(57)【要約】  本願発明は、ノーマルオープン型のロールクーラントバルブを提供することを課題とし、該ロールクーラントバルブは、バルブボディ（１）、該バルブボディ（１）の一端にはめ込まれたエンドカバー（８）、前記バルブボディ（１）の内側側壁に沿って備えられた環状のコイル（１１）、中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、前記コイル（１１）に接するように配置された固定芯（５）、前記中空環状部内を摺動可能であり、ポペット（３）の後方開口部と当接して該開口部を封止できるニードル（９）、該ニードル（９）を有し、前記コイル（１１）の内側表面と摺動可能に配置された可動芯（４）、前記固定芯（５）と前記可動芯（４）の間に設けられた弾性要素（１２）、および前記コイルへの電源供給回路を含む。
2012147755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディ、エンドカバー、コイル、ニードル、固定芯、可動芯、弾性要素、ポペット、および該コイルへの電源供給回路を含むロールクーラントバルブであって、該バルブボディの一端に該エンドカバーがはめ込まれ吐出口が開口したキャビティーを形成し、
該コイルは該バルブボディの内側側壁に沿って備えられた環状のコイルであり、
該固定芯は中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、該基部は該バルブボディの長さ方向とほぼ直交する該コイルの前方の端面に接し、該中空環状部は該環状のコイルの内側表面と接するようにキャビティ内に固定して配置され、
該可動芯は該キャビティー内に、該環状のコイルの内側表面と摺動可能に配置され、
該可動芯はニードルを有し、該ニードルは該固定芯の中空環状部内を摺動可能に配置され、該ニードルの前方先端部は、該ポペットの後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状を有し、
該固定芯の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部の前方部分には肉厚部分が設けられ固定芯段差部分が形成され、該段差部分に対応して該可動芯のニードルにも肉厚部分が設けられニードル段差部分が形成され、該固定芯段差部分と該ニードル段差部分との間に弾性要素が提供され、
該ポペットは中央に貫通する開口部を有し摺動可能に該バルブボディ内に配置され、
該可動芯の後方末端と該エンドカバーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路を備えるロールクーラントバルブ。
【請求項２】
バルブボディ、エンドカバー、コイル、ニードル、固定芯、可動芯、弾性要素、ポペット、ストッパーおよび該コイルへの電源供給回路を含むロールクーラントバルブであって、該バルブボディの一端に該エンドカバーがはめ込まれ吐出口が開口したキャビティーを形成し、
該コイルは該バルブボディの内側側壁に沿って備えられた環状のコイルであり、
該固定芯は中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、該基部は該バルブボディの長さ方向とほぼ直交する該コイルの前方の端面に接し、該中空環状部は該環状のコイルの内側表面と接するようにキャビティ内に固定して配置され、
該可動芯は該キャビティー内に、該環状のコイルの内側表面と摺動可能に配置され、
該可動芯はニードルを有し、該ニードルは該固定芯の中空環状部内を摺動可能に配置され、該ニードルの前方先端部は、該ポペットの後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状を有し、
該固定芯の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部の前方部分には肉厚部分が設けられ固定芯段差部分が形成され、該段差部分に対応して該可動芯のニードルにも肉厚部分が設けられニードル段差部分が形成され、該固定芯段差部分と該ニードル段差部分との間に弾性要素が提供され、
該ポペットは中央に貫通する開口部を有し摺動可能に該バルブボディ内に配置され、
該ストッパーが該エンドカバーと該可動芯の後部末端との間に提供され、
該可動芯の後方末端と該ストッパーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路を備えるロールクーラントバルブ。
【請求項３】
バルブボディ、エンドカバー、コイル、ニードル、固定芯、可動芯、弾性要素、ポペット、および該コイルへの電源供給回路を含むロールクーラントバルブであって、該バルブボディの一端に該エンドカバーがはめ込まれ吐出口が開口したキャビティーを形成し、
