JP2937849B2 - Proportional control valve - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス器具への燃料
ガスの供給を制御する給湯器等に使用される比例制御弁
に関し、特に、温度変化による流量や流体圧の変化を防
止した比例制御弁に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a proportional control valve used for a water heater or the like for controlling the supply of fuel gas to gas appliances, and more particularly to a proportional control valve for preventing a change in a flow rate or a fluid pressure due to a temperature change. About the valve.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、コイル、弁体、及びダイアフ
ラム等の弁に使用される各部材が温度条件の変化に伴っ
て、その寸法や物性等が微妙に変化して制御対象となる
流体の流量や圧力の出力が変化してしまうことが起る。
そこで、そのような温度変化によって不安定となる出力
を安定させるべく様々な弁が提案されている。その一従
来例として、各部材の温度変化、特にコイルの特性変化
に対応した特公昭６１−４０８７５号公報に開示された
ものを示して説明する。図４は、当該公報によって開示
された調圧バルブ装置を示した断面図である。2. Description of the Related Art Conventionally, each member used for a valve such as a coil, a valve body, and a diaphragm has a delicate change in dimensions and physical properties with a change in a temperature condition. The output of the flow rate and the pressure may change.
Therefore, various valves have been proposed to stabilize an output that becomes unstable due to such a temperature change. As a conventional example, a description will be given with reference to an example disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-40875 corresponding to a change in temperature of each member, particularly a change in characteristics of a coil. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a pressure regulating valve device disclosed in the publication.
【０００３】調圧バルブ装置５１は、ケース５２とカバ
ー５３によって気密保持された室５４には、ポート５５
を介してバキュームが、またポート５６を介して大気が
導入されるよう構成されている。バルブ駆動部５７は、
コイル５８が磁性体のコア５９を中心にして巻回され、
そして磁性体のヨーク６０には可動プレート６１が支承
され、その支承位置を支点として傾動するよう構成され
ている。また、可動プレート６１には、その可動プレー
ト６１と一体作動する非磁性体のフラッパ６２が固定さ
れている。そのフラッパ６２には、ポート５５またはポ
ート５６を閉じるためのバルブ６５及びバルブ６６がそ
れぞれ端部に係設されている。一方、コイル５８には、
片持型のバイメタル６４が支承され、そのバイメタル６
４と可動プレート６１及びフラッパ６２との間には、そ
の可動スプリング６１等を反時計方向に傾動付勢するリ
ターンスプリング６３が係設されている。A pressure regulating valve device 51 is provided with a port 55 in a chamber 54 airtightly held by a case 52 and a cover 53.
, And the atmosphere is introduced through a port 56. The valve driving unit 57 includes:
A coil 58 is wound around a magnetic core 59,
A movable plate 61 is supported on the yoke 60 made of a magnetic material, and the movable plate 61 is configured to tilt about the support position. Further, a non-magnetic flapper 62 that operates integrally with the movable plate 61 is fixed to the movable plate 61. The flapper 62 is provided with a valve 65 and a valve 66 for closing the port 55 or the port 56, respectively, at their ends. On the other hand, the coil 58 has
A cantilever type bimetal 64 is supported, and its bimetal 6 is supported.
Between the movable plate 4 and the movable plate 61 and the flapper 62, a return spring 63 that biases the movable spring 61 and the like in a counterclockwise direction is provided.
【０００４】このバイメタル６４は、その端部がコイル
５８が発熱していない低温時には支承位置と水平に延び
ているのであるが、コイル５８が発熱するとその温度上
昇に伴って上方に折れ曲がってリターンスプリング５８
の付勢力を次第に弱めるもので、コイル５８の励磁作用
が弱められてもフラッパ６２はリターンスプリング６３
の付勢力に抗して充分に変位作動でき、バルブ６５，６
６の制御を行なうことができる。The end of the bimetal 64 extends horizontally with the support position at low temperatures when the coil 58 does not generate heat. When the coil 58 generates heat, the bimetal 64 bends upward with the rise in temperature and returns springs. 58
The flapper 62 returns the return spring 63 even if the exciting action of the coil 58 is weakened.
Can be sufficiently displaced against the urging force of the valves 65, 6
6 can be performed.
