WO2005050073A1 - Magnetostrictive solenoid valve - Google Patents

Magnetostrictive solenoid valve Download PDF

Info

Publication number
WO2005050073A1
WO2005050073A1 PCT/JP2004/016569 JP2004016569W WO2005050073A1 WO 2005050073 A1 WO2005050073 A1 WO 2005050073A1 JP 2004016569 W JP2004016569 W JP 2004016569W WO 2005050073 A1 WO2005050073 A1 WO 2005050073A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetostrictive
valve body
valve
solenoid valve
casing
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/016569
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Teruo Mori
Toshihiro Suzuki
Original Assignee
Tdk Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tdk Corporation filed Critical Tdk Corporation
Publication of WO2005050073A1 publication Critical patent/WO2005050073A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644One-way valve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644One-way valve
    • F16K31/0651One-way valve the fluid passing through the solenoid coil
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00Magnetostrictive devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

A magnetostrictive solenoid valve with a simplified structure, where the number of parts can be reduced and which enables highly accurate and high speed regulation of a fluid flow rate. A magnetostrictive solenoid valve (10) has a substantially tubular casing (12), a magnetic coil (20) disposed so as to surround the outer periphery of the casing (12), and a valve body (14) made from a magnetostrictive material, provided in an inner space (12A) of the casing (12) and displaced according to the variation of a magnetic field, applied by a magnetic coil (20), to regulate the flow rate of a fluid flowing in the inner space (12A).

Description

明 細 書  Specification
磁歪式電磁弁  Magnetostrictive solenoid valve
技術分野  Technical field
[0001] 本発明は、磁歪素子を用いて流体の流量調整を行う磁歪式電磁弁に関する。  The present invention relates to a magnetostrictive solenoid valve that adjusts a flow rate of a fluid using a magnetostrictive element.
背景技術  Background art
[0002] 従来、図 9及び図 10に示されるような、磁歪素子を用いて流体の流量調整を行う磁 歪式電磁弁が種々提案されている (例えば、特開平 6- 174128号公報参照。;)。  Conventionally, various types of magnetostrictive solenoid valves for adjusting a flow rate of a fluid using a magnetostrictive element as shown in FIGS. 9 and 10 have been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-174128). ;).
[0003] この従来公知の磁歪式電磁弁 1は、流体が流れる管路 2Aが形成されたケーシング 2と、管路 2A内に配設され、磁界印カロコイル 3によって印加される磁界の大きさに対 応して伸縮する磁歪素子 4と、この磁歪素子 4の軸方向に配設された弾性部材力 な る弁体 5と、を備えている。  [0003] This conventionally known magnetostrictive solenoid valve 1 is composed of a casing 2 in which a pipe 2A through which a fluid flows is formed, and a casing 2 provided in the pipe 2A. The magnetostrictive element 4 includes a magnetostrictive element 4 that expands and contracts correspondingly, and a valve body 5 that is an elastic member and is arranged in the axial direction of the magnetostrictive element 4.
[0004] この磁歪式電磁弁 1では、図 9に示されるように、磁歪素子 4に磁界が印加されてい ない場合には、磁歪素子 4は軸方向に収縮し、ケーシング 2と弁体 5との間に流体通 路が形成され、流体が管路 2Aを流れ得る状態となる。一方、図 10に示されるように、 磁歪素子 4に磁界が印加されている場合には、磁歪素子 4は軸方向に伸長し、これ により弁体 5が弾性変形し流体の流量が制限される。  In this magnetostrictive solenoid valve 1, as shown in FIG. 9, when no magnetic field is applied to the magnetostrictive element 4, the magnetostrictive element 4 contracts in the axial direction, and the casing 2 and the valve element 5 A fluid passage is formed between them, and the fluid is ready to flow through the pipe 2A. On the other hand, as shown in FIG. 10, when a magnetic field is applied to the magnetostrictive element 4, the magnetostrictive element 4 extends in the axial direction, whereby the valve element 5 is elastically deformed and the flow rate of the fluid is restricted. .
[0005] このように、磁歪式電磁弁 1は、磁歪素子 4の伸縮によって弁体 5を弾性変形させる ことで流体通路の面積を変化させ、流体の流量を調整できるようになって!/、る。  [0005] As described above, the magnetostrictive solenoid valve 1 can adjust the flow rate of the fluid by changing the area of the fluid passage by elastically deforming the valve body 5 by expansion and contraction of the magnetostrictive element 4! You.
[0006] し力しながら、この従来公知の磁歪式電磁弁 1は、弾性部材カもなる弁体 5によって 流体通路の面積を変化させているため、弁体 5の経時変化や、温度に伴う変形によ つて流体の流量調整に誤差が生じやすい上に、弁体 5の応答速度 (弾性変形に要 する速度)の向上には限界があり、流量調整を高速で行うことができないといった問 題点があった。又、部品点数が多ぐ構造が複雑化しやすいため、コスト高になって しまうと!、つた問題点もあった。  [0006] While this force is applied, the conventionally known magnetostrictive solenoid valve 1 changes the area of the fluid passage by the valve element 5 which is also an elastic member, so that the valve element 5 changes with time and temperature. The deformation tends to cause errors in the flow rate adjustment of the fluid, and the improvement of the response speed of the valve element 5 (the speed required for elastic deformation) is limited, and the flow rate adjustment cannot be performed at high speed. There was a point. In addition, there is also a problem that if the number of parts is large and the structure is likely to be complicated, the cost will increase!
