(57)【要約】【課題】  可動部材が高精度で高応答性があり、且つ使用する作動流体により耐久性が低下するということがない電気機械変換器を提供する。【解決手段】  ソレノイド２１は、可動部材２４を動かして制御弁２２を駆動し、腐食性作動流体が流れる弁通路４７を開閉するようになっている。可動部材２４は、第１の受圧面Ｐ１で弁通路４７の二次圧ｐ２を受圧し、第２の受圧面Ｐ２で背圧力室３７に導かれる二次圧ｐ２を受圧し、第１及び第２受圧面Ｐ１，Ｐ２で受圧する二次圧ｐ２が互いに抗するようになっている。ソレノイド２１のソレノイドコイル２３と可動部材２４との間には、軸受け部材２５が介在し、軸受け部材２５の両側には、第１のダイアフラム３３と、第２のダイアフラム３４とが設けられている。第１及び第２のシール部材３３，３４は、第１及び第２の受圧面Ｐ１，Ｐ２の一部を夫々成し、これらの有効面積は、互いに等しくなっている。【選択図】      図２
2011052750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁手段を励磁することで前記励磁手段に挿入される可動部材を動かして制御弁を駆動し、腐食性作動流体が流れる弁通路を開閉する電気機械変換器であって、
前記可動部材は、第１の受圧面で前記弁通路を流れる腐食性作動流体の流体圧を受圧し、第２の受圧面で該可動部材に形成される連通路によって前記弁通路から前記背圧力室に導かれる前記流体圧を受圧し、第１及び第２受圧面で受圧する流体圧が互いに抗するようになっており、
前記励磁手段と前記可動部材との間には、軸受け部材が介在し、
前記軸受け部材の両側には、前記背圧力室から前記軸受け部材を隔離する第１シール部材と、前記弁通路から前記軸受け部材を隔離する第２のシール部材が夫々設けられ、
前記第１及び第２のシール部材は、第１及び第２の受圧面の一部を夫々成し、
前記第１及び第２の受圧面の有効面積は、互いに等しくなっていることを特徴とする電気機械変換器。
【請求項２】
ハウジング内の強磁性体に挿入された励磁手段を励磁することで可動部材が動いて制御弁を可動し、該制御弁により腐食性作動流体が流れる弁通路が開閉される電気機械変換器であって、
前記ハウジング内の一端側は、前記弁通路に繋がり
前記ハウジング内の他端側には、背圧力室が形成され、
前記可動部材は、その内部に前記弁通路と前記背圧力室を連通する連通路を有し、軸受け部材を介して前記ハウジングに支持され、
前記ハウジングと前記可動部材との間には、前記背圧力室から前記軸受け部材を隔離する第１のシール部材と、前記弁通路から前記軸受け部材を隔離する第２のシール部材とが設けられ、
前記第１のシール部材は、前記可動部材と共に前記弁通路を流れる腐食性作動流体の流体圧を受圧する第１の受圧面を成し、
前記第２のシール部材は、前記可動部材と共に、前記連通路によって前記背圧力室に導かれる前記流体圧を受圧する第２の受圧面を成し、
前記第１及び第２の受圧面は、それらで受圧する流体圧が互いに抗するように配置され、それらの有効面積が互いに等しくなるように構成されていることを特徴とする電気機械変換器。
【請求項３】
前記第１及び第２のシール部材は、ダイアフラムであることを特徴とする請求項１又は２の何れか１つに記載の電気機械変換器。
【請求項４】
前記軸受け部材は、転がり軸受け部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の電気機械変換器。
【請求項５】
前記軸受け部材は、グリス潤滑されていることを特徴とする請求項４に記載の電気機械変換器。
【請求項６】
前記軸受け部材は、すべり軸受け部材であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の電気機械変換器。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つに記載の電気機械変換器と、
前記弁通路を開閉する前記制御弁とを備え、
前記制御弁は、前記可動部材により駆動可能な弁体と、前記弁体が挿入されるガイドとを有し、
前記弁体は、一端側にある受圧面で前記弁通路の二次側の二次圧を受圧し、他端側にある受圧面で該弁体に形成された弁側連通路により前記弁通路から弁側背圧力室に導かれた二次圧を受圧し、前記２つの受圧面で受圧する二次圧が互いに抗するようになっており、
前記弁体と前記ガイドとの間には、弁用軸受け部材が介在し、
前記弁用軸受け部材の両側には、前記弁用軸受け部材を前記弁通路から隔離する一次側シール部材と前記弁用軸受け部材を前記背弁側圧力室から隔離する二次側シール部材とが設けられることを特徴とする流体制御アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁手段を励磁することで前記励磁手段に挿入される可動部材を動かして制御弁を駆動し、腐食性作動流体が流れる前記制御弁の弁通路を開閉する電気機械変換器であり、例えば、流量制御弁及び圧力制御弁等の流体制御弁に使用される電気機械変換器及びそれを備える流体アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
作動流体が流れる弁通路を開閉する弁体を備える制御弁と、その弁体を開閉駆動するためのソレノイドとを備える流体制御アセンブリが実用に供されている。ソレノイドとしては、例えば特許文献１に記載されるようなものがある。第1の従来技術のソレノイド１は、図６に示すように磁性材料から成るハウジング２を備え、このハウジング２内には、励磁コイル３及び可動鉄心４が収容されている。可動鉄心４は、磁性材料から成り、その外周面には、非磁性体から成る円筒状の軸受け５が外装されている。可動鉄心４は、軸受け５を外装した状態で励磁コイル３に挿入されている。これにより、可動鉄心４と励磁コイル３との間には、軸受け５が介在し、可動鉄心４は、ハウジング２の軸線方向に摺動可能になっている。
【０００３】
可動鉄心４の一端部４ａは、励磁コイル３から突出し、ヨーク６を貫通している。ヨーク６は、磁性体から成り、励磁コイル３により磁化されると、可動鉄心４を励磁コイル３内に引き上げるようになっている。可動鉄心４の一端部の先端（図示せず）は、ボール７に当接し、このボール７は、可動鉄心４により押されることで弁座２ａに着座し、流体導入通路８を閉じるようになっている。閉じている状態で励磁コイル３に電流を流して可動鉄心４を励磁コイル３内に引き上げると、ボール７が流体導入通路８の流体圧により弁座２ａから離れ、流体導入通路８が開く。
【０００４】
