JPH0726702B2

JPH0726702B2 - 流量制御方法

Info

Publication number: JPH0726702B2
Application number: JP62148064A
Authority: JP
Inventors: 泰彦渡辺
Original assignee: 泰彦渡辺
Priority date: 1987-06-16
Filing date: 1987-06-16
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPS63312586A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はソレノイドを利用した流量制御弁よる液体の流
量制御方法に関するものであり、例えばボイラ等におけ
る燃料の流量制御に用いることができる。

〔従来の技術〕

ボイラ等における温度調節を目的とした液体燃料の流量
制御では、例えば作業員がボイラの温度を見ながらマニ
ュアルでニードルバルブを操作するといった方法がとら
れていた。また、第５図に示すように、パルス信号によ
って開閉制御できる複数のバルブＶを燃料管の途中に並
列に接続し、電気的な操作で各バルブＶの開・閉を組合
せることによって燃料の流量を調節する多段階切換弁方
式も用いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した従来の方法によれば、一般に流量の調整範囲が
狭く、流量の変化に伴って流体の圧力が変化してしまう
という問題点があった。特に多段階切換弁方式は、電気
的な切換操作ができることから、ボイラの温度に応じて
燃料の流量を自動制御する構成とされていたが、各バル
ブＶはオンオフ制御されるものであって、流量の調節は
段階的なものとならざるを得ず、きめの細い制御をする
ことができなかった。また各バルブＶの開閉部にトラブ
ルが発生しやすいという問題もあった。

〔発明の目的〕

ソレノイドを用いた流量制御弁による流量制御方法であ
って、ソレノイドに与える電圧と弁の開度を連続的に比
例させることができ、広い調整範囲にわたって圧力をほ
ぼ一定の状態で液体の流量を制御することができる流量
制御方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明にかかる流量制御方法は、コイル（31）と、コイ
ル（31）の一端に設けられた固定コア（17）と、コイル
（31）が発生する磁場によってコイル（31）内を移動す
る移動コア（20）と、固定コア（17）とは反対側の移動
コア（20）の端部に設けられた弁体（22）と、弁体（2
2）によって開閉される液体の流路が設けられた弁本体
（１）とを備えた流量制御弁を用い、コイル（31）に与
える電圧を変化させることによって弁体（22）で液体の
流路を開閉して液体の流量を制御する流量制御方法にお
いて、前記弁体（22）に固定された環状取付部（24）と環状取
付部（24）よりも大径であるとともに中心が一致するよ
うに形成されて弁本体（１）の内部における上段面に下
から接触する環状枠部（23）と前記環状取付部（24）と
前記環状枠部（23）の間に略放射状に等間隔で形成され
て両部を連結する湾曲した複数本のアーム（25）とを備
えた移動抵抗板（21）を用い、前記弁体（22）が前記液体の流路を閉止している時に
は、前記移動抵抗板（21）は原点位置にあり、前記移動
コア（20）が移動して前記弁体（22）が前記液体の流路
を開放する時には、前記移動抵抗板（21）は前記原点位
置から前記固定コア（17）の方向に凸形状に突出変形
し、磁力の急激な増大による前記移動コア（20）の急激
な移動を緩和するように前記移動コア（20）の移動に抵
抗を与えるようにしたことを特徴としている。

〔作用〕

一般にコイルに与える電圧を上昇させて移動コアを固定
コアに向けて移動させる場合、移動コアが固定コアに接
近すると電圧の上昇に対して移動コアに動く力が急激に
大きくなる。移動抵抗板は固定コアに向けた移動コアの
移動によってたわみを生じるが、たわみ量が大きくなる
ほど移動抵抗板はたわみにくくなっている。即ち電圧が
小さい段階では移動抵抗板は簡単にたわむが、電圧が上
昇し移動コアが固定抵抗板に近づき、移動コアに働く力
が急速に増大しはじめるところでは移動抵抗板はたわみ
にくくなって移動コアの急激な変位を規制する。従っ
て、コイルに与える電圧と移動コアの変位、即ちバルブ
の開閉状態はほぼ比例する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図によって説明する。