【０００５】そこで、コード６７を介してコイル５８へ
印加される励磁信号によって、コイル５８は励磁及び非
励磁を繰り返し、励磁によるコア５９の吸引作用によっ
て可動プレート６１とフラッパ６２は、リターンスプリ
ング６３の付勢力に抗してヨーク６０を支点として時計
方向に回転してバルブ６５がポート５５から離脱する一
方、バルブ６６はポート５６に当接して室５４は大気と
の連通が遮断され、ポート５５からバキュームが導入さ
れる。また、コイル５８が非励磁の時には、リターンス
プリング６３の付勢力によりバルブ６５がポート５５へ
当接する一方、バルブ６６はポート５６から離脱する。
従って、調圧バルブ装置５１は、励磁信号に応じてポー
ト５５，５６と室５４との連通を制御することにより、
励磁信号に応じた制御電圧が室５４に得られ、室５４に
連通するポートからその制御圧を出力することができ
る。Therefore, the coil 58 repeats excitation and non-excitation by an excitation signal applied to the coil 58 via the cord 67, and the movable plate 61 and the flapper 62 move the return spring 63 by the attraction of the core 59 by the excitation. The valve 65 is rotated clockwise around the yoke 60 against the urging force, and the valve 65 is separated from the port 55, while the valve 66 is in contact with the port 56, and the communication with the atmosphere is cut off from the chamber 54. Vacuum is introduced. When the coil 58 is not excited, the valve 65 comes into contact with the port 55 by the urging force of the return spring 63, while the valve 66 is separated from the port 56.
Therefore, the pressure regulating valve device 51 controls the communication between the ports 55 and 56 and the chamber 54 according to the excitation signal,
A control voltage corresponding to the excitation signal is obtained in the chamber 54, and the control pressure can be output from a port communicating with the chamber 54.
【０００６】そして、この調圧バルブ装置では、コイル
５８がその通電によって発熱すると抵抗値が増大するた
め、その抵抗値の増大に応じてコイル５８の励磁作用が
弱められる。しかし、そのコイル５８の発熱をバイメタ
ル６４によって検出し、コイル５８の温度上昇に伴って
バイメタル６４が上方に折れ曲がってリターンスプリン
グ５８の付勢力を次第に弱める。そため、プレート６１
及びフラッパ６２は、コイル５８に印加される励磁信号
に適格に応じることができ、温度変化にかかわらずバル
ブの作動時間を同一にして所定の調圧作用を保持する。In this pressure regulating valve device, when the coil 58 generates heat by energization, the resistance value increases, so that the exciting action of the coil 58 is weakened in accordance with the increase in the resistance value. However, the heat generated by the coil 58 is detected by the bimetal 64, and the bimetal 64 bends upward as the temperature of the coil 58 increases, and the urging force of the return spring 58 is gradually reduced. Therefore, plate 61
The flapper 62 can appropriately respond to the excitation signal applied to the coil 58, and keeps a predetermined pressure regulating operation with the same valve operating time regardless of a temperature change.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、当該従来例
の調圧バルブ装置５１は、上述したようにコイル５８の
励磁作用が温度変化によって弱められても同一パターン
の通電に対しバルブの作動時間を一定に保つことで調圧
作用を保持するものである。しかし、このような従来の
ものは、バルブ６５，６６がポート５５，５６に対して
当接または離脱するタイミングを調節する効果は奏する
ものの、弁座に当接する弁体の気密性を考慮したもので
なかった。従って、使用したバイメタル６４は、図示し
たように可動プレート６１及びフラッパ６２に働く付勢
力が均一になるようリターンスプリング６３の一端を支
承した片持型のもので、これでは、弁体にかかる流体圧
力等が考慮されず、閉弁時の気密性や開弁時の弁の開度
を一定に保つことは困難であった。As described above, in the pressure regulating valve device 51 of the related art, even if the exciting action of the coil 58 is weakened by the temperature change, the operating time of the valve for the same pattern of energization is reduced. By keeping the pressure constant, the pressure regulating action is maintained. However, such a conventional device has an effect of adjusting the timing at which the valves 65 and 66 abut and disengage from the ports 55 and 56, but takes into consideration the airtightness of the valve body abutting on the valve seat. Was not. Therefore, the bimetal 64 used is a cantilever type which supports one end of the return spring 63 so that the urging force acting on the movable plate 61 and the flapper 62 becomes uniform as shown in the figure. It is difficult to keep the airtightness at the time of closing the valve or the opening degree of the valve at the time of opening the valve constant without considering the pressure and the like.
【０００８】そのため、従来から温度条件によって変化
する物性等の影響による出力変化（流体圧力や流量の変
化）に対しては、回路補正を行なうか、或はそのような
出力変化を容認した上で使用していた。ところが、回路
補正によれば、温度を検知するセンサ及び比較、増幅等
の回路が別途必要となって回路全体が複雑化しコストア
ップの原因となる。また、確実な補正をするためには温
度変化が一定範囲内に収まっている必要があり、有効な
手段とはいえなかった。一方、温度変化を容認したので
は、同一の電流制御に対して流体の出力が温度によって
ばらつくため、給湯器等に使用した場合に出力の安定し
ない製品となってしまう。For this reason, conventionally, a change in output (a change in fluid pressure or flow rate) due to the influence of physical properties or the like which changes depending on temperature conditions is performed by correcting the circuit or by allowing such an output change. I was using. However, according to the circuit correction, a sensor for detecting the temperature and a circuit for comparison, amplification and the like are separately required, which complicates the entire circuit and causes an increase in cost. In addition, in order to perform a reliable correction, the temperature change must be within a certain range, and it cannot be said that this is an effective means. On the other hand, if the temperature change is allowed, the output of the fluid will vary depending on the temperature for the same current control, and when used in a water heater or the like, the output will be unstable.