このように構成されるソレノイド１において、可動鉄心４の一端部４ａには、ダイアフラム９が設けられており、このダイアフラム９により可動鉄心４とヨーク６との間の隙間が流体導入通路８から隔離され、流体導入通路８に流れる作動流体が可動鉄心４と軸受け５との間に入り込むことを防いでいる。ソレノイド１で扱われる作動流体の種類は様々であり、水素ガス等の腐食性流体が用いられることもある。このような腐食性流体が用いられる場合、軸受け５の耐食性能が問題となる。しかし、ソレノイド１では、ダイアフラム９により流体導入通路８から軸受け５が隔離されているため、軸受け５が腐食性流体に曝されることがない。それ故、耐食性能を有しない材料も軸受け５に用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような構成では、ダイアフラム９が、流体導入通路８から供給された流体から可動鉄心４を励磁コイル３内へと引き上げるような二次圧を受圧する。これにより、可動鉄心４をボール７から離し、流体導入通路８を開くような作用力が可動鉄心４に作用する。この作用力に抗して流体導入通路８を閉じるべく、可動鉄心４には、可動鉄心４を付勢するスプリング１０が設けられている。このスプリング１０の付勢力は、ダイアフラム９が受ける二次圧に応じて変える必要があり、二次圧が高くなればなるほどが大きくなる。
【０００７】
しかし、流体導入通路８を開くときにスプリング１０の付勢力に抗した励磁力を励磁コイル３により発生させる必要があり、スプリング１０の付勢力を大きくすると、発生させるべき励磁力もまた大きくしなければならない。それ故、スプリング１０の付勢力を大きくすると、必然的に励磁コイル３が大きくなり、ソレノイド１が大型化してしまう。また、ダイアフラム９を設けることで、可動鉄心４は流体導入通路８を流れる作動流体の圧力変動の影響を受けてしまい、可動鉄心４の位置及び応答性が低下してしまう。
【０００８】
そこで本発明は、腐食性作動流体に対する耐久性を有し、可動鉄心に相当する可動部材の位置精度及び応答性が高く、小型化を図ることができる電気機械変換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電気機械変換器は、励磁手段を励磁することで前記励磁手段に挿入される可動部材を動かして制御弁を駆動し、腐食性作動流体が流れる弁通路を開閉する電気機械変換器であって、前記可動部材は、第１の受圧面で前記弁通路を流れる腐食性作動流体の流体圧を受圧し、第２の受圧面で該可動部材に形成される連通路によって前記弁通路から前記背圧力室に導かれる前記流体圧を受圧し、第１及び第２受圧面で受圧する流体圧が互いに抗するようになっており、前記励磁手段と前記可動部材との間には、軸受け部材が介在し、前記軸受け部材の両側には、前記背圧力室から前記軸受け部材を隔離する第１シール部材と、前記弁通路から前記軸受け部材を隔離する第２のシール部材が夫々設けられ、前記第１及び第２のシール部材は、第１及び第２の受圧面の一部を夫々成し、前記第１及び第２の受圧面の有効面積は、互いに等しくなっているものである。
【００１０】
本発明に従えば、第１及び第２の受圧面で受圧した流体圧が互いに抗するようになっており、第１及び第２の受圧面が互いに等しくなっている。それ故、各受圧面で受圧する流体圧が完全に打ち消され、可動部材に作用する作用力は、略ゼロになる。これにより、小さな力で可動部材を動かすことができ、可動部材の位置精度及び応答性を高くすることができる。また、弁体に作用する作用力を小さくすることで、励磁手段により発生すべき励磁力を小さくすることができ、励磁手段を小形化することができる。これにより、電気機械変換器の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明では、軸受け部材が介在することで、可動部材の動きが円滑になり、可動部材の位置精度及び応答性が向上している。この軸受け部材の両側には、第１及び第２のシール部材が設けられており、これら第１及び第２のシール部材により軸受け部材を弁通路及び背圧力室から隔離し、腐食性作動流体に軸受け部材が曝露されることを防いでいる。これにより、腐食性作動流体に対する耐食性が低い材料を軸受け部材に使用しても電気機械変換器の耐久性を低下させることがない。
【００１２】
また、本発明の他の電気機械変換器は、ハウジング内の強磁性体に挿入された励磁手段を励磁することで可動部材が動いて制御弁を可動し、該制御弁により腐食性作動流体が流れる弁通路が開閉される電気機械変換器であって、前記ハウジング内の一端側は、前記弁通路に繋がり前記ハウジング内の他端側には、背圧力室が形成され、前記可動部材は、その内部に前記弁通路と前記背圧力室を連通する連通路を有し、軸受け部材を介して前記ハウジングに支持され、前記ハウジングと前記可動部材との間には、前記背圧力室から前記軸受け部材を隔離する第１のシール部材と、前記弁通路から前記軸受け部材を隔離する第２のシール部材とが設けられ、前記第１のシール部材は、前記可動部材と共に前記弁通路を流れる腐食性作動流体の流体圧を受圧する第１の受圧面を成し、前記第２のシール部材は、前記可動部材と共に、前記連通路によって前記背圧力室に導かれる前記流体圧を受圧する第２の受圧面を成し、前記第１及び第２の受圧面は、それらで受圧する流体圧が互いに抗するように配置され、それらの有効面積が互いに等しくなるように構成されている
ものである。
【００１３】
上記構成に従えば、第１及び第２の受圧面で受圧した流体圧が互いに抗するようになっており、第１及び第２の受圧面が互いに等しくなっている。それ故、各受圧面で受圧する流体圧が完全に打ち消され、可動部材に作用する作用力は、略ゼロになる。これにより、小さな力で可動部材を動かすことができ、可動部材の位置精度及び応答性が高くすることができる。また、可動部材に作用する作用力を小さくすることで、励磁手段により発生すべき励磁力を小さくすることができ、励磁手段を小形化することができる。これにより、電気機械変換器の小型化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明では、軸受け部材が介在することで、可動部材の動きが円滑になり、可動部材の位置精度及び応答性が向上している。この軸受け部材を弁通路及び背圧力室から隔離すべく、ハウジングと可動部材との間には、第１及び第２のシール部材を設けられている。これにより、弁通路及び背圧力室を流れる腐食性作動流体に軸受け部材が曝露されることを防いでいる。これにより、腐食性作動流体に対する耐食性が低い材料を軸受け部材に使用しても、電気機械変換器の耐久性が低下することがない。
【００１５】
上記発明において、前記第１及び第２シール部材は、ダイアフラムであることが好ましい。上記構成に従えば、可動部材がダイアフラムに対して摺動することがなく、可動部材に生じる摩擦力を低減することができる。これにより、可動部材にシール部材を設けても、可動部材を円滑に移動させることができ、可動部材の位置精度及び応答性が著しく低下するということがない。
【００１６】
上記発明において、前記軸受け部材は、転がり軸受け部材であることが好ましい。上記構成に従えば、可動部材を円滑に移動することができ、可動部材の位置精度及び応答性が向上する。
【００１７】
上記発明において、前記軸受け部材は、グリス潤滑されていることが好ましい。上記構成に従えば、グリス潤滑により軸受け部材の耐久性を向上させることができる。また、グリス潤滑により弁体の動きが円滑になり、可動部材の位置精度及び応答性が向上する。このようにして、耐久性、位置精度及び応答性を向上させるグリスであるが、このグリスが腐食性作動流体に曝露されると、この腐食性作動流体に混入することが考えられる。しかし、第１及び第２シール部材により、軸受け部材が弁通路及び背圧力室から隔離されているので、グリスが腐食性作動流体に曝露されることがなく、腐食性作動流体に混入することを防ぐことができる。
