JPH03177670A - Valve driving mechanism - Google Patents

Valve driving mechanism

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JPH03177670A
JPH03177670A JP29657489A JP29657489A JPH03177670A JP H03177670 A JPH03177670 A JP H03177670A JP 29657489 A JP29657489 A JP 29657489A JP 29657489 A JP29657489 A JP 29657489A JP H03177670 A JPH03177670 A JP H03177670A
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fluid
plunger
valve
mass flow
diaphragm
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Masaji Okawa
大川 正次
Tatsuhiko Kokado
龍彦 古門
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RINTETSUKU KK
Takano Corp
Lintec Corp
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RINTETSUKU KK
Takano Corp
Lintec Corp
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Abstract

PURPOSE:To enable the control of the mass flow of a fluid in large quantity by forming the driving part of a flat plug of a linear type solenoid. CONSTITUTION:When the applied voltage to a coil 43 is less than Vc1, a plunger is static, but when the applied voltage is increased as shown at Vc1, Vc2, Vc3, a balance point between force Fd for deforming a plunger diaphragm 28 and magnetic attraction force Fm is moved in the order of A,B,C and a valve body 15 is pushed up by a spring 17, so that a fluid seal part 16 is gradually opened to allow a fluid flow out from an entrance 13 to an exit 14. The mass flow of the outflow fluid is then detected by a sensor, and a detected mass flow output signal is compared with a flow setting signal. Automatic control of the applied voltage to the coil 43 is then performed to make both signals conformable, thus enabling automatic control of the mass flow of the fluid.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ〉産業上の利用分野 本発明は流体の質量流量を精密に自動制御するバルブ機
構に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (A) Field of Industrial Application The present invention relates to a valve mechanism that precisely and automatically controls the mass flow rate of a fluid.

(0)従来の技術 従来超LSIの製造に使用される、多種多様な流体の質
量流量を精密に自動制御するバルブ機構は、第5図側断
面図に示すように、バルブ部11と駆動部51とよりな
っている。
(0) Prior Art Conventionally, a valve mechanism that precisely and automatically controls the mass flow rate of a wide variety of fluids used in the manufacture of VLSIs consists of a valve section 11 and a drive section, as shown in the side sectional view of FIG. 51 and more.

バルブ部11は、バルブ筺体12の一方の壁に流体の人
口13及び出口14を設け、人口13からの流体流量は
、P C’r l” E (ポリクロロフルオエチレン
)よりなるバルブ本体15の上下移動により、流体シー
ル部16を開閉させて制御するようになっている。11
1ちバルブ本体15はフラットプラグになっている、バ
ルブ本体15はスプリング17で押し上げられ、バルブ
本体15(JJ突出部18で、バルブダイヤフラis 
l 9 [7)中心部を押し上げる構造になっている。
The valve part 11 is provided with a fluid port 13 and an outlet 14 on one wall of the valve housing 12, and the fluid flow rate from the port 13 is controlled by a valve body 15 made of P C'r l''E (polychlorofluoroethylene). The fluid seal portion 16 is opened/closed and controlled by vertical movement.11
1. The valve body 15 is a flat plug. The valve body 15 is pushed up by a spring 17, and the valve diaphragm is
l 9 [7] It has a structure that pushes up the center.

バルブ筺体12、バルブダイヤフラム19及び人、出口
0バイブはずべて5US−316(ステンレススチール
)で出来ていて、フッ素化合物、塩素化合物などの@触
性気体にも安心して使用出来るようにしである。又バル
ブ本体15をPCTFEで、弁座(バルブ筐体)を5U
S−316で構成することによりパーデlクルな痒幌の
発生を防止している。
The valve housing 12, the valve diaphragm 19, the person and the exit 0 vibe are all made of 5US-316 (stainless steel), so that they can be used safely even with tactile gases such as fluorine compounds and chlorine compounds. Also, the valve body 15 is made of PCTFE, and the valve seat (valve housing) is made of 5U.
By being composed of S-316, it prevents the occurrence of excessive itching.