該コイルは該バルブボディの内側側壁に沿って備えられた環状のコイルであり、
該コイルの内側表面に金属薄板のガイドが提供され、
該固定芯は中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、該基部は該バルブボディの長さ方向とほぼ直交する該コイルの前方の端面上に設けられガイドに接し、該中空環状部は該環状のコイルの内側表面上に設けられたガイドと接するようにキャビティ内に固定して配置され、
該可動芯は該キャビティー内に、該環状のコイルの内側表面上に設けられたガイドと摺動可能に配置され、
該可動芯はニードルを有し、該ニードルは該固定芯の中空環状部内を摺動可能に配置され、該ニードルの前方先端部は、該ポペットの後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状を有し、
該固定芯の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部の前方部分には肉厚部分が設けられ固定芯段差部分が形成され、該段差部分に対応して該可動芯のニードルにも肉厚部分が設けられニードル段差部分が形成され、該固定芯段差部分と該ニードル段差部分との間に弾性要素が提供され、
該ポペットは中央に貫通する開口部を有し摺動可能に該バルブボディ内に配置され、
該可動芯の後方末端と該エンドカバーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路を備えるロールクーラントバルブ。
【請求項４】
バルブボディ、エンドカバー、コイル、ニードル、固定芯、可動芯、弾性要素、ポペット、ストッパーおよび該コイルへの電源供給回路を含むロールクーラントバルブであって、該バルブボディの一端に該エンドカバーがはめ込まれ吐出口が開口したキャビティーを形成し、
該コイルは該バルブボディの内側側壁に沿って備えられた環状のコイルであり、
該コイルの内側表面に金属薄板のガイドが提供され、
該固定芯は中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、該基部は該バルブボディの長さ方向とほぼ直交する該コイルの前方の端面上に設けられたガイドに接し、該中空環状部は該環状のコイルの内側表面上に設けられたガイドと接するようにキャビティ内に固定して配置され、
該可動芯は該キャビティー内に、該環状のコイルの内側表面上に設けられたガイドと摺動可能に配置され、
該可動芯はニードルを有し、該ニードルは該固定芯の中空環状部内を摺動可能に配置され、該ニードルの前方先端部は、該ポペットの後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状を有し、
該固定芯の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部の前方部分には肉厚部分が設けられ固定芯段差部分が形成され、該段差部分に対応して該可動芯のニードルにも肉厚部分が設けられニードル段差部分が形成され、該固定芯段差部分と該ニードル段差部分との間に弾性要素が提供され、
該ポペットは中央に貫通する開口部を有し摺動可能に該バルブボディ内に配置され、
該ストッパーが該エンドカバーと該可動芯の後部末端との間に提供され、
該可動芯の後方末端と該ストッパーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路を備えるロールクーラントバルブ。
【請求項５】
該弾性要素がスプリングである、請求項１から４のいずれか１項記載のロールクーラントバルブ。
【請求項６】
該ストッパーに当接してスペーサが提供される、請求項２または４記載のロールクーラントバルブ。
【請求項７】
さらに電圧制御抵抗回路を含む電源供給回路が備えられ、該電圧制御抵抗回路は５Ｗ−３０Ｗのコイルである抵抗部分が並列で接続された部分を含み、電磁コイルによるバルブ駆動は、ＰＩＣによるＰＷＭ制御による回路で構成され、バルブ作動後一定時間後に印加電圧を下げてバルブ動作を保持し、消費電力を低下させる、請求項１から６のいずれか１項記載のロールクーラントバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延用のロールクーラントバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧延工程においては、ケロシン、水と油のエマルションまたは水などのクーラント（冷却材）をワークロールに噴射して、圧延される圧延材の局所的な伸びや、局所的な形状不良を修正する制御が実施されている。すなわち、ワークロールに沿って圧延材の板幅方向に、クーラントを噴射する噴射ノズルを複数個並べて設置し、その噴射ノズルからワークロールに向けてクーラントを噴射する。このとき、噴射ノズルごとに独立にクーラントの噴射がＯＮ／ＯＦＦ制御される。【０００３】
