JPH0765695B2 - 流体制御バルブ - Google Patents
流体制御バルブInfo
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- JPH0765695B2 JPH0765695B2 JP1140727A JP14072789A JPH0765695B2 JP H0765695 B2 JPH0765695 B2 JP H0765695B2 JP 1140727 A JP1140727 A JP 1140727A JP 14072789 A JP14072789 A JP 14072789A JP H0765695 B2 JPH0765695 B2 JP H0765695B2
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- valve
- diaphragm
- fluid
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、流体の質量流量制御や圧力制御等に用いる
ことのできる流体制御バルブに関するものである。
ことのできる流体制御バルブに関するものである。
（従来の技術） 従来の斯種流体制御バルブとしては、第８図に示される
質量流量制御装置に用いられたピエゾバルブが知られて
いる。
質量流量制御装置に用いられたピエゾバルブが知られて
いる。
この質量流量制御装置は、流体入口801から到来する流
体をバイパス802及びセンサ管803へ導く。804は、質量
流量センサ部を示し、センサ部803を介して到来した流
体に基づき、例えば、特願昭59-227844に示される手法
を用いて質量流量を計測する。計測結果と設定された質
量流量とに基づきピエゾスタックアクチュエータ805へ
所定の電圧が印加される。これによって、ピエゾスタッ
クアクチュエータ805が伸縮し、これに追従してダイヤ
フラム806が上下に変位して、弁座807との間で形成され
たオリフィスが調整される。以上の動作によって、流体
の質量流量が制御可能である。
体をバイパス802及びセンサ管803へ導く。804は、質量
流量センサ部を示し、センサ部803を介して到来した流
体に基づき、例えば、特願昭59-227844に示される手法
を用いて質量流量を計測する。計測結果と設定された質
量流量とに基づきピエゾスタックアクチュエータ805へ
所定の電圧が印加される。これによって、ピエゾスタッ
クアクチュエータ805が伸縮し、これに追従してダイヤ
フラム806が上下に変位して、弁座807との間で形成され
たオリフィスが調整される。以上の動作によって、流体
の質量流量が制御可能である。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記質量流量制御装置による流体制御バ
ルブは、第９図に示される構造のピエゾスタックをアク
チュエータ805として用いるため、以下のような問題点
が生じていた。
ルブは、第９図に示される構造のピエゾスタックをアク
チュエータ805として用いるため、以下のような問題点
が生じていた。
即ち、外部電極901A,901B間にピエゾ素子9041，9042，
…内部電極9021，9022，…が積層接続され、端子903A,9
03Bに電圧を与える構造となっている。そして、この電
圧を与えることによって、ピエゾスタック全体が図の上
下方向に伸縮する。ところが、このような伸縮変位の繰
返しを１万回程度行うと当該ピエゾスタックは破壊す
る。このため、年間に100万回程度の伸縮動作を必要と
する質量流量制御装置に用いると信頼性に欠け、また、
保守が煩しいという問題点がある。更に、内部電極90
21，9022，…間の間隔が0.1〜0.3mmと狭く、この間に数
百ボルトの高電圧を印加して使用するため、湿気等によ
りマイグレーションを起し絶縁不良により、バルブが故
障する可能性があるという問題点もあった。
…内部電極9021，9022，…が積層接続され、端子903A,9
03Bに電圧を与える構造となっている。そして、この電
圧を与えることによって、ピエゾスタック全体が図の上
下方向に伸縮する。ところが、このような伸縮変位の繰
返しを１万回程度行うと当該ピエゾスタックは破壊す
る。このため、年間に100万回程度の伸縮動作を必要と
する質量流量制御装置に用いると信頼性に欠け、また、
保守が煩しいという問題点がある。更に、内部電極90
21，9022，…間の間隔が0.1〜0.3mmと狭く、この間に数
百ボルトの高電圧を印加して使用するため、湿気等によ
りマイグレーションを起し絶縁不良により、バルブが故
障する可能性があるという問題点もあった。
本発明はこのような従来の流体制御バルブの問題点を解
決せんとしてなされたもので、その目的は、長寿命であ
って信頼性が高く保守性に優れ、湿度等による影響を受
けることがない流体制御バルブを提供することである。
決せんとしてなされたもので、その目的は、長寿命であ
