(57)【要約】      （修正有）【課題】ソレノイドに与える電圧と弁体の移動量が連続的かつ直線的に比例する流量制御弁において、毎分数十リットルから数百リットル程度の大流量を実現する。【解決手段】本体１の流路４には閉方向に付勢された主弁８がある。流路の入口側に連通する分岐路１２ａはパイロット弁２５に連通する。該弁２５は、ソレノイド３３による電磁力と板ばね２０の力の釣り合いにより電圧とリフトが比例する。弁２５から出た流体はダイヤフラム４５に加わる。ダイヤフラムは連結手段４６により主弁と連結される。ソレノイドに電圧を与えると、電圧に比例したリフトで弁２５が開く。流体はダイヤフラムに圧力を加え、受圧面積に比例した力で主弁をばねに抗して開方向に移動させる。圧力一定で調整範囲の広い大流量の比例流量制御を実現できる。【選択図】図１
2004293695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と出口を有する流体の流路と、
前記流路の中途に設けられて前記流路を開閉する主弁と、
前記流路を閉止する方向に前記主弁を付勢する付勢手段と、
前記主弁に関して前記流路の前記入口側に連通して設けられた分岐路と、
前記分岐路に設けられて前記分岐路を開閉するパイロット弁と、
前記分岐路を開放する方向に移動する前記パイロット弁を反対方向に付勢する板ばねと、
通電時には前記分岐路が開放される方向に前記パイロット弁を付勢するソレノイドと、
前記主弁に取り付けられ、前記パイロット弁が前記分岐路を開放した際に前記分岐路から供給された前記流体が作用することにより移動して前記主弁を前記流路が開放される方向に移動させる主弁操作手段と、
を有する流量制御弁。
【請求項２】
上部本体と下部本体が結合されてなる本体を有し、
前記流路と、前記主弁と、前記付勢手段とは前記下部本体に設けられ、
前記パイロット弁と、前記板ばねと、前記ソレノイドとは前記上部本体に設けられ、
前記分岐路は前記上部本体と前記下部本体に設けられて連通しており、
前記上部本体の前記分岐路は前記上部本体の下面に開口して設けられた第１の液室に連通しており、
前記下部本体の前記主弁に関する前記流路の前記出口側は前記下部本体の上面に開口して設けられた第２の液室に連通しており、
前記主弁操作手段は、結合された前記上部本体と前記下部本体の間に挟持されて前記第１の液室と前記第２の液室を隔離するダイヤフラムと、前記下部本体の前記流路内に配置されて前記ダイヤフラムと前記主弁を連結する連結手段とを有することを特徴とする請求項１記載の流量制御弁。
【請求項３】
前記ソレノイドに与える電圧と、該電圧が与えられた前記ソレノイドにより前記パイロット弁が移動して前記分岐路から供給される流体の流量とが、比例関係にあるように前記板ばねの弾性が設定されている請求項１又は２記載の流量制御弁。
【請求項４】
前記上部本体において、前記パイロット弁と前記ダイヤフラムとの間に、前記流体の一部を逃がす調整自在の逃がし弁を設けることにより、前記パイロット弁が移動して前記分岐路から前記ダイヤフラムに供給される流体の流量と前記主弁による前記流路の開度とが比例するように構成した請求項２記載の流量制御弁。
【請求項５】
前記下部本体の下面に前記流路に連通する貫通孔が形成されており、該貫通孔には進退避自在とされた調整部材が設けられ、該調整部材の内面と前記主弁との間に前記付勢手段が設けられている請求項２記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイドを利用した液体の流量制御弁に係り、特にソレノイドに与える電圧と流体の流量が直線的に比例するとともに、例えば毎分数百リットルもの流量を制御できるためにガスタービン等のような比較的大型の機関にも適用できる流量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラ等における温度調節を目的とした液体燃料の流量制御では、例えば作業員がボイラの温度を見ながらマニュアルでニードルバルブを操作するといった方法がとられていた。また、図６に示すように、パルス信号によって開閉制御できる複数のバルブＶを燃料管の途中に並列に接続し、電気的な操作で各バルブＶの開・閉を組合せることによって燃料の流量を調節する多段階切換弁方式も用いられていた。