【００１８】
上記発明において、前記軸受け部材は、すべり軸受け部材であることが好ましい。上記構成に従えば、可動部材を円滑に移動することができ、可動部材の位置精度及び応答性が向上する。
【００１９】
本発明の流体制御アセンブリは、上記の何れかの電気機械変換器と、前記弁通路を開閉する前記制御弁とを備え、前記制御弁は、前記可動部材により駆動可能な弁体と、前記弁体が挿入されるガイドとを有し、前記弁体は、一端側にある受圧面で前記弁通路の二次側の二次圧を受圧し、他端側にある受圧面で該弁体に形成された弁側連通路により前記弁通路から弁側背圧力室に導かれた二次圧を受圧し、前記２つの受圧面で受圧する二次圧が互いに抗するようになっており、前記弁体と前記ガイドとの間には、弁用軸受け部材が介在し、前記弁用軸受け部材の両側には、前記弁用軸受け部材を前記弁通路から隔離する一次側シール部材と前記弁用軸受け部材を前記背弁側圧力室から隔離する二次側シール部材とが設けられるものである。
【００２０】
本発明に従えば、制御弁において２つの受圧面で受圧した二次圧が互いに抗するようになっている。それ故、各受圧面で受圧する二次圧が打ち消し合い、弁体に作用する作用力が小さくなる。これにより、小さな力で弁体を動かすことができるようになり、弁体の位置精度及び応答性が向上し、その結果、弁通路の開度を精度よく調整することができる。また、弁体に作用する作用力が小さくなることで、弁体を動かすための機構、例えば圧縮コイルばねを小形化することができ、制御弁の小型化を図ることができ、しいては流体制御アセンブリの小型化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明では、軸受け部材が介在することで、弁体の動きが円滑になり、弁通路の開度をより精度よく調整することができるようになっている。この軸受け部材の両側には、一次側及び二次側シール部材が設けられており、これら一次側及び二次側シール部材より、軸受け部材を弁通路及び背圧力室から隔離し、それらに流れる腐食性作動流体に軸受け部材が曝露されることを防いでいる。これにより、腐食性作動流体に対する耐食性の低い材料を軸受け部材に使用しても制御弁の耐久性を低下させることがない。
【００２２】
このように制御弁に上記電気機械変換器を用いることで、弁通路の開度を精度よく調整でき、小型化を図ることができ、且つ耐久性を有する流体制御アセンブリを実現できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、腐食性作動流体に対する耐久性を有し、可動部材の位置精度及び応答性が高く、且つ小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態である流体制御アセンブリを示す断面図である。
【図２】第１の実施形態のソレノイドを拡大して示す断面図である。
【図３】第２実施形態のソレノイドを示す断面図である。
【図４】第３実施形態のソレノイドを示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態のフォースモータを示す断面図である。
【図６】従来技術のソレノイドを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（流体制御アセンブリ）
図１は、本発明の実施形態である流体制御アセンブリ２０を示す断面図である。流体制御アセンブリ２０は、水素ガス等の腐食性を有する高圧可燃ガス（以下、単に「作動流体」ともいう）の流量（又は圧力）を制御するようになっている。流体制御アセンブリ２０は、ソレノイド２１と制御弁２２とを備えている。
【００２６】
以下では、説明の便宜上、流体制御アセンブリ２０の軸線に平行な方向を軸線方向といい、図１において右側を軸線方向一方側、その反対側を軸線方向他方側という。なお、これらの方向の概念は、本発明の流体制御アセンブリ２０に備わる各構成の位置及び向きを限定するものでない。
【００２７】
［第１実施形態のソレノイド］
図２は、第１の実施形態のソレノイド２１を拡大して示す断面図である。図1も参照しつつ説明する。ソレノイド２１は、制御弁２２を駆動すべく構成され、ソレノイドコイル２３、可動部材２４、軸受け部材２５及びケーシング２６を備える。ケーシング２６は、制御弁２２のハウジング４１に装着されている。ケーシング２６内は、ハウジング４１に形成される弁通路４７に連通し、ケーシング２６内には、ソレノイドコイル２３、可動部材２４及び軸受け部材２５が収容され、ている。
【００２８】
ソレノイドコイル２３は、ボビン２７とコイル２８とを備えている。ボビン２７は、ケーシング２６内に嵌合されており、その外周部の軸線方向一端部及び他端部に外方に突出する外向きフランジ２７ａ，２７ｂを有する。これら２つの外向きフランジ２７ａ，２７ｂの間には、コイル線が巻きつけることで構成されるコイル２８が設けられている。このように構成されるソレノイドコイル２３は、その軸線方向一端部がケーシング２６の底部２６ａに当接しており、その他端部には、ヨーク２９が設けられている。
【００２９】
ヨーク２９は、磁性材料、例えば電磁ステンレス鋼から成り、ケーシング２６内に嵌合されている。ヨーク２９の内径は、ボビン２７よりも小径となっている。ヨーク２９の外縁部分２９ａは、内縁部分２９ｂよりも軸線方向一方へと突出し、ソレノイドコイル２３に当接している。ヨーク２９は、ケーシング２６を制御弁２２のハウジング４１に装着することで、ケーシング２６内に押し込まれ、底部２６ａと共にソレノイドコイル２３を挟持するようになっている。ヨーク２９及びソレノイドコイル２３には、可動部材２４が挿通されている。
【００３０】
可動部材２４は、磁性材料、例えば電磁ステンレス鋼から成り、挿通部２４ａとロッド２４ｂとを有する。挿通部２４ａは、ソレノイドコイル２３に挿入されている。挿通部２４ａの軸線方向一端部（図２において右端部）は、ソレノイドコイル２３から突出しており、ケーシング２６の挿入孔２６ｂに挿入されている。挿入孔２６ｂは、ケーシング２６の底部２６ａを貫通しており、外側の開口が蓋体２６ｃによって塞がれている。挿通部２４ａの軸線方向一端部と蓋体２６ｃとは、互いに対向しており、それらの間には、圧縮コイルばね３１が設けられている。圧縮コイルばね３１は、挿通部２４ａをヨーク２９の方へと付勢している。挿通部２４ａの軸線方向他端部（図２において左端部）には、ロッド２４ｂが一体的に設けられ、ロッド２４ｂの外径は、挿通部２４ａの外径よりも小径になっている。
【００３１】
