WO2011081169A1 - バルブ装置 - Google Patents

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WO2011081169A1
WO2011081169A1 PCT/JP2010/073673 JP2010073673W WO2011081169A1 WO 2011081169 A1 WO2011081169 A1 WO 2011081169A1 JP 2010073673 W JP2010073673 W JP 2010073673W WO 2011081169 A1 WO2011081169 A1 WO 2011081169A1
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WO
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movable body
coil
fluid outlet
magnetic
flow path
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/073673
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English (en)
French (fr)
Inventor
健次 村松
努 新井
Original Assignee
日本電産サンキョー株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0651—One-way valve the fluid passing through the solenoid coil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/0644—One-way valve
    • F16K31/0655—Lift valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
    • F16K31/08—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet
    • F16K31/082—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid using a permanent magnet using a electromagnet and a permanent magnet

Definitions

  • the present invention relates to a valve device that opens and closes a flow path by a valve body.
  • valve device for controlling the flow of various fluids
  • a valve device that drives a valve body by electromagnetic force (see Patent Document 1).
  • the valve device described in Patent Document 1 is provided with a valve chamber in which a diaphragm as a valve body is disposed on the side opposite to the side on which the actuator is disposed, and the flow path is opened and closed by displacing the diaphragm. Is doing. Further, in the valve device described in Patent Document 1, the diaphragm is reciprocated in both directions by using the attractive force of an electromagnet.
  • the valve device described in Patent Document 1 has the following problems. First, since the diaphragm is configured to receive a fluid pressure, there is a problem that the diaphragm is easily influenced by the fluid pressure. Further, when the diaphragm is displaced, there is a problem that a large amount of energy is required because the diaphragm needs to be largely deformed. Further, since the diaphragm is reciprocated in both directions using the attractive force of the electromagnet, a large thrust cannot be obtained, and there is a problem that the response is low.
  • an object of the present invention is to provide a valve device that is not easily affected by fluid pressure and that is excellent in terms of energy and responsiveness required for driving a valve element.
  • the present invention provides a fixed body having a movable body having a permanent magnet, a fixed body having a coil for driving the movable body on an outer peripheral side of the permanent magnet, and a fluid inlet and a fluid outlet.
  • a valve device that opens and closes the flow path by controlling energization to the coil, and the movable body opens and closes the flow path in the flow path.
  • the fixed body includes a coil bobbin in which the inside of a cylindrical body around which the coil is wound is the flow path, an opening direction in which the flow path is opened, and the flow path And an urging member that urges the movable body toward at least one of the closing directions to be in a closed state.
  • the inside of a cylindrical body around which a coil is wound in a coil bobbin is used as a flow path, and a movable body including a permanent magnet is disposed as a valve body in the flow path. Therefore, unlike the case of using a diaphragm, the movable body having a small cross-sectional area is configured to receive the fluid pressure, and thus has an advantage of being hardly affected by the fluid pressure. Further, unlike the case where a diaphragm is used, it is sufficient to displace the movable body as the valve body, and the opening and closing can be performed with a small amount of energy because there is no need to deform the valve body.
  • the coil is fed and the movable body is driven by the Lorentz force at that time, a large thrust can be obtained efficiently, so that the response is excellent. Furthermore, since the movable body is biased in at least one of the opening direction and the closing direction by the biasing member, the biasing force of the biasing member is used to open and close the flow path using the movable body. There is an advantage that you can.
  • the biasing member is configured to bias the movable body in the closing direction, for example. According to such a configuration, the urging force of the urging member acts to urge the movable body in the closing direction. Therefore, even when a power supply stop state such as a power failure occurs, the flow path is reliably closed. be able to.
  • the movable body is biased by the biasing member to close the fluid outlet, and when the coil is energized in the closed state, the movable body is driven by a thrust acting on the movable body. Is separated from the fluid outlet, and the fluid outlet is opened.
  • the biasing member biases the movable member so that the movable body closes the fluid outlet. Is preferably in a closed state. That is, when the fluid outlet is switched from the open state to the closed state, it is preferable not to energize the coil, to stop energizing the coil, and to displace the movable body in the closing direction by the urging force of the urging member.
  • the electricity supply control to a coil can be simplified. Further, when the power supply is stopped, the flow path can be blocked by the urging force of the urging member, so that it is possible to avoid a situation where the fluid continues to flow carelessly. For this reason, when handling dangerous fluids, such as a flammable fluid, there exists an advantage that safety is high.
  • the movable body when the movable body closes the fluid outlet, the movable body is subjected to a back pressure due to the fluid pressure of the fluid flowing in from the fluid inlet.
  • the back pressure caused by the urging force of the urging member and the fluid pressure acts on the movable body, so that the flow path can be blocked more effectively, so that the fluid does not flow. It is possible to avoid the situation where it keeps flowing.
  • the urging member a magnetic body that generates a magnetic attractive force between the permanent magnet, an electromagnet that generates a magnetic attractive force between the permanent magnet, a spring, and the like can be used.
  • the urging member it is preferable to use a magnetic body that generates a magnetic attractive force between the movable body and the permanent magnet on the side where the fluid outlet is located. According to this configuration, the movable body can be urged in the closing direction with a simple configuration. If the magnetic attractive force between the movable body and the urging member is used, the urging force squares the distance between the movable body and the urging member, contrary to the case where a spring is used as the urging member. .
  • the urging force (magnetic attraction force) can be maximized. Further, if the movable body moves in a direction away from the fluid outlet, the distance between the movable body and the urging member becomes longer, so that the urging force (magnetic attraction force) can be reduced. Therefore, the energy for moving the movable body in the opening direction can be reduced, and the valve device can be downsized.
  • the magnetic body generates a magnetic attractive force between the magnetic body and the permanent magnet via a part of the fixed body or a part of the movable body interposed between the magnetic body and the permanent magnet. It is preferable. If comprised in this way, when a permanent magnet and a magnetic body approach, it can avoid that the magnetic attraction force which acts between a permanent magnet and a magnetic body becomes excessive. Therefore, when the fluid outlet is shifted from the closed state to the opened state, there is an advantage that only a relatively small current needs to be supplied to the coil.
  • the permanent magnet and the magnetic body are separated in the process in which the permanent magnet and the magnetic body are close to each other and in the process in which the permanent magnet and the magnetic body are separated from each other, the magnetic force acting between the permanent magnet and the magnetic body is reduced. It is also possible to suppress a sudden change in the suction force. For this reason, when a permanent magnet and a magnetic body approach, a movable body moves to a closed position with appropriate speed. Further, when the permanent magnet and the magnetic body are separated from each other, the movable body moves at an appropriate and stable speed in the opening direction without abruptly changing the balance between the drag force by the biasing member and the Lorentz force. .
  • the fixed body may include a cylindrical yoke that covers the outer peripheral side of the coil, and the magnetic body may be fixed to the yoke. If comprised in this way, the leakage of the magnetic flux from the permanent magnet provided in the movable body can be prevented with the yoke and the magnetic body.
  • the magnetic path is constituted by the yoke and the magnetic body, the adsorption of the movable body by the magnetic body can be stabilized.
  • a magnetic body can be fixed by caulking or spot welding.
  • the strength of the fixed body can be improved.
  • the fluid inlet is provided on the side of the flow path opposite to the side where the fluid outlet is located with respect to the movable body, and when the fluid outlet is in an open state, the fluid inlet flows from the fluid inlet.
  • the fluid that has flowed out of the fluid outlet flows between the outer peripheral surface of the movable body and the inner peripheral surface of the cylindrical body. If comprised in this way, fluid pressure will be added to the direction which displaces a movable body to a close direction. Therefore, when the configuration in which the fluid outlet is closed by the movable body is adopted, the fluid pressure acts as a back pressure against the movable body, so that the closing ability is large even when the fluid pressure on the inflow side is high.
  • a plurality of ridge portions protruding inward in the radial direction and extending in the movable direction of the movable body are formed in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the movable body is preferably supported. If comprised in this way, while being able to prevent the inclination of a movable body, the flow path through which a fluid passes between the internal peripheral surface of a cylindrical trunk
  • the fluid outlet is configured as a tubular member separate from the coil bobbin. If comprised in this way, the precision of the dimension of a fluid outlet can be obtained compared with the case where a fluid outlet is comprised as a part of coil bobbin.
  • the permanent magnet includes a plurality of magnet pieces arranged along a driving direction of the movable body, and a magnetic plate disposed between adjacent magnet pieces in the plurality of magnet pieces, A plurality of the coils are arranged along the driving direction of the movable body, and the adjacent magnet pieces have the same poles facing the other magnet piece, and the adjacent coils in the plurality of coils. It is preferable that the winding directions are opposite to each other. If comprised in this way, since a permanent magnet efficiently forms the magnetic field linked to a coil, there exists an advantage that a big thrust can be obtained.
  • the magnetic plate faces a central portion in the driving direction of the coil located on the outer peripheral side of the magnetic plate, and the movable range of the movable body is: It is preferable that the magnetic plate is set within a range from a position facing the central portion of the coil to a position facing the end of the coil. That is, it is preferable that the movable range of the movable body is set within a range in which the magnetic plate does not move to a position facing a coil different from the coil opposed to the coil facing the channel.
  • the state in which the magnetic plate is opposed to the central portion in the coil driving direction is the state in which the thrust by the Lorentz force is maximized.
  • the movable body can be reliably moved in the opening direction even when it is applied so as to maximize the fluid in a closed state. Further, if the movable range of the movable body is set to the above range, it is possible to prevent the direction of thrust due to the Lorentz force from being reversed during the movement of the movable body.
  • the inside of a cylindrical body around which a coil is wound in a coil bobbin is used as a flow path, and a movable body including a permanent magnet is disposed as a valve body in the flow path. Therefore, unlike the case of using a diaphragm, the movable body having a small cross-sectional area is configured to receive the fluid pressure, and thus has an advantage of being hardly affected by the fluid pressure. Further, unlike the case where a diaphragm is used, it is sufficient to displace the movable body as the valve body, and the valve body can be opened and closed with a small amount of energy because there is no need to greatly deform the valve body.
  • the coil is fed and the movable body is driven by the Lorentz force at that time, a large thrust can be obtained efficiently, so that the response is excellent. Furthermore, since the movable body is biased in at least one of the opening direction and the closing direction by the biasing member, the biasing force of the biasing member is used to open and close the flow path using the movable body. There is an advantage that you can.
  • one side in the axial direction is an opening direction in which the movable body is separated from the fluid outlet and opens the fluid outlet
  • the other side in the axial direction is a closing direction in which the movable body closes the fluid outlet
  • FIG. 1 and 2 are a perspective view showing an external appearance of a valve device to which the present invention is applied, and an exploded perspective view thereof.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a movable body used in a valve device to which the present invention is applied
  • FIGS. 3A and 3B are exploded perspective views in which the movable body is exploded into a case and a permanent magnet body. It is a disassembled perspective view which shows a mode that the movable body was disassembled further finely.