【０００９】そこで、本発明は、流体出力の安定した温
度補正が可能な比例制御弁を提供することを目的とす
る。Accordingly, an object of the present invention is to provide a proportional control valve capable of performing stable temperature correction of fluid output.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の比例制御弁は、
固設された環状マグネット内に配設され、軸方向に移動
可能な円筒形状のコイルホルダと、そのコイルホルダに
巻回されたコイルと、前記コイルホルダ内にあって同軸
上に固設された固定鉄心とを備えた制御部と、入力ポー
トに連通する一次室と出力ポートに連通する二次室とが
弁口を介して画成された弁本体と、前記弁口に当接する
弁体と、その弁体と一体固定され前記コイルホルダに対
して軸方向に当接し前記一次室側に延設された弁棒と、
前記弁体を付勢する前記二次室内に配設されたコイルス
プリングとを備えた弁部と、中心には前記弁棒が嵌着
し、前記弁本体の一次室側に設けられ前記制御部と前記
弁部とを分割するよう配設されたダイアフラムとを有す
るものであって、一端が前記弁体に当接した前記コイル
スプリングの他端に当接するよう配設され、前記弁体側
に湾曲して形成された円板型のバイメタルを有すること
を特徴とする。According to the present invention, there is provided a proportional control valve comprising:
A cylindrical coil holder that is disposed in the fixed annular magnet and is movable in the axial direction, a coil wound around the coil holder, and coaxially fixed in the coil holder. A control unit having a fixed iron core, a valve body in which a primary chamber communicating with the input port and a secondary chamber communicating with the output port are defined through a valve port, and a valve body abutting on the valve port. A valve stem integrally fixed to the valve body, axially abutting against the coil holder, and extending toward the primary chamber;
A valve unit having a coil spring disposed in the secondary chamber for urging the valve body, and the control unit provided with the valve rod fitted at the center and provided on the primary chamber side of the valve body. And a diaphragm arranged so as to divide the valve portion and the valve portion, wherein one end is arranged to abut on the other end of the coil spring abutting on the valve body, and is curved toward the valve body side. It is characterized by having a disk-shaped bimetal formed as described above.
【００１１】また、本発明の比例制御弁は、前記弁本体
内へ流体が流入した場合に、下方に作用する前記弁体へ
の一次圧ｆV 、前記コイルホルダにかかる励磁力ＦC 、
及び前記弁軸及び前記弁体の自重Ｗと、上方に作用する
前記ダイアフラムへの一次圧ｆD 、前記コイルスプリン
グによる前記弁体への荷重ＦS 、及び前記弁体への二次
圧ｆE とが、ＦC ＋ｆV ＋Ｗ ＝ ｆD ＋ｆE ＋ＦS の
関係を維持すべく、温度変化による励磁力ＦC の減少に
対応して前記バイメタルが下方へ変位することにより荷
重ＦS を減少させることを特徴とするものであることが
望ましい。また、本発明の比例制御弁は、前記制御部か
ら出力される前記コイルホルダにかかる励磁力ＦC が、
１℃の温度上昇に伴って前記コイルに生じる磁束密度が
約０．１８パーセント低下することに起因することを考
慮して、前記バイメタルの内部応力を設計したものであ
ることが望ましい。The proportional control valve according to the present invention is also characterized in that, when a fluid flows into the valve body, a primary pressure fV acting on the valve body acting downward, an exciting force FC applied to the coil holder,
And the own weight W of the valve shaft and the valve body, the primary pressure fD acting on the diaphragm acting upward, the load FS applied to the valve body by the coil spring, and the secondary pressure fE applied to the valve body. In order to maintain the relationship of FC + fV + W = fD + fE + FS, the load FS is reduced by displacing the bimetal downward in response to the decrease of the exciting force FC due to a temperature change. desirable. Further, in the proportional control valve of the present invention, the exciting force FC applied to the coil holder, which is output from the control unit, is:
It is desirable that the internal stress of the bimetal be designed in consideration of the fact that the magnetic flux density generated in the coil decreases by about 0.18% with a temperature rise of 1 ° C.