挿通部２４ａの他端部は、ヨーク２９の内孔よりも大径であるためヨーク２９に対向しており、その一端部に設けられるロッド２４ｂは、ヨーク２９を挿通して、制御弁２２の弁通路４７まで延びている。ロッド２４ｂの先端は、後述する制御弁２２の弁体４３に当接しており、ロッド２４ｂは、挿通部２４ａをヨーク２９から離すような力を弁体４３から受けている。つまり、可動部材２４は、圧縮コイルばね３１に抗する力を弁体４３から受けている。これにより、挿通部２４ａが蓋体２６ｃから第１の所定距離ｄ１離され、またヨーク２９から第２の所定距離ｄ２離される。第１の所定距離ｄ１は、第２の所定距離ｄ２のおおよそ３倍以上の距離になっている。それ故、コイル２８に電流を流すと、ヨーク２９が磁化して、挿通部２４ａがヨーク２９へと吸い寄せられるようになる。
【００３２】
また、挿通部２４ａの外周部には、内方に没入する周回溝２４ｃが形成されている。この周回溝２４ｃは、軸線方向中間部分に周方向全周にわたって形成されており、そこには、円筒状のガイド部材３０が嵌まり込んでいる。ガイド部材３０は、非磁性材料、例えばＳＵＳ３１６Ｌ等のオーステナイト系ステンレス鋼から成る。ガイド部材３０の外周面は、挿通部２４ａの外周面と面一となっており、その外径がソレノイドコイル２３の内径より小径になっている。それ故、ガイド部材３０とボビン２７との間には、円環状の間隙３２が形成される。この間隙３２には、軸受け部材２５が配置されている。
【００３３】
軸受け部材２５は、転がり軸受けであり、本実施形態では、ボールガイドである。但し、ボールガイドに限定するものではなく、ボールベアリングであってもよい。軸受け部材２５は、グリス等の潤滑剤が塗布された状態でガイド部材３０に外装され、ガイド部材３０とソレノイドコイル２３との間に介在する。軸受け部材２５は、可動部材２４を軸線方向に摺動可能に支持して、ボビン２７とガイド部材３０との間で生じる摩擦力を低減し、可動部材２４の摺動変位を円滑にしている。このように可動部材２４の動きを円滑にする軸受け部材２５の両側には、第１及び第２のダイアフラム３３，３４が夫々設けられている。
【００３４】
第１のダイアフラム３３は、間隙３２の軸線方向一方側（図２において右側）に配置され、第２のダイアフラム３４は、間隙３２の軸線方向他方側（図２において左側）に配置されている。第１及び第２のダイアフラム３３，３４は、円環状のシール部材であり、内縁部分３３ａ，３４ａがガイド部材３０と周回溝２４ｃを規定する側壁２４ｄとの間で挟持されている。また、第１のダイアフラム３３の外縁部分３３ｂは、ボビン２７に固定されている。固定方法としては、例えば、底部２６ａ側の外向きフランジ２７ｂを軸線方向に分割可能に構成し、これら分割された部材の間に半径方向外側の部分３３ｂを挟み込んで前記分割された部材を締結し、半径方向外側の部分３３ｂを挟持し固定する方法がある。また、第２のダイアフラム３４の外縁部分３４ｂがボビン２７とヨーク２９との間に挟まれて固定されている。
【００３５】
また、第１及び第２のダイアフラム３３，３４は、各々半径方向中間部分が軸受け部材２５に向って突出するように湾曲している。この部分が余剰部分となるため、第１及び第２のダイアフラム３３，３４が可動部材２４及びソレノイドコイル２３に固定されても、可動部材２４がソレノイドコイル２３内を移動することができる。また、ボビン２７には間隙３２を大気に連通するための大気連通孔２７ｄが形成されている。
【００３６】
このようにして固定された第１及び第２のダイアフラム３３，３４は、挿通部２４ａとソレノイドコイル２３とに架け渡されるように固定され、軸受け部材２５の軸線方向両側を塞ぐ。即ち、第１のダイアフラム３３により、背圧力室３７と間隙３２との間が封止され、第２のダイアフラム３４により間隙３２と圧力室３８の間が封止される。なお、背圧力室３７は、ケーシング２６と可動部材２４の軸線方向一方側の端部とによって規定される空間であり、間隙３２よりも軸線方向一方側にある空間である。また、圧力室３８は、ヨーク２９と可動部材２４の軸線方向他方側の端部とによって規定される空間であり、間隙３２よりも軸線方向他方側にある空間である。
【００３７】
このように規定された背圧力室３７と圧力室３８とを繋ぐべく、可動部材２４内部には、連通路３５が形成されている。連通路３５は、挿通部２４ａの軸線方向一端部（図２において、右端部）に第１の開口３５ａを有し、ロッド２４ｂの外周部に第２及び第３の開口３５ｂ，３５ｃを夫々有している。連通路３５は、第１の開口３５ａを第２及び第３の開口３５ｂ，３５ｃに繋ぎ、背圧力室３７と圧力室３８とを連通している。これにより、背圧力室３７は、連通路３５により制御弁２２の弁通路４７に連通することになる。
【００３８】
［制御弁］
以下では、図１に戻って、制御弁２２を説明する。制御弁２２は、ハウジング４１、弁用ガイド部材４２、弁体４３及び弁用軸受け部材４４を備えている。ハウジング４１には、水素ガス等の燃料ガス供給側である一次ポート４５と、弁の出力側である二次ポート４６が形成されている。また、ハウジング４１には、一次ポート４５と二次ポート４６とを繋ぐ弁通路４７が形成されており、この弁通路４７を通って一次ポート４５に供給された作動流体が二次ポート４６に流れるようになっている。弁通路４７は、二次ポート４６に繋がる挿通孔４８と、一次ポート４５に繋がる弁体室４９とを有する。
【００３９】
挿通孔４８は、軸線方向一方側に開口を有しており、その開口からソレノイド２１の可動部材２４のロッド２４ｂが挿入されるようになっている。挿通孔４８の軸線方向他方側は、弁口５１を介して弁体室４９に繋がっており、弁口５１の周りには、弁座５２が形成されている。弁体室４９は、弁口５１より大径に形成されており、そこには、弁用ガイド部材４２が収容されている。弁体４９の軸線方向他方側の開口は、弁用ガイド部材４２を収容した状態で弁側蓋体５３により塞がれている。
【００４０】
弁用ガイド部材４２は、その軸線方向他方側の端部（図１において左端部）が弁側蓋体５３に当接するように配置されており、その軸線方向一方側の端部（図１において右端部）には、環状のばね受け部材５４が配置されている。このばね受け部材５４は、後述する弁用圧縮コイルばね５５によって弁用ガイド部材４２の方に付勢されており、弁用ガイド部材４２は、ばね受け部材５４と弁側蓋体５３とによって挟持されている。弁用ガイド部材４２内には、弁体４３が挿通されている。
【００４１】
弁体４３は、摺動部４３ａ、ばね受け部４３ｂ、弁部４３ｃ及び当接部４３ｄを有する。摺動部４３ａの軸線方向一端部（図１において右端部）には、ばね受け部４３ｂが一体的に設けられている。ばね受け部４３ｂの外径は、挿通孔４８の内径より大径に形成されている。ばね受け部４３ｂには、弁部４３ｃが一体的に設けられている。弁部４３ｃは、ばね受け部４３ｂから離れるに従って内方に縮径するテーパ状になっており、その先端には、軸線方向一方に突出する当接部４３ｄが形成されている。
【００４２】
このように形成される弁体４３は、弁用ガイド部材４２を挿通しており、その摺動部４３ａが弁用ガイド部材４２内にあり、ばね受け部４３ｂより先が弁用ガイド部材４２から出ている。ばね受け部４３ｂは、ばね受け部材５４に対向しており、弁部４３ｃは、弁座５２に着座している。ばね受け部４３ｂとばね受け部材５４との間には、弁用圧縮コイルばね５５が設けられており、この弁用圧縮コイルばね５５により弁部４３ｃが弁座５２に向かって付勢されている。また、当接部４３ｄは、挿通孔４８まで延びており、ソレノイド２１のロッド２４ｂの先端部に当接している。
