JPH0557475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、パルス周期もしくはパルス周期毎の
導通時間またはこの両者が可変調整可能なパルス
制御回路によつて付勢される電磁コイルに発生す
る起磁力及び戻りバネの反発力の相互作用によつ
て常時振動して往復運動を継続する電磁振動型流
量調整弁に関し、電磁プランジヤと連動するピス
トン弁体または／及び該ピストン弁体が摺動往復
自在に嵌合するシリンダの間に設けられ流入口側
と流出口側とを連通させるスリツトの開口と閉塞
を連続的に繰返すスライド弁を備え、電磁プラン
ジヤ及びピストン弁体を挟持する戻しバネ及び支
持バネの撓みの和の加減調整すると共に、この加
減調整と電磁コイルに供給されるパルスの周期も
しくは周期毎の導通時間またはこの両者の可変調
整とにより、スライド弁におけるスリツトの開口
度合、即ち、各周期中にスリツトが全開してこれ
を全周期にわたつて継続するときの開口度合を１
としたとき、周期中にピストン弁体の往復作動に
よつてパルスの各周期中に変化する前記スリツト
の開口面積と開口時間との積から求められる開口
状態の実効的な比率を加減調整して流量を制御す
ることにより、個々の部品の縦寸法公差範囲内に
おけるバラツキの集積及び戻しバネと支持バネの
撓み寸法の公差範囲内におけるバラツキ等を吸収
し、最低流量を所定値に規制すると共に、任意の
周波数または一周期中の通電時間に対して、個々
の電磁弁の流量特性を揃えることを可能とし、更
に、一層微量流量のキメ細かな制御を容易ならし
め、かつ、起磁力発生用の電磁コイルが小形で消
費電力の少ないスプリングハンマ作用を伴なうフ
リーピストン状の電磁振動型流量調整弁を提供で
きるようにしたものである。

＜従来技術＞ 従来のこの種の電磁振動型流量調整弁として
は、本出願人の出願に係る特願昭58−11503号が
ある。この先行技術は電磁プランジヤに連動させ
たピストン弁体またはこのピストン弁体を摺動往
復自在に嵌合させるシリンダの何れか一方または
双方に溝状弧の開口を設けておき、周期もしくは
周期毎の通電時間またはこの両者の可変調整可能
なパルス制御回路により電磁コイルを付勢して、
電磁プランジヤを往復駆動し、これに連動するピ
ストン弁体の往復運動により、前記開口を連通ま
たは閉塞させ、流入口と流出口との間の連通及び
閉塞の時間的割合を加減調整して流量を制御する
構成となつている。この場合、最少流量はピスト
ン弁体の外周と該ピストン弁体を摺動往復自在に
嵌合させたシリンダの内壁との重なり合いによる
溝状開口の閉塞締切によつて得られる。

＜発明が解決しようとする課題＞ ところが上記した先行技術においては、ピスト
ン弁体とシリンダとの相対位置関係、つまり最少
流量を与える閉塞締切位置が固定されていて、こ
れを調整する機構、構造を持たないため、次のよ
うな欠点があつた。

(イ) 電磁弁を構成する個々の部品の縦寸法公差範
囲内におけるバラツキの集積及び戻しバネと支
持バネの撓み寸法の公差範囲内におけるバラツ
キ等が合成されて、スリツトの閉塞締切度合が
不同となる。即ち或るものは完全に締切閉塞が
なされず、若干開いたままとなり、或るものは
スリツト間のそれぞれの端部が多くラツプして
重なり合いが過大となり、電磁弁作動時に開口
不充分となる等の問題を生じ、最低流量を所定
値に規制制御することが不可能であつた。

(ロ) これと同時に、周波数または一周期中の通電
時間に対する通過流量特性も、個々の電磁弁に
おいてはそれぞれ不同であつて、均一の流量特
性が得られず、その補正も不可能であつた。

そこで本発明の課題は、上述する従来の欠点を
除去し、個々の部品の縦寸法公差範囲内における
バラツキの集積及び戻しバネと支持バネの撓み寸
法の公差範囲内におけるバラツキ等を吸収し、最
低流量を所定値に規制すると共に、任意の周波数
または一周期中の通電時間に対して、個々の電磁
弁の流量特性を揃えることを可能とし、更に、一
層微量流量のキメ細かな制御を容易ならしめ、か
つ、起磁力発生用の電磁コイルが小形で消費電力
の少ないスプリングハンマ作用を伴なうフリーピ
ストン状の電磁振動型流量調整弁を提供すること
である。