【０００３】
このような従来の方法によれば、一般に流量の調整範囲が狭く、流量の変化に伴って流体の圧力が変化してしまうという問題点があった。特に多段階切換弁方式は、電気的な切換操作ができることから、ボイラの温度に応じて燃料の流量を自動制御する構成とされていたが、各バルブＶはオンオフ制御されるものであって、流量の調節は段階的なものとならざるを得ず、きめの細い制御をすることができなかった。また各バルブＶの開閉部にトラブルが発生しやすいという問題もあった。
【０００４】
そこで、本出願人は、上記問題点を解決するために、特許文献１及び特許文献２に示すような流量制御弁及び流量制御方法を提案した。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−２６７０２号公報
【特許文献２】
特公平７−２６７０３号公報
【０００６】
上記特許文献１及び特許文献２で本出願人が開示した流量制御弁はソレノイドを用いた流量制御弁であって、弁体を動かすソレノイドの作動力と、弁体に取り付けられた移動抵抗板による抵抗力を精妙に釣り合わせることにより、ソレノイドに与える電圧と弁の移動量を連続的かつ直線的に比例させて、広い調整範囲にわたって圧力をほぼ一定にして液体の流量を比例制御することができるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この流量制御弁によれば、制御し得る流体の流量は、せいぜい毎分数リットルから十数リットル程度であり、これ以上の大流量を比例制御することはできなかった。すなわち、この流量制御弁は、上述した比較的少ない流量の流体について、ソレノイドと抵抗板の各付勢力を直接弁体に作用させることにより、弁の開度が比較的小さい範囲で電圧と比例するように調整したものである。このため、これを大型化した場合には、大重量の弁体の変位を相対的に広い範囲で制御しなければならず、これを大型のソレノイドと大型の移動抵抗板を用いて電圧と流量が比例するように調整して行なうことは極めて困難であった。
【０００８】
しかしながら、流量制御の分野においては、前述した大流量の範囲においてもソレノイドを用いて連続的できめの細かい電圧と流量が比例した制御を行ないたいという強い要望があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ソレノイドに与える電圧と弁体の移動量を連続的かつ直線的に比例させることにより液体の流量を比例制御できる流量制御弁において、毎分十数リットル以上、例えば数十リットルから数百リットル程度の大流量においても比例制御ができる流量制御弁を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、上記流量制御弁において、予め逃がし弁を調整しておくことにより、前記パイロット弁を経て供給される流体の流量と前記主弁による前記流路の開度とを比例させて、ソレノイドに与える電圧と主弁の移動量の連続的かつ直線的な比例関係を、制御しようとする流体の流量や圧力等に応じて確実に設定することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、上記流量制御弁において、前記流路の前記入口側から導かれた流体の圧力を増幅して確実に主弁に伝達することにより、ソレノイドに与える電圧と弁体の移動量の連続的かつ直線的な比例関係を確実に設定することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された流量制御弁は、入口と出口を有する流体の流路と、前記流路の中途に設けられて前記流路を開閉する主弁と、前記流路を閉止する方向に前記主弁を付勢する付勢手段と、前記主弁に関して前記流路の前記入口側に連通して設けられた分岐路と、前記分岐路に設けられて前記分岐路を開閉するパイロット弁と、前記分岐路を開放する方向に移動する前記パイロット弁を反対方向に付勢する板ばねと、通電時には前記分岐路が開放される方向に前記パイロット弁を付勢するソレノイドと、前記主弁に取り付けられ、前記パイロット弁が前記分岐路を開放した際に前記分岐路から供給された前記流体が作用することにより移動して前記主弁を前記流路が開放される方向に移動させる主弁操作手段とを有している。
