KR101294927B1

KR101294927B1 - 유체 제어 밸브

Info

Publication number: KR101294927B1
Application number: KR1020090110068A
Authority: KR
Inventors: 노리오 고꾸보; 히로시 이따후지; 야스히사 히로세
Original assignee: 시케이디 가부시키가이샤
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2013-08-08
Also published as: TW201020431A; CN101737552B; CN101737552A; JP5210821B2; TWI421427B; JP2010121661A; KR20100055337A; US20100123092A1

Abstract

본 발명의 과제는 스풀의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 짧게 할 수 있는 유체 제어 밸브를 제공하는 것이다.

유체 제어 밸브는 슬리브 부재(10) 내에 미끄럼 이동 가능하게 수용된 스풀(20)과, 스풀(20)을 미끄럼 이동 방향으로 압박하는 스프링(23a, 23b)을 구비한다. 유체 제어 밸브는 스풀(20)의 축선 방향으로 연장되도록 스풀(20)에 형성된 중간부(20c)(강자성체 부분)와, 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 중간부(20c)를 사이에 두고 대향하여 배치되어 서로의 사이에 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계를 형성하는 동시에, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 중간부(20c)보다도 길게 형성된 영구 자석(50a, 50b)과, 영구 자석(50a, 50b)에 대해 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치되어 대향하는 영구 자석(50a, 50b)을 관통하는 자계를 통전에 의해 발생시키는 코일(40a, 40b)을 구비한다.

유체 제어 밸브, 슬리브 부재, 스풀, 영구 자석, 코일

Description

유체 제어 밸브 {FLUID CONTROL VALVE}

본 발명은 유체의 유통을 제어하는 유체 제어 밸브에 관한 것이다.

이러한 종류의 유체 제어 밸브로서, 슬리브 내에 수용된 스풀을 미끄럼 이동시킴으로써 유체 통로의 유로 면적을 조정하는 것이 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조). 도 14에 도시한 바와 같이, 특허 문헌 1에 기재된 유체 제어 밸브(900)는 외부와 연통하는 복수의 유체 통로가 형성된 원통 형상의 슬리브(931) 내에, 축선 방향의 위치에 따라서 직경이 다른 스풀(932)을 미끄럼 이동 가능하게 수용하고 있다. 스풀(932)의 축선 방향의 일단부측에, 스풀(932)을 구동하는 리니어 솔레노이드 기구(911)를 설치하는 동시에, 스풀(932)의 축선 방향의 타단부측에 스프링 수용실(943)을 설치하여 리턴 스프링(944)을 수용하고 있다. 리턴 스프링(944)은 스풀(932)을 리니어 솔레노이드 기구(911)측으로 압박하고 있다. 그리고, 리니어 솔레노이드 기구(911)에 의해 리턴 스프링(944)의 압박력에 저항하여 스풀(932)을 이동시켜, 스풀(932)의 위치를 조정함으로써 유체의 유통을 제어하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평10-122412호 공보

그런데, 특허 문헌 1에 기재된 유체 제어 밸브(900)에서는 스풀(932)의 축선 방향으로 리니어 솔레노이드 기구(911)가 설치되어 있으므로, 스풀(932)의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브(900)의 길이가 길어지는 것을 피할 수 없다.

또한, 에어 실린더나 전동 실린더 등의 다른 구동 기구를 구비하는 유체 제어 밸브에 있어서도, 스풀의 축선 방향으로 이들 구동 기구가 설치되므로, 스풀의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이가 길어지는 것은 피할 수 없다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 스풀의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 짧게 할 수 있는 유체 제어 밸브를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 제1 발명은, 외부와 연통하는 복수의 유체 통로가 형성된 슬리브 부재와, 상기 슬리브 부재 내에 미끄럼 이동 가능하게 수용된 기둥 형상의 스풀과, 상기 스풀을 미끄럼 이동 방향으로 압박하는 압박 수단을 구비하고, 상기 압박 수단에 의한 저항하여 상기 스풀을 그 축선 방향으로 미끄럼 이동시킴으로써 상기 유체 통로의 유로 면적을 각각 조정하는 유체 제어 밸브에 있어서, 상기 스풀의 축선 방향으로 연장되도록 상기 스풀에 형성된 강자성체 부분과, 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 상기 강자성체 부분을 사이에 두고 대향하여 배치되어 서로의 사이에 상기 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계 를 형성하는 동시에, 상기 스풀의 축선 방향에 있어서 상기 강자성체 부분보다도 길게 형성된 영구 자석과, 상기 영구 자석에 대해 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치되어 상기 대향하는 영구 자석을 관통하는 자계를 통전에 의해 발생시키는 코일을 구비하는 것을 특징으로 한다.

제1 발명에 따르면, 상기 스풀의 축선 방향으로 연장되도록 상기 스풀에 형성된 강자성체 부분과, 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 상기 강자성체 부분을 사이에 두고 대향하여 배치되어 서로의 사이에 상기 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계를 형성하는 영구 자석을 구비하므로, 이 축선 방향으로 연장되는 강자성체 부분은 영구 자석으로부터 자력을 받는다. 또한, 영구 자석은 상기 스풀의 축선 방향에 있어서 상기 강자성체 부분보다도 길게 형성되어 있으므로, 스풀의 축선 방향에 있어서 영구 자석의 범위 내에 강자성체 부분이 위치한다.

여기서, 상기 영구 자석에 대해 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치되어 상기 대향하는 영구 자석을 관통하는 자계를 통전에 의해 발생시키는 코일을 구비하므로, 대향하는 영구 자석을 관통하는 자계를 코일의 통전에 의해 발생시킴으로써, 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계의 한쪽이 약해지는 동시에 다른 쪽이 강해진다. 이로 인해, 스풀의 축선 방향에 있어서 자계가 약해진 측으로부터 강해진 측으로 강자성체 부분을 이동시키도록 자력이 작용하여, 압박 수단의 압박력에 저항하여 스풀을 이동시킬 수 있다. 그 결과, 강자성체 부분이 형성된 스풀을 그 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치된 코일의 통전에 의해 이동시키기 위해, 코일이나 실린더 등의 구동 기구를 스풀의 축선 방향으로 설치할 필요가 없 어, 스풀의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 유체 통로의 유로 면적을 조정하는 형태로서는, 유체 통로의 유로 면적을 연속적으로 크게 또는 작게 하고, 유체 통로의 상태를 완전 개방과 완전 폐쇄로 절환하는 것 등을 포함하는 것으로 한다.

영구 자석은 스풀의 축선 방향에 있어서 강자성체 부분보다도 길게 형성되어 있으므로, 스풀의 축선 방향에 있어서 영구 자석의 범위 내에 강자성체 부분이 위치한다. 그리고, 코일의 통전에 의해, 강자성체 부분은 스풀의 축선 방향에 있어서 영구 자석의 길이의 범위에서 이동한다.

여기서, 제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 코일에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 상기 축선 방향의 한쪽에 있어서 상기 강자성체 부분의 단부면으로부터 상기 영구 자석의 단부면까지의 길이가, 상기 유체 통로의 적어도 하나를 완전 개방 또는 완전 폐쇄로 하기 위해 상기 스풀을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있으므로, 코일의 통전에 의해 스풀의 축선 방향에 있어서 영구 자석의 길이의 범위에서 강자성체 부분을 이동시킴으로써, 유체 통로의 적어도 하나를 용이하게 완전 개방 또는 완전 폐쇄까지 조정할 수 있다.

제3 발명은, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 대향하는 영구 자석 및 상기 코일을 사이에 두는 대향부와, 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 면을 따라서 그들의 대향부를 한쪽으로부터 연결하는 연결부로 이루어지고, 상기 코일의 통전에 의해 발생하는 자계를 상기 영구 자석으로 유도하는 자로(磁路) 형성부를 구비하고, 상기 슬리브 부재의 복수의 유체 통로는 상기 스풀과 상기 연결부 사이를 통해 상기 스풀에 연통하는 유체 통로와, 상기 스풀에 대해 상기 연결부와 반대측에서 연통하는 동시에 상기 스풀을 사이에 두고 상기 연결부와 반대측에 있어서 외부에 연통하는 유체 통로를 갖는 것을 특징으로 한다.