  • the valve device 1 shown in FIGS. 1, 2, and 3 has a shape extending as a whole as a whole, and an inflow pipe 14 provided on the other side from an inflow pipe 13 provided on one side in the axial direction L.
  • the valve device 1 can be used to control the flow of gas or liquid as a fluid.
  • the valve device 1 is used to control the flow of liquid.
  • Such a valve device 1 is generally composed of a fixed body 2 extending in the axial direction L with a length dimension longer than the diameter dimension, and a movable body 7 provided inside the fixed body 2 so as to be movable in the axial direction L.
  • the movable body 7 is used as a valve body.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a magnetic configuration and the like of the valve device 1 to which the present invention is applied, and FIGS. 4 (a), (b), (c), and (d) show the configuration of the fixed body 2.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view, an explanatory view showing a connection state of a coil 33 used in the fixed body 2, an explanatory view showing another connection state of the coil 33, and a cross-sectional view showing a configuration of the movable body 7.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing the opening / closing operation of the valve device 1 to which the present invention is applied, and FIGS. 5A and 5B show the state in which the fluid outlet 12 is closed by the movable body 7. It is explanatory drawing which shows a mode that the fluid outlet 12 was made into the state which made the figure and the movable body 7 space apart from the fluid outlet 12, and opened.
  • the fixed body 2 includes a cylindrical yoke 4 used as a case, a cylindrical coil bobbin 31 mounted inside the yoke 4, and a coil bobbin 31. It is fixed to the yoke 4 so as to hold the non-magnetic tubular member 23 attached to the other end portion via an O-ring-shaped rubber packing 21 and the other end portion of the coil bobbin 31.
  • the coil bobbin 31 is made of resin.
  • a coil 33 is wound around the coil bobbin 31, and the coil bobbin 31 and the coil 33 constitute the coil wound body 3.
  • the coil winding body 3 (the coil 33 and the coil bobbin 31) and the yoke 4 constitute a stator 5.
  • the coil bobbin 31 includes a cylindrical body portion 310 that extends in the axial direction L, and six flange portions 32 (flange portions 321 to 326) that increase in diameter on the outer peripheral surface of the cylindrical body portion 310.
  • the cylindrical body portion 310 is cylindrical
  • the flange portion 32 is annular.
  • the five spaces sandwiched between the six flange portions 32 are used as coil winding portions around which the coil 33 is wound.
  • two coil winding portions located at both ends in the axial direction L have the same dimension in the axial direction L, but three coil windings located inside the axial direction L.
  • the dimension in the axial direction L is smaller than the portion.
  • the three coil winding portions located inside the axial direction L have the same dimension in the axial direction L. Therefore, of the five coils 33 (coils 331 to 335) wound around the five coil winding portions, the two coils 331 and 335 wound around the coil winding portions at both ends in the axial direction L are: Although the number of turns is equal to each other, the number of turns is smaller than that of the three coils 332 to 334 wound around the coil winding portion inside the axial direction L, that is, inside the coils 331 and 335.
  • the three coils 332 to 334 located inside the axial direction L have the same number of turns.
  • a U-shaped groove 320 for positioning the coil 33 is formed on the outer peripheral portion of the flange portion 32.
  • the groove 320 is formed when the coil 33 passes through a coil winding portion adjacent in the axial direction L. In addition to being used as a coil passing portion, it is also used as a catching portion when the winding direction of the coil 33 is reversed.
  • the depth and width dimensions of the groove 320 are preferably set to be equal to or larger than the outer diameter dimension of the coil 33. If such a configuration is adopted, there is an advantage that the coil 33 does not protrude from the flange portion 32.
  • the flange portion 321 located on the other side in the axial direction L is formed thicker than the other flange portions 322 to 326.
  • Terminal portions 34 and 35 for holding two terminals 38 and 39, respectively, are formed at locations opposite to each other.
  • the winding directions of adjacent coils 33 are opposite to each other.
  • the five coils 33 are electrically connected in series to the two terminals 38 and 39, for example, as shown in FIG.
  • the three coils 332 to 324 located inside the axial direction L are electrically connected in parallel, and the coils on both sides in the axial direction L are connected to these connecting portions.
  • a configuration in which 331 and 335 are electrically connected in series may be employed.
  • the inside of the tubular body 310 of the coil bobbin 31 is used as the flow path 10, and the coil bobbin 31 has an end on one side of the coil winding part. Accordingly, a stepped portion 318 whose diameter is reduced toward the other side in the axial direction L and an inflow pipe 13 having a smaller diameter than the cylindrical body 310 are formed in this order. As shown in FIGS. 4A and 5, a fluid inlet 11 communicating with the flow path 10 is formed inside the inflow pipe 13. Inside the coil bobbin 31, projecting portions 37 are formed at a plurality of locations in the circumferential direction at one end of the flow path 10, and the projecting portions 37 are formed on the one side in the axial direction L of the movable body 7.
  • the projecting portion 37 functions as a stopper that blocks the fluid inlet 11 and stops the fluid flow when the movable body 7 is displaced to one side (opening direction) in the axial direction L.
  • the other end of the coil bobbin 31 is an opening having the same inner diameter as the inner diameter of the coil bobbin 31, and a tubular member 23 is attached to the end via a rubber packing 21.
  • the tubular member 23 includes a disk-shaped flange portion 231 and an outflow pipe 14 that rises from the center of the flange portion 231 toward the other side in the axial direction L.
  • the tubular member 23 includes a flange portion 231 and a flange portion 231.
  • An opening 230 is formed so as to penetrate the outflow pipe 14 in the axial direction L.
  • one end of the opening 230 is a fluid outlet 12 that communicates with the flow path 10.
  • the opening size of the fluid outlet 12 is set smaller (narrower) than the opening size of the fluid inlet 11.
  • annular recess 236 is formed around the fluid outlet 12 on the lower surface side of the flange portion 231, and the opening edge of the fluid outlet 12 is formed on the annular protrusion 235 by forming the annular recess 236. It has become. For this reason, there is an advantage that when the fluid outlet 12 is closed by a flat end portion of the movable body 7 described later, the fluid outlet 12 can be reliably closed. Further, when the fluid outlet 12 is closed by the flat end of the movable body 7 by the amount of the opening size of the fluid outlet 12 and the peripheral length of the outer peripheral edge of the fluid outlet 12, the load applied to the movable body 7 is increased. There is an advantage that it can be made small.
  • annular step 233 is formed on the outer peripheral side of the lower surface of the flange portion 231.
  • the annular step 233 is related to the annular step 313 formed in the opening of the coil bobbin 31.
  • the tubular member 23 functions as a positioning portion that defines the position in the axial direction L of the tubular member 23, and prevents the tubular member 23 from moving toward one side in the axial direction L.
  • a hole 250 through which the outflow pipe 14 passes is formed at the center of the magnetic body 25, and the outer peripheral portion of the magnetic body 25 protrudes radially outward at four locations in the circumferential direction.
  • a connecting portion 253 is formed, and a region sandwiched between connecting portions 253 adjacent in the circumferential direction is a small diameter portion 255.
  • notches 41 are formed at four positions in the circumferential direction on the opening edge of the other end of the yoke 4, and the connecting portions 253 of the magnetic body 25 are fitted into the notches 41. ing. For this reason, the magnetic body 25 can be positioned in the circumferential direction.
  • arcuate protruding plate portions 42 protruding in the axial direction L are formed at four locations sandwiched by the four notches 41, and the protruding plate portion 42 is bent inward in the radial direction.
  • the outer peripheral surface of the small diameter portion 255 of the magnetic body 25 is brought into contact with the inner peripheral surface of the circular arc portion.
  • the coil bobbin 31 in which the coil 33 is wound around the inside of the yoke 4 when the magnetic body 25 is fixed to the end of the yoke 4 using the connecting portion 253, the small diameter portion 255, the notch 41 and the protruding plate portion 42.
  • the rubber packing 21 is fitted to the annular step 313 formed at the end of the coil bobbin 31, and the annular step 233 of the flange 213 of the tubular member 23 is overlaid on the annular step 313 of the coil bobbin 31 in this state. Keep it.
  • the movable body 7 is arranged inside the coil bobbin 31.
  • the rubber packing 21 is attached to the opening edge of the coil bobbin 31. It deform
  • the flange portion 231 of the tubular member 23 is held between the magnetic body 25 and the coil bobbin 31, and between the outer peripheral portion of the flange portion 231 and the inner peripheral surface of the opening portion of the coil bobbin 31.
  • a structure in which is sealed with a rubber packing 21 is employed.
  • the structure sealed in a radial direction other than the structure sealed in the axial direction L can also be employ
  • the two cutouts facing each other have a cutout depth in which the length dimension in the axial direction L is considerably larger than the thickness dimension of the magnetic body 25.
  • the terminal blocks 34 and 35 provided on the coil bobbin 31 can be pulled out through the notch 41.
  • the movable body 7 has a shaft shape extending in the axial direction L with a length dimension longer than the radial dimension, and the outer diameter dimension of the movable body 7 is The inner diameter of the cylindrical body 310 of the coil bobbin 31 is slightly smaller.
  • the outer peripheral surface of the movable body 7 is made of a stainless steel (SUS304) pipe 71, and a permanent magnet body 72 extending in the axial direction L is accommodated inside the pipe 71.
  • the permanent magnet body 72 is formed between four columnar magnet pieces 73 (magnet pieces 731 to 734) made of permanent magnets arranged in the axial direction L and the magnet pieces 73 adjacent in the axial direction L.
  • Three disc-shaped magnetic plates 74 (magnetic plates 742 to 744) arranged respectively, and two disc-shaped magnetic plates 74 arranged at both ends in the axial direction L of the permanent magnet body 72, respectively.
  • Magnetic plates 741, 745 and the outer diameters of the magnet pieces 73 (magnet pieces 731 to 734) and the magnetic plates 74 (magnetic plates 741 to 745) are the same.
  • the three disk-shaped magnetic plates 742 to 744 disposed between the magnet pieces 73 have the same thickness, but are thicker than the magnetic plates 741 and 745 disposed at both ends. The dimensions are thicker.
  • the two disk-shaped magnetic plates 741 and 745 arranged at both ends have the same thickness.
  • plate-like spacers 76 and 77 made of stainless steel (SUS304) are disposed at both ends in the axial direction L of the permanent magnet body 72, respectively.
  • the plate spacer 76, the magnetic plate 745, and the magnet piece 734 are arranged inside the pipe 71.
  • the both ends of the pipe 71 are arranged inside.
  • the movable body 7 is configured by crimping. According to such a configuration, the fluid does not contact the magnet piece 73 even though it contacts the stainless steel (SUS304) pipe 71 and the plate-like spacers 76 and 77.
  • the pipe 71 and the plate-like spacers 76 and 77 may have a structure in which rust prevention when in contact with fluid and surface treatment or coating for preventing metal ions from flowing out are applied. Good.
  • the pipe 71 and the plate-like spacers 76 and 77 may be made of resin.
  • the movable body 7 is used as a valve body that opens and closes the fluid outlet 12.