【００１２】そこで、上記構成をなす本発明の比例制御
弁は、コイルへの通電が行なわれると磁界が発生し、環
状マグネットからフレミングの左手の法則に従って発生
する磁界との相互作用により、コイルホルダがスプリン
グの弾性力に抗して弁棒を軸方向に移動させ、同時に弁
口から弁体を離間され入力ポートから弁本体内に流入し
た流体が出力ポートから吐出されることとなる。その
際、コイルの発熱等によって周囲温度が上昇すると、コ
イルの励磁力が低下するため開弁方向に作用する荷重が
小さくなるが、温度上昇にともなって弁体側に湾曲した
円板型のバイメタルが反弁体側へ変位することによって
コイルスプリングのセット長が伸び、閉弁方向に作用す
る荷重も小さくなってバランスが保たれるため、閉弁時
の気密性や開弁時の弁の開度が維持され、常に二次室側
の流体の流量あるいは流体圧が一定となる。Therefore, the proportional control valve of the present invention having the above-described structure generates a magnetic field when the coil is energized, and interacts with a magnetic field generated from the annular magnet according to Fleming's left-hand rule. Moves the valve stem in the axial direction against the elastic force of the spring, and at the same time, the valve body is separated from the valve port, and the fluid flowing into the valve body from the input port is discharged from the output port. At that time, if the ambient temperature rises due to heat generation of the coil, the exciting force of the coil decreases, and the load acting in the valve opening direction decreases.However, a disk-shaped bimetal curved toward the valve body with the temperature rise Displacement toward the valve body increases the set length of the coil spring, reduces the load acting in the valve closing direction, and maintains the balance. This is maintained, and the flow rate or fluid pressure of the fluid in the secondary chamber is always constant.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】次に本発明にかかる比例制御弁の
一実施の形態について図面を参照して説明する。図１
は、実施の形態の比例制御弁を示した断面図である。比
例制御弁の本体１には、弁口２が形成され、その入力側
の一次室３は入力ポート３５と連通し、出力側の二次室
４は出力ポート３６と連通している。弁口２中に挿入さ
れている半球面状の弁体６は、その弁軸７を介してダイ
アフラム８に連結されている。一方、半球面状の弁体６
下方には、本発明の特徴をなす温度変化を補正するため
の手段が設けられている。即ち、本体１に一体に固定さ
れた底カバー２０上面に形成された円形段部には、湾曲
した円板型のバイメタル２１が嵌合されている。そし
て、そのバイメタル２１上面と弁体６下面との間には、
コイルスプリング２２が嵌装されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the proportional control valve according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
1 is a cross-sectional view illustrating a proportional control valve according to an embodiment. A valve port 2 is formed in the main body 1 of the proportional control valve, and the primary chamber 3 on the input side communicates with the input port 35, and the secondary chamber 4 on the output side communicates with the output port 36. A hemispherical valve element 6 inserted into the valve port 2 is connected to a diaphragm 8 via a valve shaft 7. On the other hand, a hemispherical valve element 6
Below, a means for correcting a temperature change which is a feature of the present invention is provided. That is, a circular disc-shaped bimetal 21 is fitted to a circular step formed on the upper surface of the bottom cover 20 integrally fixed to the main body 1. And between the upper surface of the bimetal 21 and the lower surface of the valve element 6,
A coil spring 22 is fitted.
【００１４】また、比例制御弁の上部には、本体１に対
してステー９を介して一体に固定された駆動部が構成さ
れている。この駆動部には、磁性円盤１１及びマグネッ
ト１２が取り付けられ、そのマグネット１２はリング状
をなしており、中央の孔に円柱状の固定鉄心１３が挿入
されている。そして、固定鉄心１３、マグネット１２及
び磁性円盤１１は、合成樹脂モールドによって外側が合
成樹脂外皮１４で被覆され、各部品が固定されている。
固定鉄心１３の円柱外周部には筒状のコイルホルダ１５
が配設され、その外周に励磁コイル１６が巻回されてい
る。このコイルホルダ１５は、弁軸７の上端に当接され
ている。そして、この励磁コイル１６に対し通電するた
めの端子１７が接続されている。In addition, a drive unit integrally fixed to the main body 1 via a stay 9 is formed above the proportional control valve. A magnetic disk 11 and a magnet 12 are attached to the drive unit. The magnet 12 has a ring shape, and a cylindrical fixed iron core 13 is inserted into a central hole. The outside of the fixed iron core 13, the magnet 12, and the magnetic disk 11 is covered with a synthetic resin outer cover 14 by a synthetic resin mold, and each component is fixed.
A cylindrical coil holder 15 is provided around the cylindrical outer periphery of the fixed iron core 13.
Is provided, and the exciting coil 16 is wound around the outer periphery thereof. This coil holder 15 is in contact with the upper end of the valve shaft 7. A terminal 17 for energizing the exciting coil 16 is connected.