＜課題を解決するための手段＞ 上述する課題解決のため、本発明は、パルス周
期もしくはパルス周期毎の導通時間またはこの両
者が可変調整可能なパルス制御回路によつて付勢
される電磁コイルと、該電磁コイルの起磁力に基
づいて発生する磁力及びバネ反発力の相互作用に
よつて常時振動して往復運動を継続する電磁プラ
ンジヤと、該電磁プランジヤに連接して連動する
ピストン弁体と、スライド弁と、調整部材とを備
え、前記パルスによつて開閉回数等弁開閉状態を
電気的に制御する流量調整弁であつて、 前記電磁プランジヤ及び前記ピストン弁体は、
その往復運動時にスプリングハンマ作用を伴う如
く、戻しバネと支持バネとの間に挟持されてフリ
ーピストンを形成し、 前記スライド弁は、シリンダと、スリツトとを
含み、前記シリンダがその内部に前記ピストン弁
体を摺動往復自在に嵌合させ、前記スリツトが前
記シリンダの軸方向で狭く、この軸に直交する方
向に切込溝状に開口し、かつ、前記ピストン弁体
の往復運動に伴つて前記弁の流入口側と流出口側
とを互いに連通、閉塞を繰返し継続するように、
前記ピストン弁体または／及び前記シリンダに備
えられており、 前記調整部材は、前記戻しバネ及び支持バネの
撓みの和を加減調整して、前記ピストン弁体が前
記シリンダ内を摺動往復するときの振幅の上死点
と下死点の位置を変え、パルス周期中の前記ピス
トン弁体の往復作動によつてパルスの各周期中に
変化する前記スリツトの開口面積と開口時間との
積から求められる開口度合の実効的な比率を機械
的に調整することを特徴とする。

＜作用＞ 電磁プランジヤ及びピストン弁体は、その往復
運動時にスプリングハンマ作用を伴う如く、戻し
バネと支持バネとの間に挾持されてフリーピスト
ンを形成しており、電磁コイルへ付勢するパルス
電流によつて振動往復する際に、前記運動系の慣
性エネルギーが付与されて、パルス電流の周期に
同期して共振し、力源の電磁吸引力に対応する以
上の振幅を得るスプリングハンマ効果を伴う。こ
のため、電磁コイルの駆動エネルギーが小さくて
済む。

しかも、前記スライド弁を構成するスリツト
は、シリンダの軸方向で狭く、この軸に直交する
方向に切込んだ溝状開口であるので、このスリツ
トを開閉するピストン弁体の振幅はもともと少な
くてよい。このため、電磁コイルの小形化、省電
力化をもたらす。

戻しバネ及び支持バネの撓みの和を、調整部材
によつて加減調整して、ピストン弁体がシリンダ
内を摺動往復するときの振幅の上死点と下死点の
位置を可変することにより、電磁プランジヤ、ピ
ストン弁等の部品の縦寸法公差範囲内におけるバ
ラツキの集積及び戻しバネと支持バネの撓み寸法
の公差範囲内におけるバラツキが、軸方向の長さ
が短く巾の挾小なスリツトとピストン弁体の締切
関係位置を狂わせることによる閉塞締切度合の修
正を可能とする。このことは、任意の周波数また
は周期中の通電時間に対して、個々の電磁弁の流
量特性を揃えることが可能となると共に、この調
整部材によつて流量をきめ細かく制御できる。す
なわち、電源周波数の変換に対して後述するよう
に、比較的微小の流量変化比率を規制したり、或
は大きな比率で変化するように拡大できる。すな
わち分解能を密にしてこれを高めたり、もしくは
反対に粗くすることもできるものとなした。

調整部材による戻しバネ及び支持バネの撓みの
和の加減調整により、付勢パルス電流による磁力
と対応し効率のよい磁気吸引力を得るように、バ
ネの反発力が加減され、電磁プランジヤの軸方向
の位置が微調整される。

パルス制御回路から電磁コイルに供給されるパ
ルスの周期もしくは周期毎の導通時間またはこの
両者の可変調整に対して、戻しバネ及び支持バネ
の撓みの和を、前記調整部材によつて微調整し
て、ピストン弁体がシリンダ内を摺動往復すると
きの振幅の上死点と下死点の位置を可変調整する
構成を付加し、スリツトの閉塞締切度合、及び、
周期中ならびに所定時間内において占める開口状
態すなわち、スリツトを全開してこれを継続する
のを１としたときに対する開口の度合、即ち、パ
ルスの各周期中に変化する前記スリツトの開口面
積と開口時間との積から求められる開口状態の実
効的な比率を加減調整して流量を制御するように
したので、流量の微小に亙るキメ細かい制御が行
なわれる。このことは更に後述する説明によつて
明らかにされる。

また、ピストン弁体の往復動により、スライド
弁の開閉繰返し時のスプリングハンマ作用に伴な
い、ピストン弁体のスリツト締切閉塞後の行程長
を伸長して、シリンダとラツプして重なる度合を
増すような振幅をもつて、かつ、弾力的に流体の
押圧繰返しを行なうことにより、弁開閉繰返しの
ために生ずる流体の脈流を平滑化する効果を高め
るアキユムレータの機能をもたらすものである。