【００１３】
係る構成によれば、ソレノイドに電圧を与えると、板ばねを変形させてパイロット弁が開く。流体は、流路の入口側から分岐路を通り、パイロット弁を経て主弁操作手段に圧力を加える。該主弁操作手段は、加えられた流体の圧力による力を主弁に伝え、主弁を付勢手段に抗して開方向に移動させるので、流体は主弁を通過して出口に流れる。
【００１４】
また、請求項２に記載された流量制御弁は、請求項１記載の流量制御弁において、上部本体と下部本体が結合されてなる本体を有し、前記流路と、前記主弁と、前記付勢手段とは前記下部本体に設けられ、前記パイロット弁と、前記板ばねと、前記ソレノイドとは前記上部本体に設けられ、前記分岐路は前記上部本体と前記下部本体に設けられて連通しており、前記上部本体の前記分岐路は前記上部本体の下面に開口して設けられた第１の液室に連通しており、前記下部本体の前記主弁に関する前記流路の前記出口側は前記下部本体の上面に開口して設けられた第２の液室に連通しており、前記主弁操作手段は、結合された前記上部本体と前記下部本体の間に挟持されて前記第１の液室と前記第２の液室を隔離するダイヤフラムと、前記下部本体の前記流路内に配置されて前記ダイヤフラムと前記主弁を連結する連結手段とを有することを特徴としている。
【００１５】
係る構成によれば、主弁と、パイロット弁と、圧力を増幅して伝達するダイヤフラムを一体化した複雑な構造を全体としては一体として本体内に組み込んだコンパクトな構成を実現することができる。また、パイロット弁を通過した流体の圧力をダイヤフラムで確実に主弁に伝達することができるので、ソレノイドに与える電圧と主弁の開度の連続的かつ直線的な比例関係を確実に設定できる。
【００１６】
請求項３に記載された流量制御弁は、前記流量制御弁において、前記ソレノイドに与える電圧と、該電圧が与えられた前記ソレノイドにより前記パイロット弁が移動して前記分岐路から供給される流体の流量とが、比例関係にあるように前記板ばねの弾性が設定されていることを特徴としている。
【００１７】
係る構成によれば、ソレノイドに電圧を与えてパイロット弁が開く際、ソレノイドによる駆動力が急激に増大する範囲で板ばねが抵抗となり、パイロット弁の移動を規制するので、該パイロット弁は電圧に比例したリフト量だけ開く。これによって流量制御弁全体としての比例制御が好適に行なわれる。
【００１８】
請求項４に記載された流量制御弁は、請求項２記載の流量制御弁において、前記パイロット弁と前記ダイヤフラムとの間に、前記流体の一部を逃がす調整自在の逃がし弁を設けることにより、前記パイロット弁が移動して前記分岐路から供給される流体の流量と前記主弁による前記流路の開度とが比例するように構成したことを特徴としている。
【００１９】
係る構成によれば、予め逃がし弁を調整することにより、ソレノイドに与える電圧と主弁の開度の連続的かつ直線的な比例関係を、制御しようとする流体の流量や圧力等に応じて確実に設定することができる。
【００２０】
請求項５に記載された流量制御弁は、請求項２記載の流量制御弁において、前記下部本体の下面に前記流路に連通する貫通孔が形成されており、該貫通孔には進退避自在とされた調整部材が設けられ、該調整部材の内面と前記主弁との間に前記付勢手段が設けられている。
【００２１】
係る構成によれば、前記調整部材の前記下部本体に対する取り付け位置を調整することにより、前記付勢手段が前記主弁に与える付勢力を適宜に調整することができるので、ソレノイドに与える電圧と主弁の開度の連続的かつ直線的な比例関係を設定する流量調整作業を一層精密にかつ効率よく行なうことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図５を参照して説明する。
