JPS63199968A - 流体粉体制御バルブ - 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】 〔産桑上の利用分野〕 本発明は主に流体粉体の超精密１ｆ！Ｉ調整装置にｌ！
１する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来、ｍａｙ４整はネジ込み方式によりノズルの間隙を
調整し流量の制御を行なっていた。この調整方式はネジ
の回転によりｖＡＷａの調整を行なう為、ネジの回転精
度などによりＦＩＬ量の精度が大ぎく影響し、特にネジ
のバックラッシュ等により回転角と流量が大きくずれる
欠点を有しており、精密な流ｆｆ１ｇ１１ｍ！ｌがオン
オフも含め困難であった。

又ネジの回転取手は外部に設けられる為、ノズル部と外
部との口軽接触部または、それに連結された部分の密閉
を完全に行なう必要があることが多く、これが不完全な
為、流体の漏れ事故が非常に多かった。

又、回転する為にネジ部やシール部の摩耗が起こり寿命
が短い等の欠点を有していた。

第８図は従来のネジ込み方式のパルプの一実施例である
。この例では流体は流体入口゛１１より流入しノズル部
１４を通過し流体出口１２より流出する。流ｉ調整はハ
ンドル１７を回転させ１節ネジ１５の作用でノズル部１
４の間隙を調整して行なわれる。この場合パルプの外部
にて操作されるハンドル１７とパルプ内部に設けられる
ノズル部１４が連結されている為、外部に流体の流出を
防ぐシール１３及びシール１６が必要となる。特に流体
が希ガス等の場合や内部と外部の気圧差が大きな場合は
、シールの材質や取付方法等が非常に難しい特徴をもつ
。

又、調節ネジ１５にバックラッシュ等が存在した場合ノ
ズル部１４の間隙の調整は精度が得られず流ｆｆｉｇＡ
！ｉ１が非常に不正確になり、これを避ける為にはｉ！
Ｉ整ネジの高Ｒ度化が要求されるがネジの精度には限界
がありミクロン単位以下の制御は困難となる欠点を有し
ている。

又、シール１３、シール１６、調整ネジ１５等はパルプ
内！２調整等に常に回転接触しており、摩耗が生じる。

この事は精度の劣化や流体の漏れを生じる欠点を有する
。

本発明は叙上の欠点を解決し更に高精度、高分ＷＥ能、
広範囲の流体粉体制御パルプを提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記囚題点を解決するため本発明においては、次のよう
な技術手段を講じている。

即ち、駆動部によって変化する間隙を右したノズル部、
該ノズル部は少なくとも１部がリング形状ないしはその
一部の形状を有する部材により構成される弁座部、弁座
部と密着ないしは間隙を変化し流量を変化させるシリン
ダ部より成り、流ｆｆｌｉｌｌｌＩ部に磁界を印加する
ソレノイドとで構成し、ソレノイドに電流を流すことに
より流量を制御する。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示ず。

流入口２４より流入した流体はノズル部２６を通過しこ
こで流量を制御されて流出口２２より流出する。ノズル
部２３は磁歪磁性体２４の一部又は直接連結されること
により構成され、その外周は密閉容器２７にＪ：って密
閉される。

ノズル部の間隙の制御は密閉容器２７の外側に設置した
ｆｆｉ磁コクコイル２３ＩＩ制御部２５より供給される
制御電流にて行なわれる。制御部２５より電磁コイル２
３に電流を供給すると磁歪磁性体２４を通過するＭ１ｉ
界が発生し、これにより磁歪磁性体２４が磁歪効果によ
りイの長さ方向が変化しノズル部２６の間隙が制御され
る。

従って流入口２１より流入した流体は！、＋１１１１部
２５より出力される制御電流により制御される制御電流
は制御部２５内の電流制御回路により制御され、電気的
回路においては数千〜数万分の−の分解能が得ることが
でき、その分解能に基づいてノズルの間隙を制御するこ
とができる。

又、回転ににるノズル部のこ１り運動が無い為、ノズル
部の摩耗が少ない特徴を有し精度の劣化が少なく寿命が
非常に長い特徴を右する。

ノズル部は磁歪物質である純ニッケル、アルフエロバイ
バーコ、クロマール、フェライト等を用途によって使い
分けることができ、又、他の材料を直接結合してもよく
、流体の化学的作用により犯されない物質を選択するこ
とができる。

又、上記磁歪物質は剛性が非常に大きいため流体の入力
圧力が高圧であっても形状変化が起こらず精度の高い制
御が可能であり、又上記の利点から流体の間隙部通過の
際の流量制御が従来の通路抵抗損失型ではなく完全スリ
ット！、ＩＩ　ｔｌｌ型で制御を行なうことができる。

この事は電子回路的にはトランジスタ特性におけるＦＥ
Ｔ型特性とＳＩＴ型特性との相違と全く同様であり、Ｓ
ＩＴ型ノズル形状にした場合、バルブ内の流量抵抗損失
を極限まで減少させることが可能となる特徴を有してい
る。