  • a circular rubber sheet 70 is attached to the other end portion in the axial direction L by a method such as adhesion, and the rubber sheet 70 is connected to the fluid outlet 12 as will be described later.
  • the adjacent magnet pieces 73 have the same poles directed toward the counterpart magnet piece 73 as shown in FIG. For this reason, in the permanent magnet body 72, the lines of magnetic force are concentrated from the location where the magnetic plate 74 is located.
  • the coil 33 wound around the coil bobbin 31 faces the outer peripheral side of the movable body 7 via the cylindrical body portion 310 of the coil bobbin 31.
  • the substantially central portion in the axial direction L of the coil 33 is at a position facing the both ends of the magnet body 72 used for the permanent magnet body 72 on the outer peripheral side.
  • the magnetic plate 74 used for the permanent magnet body 72 is in a state facing the substantially central portion of the coil 33 in the axial direction L, and the permanent magnet body 72 efficiently generates a magnetic field interlinked with the coil 33. Will be generated.
  • the dimensions in the axial direction L of the two coils 331 and 335 wound at both ends in the axial direction L of the coil bobbin 31 are set in the axial direction of the three coils 332 to 334 wound inside the axial direction L. It is shorter than the dimension of L. More specifically, the dimensions in the axial direction L of the two coils 331 and 335 wound at both ends in the axial direction L are set in the axial direction L of the three coils 332 to 334 wound inside the axial direction L. The size is 1 ⁇ 2 times the size.
  • the magnet pieces 731 and 734 located on both sides in the axial direction L are made shorter in the axial direction L than the magnet pieces 732 and 733 located inside the axial direction L.
  • the dimension of the magnet pieces 731 and 734 in the axial direction L is 1 ⁇ 2 times the dimension of the magnet pieces 732 and 733 in the axial direction L.
  • the approximate center part of the axial direction L is located in the location where the magnetic force line concentrates in the permanent magnet body 72.
  • the dimensions of the coil 33 and the magnet piece 73 located at both ends in the axial direction L are made shorter than the dimensions of the coil 33 and the magnet piece 73 located inside the axial direction L. In spite of the fact that the overall length is shorter than that in the case of the dimensions, substantially the same thrust can be obtained.
  • the fixed body 2 is provided with a magnetic body 25 on the other side (closed direction) in the axial direction L with respect to the movable body 7, and the permanent magnet body 72 and the magnetic body 25 of the movable body 7
  • the movable body 7 is always biased to the other side (the closing direction) in the axial direction L by the magnetic attractive force acting in between.
  • the permanent magnet body 72 of the movable body 7 and the magnetic body 25 are biased to the other side (the closing direction) in the axial direction L by the magnetic attractive force acting in between.
  • the flange portion 231 of the tubular member 23 as a part of the fixed body 2
  • the rubber sheet 70 as a part of the movable body 7, Intervenes.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the force applied to the movable body 7 when performing the opening / closing operation in the valve device 1 to which the present invention is applied.
  • FIGS. 6 (a), (b), and (c) An explanatory diagram of a state in which the fluid outlet 12 is closed, and an explanatory diagram when the movable body 7 is moved away from the fluid outlet 12 and the fluid outlet 12 is opened from a state in which the fluid outlet 12 is closed by the movable body 7.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram when the movable body 7 is moved away from the fluid outlet 12 and the fluid outlet 12 is opened, and the movable body 7 is moved to the closed state.
  • FIG. 6 schematically shows the force applied to the movable body 7, and therefore the shape and the like of each member are simplified.
  • the movable body 7 is positioned on the other side in the axial direction L, and the fluid outlet 12 is connected to the rubber sheet 70 of the movable body 7.
  • the closed state is a state where the fluid outlet 12 is closed (blocked state).
  • the movable body 7 includes a magnetic attractive force (indicated by an arrow F1) between the magnetic body 25 and the permanent magnet body 72 of the movable body 7, and a fluid.
  • the permanent magnet body 72 of the movable body 7 and the magnetic body 25 are not in direct contact, and the tubular member 23 as a part of the fixed body 2 is between the permanent magnet body 72 of the movable body 7 and the magnetic body 25.
  • the flange portion 231 and the rubber sheet 70 as a part of the movable body 7 are in contact with each other.
  • the fluid outlet 12 In a state where the fluid outlet 12 is open, one end of the movable body 7 abuts on a protruding portion 37 formed in the coil bobbin 31 (flow path 10), as shown in FIG. Alternatively, the fluid outlet 12 is in an open state without contact and stops in a balanced manner. In this state, the fluid that has flowed in from the inflow pipe 13 passes between the fluid inlet 11 and the protruding portion 37, as indicated by an arrow LL, and the flow path 10 (the outer peripheral surface of the movable body 7 and the cylindrical body of the coil bobbin 31). Between the outlet 310 and the fluid outlet 12.
  • the movable body 7 includes the magnetic body 25 and the movable body as shown in FIG. 6C.
  • a magnetic attractive force (shown by an arrow F1) and a back pressure (shown by an arrow F3) due to fluid pressure act between the permanent magnet body 72 and the seventh permanent magnet body 72. Therefore, the movable body 7 is displaced to the other side in the axial direction L, and the rubber sheet 70 of the movable body 7 closes the fluid outlet 12 (blocked) as shown in FIGS. 5 (a) and 6 (a). Return to the state. Therefore, the fluid flow is interrupted.
  • the inner side of the cylindrical body 310 around which the coil 33 is wound in the coil bobbin 31 is used as the flow path 10, and the permanent magnet body 72 is provided in the flow path 10.
  • the movable body 7 provided with is arranged as a valve body.
  • the fixed body 2 includes a magnetic body 25 that urges the movable body 7 toward the fluid outlet 12 and closes the fluid outlet 12 at the end (rubber sheet 70) of the movable body 7 as an urging member.
  • the coil 33 is energized with the fluid outlet 12 closed, the movable body 7 is separated from the fluid outlet 12 by the thrust acting on the movable body 7 and the fluid outlet 12 is opened.
  • the movable body 7 having a small cross-sectional area is configured to receive the fluid pressure, so that it has an excellent closing ability when a high pressure or a negative pressure is applied. It is hard to receive.
  • the movable body 7 as a valve body may be displaced, and can be opened and closed with a small amount of energy because there is no need to deform the valve body.
  • power is supplied to the coil 33 and the movable body 7 is driven by the Lorentz force at that time. For this reason, since a large thrust can be obtained efficiently, the response is excellent.
  • the movable body 7 is biased in the closing direction by the magnetic body 25 (biasing member), when the fluid outlet 12 is opened and the power supply is stopped such as a power failure, the fluid outlet 12 is automatically turned on. Has the advantage of switching to a closed state. Therefore, it is possible to avoid a situation where the fluid keeps flowing unintentionally, and there is an advantage that the safety is high when handling a dangerous fluid such as a flammable fluid as the fluid.
  • a current in the opposite direction to that when the movable body 7 is displaced from the closed position to the open position may be supplied to the coil 33.
  • the energization to 33 is stopped, and the movable body 7 is displaced to the closed position by the urging force of the magnetic body 25. For this reason, the energization control to the coil 33 can be simplified.
  • the biasing member an electromagnet that generates a magnetic attractive force between the permanent magnet body 72, a spring, and the like can be used as the biasing member.
  • the biasing member is a fluid with respect to the movable body 7. Since the magnetic body 25 that generates a magnetic attractive force between the permanent magnet body 72 and the permanent magnet body 72 is used on the side where the outlet 12 is located, the movable body 7 can be urged in the closing direction with a simple configuration. Further, since the magnetic attractive force between the permanent magnet body 72 provided on the movable body 7 and the magnetic body 25 (biasing member) is used, the biasing force is opposite to the case where a spring is used as the biasing member.
  • the urging force (magnetic attraction force) can be maximized.
  • the distance between the movable body 7 and the magnetic body 25 becomes longer, so that the urging force (magnetic attraction force) can be reduced. Therefore, energy when moving the movable body 7 in the opening direction can be reduced, and the valve device 1 can be downsized.
  • the magnetic body 25 since the magnetic body 25 is provided outside the flow path 10, the magnetic body 25 does not come into contact with the fluid. For this reason, compared with the case where the magnetic body 25 is provided inside the flow path 10, the pressure loss in the flow path 10 can be reduced. In addition, since the magnetic body 25 does not come into contact with the fluid, the magnetic body 25 is not affected by the fluid even if the magnetic body 25 is not subjected to surface treatment or coating for rust prevention or the like.
  • the permanent magnet body 72 of the movable body 7 and the magnetic body 25 are not in direct contact with each other, it is possible to avoid an excessive magnetic attractive force acting between the permanent magnet body 72 and the magnetic body 25. And a prescribed closing force can be obtained. Therefore, when the fluid outlet 12 is closed and the fluid outlet 12 is opened, there is an advantage that only a relatively small current needs to be supplied to the coil 33. Further, in the process in which the permanent magnet body 72 and the magnetic body 25 of the movable body 7 approach each other and in the process in which the permanent magnet body 72 and the magnetic body 25 of the movable body 7 are separated from each other, the permanent magnet body 72 and the magnetic body 25 It is also possible to suppress a sudden change in the magnetic attractive force acting between them.
  • the movable body 7 moves to a closed position with an appropriate speed.
  • the movable body 7 opens in the opening direction without abruptly changing the balance between the drag force caused by the biasing force acting between the magnetic body 25 and the Lorentz force. It will move at an appropriate and stable speed.
  • the fixed body 2 includes a cylindrical yoke 4 that covers the outer peripheral side of the coil 33, and the magnetic body 25 is fixed to the yoke 4. For this reason, the leakage of magnetic flux from the permanent magnet body provided on the movable body 7 can be prevented by the yoke 4 and the magnetic body 25. Further, since the magnetic path is constituted by the yoke 4 and the magnetic body 25, the adsorption of the movable body 7 by the magnetic body 25 can be stabilized. Furthermore, if it is the structure which fixes the magnetic body 25 to the yoke 4, the magnetic body 25 can be fixed by caulking or spot welding. Furthermore, if the magnetic body 25 and the yoke 4 are fixed, the strength of the fixed body 2 can be improved.
  • the fluid inlet 11 when the fluid inlet 11 is provided on the side opposite to the side where the fluid outlet 12 is located with respect to the movable body 7 in the flow path 10, and the fluid outlet 12 is opened, the fluid inlet 11 From the fluid outlet 12, the fluid that has flowed in from between the outer peripheral surface of the movable body 7 and the inner peripheral surface of the cylindrical body portion 310 of the coil bobbin 31. For this reason, the fluid pressure is applied to the movable body 7 as a back pressure in a direction in which the movable body 7 is displaced in the closing direction.
  • the fluid pressure acts as a back pressure against the movable body 7, so even if the fluid pressure on the inflow side is high.
  • the closing ability with respect to the fluid outlet 12 is large.
  • the fluid outlet 12 is configured as a tubular member 23 that is separate from the coil bobbin 31.
