JPH0942516A - アクチュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機構 - Google Patents

アクチュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機構

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JPH0942516A
JPH0942516A JP19044995A JP19044995A JPH0942516A JP H0942516 A JPH0942516 A JP H0942516A JP 19044995 A JP19044995 A JP 19044995A JP 19044995 A JP19044995 A JP 19044995A JP H0942516 A JPH0942516 A JP H0942516A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクチュエータ位置制御用ポジショナの電空
変換機構に関し、簡単なかつ著しく安価な構成でムービ
ングコイルの動作の安定性を高められるようにしたアク
チュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機構の提供
を課題とする。 【解決手段】 空々式ポジショナPの入力圧力を制御す
るためのフラッパー26にムービングコイル29を連結する
ビス42で座金37をムービングコイル29に固定し、永久磁
石27の磁力で座金37を永久磁石27側に引き付けることに
よりムービングコイル29の動作を安定させる。また、座
金37の寸法を調整することにより電空変換機構Cが設定
する非通電時の入力圧力 (初期圧) を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータ位
置制御用ポジショナの電空変換機構に関し、特に簡単、
かつ、著しく安価な構成でムービングコイルの動作の安
定性を高められるようにしたアクチュエータ位置制御用
ポジショナの電空変換機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アクチュエータ位置制御用ポジシ
ョナとしては、例えば図3に示すように、内部に圧縮空
気源にアクチュエータを連通させる主圧縮空気供給路10
1 が形成され、この主圧縮空気供給路101 を開閉するバ
ルブ102 と、このバルブ102 を第1の支軸103 の周りに
回転自在に支持された第1のレバー104 を介して一方向
(図3上、左方)に駆動する空気駆動機構105 と、この
バルブ102 を第2の支軸106 の周りに回転自在に支持さ
れた第2のレバー107 を介して一方向に駆動するスプリ
ング108 とを内蔵したハウジング109 を有する、いわゆ
る、空々式ポジショナ100 がある。
【0003】上記空気駆動機構105 は、ダイヤフラム室
110 をダイヤフラム111 で区画して形成した受圧室112
に制御された圧力を有する圧縮空気を供給してダイヤフ
ラム111 を押側方向(図3上、左方向)に駆動し、ダイ
ヤフラム111 に連結されたロッド113 で第1のレバー10
4 の上端部および第1のレバー104 の上端部に連結され
たバルブ102 を押側方向に駆動するようにしている。
【0004】図3には、空気駆動機構105 の受圧室112
に所定の圧力が供給された状態でアクチュエータが受圧
室112 に供給された圧縮空気の圧力(以下、入力圧力と
いう)に対応する所定の位置に停止した状態の空々式ポ
ジショナ100 が示されている。この空々式ポジショナ10
0において、入力圧力を増大させた時には、受圧室112の
内圧で空気駆動機構105 のダイヤフラム111 (ピストン
でもよい)が第1のレバー104 の下端に一端が連結され
たスプリング108 に抗して押側方向に移動し、バルブ10
2 が押側方向に移動する。これにより、主圧縮空気供給
路101 の上流側部分101 aが第2の下流側部分101 cに
連通され、圧縮空気がアクチュエータの第2受圧室に供
給される。
【0005】第2受圧室に圧縮空気が供給されたアクチ
ュエータの動作に連動してステム114 が例えば反時計回
り方向に回転し、このステム114 に固定したカム115 が
上記スプリング108 の他端を支持する第2のレバー107
を第2の支軸106 を中心にしてスプリング108 の付勢力
を増大させる方向(図上、時計回り方向)に回転させ
る。これにより、スプリング108 が第1のレバー104 を
第1の支軸103 を中心にして受圧室112 の内圧に抗して
図上、時計回り方向に回転してバルブ102 を引側方向
(図上、右方向)に移動させ、バルブ102 が中立位置に
戻されてアクチュエータの第2受圧室への圧縮空気の供
