JPS60109680A - 閉止機能付比例制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ガス燃焼器具等に装備され、燃焼負荷信号、
例えば湯温、室温に応じて連続的にガス流量を制御し、
所望の温度が得られるようにした比例制御弁に関し、特
に比例制御弁に流体を遮断する閉止機能を付加した閉止
機能付比例制御弁に関するものである。

従来例の構成とその問題点 閉止機能付比例制御弁は、比例制御機能に流体遮断機能
を付加し、０Ｎ−ＯＦＦ電磁弁の機能を持たせることに
よって流体制御系のコンパクト化、コストダウンを意図
したものである。

従来のこの種の閉止機能付比例制御弁を第１図に示す。

磁性体としての永久磁石１を備えた弁体２と、永久磁石
１と近接する位置に配設された固定鉄心３を有し、その
永久磁石１とは反発する方向の磁力を発生する電磁コイ
ル４と、−次側の流体入口部５における流体圧を受けて
弁体２を閉弁方向に付勢するダイヤフラム６とを備え、
電磁コイル４に印加する電流１の制御により電磁反発力
を制御して弁体２を自由に上下動すると共に、弁体２に
弾性体としてのダイヤフラム６を介して作用する流体圧
と電磁反発力とのバランスにより弁体２の二次側の流体
出口部７の流体圧Ｐ２を比例的に制御するように構成さ
れている。

かかる構成の閉止機能付比例制御弁において、通電しな
い時に弁体２は永久磁石１が固定鉄心３に吸着する力に
より弁体２に装着した弁ゴム８が弁座９に押し付けられ
て閉弁し、流体の流通を遮断するわけである。したがっ
て流体制御系において閉止用の電磁弁（図示せず）を削
除でき、コンパクト化及びコストダウンを実現できる。

しかしながら、この構成では、球状の弁体２の弁体９と
の当接部分に弁ゴム８を装着するため、加工が非常に困
難である。す々わち加工方法としては接着もしくは一体
成形等の方法を取らなければならない。

接着の場合接着剤の種類を弁ゴム８及び弁体２に悪影響
を与えないものを厳選する必要があり、また一体成形に
よる場合は高温に加熱するため弁体２を弁ゴム８の溶融
温度より高い材質に選定しなければならない。またいず
れの場合も弁座９の当接面の真円度が確保しにくく、所
定の閉弁力が弁体２に作用しているにもかかわらず、二
次側の流体出口部７へ流体が洩れてしまい、充分な閉止
性能を発揮できない場合が発生する。第２図は電磁コイ
ル４へのコイル電流Ｉと制御流量Ｑの関係を示す特性図
であり、コイル電流■を０にした場合においてもΔＱの
洩れが発生する。これを解決するためには閉弁力、すな
わち永久磁石１の吸引力を大きくすればよいが、電磁コ
イル４が大型化し、捷だ弁座９因に弁ゴム８がはまり込
み、所定のコイル電流を印加しても開弁じなくなる場合
が生じる。

またこの構成の場合ダイヤフラム６と弁体２の有効受圧
面積を等しくシ、−次側の流体入口部５の圧力Ｐ１が変
化しても、流体出口部７の圧力Ｐ２（流量Ｑ）は変化し
ない、いわゆるガバナ機能も併有しているが、弁ゴム８
の厚みのバラツキによりダイヤフラム６の装着位置が変
化し、有効受圧面積が変化してしまう。その結果第３図
に示すように理想的な特性ａに対して一次圧Ｐ１の増加
に伴ない二次圧Ｐ２が減少するｂｌあるいは逆のＣのよ
うな特性となってしまう場合がある。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題点を解消するものであり、加
工もしくは組立てが容易であるとともに弁の真円度を確
保できる構成とすることにより、充分な閉止性能が得ら
れ、かつ制御特性の安定した閉止機能付比例制御弁を提
供することを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するため本発明による閉止機能付比例制
御弁は、流体入口と流体出口の間に設けた弁部を有する
弁ボディと、前記弁部に固定部材によって洩れなく固定
された弾性体製弁座と、この弁座に対向して設けた弁体
と、この弁体と一体的に設けられ流体圧を受けて前記弁
体と共動するダイヤフラムと、前記弁体を閉弁方向に付
勢する閉弁バネと、前記弁体に流体を制御する力を作用
させる駆動部を有するとともに、前記弁ボディの弁部に
弁座の内径をガイドする案内突起と、固定部材の押圧力
による弁座の膨張を吸収する逃がし部を設けて構成した
ものである１、 この構成により、弾性体製弁座は別体で成形が可能とな
り、固定部材により容易に洩れなく弁ボディに固定でき
る。また組立時、弾性体製弁座の内径を案内突起によっ
てガイドするため、弁座と弁体の同軸度が精度よく一致
するとともに、機械加工によって加工された案内突起外
径に弁座の内径がガイドされるため、弁座内径の真円度
が確保される。