제3 발명에 따르면, 상기 대향하는 영구 자석 및 상기 코일을 사이에 두는 대향부와, 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 면을 따라서 그들의 대향부를 한쪽으로부터 연결하는 연결부로 이루어지고, 상기 코일의 통전에 의해 발생하는 자계를 상기 영구 자석으로 유도하는 자로 형성부를 구비하므로, 스풀의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 연장하지 않고, 스풀을 이동시키는 힘을 크게 할 수 있다.

여기서, 스풀을 사이에 두고 연결부와 반대측에는 자로가 형성되어 있지 않다. 그리고, 상기 슬리브 부재의 복수의 유체 통로는 상기 스풀과 상기 연결부 사이를 통해 상기 스풀에 연통하는 유체 통로와, 상기 스풀에 대해 상기 연결부와 반대측에서 연통하는 동시에 상기 스풀을 사이에 두고 상기 연결부와 반대측에 있어서 외부에 연통하는 유체 통로를 가지므로, 스풀과 연결부 사이의 부분 및 연결부와 반대측의 자로가 형성되어 있지 않은 부분에 유체 통로를 형성할 수 있다. 그 결과, 스풀을 이동시키는 힘을 자로 형성부에 보다 크게 하면서, 유체 통로를 효율적으로 배치할 수 있다.

제4 발명은, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 대향하는 영구 자석 및 상기 코일을 사이에 두는 대향부와, 상기 스풀의 축선 방향의 단부측을 통해 그들의 대향부를 연결하는 연결부로 이루어지고, 상기 코일의 통전에 의해 발생하는 자계를 상기 영구 자석으로 유도하는 자로 형성부를 구비하고, 상기 슬리브 부재의 복수의 유체 통로는 상기 대향하는 영구 자석 사이에 있어서 상기 스풀의 서로 반대가 되는 양측면에 각각 연통하는 동시에 상기 스풀의 축선 방향과 직교하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통하는 유체 통로를 갖는 것을 특징으로 한다.

제4 발명에 따르면, 상기 대향하는 영구 자석 및 상기 코일을 사이에 두는 대향부와, 상기 스풀의 축선 방향의 단부측을 통해 그들의 대향부를 연결하는 연결부로 이루어지고, 상기 코일의 통전에 의해 발생하는 자계를 상기 영구 자석으로 유도하는 자로 형성부를 구비하므로, 스풀의 축선 방향에 자로가 형성되지만, 스풀의 구동 기구를 설치하는 경우와 비교하여 그 길이를 짧게 할 수 있다. 그리고, 상기 슬리브 부재의 복수의 유체 통로는 상기 대향하는 영구 자석 사이에 있어서 상기 스풀의 서로 반대가 되는 양측면에 각각 연통하는 동시에 상기 스풀의 축선 방향과 직교하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통하는 유체 통로를 가지므로, 자로가 형성되어 있지 않은 방향인 스풀의 축선 방향으로 직행하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통하는 유체 통로를 형성할 수 있다. 그 결과, 스풀을 이동시키는 힘을 자로 형성부에 의해 크게 하면서, 유체의 유동 저항을 감소시킬 수 있다.

제5 발명은, 제1 내지 제4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 대향하여 배치된 영구 자석은 상기 스풀의 축선 방향을 따라서 서로 자극이 반대 방향으로 배열된 한 쌍의 영구 자석으로 이루어지므로, 한 쌍의 영구 자석에 의해서만 자계를 형성할 수 있다. 그 결과, 영구 자석의 수를 적게 할 수 있으므로, 유량 제어 밸브의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

스풀에 있어서 강자성체 부분과 그 밖의 부분이 다른 재질로 형성되는 경우에는, 이들 부분을 접합할 필요가 있어, 그 접합 부분의 강도가 저하될 우려가 있다.

이러한 점에서, 제6 발명은, 제1 내지 제5 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 스풀에 있어서 상기 강자성체 부분을 제외한 부분은 강자성체가 아닌 철계의 재질로 형성되어 있고, 상기 강자성체 부분은 상기 철계의 재질을 어닐링함으로써 생성되는 강자성체로 형성되어 있으므로, 스풀을 강자성체가 아닌 철계의 재질로 일체로 성형하고, 강자성체로 하는 부분만을 어닐링함으로써, 강자성체 부분과 그 밖의 강자성체가 아닌 부분을 형성할 수 있다. 그 결과, 스풀의 강도를 높게 할 수 있는 동시에, 접합 공정을 생략할 수 있다.

스풀은 슬리브 부재 내에 수용되어 있으므로, 슬리브 부재를 투과시켜 스풀의 강자성체 부분에 자계를 작용시킬 필요가 있다. 이로 인해, 슬리브 부재가 강자성체로 형성되어 있는 경우에는, 스풀의 강자성체 부분에 자계를 작용시키는 것이 곤란해진다.

이러한 점에서, 제7 발명은, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 슬리브 부재는 강자성체가 아닌 합성 수지에 의해 형성되어 있으므로, 슬리브 부재를 투과시켜 스풀의 강자성체 부분에 자계를 작용시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 스풀의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 짧게 할 수 있는 유체 제어 밸브를 제공할 수 있다.

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명에 관한 유체 제어 밸브를 구현화한 제1 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 1은 유체 제어 밸브의 유체 통로를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유체 제어 밸브는 단면이 직사각 형상으로 형성된 슬리브 부재(10)를 구비하고 있다. 슬리브 부재(10)의 짧은 방향의 중앙 부근에는 긴 방향으로 연장되도록 실린더(16)가 형성되어 있다. 실린더(16)는 슬리브 부재(10)를 관통하도록 형성되는 동시에, 그 개구부가 O링(25a, 25b) 및 캡(26a, 26b)에 의해 시일되어 있다. 슬리브 부재(10)는 강자성체 이외의 재질로 형성되어 있고, 예를 들어 강자성체가 아닌 합성 수지에 의해 형성되어 있다.

실린더(16)에는 원기둥 형상의 스풀(20)이 실린더(16)의 축선을 따라서 미끄럼 이동 가능하게 수용되어 있다. 실린더(16)의 축선과 스풀(20)의 축선은 일치하고 있다. 실린더(16)의 축선 방향에 있어서, 스풀(20)은 실린더(16)보다도 짧게 형성되어 있고, 실린더(16)에 있어서 스풀(20)의 양단부보다도 연장되어 있는 부분은 각각 스프링(23a, 23b)의 수용실(16a, 16b)로 되어 있다. 스풀(20)의 축선 방향의 단부면에는 각각 오목부(22a, 22b)가 형성되어 있다. 그리고, 스프링(23a, 23b)의 스풀(20)에 접촉하는 단부가 오목부(22a, 22b)에 각각 끼워 맞추어져 있다. 이들 스프링(23a, 23b)에 의해 스풀(20)이 축선 방향에 있어서 각각 반대 방향으로 동등한 힘으로 압박되어 있고, 그들 압박력이 밸런스되는 위치가 스풀(20)의 중립 위치로 되어 있다. 또한, 스프링(23a, 23b)은 스풀을 미끄럼 이동 방향으로 압박하는 압박 수단을 구성한다.