発明の開示  Disclosure of the invention
[0007] 本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、部品点数の 削減が可能でありながら、同時に、流体の流量調整を高精度、且つ、高速で行うこと ができる簡易構造の磁歪式電磁弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to reduce the number of parts and at the same time adjust the flow rate of a fluid with high accuracy and high speed. It is an object of the present invention to provide a magnetostrictive solenoid valve having a simple structure capable of performing the following.
[0008] 本発明の発明者は、流体の流量調整を高精度、且つ、高速で行うことができる簡易 構造の磁歪式電磁弁を見出した。  [0008] The inventor of the present invention has found a magnetostrictive solenoid valve having a simple structure capable of adjusting the flow rate of a fluid with high accuracy and at high speed.
[0009] 即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。 [0009] That is, the following objects of the present invention can achieve the above object.
[0010] (1)略筒状のケーシングと、該ケーシングの内側空間内に配設された磁歪部材から なる弁体と、前記ケーシングの外側を囲むように配置され、前記弁体に磁界を印加す る電磁コイルと、を有してなり、該電磁コイルによって前記弁体を前記内側空間の径 方向に変位させ、該内側空間内を流れる流体の流量を調整するようにしたことを特徴 とする磁歪式電磁弁。 [0010] (1) A substantially cylindrical casing, a valve body made of a magnetostrictive member disposed in an inner space of the casing, and a valve body arranged to surround the outside of the casing, and applying a magnetic field to the valve body. And the electromagnetic coil displaces the valve body in the radial direction of the inner space to adjust the flow rate of the fluid flowing in the inner space. Magnetostrictive solenoid valve.
[0011] (2)前記弁体によって前記内側空間を閉鎖可能としたことを特徴とする前記(1)記 載の磁歪式電磁弁。  (2) The magnetostrictive solenoid valve according to (1), wherein the inner space can be closed by the valve element.
[0012] (3)前記弁体は前記内側空間の径方向に沿って配設された板状体からなり、且つ (3) The valve body is formed of a plate-like body disposed along a radial direction of the inner space, and
、該弁体の厚さ方向両側に柱状の軟磁性部材を同軸的に配設したことを特徴とする 前記(1)又は(2)記載の磁歪式電磁弁。 A magnetostrictive solenoid valve according to (1) or (2), wherein a columnar soft magnetic member is coaxially disposed on both sides in the thickness direction of the valve body.
[0013] (4)前記弁体は前記ケーシングと同軸的に配設された筒状体力 なり、且つ、該弁 体の内側空間内を貫通するように柱状の軟磁性部材を配設したことを特徴とする前 記(1)又は(2)記載の磁歪式電磁弁。 (4) The valve element has a cylindrical body arranged coaxially with the casing, and a column-shaped soft magnetic member is disposed so as to penetrate an inner space of the valve element. The magnetostrictive solenoid valve according to the above (1) or (2), which is characterized by:
[0014] (5)前記ケーシング及び前記弁体の熱膨張係数を略同一としたことを特徴とする前 記(1)乃至 (4)の 、ずれかに記載の磁歪式電磁弁。 (5) The magnetostrictive solenoid valve according to any one of the above (1) to (4), wherein the casing and the valve element have substantially the same thermal expansion coefficient.
[0015] (6)前記弁体における前記電磁コイルの磁界方向に予荷重を印加可能としたことを 特徴とする前記(1)乃至(5)の 、ずれかに記載の磁歪式電磁弁。 (6) The magnetostrictive solenoid valve according to any one of (1) to (5), wherein a preload can be applied in a magnetic field direction of the electromagnetic coil in the valve body.
[0016] (7)前記弁体は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする前 記(1)乃至(6)の 、ずれかに記載の磁歪式電磁弁。 (7) The magnetostrictive solenoid valve according to any one of (1) to (6), wherein the valve body is made of a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
図面の簡単な説明  Brief Description of Drawings
[0017] [図 1]本発明の実施例 1に係る磁歪式電磁弁を示す概略側断面図 FIG. 1 is a schematic sectional side view showing a magnetostrictive solenoid valve according to Embodiment 1 of the present invention.
[図 2]図 1における II II線に沿った断面図  [Figure 2] Sectional view along line II in Figure 1
[図 3]図 1における弁体に印加する磁界の大きさと、弁体の変位との関係を示したダラ フ [図 4]本実施例 1に係る磁歪式電磁弁に磁界が印加される前の状態を示した概略側 断面図 [FIG. 3] A graph showing the relationship between the magnitude of the magnetic field applied to the valve body and the displacement of the valve body in FIG. FIG. 4 is a schematic side sectional view showing a state before a magnetic field is applied to the magnetostrictive solenoid valve according to the first embodiment.
[図 5]同磁歪式電磁弁に磁界が印加された状態を示す概略側断面図  FIG. 5 is a schematic side sectional view showing a state where a magnetic field is applied to the magnetostrictive solenoid valve.
