(57)【要約】【課題】  リニアアクチュエータを用いてガス制御弁を駆動するガス流量制御装置の気密性を簡略な構成で高める。【解決手段】  ガス室１１内にリニアアクチュエータ３０の可動子３３とこれにロッド１３を介して連結されるガス制御弁１２を収容する。ガス室１１を画成するバルブボディ２０の側壁に矩形開口２４を設ける。リニアアクチュエータ３０のヨーク本体３２において、コア３２Ｃと、コア３２Ｃの両側のヨークとを一体的に形成し、ヨークとコア３２Ｃとの間に従来形成された磁極ギャップを設けない。２つのヨークとその間に配置されるコア３２Ｃとで形成されるヨーク本体３２Ｂの側面を連続的かつ平坦な可動子制御面３２Ｐとして形成し、矩形開口２４をこの面で気密的に密閉する。可動子３３の一対の磁石３３Ｍを可動子制御面３２Ｐに隣接・対面させて配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流量を制御する流量制御装置であって、
前記リニアアクチュエータが、コイルと前記コイルを取り囲み磁極ギャップを持たないヨークと、前記制御弁に接続されるとともに前記ヨークの可動子制御面に隣接し、この面に沿って直動する可動子とを備え、
前記コイルが収容された空間が前記可動子制御面によって前記可動子が収容された空間から気密的に隔てられる
ことを特徴とする流量制御装置。
【請求項２】
前記可動子が前記流量制御室内に配置され、前記可動子制御面が前記流量制御室の壁面の一部を構成することを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項３】
前記ヨークが、前記可動子制御面を含むヨーク本体と分離ヨークとから構成され、前記分離ヨークが前記ヨーク本体から分離可能であることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項４】
前記コイル及び前記ヨークの磁束発生部が大気側に露出していることを特徴とする請求項１に記載の流量制御装置。
【請求項５】
リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流量を制御する流量制御装置であって、前記リニアアクチュエータの可動子が前記制御弁とともに前記流量制御室内に配置されることを特徴とする流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流体流量を制御する流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量制御装置としては、例えば内燃機関等において、リニアアクチュエータを用いてガス制御弁を駆動し、ガスの流量を制御するガス流量制御装置が知られている（特許文献１参照）。このような従来のガス流量制御装置では、ガス制御弁をガス室内に配置し、ガス制御弁はロッド等を介してガス室の外側に配置されたリニアアクチュエータの可動子に連結される。ロッドはガス室の外壁に設けられたガイド孔を摺動自在に挿通し、リニアアクチュエータの可動子の運動に連動して往復運動し、ガス室内のガス制御弁を駆動する。
【特許文献１】実公平６−２９４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のガス流量制御装置において、ガス室内からのガス漏れを防止するには、ガス室の外壁に設けられたガイド孔とロッドとの間にシールを施す必要がある。しかし、可動部であるロッドとガイド孔との間を完全にシールすることは困難である。更に、可動部のシールは経時的に摩滅されるためメンテナンスの上でも問題がある。
【０００４】
本発明は、リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流体流量を制御する流量制御装置において、簡略な構成で流量制御室の気密性を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の流量制御装置は、リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流量を制御する流量制御装置であって、リニアアクチュエータが、コイルとコイルを取り囲み磁極ギャップを持たないヨークと、制御弁に接続されるとともにヨークの可動子制御面に隣接し、この面に沿って直動する可動子とを備え、コイルが収容された空間が可動子制御面によって可動子が収容された空間から気密的に隔てられたことを特徴としている。
【０００６】
可動子は流量制御室内に配置され、可動子制御面は流量制御室の壁面の一部を構成することが好ましい。またヨークは、可動子制御面を含むヨーク本体と分離ヨークとから構成され、分離ヨークがヨーク本体から分離可能であることが好ましい。
【０００７】
また、本発明の流量制御装置は、リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流量を制御する流量制御装置であって、リニアアクチュエータの可動子が制御弁とともに流量制御室内に配置されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、リニアアクチュエータを用いて流量制御室内に設けられた制御弁を駆動し、流体流量を制御する流量制御装置において、簡略な構成で流量制御室の気密性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１施形態であるガス流量制御装置の側断面図である。
【００１０】
第１実施形態のガス流量制御装置１０は、ガス室１１を形成するバルブボディ２０と、リニアアクチュエータ３０と、ガス制御弁１２とから主に構成される。バルブボディ２０は上面（図１において）が開放された略直方体形状をなし、上面はキャップ２１により塞がれ、バルブボディ２０とキャップ２１との間にはシールＳが介装される。また、バルブボディ２０の１つの側面（図１において）には、ガス室１１内にガスを吸入するための吸入口２２が設けられ、底面（図１において）には、ガス室１１内からガスを排出するための排出口２３が設けられる。吸入口２２及び排出口２３には、それぞれガス管を連結するためのニップル２２Ｎ、２３Ｎが取り付けられる。なお、ニップル２２Ｎ、２３Ｎとバルブボディ２０との間にはシールＳが介装され、その気密性が保たれる。
【００１１】
更に、バルブボディ２０の１つの側面（本実施形態では吸入口２２が設けられた側面）には、略矩形の開口２４が設けられリニアアクチュエータ３０が取り付けられる。リニアアクチュエータ３０は、コイル３１とこれを取り囲むヨーク３２からなる固定部と、固定部に平行して直動可能な可動子３３とから構成される。
【００１２】
図２のヨーク３２の拡大図に示されるように、ヨーク３２は、ヨーク本体３２Ｂと分離ヨーク３２Ｓとからなり、ヨーク本体３２Ｂは、例えばコイル３１が巻き回されるコア３２Ｃと一体的に形成されており、その主要部は略Ｅ字形の断面形状を有する。すなわち、可動子３３に隣接して配置されるコア３２Ｃの端部は、両側のヨークと連結され、ヨーク本体３２Ｂの可動子側の外側面（可動子制御面）３２Ｐは一体的、連続的な平坦面とされる。一方、ヨーク本体３２Ｂにおいて、可動子制御面３２Ｐとは反対側の３つ端面、すなわちＥ字形の３つの横棒の先端に対応する端面には、分離ヨーク３２Ｓが各々の端面に密着して可動子制御面３２Ｐと平行に取り付けられる。これによって、コイル３１はヨーク３２によって周囲を取り囲まれる。なお、コイル３１への配線の取り付けは、分離ヨーク３２Ｓがヨーク本体３２Ｂから分離された状態で行われる。
【００１３】
リニアアクチュエータ３０の固定部は、バルブボディ２０に設けられた矩形開口２４を可動子制御面３２Ｐによって塞ぎ、密閉するように取り付けられる。またバルブボディ２０の内側には、可動子制御面３２Ｐに対面するように可動子３３が配置される。リニアアクチュエータ３０の固定部のバルブボディ２０への取り付けは、例えば可動子制御面３２Ｐの周縁に形成された、取付フランジ３２Ｆを用いてボルト等を介して固定され、取付フランジ３２Ｆとバルブボディ２０の側壁との間にはシールＳが介装される。
【００１４】