＜実施例＞ 第１図は本発明に係る電磁振動型流量調整弁の
一実施例における断面図である。図において、電
磁コイル１６の縦軸心上に貫設された非磁性のプ
ランジヤケース７内には電磁プランジヤ１が摺動
往復自在に嵌挿されている。この電磁プランジヤ
１は、シリンダ８内に摺動往復自在に嵌合させた
ピストン弁体２の一部をなすタペツト部９の上端
面に当接させてある。シリンダ８は、本体１０に
取付ネジ４０をもつて装着された流出接手体１１
に嵌着された状態で、本体１０の内部に収められ
ている。これら縦に連なつた電磁プランジヤ１と
ピストン弁体２とは、プランジヤケース７と上端
部位に嵌設した磁気ヘツド３に対して、調整部
材、すなわち調整ネジ２２によつて螺合する調整
ロツド２１側のバネ座金２５と、前記流出接手体
１１に形成したバネ座３７との間に、戻しバネ５
及び支持バネ６をもつて圧支され、この両バネ５
及び６の相等しい反発力によつて釣合い静止して
いる。２４はロツクナツトであり、調整ネジ２２
を固定する。

前記プランジヤケース７の下端部に嵌合する環
状磁路４はさらに本体１０に嵌設され、前記した
調整ロツド２１、磁気ヘツド３、プランジヤケー
ス７、環状磁路４、本体１０及び流出接手体１１
は、図示するようなＯ−リング２０もしくは図示
しないその他のＯ−リングまたはロウ付けもしく
は接着剤による接着等の手段によつて、外部に対
して気密を保持するように組立てられている。

前記環状磁路４の外周側には磁板１９を嵌装
し、該磁板１９を取付ネジ３９によつて本体１０
に締着させてある。そしてこの磁板１９の上に、
縦軸心上に貫通孔を有する磁気コイル１６及びコ
イルカバー１７を重ね、これらを磁気ヘツド３に
螺合させたナツト２３により、磁気座金１８を介
して締付けてある。

ピストン弁体２を摺動往復自在に嵌合させたシ
リンダ８は、その所用位置において内部から外部
へ、その軸心に直角の円周方向に貫通して開口す
る軸方向巾の狭いスリツト１４及び１５を有し、
ピストン弁体２にも、内洞２６から外周に向つて
開口する巾の狭いスリツト１３を形成してある。
これらのスリツト１３，１４及び１５は、電磁コ
イル１６が無通電状態となつていて、ピストン弁
体２がシリンダ８内にバネ釣合静止している場合
に、ピストン弁体２の外周壁及びシリンダ８の内
壁面によつて互いに締切られ、閉塞された状態に
なる。

第２図は第１図のＡ−A′線断面におけるシリ
ンダ８とピストン弁体２のスリツト１３，１４の
開口状態を示す断面図であつて、この実施例では
前記スリツト１３及び１４は左右一対形成されて
いる。更にこの実施例では、スリツト１４の下方
に適当な間隔をおいて、別の一対のスリツト１５
を形成してあるが、これらのスリツトの個数は必
要とする最大流量に応じて増減させることは自由
である。それ故、必要とする最大流量が比較的少
ない場合には、ピストン弁体２またはシリンダ８
の何れかに一対のスリツトを設けるのみでよい。

ただし、ピストン弁体２はシリンダ８内での摺
動往復動中に円周方向の回動運動を伴うので、回
動するピストン弁体２の周方向の任意の位置にお
いて、当該ピストン弁体２がスライドしてそのス
リツト１３及び下端面２′が、それぞれシリンダ
８の軸方向で一致し、しかもスリツト１５の全開
する連通時には、常に、ピストン弁体２の内洞２
６に臨むスリツト１３の開口面積以上の通路が確
保できるよう、スリツト１４及び１３の溝状弧の
長さを充分に大きくとつておき、少なくとも通過
する流量が絞られることのないように形成する配
慮が必要である。

上記構成の電磁弁において、電磁コイル１６に
通電して起磁力を発生させると、電磁プランジヤ
１は戻しバネ５の反発力に抗して電磁ヘツド３側
に吸引される。これに伴つて、支持バネ６の反発
力による押圧力を受けながら、ピストン弁体２も
同方向（図において上方向）へ摺動する。このピ
ストン弁体２の摺動運動により、スリツト１３が
シリンダ８側のスリツト１４と部分的または全体
的に連通し、同時にピストン弁体２の下端面２′
がスリツト１５を部分的または全体的に開放連通
させる。従つて、流入口１２から矢印ａのように
流入した液体は、連通したスリツト１４からスリ
ツト１３及びスリツト１５を通して流出口４２か
ら矢印ｂの如く流出する。

電磁コイル１６への通電が遮断されると、電磁
プランジヤ１及びピストン弁体２は釣合静止位置
に復帰するので、スリツト１３〜１５の何れも
が、再びピストン弁体２の外壁とシリンダ８の内
壁面の摺接面とラツプして締切閉塞され、流体の
通過が阻止される。