[図 6]同磁歪式電磁弁における弁体に印加する磁界の大きさと、隙間面積との関係を 示したグラフ  FIG. 6 is a graph showing a relationship between a magnitude of a magnetic field applied to a valve body and a gap area in the magnetostrictive solenoid valve.
[図 7]本実施例 2に係る磁歪式電磁弁に磁界が印加される前の状態を示した概略側 断面図  FIG. 7 is a schematic side sectional view showing a state before a magnetic field is applied to the magnetostrictive solenoid valve according to the second embodiment.
[図 8]同磁歪式電磁弁に磁界が印加された状態を示す概略側断面図  FIG. 8 is a schematic side sectional view showing a state where a magnetic field is applied to the magnetostrictive solenoid valve.
[図 9]従来の磁歪式電磁弁に磁界が印加される前の状態を示す概略側断面図  FIG. 9 is a schematic sectional side view showing a state before a magnetic field is applied to a conventional magnetostrictive solenoid valve.
[図 10]同磁歪式電磁弁に磁界が印加された状態を示す概略側断面図  FIG. 10 is a schematic side sectional view showing a state where a magnetic field is applied to the magnetostrictive solenoid valve.
発明を実施するための最良の形態  BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0018] 本発明は、略筒状のケーシングと、該ケーシングの内側空間内に配設された磁歪 部材からなる弁体と、前記ケーシングの外側を囲むように配置され、前記弁体に磁界 を印加する電磁コイルと、を有してなり、該電磁コイルによって前記弁体を前記内側 空間の径方向に変位させ、該内側空間内を流れる流体の流量を調整することによつ て、上記課題を解決したものである。  [0018] The present invention provides a substantially cylindrical casing, a valve body made of a magnetostrictive member provided in an inner space of the casing, and a valve body surrounding the outside of the casing, and applying a magnetic field to the valve body. An electromagnetic coil to be applied, the electromagnetic coil displacing the valve body in a radial direction of the inner space to adjust a flow rate of a fluid flowing in the inner space, thereby achieving the above object. Is solved.
[0019] 以下、本発明の実施例 1、実施例 2を図面に基づいて詳細に説明する。  Hereinafter, Embodiments 1 and 2 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例 1  Example 1
[0020] 図 1及び図 2に示されるように、本発明の実施例 1に係る磁歪式電磁弁 10は、略円 筒形状のケーシング 12を備え、このケーシング 12の内側空間 12A内には、内側空 間 12Aの径方向に沿って配設された円板形状の超磁歪部材からなる弁体 14と、こ の弁体 14の厚さ方向両側に配設された円柱形状の第 1、第 2磁気ヨーク (軟磁性部 材) 16、 18が収容されている。なお、この例では、ケーシング 12と弁体 14の熱膨張 係数は略同一とされている。  As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetostrictive solenoid valve 10 according to the first embodiment of the present invention includes a substantially cylindrical casing 12, and an inner space 12A of the casing 12 includes: A valve body 14 made of a disc-shaped giant magnetostrictive member arranged along the radial direction of the inner space 12A, and first and second cylindrical members arranged on both sides in the thickness direction of the valve body 14. 2 Magnetic yokes (soft magnetic components) 16 and 18 are accommodated. In this example, the coefficients of thermal expansion of the casing 12 and the valve body 14 are substantially the same.
[0021] 又、ケーシング 12の外周には、ケーシング 12を囲むように電磁コイル 20が配設さ れている。更に、ケーシング 12の一端側 12Bのフランジ部近傍、及び他端側 12Cの フランジ部には、それぞれ円板形状のパンチングメタル 22A、 22Bが取り付けられて いる。 [0022] 弁体 14及び第 1、第 2磁気ヨーク 16、 18は、ポリエチレンフィルム 24を介して接着 され、一体化されている。又、第 1磁気ヨーク 16の一端 16Aとパンチングメタル 22Aと の間には、皿パネ 26Aが配設されている。 In addition, an electromagnetic coil 20 is provided around the casing 12 so as to surround the casing 12. Further, disk-shaped punching metals 22A and 22B are attached to the vicinity of the flange portion on one end 12B of the casing 12 and the flange portion on the other end 12C, respectively. The valve element 14 and the first and second magnetic yokes 16 and 18 are bonded and integrated via a polyethylene film 24. Further, a counter panel 26A is provided between one end 16A of the first magnetic yoke 16 and the punching metal 22A.
[0023] 一方、第 2磁気ヨーク 18の一端 18Aとパンチングメタル 22Bとの間には、パンチン グメタル 22C及び皿パネ 26B力 内側空間 12A内を軸方向に摺動可能に配設され ている。又、これらパンチングメタル 22C及び皿パネ 26Bは、パンチングメタル 22Bの 中央部に取り付けられた加圧用ネジ 28によって軸方向に押されつつ、位置決めされ ている。  On the other hand, between the one end 18A of the second magnetic yoke 18 and the punching metal 22B, the punching metal 22C and the counter panel 26B are slidably disposed in the inner space 12A in the axial direction. Further, the punching metal 22C and the counter panel 26B are positioned while being pressed in the axial direction by a pressing screw 28 attached to the center of the punching metal 22B.