バルブ本体15tJ)」:、Vf多チJJを誹起する駆
動部は51に示すようにピエゾドライバが用いられてい
る。これは、チタン酸バリウム等の薄い圧電素子を多数
枚頂層したピエゾ素子、52.52.52 ’;: ケ
ース53 内部(i:l、iiミmね、下端をバルブ押
しピース54、上端を調整ピース55で挾みつけている
Valve body 15tJ): As shown in 51, a piezo driver is used as the drive unit for driving the Vf multiplier JJ. This is a piezo element made of many thin piezoelectric elements such as barium titanate layered on top.52. It is attached with piece 55.

ピエゾドライバ51の取f′:J’ 1.ffl 5 
(3とバルブ筐体12を固着し、ピエゾ素子52.52
.52に最高直流電圧を印加して伸びた状態とし押しね
じ57をねじ込むと、ボール58を介して、調整ピース
55、ピエゾ素子52.52.52バルブ押しピース5
 /lを押し下げバルブ押しピース54Φ先端59が、
バルブダイヤフラム19の中心部を押し、バルブダイヤ
フラノ、19はδSたCj変(1′/、シ、バルブ本体
15は、流体シール部16を閉ぢる。δ8は高々0・1
 rn m以下である。
Take f' of piezo driver 51: J' 1. ffl 5
(Fix the valve housing 12 and the piezo element 52.
.. When the highest DC voltage is applied to 52 to extend it and the push screw 57 is screwed in, the adjustment piece 55, piezo element 52, 52, 52, valve push piece 5
/l is pushed down and the valve push piece 54Φ tip 59 is
Pushing the center of the valve diaphragm 19, the valve diaphragm 19 changes δS and Cj (1'/, and the valve body 15 closes the fluid seal part 16. δ8 is at most 0.1
rn m or less.

この状態でピエゾ素子52.52.52に印加する直流
電圧を減ずれば、バルブダイヤクラム19の復元力と、
スプリング17によって、バルブ本体15が押し上げら
れ、流体シール部16が開き、流体は人口13から出口
14へ流出する。而して図示していないセンサによって
流出流体υ]′tIL竜流量を検知し、その検出された
T4量流量出力信号と、流量;q定信号を比較し、両者
が一致するようにビニニジ素子52.52.52への印
加電圧を自動制御すれば流体の’t1’Et流量を目動
制御することが出来る。
In this state, if the DC voltage applied to the piezo elements 52, 52, 52 is reduced, the restoring force of the valve diaphragm 19 will be reduced.
The valve body 15 is pushed up by the spring 17, the fluid seal 16 opens, and the fluid flows out from the port 13 to the outlet 14. Then, the flow rate of the outflow fluid υ]'tIL is detected by a sensor (not shown), and the detected T4 flow rate output signal and the flow rate; If the voltage applied to .52 and 52 is automatically controlled, the 't1'Et flow rate of the fluid can be controlled in a variable manner.

(ハ〉発明が解決しようとする問題点 ピエゾ素子52.52.52は、長さ方向のスチイフネ
スA、/=引張又は圧縮力/変位が異常に大きい、例え
ば印加電圧を数百ヴオルトに上昇しても、変位が高’4
0 、05 mm程度と小さく、動きを制約したとき発
生する力は100 K g子以上にもなる。即ち、あ。
(C) Problem to be solved by the invention The piezo element 52.52.52 has an abnormally large stiffness A in the longitudinal direction, /= tensile or compressive force/displacement, for example, when the applied voltage is increased to several hundred volts. Even if the displacement is high
Although it is small at about 0.05 mm, the force generated when its movement is restricted is over 100 kg. In other words, ah.

