JPH01255771A - 急速切替弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 九且血狡歪上１ 本発明は、比較的大流量の流体の流れを急速に切り替え
ることのできる急速切替弁に関する６日の°′０１景ｔ
　びに　の７ 流体の流れを急速に切替える急速切替弁としては、電磁
力を利用して弁体を移動させる電磁弁が広く用いられて
いる。しかしながら、従来の電磁弁にあっては、比較的
大流量の流体の流れを急速に切り替えようとした場合に
、弁体の受圧面積が大きくなり、ここに作用する流体圧
に抗して弁体を移動させるために大きな駆動力を必要と
し、装置が大型になり過ぎて実用的でないという不都合
を有している。

そこで、比較的大流量の流体の流れを切り替える場合に
は、モータ駆動弁が一般的に用いられている、しかしな
がら、モータ駆動弁にあっては、モータによる回転運動
を直線運動に変換するため、弁の開閉動作が遅く、急速
切替の要請に沿うことができなかっな。

九且凹且囮 本発明は、上記従来技術に伴う問題点を解決するために
なされたものであり、比較的小型のソレノイドを用いて
、比較的大口径の弁体を瞬時に開閉し、比較的大流量の
流体の流れを応答性良く急速に切り替えることのできる
急速切替弁を提供することを目的とする。

発明の概要 かかる目的を達成するために、本発明に係る急速切替弁
は、ゲージング内を流れる流体の流路途中に設けられた
弁座と、 この弁座に適宜圧接１．て流路の開閉を行なう弁体と、 この弁体が取付けられ、流路が形成されたケーシングに
対して軸方向移動自在に装着された弁棒この弁棒に径方
向外方に突出して形成され、前記弁座よりも上流側の流
体圧が、前記弁体を弁座に圧接させる方向に作用する急
閉木用受圧面と、この急閉木用受圧面が形成された受圧
板の裏面に流体圧が作用しないように、この受圧板の表
裏面を密封すると共に、前記弁棒をケーシングに対して
軸方向移動自在に保持するベローズと、前記弁体を弁座
に圧接させる方向の弾力性を付与するスプリングと、 通電によって、前記弁体を弁座からにず方向に電磁力を
付加するソレノイドとを有することを特徴としている。

このような本発明に係る急速切替弁によれば、流路を開
く場合には、ソレノイドを通電して電磁力を発生させ、
この電磁力により弁体を弁座から引き離す、この場合に
、弁体を弁座から引きｒず初期時における弁体に作用す
る力Ｆａ　　（電磁力を除く）は、次の式で表わせる。

Ｆａ　　＝Ｆ１−Ｆ２＋Ｆ３ ＝Ｓ１ｘＰ−３２ｘＰ＋Ｆ３ ＝Ｐ　　（ＳＬ−８２）＋Ｆ３　　　　・・・　（Ａ）
ここで、 ＰＩは、急閉富用受圧面に作用する流体圧であり、 Ｆ２は弁体の上流側受圧面に作用する流体圧であり、 Ｆ３はスプリングによる弾発力であり、Ｓｌは急閉木用
受圧面３０の受圧面積であり、Ｓ２は弁体１８における
上流側受圧面積であり、Ｐは上流（ＦＩ流８りａ内の流
木圧力である。

本発明では、受圧面積差（ＳＬ−３２＞を小さく設定す
ることにより、弁体初期移動作用力Ｆａを流体圧力Ｐに
無関係なスプリング力Ｆ３に任意に設定することが可能
になるなめ、ソレノイドの初動出力を、力Ｐａを超える
きわめて小さな力に設定することが可能になる。

また、弁体が弁座かへ十分に引き離された状態における
弁体に作用する力Ｆｂ　　（＠ｆｆｌ力を除く）は、次
式で表わせる。

Ｆｉｌ　＝Ｆ１−Ｆ２十Ｆ２−１−Ｆ３＝Ｆ１＋Ｆ３（
’、’Ｆ２年Ｆ２−）　　・・・（Ｂ）ここで、Ｆｌ、
Ｆ２、Ｆ３は前記式＜Ａ）におけるＦｌ、Ｆ２、Ｆ３に
対応し、Ｆ２−は弁体の下流側受圧面に作用する流体圧
である。

上記式（Ａ＞、（Ｂ）を比較すると、Ｆａ’＜Ｆｂが成
り立つ、したがって、本発明に係る急速切替弁を開状態
とするためには、弁体に作用する最大力Ｆｂ　＝Ｆ１＋
Ｆ３　（電磁力を除く）を超える最大出力を有する比較
的小型のソレノイドを本発明に隔る急速切替弁に装着す
れば良い。特に、本発明にあっては、弁の開放初期時に
は、Ｆｂよりも小さい力Ｐａに打ち勝つ力をソレノイド
が有すれば良いことから、鉄心がソレノイドに近づく程
、強力な電磁力を得られるというソレノイドの一般的特
性を有効に利用できるので都合が良い。