給が停止され、アクチュエータが増大された入力圧力に
対応する位置に停止することになる。
【0006】この状態または図3に示した状態から入力
圧力を減少させた時には、スプリング108 の付勢力によ
ってダイヤフラム111 が引側方向に押され、バルブ102
が引側方向に移動する。これにより、主圧縮空気供給路
101 の上流側部分101 aが第1の下流側部分101 bに連
通され、圧縮空気がアクチュエータの第1受圧室に供給
され、アクチュエータは入力圧力を増大させた時と逆の
方向に作動する。
【0007】このアクチュエータの逆動作に連動してス
テム114 およびカム115 が逆回転すると、上記スプリン
グ108 の他端を支持する第2のレバー107 が支軸106 を
中心にしてスプリング108 の付勢力を減少させる方向
(図上、反時計回り方向)に回転し、ダイヤフラム111
が受ける受圧室112 の内圧によって第1のレバー104 が
バルブ102 を押側方向に移動させる。これにより、バル
ブ102 が中立位置に戻されてアクチュエータの第1受圧
室への圧縮空気の供給が停止され、アクチュエータが減
少された入力圧力に対応する位置に位置することにな
る。
【0008】この空々式ポジショナ100 の受圧室112 に
供給する圧縮空気の圧力を制御する方法として、電磁駆
動機構によって駆動されるフラッパーでノズル孔を開閉
し、受圧室112 からノズル孔を経て大気中に流出する流
量を制御することにより入力圧力を制御するいわゆる、
電空変換機構を用いる方法が知られている。上記電磁駆
動機構としては、電流を流すコイルが固定され、鉄片な
どの可動磁性体がコイルの電流量に対応して進退する可
動鉄片型のものと、永久磁石が固定され、コイルが電流
量に対応して進退するムービングコイル型のものとがあ
り、制御精度を高める上では、可動部分の慣性が小さい
ムービングコイル型のものが好ましいとされている。
【0009】例えば図4に示すように、このムービング
コイル型の電磁駆動機構を有する電空変換機構200 は、
空々式ポジショナ100 の受圧室112 および圧縮空気源に
連通される副圧縮空気供給路201 と、受圧室112 を大気
中に連通させるリリーフ空気路202 と、このリリーフ空
気路202 の流量を制御して受圧室112 の内圧を制御する
フラッパー203 と、このフラッパー203 を駆動する電磁
駆動機構204 とを備えている。
【0010】上記フラッパー203 はバルブハウジング20
5 に挿通して固定され、中心を貫通する中心通路206
と、バルブハウジング205 に形成され、上記副圧縮空気
供給路201 をこの中心通路206 に連通させる入口路207
と、上記中心通路206 の一端に形成した固定絞りとして
のノズル孔208 とを備えている。上記リリーフ空気路20
2 は、上記入口路207 、中心通路206およびノズル孔208
と、電磁駆動機構204 のカバー209 内に形成される大気
連通室210 およびこの大気連通室210 を大気中に連通さ
せる連通孔211 からなる。
【0011】なお、上記中心通路206 は排気通路212 を
介して大気中に連通させることができるが、この排気通
路212 は通常閉塞される。また、中心通路206のノズル
孔208と反対側の端部は例えばそこに内嵌されたボール2
13 によって閉塞されている。上記電磁駆動機構204
は、上記カバー209 と、これの内部にフラッパー203 と
同軸心に配置された永久磁石214 、この永久磁石214の
磁界を制御するヨーク215およびムービングコイルであ
るフラッパーコイル216 とを備え、このフラッパーコイ
ル216 のボビン217 に上記ノズル孔208 に対向させてフ
ラッパー203 が固定される。また、この電磁駆動装置20
4 のカバー209 内にはフラッパー203 およびフラッパー
コイル216 を所定の位置に復帰させる板バネ218 とを有
し、フラッパーコイル216 に通電すると、その通電量に
対応してフラッパー203がノズル孔208に接近し、ノズル
孔208 から流出する空気流量が制御され、これにより、
ノズル孔208 よりも上流側の受圧室112 の内圧が制御さ
れる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ムービングコイル型の
電磁駆動装置204 においては、ムービングコイルの動作
に対する抵抗となる摩擦が小さいことが好ましいが、摩
擦を小さくすると慣性力による動きが制限され難くなる
ので、オーバーシュート(またはアンダーシュート)が
生じ易くなり、動作の安定性が低下するという問題があ
る。
【0013】従来では、この問題を解消するため、上記
のように板バネ218 などの弾性を利用して、動作の安定
性を高めるようにしている。しかしながら、この板バネ
218 を用いる構成では、板バネ218 を取り付けるためる
取付部品が必要になるので構成が複雑になる上、所定の