って信頼性が高く保守性に優れ、湿度等による影響を受
けることがない流体制御バルブを提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明では、中央部の長手方向に中空穴を有し、この中
空穴の長さ方向に磁界が生じるようにコイルが巻かれた
ボビンと、前記中空穴に挿入される棒状の磁歪素子と、
この磁歪素子を流体から遮断すべく前記磁歪素子の一端
側に設けられ、この磁歪素子の伸縮に応じて変位させら
れると共に、前記ボビンの中空穴の延長上に弁体が形成
されたダイヤフラムと、流体の流通口を有し、前記弁体
の変位に応じて当該弁体と協動してオリフィスを形成す
る弁座と、前記磁歪素子の他端側に設けられ、前記磁歪
素子を前記弁体側へ付勢する付勢力を調整すると共に、
前記オリフィスの初期開度を調整する手段と、 前記磁歪素子と前記調整する手段の間または前記ダイヤ
フラムと前記磁歪素子との間の少なくとも一方に配置さ
れ、前記ボビンの中空穴に連通する穴に挿入されバイア
ス磁界を前記磁歪素子へ与える永久磁石とを備えさせて
流体制御バルブを構成した。
空穴の長さ方向に磁界が生じるようにコイルが巻かれた
ボビンと、前記中空穴に挿入される棒状の磁歪素子と、
この磁歪素子を流体から遮断すべく前記磁歪素子の一端
側に設けられ、この磁歪素子の伸縮に応じて変位させら
れると共に、前記ボビンの中空穴の延長上に弁体が形成
されたダイヤフラムと、流体の流通口を有し、前記弁体
の変位に応じて当該弁体と協動してオリフィスを形成す
る弁座と、前記磁歪素子の他端側に設けられ、前記磁歪
素子を前記弁体側へ付勢する付勢力を調整すると共に、
前記オリフィスの初期開度を調整する手段と、 前記磁歪素子と前記調整する手段の間または前記ダイヤ
フラムと前記磁歪素子との間の少なくとも一方に配置さ
れ、前記ボビンの中空穴に連通する穴に挿入されバイア
ス磁界を前記磁歪素子へ与える永久磁石とを備えさせて
流体制御バルブを構成した。
また、本発明では、中央部の長手方向に中空穴を有し、
この中空穴の長さ方向に磁界が生じるようにコイルが巻
かれたボビンと、前記中空穴に挿入される棒状の磁歪素
子と、この磁歪素子を流体から遮断すべく前記磁歪素子
の一端側に設けられ、この磁歪素子の伸縮に応じて変位
させられるダイヤフラムと、このダイヤフラムの直下に
形成され、流体の流入口及び流出口に連通する弁室と、
この弁室内に配置され、前記流入口から到来する流体を
当該弁室の下方中央部から内部へ導く流通口を有する弁
座体と、この弁座体との間でオリフィスを形成する弁体
と、この弁体を前記ダイヤフラムの中央部であって、前
記ボビンの中空穴の延長上部分に接合させるバネと、前
記磁歪素子の他端側に設けられ、前記磁歪素子を付勢す
る付勢力を調整すると共に、前記オリフィスの初期開度
を調整する手段と、前記磁歪素子と前記調整する手段と
の間または前記ダイヤフラムと前記磁歪素子との間の少
なくとも一方に配置され、前記ボビンの中空穴に連通す
る穴に挿入されバイアス磁界を前記磁歪素子へ与える永
久磁石とを備えさせて流体制御バルブを構成した。
この中空穴の長さ方向に磁界が生じるようにコイルが巻
かれたボビンと、前記中空穴に挿入される棒状の磁歪素
子と、この磁歪素子を流体から遮断すべく前記磁歪素子
の一端側に設けられ、この磁歪素子の伸縮に応じて変位
させられるダイヤフラムと、このダイヤフラムの直下に
形成され、流体の流入口及び流出口に連通する弁室と、
この弁室内に配置され、前記流入口から到来する流体を
当該弁室の下方中央部から内部へ導く流通口を有する弁
座体と、この弁座体との間でオリフィスを形成する弁体
と、この弁体を前記ダイヤフラムの中央部であって、前
記ボビンの中空穴の延長上部分に接合させるバネと、前
記磁歪素子の他端側に設けられ、前記磁歪素子を付勢す
る付勢力を調整すると共に、前記オリフィスの初期開度
を調整する手段と、前記磁歪素子と前記調整する手段と
の間または前記ダイヤフラムと前記磁歪素子との間の少
なくとも一方に配置され、前記ボビンの中空穴に連通す
る穴に挿入されバイアス磁界を前記磁歪素子へ与える永
久磁石とを備えさせて流体制御バルブを構成した。
また、本発明では磁歪素子に樹脂コーティングが施され
ていることを特徴とする。
ていることを特徴とする。
（作用） 上記のように構成されるため、磁歪素子の伸縮によって
オリフィスが調整され、流体の質量流量、圧力等の制御
を行い得る。また、磁歪素子は単一構造であり積層構造
でないため、内部応力による破壊が生じにくく寿命が長
い。また、湿気等による影響が生じることもないことが
判る。
オリフィスが調整され、流体の質量流量、圧力等の制御
を行い得る。また、磁歪素子は単一構造であり積層構造
でないため、内部応力による破壊が生じにくく寿命が長
い。また、湿気等による影響が生じることもないことが
判る。
ボビンの中空穴の延長上に弁体が形成され、これに上記
中空穴に挿入された磁歪素子が変位を加える構成であ