> 2 X I U3K gf /mtnである・従っ
て流体シール部16(7)開きが小さく、制御出来る流
体の質量流爪の上限が少なすぎる欠点があった。
> 2 X I U3K gf /mtn Therefore, there was a drawback that the opening of the fluid seal portion 16 (7) was small and the upper limit of the controllable mass flow of the fluid was too small.

(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は、上記欠点をなくすためになされたもので、そ
O特徴とするところは、流体の質量流量を制御するバル
ブとして、フラットプラグバルブを用い、フラツトプラ
グ0駆軸部を、高強度、高靭性な材料よりなる、円環状
ダイヤフラムで支持された、軟磁性+4よりなるプラン
ジャと、プランジャを吸引する軟磁性材よりなる磁極と
を具備した、いわゆる直進型ソレノイドで構成したこと
にある。
(d) Means for solving the problems The present invention has been made to eliminate the above-mentioned drawbacks, and is characterized by using a flat plug valve as a valve for controlling the mass flow rate of fluid. The flat plug 0 drive shaft is a so-called straight-travel type with a plunger made of soft magnetic material +4 supported by an annular diaphragm made of a high-strength, high-toughness material, and a magnetic pole made of a soft magnetic material that attracts the plunger. The reason is that it is composed of a type solenoid.

(ネ)作 用 プランジャを支持する円環状ダイヤフラムは、これを支
持クランプする外、内径の大きさ及びその厚さを変化さ
せることにより、プランジャ直進方向Oスf7ソネスA
、ビニプランジャを動かす力/変13″L、を相当高範
囲に設定することが出来る。従って直進型ソレノイドの
磁気空隙が零付近の磁気吸引力のスチイフネス4tt 
=磁気吸引力/磁λ空隙長、に対しで大きく、且つピエ
ゾ駆動部のスチイフネスA、より小さくした円環状ダイ
ヤフラムを提供することが出来るので、直進形ソレノイ
ドへの供給電力を増減することにより流体の質量流量を
従来のものより多量に制御することが出来る。
(N) Function The annular diaphragm that supports the plunger can be clamped to support it by changing its inner diameter and thickness.
, the force to move the vinyl plunger (13"L) can be set in a fairly high range. Therefore, the stiffness of the magnetic attraction force is 4tt when the magnetic air gap of the linear solenoid is near zero.
It is possible to provide an annular diaphragm that has a large value for = magnetic attraction force/magnetic λ air gap length and has a smaller stiffness A of the piezo actuator, so by increasing or decreasing the power supplied to the linear solenoid, the fluid The mass flow rate can be controlled to a greater extent than in the conventional method.

(へ)実施例 以下図面について詳細に説明する。(f) Example The drawings will be explained in detail below.

第1図は本発明の駆動部として用いた、直進型ソレノイ
ドの一実施例を示す側断面図、第2121は第1図駆動
部とバルブ部を結合した状態を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a linear solenoid used as a drive section of the present invention, and FIG. 2121 is a side sectional view showing a state in which the drive section and valve section in FIG. 1 are combined.

第1図において21は本発明の駆動部として用いた直進
型ソレノイドで、ソレノイド部22と、軟磁性材よりな
るケース23より構成される。
In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a linear solenoid used as a drive section of the present invention, which is composed of a solenoid section 22 and a case 23 made of a soft magnetic material.