図１に示す本例の流量制御弁は、下部本体２と上部本体３からなる円柱形の本体１を有している。下部本体２の内部には流体の流路４が形成されており、該流路４は側周面に入口５と出口６を開口させている。下部本体２の中心位置である前記流路４の中途には、円環状の弁座７が円柱形である下部本体２の中心軸と同軸に形成されている。この弁座７の下方の流路４内には主弁８が設けられており、下側から該主弁８が当接して当該弁座７の開口を閉止できるように構成されている。該主弁８の下面側には案内軸９が設けられている。また、下部本体２の底部には前記流路４に連通する貫通孔２ａが形成されており、該貫通孔２ａにはねじ構造により略円板形の調整部材１０が位置調整可能に取り付けられている。該調整部材１０の内面中央には案内孔１０ａが形成されているが、この案内孔１０ａに前記主弁８の案内軸９が挿入されており、これによって前記主弁８は上下方向の所定範囲内で移動自在に案内されて弁座７の開口を開閉することができるように構成されている。また、主弁８の下面の係止段部８ａと調整部材１０の上面に形成された円環状の保持溝１０ｂとの間には、付勢部材としてのばね１１が設けられており、前記流路４を閉止する方向に前記主弁８を付勢している。
調整部材１０がねじ構造で位置調整可能とされているのは、ばね１１が主弁８に与える付勢力を調整して主弁８を開方向に移動させる際の力を任意に調整可能とするためである。
【００２３】
前記流路４において、前記主弁８よりも手前である前記流路４の前記入口５側には、分岐路１２が設けられている。分岐路１２は、流路４の入口５から入ってきた流体の一部をバイパスする経路であり、上部本体３にも連続して形成されており、上部本体３の中心部に設けられたパイロット弁に接続されている。
【００２４】
なお、分岐路１２は機械工作上及びメンテナンス上の便宜から下部本体２及び上部本体３の側周面に開口している部分があるが、当該部分は通常の使用時には閉止部材としてのねじ１３等によって封止されている。メンテナンス時等にはねじ１３を外せば分岐路１２内を清掃することができる。
【００２５】
上部本体３の中心に設けられた取り付け部３ａには、円柱形のパイロット弁座１４が設けられている。パイロット弁座１４は、取り付け部３ａのめねじ孔に対して螺入・固定されるおねじ部を有している。パイロット弁座１４の内部には連通孔１４ａが形成されており、この連通孔１４ａは側周面に開口して前記分岐路１２の前半に接続されている。連通孔１４ａはパイロット弁座１４の上面中央に通油孔１４ｂにて開口しており、該通油孔１４ｂを介して上部本体３の後半の分岐路１２ｂに連通している。パイロット弁座１４の側周面と取り付け部３ａとの間にはパッキンが介装されており、連通孔１４ａから流体が漏れないように構成されている。
【００２６】
パイロット弁座１４を回転させれば、上部本体３に対するパイロット弁座１４の軸方向の位置を上記ねじ機構で調整することができる。この調整機構により、後述するソレノイドに与える電圧と、このパイロット弁座１４での流量とが比例するように微妙な調整を行うことができる。
【００２７】
前記上部本体３の上端面には、前記パイロット弁座１４の通油孔１４ｂ及び分岐路１２ｂに連通する凹段部３ｂが開口して形成されている。この凹段部３ｂ内には、固定ナット１５がねじ込まれている。固定ナット１５は略環状の固定部材であり、該凹段部３ｂに後述する移動抵抗板２０を押圧して固定している。そして凹段部３ｂの底面と固定ナット１５の間にはＯリングが介装されており、上部本体３の凹段部３ｂ内を外部に対して密封している。
【００２８】
固定ナット１５の中央にはパイプ２１の開口下端部が固着されている。パイプ２１の上端には固定コア２２が固着されており、パイプ２１外の上方に突出した固定コア２２の上端部にはねじ部２２ａが形成されている。
【００２９】