  • the precision of the dimension of the fluid outlet 12 can be obtained. That is, when the coil bobbin 31 is manufactured by resin molding, if the fluid outlet 12 is formed at the same time, the accuracy of the opening size of the fluid outlet 12 may be reduced due to the shrinkage of the resin or the like. Since the outlet 12 is formed in the tubular member 23 that is separate from the coil bobbin 31, high accuracy can be obtained in the dimensions of the fluid outlet 12 without being affected by the molding accuracy. Therefore, the flow path pressure loss on the outer periphery of the movable body 7 can be reliably set to be smaller than the pressure loss at the fluid outlet 12.
  • the permanent magnet body 72 is disposed between a plurality of magnet pieces 73 (permanent magnets) arranged along the driving direction of the movable body 7 and the magnet pieces 73 adjacent to each other in the plurality of magnet pieces 73.
  • the adjacent magnet pieces 73 have the same poles facing the other magnet piece 73.
  • the magnetic plate 74 on the movable body 7 side is the center in the driving direction of the coil 33 located on the outer peripheral side of the magnetic plate 74.
  • This state is a state where the thrust by the Lorentz force is maximized. For this reason, even when the urging force by the magnetic body 25 is applied so as to be maximum when the fluid outlet 12 is closed by the movable body 7, the movable body 7 can be reliably moved in the opening direction.
  • the movable range of the movable body 7 is set within a range from a position where the magnetic plate 74 faces the central portion of the coil 33 to a position where the magnetic plate 74 faces the end of the coil 33. That is, the movable range of the movable body 7 is set within a range in which the magnetic plate 74 does not move to a position facing a coil different from the coil 33 facing the magnetic plate 74 in a state where the flow path 10 is closed. Accordingly, it is possible to prevent the direction of the thrust due to the Lorentz force from being reversed in the process of energizing the coil 33 and moving the movable body 7.
  • FIG. 7 is an explanatory view of the fluid outlet 12 configured in the valve device 1 according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 7A and 7B show an orifice 120 attached to the opening of the tubular member 23.
  • FIG. It is explanatory drawing which shows a mode, and explanatory drawing which shows a mode before attaching the orifice 120 to the opening part of the tubular member.
  • the basic part of the present embodiment is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 6, and therefore, common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
  • the fluid outlet 12 is configured by the opening that penetrates the tubular member 23 in the axial direction L.
  • the fluid outlet 12 may be constituted by a stainless steel orifice 120. More specifically, as shown in FIGS. 7A and 7B, an orifice 120 made of a thin tube is mounted in an opening 230 penetrating the tubular member 23 in the axial direction L, and the end of the orifice 120 is attached. You may comprise the fluid outlet 12 by a part. According to this configuration, it is possible to obtain higher accuracy due to the size of the fluid outlet 12. Also in this case, if the end of the orifice 120 is slightly protruded from the tubular member 23, the fluid outlet 12 can be reliably closed by the rubber sheet 70 of the movable body 7.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing a state in which a guide projection is provided on the fixed body 2 in the valve device 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the basic part of the present embodiment is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 6, and therefore, common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
  • the protrusion 311 is configured to support the outer peripheral surface of the movable body 7 described with reference to FIG. Therefore, the movable body 7 can be prevented from tilting, and the flow path 10 through which the fluid passes between the inner peripheral surface of the cylindrical body 310 of the coil bobbin 31 and the outer peripheral surface of the movable body 7 is sufficiently wide. It can be secured by a cross-sectional area.
  • FIG. 9 is an explanatory view when a spring is used as the biasing member in the valve device 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the basic part of the present embodiment is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 6, and therefore, common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
  • a magnetic body that generates a magnetic attractive force between the permanent magnet body 72 of the movable body 7 as a biasing member that biases the movable body 7 in the closing direction
  • a spring 26 made of a coil spring is provided as an urging member between the other end of the movable body 7 and the bottom of the coil bobbin 31.
  • the movable body 7 is urged in the closing direction.
  • a magnetic attractive force acting between the permanent magnet body 72 and the magnetic body 25 of the movable body 7 may be used in combination with the biasing force of the spring 26.
  • the movable body 7 may be urged in the closing direction only by the urging force of the spring 26 using a cap 29 made of a nonmagnetic material instead of the magnetic body 25.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a magnetic drive mechanism configured in a valve device 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the basic part of the present embodiment is the same as that described with reference to FIGS. 1 to 6, and therefore, common parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. .
  • magnet pieces 73 and five coils 33 are used.
  • the number of magnet pieces 73 and coils 33 is not limited to the above form.
  • FIG. As shown in FIG. 2, two magnet pieces 73 and three coils 33 may be used.
  • produce a magnetic attraction force between the permanent magnet bodies 72 of the movable body 7 were illustrated as a biasing member which biases the movable body 7 in the closing direction.
