(57)【要約】【課題】大流量の制御可能で、製造が容易なソレノイド比例制御バルブを実現する。【解決手段】バルブの流入部１と流出部２の間に主オリフィス４を設け、ベローズ５ａで一部を保持された主弁頭５ｆが主オリフィス４に当接し開度を調節可能とする。ベローズ５ａの内側は、バルブの流体流出部２に連通し、ベローズ５ａの外側には収容室６ｂを設け、この収容室６ｂとバルブの流入部１は第一の固定オリフィス６ａを介して連通している。またこの収容室６ｂには、またバルブの流出部２に連通する副オリフィス５ｅが設けられている。副オリフィス５ｅには、ソレノイドにより開度調整可能とする弁頭７ａが近接して設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブの流体入口部と流体出口部の間に設けられた主オリフィスと、
一方の開口部に前記主オリフィスに当接し開度を調節する主弁頭が設けられ、他方の開口部が固定されたベローズと、
前記ベローズを収容する収容室と、
この収容室から前記流体入口部との間を連通する通路と、
前記ベローズ内に設けられ、前記主弁頭とは逆方向からベローズ内に流体を導く流路を備え、端部に副オリフィスが形成されている柱状体と、
前記ベローズと同軸状に配置されたヨークの先端に、前記柱状体の副オリフィスと当接してコンダクタンスを調整する弁頭を備えたソレノイドと
を具備し、前記ソレノイドにより副オリフィスの開度を制御して前記ベローズ外側の圧力を調整して、前記主オリフィスの前記開度の調節が可能となることを特徴とする比例ソレノイドバルブ。
【請求項２】
請求項１項に記載のソレノイド比例制御バルブにおいて、
前記柱状体の副オリフィスと異なる端部には、主弁頭が設けられると共に、該主弁頭がディスクスプリングにより前記ベローズフランジ部に固定されており、前記ディスクスプリングには、前記バルブの体出口部に連通する孔が形成されていることを特徴とするソレノイド比例制御バルブ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のソレノイド比例制御バルブにおいて、
前記収容室から流体入口部に連通する通路には、前記収容室に導入される流体の流量を選択調整するためのオリフィスが設けられていることを特徴とするソレノイド比例制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体流量制御用のソレノイド比例制御バルブに関し、特に、制御流体の流量が比較的大きい用途に好適なソレノイド駆動の比例制御バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ソレノイドを利用した比例制御バルブでは、流体の流量が比較的大きく、強い力を必要とし、大型のコイルと大きな電流を用いるため、形状が大型化し電力消費も多くなる。また、ベローズやダイヤフラムを用いて、弁体に印加される差圧をバランスさせて小さいソレノイド力で大流量を制御するいわゆる差圧バランス型の比例制御バルブが特許文献１及び特許文献２に示されている。
【特許文献１】米国特許明細書第6182681 号
【特許文献２】米国特許明細書第4717116 号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この特許文献１、２に開示のバルブは、可動弁頭がベローズで保持され、ベローズには内側或いは外側から一次側の圧力を導入することで、必要な力を得ている。このバルブは、ソレノイドの力をベローズで保持された弁体に伝えるための機構が複雑で、生産コストが高くなる欠点がある。本発明は、小型ソレノイドバルブを用いて、大流量の制御が可能であり、製造が容易なソレノイド比例制御バルブを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係るソレノイド比例制御バルブは、バルブの流体入口部と流体出口部の間に設けられた主オリフィスと、一方の開口部に前記主オリフィスに当接し開度を調節する主弁頭が設けられ、他方の開口部が固定されたベローズと、前記ベローズを収容する収容室と、この収容室から前記流体入口部との間を連通する通路と、前記ベローズ内に設けられ、前記主弁頭とは逆方向からベローズ内に流体を導く流路を備え、端部に副オリフィスが形成されている柱状体と、前記ベローズと同軸状に配置されたヨークの先端に、前記柱状体の副オリフィスと当接してコンダクタンスを調整する弁頭を備えたソレノイドとを具備したことを特徴とする。
【０００５】