バネ定数を有する板バネ218 を安定良く製造することが
困難であり、板バネ218 が非常に高価なものとなってし
まうという問題がある。
【0014】板バネ218 に代えてコイルバネを用いるこ
とも考えられるが、この場合にも、コイルバネを取り付
けるためる取付部品が必要になるので構成が複雑にな
り、部品点数の増加、組立工数の増加などにより、コス
トの増大を招くという問題がある。本発明は、上記の事
情を鑑みて、簡単、かつ、著しく安価な構成でムービン
グコイルの動作の安定性を高められるようにしたアクチ
ュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機構を提供す
ることを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアクチュエ
ータ位置制御用ポジショナは、空々式ポジショナの入力
圧力を制御するためのフラッパーと、このフラッパーを
駆動するムービングコイルと、ムービングコイルに所定
の磁界を作用させる永久磁石とを備えるアクチュエータ
位置制御用ポジショナの電空変換機構において、上記の
目的を達成するため、上記ムービングコイルに磁性体を
担持または含有させたことを特徴とするものである。
【0016】本発明によれば、ムービングコイルに磁性
体を担持または含有させるという簡単な構成で、磁性体
が永久磁石に磁力によって吸引されることにより、バネ
を設けた場合と同様にムービングコイルを非通電時に所
定の位置に復帰させると共に、通電時に慣性力によるム
ービングコイルの過剰動作が永久磁石が磁性体を吸引す
る力によって制限され、ムービングコイルの動作の安定
性が高められることになる。
【0017】本発明において、磁性体をムービングコイ
ルに含有させる方法としては、磁性体の粉末をムービン
グコイルのボビンに練り込むという方法がある。また、
本発明において、磁性体をムービングコイルに担持させ
る方法としては特別に磁性体をムービングコイルにビス
止めする方法、ムービングコイルとフラッパーとを連動
させる部材をムービングコイルに固定するビスで磁性体
をムービングコイルにビス止めする方法、磁性体をムー
ビングコイルを嵌着する方法などを上げることができる
が、これらの中では、ムービングコイルとフラッパーと
を連動させる部材をムービングコイルに固定するビスで
磁性体をムービングコイルにビス止めする方法が、構成
が一層簡単になり、部品点数の増加が少なく、しかも、
組立て工程数が実質的に増加しないので好ましい。
【0018】具体的には、上記磁性体がムービングコイ
ルをフラッパーに連動連結するビスに外嵌される座金で
構成し、ムービングコイルをこのビスでフラッパーに連
動連結する時に座金を組み付けることが好ましいのであ
る。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例に係るアクチュ
エータ位置制御用ポジショナを図面に基づいて具体的に
説明すれば、以下の通りである。図1の構成図、図2の
平面図および図3の側面図に示すように、本発明の一実
施例に係るアクチュエータ位置制御用ポジショナは、空
々式ポジショナPと電空変換機構Cとを組み合わせたも
のであり、図1に示すように、空々式ポジショナPのハ
ウジング1内には圧縮空気源にアクチュエータを連通さ
せる主圧縮空気供給路2と、この主圧縮空気供給路2を
開閉するスプール弁からなるバルブ3と、このバルブ3
を駆動する空気駆動機構4およびスプリング5が内蔵さ
れている。
【0020】上記空気駆動機構4はダイヤフラム室6
と、このダイヤフラム室6を大気圧室7と受圧室8とに
区画するダイヤフラム9と、このダイヤフラム9に固定
され、大気圧室7を貫通してバルブ3の方向に突出させ
たロッド10とを備える。上記ハウジング1内には、第1
の支軸11を介して第1のレバー12が回転自在に支持さ
れ、この第1のレバー12の第1の支軸11から上方に延び
る第1のアーム13の上端部に上記ロッド10の先端が受け
止められる。また、この第1のレバー12の第1の支軸11
から下方に延びる第2のアーム14の上端部に上記スプリ
ング5の一端が連結される。
【0021】上記ハウジング1内には、第2の支軸15を
介して第2のレバー16が回転自在に支持され、この第2
のレバー16の第2の支軸15から下方に延びる第1のアー
ム17の下端に上記スプリング5の他端が連結され、この
第2のレバー16の第2の支軸13から左方に延びる第2の
アーム18の下端部に回転自在に支持させたベアリングか
らなるカムフォロア19が設けられる。そして、このカム
フォロア19をアクチュエータに連動させたステム20に固
定したカム21に受け止めさせている。
【0022】上記バルブ3は第1のレバー12の第1のア
ーム13の上端部に連結され、空気駆動機構4の受圧室8
の内圧が増大した時、または、上記スプリング5の付勢