この場合の最大流量は、電磁コイル１６による
起磁力が充分であつてスリツト１４，１５が全開
状態を継続した場合に生じ、最低流量はスリツト
１４，１５がピストン弁体２によつて閉塞された
場合に生じる。従つて、流量調整作用は、電磁コ
イル１６へ通電される電流の周波数または周期毎
の導通時間を加減調整して、ピストン弁体２によ
るスリツト１４，１５の開口回数ないしは開口度
合すなわち実効的な開口面積を加減することによ
り達成される。

通過流量と通電電流の周波数との関係は、横軸
に周波数をとり、縦軸に通過流量をとると、限定
された範囲の周波数帯域においては、ほぼ直線的
比例関係にあり、周波数の増加と共に通過流量も
増加する。また、通電電流の周波数を一定とした
場合において、一周期中における導通時間、即ち
デユーテイ比を調節することによつても、電磁コ
イル１６に生じる起磁力持続時間と、戻しバネ５
及び支持バネ６の反発力の対応関係から通過流量
を調整することができる。この場合も、前述の周
波数−通過流量特性と同様の直線的比例関係とな
る。即ち、電磁コイル１６へ通電される電流の周
波数もしくは一周期中の導通時間または両者を加
減調整することにより、通過流量を制御する流量
調整弁が得られるのである。なお、電磁コイル１
６に対して上述のような電流を供給する回路は、
前述の特開昭58−200874号公報（特公平４−
23152号公報）にパルス制御回路として記載され
ている。

ここで、本発明において、前述の如く調整部材
を構成する調整ロツド２１及びこの調整ロツド２
１を駆動する調整ネジ２２を備えるから、調整ネ
ジ２２を回動することによつて調整ロツド２１を
軸方向に進退させ、バネ座２５を介して戻しバネ
５及び支持バネ６の撓みの和を変え、電磁プラン
ジヤ１と当接して連動するピストン弁体２を上下
方向にスライドさせ移動させ、スリツト１３及び
下端面２′と、シリンダ８のスリツト１４，１５
との間のそれぞれの相対位置関係、つまり閉塞締
切度合を補正することができる。この閉塞締切度
合の補正により、前記先行技術において問題とな
つていた個々の部品の縦寸法公差範囲内における
バラツキの集積及び戻しバネと支持バネの撓み寸
法の公差範囲内におけるバラツキ等が吸収され、
最低流量が所定値に規制される。これと同時に、
任意の周波数または一周期中の導通時間に対する
個々の流量調整弁の流量特性を揃えることが可能
となる。

次に、電磁プランジヤ１及びピストン弁体２
は、戻しバネ５と支持バネ６との間に互いに相反
する等しいバネの反発力によつて釣合挾持されて
静止しているから、電磁コイル１６へのパルス電
流付勢による周期ごとの導通ならびに非導通時の
応答が極めて正確でこれに同期して振動往復す
る。

電磁プランジヤ１、ピストン弁体２、両バネ
５，６の運動体を構成する振動系が、強制振動の
力源である磁気吸引力の周期に同期して共振し、
前記運動体の慣性エネルギーは、行程長を伸長す
る作用がある。一方において、静止時に、それぞ
れの撓み量により互いに相反する向きに等しい反
発力をもつて電磁プランジヤ１とピストン弁体２
を釣合挾持する戻しバネ５及び支持バネ６は、振
動往復時には、それぞれのバネ定数よりも大きい
値となる合成バネとして働き、結果として、周期
中の導通時のピストン弁体２の往行程の上死点に
近づくとき、戻しバネ５はその撓み量を増して制
動作用をすると共に、周期中の非導通時の復行程
時に撓み量の増加によつて生じた反発力がその行
程長を伸長して、ピストン弁体２の復行程の下死
点が通電停止時の静止位置よりも第１図における
下方まで移動し、スリツト１３〜１５の閉塞締切
時にラツプして重なり合う度合いを大きくすると
共に、支持バネ６は撓みを増し制動作用をする。
そして、次の周期の導通時、即ち、次の往行程時
に、その撓み量の増加によつて生じた反発力が磁
気吸引力に加わつて、ピストン弁体２の往行程長
を伸長する。

このように、運動体の慣性エネルギーと両バネ
５及び６の反発力は、所謂スプリングハンマの効
果をもたらし、この効果を伴なうフリーピストン
状のスライド弁を構成するピストン弁体を採用す
ることで、起磁力が比較的小であつても行程長を
大きくすることができて、起磁力を得る電磁コイ
ル及び付勢電流値を小さくし、総体的に小型にで
きる経済的なものとすることが可能となる。

しかし、ピストン弁体２がスリツト１３〜１５
の閉塞締切時にラツプして重なり合う度合は、周
波数や周期毎の導通時間によつて相違を生じる。
周波数を高めるに従い振動往復するピストン弁体
２の振幅の上死点の位置が上方に移動して行く
が、これには限界があつて、余りに高い周波数で
はピストン弁体２が上方に引き上げられて、狭い
溝状の各スリツトを全開したままで、下方に戻つ
てこれを閉塞する時間的余裕がないほど行程長が
短縮されてしまい、僅かに振動するのみで、弁開
閉作用が不要となる。