丑だ固定部材によって弾性体製弁座を弁ボディに固定す
る際、弁座は膨張変形するが、逃し部を設けているため
変形が吸収され、前記真円度は悪化することなく、シか
も洩れなく弁ボディに固定できる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面にも々づいて説明する。

第４図、第５図において、ＩＣＩ：流体人口１１、流体
出口１２０間に弁部１３を有する弁ボディであり、弁部
１３の内部には、リング状の弾性体製弁座１４が固定部
材１５によって、シール面１６からの洩れなきよう圧入
固定されている。１７（ｄ。

弁座１４に対向して設けた弁体であり、弁体１７の」二
部には流体人口１１側の圧力を受けて作動するダイヤフ
ラム１８が膜板１９を介してピン２゜によって気密に装
着されている。２１はペースキャップでアリ、パツキン
２２を介して弁ボデ′イ１０へ固定される。２３は弁体
１７を弁座１４へ押し付ける方向に付勢される閉弁バネ
である。ここで弁部１３には、第５図に示すように、弁
座１４の内径Ｄｖをガイドする案内突起２４が設けられ
、弁体１７との軸芯が正確に一致するとともに、機械加
工によって精度よく真円加工された案内突起２４の外径
に弁座１４の内径がガイドされ、弁座１４の内径Ｄｖの
真円度が確保されている。

また固定部材１５により弁座１４を弁ボティ１゜へ固定
する際、弁座１４は圧縮されて膨張変形するが、径方向
の逃し部２５が設けられておシ、前記弁座１４の内径Ｄ
ｖの真円度は悪化しないように構成されている。

また弁座１４と弁体１７の当接部の直径Ｄｅと、ダイヤ
プラム１８の有効径は等しく設定され、縮短のガバナが
構成されている。

２６はダイヤフラム１８の背圧室１８ａを形成するとと
もに外周ビード２７を圧接し、気密保持するブラケット
である。

２８は電磁型の駆動部であり、コイル２９とヨーク３０
と継鉄板３１及びコイル２９の中心部に貫通した摺動パ
イプ３２と、摺動パイプ３２内を上下動するプランジャ
３３、非磁性体からなるスペーサ３４を有し、直流信号
に交流信号を重畳させる、いわゆるディザ信りをコイル
２９に供給することにより、摺動パイプ３２とプランジ
ャ″３３の摺動抵抗に左右されることなく、流体を制御
する力を通電量に比例してピン２ｏを介して弁体１７に
作用させる。

ブラケット２６と摺動パイプ３２の間にはシール材３５
を設け、また摺動パイプ３２の上部には、ｒ振ｆｉｌＪ
を防止するためのベント３６を設けたキャンプ３７が圧
入固着されており、背圧室１８ａはベント３６のみによ
って大気と連通している。

以」二の構成において、通電しない状態では、案内突起
２４と逃し部２５によって弁座１４の内径Ｄｖがガイド
されるとともに装着時の圧縮力による膨張変形が吸収さ
れ、精度よく真円度が得られた弁座１４に弁体１７が閉
弁バネ２３の作用力によって押し付けられ、確実に流体
の閉止がなされる。

コイル２９に通電されると、その通電量に比例した電磁
力がプランジャ３３、スペーサ３４及びピン２０を介し
て弁体１７に作用し、閉弁バネ２３のセット力に打勝つ
時点で弁体１７が弁座１４から離反し、流体は流体出口
１２側へと流出する。そしてコイル２９への通電量に応
じて流体出口１２側の圧力（流量）を連続的に制御でき
る。

第６図は本実施例によるコイル電流■と流量Ｑの関係を
示す特性図であり、コイル電流ＩをＯにした場合の流体
出口１２側への洩れ量は５　ｃｃ／ｈ　ｒ以下であった
。なおこの時の弁座１４の内径Ｄｖは１１２０、閉弁バ
ネ２３のセット力は１５０ｇとし、流体人口１１側に：
　１０００　ｍｍ　Ｈ２Ｏの流体圧Ｐ１を作用させた。

また、本実施例では、プランジャ型の電磁駆動部２８を
用いており、通電量すなわちコイル電流Ｉの二乗に比例
した電磁力が発生する。つまり、流体出口１２側の圧力
によって弁体１７を」１方に押上げる史上前記電磁カー
が一バランスして弁開度がきまる１、いいかえれば、コ
イル電流■の二乗に比例して流体出口１２側の圧力Ｐ２
が制御されるため、Ｑ−Ｃ巧の関係上り、コイル電流■
と流量Ｑの関係は一次式で近似される１、したがって制
御特性の直線性がよい。また、弁座１４は、耐ガス性に
優れたニトリルゴム（ＮＢＲ）等の単−材料の成形加工
により製造できるため、弁座１４の寸法精度を確保しや
すく、組立て時、ダイヤプラム１８の装着位置が安定し
、寸だ精度よく弁座１４の内径Ｄｖが得られるため、有
効受圧面積の変化が少なく、第３図ａに示すような理想
的なガバナ特性を得ると々ができる。

首だ、長期に亘って閉弁状態で放置した場合、弁座１４
と弁体１７が粘着し、所定のコイル電流■をコイル２９
に与えても開弁じない場合が生じるが、木実施四では、
弁座１４を別体で成形するため、少なくとも弁体１７と
の当接部に、ハロゲン処理、テフロンコーティング等の
非粘着処理が容易に行なえる。

以上述べたように本実施例によれば以下の効果を得るこ
とができる。

１）　別体で成形した弾性体製弁座１４を固定部材１５
によって固定するため、加工性及び組立性がよい。

２）　精度よく加工された案内突起２４によって弁座１
４の内径Ｄｖがガイドされ、また固定部材１５の圧縮に
よる膨張変形を吸収する逃がし部２５を設けたため、弁
座１４の内径Ｄｖの真円度及び弁体１７との同軸度が精
度よく得られる。したがって閉止信頼性が向上するとと
もに、理想的なガバナ特性が得られる。

３）　駆動部２８としてコイル電流Ｉの二乗に比例した
電磁力を発生するプランジャ型を用いたため、流量制御
特性の直線性に優れている。

４）　弁座１４を別体で構成するため、弁座１４に弁体
１７との非粘着処理を容易に行なうことができる。

発明の効果 以上詳述したごとく本発明による閉止機能付比例制御弁
は、弾性体製の弁座を別体で成形して固定部材により弁
ボディの弁部に固定するとともに、弁部に案内突起を設
けて弁座内径をガイドし、さらに弁座を固定部材によっ
て圧縮して固定する際の膨張変形を吸収する逃がし部を
設けて弁座の内径及び真円度の精度を向上させ、その弁
座に対向してダイヤフラムを固定した弁体を設けるとと
もに弁体を閉弁方向に付勢する閉弁バネを設けてガバナ
を構成し、前記弁体に流量を制御するための力を作用さ
せる駆動部を設けて構成したものであり、重要な弁体を
別体で成形し、その後固定部材によって弁ボディへ固定
されるため、加工性、組立性に優れ、量産に対して好適
であるとともに弁座に必要な処理を容易に行なうことが
できる、また案内突、起により弁座内径を力°イドする
とともに固定部材によって圧縮固定される際の膨張変形
を吸収する逃し部を設けたため、弁座内径及び真円度が
精度よく得られ、少ない閉弁力で充分な閉止性能が得ら
れる。このことは駆動部の小型化につながる。またダイ
ヤフラムと弁体の有効受圧面積を精度よく設定できるた
め、優れたガバナ特性を得ることができる。

さらに、充分な閉止機能を有するため、大流量から微少
流量まで制御が可能となりＴ−Ｄ−Ｒ（最小絞り比）が
大きくとれるなどの実用的効果が得られるものである。

−５

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の閉止機能付比例制御弁の断面構造図、第
２図は同流量制御特性図、第３図は同ガバナ特性図、第
４図は本発明の一実施例を示す閉止機能付比例弁の断面
構造図、第５図は同要部拡大断面図、第６図は同流量制
御特性図である。 １０・・・・・・弁ボディ、１１・・・・・・流体入口
、１２・・・・・・流体出口、１３・・・・・・弁部、
１４・・・・・・弁座、１５・・・・・・固定部材、１
７・・・・・・弁体、１８・・・・・・ダイヤフラム、
２３・・・・・・閉弁バネ、２４・・・・・・案内突起
、２５・・・・・・逃し部、２８・・・・・・駆動部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第４ 第１図 第２図 ６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体入口と流体出口の間に設けた弁部を有する弁
   ボディと、前記弁部に固定部材によって固定された弾性
   体製弁座と、前記弁座に対向して設けた弁体と、前記弁
   体と一体的に設けられ、流体圧を受けて動作するダイヤ
   フラムと、前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁バネと、
   通電することにより前記弁体に流体を制御する力を作用
   させる駆動部を有するとともに、前記弁部に前記弁座の
   内径をガイドする案内突起と、弁座の膨張を吸収する逃
   がし部を設けてなる閉止機能付比例制御弁。
2. （２）弾性体製弁座の少なくとも弁体々の当接面に非粘
   着処理を施した特許請求の範囲第１項記載の閉止機能付
   比例制御弁。