【００１５】そこで、このような構成からなる本実施の
形態の比例制御弁によれば次のように作用する。駆動部
のコイルホルダ１５に巻回された励磁コイル１６に制御
電流が通電されていない状態では、励磁コイル１６から
磁界が発生しないので、常時磁界を発しているマグネッ
ト１２が存在していても、励磁コイル１６及びコイルホ
ルダ１５は、何等変化することなく移動しない。一方、
励磁コイル１６に制御電流が通電されると、励磁コイル
１６から磁界が発生し、マグネット１２から発生する磁
界との相互作用により、励磁コイル１６が巻回されてい
るコイルホルダ１５が、コイルスプリング２２の弾性力
に抗して下方に駆動される。駆動力は、励磁コイル１６
に通電される電流の大きさに依存する。Therefore, according to the proportional control valve of the present embodiment having such a structure, the following operation is performed. In the state where the control current is not supplied to the exciting coil 16 wound around the coil holder 15 of the driving unit, no magnetic field is generated from the exciting coil 16. Therefore, even if the magnet 12 which always emits a magnetic field exists, The exciting coil 16 and the coil holder 15 do not move without any change. on the other hand,
When a control current is applied to the excitation coil 16, a magnetic field is generated from the excitation coil 16, and the interaction with the magnetic field generated from the magnet 12 causes the coil holder 15 around which the excitation coil 16 is wound to move the coil spring 22. Is driven downward against the elastic force of. The driving force is the excitation coil 16
Depends on the magnitude of the current supplied to the power supply.
【００１６】そして、コイルホルダ１５が下降すると弁
軸７を介して弁体６が押し下げられて弁口２が開き、入
力ポート３５から一次室３へ流入した流体が、弁口２、
二次室４、そして出力ポート３６から出力され、並設さ
れる不図示の開閉弁の経路を順に通過し、不図示のバー
ナに供給される。このとき、弁体６の上面の受圧面積と
ダイアフラム８の下面の受圧面積がほぼ等しいので、流
入する流体圧が上昇すると二次室４の流体圧も上昇する
ため、弁体６が押し上げられて閉弁方向へ移動し、通過
流量を抑制して出口側の流体圧の上昇を抑えて、常時出
力する流体圧を一定に制御している。励磁コイル１６の
駆動力に対し、二次圧とコイルスプリング２２の弾性力
はバランスしている。また、励磁コイル１６への通電を
変えることで励磁コイル１６とマグネット１２との間で
作用する磁界の大きさを変化し、弁体６の位置を変化さ
せ弁口２の開度を制御し、出力する流体圧を調節するこ
とができる。When the coil holder 15 is lowered, the valve body 6 is pushed down through the valve shaft 7 to open the valve port 2, and the fluid flowing into the primary chamber 3 from the input port 35 is supplied to the valve port 2,
It is output from the secondary chamber 4 and the output port 36, sequentially passes through a path of an on-off valve (not shown) arranged in parallel, and is supplied to a burner (not shown). At this time, since the pressure receiving area on the upper surface of the valve element 6 and the pressure receiving area on the lower surface of the diaphragm 8 are substantially equal, the fluid pressure in the secondary chamber 4 increases when the inflowing fluid pressure increases, so that the valve element 6 is pushed up. By moving in the valve closing direction, the flow rate is suppressed, the rise in the fluid pressure on the outlet side is suppressed, and the fluid pressure that is constantly output is controlled to be constant. The secondary pressure and the elastic force of the coil spring 22 are balanced with respect to the driving force of the exciting coil 16. Also, by changing the energization to the excitation coil 16, the magnitude of the magnetic field acting between the excitation coil 16 and the magnet 12 is changed, the position of the valve 6 is changed, and the opening of the valve port 2 is controlled. The output fluid pressure can be adjusted.