실린더(16)의 축선 방향의 양단부 부근에는 각각 미끄럼 이동 베어링(24a, 24b)이 설치되어 있어, 스풀(20)을 미끄럼 이동 가능하게 지지하고 있다. 또한, 스풀(20)에는 그 중심축을 따라서 관통하는 관통 구멍(21)이 형성되어 있다. 그리고, 스풀(20)이 미끄럼 이동할 때에, 수용실(16a, 16b) 중 압력이 높은 한쪽으로부터 낮은 한쪽으로 수용실(16a, 16b) 내의 유체가 이동한다. 이에 의해, 스풀(20)이 미끄럼 이동할 때에, 수용실(16a, 16b) 내의 유체가 압력을 받음으로써 저항이 증대되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 슬리브 부재(10)에는 각각 외부와 연통하는 공급 통로(11), 제1 배출 통로(13) 및 제2 배출 통로(15)가 형성되어 있다. 공급 통로(11)는 슬리브 부재(10)에 있어서 스풀(20)의 축선 방향에 수직인 측면으로 개방되는 동시에, 스풀(20)과 후술하는 요크의 수직부(30c) 사이를 통해 직선 형상으로 연장되어 있다. 공급 통로(11)와 상기 실린더(16)에 대해 각각 수직으로 연통하는 제1 공급 통로(12) 및 제2 공급 통로(14)가 공급 통로(11)의 상류측으로부터 차례로 직선 형상으로 형성되어 있다. 제1 공급 통로(12) 및 제2 공급 통로(14)의 각각의 연장선 상에 직선 형상의 제1 배출 통로(13) 및 제2 배출 통로(15)가 형성되어 있다. 제1 배출 통로(13) 및 제2 배출 통로(15)는 각각 실린더(16)에 대해 수직으로 연통하고 있다. 즉, 배출 통로(13, 15)는 스풀(20)에 대해 요크의 수직부(30c)와 반대측에서 연통하는 동시에 스풀(20)을 사이에 두고 수직부(30c)와 반대측에 있어서 외부 에 연통하고 있다. 이들 공급 통로(12, 14) 및 배출 통로(13, 15)는 상기 요크의 수직부(30c)에 대해 수직으로 형성되어 있다. 제1 공급 통로(12)와 제2 공급 통로(14)는 스풀(20)의 축선 방향으로 배열되어 평행하게 형성되어 있고, 제1 배출 통로(13)와 제2 배출 통로(15)는 스풀(20)의 축선 방향으로 배열되어 평행하게 형성되어 있다. 이와 같이, 공급 통로(11), 제1 공급 통로(12), 제2 공급 통로(14), 제1 배출 통로(13) 및 제2 배출 통로(15)는 스풀(20)의 중심축을 포함하여 요크의 수직부(30c)에 수직인 평면을 따라서 형성되어 있다. 이들 통로는 모두 단면 원형상으로 동일한 직경으로 형성되어 있다.

스풀(20)은 축선 방향의 단부에 배치된 단부(20a, 20b)와, 그들 단부(20a, 20b)에 끼워져 축선 방향의 중간에 배치된 중간부(20c)로 이루어진다. 단부(20a, 20b)는 강자성체가 아닌 재질로 형성되어 있고, 구체적으로는 알루미늄에 의해 형성되어 있다. 중간부(20c)는 강자성체로 형성되어 있고, 구체적으로는 강에 의해 형성되어 있다. 스풀(20)에 있어서 단부(20a, 20b)의 외주면에는 스풀(20)의 축선 방향의 폭이 공급 통로(12, 14)의 직경에 대략 동등한 홈(27, 28)이 각각 형성되어 있다.

이들 홈(27, 28)은 스풀(20)이 중립 위치(도 1의 위치)에 있을 때에, 각각 절반의 폭이 제1 공급 통로(12), 제2 공급 통로(14)에 각각 겹치는 위치에 형성되어 있다. 그리고, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 홈(27), 홈(28)이 제1 공급 통로(12), 제2 공급 통로(14)에 각각 겹치는 폭이 커질수록 유로 면적이 커져, 스풀(20)을 통과하여 제1 배출 통로(13), 제2 배출 통로(15)로 각각 유통하는 유체의 양이 많아진다. 따라서, 스풀(20)의 미끄럼 이동 방향(축선 방향)에 있어서의 위치를 조정함으로써, 제1 공급 통로(12)로부터 제1 배출 통로(13)로 유통하는 유체의 양 및 제2 공급 통로(14)로부터 제2 배출 통로(15)로 유통하는 유체의 양을 제어할 수 있다. 또한, 공급 통로(12, 14)의 한쪽이 완전 개방일 때에는 다른 쪽은 완전 폐쇄로 되고, 공급 통로(12, 14)의 한쪽이 절반의 개방도일 때에는 다른 쪽도 절반의 개방도로 된다.

도 2에 배출 통로(13, 15)의 개구측으로부터 유체 제어 밸브를 본 정면도를 도시하는 동시에, 도 3에 공급 통로(11)의 개구측으로부터 유체 제어 밸브를 본 측면도를 도시한다.

도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 슬리브 부재(10)에는 스풀(20)의 축선 방향의 양단부에 그 축선 방향에 수직인 직사각 판형상의 측벽부(10a, 10b)가 설치되어 있다. 또한, 요크(30)에는 수직부(30c)를 기단부로 하여 수직으로 돌출되도록 대향부(30d, 30e)가 설치되어 있다. 이와 같이 측벽부(10a)와 측벽부(10b) 사이에 있어서, 대향부(30d)와 대향부(30e)가 수직부(30c)에 의해 연결되어 있고, 이들 대향부(30d, 30e) 및 수직부(30c)로 이루어지는 요크(30)에 의해 자로가 형성되어 있다. 이들 대향부(30d, 30e) 및 수직부(30c)는 스풀(20)의 축선 방향으로 적층된 강판에 의해 일체로 형성되어 있다.

대향부(30d)와 실린더(16)[스풀(20)] 사이에는 축선 방향이 대향부(30d)에 수직인 코일(40a)이 설치되어 있고, 대향부(30e)와 실린더(16)[스풀(20)] 사이에는 축선 방향이 대향부(30e)에 수직인 코일(40b)이 설치되어 있다. 따라서, 대향 부(30d)와 대향부(30e)에 의해, 코일(40a), 스풀(20) 및 코일(40b)이 끼워져 있다. 대향부(30d) 및 대향부(30e)는 서로 평행하게 설치되는 동시에, 배출 통로(13, 15)의 양 중심축을 포함하는 평면에 대해 평행하게 되어 있다. 또한, 이들 대향부(30d, 30e), 코일(40a, 40b), 배출 통로(13, 15)는 코일(40a, 40b)의 축선 방향에 있어서 대칭으로 형성되어 있다.

도 4에 도 1의 4-4선 단면을 도시하는 동시에, 도 5에 도 2의 5-5선 단면을 도시한다.

도 4, 도 5에 도시한 바와 같이, 요크(30)의 대향부(30d, 30e)의 중앙 부근에는 원기둥 형상의 볼록부(30a, 30b)가 각각 형성되어 있다. 볼록부(30a, 30b)는 실린더(16)의 근방까지 연장되어 있고, 그 단부면이 실린더(16)의 주위면의 형상을 따른 원호 형상으로 되어 있다. 볼록부(30a, 30b)는 대향부(30d, 30e)에 각각 수직으로 일체로 형성되어 있다. 볼록부(30a, 30b)는 실린더(16)에 대해서도 수직으로 연장되어 있다.

실린더(16)와 볼록부(30a) 사이에는 영구 자석(50a)이 설치되어 있고, 실린더(16)와 볼록부(30b) 사이에는 영구 자석(50b)이 설치되어 있다. 영구 자석(50a, 50b)은 실린더(16)의 주위면의 형상을 따른 원호 형상의 단면에서 스풀(20) 축선 방향으로 연장되도록 형성되어 있고, 볼록부(30a, 30b)의 단부면에 각각 고정되어 있다. 영구 자석(50a)과 영구 자석(50b)은 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 스풀(20)의 중간부(20c)를 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 그리고, 대향하는 한 쌍의 영구 자석(50a, 50b)은 스풀(20)의 축선 방향을 따라서 서로 자극이 반대 방향으로 배열되어 있다. 구체적으로는, 영구 자석(50a)은 스풀(20)의 축선 방향을 따라서 스풀(20)의 단부(20a)측이 S극이고 단부(20b)측이 N극으로 되도록 배치되어 있고, 영구 자석(50b)은 스풀(20)의 축선 방향을 따라서 스풀(20)의 단부(20a)측이 N극이고 단부(20b)측이 S극으로 되도록 배치되어 있다. 영구 자석(50a, 50b)은 모두, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 N극 부분과 S극 부분이 동등한 길이로 형성되어 있다. 이와 같이 하여, 화살표 A 및 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 영구 자석(50a)과 영구 자석(50b) 사이에 스풀(20)의 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계가 형성되어 있다.

