JPH0434276A - 流体制御バルブ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気体や液体など各種の流体の流量や圧力を制
御するバルブに関する。

〔従来の技術〕

前記流体制御バルブにおいて、多量の流体を制御するた
めには、流体流路内に設けた弁座における弁口の口径を
大きくしなければならないが、この口径が大きくなると
、その増加分に対して流体圧力が弁体のアクチュエータ
に大きく作用することになり、例えば第２図に示すよう
な常閉型のソレノイドバルブにおいては、弁体４１に対
して、矢印Ａで示すような流体による特定の方向の強い
力が作用して、アクチュエータとしての電磁ソレノイド
４２によるバルブの開度制御が不能になることがある。

従って、通常は、弁口４３の口径を大きくしただけ可動
鉄心４４のリターンばね４５を強力なものにすると共に
、電磁ソレノイド４２の巻線数と印加１ａ流値との積を
大きくして、吸引力をリターンばね４５の強さより大き
くすることにより、バルブの開度制御を行なえるように
している。

（発明が解決しようとする課題〕 ところで、ソレノイドに限らず全てのアクチエエータは
、その吸引力あるいは押圧力を強くすると必然的に大型
になり、重量も大きくなる。また、複数のバルブを一箇
所において用いる場合、その形状が大きいと、接続に要
するスペースが大きくなり、流体の流れない部分、すな
わち、デッドスペースが増して性能上不都合が生ずる。

その上、流体圧力がある一定値以上に高くなると、その
圧力に対抗できるアクチュエータを得ることが困難にな
り、結果として、流体の制御が行えなくなる。

本発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その
目的とするところは、制御対象である流体の圧力が高く
なっても、また、流体圧力が変動しても、その１力によ
り発生する不都合な力がアクチュエータに悪影響を及ぼ
さないようにした流体制御バルブを提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明に係る流体制御バル
ブは、基体における入口ポートと出口ポートとの間に、
これら両ポートの何れか一方と連通する貫通孔を備えた
バルブ本体を設け、このバルブ本体の下端側に前記両ポ
ートの何れか他方および前記貫通孔と連通ずる弁口を備
えた弁座を設け、前記貫通孔の断面積と前記弁口の断面
積とを等しくすると共に、アクチュエータによって駆動
される弁体を前記貫通孔内に移動自在に設け、前記弁体
と貫通孔との間に介装されるシール部材より前記アクチ
エエータ側の空間と前記弁口側とを連通ずる圧力バラン
ス孔を前記弁体に設けた点に特徴がある。

〔作用］ 上記特徴的構成によれば、弁体にアクチュエータ側の空
間と前記弁口側とを連通ずる圧力バランス孔を設けであ
るので、流体の圧力は弁体の頭部側と、これと正反対方
向側とに均等に加わるので、あたかも流体の圧力が弁体
に加わっていないのと同じようになる。従って、流体圧
力が高くなっても、あるいは大流量制御のために弁口の
口径を大きくしたバルブにおいても、アクチュエータに
特別の力が作用しないので、流体を常に正確に制御する
ことができる。

【実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する
。

第１図は本発明に係る流体制御バルブの一例としての常
閉型のソレノイドバルブを示し、この図において、１は
基体で、その入口ポート２と出口ポート３との間には流
体流８４が形成されている。

５はバルブ本体で、基体ｌに形成された内孔６内に例え
ばゴム製の０リング７を介して気密に嵌合してあり、基
体Ｉに螺着されている。このバルブ本体５には入口ポー
ト２と孔８を介して連通ずる貫通孔９が形成されている
。また、このバルブ本体５の下端側には出口ポート３お
よび貫通孔９と連通する弁口１０を備えた弁座１１が螺
着されている。そして、貫通孔９の断面積と弁口ｌＯの
断面積とは互いに等しくしである。

１２はバルブ本体５の上方に設けられるアクチュエータ
としての電磁ソレノイドで、次のように構成されている
。すなわち、バルブ本体５には非磁性体からなるガイド
１３が螺着してあり、このガイド１３に磁性体からなる
ヨーク１４が螺着してあり、さらに、このヨーク１４に
非磁性体からなる接続ねし１５が螺着しである。そして
、この接続ねし１５には磁性体からなる固定鉄心１６が
螺着してあり、この固定鉄心１６の周囲には電磁コイル
１７が設けであると共に、固定鉄心１６の下方には若干
の隙間ｇを介して可動鉄心１８が上下方向に移動自在に
設けられている。１９は固定鉄心１６および電磁コイル
１７の上部に設けられるヨークで、２０はその止めナツ
トである。

２１は上記構成の電磁ソレノイド１２によって上方向に
駆動される弁体で、ビン２２を介して可動鉄心１８の下
端に結合される軸部２３と、この軸部２３に連なり、弁
口ｌＯを開閉する弁頭部２４とからなり、貫通孔９内を
上下方向に自在に移動するように配設されていると共に
、軸部２３上部に係止された板ばね２５によって下方に
付勢されて弁座１１に常時押し付けられて、弁口１０を
閉止するように構成されている。そして、この弁体２１
には軸部２３を直径方向に貫通する貫通孔２６が開設さ
れると共に、この貫通孔２６よりも下方においてバルブ
本体５に開設された貫通孔９との間に介装されるシール
部材２７より電磁ソレノイド１２側の空間、この実施例
では貫通孔２６を含む空間２８と弁口ｌＯ側とを連通ず
る圧力バランス孔２９が開設されている。