【００１７】ところで、励磁コイル１６への通電によっ
て開弁した状態においては、図２の矢印で示すような力
が、弁体６、弁軸７及びダイアフラム８等の一連の部材
に作用することとなる。即ち、弁が開いて流体が弁本体
内へ流入すると、下方には、入力ポート３５から一次室
３内へ流入した流体によって一次圧ｆV が弁体６に作用
し、励磁コイル１６に制御電流の通電によって励磁力Ｆ
C がコイルホルダ１５に作用し、更に弁軸７及び弁体６
の自重Ｗが作用する。一方、上方には、一次室３内へ流
入した流体によって一次圧ｆD がダイアフラム８に作用
し、コイルスプリング２２による荷重ＦS が弁体６に作
用し、更に出力側の二次室４の流体によって二次圧ｆE
が弁体６に作用する。従って、開弁時には（１）式で示
すような状態でバランスがとられている。但し、この場
合、比例制御弁内の温度は２０℃程度の常温である。 ＦC＋ｆV ＋Ｗ ＝ ｆD ＋ｆE ＋ＦS （ｆV ≒ｆD ） …（１）By the way, when the valve is opened by energizing the exciting coil 16, a force indicated by an arrow in FIG. 2 acts on a series of members such as the valve body 6, the valve shaft 7 and the diaphragm 8. Become. That is, when the valve is opened and the fluid flows into the valve body, the primary pressure fV acts on the valve body 6 by the fluid flowing from the input port 35 into the primary chamber 3, and the control current flows to the exciting coil 16. Exciting force F
C acts on the coil holder 15, and furthermore, the valve shaft 7 and the valve body 6
Of its own weight W acts. On the other hand, upward, the primary pressure fD acts on the diaphragm 8 by the fluid flowing into the primary chamber 3, the load FS by the coil spring 22 acts on the valve body 6, and the fluid in the secondary chamber 4 on the output side. Secondary pressure fE
Acts on the valve body 6. Therefore, when the valve is opened, the balance is maintained in the state shown by the expression (1). However, in this case, the temperature inside the proportional control valve is a normal temperature of about 20 ° C. FC + fV + W = fD + fE + FS (fV ≒ fD) (1)
【００１８】ところで、本実施の形態の比例制御弁は、
給湯器においてガス器具への燃料ガスの供給に使用する
ものであるが、そこでは、励磁コイル１６に３〜２３０
ｍｍＨ2 ０（二次圧）のガス圧に対応する励磁力を生じ
るものが使用されている。そして、このような励磁コイ
ル１６では、発熱して温度が上昇すると、励磁コイル１
６の磁束密度が温度が１℃上昇するのに伴い約０．１８
パーセントの割合で減少することが確認されている。そ
のため、発熱して温度が上昇すると励磁力ＦC が弱めら
れ、上記（１）式が次の（２）式のような関係となって
バランスが崩れることとなる。 ＦC ＋ｆV ＋Ｗ ＜ ｆD ＋ｆE ＋ＦS …（２） 但し、結果的には二次圧ｆE が小さくなって再びバラン
スする。By the way, the proportional control valve of the present embodiment
The water heater is used to supply fuel gas to the gas appliance.
mmH 2 0 which results in excitation force corresponding to the gas pressure (secondary pressure) is used. When the temperature of the exciting coil 16 rises due to heat generation, the exciting coil 1
The magnetic flux density of No. 6 is about 0.18 as the temperature rises by 1 ° C.
It has been confirmed that the percentage decreases. Therefore, when the temperature rises due to heat generation, the exciting force FC is weakened, and the above equation (1) becomes a relation as shown in the following equation (2), and the balance is lost. FC + fV + W <fD + fE + FS (2) However, as a result, the secondary pressure fE decreases and the balance is restored.
【００１９】そこで、従来の回路補正を採用したもので
は、弱められた励磁力ＦC を大きくする方法がとられて
いたが、本実施の形態の比例制御弁では、コイルスプリ
ング２２による荷重ＦS を小さくする方法をとることと
した。具体的には、上述したように底カバー２０に嵌合
されたバイメタル２１は、温度上昇に伴ってコイルスプ
リング２２が当接した中心部が下方に変位する。そのた
め、コイルスプリング２２のセット長が伸びる結果、弁
体６にかかる上方への荷重ＦS が小さくなり、上記
（１）式の右辺及び左辺の値が等しくバランスが保たれ
ることとなる。Therefore, in the conventional circuit correction, a method of increasing the weakened exciting force FC is adopted. However, in the proportional control valve of the present embodiment, the load FS due to the coil spring 22 is reduced. I decided to take the method. Specifically, in the bimetal 21 fitted to the bottom cover 20 as described above, the center portion where the coil spring 22 abuts is displaced downward as the temperature rises. Therefore, as a result of the extension of the set length of the coil spring 22, the upward load FS applied to the valve body 6 is reduced, and the values on the right and left sides of the above equation (1) are equally balanced.
【００２０】ここで、バイメタルを使用しない不図示の
従来品と本願に係る発明品との比較を行なった。図３
は、周囲温度の変化に伴う比例制御弁の二次側圧力を測
定した結果を示した線図である。なお、従来品は、圧力
変化を容認した回路補正を行なわないものである。よっ
て、図から分かるように従来の比例制御弁では、温度が
上昇するに従ってコイルの励磁力が徐々に低下するため
弁の開度が小さくなり、その結果二次圧が徐々に低下す
る結果となる。一方、上述した本実施の形態の比例制御
弁では、温度変化に従ってバイメタル２１が変位し、励
磁力ＦC の低下に伴って荷重ＦS も小さくなるため、温
度変化にかかわらず荷重バランスが維持され、弁の開度
が一定量保たれるため、その結果二次圧がほぼ一定に保
たれることとなった。Here, a comparison was made between a conventional product (not shown) not using a bimetal and the invention product according to the present application. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a result of measuring a secondary pressure of a proportional control valve with a change in ambient temperature. Note that the conventional product does not perform a circuit correction that allows a pressure change. Therefore, as can be seen from the figure, in the conventional proportional control valve, as the temperature increases, the exciting force of the coil gradually decreases, so that the valve opening decreases, and as a result, the secondary pressure gradually decreases. . On the other hand, in the above-described proportional control valve according to the present embodiment, the bimetal 21 is displaced in accordance with the temperature change, and the load FS is reduced in accordance with the decrease in the exciting force FC. Is maintained at a constant amount, and as a result, the secondary pressure is kept substantially constant.
