JPH0411882B2 - - Google Patents

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JPH0411882B2
JPH0411882B2 JP55163624A JP16362480A JPH0411882B2 JP H0411882 B2 JPH0411882 B2 JP H0411882B2 JP 55163624 A JP55163624 A JP 55163624A JP 16362480 A JP16362480 A JP 16362480A JP H0411882 B2 JPH0411882 B2 JP H0411882B2
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JP
Japan
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pressure
valve body
valve
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pressure chamber
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JP55163624A
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JPS5786914A (en
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Masaji Yamauchi
Takashi Tanahashi
Shigeru Shirai
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/20Control of fluid pressure characterised by the use of electric means
    • G05D16/2093Control of fluid pressure characterised by the use of electric means with combination of electric and non-electric auxiliary power
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/04Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0644Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
    • G05D16/0655Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁駆動力により制御する圧力制御弁
に関し、特に本発明の目的は比較的小さい力で駆
動される圧力制御弁において、ムービングマグネ
ツト形の駆動部を用いて、ヒステリシスが小さ
く、リード線の断線の心配の少ない信頼性の高い
圧力制御弁を提供することを目的とする。
従来、圧力制御弁の駆動部として、プランジヤ
型のもの、ムービンコイル型のものが実用化さ
れ、ムービングマグネツト型のものでは、実用的
なものがなかつた。
従来のプランジヤ型においては、原理的に磁気
特性から、ヒステリシス現象はさけられず、また
コイル部も大きなものが必要であつた。
一方、ムービングコイル型においては、原理的
にヒステリシス現象がなく、コイル部も小さなも
のでよいが、コイルが動くため、リード線の断線
の危険があつた。
従来例として第1図にムービングコイル型の駆
動部をもつ圧力制御弁を示す。
入口1と出口2の途中に弁座3を設け、ダイヤ
フラム4に弁体5を固着して、ガスガバナ部を構
成する。コイル6とセンターポール7、トツプヨ
ーク8、永久磁石9、ボトムヨーク10で磁気回
路を構成する。11は端子12とコイル6とのリ
ード線である。13は大気圧と背圧室14を連通
する穴である。15は弁体5を弁座3を閉じる方
向に付勢するばねであり、調節ねじ16により、
その力を調節できるようになつている。
上記の構成において、次のような動作をする。
ガスバガナ部の動作は周知のように、入口1から
の一次圧が変化しても、出口2の二次圧を一定に
保ち、その二次圧力は、弁体5に加える力により
変化させる事ができる。つまり、磁気回路部の磁
界中にあるコイル部に流れる電流値に応じて、フ
レミングの左手の法則により発生する力により、
二次圧力を制御することができるものである。
このため、コイル電流に応じた、二次圧力が発
生し、比例制御ができるのである。
ところが、コイル6は、動作状態においては電
流値に応じて、センターポール7をガイドとし
て、上下に常に動くため、リード線11に繰り返
しの応力が加わり、リード線11の断線の危険性
が常にあり、信頼性、特に耐久性に不安があつ
た。
本発明は上記従来例の欠点を解消するもので、
図面にしたがい一実施例を以下に説明する。
第2図は本発明の一実施例で、入口20と出口
21の途中に弁座22を設け、前記弁座22に対
向して弁体23がダイヤフラム24の中央部に固
着支持されている。前記弁体23の上流側に一次
圧室25、下流側に二次圧室26を形成し、二次
圧室26の下流に絞り部27を設けて低圧部28
を形成し、該低圧部28と前記ダイヤフラム24
の流通路と反対側に大気と気密の背圧室29を設
け、前記低圧部28と前記背圧室29を同圧力と
なるよう連通する連通路30で連通している。弁
体23の上部には、ムービングマグネツト形の駆
動部31を構成し、スロツト部を有する永久磁石
32が弁体23に一体に動作するように固着され
ている。電磁コイル33が前記永久磁石32のス
ロツト部の少なくとも一部が挿入され、磁気回路
を構成している。
34はコイルのリード線35の端子で、36は
シール用のゴムブツシユ、37は絶縁キヤツプ、
38は押え板で端子部を形成している。これらの