24は、軟磁性材よりなるプランジャ、25及び26は
軟磁性材よりなるヨーク、27はプランジャ24を吸引
する軟磁性材よりなる磁極。28は例えばニッケル、コ
バルト、クローム、毛すブデンfg(9%Nj、9%C
018%Cr、4%MO10,12%A、/、04%′
1′1.0.01%じ残りI?、)を眞空中又は水素中
で480°C5時間時効硬化処理し、高強度、高靭性と
したヰ4料よりなる、浦い厚さ尤のソレノイドダイヤプ
ラムで、そO外周をヨーク26の突出円筒部29とリン
グ30で扶み、小ねじ31でクランプする、2aはその
クランプ外径である。又ソレノイドダイヤフラム28の
内周をプランジャ24とランプする、2bはそのクラン
プ内径である。
24 is a plunger made of a soft magnetic material, 25 and 26 are yokes made of a soft magnetic material, and 27 is a magnetic pole made of a soft magnetic material that attracts the plunger 24. 28 is, for example, nickel, cobalt, chromium, wool fg (9% Nj, 9% C
018%Cr, 4%MO10, 12%A, /, 04%'
1'1.0.01% remaining I? , ) is age-hardened in air or hydrogen at 480°C for 5 hours to make it high strength and toughness. It is made of a thick solenoid diaphragm with a large thickness, and the yoke 26 protrudes from the outer periphery of the solenoid diaphragm. It is supported by a cylindrical portion 29 and a ring 30, and is clamped by a machine screw 31. 2a is the outer diameter of the clamp. Further, the inner periphery of the solenoid diaphragm 28 is connected to the plunger 24, and 2b is the inner diameter of the clamp.

面してプランジャ24は中心部に保持され、ヨーク2G
との間に磁気空隙35が構成される。36は非磁性材よ
りなるガイドビンでプランジャ24の上部にl!lff
1.ri1極27に埋め込まれに軸受37内を滑動する
ようにな−)ている。(につでプランジャ240)変位
は、ソレノイドダイヤフラム よって上下方向−みに限定される。323は河いスベー
りで、:!−タ25と磁極27σノ鍔;35)で挾み、
小ねし40で締めl;l’ Cjる。スベーリ;10σ
ノ厚さを調びするごとにより、磁気?1!隙41の空隙
長δを調!11rることが出来る。
The plunger 24 is held in the center and the yoke 2G
A magnetic gap 35 is formed between the two. 36 is a guide bottle made of non-magnetic material and is placed above the plunger 24. lff
1. It is embedded in the ri1 pole 27 and slides within the bearing 37. (Plunger 240) Displacement is limited in the vertical direction by the solenoid diaphragm. 323 is a river subere, :! - sandwiched between ta 25 and magnetic pole 27σ no tsuba; 35),
Tighten with 40 min. Subere; 10σ
Is it magnetic depending on the thickness? 1! Find the gap length δ of gap 41! I can do 11r.

ないが、三1−り25に磁拠27を1,1し込む構造と
し°Cも可能である。/l 2は絶縁+4よりなるボビ
ン、43はボビン/l 2にプリンジャ2/lを1r、
1回するように捲かれたコイル。以−1,てソレノイド
部22 ti:LX成しでいる。
However, it is also possible to have a structure in which the magnetic base 27 is inserted 1, 1 into the 31-ri 25. /l 2 is a bobbin made of insulation +4, 43 is a bobbin /l 2 with a prinper 2/l 1r,
A coil that is wound once. Below-1, the solenoid part 22 ti:LX is constructed.

44は波形ワッシャー 115はリンクわして、リング
わじ45をわし込むことζこよ奄」、ソレノイド部22
Cよ波形り・ソシャー/l /lを′彰形させて、ケー
ス23内部に固定される。
44 is a wave washer 115 is a link, and the ring washer 45 is inserted into the solenoid part 22.
It is fixed inside the case 23 with the waveform C and sosher /l being shaped into a 'shape'.

46はプランジャ211 CIJT部突出部、47は駆
動部21の取付座、48は取11座47の底面である。
46 is a protruding portion of the CIJT portion of the plunger 211, 47 is a mounting seat for the drive unit 21, and 48 is a bottom surface of the holder 47.

第21ざ1はバルブ部11と駆チh部21を結合した状
態な示した側を折面1ツ1゛C11!乃竿19は第5図
と、2I乃棄48ζ;ti1図と同様である。
The 21st piece 1 is a folded surface of the side shown in which the valve part 11 and the driving part 21 are combined. The rod 19 is the same as that shown in FIG. 5 and 2I-1.