[0024] このように、弁体 14及び第 1、第 2磁気ヨーク 16、 18は、パンチングメタル 22A、 22 C及び皿パネ 26A、 26B等の部材によって、内側空間 12A内での軸方向の移動が 規制されていると共に、弁体 14には、加圧用ネジ 28によって軸方向の所定の予荷 重が印加されている。  As described above, the valve element 14 and the first and second magnetic yokes 16 and 18 are moved in the axial direction in the inner space 12A by the members such as the punching metals 22A and 22C and the counterpanes 26A and 26B. Is regulated, and a predetermined preload in the axial direction is applied to the valve body 14 by the pressurizing screw 28.
[0025] なお、パンチングメタル 22A— 22Cには、それぞれオイルやガス等の流体を通すた めのパンチング孔が形成されており、本実施例においては、流体がケーシング 12の 内側空間 12A内を図 1中の左側力も右側に流れるようになつている。  [0025] Each of the punching metals 22A-22C is provided with a punching hole for allowing a fluid such as oil or gas to pass therethrough. In the present embodiment, the fluid flows through the inner space 12A of the casing 12 in FIG. The left force in 1 also flows to the right.
[0026] 超磁歪部材カもなる弁体 14は、超磁歪素子を材料として用いている。ここで、「超 磁歪素子」とは、希土類元素および Zまたは特定の遷移金属などを主成分 (例えば、 テルビウム、ジスプロシウム、鉄など)とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金力ゝら作 られた磁歪素子をいい、外部力 磁界が印加されると大きな変位を生じる性質を有し ている。  [0026] The valve element 14, which also includes a giant magnetostrictive member, uses a giant magnetostrictive element as a material. Here, the term “giant magnetostrictive element” refers to a powdered sintered alloy or a single crystal alloy made mainly of a rare earth element and Z or a specific transition metal (for example, terbium, dysprosium, iron, etc.). Magnetostrictive element, which has the property of causing large displacement when an external force magnetic field is applied.
[0027] 又、この磁歪部材には、正の磁歪特性を有する正磁歪部材と、負の磁歪特性を有 する負磁歪部材が存在する。正磁歪部材には、外部力 磁界が印加されると磁界方 向に伸長する性質があり、この磁界方向の伸長に伴って、正磁歪部材は磁界方向と 直交する方向に縮小する。一方、負磁歪部材には、外部力 磁界が印加されると磁 界方向に縮小する性質があり、この磁界方向の縮小に伴って、負磁歪部材は、磁界 方向と直交する方向に伸長する。  The magnetostrictive member includes a positive magnetostrictive member having a positive magnetostrictive characteristic and a negative magnetostrictive member having a negative magnetostrictive characteristic. Positive magnetostrictive members have the property of expanding in the direction of a magnetic field when an external force magnetic field is applied. With the expansion in the direction of the magnetic field, the positive magnetostrictive member contracts in a direction orthogonal to the direction of the magnetic field. On the other hand, a negative magnetostrictive member has the property of contracting in the direction of the magnetic field when an external force magnetic field is applied. With the contraction of the direction of the magnetic field, the negative magnetostrictive member extends in a direction perpendicular to the direction of the magnetic field.
[0028] 図 3に、本実施例における弁体 14の磁歪特性を示す。なお、図における実線は、 印加する磁界の大きさと、磁界方向の変位との関係を示したものであり、図における 破線は、印加する磁界の大きさと、磁界方向と直交する方向の変位との関係を示した ものである。 FIG. 3 shows the magnetostriction characteristics of the valve element 14 in the present embodiment. The solid line in the figure indicates the relationship between the magnitude of the applied magnetic field and the displacement in the direction of the magnetic field. The broken line shows the relationship between the magnitude of the applied magnetic field and the displacement in the direction perpendicular to the direction of the magnetic field.
[0029] このように、本実施例 1においては、弁体 14として正超磁歪部材を用いており、その 組成は TbO. 34DyO. 66Fel. 88である。なお、本発明に係る弁体は正磁歪部材に 限定されるものではなぐ負磁歪部材も適用可能であることは言うまでもない。  As described above, in the first embodiment, the positive giant magnetostrictive member is used as the valve body 14, and its composition is TbO.34DyO.66Fel.88. It is needless to say that the valve element according to the present invention is not limited to a positive magnetostrictive member, but may be a negative magnetostrictive member.
[0030] 電磁コイル 20は、この弁体 14に厚さ方向の磁界を印加可能であり、この磁界を変 ィ匕させることによって、弁体 14を厚さ方向(磁界方向)に伸長させると共に、径方向( 磁界方向と直交する方向)に縮小させる。  The electromagnetic coil 20 is capable of applying a magnetic field in the thickness direction to the valve element 14, and extending the valve element 14 in the thickness direction (magnetic field direction) by changing the magnetic field. Reduce in the radial direction (direction orthogonal to the magnetic field direction).
[0031] 次に、図 4一図 6を用いて、磁歪式電磁弁 10の作用について説明する。  Next, the operation of the magnetostrictive solenoid valve 10 will be described with reference to FIGS.