  • a magnet such as an electromagnet or a permanent magnet may be arranged on one side or the other side in the axial direction L with respect to the movable body 7, and the movable body 7 may be biased in the closing direction by the electromagnet or the permanent magnet.
  • an electromagnet is used as the urging member, the magnetic attraction force generated between the iron core used for the electromagnet and the permanent magnet body 72 of the movable body 7 when the power supply is stopped, such as a power failure.
  • biasing members composed of magnets such as the magnetic body 25, the spring 26, and electromagnets or permanent magnets, such as using a magnet such as an electromagnet or a permanent magnet in combination with the magnetic body 25, one kind of attachment is provided.
  • the biasing force that is insufficient with the biasing member may be compensated.
  • the fluid inlet 11 and the fluid outlet 12 are provided on both sides of the movable body 7 in the axial direction L.
  • the fluid inlet 11 and the fluid outlet 12 are provided on one side of the movable body 7 in the axial direction L. In this case, when the movable body 7 is driven to one side in the axial direction L, only the fluid outlet 12 side may be closed by the movable body 7.
  • the coil bobbin 31 and the movable body 7 are configured to have a circular cross section, but the coil bobbin 31 and the movable body 7 may be configured to have a rectangular cross section.
  • the movable body 7 is urged in the closing direction by the urging member such as the magnetic body 25 and the spring 26, but the movable body 7 may be urged in the opening direction by the urging member.
  • the flow path 10 is held open when power supply is stopped due to a power failure or the like.
  • biasing members such as the magnetic body 25 and the spring 26 are provided in both the closing direction and the opening direction of the movable body 7, and the movable body 7 is biased in the closing direction by one of the biasing members.
  • a configuration may be adopted in which the movable body 7 is urged in the opening direction by the other urging member. In the case of such a configuration, the flow path 10 can be held in a closed state while the power supply to the coil 33 is stopped, and the flow path 10 can be held in an open state.

Abstract

　流体圧の影響を受けにくいとともに、弁体の駆動に必要なエネルギーや応答性の面で優れたバルブ装置を提供する。具体的には、バルブ装置１では、コイルボビン３１においてコイル３３が巻回された筒状胴部３１０の内側を流路１０として利用し、かかる流路１０内に、永久磁石体７２を備えた可動体７が弁体として配置されている。また、固定体２は、可動体７を流体出口１２に向けて付勢して可動体７の端部で流体出口１２を閉塞させる磁性体２５を付勢部材として備えている。また、閉じた状態でコイル３３に通電したときに可動体７に作用する推力により可動体７が流体出口１２から離間して流体出口１２が開いた状態とされる。

Description

バルブ装置
　本発明は、弁体によって流路を開閉するバルブ装置に関するものである。
　各種流体の流れを制御するためのバルブ装置としては、電磁力によって弁体を駆動する方式のものが知られている（特許文献１参照）。
　かかる特許文献１に記載のバルブ装置は、アクチュエータが配置されている側とは反対側に、弁体としてのダイヤフラムが配置された弁室を設け、ダイヤフラムを変位させることにより、流路の開閉を行なっている。また、特許文献１に記載のバルブ装置では、電磁石による吸引力を利用してダイヤフラムを双方向に往復移動させている。
特開２００７－１６９３５号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のバルブ装置には、以下の問題点がある。まず、ダイヤフラムが流体圧を受ける構成であるため、流体圧の影響を受けやすいという問題点がある。また、ダイヤフラムを変位させる際、ダイヤフラムを大きく変形させる必要がある分、大きなエネルギーを必要とするという問題点がある。また、電磁石による吸引力を利用してダイヤフラムを双方向に往復移動させるため、大きな推力を得ることができず、応答性が低いという問題点がある。
　以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、流体圧の影響を受けにくいとともに、弁体の駆動に必要なエネルギーや応答性の面で優れたバルブ装置を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明は、永久磁石を備えた可動体と、前記永久磁石の外周側に前記可動体を駆動するコイルを備えた固定体と、流体入口および流体出口をもって前記固定体に構成された流路と、を有し、前記コイルへの通電を制御して前記流路を開閉するバルブ装置であって、前記可動体は、前記流路内に前記流路を開閉する弁体として配置され、前記固定体は、前記コイルが巻回された筒状胴部の内側が前記流路とされたコイルボビンと、前記流路が開いた状態となる開方向および前記流路が閉じた状態となる閉方向のうちの少なくとも一方に向けて前記可動体を付勢する付勢部材と、を備えていることを特徴とする。
　本発明では、コイルボビンにおいてコイルが巻回された筒状胴部の内側を流路として利用し、かかる流路内に、永久磁石を備えた可動体が弁体として配置されている。従って、ダイヤフラムを用いた場合と違って、断面積が小さな可動体で流体圧を受ける構成であるため、流体圧の影響を受けにくいという利点がある。また、ダイヤフラムを用いた場合と違って、弁体としての可動体を変位させればよく、弁体を変形させる必要がない分、小さなエネルギーで開閉を行なうことができる。さらに、コイルに給電し、そのときのローレンツ力によって可動体を駆動するため、大きな推力を効率良く得ることができるので、応答性に優れている。さらにまた、可動体は、付勢部材によって開方向および閉方向のうちの少なくとも一方に付勢されているため、可動体を利用しての流路の開閉に付勢部材の付勢力を利用することができるという利点がある。
　本発明において、前記付勢部材は、例えば、前記可動体を前記閉方向に付勢するように構成される。かかる構成によれば、付勢部材の付勢力が可動体を閉方向に付勢するように作用するので、停電等の給電停止状態が発生した場合でも、流路を確実に閉じた状態とすることができる。
　本発明において、前記可動体は、前記付勢部材に付勢されて前記流体出口を閉じた状態とし、当該閉じた状態で前記コイルに通電したときに前記可動体に作用する推力により前記可動体が前記流体出口から離間して当該流体出口が開いた状態とされ、前記コイルへの通電を停止したときに前記付勢部材に付勢されて前記可動体が前記流体出口を塞いで当該流体出口が閉じた状態となることが好ましい。すなわち、流体出口が開いた状態から閉じた状態に切り換わる際、コイルに通電せず、コイルへの通電を停止し、付勢部材の付勢力で可動体を閉方向に変位させることが好ましい。このように構成すると、コイルへの通電制御を簡素化することができる。また、給電停止時には、付勢部材の付勢力によって流路を遮断することができるので、流体が不用意に流れ続けるという事態を回避することができる。このため、流体として可燃性流体等といった危険な流体を取り扱う場合、安全性が高いという利点がある。
　本発明において、前記可動体が前記流体出口を閉じたとき、当該可動体は、前記流体入口から流入した流体の流体圧に起因する背圧を受けていることが好ましい。このように構成すると、給電停止時には、可動体には付勢部材の付勢力と流体圧に起因する背圧が作用するので、より効果的に流路を遮断することができるので、流体が不用意に流れ続けるという事態を回避することができる。
　本発明において、前記付勢部材としては、永久磁石との間に磁気吸引力を発生させる磁性体、永久磁石との間に磁気吸引力を発生させる電磁石、バネ等を用いることができるが、前記付勢部材として、前記可動体に対して前記流体出口が位置する側で前記永久磁石との間に磁気吸引力を発生させる磁性体を用いることが好ましい。かかる構成によれば、簡素な構成で可動体を閉方向に付勢することができる。また、可動体と付勢部材との磁気吸引力を利用すれば、付勢部材としてバネを用いた場合とは反対に、付勢力が可動体と付勢部材との距離に二乗することになる。従って、可動体が流体出口を閉じた状態にした状態で、可動体と付勢部材との距離が最短になるので、付勢力（磁気吸引力）を最大とすることができる。また、可動体が流体出口から離間する方向に移動すれば、可動体と付勢部材との距離が長くなるので、付勢力（磁気吸引力）を小さくすることができる。それ故、可動体を開方向に移動させる際のエネルギーを低減することができ、バルブ装置の小型化を図ることができる。
　この場合、前記磁性体は、該磁性体と前記永久磁石との間に介在する前記固定体の一部あるいは前記可動体の一部を介して前記永久磁石との間に磁気吸引力を発生させることが好ましい。このように構成すると、永久磁石と磁性体とが接近した際、永久磁石と磁性体との間に作用する磁気吸引力が過大になることを回避することができる。従って、流体出口を閉じた状態から開いた状態に移行させる際、比較的小さな電流をコイルに供給するだけでよい等の利点がある。また、永久磁石と磁性体とが接近する過程や、永久磁石と磁性体とが離間する過程において、永久磁石と磁性体が離間しているので、永久磁石と磁性体との間に作用する磁気吸引力が急激に変化することを抑制することもできる。このため、永久磁石と磁性体とが接近する際、可動体は適正なスピードをもって閉位置に移動する。また、永久磁石と磁性体とが離間する際、可動体は、付勢部材による抗力とローレンツ力とのバランスが急激に変化することなく、開方向に適正かつ安定したスピードで移動することになる。
　本発明において、前記固定体は、前記コイルの外周側を覆う筒状のヨークを備え、前記磁性体は、前記ヨークに固定されている構成を採用することができる。このように構成すれば、ヨークおよび磁性体によって、可動体に設けた永久磁石からの磁束の漏れを防止することができる。また、ヨークおよび磁性体によって磁路が構成されるので、磁性体による可動体の吸着を安定化することができる。さらに、磁性体をヨークに固定する構造であれば、加締めやスポット溶接によって磁性体を固定することができる。さらにまた、磁性体とヨークとを固定すれば、固定体の強度を向上することができる。
　本発明において、前記流路において前記可動体に対して前記流体出口が位置する側とは反対側に前記流体入口が設けられ、前記流体出口が開いた状態になったとき、前記流体入口から流入した流体は、前記可動体の外周面と前記筒状胴部の内周面との間を通って前記流体出口から流出することが好ましい。このように構成すると、流体圧は、可動体を閉方向に変位させる方向に加わる。従って、流体出口を可動体で閉塞させる構成を採用した際、流体圧が可動体に対する背圧として作用するので、流入側での流体圧が高い場合でも、閉止能力が大である。
