JP2005061443A

JP2005061443A - Solenoid-operated proportional valve

Info

Publication number: JP2005061443A
Application number: JP2003207576A
Authority: JP
Inventors: Makoto Uchino; 誠内野; Koichi Teraki; 功一寺木
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-03-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solenoid-operated proportional valve capable of working with an enhanced actuation accuracy by reducing the friction of a sliding member to be driven being coupled with a degree-of-opening control valve. <P>SOLUTION: Current is fed to a coil 17 wound on a bobbin 16, and a plunger 19 (moving core) fitted loosely in the bobbin 16 is moved advancing and retreating, and thereby the passing degree of opening of the degree-of-opening control valve 15 coupled with the plunger 19 is controlled, and the passing amount of the main fluid Fm between a main fluid supply port 14 and a main fluid output port 13 is put under proportional control with respect to the input current value. A bearing fluid Fb is supplied to an air bearing 21 (static pressure gas bearing) positioned at the periphery of the plunger and fixed to the inside of the bobbin 16, and thereby a thin fluid film is formed between the plunger 19 and the air bearing 21 so as to support the plunger 19. Because the plunger 19 can move advancing and retreating smoothly without encountering the frictional resistance, this proportional valve 1 can work with an enhanced actuation accuracy and adjusting accuracy. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソレノイドにより開度制御弁の通過開度を制御することで主流体の流量や圧力を比例制御して出力する電磁式比例弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気体または液体などによる主流体の流量または圧力を制御する比例弁のひとつとして、供給する電流値の大きさに比例して開度制御弁における流体の通過する開度を制御する電磁式比例弁がある。一般的にこの電磁式比例弁には、筒形状のボビンの外周側にコイルを巻回し、内周側に可動鉄心であるプランジャをばね力で押圧しながら進退移動自在に設けた構成のソレノイドが多く用いられており、そして通過孔を有する弁座（またはスリーブなど）とそれを閉止可能な弁体とで構成する開度制御弁を主流体の供給ポートと出力ポートの間の流路に設け、プランジャに弁体を連結させて開度制御弁の通過開度を連続的に制御するものである。
【０００３】
このような電磁式比例弁によれば、コイルに供給する電流値にほぼ比例してプランジャの進退移動変位が変化し、それによりプランジャに連結している弁体と弁座の間の開度も制御できることから、通過孔を通過する主流体の流量または圧力を制御できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プランジャは筒形状のボビンの内周に嵌合して摺動する構成であることから、それらの間には必然的に摩擦力が生じてしまうことになる。この摩擦力は、プランジャに連結する開度制御弁の操作において、開度制御のリニアリティ（比例線形性）に狂いを生じさせたり、ヒステリシス（履歴現象）を生じさせる原因となり、さらに経年変化などによってこの摩擦力が増加することで、その作動精度や調整精度に大きく弊害を与える要因となっている。
【０００５】
本発明の目的は、開度制御弁に連結して駆動する摺動部材の摩擦を低減させて作動精度を向上させた電磁式比例弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁式比例弁は、コイルを巻回されたボビンと、ボビンの収容穴に進退自在に設けられた可動鉄心と、可動鉄心に押圧力を付加する押圧弾性部材と、主流体供給ポートと主流体出力ポートの間に設けられて可動鉄心の進退変位に連動して通過開度が制御される開度制御弁と、軸受用流体をボビンの収容穴の側面に導入する軸受用流体供給路と、ボビンの収容穴の側面に設けられて可動鉄心の側面との間に軸受用流体を噴射して流体膜を形成する静圧気体軸受とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電磁式比例弁は、静圧気体軸受は多孔質材料で形成されたエアベアリングであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の電磁式比例弁は、軸受用流体供給路が主流体供給ポートに連通し、軸受用流体は主流体から一部抽気した流体であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電磁式比例弁は、軸受用流体が主流体から独立して供給されるものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電磁式比例弁は、開度制御弁がダイヤフラム弁であって、静圧気体軸受を通過した後の軸受用流体の流通経路と主流体の流通経路とが隔絶されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電磁式比例弁は、開度制御弁がポペット弁であって、静圧気体軸受を通過した後の軸受用流体の流通経路が主流体供給ポートに連通していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の電磁式比例弁は、ボビンには収容穴に導入された軸受用流体をコイルにまで導入する冷却孔が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である電磁式比例弁を示す斜視図であり、図２（Ａ）は図１における２Ａ−２Ａ線に沿う断面図であり、図２（Ｂ）は図１における２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。本実施の形態の電磁式比例弁は、静圧気体軸受に供給する軸受流体を主流体の一部から転用して供給するものである。
【００１４】
図１において、電磁式比例弁１は直方体形状の弁ブロック２と、この弁ブロック２の図中上面に取り付けた円柱形状のソレノイド３と、このソレノイド３を３方で覆って弁ブロック２に固定するハウジング４とを有している。弁ブロック２は、直方体をソレノイド３の軸方向に２つに分割した形状の第１ブロック２ａと第２ブロック２ｂを有し、第１ブロック２ａにはハウジング４を嵌め込ませるための切り欠き部５が２箇所形成されている。第１ブロック２ａと第２ブロック２ｂが重なった状態で図示しないねじ部材により一体に固定されている。
【００１５】
ハウジング４は、ソレノイド３の端面に接触する位置の端板部４ａとその両側から直角に曲がった２つの側板部４ｂとで一体に形成されたコの字形状のものであり、２つの側板部４ｂがそれぞれ切り欠き部５にはまって第１ブロック２ａを挟みこみ、各側板部４ｂに形成した貫通溝４ｃに固定ねじ６を貫通させて第１ブロック２ａにねじ結合することで、ソレノイド３とハウジング４が弁ブロック２に固定されるようになっている。また後述するソレノイド３の固定ステム１８が、ハウジング４の端板部４ａを貫通突出しロックナット７でねじ止めされている。