クーラントの噴射のＯＮ／ＯＦＦ制御により、ワークロールのクーラントの噴射を受けた部分は、冷却されて収縮し、一方、クーラントの噴射を受けなかった部分は、圧延による発熱のため膨張する。従って、ワークロールが膨張した部分では、圧延材がより薄く伸ばされ、また、ワークロールが収縮した部分では、圧延材の伸びが抑制される。つまり、クーラントの噴射を受けた部分の圧延材の形状は伸びない方向となり、クーラントの噴射を受けなかった部分の圧延材の形状は伸びる方向となる。【０００４】
一般に、板形状を制御する圧延制御装置は、あらかじめ目標形状を設定し、形状検出器によって検出される形状が目標形状に近づくように、ワークロールや噴射ノズルのアクチュエータを操作する。噴射ノズルのＯＮ／ＯＦＦは、様々な方法によって設定することができるが、通常は、圧延材が目標形状より伸びている部分を圧延するワークロール部分にクーラントを噴射して、圧延材の伸びを抑制するようにし、逆に、圧延材が伸びていない（張っている）部分を圧延するワークロール部分にはクーラントの噴射を止め、圧延材の張りを抑制し、伸びを促す。【０００５】
クーラントの噴射のＯＮ／ＯＦＦ制御は、ロールクーラントバルブにより行われ、電気のＯＮ／ＯＦＦにしたがって、弁をＯＮ／ＯＦＦするものであるが、従来のロールクーラントバルブは、ノーマルクローズのものしか知られていなかった。
図２に従来のノーマルクローズ型のロールクーラントバルブの図を示す。これはバルブボディ１、エンドカバー８、コイル１１、固定芯５、可動芯４、弾性要素１２、およびポペット３を含む。バルブボディ１内に配置されたコイル１１に沿って、固定芯５と可動芯４が配置され、弾性要素１２が固定芯表面と可動芯底部との間に提供されている。コイルが通電されていない時には弾性要素１２が可動芯４をバルブボディ出口方向に付勢してポペット３を押し上げ、バルブを閉止する（図２の右側の可動芯配置）。またコイルが通電された時には可動芯４は固定芯方向に引っ張られて当接し、ポペット３も流体に押されて可動芯４とともに動き、バルブは解放される（図２の左側の可動芯配置）。【０００６】
需要者からは種々のケースに対応するためにノーマルオープンタイプのバルブも望まれていた。しかし、ノーマルオープン型とするためには多くの変更点が必要であり、実用化には至っていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、新規なノーマルオープン型のロールクーラントバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、バルブボディ、エンドカバー、コイル、ニードル、固定芯、可動芯、弾性要素、ポペット、および該コイルへの電源供給回路を含むロールクーラントバルブであって、該バルブボディの一端に該エンドカバーがはめ込まれ吐出口が開口したキャビティーを形成し、
該コイルは該バルブボディの内側側壁に沿って備えられた環状のコイルであり、
該固定芯は中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、該基部は該バルブボディの長さ方向とほぼ直交するコイルの前方の端面に接し、該中空環状部は該環状のコイルの内側表面と接するようにキャビティ内に固定して配置され、
該可動芯は該キャビティー内に、該環状のコイルの内側表面と摺動可能に配置され、
該可動芯はニードルを有し、該ニードルは該固定芯の中空環状部内を摺動可能に配置され、該ニードルの前方先端部は、該ポペットの後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状を有し、
該固定芯の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部の前方部分には肉厚部分が設けられ固定芯段差部分が形成され、該段差部分に対応して該可動芯のニードルにも肉厚部分が設けられニードル段差部分が形成され、該固定芯段差部分と該ニードル段差部分との間に弾性要素が提供され、
該ポペットは中央に貫通する開口部を有し摺動可能に該バルブボディ内に配置され、
該可動芯の後方末端と該エンドカバーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路を備えるロールクーラントバルブに関する。【０００９】
本発明においてロールクーラントバルブとは、圧延工程においてクーラントをワークロールに噴射する際に、噴射のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのバルブをいう。コイルは通電により磁力を発生できる任意の材料であることができる。磁力の強度などは適宜決定することができる。
ニードルは可動芯と一体として形成されていればよく、たとえばねじなどにより一体化されたものであってもよい。【００１０】