【００４３】
弁体４３の摺動部４３ａの外径は、弁用ガイド部材４２の内径より小径となっており、摺動部４３ａと弁用ガイド部材４２との間には、円環状の弁側間隙５６が形成される。この弁側間隙５６には、弁用軸受け部材４４が配置されている。弁用軸受け部材４４は、弁体４３を軸線方向に摺動可能に支持する転がり軸受けであり、本実施形態では円筒状に形成されたボールガイドである。但し、ボールガイドに限定するものではなく、ボールベアリングであってもよい。弁用軸受け部材４４は、グリス等の潤滑剤が塗布された状態で摺動部４３ａに外装され、摺動部４３ａと弁用ガイド部材４２との間に介在する。弁用ガイド部材４２の内壁の軸線方向一方側には、凸部４２ａが形成されており、弁用軸受け部材４４は、弁用ガイド部材４２に対して動かないように凸部４２ａによって規制されている。このように設けられた軸受け部材４４は、弁用ガイド部材４２と摺動部４３ａとの間で生じる摩擦力を低減し、弁体４３の動きを円滑にしている。
【００４４】
弁用軸受け部材４４の軸線方向両側には、一次側及び二次側シール部材であるＯリング５７及びダイアフラム５８が夫々設けられ、Ｏリング５７及びダイアフラム５８によって弁側間隙５６の軸線方向両側が塞がれている。これにより、弁体４３の軸線方向一方側に弁側圧力室６０が形成され、弁体４３の軸線方向他方側に弁側背圧力室５９が形成される。即ち、Ｏリング５７により弁側圧力室６０と弁側間隙５６との間が封止され、ダイアフラム５８により弁側背圧力室５９と弁側間隙５６との間が封止される。なお、弁側圧力室６０は、一次ポート４５から一次圧ｐ１が供給される弁通路４７の一次側の空間であり、弁体室４９において弁側間隙５６よりも軸線方向一方側の空間である。また、弁側背圧力室５９は、弁側蓋体５３及び弁体４３により規定される空間であり、弁体室４９において弁側間隙５６よりも軸線方向他方側の空間である。
【００４５】
このように構成される弁体４３には、弁側連通路６１が形成されている。弁側連通路６１は、摺動部４３ａの軸線方向他方側の端部に第１の開口６１ａを有し、当接部４３ｄの外周部に第２及び第３の開口６１ｂ，６１ｃを夫々有している。弁側連通路６１は、これらの第１の開口６１ａを第２及び第３の開口６１ｂ，６１ｃに繋ぎ、弁側背圧力室５９と弁通路４７の二次側である挿通孔４８とを連通している。
【００４６】
［流体制御アセンブリの動作］
流体制御アセンブリ２０は、ノーマルクローズ型の電磁比例制御弁装置であり、ソレノイドコイル２３に電流が流れていない状態では、弁体４３が弁座５２に着座し、弁通路４７が閉じられている。ソレノイドコイル２３に電流が流されると、ソレノイドコイル２３が励磁する。これにより、ヨーク２９が磁化されて可動部材２４がヨーク２９に吸い寄せられる。可動部材２４が吸い寄せられることで弁体４３が軸線方向他方側に押される。ソレノイドコイル２３に流される電流が所定の電流値以上となる、即ち可動部材２４に作用する吸着力が所定値以上になると、弁体４３が軸線方向他方側に移動し、弁体４３が弁座５２から離れる。これにより、塞がれていた弁通路４７が開き、一次ポート４５から流れる一次圧ｐ１の作動流体が弁口５１で二次圧ｐ２となり、二次ポート４６へと流れる。なお、弁通路４７の開度は、ソレノイドコイル２３に流す電流に応じて制御される。
【００４７】
ソレノイドコイル２３に流れる電流がなくなると、可動部材２４に作用していた吸着力がなくなる。圧縮コイルばね３１より弁用圧縮コイルばね５５の付勢力の方が大きいため、弁体４３及び可動部材２４が弁用圧縮コイルばね５５により軸線方向一方側に押され、弁体４３が弁座５２に向かって移動する。やがて、弁体４３が弁座５２に着座して弁通路４７が閉じられると、可動部材２４の移動が止まる。
【００４８】
［可動部材に対する作用力］
ソレノイド２１では、可動部材２４が圧力室３８及び挿通孔４８の作動流体から軸線方向一方に向かう二次圧ｐ２を受けている。また、ソレノイド２１では、連通路３５により挿通孔４８の作動流体が背圧力室３７へと導かれ、背圧力室３７に二次圧ｐ２が導かれる。つまり、可動部材２４は、圧力室３８及び挿通孔４８の作動流体から軸線方向一方の二次圧ｐ２を受圧すると共に、背圧力室３７の作動流体から軸線方向他方の二次圧ｐ２を受圧する。これら二次圧p２は、互いに打ち消し合うように可動部材２４に作用している。
【００４９】
可動部材２４では、挿通部２４ａの軸線方向他端部及びロッド２４ｂの先端部と、第２のダイアフラム３４により第１の受圧面Ｐ１が構成され、挿通部２４ａの軸線方向一端部と第１のダイアフラム３３により第２の受圧面Ｐ２が構成される。可動部材２４の他端側にある第１の受圧面Ｐ１は、挿通孔４８及び圧力室３８の作動流体から二次圧ｐ２を軸線方向一方に受圧し、一端側にある第２の受圧面Ｐ２は、背圧力室３７の作動流体から二次圧ｐ２を軸線方向他方に受圧している。第１の受圧面Ｐ１の有効面積Ａ１及び第２の受圧面Ｐ２の有効面積Ａ２は、第２及び第１のダイアフラム３４，３３の受圧面の有効径により夫々規定される。本実施形態において、第１及び第２のダイアフラム３３，３４の受圧面の有効径ｒ１は、等しくなっている。それ故、第１及び第２の受圧面Ｐ１，Ｐ２で受圧する二次圧ｐ２は互いに打ち消し合い、可動部材２４が二次圧ｐ２から受ける作用力は略ゼロになる。これにより、小さな力で可動部材２４を動かすことができ、可動部材２４の位置精度及び応答性が高くすることができる。また、可動部材２４に作用する作用力を小さくすることで、ソレノイドコイル２３により発生すべき励磁力を小さくすることができ、ソレノイドコイル２３を小形化することができる。これにより、ソレノイド２１の小型化を図ることができる。
【００５０】
また、制御弁２２でも同様に弁側連通路６１により挿通孔４８の作動流体が弁側背圧力室５９に導かれる。本実施形態では、弁体４３、Ｏリング５７及びダイアフラム５８が受圧する一次圧ｐ１及び二次圧ｐ２が互いに打ち消し合うように設計されており、弁体４３に作用する一次圧ｐ１及び二次圧ｐ２による作用力が略ゼロになる。それ故、一次圧ｐ１及び二次圧ｐ２の圧力変動に関係なく弁体４３を精度良く動かすことができ、弁通路４７の開度をソレノイド２３に流す電流に応じた開度に精度よく調整できる。従って、制御弁２２により、二次ポート４６に流れる流量を精度よく調整することができる。
【００５１】
［流体制御アセンブリの作用効果］