力が減少した時に押側方向(図1上、左方向)に移動
し、空気駆動機構4の受圧室8の内圧が減少した時、ま
たは、上記スプリング5の付勢力が増大した時に引側方
向(図1上、右方向)に移動する。
【0023】図1には、受圧室8に与えられた圧力に対
応する位置にアクチュエータが位置している状態が示さ
れており、今、この状態から空気駆動機構4の受圧室8
の内圧を増大させたとすると、ダイヤフラム9がスプリ
ング5に抗して図上、左方に移動し、バルブ3が押側方
向(図1上、左方向)に移動し、バルブ3が主圧縮空気
供給路2の上流側部分2aを第2の下流側部分2cに連
通させ、アクチュエータの第2の受圧室に圧縮空気が供
給される。その結果、アクチュエータが作動し、この作
動に連動するステム16およびカム17が例えば図1上、反
時計回り方向に回転し、第2のレバー16がカム21に駆動
されて図上、時計回りに回転し、スプリング5の付勢力
を増大させる。このスプリング5の付勢力が増大する
と、第1のレバー12が図1上、時計回り方向に回転して
バルブ3を中立位置に移動させ、主圧縮空気供給路2の
上流側部分2aを第1および第2の下流側部分2b・2
cから遮断する。これにより、アクチュエータの第2受
圧室への圧縮空気の供給が停止し、アクチュエータの動
作は増大された受圧室8の内圧に対応する位置に停止す
る。
【0024】この状態または図1に示した状態から空気
駆動機構4の受圧室8の内圧を減少させたとすると、ス
プリング5が受圧室8の圧力に抗して第1のレバー12を
時計回り方向に回転させ、バルブ3を引側方向(図1
上、右方向)に移動させて、空気供給路2の上流側部分
2aを第1の下流側部分2bに連通させ、アクチュエー
タの第1の受圧室に圧縮空気が供給される。その結果、
アクチュエータが逆作動し、この逆作動に連動するステ
ム16およびカム17が例えば図1上、時計回り方向に回転
し、第2のレバー16をカム21で制限しながらスプリング
5によって図上、反時計回りに回転させ、スプリング5
の付勢力を減少させる。このスプリング5の付勢力が減
少すると、受圧室8の内圧がスプリング5の付勢力に抗
して第1のレバー12を図1上、反時計回り方向に回転さ
せ、バルブ3を中立位置に移動させる。これにより、主
圧縮空気供給路2の上流側部分2aを第1および第2の
下流側部分2b・2cから遮断され、アクチュエータの
第1受圧室への圧縮空気の供給が停止し、アクチュエー
タの動作は減少された受圧室8の内圧に対応する位置に
停止する。
【0025】上記電空変換機構Cは、バルブハウジング
22と、これに組付けられた電磁駆動機構23とを備え、こ
のバルブハウジング22内に受圧室8を大気中に連通させ
るリリーフ路24が形成される。そして、このリリーフ路
24の途中に所定の固定絞りとしてのノズル孔25が形成さ
れると共に、このノズル孔25の出口端に接離するフラッ
パー26が設けられる。
【0026】上記電磁駆動機構23は、永久磁石27と、こ
れを取り囲むヨーク28と、永久磁石27と同軸心状に配置
され、永久磁石27の軸心方向に進退するムービングコイ
ル29と、これらを収納するハウジング30とを備える。こ
れら永久磁石27およびムービングコイル29の軸心から偏
心させた位置にハウジング30に回転可能に回転軸31を支
持させ、図1および図2の斜視図に示すように、この回
転軸31の一端に固定した第1のアーム32の遊端部をムー
ビングコイル29の軸心に固定する一方、この回転軸31の
他端に固定した第2のアーム33の遊端部に上記フラッパ
ー26が固定され、これにより、ムービングコイル29の進
退に連動してフラッパー26が上記ノズル孔25の出口端に
接離するようにしてある。
【0027】なお、この実施例では、上記回転軸31を1
対のベアリング34・35を介してハウジング30に回転可能
に支持させると共に、両ベアリング34・35間にスペーサ
36を介在させてリリーフ路24とハウジング30内とを連通
させる通路の断面積を防爆設計基準以下に狭くしてあ
る。また、ハウジング30からの導線の引出孔42は導線の
導出端部とこれに電気的に接続された端子とを埋め込ん
だ絶縁材(入力電流ターミナル)またはグロメットを用
いて閉塞される。
【0028】なお、この実施例においては、上記空々式
ポジショナPのハウジング1は本体ハウジング38とこれ
の片面に組付けられたサブハウジング39とからなり、こ
れら本体ハウジング38とサブハウジング39との間に上記
ダイヤフラム室6が形成されると共に、これら本体ハウ
ジング38とサブハウジング39との間にダイヤフラム9を
挿んで、サブハウジング39内に上記受圧室8が形成され
るようにしている。
【0029】この本体ハウジング38内には、上記主圧縮
空気供給路2の上流側部分2aから分岐され、サブハウ
ジング39側に開口する副圧縮空気供給路40の一部分40a
が形成され、サブハウジング39内には、この本体ハウジ