り、弁体は真っ直ぐに変位し弁座との間が適切に閉じら
れ、流量制御を的確に行い得る。
中空穴に挿入された磁歪素子が変位を加える構成であ
り、弁体は真っ直ぐに変位し弁座との間が適切に閉じら
れ、流量制御を的確に行い得る。
また、調整する手段によって磁歪素子を弁体側へ付勢す
る付勢力を調整すると共に、オリフィスの初期開度を調
整することができ、必要な状態に初期設定でき様々な要
求に対応可能である。
る付勢力を調整すると共に、オリフィスの初期開度を調
整することができ、必要な状態に初期設定でき様々な要
求に対応可能である。
更に、ボビンの中空穴に連通する穴に挿入された永久磁
石がバイアス磁界を磁歪素子へ与えるので、この永久磁
石が付勢力調整、オリフィスの初期開度調整と共に、磁
歪素子の長さ方向からバイアス磁界を与え、効率良く磁
歪素子の変化量を可変させ得る。
石がバイアス磁界を磁歪素子へ与えるので、この永久磁
石が付勢力調整、オリフィスの初期開度調整と共に、磁
歪素子の長さ方向からバイアス磁界を与え、効率良く磁
歪素子の変化量を可変させ得る。
また、流通口から入り込む流体を送り出す穴を有し、オ
リフィスの部分を流出口側から遮断する仕切体を設け
て、流体の滞留部を少なくできる。この仕切体の内部に
設けられた弁座体、弁体は、他の部分から独立させるこ
とができ、この部材の取り換えによって必要な流量範囲
を選択できる。
リフィスの部分を流出口側から遮断する仕切体を設け
て、流体の滞留部を少なくできる。この仕切体の内部に
設けられた弁座体、弁体は、他の部分から独立させるこ
とができ、この部材の取り換えによって必要な流量範囲
を選択できる。
（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。各図
面において、同一の構成要素には同一の符号を付して重
複説明を省く。第１図は本発明の一実施例に係る流体制
御バルブを組込んだ質量流量制御装置を示す。同図にお
いて、１はベースを示し、制御する流体に応じて適当な
金属により作られる。ベース１には流体の流入口２と流
出口３とを結ぶ図のような流路が形成されている。流入
口２から到来する流体はバイパス４とセンサ管５とに分
岐される。センサ管５へ分岐された流体はセンサ部６へ
到る。センサ部６の構成は、特願昭59-227844に示され
ているようなもので、同手法により流体の質量流量を検
出する。センサ部６を通過した流体はセンサ管５の出口
5Aでバイパス４を通過した流体と合流し、弁座７へ到
る。弁座７の中央部には流体を通過させる流通口が穿設
されている。弁座７の上方には、中央部が突出した弁体
となっているダイヤフラム８が設けられている。このダ
イヤフラム８とベース１との嵌合部にはシールリング９
が介装され、流体の上方への漏れを防止する構造となっ
ている。ダイヤフラム８には、底面にダイヤフラム８を
収める穴を有するソレノイドケース10が覆い被せられ、
ソレノイドケース10がボルト11によりベース１に固定さ
れている。ソレノイドケース10は円筒状であって、内部
中央には大きな円柱穴が形成され、その下部には細い円
柱穴が形成されている。ソレノイドケース10の大きな円
柱穴には第２図に示されるボビン21にコイル22が巻かれ
たソレノイド23が埋設される。ボビン21の中央部には、
ソレノイドケース10の内部下方に形成された細い円柱穴
と同径の円柱穴24が形成されている。この円柱穴24を介
して、先ず、鋼鉄等により作られる円柱状の固定ガイド
12が挿入され、次いで円柱棒状の磁歪素子13が挿入され
る。14はソレノイドケース10の蓋体であって、下部の側
縁にはソレノイドケース10の内壁上縁部に形成されたネ
ジと螺合するネジ15が形成され、中央部には上下方向に
貫通した穴が穿設されている。蓋体14の頭部は下部より
小径の円柱状をなし、その周縁部には雄ネジ16が形成さ
れている。上記蓋体14の穴には円柱棒状の固定ガイド17
が挿入される。固定ガイド12、磁歪素子13、固定ガイド
17を挿入して、固定ガイド12の先端がダイヤフラム８に
当接したとき、固定ガイド17の頭部が僅かに蓋体14の頭
部から突出した状態となる。18は袋ナットを示し、螺合
回転により固定ガイド17を下方に押圧する。19は固定ナ
ットを示し、袋ナット18で磁歪素子13に対する所定の押
圧状態を作り出したとき、当該固定ナット19を上方に移
動させて、いわゆるダブルナットにより袋ナット18との
固定状態を現出させる。20はソレノイド23のコイル22へ
電流を流すためのリード線であり、センサ部６により検
出された流量と設定された流量とに基づき所定の電流が
与えられる。
面において、同一の構成要素には同一の符号を付して重
複説明を省く。第１図は本発明の一実施例に係る流体制
御バルブを組込んだ質量流量制御装置を示す。同図にお
いて、１はベースを示し、制御する流体に応じて適当な
金属により作られる。ベース１には流体の流入口２と流
出口３とを結ぶ図のような流路が形成されている。流入