このように構成された流体制御アセンブリ２０では、軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４により可動部材２４及び弁体４３が支持されているので、可動部材２４及び弁体４３の動きが円滑になり、これらの位置精度及び応答性が向上する。それ故、弁通路４７の開度をより精度よく調整することができるようになる。このような作用効果を奏する軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４の両側には、第１及び第２のダイアフラム３３，３４、並びにＯリング５７及びダイアフラム５８が設けられており、軸受け部材２５は、第１及び第２のダイアフラム３３，３４によって背圧力室３７及び圧力室３８から隔離され、また弁用軸受け部材４４は、Ｏリング５７及びダイアフラム５８によって弁側背圧力室５９及び弁側圧力室６０から隔離される。それ故、軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４が作動流体に曝露されることを防ぐことができる。そうすると、作動流体によって侵食（特に水素では水素脆化）を生じやすいが、摺動抵抗が小さい高硬度材料を軸受け部材２５，４４に採用しても、ソレノイド２１及び制御弁２２の耐久性を低下させることがない。それ故、耐久性を維持しつつ、弁通路４７の開度を精度よく調整することができる。
【００５２】
また、軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４を隔離することで、軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４に付着したグリスが作動流体に曝露されて混入することがない。それ故、軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４のグリス潤滑が可能となり、軸受け部材２５及び弁用軸受け部材４４の耐久性を向上させることができる。また、グリス潤滑により可動部材２４及び弁体４３の動きがより円滑になり、可動部材２４及び弁体４３の位置精度及び応答性が向上し、弁通路４７の開度をより精度よく調整することができる。
【００５３】
ソレノイド２１では、第１及び第２のダイアフラム３３，３４を用いて前述のように固定することで可動部材２４が第１及び第２のダイアフラム３３，３４に対して摺動することを防ぎ、摩擦力を低減している。これにより可動部材２４及び弁体４３を円滑に移動させることができ、可動部材２４の位置精度及び応答性が向上する。更に、第１及び第２のダイアフラム３３，３４は、余剰部分を有しているので、第１及び第２のダイアフラム３３，３４が変形しやすい。従って、第１及び第２のダイアフラム３３，３４が可動部材２４の摺動変位の妨げとならない。それ故、第１及び第２のダイアフラム３３，３４を設けても、可動部材２４を円滑に移動させることができ、可動部材２４の位置精度及び応答性が著しく低下することがない。
【００５４】
制御弁２２では、弁用軸受け部材４４を弁側圧力室６０から隔離するためにＯリング５７を用いることで、一次ポート４５に供給される一次圧ｐ１が高圧であっても耐え得るようにしている。即ち、一次圧ｐ１が高圧であっても弁側間隙５６に作動流体が漏れて弁用軸受け部材４４が作動流体に曝露されることがない。逆に、一次圧ｐ１に比べて二次圧ｐ２が低圧であり、ダイアフラム５８であっても耐え得ることができるので、弁用軸受け部材４４を弁側背圧力室５９から隔離するためにダイアフラム５８を用いている。ダイアフラム５８を用いることで弁体４３との間の摩擦抵抗を抑え、弁体４３を円滑に移動させることができる。それ故、ダイアフラム５８を設けても弁体４３の位置精度及び応答性が著しく低下するということがない。
【００５５】
このように、可動部材２４及び弁体４３を円滑に移動させることができるので、従来のものより可動部材２４に作用させる吸着力を小さくすることができる。それ故、ソレノイドコイル２３の小型化が可能となり、流体制御アセンブリ２０の小型化を図ることができる。
【００５６】
また、非磁性材料から成るガイド部材３０とソレノイドコイル２３との間に軸受け部材２５を介在させることで、磁化された軸受け部材２５により挿通部２４ａが吸着され抵抗になることを防ぐことができる。これによっても、可動部材２４の位置精度及び応答性を向上させている。
【００５７】
以下では、ソレノイド２１の他の実施形態について説明する。
【００５８】
［第２実施形態のソレノイド］
図３は、第２実施形態のソレノイド２１Ａを示す断面図である。第２実施形態のソレノイド２１Ａは、第１実施形態のソレノイド２１と構成が類似している。以下では、ソレノイド２１Ａの構成について、異なる点についてだけ説明し、第１実施形態のソレノイド２１と同一の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。後述する第３実施形態のソレノイド２１Ｂについても同様である。
【００５９】
ソレノイド２１Ａは、間隙３２にすべり軸受け部材２５Ａが設けられている。すべり軸受け部材２５Ａは、所謂すべり軸受けであり、円環状に形成されており、ガイド部材３０に外装されてソレノイドコイル２３とガイド部材３０との間に介在している。
【００６０】
すべり軸受け部材２５Ａは、ボビン２７に形成される凸部２７ｃにより軸線方向他方移動が阻止されており、またグリス潤滑されている。このように配置されるすべり軸受け部材２５Ａは、ガイド部材３０とソレノイドコイル２３との摩擦力を低減し、可動部材２４の摺動変位を円滑にしている。ソレノイド２１Ａは、その他、第１実施形態のソレノイド２１と同様の作用効果を奏する。
【００６１】
［第３実施形態のソレノイド］
図４は、第３実施形態のソレノイド２１Ｂを示す断面図である。ソレノイド２１Ｂは、ヨーク２９Ｂの内縁部２９ｂ内径が大きくなっており、また挿通部２４ａの軸線方向一端部がソレノイドコイル２３から突出してヨーク２９を挿通し、ケーシング２６の外側に突出している。また、挿通部２４ａの軸線方向一端部は、ソレノイドコイル２３から突出せず、その内方に収まっている。
【００６２】
このように構成されるソレノイド２１Ｂは、圧縮コイルばね３１により可動部材２４が予め軸線方向他方側（図４において左側）に付勢されており、制御弁２２の弁体４３を弁座５２から離すようになっている。ソレノイドコイル２３に電流を流すと、ソレノイドコイル２３が励磁されて挿通部２４ａが軸線方向一方側（図４において右側）に引っ張られる。これにより、制御弁２２の弁体４３が弁座５２に向って移動し（図１参照）、やがて弁体４３が弁座５２に着座して弁通路４７が閉じられる。ソレノイドコイル２３に流れる電流がなくなると、可動部材２４が軸線方向他方側に移動し、制御弁２２の弁体４３が弁座５２から離れ、弁通路４７が開かれる。
【００６３】
このように構成されるソレノイド２１Ｂは、ノーマルオープン型の電磁比例制御弁を構成する場合に用いられる。ソレノイド２１Ｂは、ソレノイドコイル２３に電流を流すと制御弁２２が閉じ、電流がなくなると制御弁２２が開くという動作が異なることを除いて、第１実施形態のソレノイド２１と同様の作用効果を奏する。
【００６４】
（フォースモータ）
図５は、本発明の他の実施形態のフォースモータ１００を示す断面図である。ソレノイド２１〜２１Ｂの別形態の電気機械変換器であるフォースモータ１００は、例えば制御弁２２に設けられ、ソレノイド２１〜２１Ｂと同様に、流される電流に応じて制御弁２２の弁体４３を移動させ弁通路４７の開度を調整するものである。以下では、制御弁２２に装着されるフォースモータ１００について説明する。
【００６５】