【００２１】図３では、温度上昇によって多少二次圧が
上昇してしまっているが、バイメタル２１内部に生じる
応力等の設定値を調節することにより、更に安定性を維
持させることも可能である。具体的には、上記したよう
にコイルの磁束密度は、温度が１℃上昇するのに伴う約
０．１８パーセントの減少によって励磁力が低下する。
従って、これに対してバイメタル２１の変位量を示す
（３）式に従ってバイメタル２１を設計する。 Ｌ＝Ｋ・ｄＴ・（Ｄ2 −ｄ2 ）／４ｔ …（３） Ｌ ：変位量 Ｋ ：湾曲係数（／℃） ｄＴ：温度変位 Ｄ ：バイメタルの外直径 ｄ ：バイメタルの内直径 ｔ ：バイメタルの板厚In FIG. 3, although the secondary pressure slightly rises due to the temperature rise, the stability can be further maintained by adjusting the set values such as the stress generated inside the bimetal 21. . Specifically, as described above, the magnetic flux density of the coil is reduced by about 0.18% as the temperature rises by 1 ° C., so that the exciting force is reduced.
Accordingly, the bimetal 21 is designed according to the equation (3) indicating the displacement of the bimetal 21. L = K · dT · (D 2 −d 2 ) / 4t (3) L: displacement K: bending coefficient (/ ° C.) dT: temperature displacement D: outer diameter of bimetal d: inner diameter of bimetal t: bimetal Sheet thickness
【００２２】従って、本実施の形態の比例制御弁によれ
ば、温度上昇に伴って励磁コイル１６の磁束密度の低下
によって生じる励磁力が小さくなっても、それに対応し
てコイルスプリング２２に当接するバイメタル２１を変
位させるようにしたので、そのコイルスプリング２２の
セット長が伸び、その結果、励磁力の低下とのバランス
が保たれるようになった。従って、温度変化による影響
を受けることなく二次室４側の流量及び流体圧力が常に
一定に保たれ、出力が安定することとなった。特に、本
実施の形態の比例制御弁では、弁に作用する荷重バラン
ス、ＦC ＋ｆV ＋Ｗ ＝ ｆD ＋ｆE ＋ＦS の関係に基
づき、またコイルの磁束密度が約０．１８パーセント／
℃の変化を生じることを考慮してバイメタル２１を設計
したことにより、適切なバイメタル得ることができ、よ
り安定した流体の出力が可能となった。Therefore, according to the proportional control valve of the present embodiment, even if the exciting force generated by the decrease in the magnetic flux density of the exciting coil 16 with the rise in temperature is reduced, the proportional control valve abuts on the coil spring 22 correspondingly. Since the bimetal 21 is displaced, the set length of the coil spring 22 is extended, and as a result, the balance with the decrease in the exciting force is maintained. Therefore, the flow rate and the fluid pressure on the secondary chamber 4 side are always kept constant without being affected by the temperature change, and the output is stabilized. In particular, in the proportional control valve of the present embodiment, based on the load balance acting on the valve, the relationship of FC + fV + W = fD + fE + FS, the magnetic flux density of the coil is about 0.18% /
By designing the bimetal 21 in consideration of the occurrence of a change in ° C., an appropriate bimetal can be obtained, and a more stable fluid output has become possible.
【００２３】なお、本発明は上記実施の形態のものに限
定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様
々な変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、
温度変化にともなって大きな影響を与える励磁力のみを
考慮したバイメタルの内部応力の設計を示したが、温度
変化はその影響は小さいがダイアフラム８の硬度変化に
も及ぶため、更にその影響も考慮することとすればより
安定性の良いものとなる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment,
Although the design of the internal stress of the bimetal in consideration of only the exciting force which has a great influence with the temperature change has been shown, the influence of the temperature change is small, but also affects the hardness change of the diaphragm 8, so that the influence is further considered. In that case, the stability becomes better.