상기 요크(30)의 볼록부(30a, 30b)는 상기 코일(40a, 40b)의 각각의 철심으로 되어 있고, 볼록부(30a, 30b)의 주위에 도선을 감음으로써 코일(40a, 40b)이 형성되어 있다. 이들 코일(40a, 40b)은 영구 자석(50a, 50b)에 대해 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치되어 있고, 화살표 C로 나타낸 바와 같이, 대향하는 영구 자석(50a, 50b) 및 스풀(20)의 중간부(20c)를 관통하는 자계를 통전에 의해 발생시킨다. 또한, 이것과 반대 방향으로 통전함으로써, 코일(40a, 40b)은 화살표 C와 반대 방향의 자계를 발생시킨다.

요크(30)는 대향하는 영구 자석(50a, 50b) 및 코일(40a, 40b)을 사이에 두는 대향부(30d) 및 대향부(30e)를 구비하고 있다. 수직부(30c)는 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 면(T)을 따라서 그들의 대향부(30d, 30e)를 한쪽[공급 통로(11)를 사이에 두고 실린더(16)와 반대측]으로부터 연결되어 있다. 즉, 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 면(T)을 따라서 그들의 대향부(30d, 30e)의 다른 쪽[실린더(16)를 사이에 두고 공급 통로(11)와 반대측]에는 대향부(30d, 30e)를 연결하는 수직부가 설치되어 있지 않다. 이와 같이 형성된 요크(30)에 의해, 화살표 C로 나타낸 바와 같이, 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 발생하는 자계가 영구 자석(50a, 50b)으로 유도된다. 또한, 요크(30)의 수직부(30c)는 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 면(T)을 따라서 대향부(30d, 30e)를 한쪽으로부터 연결하는 연결부를 구성하고, 요크(30)는 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 발생하는 자계를 영구 자석(50a, 50b)으로 유도하는 자로 형성부를 구성한다.

스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(50a, 50b)은 스풀(20)의 중간부(20c)(강자성체 부분)보다도 길게 형성되어 있고, 구체적으로는 영구 자석(50a, 50b)은 중간부(20c)의 2배의 길이로 형성되어 있다. 따라서, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(50a, 50b)의 중앙부에 중간부(20c)가 위치하는 중립 상태에서는, 영구 자석(50a, 50b)의 N극 및 S극에 중간부(20c)가 절반씩 겹쳐져 있다. 코일(40a, 40b)에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 스풀(20)의 축선 방향의 스프링(23a)측에 있어서 중간부(20c)의 단부면으로부터 영구 자석(50a, 50b)의 단부면까지의 길이가, 상기 제1 공급 통로(12)를 완전 개방으로 하는 동시에 상기 제2 공급 통로(14)를 완전 폐쇄로 하기 위해 스풀(20)을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있다. 코일(40a, 40b)에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 스풀(20)의 축선 방향의 스프링(23b)측에 있어서 중간부(20c)의 단부면으로부터 영구 자석(50a, 50b)의 단부면까지의 길이가, 상기 제1 공급 통로(12)를 완전 폐쇄로 하는 동시에 상기 제2 공급 통로(14)를 완전 개방으로 하기 위해 스풀(20)을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있다. 그리고, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(50a, 50b)에 중간부(20c)가 겹쳐져 있지 않은 범위가 중간부(20c)의 이동하는 범위로 된다. 즉, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(50a, 50b)의 길이의 범위에서 중간부(20c)는 이동한다.

영구 자석(50a, 50b)과 스풀(20)의 중간부(20c) 사이에는 실린더(16)의 내벽을 구성하는 슬리브 부재(10)의 합성 수지가 존재하고 있다. 즉, 영구 자석(50a, 50b) 및 코일(40a, 40b)로부터 발생하는 자계는 슬리브 부재(10)를 투과하여 스풀(20)의 중간부(20c)에 작용한다. 이로 인해, 슬리브 부재(10)에 있어서 영구 자석(50a, 50b)과 스풀(20)의 중간부(20c)에 끼워지는 부분은 자계를 효율적으로 투과시키기 위해 실린더(16)의 강성을 확보할 수 있는 최저한의 두께로 형성되어 있다.

코일(40a, 40b)에 통전되어 있지 않은 상태에서는 화살표 C로 나타내는 자계가 발생하고 있지 않고, 영구 자석(50a, 50b)에 의해 화살표 A 및 화살표 B로 나타내는 자계가 발생하고 있다. 이 상태에 있어서, 알루미늄에 의해 형성된 단부(20a, 20b)는 자력의 작용을 받지 않는다. 강에 의해 형성된 중간부(20c)는 자력의 작용을 받지만, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 그 자력은 균형이 잡혀 있다. 또한, 스풀(20)을 미끄럼 이동 방향으로 압박하는 상기 스프링(23a, 23b)의 압박력의 작용에 의해, 코일(40a, 40b)에 통전되어 있지 않은 중립 상태에서는 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(50a, 50b)의 중앙에 중간부(20c)가 위치한다.

다음에, 이와 같이 구성된 유체 제어 밸브의 동작에 대해 설명한다.

스풀(20)을 축선 방향으로 이동시키는 경우에는 코일(40a, 40b)에 통전하는 방향 및 그 전류의 크기를 제어한다. 예를 들어, 코일(40a, 40b)에 통전하여 화살표 C로 나타낸 바와 같이 영구 자석(50b)으로부터 영구 자석(50a)의 방향으로 관통하는 자계를 발생시키면, 화살표 A로 나타내는 영구 자석(50a)의 N극으로부터 영구 자석(50b)의 S극을 향하는 자계는 약해지고, 화살표 B로 나타내는 영구 자석(50b)의 N극으로부터 영구 자석(50a)의 S극을 향하는 자계는 강해진다.

그리고, 예를 들어 도 6에 도시한 바와 같이, 영구 자석(50a)과 영구 자석(50b) 사이에 있어서, 영구 자석(50a)의 N극으로부터 영구 자석(50b)의 S극을 향하는 자계는 소멸하고, 화살표 D로 나타내는 영구 자석(50b)의 N극으로부터 영구 자석(50a)의 S극을 향하는 강한 자계가 형성된다. 이 자계가 스풀(20)의 중간부(20c)에 작용하여, 스풀(20)에는 축선 방향에 있어서 스프링(23a)측으로 이동시키는 힘이 작용한다.

그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 스프링(23a)의 압박력에 저항하여 스풀(20)이 공급 통로(11)가 개방되는 방향으로 이동하여, 제1 공급 통로(12) 및 제1 배출 통로(13)의 유로 면적이 커지는 동시에, 제2 공급 통로(14) 및 제2 배출 통로(15)의 유로 면적이 작아진다. 여기서, 코일(40a, 40b)의 통전량을 크게 할수록 발생하는 자계가 강해지므로, 영구 자석(50a)의 N극으로부터 영구 자석(50b)의 S극을 향하는 자계는 약해지는 동시에, 영구 자석(50b)의 N극으로부터 영구 자석(50a)의 S극을 향하는 자계가 강해진다. 따라서, 코일(40a, 40b)의 통전량을 제어함으로써, 스풀(20)을 이동시키는 자력의 크기, 나아가서는 스풀(20)의 이동량을 제어 할 수 있다.

또한, 스풀(20)을 축선 방향의 반대측으로 이동시키는 경우에는, 코일(40a, 40b)의 통전 방향을 반대로 하는 동시에, 그 통전량을 제어함으로써 스풀(20)의 이동량을 제어할 수 있다. 이와 같이 하여, 공급 통로(12, 14)의 유로 면적을 조정하여 유체의 유량을 제어할 수 있다.

이상 상세하게 서술한 본 실시 형태의 구성에 따르면, 이하의 우수한 효과가 얻어진다.

스풀(20)의 축선 방향으로 연장되도록 스풀(20)에 형성된 중간부(20c)(강자성체 부분)와, 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 스풀(20)의 중간부(20c)를 사이에 두고 대향하여 배치되어 서로의 사이에 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계(도 4에 화살표 A 및 화살표 B로 나타내는 자계)를 형성하는 영구 자석(50a, 50b)을 구비하므로, 이 축선 방향으로 연장되는 중간부(20c)는 영구 자석(50a, 50b)으로부터 자력을 받는다. 또한, 영구 자석(50a, 50b)은 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 중간부(20c)보다도 길게 형성되어 있으므로, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(50a, 50b)의 범위 내에 중간부(20c)가 위치한다.