流量可変調整可能な周波数には、一定の帯域が
あり、通電時に常時弁が全開するような周波数帯
域は、一般のオン、オフ式流量調整弁用であつ
て、本発明の場合には利用する必要はない。その
意味で、本発明においては、運動体の設計諸元の
選び方にもよるが、通常は直流電源をオン、オフ
したときに得られる60Hzを限界と考えてよい。ま
た、１周期中の導通時間もほぼその二分の一を限
度とする。

本発明によつて、調整部材を構成する調整ロツ
ド２１の調整ネジ２２を回動して、戻しバネ５と
支持バネ６の撓みの和を加減し、パルス電流によ
り振動往復するピストン弁体２の振幅及びその上
下両死点の位置を加減調整すると、スリツト１３
〜１５との相対関係位置の変動をも補正すること
が可能である。更に、スリツト１３〜１５を閉塞
締切時のピストン弁体２がラツプして重なり合う
度合も加減調整して、周期中における開口度合と
その開口面積を保持する周期中における開口時間
の割合を加減調整し流量の更にきめ細かい制御を
することができるものである。その理由をさらに
以下説明する。

ピストン弁体２の振動往復の各行程のそれぞれ
の時間はほぼ等しいから、ラツプして重なり合う
度合、つまりピストン弁体２の下死点がより下方
に位置すればする程、開口時間は少なく、周期中
に占める開口時間の割合は少なくなる。反対に、
ピストン弁体２の下死点が上方に位置すると、そ
れだれ開口時間の比率は高まる。このときの振幅
が開口面積を定めることになり、ピストン弁体２
の下端面２′及びスリツト１３の上端部が、スリ
ツト１５，１４をそれぞれ開口し、更にスリツト
１５，１４を全開状態を超える迄の間の移動距離
をもつピストン弁体２の振幅によつて開口度合、
すなわち周期毎に一往復するピストン弁体２によ
つてスリスト１４，１５を開閉する際の、流体の
通過する開口面積は前記往復行程中刻々変化し、
恰も交流電源における周期中の電流の変化によつ
てその実効値が定まることと同様に周期中の実効
的な開口面積も定まる。

周期中の前記振幅の往復両行程作動時間内にい
て占める開口時間の比率を、ここで単純に前記ス
リツト１５における実質的な開口時間の比率を例
にとつて説明する。ピストン弁体２が前記振幅を
もつて往復動を繰返す際に磁力および前記スプリ
ングハンマ作用も加わつて、ピストン弁体２の下
端面２′がスリツト１５を通過してその上部を超
えた所謂往行程の上死点からスリツト１５を通過
してその下部まで行程長を伸長した下死点までの
復行程をもつて作動した場合を考える。

このときの前記ピストン弁体２の下端面２′が
スリツト１５の上端部を超え前記上死点までオー
バシユートした距離をl2とし、このときの実質的
な開口の長さはスリルト１５の軸方向の長さであ
るからこれをl1とし、スリツト１５の下端部から
下死点までオーバーシユートした距離をl3として
行程長（上、下死点間の距離）をＬとすると、 Ｌ＝l1＋l2＋l3 となる。

前記開口時間の比率Rsは、往復行程時間はそ
れぞれ多くとも十数ミリ秒の極めて短時間であつ
て、これを等速と考えると、 Rs＝（l1＋2l2）／2L となる。前記l3はスリツト１５を閉塞しラツプし
ている長さでこの値の大なるほどRsの値は低く
なる。前記l2の距離の大なるほどRsの値は大き
くなる。前記l1の値が小になるとき、例えば前記
上死点がスリツト１５の上端部に到達せずに、ス
リツトを全開しない場合には、勿論前記l2の値は
零であり、前記l1の値も低く開口面積も小とな
り、相対的にRsの値も低下する。Rsの値が１の
ときに、ピストン弁体２はその往復行程作動して
いるにもかかわらず常にスリツト１５の開口を全
開しているときで、流体の流量は最大であり、
Rsの値が０に近づくほどスリツトの実効的な開
口面積も０に近づき流量も最小になる。ピストン
弁体２の往復行程作動時のスリツト１３と前記ス
リツト１４との開閉作用において、スリツト１３
の下端部がスリツト１４を閉塞すると開口時間の
比率は低下する。

以上の説明をさらに、第３図ａ以下をもつて捕
捉する。

この第３図ａに示されるものは、第１図におけ
るシリンダ８に嵌合するピストン弁体２の下端面
２′が、まさに締切閉塞して静止の状態にある場
合において、第４図に示す通電波形をもつて作動
させたときの、前記下端面２′の往復運動する軌
跡である。横軸に周波数ｆHzをとり縦軸にピスト
ン弁体２の前記下端面２′の往復行程長Ｌ、上死
点Udp、下死点Ldpをとつて、これをｍ／ｍで表
してある。スリツトの開口幅は３ｍ／ｍとしてあ
る。