【００１６】
図２において、第１ブロック２ａと第２ブロック２ｂは互いの接触面にそれぞれ第１流体圧室８と第２流体圧室９が重なる配置で形成されており、その間には弾性材料からなるダイヤフラム１０が挟まれて２つの流体圧室８，９を区画している。第２流体圧室９には先端に通過孔１１が形成された弁座１２が形成されており、通過孔１１は第２ブロック２ｂの側面に形成された主流体供給ポート１４に連通し、第２流体圧室９は反対側の側面に形成された主流体出力ポート１３に連通している。ダイヤフラム１０は外周側のコンボリューション１０ａがたわむことで中心側の円形閉止部１０ｂが弁座１２に当接されて通過孔１１を閉止できるようになっている。
【００１７】
弁座１２とダイヤフラム１０は併せてダイヤフラム弁で構成される開度制御弁１５であり、弁座１２の通過孔１１の開口部とダイヤフラム１０との間の距離、つまり通過開度を制御することで主流体供給ポート１４と主流体出力ポート１３間の主流体Ｆｍの通過量を制御できるようになっている。本実施の形態において主流体Ｆｍは、主流体供給ポート１４に接続された図示しない圧縮ポンプなどの圧縮空気供給源から供給される圧縮空気（正圧気体）とする。
【００１８】
ソレノイド３は、円筒部１６ａを有してその一端と途中位置の２箇所に円形フランジ１６ｂを有するボビン１６と、このボビン１６の２つの円形フランジ１６ｂの間で円筒部１６ａの外周に巻回されたコイル１７と、ボビン１６の円筒部１６ａの内周で外方端部に固定された固定ステム１８と、同じくボビン１６の円筒部１６ａの内周（収容穴）の第２ブロック２ｂ側に遊嵌されたプランジャ１９（可動鉄心）と、固定ステム１８とプランジャ１９の間に挟まれるように設置された圧縮ばね２０（押圧弾性部材）と、プランジャ１９の外周に位置してボビン１６の内周側に固定された静圧気体軸受としてのエアベアリング２１とを有している。
【００１９】
ボビン１６の円筒部１６ａで第１ブロック２ａ内に挿入している部分の外周には、軸受用流体Ｆｂを流通させるための外周流通溝２２が形成されている。また、円筒部１６ａの内周でエアベアリング２１の外周の位置には、エアベアリング２１の外径より少し大きい内径の流通チャンバ２３が形成されており、この流通チャンバ２３と外周流通溝２２の間を連通させるための連通孔２４がボビン１６に円周方向に複数配置されている。円筒部１６ａの内周側で、エアベアリング２１の固定位置と固定ステム１８の固定位置の間には、エアベアリング２１の内径より大きく外径より小さい冷却用チャンバ２５が形成されている。この冷却用チャンバ２５は、２つの円形フランジ１６ｂの間でコイル１７が巻回されている円筒部１６ａの外周と、円周方向に複数配置された冷却孔２６で連通されている。
【００２０】
コイル１７には図示しない制御装置が接続されており、この制御装置によってコイル１７は連続的または多段階的に増減制御された電流が入力されるようになっている。
【００２１】
エアベアリング２１は、焼結金属、焼結樹脂、焼結カーボンなどの多孔質材料で構成される厚さ寸法の小さい円筒形状物であって、ボビン１６の内周側で流通チャンバ２３を内側から塞ぐ配置に固定されている。流通チャンバ２３内に供給される軸受用流体Ｆｂがエアベアリング２１とボビン１６との間から漏れることのないよう、ボビン１６はエアベアリング２１に対してその内周嵌合部分を焼き嵌めて固定することが望ましい。
【００２２】
固定ステム１８は、外周固定部１８ａと調整ねじ１８ｂの２つの磁性材料部材で構成されており、円筒形状に形成された外周固定部１８ａは、その鍔部とロックナット７とでハウジング４を挟んで固定され、調整ねじ１８ｂは外周固定部１８ａに形成されたねじ孔２７に軸方向でねじ送り可能にねじ結合されている。外周固定部１８ａのボビン１６内部側に位置する端部には後述するプランジャ１９の挿入端部が挿入可能な挿入穴１８ｃが形成されており、また外周固定部１８ａのねじ孔２７の内径は圧縮ばね２０を挿入可能な径で形成されている。
【００２３】
プランジャ１９は磁性材料からなる円柱形状物であり、エアベアリング２１の内周に対してわずかな隙間で遊嵌し軸方向に沿って進退自在に取り付けられている。プランジャ１９のボビン１６内部側に位置する方の端部には、対向する固定ステム１８の挿入穴１８ｃに挿入可能な小径の挿入端部１９ａが形成されており、その端面からプランジャ１９の内部にむかって順にフランジ付き円筒キャップ２８を挿入させた大径孔１９ｂと、コイルばねの形態の圧縮ばね２０を挿入可能な径の中径孔１９ｃと、圧縮ばね２０より径の小さい小径孔１９ｄとが一体に形成されている。
【００２４】
固定ステム１８のねじ孔２７内で調整ねじ１８ｂの端面からプランジャ１９の中径孔１９ｃまでが圧縮ばね２０を収容するばね圧力室２９を形成しており、その中に圧縮ばね２０を設置することでプランジャ１９は常にボビン１６から弁座１２への方向に押圧力としてのばね力を受けるようになっている。このように構成されたソレノイド３は、制御装置からの入力電流に対して比例する磁気的吸引力でプランジャ１９を軸方向に変位させ、その変位は入力電流に比例する。また調整ねじ１８ｂをねじ送りしてその位置を変えることにより、プランジャ１９に付加する圧縮ばね２０のばね力を変えることができ、それによりソレノイド３のソレノイド電流とプランジャ１９の変位特性を調整することができる。
【００２５】
プランジャ１９の第１流体圧室８内に位置するその端面には結合円板３０を介してダイヤフラム１０の円形閉止部１０ｂが結合されており、プランジャ１９の進退移動によってダイヤフラム１０の円形閉止部１０ｂと弁座１２との間の通過開度が制御される。すなわち、コイル１７への入力電流を止めた場合には、圧縮ばね２０のばね力によりプランジャ１９がソレノイド３から突出して円形閉止部１０ｂと通過孔１１を密着閉止させ、開度制御弁１５は閉弁状態となってプランジャ１９は前進限位置となる。またコイル１７への入力電流を最も多くした場合には、プランジャ１９がソレノイド３の内部に引き込んで円筒キャップ２８が固定ステム１８に接触することで後退限位置となり、開度制御弁１５は円形閉止部１０ｂと通過孔１１との間の隙間を最も広げた開弁状態となる。そしてコイル１７への入力電流値をその間で連続的に変化させることにより、プランジャ１９が入力電流値に比例して前進限位置と後退限位置の間を進退移動することになり、またプランジャ１９の進退変位に比例して開度制御弁１５の通過開度および主流体Ｆｍの通過量が増減することになる。
【００２６】
そして本実施の形態の電磁式比例弁１においては、静圧気体軸受であるエアベアリング２１に供給する軸受用流体Ｆｂとして主流体Ｆｍから一部抽気した流体を利用するものとし、そのためにエアベアリング２１に軸受用流体Ｆｂを供給する軸受用流体供給路３１は、主流体供給ポート１４からボビン１６の外周流通溝２２までの間を連通させるよう第１ブロック２ａと第２ブロック２ｂに渡って形成されている。またエアベアリング２１を通過した軸受用流体Ｆｂの一部はプランジャ１９側面に沿って第１流体圧室８に流れ込むが、これを外部大気に排出するための２本の流体排出路３３が第１ブロック２ａの内部に形成されている。
【００２７】
またボビン１６の内周と外周固定部１８ａとの間や、第１ブロック２ａとボビン１６の円筒部１６ａの挿入部分との間で外周流通溝２２を挟む２箇所には、軸受用流体Ｆｂの漏出を防ぐためのシール材３４，３５が設置されている。
【００２８】
以上の構成の電磁式比例弁１は、ソレノイド３に入力する電流値の大きさに比例させて開度制御弁１５の通過開度を制御し、それにより開度制御弁１５に通過させる主流体Ｆｍの流量や圧力を増減制御するものである。
【００２９】
以下に本実施の形態の電磁式比例弁１の作動について説明する。図２において、まず電磁式比例弁１の初期操作としてソレノイド３のコイル１７に接続する図示しない制御装置を操作し、コイル１７への入力電流値を０として磁束を発生させずにソレノイド３におけるプランジャ１９の吸引を停止させた状態としておく。このときプランジャ１９は圧縮ばね２０から受けるばね力によりソレノイド３から突出する前進方向に押圧移動されることになり、プランジャ１９に連結されているダイヤフラム１０が弁座１２に密着閉止して開度制御弁１５が閉弁状態となる。
【００３０】
このようにして主流体供給ポート１４と主流体出力ポート１３との連通を遮断した状態で、次に図示しない圧縮空気供給源を操作して主流体供給ポート１４に圧縮空気（主流体Ｆｍ）を供給する。このとき開度制御弁１５が完全に閉弁状態となっているため通過孔１１まで導入された主流体Ｆｍのほとんどはその流通を止められるが、そのうちの一部の主流体Ｆｍが軸受用流体供給路３１を介して抽気され、軸受用流体Ｆｂとしてボビン１６の外周流通溝２２にまで導入される。
【００３１】