여기서, 영구 자석(50a, 50b)에 대해 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치되어 대향하는 영구 자석(50a, 50b)을 관통하는 자계(도 4에 화살표 C로 나타내는 자계)를 통전에 의해 발생시키는 코일(40a, 40b)을 구비하므로, 대향하는 영구 자석(50a, 50b)을 관통하는 자계를 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 발생시킴으로써, 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계의 한쪽이 약해지는 동시에 다른 쪽 이 강해진다. 이로 인해, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 자계가 약해진 측으로부터 강해진 측으로 중간부(20c)를 이동시키도록 자력이 작용하여, 스프링(23a, 23b)의 압박력에 저항하여 스풀(20)을 이동시킬 수 있다. 그 결과, 중간부(20c)가 형성된 스풀(20)을 그 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치된 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 이동시키므로, 코일이나 실린더 등의 구동 기구를 스풀(20)의 축선 방향에 설치할 필요가 없어, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 짧게 할 수 있다.

영구 자석(50a, 50b)은 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 중간부(20c)보다도 길게 형성되어 있으므로, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(50a, 50b)의 범위 내에 중간부(20c)가 위치한다. 그리고, 코일(40a, 40b)의 통전에 의해, 중간부(20c)는 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(50a, 50b)의 길이의 범위에서 이동한다.

여기서, 코일(40a, 40b)에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 스풀(20)의 축선 방향의 한쪽에 있어서 중간부(20c)의 단부면으로부터 영구 자석(50a, 50b)의 단부면까지의 길이가, 유체 통로의 적어도 하나를 완전 개방 또는 완전 폐쇄로 하기 위해 스풀(20)을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있으므로, 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(50a, 50b)의 길이의 범위에서 중간부(20c)를 이동시킴으로써, 유체 통로의 적어도 하나를 용이하게 완전 개방 또는 완전 폐쇄까지 조정할 수 있다.

대향하는 영구 자석(50a, 50b) 및 코일(40a, 40b)을 사이에 두는 대향 부(30d, 30e)와, 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 면(T)을 따라서 그들의 대향부(30d, 30e)를 한쪽으로부터 연결하는 수직부(30c)로 이루어지고, 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 발생하는 자계를 영구 자석(50a, 50b)으로 유도하는 요크(30)(자로 형성부)를 구비하므로, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서의 유체 제어 밸브의 길이를 연장하지 않고, 스풀(20)을 이동시키는 힘을 크게 할 수 있다.

여기서, 스풀(20)을 사이에 두고 수직부(30c)와 반대측에는 자로가 형성되어 있지 않다. 그리고, 슬리브 부재(10)에 형성된 복수의 유체 통로는 스풀(20)과 수직부(30c) 사이를 지나 스풀(20)에 연통하는 공급 통로(11, 12, 14)와, 스풀(20)에 대해 수직부(30c)와 반대측에서 연통하는 동시에 스풀(20)을 사이에 두고 수직부(30c)와 반대측에 있어서 외부에 연통하는 배출 통로(13, 15)를 가지므로, 스풀(20)과 수직부(30c) 사이의 부분 및 수직부(30c)와 반대측의 자로가 형성되어 있지 않은 부분에 유체 통로를 형성할 수 있다. 그 결과, 스풀(20)을 이동시키는 힘을 요크(30)에 의해 크게 하면서, 유체 통로를 효율적으로 배치할 수 있다.

대향하여 배치된 영구 자석은 스풀(20)의 축선 방향을 따라서 서로 자극이 반대 방향으로 배열된 한 쌍의 영구 자석(50a, 50b)으로 이루어지므로, 한 쌍의 영구 자석(50a, 50b)에 의해서만 자계를 형성할 수 있다. 그 결과, 영구 자석의 수를 적게 할 수 있으므로, 유량 제어 밸브의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

스풀(20)은 슬리브 부재(10) 내에 수용되어 있으므로, 슬리브 부재(10)를 투과시켜 스풀(20)의 중간부(20c)(강자성체 부분)에 자계를 작용시킬 필요가 있다. 이로 인해, 슬리브 부재(10)가 강자성체로 형성되어 있는 경우에는 스풀(20)의 중 간부(20c)에 자계를 작용시키는 것이 곤란해진다.

이러한 점에서, 본 실시 형태에 따르면, 슬리브 부재(10)는 강자성체가 아닌 합성 수지에 의해 형성되어 있으므로, 슬리브 부재(10)를 투과시켜 스풀(20)의 중간부(20c)에 자계를 작용시킬 수 있다. 또한, 슬리브 부재(10)에 있어서 영구 자석(50a, 50b)과 스풀(20)의 중간부(20c)에 끼워지는 부분은, 자계를 효율적으로 투과시키기 위해 실린더(16)의 강성을 확보할 수 있는 최저한의 두께로 형성되어 있다. 이로 인해, 스풀(20)의 중간부(20c)에 작용하는 자력을 크게 할 수 있어, 자력이 큰 영구 자석을 채용하거나, 코일의 통전량을 크게 할 필요가 없다.

(제2 실시 형태)

이하, 본 발명에 관한 유체 제어 밸브를 구현화한 제2 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하는 동시에, 제1 실시 형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 번호를 부여함으로써 설명을 생략한다.

본 실시 형태에서는 자로를 형성하는 요크의 구성 및 슬리브 부재에 형성되는 유체 통로의 구성이 제1 실시 형태로부터 변경되어 있다. 또한, 도 8은 유체 제어 밸브의 유체 통로를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이고, 도 9는 도 8의 9-9선 단면도이다.

도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 슬리브 부재(110)에는 대향하는 영구 자석(50a, 50b) 사이에 있어서 동일한 평면을 따라서 연장되도록, 공급 통로(111), 제1 공급 통로(112), 제2 공급 통로(114), 제1 배출 통로(13), 제2 배출 통로(15) 가 형성되어 있다. 공급 통로(111)는 스풀(20)의 축선 방향과 직교하는 방향에 있어서 외부와 연통하고 있다. 공급 통로(112, 114)는 공급 통로(111)에 각각 연통하는 동시에 실린더(16)[스풀(20)]에 대해 각각 수직으로 연통하고 있다. 공급 통로(112)와 배출 통로(13)는 스풀(20)의 서로 반대가 되는 양측면에 각각 연통하고, 공급 통로(114)와 배출 통로(15)는 스풀(20)의 서로 반대가 되는 양측면에 각각 연통하고 있다. 즉, 공급 통로(112)와 배출 통로(13)는 스풀(20)을 사이에 두고 서로 반대측에서 스풀(20)에 연통하고, 공급 통로(114)와 배출 통로(15)는 스풀(20)을 사이에 두고 서로 반대측에서 스풀(20)에 연통하고 있다. 제1 공급 통로(112) 및 제2 공급 통로(114)의 각각의 연장선 상에 직선 형상의 제1 배출 통로(13) 및 제2 배출 통로(15)가 형성되어 있다. 배출 통로(13, 15)는 스풀(20)의 축선 방향과 직교하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통하고 있다. 또한, 이들 통로는 모두 단면 원형상으로 동일한 직경으로 형성되어 있다.

요크(130)는 스풀(20)의 축선 방향의 단부측을 통해 대향부(130d, 130e)를 연결하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 요크(130)는 영구 자석(50a, 50b) 및 코일(40a, 40b)을 사이에 두는 대향부(130d, 130e)를 구비하고 있다. 대향부(130d, 130e)는 코일(40a, 40b)의 축선 방향에 수직인 직사각 판형상으로 각각 형성되어 있다. 수직부(130c)(연결부)는 스풀(20)의 축선 방향의 양단부측을 통해 그들의 대향부(130d, 130e)를 각각 연결하고 있다. 이들 대향부(130d, 130e)와 수직부(130c)로 이루어지는 요크(130)에 의해 자로가 형성되어 있다. 이들 대향부(130d, 130e) 및 수직부(130c)는 배출 통로(13, 15)가 연장되는 방향으로 적층된 강판에 의해 일체로 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 요크(130)에 의해, 화살표 C로 나타낸 바와 같이, 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 발생하는 자계가 영구 자석(50a, 50b)으로 유도된다.