前記パイプ２１の内部には、円柱形の移動コア２３が上下摺動自在に設けられている。またパイプ２１内にある移動コア２３の上端面には非磁性材料よりなる薄板状の固定抵抗板２４が設けられており、パイプ２１内の移動コア２３が前記固定コア２２に対して急激かつ強力に磁着してしまうことを防止できるようになっている。なお、前記固定抵抗板２４の厚さは、移動コア２３に加わる磁場の影響等を勘案して定めればよい。また固定抵抗板２４は後述する固定コア２２下端に設けてもよい。
【００３０】
この移動コア２３の下端には、前述した移動抵抗板２０と、パイロット弁座１４の通油穴１４ｂを開閉するパイロット弁としての弁体２５とが取付けられている。図２に示すように、移動抵抗板２０は、同芯に設けられた大径の環状枠部２６と小径の環状取付部２７とを有し、湾曲した形状の３本の放射状のアーム２８によってこれら両部を連結した構造とされている。そして環状枠部２６の外径は、前記凹段部３ｂに安定して係合し得るように設定されている。
【００３１】
また弁体２５は、基部２９の上端に取付ねじ部３０が形成され、基部２９の下端に前記パイロット弁座１４の通油孔１４ｂを開閉する突起３１が形成された構造になっている。そして、弁体２５の取付ねじ部３０は、前記移動抵抗板２０の環状取付部２７を挿通した状態で移動コア２３の下端にねじ込まれており、移動コア２３、移動抵抗板２０、及び弁体２５は一体に組立てられている。そして、移動コア２３が最下方位置にあって突起３１が通油孔１４ｂを閉止している時、移動抵抗板２０は環状枠部２６が固定ナット１５の押え面に下から当接した状態となっている。この時、移動抵抗板２０は変形していない。従って後述するコイルの働きによって移動コア２３を上昇させて通油孔１４ｂを開いた時、移動抵抗板２０は上方に向け凸形状にたわむように構成されている。
すなわち、移動抵抗板２０は、前記分岐路１２ａを開放する方向に移動する弁体２５を、これとは反対方向に付勢する板ばねとして機能する。
【００３２】
次に、前記上部本体３及び固定ナット１５の上面には、パイプ２１を外挿してコイル３２が設けられており、該コイル３２が発生する磁場によってパイプ２１内の移動コア２３を移動させる電磁的駆動手段としてのソレノイド３３が構成されている。該コイル３２は下方が開放された円筒形のコイルケース３４に覆われている。該コイルケース３４の円形の上壁の中央部には取付穴が設けられており、この取付穴に固定コア２２のねじ部２２ａを挿通させ、該ねじ部２２ａにナット３５をねじ込むことによって、パイプ２１及び上部本体３側にコイルケース３４が取付けられている。
【００３３】
すなわち、前記コイル３２に通電した時には、前記パイロット弁  （弁体２５）は前記分岐路１２ａが開放される方向に付勢されるが、同時に移動抵抗板２０によって分岐路１２ａを閉止する方向にも付勢力を受ける。これにより両方の力は拮抗し、前記ソレノイド３３に与える電圧と、該電圧が与えられた前記ソレノイド３３により前記弁体２５が移動して前記分岐路１２ａから供給される流体の流量とが、比例関係となるように前記移動抵抗板２０の抵抗力が設定されている。
【００３４】
前記上部本体３の下端面の中央には、分岐路１２や主弁８の弁座７よりも大径の（従って円柱形の上部本体３の中心軸線に垂直な切断面における断面積が大きい）第１の液室４０が開口して形成されている。上部本体３の後半の分岐路１２は、この第１の液室４０に接続連通している。下部本体２の上面には、第１の液室４０と同内径である第２の液室４１が形成されている。この第２の液室４１は、下部本体２の流路４の出口６側（すなわち主弁８の下流側の流路４）に連通している。そして、結合された上部本体３と下部本体２の間には、主弁操作手段としてのダイヤフラム４５が挟持・固定されて第１の液室４０と第２の液室４１を隔離している。このダイヤフラム４５は、外形が全体として略円形の弾性材料からなる圧力伝達部材である。ダイヤフラム４５は変形・移動が容易となるように断面略波型とされている。このダイヤフラム４５の中央部と主弁８とは棒状の連結手段４６で結合されている。従って、このダイヤフラム４５によれば、パイロット弁  （弁体２５）が分岐路１２ａを開放した際に分岐路１２ａから供給された流体が作用することにより、第１及び第２の液室４０，４１の大きな断面積に対応する広い面積で液圧を受けて変形・移動し、拡大した大きな力で主弁８を操作して主弁８を流路４が開放される方向に移動させることができる。