　本発明において、前記筒状胴部の内周面には、半径方向内側に突出して前記可動体の可動方向に延在する突条部が周方向に複数形成されており、前記突条部は、前記可動体の外周面を支持していることが好ましい。このように構成すると、可動体の傾きを防止することができるとともに、筒状胴部の内周面と可動体の外周面との間に流体が通る流路を広い断面積で確保することができる。
　本発明において、前記流体出口は、前記コイルボビンとは別体の管状部材に構成されていることが好ましい。このように構成すると、コイルボビンの一部として流体出口を構成する場合と比較して、流体出口の寸法に高い精度を得ることができる。
　本発明において、前記永久磁石は、前記可動体の駆動方向に沿って配列された複数の磁石片と、前記複数の磁石片において隣り合う磁石片の間に配置された磁性板と、を備え、前記コイルは、前記可動体の駆動方向に沿って複数、配列され、前記隣り合う磁石片同士は、互いに同一の極を相手方の磁石片の方に向けており、前記複数のコイルにおいて隣り合うコイル同士は、巻回方向が反対であることが好ましい。このように構成すると、永久磁石が、コイルに鎖交する磁界を効率よく形成するため、大きな推力を得ることができるという利点がある。
　本発明において、前記流路を閉じた状態において、前記磁性板は、該磁性板の外周側に位置する前記コイルの前記駆動方向における中央部分と対向しており、前記可動体の可動範囲は、前記磁性板が前記コイルの前記中央部分と対向する位置から当該コイルの端部と対向する位置までの範囲内に設定されていることが好ましい。すなわち、可動体の可動範囲は、磁性板が、流路を閉じた状態において対向するコイルとは別のコイルと対向する位置まで移動しない範囲内に設定されていることが好ましい。磁性板がコイルの駆動方向における中央部分と対向している状態がローレンツ力による推力が最大となる状態であるため、かかる状態を閉じた状態とすれば、付勢部材からの付勢力が可動体によって流体を閉じた状態で最大となるように印加されている場合でも可動体を確実に開方向に移動させることができる。また、可動体の可動範囲を上記範囲に設定すれば、可動体の移動中、ローレンツ力による推力の向きが反転することを防止することができる。
　本発明では、コイルボビンにおいてコイルが巻回された筒状胴部の内側を流路として利用し、かかる流路内に、永久磁石を備えた可動体が弁体として配置されている。従って、ダイヤフラムを用いた場合と違って、断面積が小さな可動体で流体圧を受ける構成であるため、流体圧の影響を受けにくいという利点がある。また、ダイヤフラムを用いた場合と違って、弁体としての可動体を変位させればよく、弁体を大きく変形させる必要がない分、小さなエネルギーで開閉を行なうことができる。さらに、コイルに給電し、そのときのローレンツ力によって可動体を駆動するため、大きな推力を効率よく得ることができるので、応答性に優れている。さらにまた、可動体は、付勢部材によって開方向および閉方向のうちの少なくとも一方に付勢されているため、可動体を利用しての流路の開閉に付勢部材の付勢力を利用することができるという利点がある。
本発明を適用したバルブ装置の外観を示す斜視図である。 本発明を適用したバルブ装置の分解斜視図である。 本発明を適用したバルブ装置に用いた可動体の分解斜視図である。 本発明を適用したバルブ装置の磁気的構成等を示す説明図である。 本発明を適用したバルブ装置の開閉動作を示す説明図である。 本発明を適用したバルブ装置において開閉動作を行なう際に可動体に加わる力を示す説明図である。 本発明の別の形態に係るバルブ装置に構成した流体出口の説明図である。 本発明の別の形態に係るバルブ装置において固定体にガイド用突起を設けた様子を示す説明図である。 本発明の別の形態に係るバルブ装置において付勢部材としてバネを用いた場合の説明図である。 本発明の別の形態に係るバルブ装置に構成した磁気駆動機構の説明図である。
１　バルブ装置
２　固定体
７　可動体
１０　流路
１１　流体入口
１２　流体出口
２５　磁性体（付勢部材）
２６　バネ（付勢部材）
３１　コイルボビン
３３　コイル
７２　永久磁石体
７３　磁石片
７４　磁性板
３１０　筒状胴部
　図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明において、軸線方向の一方側は可動体が流体出口から離間して流体出口を開放する開方向、軸線方向の他方側は可動体が流体出口を閉塞させる閉方向である。
　[全体構成]
　図１および図２は、本発明を適用したバルブ装置の外観を示す斜視図、およびその分解斜視図である。図３は、本発明を適用したバルブ装置に用いた可動体の分解斜視図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、可動体をケースと永久磁石体とに分解した分解斜視図、および可動体をさらに細かく分解した様子を示す分解斜視図である。
　図１、図２および図３に示すバルブ装置１は、全体として軸状に延在した形状を備えており、軸線方向Ｌの一方側に設けた流入管１３から他方側に設けた流出管１４への流体の流れを制御する。本形態において、バルブ装置１は、流体として気体あるいは液体等の流れを制御するのに用いることができ、本形態では、液体の流れを制御するのに用いられる。かかるバルブ装置１は概ね、径寸法より長いの長さ寸法をもって軸線方向Ｌに延在する固定体２と、固定体２の内側で軸線方向Ｌに移動可能に設けられた可動体７とから構成されており、可動体７は弁体として利用されている。
　（固定体２の詳細構成）
　図４は、本発明を適用したバルブ装置１の磁気的構成等を示す説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、固定体２の構成を示す断面図、固定体２に用いたコイル３３の結線状態を示す説明図、コイル３３の別の結線状態を示す説明図、および可動体７の構成を示す断面図である。図５は、本発明を適用したバルブ装置１の開閉動作を示す説明図であり、図５（ａ）、（ｂ）は、可動体７で流体出口１２を閉じた状態とした様子を示す説明図、および可動体７を流体出口１２から離間させて流体出口１２が開いた状態とした様子を示す説明図である。
　図２、図４（ａ）および図５に示すように、固定体２は、ケースとして用いられる円筒状のヨーク４と、ヨーク４の内側に装着される円筒状のコイルボビン３１と、コイルボビン３１の他方側の端部にＯリング状のゴムパッキン２１を介して取り付けられる非磁性の管状部材２３と、管状部材２３をコイルボビン３１の他方側端部との間に保持するようにヨーク４に固定される円板状の磁性体２５とを有している。コイルボビン３１は樹脂製である。固定体２において、コイルボビン３１にはコイル３３が巻回されており、コイルボビン３１およびコイル３３によってコイル巻回体３が構成されている。また、コイル巻回体３（コイル３３およびコイルボビン３１）およびヨーク４によって、ステータ５が構成されている。
　コイルボビン３１は、軸線方向Ｌに延在する筒状胴部３１０と、筒状胴部３１０の外周面で拡径する６つのフランジ部３２（フランジ部３２１～３２６）とを備えている。本形態において、筒状胴部３１０は円筒状であり、フランジ部３２は円環状である。コイルボビン３１において、６つのフランジ部３２で挟まれた５つの空間は、コイル３３が巻回されるコイル巻回部として利用されている。５つのコイル巻回部のうち、軸線方向Ｌの両端に位置する２つのコイル巻回部は、軸線方向Ｌの寸法が互い同一であるが、軸線方向Ｌの内側に位置する３つのコイル巻回部に比して軸線方向Ｌの寸法が小さい。なお、軸線方向Ｌの内側に位置する３つのコイル巻回部は、軸線方向Ｌの寸法が互いに同一である。このため、５つのコイル巻回部に巻回された５つのコイル３３（コイル３３１～３３５）のうち、軸線方向Ｌの両端のコイル巻回部に巻回された２つのコイル３３１、３３５は、巻回数が互いに等しいが、軸線方向Ｌの内側、すなわち、コイル３３１、３３５の内側のコイル巻回部に巻回された３つのコイル３３２～３３４に比して巻回数が少ない。なお、軸線方向Ｌの内側に位置する３つのコイル３３２～３３４は、巻回数が互いに等しい。
　フランジ部３２の外周部には、コイル３３を位置決めするためのＵ字形状の溝３２０が形成されており、かかる溝３２０は、軸線方向Ｌで隣り合うコイル巻回部をコイル３３が通過する際のコイル通過部として利用されているとともに、コイル３３の巻回方向を反転させる際の引っ掛かり部として利用されている。かかる溝３２０の深さや幅寸法は、コイル３３の外径寸法以上に設定されていることが好ましく、かかる構成を採用すれば、コイル３３がフランジ部３２からはみ出すことがないという利点がある。
　また、６つのフランジ部３２のうち、軸線方向Ｌの他方側に位置するフランジ部３２１は、他のフランジ部３２２～３２６に比較して肉厚に形成されており、フランジ部３２１において、軸線を挟んで相対向する個所には２本の端子３８、３９を各々保持する端子部３４、３５が形成されている。
　ここで、コイルボビン３１に巻回された５つのコイル３３は、隣り合うコイル３３同士の巻回方向が逆である。また、５つのコイル３３は、例えば、図４（ｂ）に示すように、２本の端子３８、３９に対して直列に電気的に接続される。あるいは、図４（ｃ）に示すように、軸線方向Ｌの内側に位置する３つのコイル３３２～３２４を並列に電気的に接続し、それらの接続部分に対して、軸線方向Ｌの両側のコイル３３１、３３５を直列に電気的に接続した構成を採用してもよい。
　再び図２、図４（ａ）および図５において、コイルボビン３１の筒状胴部３１０の内側は流路１０として利用されており、コイルボビン３１の一方側端部には、コイル巻回部の側からみて、軸線方向Ｌの他方側に向かって縮径する段付き部分３１８、および筒状胴部３１０よりも小径の流入管１３がこの順に形成されている。かかる流入管１３の内部には、図４（ａ）および図５に示すように、流路１０に連通する流体入口１１が構成されている。コイルボビン３１の内部において、流路１０の一方側端部には、周方向の複数個所に突状部３７が形成されており、かかる突状部３７は、可動体７が軸線方向Ｌの一方側（開方向）に変位した際のストッパとして機能し、この状態で、流入管１３から流入した流体は、突状部３７の間を通って流路１０に流れ込む。すなわち、突状部３７は、可動体７が軸線方向Ｌの一方側（開方向）に変位した際、流体入口１１を塞いで流体の流れを止めることを阻止するストッパとして機能する。
　コイルボビン３１の他方側端部は、コイルボビン３１の内径寸法と同一の内径を有する開口部になっており、かかる端部にはゴムパッキン２１を介して管状部材２３が取り付けられている。
　管状部材２３は、円板状のフランジ部２３１と、フランジ部２３１の中央から軸線方向Ｌの他方側に向けて起立する流出管１４とを備えており、管状部材２３には、フランジ部２３１および流出管１４を軸線方向Ｌで貫通するように開口部２３０が形成されている。かかる管状部材２３において、図４（ａ）に示すように、開口部２３０の一方側端部は、流路１０に連通する流体出口１２になっている。本形態において、流体出口１２の開口寸法は、流体入口１１の開口寸法よりも小さく（狭く）設定されている。管状部材２３において、フランジ部２３１の下面側では、流体出口１２の周りに環状凹部２３６が形成されており、かかる環状凹部２３６の形成によって、流体出口１２の開口縁は環状の突条部２３５になっている。このため、後述する可動体７の平坦な端部で流体出口１２を塞ぐ際、流体出口１２を確実に閉塞させることができるという利点がある。また、流体出口１２の開口寸法および流体出口１２の外周縁の周長を小さくした分、可動体７の平坦な端部によって流体出口１２を閉じた状態にする際、可動体７に加える荷重を小さくすることができるという利点がある。
　また、管状部材２３において、フランジ部２３１の下面の外周側には、環状段部２３３が形成されており、かかる環状段部２３３は、コイルボビン３１の開口部に形成された環状段部３１３に係合して管状部材２３の軸線方向Ｌの位置を規定する位置決め部として機能し、管状部材２３が軸線方向Ｌの一方側に向けて移動するのを阻止している。
　図２に示すように、磁性体２５の中央には流出管１４が貫通する穴２５０が形成されているとともに、磁性体２５の外周部分には、周方向の４個所に半径方向外側に突出する連結部２５３が形成されており、周方向で隣り合う連結部２５３で挟まれた領域は小径部２５５になっている。これに対して、ヨーク４の他方側端部の開口縁には、周方向の４個所に切り欠き４１が形成されており、かかる切り欠き４１に磁性体２５の連結部２５３が嵌るようになっている。このため、磁性体２５の周方向の位置決めを行なうことができる。また、ヨーク４の開口縁では、４つの切り欠き４１で挟まれた４個所には軸線方向Ｌに突出した円弧状の突板部４２が形成されており、かかる突板部４２において半径方向内側に屈曲した円弧部の内周面に磁性体２５の小径部２５５の外周面が当接するようになっている。
　このような連結部２５３、小径部２５５、切り欠き４１および突板部４２を利用して、ヨーク４の端部に磁性体２５を固定する際、ヨーク４の内側にコイル３３を巻回したコイルボビン３１を配置した後、コイルボビン３１の端部に形成された環状段部３１３にゴムパッキン２１を嵌め、この状態で管状部材２３のフランジ部２１３の環状段部２３３をコイルボビン３１の環状段部３１３に重ねておく。また、コイルボビン３１の内側には、可動体７を配置しておく。そして、磁性体２５をヨーク４の端部に重ね、加締、スポット溶接、接着等の方法で、磁性体２５をヨーク４の端部に固定すると、ゴムパッキン２１は、コイルボビン３１の開口縁と管状部材２３のフランジ部２３１との間で変形し密閉を確保することになる。このようにして、本形態では、磁性体２５とコイルボビン３１との間で管状部材２３のフランジ部２３１を保持するとともに、フランジ部２３１の外周部分とコイルボビン３１の開口部の内周面との間をゴムパッキン２１で密閉した構造が採用されている。なお、ゴムパッキン２１で密閉を確保する際、軸線方向Ｌで封止する構成の他、半径方向で封止する構成を採用することもできる。
　また、ヨーク４に形成した４つの切り欠き４１のうち、相対向する２つの切り欠きは、軸線方向Ｌの長さ寸法が磁性体２５の厚さ寸法よりかなり大きな切り欠き深さになっており、コイルボビン３１に設けた端子台３４、３５を切り欠き４１を介して外部に引き出すことが可能である。