[0032] 弁体 14に磁界が印加されていない場合には、図 4に示されるように、弁体 14がケ 一シング 12の内周面に密着した状態となるため、流体 Fはケーシング 12の内側空間 12A内を通過することができない。従って、弁体 14によって内側空間 12Aを完全に 閉鎖することが可能である。  When no magnetic field is applied to the valve body 14, as shown in FIG. 4, the valve body 14 comes into close contact with the inner peripheral surface of the casing 12, so that the fluid F Can not pass through the inside space 12A of. Therefore, it is possible to completely close the inner space 12A by the valve element 14.
[0033] 一方、電磁コイル 20によって弁体 14に厚さ方向の磁界が印加された場合には、図 5に示されるように、弁体 14が厚さ方向に伸長すると共に、径方向に縮小する。その 結果、ケーシング 12と弁体 14との間には隙間が生じ、流体はケーシング 12の内側 空間 12A内を通過することができる。  On the other hand, when a magnetic field in the thickness direction is applied to the valve body 14 by the electromagnetic coil 20, the valve body 14 expands in the thickness direction and contracts in the radial direction, as shown in FIG. I do. As a result, a gap is formed between the casing 12 and the valve body 14, and the fluid can pass through the inside space 12A of the casing 12.
[0034] なお、本発明の発明者らは、電磁コイル 20によって印加する磁界の大きさと、ケー シング 12と弁体 14との間にできる隙間面積との関係についてデータを採取した。な お、本実験においては、弁体 14として、直径 20mm、長さ 5mmの円板形状の超磁 歪部材を用いると共に、加圧用ネジ 28によって弁体 14に 60kgfZcm2の予荷重を 印加した。又、隙間面積は、電磁コイル 20によって磁界を印加した後、 0. lm秒経過 後に計測した。 [0034] The inventors of the present invention collected data on the relationship between the magnitude of the magnetic field applied by the electromagnetic coil 20 and the gap area formed between the casing 12 and the valve element 14. In this experiment, a disc-shaped giant magnetostrictive member having a diameter of 20 mm and a length of 5 mm was used as the valve element 14, and a preload of 60 kgfZcm 2 was applied to the valve element 14 by the pressing screw 28. Further, the gap area was measured after a lapse of 0.1 lm seconds after the application of the magnetic field by the electromagnetic coil 20.
[0035] その結果、図 6に示されるように、電磁コイル 20による磁界の大きさと隙間面積は、 データを採取した 0— 80 (kAZm)の全範囲においてリニアな関係を有していること が見出された。換言すれば、電磁コイル 20による磁界の大きさを変化させる事によつ て、ケーシング 12の内側空間 12A内を流れる流体 Fの流量を高い精度で調整するこ とができる。又、本実験によれば、磁歪式電磁弁 10は、 0. lm秒という短時間で隙間 面積を変化させることができ、流量の調整を極めて高速に行えることが分かる。 As a result, as shown in FIG. 6, the magnitude of the magnetic field generated by the electromagnetic coil 20 and the gap area have a linear relationship in the entire range of 0 to 80 (kAZm) from which the data was collected. Was found. In other words, by changing the magnitude of the magnetic field generated by the electromagnetic coil 20, the flow rate of the fluid F flowing in the inner space 12A of the casing 12 can be adjusted with high accuracy. Also, according to the present experiment, the magnetostrictive solenoid valve 10 has a gap of 0.1 lm seconds. It can be seen that the area can be changed and the flow rate can be adjusted extremely quickly.
[0036] 本発明の実施例 1に係る磁歪式電磁弁 10によれば、略筒状のケーシング 12と、こ のケーシング 12の内側空間 12A内に配設された磁歪部材カもなる弁体 14と、ケー シング 12の外側を囲むように配置され、弁体 14に磁界を印加する電磁コイル 20と、 を有してなり、電磁コイル 20によって弁体 14を内側空間 12Aの径方向に変位させ、 内側空間 12A内を流れる流体の流量を調整するようにしたため、流体の流量調整を 高精度、且つ、高速で行うことができる。又、弁体 14自体がァクチユエータとしての機 能を果たして 、るため、部品点数の削減が可能である。  [0036] According to the magnetostrictive solenoid valve 10 according to the first embodiment of the present invention, the substantially cylindrical casing 12 and the valve element 14 also including the magnetostrictive member 14 disposed in the inner space 12A of the casing 12 are provided. And an electromagnetic coil 20 arranged so as to surround the outside of the casing 12 and applying a magnetic field to the valve element 14.The electromagnetic coil 20 displaces the valve element 14 in the radial direction of the inner space 12A. Since the flow rate of the fluid flowing in the inner space 12A is adjusted, the flow rate of the fluid can be adjusted with high accuracy and at high speed. Further, since the valve element 14 itself functions as an actuator, the number of parts can be reduced.