【００３５】
上部本体３において、弁体２５とダイヤフラム４５との間に、流体の一部を外部の系に逃がす流量調整自在の逃がし弁４７（バランスポート）が設けられている。本例では、パイロット弁座１４の通油孔１４ｂよりも下流である後半の分岐路１２ｂに外部に連通する孔が形成され、この孔に逃がし弁４７が設けられている。この位置は、加工し易く、使用時にダイヤフラム４５に発生しうるハウリングから影響されにくいという点で好都合である。この逃がし弁４７は、ニードル状の弁体を有しており、ねじ構造によって該弁体を進退させて外部に逃がす流体の流量を自在に調整することができる。この逃がし弁４７を操作することによって、第１の液室４０のダイヤフラム４５に供給される流体の流量と、主弁８による流路４の開度とが比例するように調整を行なうことができる。
【００３６】
次に、以上のように構成された流量制御弁の作用を説明する。
まず、パイロット弁の流量とソレノイド３３の電圧の関係を調整する。この調整は、本体１を組み立てる前に上部本体３のみで行なう。
コイル３２に電圧を加えない状態で流量が最低（例えば０）となるような弁体２５の原点位置を検出する。この時、弁体２５の突起３１は、弁体２５及び移動コア２３の重量をもって通油孔１４ｂを閉止しており、また移動抵抗板２０は変形していない。ここで上部本体３の前半の分岐路１２ａから所定圧力の検査用空気を供給すると、空気は、パイロット弁ざ１４の通油孔１４ｂを経て突起３１との隙間から後半の分岐路１２ｂに入り、液室４０から外に出ていく。ここで、パイロット弁座１４を徐々に回していくと、パイロット弁座１４は上部本体３内で上昇していき、弁体２５及び移動コア２３を徐々に持ち上げる。そして、移動抵抗板２０の環状枠部２６が固定ナット１５に下から当接すると、弁体２５の持ち上げには移動抵抗板２０による抵抗が生じるようになり、突起３１は所定の力をもって確実に通油孔１４ｂを閉止するので、所定圧力の空気は出てこなくなる。
【００３７】
このように調整したパイロット弁は、所定圧力の流体が供給された場合には、コイル３２に与える電圧を加減することにより、流量と電圧が直線的に比例する制御を行なうことができる。コイル３２に与える電圧を上昇させて移動コア２３を固定コア２２に向けて上昇させる場合、リフト量が大きくなって移動コア２３が固定コア２２に接近すると、電圧の上昇に対して移動コア２３に動く力が急激に大きくなると考えられる。ところが本例のパイロット弁では、移動コア２３と固定コア２２の間に非磁性材料よりなる固定抵抗板２４が設けられているので、移動コア２３に働く力が急増する領域の大半は移動コア２３の可動ストロークから除外され、移動コア２３が固定コア２２に急激に強く磁着して磁化されてしまうことがなくなる。また、固定コア２２に向けた移動コア２３の移動によって移動抵抗板２０にはたわみを生じるが、たわみ量が大きくなるほど移動抵抗板２０はたわみにくくなっている。即ち電圧が小さく、移動コア２３のリフトが少い段階では移動抵抗板２０は比較的簡単にたわむが、電圧が上昇し移動コア２３が固定抵抗板２４に近づき、移動コア２３に働く力が急速に増大しはじめるところでは移動抵抗板２０はたわみにくくなって移動コア２３の急激な変位を規制する。
【００３８】
従って第３図に示すように、コイル３２に与える電圧と移動コア２３のリフトの関係がほぼ直線的になり、弁体２５の開度をコイル３２の負荷から検出して自動制御することにより、弁体２５における流量を連続的にきめ細かく制御することができる。従って流量の急変によって本流量制御弁内での流体圧力が大きく変化してしまうことがなくなり、圧力をほぼ一定とした状態で調整範囲の広い流量制御を実現することができる。また弁体２５は、コイル３２に与える電圧を変化させて移動コア２３を微妙に昇降動させ、流量制御弁内で流量の比例制御を行なわせるためのものであるから、電圧が０の時に流量が確実に０とされていなければならないし、また原点位置において移動抵抗板２０を不必要にたわませることも避けねばならない。このように弁体２５における原点位置の調整はきわめて微妙なものとなるが、本例の流量制御弁は前述したようなねじ式のパイロット弁座１４を用いているので、簡単かつ正確に最低流量の原点位置を検出することができる。
なお、弁体２５及びパイロット弁座１４によれば、通油孔１４ｂを開放した場合の流量を０．２３ｃｃとすると、コイル３２に与える電圧が０〜２４Ｖの範囲に対し、流量は０．８１ｃｃ〜４ｃｃの範囲で正比例する。
【００３９】
上述したように調整した弁体２５及びパイロット弁座１４を内蔵する上部本体３と、上述したような主弁８等を有する下部本体２を組み立て、前述した構成の流量制御弁を得る。
流量制御弁の入口５に所定圧力の流体を供給し、コイル３２に適宜の電圧を与えて制御を行なう。出口６からは制御された所望流量の流体の流出が得られる。すなわち、入口５から流入した流体は、分岐路１２ａを通ってパイロット弁座１４に供給される。弁体２５は、コイル３２に与えられた電圧に比例して昇降する。ここで、特殊形状の板ばねである移動抵抗板２０と急激な磁着を防ぐ固定抵抗板２４の作用により、この弁体２５は急激な移動が規制されるので、移動コア２３のリフトはコイル３２の負荷電圧にほぼ直線的に比例し、弁体２５及びパイロット弁座１４では圧力一定で調整範囲の広い比例流量制御が実現できる。
【００４０】
通油孔１４ｂから出た流体は、後半の分岐路１２ｂを経由して上部本体３の液室４０に至る。液室４０内の流体はダイヤフラム４５に圧力を加えるので、ダイヤフラム４５にはその面積に応じた力が働く。流体から受けた力に応じてダイヤフラム４５は下方に向けて撓み、このダイヤフラム４５と連結手段４６で連結された主弁８もダイヤフラム４５が流体から受けた力に応じて下方に移動する。これによって、主弁８は、ダイヤフラム４５が流体から受けた力に応じた寸法だけ弁座７から離れて流路４を開放する。
【００４１】
このように、この流量制御弁によれば、入口５から受け入れた流体の一部を分岐路１２ａを介して電圧と流量が比例するパイロット弁に導き、このパイロット弁によってダイヤフラム４５に与える流体の流量を比例制御し、所定の受圧面積に設定したダイヤフラム４５で流体の圧力を受けることにより大きな力を得て主弁８を操作している。このように、本例の流量制御弁によれば、パイロット弁自体の流量は小さいが、これによる力をダイヤフラム４５で増幅して主弁８の移動量を大きくすることができるので、大流量の比例制御を実現することができた。
【００４２】
実際には、コイル３２に与える電圧と出口６で得られる流量が比例するように、予め逃がし弁４７を操作して外部に逃がす流体の流量を調整しておく。なお、逃がし弁４７の調整時、調整部材１０を回転させて、主弁８を閉止方向に付勢しているばね１１の弾性力を調整してもよい。ばね１１の弾性力にばらつきがあっても、その誤差は調整部材１０による調整で吸収することができる。
【００４３】
図４は、本例の流量制御弁で得られたコイル３２に与える電圧と流量との関係を示すグラフである。ここでは、流体は空気、室温２３℃、主弁８開放時の流量が９００ｌ／ｍｉｎ、入口５での圧力４ＭＰａ、出口６での圧力３ＭＰａとした。このように１５０〜４００ｌ／ｍｉｎの広い範囲でコイル３２電圧と略比例した流量制御が出入り口の差圧１ＭＰａで実現できた。
【００４４】
次に、前記流量制御弁を、ボイラにおける燃料噴射装置の流量制御に用いた例を説明する。図５に示すように、灯油槽１００内の灯油は、電磁ポンプＰによって所定圧力でバイパスノズル１０１に送られるようになっている。灯油は所定圧力でノズル孔１０１ａから燃焼室内に向けて噴霧され、燃焼される。バイパスノズル１０１で噴霧されなかった一部の灯油は、前記所定圧力で流量制御弁を通過して前記灯油槽１００に環流していく。ここでボイラの炉内の温度等をセンサによって常時監視し、この値と目標温度との偏差をフィードバックして前記流量制御弁のコイル電圧を自動調整すれば、系内に流通する灯油の流量を、圧力をほぼ一定としたままできめ細かく増減させることができる。即ち、圧力がほぼ一定の状態で調整範囲の広い比例流量制御を自動制御で実現でき、ボイラの炉内温度を設定した目標値に常に一致させることができる。さらに、この流量制御弁は、流量が毎分数百リットルと大きいので、大型のボイラにも無理なく適用でき、さらに数百キロワット規模の発電装置の天然ガスタービン等にも用いることができる。