第２図は本発明のノズル部の一実施例である。第２図＜
ａ　＞は弁座部１３にリング形状を有する部材１２（以
下リング部と呼ぶ）が密着され、この部分に対して可動
部（図示せず）に連結されたピストン１１１−ａが可動
しノズルを構成する。ピストン部１１−ａは球面もしく
は球面の一部によって構成されリング部１２と接し流体
粉体の流量を制御する。第２図（ｂ）はリング部材を固
定する固定シール１４を使用した一実施例である。流体
粉体の粘性等によりリング部材の位置が変化する様な場
合固定シール１４により弁座１３に固定する。第２図（
Ｃ）はピストン部１１−ｂが逆球面構造によって構成さ
れたノズル部構造を有する一実施例である。第２図（ｄ
　）はピストン部を球面構造の組合せにより構成したノ
ズル“部の一実施例である。

第２図（ｅ　）は弁座部１３−ｏ及びシリンダ部１１−
ｅ両方共に逆球面の組合せにより構成したノズル部であ
り、片方が平面あるいは球面形状でも構わない。第２図
（「）は、シリンダ部１１−ｒ及び弁座／ＩＪ　１３−
　ｒ　ヲＢＲｉ７ｊ（１）　−１Ｊｌｉ　テ描成した一
実施例である。各々の球面あるいは球面の一部の曲率半
径は異なったものを使用しても良く、また流体粉体の入
口及び出口が第２図（Ｃ）、及び（ｆ）に示されるごと
く逆構造１５になっても良い。又第２図（＋１　）に示
されるごとくシリンダ部１１−ｇが球面あるいは球面の
一部、弁座部１３−ｇがテーパー状形状にて構成しても
良く又その逆であっても構わない。

以上ノズル形状について説明したが、これらの構造はノ
ズルと弁座とのづべりを極めて少なくでき、又、押つけ
力を大きくとれるため、流体粉体のノズル部での漏れを
極めて少なくでき、又流量制御にすぐれる特徴′を有し
ている。

第３図は、第１図におけるノズル部２６の別の実施例で
ある。第３図（ａ　＞はノズル部が閉じた状態を示し、
（ｂ）はノズル部が聞いた状態を示す。このノズル部の
特徴はノズル部が閉じた時、ピストン部３４とシリンダ
部３１の密着が良く流体の漏れを完全にとめる事ができ
る。これはシリンダ部３１〜３３が湾曲できるバネ構造
となっている為で、閉じた状態の時には、掌にシリンダ
部がピストン部に対してバネ力により押しつけられてお
り、振動等の外部のカにより漏れが生ずることが無い等
の特徴を右する。又流体が逆流状態になり逆の圧力が加
わっ°た場合バネ力を強める方向に力が動き逆流防止弁
としての効果が慕る。シリンダ部はピストン部より遠い
部分３３が剛性の強い材質でＨＩＪ或され、又比較的近
い部分３２が剛性の比較的弱い４４質により構成され、
又ピストンとノズル部が閉じた特捜する部分を剛性の比
較的強い材質で、４４成した場合、以上の効果がより強
く現れる。

第４図は上記説明したノズル部を使用した電ｌｔ１制罪
パルプの実施例である。第４図（ａ　）は出力口方向に
対し押圧力により流ｊを制御するｆｆ１ｌｉｔ＆制御バ
ルブの一実施例である。第４図（ｂ）は入力口方向に対
し引圧力により流量をｕ制御する電磁制御バルブの一実
施例である。第４図（Ｃ）は流体の圧力に対し自動制御
する為にダイヤフラムを設は押圧力により流量を自動ｉ
１．ｌＪ御する電磁制御バルブの一実施例である。第４
図（ｄ　’）は同じくダイヤフラムを設は引圧、力によ
り流量を自動制御する一実施例である。

第５図は自動調圧式の電磁バルブの一例である。流体は
流体入口４１より入力しノズル部４４にて流口を調整し
流体出口４２に出カブる。

ノズル部４４はバネ４３と磁歪物質４７により圧力が変
化するバネ４８とにより間隙が調整される。バネ４３と
バネ４８との間にはダイヤフラム４５があり、このダイ
ヤフラム４５に対し流体の圧力が加わる様に構成されて
いる。従って、流体の圧力が上がるとともにダイヤフラ
ム４５はバネ４８を縮める方向に押すこととなり、その
結果ノズル部４４の間隙は減少し流体の圧力上昇による
流分増加を防ぐことができる。

又、当然」−２作用の逆も生じることから常に圧カ一定
の流体を供給することができる。流ｆｆｉ調整は電磁コ
イル４６にｌｌＪυＤされて流１°電流により磁歪物質
４７の歪伍を変化して行ない、第１図の実施例と同様に
高精度高分解能の流量調整を行なうことができる。又、
ノズル部は第２図及び第３図の実施例を使用すれば更に
効果を強める事ができる。

ｆｆ１６図１よ電磁石を使用したＴｉ電磁バルブ一実施
例である。電磁コイル５４によりノズル部を兼ねたポー
ルピース５５は磁化され、ダイヤフラム５８に接＠され
た磁性体５７を吸引づ°る。