端子部は背圧室29と外部との間に洩れのない構
造にしてある。39は弁体23を押し上げる方向
に作用する小さな力のコイルばね、40は前記コ
イルばねの力を調節する調節子、41はキヤツプ
である。
上記の永久磁石32のスロツト部の磁界中にあ
る電磁コイル33に電流Iを流すと、フレミング
の左手の法則に従つて、下向きに弁を押す方向に
力Fを生じる。力Fは、F=I・Blで、電流I
に比例して得られる。ただしBは磁気ギヤツプの
磁束密度、lはコイル長とする。
ムービングマグネツト形駆動部31の必要とす
る力Fは、本発明の構成における圧力制御弁の作
用により、従来例に比較して極めて小さな力でよ
いことになる。以下に作用を述べる。
電磁コイル33に通電をしていないときには、
コイルばね39により弁座22に弁体23が押圧
し弁座22が閉じられており、入口20から流体
は二次圧室26へは流れないようになつている。
そして、永久磁石32のスロツト部の磁界中に
ある電磁コイル33に電流Iを流すと、フレミン
グの左手の法則に従つて、永久磁石32には下向
きに弁体23を押す方向に力Fを生じる。この力
Fにより弁体23が開弁し流体が二次圧室26お
よび絞り部27を通つて低圧部28から出口21
に流れる。
このとき、背圧室29には低圧部28の圧力が
連通路30を介してダイヤフラム24に印加され
て弁体23を開弁する方向に力を作用する。この
ため従来例に比較してきわめて小さな力でよいこ
とになる。
ここで、一次圧室25の圧力をP1、二次圧室
26の圧力をP2、低圧部28および背圧室29
の圧力をP3とし、弁体23の受圧面積をSv、ダ
イヤフラム24の受圧面積をSdとし、電磁コイ
ル33と永久磁石32などからなるムービングマ
グネツト形駆動部31によつて弁体23に作用さ
せる力をFとし、力Fと圧力の関係は以下のよう
になる。
左辺には開弁方向に作用する力を、右辺には閉
弁方向に作用する力を考えて、左辺と右辺の力が
釣り合う点を考えると、 F+P3×Sd×P1×Sv =P1×Sd+P2×Sv ……式1 となる。
ここで、Sv=Sdとなるように設計しているの
で、これをSとして式1を変形すると F+P3×S=P2×S ……式2 F=(P2−P3)×S ……式3 の関係となる。
すなわち、弁体23に作用する力(駆動力)F
は、差圧(P2−P3)に比例する。
この関係を第4図に示す。
また、差圧(P2−P3)は絞り部27による圧
力損失であり、これは絞り部27に流れる流体に
よつて生じるものである。
第5図は、絞り部27の絞り径をパラメータと
して差圧(P2−P3)と低圧部28(背圧部29)
における圧力P3の関係を実験的に求めた図であ
る。
図において、パラメータである絞り径の大きさ
A、B、C及びDはA>B>C>Dの関係にあ
る。
また換言すれば、絞り部27における通路抵抗
としては、絞り径Aの場合が最も小さく、絞り径
B、絞り径C及び絞り径Dの順に次第に大きくな
ることを示している。
この第5図から明らかのような差圧(P2−P3
と低圧部28における圧力P3とは比例的関係に
あることが分かる。
したがつて、第4図及び第5図から明らかのよ
うに駆動力Fと低圧部28における圧力P3とは
それぞれ供に差圧(P2−P3)に比例しているこ
とから、駆動力Fと低圧部28における圧力P3
とは比例関係にあるということができる。
すなわち、駆動力Fを制御することによつて低
圧部28における圧力P3を調節することができ
る。
次に、ガス燃焼器具のバーナーノズルに供給す
るガス圧力の制御に応用した場合を考え、従来の
ムービングコイル型の駆動部をもつ圧力制御弁
と、本発明のムービングマグネツト型の圧力制御
弁に必要な駆動力を比較している。
都市ガスの供給圧力P1は標準的には、200mm
H2Oであり、ガス瞬間給湯器等の定格ガス圧力
は一般に80〜100mmH2O程度に設定される場合が
多い。したがつて定格ガス圧力、つまりノズル圧
力に相当するガバナ2次圧P2を100mmH2Oに設定
し、圧力制御弁の弁径がφ36と仮定して計算して
みる。
従来例のムービングコイル型の圧力制御弁で
は、周知のガバナの原理より駆動力Fは次式で表
される。
F×P×S ここで F:駆動力(Kg) P:ガバナ2次圧(Kg/cm2) S:弁体の有効面積(cm2) ここで駆動力及び圧力の単位をそれぞれFc
(g)及びP2(mmH2O)に置きかえて表現すると、 Fc=P2×Sv×1/10 Fc:駆動力(Kg) P2:ガバナ2次圧(mmH2O) Sv:弁体の有効面積(cm2) となりφ36の弁径ではSv≒10cm2なので、 Fc×100×10×1/10=100(g) すなわち、従来の圧力制御弁においてガバナ2
次圧P2を100mmH2Oに制御するに必要な駆動力Fc
は100gとなる。
次に、本発明のムービングマグネツト型の圧力
制御弁の場合を考えて見る。従来のガバナ2次圧
に相当する低圧部28の圧力P3を100mmH2Oに制
御するためのムービングマグネツト型の駆動力
FMは次の式で計算される。まず、前述した式3
を再度記述する。
F=(P2−P3)×S F:駆動力(Kg) P:二次圧室の圧力(Kg/cm2) P3:低圧部の圧力(Kg/cm2) S:弁体及びダイヤフラムの受圧面積(cm2) ここで、従来例と同様に単位を置きかえると、 FM=(P2−P3)×S×1/10 ……式4 FM:ムービングマグネツト駆動力(g) P2:二次圧室の圧力(mmH2O) P3:低圧部の圧力(mmH2O) となる。
なお、弁体及びダイヤフラムの受圧面積Sは従
来の場合と同様に考え、S≒10cm2とする。
また本発明において、仮に絞り部27は絞り径
Cで構成されているものとする。
第5図から明らかのように、この場合低圧部2
8の圧力P3を100mmH2Oに制御する場合の差圧
(P2−P3)mmH2Oは20mmH2Oである。
したがつて、これを式4に代入すれば FM=20×10×1/10=20(g) となる。
以上のように、ノズル圧を100mmH2Oに制御す
る駆動力は従来100g必要であつたのに対し、本
発明においては20gでよく、従来の5分の1にな
