JPH0726703B2 - 流量制御弁 - Google Patents

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液体の流量制御弁に係
り、特にソレノイドに与える電圧と流体の流量を直線的
に比例させるようにした流量制御弁に関するものであ
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。

このような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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本願出願人は、このような問題を解決するものと
して、新規な流量制御弁を創出した。詳細は〔実施例〕
の項で説明するが、これはソレノイドを用いた流量制御
弁であって、ソレノイドに与える電圧と弁の移動量を連
続的かつ直線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にして液体の流量を比例制御
することができるものである。ところが、この流量制御
弁によれば、ソレノイドのコイルに与える電圧を変化さ
せてコイル内の移動コア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、コイル電圧が０の
ときに流量が０となるように正確に原点調整されていな
ければならない。即ち、コイル電圧が０の時に、液体が
通過する流路に対して弁体が適当な力で接触し、液体の
流量が最低（例えば０）となるようにしなければならな
い。

従来の技術によれば、バルブはマニュアル操作をした
り、開又は閉のON・OFF制御するものであったから、こ
のような原点位置の微妙な調整は必要なかったが、本出
願人の発明した比例制御用の流量制御弁においては、弁
体の原点調整機構が特に必要となるのである。

〔発明の目的〕

本発明は、上記のような問題点に鑑み、ソレノイドを用
いたニードルバルブ構造の流量制御弁において、ソレノ
イドに与える電圧と弁体の移動量を連続的かつ直線的に
比例させることにより液体の流量を比例制御できるよう
になすとともに、コイル電圧が０の時に、弁体が液体の
流路を閉止して流量が最低となるように弁体の原点位置
を自在に調整できるようにした流量制御弁を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明の流量制御弁は、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、移動コア（2
0）と固定コア（17）の間に設けられ移動コア（20）の
固定コア（17）に対する急激な磁着を防止する固定抵抗
板と、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）とを具備し、
さらに、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（2
5）とを備えた移動抵抗板（21）と、弁本体（１）の底
部にその内部に貫通するように形成されたねじ込み孔に
外部から螺回調整自在として螺合された外周面にねじ部
を有する弁座（４）と、を具備している。

前記液体の流路は、弁本体（１）の外部と前記ねじ込み
孔を連通する第１の孔（12）と、弁本体（１）の内部と
外部を連通する第２の孔（13）と、弁座（４）の外周面
に形成されて前記第１の孔（12）に連通する周溝（６）
と、周溝（６）に連通して弁座（４）の内部に形成され
弁本体（１）の前記内部に臨む弁座（４）の上端に開口
して弁体（22）によって開閉される弁孔（９）によって
形成されている。また、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て前記移動コア（20）に抵抗を
与えるようになっている。さらに、前記弁座（４）の螺
回調整により、前記移動抵抗板（21）が前記原点位置に
おいて前記移動コア（20）に与える抵抗力が調整自在と
されている。

〔作用〕

この流量制御弁は、第４図に示されるように、燃料噴射
装置のバイパス側経路に介設されて、燃料の噴射量を微
調節する。

初期位置において、弁体22は、弁体22と移動コア20の自
重により弁座４の液体の流路の開口を閉止している。こ
の状態で弁座４を螺回調整させ、移動抵抗板21が弁本体
１の内部における上段面に下から略接触する位置迄持ち
上げる。この状態では、移動抵抗板21は変形しておら
ず、燃料の初期供給圧力にかかわらずその流量が最低と
なる時には、この移動抵抗板21が変形されていない状態
が原点位置となる。燃料の初期供給圧力が高く、上記の
位置において燃料が必要以上に漏れる時には、燃料の漏
れが最低となる迄弁座４を上方に螺回調整させる。この
調整位置では、移動抵抗板21が上方に凸形状にたわむこ
とになり、その弾力と弁体22及び移動コア20の自重によ
り弁座４の液体の流路の開口を閉止し、この閉止位置が
原点位置となる。

弁座４を上記原点位置に調整した後燃料噴射装置を作動
させるが、その燃料の噴射量を調節するためには、コイ
ル31に与える電圧を変化させることにより移動コア20を
昇移動させる。この昇降動作は、上記固定抵抗板と移動
抵抗板21の働きにより、第３図に示されるように供給電
圧と比例する。

〔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のねじ込み孔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。ねじ込み孔1aにはこの孔1aと
略同形の弁座４が挿通され、弁座４の下端部に形成され
たねじ部4aにおいて弁の本体１と軸方向に移動自在に結
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
垂直な弁孔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、大径の環状枠部23と小径の環状取付部24とを有し、
放射状に等間隔で設けられた湾曲した形状の３本のアー
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の弁孔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、前記移動抵抗板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固定さ
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が弁孔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。従って後述するコイル31の働きによっ
て移動コア20を上昇させて弁孔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を上方に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
をもって弁孔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・弁孔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
を徐々に本体１にねじ込んでいくと、弁座４は移動コア
20の昇降方向に沿って本体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
実に弁孔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。即ち、この位置が弁体22の原点位置
である。

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〕

本発明は、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コイルの磁場による
移動コアの急激なリフトを抑制する移動抵抗板を備えた
流量制御弁において、弁体が開閉する弁孔が形成された
弁座を弁の本体に対してねじ部によって調整できるよう
にねじ込んであり、この弁孔と弁本体の孔とは弁座の周
溝を介して連通させてある。従って、弁座の位置をねじ
部で調整しても液体の流路が遮断されることはなく、コ
イル電圧が０の時に流量が最低となるような弁体の原点
位置を容易かつ正確に検出することができるという効果
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、第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。 ４……弁座、６……周溝、９……弁孔、12,13……孔、1
7……固定コア、19……固定抵抗板、20……移動コア、2
1……移動抵抗板、22……弁体、31……コイル、SV……
流量制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、移動コア（20）と固定コア（17）の間に設けられ移
   動コア（20）の固定コア（17）に対する急激な磁着を防
   止する固定抵抗板と、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、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（2
   5）とを備えた移動抵抗板（21）と、弁本体（１）の底
   部にその内部に貫通するように形成されたねじ込み孔に
   外部から螺回調整自在として螺合された外周面にねじ部
   を有する弁座（４）と、を具備し、 前記液体の流路は、弁本体（１）の外部と前記ねじ込み
   孔を連通する第１の孔（12）と、弁本体（１）の内部と
   外部を連通する第２の孔（13）と、弁座（４）の外周面
   に形成されて前記第１の孔（12）に連通する周溝（６）
   と、周溝（６）に連通して弁座（４）の内部に形成され
   弁本体（１）の前記内部に臨む弁座（４）の上端に開口
   して弁体（22）によって開閉される弁孔（９）によって
   形成され、 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
   て前記移動コア（20）に抵抗を与え、 前記弁座（４）の螺回調整により、前記移動抵抗板（2
   1）が前記原点位置において前記移動コア（20）に与え
   る抵抗力を調整自在としたことを特徴とする流量制御
   弁。