バネ５９は磁石と逆の方向に引き合う為、磁力とバネの
力のつり合いによりノズル部５６の間隙は制御される。

流体入口５１より入力された流体はノズル部５６にて流
ｆｆ１ｌｆｌｆｌされ流体出口５２より出力される。流
体の圧力が変化するとダイヤフラムに加わる圧ノＪの変
化が起こり、バネ５９とポールピース５５の磁力により
つり合っている位置が変化しくその結果ノズル部５６の
間隙が変化し自動的に流量が制御され一定となる。又、
密閉容器５３やダイヤフラム５８を透磁率の高い材質に
て構成すると磁束がポールピース５５と磁性体５７に集
中し、より制御が高精度、高能率となる。この実施例で
はバネ定数と電磁力によりノズルの間隙が決定される為
、制ＯＩ］範囲が非常に大きく、又電流を安定させる事
や、電流の制御も通常非常に高精度に行なえることから
その利点は大きい。

第７図は第６図の実施例に対し、バネの圧力を変化させ
る様に構成したものである。この実施例においては磁歪
物質６３の伸縮によりバネ５９の圧力を変化させ、第６
図の実施例で説明した電磁石による制御をより広範囲に
又、より高精度に行なうことができる。電磁コイル６２
に制御された電流を流すことにより磁歪物質６３は伸縮
を制御されその結果、連結されているバネ５９の力と電
磁力とのつり合いの位置を変える事ができる。従って、
流体の圧力が高ければバネノＪを強める方向に、又低け
れば弱める方向に電磁コイル６２の電流を制御すれば、
電磁力で制御するノズル５６の間隙の制御範囲は常に最
大の範囲を得る小ができ、流体の広範囲な圧力に使用で
きる特徴を有する。

第８図は温度変化による熱膨張の影響を打潤す構造を有
する流体粉体制御バルブの一実施例である。ピストン制
御用磁歪物質８３はピストン部８６に結合し他方を固定
部８１に結合する、又、弁座部８５は熱膨張係数がピス
トン部とほぼ同一の材質にて構成され支持枠８２にて固
定部８１に結合する。この支持枠８２はピストン制御用
磁歪物質８３と同一物質同一長さにて構成する。あるい
は、磁歪物質８３とほぼ同一熱膨脹係数を有した材質に
て構成する。第８図＜８　）は側面図であり（ｂ）は平
面図である。

この構成により周囲温度の変化等により、各部材の寸法
が変化してもノズル部の弁座部８５とピストン部８６の
間隙は変化しない特徴を有し、又、支持部の湿度変化に
よるのびちぢみも補正することができる。このことはバ
ルブの密閉時に於いてもノズル部が聞いたり、又逆に力
が加わりノズル部が崩壊する等の減少を完全に防ぐ事が
できる特徴を有しノズル部の制御は磁歪物！８３に対し
、磁気発生部８４により磁界を印加することによりでき
るすぐれた特徴を右している。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明は従来１９られなかゥた高精
度、高分Ｗ？能、高・圧力範囲での使用等、種々の優れ
た特徴を有し、又構造が簡単であり、工業的に非常に高
い価値を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明の電磁制御バルブの実施例、
第９図は従来のバルブの一実施例である。 ２４．４７．６３・・・磁歪物質、２３．４６．５４・
・・電磁石ソレノイド、２６．５６・・・ノズル部、５
５・・・ポールピース、５７・・・磁性体、４５．５８
・・・ダイヤフラム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体粉体の流量を制御する装置において、少なく
   とも一部がリング形状乃至その一部の形状を有する部材
   により構成される弁座部、該弁座部と密着、乃至は間隙
   を変化し流量を変化させるシリンダ部、該シリンダ部を
   駆動する駆動部よりなり流体粉体の流量を制御すること
   を特徴とする流体粉体制御バルブ。
2. （２）シリンダ部または弁座部が、球面乃至球面の一部
   より構成される前記特許請求の範囲第１項記載の流体粉
   体制御バルブ。
3. （３）前記シリンダ部または弁座部がテーパー状構造に
   より構成される前記特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の流体粉体制御バルブ。
4. （４）前記シリンダ部及び弁座部が球面ないし球面の一
   部により構成され、各々の曲率半径が異なる形状にて構
   成される前記特許請求の範囲第１項又は第２項記載の流
   体粉体制御バルブ。
5. （５）前記駆動部及び弁座支持部の少なく共一方が磁気
   駆動により構成される前記特許請求の範囲第１項乃至第
   ４項のいずれか一項に記載の流体粉体制御バルブ。
6. （６）前記磁気駆動部が磁界を加えることによる伸びも
   しくは、縮みを発生する磁歪材料より構成される前記特
   許請求の範囲第４項記載の流体粉体制御バルブ。
7. （７）前記シリンダ部を駆動する部材或いは前記弁座を
   固定する部材の少なく共一方をほぼ同一熱膨脹係数より
   なる部材により結合し、温度変化による弁座とシリンダ
   との相対間隙変化を打消すことを特徴とする前記特許請
   求の範囲第１項乃至第６項のいずれか一項に記載の流体
   粉体制御バルブ。