口２から到来する流体はバイパス４とセンサ管５とに分
岐される。センサ管５へ分岐された流体はセンサ部６へ
到る。センサ部６の構成は、特願昭59-227844に示され
ているようなもので、同手法により流体の質量流量を検
出する。センサ部６を通過した流体はセンサ管５の出口
5Aでバイパス４を通過した流体と合流し、弁座７へ到
る。弁座７の中央部には流体を通過させる流通口が穿設
されている。弁座７の上方には、中央部が突出した弁体
となっているダイヤフラム８が設けられている。このダ
イヤフラム８とベース１との嵌合部にはシールリング９
が介装され、流体の上方への漏れを防止する構造となっ
ている。ダイヤフラム８には、底面にダイヤフラム８を
収める穴を有するソレノイドケース10が覆い被せられ、
ソレノイドケース10がボルト11によりベース１に固定さ
れている。ソレノイドケース10は円筒状であって、内部
中央には大きな円柱穴が形成され、その下部には細い円
柱穴が形成されている。ソレノイドケース10の大きな円
柱穴には第２図に示されるボビン21にコイル22が巻かれ
たソレノイド23が埋設される。ボビン21の中央部には、
ソレノイドケース10の内部下方に形成された細い円柱穴
と同径の円柱穴24が形成されている。この円柱穴24を介
して、先ず、鋼鉄等により作られる円柱状の固定ガイド
12が挿入され、次いで円柱棒状の磁歪素子13が挿入され
る。14はソレノイドケース10の蓋体であって、下部の側
縁にはソレノイドケース10の内壁上縁部に形成されたネ
ジと螺合するネジ15が形成され、中央部には上下方向に
貫通した穴が穿設されている。蓋体14の頭部は下部より
小径の円柱状をなし、その周縁部には雄ネジ16が形成さ
れている。上記蓋体14の穴には円柱棒状の固定ガイド17
が挿入される。固定ガイド12、磁歪素子13、固定ガイド
17を挿入して、固定ガイド12の先端がダイヤフラム８に
当接したとき、固定ガイド17の頭部が僅かに蓋体14の頭
部から突出した状態となる。18は袋ナットを示し、螺合
回転により固定ガイド17を下方に押圧する。19は固定ナ
ットを示し、袋ナット18で磁歪素子13に対する所定の押
圧状態を作り出したとき、当該固定ナット19を上方に移
動させて、いわゆるダブルナットにより袋ナット18との
固定状態を現出させる。20はソレノイド23のコイル22へ
電流を流すためのリード線であり、センサ部６により検
出された流量と設定された流量とに基づき所定の電流が
与えられる。
上記の電流によって、ソレノイド23の励磁が生じ磁歪素
子13の長さ方向に磁界が生じる。これによって、磁歪素
子13は第３図に示されるように磁界の強さと極性とに応
じて伸縮する。これによって、ダイヤフラム８が固定ガ
イド12を介して押圧され変位を生じるから、ダイヤフラ
ム８の突出部と弁座７とによって形成されたオリフィス
の調整が起き、ノーマリーオープンのバルブを提供でき
る。
子13の長さ方向に磁界が生じる。これによって、磁歪素
子13は第３図に示されるように磁界の強さと極性とに応
じて伸縮する。これによって、ダイヤフラム８が固定ガ
イド12を介して押圧され変位を生じるから、ダイヤフラ
ム８の突出部と弁座７とによって形成されたオリフィス
の調整が起き、ノーマリーオープンのバルブを提供でき
る。
ところで、磁歪素子13は第３図から判るように、外部か
らの圧力で、加圧方向の寸法変位量を変える。そこで、
ダイヤフラム８の厚さや材料を適宜変えることによっ
て、ダイヤフラム８のバネ定数を選定し、所定の変位量
が得られるようにすることができる。また、袋ナット18
のネジ込み量によっても、磁歪素子13に対する加圧力
（付勢）を調整するとともに、弁口の初期開度（ダイヤ
フラム８の初期位置）を決定できる。
らの圧力で、加圧方向の寸法変位量を変える。そこで、
ダイヤフラム８の厚さや材料を適宜変えることによっ
て、ダイヤフラム８のバネ定数を選定し、所定の変位量
が得られるようにすることができる。また、袋ナット18
のネジ込み量によっても、磁歪素子13に対する加圧力
（付勢）を調整するとともに、弁口の初期開度（ダイヤ
フラム８の初期位置）を決定できる。
また、磁歪素子13は伸縮に対する強度は十分であるもの
の、外的な力に弱く、もろいという性質がある。そこ
で、磁歪素子13がボビン21の穴に沿って真っ直ぐ伸縮し
なければ、折れてしまう可能性がある。このため本実施
例では、第４図（ａ）に示されるように磁歪素子13の上
方及び下方に配される固定ガイド12及び17の底部及び上
部に円錐状の穴を形成し、ダイヤフラム８の中央にも対
応する円錐状の穴を形成する。これらの穴の間に硬球41
を介装し硬球42を上記穴と袋ナット18との間に介装する
ことにより、磁歪素子13が真っ直ぐ下方に伸びない場合
でも、押圧力は硬球41方向へ集中し、磁歪素子13が折れ
てしまうことを防止できる。この結果、磁歪素子13を含
むアクチュエータ部の取付誤差を吸収できる。又硬球42
により、ナット18による締め込み時回転応力も吸収でき