フォースモータ１００は、ケーシング１０１、可動部材１０２、永久磁石１０３、及び軸受け部材１０４を備える。ケーシング１０１は、電磁ステンレス鋼等の磁性材料から成る。ケーシング１０１の底部１０１ａには、その開口側に向かって延びる可動部材支持部１０１ｂが設けられている。可動部材支持部１０１ｂには、軸線方向に貫通する挿入孔１０１ｃが形成されている。挿入孔１０１ｃは、底部１０１ａも貫通しており、その外側の開口が蓋体１０１ｄによって塞がれ、内側の開口から可動部材１０２が挿入されている。
【００６６】
可動部材１０２は、ＳＵＳ３１６Ｌ等の非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼、又はＡ６０６１−Ｔ６等のアルミ合金鋼から成り、可動子１０２ａとロッド１０２ｂとを有する。可動子１０２ａは、その軸線方向他方側（図５において左側）の端部にロッド１０２ｂが一体的に設けられている。ロッド１０２ｂは、円柱状に形成されている。また可動子１０２ａの外周部には、可動コイル１０５が設けられている。
【００６７】
可動コイル１０５は、ボビン１０６とコイル１０７とを有する。ボビン１０６は、非磁性のオーステナイト系ステンレス鋼、アルミ合金鋼、或いは樹脂から成り、可動子１０２ａの外周部の軸線方向他方側の部分に一体的に設けられている。ボビン１０６は、可動子１０２ａの外周部から半径方向外方に延在する円板状の円板部１０６ａとその円板部１０６ａの外周縁から軸線方向一方側（図５において右側）に立設する円筒状のコイル保持部１０６ｂとを有する。コイル保持部１０６ｂの外周面には、コイル線が巻きつけられてコイル１０７が構成されている。
【００６８】
このように構成される可動コイル１０５は、ケーシング１０１内に形成されるコイル収容空間１０８に挿入される。コイル収容空間１０８は、可動部材支持部１０１ｂと半径方向外側に形成される円環状の空間である。このコイル収容空間１０８には、永久磁石１０３が収容されている。永久磁石１０３は、可動部材支持部１０１ｂを外囲するケーシング１０１の壁面に設けられているおり、コイル１０７に対向している。永久磁石１０３は、その内側がＳ極で外側がＮ極となっており、磁界を発生している。なお、磁界の磁力線は、永久磁石１０３の内側表面からコイル収容空間１０８を貫通し、ケーシング１０１を通って外側表面に戻っている。
【００６９】
このようにして配置された可動部材１０２は、可動子１０２ａと可動部材１０１ｂとの間に間隙１０９が形成されており、この間隙１０９に軸受け部材１０４が配置されている。軸受け部材１０４は、転がり軸受けであり、本実施形態では、ボールガイドである。但し、ボールガイドに限定するものではなく、ボールベアリングおよびすべり軸受けであってもよい。軸受け部材１０４は、グリス等の潤滑剤が塗布された状態で可動子１０２ａに外装され、可動子１０２ａと可動部材支持部１０１ｂとの間に介在する。軸受け部材１０４は、可動部材１０２を軸線方向に摺動可能に支持して、可動子１０２ａと可動部材支持部１０１ｂとの間で生じる摩擦力を低減し、可動子１０２ａの動きを円滑にしている。可動部材支持部１０１ｂの内壁には、そこから半径方向内方に突出する円環状の凸部１０１ｅが形成されており、軸受け部材１０４は、この凸部１０１ｅにより可動部材支持部１０１ｂに対して相対変位しないようになっている。
【００７０】
このように可動子１０２ａが配置されるので、可動子１０２ａの軸線方向一方側の端部は、蓋体１０１ｄに対向している。対向するこの端部と蓋体１０１ｄとの間には、圧縮コイルばね１１０が設けられており、可動子１０２ａは、圧縮コイルばね１１０により軸線方向他方側に付勢されている。可動子１０２ａの軸線方向他方側の端部は、ケーシング１０１から突出しており、制御弁２２に装着したフォースモータ１００では、この突出した部分が制御弁２２の挿通孔４８にあり、圧縮コイルばね１１０により可動部材１０２が付勢されることでロッド１０２ｂの先端が弁体４３の当接部４３ｄに当接している。
【００７１】
可動子１０２ａの外周部には、その軸線方向一方側及び他方側に第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２が夫々設けられている。第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２は、その内縁部分１１１ａ，１１２ａが可動子１０２ａに固定され、外縁部分１１１ｂ，１１２ｂが可動部材支持部１０１ｂ及びハウジング４１に固定されている。固定方法については、例えば、可動子１０２ａを分割体にし、それらの分割体の間に内縁部分１１１ａ，１１２ａを挟んでそのまま分割体を締結することで、内縁部分１１１ａ，１１２ａを挟持させて固定する方法がある。ケーシング１０１及びハウジング４１を分割体にすることで、同様の方法で、外縁部分１１１ｂ，１１２ｂをケーシング１０１及びハウジング４１に挟持させて固定することができる。なお、第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２は、第１及び第２のダイアフラム３３，３４と同様に、余剰部分を有し、可動部材１０２の移動を許容している。
【００７２】
このように固定することで、第１のダイアフラム１１１は、可動部材１０２とケーシング１０１とに架け渡されるように固定され、第２のダイアフラム１１２は、可動部材１０２とハウジング４１とに架け渡されるように固定される。これによって、可動部材１０２の軸線方向一方側に背圧力室１１４が形成され、可動部材１０２の軸線方向他方側に圧力室１１５が形成される。第１のダイアフラム１１１は、コイル収容空間１０８及び間隙１０９を含む大気連通空間１１３を背圧力室１１４から隔離し、第２のダイアフラム１１２は、大気連通空間１１３を圧力室１１５から隔離する。即ち、第１のダイアフラム１１１は、軸受け部材１０４を背圧力室１１４から隔離し、第２のダイアフラム１１２は、軸受け部材１０４を圧力室１１５から隔離する。なお、ケーシング１０１には、大気連通空間１１３を大気に開放するための大気連通孔１１６が形成されている。
【００７３】
また、可動部材１０２には、背圧力室１１４と圧力室１１５とを繋ぐべく、連通路１１７が形成されている。連通路１１７は、可動子１０２ａの軸線方向一端部に第１の開口１１７ａを有し、ロッド１０２ｂの外周部に第２及び第３の開口１１７ｂ，１１７ｃを有している。連通路１１７は、第１の開口１１７ａを第３の開口１１７ｂ，１１７ｃに繋ぎ、背圧力室１１４と圧力室１１５とを連通している。
【００７４】
このように構成されるフォースモータ１００は、可動コイル１０５に電流が流れていない状態では、可動部材１０２が弁体４３により軸線方向一方に押されている。可動コイル１０５に電流が流されると、可動コイル１０５が励磁する。永久磁石１０３によりコイル収容空間１０８を貫通する磁界が発生しているため、可動コイル１０５の励磁により可動部材１０２が軸線方向他方側に押される。可動コイル１０５に流される電流が所定の電流値以上となる、即ち可動部材１０２を押す力が所定値以上になると、弁体４３が軸線方向他方側に移動し、弁体４３が弁座５２から離れる。これにより、塞がれていた弁通路４７が開き、一次ポート４５から流れる一次圧ｐ１の作動流体が弁口５１で二次圧ｐ２となり、二次ポート４６へと流れる。なお、弁通路４７の開度は、可動コイル１０５に流す電流に応じて制御される。