バルソ°本1本15はバルフ′ダイヤ゛ノラノ、15)
山中休部を賛。たC1押し1ζCJ’たとき、iAE 
I・1、シール部16が閉じる上・°)にな−)Cいる
。(12、は高/J (+ 、  I In…程度であ
るが、バルブダイA・フラム19はS U S −;1
1 Gで出来Cい°C5U331Gの剛力が約211(
g f / m +n’と低いため、この程度の変形で
、バルブダイヤフラム19の内部応力は比例限界値を越
えて、塑性変形の範囲内に人ってしまう。即ちバルブダ
イヤフラム19の復元力は無いものと見なさなければな
らない。
One balso book 15 is a balf diamond, 15)
Praise Yamanaka Reshube. When C1 is pressed 1ζCJ', iAE
I・1, the seal portion 16 is closed above・°). (12 is about high /J (+, I In...), but the valve die A/flamm 19 is SUS -;
The stiffness of 1G is approximately 211 (C5U331G)
Since g f /m + n' is low, with this degree of deformation, the internal stress of the valve diaphragm 19 exceeds the proportional limit value and falls within the range of plastic deformation. That is, it must be assumed that the valve diaphragm 19 has no restoring force.

バルブ本体15を押し上げる力は、スプリング17によ
って与えられる。スプリング17は又、入口流体が眞空
に近い状態でもバルブ本体15を押し上げなくてはなら
ない、この力をF とする、一方入口流体圧がp2圧の
とき、流体シール部16を閉ぢておくために、F/)の
力が必要であるとすると、ノ〈ルブ本体15を常時(F
ゆ+Fl+ tx )の力で押し1″Iけていなければ
ならない。(F u + F7J十α〉の力は、ソレノ
イドダイヤフラム28を第2図に示すようにδ、だけ変
形させて発生させる。その方法の一つは、駆動部21の
取付座47とバルブ筐体12とを固着し、人口流体圧を
(p+Δp)気圧とし、リングねじ45をねじ込んで、
ソレノイド部22を下方に押し下げ、流体出口14から
の流体の流出が無くなるのを確認することによって遂行
される。
A force for pushing up the valve body 15 is provided by a spring 17. The spring 17 also has to push up the valve body 15 even when the inlet fluid is nearly empty, and this force is denoted by F. On the other hand, when the inlet fluid pressure is p2 pressure, it is necessary to keep the fluid seal part 16 closed. Assuming that a force of F/) is required for
It must be pushed 1"I with a force of One method is to fix the mounting seat 47 of the drive unit 21 and the valve housing 12, set the artificial fluid pressure to (p+Δp) atmospheric pressure, and screw in the ring screw 45.
This is accomplished by pushing down the solenoid section 22 and confirming that no fluid flows out from the fluid outlet 14.

磁気空隙41の空隙長δ2はスペーサ38の厚さを調整
しδ2#δ。に調整する。
The gap length δ2 of the magnetic gap 41 is determined by adjusting the thickness of the spacer 38 to obtain δ2#δ. Adjust to.

第3図及び第4図は本発明バルブ駆動機構の動作を説明
する図である 第3図実線はコイル43への直流印加電圧■oをパラメ
ータとし、プランジャ24の磁気吸引力F0を縦軸に、
磁気空隙41の空隙長δを横軸にとって測定したF。の
実測例である。
3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the valve drive mechanism of the present invention. The solid line in FIG. 3 shows the DC applied voltage o to the coil 43 as a parameter, and the magnetic attraction force F0 of the plunger 24 as the vertical axis. ,
F measured with the gap length δ of the magnetic gap 41 taken as the horizontal axis. This is an actual measurement example.