本発明に係るソレノイド比例制御バルブは、請求項１項に記載のソレノイド比例制御バルブにおいて、前記柱状体の副オリフィスと異なる端部には、主弁頭が設けられると共に、該主弁頭がディスクスプリングにより前記ベローズフランジ部に固定されており、前記ディスクスプリングには、前記バルブの体出口部に連通する孔が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るソレノイド比例制御バルブは、請求項１または請求項２記載のソレノイド比例制御バルブにおいて、前記収容室から流体入口部に連通する通路には、前記収容室に導入される流体の流量を選択調整するためのオリフィスが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、ソレノイドにて固定オリフィスを閉じると、収容室の圧力が高まり、ベローズを縮めて主オリフィスを閉じるように作用する。また、ソレノイドにて副オリフィスを開くと、収容室内の圧力は減少し、ベローズが伸びて主オリフィスが開き、バルブが開状態となる。バルブの開度は、収容室内の圧力で決まるので、副オリフィスの開度をソレノイドで調整することで任意に主オリフィスの開度の調節が可能となる。副オリフィスの穴径は主オリフィスの穴径に比べ十分小さくてすむため、小型で且つ力の弱いソレノイドによっても、駆動可能である。このため、大きなオリフィスを有するバルブの開度調整が可能となり、バルブの小型化と省力化が実現できる。また、可動弁頭を有するソレノイドは別体で構成し、収容室のベローズを制御するように設置すればよく、製造が容易となる。
【０００８】
本発明に係るソレノイド比例制御バルブでは、収容室から流体入口部に連通する通路には、収容室に導入される流体の流量を選択調整するための副オリフィスが設けられているので、収容室の圧力が適切になり、主弁体の開閉を適切に行うことができ、強力なソレノイドなどにより必要以上の力で主弁体を主オリフィスに押圧する必要がなく、主弁体と主オリフィスの寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照して、本発明に係るソレノイド比例制御バルブの実施例を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
＜実施例１＞
図１に、本発明の実施例によるソレノイド比例制御バルブの概略構成図を示す。ソレノイド比例制御バルブは、内部に流体流路及び主オリフィス４を配置する弁座孔１１が形成された直方体状のベース３を備える。
【００１０】
ベース３の一方の口には、流体のソースにつながる流入部１が螺合され、ベース３の他方の口には、流体の消費部につながる流出部２が螺合されている。ベース３の中央部からは上方へ向かって弁室となる穴が形成されており、図の縦方向に穴が形成された弁体ケース６が嵌合され、弁体ケース６からベース３へ延びるボルトにより固定される。弁体ケース６の上方には、ソレノイド７のソレノイドケース７０が載置され、弁体ケース６とソレノイドケース７０は例えばボルトにより固定される。
【００１１】
弁体ケース６の内部には、実効径が主オリフィス４の内径よりも大きいベローズ弁体５を収容する収容室６ｂが設けられている。収容室６ｂに収容されるベローズ弁体５は、図２に示すように構成されている。主オリフィス４に対応する主弁頭５ｆが、ベローズ５ａの中央部に立設された柱状体５０の底部にディスクスプリング５ｇを介挿した状態で螺合されて固定されている。ディスクスプリング５ｇは、特許公報第３３２２７７２号に示されている如く、放射状に伸びた複数の腕を有する周囲に穴が形成されもので、流体の出入りは自由である。
【００１２】
柱状体５０は、頭部において横方向に広がったフランジ部５ｃを有し、このフランジ部５ｃはベローズ５ａの上端部と溶接にて結合されている。ベローズ５ａの下端部は、リング状のフランジ５ｂと溶接にて結合されている。
【００１３】
柱状体５０の頭部中央には副オリフィス５ｅが形成され、この副オリフィス５ｅからは垂直方向へ孔５１が形成され、孔５１は柱状体５０のほぼ中心部で両側方向に貫通された横孔５２とつながっている。従って、柱状体５０には、流体を副オリフィス５ｅからベローズ５ａの内部へ導く流路が設けられている。副オリフィスを介してベローズ内に導入された流体は、前述のディスクスプリング５ｇを介してベース３の流出部２に至る。
【００１４】
ベローズ弁体５の上部に設けられているソレノイドバルブ部は、図３に示されるように構成されており、基本的には特許公報第３３２２７７２号に示されている構成が採用されている。即ち、円筒状であって、下部中央に穴７１が形成されたソレノイドケース７０には、円筒ボビン状のソレノイド７ｄが収容され、蓋体７ｃが螺合されている。
【００１５】
蓋体７ｃの中央部にはネジが形成され、棒状のスパン調整ネジ体７ｂが螺合されている。スパン調整ネジ体７ｂの下にはヨーク７２が結合されている。このヨーク７２には、上部に中空部を有するフランジ７３が溶接されている。フランジ７３の上部の中空部には円柱状の移動コア７４が設けられ、移動コア７４の下部に形成されたアーム７５には弁頭７ａがディスクスプリング７６を介挿して螺合されて固定されている。ディスクスプリング７６は、フランジ７３の先端部にリング７８を押えとしてネジ７９により固定されている。ディスクスプリング７６の構造は、特許公報第３３２２７７２号に示されているものに等しい。
【００１６】
図１に示されるように、ベース３における流入部１との結合部付近における天井部側からは、収容室６ｂへ向かう流路３ａが形成されている。流路３ａにおける収容室６ｂとの連絡部は、固定オリフィス６ａとなっている。
【００１７】
以上の通りに構成されたソレノイド比例制御バルブにあっては、図３に示すソレノイド７によって駆動する弁頭７ａの位置を比例制御するものである。このようなソレノイド比例制御バルブは次の通りに動作する。ソレノイド７ｄが未通電時においては、弁頭７ａは、副オリフィス５ｅに接して閉じている。このときには、ベローズ５ａの中央部に立設された主弁頭５ｆは、主オリフィス４に接して閉じた状態となっている。