る。
また、絞り部27として絞り径Aで構成した場
合には第5図から明らかのように、差圧(P2
P3)が10mmH2Oになるから前述した絞り径Cの
場合と同様にこれを式4に代入すれば FM=10×1/10=10(g) となり、駆動力FMを10分の1にすることも可能
である。
このように絞り部27における絞り径を調節す
ることにより低圧部における圧力と駆動力との関
係を調節することができる。
そこで絞り部27をバルブ、たとえばニードル
バルブのような可変絞りにすれば圧力制御弁の特
性を微調整する事もできるので、特性のばらつき
も小さくすることが可能である。
上記のように本発明の圧力制御弁は従来と比較
して飛躍的に小さな力で駆動することが可能にな
る。このことにより、駆動部の永久磁石が小さく
でも充分駆動させることができるので、従来は、
実用的な圧力制御弁においてムービングマグネツ
ト形の駆動部としては、大きな永久磁石が必要に
なり、 (1) 重量が大きいため応答が遅い。
(2) 摺動摩擦力が大きい。
(3) 傾きに対して動作が不安定である。
などの点から実用化ができなかつた。
本発明において前述のごとく小さい駆動力でよ
いことから実用的な圧力制御弁において、ムービ
ングマグネツトタイプの駆動部が可能になつた。
第3図は本発明の他の一実施例で、弁体23の
下部にマグネツト32を固定装着し、圧力制御弁
のコンパクト化を図つたもので、第2図の本発明
と同一動作機能を有する。
以上のように本発明の圧力制御弁によれば次の
効果が得られる。
(1) ムービングマグネツト形駆動部を用いている
ため、可動部分にリード線のような固定部分と
の連結部分が必要でなく、可動部分が独立して
いるため動作の信頼性が高い。
(2) 低圧部の圧力を背圧室に導く構成としている
ために、二次圧室と低圧部の差圧に比例する小
駆動力で弁体を駆動できるようになつているの
で小さなムービングマグネツト形駆動部が採用
でき、ヒステリシスがほとんど発生しない。
(3) 小駆動力でよいために、駆動部の消費電力も
小さくなる。
(4) 弁体と一体にムービングマグネツト駆動部の
永久磁石回路を構成するためガスガバナ部の内
部に駆動部を設けることもできるのでコンパク
ト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例のムービングコイルタイプ圧力
制御弁の断面図、第2図は本発明の一実施例の圧
力制御弁の断面図、第3図は本発明の他の一実施
例の断面図、第4図、第5図は本発明の一実施例
の圧力制御弁の特性図である。 22……弁座、23……弁体、24……ダイヤ
フラム、25……一次圧室、26……二次圧室、
28……低圧部、29……背圧室、30……連通
路、32……永久磁石、33……電磁コイル。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流体の流通路内に弁座と、前記弁座に対向し
    て弁体と、前記弁体の上流側に一次圧室と、弁体
    下流側に二次圧室と、前記弁体と固着したダイヤ
    フラムと、前記ダイヤフラムの流通路と反対側に
    大気と気密の背圧室と、前記二次圧室よりも下流
    に絞り部を設け、前記絞り部により形成される低
    圧部と、前記背圧室と前記低圧部を同圧力となる
    ように連通する連通路と、前記弁体に作用する力
    が開弁方向に発生する電気的駆動部として、前記
    弁体に固着し前記弁体と一体に動く永久磁石と、
    前記永久磁石に設けたスロツトと、前記スロツト
    に少なくとも一部が挿入された電磁コイルで構成
    したムービングマグネツト形駆動部とを有する圧
    力制御弁。
JP55163624A 1980-11-19 1980-11-19 Pressure control valve Granted JPS5786914A (en)

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JP55163624A JPS5786914A (en) 1980-11-19 1980-11-19 Pressure control valve

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JP55163624A JPS5786914A (en) 1980-11-19 1980-11-19 Pressure control valve

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JPS5786914A JPS5786914A (en) 1982-05-31
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5556208A (en) * 1978-10-18 1980-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fluid pressure controller

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS589287Y2 (ja) * 1978-04-25 1983-02-19 三菱電機株式会社 電磁式流量制御弁

Patent Citations (1)

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JPS5556208A (en) * 1978-10-18 1980-04-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fluid pressure controller

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JPS5786914A (en) 1982-05-31

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