この外周流通溝２２に導入された軸受用流体Ｆｂは、ボビン１６の外周流通溝２２に均等にゆきわたって各連通孔２４を介して流通チャンバ２３に流入し、多孔質材料のエアベアリング２１を浸透通過してその内周側に位置するプランジャ１９の側面全体に向けて均等に噴射される。
【００３２】
このプランジャ１９の側面に噴射された軸受用流体Ｆｂは、エアベアリング２１とプランジャ１９との間の隙間で薄い流体膜を形成してプランジャ１９の外周側面を全周にわたって押圧し、その結果プランジャ１９はエアベアリング２１と直接接触することなく流体膜によってその姿勢を支持されるようになる。ここで静圧気体軸受が多孔質材料で形成されたエアベアリング２１であることから、プランジャ１９の外周側面に対して軸受用流体Ｆｂの噴射を均等に分散させて行うことができ、流体膜を好適に形成してプランジャ１９を良好に支持することができることになる。
【００３３】
薄い流体膜となってプランジャ１９の外周を支持した軸受用流体Ｆｂは、プランジャ１９の側面に沿って第１流体圧室８またはボビン１６内部の冷却用チャンバ２５のどちらかに流れ込む。第１流体圧室８に流れ込んだ軸受用流体Ｆｂは２本の流体排出路３３を介して外部大気に排出され、冷却チャンバ２５に流れ込んだ軸受用流体Ｆｂは各冷却孔２６を介してコイル１７の内周に導入されてコイル１７を構成する導線の隙間を通過してコイル１７を冷却したのちに外部大気に排出される。
【００３４】
このようにプランジャ１９が軸受用流体Ｆｂにより支持されている状態となってはじめて電磁式比例弁１は通常の作動が行える状態となる。この状態で図示しない制御装置を操作してコイル１７への入力電流を増減変化させることにより、その入力電流値に対してソレノイド３のプランジャ吸引力が比例変化し、このプランジャ吸引力と圧縮ばね２０のばね力との釣り合いによってプランジャ１９の進退移動変位を入力電流値に対して比例制御することができる。そのプランジャ１９の進退移動変位に対して開度制御弁１５の通過開度も比例的に増減制御されることになり、その結果、主流体出力ポート１３に出力される主流体Ｆｍの通過量は入力電流値に対して比例的に増減制御されることになる。
【００３５】
このように開度制御弁１５を開弁状態としている際に、軸方向に進退移動するプランジャ１９はエアベアリング２１との間に形成された薄い流体膜のみによって支持されているため、他の部材と摺接せずに摩擦抵抗を受けることなく進退移動することができる。したがってプランジャ１９を移動させるばね力およびソレノイド３の吸引力の損失が極めて小さいものとなり、プランジャ１９は円滑な進退移動が可能となる。このため、入力電流値に対するプランジャ１９の進退移動変位の線形比例特性においてリニアリティが良好となり、かつヒステリシスが低減され、すなわち入力電流値に対する電磁式比例弁１の比例制御性が大幅に向上することになる。
【００３６】
したがって以上により本実施の形態の電磁式比例弁１は、摺動部材であるプランジャ１９の摩擦を低減して作動精度、調整精度および耐久性について向上させたものとなっている。またプランジャ１９の進退移動が円滑となってソレノイド３の必要吸引力が低下することから、コイル１７の低電力化および小型化を図ることもできる。
【００３７】
また冷却チャンバ２５から冷却孔２６を介してコイル１７の内部に軸受用流体Ｆｂが通過して排出されることで、コイル１７に発生した熱が効果的に排出される冷却作用が働くことになるため、コイル１７の発熱による温度上昇を押さえることができる。
【００３８】
なお、エアベアリング２１などの静圧気体軸受に供給する軸受用流体Ｆｂは、圧縮空気などの正圧気体のみが適用可能である。したがって本実施の形態の電磁式比例弁１は軸受用流体Ｆｂを抽気する主流体Ｆｍは正圧気体のみが適用されるものとなり、すなわち電磁式比例弁１は正圧気体の通過量を入力電流値により比例制御する用途にのみ用いられる。また軸受用流体Ｆｂを主流体Ｆｍの一部から抽気して供給していることにより、軸受用流体Ｆｂの供給源を特別に設ける必要がないため設備の簡素化が図れることになる。
【００３９】
また本実施の形態の電磁式比例弁１は、その主流体出力ポート１３に流量センサまたは圧力センサを備え、そこからの検出値に基づいて開度制御弁１５の通過開度をフィードバック制御することで、流量制御弁または圧力制御弁を構成することができる。
【００４０】
図３は本発明の第２の実施の形態である電磁式比例弁の断面図であり、図３（Ａ）は同図（Ｂ）における３Ａ−３Ａ線に沿う断面図であり、図３（Ｂ）は同図（Ａ）における３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。この図においては、図２に示した電磁式比例弁と共通する部材や形状部分には同一の符号が付されている。本実施の形態の電磁式比例弁は、軸受用流体Ｆｂとして利用する正圧気体を、静圧気体軸受に専用に独立して供給するものである。
【００４１】
図３において、本実施の形態の電磁式比例弁１０１が有する軸受用流体供給路１３１は、第１ブロック１０２ａの側面に形成した軸受用流体供給ポート１３６からボビン１６の外周流通溝２２まで連通するよう第１ブロック１０２ａの内部に形成されている。この軸受用流体供給ポート１３６には図示しない圧縮空気供給源などが接続され、電磁式比例弁１０１を作動させる際には常に正圧気体を供給するようにしておく。
【００４２】
このような構成の本実施の形態の電磁式比例弁１０１にあっては、主流体Ｆｍと軸受用流体Ｆｂをそれぞれ個別に独立して供給するものであり、また電磁式比例弁１０１の内部においても各流体Ｆｍ，Ｆｂは混合することなく完全に隔絶されて流通するものであるため、各流体Ｆｍ，Ｆｂは異なる形態のものを適用することができる。つまり軸受用流体Ｆｂについては前述したように正圧の気体でなければならないが、それに対して主流体Ｆｍは真空圧のように負圧気体で供給したり、または主流体Ｆｍを圧油などの液体などで供給することも可能となる。また前記の第１の実施の形態と比較しても軸受用流体Ｆｂを主流体Ｆｍから抽気しない分だけ主流体Ｆｍの供給損失をなくし安定させることができる利点もある。
【００４３】
図４は本発明の第３の実施の形態である電磁式比例弁の断面図であり、図４（Ａ）は同図（Ｂ）における４Ａ−４Ａ線に沿う断面図であり、図４（Ｂ）は同図（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。この図においては、図２、図３に示した電磁式比例弁１，１０１と共通する部材や形状部分には同一の符号が付されている。本実施の形態の電磁式比例弁は、軸受用流体Ｆｂとして利用する正圧気体を静圧気体軸受に専用に独立して供給したのち、流体圧室８，９で主流体Ｆｍと合流させて主流体供給ポート２１４または主流体出力ポート２１３のいずれかから排出するものである。
【００４４】
図４において、本実施の形態の電磁式比例弁２０１が備える第１ブロック２０２ａの内部には流体排出路３３（図２参照）が形成されておらず、また第１流体圧室８と第２流体圧室９の間にはダイヤフラムではなくリング形のシール材２３７が挟まれているだけであり、すなわち第１流体圧室８と第２流体圧室９は一体に連通形成されて主流体供給ポート２１４と主流体出力ポート２１３および第１ブロック２０２ａとプランジャ２１９との間の隙間にだけ連通する構成となっている。なお、本実施の形態では、弁座１２の通過孔１１には主流体出力ポート２１３が連通し、第２流体圧室９は主流体供給ポート２１４が連通している。
【００４５】
また弁座１２に対向する側のプランジャ２１９の端面に開閉弁シール材２１０が取り付けられており、開度制御弁２１５はこのプランジャ２１９の開閉弁シール材２１０とこれに密着して通過孔１１が閉止される弁座１２とで構成するポペット弁となっている。コイル１７への入力電流値に比例変化してプランジャ２１９が進退移動することにより、それに比例変化して開度制御弁２１５の通過開度が増減することになる。
【００４６】
なお、前述したように正圧気体である軸受用流体Ｆｂを主流体Ｆｍに混合することになるため、本実施の形態の電磁式比例弁２０１が用いることのできる主流体Ｆｍは正圧気体に限られる。
【００４７】
また開度制御弁２１５が閉止している状態では軸受用流体Ｆｂは必ず主流体供給ポート２１４から流出させることになるが、その場合に主流体Ｆｍの供給圧力が軸受用流体Ｆｂの供給圧力を超えて大きくなると、エアベアリング２１において主流体Ｆｍが逆流してしまうことになる。このような逆流を防ぐために、主流体Ｆｍの供給経路には必ずリリーフ弁などの圧力設定用のレギュレータを取り付け、主流体Ｆｍの供給圧力を軸受用流体Ｆｂの供給圧力より低く設定する必要がある。
