JPH04257007A - ステップ回転弁 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は１個のコイルに対して正
逆電流を流すことにより、弁体を正逆方向にステップ式
に回転させ流体の流量を制御するためのステップ回転弁
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来におけるステップ回転弁としては、
アクチュエータとしてステッピングモータを用いたもの
がある。このステッピングモータをアクチュエータとし
たものは、該モータに加えるパルス数を制御することに
より弁体を上下動させて弁座との間隔を制御し、入口ポ
ートより流入する流体の量を加減して出口ポートより排
出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したア
クチュエータとしてステッピングモータを使用したステ
ップ回転弁としては、該モータにおけるマグネットと磁
極歯との数および印加するパルスの数によって流量は決
定されてしまい、ロータの１ステップにおける回転角以
下に対応する流量制御を行うことができないという問題
があった。

【０００４】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、流量の流出が一定量
である位置において、流体の流出と遮断を行うことがで
きることにより、流量制御を細かく行うことができると
共に微小流量の制御も行うことができるステップ回転弁
を提供せんとするにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のステップ回転弁
は前記した目的を達成せんとするもので、その手段は、
励磁コイルと、該励磁コイル内に配置された吸引子と、
該吸引子の端面に配置されたクマトリコイルと、前記吸
引子に通電した状態において吸引されると共に、該通電
を遮断した状態において前記クマトリコイルによって吸
引状態を保持するプランジャと、該プランジャの外周に
取付けられＳ，Ｎ極が交互に着磁された永久磁石と、該
永久磁石の外周に配置され、前記励磁コイルへの通電に
よりＳまたはＮ極に着磁される前記永久磁石の磁極と同
数の磁極歯を有する磁極歯板と、前記プランジャの吸引
方向とは逆方向にプランジャに対してバネ付勢するスプ
リングと、前記プランジャの前記吸引子と対向する面と
は逆の面に形成された多数の鋸歯を有する可動ガイドと
、該可動ガイドと対向して固定配置された同じく多数の
鋸歯を有する固定ガイドと、前記プランジャに固定され
弁座との間で流体の流量を調整する弁体とからなる弁部
材とを具備したものである。

【０００６】また、弁部材を、プランジャによって摺動
かつ回転し、軸孔と該軸孔と連通する少なくとも１つの
流通孔が形成された弁体と、該弁体を軸支すると共に前
記プランジャがスプリングにより移動している状態にお
いて前記流通孔と連通し、かつ、励磁コイルによりプラ
ンジャが吸引された状態において前記流通孔を塞ぐ大き
さの連通孔が形成された軸受管と、該軸受管の端面に接
続され前記弁体の軸孔と連通する第１の流体流出入管と
、前記軸受管の前記連通孔と連通する第２の流体流出入
管とから構成することが望ましい。

【０００７】

【作用】前記した如く構成した本発明のステップ回転弁
は、励磁コイルへの通電によりプランジャが吸引される
と共に、磁極歯板の磁極歯がＳまたはＮの何れかに着磁
されるので、プランジャの外周に形成された永久磁石と
の磁力線によってプランジャは正または逆方向に僅かに
回転し、かつ、この状態において瞬時に励磁コイルへの
通電方向を変えることによってプランジャはクマトリコ
イルによって励磁状態を保ちながら磁極歯の着磁が逆方
向になることから、さらに前記回転方向に回転し１ステ
ップ分だけ回転する。そして、励磁コイルへの通電を遮
断すると、プランジャはスプリングのバネ力によって移
動し、可動ガイドと固定カイドとの歯部が噛合してプラ
ンジャは固定状態となる。これにより、弁体の流通孔と
軸受管の連通孔とが一致し流体の流量が制御されるもの
である。

【０００８】また、前記状態において、励磁コイルに対
して一旦電流を流すとプランジャは僅かに回転するが吸
引子に吸引されて、連通孔と連通している流通孔は軸受
管によって閉塞される。そして、前記電流を遮断すると
プランジャは元の位置に戻って弁体の流通孔と軸受管の
連通孔とは一致して流体が流れる。従って、励磁コイル
への通電と遮断とを繰り返すことによって、単位時間当
たりの流量の制御を行うことができるものである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図１〜図３と共に
説明する。本発明にあっては、アクチュエータＡと、該
アクチュエータＡによって流体の流量を制御する弁部材
Ｂとより構成されている。