이상 상세하게 서술한 본 실시 형태의 구성에 따르면, 제1 실시 형태에 준한 효과에 추가하여 이하의 우수한 효과가 얻어진다.

대향하는 영구 자석(50a, 50b) 및 코일(40a, 40b)을 사이에 두는 대향부(130d, 130e)와, 스풀(20)의 축선 방향의 단부측을 통해 그들의 대향부(130d, 130e)를 연결하는 수직부(130c)로 이루어지고, 코일(40a, 40b)의 통전에 의해 발생하는 자계를 영구 자석(50a, 50b)으로 유도하는 요크(130)를 구비하기 때문에, 스풀(20)의 축선 방향으로 요크(130)의 수직부(130c)가 설치되기는 하나, 스풀(20)의 구동 기구를 설치하는 경우와 비교하여 그 길이를 짧게 할 수 있다. 그리고, 슬리브 부재(110)의 복수의 유체 통로는 대향하는 영구 자석(50a, 50b) 사이에 있어서 스풀(20)의 서로 반대가 되는 양측면에 각각 연통하는 동시에 스풀(20)의 축선 방향과 직교하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통하는 공급 통로(111) 및 배출 통로(13, 15)를 가지므로, 자로가 형성되어 있지 않은 방향인 스풀(20)의 축선 방향으로 직행하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통하는 유체 통로를 형성할 수 있다. 그 결과, 스풀(20)을 이동시키는 힘을 요크(130)에 의해 크게 하면서, 유체의 유동 저항을 감소시킬 수 있다.

요크(130)의 수직부(130c)는 스풀(20)의 축선 방향의 양단부측에 형성되어 있으므로, 수직부(130c)가 한쪽의 단부측에만 형성되는 경우와 비교하여 효율적으 로 자계를 유도할 수 있다. 그 결과, 스풀(20)을 이동시키는 힘을 보다 크게 할 수 있다.

(제3 실시 형태)

이하, 본 발명에 관한 유체 제어 밸브를 구현화한 제3 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하는 동시에, 제1 실시 형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 번호를 부여하여, 제1 실시 형태에 준한 부재에 대해서는 200을 추가한 번호를 부여함으로써 설명을 생략한다.

본 실시 형태에서는 슬리브 부재에 형성되는 유체 통로의 구성 및 그 통로의 유로 면적을 조정하는 스풀의 구성이 제1 실시 형태로부터 변경되어 있다. 또한, 도 10은 유체 제어 밸브의 유체 통로를 포함하는 평면으로 절단한 단면도이고, 도 11은 도 10의 11-11선 단면도이다.

도 10, 도 11에 도시한 바와 같이, 슬리브 부재(210)에는 각각 외부와 연통하는 공급 통로(211), 제1 배출 통로(213), 제2 배출 통로(215) 및 제3 배출 통로(218)가 형성되어 있다. 공급 통로(211)는 슬리브 부재(210)에 있어서 스풀(220)의 축선 방향에 수직인 측면으로 개방되는 동시에, 스풀(220)과 요크(230)의 수직부(230c) 사이를 통해 직선 형상으로 연장되어 있다. 그리고, 공급 통로(211)와 상기 실린더(216)에 대해 각각 수직으로 연통하는 제1 공급 통로(212), 제2 공급 통로(214) 및 제3 공급 통로(217)가 공급 통로(211)의 상류측으로부터 차례로 직선 형상으로 형성되어 있다. 제1 공급 통로(212), 제2 공급 통로(214) 및 제3 공급 통로(217)의 각각의 연장선 상에 직선 형상의 제1 배출 통로(213), 제2 배출 통로(215) 및 제3 배출 통로(218)가 형성되어 있다. 제1 배출 통로(213), 제2 배출 통로(215) 및 제3 배출 통로(218)는 각각 실린더(216)에 대해 수직으로 연통하고 있다. 즉, 배출 통로(213, 215, 218)는 스풀(220)에 대해 요크(230)의 수직부(230c)와 반대측에서 연통하는 동시에 스풀(220)을 사이에 두고 수직부(230c)와 반대측에 있어서 외부에 연통하고 있다.

이들 공급 통로(212, 214, 217) 및 배출 통로(213, 215, 218)는 요크(230)의 수직부(230c)에 대해 수직으로 형성되어 있다. 제1 공급 통로(212), 제2 공급 통로(214) 및 제3 공급 통로(217)는 스풀(220)의 축선 방향으로 배열되어 평행하게 형성되어 있고, 제1 배출 통로(213), 제2 배출 통로(215) 및 제3 배출 통로(218)는 스풀(220)의 축선 방향으로 배열되어 평행하게 형성되어 있다. 이와 같이, 공급 통로(211), 제1 공급 통로(212), 제2 공급 통로(214), 제3 공급 통로(217), 제1 배출 통로(213), 제2 배출 통로(215) 및 제3 배출 통로(218)는 스풀(220)의 중심축을 포함하여 요크(230)의 수직부(230c)에 수직인 평면을 따라서 형성되어 있다. 이들 통로는 모두 단면 원형상으로 동일한 직경으로 형성되어 있다.

스풀(220)은 축선 방향의 단부에 배치된 단부(220a, 220b)와, 그들 단부(220a, 220b)에 끼워져 축선 방향의 중간에 배치된 중간부(220c)로 이루어진다. 단부(220a, 220b)는 강자성체가 아닌 재질로 형성되어 있고, 구체적으로는 알루미늄에 의해 형성되어 있다. 중간부(220c)는 강자성체로 형성되어 있고, 구체적으로는 강에 의해 형성되어 있다. 스풀(220)에 있어서, 단부(220a)의 외주면에는 스풀(220)의 축선 방향의 폭이 공급 통로(212)의 직경과 대략 동등한 홈(227)이 형성 되고, 단부(220b)의 외주면에는 스풀(220)의 축선 방향의 폭이 공급 통로(214, 217)의 직경과 대략 동등한 홈(228, 229)이 각각 형성되어 있다. 제2 공급 통로(214)를 폐쇄하기 위해서는, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서 중간부(220c)는 공급 통로(214)의 직경과 동등한 폭이 필요해진다. 여기서는, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서 중간부(220c)의 폭은 공급 통로(214)의 직경보다도 크게 형성되어 있고, 구체적으로는 공급 통로(214)의 직경의 대략 2배로 형성되어 있다. 스풀(220)이 중립 위치(도 10, 도 11의 위치)에 있을 때에, 제1 공급 통로(212) 및 제3 공급 통로(217)는 완전 폐쇄로 되고, 제2 공급 통로(214)는 완전 개방으로 된다. 그리고, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 이들 홈(227 내지 229)이 각 공급 통로에 겹치는 폭이 커질수록 유로 면적이 커져, 스풀(220)을 통과하여 각 배출 통로로 유통하는 유체의 양이 많아진다. 따라서, 스풀(220)의 미끄럼 이동 방향(축선 방향)에 있어서의 위치를 조정함으로써, 각 통로를 유통하는 유체의 양을 제어할 수 있다.

스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(250a, 250b)은 스풀(220)의 중간부(220c)(강자성체 부분)보다도 길게 형성되어 있고, 구체적으로는 영구 자석(250a, 250b)은 중간부(220c)의 2배의 길이로 형성되어 있다. 따라서, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(250a, 250b)의 중앙부에 중간부(220c)가 위치하는 중립 상태에서는, 영구 자석(250a, 250b)의 N극 및 S극에 중간부(220c)가 절반씩 겹쳐져 있다. 또한, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(250a)에 있어서 S극의 절반이 스풀(220)의 홈(227)과 일치하도록 겹치는 동시에 N극의 절반이 스풀(220)의 홈(228)과 일치하도록 겹쳐져, 영구 자석(250b)에 있어서 N극의 절 반이 스풀(220)의 홈(227)과 일치하도록 겹치는 동시에 S극의 절반이 스풀(220)의 홈(228)과 일치하도록 겹쳐져 있다. 코일(240a, 240b)에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 스풀(220)의 축선 방향의 스프링(223a)측에 있어서 중간부(220c)의 단부면으로부터 영구 자석(250a, 250b)의 단부면까지의 길이가, 상기 제1 공급 통로(212)를 완전 개방으로 하는 동시에 상기 제2 공급 통로(214)를 완전 폐쇄로 하기 위해 스풀(220)을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있다. 코일(240a, 240b)에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 스풀(220)의 축선 방향의 스프링(223b)측에 있어서 중간부(220c)의 단부면으로부터 영구 자석(250a, 250b)의 단부면까지의 길이가, 상기 제2 공급 통로(214)를 완전 폐쇄로 하는 동시에 상기 제3 공급 통로(217)를 완전 개방으로 하기 위해 스풀(220)을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있다.