また、流路を閉じる場合には、ソレノイドの通電を止め
れば良い、弁体にはＦｂ＝Ｆ１＋Ｆ３の力が、弁体を弁
座に圧接させる方向に瞬時に作用することから、応答性
良く急速に流路を遮断することができる。

Ｈの旦　１′（千日 以下、本発明を図面に示す実施例に基づき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る急速切替弁の概略断面
図、第２図は同切替弁の弁開放状態を示す要部断面図で
ある。

第１，２図に示すように、本発明の一実施例に係る急速
切替弁２は、流ｌｉＩ！ｔ３が内部に形成されたゲージ
ング４を有する。ゲージング４内の流路途中には、中央
に開口部６を有する弁座８が装着されている。弁座８の
上流側流路３ａは吸入側管１０内と連通し、下流側流路
３ｂは吐出側管１２内と連通ずるようになっている。各
管１０，１２先端部には、継手フランジ１４．１６が接
合され、他の配管ないし機器に連結可能になっている。

弁座８には、弁体１８が吐出側流路３ｂ側から圧接可能
になっており、弁体１８が弁座８に圧接した場合には、
開口部６が閉塞され、流路３が遮断されるようになって
いる。

弁体１８は、弁棒２０の下端に取付固定され、上流側流
路３ａ内の流体圧が作用する上流側受圧面２２と、下流
側流路３ｂ内の流体圧が作用する下流側受圧面２４とを
有する。この弁体１８にはスプリング２６の一端が当接
し、このスプリング２６の他端がケーシング４のエンド
ブラケット２８に当接することにより、スプリングの弾
発力が弁体１８を弁座に圧接させる方向に作用するよう
になっている。

弁棒２０は、弁座８中央を軸方向に伸延し、ゲージング
４に対して軸方向移動可能になっている。この弁棒２０
の上端には、上流側流路３ａ内の流体圧が、弁体１８を
弁座８に圧接させる方向に作用するようになっている急
閉窓用受圧面３０が形成された受圧板３２が径方向に突
出して形成しである０本実施例では、この急閉窓用受圧
面３０の面積Ｓ１は、弁体１８における上流側受圧面２
２の面積Ｓ２よりも大きくしである。

こめ受圧板３２の外周にはベローズ３４の一端が気密に
取付けられている。このベローズ３４の他端は、ゲージ
ング４に取付けられたアダプタ３６に気密に取付けられ
ている。したがって、このベローズ３４により、受圧板
３２の裏面３８に上流側流路３ａ内の流体圧が作用しな
いように、受圧板３２の表裏面を密封するようになって
いる。

また、このベローズ３４は、弁棒２０をケーシング４に
対して軸方向移動自在に保持するようになっている。

弁棒２０の上端にはスライドシャフト４０が取付固定さ
れている。スライドシャフト４０の上端には可動鉄心４
２が取付固定され、これら可動鉄心４２、スライドシャ
フト４０、弁棒２０および弁体１８は連動して軸移動可
能になっている。

可動鉄心４２は、ソレノイド４４が発生ずる電磁力によ
って、ストッパ４６方向に移動可能になっている。ソレ
ノイド４４は、通電によって電磁力を発生させるもので
あり、このソレノイド４４が通電されると、可動鉄心４
２がストツパ４６に付着する方向に下方移動し、弁体１
８が弁座８から離れる方向に移動するようになっている
。

このような本発明の一実施例に係る急速切替弁２によれ
ば、ソレノイド４４を通電させない状態では、弁体１８
には次式に示す力Ｆａが弁体１８を弁座８に圧接させる
方向に作用することがら流路は良好に遮断される。

Ｆａ　＝Ｆ　１−Ｆ’２＋Ｆ　３ ＝Ｓ１ｘＰ−３２ｘＰ十Ｆ３ ＝ｐ　（Ｓｌ−３２）＋Ｆ３　　　・・・（Ａ＞ここで
、 Ｆｌは、急閉窓用受圧面３０に作用する流体圧であり、 Ｆ２は弁体の上流側受圧面２２に作用する流体圧であり
、 Ｆ３はスプリング２６による弾発力であり、Ｓｌは急閉
窓用受圧面３０の受圧面積であり、Ｓ２は弁体１８にお
ける上流側受圧面積であり、Ｐは上流側？＆ｆ￥ｆ）　
３　ａ内の流体圧力である。

特に、本実施例では、受圧面３０の面積Ｓ１を受圧面２
２の面積Ｓ２よりも大きくしであることがら、Ｐ　（Ｓ
ｔ−３２）＞Ｏとなり、流体圧力Ｐが存在する状態では
、このＰ（Ｓｌ、−３２＞による力とスプリング力Ｆ３
とによって弁体１８を弁座８に圧接させ、流路を遮断し
ている。