第４図の通電波形は各周期（msec）で表し、
周期中の導通時間すなわちオンタイムtoは何れの
周期においてもほぼ一定の８（msec）とした。こ
のときの前記下端面２′の往復運動時の時間ｔ
（msec）に対する関係は、第５図に示す線図とな
る。この場合、横縦に周期1000／ｆ（msec）、オ
ンタイムtoを表すｔ（msec）をとり、縦軸に前述
したように、スリツト１５の開口幅l1＝３ｍ／
ｍ、上死点Udpまでのオーバーハングl2、下死点
Ldpまでのオーバーラツプl3、行程長Ｌをそれぞ
れ示している。

前記下端面が往行程で前記静止位置から上方へ
上死点Udpまで移動し、次に復行程で下方へ戻り
下死点Ldpからもとの静止位置に復するまでの往
復行程の所要時間はそれぞれほぼ等しいと見做
し、何れもそれぞれto（msec）とし、前記静止位
置の０点からLdpへの往復時間はほぼ1/2to
（msec）とする。

オンタイムtoは前述のように８（msec）で極め
て短時間であるから、特に第３図ａに示されるよ
うに、ピストン弁体２の下端面２′がスリツト１
５の下端とほぼ一致してこれを締切閉塞した静止
状態にある場合には、各周期ごとの前記開口時間
の比率Rsは前述通り Rs＝（l1＋2l）／2L としてもさしつかえないが、後記する第３図ｂお
よびｃと比較するときはさらに厳密に考えなけれ
ばならない。

前記したように周期中全般に亙つてスリツト１
５が全開状態にあつたときの開口面積と時間の積
を１とすれば、第３図ａに示される場合の開口実
効比率Rsaは、 Rsa≒2l₂＋l₁／2L×2t₀／1000／ｆ＝（2l₂＋l₁）t₀×
ｆ／1000L となる。

第３図ａから求めた各周波数ごとのRsaは第６図
に示されるように実線で示される値となる。この
値に周波数を乗じた積が第７図に示されるように
実線で表されるものとなり、周波数に対してほぼ
直線的な上昇線図となり、これは流量特性を表す
ものとなり、実験的にこの傾向は確証されてい
る。

かように、ピストン弁体２の下端面２′とスリ
ツト１５との関係位置を本発明の前記調整部材に
よつて加減微調整して、流量制御を可変調整する
ことが可能である。

次に第３図ｂにおける場合を考える。

これは、本発明の流量調整弁が前記したその構
成部品の縦寸法上の公差内のバラツキの集積等に
よつて、ピストン弁２の下端面２′がスリツト１
５の軸方向の長さl1の1/2下方に下がりオーバー
ラツプして静止状態にあるときである。このと
き、前記上死点Udpがスリツト１５の上端より下
にあり、すなわちスリツト１５をピストン弁２が
その往復運動中に完全に開放できない状態である
ことを示し、上死点Udpとスリツト上端との距離
をl2′で表す。

また、次の第３図(c)の場合は、前記同様構成部
品の縦寸法上の公差内のバラツキの集積等によつ
て、前記下端面２′がスリツト１５の開口軸方向
の長さl1の1/2を閉じて静止状態にある場合であ
る。このとき前記下死点Ldpがスリツト１５の下
端面まで至らない往復行程中の距離l3′とする。

第３図ｂの周期中における前記開口面積と開口
時間の相乗積と前記全開時と対比した実効的な比
率Rsbは、 Rsb≒l₁−l₂′／2L×2t₀／1000／ｆ＝（l₁−l₂′）t₀
×ｆ／1000L 第３図ｂからこの式によつて計算した値を第６
図に、そして更に、第７図に前記第３図ａの場合
のように計算して示せば、それぞれ点線をもつて
表されたようになる。

また、前記調整部材によつて加減調整して、第
３図ｂの静止状態にすれば、第３図ａと全く同一
電源周波数でも、その周期ごとの流量変化比率を
微小に規制し、いわゆる分解能を密にしてこれを
高めることができる。

第３図ｃの前記開口状態の実効的な比率Rsc
は、 Rsc≒2l1−l′3）／2L×2t₀＋〔l1／２×1000／
ｆ−（l1／２）−l′3／２×t0／２〕／1000／ｆ ≒〔2l₂＋（l1−l′3）／Ｌ−（l1／２）−l′
3／４〕×t0×ｆ／1000＋l1／２ ここで、 l1／２×1000／ｆ／1000／ｆ＝l1／２＝0.5 であるから、 Rsc≒〔2l₂＋（l1−l′3）／Ｌ−（l1／２）−l
′3／４〕×t0×ｆ／1000＋0.5 第３図ｃからのこの式で計算した値を前記同様
第６図及び第７図によつて示せば、それぞれ二点
鎖線を以つて表される。

第３図ｃの場合には、同一電源周波数のもとに
流量の比率を大きな変化をもたらすように拡大し
て、粗い制御するように前記調整部材をもつて制
御することも可能なことを示している。

