JPH07208621A - 流量調節装置 - Google Patents

流量調節装置

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JPH07208621A
JPH07208621A JP768294A JP768294A JPH07208621A JP H07208621 A JPH07208621 A JP H07208621A JP 768294 A JP768294 A JP 768294A JP 768294 A JP768294 A JP 768294A JP H07208621 A JPH07208621 A JP H07208621A
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JP
Japan
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valve
coil
flow rate
plunger
casing
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Withdrawn
Application number
JP768294A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Kamitsubara
常男 上津原
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MIC KOGYO KK
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
MIC KOGYO KK
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by MIC KOGYO KK, Mitsubishi Materials Corp filed Critical MIC KOGYO KK
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Publication of JPH07208621A publication Critical patent/JPH07208621A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】多段階広範囲にしかも高精度で流体流量の調節
を行うと共に流体の流通・遮断機能を備えた流量調節装
置を提供する。 【構成】側面に流入孔11、下方に弁座12および流出
孔11aを備えた円筒型ケーシング1と、ケーシング1
に内接して回動すると共に円周上に順次開口面積を狭く
した複数の調整窓22周設した中空体2と、中空体2を
昇降させると共に回動させるシャフト21の先端部に装
着した弁3と、中空体2を昇降を補助するスプリング4
とから構成され、シャフト21を回動することにより流
入孔11と調整窓22の対接面積を変化させて流量を調
節し、また、シャフト21を昇降させることにより流体
の流通・遮断が実施できる。スプリング4はなくてもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、管路を流れる圧力流体
の流量を調節制御すると共に流体の流れのオン・オフ制
御を可能とする流量調節装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、各種多様の形式の流量調節装置が
利用されてきたが、近来自動制御システムの発展と共
に、電気信号によって制御する流量調節装置が活用され
てきている。すなわち、ポペット型やニードル型の弁の
リフト量変位をモータで駆動する電導弁や、ソレノイド
の吸引量とスプリング抗力の平衡を利用して弁のリフト
量を制御する電磁比例調節弁等が公知である。具体的に
は、特開昭59−194658号公報で開示されている
が、回転操作を直線運動に変換させる機構を採用したス
テッピングモータの出力弁軸端に弁を固設して、モータ
の回転量に対応して弁の弁座に対する変位を制御して流
量を変化させる手段、或は、特開昭61−74982号
で開示されているように、ソレノイドの通電のオン・オ
フによるプランジャの上下動を、プランジャに設けたピ
ンと、プランジャ周囲に設けた環状鋸歯状ガイドの機構
を利用して、弁の開度を順次ステップ的に変化させる手
段等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来技
術の流量調節装置は、次記のような問題があった。 (1)流量調節範囲が小さく、調節精度が劣る。ポペッ
ト弁あるいはニードル弁等の従来技術では、弁と弁座の
離間距離の微小変化に対応する流量変化が非常に大き
く、最大から最小までの多段階の流量調節を高精度かつ
再現性よく実施することは困難である。 (2)構造が精密、複雑で小型化に限度がある。入力信
号を忠実に弁開度に変換させるには部品の精密加工が不
可欠で、複雑な構成を必要とするので小型化が困難であ
る。 (3)フェイルセーフ機能が望ましい。