【００１０】まず、アクチュエータＡの構成について説
明するに、１はケーシング、２は該ケーシング１内の外
周面に収納されたリング状の励磁コイル、３は該励磁コ
イル２の上方に嵌合固定された吸引子にして、中心に下
方に開口したスプリング収納孔３ａが形成されると共に
、下面にクマトリコイル４を収納するリング孔３ｂが形
成されている。

【００１１】５は多数の櫛歯状（図示のものにあっては
８本）の磁極歯５ａを有する磁極歯板にして、前記励磁
コイル２の下端内周面に埋設される形で固定されている
。６は水蜜性を保つために前記励磁コイル２の内周面（
吸引子３の下部から後述する弁本体１０の上部）に密着
して固定されたチューブ、７は磁性体によって形成され
たプランジャにして、外周にＳ，Ｎ極が交互に多数（図
示のものにあっては１６極）が着磁された円筒状の永久
磁石８が嵌合されている。

【００１２】そして、前記プランジャ７の外周面には前
記永久磁石８の数（８個）だけ突部７ａが形成されると
共に各突部７ａの中心が各永久磁石８の磁極間に位置す
るように永久磁石８はプランジャ７に嵌合されている。 また、プランジャ７の前記永久磁石８よりも下部には前
記突部７ａと対応して下面に突出する鋸歯状の可動ガイ
ド７ｂが形成され、かつ、中心には前記吸引子３のスプ
リング収納孔３ａと一致する中心孔７ｃが形成されてい
る。

【００１３】９は前記ケーシング１の前記励磁コイル２
の孔下面に嵌合固定された固定ガイド部材にして、前記
した可動ガイド７ｂと噛合する固定ガイド９ａが形成さ
れると共に中心に前記プランジャ７の中心孔７ｃと連通
する孔９ｂが形成されている。

【００１４】次に、弁部材Ｂの構成について説明するに
、１０は前記ケーシング１の下面に固定された弁本体に
して、中央に軸受管１１が固定されると共に、この軸受
管１１の上端が前記固定ガイド部材９の孔９ｂと連通し
ている。１２は前記した吸引子３のスプリング収納孔３
ａ，プランジャ７の中心孔７ｃおよび軸受管１１内に挿
通された軸孔１２ａを有する弁体、１３はスプリング収
納孔３ａ内の上端に収納されたボール、１４は該ボール
１３と前記弁体１２の上端との間に介在されたスプリン
グである。

【００１５】そして、前記した弁体１２の軸受管１１内
に対応する部分には少なくとも１個あるいは本実施例に
あっては最大で７個までの流通孔１２ｂが形成されてい
る。また、この流通孔１２ｂと対向して軸受管１１にも
連通孔１１ａが形成され、この連通孔１１ａに連通して
流体流入あるいは流体流出管１５が溶接等の手段によっ
て接続され、かつ、軸受管１１の下端には流体流出ある
いは流体流入管１６が同じく接続されている。

【００１６】さらに、前記弁本体１０の前記軸受管１１
における連通孔１１ａの位置する外周には流体が流通す
るリング状の流通溝１０ａが形成されている。また、前
記連通孔１１ａの大きさは、流通孔１２ｂより大きく、
かつ、後述する動作によって弁体１２が上昇したときに
は連通孔１１ａと対応している流通孔１２ｂの全てが連
通孔１１ａより外れる形状となっている。

【００１７】次に、前記した構成に基づいて動作を図３
と共に説明する。図３の（ａ）は励磁コイル２に対して
通電していない状態を示し、この状態においては、プラ
ンジャ７はスプリング１４によって押圧されて下降状態
にあり、弁体１２も下降位置にある。また、プランジャ
７が下降していることから、可動ガイド７ｂ１　と固定
ガイド９ａ１　とは噛合状態にある。一方、永久磁石８
と磁極歯板５との関係は、永久磁石８の極間が磁極歯板
５の磁極歯５ａの中央と対向している。