ング38内の副圧縮空気供給路40の一部分を上記受圧室8
に連通させる副圧縮空気供給路40の残りの部分40bが形
成される。また、この副圧縮空気供給路40の残りの部分
40bの途中にはオリフィス41が形成され、主圧縮空気供
給路2が開通している時に副圧縮空気供給路40に供給さ
れる空気量を一定以下に制限し、アクチュエータに供給
される圧縮空気の圧力が一定以上に保持されるようにし
ている。
【0030】このように、ハウジング1内に副圧縮空気
供給路40を形成することにより、ハウジング1にチーズ
継手や受圧室8への配管を組付ける必要がなくなり、部
品点数を削減できると共に、これらチーズ継手や受圧室
8への配管を組付ける工程を省略することができ、大幅
なコストダウンを図ることができる。また、輸送時や据
付時、さらに、据付後にこれらチーズ継手や受圧室8へ
の配管に他物が衝突して損傷するおそれがなくなり、か
かる損傷によってポジショナの作動が不良になることを
防止できる。
【0031】ところで、この実施例において特に重要な
ことは、図1および図2に示すように、上記ムービング
コイル29と第1のアーム32との間に鉄、鋼などの磁性体
からなる座金37を支持させていることである。これによ
り、永久磁石27およびヨーク28がこの座金37を吸引する
ことにより非通電時にはムービングコイル29が永久磁石
27側の所定の位置に引き戻されると共に、通電時にはム
ービングコイル29の過剰動作が抑えられムービングコイ
ル29の動作が安定するのである。
【0032】この座金37はバネ座金であっても、平座金
であっても、これらを併用してもよいのであるが、ここ
では、平座金からなる1枚の座金37を用い、しかも、第
1のアーム32をムービングコイル29に連結するビス42に
よって固定している。これにより、部品点数はムービン
グコイル29をバネで永久磁石27側に引き寄せる場合に比
べて、部品点数を削減することができ、構成が簡単にな
ると共に組立工数が少なくなるので大幅なコストダウン
を図ることができる。
【0033】また、この座金37のサイズを調整すること
により、ムービングコイル29を永久磁石27側に引き付け
る力を調整でき、非通電時の電空変換機構Cが設定する
受圧室8の圧力(初期圧)を調整することができる。な
お、ムービングコイル29は通電により、その電流値に比
例した力を受けてフラッパー26を開く方向に付勢し、ノ
ズル孔25の開度を調整する。これにより、ノズル孔25か
ら放出される圧縮空気の流量が制御され、受圧室8の内
圧が制御されることになる。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のアクチ
ュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機構は、ムー
ビングコイルに磁性体を担持または含有させたので、こ
の磁性体に作用する永久磁石の磁力でムービングコイル
を永久磁石側に引き付けてムービングコイルの動作を安
定させることができる効果が得られる。
【0035】また、座金の寸法を調整することにより、
この磁性体に作用する永久磁石の磁力を調整して非通電
時に電空変換機構が設定する受圧室の圧力(初期圧)を
調整できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成図である。
【図2】本発明の要部の斜視図である。
【図3】従来の空々式ポジショナの構成図である。
【図4】従来例の断面図である。
【符号の説明】
C…電空変換機構 P…空々式ポジショナ 26…フラッパー 27…永久磁石 29…ムービングコイル 37…座金 42…ビス

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空々式ポジショナの入力圧力を制御する
    ためのフラッパーと、このフラッパーが連動連結される
    ムービングコイルと、ムービングコイルに所定の磁界を
    作用させる永久磁石とを備えるアクチュエータ位置制御
    用ポジショナの電空変換機構において、上記ムービング
    コイルに磁性体を担持または含有させたことを特徴とす
    るアクチュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機
    構。
  2. 【請求項2】 上記磁性体がムービングコイルをフラッ
    パーに連動連結するビスに外嵌される座金からなる請求
    項1に記載のアクチュエータ位置制御用ポジショナの電
    空変換機構。
JP19044995A 1995-07-26 1995-07-26 アクチュエータ位置制御用ポジショナの電空変換機構 Expired - Fee Related JP3623822B2 (ja)

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