[0037] 特に、弁体 14は内側空間 12Aの径方向に沿って配設された板状体力もなり、且つ 、弁体 14の厚さ方向両側に柱状の磁気ヨーク (軟磁性部材) 16、 18を同軸的に配設 したため、電磁コイル 20が発生する磁界を弁体 14に効率的に導くことができ、流体 の流量調整を更に高精度、且つ、高速で行うことができる。し力も、弁体 14を板状に 成形しているため、装置の小型化が可能である上に、弁体による(流体の)流れの乱 れを抑制することができる。  In particular, the valve element 14 also has a plate-like body force arranged along the radial direction of the inner space 12A, and has a columnar magnetic yoke (soft magnetic member) 16 on both sides in the thickness direction of the valve element 14; Since the 18 is coaxially arranged, the magnetic field generated by the electromagnetic coil 20 can be efficiently guided to the valve element 14, and the flow rate of the fluid can be adjusted with higher accuracy and at a higher speed. Since the valve body 14 is formed in a plate shape, the size of the device can be reduced, and the (fluid) flow disturbance due to the valve body can be suppressed.
[0038] 又、ケーシング 12と弁体 14の熱膨張係数を略同一としたため、温度変化に伴う部 材の変形によって流体の流量調整に誤差が生じるのを未然に防止することができる  [0038] Further, since the thermal expansion coefficients of the casing 12 and the valve body 14 are substantially the same, it is possible to prevent an error in the flow rate adjustment of the fluid due to the deformation of the member due to the temperature change.
[0039] 更に、力!]圧用ネジ 28によって、弁体 14における電磁コイル 20の磁界方向に予荷 重を印加可能としているため、弁体 14の変位量を増大させることができ、この点にお Vヽても流量調整の精度や応答速度が高められて!/、る。 [0039] Further power! ] Since the preload can be applied in the direction of the magnetic field of the electromagnetic coil 20 in the valve body 14 by the pressure screw 28, the displacement amount of the valve body 14 can be increased. Accuracy and response speed have been increased!
実施例 2  Example 2
[0040] 次に、本発明の実施例 2に係る磁歪式電磁弁 30について説明する。  Next, a magnetostrictive solenoid valve 30 according to Embodiment 2 of the present invention will be described.
[0041] 図 7に示されるように、本発明の実施例 2に係る磁歪式電磁弁 30は、実施例 1に係 る磁歪式電磁弁 10における弁体 14及び第 1、第 2磁気ヨーク 16、 18に代えて、ケー シング 12と同軸的に配設された円筒形状の超磁歪部材カもなる弁体 32と、この弁体 32の内側空間を貫通するように配置された円柱形状の磁気ヨーク 34を備えている。 又、この弁体 32と磁気ヨーク 34は、その軸方向両端に配置されたパンチングメタル 3 6A、 36Bによって軸方向への移動が規制されている。なお、他の構造は実施例 1に 係る磁歪式電磁弁 10と同様であるため、その説明は省略する。 As shown in FIG. 7, the magnetostrictive solenoid valve 30 according to the second embodiment of the present invention includes the valve element 14 and the first and second magnetic yokes 16 of the magnetostrictive solenoid valve 10 according to the first embodiment. In place of the valve body 18, a valve body 32, which is also provided with a cylindrical giant magnetostrictive member disposed coaxially with the casing 12, and a cylindrical magnetic body arranged so as to penetrate the inner space of the valve body 32. It has a yoke 34. The movement of the valve body 32 and the magnetic yoke 34 in the axial direction is restricted by punching metals 36A and 36B arranged at both ends in the axial direction. Other structures are the same as those in the first embodiment. Since it is the same as the magnetostrictive solenoid valve 10, the description is omitted.
[0042] この磁歪式電磁弁 30では、弁体 32に磁界が印加されていない場合には、図 7に示 されるように、円筒形状の弁体 32がケーシング 12の内周面及び磁気ヨーク 34の外 周面にそれぞれ密着した状態となるため、流体 Fはケーシング 12の内側空間 12A内 を通過することができない。 [0042] In this magnetostrictive solenoid valve 30, when no magnetic field is applied to the valve body 32, as shown in Fig. 7, the cylindrical valve body 32 has the inner peripheral surface of the casing 12 and the magnetic yoke. The fluid F cannot pass through the inside space 12A of the casing 12 because the fluid F comes into close contact with the outer peripheral surface of the casing 34.
[0043] 一方、電磁コイル 20によって弁体 32に軸方向の磁界が印加された場合には、図 8 に示されるように、弁体 32が軸方向に伸長すると共に、径方向に縮小するため、流 体はケーシング 12の内側空間 12A内を通過することができる。 On the other hand, when an axial magnetic field is applied to the valve body 32 by the electromagnetic coil 20, the valve body 32 expands in the axial direction and contracts in the radial direction, as shown in FIG. The fluid can pass through the inside space 12A of the casing 12.
[0044] 実施例 2に係る磁歪式電磁弁 30によれば、実施例 1に係る磁歪式電磁弁 10と同様 の効果を得ることができる上に、磁気ヨーク 34によって電磁コイル 20の磁界を弁体 3 2に効率的に導くことができ、より一層、流量調整の精度や応答速度を高めることがで きる。 According to the magnetostrictive solenoid valve 30 according to the second embodiment, the same effect as the magnetostrictive solenoid valve 10 according to the first embodiment can be obtained, and the magnetic yoke 34 controls the magnetic field of the electromagnetic coil 20. The flow can be efficiently guided to the body 32, and the accuracy of flow rate adjustment and the response speed can be further improved.