【0004】電気信号による調節弁装置では、停電や制
御回路故障時には弁を自動閉止させるフェイルセーフ機
能を持つことが望ましいが、従来技術では、ソレノイド
の吸引量とスプリング抗力の平衡を利用する電磁比例弁
以外はその機能がない。 (4)省エネルギー動作特性がない。上記電磁比例弁
は、弁作動中には常時、ソレノイドに通電する必要があ
る。 (5)高コストとなる 量産してもコスト低減が困難である。本発明は上述の問
題点を解決することのできる流量調節装置を提供するこ
とを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解決するもので次の技術手段を採った。すなわち、側
壁および底部に入出管開口を有する中心線対称形のケー
シングと、該ケーシング内面に接して該中心線まわりに
回動し該側壁の開口に対向する多数の調整窓を周壁に備
えた中空体とからなることを特徴とする流量調節装置で
ある。
【0006】該調整窓は、該中空体の中心角の変化に伴
いその開口面積を連続的に変化するよう形成してもよ
い。該ケーシングの底部開口に弁座を配設し、該弁座に
係合して流路を開または閉とする第1の操作手段を設け
てもよい。該ケーシングを該中空体が軸方向に所定長移
動可能に形成しすると共に該ケーシングの底部開口に弁
座を配設し、該中空体を軸方向に移動させかつ回動させ
る第2の操作手段を設けると共に該第2の操作手段の端
部に該弁座と係合する弁を備えると流量調節と同時に弁
の開閉も可能となる。
【0007】固定鉄心および第1のコイルを備え該第1
のコイルに電流をオン・オフすることにより該第2の操
作手段の一方端に連結されたプランジャーを該固定鉄心
に吸着・離隔させて該弁の開閉を制御する電磁石と、該
プランジャーを囲繞して配設された第2のコイルを備え
該第2のコイルに所定の通電により該プランジャーを順
次所定方向へ所定角度回動させて流体流量を調整する電
磁アクチュエータと、該第1のコイルおよび該第2のコ
イルに無通電時には該弁を閉とするよう該プランジャー
を付勢するスプリングとからなり、該調整窓は該中空体
の回転方向に対して順次開口面積を大きく或は小さくな
るように形成すれば流量調節と弁の開閉操作が自動化可
能となる。
【0008】該電磁アクチュエータは、該プランジャー
を該電磁アクチュエータの磁気的中心位置より所定距離
該弁側寄りに位置させて配設しておき、該第2のコイル
に通電したとき、該プランジャーを該磁気的中心位置に
復帰させるようにすると、省エネルギー上好適である。
【0009】
【作用】本発明の作用を図面に基づき説明する。図1は
本発明の第1の実施例である。図1はケーシング1およ
び中空体2をともに円筒形に形成したものである。ケー
シング1は、その円周側面に所定の開口面積をもつ流体
の流入孔11と、流出孔11aを配設した下部材13
と、上部材14によって円柱状空洞15を形成してい
る。また、円筒状中空体2は、円柱状空洞15に同軸に
内接して回動するよう構成され、その円周部に、中空体
2を一方向に回転させることにより所定の開口面積をも
つ流入孔11に順次対接して流体流量を調節する複数の
調整窓22を周方向に配列形成した(図4参照)。すな
わち、シャフト21の回動操作のみにより中空体2を一
方向に回転させて、流入孔11と調整窓22との組合わ
せを変えることにより、その流通摩擦損失を調整するこ
とによって所要の流体流量を選定しようとするものであ
る。すなわち、流量を閉状態から開状態の間で多段階に
調節することができる。
【0010】また、図5は中空体2の調整窓22を図4
(c)、(d)とは異なり調整窓22の面積が連続的に
変化するように形成したものである。図2は本発明の第
2の実施例である。第1の実施例に次の構成を追加し
た。すなわち、弁座12および先端に弁3を備え上下動
させて弁座12を開閉するシャフト21aをシャフト2
1の中に設けた。
【0011】図3は本発明の第3の実施例である。本実
施例では、円柱空洞15の軸方向長Lを円柱状中空体2
の軸方向長lより所定値大きく設定し、流出孔11aに
弁座12を設けている。さらに外部から中空体2を操作
する操作用シャフト21の先端部に弁座12を開閉する
弁3を設けた。このように構成したので、シャフト21
を昇降させることにより弁座12を開閉可能とすると共
にシャフト21を回動操作することにより流体流量も調
節することができる。
【0012】なお、スプリング4は、中空体2の上下操
作の円滑化のための必要によって設けるものであり、な
くてもよい。さらに、上述の作用説明では、流体流入孔
11を単一として説明したが、流入孔を複数設ければ、
異種流体の混合比の調節用に使用することができる。上
述の説明から、従来技術のポペット弁あるいはニードル
弁では、弁座と弁間の最大の機械的離隔距離数ミリメー
トルで、特に弁全閉近傍では弁の微小変位でも流体流量
が大きく変動する特性を持つので、流量調節範囲が小さ
く、調節精度の再現性に乏しいが、本発明は、これらを
改善したもので機械的変位が360°と大きく、しかも
所定の開口面積とした流体流入孔に、順次或は連続的に
