(57)【要約】マイクロ弁は、磁気コイル（１）と該コイルによって作動する電機子（６）とを備えた磁気駆動装置が位置している駆動ハウジング（３）を有している。２個の弁座（１０ａ，１０ｂ）が形成されているフランジ付きハウジング（２）が前記駆動ハウジングに取り付けられている。前記電機子に結合された作動ロッカ（４）によって弁座に対して押圧されうるメンブレン（５）が駆動ハウジング（３）とフランジ付きハウジング（２）との間に位置している。前記作動ロッカ（４）は枢動ベアリングを有しており、そのピン（１３）はフランジ付きハウジング（２）の支承面に対して直接位置することによって特定の位置をとる。前記面は駆動ハウジング（３）に面しており、従って公差の必要性を回避している。
2004518093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個のソレノイドと該ソレノイドによって作動するようにされている電機子とを含む磁気駆動装置が配置されている駆動ハウジングと、前記駆動ハウジングに対して装着され、少なくとも１個の弁座が形成されているフランジ付きハウジングと、前記駆動ハウジングとフランジ付きハウジングとの間に配置されたダイフラムであって、前記電機子に結合された整流ロッカによって弁座に対して押圧されるようにされたダイフラムとからなるマイクロ弁において、前記整流ロッカが、前記駆動ハウジングに面する前記フランジ付きハウジングの着座面に直接当接することによって決まる位置をその軸心がとる枢動ベアリングを有していることを特徴とするマイクロ弁。
【請求項２】
前記整流ロッカが前記フランジ付きハウジングの着座面に支持された少なくとも１個のベアリングピンを有していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ弁。
【請求項３】
前記フランジ付きハウジングの着座面が概ね平坦であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロ弁。
【請求項４】
前記枢動ベアリングが、前記フランジ付きハウジングの着座面と駆動ハウジングの着座面とが合わされて形成された、半径方向案内のための案内面を有していることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載のマイクロ弁。
【請求項５】
前記電機子が前記整流ロッカと接続されているか、あるいは該ロッカと一体物として形成されているかされ、該ロッカによって支持されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のマイクロ弁。
【請求項６】
前記磁気駆動装置が、前記フランジ付きハウジングに面するウエッブと、該ウエッブによって接続された２本の脚とを含むＵ字形のヨークを有し、前記電機子が全体的にハンマー形状であり、前記整流ロッカにしっかりと接続されかつ前記脚の間を延びる胴部、並びに該胴部の自由端に結合され、前記脚の自由端面と対向する極面を含むハンマー頭とを含むことを特徴とする請求項５に記載のマイクロ弁。
【請求項７】
前記ハンマー頭の極面と前記脚の自由端面とが、該枢動ベアリングの軸心の周りの円弧に沿って湾曲されていることを特徴とする請求項６に記載のマイクロ弁。
【請求項８】
前記電機子が、前記駆動ハウジングの内面と前記電機子のハンマー頭との間で支持された圧縮ばねによって休止位置に弾圧されることを特徴とする請求項６または７に記載のマイクロ弁。
【請求項９】
前記胴部が前記整流ロッカからハンマーの頭までテーパのついた形状とされていることを特徴とする請求項６から８までのいずれか１項に記載のマイクロ弁。
【請求項１０】
前記磁気駆動装置が、前記フランジ付きハウジングから離れる方向に面したウエッブと該ウエッブによって接続された２本の脚とを含むＵ字形のヨークを有し、前記電機子が前記ヨークの脚の自由端に対する対向配置で枢着されており、かつ前記電機子が圧縮ばねによって前記整流ロッカに結合されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のマイクロ弁。
【請求項１１】
前記電機子が圧縮ばねによって休止位置まで弾圧されることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロ弁。