【００１８】そして、この停止状態において、軸受管１
１の連通孔１１ａと前記弁体１２の流通孔１２ｂとが対
向位置にあれば流体は流体流入管１５、流通孔１１ａ、
連通孔１２ｂを介して流体流出管１６に流れ、また、連
通孔１１ａに流通孔１２ｂが対向位置にない場合には、
流通孔１１ａが軸受管１１によって閉塞されるので、流
体の流れは停止される。

【００１９】次に、励磁コイル２へ通電を行うと、吸引
子３が励磁されてプランジャ７をスプリング１４のバネ
力に抗して吸引する。また、励磁コイル２に通電される
と、磁極歯板５が通電方向によってＳまたはＮ（図３の
（ｂ）にあっては正方向に通電しＮ極）に着磁されるの
で、永久磁石８の磁極歯５ａとの間で吸引、反撥作用が
生じて永久磁石８は図３の（ａ）の状態から図３の（ｂ
）の如く時計方向に僅かに回転される。この状態におい
て、可動ガイド７ｂ１　は固定ガイド９ａ１　に対して
左方向に移動するが、可動ガイド７ｂ１　の谷部が固定
ガイド９ａ１　の山部を越えることはない。

【００２０】次いで、瞬時に励磁コイル２への正方向の
通電から逆方向の通電に切り換えると、プランジャ７は
クマトリコイル４の磁力によって吸引状態を保持された
状態において、磁極歯板５が逆方向（図３の（ｃ）に示
す如くＮ極）に着磁されるので、永久磁石８は磁極歯５
ａとの吸引、反撥作用によって、さらに時計方向に回転
される。この状態において、前記図３の（ｂ）の状態よ
りは可動ガイド７ｂ１　が左方向に移動して、可動ガイ
ド７ｂ１　の谷部が固定ガイド９ａ１　の山部を越えた
位置で停止する。

【００２１】そして、励磁コイル２への通電を遮断する
と、吸引子３およびクマトリコイル４による磁力が無く
なるので、プランジャ７はスプリング１４のバネ力によ
って下降する。この時、可動ガイド７ｂ１　が固定ガイ
ド９ａ１　と噛合状態となり、さらに、プランジャ７を
図３の（ｄ）に示す如く反時計方向に回転させ固定ガイ
ド９ａ１　の１つ歯分だけ移動して停止する。この状態
において、連通孔１１ａに対して次の流通孔１２ｂとが
一致して流体の流量は変化するものである。

【００２２】ところで、前記した動作において決定され
る流体の流量は流通孔１２ｂの口径によるが、この口径
において、さらに流量を制御するには、励磁コイル２へ
の通電と不通電とを繰り返す。これにより、プランジャ
７は図３の（ｂ）と図３の（ａ）との間で往復運動する
。

【００２３】すなわち、プランジャ７が吸引子３に吸引
された状態、すなわち、弁体１２が上昇した状態におい
て、流通孔１２ｂは連通孔１１ａより外れて軸受管１１
内に隠れるので、流体の流れは遮断される。また、プラ
ンジャ７の吸引が無くなると下降するので、流通孔１２
ｂと連通孔１１ａとが一致して流体は流体流入管１５か
ら流体流出管１６に向かって流れる。従って、前記動作
を一定時間毎に繰り返すことによって、単位時間当たり
の流量を制御することができるものである。

【００２４】なお、前記した動作説明においては、励磁
コイル２への最初の通電方向を正方向として磁極歯板５
をＳ極に着磁し、プランジャ７を時計方向に回転するも
のについて説明したが、プランジャ７を反時計方向に回
転させるには、励磁コイル２への最初の通電方向を逆方
向として磁極歯板５をＮ極に着磁することによって行え
るものである。