　（可動体７の構成）
　図２、図３、図４（ｄ）および図５において、可動体７は、径寸法より長いの長さ寸法をもって軸線方向Ｌに延在する軸状であり、可動体７の外径寸法は、コイルボビン３１の筒状胴部３１０の内径寸法よりもわずかだけ小さくなっている。可動体７の外周面は、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）のパイプ７１からなり、パイプ７１の内側には、軸線方向Ｌに延在する永久磁石体７２が収容されている。本形態において、永久磁石体７２は、軸線方向Ｌに配列された永久磁石からなる４つの円柱状の磁石片７３（磁石片７３１～７３４）と、軸線方向Ｌで隣り合う磁石片７３の間に各々配置された３枚の円板状の磁性板７４（磁性板７４２～７４４）と、永久磁石体７２の軸線方向Ｌの両端部の各々に配置された２枚の円板状の磁性板７４(磁性板７４１、７４５)とを備えており、磁石片７３（磁石片７３１～７３４）、および磁性板７４（磁性板７４１～７４５）の外径寸法は互いに同一である。ここで、磁石片７３の間に配置された３枚の円板状の磁性板７４２～７４４は、厚さ寸法は互いに同一であるが、両端に配置された磁性板７４１、７４５よりも厚さ寸法が厚くなっている。なお、両端に配置された２枚の円板状の磁性板７４１、７４５は、厚さ寸法は互いに同一である。
　また、永久磁石体７２の軸線方向Ｌの両端には各々、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）の板状スペーサ７６、７７が配置されている。かかる板状スペーサ７６、７７、磁石片７３、および磁性板７４をパイプ７１と一体化させて可動体７を構成するには、パイプ７１の内側で板状スペーサ７６、磁性板７４５、磁石片７３４、磁性板７４４、磁石片７３３、磁性板７４３、磁石片７３２、磁性板７４２、磁石片７３１、磁性板７４１、および板状スペーサ７７を順次重ねるように配置した後、パイプ７１の両端部を内側に加締めることにより、可動体７が構成される。かかる構成によれば、流体は、ステンレス製（ＳＵＳ３０４）のパイプ７１や板状スペーサ７６、７７と接することはあっても、磁石片７３と接することがない。なお、パイプ７１や板状スペーサ７６、７７に対しては、流体と接した際の防錆や、金属イオンの流出を防止するための表面処理やコーティングが施されている構成を採用してもよい。また、パイプ７１や板状スペーサ７６、７７については樹脂製のものを用いてもよい。
　本形態において、可動体７は、流体出口１２を開閉する弁体として利用される。このため、可動体７において、軸線方向Ｌの他方側の端部には、円形のゴムシート７０が接着等の方法で取り付けられており、かかるゴムシート７０は、後述するように、流体出口１２を閉じた状態にする際、流体出口１２の開口縁(突条部２３５)に当接し、流体出口１２を閉じた状態とする。
　このように構成した可動体７の永久磁石体７２において、隣り合う磁石片７３は、図４（ｄ）に示すように、互いに同一の極を相手方の磁石片７３の方に向けている。このため、永久磁石体７２では、磁性板７４が位置する個所から磁力線が集中して出ることになる。また、図５に示すように、コイルボビン３１に巻回したコイル３３は、コイルボビン３１の筒状胴部３１０を介して可動体７の外周側に対向する。この状態で、コイル３３の軸線方向Ｌの略中央部分が、永久磁石体７２に用いた磁石体７２の両端部に対して外周側で対向する位置にある。言い換えれば、永久磁石体７２に用いた磁性板７４は、コイル３３の軸線方向Ｌの略中央部分に対して対向する状態にあり、永久磁石体７２は、コイル３３に鎖交する磁界を効率よく発生させることになる。
　特に本形態では、コイルボビン３１の軸線方向Ｌの両端部で巻回した２つのコイル３３１、３３５の軸線方向Ｌの寸法を、軸線方向Ｌの内側で巻回した３つのコイル３３２～３３４の軸線方向Ｌの寸法よりも短くしてある。より具体的には、軸線方向Ｌの両端部で巻回した２つのコイル３３１、３３５の軸線方向Ｌの寸法を、軸線方向Ｌの内側で巻回した３つのコイル３３２～３３４の軸線方向Ｌの寸法の１／２倍にしてある。このため、また、永久磁石体７２において、軸線方向Ｌの両側に位置する磁石片７３１、７３４については、軸線方向Ｌの内側に位置する磁石片７３２、７３３よりも軸線方向Ｌの寸法を短くしてあり、磁石片７３１、７３４の軸線方向Ｌの寸法は、磁石片７３２、７３３の軸線方向Ｌの寸法の１／２倍である。このため、５つのコイル３３はいずれも、軸線方向Ｌの略中央部分が、永久磁石体７２において磁力線が集中する個所に位置することになる。また、本形態では、軸線方向Ｌの両端に位置するコイル３３および磁石片７３の寸法を軸線方向Ｌの内側に位置するコイル３３および磁石片７３の寸法よりも短くしてあるため、全体を同一の寸法にした場合よりも全長を短くしたにもかかわらず、略同等の推力を得ることができる。
　本形態において、固定体２には、可動体７に対して軸線方向Ｌの他方側（閉方向）に磁性体２５が設けられており、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５との間に作用する磁気的な吸引力によって、可動体７は常に軸線方向Ｌの他方側（閉方向）に付勢された状態にある。ここで、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５との間には、固定体２の一部としての管状部材２３のフランジ部２３１と、可動体７の一部としてのゴムシート７０とが介在する。
　（動作）
　図６は、本発明を適用したバルブ装置１において開閉動作を行なう際に可動体７に加わる力を示す説明図であり、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、可動体７で流体出口１２を閉じた状態の説明図、可動体７で流体出口１２を閉じた状態から可動体７を流体出口１２から離間させて流体出口１２が開いた状態に移行する際の説明図、および可動体７を流体出口１２から離間させて流体出口１２が開いた状態から可動体７で流体出口１２を閉じた状態に移行する際の説明図である。なお、図６は、可動体７に加わる力を示す模式的に示してあるため、各部材の形状等については簡略化してある。
　図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、本形態のバルブ装置１では、可動体７が軸線方向Ｌの他方側に位置して、流体出口１２を可動体７のゴムシート７０が塞いだ状態が流体出口１２を閉じた状態（遮断状態）である。この状態では、図６（ａ）に示すように、可動体７には、磁性体２５と可動体７の永久磁石体７２との間に磁気的な吸引力（矢印Ｆ１で示す）と、流体圧に起因する背圧、すなわち、流入管１３から流路１０内に流入した流体の力を可動体７が流体出口１２側に向けて受ける力（矢印Ｆ３で示す）が作用している。従って、コイル３３に通電しなくても、図６（ａ）および図５（ａ）に示すように可動体７で流体出口１２を閉じた状態が維持される。ここで、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５との間には、固定体２の一部としての管状部材２３のフランジ部２３１と、可動体７の一部としてのゴムシート７０とが介在する。従って、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５とは、直接接触せず、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５との間では、固定体２の一部としての管状部材２３のフランジ部２３１と、可動体７の一部としてのゴムシート７０が当接した状態にある。
　次に、図５（ａ）および図６（ａ）に示す状態で、コイル３３に通電すると、可動体７には、図６（ｂ）に示すように、ローレンツ力によって軸線方向Ｌの一方側（開方向）に向かう推力（矢印Ｆ２で示す）が加わる。従って、可動体７が磁性体２５と可動体７の永久磁石体７２との磁気的な吸引力と背圧とに抗して軸線方向Ｌの一方側に変位する結果、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、可動体７のゴムシート７０が流体出口１２から離間する。かかる状態が流体出口１２が開いた状態である。流体出口１２が開いた状態において、可動体７の一方側端部は、図５（ｂ）に示すように、コイルボビン３１の内部（流路１０）に形成された突状部３７に当接し、あるいは当接せずに流体出口１２が開いた状態となりバランスして停止する。この状態で、流入管１３から流入した流体は、矢印ＬＬで示すように、流体入口１１および突状部３７の間を通って流路１０（可動体７の外周面とコイルボビン３１の筒状胴部３１０との間）に流れ込み、流体出口１２を通って流出管１４から流出する。
　次に、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す状態で、コイル３３への通電を停止すると、図６（ｃ）に示すように、可動体７には、磁性体２５と可動体７の永久磁石体７２との間に磁気的な吸引力（矢印Ｆ１で示す）と、流体圧に起因する背圧（矢印Ｆ３で示す）が作用する。従って、可動体７は、軸線方向Ｌの他方側に変位し、図５（ａ）および図６（ａ）に示すように、可動体７のゴムシート７０が流体出口１２を閉じた状態（遮断状態）に戻る。従って、流体の流れが遮断される。
　（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態のバルブ装置１では、コイルボビン３１においてコイル３３が巻回された筒状胴部３１０の内側を流路１０として利用し、かかる流路１０内に、永久磁石体７２を備えた可動体７が弁体として配置されている。また、固定体２は、可動体７を流体出口１２に向けて付勢して可動体７の端部（ゴムシート７０）で流体出口１２を閉塞させる磁性体２５を付勢部材として備えている。また、流体出口１２を閉じた状態でコイル３３に通電したときに可動体７に作用する推力により可動体７が流体出口１２から離間して流体出口１２が開いた状態とされる。従って、ダイヤフラムを用いた場合と違って、断面積が小さな可動体７で流体圧を受ける構成であるため、高圧や負圧が加わったときの閉止能力に優れている等、流体圧の影響を受けにくい。また、ダイヤフラムを用いた場合と違って、弁体としての可動体７を変位させればよく、弁体を変形させる必要がない分、小さなエネルギーで開閉を行なうことができる。さらに、可動体７で流体出口１２を閉じた状態から流体出口１２を開ける状態に移行するときにコイル３３に給電し、そのときのローレンツ力によって可動体７を駆動する。このため、効率良く大きな推力を得ることができるので、応答性に優れている。
　また、可動体７は、磁性体２５（付勢部材）によって閉方向に付勢されているため、流体出口１２が開いた状態で停電等の給電停止状態になったときには自動的に流体出口１２が閉じた状態に切り換わるという利点がある。それ故、流体が不用意に流れ続けるという事態を回避することができるので、流体として可燃性流体等といった危険な流体を取り扱う場合、安全性が高いという利点がある。
　また、可動体７を開位置から閉位置に変位させる際、可動体７を閉位置から開位置に変位させるときと逆方向の電流をコイル３３に通電してもよいが、本形態では、コイル３３への通電を停止し、磁性体２５による付勢力によって、可動体７を閉位置に変位させる。このため、コイル３３への通電制御を簡素化することができる。
　また、付勢部材としては、永久磁石体７２との間に磁気吸引力を発生させる電磁石や、バネ等を用いることができるが、本形態では、付勢部材として、可動体７に対して流体出口１２が位置する側で永久磁石体７２との間に磁気吸引力を発生させる磁性体２５を用いているため、簡素な構成で可動体７を閉方向に付勢することができる。また、可動体７に設けた永久磁石体７２と、磁性体２５（付勢部材）との磁気吸引力を利用しているので、付勢部材としてバネを用いた場合とは反対に、付勢力が可動体７の永久磁石体７２と、磁性体２５（付勢部材）との距離に二乗することになる。従って、可動体７が流体出口１２を閉じた状態で、可動体７と磁性体２５との距離が最短になるので、付勢力（磁気吸引力）を最大とすることができる。また、可動体７が流体出口１２から離間する方向に移動すれば、可動体７と磁性体２５との距離が長くなるので、付勢力（磁気吸引力）を小さくすることができる。それ故、可動体７を開方向に移動させる際のエネルギーを低減することができ、バルブ装置１の小型化を図ることができる。
　しかも、磁性体２５は流路１０の外側に設けられているため、磁性体２５は流体と接触しない。このため、流路１０の内側に磁性体２５を設けた場合と比較して、流路１０内での圧力損失を低減することができる。また、磁性体２５が流体と接触しないので、磁性体２５に対して防錆等のための表面処理やコーティングを行なわなくても、磁性体２５が流体に侵されることがない。
　また、本形態では、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５との間には、固定体２の一部としての管状部材２３のフランジ部２３１と、可動体７の一部としてのゴムシート７０とが介在し、かかるフランジ部２３１とゴムシート７０とが当接するので、確実に流路１０を閉止できる。また、ゴムシート７０が介在しているため、可動体７が当接時に衝撃を吸収して動作音が低減できる。