縮小した開口面積を持つ調整窓を対接させるので、所要
の流量調節範囲を多段階に高精度で調節制御できる。
【0013】また、第1の実施例では、ケーシング1と
中空体2との摺動面間からの流体の漏洩がある恐れがあ
るが、第2および第3の実施例ではこれを完全に防止す
ることが可能である。
【0014】
【実施例】 本発明の実施例に自動流量調節機能を付加
した第4の実施例を図6により説明する。1、2、3は
それぞれケーシング、中空体及び弁を示す。4はケーシ
ング1に対し中空体2のシャフト21を弁座12方向に
付勢して弁3によりケーシング1を閉状態とするスプリ
ングである。
【0015】5は、コイル53に通電すると、スプリン
グ4の抗力にさからって、シャフト21に連結したプラ
ンジャー64を固定鉄心51に吸着して弁3を開状態に
保持し、コイル53の通電を停止すればその吸着を解除
し、スプリング4の抗力によって弁3を閉状態に復帰す
る電磁石である。6は、コイル63に通電することによ
り、プランジャー64を所定方向に所定角度の回動駆動
する回動型電磁アクチュエータである。また、プランジ
ャー64は、電磁アクチュエータ6の磁気中心位置より
も所定距離該弁3側寄りに位置するよう配設されてい
る。このように構成したのは、コイル63に通電したと
き、プランジャー64に回転運動を発生させると共にプ
ランジャー64には電磁アクチュエータ6の磁気中心位
置に復帰させるような力、すなわち、プランジャー64
を固定鉄心51側へ所定距離移動させようとする力が作
用する。
【0016】従って、コイル63に通電してプランジャ
ー64を所定距離移動させて弁3を開状態とし、同時に
コイル53に通電すれば、プランジャー64と固定鉄心
51間の距離が近くなっているために、コイル53への
通電量が少なくてもプランジャー64を固定鉄心51に
吸着させることができる。プランジャー64を固定鉄心
51に吸着保持させるには、スプリング4の付勢力に対
抗するようにコイル53への通電を継続するだけでよ
い。
【0017】電磁アクチュエータ6としてはステッピン
グモータ、直流モータ、または回転型多安定電磁石の利
用が可能である。すなわち、本実施例は図3に示す弁3
が閉の状態で、コイル63に所定の通電を実施して、プ
ランジャ64に所定方向所定量の回動駆動を行うと共に
プランジャ64を上方に所定距離引揚げ、同時に電磁石
5のコイル53に通電を持続して、固定鉄心51とプラ
ンジャ64を吸着保持させた後に、コイル63の通電を
停止すれば、所要の流体流量を維持することができる。
【0018】ここで、コイル53には、プランジャ64
ーの吸着保持のための微小アンペアターンの連続通電を
必要とするが、コイル63には流体流量変更操作時のみ
短時限のパルス状通電を行なえばよく、当初コイル63
に通電することにより、プランジャ64ーを電磁アクチ
ュエータ6の磁気中心位置に復帰させる作用と相まっ
て、省エネルギー効果を発揮し、装置自体の小型、軽量
化が可能となる。
【0019】電磁石5のコイル53のみの通電によっ
て、所要流量の流れを持続しているとき、電源あるいは
制御回路の故障によって停電したとき、スプリング4の
抗力によって、弁3は弁座12に密着して流体の流れを
遮断するのでいわゆるフェイルセーフ機能を発揮させる
ことができる。勿論、電気信号によって所要流量の流れ
を閉止するには、電磁石のコイル53の通電をオフにす
ればよい。
【0020】なお、図3の54の部品は、回転型電磁ア
クチュエータ6として直流モータ、又はステッピングモ
ータを採用した場合、これらに使用している永久磁石に
よる電磁石5への磁気的干渉を避けるための非磁性連結
材であり、回転型多安定電磁石を採用する場合には、軸
方向に磁化した永久磁石からなる連結材である。また、
上述の実施例では、ケーシング、中空体に円柱状のもの
を用いているが、円錐台状或は半球状のものを使用して
もよいことは勿論である。
【0021】
【発明の効果】本発明は、次のような優れた効果を奏
し、産業、民生の広範な諸分野にめざましい貢献を達成
することができる。 (1)多段階で広範囲に、高精度の流体流量の調節が可
能となる。流量の再現性がよい。 (2)単純、頑丈で、小型、軽量な流量調節装置を提供
できる。 (3)量産に適し安価である。 (4)フエイルセーフ機能を備えている。 (5)省エネルギー特性によって、乾電池等の微小な電
源で駆動できる流量調節装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の断面の説明図である。
【図2】本発明の第2の実施例の断面の説明図である。
【図3】本発明の第3の実施例の断面の説明図である。
【図4】本発明の第1の実施例の流量調節の説明図であ
り、図4(a)はケーシングの断面図、図4(b)はケ
ーシング内面の展開図である。図4(c)は中空体の断
面図、図4(d)は中空体内面の展開図である。
【図5】本発明の第1の実施例の他の流量調節手段の説
明図であり、図5(a)は中空体の断面図、図5(b)
は中空体内面の展開図である。