本発明のロールクーラントバルブは、さらに必要に応じてストッパーおよびスペーサを備えることができる。ストッパーはエンドカバーに接して配置され、可動芯末端部を受容するように形成されることができる。さらにスペーサを備えることにより、コイルなどの配置を好適な場所に固定することができる。
該ストッパーが提供される場合には、該可動芯の後方末端と該ストッパーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路が備えられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、新規なノーマルオープン型のロールクーラントバルブが提供される。ノーマルオープン型の方が安全サイドである場合、ノーマルオープン型の方が電力コストが低下する場合などがあるため、需要者にとってより好ましい選択が可能となる。
また電源供給回路に電圧制御抵抗回路が提供され、抵抗部分Ｒが５Ｗ−３０Ｗのコイルとされることにより、より電力の低減が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかるノーマルオープン型のロールクーラントバルブの断面図である。
【図２】従来のノーマルクローズ型のロールクーラントバルブの断面図である。
【図３】本発明で使用される電圧制御抵抗回路の例を示す図である。
【図４】本発明で使用される電圧制御抵抗回路により提供される電圧波形の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明にかかるロールクーラントバルブについて、図を参照しつつ詳細に説明する。
図１に示された本発明のクーラントバルブは、バルブボディ１、エンドカバー８、コイル１１、ニードル９、固定芯５、可動芯４、ポペット３、スプリング１２、および該コイルへの電源供給回路（図示されない）を含む。該バルブボディ１の一端に該エンドカバー８がはめ込まれ、一方が開口したキャビティーを形成する。該開口部はバルブからのクーラントの吐出口１３となる。本願明細書においては、キャビィティ内において吐出開口部方向を前方、エンドカバー方向を後方と呼ぶ。また該エンドカバーと該吐出開口部とを結ぶ方向を長さ方向と呼ぶ。
【００１４】
該コイル１１は該バルブボディ１の内側側壁に沿って備えられた環状のコイルである。該固定芯は中空の円盤状の基部とそれから伸びる中空環状部とが一体となった形状を有し、該基部はバルブボディの長さ方向とほぼ直交する該コイルの前方の端面２０に接し、中空の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部は該環状のコイルの内側表面２１に接するようにされる。該固定芯は移動しないようにバルブボディにしっかりと固定される。
該可動芯４は該キャビティー内に該環状のコイルの内側表面２１に接するように摺動可能に配置される。該可動芯４はニードル９を有し、該ニードル９は該固定芯の中空環状部内を摺動可能に配置され、該ニードル９の前方先端部は、該ポペットの後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状を有する。
該可動芯４はニードル９と一体に形成され、該ニードル９の前方先端部は、後述するポペット３の後方開口部と当接し、該開口部を封止できる形状とされる。
【００１５】
該固定芯５の円盤状の基部から後方に伸びる中空環状部の前方部分には肉厚部分が設けられ、段差部分２２が形成される。該段差部分２２に対応して可動芯のニードルにも肉厚部分が設けられ、段差部分２３が形成される。該固定芯の段差部分２２と該ニードルの段差部分２３との間には該可動芯を後方に付勢する弾性要素が提供される。該弾性部分としては代表的にはスプリングが使用されるが、十分な力で付勢することができる任意のものが使用でき、これに限定されるものではない。
ポペット３は、摺動可能に該バルブボディ１内に配置される。該ポペット３は中央に貫通する開口部を有する。該開口部は好ましくは円形であり同軸に形成される。後方の開口部は前記のように該ニードル９の先端部分と当接し、開口部が封止される形状とされる。
前記のニードル９、固定芯５、可動芯４、ポペット３の断面形状は円形であり、それらは同軸に、バルブボディ１の中心線と同一の中心線を有するように配置される。
なお、図１において２４はバルブ外部のクーラントと連通して、クーラントの流入を許容する開口部である。
【００１６】