【００４５】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、燃焼装置を有する乾燥機や温調設備等の他、大流量の流体の比例流量制御一般に広く使用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に記載された発明によれば、電圧と弁のリフト量が比例するパイロット弁からの流体の力を主弁操作手段（ダイヤフラム）で増幅して主弁を操作する構成としたので、圧力一定で調整範囲の広い大流量の比例流量制御を実現できる。
【００４７】
また、請求項２に記載された流量制御弁によれば、主弁と、パイロット弁と、圧力を増幅して伝達するダイヤフラムを一体化した複雑な構造を全体としては一体として本体１内に組み込んだコンパクトな構成を実現することができる。また、パイロット弁を通過した流体の圧力をダイヤフラムで増幅して確実に主弁に伝達することができるので、ソレノイドに与える電圧と主弁の開度の連続的かつ直線的な比例関係を確実に設定できる。
【００４８】
請求項３に記載された流量制御弁によれば、ソレノイドに電圧を与えてパイロット弁が開く際、ソレノイドによる駆動力が急激に増大する範囲で板ばねが抵抗となり、パイロット弁の移動を規制するので、該パイロット弁は電圧に比例したリフト量だけ開く。これによって流量制御弁全体としての比例制御が好適に行なわれる。
【００４９】
請求項４に記載された流量制御弁によれば、請求項２記載の流量制御弁において、予め逃がし弁を調整することにより、ソレノイドに与える電圧と主弁の開度の連続的かつ直線的な比例関係を、制御しようとする流体の流量や圧力等に応じて確実に設定することができる。
【００５０】
請求項５に記載された流量制御弁によれば、請求項２記載の流量制御弁において、調整部材の前記下部本体に対する取り付け位置を調整することにより、前記付勢手段が前記主弁に与える付勢力を適宜に調整することができるので、ソレノイドに与える電圧と主弁の開度の連続的かつ直線的な比例関係を設定する流量調整作業を一層精密にかつ効率よく行なうことができる。
【００５１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例における移動抵抗板の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例におけるコイル電圧とパイロット弁リフト量の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例におけるコイル電圧と流量の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例である流量制御弁を用いた燃料噴射装置の構成図である。
【図６】多段切替方式による従来の燃料噴射装置の構成図である。
【符号の説明】
１…本体、２…下部本体、２ａ…貫通孔、３…上部本体、４…流路、
５…入口、６…出口、８…主弁、１０…調整部材、
１１…付勢手段としてのばね、１２，１２ａ，１２ｂ…分岐路、
２０…板ばねとしての移動抵抗板、２５…パイロット弁としての弁体、
３３…ソレノイド、４０…第１の液室、４１…第２の液室、
４５…主弁操作手段としてのダイヤフラム、４６…連結手段、４７…逃がし弁。
【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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