第4図はソレノイド部22の外側を固定し、プランジャ
24の先端46に押し上げ力F2を加えたときの、プラ
ンジャダイヤフラム28の変位ξを横軸にとり、Fjを
縦軸にとって測定した、F の実測例である。
Fig. 4 shows the actual measurement of F when the outside of the solenoid section 22 is fixed and a pushing force F2 is applied to the tip 46 of the plunger 24, with the horizontal axis representing displacement ξ of the plunger diaphragm 28 and Fj representing the vertical axis. This is an example.

第3図点線は第3図F+10と第4図Fjoが等しくな
るように、第4図の実測値を変位方向が逆になるように
画いたものである。
The dotted line in FIG. 3 is the actual measured value in FIG. 4 drawn with the direction of displacement reversed so that F+10 in FIG. 3 and Fjo in FIG. 4 are equal.

第3図及び第4図でプランジャダイヤフラム28にδ、
の変位を与えるには(F s + F p+α)の力を
、プランジャ24の先端46に加えなければならない、
即ちバルブ本体15は(F、+Fj+α)の力で、流体
シール部16を押し付けていることになる。
In FIGS. 3 and 4, the plunger diaphragm 28 has δ,
A force of (F s + F p + α) must be applied to the tip 46 of the plunger 24 to provide a displacement of
In other words, the valve body 15 presses against the fluid seal portion 16 with a force of (F, +Fj+α).

又コイル43への印加電圧がVC1以下ではプランジャ
24は静止しているが、印加電圧をVCI、VC2、V
C3のように増加すると、プランジャダイヤフラム28
を変形させる力F4と磁気吸引力F6との釣合い点がA
、B、Cの順に移動し、バルブ本体15がスプリング1
7によって押し上げられ、流体シール部16が順次開か
れ、流体は人口13か出口14へ流出する。而して図示
していないセンサによって流出流体の質m流量を検知し
、その検出された質量流量出力信号と、流量設定信号を
比較し、両者が一致するようにコイル43への印加電圧
を自動制御すれば、流体の質量流量を自動制御すること
が出来る。
Further, when the voltage applied to the coil 43 is lower than VC1, the plunger 24 is stationary, but when the applied voltage is changed to VCI, VC2, V
When increasing like C3, the plunger diaphragm 28
The balance point between the force F4 that deforms and the magnetic attraction force F6 is A
, B, and C in order, and the valve body 15 is moved to the spring 1.
7, the fluid seal portions 16 are successively opened, and the fluid flows out to the port 13 or the outlet 14. The quality and flow rate of the outflow fluid is detected by a sensor (not shown), the detected mass flow rate output signal and the flow rate setting signal are compared, and the voltage applied to the coil 43 is automatically adjusted so that the two match. If controlled, the mass flow rate of the fluid can be automatically controlled.

尚ケース取付座47の底面48が平坦になっているのは
、人口流体圧が誤って規定値より上昇した場合でも、バ
ルブダイヤフラム19が底面48で支えられ、無益な変
形を起こさないためである。
The reason why the bottom surface 48 of the case mounting seat 47 is flat is that even if the artificial fluid pressure accidentally rises above the specified value, the valve diaphragm 19 will be supported by the bottom surface 48 and will not cause useless deformation. .

(ト)効果 以上図面について詳細に説明したが、本発明によるバル
ブ駆動機構で流体流量を自多り制御出来るための必要且
つ十分條件は、次0通りである。
(g) Effects Although the drawings have been described in detail above, the following are the necessary and sufficient conditions for the valve drive mechanism according to the present invention to be able to independently control the fluid flow rate.

(1)規定の直流入力電力によって磁気空隙41の空隙
長δが零のときの磁気吸引力が第3図Fno以上である
こと。
(1) The magnetic attraction force when the gap length δ of the magnetic gap 41 is zero due to the prescribed DC input power is greater than or equal to Fno in FIG. 3.

(2)プランジャダイヤフラム28のスチイフネスAd
が、磁気吸引力のスチイフネス^はり大きいこと。
(2) Stiffness Ad of plunger diaphragm 28
However, the stiffness of the magnetic attraction force is large.