本発明のロールクーラントバルブにおいては、該可動芯の後方末端と該エンドカバーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路を備える。この流路は、たとえばニードルと固定芯、可動芯とコイルとの間に適当な隙間を設けることによって形成されてもよい。またバルブボディの適当な位置に微少な貫通孔を設けてバルブ外部のクーラントと連通を保持してもよい。クーラントは加圧されているため、可動芯が移動して固定芯の後方末端と該エンドカバーとの間の領域に空間ないし低圧部分が形成されると当該領域に流入する。そしてクーラントの流入圧力により可動芯の移動が補助され、可動芯の円滑かつ迅速な移動が可能となる。
またコイルの表面にはコイルの保護および動作の潤滑さのためにガイドが提供されることができる。その際には、固定芯、可動芯はガイドに接して配置される
【００１７】
以下に、本発明のクーラントバルブの動作について説明する。
コイルに通電がされてない場合には固定芯は磁化されず、弾性要素１２により可動芯４が後方に付勢されており、ポペットには可動芯からの外力が加えられていない。そのためポペットはクーラントの圧力により後方に付勢され、ニードルの先端部分と接し、ポペットとシート２との間に隙間が生じて、バルブが開かれる（図１の左側の可動芯配置）。
コイルに通電された場合には固定芯が磁化され、可動芯が弾性要素を圧縮して固定芯方向に移動する。移動を開始すると可動芯の後方末端と該エンドカバーとの間にクーラントが流入可能であるように該キャビティーの外部のクーラントと連通する流路からクーラントが流入し、可動芯の移動を補助する。可動芯が前方に移動されるとニードルとポペットの後方開口部が当接し、ポペットを前方に移動させ、シート２と接触してクーラントバルブを閉止する（図１の右側の可動芯配置）。なお、シート２はポペットに当接してその移動範囲を制限するものであり、バルブボディと一体として成型されてもよいし、また別途成型された後に組み合わされてもよい。
【００１８】
本発明のクーラントバルブに使用される前記の各部材はステンレスなどの十分な強度と耐食性を有する金属材料で作られることができ、好適にはＳＵＳ３０４および／またはＳＵＳ４３０で作ることができる。固定芯としては磁化性能の良好なものが好ましい。またクーラントの種類、温度、クーラントとの接触時間などに応じて好適な耐食性を有する材料を選択することは当業者にとっては容易な事項である。
【００１９】
本発明のクーラントバルブの電源供給回路には電圧制御抵抗回路（ＶＣＲ回路）が提供される。その例を図３に示す。図中Ｒで示される抵抗部分は、５−３０Ｗのコイルである。５Ｗよりも小さいとバルブを可動できなくなる危険がある。また３０Ｗよりも大きいと発熱が増大して消費電力が過大となる。好適にはそれぞれが１０Ｗ−２０Ｗのコイルを並列にして使用される。好ましくは該抵抗部分はコイルが並列で接続される。電磁コイルによるバルブ駆動は、図３に示すようなＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）によるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御による簡潔な回路で構成することができる。
【００２０】
バルブ作動後、一定時間後に印加電圧を下げてバルブ動作を保持することにより、消費電力を低下させることができる。また電圧制御抵抗回路では印加電圧降下の時間を任意に設定可能であり、クーラントバルブのような高圧制御に対して、対応することが可能である。特にクーラントバルブの装着数量が多い場合には、省エネルギーに大きく貢献する事ができる。
【００２１】
ＶＣＲ回路により得られる電圧波形の例を図４に示す。好適にはバルブＯＮ電圧入力から約１秒間でホールド電圧に低下されるが、この時間は調節可能である。電圧は初期電圧が２４Ｖであるのに対してホールド時には１７Ｖとすることができる。また消費電力は初期が１９．２Ｗであるのに対して、ホールド時には９．５２Ｗとすることができる。すなわち電圧は３０％低下することができ、消費電力はほぼ半分にすることができる。
【符号の説明】
【００２２】
１：  バルブボディ
２：  シート
３：  ポペット
４：  可動芯
５：  固定芯
６：  ガイド
７：  スペーサ
８：  エンドカバー
９：  ニードル
１０：  ストッパー
１１：  コイル
１２：  弾性要素
１３：  クーラント吐出開口部
２０：  面
２１：  面
２２：  固定芯の段差部分
２３：  ニードルの段差部分
２４：  クーラント流入開口部
【図１】
2012147755.tif 000003
【図２】
2012147755.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012147755.tif 000006
【国際調査報告】
2012147755.tif 000007
2012147755.tif 000008
2012147755.tif 000009
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