【請求項１２】
前記Ｕ字形のヨークの各脚にソレノイドが装着されており、前記ソレノイドは整流力を発生させるために短時間並列接続で作動することが可能で、かつ保持力を発生させるために直列接続で作動可能であることを特徴とする請求項６から１１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記ソレノイドに供給される電流強度が前記電機子の枢動角に応答して閉鎖ループにおいて制御されることを特徴とする請求項６から９までのいずれか１項に記載のマイクロ弁を作動させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、少なくとも１個のソレノイドと該ソレノイドによって作動するようにされた電機子とを含む磁気駆動装置が配置されている駆動ハウジングと、前記駆動ハウジングに対して装着され、少なくとも１個の弁座が形成されているフランジ付きのハウジングと、前記駆動ハウジングとフランジ付きハウジングとの間に配置されたダイアフラムであって、前記電機子に結合された整流ロッカ（ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ  ｒｏｃｋｅｒ）によって前記弁座に対して押圧されるダイフラムとからなるマイクロ弁（ｍｉｃｒｏｖａｌｖｅ）に関する。
【０００２】
マイクロ弁において、ソレノイドであることが好ましい弁の駆動装置によって得ることのできる作動力は構造的な容積が段々と小さくなるにつれて大きく減少し、一方構成要素の製造上の公差は相対条件が増すので、どの製造上の公差も弁が設計的に小型化されればされるほど負担が大きくなる。
【０００３】
本発明は、技術的な仕様や低製造コストを可能な限り変えることなく、更なる小型化を達成するために、特に駆動装置と整流ロッカとの間の境界面における公差が回避される極めてコンパクトなマイクロ弁を提供する。
【０００４】
本発明によれば、整流ロッカは枢動ベアリングを有し、その軸心は駆動ハウジングに面するフランジ付きのハウジングの着座面と直接当接することによって決まる位置をとる。このようにして、整流ロッカが駆動ハウジング内で、あるいはその上に支持されるような場合には不可避である構成要素の公差および製造上の公差が排除される。
【０００５】
本発明の有利な別の展開においては、マイクロ弁の構造上の容積が小さくなったとしても、得られうる整流力は、空間が最適に利用され、ソレノイドや鉄製ヨークが計画的に配置されているので、却って増すことになる。従って、次に大きな弁タイプの性能データが達成されるか、あるいはそれよりも優れている。
【０００６】
更に、マイクロ弁の好適実施例において、媒体と接触している空間はダイアフラムによって駆動部分から密封分離されており、そのためにダイフラムが作動している間撓み抵抗が効果を示すので、必要とされる作動力が更に増す。
【０００７】
マイクロ弁の第１の設計において、電機子は周知の設計の様に駆動ハウジングに装着されるのでなくて、ソレノイドに直接、あるいはその中に枢着されることによってその枢動に抵抗する摩擦が低減する。
【０００８】
マイクロ弁の第２の設計において、電機子は整流ロッカと一体物として形成され、そのためフランジ付きのハウジングの着座面において整流ロッカと共に支持されており、それによって更に構成要素の公差および製造上の公差並びに電機子と整流ロッカとの間の摩擦が排除される。
【０００９】
本発明の更に別の特徴や利点が以下の説明および添付図面から明らかとなる。
【００１０】
図１から図３までに示す実施例において、マイクロ弁はソレノイド１と、フランジ付きハウジング２と、駆動ハウジング３と、整流ロッカ４と、ダイアフラム５と、電機子６とから構成されている。弁座１０ａ，１０ｂはフランジ付きハウジングに組み込まれている。ダイアフラム５は媒体と接触している弁１１の部分を駆動部分１２から分離している。ダイフラムは整流ロッカを介して作動し、該整流ロッカは駆動ハウジングの底側にある半円形くぼみ１４に保持され、かつフランジ付きハウジング２の着座面１４ａに直接載っている２本のベアリングピン１３を含む。枢動ベアリング１５に装着された電機子６が圧縮ばね１６によって整流ロッカ４に力を加える。この力が整流ロッカに接続されたダイアフラム５をフランジ付きハウジングに位置した弁座１０ａに押圧することによって、弁座を閉鎖する。ソレノイド１に電圧を印加すると、電機子６を枢動させる磁力が発生する。電機子６は、それ自体第２の圧縮ばね１７によって弾圧されていて枢動する整流ロッカ４を解放し、ダイアフラム５を常閉弁座１０ａから持ち上げ、他方常開弁座１０ｂを閉鎖する。