(3)プランジャダイヤフラム28の内部応力が、その
材料の比例限界内であること。
(3) The internal stress of plunger diaphragm 28 is within the proportional limits of its material.

(1)の條件は、ソレノイドの大きさによって満足dt
することが出来る。
Condition (1) is satisfied dt depending on the size of the solenoid.
You can.

(2)及び(3)の條件は、本発明のプランジャダイヤ
フラム28即ち円環状ダイ4・フラムに上って満足させ
ることが出来る。
Conditions (2) and (3) can be satisfied by the plunger diaphragm 28, ie, the annular die 4/flame of the present invention.

即ち円環状ダイヤプラムのスチイフネスJノと、内部応
力の最大値σ、、xは例えば、S。
That is, the stiffness J of the annular diaphragm and the maximum internal stress σ, x are, for example, S.

1’ I M OS HE N K O著、北畠顕正、
片山9皇太部共訳r lfA科力学」下巻PIOGコロ
ナ社によれば、材料のヤング率をE、パッソン比をν、
7=b/aとして(1)式及び(2)式の通りである。
1' I M OS HE N KO author, Akimasa Kitabatake,
According to Katayama 9 Co-translated by Kotabe r lfA Scientific Mechanics, Volume 2, PIOG Corona Publishing, the Young's modulus of the material is E, the Passon's ratio is ν,
Assuming 7=b/a, equations (1) and (2) are obtained.

荷重Pを加えたときσ3.8は円周部に生じ(1)式J
etは円環状ダイヤフラムの変位ξが、厚さムに対して
同程度以上になると徐々に増大する。従ってσsex 
 も(2)式で示す値より大きくなるが、円環状ダイヤ
フラムを決定する自山度がas2及びyと3種類もある
のでAIを、メ無より大きく、σ11..を材料の比例
限界値内によめることは容易である。
When load P is applied, σ3.8 occurs at the circumference (1) Equation J
et gradually increases when the displacement ξ of the annular diaphragm becomes equal to or more than the thickness m. Therefore σsex
is also larger than the value shown by equation (2), but since there are three types of self-heightness, as2 and y, which determine the annular diaphragm, AI is set to be larger than the value of σ11. .. It is easy to bring it within the proportional limits of the material.

実施例による/、及び21の値は夫々(3)式の通りで
あった。
The values of / and 21 according to the example were as shown in equation (3).