【００２５】図４は弁体１２の流通孔１２ｂの形状を変
えたものであり、前実施例の連通孔１１ａと流通孔１２
ｂが丸孔であるのに対して、図４の連通孔１１ｂと流通
孔１２ｃは同一円周上に形成した長孔である。そして、
前記した実施例と同様に弁体１２が回転することによっ
て、流通孔１２ｃの開口部分が変化するので流量制御が
変化する。また、この長孔の幅は、当然に弁体１２が上
昇した時に連通孔１１ｂより外れて軸受管１１内に隠れ
る大きさとなっている。

【００２６】

【発明の効果】本発明は前記したように、励磁コイルへ
の通電によりプランジャを吸引すると共に磁極歯板の磁
極歯を着磁してプランジャの外周に配置された永久磁石
との吸引、反撥作用によってプランジャを回転させるこ
とにより、弁体を回転させて軸受管の連通孔と弁体の流
通孔とを一致させ、また、プランジャが元の位置に復帰
した時に鋸歯状の可動および固定ガイドが噛合して前記
流通孔と連通孔との位置関係が固定されるので、流体の
流量を正確に制御できる。

【００２７】また、前記した流通孔と連通孔とが一致し
た状態において励磁コイルへの通電と遮断とを繰り返し
行うことにより、流通孔と連通孔とが連通、遮断が繰り
返し行われるので、所定流量時において単位時間当たり
の流量を制御でき、従って、流体の流量を細かく制御で
きる等の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体の縦断面図である。

【図２】要部の分解斜視図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は動作説明に供するプランジャ
の平面図と可動ガイドと固定ガイドの側面図である。

【図４】他の実施例の弁体部分の斜視図である。

【符号の説明】

２　　　　　　　　　　　　　　励磁コイル３　　　　
　　　　　　　　　　吸引子４　　　　　　　　　　　
　　　クマトリコイル５　　　　　　　　　　　　　　
磁極歯板５ａ　　　　　　　　　　　　磁極歯 ７　　　　　　　　　　　　　　プランジャ７ｂ　　　
　　　　　　　　　可動ガイド８　　　　　　　　　　
　　　　永久磁石９　　　　　　　　　　　　　　固定
ガイド部材９ａ　　　　　　　　　　　　固定ガイド１
１　　　　　　　　　　　　軸受管 １１ａ，１１ｂ　　連通孔 １２　　　　　　　　　　　　弁体 １２ｂ，１２ｃ　　流通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　励磁コイルと、該励磁コイル内に配置
   された吸引子と、該吸引子の端面に配置されたクマトリ
   コイルと、前記吸引子に通電した状態において吸引され
   ると共に、該通電を遮断した状態において前記クマトリ
   コイルによって吸引状態を保持するプランジャと、該プ
   ランジャの外周に取付けられＳ，Ｎ極が交互に着磁され
   た永久磁石と、該永久磁石の外周に配置され、前記励磁
   コイルへの通電によりＳまたはＮ極に着磁される前記永
   久磁石の磁極と同数の磁極歯を有する磁極歯板と、前記
   プランジャの吸引方向とは逆方向にプランジャに対して
   バネ付勢するスプリングと、前記プランジャの前記吸引
   子と対向する面とは逆の面に形成された多数の鋸歯を有
   する可動ガイドと、該可動ガイドと対向して固定配置さ
   れた同じく多数の鋸歯を有する固定ガイドと、前記プラ
   ンジャに固定され弁座との間で流体の流量を調整する弁
   体とからなる弁部材とを具備したことを特徴とするステ
   ップ回転弁。
2. 【請求項２】　　前記弁部材が、プランジャによって摺
   動かつ回転し、軸孔と該軸孔と連通する少なくとも１つ
   の流通孔が形成された弁体と、該弁体を軸支すると共に
   前記プランジャがスプリングにより移動している状態に
   おいて前記流通孔と連通し、かつ、励磁コイルによりプ
   ランジャが吸引された状態において前記流通孔を塞ぐ大
   きさの連通孔が形成された軸受管と、該軸受管の端面に
   接続され前記弁体の軸孔と連通する第１の流体流出入管
   と、前記軸受管の前記連通孔と連通する第２の流体流出
   入管とから構成されていることを特徴とする前記請求項
   １のステップ回転弁。