図において１は略円柱形状とされた弁の本体である。本
体１の下面中央には弁座ねじ込み孔1aが形成されてお
り、この孔1aは本体１の上面中央に形成された２段の凹
段部2,3に連通している。弁座ねじ込み孔1aにはこの孔1
aと略同形の弁座４が挿通され、ねじ部4aにおいて弁の
本体１と一体に結合されている。孔1aの内周面と接する
弁座４の側周面には３本の周溝5,6、７が形成されてい
る。上下の周溝5,7にはＯリングが介装されており、弁
本体１と弁座４との間を封止している。そして中央の周
溝６には水平な貫通孔８が形成・開口しており、この貫
通孔８の中央部には、弁座４の上端面に開口して本体１
の凹段部３内に通ずる垂直な通油孔９が連通している。
そして弁本体１の側周面には径方向に沿って液体の入口
10及び出口11が形成されている。入口10は、孔12を介し
て弁座ねじ込み孔1aの内側周面に開口し、前記弁座４の
中央の周溝６に連通している。また出口11は、下側の凹
段部３の底面側方に垂直に形成された孔13を介して本体
１の凹段部３内に連通している。

次に、前記本体１の上側の凹段部２内には環状のグラン
ドナット14がねじ込まれている。グランドナット14は、
両凹段部2,3の間の角部に形成された係止段部に後述す
る移動抵抗板21の押えリング15を押圧固定している。そ
して押えリング15の外側、上側の凹段部２の底面とグラ
ンドナット14の間にはＯリングが介装されており、本体
１の凹段部2,3内を外部に対して密封している。グラン
ドナット14の中央にはパイプ16の開口下端部が固着され
ている。パイプ16の上端には固定コア17が固着されてお
り、パイプ16外の上方に突出した固定コア17の上端部に
はねじ部18が形成されている。またパイプ16内にある固
定コア17の下端面には非磁性材料よりなる薄板状の固定
抵抗板19が設けられており、パイプ16内に設けられる後
述する移動コア20が前記固定コア17に対して急激かつ強
力に磁着してしまうことを防止できるようになってい
る。なお、前記固定抵抗板19の厚さは、移動コア20に加
わる磁場の影響等を勘案して定めればよく、例えば本実
施例では移動コア20の実際の可動長さとほぼ同じ長さ、
例えば約0.5mm程度としてある。また固定抵抗板19は後
述する移動コア20上端に設けてもよい。そして、前記パ
イプ16の内部には、円柱形の移動コア20が上下摺動自在
に設けられている。前記固定コア17の反対側（下側）に
なる移動コア20の下端には、移動抵抗板21及び弁体22が
取付けられている。第２図に示すように、移動抵抗板
は、同芯に設けられた大径の環状枠部23と小径の環状取
付部24とを有し、湾曲した形状の３本の放射状のアーム
25によってこれら両部23,24を連結した構造とされてい
る。そして環状枠部23の外径は、前記押えリング15の下
面に形成した段部の内径と略同一に設定されている。ま
た弁体22は、基部26の上端に取付ねじ部27が形成され、
基部26の下端には前記弁座４の通油孔９を開閉する突起
28が形成された構造になっている。そして、弁体22の取
付ねじ部27は、前記移動抵抗体21の環状取付部24に挿通
させた状態で移動コア20の下端にねじ込まれており、移
動コア20、移動抵抗板21、及び弁体22は一体に組立てら
れている。そして、移動コア20が最下方位置にあって突
起28が通油孔９が閉止している時、移動抵抗板21は環状
枠部23を押えリング15に下から当接させた状態になって
いる。この時、移動抵抗板21は変形していない。従って
後述するコイル31の働きによって移動コア20を上昇させ
て通油孔９を開いた時、移動抵抗板21は上方に向け凸形
状にたわむように構成されている。