【００４８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、プランジャ２１９の外周側面に軸受用流体Ｆｂを噴射してそれとの間に薄い流体膜を形成する静圧気体軸受は上記実施の形態のように多孔質材料で構成されるエアベアリング２１に限定されるものではなく、他にも側面に径の小さい噴射孔を多数形成した円筒形状部材などで構成する静圧気体軸受なども適用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、開度制御弁に連結して駆動する可動鉄心の側面を、軸受用流体を噴射して形成した流体膜で支持するため、可動鉄心の進退移動における摩擦を低減して電磁式比例弁の作動精度、調整精度を向上させることができる。
【００５０】
また本発明によれば、静圧気体軸受が多孔質材料で形成されたエアベアリングであることで、可動鉄心の側面に対する軸受用流体の噴射を均等に分散させて行うことができ、流体膜を好適に形成して可動鉄心を支持することができる。
【００５１】
また本発明によれば、軸受用流体は主流体から一部抽気した流体とすることで、軸受用流体の供給源を特別に設ける必要がないため設備を簡素化することができる。
【００５２】
また本発明によれば、軸受用流体が主流体から独立して供給されるものとすることで、軸受用流体を主流体から抽気しない分だけ主流体の供給損失をなくし安定させることができる。
【００５３】
また本発明によれば、開度制御弁がダイヤフラム弁で構成されていることで耐食性や耐久性の高いものとなり、かつ軸受用流体が主流体から独立して供給されて静圧気体軸受を通過した後の軸受用流体の流通経路と主流体の流通経路とがダイヤフラム弁により隔絶されていることで、主流体と軸受用流体は異なる形態のものを適用することができる。
【００５４】
また本発明によれば、ボビンの収容穴に導入された軸受用流体をコイルにまで導入する冷却孔が形成されていることで、コイルの内部に軸受用流体を通過させて熱を効果的に排出する冷却効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態である電磁式比例弁を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は図１における２Ａ−２Ａ線に沿う断面図であり、（Ｂ）は図１における２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】第２の実施の形態である電磁式比例弁の断面図であり、（Ａ）は（Ｂ）における３Ａ−３Ａ線に沿う断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】第３の実施の形態である電磁式比例弁の断面図であり、（Ａ）は（Ｂ）における４Ａ−４Ａ線に沿う断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１電磁式比例弁
２弁ブロック
２ａ第１ブロック
２ｂ第２ブロック
３ソレノイド
４ハウジング
４ａ端板部
４ｂ側板部
４ｃ貫通溝
５切り欠き部
６固定ねじ
７ロックナット
８第１流体圧室
９第２流体圧室
１０ダイヤフラム
１０ａコンボリューション
１０ｂ円形閉止部
１１通過孔
１２弁座
１３主流体出力ポート
１４主流体供給ポート
１５開度制御弁
１６ボビン
１６ａ円筒部
１６ｂ円形フランジ
１７コイル
１８固定ステム
１８ａ外周固定部
１８ｂ調整ねじ
１８ｃ挿入穴
１９プランジャ（可動鉄心）
１９ａ挿入端部
１９ｂ大径部
１９ｃ中径部
１９ｄ小径部
２０圧縮ばね（押圧弾性部材）
２１エアベアリング（静圧気体軸受）
２２外周流通溝
２３流通チャンバ
２４連通孔
２５冷却用チャンバ
２６冷却孔
２７ねじ孔
２８円筒キャップ
２９ばね圧力室
３０結合円板
３１軸受用流体供給路
３２鋼球
３３流体排出路
３４，３５シール材
１０１電磁式比例弁
１０２弁ブロック
１０２ａ第１ブロック
１０２ｂ第２ブロック
１３１軸受用流体供給路
１３６軸受用流体供給ポート
２０１電磁式比例弁
２０２ａ第１ブロック
２１０開閉弁シール材
２１３主流体圧出力ポート
２１４主流体圧供給ポート
２１５開度制御弁
２１９プランジャ
２３７シール材
Ｆｍ主流体
Ｆｂ軸受用流体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic proportional valve that controls and outputs the flow rate and pressure of a main fluid by controlling the opening degree of the opening degree control valve with a solenoid.
[0002]
[Prior art]
As one of proportional valves that control the flow rate or pressure of the main fluid such as gas or liquid, there is an electromagnetic proportional valve that controls the opening of the fluid in the opening control valve in proportion to the magnitude of the supplied current value. is there. In general, this electromagnetic proportional valve has a solenoid having a configuration in which a coil is wound around the outer periphery of a cylindrical bobbin and the plunger, which is a movable iron core, is pushed forward and backward while being pressed by a spring force on the inner periphery. An opening control valve is used in the flow path between the main fluid supply port and the output port, and is used as a valve seat (or a sleeve) having a passage hole and a valve body capable of closing the valve seat. The valve body is connected to the plunger to continuously control the opening degree of the opening degree control valve.
[0003]
According to such an electromagnetic proportional valve, the forward / backward movement displacement of the plunger changes substantially in proportion to the current value supplied to the coil, and thus the opening between the valve body connected to the plunger and the valve seat is also increased. Since it can be controlled, the flow rate or pressure of the main fluid passing through the passage hole can be controlled.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the plunger is configured to slide while being fitted to the inner periphery of the cylindrical bobbin, a frictional force is inevitably generated between them. This frictional force causes the linearity (proportional linearity) of the opening degree control to become distorted or causes hysteresis (history phenomenon) in the operation of the opening degree control valve connected to the plunger. The increase of the frictional force is a factor that greatly affects the operation accuracy and adjustment accuracy.