【００１１】
何らかの公差を回避するために、本発明における整流ロッカは駆動ハウジングに設けられた孔におけるベアリングピンを介して通常の要領で装着されるのではなくて、整流ロッカ４のベアリングピン１３が、弁座が組み込まれているフランジ付きハウジング２の着座面１４ａに直接位置している。それによって、駆動ハウジングに別の孔を設けることによって起因する公差が回避される。更に、整流ロッカの枢点と弁座の上縁部との間の距離が小さくなり、そのため、２個の弁座を密封しているダイフラムが、整流ロッカを支持するために駆動ハウジングに孔を備えている周知の設計の場合よりも弁座における横方向の動きがはるかに小さくなり、このため弁座を密封するために要するダイアフラムの作動力を低減する。
【００１２】
図４に示すマイクロ弁の第２の実施例において、整流ロッカと電機子とは組み合わされて単一の回転電機子１８を形成している。駆動装置はＵ字形ヨーク２１を有しており、該ヨークのウエッブはフランジ付きハウジング２に面している。回転電機子１８は第１の実施例における整流ロッカ４と同じように装着されている。更に、回転電機子１８は全体的に、整流ロッカにしっかりと接続され、ヨークの脚の間を延びる胴、並びにヨークの脚の自由端面２２，２３に対向している極面を有するハンマーの頭からなるハンマーの形状をしている。前記の極面は整流ロッカの枢動ベアリングの軸心からの距離に対応する曲率を有する端面と同様に湾曲している。各々１個のソレノイド２０ａ，２０ｂがヨークの２本の脚に滑り込まされている。２個のソレノイド２０ａ，２０ｂを通して電流が流れると直ちに、ヨーク２１に磁界が発生し、該磁界は休止位置に偏向している回転電機子をヨークの２本の脚と重なるように移動させ、それによって回転電機子にトルクが発生し、次いで該トルクはダイアフラム５を移動させる。回転角度対トルクの進路は回転電機子とヨークとの回転運動の間相互に対向して位置する面２２，２３を適当に設計することによって変更することができ、そのため弁の開閉機能の他に、印加された電流と概ね比例する回転電機子の回転角度を達成することが可能であり、従って弁は閉鎖ループ制御弁としても使用可能である。枢点で支持された電機子が整流ロッカに回転運動を伝達し、当然電機子と整流ロッカとの間の接触点が摩擦する周知のロッカ弁および前述した機能原理と比較して、本実施例においては回転電機子の支承点を除いて何ら余分の摩擦損失は発生しない。更に、そのため弁は殆ど何ら騒音なく整流する。
【００１３】
磁気力を発生させるには、Ｕ字形に曲げられたヨーク２１に滑り込ませたソレノイド２０ａ，２０ｂは、流体原理によって規定される長方形の構造空間を最適使用するように、かつ弁の幅寸法を可及的小さく保つように直列で接続されることが好ましい。弁の性能データを更に高めるために、双方のソレノイドは、適当な電子回路によって該弁の整流工程の間短時間並列に接続させることができる。このようにして、電機子を誘引するに十分な磁気力を短時間増大させることができる。電機子６がソレノイド１によって誘引されるや否や、電機子とソレノイドとの間に小さい空隙があるため磁石の磁気力は顕著に増大し、その後２個のソレノイドは過度の加熱を避けるために再び直列に接続しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
整流ロッカと電機子とが個別の要素であるタイプのマイクロ弁の全体構造を断面図で示す。
【図２】
該マイクロ弁の斜視図である。
【図２ａ】
駆動ハウジングにおけるベアリング用くぼみとフランジ付きハウジングの着座面とを示す詳細図である。
【図３】
ベアリングピンを含む整流ロッカを示す詳細図である。
【図４】
整流ロッカと電機子とが一体物要素である実施例におけるマイクロ弁の全体構造を断面図で示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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