[0045] なお、本発明に係る磁歪式電磁弁は、上記実施例 1、実施例 2に係る磁歪式電磁 弁 10、 30の構造や形状等に限定されるものではなぐ例えば、弁体 14は多角形等 であってもよぐ又、弁体 32は角筒形状等であってもよい。更に、流体の流量をそれ 程変化させる必要が無い場合には、弁体として磁歪素子力 なる磁歪部材を適用し てもよい。又、流量調整をそれ程高精度に行う必要が無い場合には、磁気ヨーク 14、 16、 34やカロ圧用ネジ 28を設けなくてもよい。  [0045] The magnetostrictive solenoid valve according to the present invention is not limited to the structure and shape of the magnetostrictive solenoid valves 10, 30 according to the first and second embodiments. The valve body 32 may be a polygonal cylinder or the like. Further, when it is not necessary to change the flow rate of the fluid so much, a magnetostrictive member having a magnetostrictive element may be used as the valve body. If it is not necessary to adjust the flow rate with such high accuracy, the magnetic yokes 14, 16, 34 and the screw 28 for calo-pressure need not be provided.
[0046] 即ち、略筒状のケーシングと、該ケーシングの内側空間内に配設された磁歪部材 からなる弁体と、前記ケーシングの外側を囲むように配置され、前記弁体に磁界を印 加する電磁コイルと、を有してなり、該電磁コイルによって前記弁体を前記内側空間 の径方向に変位させ、該内側空間内を流れる流体の流量を調整するようにした磁歪 式電磁弁であればよい。  That is, a substantially cylindrical casing, a valve body composed of a magnetostrictive member disposed in the inner space of the casing, and a valve body arranged to surround the outside of the casing, and a magnetic field is applied to the valve body. A magnetostrictive electromagnetic valve comprising: an electromagnetic coil that displaces the valve body in a radial direction of the inner space by the electromagnetic coil to adjust a flow rate of a fluid flowing in the inner space. Just fine.
産業上の利用可能性  Industrial applicability
[0047] 本発明に係る簡易構造の磁歪式電磁弁は、部品点数の削減が可能でありながら、 同時に、流体の流量調整を高精度、且つ、高速で行うことができる。 [0047] The magnetostrictive solenoid valve having a simple structure according to the present invention can adjust the flow rate of fluid with high accuracy and at high speed while reducing the number of parts.

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
[1] 略筒状のケーシングと、該ケーシングの内側空間内に配設された磁歪部材からな る弁体と、前記ケーシングの外側を囲むように配置され、前記弁体に磁界を印加する 電磁コイルと、を有してなり、該電磁コイルによって前記弁体を前記内側空間の径方 向に変位させ、該内側空間内を流れる流体の流量を調整するようにしたことを特徴と する磁歪式電磁弁。  [1] A substantially cylindrical casing, a valve body formed of a magnetostrictive member disposed in an inner space of the casing, and an electromagnetic field disposed to surround the outside of the casing and applying a magnetic field to the valve body. Wherein the electromagnetic coil displaces the valve body in a radial direction of the inner space to adjust a flow rate of a fluid flowing in the inner space. solenoid valve.
[2] 請求項 1において、  [2] In claim 1,
前記弁体によって前記内側空間を閉鎖可能としたことを特徴とする磁歪式電磁弁。  A magnetostrictive solenoid valve, wherein the inner space can be closed by the valve element.
[3] 請求項 1において、 [3] In claim 1,
前記弁体は前記内側空間の径方向に沿って配設された板状体からなり、且つ、該 弁体の厚さ方向両側に柱状の軟磁性部材を同軸的に配設したことを特徴とする磁歪 式電磁弁。  The valve body is formed of a plate-like body arranged along the radial direction of the inner space, and a columnar soft magnetic member is coaxially arranged on both sides in the thickness direction of the valve body. Magnetostrictive solenoid valve.
[4] 請求項 2において、 [4] In claim 2,
前記弁体は前記内側空間の径方向に沿って配設された板状体からなり、且つ、該 弁体の厚さ方向両側に柱状の軟磁性部材を同軸的に配設したことを特徴とする磁歪 式電磁弁。  The valve body is formed of a plate-like body arranged along the radial direction of the inner space, and a columnar soft magnetic member is coaxially arranged on both sides in the thickness direction of the valve body. Magnetostrictive solenoid valve.
[5] 請求項 1において、 [5] In claim 1,
前記弁体は前記ケーシングと同軸的に配設された筒状体からなり、且つ、該弁体 の内側空間内を貫通するように柱状の軟磁性部材を配設したことを特徴とする磁歪 式電磁弁。  The valve body is formed of a cylindrical body disposed coaxially with the casing, and a columnar soft magnetic member is provided so as to penetrate an inner space of the valve body. solenoid valve.