る。また、固定ガイド17に代えて第４図（ｂ）に示され
るように頭部に突部を有する固定ガイド17Aを用いても
同じ効果を得ることができる。
の、外的な力に弱く、もろいという性質がある。そこ
で、磁歪素子13がボビン21の穴に沿って真っ直ぐ伸縮し
なければ、折れてしまう可能性がある。このため本実施
例では、第４図（ａ）に示されるように磁歪素子13の上
方及び下方に配される固定ガイド12及び17の底部及び上
部に円錐状の穴を形成し、ダイヤフラム８の中央にも対
応する円錐状の穴を形成する。これらの穴の間に硬球41
を介装し硬球42を上記穴と袋ナット18との間に介装する
ことにより、磁歪素子13が真っ直ぐ下方に伸びない場合
でも、押圧力は硬球41方向へ集中し、磁歪素子13が折れ
てしまうことを防止できる。この結果、磁歪素子13を含
むアクチュエータ部の取付誤差を吸収できる。又硬球42
により、ナット18による締め込み時回転応力も吸収でき
る。また、固定ガイド17に代えて第４図（ｂ）に示され
るように頭部に突部を有する固定ガイド17Aを用いても
同じ効果を得ることができる。
また、磁歪素子13の変位は磁界に対し、第５図に示すよ
うな特性曲線に沿って遷移する。従って、ソレノイド23
によって発生できる磁界の強さが限れている場合には、
固定ガイド17の全部または一部を永久磁石として、バイ
アス磁界を磁歪素子13に与えた構成とする。このような
構成とすると、ソレノイド23によって発生できる磁界が
250エルステットであり、磁歪素子13に加えられた圧力
が約3Kpsiであるときに、バイアス磁界は以下のように
働く。まず、バイアス磁界なしでは、０〜250エルステ
ッドで磁界を変化させたとき得られる磁歪素子13の変化
量は約100ppmである。これに対し、バイアス磁界がソレ
ノイド23によって発生される磁界と同方向及び同極性の
方向に加わるように250エルステッドの磁界を発生する
永久磁石（固定ガイド17）を配置すると、250〜500エル
ステッドで磁界変化が生じ、磁歪素子13の変化量は約35
0ppmとなることが第５図から判る。
うな特性曲線に沿って遷移する。従って、ソレノイド23
によって発生できる磁界の強さが限れている場合には、
固定ガイド17の全部または一部を永久磁石として、バイ
アス磁界を磁歪素子13に与えた構成とする。このような
構成とすると、ソレノイド23によって発生できる磁界が
250エルステットであり、磁歪素子13に加えられた圧力
が約3Kpsiであるときに、バイアス磁界は以下のように
働く。まず、バイアス磁界なしでは、０〜250エルステ
ッドで磁界を変化させたとき得られる磁歪素子13の変化
量は約100ppmである。これに対し、バイアス磁界がソレ
ノイド23によって発生される磁界と同方向及び同極性の
方向に加わるように250エルステッドの磁界を発生する
永久磁石（固定ガイド17）を配置すると、250〜500エル
ステッドで磁界変化が生じ、磁歪素子13の変化量は約35
0ppmとなることが第５図から判る。
さらに、コイルの励磁電流を反転し、永久磁石の磁界と
反対方向に250エルステッドの磁界を生じさせると磁歪
素子に加わるコイルと永久磁石の総合磁界の変化範囲
は、０〜500エルステッドになり磁歪素子の変化量は約4
50ppmになる。このように永久磁石によるバイアス磁界
の方向をも含め強さを選定することで、コイルによる発
生磁界に限りがあっても第５図に示すような磁歪材料の
特性に従い変化量を大きくとることができる。
反対方向に250エルステッドの磁界を生じさせると磁歪
素子に加わるコイルと永久磁石の総合磁界の変化範囲
は、０〜500エルステッドになり磁歪素子の変化量は約4
50ppmになる。このように永久磁石によるバイアス磁界
の方向をも含め強さを選定することで、コイルによる発
生磁界に限りがあっても第５図に示すような磁歪材料の
特性に従い変化量を大きくとることができる。
第６図はベース1A内に弁室60を形成した流体制御バルブ
が示されている。弁室60には、中央の弁座61が突出し、
外周側部が下方へ延び、全体として円板状である弁座台
62が設けられるとともに、ダイヤフラム8Aの下方に突出
した弁頭部66を別体で設け、この弁頭66にバネ63を支持
するフランジ64を横方向に張り出して形成する。弁座台
62の外周部の角とベース1Aとの接合部にはシールリング
65が介装され、流体がオリフィス以外を経て弁室60に入
らぬ構成とされている。67は弁室60と流出口とを連通す
る穴を有し、流体の滞留部となる弁室60を形成する機能
を有するリンク状の仕切体である。これにより流体の滞
留部を少なくし、構成を小型化できる。かかる構成によ
って、バネ63が弁頭66をダイヤフラム8A方向へ押し付
け、これに抗して磁歪素子13が伸縮してオリフィスの調
整が行われる。このように弁頭66と弁座台62とが他の部
分と別体であるため、この部分のみを取換えることによ
って所望の弁口が提供され、流体の制御（量）範囲、用
途に応じた流体制御バルブを得ることができる。
が示されている。弁室60には、中央の弁座61が突出し、
外周側部が下方へ延び、全体として円板状である弁座台
62が設けられるとともに、ダイヤフラム8Aの下方に突出
した弁頭部66を別体で設け、この弁頭66にバネ63を支持
するフランジ64を横方向に張り出して形成する。弁座台
62の外周部の角とベース1Aとの接合部にはシールリング
65が介装され、流体がオリフィス以外を経て弁室60に入
らぬ構成とされている。67は弁室60と流出口とを連通す
る穴を有し、流体の滞留部となる弁室60を形成する機能
を有するリンク状の仕切体である。これにより流体の滞
留部を少なくし、構成を小型化できる。かかる構成によ
って、バネ63が弁頭66をダイヤフラム8A方向へ押し付
け、これに抗して磁歪素子13が伸縮してオリフィスの調
整が行われる。このように弁頭66と弁座台62とが他の部
分と別体であるため、この部分のみを取換えることによ
って所望の弁口が提供され、流体の制御（量）範囲、用
途に応じた流体制御バルブを得ることができる。
第７図には、ノーマリクローズタイプの流体制御バルブ
が示されている。この実施例では、ダイヤフラムは第１
図と同型のものを用い、弁座台62に設けられた流体通過
用の穴の下端にて皿状の弁体71をバネ72で上方へ押付け
ている。弁体71の中央部から上方へプッシュピン73が延
びダイヤフラム８の突出部の中央に当接している。この
ような構成により、磁歪素子13Aが伸縮するとダイヤフ
ラム８が変位し、弁座61の穴を塞いでいた弁体71が上下
してオリフィスが調整され、ノーマリークローズタイプ
の流体制御バルブを実現できる。なお、この実施例で
は、耐衡撃性を強化し、磁歪素子13Aが脆性材料で作ら
れることに鑑み、その側面を樹脂コーティングするとと
もに、磁界方向に垂直となる面にNi（ニッケル）等によ
るメッキ13Bを施してある。また、蓋体14Aの中央に穿設
された穴の径を、ボビン21に形成された穴の径よりやや
大きくし、固定ガイド17Aを、下部が上部より小径の円
柱状とされたプッシュピン81でバネ82に抗して下方へ袋
ナット18により押圧する構成としてある。このような構
成によれば、バネ82のバネ定数を適宜選択して、磁歪素
子13Aに与える圧力を調整できることになる。
が示されている。この実施例では、ダイヤフラムは第１
図と同型のものを用い、弁座台62に設けられた流体通過
用の穴の下端にて皿状の弁体71をバネ72で上方へ押付け
ている。弁体71の中央部から上方へプッシュピン73が延
びダイヤフラム８の突出部の中央に当接している。この
ような構成により、磁歪素子13Aが伸縮するとダイヤフ
ラム８が変位し、弁座61の穴を塞いでいた弁体71が上下
してオリフィスが調整され、ノーマリークローズタイプ
の流体制御バルブを実現できる。なお、この実施例で
は、耐衡撃性を強化し、磁歪素子13Aが脆性材料で作ら
れることに鑑み、その側面を樹脂コーティングするとと
もに、磁界方向に垂直となる面にNi（ニッケル）等によ
るメッキ13Bを施してある。また、蓋体14Aの中央に穿設
された穴の径を、ボビン21に形成された穴の径よりやや
大きくし、固定ガイド17Aを、下部が上部より小径の円
柱状とされたプッシュピン81でバネ82に抗して下方へ袋
ナット18により押圧する構成としてある。このような構
成によれば、バネ82のバネ定数を適宜選択して、磁歪素
子13Aに与える圧力を調整できることになる。
また、他のノーマリーローズタイプの流体制御バルブと
して第１図の構造を応用した例を説明する。ガイド12又
は17の全部または一部を永久磁石にし、コイルより発生
する磁界と反対方向の磁界を磁歪素子に加え、コイルの
磁界が０のときダイヤフラム８の突出部が弁座７を塞ぐ
まで袋ナット18を締め込む。この状態でコイルの励磁電
流を制御し、永久磁石の磁界と反対方向に磁界を変える
ことにより磁歪素子が伸縮し流体を制御する。例えば、
永久磁石により発生する磁界を500エルステッド、コイ
ルより発生する磁界が250エルステッドで磁歪素子に加
わる力が3Kpsiのとき、第５図に示す磁歪素子の特性の
場合約350ppmの変化量をもつノーマリークローズタイプ
の流体制御バルブができる。
して第１図の構造を応用した例を説明する。ガイド12又
は17の全部または一部を永久磁石にし、コイルより発生
する磁界と反対方向の磁界を磁歪素子に加え、コイルの
磁界が０のときダイヤフラム８の突出部が弁座７を塞ぐ
まで袋ナット18を締め込む。この状態でコイルの励磁電
流を制御し、永久磁石の磁界と反対方向に磁界を変える
ことにより磁歪素子が伸縮し流体を制御する。例えば、
永久磁石により発生する磁界を500エルステッド、コイ
ルより発生する磁界が250エルステッドで磁歪素子に加
わる力が3Kpsiのとき、第５図に示す磁歪素子の特性の
場合約350ppmの変化量をもつノーマリークローズタイプ
の流体制御バルブができる。
なお、本実施例は第１図、第６図、第７図のいずれも質
量流量制御装置に適用した例を示したが、これに限ら
ず、各種流体制御の装置に適用できる。例えば、圧力制
御装置とする場合には、センサ部６を公知の圧力センサ
に変え、この圧力センサによって検出された圧力と設定
に係る圧力とに基づき、リード線20へ流す電流値をコン
トロールするようにすればよい。
量流量制御装置に適用した例を示したが、これに限ら
ず、各種流体制御の装置に適用できる。例えば、圧力制
御装置とする場合には、センサ部６を公知の圧力センサ
に変え、この圧力センサによって検出された圧力と設定
に係る圧力とに基づき、リード線20へ流す電流値をコン
トロールするようにすればよい。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、磁歪素子の変位に
よって弁体を移動させるため、駆動力が大きく、また、
応答速度が数nsec〜数μsecと高応答性を有する流体制
御バルブを実現できる。
よって弁体を移動させるため、駆動力が大きく、また、
応答速度が数nsec〜数μsecと高応答性を有する流体制
御バルブを実現できる。
また、アクチュエータが磁歪素子という単一物の構成で
あるため、繰返して使用しても内部応力等による破壊や
湿気を原因とする破壊に強く、寿命が長く、保守性に優
れるものである。
あるため、繰返して使用しても内部応力等による破壊や
湿気を原因とする破壊に強く、寿命が長く、保守性に優
れるものである。
ボビンの中空穴の延長上に弁体が形成され、これに上記
中空穴に挿入された磁歪素子が変位を加える構成であ
り、弁体は真っ直ぐに変位し弁座との間が適切に閉じら
れ、流量制御を的確に行い得る。
中空穴に挿入された磁歪素子が変位を加える構成であ
り、弁体は真っ直ぐに変位し弁座との間が適切に閉じら
れ、流量制御を的確に行い得る。
また、調整する手段によって磁歪素子を弁体側へ付勢す
る付勢力を調整すると共に、オリフィスの初期開度を調
整することができ、必要な状態に初期設定でき様々な要
求に対応可能である。
る付勢力を調整すると共に、オリフィスの初期開度を調
整することができ、必要な状態に初期設定でき様々な要
求に対応可能である。
歪素子へ与えるので、この永久磁石が付勢力調整、オリ
フィスの初期開度調整と共に、磁歪素子の長さ方向から
バイアス磁界を与え、効率良く磁歪素子の変化量を可変
させ得る。
フィスの初期開度調整と共に、磁歪素子の長さ方向から
バイアス磁界を与え、効率良く磁歪素子の変化量を可変
させ得る。
さらに、磁歪素子は、樹脂コーティングが施されている
ので、防錆及び機械的破壊からの保護が図られる効果が
ある。
ので、防錆及び機械的破壊からの保護が図られる効果が
ある。
第１図は本発明の一実施例を適用した質量流量制御装置
の構成図、第２図、第４図は第１図の装置の要部構成
図、第３図、第５図は磁歪素子の特性を示す図、第６
図、第７図は本発明の他の実施例を適用した質量流量制
御装置の要部構成図、第８図は従来の流体制御バルブを
用いた質量流量装置の構成図、第９図はピエゾスタック
の構成図である。 1,1A…ベース、7,61…弁座 8,8A…ダイヤフラム 10…ソレノイドケース 12,17,17A…固定ガイド 13,13A…磁歪素子、14,14A…蓋体 18…袋ナット、19…ナット 20…リード線、21…ボビン 22…コイル、23…ソレノイド 60…弁室、62…弁座台 63,72,82…バネ、64…フランジ 66…弁頭、67…仕切体 71…弁体、73,81…プッシュピン
の構成図、第２図、第４図は第１図の装置の要部構成
図、第３図、第５図は磁歪素子の特性を示す図、第６
図、第７図は本発明の他の実施例を適用した質量流量制
御装置の要部構成図、第８図は従来の流体制御バルブを
用いた質量流量装置の構成図、第９図はピエゾスタック
の構成図である。 1,1A…ベース、7,61…弁座 8,8A…ダイヤフラム 10…ソレノイドケース 12,17,17A…固定ガイド 13,13A…磁歪素子、14,14A…蓋体 18…袋ナット、19…ナット 20…リード線、21…ボビン 22…コイル、23…ソレノイド 60…弁室、62…弁座台 63,72,82…バネ、64…フランジ 66…弁頭、67…仕切体 71…弁体、73,81…プッシュピン
Claims (3)
- 【請求項１】中央部の長手方向に中空穴を有し、この中
空穴の長さ方向に磁界が生じるようにコイルが巻かれた
ボビンと、 前記中空穴に挿入される棒状の磁歪素子と、 この磁歪素子を流体から遮断すべく前記磁歪素子の一端
側に設けられ、この磁歪素子の伸縮に応じて変位させら
れると共に、前記ボビンの中空穴の延長上に弁体が形成
されたダイヤフラムと、 流体の流通口を有し、前記弁体の変位に応じて当該弁体
と協動してオリフィスを形成する弁座と、 前記磁歪素子の他端側に設けられ、前記磁歪素子を前記
弁体側へ付勢する付勢力を調整すると共に、前記オリフ
ィスの初期開度を調整する手段と、 前記磁歪素子と前記調整する手段との間または前記ダイ