【図6】本発明の第4の実施例の断面の説明図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 中空体 3 弁 4 スプリング 5 電磁石 6 電磁アクチュエータ 11 流入孔、 11a 流出孔 12 弁座 13 下部材 14 上部材 15 空洞 21、21a シャフト 22 調整窓 51 固定鉄心 52 ヨーク 53 第2のコイル 54 非磁性連結材 62 ヨーク 63 第1のコイル 64 プランジャー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 側壁および底部に入出管開口を有する中
    心線対称形のケーシングと、該ケーシング内面に接して
    該中心線まわりに回動し該側壁の開口に対向する多数の
    調整窓を周壁に備えた中空体とからなることを特徴とす
    る流量調節装置。
  2. 【請求項2】 該調整窓が、該中空体の中心角の変化に
    伴いその開口面積を連続的に変化するよう形成した請求
    項1記載の流量調節装置。
  3. 【請求項3】 該ケーシングの底部開口に弁座を配設
    し、該弁座に係合して流路を開または閉とする第1の操
    作手段を設けた請求項1又は2記載の流量調節装置。
  4. 【請求項4】 該ケーシングを該中空体が軸方向に所定
    長移動可能に形成しすると共に該ケーシングの底部開口
    に弁座を配設し、該中空体を軸方向に移動させかつ回動
    させる第2の操作手段を設けると共に該第2の操作手段
    の端部に該弁座と係合する弁を備えた請求項1又は2記
    載の流量調節装置。
  5. 【請求項5】 固定鉄心および第1のコイルを備え該第
    1のコイルに電流をオン・オフすることにより該第2の
    操作手段の一方端に連結されたプランジャーを該固定鉄
    心に吸着・離隔させて該弁の開閉を制御する電磁石と、
    該プランジャーを囲繞して配設された第2のコイルを備
    え該第2のコイルに所定の通電により該プランジャーを
    順次所定方向へ所定角度回動させて流体流量を調整する
    電磁アクチュエータと、該第1のコイルおよび該第2の
    コイルに無通電時には該弁を閉とするよう該プランジャ
    ーを付勢するスプリングとからなり、該調整窓は該中空
    体の回転方向に対して順次開口面積を大きく或は小さく
    なるように形成した請求項4記載の流量調節装置。
  6. 【請求項6】該電磁アクチュエータは、該プランジャー
    を該電磁アクチュエータの磁気的中心位置より所定距離
    該弁側寄りに位置させて配設しておき、該第2のコイル
    に通電したとき、該プランジャーを該磁気的中心位置に
    復帰させる請求項5記載の流量調節装置。
JP768294A 1994-01-27 1994-01-27 流量調節装置 Withdrawn JPH07208621A (ja)

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JP768294A JPH07208621A (ja) 1994-01-27 1994-01-27 流量調節装置

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JP768294A JPH07208621A (ja) 1994-01-27 1994-01-27 流量調節装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5342878A (en) * 1991-12-30 1994-08-30 Ppg Industries, Inc. Base neutralized, stable, aqueous dispersion of a hydroxyl functional acrylic polymer and coating compositions prepared therefrom
US5641829A (en) * 1991-12-30 1997-06-24 Ppg Industries, Inc. Coating compositions prepared from base neutralized, stable aqueous dispersion of hydroxyl functional acrylic polymers
CN101839352A (zh) * 2010-05-25 2010-09-22 陈林延 步进自动控制阀门
JP2012116654A (ja) * 2010-12-03 2012-06-21 Morita Holdings Corp 塵芥収集車の消火装置
CN114099803A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 南方医科大学珠江医院 一种智能胸腔引流装置

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Effective date: 20010403