[0005]
An object of the present invention is to provide an electromagnetic proportional valve in which the operation accuracy is improved by reducing the friction of a sliding member connected to and driven by an opening control valve.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The electromagnetic proportional valve of the present invention includes a bobbin wound with a coil, a movable iron core provided in a bobbin receiving hole so as to be movable forward and backward, a pressing elastic member for applying a pressing force to the movable iron core, and a main fluid supply port An opening control valve provided between the main fluid output port and the passage opening degree is controlled in conjunction with the forward / backward displacement of the movable iron core, and a bearing fluid supply for introducing the bearing fluid into the side surface of the bobbin receiving hole It has a static pressure gas bearing which is provided in a side of a passage and a receiving hole of a bobbin, and injects a bearing fluid between a side of a movable iron core, and forms a fluid film.
[0007]
The electromagnetic proportional valve of the present invention is characterized in that the static pressure gas bearing is an air bearing formed of a porous material.
[0008]
The electromagnetic proportional valve of the present invention is characterized in that the bearing fluid supply path communicates with the main fluid supply port, and the bearing fluid is a fluid partially extracted from the main fluid.
[0009]
The electromagnetic proportional valve of the present invention is characterized in that the bearing fluid is supplied independently from the main fluid.
[0010]
The electromagnetic proportional valve of the present invention is characterized in that the opening control valve is a diaphragm valve, and the flow path of the bearing fluid after passing through the static pressure gas bearing is isolated from the flow path of the main fluid. And
[0011]
The electromagnetic proportional valve of the present invention is characterized in that the opening control valve is a poppet valve, and the flow path of the bearing fluid after passing through the static pressure gas bearing communicates with the main fluid supply port. .
[0012]
In the electromagnetic proportional valve of the present invention, the bobbin is formed with a cooling hole for introducing the bearing fluid introduced into the accommodation hole to the coil.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an electromagnetic proportional valve according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line 2A-2A in FIG. 1, and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2B-2B in FIG. In the electromagnetic proportional valve of the present embodiment, the bearing fluid supplied to the static pressure gas bearing is diverted and supplied from a part of the main fluid.
[0014]
In FIG. 1, an electromagnetic proportional valve 1 is a rectangular parallelepiped valve block 2, a cylindrical solenoid 3 attached to the upper surface of the valve block 2 in the figure, and the solenoid 3 is fixed to the valve block 2 by covering the solenoid 3 in three directions. Housing 4. The valve block 2 has a first block 2a and a second block 2b each having a rectangular parallelepiped shape divided into two in the axial direction of the solenoid 3, and a notch 5 for fitting the housing 4 into the first block 2a. Are formed in two places. In a state where the first block 2a and the second block 2b are overlapped, they are integrally fixed by a screw member (not shown).
[0015]
The housing 4 has a U-shape formed integrally with an end plate portion 4a at a position in contact with the end face of the solenoid 3 and two side plate portions 4b bent at right angles from both sides thereof. 4b is fitted into the notch 5 and sandwiches the first block 2a. The fixing screw 6 is passed through the through groove 4c formed in each side plate 4b and screwed to the first block 2a. The housing 4 is fixed to the valve block 2. A fixed stem 18 of the solenoid 3 to be described later projects through the end plate portion 4 a of the housing 4 and is screwed with a lock nut 7.
[0016]
In FIG. 2, the first block 2a and the second block 2b are formed in such a manner that the first fluid pressure chamber 8 and the second fluid pressure chamber 9 overlap each other on their contact surfaces, and a diaphragm made of an elastic material is provided therebetween. 10 is sandwiched between the two fluid pressure chambers 8 and 9. The second fluid pressure chamber 9 is formed with a valve seat 12 having a passage hole 11 formed at the tip thereof. The passage hole 11 communicates with a main fluid supply port 14 formed on a side surface of the second block 2b, and The two fluid pressure chambers 9 communicate with a main fluid output port 13 formed on the opposite side surface. The diaphragm 10 is configured such that the convolution 10a on the outer peripheral side bends so that the circular closing portion 10b on the center side is brought into contact with the valve seat 12 and the passage hole 11 can be closed.
[0017]
The valve seat 12 and the diaphragm 10 are an opening control valve 15 that is configured by a diaphragm valve, and controls the distance between the opening of the passage hole 11 of the valve seat 12 and the diaphragm 10, that is, the passage opening. Thus, the passage amount of the main fluid Fm between the main fluid supply port 14 and the main fluid output port 13 can be controlled. In the present embodiment, the main fluid Fm is compressed air (positive pressure gas) supplied from a compressed air supply source such as a compression pump (not shown) connected to the main fluid supply port 14.
[0018]
The solenoid 3 is wound around the outer periphery of the cylindrical portion 16a between the two circular flanges 16b of the bobbin 16 having the cylindrical portion 16a and having a circular flange 16b at one end and an intermediate position of the cylindrical portion 16a. The coil 17, the fixed stem 18 fixed to the outer end at the inner periphery of the cylindrical portion 16 a of the bobbin 16, and the second block 2 b side of the inner periphery (accommodating hole) of the cylindrical portion 16 a of the bobbin 16. The fitted plunger 19 (movable iron core), the compression spring 20 (pressing elastic member) installed so as to be sandwiched between the fixed stem 18 and the plunger 19, and the inner circumference of the bobbin 16 located on the outer circumference of the plunger 19 And an air bearing 21 as a static pressure gas bearing fixed to the side.
[0019]
On the outer periphery of the portion inserted into the first block 2a in the cylindrical portion 16a of the bobbin 16, an outer peripheral flow groove 22 for flowing the bearing fluid Fb is formed. A flow chamber 23 having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the air bearing 21 is formed at the inner periphery of the cylindrical portion 16 a and at the outer periphery of the air bearing 21. A plurality of communication holes 24 are arranged in the bobbin 16 in the circumferential direction. A cooling chamber 25 that is larger than the inner diameter of the air bearing 21 and smaller than the outer diameter is formed between the fixed position of the air bearing 21 and the fixed position of the fixed stem 18 on the inner peripheral side of the cylindrical portion 16a. The cooling chamber 25 is communicated with the outer periphery of the cylindrical portion 16a around which the coil 17 is wound between the two circular flanges 16b through a plurality of cooling holes 26 arranged in the circumferential direction.
[0020]
A control device (not shown) is connected to the coil 17, and a current that is controlled to increase or decrease continuously or in multiple stages is input to the coil 17 by this control device.
[0021]
The air bearing 21 is a cylindrical member having a small thickness and made of a porous material such as sintered metal, sintered resin, or sintered carbon. It is fixed in a closing arrangement. The bobbin 16 is shrink-fitted and fixed to the air bearing 21 so that the bearing fluid Fb supplied into the flow chamber 23 does not leak from between the air bearing 21 and the bobbin 16. It is desirable.