그리고, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(250a, 250b)에 중간부(220c)가 겹쳐져 있지 않은 범위가 중간부(220c)의 이동하는 범위로 된다. 즉, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(250a, 250b)의 길이의 범위에서 중간부(220c)는 이동한다. 스풀(220)을 미끄럼 이동 방향으로 압박하는 스프링(223a, 223b)의 압박력의 작용에 의해, 코일(240a, 240b)에 통전되어 있지 않은 중립 상태에서는, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(250a, 250b)의 중앙에 중간부(220c)가 위치한다.

스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(250a)에 있어서 S극의 절반이 스풀(220)의 홈(227)과 일치하도록 겹쳐지는 동시에 N극의 절반이 스풀(220)의 홈(228)과 일치하도록 겹쳐지고, 영구 자석(250b)에 있어서 N극의 절반이 스풀(220)의 홈(227)과 일치하도록 겹쳐지는 동시에 S극의 절반이 스풀(220)의 홈(228)과 일치하도록 겹쳐져 있다. 그리고, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(250a, 250b)의 길이의 범위에서 중간부(220c)는 이동하므로, 코일(240a, 240b)의 통전에 의해 스풀(220)을 홈(227, 228)의 폭만큼 이동시킬 수 있어, 공급 통로(212, 214, 217)를 각각 완전 폐쇄로부터 완전 개방까지 조정할 수 있다.

제2 공급 통로(214)를 폐쇄하기 위해서는, 스풀(220)의 축선 방향에 있어서 중간부(220c)는 공급 통로(214)의 직경과 동등한 폭이 필요해진다. 본 실시 형태는 스풀(220)의 축선 방향에 있어서 중간부(220c)의 폭은 공급 통로(214)의 직경보다도 크게 형성되어 있고, 구체적으로는 공급 통로(214)의 직경의 대략 2배로 형성되어 있으므로, 중간부(220c)를 관통하는 자계를 보다 넓은 범위에서 받을 수 있다. 그 결과, 스풀(220)을 이동시키는 힘을 더욱 크게 할 수 있다.

(제4 실시예)

이하, 본 발명에 관한 유체 제어 밸브를 구현화한 제4 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하는 동시에, 제1 실시 형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 번호를 부여함으로써 설명을 생략한다.

본 실시 형태에서는 영구 자석의 구성이 제1 실시 형태로부터 변경되어 있 다. 또한, 도 12는 유체 제어 밸브의 유체 통로를 포함하는 평면에 수직인 평면으로 절단한 단면도이고, 도 13은 도 12의 13-13선 단면도이다.

도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 실린더(16)와 볼록부(30a) 사이에는 영구 자석(351a, 352a)이 설치되어 있고, 실린더(16)와 볼록부(30b) 사이에는 영구 자석(351b, 352b)이 설치되어 있다. 이들 영구 자석은 실린더(16)의 주위면의 형상을 따른 원호 형상의 단면에서 스풀(20) 축선 방향으로 연장되도록 형성되어 있고, 마찬가지로 원호 형상으로 축선 방향으로 연장되도록 형성된 볼록부(30a, 30b)의 단부면에 각각 고정되어 있다. 영구 자석(351a)과 영구 자석(351b)은 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 스풀(20)의 중간부(20c)를 사이에 두고 대향하여 배치되고, 영구 자석(352a)과 영구 자석(352b)은 스풀(20)의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 스풀(20)의 중간부(20c)를 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 영구 자석(351a)과 영구 자석(352a)은 스풀(20)의 축선 방향으로 배열되어 배치되고, 영구 자석(351b)과 영구 자석(352b)은 스풀(20)의 축선 방향으로 배열되어 배치되어 있다.

이들 영구 자석은 모두 스풀(20)의 축선 방향으로 직행하는 방향으로 자극이 배열된 래디얼 이방성의 영구 자석이다. 영구 자석(351a)과 영구 자석(352a)은 서로 자극의 배열이 반대로 되어 있고, 구체적으로는 영구 자석(351a)은 스풀(20)측이 S극으로 되고, 영구 자석(352a)은 스풀(20)측이 N극으로 되어 있다. 영구 자석(351b)과 영구 자석(352b)은 서로 자극의 배열이 반대로 되어 있고, 구체적으로는 영구 자석(351b)은 스풀(20)측이 N극으로 되고, 영구 자석(352b)은 스풀(20)측 이 S극으로 되어 있다. 영구 자석(351a, 352a)은 스풀(20)의 축선 방향의 길이가 동등하게 형성되어 있고, 영구 자석(351b, 352b)은 스풀(20)의 축선 방향의 길이가 동등하게 형성되어 있다. 이와 같이 하여, 화살표 A로 나타낸 바와 같이 영구 자석(352a)의 N극으로부터 영구 자석(352b)의 S극을 향하는 자계가 형성되고, 화살표 B로 나타낸 바와 같이 영구 자석(351b)의 N극으로부터 영구 자석(351a)의 S극을 향하는 자계가 형성되어 있다. 즉, 이들 영구 자석에 의해, 스풀(20)의 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계가 형성되어 있다.

스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(351a, 352a)을 합계한 길이와, 영구 자석(351b, 352b)을 합계한 길이는 스풀(20)의 중간부(20c)(강자성체 부분)보다도 각각 길게 형성되어 있고, 구체적으로는 영구 자석(351a, 352a, 351b, 352b)은 모두 중간부(20)와 동등한 길이로 형성되어 있다. 따라서, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(351a) 및 영구 자석(352a)[영구 자석(351b) 및 영구 자석(352b)]의 경계부에 중간부(20c)가 위치하는 중립 상태에서는, 영구 자석(351a, 352a, 351b, 352b)에 중간부(20c)가 각각 절반씩 겹쳐져 있다. 그리고, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서, 영구 자석(351a, 351b)에 중간부(20c)가 겹쳐져 있지 않은 범위 및 영구 자석(352a, 352b)에 중간부(20c)가 겹쳐져 있지 않은 범위가 중간부(20c)의 이동하는 범위로 된다. 즉, 스풀(20)의 축선 방향에 있어서 영구 자석(351a) 및 영구 자석(352a)[영구 자석(351b) 및 영구 자석(352b)]의 길이의 범위에서 중간부(20c)는 미끄럼 이동한다.

이상 상세하게 서술한 본 실시 형태의 구성에 의해서도, 제1 실시 형태에 준 한 효과가 얻어진다.

본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 예를 들어 다음과 같이 실시되어도 좋다.

상기 각 실시 형태에서는 원기둥 형상의 스풀을 채용하였지만, 사각 기둥 형상의 스풀 등, 그 밖의 단면 형상을 갖는 기둥 형상의 스풀을 채용할 수도 있다.

상기 각 실시 형태에서는 실린더의 축선 방향의 양단부 부근에 각각 미끄럼 이동 베어링을 설치하였지만, 이들 미끄럼 이동 베어링 대신에, 스풀의 양단부의 외주에 미끄럼 이동 저항이 작은 부재를 일체적으로 설치하거나, 혹은 미끄럼 이동 베어링을 생략할 수도 있다.

상기 각 실시 형태에서는 유체 통로의 유로 면적을 조정하는 형태로서, 유체 통로의 유로 면적을 연속적으로 크게 또는 작게 하도록 하였지만, 유체 통로의 상태를 완전 개방과 완전 폐쇄로 절환하도록 해도 좋다.

상기 각 실시 형태에서는 스풀(20)의 단부(20a, 20b) 및 스풀(220)의 단부(220a, 220b)에 대해, 전체를 강자성체가 아닌 알루미늄에 의해 형성하였지만, 영구 자석 및 코일의 발생하는 자계의 영향을 무시할 수 있는 위치에 이들이 배치되어 있으면, 스풀의 단부에 강자성체의 부분을 포함하고 있어도 좋다.

상기 제2 실시 형태에서는 요크(130)의 수직부(130c)를 스풀(20)의 축선 방향의 양단부측에 형성하였지만, 요크(130)의 수직부(130c)를 스풀(20)의 축선 방향의 일단부측에만 형성할 수도 있다. 또한, 요크(130)의 수직부(130c)를 생략할 수도 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 스풀(20)을 이동시키는 힘은 작아지지만, 스 풀(20)의 축선 방향에 있어서 유체 제어 밸브의 길이를 짧게 할 수 있다.

상기 각 실시 형태에서는, 스풀 및 비영구 자석을 사이에 두도록 코일을 대향하여 배치하였지만, 영구 자석에 대해 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향의 한쪽에만 코일을 배치할 수도 있다. 이 경우라도, 코일의 통전에 의해 발생하는 자계를 영구 자석으로 유도하는 자로 형성부를 구비하는 구성 등에 의해, 스풀을 이동시키는 힘을 확보할 수 있다.

상기 각 실시 형태에서는 스풀의 중심축을 포함하여 요크의 수직부에 수직인 평면, 즉 요크의 대향부에 평행한 평면을 따라서 공급 통로 및 배출 통로를 형성하였지만, 대향하는 영구 자석의 사이라면 이 평면에 대해 경사지는 평면을 따라서 공급 통로 및 배출 통로를 형성해도 좋다. 또한, 공급 통로 및 배출 통로를 반드시 특정한 평면을 따라서 형성하지 않아도 좋다.

상기 각 실시 형태에서는 1개의 공급 통로로부터 복수의 공급 통로로 분기하는 유체 통로를 채용하였지만, 각각 독립된 복수개의 공급 통로로 이루어지는 유체 통로를 채용할 수도 있다. 그 경우에는, 제2 실시 형태와 마찬가지로 대향하는 영구 자석 및 코일을 사이에 두는 대향부와, 스풀의 축선 방향의 단부측을 통해 그들의 대향부를 연결하는 연결부로 이루어지는 자로 형성부를 구비함으로써, 대향하는 영구 자석 사이에 있어서 각 공급 통로를 직선 형상으로 형성하여 자로가 형성되어 있지 않은 방향인 스풀의 축선 방향으로 직행하는 방향에 있어서 외부와 각각 연통시킬 수 있다. 그 결과, 스풀을 이동시키는 힘을 자로 형성부에 의해 크게 하면서, 유체의 유동 저항을 감소시킬 수 있다.

상기 각 실시 형태에서는 공급 통로(11)측으로부터 스풀(20)을 통과하여 배출 통로(13, 15)측으로 유체를 유통시키는 유체 제어 밸브, 혹은 공급 통로(111)측으로부터 스풀(20)을 통과하여 배출 통로(13, 15)측으로 유체를 유통시키는 유체 제어 밸브 등으로서 본 발명을 구현화하였지만, 동일한 구성에 있어서, 배출 통로(13, 15)측으로부터 스풀(20)을 통과하여 공급 통로(11)측으로 유체를 유통시키는 유체 제어 밸브, 혹은 배출 통로(13, 15)측으로부터 스풀(20)을 통과하여 각각 공급 통로(111)측으로 유체를 유통시키는 유체 제어 밸브 등으로서 본 발명을 구현화할 수도 있다.

상기 각 실시 형태에서는 슬리브 부재(10, 110, 210)를 강자성체가 아닌 합성 수지에 의해 형성하였지만, 알루미늄 등의 강자성체가 아닌 금속에 의해 형성할 수도 있다.

상기 각 실시 형태에서는 스풀(20)의 중간부(20c)를 강자성체로 형성하고, 단부(20a, 20b)를 알루미늄으로 형성하고 있거나, 혹은 스풀(220)의 중간부(220c)를 강자성체로 형성하고, 단부(220a, 220b)를 알루미늄으로 형성하고 있으므로, 다른 재질로 이루어지는 중간부와 단부를 접합할 필요가 있다. 이에 대해, 강자성체가 아닌 철계의 재질에 의해 스풀의 중간부와 단부를 일체로 성형하여, 중간부만을 어닐링함으로써, 중간부를 강자성체로 하는 동시에 단부를 강자성체가 아닌 재질로 할 수도 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 중간부와 단부가 일체로 형성되어 있으므로, 강도를 높게 할 수 있는 동시에, 접합 공정을 생략할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관한 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 단면도.

도 2는 도 1의 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 정면도.

도 3은 도 1의 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 측면도.

도 4는 도 1의 4-4선 단면도.

도 5는 도 2의 5-5선 단면도.

도 6은 도 4의 유체 제어 밸브의 동작을 도시하는 단면도.

도 7은 도 1의 유체 제어 밸브의 동작을 도시하는 단면도.

도 8은 제2 실시 형태에 관한 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 단면도.

도 9는 도 8의 9-9선 단면도.

도 10은 제3 실시 형태에 관한 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 단면도.

도 11은 도 10의 11-11선 단면도.

도 12는 제4 실시예에 관한 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 단면도.

도 13은 도 12의 13-13선 단면도.

도 14는 종래의 유체 제어 밸브의 구성을 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 슬리브 부재

11 : 공급 통로

15 : 배출 통로

16 : 실린더

20 : 스풀

30 : 요크

Claims

외부와 연통하는 복수의 유체 통로가 형성된 슬리브 부재와, 상기 슬리브 부재 내에 미끄럼 이동 가능하게 수용된 기둥 형상의 스풀과, 상기 스풀을 미끄럼 이동 방향으로 압박하는 압박 수단을 구비하고, 상기 압박 수단에 의한 압박력에 저항하여 상기 스풀을 그 축선 방향으로 미끄럼 이동시킴으로써 상기 유체 통로의 유로 면적을 각각 조정하는 유체 제어 밸브에 있어서,

상기 스풀의 축선 방향으로 연장되도록 상기 스풀의 중간부에 형성된 강자성체 부분과,

상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향에 있어서 상기 강자성체 부분을 사이에 두고 대향하여 배치되어 서로의 사이에 상기 축선 방향으로 배열된 반대 방향의 자계를 형성하는 동시에, 상기 스풀의 축선 방향에 있어서 상기 강자성체 부분보다도 길게 형성된 영구 자석과,

상기 영구 자석에 대해 상기 스풀의 축선 방향에 직교하는 방향으로 배치되어 상기 대향하는 영구 자석을 관통하는 자계를 통전에 의해 발생시키는 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 코일에 통전되어 있지 않은 상태에 있어서, 상기 축선 방향의 한쪽에 있어서 상기 강자성체 부분의 단부면으로부터 상기 영구 자석의 단부면까지의 길이가, 상기 유체 통로의 적어도 하나를 완전 개방 또는 완전 폐쇄로 하기 위해 상기 스풀을 미끄럼 이동시키는 길이와 동등하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
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제1항에 있어서, 상기 대향하여 배치된 영구 자석은 상기 스풀의 축선 방향을 따라서 서로 자극이 반대 방향으로 배열된 한 쌍의 영구 자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 스풀에 있어서 상기 강자성체 부분을 제외한 부분은 강자성체가 아닌 철계의 재질로 형성되어 있고, 상기 강자성체 부분은 상기 철계의 재질을 어닐링함으로써 생성되는 강자성체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
제1항에 있어서, 상기 슬리브 부재는 강자성체가 아닌 합성 수지, 또는 강자성체가 아닌 금속에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
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제2항에 있어서, 상기 대향하여 배치된 영구 자석은 상기 스풀의 축선 방향을 따라서 서로 자극이 반대 방향으로 배열된 한 쌍의 영구 자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
제2항에 있어서, 상기 스풀에 있어서 상기 강자성체 부분을 제외한 부분은 강자성체가 아닌 철계의 재질로 형성되어 있고, 상기 강자성체 부분은 상기 철계의 재질을 어닐링함으로써 생성되는 강자성체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
제2항에 있어서, 상기 슬리브 부재는 강자성체가 아닌 합성 수지, 또는 강자성체가 아닌 금속에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체 제어 밸브.
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