次に流路３を開く場合には、ソレノイド４４を通電して
電磁力を発生させ、この電磁力により可動鉄心・１２を
ストッパ４６方向に下方移動させ、弁体１８を弁座８か
ら引き離す、この場合に、弁体１８を弁座８から引き離
す初期時における弁体１８に作用する力Ｆａ　　（電磁
力を除く）は、上述した＜Ａ＞式で表わせる。

本実施例では、受圧面積差（３１−３２）を比較的小さ
な正の値に設定することにより、弁体初期移動作用力Ｆ
ａを流体圧力Ｐにほぼ無関係なスプリング力Ｆ３に近い
Ｆ３＋ＰＸ　（ＳＬ−３２＞の値に任意に設定すること
が可能になるため、ソレノイドの初動出力を、力Ｆａを
超えるきわめて小さな力に設定することが可能になる。

また、第２図に示すように、弁体１８が弁座８から十分
に引き離された状態における弁体１８に作用する力Ｆｂ
　　（電磁力を除く）は、次式で表わせる。

Ｆｂ　＝Ｆ１−Ｆ２＋Ｆｌ＋Ｆ３ −Ｆ１＋Ｆ３　（’、’Ｆ？２二Ｆ２−）　・・・（Ｂ
）ここで、Ｆｌ、Ｆ２、Ｆ３は前記式（Ａ）におけるＦ
ｌ、Ｆ２、Ｆ３に対応し、Ｆ２”は弁体１８の下流側受
圧面２４に作用する流体圧である。

上記式（Ａ）、（Ｂ）を比較すると、Ｆａ＜Ｆｂが成り
立つ、したがって、本実施例に係る急速切替弁２を開状
態とするなめには、弁体１８に作用する最大力Ｆｂ＝Ｆ
１＋Ｆ３（７に磁力を除く）を超える最大出力を有する
比較的小型のソレノイド４４を急速切替弁２に装着すれ
ば良い、特に、本実施例にあっては、弁の開放初期時に
は、Ｆｂよりも小さい力Ｆａに打ち勝つ力をソレノイド
が有すれば良いことから、鉄心がソレノイドに近づく程
、強力な電磁力を得られるというソレノイドの一般的特
性を有効に利用できるので都合が良い。

また、流路を閉じる場合には、ソレノイド４４の通電を
止めれば良い。弁体にはＦｂ＝Ｆ１．＋Ｆ３の力が、弁
体１８を弁座８に圧接させる方向に瞬時に伴用すること
から、応答性良く急速に流路３を遮断することができる
。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、急速閉塞用受圧面３０の受圧面積Ｓ１を弁体
１８の上流側受圧面２２の面積Ｓ２よりも必ずしも大き
くする必要はなく、円面積が略同じであれば、Ｓｌ＜３
２であっても良い。

ｉ匪立患】 以上説明してきたように、本発明によれば、比較的小型
のソレノイドパルプを用いて、比較的大口径の弁体を瞬
時に開閉することが可能になり、比較的大流量の流体の
流れを応答性良く急速に切り替えることができるという
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る急速切替弁の概略断面
図、第２図は同切替弁の弁開放状態を示す要部断面図で
ある。 ２・・・急速切替弁　　　　３・・・流路３ａ・・・上
流側流路　　　３ｂ・・・下流ｆｆｌ流路４・・・ゲー
ジング　　　　６・・・開口部８・・・弁座　　　　　
　１８・・・弁体２０・・・弁棒　　　　　　２２・・
・上流側受圧面２４・・・下流側受圧面　　２６・・・
スプリング３４・・・ベローズ　　　　４４・・・ソレ
ノイド代理人　　弁理士　　鈴　木　俊一部 ｚ５　　　　ｚ巳　　　　３１） ？ｙ、２　　　ノ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ケーシング内を流れる流体の流路途中に設けられた弁座
   と、 この弁座に適宜圧接して流路の開閉を行なう弁体と、 この弁体が取付けられ、流路が形成されたケーシングに
   対して軸方向移動自在に装着された弁棒と、 この弁棒に径方向外方に突出して形成され、前記弁座よ
   りも上流側の流体圧が、前記弁体を弁座に圧接させる方
   向に作用する急閉塞用受圧面と、この急閉塞用受圧面が
   形成された受圧板の裏面に流体圧が作用しないように、
   この受圧板の表裏面を密封すると共に、前記弁棒をケー
   シングに対して軸方向移動自在に保持するベローズと、
   前記弁体を弁座に圧接させる方向の弾力性を付与するス
   プリングと、 通電によって、前記弁体を弁座から離す方向に電磁力を
   付加するソレノイドとを有することを特徴とする急速切
   替弁。