　さらに、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５とが直接接することがないため、永久磁石体７２と磁性体２５との間に作用する磁気吸引力が過大になることを回避することができ、規定の閉止力を得ることができる。従って、流体出口１２を閉じた状態から流体出口１２を開けた状態に移行する際、比較的小さな電流をコイル３３に供給するだけでよい等の利点がある。また、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５とが接近する過程や、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５とが離間する過程において、永久磁石体７２と磁性体２５との間に作用する磁気吸引力が急激に変化することを抑制することもできる。このため、永久磁石体７２と磁性体２５とが接近する際、可動体７は適正なスピードをもって閉位置に移動する。また、永久磁石体７２と磁性体２５とが離間する際、可動体７は、磁性体２５との間に作用する付勢力による抗力とローレンツ力とのバランスが急激に変化することなく、開方向に適正かつ安定したスピードで移動することになる。
　また、本形態において、固定体２では、コイル３３の外周側を覆う筒状のヨーク４を備え、磁性体２５は、ヨーク４に固定されている。このため、ヨーク４および磁性体２５によって、可動体７に設けた永久磁石体からの磁束の漏れを防止することができる。また、ヨーク４および磁性体２５によって磁路が構成されるので、磁性体２５による可動体７の吸着を安定化することができる。さらに、磁性体２５をヨーク４に固定する構造であれば、加締めやスポット溶接によって磁性体２５を固定することができる。さらにまた、磁性体２５とヨーク４とを固定すれば、固定体２の強度を向上することができる。
　さらに、本形態では、流路１０において可動体７に対して流体出口１２が位置する側とは反対側に流体入口１１が設けられ、流体出口１２が開いた状態になったとき、流体入口１１から流入した流体は、可動体７の外周面とコイルボビン３１の筒状胴部３１０の内周面との間を通って流体出口１２から流出するようになっている。このため、流体圧は、可動体７を閉方向に変位させる方向の背圧として可動体７に加わる。従って、高圧の流体を扱うにあたって、流体出口１２を可動体７で閉塞させる構成を採用した場合でも、流体圧が可動体７に対する背圧として作用するので、流入側での流体圧が高い場合でも、流体出口１２に対する閉止能力が大である。
　さらにまた、流体出口１２は、コイルボビン３１とは別体の管状部材２３に構成されている。このため、コイルボビン３１の一部として流体出口１２を構成する場合と比較して、流体出口１２の寸法に高い精度を得ることができる。すなわち、コイルボビン３１を樹脂成形により製造する際、流体出口１２を同時形成すると、樹脂の収縮等の影響で流体出口１２の開口寸法の精度が低下するおそれがあるが、本形態によれば、流体出口１２がコイルボビン３１とは別体の管状部材２３に構成されているため、成形精度に影響されずに、流体出口１２の寸法に高い精度を得ることができる。従って、可動体７の外周の流路圧力損失については、流体出口１２の圧力損失より小さくなるように確実に設定することができる。
　また、本形態において、永久磁石体７２は、可動体７の駆動方向に沿って配列された複数の磁石片７３（永久磁石）と、複数の磁石片７３において隣り合う磁石片７３の間に配置された磁性板７４とを備え、隣り合う磁石片７３は、互いに同一の極を相手方の磁石片７３の方に向けている。このため、永久磁石体７２が、コイル３３に鎖交する磁界を効率よく形成するため、大きな推力を得ることができるという利点がある。
　さらに、流路１０を閉じた状態、すなわち流体出口１２を可動体７で塞いだ状態において、可動体７側の磁性板７４は、磁性板７４の外周側に位置するコイル３３の駆動方向における中央部分と対向しており、かかる状態は、ローレンツ力による推力が最大となる状態である。このため、磁性体２５による付勢力が可動体７で流体出口１２を閉じた状態で最大となるように印加されている場合でも可動体７を確実に開方向に移動させることができる。また、可動体７の可動範囲は、磁性板７４がコイル３３の中央部分と対向する位置からコイル３３の端部と対向する位置までの範囲内に設定されている。すなわち、可動体７の可動範囲は、磁性板７４が、流路１０を閉とした状態において対向するコイル３３とは別のコイルと対向する位置まで移動しない範囲内に設定されている。従って、コイル３３に通電して可動体７を移動させている過程でローレンツ力による推力の向きが反転することを防止することができる。
　［別の実施の形態１］
　図７は、本発明の別の形態に係るバルブ装置１に構成した流体出口１２の説明図であり、図７（ａ）、（ｂ）は、管状部材２３の開口部にオリフィス１２０を取り付けた様子を示す説明図、および管状部材２３の開口部にオリフィス１２０を取り付ける前の様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な部分は、図１～図６を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
　図５等を参照して説明したように、前記した形態では、管状部材２３を軸線方向Ｌに貫通する開口部によって流体出口１２を構成したが、図７に示すように、開口内に装着されたステンレス製のオリフィス１２０により流体出口１２を構成してもよい。より具体的には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、管状部材２３を軸線方向Ｌに貫通する開口部２３０内に細い管からなるオリフィス１２０を装着し、かかるオリフィス１２０の端部により流体出口１２を構成してもよい。かかる構成によれば、流体出口１２の寸法により高い精度を得ることができる。この場合も、オリフィス１２０の端部を管状部材２３から僅かに突出させれば、可動体７のゴムシート７０によって流体出口１２を確実に閉塞させることができる。
　［別の実施の形態２］
　図８は、本発明の別の形態に係るバルブ装置１において固定体２にガイド用突起を設けた様子を示す説明図である。なお、本形態の基本的な部分は、図１～図６を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
　図８に示すように、本形態で用いたコイルボビン３１の筒状胴部３１０の内周面には、半径方向内側に突出して軸線方向Ｌに延在する突条部３１１が周方向の複数個所に形成されており、かかる突条部３１１は、図２等を参照して説明した可動体７の外周面を支持するようになっている。このため、可動体７の傾きを防止することができるとともに、コイルボビン３１の筒状胴部３１０の内周面と、可動体７の外周面との間に流体が通る流路１０を十分に広い断面積で確保することができる。
　［別の実施の形態３］
　図９は、本発明の別の形態に係るバルブ装置１において付勢部材としてバネを用いた場合の説明図である。なお、本形態の基本的な部分は、図１～図６を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
　図１～図６を参照して説明した形態では、可動体７を閉方向に付勢する付勢部材として、可動体７の永久磁石体７２との間に磁気的吸引力を発生させる磁性体２５を用いたが、図９に示すように、本形態では、可動体７の他方側端部とコイルボビン３１の底部との間にコイルバネからなるバネ２６を付勢部材として設け、かかるバネ２６によって、可動体７を閉方向に付勢する。この場合、バネ２６の付勢力と併用して、可動体７の永久磁石体７２と磁性体２５との間に作用する磁気的吸引力を利用してもよい。また、図９に示すように、磁性体２５に代えて、非磁性材料からなるキャップ２９を用い、バネ２６の付勢力のみによって、可動体７を閉方向に付勢してもよい。
　［別の実施の形態４］
　図１０は、本発明の別の形態に係るバルブ装置１に構成した磁気駆動機構の説明図である。なお、本形態の基本的な部分は、図１～図６を参照して説明した形態と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付して図示し、それらの説明を省略する。
　図１～図６を参照して説明した形態では、４つの磁石片７３と５つのコイル３３とを用いたが、磁石片７３およびコイル３３の数に上記形態に限定されず、例えば、図１０に示すように、２つの磁石片７３と３つのコイル３３とを用いてもよい。
　［他の実施の形態］
　上記実施の形態では、可動体７を閉方向に付勢する付勢部材として、可動体７の永久磁石体７２との間に磁気的吸引力を発生させる磁性体２５や、バネ２６を例示したが、可動体７に対して軸線方向Ｌの一方側あるいは他方側に電磁石や永久磁石等の磁石を配置し、かかる電磁石や永久磁石によって、可動体７を閉方向に付勢してもよい。この場合、付勢部材として電磁石を用いた場合、停電等の給電停止状態になった時には、電磁石に用いた鉄芯と可動体７の永久磁石体７２との間に発生する磁気的吸引力を利用することができる。さらに、電磁石や永久磁石等の磁石と磁性体２５とを併用する等、磁性体２５、バネ２６、電磁石や永久磁石等の磁石からなる付勢部材を２種以上用いることにより、１種類の付勢部材で不足する付勢力を補ってもよい。
　上記実施の形態では、可動体７に対して軸線方向Ｌの両側に流体入口１１と流体出口１２を設けたが、可動体７に対して軸線方向Ｌの一方側に流体入口１１および流体出口１２の双方を設けてもよく、この場合、可動体７を軸線方向Ｌの一方側に駆動した際、流体出口１２の側のみを可動体７によって塞ぐように構成すればよい。
　上記実施の形態では、コイルボビン３１や可動体７が横断面円形に構成されていたが、コイルボビン３１や可動体７が横断面矩形に構成されていてもよい。
　上記実施の形態では、磁性体２５やバネ２６等の付勢部材によって可動体７を閉方向に付勢したが、付勢部材によって可動体７を開方向に付勢してもよい。かかる構成の場合、停電等の給電停止時、流路１０は開いた状態に保持されることになる。さらに、磁性体２５やバネ２６等の付勢部材を可動体７の閉方向および開方向の双方に設け、これらの付勢部材のうち、一方の付勢部材によって可動体７を閉方向に付勢するとともに、他方の付勢部材によって可動体７を開方向に付勢する構成を採用してよい。かかる構成の場合、コイル３３への給電を停止した状態で、流路１０を閉じた状態に保持することができるとともに、流路１０を開けた状態に保持することもできる。

Claims (12)

  1. 　永久磁石を備えた可動体と、前記永久磁石の外周側に前記可動体を駆動するコイルを備えた固定体と、流体入口および流体出口をもって前記固定体に構成された流路と、を有し、前記コイルへの通電を制御して前記流路を開閉するバルブ装置であって、
    　前記可動体は、前記流路内に前記流路を開閉する弁体として配置され、
    　前記固定体は、前記コイルが巻回された筒状胴部の内側が前記流路とされたコイルボビンと、前記流路が開いた状態となる開方向および前記流路が閉じた状態となる閉方向のうちの少なくとも一方に向けて前記可動体を付勢する付勢部材と、を備えていることを特徴とするバルブ装置。
  2. 　前記付勢部材は、前記可動体を前記閉方向に付勢することを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
  3. 　前記可動体は、前記付勢部材に付勢されて前記流体出口を閉じた状態とし、
    　当該閉じた状態で前記コイルに通電したときに前記可動体に作用する推力により前記可動体が前記流体出口から離間して当該流体出口が開いた状態とされ、
    　前記コイルへの通電を停止したときに前記付勢部材に付勢されて前記可動体が前記流体出口を塞いで当該流体出口が閉じた状態となることを特徴とする請求項２に記載のバルブ装置。
  4. 　前記可動体が前記流体出口を閉じたとき、当該可動体は、前記流体入口から流入した流体の流体圧に起因する背圧を受けていることを特徴とする請求項３に記載のバルブ装置。
  5. 　前記付勢部材は、前記永久磁石との間に磁気吸引力を発生させる磁性体であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
  6. 　前記磁性体は、該磁性体と前記永久磁石との間に介在する前記固定体の一部あるいは前記可動体の一部を介して前記永久磁石との間に磁気吸引力を発生させることを特徴とする請求項５に記載のバルブ装置。
  7. 　前記固定体は、前記コイルの外周側を覆う筒状のヨークを備え、
    　前記磁性体は、前記ヨークに固定されていることを特徴とする請求項５に記載のバルブ装置。
  8. 　前記流路において前記可動体に対して前記流体出口が位置する側とは反対側に前記流体入口が設けられ、
    　前記流体出口が開いた状態になったとき、前記流体入口から流入した流体は、前記可動体の外周面と前記筒状胴部の内周面との間を通って前記流体出口から流出することを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
  9. 　前記筒状胴部の内周面には、半径方向内側に突出して前記可動体の可動方向に延在する突条部が周方向に複数形成されており、
    　前記突条部は、前記可動体の外周面を支持していることを特徴とする請求項８に記載のバルブ装置。
  10. 　前記流体出口は、前記コイルボビンとは別体の管状部材に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
  11. 　前記永久磁石は、前記可動体の駆動方向に沿って配列された複数の磁石片と、前記複数の磁石片において隣り合う磁石片の間に配置された磁性板と、を備え、
    　前記コイルは、前記可動体の駆動方向に沿って複数、配列され、
    　前記隣り合う磁石片同士は、互いに同一の極を相手方の磁石片の方に向けており、
    　前記複数のコイルにおいて隣り合うコイル同士は、巻回方向が反対であることを特徴とする請求項１に記載のバルブ装置。
  12. 　前記流路を閉じた状態において、前記磁性板は、該磁性板の外周側に位置する前記コイルの前記駆動方向における中央部分と対向しており、
    　前記可動体の可動範囲は、前記流路を閉じた状態において前記磁性板が前記コイルの前記中央部分と対向する位置から当該コイルの端部と対向する位置までの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１１に記載のバルブ装置。
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