ヤフラムと前記磁歪素子との間の少なくとも一方に配置
され、前記ボビンの中空穴に連通する穴に挿入されバイ
アス磁界を前記磁歪素子へ与える永久磁石とを備えたこ
とを特徴とする流体制御バルブ。 - 【請求項２】中央部の長手方向に中空穴を有し、この中
空穴の長さ方向に磁界が生じるようにコイルが巻かれた
ボビンと、 前記中空穴に挿入される棒状の磁歪素子と、 この磁歪素子を流体から遮断すべく前記磁歪素子の一端
側に設けられ、この磁歪素子の伸縮に応じて変位させら
れるダイヤフラムと、 このダイヤフラムの直下に形成され、流体の流入口及び
流出口に連通する弁室と、 この弁室内に配置され、前記流入口から到来する流体を
当該弁室の下方中央部から内部へ導く流通口を有する弁
座体と、 この弁座体との間でオリフィスを形成する弁体と、 この弁体を前記ダイヤフラムの中央部であって、前記ボ
ビンの中空穴の延長上部分に接合させるバネと、 前記磁歪素子の他端側に設けられ、前記磁歪素子を付勢
する付勢力を調整すると共に、前記オリフィスの初期開
度を調整する手段と、 前記磁歪素子と前記調整する手段との間または前記ダイ
ヤフラムと前記磁歪素子との間の少なくとも一方に配置
され、前記ボビンの中空穴に連通する穴に挿入されバイ
アス磁界を前記磁歪素子へ与える永久磁石とを備えたこ
とを特徴とする流体制御バルブ。 - 【請求項３】磁歪素子には、樹脂コーティングが施され
ていることを特徴とする請求項１または２記載の流体制
御バルブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1140727A JPH0765695B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 流体制御バルブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1140727A JPH0765695B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 流体制御バルブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH039179A JPH039179A (ja) | 1991-01-17 |
| JPH0765695B2 true JPH0765695B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=15275305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1140727A Expired - Lifetime JPH0765695B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 流体制御バルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765695B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03169274A (ja) * | 1989-11-27 | 1991-07-22 | Eagle Ind Co Ltd | 圧力比例制御装置 |
| US6623251B2 (en) | 1999-06-21 | 2003-09-23 | Nsk Ltd. | Spindle apparatus |
| US6398509B1 (en) | 1999-06-21 | 2002-06-04 | Nsk Ltd. | Lubricating device |
| EP1510749A3 (en) * | 2000-10-13 | 2010-03-10 | Nsk Ltd | Spindle apparatus |
| DE102007041050A1 (de) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Carl Freudenberg Kg | Ventil mit magnetischem Schaumstoffdichtkörper |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0826942B2 (ja) * | 1984-07-30 | 1996-03-21 | 財団法人半導体研究振興会 | 電磁制御バルブ |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1140727A patent/JPH0765695B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH039179A (ja) | 1991-01-17 |
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