なお、３０〜３３はシール部材である。

而して、上記構成のソレノイドバルブにおいて、常時は
、板ばね２５の下方への付勢力によって弁口１０は弁体
２１によって閉止されている。この閉弁状態において、
流体は入口ポート２を経て基体１内に流入し、弁体２１
の弁頭部２４周囲に充満するが、下方へは弁口ｌＯが閉
じられているため流出せず、また、上方５はシール部材
２７によりシールされているため流出することはない、
このとき、流体の圧力は弁口１０の口径に応じた断面積
に全面的に作用している。同時に、シール部材２７の接
しているバルブ本体５の貫通孔９の直径に応じた断面積
にも流体圧力が全面的に作用している。そして、この実
施例においては、弁口１１の断面積と前記貫通孔９の断
面積とが互いに等しいので、流体の圧力は弁体２１の頭
部２４側と、これと正反対方向側とに均等に加わること
になり、従って、これらは互いに相殺されることによっ
て、弁体２１の軸部２３およびこれに接続されている可
動鉄心１８には全く力が作用せず、あたかも流体圧力が
無いような状態となる。その結果、流体圧力が相当な高
圧になっても電磁ソレノイド１２の小さな出力でもって
弁体２１を開弁方向に持ち上げることができる。

次に、弁体２Ｉが少し持ち上げられて、流体が入口ポー
ト２を経て基体１内に入り、流路４を経て出口ポート３
から出ている状態について考えてみる。

閉弁状態において電磁ソレノイド１２に通電されると、
電流の大きさに応じた吸引力が生じ、板ばね２５の付勢
力に抗して可動鉄心１８が持ち上げられ、これに伴って
弁体２１も持ち上げられ、これによって、弁頭部２４が
弁座１１から離れるためやや開弁じ、流体が入口ポート
２方向から出口ポート３方向に流れる。このとき、弁頭
部２４と弁座１１との間の隙間は極めて小さいので、人
口ポート２例の流体圧力は弁口１０の断面積に相当する
力を弁体２１に加えるが、弁体２１には貫通孔９との間
に介装されるシール部材２７より電磁ソレノイド１２側
の空間２８と弁口ｌＯ側とを連通ずる圧力バランス孔２
９が開設されているので、この圧力バランス孔２９を介
して前記空間２８と弁口１０側との圧力が等しくなり、
シール部材２７部分において軸部２３は上向きの圧力を
受けるが、この圧力は弁体２１に作用する下向きの圧力
と同じで、しかも、方向が逆であるから、相殺され、軸
部２３および可動鉄心１８には流体圧力が作用しないよ
うな状態になる。従って、電磁ソレノイド１２の小さな
出力でもって弁体２１の開度制御を正確に行うことがで
きる。

なお、この方式のバルブは弁体２１の移動量は微少であ
り、弁全開時においても上述の圧力バランスが成立し、
軸部２３が流体によって特異な力を受けることがなく、
電磁ソレノイド１２に対する通電電流の制御だけで弁の
開度を正確に制御することができる。

本発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば入
口ポート２と出口ポート３との配置関係を逆にしてもよ
い。また、常開型のバルブにも適用することができる他
、サーマル駆動型やピエゾ駆動型のバルブにも適用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されるので、制御対象である
流体の圧力が高くなっても、また、流体圧力が変動して
も、その圧力により発生する不都合な力がアクチュエー
タに悪影響を及ぼすことがなく、従って、流体制御を常
に正確に行うことができ、従来のこの種のバルブでは制
御不能であった高圧あるいは大流量の流体制御に使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流体制御バルブの一例を示す縦断
面図である。 第２図は従来の流体制御バルブを示す縦断面図である。 １・・・基体、２・・・入口ポート、３・・・出口ポー
ト、５・・・バルブ本体、９・・・貫通孔、１０・・・
弁口、１１・・・弁座、１２・・・アクチュエータ（電
磁ソレノイド）、２１・・・弁体、２７・・・シール部
材、２８・・・アクチュエータ側の空間、２９・・・圧
力バランス孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基体における入口ポートと出口ポートとの間に、これら
   両ポートの何れか一方と連通する貫通孔を備えたバルブ
   本体を設け、このバルブ本体の下端側に前記両ポートの
   何れか他方および前記貫通孔と連通する弁口を備えた弁
   座を設け、前記貫通孔の断面積と前記弁口の断面積とを
   等しくすると共に、アクチュエータによって駆動される
   弁体を前記貫通孔内に移動自在に設け、前記弁体と貫通
   孔との間に介装されるシール部材より前記アクチュエー
   タ側の空間と前記弁口側とを連通する圧力バランス孔を
   前記弁体に設けたことを特徴とする流体制御バルブ。