又、プランジャダイヤフラム28の材料、ニッケル、コ
バルト、クローム、モリブデン鋼の時効硬化後の比例限
界値は、200 K gf / m m”以上で非常に
大きく、プランジャダイヤフラム28を使用限度の2倍
まで変位させ数千回繰返しても永久歪は認められなかつ
(3)式ソl:aat<gf/mmの値は、ピエゾ素子
のスチイフネスJp > 2000 Kg f / m
 mに比較して十分小さくなっているので、バルブ本体
15の移動量を従来のものより大きくすることが出来る
ので、流体の質量流量の上限を大きく出来る効果がある
In addition, the proportional limit value after age hardening of the material of the plunger diaphragm 28, nickel, cobalt, chromium, and molybdenum steel, is extremely large at 200 K gf/mm" or more, and the plunger diaphragm 28 can be displaced up to twice its service limit. No permanent deformation was observed even after repeating the process several thousand times, and the value of formula (3): aat < gf/mm is the stiffness of the piezo element Jp > 2000 Kg f/m
Since the valve body 15 is sufficiently smaller than m, the amount of movement of the valve body 15 can be made larger than that of the conventional valve, which has the effect of increasing the upper limit of the mass flow rate of the fluid.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明のバルブ駆動部として用いた、直進型ソ
レノイドの一実施例を示す側断面図、第2図はバルブ部
11と駆動部21を結合した状態を示した側断面図、第
3図及び第4図は本発明バルブ駆動機構の動作を説明す
る図、第5図は従来Oバルブ駆動機構の側断面図である
。 11・・・バルブ部、12・・・バルブ筐体、13・・
・流体入口、14・・・流体出口、15・・・バルブ本
体、16・・・流体シール部、17・・・スプリング1
8・・・バルブ本体15の突出部、19・・・バルブダ
イヤフラム、20・・・駆動部、22・・・ソレノイド
部、23・・・ケース、24・・・プランジャ25.2
6・・・ヨーク、27・・・磁極、28・・・プランジ
ャダイヤプラム、29・・・ヨーク26の突出円筒部、
30・・・リング、31・・・小ねじ、32・・・クラ
ンブリング、33・・・ナツト、34・・・プランジャ
24の先端ねし部、35・・・磁気空隙、36・・・ガ
イドピン、37・・・軸受、38・・・スペーサ、39
・・・磁極27の鍔、40・・・小ねじ、41・・・磁
気空隙、42・・・ボビン、43・・・コイル、44・
・・波形ワッシャー 45・・・リングねじ、46・・
・プランジャ先端、47・・・駆動部21の取付座、4
8・・・取付座47の底面51・・・ピエゾドライバ、
52.52.52・・・ピエゾ素子、53・・・ケース
、54・・・バルブ押しピース、55・・・測路ピース
、56・・・ケースの取4′4座、57・・・押しねじ
、5B・・・ボール、59・・・バルブ押しピース54
の先端第1図 第2図 第3図 第4図
FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a linear solenoid used as a valve drive unit of the present invention, FIG. 3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the valve drive mechanism of the present invention, and FIG. 5 is a side sectional view of the conventional O valve drive mechanism. 11... Valve part, 12... Valve housing, 13...
・Fluid inlet, 14...Fluid outlet, 15...Valve body, 16...Fluid seal portion, 17...Spring 1
8... Projection of valve body 15, 19... Valve diaphragm, 20... Drive section, 22... Solenoid section, 23... Case, 24... Plunger 25.2
6...Yoke, 27...Magnetic pole, 28...Plunger diaphragm, 29...Protruding cylindrical portion of yoke 26,
30...Ring, 31...Machine screw, 32...Crumble ring, 33...Nut, 34...Top thread of plunger 24, 35...Magnetic gap, 36...Guide Pin, 37...Bearing, 38...Spacer, 39
... Flange of magnetic pole 27, 40... Machine screw, 41... Magnetic gap, 42... Bobbin, 43... Coil, 44...
...Wave washer 45...Ring screw, 46...
- Plunger tip, 47...Mounting seat of drive unit 21, 4
8... Bottom surface 51 of mounting seat 47... Piezo driver,
52.52.52... Piezo element, 53... Case, 54... Valve push piece, 55... Survey piece, 56... Case 4'4 seat, 57... Push Screw, 5B...Ball, 59...Valve push piece 54
Tip of Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 流体の質量流量を制御するバルブとして、 フラットプラグバルブを用い、フラットプラグの駆動部
を、高強度、高靭性な材料よりなる円環状ダイヤフラム
で支持された、軟磁性材よりなるプランジャと、プラン
ジャを吸引する軟磁性材よりなる磁極を具備した、いわ
ゆる直進型ソレノイドで構成したことを特徴とするバル
ブ駆動機構
[Claims] A flat plug valve is used as a valve for controlling the mass flow rate of fluid, and the driving part of the flat plug is made of a soft magnetic material supported by an annular diaphragm made of a material with high strength and high toughness. A valve drive mechanism characterized by comprising a so-called straight solenoid, which is equipped with a plunger made of a magnetic material and a magnetic pole made of a soft magnetic material that attracts the plunger.
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US9910019B2 (en) 2013-09-02 2018-03-06 Shimadzu Corporation Pressure control valve and supercritical fluid chromatograph

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