【００７５】
可動コイル１０５に流れる電流がなくなると、可動コイル１０５に作用していた電磁力がなくなる。それ故、弁体４３及び可動部材１０２が弁用圧縮コイルばね５５により軸線方向一方側に押され、弁体４３が弁座５２に向かって移動する。やがて、弁体４３が弁座５２に着座して弁通路４７が閉じられると、可動部材１０２の移動が止まる。
【００７６】
本実施の形態のフォースモータ１００では、ソレノイド２１と同様に、可動部材１０２が圧力室１１５の作動流体から二次圧ｐ２を軸線方向一方に受圧している。また、連通路１１７により圧力室１１５の作動流体、即ち弁通路４７の作動流体が背圧力室１１４に導かれ、背圧力室１１４に二次圧が導かれているので、可動部材１０２は背圧力室１１４の作動流体から二次圧ｐ２を軸線方向他方に受圧している。これら二次圧ｐ２は、互いに打ち消し合うように可動部材１０２に作用している。
【００７７】
可動部材１０２では、可動子１０２ａの軸線方向他方側の端部及びロッド２４ｂの先端部と、第２のダイアフラム１１２により第１の受圧面Ｐ１が構成され、可動子１０２ａの軸線方向一方側の端部と第１のダイアフラム１１１により第２の受圧面Ｐ２が構成される。第１の受圧面Ｐ１は、可動部材１０２の一端側にあり、圧力室１１５の作動流体から二次圧ｐ２を軸線方向一方に受圧し、第２の受圧面Ｐ２は、可動部材１０２の他端側にあり、背圧力室１１４の作動流体から二次圧ｐ２を軸線方向他方に受圧している。第１の受圧面Ｐ１の有効面積Ａ１及び第２の受圧面Ｐ２の有効面積Ａ２は、第２及び第１のダイアフラム１１２，１１１の受圧面の有効径により夫々規定される。本実施形態において、第２及び第１のダイアフラム１１２，１１１の受圧面の有効径は、ｒ１で等しくなっている。それ故、第１及び第２の受圧面Ｐ１，Ｐ２で受圧する二次圧ｐ２は互いに打ち消し合い、可動部材１０２が二次圧ｐ２から受ける作用力は略ゼロになる。これにより、小さな力で可動部材１０２を動かすことができ、可動部材１０２の位置精度及び応答性が高くすることができる。また、可動部材１０２に作用する作用力を小さくすることで、可動コイル１０５により発生すべき励磁力を小さくすることができ、可動コイル１０５を小形化することができる。これにより、フォースモータ１００の小型化を図ることができる。
【００７８】
このように構成されたフォースモータ１００では、軸受け部材１０４により可動部材１０２が支持されているので、可動部材１０２の動きが円滑になり、可動部材１０２の位置精度及び応答性が向上する。それ故、弁通路４７の開度をより精度よく調整することができるようになる。このような作用効果を奏する軸受け部材１０４の両側には、第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２が設けられており、軸受け部材１０４は、第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２によって背圧力室１１４及び圧力室１１５から隔離される。それ故、軸受け部材１０４が作動流体に曝露されることを防ぐことができる。そうすると、作動流体によって侵食（特に水素では水素脆化）を生じやすいが、摺動抵抗が少ない高硬度材料を軸受け部材１０４に採用しても、フォースモータ１００の耐久性を低下させることがない。それ故、耐久性を維持しつつ、弁通路４７の開度を精度よく調整することができる。
【００７９】
また、軸受け部材１０４を隔離することで、軸受け部材１０４に付着したグリスが作動流体に曝露されて混入することがない。それ故、軸受け部材１０４のグリス潤滑が可能となり、軸受け部材１０４の耐久性を向上させることができる。また、グリス潤滑により可動部材１０２の動きが円滑になり、可動部材１０２の位置精度及び応答性が向上し、弁通路４７の開度をより精度よく調整することができる。
【００８０】
また、第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２を用いるので、可動部材１０２が第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２に対して摺動することを防ぎ、可動部材１０２に生じる摩擦力を低減している。これにより、可動部材１０２を円滑に移動させることができ、可動部材１０２の位置精度及び応答性が向上する。更に、第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２は、余剰部分を有しているので、これによっても可動部材１０２の動きを円滑にしている。
【００８１】
このように、可動部材１０２及び弁体４３を円滑に移動させることができるので、従来のものより可動部材１０２に作用させる電磁力を小さくすることができる。それ故、可動コイル１０５の小型化が可能であり、フォースモータ１００の小型化が可能となる。
【００８２】
なお、本実施形態のフォースモータ１００において、軸受け部材１０４をすべり軸受け部材に、第１及び第２のダイアフラム１１１，１１２をＯリングに代えてもよい。
【００８３】
また、本実施形態の流体制御アセンブリ２０は、電磁比例制御アセンブリであり、弁通路４７の開度を電流に応じた開度に調整するようになっているが、二次圧ｐ２を電流に応じた圧力に制御するようなものであってもよく、また弁通路４７の開度及び二次圧ｐ２が電流値に比例しない電磁切換弁、又は電磁開閉弁であっても適用することができる。
【００８４】
なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、励磁手段を励磁することで前記励磁手段に挿入される可動部材を動かして制御弁を駆動し、腐食性作動流体が流れる前記制御弁の弁通路を開閉する電気機械変換器に適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
２０  流体制御アセンブリ
２１〜２１Ｂ  ソレノイド
２２  制御弁
２３  ソレノイドコイル
２４  可動部材
２５，２５Ａ  軸受け部材
３３  第１のダイアフラム
３４  第２のダイアフラム
３５  連通路
３７  背圧力室
３８  圧力室
４２  弁用ガイド部材
４３  弁体
４４  軸受け部材
４７  弁通路
５５  弁用圧縮コイルばね
５７  Ｏリング
５８  ダイアフラム
５９  弁側背圧力室
６０  弁側圧力室
６１  弁側連通路
１００  フォースモータ
１０１  ケーシング
１０２  可動部材
１０３  永久磁石
１０４  軸受け部材
１０５  可動コイル
１１１  第１のダイアフラム
１１２  第２のダイアフラム
１１４  背圧力室
１１５  圧力室
１１７  連通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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