以上の説明で明らかなように、前記調整部材を
もつてピストン弁体２とスリツト１５との相対位
置関係を微調整することにより、第３図ａに示さ
れるものを周波数−流量特性の標準とすると、第
３図ｂから第３図ｃに至るように、同一周波数で
も流量特性が微小範囲から増大した範囲まで第７
図に示されるような可変調整することが可能にな
る。

以上の第３図ａ，ｂ，ｃのそれぞれの説明にお
いてはピストン弁体２の下端面２′とシリンダ８
のスリツト１５の相対位置関係における流量比に
ついて述べたが、更に第１図に示されるようにピ
ストン弁体２の設けたスリツト１３とシリンダ８
に設けたスリツト１４との相対位置関係において
も、それぞれを適正に配設してあれば流量比の関
係は変らず、前述のように流量が倍増する。

また、前述した第３図ａ，ｂ，ｃの場合に前記
調整部材によつて、戻しバネ５と支持バネ６との
撓みの和を加減して、ピストン弁体２とシリンダ
８の前記それぞれのスリツトとの相対関係位置を
微調整することは、電磁プランジヤ１と磁気ヘツ
ド３および電磁コイル１６との磁気的関係位置も
微調整することになるが、このときに発生する磁
気吸引力とこれに釣合う前記両バネ５，６の反発
力とによるピストン弁体２の行程長の微小の変化
が考えられるが、その影響は極めて少ないので、
これを無視して前記第３図の各場合の比較をし
た。

周期中の前記導通時間（オンタイムt₀）は何れ
も、８（msec）の一定に設定した。これは（１／
125）秒で極めて短時間であるから、前記Rsa、
Rsb、Rscの値はほぼそれぞれ掲げた式で求めた
もので差支えない概算値である。

また、前記第３図ａ，ｂ，ｃの場合において、
電磁プランジヤ１とこれと連動するピストン弁体
２の行程長はほぼ同様と見なして説明したが、図
中周波数が高まるに従い、該行程長も大きくな
り、特に周波数が20、40（Hz）の場合に著しい。
これは、戻しバネ５、支持バネ６を含む電磁プラ
ンジヤ１、ピストン弁２の構成による運動体たる
振動系が強制振動の力源である磁気吸引力の周期
に同期して、特に共振の度合を高める周波数に該
当する要素があるものと解せられる。

前記実効的な開口面積と前記開口時間の比率と
周波数の相乗積に比例して流量は制御される。従
つて、ピストン弁体２の振幅は無駄なく、必要と
する実効的な開口面積と周期中の前記振幅の往復
両行程作動時間内において占める開口時間の比率
をもつて所望流量を得るべき振幅の行程長と上下
両死点とを前記調整機構によつて加減調整する必
要があり、それによつて更にキメ細かい流量制御
が可能となる。

また、前述したスプリングハンマ効果はシリン
ダ８内の流体の抵抗がクツシヨンとなり若干相殺
されるが、ピストン弁体２がスリツト１３〜１５
を締切閉塞後のラツプして重なり弾力的にストロ
ークすることで更にアキユームレータの効果が付
与され、液体の脈流を平滑する。

また、調整ネジ２２を回動して戻しバネ５を支
持バネ６との撓みの和を変え、電磁プランジヤ１
の位置を移動させることは、電磁プランジヤ１と
電磁コイル１６及び磁気ヘツド３との間の相関位
置を変え磁気回路の抵抗を変化させることである
から、電磁プランジヤ１に働く磁力を変化させ、
ピストン弁体２を駆動する起磁力とその行程長を
も加減調整することができる。

前記戻しバネ５と支持バネ６とは所謂合成バネ
を構成していて、ピストン弁体２を作動するため
に電磁プランジヤ１に作用する磁気吸引力に対応
してこれと釣合うために、それぞれのバネ定数お
よび寸法の諸元を予め定めてある。この合成バネ
と磁気吸引力の作用については、本願出願人が先
に提案した特公昭57−12863号公報において詳述
されているので以下その説明は省略する。

上述の如く、第１図に示した実施例によれば、
ピストン弁体２によるスリツトの閉塞締切度合が
個々の流量調整弁毎に不同となる各種要因に対し
て、調整ロツド２１を一体的に結合させた調整ネ
ジ２２を回動調整して、戻しバネ５と支持バネ６
の撓みの和を変えることにより、ピストン弁体２
をシリンダ８内でスライドさせて、該ピストン弁
２及びシインダ８にそれぞれ形成されたスリツト
１３〜１５の相対位置を変えて総合的に補正調整
し、もつて流量調整弁を通過する最低流量を所定
値に制御することができる。

＜本発明の効果＞ 以上述べたように、本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。

(a) 電磁プランジヤ及びピストン弁体は、その往
復運動時にスプリングハンマ作用を伴う如く、
戻しバネと支持バネとの間に挟持されているの
で電磁コイルの駆動エネルギーが小さくて済
み、電磁コイルの小形化、省電力化の可能な電
磁振動型流量調整弁を提供できる。