次に、前記本体１及びグランドナット14の上面には、パ
イプ16を外挿してリングコア29が設けられている。また
リングコア29の上には、パイプ16を外挿してボビン30が
設けられている。ボビン30にはコイル31が設けられてお
り、該コイル31が発生する磁場によってパイプ16内の移
動コア20を移動させることができるようになっている。
またボビン30の上には、固定コア17のねじ部18に挿通さ
れたリングコア32が設けられている。そして該リングコ
ア32の上からは、前記ボビン30及びコイル31等を覆うコ
イルケース33が設けられている。コイルケース33は下方
が開放された円筒形で、円形の上壁の中央部に設けられ
た取付穴に固定コア17のねじ部18を挿通させ、上壁の下
面をリングコア32の上面に密着させた状態でねじ部18に
ナット34をねじ込むことによってパイプ16及び本体１側
に取付けられている。なお、前記コイルケース33の上壁
とナット34との間には銘板35が設けられている。

次に、以上のように構成された流量制御弁の作用を説明
する。

まず、コイル31に電圧を加えない状態で流量が最低（例
えば０）となるような弁体22の原点位置を検出する。こ
の時、弁体22の突起28は、弁体22及び移動コア20の重量
をもって通油孔９を閉止しており、また移動抵抗板21は
押えリング15よりも下方にあるとする。ここで流量制御
弁SVの入口10から所定圧力の検査用空気を供給すると、
空気は、入口10・中央の周溝６・貫通孔８・通油孔９を
経て突起28との隙間から本体１の凹段部３内に入り、さ
らに孔13及び出口11を通って外に出てくる。ここで、弁
座４を徐々にしめていくと、弁座４は本体１内に向けて
上昇していき、弁体22及び移動コア20を徐々に持ち上げ
る。そして構成の説明で述べたように、移動抵抗板21の
環状枠部23が押えリング15に下から当接すると、弁体22
の持ち上げには抵抗が生じるようになり、突起28は所定
の力をもって確実に通油孔９を閉止するので、所定圧力
の空気は出口11から出てこなくなる。

次に調整済みの前記流量制御弁SVは、所定圧力の液体が
流れる配管系の途中に設け、コイル31に与える電圧を加
減することにより流量制御を行なわせる。一般にコイル
に与える電圧を上昇させて移動コアを固定コアに向けて
上昇させる場合、リフト量が大きくなって移動コアが固
定コアに接近すると、電圧の上昇に対して移動コアに動
く力が急激に大きくなると考えられる。ところが本実施
例では、移動コア20と固定コア17の間に非磁性材料より
なる固定抵抗板19が設けられているので、移動コア20に
働く力が急増する領域の大半は移動コア20の可動ストロ
ークから除外され、移動コア20が固定コア17に急激に強
く磁着して磁化されてしまうことがなくなる。また、固
定コア17に向けた移動コア20の移動によって移動抵抗板
21にはたわみを生じるが、たわみ量が大きくなるほど移
動抵抗板21はたわみにくくなっている。即ち電圧が小さ
く、移動コア20のリフトが少い段階では移動抵抗板21は
比較的簡単にたわむが、電圧が上昇し移動コア20が固定
抵抗板19に近づき、移動コア20に働く力が急速に増大し
はじめるところでは移動抵抗板21はたわみにくくなって
移動コア20の急激な変位を規制する。

従って第３図に示すように、コイル31に与える電圧と移
動コア20のリフトの関係がほぼ直線的になり、弁の開度
をコイル31の負荷から検出して自動制御することによ
り、流量を連続的にきめ細かく制御することができる。
従って流量の急変によって系内の流体圧力が変化してし
まうことがなくなり、圧力をほぼ一定とした状態で調整
範囲の広い流量制御を実現することができる。また本実
施例は、コイル31に与える電圧を変化させて移動コア20
を微妙に昇降動させ、流量の比例制御を行なわせるもの
であるから、電圧が０の時に流量が確実に０とされてい
なければならないし、また原点位置において移動抵抗板
21を不必要にたわませることも避けねばならない。この
ような弁体22における原点位置の調整はきわめて微妙な
ものとなるが、本実施例の原点調整機構は前述したよう
なねじ式の弁座４を用いているので、簡単かつ正確に最
低流量の原点位置を検出することができる。