【００１８】
また、上記の状態においては、流体は流入部１から流路３ａを通り、固定オリフィス６ａを介して収容室６ｂに流入し、ベローズ５ａの外側に圧力を加える。このため、流体の流入圧力に抗して主弁頭５ｆが主オリフィス４側へ押圧されて流出部２へと到る流体の流れが阻止される。
【００１９】
次に、ソレノイド７が通電されると、その通電量に応じて、弁頭７ａはソレノイド７側へ引き上げられ、副オリフィス５ｅが開き、収容室６ｂの流体が副オリフィス５ｅ及び柱状体５０の孔５１、５２を介してベローズ５ａの内部へ流入する。このベローズ５ａの内部へ流入した流体は、更に、ディスクスプリング５ｇの腕の間に形成された穴を通り、流出部２へと排出される。これによって収容室６ｂ内の圧力が低下し、ベローズ５ａが主弁頭５ｆを主オリフィス４側へ押圧する圧力が減少して、主オリフィス４が開いて主オリフィス４を流体が流れる。主オリフィス４の内径は、使用するオリフィスの実効径に応じて任意に設計できるため、極めて大きな流量を制御することができる。
【００２０】
上記において、固定オリフィス６ａの径は、副オリフィス５ｅの径に比べてある程度小さくされており、弁頭７ａが最上部に引き上げられたときに収容室６ｂ内の圧力が流出部２における圧力に近くなるように設計されている。これによって、弁頭７ａが所定の位置まで引き上げられると、収容室６ｂ内の圧力が低下して、副オリフィス５ｅが上方に移動するため主弁頭５ｆが開き、流体が主オリフィスを介して流出部２へ排出される。このとき副オリフィス５ｅの位置は、弁頭７ａに近づいて、ベローズ５ａの外側の圧力が主オリフィス４を通過して主弁頭５ｆを押し上げる力とバランスする位置で静止する。従って、所定の副オリフィス５ｅにおける開度に対し、主オリフィス４の開度が比例して追従し、適切な流量コントロールが可能となっている。また、主弁頭５ｆを閉めるときには、この固定オリフィス６ａにより収容室６ｂへの流体導入量を制限して、主弁頭５ｆをソフトに下降させることができ、主弁頭５ｆと主オリフィス４の寿命を長くすることができる。
【００２１】
本実施例では、固定オリフィス６ａの内径を０．５ｍｍとし、副オリフィス５ｅの内径を２ｍｍ、主オリフィス４の内径を１２ｍｍとした。即ち、内径２ｍｍの副オリフィス５ｅに対する駆動を行うソレノイド７を用いる構成によって、内径１２ｍｍの主オリフィス４の開度調整が可能となっており、流体を空気とした場合には、数１００Ｌ毎分の流量制御が可能となるものである。
【００２２】
本実施例の構造では、ソレノイド７の位置により、弁頭７ａの位置を任意に調整可能であり、制御性の良いバルブを実現できる。更に、別体で構成された比例ソレノイドを組み合わせて、本発明に係るソレノイド比例制御バルブを実現できるので、組み立て調整コストなどの製造コストを低減できる。
【００２３】
＜実施例２＞
図４、図５に第２の実施例に係るソレノイド比例制御バルブを示す。この実施例では、収容室６ｂの上部に、ソレノイド７により駆動される弁頭７ａに対応する弁室８を設ける。弁室８と収容室６ｂとの間を流路６ｃにて連通し、弁頭７ａに対応するオリフィス６ｄを弁室８の底部対応位置に設ける。
【００２４】
弁体ケース６には、弁頭７ａに対応するオリフィス６ｄから流出部２へ通じる流路６ｅが形成される。柱状体５０Ａには、第１の実施例に示した副オリフィス５ｅ、孔５１、５２は、いずれも形成されない。その他の構成は第１の実施例の構成と同一である。
【００２５】
この第２の実施例では、オリフィス６ｄと収容室６ｂ内の流体を排出する流路６ｅとを弁体ケース６に設けたことにより、組み合わせるソレノイドのストロークの大きさに関係なく、主オリフィス４と副オリフィス６ｄ開度によるコンダクタンスの割合によって大きな流量の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施例に係るソレノイド比例制御バルブを示す構成図。
【図２】本発明の第１の実施例に係るソレノイド比例制御バルブの要部を示す構成図。
【図３】本発明の第１の実施例に係るソレノイド比例制御バルブの要部を示す構成図。
【図４】本発明の第２の実施例に係るソレノイド比例制御バルブを示す構成図。
【図５】本発明の第２の実施例に係るソレノイド比例制御バルブの要部を示す図４のＡ−Ａ断面図。
【符号の説明】
【００２７】
１  流入部
２  流出部
３  ベース
４  主オリフィス
５  ベローズ弁体
５ａ  ベローズ
５ｂ  フランジ
５ｃ  フランジ部
５ｅ  副オリフィス
５ｆ  主弁頭
５ｇ  ディスクスプリング
６  弁体ケース
６ａ  固定オリフィス
６ｂ  収容室
６ｃ  流路
６ｄ  オリフィス
６ｅ  流路
７  ソレノイド
７ａ  弁頭
７ｂ  スパン調整ネジ体
７ｃ  蓋体
７ｄ  ソレノイドコイル
５０  柱状体
【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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