[0022]
The fixed stem 18 is composed of two magnetic material members, that is, an outer peripheral fixed portion 18 a and an adjusting screw 18 b. The outer peripheral fixed portion 18 a formed in a cylindrical shape sandwiches the housing 4 between the flange portion and the lock nut 7. The adjustment screw 18b is screwed to a screw hole 27 formed in the outer peripheral fixing portion 18a so as to be capable of screw feeding in the axial direction. An insertion hole 18c into which an insertion end of a plunger 19 (to be described later) can be inserted is formed at the end of the outer periphery fixing portion 18a located on the inner side of the bobbin 16, and the inner diameter of the screw hole 27 of the outer periphery fixing portion 18a is compressed. The spring 20 is formed with a diameter that allows the spring 20 to be inserted.
[0023]
The plunger 19 is a cylindrical material made of a magnetic material, and is loosely fitted to the inner circumference of the air bearing 21 with a slight gap and is attached so as to be movable back and forth along the axial direction. A small-diameter insertion end 19 a that can be inserted into the insertion hole 18 c of the opposing fixed stem 18 is formed at the end of the plunger 19 located on the inside of the bobbin 16. The large-diameter hole 19b into which the flanged cylindrical cap 28 is inserted in turn, the medium-diameter hole 19c having a diameter into which the compression spring 20 in the form of a coil spring can be inserted, and the small-diameter hole 19d having a smaller diameter than the compression spring 20 are formed. It is integrally formed.
[0024]
A spring pressure chamber 29 for accommodating the compression spring 20 is formed in the screw hole 27 of the fixed stem 18 from the end face of the adjusting screw 18b to the medium diameter hole 19c of the plunger 19, and the compression spring 20 is installed therein. Therefore, the plunger 19 always receives a spring force as a pressing force in the direction from the bobbin 16 to the valve seat 12. The solenoid 3 configured in this manner displaces the plunger 19 in the axial direction by a magnetic attractive force proportional to the input current from the control device, and the displacement is proportional to the input current. The spring force of the compression spring 20 applied to the plunger 19 can be changed by screwing the adjusting screw 18b and changing its position, thereby adjusting the solenoid current of the solenoid 3 and the displacement characteristics of the plunger 19. Can do.
[0025]
A circular closing portion 10b of the diaphragm 10 is coupled to the end surface of the plunger 19 located in the first fluid pressure chamber 8 via a coupling disk 30. The circular closing portion 10b of the diaphragm 10 is moved by the forward and backward movement of the plunger 19. And the opening degree between the valve seat 12 is controlled. That is, when the input current to the coil 17 is stopped, the plunger 19 protrudes from the solenoid 3 by the spring force of the compression spring 20 to close and close the circular closing portion 10b and the passage hole 11, and the opening control valve 15 is closed. In the valve state, the plunger 19 is in the forward limit position. Further, when the input current to the coil 17 is maximized, the plunger 19 is drawn into the solenoid 3 and the cylindrical cap 28 comes into contact with the fixed stem 18 to reach the retreat limit position, and the opening control valve 15 is closed circularly. It will be in the valve opening state which most widened the clearance gap between the part 10b and the passage hole 11. FIG. Then, by continuously changing the input current value to the coil 17, the plunger 19 moves forward and backward between the forward limit position and the reverse limit position in proportion to the input current value. The passage opening degree of the opening degree control valve 15 and the passage amount of the main fluid Fm increase / decrease in proportion to the advance / retreat displacement.
[0026]
In the electromagnetic proportional valve 1 of the present embodiment, a fluid partially extracted from the main fluid Fm is used as the bearing fluid Fb supplied to the air bearing 21 which is a static pressure gas bearing. The bearing fluid supply passage 31 for supplying the bearing fluid Fb to the base 21 is formed across the first block 2a and the second block 2b so as to communicate between the main fluid supply port 14 and the outer peripheral flow groove 22 of the bobbin 16. Has been. A part of the bearing fluid Fb that has passed through the air bearing 21 flows into the first fluid pressure chamber 8 along the side surface of the plunger 19, and the two fluid discharge passages 33 for discharging this to the outside atmosphere are the first. It is formed inside the block 2a.
[0027]
Further, there are two bearing fluids Fb between the inner periphery of the bobbin 16 and the outer periphery fixing portion 18a and between the first block 2a and the insertion portion of the cylindrical portion 16a of the bobbin 16 with the outer periphery circulation groove 22 interposed therebetween. Sealing materials 34 and 35 for preventing leakage are installed.
[0028]
The electromagnetic proportional valve 1 configured as described above controls the opening degree of the opening degree control valve 15 in proportion to the magnitude of the current value input to the solenoid 3, and thereby passes through the opening degree control valve 15. Increase / decrease control of the flow rate and pressure of Fm.
[0029]
The operation of the electromagnetic proportional valve 1 of the present embodiment will be described below. In FIG. 2, a control device (not shown) connected to the coil 17 of the solenoid 3 is first operated as an initial operation of the electromagnetic proportional valve 1, and the plunger in the solenoid 3 is generated without generating a magnetic flux by setting the input current value to the coil 17 to zero. The suction of 19 is stopped. At this time, the plunger 19 is pushed and moved in the forward direction protruding from the solenoid 3 by the spring force received from the compression spring 20, and the diaphragm 10 connected to the plunger 19 is tightly closed to the valve seat 12 to control the opening degree. The valve 15 is closed.
[0030]
In a state where communication between the main fluid supply port 14 and the main fluid output port 13 is cut off in this way, a compressed air supply source (not shown) is operated to supply compressed air (main fluid Fm) to the main fluid supply port 14. Supply. At this time, since the opening degree control valve 15 is completely closed, most of the main fluid Fm introduced to the passage hole 11 is stopped from flowing, but a part of the main fluid Fm is used as a bearing fluid. The air is extracted through the supply path 31 and introduced as the bearing fluid Fb to the outer peripheral flow groove 22 of the bobbin 16.
[0031]
The bearing fluid Fb introduced into the outer peripheral flow groove 22 flows uniformly into the outer peripheral flow groove 22 of the bobbin 16 and flows into the flow chamber 23 through the communication holes 24, and causes the air bearing 21 made of a porous material to flow. Through the permeation, it is injected evenly toward the entire side surface of the plunger 19 located on the inner peripheral side.
[0032]
The bearing fluid Fb sprayed on the side surface of the plunger 19 forms a thin fluid film in the gap between the air bearing 21 and the plunger 19 and presses the outer peripheral side surface of the plunger 19 over the entire circumference. As a result, the plunger 19 Is supported by the fluid film without directly contacting the air bearing 21. Here, since the static pressure gas bearing is the air bearing 21 formed of a porous material, the injection of the bearing fluid Fb can be evenly dispersed on the outer peripheral side surface of the plunger 19, and the fluid film can be formed. It forms suitably and can support the plunger 19 satisfactorily.
[0033]
The bearing fluid Fb, which is a thin fluid film and supports the outer periphery of the plunger 19, flows into either the first fluid pressure chamber 8 or the cooling chamber 25 inside the bobbin 16 along the side surface of the plunger 19. The bearing fluid Fb that has flowed into the first fluid pressure chamber 8 is discharged to the external atmosphere via the two fluid discharge passages 33, and the bearing fluid Fb that has flowed into the cooling chamber 25 passes through each cooling hole 26 to the coil 17. The coil 17 is introduced into the inner circumference of the coil 17 and passes through the gap between the conductive wires constituting the coil 17, and then the coil 17 is cooled and then discharged to the outside atmosphere.
[0034]
Thus, the electromagnetic proportional valve 1 is in a state where it can perform a normal operation only when the plunger 19 is supported by the bearing fluid Fb. In this state, by operating a control device (not shown) to increase or decrease the input current to the coil 17, the plunger suction force of the solenoid 3 changes in proportion to the input current value. This plunger suction force and the compression spring 20 The forward / backward movement displacement of the plunger 19 can be proportionally controlled with respect to the input current value by balancing with the spring force. The passage opening degree of the opening degree control valve 15 is also controlled in proportion to the forward / backward movement displacement of the plunger 19, and as a result, the passage amount of the main fluid Fm output to the main fluid output port 13 is Increase / decrease control is performed in proportion to the input current value.
[0035]
When the opening degree control valve 15 is in the open state in this way, the plunger 19 that moves forward and backward in the axial direction is supported only by a thin fluid film formed between the air bearing 21 and other members. It is possible to move forward and backward without receiving frictional resistance without sliding contact with. Therefore, the loss of the spring force for moving the plunger 19 and the attraction force of the solenoid 3 become extremely small, and the plunger 19 can be smoothly advanced and retracted. For this reason, linearity is good in the linear proportional characteristic of the forward / backward movement displacement of the plunger 19 with respect to the input current value, and hysteresis is reduced, that is, the proportional controllability of the electromagnetic proportional valve 1 with respect to the input current value is greatly improved. Become.
[0036]
Therefore, the electromagnetic proportional valve 1 of the present embodiment is improved in operating accuracy, adjustment accuracy, and durability by reducing the friction of the plunger 19 that is a sliding member. In addition, since the plunger 19 moves forward and backward smoothly and the required suction force of the solenoid 3 decreases, the power of the coil 17 can be reduced and the size of the coil 17 can be reduced.
[0037]
In addition, since the bearing fluid Fb passes through the cooling chamber 25 through the cooling hole 26 and is discharged, a cooling operation for effectively discharging the heat generated in the coil 17 works. Therefore, the temperature rise due to the heat generation of the coil 17 can be suppressed.
[0038]
Note that only a positive pressure gas such as compressed air can be applied to the bearing fluid Fb supplied to the static pressure gas bearing such as the air bearing 21. Therefore, in the electromagnetic proportional valve 1 of the present embodiment, only the positive pressure gas is applied as the main fluid Fm for extracting the bearing fluid Fb. That is, the electromagnetic proportional valve 1 determines the passage amount of the positive pressure gas as the input current. Used only for applications that are proportionally controlled by value. Further, since the bearing fluid Fb is extracted and supplied from a part of the main fluid Fm, it is not necessary to provide a supply source for the bearing fluid Fb, so that the facilities can be simplified.
[0039]
Further, the electromagnetic proportional valve 1 of the present embodiment includes a flow rate sensor or a pressure sensor in the main fluid output port 13, and feedback-controls the passage opening degree of the opening degree control valve 15 based on the detected value therefrom. Thus, a flow control valve or a pressure control valve can be configured.
[0040]
3 is a cross-sectional view of an electromagnetic proportional valve according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line 3A-3A in FIG. B) is a sectional view taken along line 3B-3B in FIG. In this figure, the same code | symbol is attached | subjected to the member and shape part which are common in the electromagnetic proportional valve shown in FIG. The electromagnetic proportional valve of the present embodiment supplies positive pressure gas used as the bearing fluid Fb independently and independently to the static pressure gas bearing.
[0041]
In FIG. 3, the bearing fluid supply path 131 included in the electromagnetic proportional valve 101 of the present embodiment communicates from the bearing fluid supply port 136 formed on the side surface of the first block 102 a to the outer peripheral flow groove 22 of the bobbin 16. It is formed inside the first block 102a. The bearing fluid supply port 136 is connected to a compressed air supply source (not shown) and the like, and positive pressure gas is always supplied when the electromagnetic proportional valve 101 is operated.
[0042]
In the electromagnetic proportional valve 101 of the present embodiment having such a configuration, the main fluid Fm and the bearing fluid Fb are individually supplied independently. Since the fluids Fm and Fb are completely isolated without being mixed, the fluids Fm and Fb can be applied in different forms. In other words, the bearing fluid Fb must be a positive pressure gas as described above. On the other hand, the main fluid Fm is supplied as a negative pressure gas such as a vacuum pressure, or the main fluid Fm is pressurized oil or the like. It is also possible to supply the liquid. Compared with the first embodiment, there is also an advantage that the supply loss of the main fluid Fm can be eliminated and stabilized as much as the bearing fluid Fb is not extracted from the main fluid Fm.
[0043]
4 is a cross-sectional view of an electromagnetic proportional valve according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4A is a cross-sectional view taken along line 4A-4A in FIG. B) is a sectional view taken along line 4B-4B in FIG. In this figure, the same code | symbol is attached | subjected to the member and shape part which are common in the electromagnetic proportional valves 1 and 101 shown in FIG. 2, FIG. In the electromagnetic proportional valve of the present embodiment, positive pressure gas used as the bearing fluid Fb is independently and independently supplied to the static pressure gas bearing, and then combined with the main fluid Fm in the fluid pressure chambers 8 and 9. The fluid is discharged from either the main fluid supply port 214 or the main fluid output port 213.
[0044]
In FIG. 4, the fluid discharge passage 33 (see FIG. 2) is not formed in the first block 202 a included in the electromagnetic proportional valve 201 of the present embodiment, and the first fluid pressure chamber 8 and the second block are not formed. A ring-shaped sealing material 237 is merely sandwiched between the fluid pressure chambers 9 instead of a diaphragm. That is, the first fluid pressure chamber 8 and the second fluid pressure chamber 9 are integrally formed to communicate with each other. Only the gaps between the port 214 and the main fluid output port 213 and the first block 202a and the plunger 219 are communicated. In the present embodiment, the main fluid output port 213 communicates with the passage hole 11 of the valve seat 12, and the main fluid supply port 214 communicates with the second fluid pressure chamber 9.
[0045]
Further, an opening / closing valve seal member 210 is attached to the end face of the plunger 219 facing the valve seat 12, and the opening degree control valve 215 is in close contact with the opening / closing valve seal member 210 of the plunger 219 and the passage hole 11 is formed in close contact therewith. It is a poppet valve configured with a valve seat 12 to be closed. When the plunger 219 moves forward and backward in proportion to the input current value to the coil 17, the passage opening of the opening control valve 215 increases and decreases in proportion to the plunger 219.
[0046]
As described above, since the bearing fluid Fb, which is a positive pressure gas, is mixed with the main fluid Fm, the main fluid Fm that can be used by the electromagnetic proportional valve 201 of the present embodiment is a positive pressure gas. Limited.
[0047]
When the opening control valve 215 is closed, the bearing fluid Fb always flows out from the main fluid supply port 214. In this case, the supply pressure of the main fluid Fm is equal to the supply pressure of the bearing fluid Fb. If it exceeds this value, the main fluid Fm will flow backward in the air bearing 21. In order to prevent such a back flow, it is necessary to attach a pressure setting regulator such as a relief valve to the supply path of the main fluid Fm, and set the supply pressure of the main fluid Fm lower than the supply pressure of the bearing fluid Fb. .
[0048]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the static pressure gas bearing that injects the bearing fluid Fb on the outer peripheral side surface of the plunger 219 and forms a thin fluid film therebetween is limited to the air bearing 21 made of a porous material as in the above embodiment. In addition, a hydrostatic gas bearing constituted by a cylindrical member having a large number of injection holes with small diameters formed on the side surface can also be applied.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, the side surface of the movable core connected to the opening control valve is supported by the fluid film formed by injecting the bearing fluid, so that the friction in the forward and backward movement of the movable core is reduced and electromagnetic The operation accuracy and adjustment accuracy of the proportional valve can be improved.
[0050]
Further, according to the present invention, since the static pressure gas bearing is an air bearing formed of a porous material, the injection of the bearing fluid onto the side surface of the movable iron core can be uniformly dispersed, and the fluid film can be formed. It can be formed suitably and can support a movable iron core.
[0051]
Further, according to the present invention, since the bearing fluid is a fluid partially extracted from the main fluid, it is not necessary to provide a special supply source for the bearing fluid, so that the equipment can be simplified.
[0052]
Further, according to the present invention, since the bearing fluid is supplied independently from the main fluid, the supply loss of the main fluid can be eliminated and stabilized as much as the bearing fluid is not extracted from the main fluid.
[0053]
Further, according to the present invention, the opening control valve is constituted by a diaphragm valve, so that the corrosion resistance and durability are high, and the bearing fluid is supplied independently from the main fluid and passes through the hydrostatic gas bearing. After the flow path of the bearing fluid and the flow path of the main fluid are separated by the diaphragm valve, the main fluid and the bearing fluid can be applied in different forms.
[0054]
According to the present invention, the cooling hole for introducing the bearing fluid introduced into the housing hole of the bobbin to the coil is formed, so that the bearing fluid can be passed through the coil and heat can be effectively transferred. Cooling effect is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an electromagnetic proportional valve according to a first embodiment.
2A is a cross-sectional view taken along line 2A-2A in FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line 2B-2B in FIG.
3 is a cross-sectional view of an electromagnetic proportional valve according to a second embodiment, (A) is a cross-sectional view taken along line 3A-3A in (B), and (B) is 3B in (A). It is sectional drawing which follows the -3B line.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an electromagnetic proportional valve according to a third embodiment, (A) is a cross-sectional view taken along line 4A-4A in (B), and (B) is 4B in (A). It is sectional drawing which follows the -4B line.
[Explanation of symbols]
1 Solenoid proportional valve
2 Valve block
2a 1st block
2b Second block
3 Solenoid
4 Housing
4a End plate
4b Side plate
4c Through groove
5 Notch
6 Fixing screw
7 Lock nut
8 First fluid pressure chamber
9 Second fluid pressure chamber
10 Diaphragm
10a convolution
10b Circular closure
11 Passing hole
12 Valve seat
13 Main fluid output port
14 Main fluid supply port
15 Opening control valve
16 bobbins
16a cylindrical part
16b round flange
17 coil
18 Fixed stem
18a outer periphery fixing part
18b Adjustment screw
18c insertion hole
19 Plunger (movable iron core)
19a Insertion end
19b Large diameter part
19c Medium diameter part
19d Small diameter part
20 Compression spring (pressing elastic member)
21 Air bearing (static pressure gas bearing)
22 Circumferential flow groove
23 Distribution chamber
24 communication hole
25 Cooling chamber
26 Cooling hole
27 Screw holes
28 Cylindrical cap
29 Spring pressure chamber
30 coupled disks
31 Fluid supply path for bearings
32 steel balls
33 Fluid outlet
34, 35 Sealing material
101 Solenoid proportional valve
102 Valve block
102a first block
102b second block
131 Fluid supply path for bearing
136 Fluid supply port for bearing
201 Proportional solenoid valve
202a first block
210 On-off valve sealant
213 Main fluid pressure output port
214 Main fluid pressure supply port
215 Opening control valve
219 Plunger
237 Seal material
Fm main fluid
Fb Bearing fluid

Claims

コイルを巻回されたボビンと、
前記ボビンの収容穴に進退自在に設けられた可動鉄心と、
前記可動鉄心に前記ボビンから弁座の方向へ押圧力を付加する押圧弾性部材と、
主流体供給ポートと主流体出力ポートの間に連通して設けられ、前記可動鉄心の進退変位に連動して主流体を通過させる開度が制御される開度制御弁と、
軸受用流体を前記ボビンの前記収容穴の側面に導入する軸受用流体供給路と、前記ボビンの前記収容穴の側面に設けられ、前記可動鉄心の側面との間に前記軸受用流体を噴射して流体膜を形成する静圧気体軸受とを有することを特徴とする電磁式比例弁。A bobbin wound with a coil;
A movable iron core provided in the bobbin housing hole so as to freely advance and retract;
A pressing elastic member for applying a pressing force from the bobbin to the valve seat on the movable iron core;
An opening degree control valve provided in communication between the main fluid supply port and the main fluid output port, and an opening degree control valve for controlling an opening degree of allowing the main fluid to pass in conjunction with the advance and retreat displacement of the movable iron core;
The bearing fluid is jetted between a bearing fluid supply path for introducing the bearing fluid into the side surface of the accommodation hole of the bobbin and the side surface of the accommodation hole of the bobbin, and the side surface of the movable iron core. And a hydrostatic gas bearing that forms a fluid film.

請求項１記載の電磁式比例弁において、前記静圧気体軸受は多孔質材料で形成されたエアベアリングであることを特徴とする電磁式比例弁。2. The electromagnetic proportional valve according to claim 1, wherein the static pressure gas bearing is an air bearing made of a porous material.

請求項１または２記載の電磁式比例弁において、前記軸受用流体供給路が前記主流体供給ポートに連通し、前記軸受用流体は前記主流体から一部抽気した流体であることを特徴とする電磁式比例弁。3. The electromagnetic proportional valve according to claim 1, wherein the bearing fluid supply path communicates with the main fluid supply port, and the bearing fluid is a fluid partially extracted from the main fluid. Solenoid proportional valve.

請求項１または２記載の電磁式比例弁において、軸受用流体が前記主流体から独立して供給されるものであることを特徴とする電磁式比例弁。3. The electromagnetic proportional valve according to claim 1, wherein the bearing fluid is supplied independently from the main fluid.

請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁式比例弁において、前記開度制御弁がダイヤフラム弁であって、前記静圧気体軸受を通過した後の軸受用流体の流通経路と主流体の流通経路とが隔絶されていることを特徴とする電磁式比例弁。5. The electromagnetic proportional valve according to claim 1, wherein the opening control valve is a diaphragm valve, and the flow path and main fluid of the bearing fluid after passing through the static pressure gas bearing An electromagnetic proportional valve characterized in that it is isolated from the distribution channel.

請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁式比例弁において、前記開度制御弁がポペット弁であって、前記静圧気体軸受を通過した後の軸受用流体の流通経路が前記主流体供給ポートに連通していることを特徴とする電磁式比例弁。5. The electromagnetic proportional valve according to claim 1, wherein the opening degree control valve is a poppet valve, and the flow path of the bearing fluid after passing through the static pressure gas bearing is the main flow. An electromagnetic proportional valve characterized by communicating with the body supply port.

請求項１〜６のいずれか１項に記載の電磁式比例弁において、前記ボビンには前記収容穴に導入された軸受用流体を前記コイルにまで導入する冷却孔が形成されていることを特徴とする電磁式比例弁。The electromagnetic proportional valve according to any one of claims 1 to 6, wherein the bobbin is formed with a cooling hole for introducing the bearing fluid introduced into the accommodation hole up to the coil. An electromagnetic proportional valve.