次に、前記流量制御弁SVを、ボイラにおける燃料噴射装
置の流量制御に用いた例を説明する。第４図に示すよう
に、灯油槽40内の灯油は、電磁ポンプＰによって所定圧
力でバイパスノズル41に送られるようになっている。灯
油は所定圧力でノズル孔41aから燃焼室内に向けて噴霧
され、燃焼される。バイパスノズル41で噴霧されなかっ
た一部の灯油は、前記所定圧力で流量制御弁SVを通過し
て前記灯油槽40に環流していく。ここでボイラの炉内の
温度等をセンサによって常時監視し、この値と目標温度
との偏差をフィードバックして前記流量制御弁SVのコイ
ル電圧を自動調整すれば、系内に流通する灯油の流量
を、圧力をほぼ一定としたままできめ細かく増減させる
ことができる。即ち、圧力がほぼ一定の状態で調整範囲
の広い比例流量制御を自動制御で実現でき、ボイラの炉
内温度を設定した目標値に常に一致させることができ
る。

本発明は以上説明した実施例に限定されるものではな
く、燃焼装置を有する乾燥機や温調設備等の他、液体の
流量制御一般に広く使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明の流量制御方法によれば、ソレノイド式の流量制
御弁において、環状取付部と環状枠部を放射状の湾曲し
たアームで連結した特殊な形状の移動抵抗板を弁体及び
本体に所定の設定構造で取付け、これによって該移動抵
抗板が弁閉時には原点位置にあり、弁開時には固定コア
の方向に凸形状に突出変形して弁体の急激な移動を規制
するようになっている。

従って、この制御方法によれば、移動コアのリフトをコ
イルの負荷電圧にほぼ直線的に比例させることができ、
圧力一定で調整範囲の広い比例流量制御を実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例の流量制御弁を示す断面図、第２図は
同実施例における移動抵抗板の平面図、第３図は前記流
量制御弁における移動コアのリフトとコイルの電圧との
関係を示すグラフ、第４図は前記流量制御弁を用いた燃
料噴射装置の構成図、図５図は多段階切換方式による従
来の燃料噴射装置の構成図である。１……本体、17……固定コア、20……移動コア、21……
移動抵抗板、22……弁体、23……環状枠部、24……環状
取付部、25……アーム、31……コイル、SV……流量制御
弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コイル（31）と、コイル（31）の一端に設
けられた固定コア（17）と、コイル（31）が発生する磁
場によってコイル（31）内を移動する移動コア（20）
と、固定コア（17）とは反対側の移動コア（20）の端部
に設けられた弁体（22）と、弁体（22）によって開閉さ
れる液体の流路が設けられた弁本体（１）とを備えた流
量制御弁を用い、コイル（31）に与える電圧を変化させ
ることによって弁体（22）で液体の流路を開閉して液体
の流量を制御する流量制御方法において、前記弁体（22）に固定された環状取付部（24）と環状取
付部（24）よりも大径であるとともに中心が一致するよ
うに形成されて弁本体（１）の内部における上段面に下
から接触する環状枠部（23）と前記環状取付部（24）と
前記環状枠部（23）の間に略放射状に等間隔で形成され
て両部を連結する湾曲した複数本のアーム（25）とを備
えた移動抵抗板（21）を用い、前記弁体（22）が前記液体の流路を閉止している時に
は、前記移動抵抗板（21）は原点位置にあり、前記移動
コア（20）が移動して前記弁体（22）が前記液体の流路
を開放する時には、前記移動抵抗板（21）は前記原点位
置から前記固定コア（17）の方向に凸形状に突出変形
し、磁力の急激な増大による前記移動コア（20）の急激
な移動を緩和するように前記移動コア（20）の移動に抵
抗を与えるようにしたことを特徴とする流量制御方法。