[6] 請求項 2において、 [6] In claim 2,
前記弁体は前記ケーシングと同軸的に配設された筒状体からなり、且つ、該弁体 の内側空間内を貫通するように柱状の軟磁性部材を配設したことを特徴とする磁歪 式電磁弁。  The valve body is formed of a cylindrical body disposed coaxially with the casing, and a columnar soft magnetic member is provided so as to penetrate an inner space of the valve body. solenoid valve.
[7] 請求項 1乃至 6のいずれかにおいて、  [7] In any one of claims 1 to 6,
前記ケーシング及び前記弁体の熱膨張係数を略同一としたことを特徴とする磁歪 式電磁弁。  A magnetostrictive solenoid valve, wherein the casing and the valve element have substantially the same thermal expansion coefficient.
[8] 請求項 1乃至 6のいずれかにおいて、 前記弁体における前記電磁コイルの磁界方向に予荷重を印加可能としたことを特 徴とする磁歪式電磁弁。 [8] In any one of claims 1 to 6, A magnetostrictive solenoid valve characterized in that a preload can be applied in a direction of a magnetic field of the electromagnetic coil in the valve body.
[9] 請求項 7のいずれかにおいて、  [9] In any one of claims 7,
前記弁体における前記電磁コイルの磁界方向に予荷重を印加可能としたことを特 徴とする磁歪式電磁弁。  A magnetostrictive solenoid valve characterized in that a preload can be applied in a direction of a magnetic field of the electromagnetic coil in the valve body.
[10] 請求項 1乃至 6のいずれかにおいて、 [10] In any one of claims 1 to 6,
前記弁体は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする磁歪式 電磁弁。  The valve body is made of a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
[11] 請求項 7において、 [11] In claim 7,
前記弁体は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする磁歪式 電磁弁。  The valve body is made of a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
[12] 請求項 8において、 [12] In claim 8,
前記弁体は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする磁歪式 電磁弁。  The valve body is made of a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
[13] 請求項 9において、 [13] In claim 9,
前記弁体は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする磁歪式 電磁弁。  The valve body is made of a giant magnetostrictive member made of a giant magnetostrictive element.
PCT/JP2004/016569 2003-11-18 2004-11-09 Magnetostrictive solenoid valve WO2005050073A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003387785A JP2005147314A (en) 2003-11-18 2003-11-18 Magnetostrictive solenoid valve
JP2003-387785 2003-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005050073A1 true WO2005050073A1 (en) 2005-06-02

Family

ID=34616170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/016569 WO2005050073A1 (en) 2003-11-18 2004-11-09 Magnetostrictive solenoid valve

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2005147314A (en)
WO (1) WO2005050073A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5044758B2 (en) * 2006-04-14 2012-10-10 昭和電工株式会社 Control method of adjustment hole

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159483A (en) * 1988-11-01 1990-06-19 Dr Huelle Energ Eng Gmbh Electronically controlled
JPH0611063A (en) * 1992-06-22 1994-01-21 Toyota Motor Corp Fluid control valve
JPH06341559A (en) * 1993-05-31 1994-12-13 Benkan Corp Fluid cutoff valve built in pipe line
JP2003158883A (en) * 2001-11-16 2003-05-30 Makoto Morishita Functional element, and flow-variable valve using the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159483A (en) * 1988-11-01 1990-06-19 Dr Huelle Energ Eng Gmbh Electronically controlled
JPH0611063A (en) * 1992-06-22 1994-01-21 Toyota Motor Corp Fluid control valve
JPH06341559A (en) * 1993-05-31 1994-12-13 Benkan Corp Fluid cutoff valve built in pipe line
JP2003158883A (en) * 2001-11-16 2003-05-30 Makoto Morishita Functional element, and flow-variable valve using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005147314A (en) 2005-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0443873B1 (en) Magnetostriction type actuator
US4158368A (en) Magnetostrictive transducer
US9080684B2 (en) Solenoid device and driver assistance device
US7086245B2 (en) Valve apparatus for controlling mass flow, manufacturing method thereof and heat exchanger using the same
Quandt et al. Fabrication and simulation of magnetostrictive thin-film actuators
US20010045880A1 (en) Magnetostrictive electronic valve timing actuator
JP2009228861A (en) Shock absorber
JP2007263221A (en) Viscomagnetic fluid shock absorber
WO2005050073A1 (en) Magnetostrictive solenoid valve
JP2009293760A (en) Brake device for motor
JP4080438B2 (en) Giant magnetostriction unit
JP2007124812A (en) Excitation distortion actuator
JP3377077B2 (en) Valve body and electromagnetic control valve using the same
JP3057107B2 (en) Magnetostrictive actuator
JP5066678B2 (en) Magnetostrictive gas valve
JP2005155342A (en) Magnetostrictive pump
JP3332125B2 (en) Magnetostrictive actuator
JP2008002611A (en) Shock absorber
JP2974148B2 (en) Magnetostrictive actuator
JP3562692B2 (en) Mass flow controller
JP2673661B2 (en) Giant magnetostriction displacement magnifying mechanism
JP2002058268A (en) Supermagnetostrictive actuator
JPH10238647A (en) Electromagnetic exhaust valve
JPS63199968A (en) Fluidic powder control valve
JP2006049516A (en) Magnetostrictive element and bias magnetic field applying method

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase