(57)【要約】【課題】  流体の流量を任意に調節できると共に、バルブの応答速度が速くかつ性能に優れた電磁式流体制御バルブを提供すること。【解決手段】シリンダー状のバルブ本体内に永久磁石200とニードル240を配置し、外周面に、コイル350と第１、第２ヨークが設置される。バルブ本体は、内部にオリフィス131を有し、第１、第２ポート135,121を連通させ、ニードル240が、オリフィスの一面側に対向し、永久磁石200と共に上下方向に移動する。ニードルの移動方向と移動量は、コイル350に印加される電流の方向と強さによって決定される。ニードル240の移動時に、ニードルの先端部がオリフィスの開放面積を線形的に変化させ、オリフィス131を通過する流体の量は、ニードルの位置によって制御される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブの外部と内部を連通させる第１及び第２ポート、前記第１及び第２ポートを連通させためのオリフィス、及び前記内部の上側にスペースを有するバルブ本体と、
前記スペース内に設けられて上下方向に移動可能な永久磁石と、
電気回路に連結され、かつ前記バルブ本体の外周面に巻かれるコイルと、
前記永久磁石が磁気力によって前記スペース内に浮上した状態を維持できるように、前記永久磁石の上側部分に対向する位置にあって、前記バルブ本体の外周面を囲むように設けられる第１ヨークと、
先細になった先端部が前記オリフィスの一面側と対向する位置に配置され、電流が前記コイルに印加されるときに発生する電磁気力によって、前記永久磁石が上方または下方に移動するときに前記永久磁石と共に移動しながら前記オリフィスの開放面積を線形的に変化させるニードルとを含んでいることを特徴とする電磁式流体制御バルブ。
【請求項２】
前記バルブ本体は、上下方向に長い円筒形状からなることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３】
前記バルブ本体は、分離可能な３つのピースを含んでいることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項４】
前記第１ポートは、前記バルブ本体の下端に形成され、前記第２ポートは、前記バルブ本体の外周面の一地点に形成されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項５】
前記第１ポートと第２ポートは、互いに垂直方向に形成されることを特徴とする請求項４記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項６】
前記バルブ本体は、
外周面に前記コイルと前記第１ヨークとが結合され、内部に前記永久磁石が収容される第１ピースと、
外周面に前記第２ポートが形成され、下端が開放され、内部に形成されたキャビティに前記ニードルが位置するように前記第１ピースの下端に結合される第２ピースと、
内部に前記オリフィスが形成されかつ下端に前記第１ポートが形成され、前記オリフィスに対向する位置にニードルを配置するように前記第２ピースの下端に結合される第３ピースと、を含んでいることを特徴とする請求項４記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項７】
前記第１ピースは、非磁性体からなることを特徴とする請求項６記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項８】
前記第１ポートは、前記バルブ本体の下端に形成され、前記第２ポートは、前記バルブ本体の上端に形成されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項９】
前記永久磁石は、前記第２ポートと前記オリフィスとを連通させるように、上下方向に形成される少なくとも1つの流路ホールを含んでいることを特徴とする請求項８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１０】
前記永久磁石は、放射状に配置された複数の流路ホールを有することを特徴とする請求項８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１１】
前記バルブ本体は、
外周面に前記コイルと前記第１ヨークとが結合され、内部に前記永久磁石が収容され、上端に前記第２ポートを有する第１ピースと、
上端と下端が開放され、外周面の一部に前記コイルが巻かれ、内部に形成されたキャビティに前記ニードルが位置するように前記第１ピースの下端に結合される第２ピースと、
内部に前記オリフィスが形成されかつ下端に前記第１ポートが形成され、前記オリフィスに対向する位置にニードルを配置するように前記第２ピースの下端に結合される第３ピースとを含んでいることを特徴とする請求項８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１２】
前記第１ピースと第２ピースは、非磁性体から形成されることを特徴とする請求項１１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１３】
前記第１ポートと第２ポートは、一直線上に形成されることを特徴とする請求項１１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１４】
前記バルブ本体は、上端に分離可能に結合されるキャップを含んでいることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１５】
前記キャップは、非磁性体から形成されることを特徴とする請求項１４記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１６】
前記第２ポートは、前記キャップの中央に上下方向に形成されることを特徴とする請求項１４記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１７】
前記キャップと前記永久磁石との間に前記スペースの水平断面積を縮小するように設けられ、前記永久磁石の上昇高さを制限するリミッターをさらに含むことを特徴とする請求項１４記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１８】
前記リミッターは、前記永久磁石の外径より小さい内径を有するリング形状を有することを特徴とする請求項１７記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項１９】
前記リミッターは、非磁性体から形成されることを特徴とする請求項１７記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２０】
前記スペースの上側に前記スペースの水平断面積を縮小するように設けられ、前記永久磁石の上昇高さを制限するリミッターをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２１】
前記第１ヨークは、高透磁率を有する物質から形成されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２２】
前記バルブ本体の外周面に結合され、前記コイルを囲むように設置される第２ヨークをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２３】
前記第２ヨークは、高透磁率を有する物質から形成されることを特徴とする請求項２２記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２４】
前記第２ヨークは、
前記コイルの上側の部分を囲むように設置される上部ピースと、
前記上部ピースの下側で結合され、前記コイルの下側部を囲む下部ピースとを含んでいることを特徴とする請求項２２記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２５】
前記ニードルは、前記永久磁石を貫通するように設けたロッドの下端部に結合され、前記永久磁石と共に移動することを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２６】
前記ロッドは、非磁性体から形成されることを特徴とする請求項２５記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２７】
前記ニードルは、前記永久磁石に直接に連結されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２８】
一部分が前記バルブ本体と前記ロッドにそれぞれ固定されるように設置され、前記永久磁石が移動するとき、前記永久磁石、前記ロッド、または前記ニードルが、前記バルブ本体の内壁に接触することを防止しながら、前記永久磁石が元の位置に戻るように復元力を与える、少なくとも１つのスプリングをさらに含んでいることを特徴とする請求項２５記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項２９】
前記スプリングは、
前記永久磁石を貫通した前記ロッドの上端部を支持する第１スプリングと、
前記ニードルに連結される前記ロッドの下端部を支持する第２スプリングとを含んでいることを特徴とする請求項２８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３０】
前記各スプリングは、
前記バルブ本体に固定される第１リングと、
前記第１リングの内側に配置され、内周面に前記ロッドの外周面が挟まれる第２リングと、
前記第１リングと第２リングとを連結し、前記第１リングの半径方向には大きな硬性を有しかつ前記第１リングの上下方向には弾性を有しているサスペンダーとを含んでいることを特徴とする請求項２８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３１】
前記各スプリングは、非磁性体から形成されることを特徴とする請求項２８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３２】
前記ニードルは、電流が前記コイルに印加されていない状態で、前記オリフィスを閉鎖するように配置されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３３】
前記ニードルは、電流が前記コイルに印加されていない状態で、前記オリフィスを完全に開放させるように配置されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３４】
前記ニードルは、電流が前記コイルに印加されていない状態で、前記先端部が前記オリフィスの開放面積のうち一部を占めるように配置されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３５】
前記電気回路は、前記ニードルが、前記オリフィスの開放面積を線形的に増減できるように、前記コイルに供給する電流の強さ及び方向を任意に調節できる回路であることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３６】
前記電気回路は、デジタル化した印加電流の周期及びパルス幅を任意に調節できるパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）を含んでいることを特徴とする請求項３５記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３７】
前記電気回路は、前記ニードルが前記オリフィスを開放または閉鎖する開閉バルブで作動できるように、前記コイルに既に設定された強さを有する電流を印加できる回路であることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３８】
前記第１ポートは、圧力の高い流体が流入する入口チューブが連結され、前記第２ポートには前記オリフィスを通過した流体が吐き出される出口チューブが連結されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項３９】
前記オリフィスを通過した後、前記流体の圧力及び温度が降下するように、前記オリフィスの直径は前記第１ポートの直径より小さく形成されることを特徴とする請求項３８記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項４０】
前記第２ポートには圧力の高い流体が流入する入口チューブが連結され、前記第１ポートには前記オリフィスを通過した流体が吐き出される出口チューブが連結されることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項４１】
前記バルブ本体内に流入し、前記オリフィスを経由した後、外部に吐き出される前記流体は、気体状態であることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項４２】
前記バルブ本体内に流入し、前記オリフィスを経由した後、外部に吐き出される前記流体は、液体状態であることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項４３】
前記バルブ本体内に流入し、前記オリフィスを経由した後、外部に吐き出される前記流体は、気体と液体とが混合した状態であることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【請求項４４】
前記バルブ本体内に流入し、前記オリフィスを経由した後、外部に吐き出される流体は、超臨界流体であることを特徴とする請求項１記載の電磁式流体制御バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ内を流れる流体の流れを制御するバルブに関し、特に電磁気力によって作動するニードルを用いて流体の流れを遮断したり、その流体の流量を調節する流れ制御バルブに関するものである。
【０００２】
一般に、流体流れ制御バルブは、流体が通過するオリフィスの開放面積を線形的に調節することで、オリフィスを通過する流体の量を制御するように構成される。流体流れ制御バルブで、オリフィスの開放面積を線形的に調節するためには、一般的に先端部が先細になったニードルが主に使用される。
【０００３】
このニードルは、バルブ内において、先細になった先端部がオリフィスの一方に対応するように配置された状態で、線形的に往復移動できるように設置される。このように設置されたニードルが線形的に移動するとき、ニードルの先細になった先端部が占めるオリフィスの開放面積が増加または減少し、これによってオリフィス内を通過できる流体の量も減少または増加する。
【０００４】
上記のような原理で流体の流れを制御するバルブは、それぞれニードルを線形的に移動させるための構造が互いに異なる形で実現することができる。
【０００５】
現在まで使用されている通常的な構造の例としては、ニードルを移動させるアクチュエータとしてステップモータを使用する方式がある。この場合、ステップモータの回転軸には、回転運動を直線運動に変換するギアが設けられ、ニードルがこのギアと噛み合うように設置される。このように設置されると、ステップモータに印加される駆動電源のパルス数に比例してニードルが移動する。
【０００６】
しかし、かかる構造を有するステップモータ方式は、ステップモータの価格が高いので、バルブ装置の単価が上昇せざるをえないという短所を有する。そして、ステップモータの回転軸と、ニードルが配置されるバルブ本体とを溶接密閉しなければならないので、バルブ装置の製造時に組立工程が非常に難しく、これによって製造費用が上昇するという問題がある。
【０００７】
現在まで使用されている通常的な構造の他の例としては薄板のダイアフラム、又はメンブレインを使用する方式がある。この場合、ニードルはダイアフラム、又はメンブレインに連結され、ニードルが連結されたダイアフラム、又はメンブレインの裏面には圧力調節の可能な別途の加圧空間が備えられる。
そして、この加圧空間には所定の流体が満たされる。このような構造を有すると、流体を加熱するときに発生する膨張圧力を用いてダイアフラム、又はメンブレインを変形し、これによってニードルを移動することができる。
【０００８】
しかし、このような構造も別途の加圧空間を必要としているので、バルブ装置の小型化が難しく、発熱による電力消耗がかなり大きいという短所を有している。
また、加圧空間の加熱による膨張圧力を用いてバルブを間接的に移動させるので、バルブの応答速度が遅いという欠点もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明の目的は、流体の流量を任意に調節可能な電磁式流体制御バルブを提供することにある。
本発明の他の目的として、電磁気力を用いることでバルブの応答速度が速くかつ性能に優れた流量制御バルブを提供することである。
また他の目的として、本発明は、構造が簡単で組立性が良好であり、生産性の高い流体制御バルブを提供する。
さらにまた他の目的として、本発明は、小型化した流体制御バルブを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的に従って、上記目的及び他の利点を達成するために、本発明に係る電磁式流体制御バルブは、バルブの外部と内部を連通させる第１及び第２ポート、第１及び第２ポートを連通させためのオリフィス、及び内部の上側にスペースを有するバルブ本体と、スペース内に設けられて上下方向に移動可能な永久磁石と、電気回路に連結され、かつバルブ本体の外周面に巻かれるコイルと、永久磁石が磁気力によってスペース内に浮上した状態を維持できるように、永久磁石の上側部分に対向する位置にあって、バルブ本体の外周面を囲むように設けられる第１ヨークと、先細になった先端部がオリフィスの一面側と対向する位置に配置され、電流が前記コイルに印加されるときに発生する電磁気力によって、永久磁石が上方または下方に移動するときに永久磁石と共に移動しながらオリフィスの開放面積を線形的に変化させるニードルとを含んでいることを特徴としている。
【００１１】
バルブ本体は、上下方向に長い円筒形状からなり、分離可能な３つのピースを含んでいることが好ましい。かかる本発明による制御バルブは、各ポートの位置、及びバルブ本体の構造によって大きく二つの実施形態で実現することができる。
【００１２】
本発明の第１実施形態において、第１ポートはバルブ本体の下端に形成され、第２ポートはバルブ本体の外周面に形成される。ここで、第１ポートと第２ポートは、相互に垂直方向に形成されることが好ましい。
【００１３】
第１実施形態において、バルブ本体は、３つのピースで構成され、外周面にコイルと第１ヨークとが結合され、内部に永久磁石が収容される第１ピースと、外周面に第２ポートが形成され、下端が開放され、内部に形成されたキャビティにニードルが位置するように第１ピースの下端に結合される第２ピースと、内部にオリフィスが形成されかつ下端に第１ポートが形成され、オリフィスに対向する位置にニードルを配置するように第２ピースの下端に結合される第３ピースとを含んでいる。ここで、第１ピースは、非磁性体からなることが好ましい。
【００１４】
一方、本発明の第２実施形態では、第１ポートがバルブ本体の下端に形成され、第２ポートがバルブ本体の上端に形成されている。また、永久磁石は、第２ポートとオリフィスとを連通させるように上下方向に形成される少なくとも１つの流路ホールを含んでいることが好ましい。ここで、流路ホールは、永久磁石に多数個が放射状に配置されることが好ましい。
【００１５】
第２実施形態においてもバルブ本体は、３つのピースで構成され、外周面にコイルと第１ヨークとが結合され、内部に永久磁石が収容され、上端に第２ポートが形成された第１ピースと、上端と下端が開放され、外周面の一部にコイルが巻かれ、内部に形成されるキャビティにニードルが位置するように第１ピースの下端に結合される第２ピースと、内部にオリフィスが形成されかつ下端に第１ポートが形成され、オリフィスに対向する位置にニードルを配置するように第２ピースの下端に結合される第３ピースとを含んでいる。ここで、第１ピースと第２ピースは、非磁性体からなることが好ましく、第１ポートと第２ポートは、一直線上に形成されることが好ましい。
【００１６】
一方、本発明の電磁式制御バルブにおいて、バルブ本体は上端に分離可能に結合されるキャップを含んでいる。この場合、第１実施形態では、キャップは上部が閉鎖されるが、第２実施形態では、第２ポートがキャップの中央に上下方向に形成される。ここで、キャップは非磁性体から形成されている。
【００１７】
本発明による電磁式制御バルブは、また、キャップと永久磁石との間に空間の水平断面積を縮小するように設置され、永久磁石の上昇高さを制限するリミッターをさらに含んでいる。ここで、リミッターは、永久磁石の外径より小さい内径を有するリング形状からなる。このようなリミッターは、非磁性体からなることが好ましい。
【００１８】
本発明による電磁制御バルブにおいて、第１ヨークは透磁率の高い物質から形成されることが好ましい。
【００１９】
一方、本発明の制御バルブは、バルブ本体の外周面に結合され、コイルを囲むように設置される第２ヨークをさらに含んでいる。ここで、第２ヨークは高透磁率を有する物質からなることが好ましい。このような第２ヨークは、コイルの上側の部分を囲むように設置される上部ピースと、上部ピースの下側で結合され、コイルの下側部を囲む下部ピースとを含んでいる。
【００２０】
本発明による制御バルブにおいて、上記ニードルは、永久磁石を貫通するように設置されたロッドの下端部に結合され、永久磁石と共に移動するように構成されるか、永久磁石に直接連結されるように構成される。ここで、ロッドを設ける場合、ロッドは、非磁性体から形成されることが好ましい。
【００２１】
本発明による制御バルブは、また一部分がバルブ本体とロッドにそれぞれ固定されるように設置され、永久磁石が移動するとき、永久磁石、ロッド、またはニードルが、バルブ本体、少なくとも1つのスプリングをさらに含んでいる。ここで、スプリングは、永久磁石を貫通したロッドの上端部を支持する第１スプリングと、ニードルに連結されるロッドの下端部を支持する第２スプリングとを含んでいる。このような各スプリングは、バルブ本体に固定される第１リングと、第１リングの内側に配置され、内周面にロッドの外周面が挟まれる第２リングと、第１リングと第２リングとを連結し、第１リングの半径方向には大きな硬性を有しかつ第１リングの上下方向には弾性を有しているサスペンダーとを含んでいる。各スプリングは非磁性体からなることが好ましい。
【００２２】
一方、本発明による制御バルブにおいて、ニードルは、コイルに電流が印加されていない状態で、オリフィスを閉鎖するように配置されるか、またはオリフィスを完全に開放させるように配置され、先端部がオリフィスの開放面積のうち一部を占めるように配置されることもある。
このような構造的な変更は、永久磁石の初期高さを決定する第１ヨークの先端部の高さを調節することで容易に実現できる。
【００２３】
本発明による制御バルブにおいて、電気回路は、ニードルがオリフィスの開放面積を線形的に増減するように、コイルに供給される電流の強さ及び方向を任意に調節できる回路である。この場合、電気回路は、デジタル化した印加電流の周期及びパルス幅を任意に調節できるパルス幅変調回路(ＰＷＭ回路)を含んでいることが好ましい。これとは異なり、電気回路は、ニードルがオリフィスを開放または閉鎖する開閉バルブで作動できるように、コイルに既に設定された強さを有する電流を印加できる回路から構成することもできる。
【００２４】
一方、第１ポートには圧力の高い流体が流入する入口チューブが連結され、第２ポートにはオリフィスを通過した流体が吐き出される出口チューブが連結される。この場合、オリフィスの直径は、流体の圧力及び温度がオリフィスを通過した後、降下するように、第１ポートの直径より小さく形成することが好ましい。
【００２５】
これとは逆に、第２ポートに圧力の高い流体が流入する入口チューブが連結され、第１ポートに、オリフィスを通過した流体が吐き出される出口チューブを連結することもできる。
【００２６】
上記のような構造を有する本発明の電磁式制御バルブにおいて、バルブ本体内に流入し、オリフィスを経由した後、外部に吐き出される流体は、気体状態、または液体状態からなるか、あるいは気体と液体とが混合した状態からなる場合もある。また、流体は、超臨界流体とすることもできる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の電磁式制御バルブは、第１に、構造が簡単で各部品が非常に有機的な結合関係を有するように設計されているので組立が容易である。従って、組立性及び作業性が簡単であるために生産性が向上する。これにより、製造コストを減らして経済性を高める効果が得られる。
【００２８】
第２に、コイルに印加される電流の方向と強さを調節することで、流体が通過するオリフィスの開放面積を線形的に変化させることができる。従って、本発明によれば、流動する流体量の制御が容易になる。
【００２９】
第３に、コイルに印加される電流の強さが固定された場合、ニードルは、コイルに電流が印加されるときに、オリフィスを開放または閉鎖する。従って、本発明の電磁式制御バルブは、オリフィス１３１を開閉する開閉バルブとしても使用可能である。
【００３０】
第４に、本発明の電磁式制御バルブは、電磁気力によって作動するので、従来よりも応答性が迅速で、作動時に信頼性が確保される。
【００３１】
第５に、本発明は、従来とは異なり、流体のある部分で作動する部品と、これらを作動させる部品とを機械的又は電気的に連結する必要がない。したがって、従来のバルブより密封性が向上する。
【００３２】
第６に、本発明による制御バルブは、別途のアクチュエータを設ける必要がない。従って、従来の構造におけるバルブより小型化が可能であり、機器全体の大きさをコンパクト化できるという長所がある。
【００３３】
第７に、本発明の第１実施形態による制御バルブは、チューブが連結される二つのポートが、それぞれバルブ本体の外周面と下端に形成される。それゆえ、本発明は、流路が直角に曲がる部分に制御バルブを設置するときに特に有効である。
【００３４】
第８に、本発明の第２実施形態によるバルブは、チューブが連結される二つのポートが、バルブ本体の上端と下端に形成される。それゆえ、本発明は、制御バルブを流路が変化しない部分に設置すべき場合にも非常に有効である。このような構造を有すると、設置のために必要なスペースを相当縮小することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明による電磁式流体制御バルブは、流体が流入または吐き出されるポートの位置、そしてバルブ本体の構造により大きく二つの実施形態で実現することができる。
以下では、図面を参照にして、第１及び第２実施形態の具体的な構成について説明する。第１及び第２実施形態は、その構成において相似であるので、第２実施形態では第１実施形態との相違点を中心に簡略に説明する。また、同一構成については同一名称及び符号を付し、それに従う付加的な説明は省略する。
なお、説明の便宜上以下では、図面に示すバルブの長さ方向を上下方向、又は垂直方向と称し、バルブの直径又は幅方向を水平方向と称する。そして、図面を簡略にするため、各部品をねじ結合させるためのねじ山は図示を省略する。
【００３６】
まず、図１乃至図４Ｂを参照にして第１実施形態の構造を説明する。図１は本発明による電磁式流体制御バルブの第１実施形態の斜視図であり、図２は図１の横断面を示す斜視図である。そして、図３Ａ乃至図３Ｃは図２の部分的な分離斜視図であって、図３Ａはバルブ本体の内部のほぼ上側に設置される部品の構造を示す分離斜視図で、図３Ｂはバルブ本体と、その内部のほぼ下側に設置される部品の構造を示す分離斜視図で、図３Ｃは内部に部品が装着されたバルブ本体と、その外部に装着される部品の構造を示す分離斜視図である。
【００３７】
図１及び図２を参照すると、電磁式流体制御バルブの第１実施形態にはシリンダー状のバルブ本体１００が備えられ、バルブ本体１００の内部に永久磁石２００とニードル２４０とが設けられ、バルブ本体１００の外周面にはコイル３５０と第１ヨーク３００、そして、第２ヨーク４００が設けられる。ニードル２４０は、永久磁石２００を貫通するように設けられたロッド２３０に連結される。また、バルブ本体１００には、二つのポート、つまり、第１ポート１３５と第２ポート１２１が外部空間とバルブ本体１００の内部空間とを連通させるように設けられている。
【００３８】
そして、バルブ本体１００の内部には、第１ポート１３５と第２ポート１２１とを連通させるように細いオリフィス１３１が形成される。ニードル２４０は、オリフィス１３１の一方に対応するように配置され、かつ電流がコイル３５０に印加されるとき、永久磁石２００と共にバルブ本体１００の内側から上下方向に移動する。ニードル２４０の移動方向と移動量は、コイル３５０に印加される電流の方向と強さによって決定される。
【００３９】
一方、ニードル２４０が移動するとき、上下方向の動きを円滑に案内するように、ロッド２３０を支持する少なくとも一つ以上のスプリング１６０，１７０がバルブ本体１００に設けられる。ニードル２４０が移動するとき、ニードル２４０の先端部２４３はオリフィス１３１の開放面積を線形的に変化させる。したがって、第１ポート１３５と第２ポート１２１のうちの何れか一方を介して流入した流体がオリフィス１３１を通過した後、他方を介して外部に排出される量はニードル２４０の位置によって制御される。
【００４０】
ここで、シリンダー状のバルブ本体１００は、図１及び図２に示すように、上下方向に長く形成される。しかし、バルブ本体１００は、シリンダ形状に限定されるわけではなく、外部にコイル３５０を容易に巻くことができ、内部に永久磁石２００を始めとした種々の部品を設置できるスペースを有する形状に製作されるならば充分である。
【００４１】
バルブ本体１００の内部には多数の部品が設けられる。したがって、バルブ本体１００は、容易に製作可能でありながら各部品をバルブ本体１００の内部にたやすく装着して組み立てられる構造を有することが好ましい。このために、図３Ａ乃至図３Ｃに示すように、バルブ本体１００は、多数個、例えば３つのピースからなることが好ましい。３つのピースは、それぞれ別体に製作された後、互いにねじ結合、溶接、半田付け、圧入などの方法で接合され、一つのバルブ本体１００を形成する。
以下の記述において、上下方向、即ちバルブの長さ方向の上側に位置したピースを第１ピース１１０とし、中間に位置したピースを第２ピース１２０とし、下側に位置したピースを第３ピース１３０とそれぞれ呼称する。
【００４２】
図３Ａに示すように、第１ピース１１０は、上部と下部が開放された円筒形状に形成される。第１ピース１１０の下部には、第２ピース１２０と結合するためのねじ山（図示せず）などの締結部分が形成される。そして、第１ピース１１０の開放された上部には、分離可能なキャップ１５０が結合される。
したがって、第１ピース１１０の開放された上部は、キャップ１５０によって閉鎖される。キャップ１５０は、第１ピース１１０に溶接、又は圧入されて結合されるか、またはねじ結合されることもある。第１ピース１１０の内部には、図３Ａに示すように永久磁石２００を収容できるスペース１１１が形成される。そして、第１ピース１１０の内部のうちスペース１１１の下側には、永久磁石２００の下端が支持されるように、段部１１２が第１ピース１１０の内壁から第１ピース１１０の半径方向に突出する。また、ロッド２３０が第１ピース１１０の中心側に沿って設けられるように、第１ピース１１０の内部には、スペース１１１と、第１ピース１１０の下側の外部スペースとを連通させるチャネル１１３が形成される。
上記のような構造を有する第１ピース１１０の外周面には、コイル３５０と第１ヨーク３００とが結合されるが、これらについては後で述べる。
【００４３】
第２ピース１２０は、図２及び図３Ｂに示すように、第１ピース１１０の下端に溶接、又は圧入されて結合されるか、またはねじ結合される。このために、第２ピース１２０の上端には、第１ピース１１０のねじ山に対応する他のねじ山が形成されるか、または溶接、及び圧入過程で要求される締結部が形成される。本発明では、第１ピース１１０と第２ピース１２０がより高い気密性を有する状態で結合しており、以下ではこれについて簡単に説明する。
【００４４】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１ピース１１０の下端に環状の突起１１４が形成される。そして、突起１１４の内周面と外周面のうち少なくとも一方の面にねじ山を形成することができる。また、図３Ｂに示すように、第２ピース１２０の上端には、突起１１４を収容し得る環状の溝１２３が形成される。そして、溝１２３には突起１１４のねじ山に対応する他のねじ山をさらに形成できる。上記のような構造を有すれば、第１ピース１１０と第２ピース１２０が高い気密性を維持した状態で結合される。そして、必要な場合、環状の溝１２３内にシーラント、またはOリングを挿入すれば、気密性をさらに高めることができる。
【００４５】
第２ピース１２０もまた上端と下端が開放されたシリンダ形状を有する。第２ピース１２０の内部には、上下方向に移動可能なニードル２４０を収容するキャビティ１２５が形成される。そして、図１及び図２に示すように、第２ポート１２１が、第２ピース１２０の外周面の一地点に形成される。
したがって、第２ポート１２１は、キャビティ１２５と、第２ピース１２０の外部空間とを連通させる。第２ピース１２０は、その下端に、例えば下端の外周面に第３ピース１３０とねじ結合するためのねじ山が形成されるか、あるいは溶接または圧入時に要求される締結部が形成される。
【００４６】
第３ピース１３０は第２ピース１２０の下端にねじ結合されるか、あるいは溶接または圧入などの方法で結合される。このために、第３ピース１３０の上端に、第２ピース１２０のねじ山に対応する他のねじ山が形成されるか、あるいは溶接または圧入方法に対応する締結部が形成される。
第３ピース１３０の下端には、第３ピース１３０の内部スペースと外部スペースとを連通させる第１ポート１３５が形成される。第１ポート１３５は、図３Ｂに示すように第３ピース１３０の下端が完全に開放された形態で形成される。しかし、第１ポート１３５は、これに限定されず、第３ピース１３０の下端が閉鎖された場合、閉鎖された下端に所定の大きさで形成されても構わない。
【００４７】
第３ピース１３０の内部には、オリフィス１３１が形成される。オリフィス１３１は、上下方向に沿って形成されるが、第１ポート１３５に比べて断面積が非常に小さくなるように形成することが好ましい。断面積の非常に小さいオリフィス１３１が第３ピース１３０内に形成されるように、第３ピース１３０の内部には、上部と下部とを分離させるディバイダ１３３が形成される。したがって、オリフィス１３１はディバイダ１３３の中心に上下方向に形成される。
【００４８】
上記のように構成されたバルブ本体１００では、第１ピース１１０は非磁性体からなる。また、第２ピース１２０と第３ピース１３０も非磁性体からなることが好ましい。そして、第１ポート１３５と第２ポート１２１とはほぼ相互に垂直な方向に形成されることが好ましい。このように形成される場合、第１ポート１３５に連結されるチューブ（図示せず）と、第２ポート１２１に連結されるチューブ（図示せず）とが互いに垂直となるので、流体が流動する流路を鉛直方向に変える場合に、本発明によるバルブは、非常に有効に用いることができる。第１ポート１３５と第２ポート１２１は、勿論垂直方向ではない他の角度の方向に形成される場合もある。
【００４９】
一方、バルブ本体１００の構造は、上記のものにのみ限定されるわけではない。図示してはいないが、バルブ本体１００の上端は、キャップ１５０なしにそれ自体が塞がった構造で形成されることもあり得る。そして、コイル３５０は、第１ピース１１０の外側面ばかりでなく、第２ピース１２０の外側面の一部まで囲むように設けることもある。このように簡単な構造的変更は、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも予測しやすいので、これらの構造も本発明の範囲に属するものとして理解されるべきである。
【００５０】
バルブ本体１００の内部のスペース１１１には、図２に示すように、永久磁石２００が収容される。永久磁石２００は、上下方向に分極化して磁化しており、スペース１１１内に磁気力によって浮上した状態で上下方向に移動可能に収容される。ここで、永久磁石２００が浮上する原理を以下に記述する。
【００５１】
上記のように永久磁石２００がスペース１１１内で上下移動するために、永久磁石２００の水平断面積はスペース１１１の水平断面積より小さく形成され、永久磁石２００の上下方向の長さがスペース１１１の上下方向の長さより短く形成される。一方、永久磁石２００には、ロッド２３０が貫通して結合できるように、貫通ホール２１０が上下方向に形成される。バルブ本体１００がシリンダー状に形成された場合、永久磁石２００は円周状に形成され、貫通ホール２１０は図３Ａに示すように永久磁石２００の中心軸に沿って形成される。
【００５２】
ニードル２４０は、図２及び図３Ｂに示すように、先細になった先端部２４３を有する。先端部２４３は、図２に示すようにオリフィス１３１の一方に対応するように配置される。このようなニードル２４０は、永久磁石２００が電磁気力によって上下方向に移動するときに共に移動しながら、オリフィス１３１の開放面積を線形的に変化させる。ニードル２４０の先端部２４３がオリフィス１３１の開放面積の大きさを線形的に変化させるために、オリフィス１３１と先端部２４３は、それぞれ円形の水平断面を有することが好ましい。このような構造を有すれば、円形のオリフィス１３１の開放面積内で円形の先端部２４３における断面の大きさが変化するので、オリフィス１３１の開放面積の大きさは線形的に変化する。
【００５３】
上記のような構造を有するニードル２４０の先端部２４３がオリフィス１３１内にある程度の長さまで挿入されると、先端部２４３は、オリフィス１３１の開放領域における所定領域を占める。このような初期状態でニードル２４０が下降して、先端部２４３がオリフィス１３１にさらに挿入されると、オリフィス１３１の開放領域は最初より減少する。そして、最初の状態でニードル２４０が上昇すると、オリフィス１３１の開放面積は最初の状態よりも増加する。
【００５４】
図３Ｂを参照すると、ニードル２４０はロッド２３０の下端部に結合される。このために、ニードル２４０には、上端部からその内部までの挿入ホール２４１が形成され、ロッド２３０の下端部には、ニードル２４０の挿入ホール２４１に挿入されて固定されるピン２３３が形成される。ピン２３３は、挿入ホール２４１に圧入されて固定されるか、またはねじ結合される。
【００５５】
ロッド２３０は、図２に示すように、その上端部が永久磁石２００を貫通するように設けられ、その下端部はニードル２４０に固定される。そして、ロッド２３０の外側面には、永久磁石２００の下端部を支持できるように拡張部２３１が半径方向外側に伸びている。このようにロッド２３０に拡張部２３１が形成された場合、バルブ本体１００の段部１１２は、拡張部２３１の底面を支持する。勿論、拡張部２３１がバルブ本体１００のチャネル１１３の直径より小さく形成された場合には、段部１１２は永久磁石２００の下端部を直接に支持する。
【００５６】
上記のように、ロッド２３０に形成される拡張部２３１は、永久磁石２００の下端を支持するばかりでなく、永久磁石２００がロッド２３０に結合されるべき正確な位置を決定する重要な役割も共に果たすことができる。したがって、拡張部２３１が形成される場合、組立性が一層向上する。
【００５７】
一方、本発明による電磁式流体制御バルブにおいて、ニードル２４０は、図示されていないが、ロッド２３０によって永久磁石２００に連結されず、永久磁石２００に直接連結される場合もある。この場合、ニードル２４０の上側部は長く形成され、ロッド２３０の役割を代わりに果たす。かかる簡単な構造的な変更は上記の簡単な説明だけでも理解することができるであろう(図示省略）。
【００５８】
ニードル２４０が、ロッド２３０によって永久磁石２００に連結されるか、或いは直接永久磁石２００に連結されると、永久磁石２００が電磁気力によって上下方向に移動するときに、ニードル２４０は、永久磁石２００の移動変位と同一の変位だけ上下方向に移動可能である。一方、上記のような構造を有するロッド２３０とニードル２４０は、永久磁石２００により形成される磁界に影響を与えることを防止するために、それぞれ非磁性体からなることが好ましい。
【００５９】
コイル３５０は、図２に示すように、バルブ本体１００の外周面、例えば第１ピース１１０の外周面に巻かれる。勿論、コイル３５０は、図２に示すように第１ピース１１０の外周面にのみ巻かれるものではなく、第２ピース１２０の外周面の一部、又は全部に巻かれることもある。コイル３５０の下側を支持するためにバルブ本体１００の外周面の一地点、例えば図２乃至図３Ｃに示すように、第１ピース１１０の外周面の一地点には、バルブ本体１００の半径方向に沿って外側に向けて突出したフランジ１１５が形成される。
【００６０】
フランジ１１５はコイル３５０の下端を支持することもあるが、本発明による電磁式流体制御バルブに第２ヨーク４００が具備された場合には、図２乃至図３Ｃに示すように第２ヨーク４００の下端を支持する。
一方、フランジ１１５はコイル３５０、または第２ヨーク４００の下端を支持する役割ばかりでなく、これらが結合されるべき正確な位置を決定する重要な役割も共に果たす。したがって、フランジ１１５が形成される場合、組立性が一層向上する。
【００６１】
一方、コイル３５０には、電気回路（図示せず）が連結される。電気回路はコイル３５０に電流を印加するために提供され、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でもコイルに電気回路が連結されることが理解できるであろう（図示省略）。
【００６２】
電気回路は、コイル３５０に供給する電流の強さ及び方向を任意に調節可能な回路から構成される。そのため、コイル３５０に印加される電流の方向を決定することにより、永久磁石２００が移動する方向、つまり上側方向、又は下側方向を決定できる。また、電流の強さを調節することで永久磁石２００の移動距離を調整可能である。永久磁石２００の移動距離を容易に調整できるということは、オリフィス１３１を通過する流体の量を容易に調節できるということを意味する。
【００６３】
上記のように電流の強さ及び方向を任意に調節可能な回路の一例としては、電流の方向と強さを調節するアナログ電流制御回路、パルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）などが挙げられる。アナログ電流制御回路、及びパルス幅変調回路は周知の技術であるのでその詳細な説明は省略する。但し、理解を助けるために簡単に説明すると、アナログ電流制御回路は、永久磁石の必要移動変位に対応する電流の方向及び大きさを制御電圧入力に対応して巻かれたコイルに印加する回路で、パルス幅変調回路は、デジタル化した印加電流の周期及びパルス幅を任意に調節することで、電流の強さを調節する回路である。したがって、コイル３５０に連結される電気回路は、アナログ電流制御回路、またはパルス幅変調回路を含むことが好ましい。しかし、本発明で使用される電気回路は、これにのみ限定されるものではなく、電流の強さ及び方向を任意に調節できるならば使用可能である。
【００６４】
一方、電気回路はコイル３５０に既に設定された強さの電流を印加可能な回路を含んでいることもある。この場合、コイル３５０には一定の強さの電流が印加されるので、永久磁石２００及びニードル２４０の移動変位は常に同一である。電気回路がこのように構成されると、ニードル２４０は単純にオリフィス１３１の開閉だけを行う開閉バルブとして作動する。勿論、この場合、電流の強さは決まっているとしても、電流の方向は変更が可能な回路から構成されればさらに良い。コイル３５０に印加される電流の方向を変更する技術も公知の一般的な技術であるので、その説明は省略する。
【００６５】
本発明では、永久磁石２００が磁気力によってバルブ本体１００内のスペース１１１に浮上した状態を維持する。このために、バルブ本体１００の外周面、より詳細には図１乃至図３Ｃに示すように、第１ヨーク３００が第１ピース１１０の外周面に設けられる。第１ヨーク３００は、永久磁石２００の上端にある磁界を集束できるように、純鉄などの透磁率の高い物質からなり、図２に示すように、永久磁石２００の上側の一部分に対応する位置の第１ピース１１０の外周面を囲むように設けられる。このような第１ヨーク３００は、例えばシリンダ形状で形成される。
【００６６】
上記のように高い透磁率を有する第１ヨーク３００が与えられると、永久磁石２００の上端部にある磁界は、第１ヨーク３００の上端部に集束される。したがって、集束された磁界によって、永久磁石２００の上端は第１ヨーク３００の上端部と最短距離を維持した状態に止まる。これにより、図９に示すように、永久磁石２００の上端は第１ヨーク３００の上端部と同一の高さで磁気力によって浮揚した状態を維持する。これにより、電流がコイル３５０に印加されていない状態でも、永久磁石２００に連結されたニードル２４０は、オリフィス１３１と所定の距離を維持したまま空中に浮揚した状態を維持する。
【００６７】
また、第１ヨーク３００は、電流がコイル３５０に印加されるときには永久磁石２００の位置を変更させる力を与える。このような原理については、図９乃至図１１Ｂを参照してより詳細に説明する。
【００６８】
一方、本発明による電磁式流体制御バルブは、図２及び図３Ｃに示すように、第２ヨーク４００をさらに含んでいる。第２ヨーク４００は、永久磁石２００の周辺の磁界をさらに集束させることで、バルブ本体１００内の磁束密度を高めるために設けられる。このようにバルブ本体１００内の磁束密度が高まると、永久磁石２００に加えられる磁気力が強くなるので、永久磁石２００は自重によって下方に落ちず、スペース１１１内で浮揚した状態を維持できる。また、第２ヨーク４００を備えると、第１ヨーク３００の大きさを小さくするなどの設計変更が可能となる。
【００６９】
第２ヨーク４００は、第１ヨーク３００と同様に透磁率の高い物質からなることが好ましい。このような第２ヨーク４００は、バルブ本体１００の外周面に結合されるが、コイル３５０を囲むように設置される。
このように設置される第２ヨーク４００は、下端部がバルブ本体１００のフランジ１１５に密着するように設置され、上端部は第１ヨーク３００と密着するように設けることが好ましい。
【００７０】
第２ヨーク４００内には、コイル３５０が収容されるので、本発明による電磁式流体制御バルブの組立性をより良好にするための構造が必要とされる。このため、本発明では、図２及び図３に示すように、第２ヨーク４００が二つのピースからなる構造を提示する。第２ヨーク４００が二つのピース、つまり上部ピース４１０と、下部ピース４３０と構成されると、バルブ本体１００の外周面に巻かれたコイル３５０をその内側に収容しやすくなるので、組立性が一層向上する。ここで、上部ピース４１０はコイル３５０の上側部を囲むように設けられ、下部ピース４３０はコイル３５０の下側部を囲むように設けられる。
【００７１】
一方、本発明による電磁式流体制御バルブが、上記の構造を有すると、永久磁石２００とロッド２３０、及びニードル２４０は、電磁気力によって浮揚した状態で上下方向に移動する。しかし、部品を製作、または組み立てるときに発生しうる形状加工誤差、及び組立誤差などが大きい場合、永久磁石２００とロッド２３０、及びニードル２４０が垂直軸に沿って正確に上下方向に移動せず、一方に片寄って上昇する現象が発生しうる。このような片寄り現象が発生すると、永久磁石２００とロッド２３０、及びニードル２４０が、バルブ本体１００の内壁面に当接することがあり、正確な作動が難しく、磨耗による寿命短縮が予想される。したがって、本発明では、このような問題を解決するための改善策を提示する。
【００７２】
上記の問題を解決するために、本発明による電磁式流体制御バルブは、電磁気力によって上下方向に移動する部品、つまり永久磁石２００、ロッド２３０、及びニードル２４０が垂直軸に沿って正確に上下方向に移動できるように案内するスプリング１６０，１７０をさらに備えている。スプリング１６０，１７０は、部品の移動を案内するばかりでなく、部品が上方又は下方に移動するときに、元の位置に戻すための復元力を与える役割も共に行う。このようなスプリング１６０，１７０は永久磁石２００により形成される磁界に影響を及ぼさないよう非磁性体からなることが好ましい。以下では、このような役割を果たすスプリング１６０，１７０の構造について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００７３】
本発明では、少なくとも１つ以上のスプリング１６０，１７０を備え、ロッド２３０を支持するように設けられる。図２及び図３Ｂの実施形態では、二つのスプリング１６０，１７０がロッド２３０を支持している。
説明の便宜上、以下ではロッド２３０の上側部を支持するものを第１スプリング１６０、下側を支持するものを第２スプリング１７０と称する。第１スプリング１６０と第２スプリング１７０は同一の構造を有し、それぞれその一部分がロッド２３０の外周面と、バルブ本体１００の内周面に固定される。このために第１及び第２スプリング１６０，１７０は、バルブ本体１００に固定される第１リング１６１，１７１と、ロッド２３０に固定される第２リング１６３，１７３と、さらに、第１リング１６１，１７１と第２リング１６３，１７３とを連結する多数のサスペンダー１６５，１７５とを有している。
【００７４】
第１リング１６１，１７１の内周面の直径は、第２リング１６３，１７３の外周面の直径より大きく形成される。第２リング１６３，１７３の内周面の直径は、ロッド２３０の外周面が圧入されかつ固定され得る大きさであれば充分である。ここで、第１スプリング１６０と第２スプリング１７０は、その設置位置が互いに異なる。したがって、ロッド２３０の外周面の直径が各部位ごとに異なるように形成される場合、第１スプリング１６０と第２スプリング１７０の各内周面の直径とが異なるように形成される。一方、図３Ｂに示すように、複数のサスペンダー１６５，１７５は、第１リング１６１，１７１と、第２リング１６３，１７３との間に放射状に配置され、第１リング１６１，１７１の内周面と、第２リング１６３，１７３の外周面とを連結する。
【００７５】
上記の構成を有するスプリング１６０，１７０において、サスペンダー１６５，１７５は第２リング１６３，１７３が半径方向に移動することを防止するために、第１リング１６１，１７１、及び第２リング１６３，１７３の半径方向に大きな硬性を有する。すると、第２リング１６３，１７３に収容されたロッド２３０も第１リング１６１，１７１、及び第２リング１６３，１７３の半径方向に移動できなくなり、ロッド２３０とニードル２４０、及び永久磁石２００がバルブ本体１００の内周面に接触することを防止できる。
【００７６】
一方、サスペンダー１６５，１７５は、また第１リング１６１，１７１、及び第２リング１６３，１７３の上下方向に弾力を有する。すると、第１リング１６１，１７１が固定された状態で第２リング１６３，１７３が上下方向に移動できるので、ロッド２３０の上下方向への移動を効果的に案内し得る。そして、ロッド２３０が上下方向に移動するときに、サスペンダー１６５，１７５は変形しつつ弾性エネルギーを蓄積するので、電磁気力が除去されたときにロッド２３０が元の位置に戻る復元力を与えることができる。
【００７７】
上記の構造を有するスプリング１６０，１７０のうち、第１スプリング１６０は、図３Ｂに示すように、永久磁石２００を貫通したロッド２３０の上端部を支持するように設置される。このために、第１スプリング１６０の第２リング１６３には、ロッド２３０の上端部が挿入固定され、第１スプリング１６０の第１リング１６１は、図３Ａに示すようにキャップ１５０と、後述するリミッター１４０との結合部位に挿入固定される。
【００７８】
そして、第２スプリング１７０は、ニードル２４０に連結されるロッド２３０の下端部を支持するように設置される。このために、第２スプリング１７０の第２リング１７３は、図３Ｂに示すようにロッド２３０と、ニードル２４０との結合部位に挿入固定され、また、第２スプリング１７０の第１リング１７１は、第１ピース１１０と、第２ピース１２０との結合部位に挿入固定される。上記の構造を有すると、第１及び第２スプリング１６０，１７０の第１及び第２リング（１６１と１７１，１６３と１７３）をバルブ本体１００、及びロッド２３０に設置するための別途の部品や構造が付加的に要求されないので、構造が非常に簡単で組立性が非常に向上する。
【００７９】
一方、コイル３５０に電流が印加され、永久磁石２００が上方又は下方に移動するとき、何らかの外部的な要因などによって、永久磁石２００が過度に移動する場合が発生しうる。このように永久磁石２００の移動量が過度になると、スプリング１６０，１７０のサスペンダー１６５，１７５が永久変形し、作動不良が引き起こされる。したがって、より安定的な性能を確保するためには、永久磁石２００の上下方移動量を制限する必要がある。
【００８０】
このために、本発明によるバルブは、図２及び図３Ａに示すように、さらに、リミッター１４０が設けられる。リミッター１４０は、永久磁石２００が設置されたスペース１１１の上端部の水平断面積を縮小させ、永久磁石２００がそれ以上に上昇することを防止する。このようなリミッター１４０は、キャップ１５０が設置された場合、バルブ本体１００のスペース１１１と、キャップ１５０との間に配置され、バルブ本体１００の内側に向けて突出する。そして、リミッター１４０は、永久磁石２００の上昇時に、永久磁石２００の上面と接触しうる程度の突出長さを有する。
【００８１】
このようなリミッター１４０は、リング状からなり、この場合、その内周は永久磁石２００の外周より小さく形成される。一方、リング状からなるリミッター１４０の下端を支持しながらその設置位置を正確に決定するために、図２乃至図３Ｃに示すように、段部１１６が、バルブ本体１００の上部の内壁面に形成される。しかし、リミッター１４０は、リング状のみに限定されず、バルブ本体１００の内壁から内側に向けて突出した単純な突起で構成することもできる。上記のような構造を有するリミッター１４０もまた、永久磁石２００により形成される磁界に影響を及ぼさないように非磁性体からなることが好ましい
【００８２】
上記のような構造を有する本発明の電磁式流体制御バルブは、電流がコイル３５０に印加されていない状態で、オリフィス１３１が完全に開放された常開式バルブ、またはオリフィス１３１が完全に閉鎖された常閉式バルブなどで実現することができる。勿論、オリフィス１３１が部分的に閉まっている状態のバルブでも実現される。このように多様な形態のバルブで実現するために、ニードル２４０の初期位置は非常に重要であり、ニードル２４０の初期位置を決定する方法も重要である。
【００８３】
以下では、各バルブ形態別にニードル２４０の初期位置、及びこれを決定するために本発明で提示する構造を図４Ａ及び図４Ｂに基づいて説明する。
参考までに、図４Ａ及び図４Ｂは、それぞれ常開式バルブと常閉式バルブとで製作された場合の、第１ヨークの垂直長さとニードルの位置を示す図面であり、図４Ａは電流の非印加時にニードルがオリフィスを常に開放する常開式バルブを示す図面、図４Ｂは電流の非印加時にニードルがオリフィスを常に閉鎖する常開式バルブを示す図面である。
【００８４】
図４Ａを参照すると、常開式バルブにおいて、ニードル２４０は、その先端部２４３がオリフィス１３１内に挿入されていない状態で配置される。これは、永久磁石２００により形成された磁界によって永久磁石２００に作用する磁気力、そして、スプリング１６０，１７０により支持される力などによって可能となる。このような原理は、既に説明されているので省略する。そして、図４Ｂを参照すると、常閉式バルブにおいて、ニードル２４０は、先細になった先端部２４３がオリフィス１３１の入口と完全に密着して配置される。
【００８５】
上記のようにコイル３５０に電流が印加されていない状態で、ニードル２４０の初期位置をそれぞれ異なるように配置するために、構造変更が要求される。このような構造変更として、最も簡単なことは、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１ヨーク３００の上下方向の長さを調節することである。即ち、相違する二つのバルブにおいて、コイル３５０が同一の形態に巻かれた場合、コイル３５０の上端から第１ヨーク３００の上端までの長さを互いに異なるように調整すると、ニードル２４０の初期位置が互いに異なって決定される。これを簡単に説明する。
【００８６】
図４Ａと図４Ｂとを比較すると、図４Ａの制御バルブの第１ヨーク３００の上下方向の長さ（Ｌ0）が、図４Ｂのバルブの第１ヨーク３００の上下方向の長さ（Ｌc）より長く形成されることが分かる。これは、図４Ａの第１ヨーク３００の上端が、図４Ｂの第１ヨーク３００の上端より高い高さを有するということを意味する。したがって、図４Ａでは、高い位置で磁界が集束され、これによって、永久磁石２００も高い位置に浮上することで、ニードル２４０は高い位置に配置される。反面、図４Ｂでは低い位置で磁界が集束され、これによって、永久磁石２００も低い位置に浮上するので、ニードル２４０は、低い位置に配置される。
【００８７】
上記のような原理によって、図４及び図４Ｂに示すように、第１ヨーク３００を除いた全ての部品の規格が、全て同一の場合、第１ヨーク３００の上下方向の長さを変更する簡単な構造変更のみでも、簡単に常開式バルブまたは常閉式バルブを具現することができる。勿論、第１ヨーク３００の上下方向の長さを適切に設計すると、ニードル２４０がオリフィス１３１内に若干挿入された状態も維持できる。上記とは異なり、ロッド２３０、またはニードル２４０の上下方向の長さを変更する方法を通じてニードル２４０の初期位置を決定することもできるだろう。
【００８８】
上記のような構造を有する本発明の電磁式流体流れバルブにおいて、第１ポート１３５、及び第２ポート１２１にはそれぞれチューブ（図示せず）が連結される。ここで、第１ポート１３５に連結されるチューブを第１チューブ（図示せず）、第２ポート１２１に連結されるチューブを第２チューブとすると、第１チューブ及び第２チューブのうち何れか一方は、流体が流入する入口チューブとして機能し、他方は、流体が吐き出される出口チューブとして機能する。
【００８９】
例えば、圧力の高い流体が、第１チューブを介してバルブ本体１００内に流入した後にオリフィス１３１を経由し、第２チューブ２を介して吐き出される場合、第１チューブは入口チューブ、また第２チューブは出口チューブとしての機能をそれぞれ果たす。勿論、この際、第１ポート１３５は入口ポート、第２ポート１２１は出口ポートとして機能する。これとは逆に、圧力の高い流体が第２チューブを介してバルブ本体１００に流入した後、オリフィス１３１を経て第１チューブに吐き出される場合、第１チューブと第１ポート１３５はそれぞれ入口チューブと入口ポートとして、第２チューブと第２ポート１２１はそれぞれ出口チューブと出口ポートとして機能する。
【００９０】
一方、本発明では高い圧力と温度を有した流体がオリフィス１３１を通過した後に温度と圧力が降下するような構造を提示する。このために、オリフィス１３１の直径は、第１ポート１３５の直径より小さく形成される。このような構造を有すると、第２ポート１２１を介して流入した高い圧力と、温度を有した流体がオリフィス１３１を通過した後、広い空間に吐き出されながら断熱膨張するので、急速に圧力及び温度が降下する。
【００９１】
一方、ニードル２４０が位置する第２ピース１２０のキャビティ１２５は、オリフィス１３１の直径より当然大きく形成される。したがって、高い圧力と温度を有した流体が第１ポート１３５を介して流入する場合にも、流体は、オリフィス１３１を通過した後、断熱膨張しながら温度と圧力が降下する。
【００９２】
上記のようにバルブ本体１００内に流入し、オリフィス１３１を経由した後、外部に吐き出される流体の種類は非常に多様である。流体の例として、気体状態、液体状態、気体と液体とが混合した状態の流体などや、最近研究が進むことに伴ってその使用範囲が広がる超臨界流体がある。
ここで、超臨界流体について簡単に説明する。ある流体に臨界値を越える圧力と温度が加えられると、流体は気体と液体との区別がよく付かない状態となる。この時には、更なる圧力を加えても液体にならず、非凝縮性気体となる。このような状態を超臨界と云い、その状態の溶媒を超臨界流体と云う。このような超臨界流体は、液体の密度と相似値を有し、粘度は気体に近く、拡散係数は液体の場合より１００倍ぐらい大きい値を有する。
【００９３】
一方、上記の構造を有する本発明による電磁式流体制御バルブは次のように組み立てられる。まず、ロッド２３０を永久磁石２００と結合する。
そして、永久磁石２００をバルブ本体１００の第１ピース１１０に挿入して装着する。永久磁石２００が装着された後、第１ピース１１０の内部の上側にリミッター１４０と、第１スプリング１６０を順次に挿入した後に、キャップ１５０を結合させる。これは、図３Ａを参照するとより理解しやい。
【００９４】
次に、第２スプリング１７０の第２リング１７３をロッド２３０の下端部に挿入した後、ニードル２４０をロッド２３０の下端部に結合させる。そして、第２ピース１２０を第１ピース１１０に結合させて固定する。すると、第２スプリング１７０の第１リング１７１は、相互にねじ結合、溶接、又は圧入により結合される、第１ピース１１０と第２ピース１２０との間に堅固に固定される。また、第２スプリング１７０の第２リング１７３は、ロッド２３０の下端部に結合して固定される。そして、第３ピース１３０は第２ピース１２０の下端に結合して固定する。かかる過程は図３Ｂを参照するとより理解しやすい。
【００９５】
バルブ本体１００と、その内側に設置される部品との組立が完了すると、コイル３５０と、第２ヨーク４００をバルブ本体１００の外周面に装着する。そして、第１ヨーク３００を第２ヨーク４００の上側に位置するようにバルブ本体１００の外周面に装着する。かかる過程は図３Ｃを参照すると理解しやすい。本発明は、上記のように構造が非常に簡単で組立が容易であるという長所がある。
【００９６】
以下では、本発明による制御バルブの第２実施形態について説明する。
上述したことから、第２実施形態は第１実施形態との相違点を中心に簡単に説明する。下記で省略された第２実施形態の構造に関する説明は、第１実施形態における同一の符号を付した同一の構成要素についての説明を参照して欲しい。
参考までに、第２実施形態の構造を示す図５乃至図８Ｂは、第１実施形態の構造を示す図１乃至図４Ｂとそれぞれ順次に対応する。
【００９７】
図５は、本発明による電磁式流体制御バルブの第２実施形態の斜視図であり、図６は図５の横断面を示す斜視図である。また、図７Ａ乃至図７Ｃは、図６の部分的な分離斜視図であり、図７Ａはバルブ本体の内部のほぼ上側に設置される部品の構造を示す分離斜視図、図７Ｂはバルブ本体の内部のほぼ下側に設置される部品の構造を示す分離斜視図、図７Ｃは内部に部品が装着されたバルブ本体とその外部に装着される部品の構造を示す分離斜視図である。
【００９８】
第１実施形態では、流体の流動方向がバルブを経由しながら垂直に変更されるのに対し、第２実施形態では、流体の流動方向は変更されない。このために、二つのポート、つまり第１ポート１３５と第２ポート１５５は、図５乃至図７Ｂに示すように、バルブ本体１００の下端と上端にそれぞれ形成される。したがって、第２実施形態において、流体はバルブ本体１００の上端と下端のうち何れか一方を介して流入した後、他方を介して外部に排出される。この場合、バルブ本体１００の内部空間は、流体が充分に流動可能なスペースが確保されなければならず、このために永久磁石２００に流体が通過可能な流路ホール２２０が形成される。したがって、例えば第１ポート１３５を介して流入した流体は、オリフィス１３１と、永久磁石２００の流路ホール２２０を経由した後、第２ポート１５５に吐き出される。以下では、これについてより詳細に説明する。
【００９９】
図５乃至図７Ｂを参照すると、第２実施形態で第２ポート１５５は第１実施形態とは異なり、バルブ本体１００の上端、例えばキャップ１５０に形成される。第２実施形態において、バルブ本体１００は、３つの部分、つまり第１乃至第３ピース１１０，１２０，１３０を含んでいる。ここで、キャップ１５０は第１ピース１１０の上端に結合され、第２ポート１５５がキャップ１５０の中央に上下方向に大きく形成される。したがって、第２ポート１５５は、第１ピース１１０の上側の外部空間と、バルブ本体１００のスペース１１１とを連通させる。このような第２ポート１５５は、第１ポート１３５と同軸線上に位置するように配置されることが好ましい。すると、流体の流動抵抗をより減少させることができ、流体の流動流路を変更しないように、本発明による流体流れ制御バルブを設置できる。
【０１００】
一方、バルブ本体１００の第１ピース１１０の下側は、第１実施形態とは異なり、図５に示すように完全開放されることが好ましい。これは第２ポート１５５と、第１ポート１３５を介してバルブ本体１００の内側を流動する流体の流動流路を充分に確保するためである。したがって、第１ピース１１０の内壁に永久磁石２００を支持するために突出する段部１１２は、永久磁石２００の下端の円周部を若干支持できる程度だけ突出することが好ましい。
【０１０１】
図６に示すように、コイル３５０は、第１ピース１１０の外周面ばかりでなく、第２ピース１２０の外周面の上側の一部にも巻かれる。そして、流体流れ制御バルブに第２ヨーク４００が与えられる場合、バルブ本体１００の外周面の上側に、第２ヨーク４００が設けられる。一方、第２実施形態では、コイル３５０及び第２ヨーク４００は、第１ピース１１０ばかりでなく、第２ピース１２０の外周面にも与えられるので、図７Ｃに示すように、これらを支持するために第２ピース１２０の外周面にフランジ１２７が突出する。フランジ１２７は、コイル３５０及び第２ヨーク４００を下側で支持する役割ばかりでなく、これらの組立時に装着位置を決定する役割も果たす。
【０１０２】
一方、第２実施形態において、コイル３５０及び第２ヨーク４００は、第１及び第２ピース１１０，１２０の外周面に装着されるので、第１及び第２ピース１１０，１２０が永久磁石２００によって形成される磁界に影響を与えないために、第１及び第２ピース１１０，１２０は、非磁性体物質で構成されることが好ましい。勿論、第３ピース１３０も非磁性体物質で構成されるならばさらに良い。
【０１０３】
図７Ａに示すように、永久磁石２００には少なくとも一つ以上の流路ホール２２０が上下方向に貫通する。ここで、流路ホール２２０は、図７Ａに示すように多数個が形成され、流体が均等に分布して流動し得るように放射状に配置されることが好ましい。これは、バルブ本体１００内を流動する流体の流路を広く確保し、流動抵抗を最小化するためである。
【０１０４】
一方、上記で述べていない構成要素の構造及びこれらの結合関係は、同一の符号の第１実施形態における構成要素のそれと大同小異であり、ここでは省略する。第２実施形態もまた、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、常開式又は常閉式バルブに具体化することができる。また、その方法は第１実施形態におけるものと同様である。また、第２実施形態によるバルブの組立方法も第１実施形態におけるのと同様であるので、これ以上の説明は省略する。
なお、以下では上記の構造を有する本発明による電磁式流体制御バルブの作動原理について、図９乃至図１１Ｂを参照しながら説明する。勿論、以下で説明する内容は第１及び第２実施形態に共に同様に適用される。
【０１０５】
図９は、本発明によるバルブで永久磁石が磁気力により浮上する原理を示すものであって、非磁性体からなる部品が除去された形状を示す概略図である。図１０は、永久磁石に加えられる磁気力（Ｆｍ）と、永久磁石の垂直軸変位（Ｚ）との関係を示すグラフである。また、図１１Ａ及び図１１Ｂは、コイルに電流が印加される方向にしたがって形成される誘導磁界（Ｂu，Ｂd）と、永久磁石に加えられる誘導起電力（Ｆu，Ｆd）との関係を示すものであって、図１１Ａは上から見てコイルに反時計方向に電流が印加されたときの形状を示す図面であり、図１１Ｂは上から見て電流が時計方向にコイルに印加されたときの形状を示す図面である。
【０１０６】
まず、図９を参照すると、コイル３５０に電流が印加されなかったとき、永久磁石２００は、その上端が第１ヨーク３００の上端と同じ高度に位置するように浮上した後、その位置を維持する。これをより詳しく説明すると次の通りである。
【０１０７】
永久磁石２００の上端周囲の磁界は、第１ヨーク３００の上端周囲に集束される。したがって、永久磁石２００の上端は、集束された磁界によって第１ヨーク３００の上端と同一の位置を維持しようとする。この際、永久磁石が図９のＺ軸に沿って上下に移動する場合、永久磁石２００、第１ヨーク３００、及び第２ヨーク４００によって、強力な磁界が永久磁石２００の周辺に形成され、この磁界によって永久磁石２００に加えられる磁気力Ｆｍは、図１０に示すような様相を帯びる。参考までに、図１０でＺ軸の値は、永久磁石２００の上端の高さであり、Ｚ0は、第１ヨーク３００の上端の高さと同じ高さにある時の永久磁石２００の上端の高さである。
【０１０８】
図１０に示すように永久磁石２００の上端の位置がＺ0より低いと、上方に磁気力が作用し、永久磁石２００の上端の位置がＺ0より高いと、下方に磁気力が作用する。さらに、永久磁石２００がＺ0の位置を離脱して上昇または下降すると、スプリング１６０，１７０には弾性エネルギーが蓄積され、永久磁石２００を元の位置に取り戻そうとする復元力が作用する。
このように、磁気力とスプリング１６０，１７０の弾性復元力によって、永久磁石２００は、電流がコイル３５０に印加されなかった時に、非常に安定的に一定の位置に浮上した状態を維持する。
【０１０９】
上記の状態において、電流がコイル３５０に印加されると、永久磁石２００は、上方又は下方に移動する。以下では、このような原理を図１１Ａ及び図１１Ｂに基づいて説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、Ｍは永久磁石２００の磁力の大きさを示し、ＢuとＢdはコイル３５０に電流が印加されるときに発生する誘導磁界を示す。また、ＦuとＦdは、コイル３５０に電流が印加されるときに発生する誘導起電力を示す。
【０１１０】
図１１Ａを参照すると、バルブを上から見てコイル３５０に反時計方向に電流が印加された場合、磁気誘導法則によってバルブ本体１００内には上方向の磁界Ｂuが誘導され、この誘導磁界の大きさは、コイル３５０に印加される電流の強さに比例する。この誘導磁界によって、永久磁石２００は上方向に作用する誘導起電力Ｆuを受ける。したがって、永久磁石２００は上側に上昇し、これによって、ニードル２４０がオリフィス１３１から遠ざかるので、オリフィス１３１の開放面積を広げるか完全に開放させる。
【０１１１】
一方、上記のように誘導起電力によって永久磁石２００が上昇すると、永久磁石２００には、永久磁石２００が上昇した高さに比例した大きさを有する多様な形態の復元力が作用する。この際に作用する復元力としては、永久磁石２００と、第１及び第２ヨーク３００，４００により形成され、永久磁石２００に作用する磁気力と、スプリング１６０，１７０によって作用する弾性復元力がある。さらに、流体が第２ポート１２１から流入した後、第１ポート１３５を介して吐き出される場合には、オリフィス１３１を通過する流体による圧力降下が挙げられる。ここで、圧力降下について簡単に説明する。
【０１１２】
ニードル２４０がオリフィス１３１を開放させると、オリフィス１３１を介して下側に流体が流れ、流体の流動方向、つまり下側方向に圧力降下が発生する。この圧力降下によってニードル２４０とロッド２３０、及び永久磁石２００にも所定の力が加えられる。したがって、流体自体の圧力と、圧力降下によって加えられる力は、誘導起電力により上昇する永久磁石２００を復元させるための力として作用する。それに対し、流体が第１ポート１３５を介して流入した後、第２ポート１２１を介して吐き出される場合には、上側方向に流体の圧力が加えられる。したがって、この場合、流体の圧力は、永久磁石２００を上昇させるので、復元力でない上昇力として作用する。
【０１１３】
したがって、上記のように電流がコイル３５０に印加されると、永久磁石２００が上昇し、永久磁石２００を上昇させる誘導起電力と、永久磁石２００を取り戻そうとする復元力とが、平行となる地点で永久磁石２００が止まる。したがって、コイル３５０に電流が続けて印加されると、ニードル２４０は永久磁石２００と共に上昇した状態を維持したままでオリフィス１３１を開放することができる。
【０１１４】
一方、コイル３５０に印加される電流の強さを異なるように調整すると、誘導起電力の強さが変化するので、変化した誘導起電力の強さと復元力とが平行となる新たな地点にニードル２４０が位置する。
すると、ニードル２４０の先端部２４３が移動して、オリフィス１３１の開放面積、つまり流体が通過可能な有効面積を線形的に変化させる。これにより、本発明によるバルブは、コイル３５０に印加される電流の強さを調節することで、非常に容易にオリフィス１３１を通過する流体の流量を調節できる。一方、図１１Ａに示す場合は、図４Ｂ及び図８Ｂに示すような常閉式バルブ、またはコイル３５０に電流が印加されなかったときに、ニードル２４０がオリフィス１３１に若干挿入された状態を維持するように作られたバルブに適用できる。
【０１１５】
図１１Ｂを参照すると、バルブを上から見てコイル３５０に時計方向に電流が印加された場合、磁気誘導法則によって、バルブ本体１００内には下方の磁界Ｂdが誘導され、この誘導磁界の大きさはコイル３５０に印加される電流の強さに比例する。この誘導磁界によって永久磁石２００は下方に作用する誘導起電力Ｆdを受ける。したがって、永久磁石２００は下側に下降し、これによってニードル２４０がオリフィス１３１に近づくので、オリフィス１３１の開放面積を狭めるか完全に閉鎖する。
【０１１６】
図１１Ａの場合にも図１１Ｂに示す場合と同様に、永久磁石２００の移動時に復元力が発生する。したがって、誘導起電力と復元力とが相互平行となる地点まで、永久磁石２００は下降する。これにより、ニードル２４０も共に下降してオリフィス１３１の開放面積を減少させるか完全に閉鎖する。したがって、本発明を用いると、図１１Ｂに示すような方向に電流が与えられる時にも、オリフィス１３１を通過する流体の量を効果的に制御可能である。
【０１１７】
一方、図１１Ｂに示された場合は、図４Ａ及び図８Ａに示すような常開式バルブ又はコイル３５０に電流が印加されていないときに、ニードル２４０がオリフィス１３１に若干挿入された状態を維持するように作られたバルブとして適用できる。
【０１１８】
一方、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、電流がコイル３５０に印加された状態で電流の供給が中断されると、復元力によって永久磁石２００及びニードル２４０が元の位置に戻る。この際、電流の印加量を徐々に減らしながら中断すると、急激な復帰に伴う問題、例えばスプリング１６０，１７０に無理な力が加えられたり、急激な復帰時にニードル２４０とオリフィス１３１の入口、又は永久磁石２００とリミッター１４０とがぶつかる騒音などが発生するような問題、そして、誤動作や破損などの問題を効果的に防止できる。
【０１１９】
上記のように本発明の流体流れ制御バルブは、電流の方向と強さを調節して流体の流動量を線形的に調整可能な線形膨張バルブとして具体化することができる。
また、電流印加時にオリフィス１３１を開放したり閉鎖する開閉バルブとしても利用できる。かかる本発明による電磁式流体制御バルブは、例えばエアコン、冷蔵庫など流体の断熱膨張作用を用いた線形膨張バルブなど、チューブ内を流動する流体を制御する様々な分野に広く適用される。また、自動車タイヤの適正耐圧を維持するため、気体の流れを調節するのに適用することができる。そして、自動車電子制御エンジン用燃料噴射装置の過給圧力を調節するための調節バルブとしても適用可能である。また、自動車自動変速装置の流圧調節装置、能動懸架装置、流圧調節装置、及び自動制動装置の圧力調節装置などにも適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】図１は、本発明による電磁式流体制御バルブの第１実施形態の斜視図である。
【図２】図２は、図１の横断面を示す斜視図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２の部分的な分離斜視図であり、バルブ本体の内部のほぼ上側に設置される部品の構造を示す分離斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２の部分的な分離斜視図であり、バルブ本体とその内部のほぼ下側に設置される部品の構造を示す分離斜視図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図２の部分的な分離斜視図であり、内部に部品が装着されたバルブ本体と、その外部に装着される部品の構造を示す分離斜視図である。バルブ本体とその内部のほぼ下側に設置される部品の構造を示す分離斜視図。
【図４Ａ】図４Ａは、図２のバルブが常開式と常閉式バルブとにそれぞれ製作された場合、第１ヨークの垂直長さとニードルの位置を示し、かつ電流の非印加時にニードルがオリフィスを常に開放する常開式バルブを示す図面である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２のバルブが常開式と常閉式バルブとにそれぞれ製作された場合、第１ヨークの垂直長さとニードルの位置を示し、かつ電流の非印加時にニードルがオリフィスを常に閉鎖する常閉式バルブを示す図面である。
【図５】図５は、本発明による電磁式流体制御バルブの第２実施例の斜視図である。
【図６】図６は、図５の横断面を示す斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６の部分的な分離斜視図であり、バルブ本体の内部のほぼ上側に設置される部品の構造を示す分離斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図６の部分的な分離斜視図であり、バルブ本体とその内部のほぼ下側に設置される部品の構造を示す分離斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図６の部分的な分離斜視図であり、内部に部品が装着されたバルブ本体とその外部に装着される部品の構造を示す分離斜視図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図６のバルブが常開式と常閉式バルブとにそれぞれ製作された場合、第１ヨークの垂直長さとニードルの位置を示し、電流の非印加時にニードルがオリフィスを常に開放する常開式バルブを示す図面である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図６のバルブが常開式と常閉式バルブとにそれぞれ製作された場合、第１ヨークの垂直長さとニードルの位置を示し、電流の非印加時にニードルがオリフィスを常に閉鎖する常閉式バルブを示す図面である。
【図９】図９は、本発明によるバルブで永久磁石が磁気力により浮上する原理を示すもので、非磁性体からなる部品が除去された形状を示す概略図である。
【図１０】図１０は、永久磁石に加えられる磁気力（Ｆｍ）と、永久磁石の垂直軸変位（Ｚ）との関係を示すグラフである。
【図１１Ａ】図１１Ａは、コイルに電流が印加される方向にしたがって形成される誘導磁界と、永久磁石に加えられる誘導起電力との関係を示すもので、上から見てコイルに反時計方向に電流が印加されたときの形状を示す図面である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、コイルに電流が印加される方向にしたがって形成される誘導磁界と、永久磁石に加えられる誘導起電力との関係を示すもので、上から見てコイルに時計方向に電流が印加されたときの形状を示す図面である。
【符号の説明】
【０１２１】
１００：バルブ本体
１１０：第１ピース
１１１：スペース
１２０：第２ピース
１２１：第２ポート
１３０：第３ピース
１３１：オリフィス
１３５：第１ポート
１４０：リミッター
１５０：キャップ
１６０，１７０：スプリング
２００：永久磁石
２３０：ロッド
２４０：ニードル
３００：第１ヨーク
３５０：コイル
４００：第２ヨーク
【図１】
2005030586.tif 000003
【図２】
2005030586.tif 000004
【図３Ａ】
2005030586.tif 000005
【図３Ｂ】
2005030586.tif 000006
【図３Ｃ】
2005030586.tif 000007
【図４Ａ】
2005030586.tif 000008
【図４Ｂ】
2005030586.tif 000009
【図５】
2005030586.tif 000010
【図６】
2005030586.tif 000011
【図７Ａ】
2005030586.tif 000012
【図７Ｂ】
2005030586.tif 000013
【図７Ｃ】
2005030586.tif 000014
【図８Ａ】
2005030586.tif 000015
【図８Ｂ】
2005030586.tif 000016
【図９】
2005030586.tif 000017
【図１０】
2005030586.tif 000018
【図１１Ａ】
2005030586.tif 000019
【図１１Ｂ】
2005030586.tif 000020