可動子３３は、矩形開口２４よりも大きい略平板状の部材からなり、可動子制御面３２Ｐと対面する面には従来周知のように一対の永久磁石３３Ｍが可動子３３の可動方向（図において上下方向）Ａに並列して取り付けられ、他方の面には、ガス制御弁１２がロッド１３を介して連結される。なお、可動子３３は、キャップ２１がバルブボディ２０に取り付けられる前に、バルブボディ２０の上部開口部からガス室１１内に挿入される。
【００１５】
磁石３３Ｍは、可動子３３の平板部から可動子制御面３２Ｐ側へ略バルブボディ２０の側壁分の厚さ張り出し、可動子３３の平板部がバルブボディ２０の内壁面と係合する位置において、磁石３３Ｍは矩形開口２４内に挿入され可動子制御面３２Ｐに隣接する。なお、可動子３３の平板部とバルブボディ２０の内壁面との係合は、ローラ３３Ｒを介して行われ、可動子３３は、図示しないガイド機構によりＡ方向に摺動自在とされ、スプリング機構などの図示しない付勢手段によりＡ方向の一方に付勢される。
【００１６】
可動子３３において、磁石３３Ｍの可動子制御面３２Ｐとは反対側には、ヨーク３３Ｙが設けられる。一方の磁石３３Ｍは、そのＮ極が可動子制御面３２Ｐ側に、Ｓ極がヨーク３３Ｙ側となるように配置され、他方の磁石３３ＭはＳ極が可動子制御面３２Ｐ側に、Ｎ極がヨーク３３Ｙ側となるように配置される。
【００１７】
すなわち、従来周知のように、可動子３３に設けられた磁石３３Ｍとヨーク３３Ｙは、リニアアクチュエータにおける固定部のヨーク本体３２Ｂ及び分離ヨーク３２Ｓと連携して磁気回路を形成し、コイル３１に供給される電力に応じて可動子３３をＡ方向の一方に付勢することが可能である。
【００１８】
例えば、可動子３３が付勢手段により下向きに付勢されている場合には、コイル３１に可動子３３を上向きに付勢するように電力が供給される。すなわち、可動子３３は、コイル３１により発生する磁気力と付勢手段による付勢力とが拮抗する位置へ移動され、この位置はコイル３１への電力供給を制御することにより行われる。可動子３３が付勢手段により下向きに付勢されている場合、コイル３１に電力が供給されていない状態において、可動子３３に連結されたガス制御弁１２はスプリング等の付勢手段による付勢力により下向きに付勢され排気口２３を塞ぎ、ガス流量制御装置１０はガスの供給を遮断する。コイル３１に電力が供給されると、可動子３３に磁気力が上向きに作用し、ガス制御弁１２は上方に移動し排気口２３が開かれ、ガスの供給が開始される。
【００１９】
従来のリニアアクチュエータでは、図２において斜線部で示される位置、すなわちコア３２Ｃと両側のヨークとの間に、それぞれ磁極ギャップ３２Ｇが設けられ、磁極片が形成されている。しかし、本実施形態では、ヨーク本体３２Ｂに磁極ギャップ３２Ｇが形成されず、可動子制御面３２Ｐは連続した平坦面として形成される。すなわち、可動子制御面３２Ｐをガス室１１の側壁の一部として直接用いても、従来のように磁極ギャップからガスが漏れることがない。
【００２０】
なお、磁極ギャップ３２Ｇに対応する部分は、ヨーク本体３２Ｂとコア３２Ｃとを初めから一体的に形成し、ヨーク本体３２Ｂやコア３２Ｃと同じ材質で形成してもよいが、例えば、従来のヨークとコアにおいて、磁極ギャップを同質の部材または、透磁率が相対的に低い部材で埋めてもよい。
【００２１】
以上のように第１実施形態によれば、可動子をガス室内に直接収容することができるので、ガス流量制御装置の可動部を全てガス室内に配置できる。したがって、従来のように可動部にシールを設ける必要がなく、摺動抵抗の低減、ガス漏れの防止、部品点数の削減、装置全体の構造の簡略化を達成できる。
【００２２】
また、コイルが収容されるヨークに取り囲まれる空間と可動子が収容されるガス室内がヨークを気密壁として完全に分離されるので、ガス漏れによるコイルのガス腐食を防止できる。また、ヨークにより気密が保たれているので、コイルを外気側に露出させることができ、配線の取り付けやメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００２３】
次に、図３、図４を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図３は、第２実施形態のガス流量制御装置の側断面図である。なお、第１実施形態と同様の構成については同一参照符合を用い、その説明を省略する。
【００２４】
第２実施形態のガス流量制御装置１０’はガス室１１を画成するバルブボディ２０’とリニアアクチュエータ３０’と、ガス制御弁１２とから主に構成される。バルブボディ２０’は、側面（図３において）が開放された略直方体形状をなし、開放された開口部はリニアアクチュエータ３０’のヨーク本体３２Ｂにより塞がれ、バルブボディ２０’とヨーク本体３２Ｂの可動子制御面３０Ｐとの間にはシールＳが介装される。また、バルブボディ２０’の頂面（図３において）には、ガス室１１内にガスを吸入するための吸入口２２が設けられ、底面（図３において）には、ガス室１１内からガスを排出するための排出口２３が設けられる。吸入口２２及び排出口２３には、それぞれガス管を連結するためのニップル２２Ｎ、２３Ｎが取り付けられる。なお、ニップル２２Ｎ、２３Ｎとバルブボディ２０’との間にはシールＳが介装され、その気密性が保たれる。
【００２５】
バルブボディ２０’の内側には、可動子制御面３２Ｐに対面するように可動子３３’が配置される。可動子３３’は、第１の実施形態とは異なり、ローラ３３Ｒが可動子制御面３０Ｐに接するときに、２つの磁石３３Ｍが可動子制御面３２Ｐから所定のギャップで離接するように構成される。また、可動子３３’の可動子制御面３２Ｐとは反対側の面には、ロッド連結部材３３Ｓが設けられる。ロッド連結部材３３Ｓは、ガス制御弁１２に取り付けられたロッド１４を可動子３３’に連結するための部材である。
【００２６】
ロッド１４はガス室１１内に設けられ、バルブボディ２０’に保持された支持部材４０を挿通し、Ａ方向に摺動自在に支持される。支持部材４０とガス制御弁１２との間には、スプリング１６が介装され、ガス制御弁１２をＡ方向の下向きに付勢する。すなわち、リニアアクチュエータ３０’が駆動されていないときには、ガス制御弁１２は、排出口２３を塞ぎ閉弁状態となる。
【００２７】
次に図３、図４を参照して、ロッド１４とロッド連結部材３３Ｓの連結方法について説明する。なお図４はロッド連結部３３Ｓとロッド１４との間の連結が行われる前の状態（図４（ａ））と、取り付けられた後の状態（図４（ｂ））を上から見たときの関係を示している。
【００２８】
ロッド連結部材３３は上からみると中央にＶ字形の切欠き３４が設けられた板部材であり、図４（ａ）の位置にあるロッド１４は、図４（ｂ）のように切欠き３４に嵌められる。ロッド１４のガス制御弁１２とは反対側の端部１５は、ロッド１４よりも径が太く外側に張り出した形状に成形されており、ロッド連結部材３３Ｓとロッド１４の嵌め合わせは、この端部１５の直ぐ下において行われる。すなわち、可動子３３’が上側に移動するとき、ロッド連結部材３３Ｓは端部１５を下側から押上げ、スプリング１６の付勢力に抗してガス制御弁１２を上方に持ち上げ開弁する。一方、リニアアクチュエータ３０’への通電が停止されると、ガス制御弁はスプリング力により下側に押圧され、これに伴って端部１５はロッド連結部材３３Ｓ及び可動子３３’を下に押し下げる。
【００２９】
なお、可動子３３’は、リニアアクチュエータ３０’が取り付けられる開口からバルブボディ２０’内のガス室１１内に挿入される。
【００３０】
また、本実施形態では、流体としてガス（気体）を例に説明を行なったが、液体に対しても本実施形態の流量制御装置を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態であるガス流量制御装置の側断面図である。
【図２】図１のヨークの拡大図である。
【図３】第２実施形態のガス流量制御装置の側断面図である。
【図４】ロッド連結部とロッドとの間の連結が行われる前の状態と、取り付けられた後の状態を上から見たときの関係を示している。
【符号の説明】
【００３２】
１０、１０’  ガス流量制御装置
１１  ガス室
１２  ガス制御弁
１３、１４  ロッド
２０、２０’  バルブボディ
３０、３０’  リニアアクチュエータ
３１  コイル
３２  ヨーク
３３、３３’  可動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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