JPS6128149Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は磁力により開度調整を行う比例制御弁
に関する。

従来の比例制御弁を第１図に示す。図中、１は
制御弁本体、２は制御弁本体１の通路内に介装さ
れた弁体でその移動により前記通路内を流れる流
体の流量を調節する。３は制御弁本体１内に設け
られ該弁体２に固着されたダイヤフラム、４は弁
体２の端部に固着された磁性体で例えば永久磁石
である。尚ダイヤフラム３と磁性体４とは以降説
明する電磁石５の磁力即ち吸引力或いは反発力に
対抗する弾性部材として作用する。５はその鉄心
６が磁性体４に対向配置されるように制御弁本体
１に固着された電磁石、７は弁体２の移動を導く
ガイドでその一端が制御弁に固設される。８は弁
座である。

かかる構成の比例制御弁では、電磁石５にはそ
の鉄心６に磁性体４と同じ極性が励磁するように
通電され、電磁石５に流れる電流の強さに応じて
磁性体４と鉄心６との間に反発力或いは吸引力が
生じる。以つて磁性体４を固着する弁体２がガイ
ド７に沿つて上下に作動し、弁座８との間の流通
路の開度を可変して前記流通路を通る流体の流量
を比例的に制御する。

以上に比例制御弁の動作の大略を述べたが、さ
らにその動作を第２図に基づいて詳細に説明す
る。

制御弁本体１の入口からガスが流入圧力（以下
一次圧という）P₁で流入し弁体２と弁座８との間
隙を通過して流出する時の圧力（以下二次圧とい
う）をP₂とし、電磁石５と磁性体４とに相互に作
用する反発力をＦとし、弁体２による流体の運動
量変化により前記弁体２に作用する力をF′と
し、さらに、ダイヤフラム３の有効受圧面積をＡ
_Dとし、弁体２の有効受圧面積をＡ_Vとする。この
時弁体２に作用する図中上向きの力は次式とな
る。

P₁A_V＋Ｆ＋F′ ……(1) 一方下向きの力は次式となる。

P₁A_D＋P₂A_V ……(2) 弁体２と弁座８との間の流通路の開度は上式(1)，
(2)の力のバランスによつて定まるので、上式(1)と
(2)を等しいとし、かつF′を無視できるとすると
（F′は他の項と比べて非常に小さいのでF′≒０と
してさしつかえない。）次式が得られる。

P₁A_V＋Ｆ＝P₁A_D＋P₂A_V ……(3) ここでＡ_D≒Ａ_Vの関係を満たすよう弁体２とダイ
ヤフラム３とを選定すると次式が得られる。

Ｆ＝P₂A_V ……(4) また(4)式は次式の如く表わすことができる。

P₂＝Ｆ／Ａ_V ……(5) (5)式から、２次圧P₂は磁性体４と電磁石５との相
互反発力に比例することが判る。また相互反発力
Ｆは磁性体４と電磁石５との磁束に関し、その関
係式は次式で表わされる。

Ｆ＝K₂M₁・M₂／r² 尚、K₂は定数、ｒは磁性体４と電磁石５との間
の距離、M₁は磁性体４の磁束、M₂は電磁石５の
磁束である。

即ち、相互反発力Ｆは磁性体４の磁束と電磁石
５の磁束との積に比例し、距離ｒの２乗に反比例
する。

このように従来の比例制御弁では磁性体４の磁
束が一定でであれば電磁石５の磁束を制御、言い
換えると電磁石５の巻線の巻数Ｔと該巻線を流れ
る電流値Ａとの積AT（アンペアターン）に比例
するので該電流値Ａを制御することにより比例関
係で２次圧P₂を制御することができ以つてガス等
の流量を制御することができる。然し乍ら、制御
することができない磁性体４の磁束は各種の外部
要因によつて減磁する傾向を有する。即ち、磁性
体４の温度係数が成立する可逆範囲であれば実使
用上問題はないが、上記温度係数が成立しない非
可逆性範囲、言い換えると比較的低温或いは高温
領域及び逆磁界等の外部要因による非可逆性の変
化の減磁になると問題がある。この減磁が起こる
と、制御することができない磁性体４の磁束が弱
まることにより相互反発力Ｆが弱まり、２次圧力
P₂が制御目標値より低くなるので実際のガス流量
が指定のガス流量より少いという欠点があつた。

本考案は上記従来の欠点に鑑みて成されたもの
で、その目的は永久磁石の減磁によるガス流量制
御性能の劣化を防止することにある。

本考案は上記目的を達成するため、弁体に固定
され、かつ電磁石の磁力により変位されてその弁
体を移動させる磁性体を改良したものであり、具
体的には磁性体をその永久磁石材料を磁化させた
後に強制的に減磁調整を行つて所定の磁束密度を
有するよう調整を施した永久磁石としたものであ
る。