(b) 調整部材は、戻しバネ及び支持バネの撓みの
和を加減調整して、ピストン弁体がシリンダ内
を摺動往復するときの振幅の上死点と下死点の
位置及び振幅を可変するようになつているの
で、電磁プランジヤ、ピストン弁等の部品の縦
寸法公差範囲内におけるバラツキの集積及び戻
しバネと支持バネの撓み寸法の公差範囲内にお
けるバラツキを修正でき、任意の周波数または
一周期中の通電時間に対して、個々の流量調整
弁の流量特性を揃えることの可能な電磁振動型
流量調整弁を提供できる。

(c) 調整部材による戻しバネ及び支持バネの撓み
の和の加減調整により、前記二つのバネによる
合成荷重を可変して、付勢パルス電流による磁
力と対応し、効率のよい磁気吸引力が得るよう
に、バネの反発力が加減され、電磁プランジヤ
の軸方向の位置を微調整して、流量を調整でき
るようにした電磁振動型流量調整弁を提供でき
る。

(d) パル制御回路から電磁コイルに供給されるパ
ルスの周期もしくは周期毎の導通時間またはこ
の両者の可変調整に対し、戻しバネ及び支持バ
ネの撓みの和を、調整部材によつて加減調整し
て、ピストン弁体がシリンダ内を摺動往復する
ときの振幅の上死点と下死点の位置を可変微調
整し、ピストン弁体の往復作動によつてパルス
の各周期中に変化するスリツトの開口面積と開
口時間との積から求められる開口度合の実効的
な比率を機械的に調整し、流量制御の分解能を
高めるので、流量の微に至るキメ細かい制御の
可能な電磁振動型流量調整弁を提供できる。

(e) シリンダとスリツトと共にスライド弁を構成
するピストン弁は、戻しバネおよび支持バネと
の間に電磁プランジヤと連接して圧支され、そ
の往復運動時にスプリングハンマ作用を伴な
い、スリツトの締切開放を交互に繰返す弁開閉
の際に、その行程度長を伸長しながら流体を弾
力的に押圧反復繰返し、その脈流を平滑化し得
るアキユームレータの効果をもたらすことの可
能な電磁振動型流量調整弁を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁振動型流量調整弁の
一実施例における断面図、第２図は第１図のＡ−
A′線上における断面図、第３図ａ，ｂ，ｃはピ
ストン弁体とシリンダのスリツト開口部との静止
時の相対位置関係の相違する場合のそれぞれの周
波数−振幅特性を表す図、第４図は電磁コイルへ
の通電波形を示す図、第５図は上記通電波形に対
応した電極プランジヤと連動するピストン弁体の
下端面の周期中の運動軌跡を表す図、第６図は第
３図ａ，ｂ，ｃの各場合の周波数−Rs特性を表
す図、第７図は第６図のそれぞれのRsと周波数
との相乗積の値を示す図である。 １……電磁プランジヤ、１６……電磁コイル、
２……ピストン弁体、２１……調整ロツド、５…
…戻しバネ、６……支持バネ、２２……調整ネ
ジ、８……シリンダ、１３，１４，１５……スリ
ツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パルス周期もしくはパルス周期毎の導通時間
   またはこの両者が可変調整可能なパルス制御回路
   によつて付勢される電磁コイルと、該電磁コイル
   の起磁力に基づいて発生する磁力及びバネ反発力
   の相互作用によつて常時振動して往復運動を継続
   する電磁プランジヤと、該電磁プランジヤに連接
   して連動するピストン弁体と、スライド弁と、調
   整部材とを備え、前記パルスによつて弁開閉状態
   を電気的に制御する流量調整弁であつて、 前記電磁プランジヤ及び前記ピストン弁体は、
   その往復運動時にスプリングハンマ作用を伴う如
   く、戻しバネと支持バネとの間に挟持されてフリ
   ーピストンを形成し、 前記スライド弁は、シリンダと、スリツトとを
   含み、前記シリンダがその内部に前記ピストン弁
   体を摺動往復自在に嵌合させ、前記スリツトが前
   記シリンダの軸方向で狭く、この軸に直交する方
   向に切込溝状に開口し、かつ、前記ピストン弁体
   の往復運動に伴つて、前記弁の流入口側と流出口
   側とを互いに連通、閉塞を繰返し継続するよう
   に、前記ピストン弁体または／及び前記シリンダ
   に備えられており、 前記調整部材は、前記戻しバネ及び支持バネの
   撓みの和を加減調整して、前記ピストン弁体が前
   記シリンダ内を摺動往復するときの振幅の上死点
   と下死点の位置を変え、前記ピストン弁体の往復
   作動によつてパルスの各周期中に変化する前記ス
   リツトの開口面積と開口時間との積から求められ
   る開口度合の実効的な比率を機械的に調整するこ
   と を特徴とする電磁振動型流量調整弁。