この構成により本考案における磁性体としての
永久磁石は、その後の使用において減磁すること
なく安定した磁力を保持でき、従つて、本考案に
よれば安定した制御特性を示す比例制御弁を得る
ことができるものである。

以下本考案の実施例を第３図Ａ，Ｂに基づいて
説明する。図中、１１は永久磁石材料を磁化させ
た後に減磁調整を行つて所定の磁束密度を有する
よう調整を施した永久磁石である円柱状のBaフ
エライト等方性磁石で磁化された後、強い逆磁界
を加えることにより強制減磁を施され、弁体２の
端部に固着される。

かかる構成の比例制御弁では、Baフエライト
等方性磁石１１が磁化された後実使用条件で受け
る外部要因の減磁作用よりも強い条件下の基で強
制減磁を施されているので、たとえ外部減磁作用
があつてもBaフエライト等方性磁石１１が前記
外部要因により減磁されることはない。（これら
は枯らし処理と呼ばれる。）従つてBaフエライト
等方性磁石１１電磁石５とに相互に作用する反発
力Ｆは電磁石５を流れる電流値のみに支配される
ので、比例制御弁の出口から流出する流体の圧力
即ち２次圧P₂は指定された値に制御することがで
き以つてガス流量を確実に制御することができ
る。尚、上記磁化処理の際経時と共に組織変化を
生じ以つて磁束密度が変化するが、その割合は
0.1％未満であり、実使用上問題は無い。また万
一問題があつたとしても前記強制減磁を施すこと
により何等影響を及ぼすことは無い。

尚、上記実施例の効果を考案者等の実験から具
体的に紹介する。Baフエライト等方性磁石１１
は、厚さl₁＝8.5mm，径l₂＝24mmであり、磁化処理
後での磁束密度は中心Ｏの位置で500Gauss，強
制減磁調整は逆磁界により行われその調整後中心
Ｏの位置で400Gaussの磁石を使用した。該Baフ
エライト等方性磁石１１を比例制御弁に適用し、
流路Ｑ（∝√_２）と電磁石５の巻線に印加する
制御電圧Ｖとの関係を第４図に示す。電磁石５の
巻線に印加する電圧Ｖを増加させていくと、Ｖ_S
に達した時点で弁体２は弁座８を離れ、さらに電
圧を増加させてゆくと流量が増加して最大電圧Ｖ
_MAXで最大流量Ｑ_MAXに達する。そして逆に電圧Ｖ
を減少させてゆくと磁気回路のヒステリシスによ
り前記経路と異なる経路を通つて流量が減少して
ゆく。ここで電圧Ｖ_MINに対応する流量Ｑを最低
流量Ｑ_MINとすると、制御電圧をＶ_MIN〜Ｖ_MAXの
間で制御するかぎり、外部要因による減磁作用の
影響を受けないので流量Ｑは後者の経路上を移動
するので経時によらず流量ＱをＱ_MIN〜Ｑ_MAX間で
確実に制御することができる。

以上説明したように本考案は、弁体に固着され
る磁性体が、永久磁石材料を磁化させた後に強制
的に減磁調整を行つて所定の磁束密度を有するよ
う調整を施した永久磁石であるので、本考案によ
れば前記永久磁石の磁束が経時と共に変化せず以
つて、電磁石を流れる電流値のみで比例制御弁に
より制御される流体の流量を正確に制御でき、制
御特性が安定し、且つ特別な装置を必要としない
信頼性の高い安価な比例制御弁を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の比例制御弁の縦断面図、第２図
は同上装置の部分拡大図、第３図Ａ，Ｂは本考案
の要部の側面図と平面図、第４図は本考案の比例
制御弁の制御特性を示す図である。 ２……弁体、３……ダイアフラム、５……電磁
石、１１……Baフエライト等方性磁石。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 流体の通路内に介装された弁体と、該弁体に
   固着された磁性体と、該磁性体に対向配置され
   前記磁性体を磁力により変位させる電磁石と、
   上記弁体に固着され前記電磁石の磁力に対抗す
   る弾性部材と、を備えた比例制御弁において、
   前記磁性体は、永久磁石材料を磁化させた後に
   強制的に減磁調整を行つて所定の磁束密度を有
   するよう調整を施したものであることを特徴と
   する比例制御弁。 (2) 永久磁石Baフエライト等方性磁石としたこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲１項記
   載の比例制御弁。