【００２４】[0024]
【発明の効果】本発明は、コイルへの通電によって生じ
る励磁力によって、弁体がコイルスプリングの弾性力に
抗して移動して開弁し、弁本体内に画成された一次室へ
流入した流体が二次室に連通する出力ポートから吐出さ
れるが、励磁力、弾性力、或はダイアフラムに作用する
一次圧等の温度変化を調整し安定した流体出力を得るべ
く、一端が弁体に当接したコイルスプリングの他端に当
接するよう配設され、弁体側に湾曲して形成された円板
型のバイメタルを有するので、流体出力の安定した温度
補正が可能な比例制御弁を提供することが可能となっ
た。According to the present invention, the valve element moves against the elastic force of the coil spring to open the valve by the exciting force generated by energizing the coil, and flows into the primary chamber defined in the valve body. The discharged fluid is discharged from an output port communicating with the secondary chamber, and one end is provided with a valve body in order to obtain a stable fluid output by adjusting a temperature change such as an exciting force, an elastic force, or a primary pressure acting on the diaphragm. Provision of a proportional control valve that is disposed so as to abut on the other end of the coil spring that abuts on the valve body, and has a disk-shaped bimetal that is curved toward the valve body side, so that fluid output can be stably corrected for temperature. It became possible to do.
【図１】本発明に係る比例制御弁の一実施の形態を示し
た断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a proportional control valve according to the present invention.
【図２】比例制御弁に作用する力の関係を示した断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a relationship between forces acting on a proportional control valve.
【図３】周囲温度の変化に伴う比例制御弁の二次側圧力
を測定した結果を示した線図である。FIG. 3 is a diagram showing a result of measuring a secondary pressure of a proportional control valve with a change in ambient temperature.
【図４】従来の調圧バルブ装置を示した断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional pressure regulating valve device.
３ 一次室 ４ 二次室 ６ 弁体 ７ 弁軸 ８ ダイアフラム １２ マグネット １３ 固定鉄心 １５ コイルホルダ １６ 励磁コイル ２１ バイメタル ２２ コイルスプリング 3 Primary Chamber 4 Secondary Chamber 6 Valve Element 7 Valve Shaft 8 Diaphragm 12 Magnet 13 Fixed Iron Core 15 Coil Holder 16 Excitation Coil 21 Bimetallic 22 Coil Spring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−677（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−182077（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−58269（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭61−40875（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16K 31/00 - 31/70 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-677 (JP, A) JP-A-58-182077 (JP, U) JP-A-59-58269 (JP, U) 40875 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F16K 31/00-31/70
Claims (3)
れ、軸方向に移動可能な円筒形状のコイルホルダと、そ
のコイルホルダに巻回されたコイルと、前記コイルホル
ダ内にあって同軸上に固設された固定鉄心とを備えた制
御部と、 入力ポートに連通する一次室と出力ポートに連通する二
次室とが弁口を介して画成された弁本体と、前記弁口に
当接する弁体と、その弁体と一体固定され前記コイルホ
ルダに対して軸方向に当接し前記一次室側に延設された
弁棒と、前記弁体を付勢する前記二次室内に配設された
コイルスプリングとを備えた弁部と、 中心には前記弁棒が嵌着し、前記弁本体の一次室側に設
けられ前記制御部と前記弁部とを分割するよう配設され
たダイアフラムとを有する比例制御弁において、 一端が前記弁体に当接した前記コイルスプリングの他端
に当接するよう配設され、前記弁体側に湾曲して形成さ
れた円板型のバイメタルを有することを特徴とする比例
制御弁。A cylindrical coil holder disposed in a fixed annular magnet and movable in the axial direction; a coil wound around the coil holder; and a coaxial coil in the coil holder. A control unit having a fixed core fixed to the valve body, a valve body in which a primary chamber communicating with the input port and a secondary chamber communicating with the output port are defined through a valve port; A valve body that is in contact with the valve body, a valve rod that is integrally fixed to the valve body, axially contacts the coil holder, and extends toward the primary chamber, and is disposed in the secondary chamber that biases the valve body. A valve part provided with a coil spring provided, and the valve rod is fitted at the center, and is provided on the primary chamber side of the valve main body so as to divide the control part and the valve part. A proportional control valve having a diaphragm, one end of which is in contact with the valve body. A proportional control valve, comprising: a disc-shaped bimetal disposed so as to be in contact with the other end of the spring and curved toward the valve body.
ルダにかかる励磁力ＦC 、及び前記弁軸及び前記弁体の
自重Ｗと、 上方に作用する前記ダイアフラムへの一次圧ｆD 、前記
コイルスプリングによる前記弁体への荷重ＦS 、及び前
記弁体への二次圧ｆE とが、 ＦC ＋ｆV ＋Ｗ ＝ ｆD ＋ｆE ＋ＦS の関係を維持すべく、温度変化による励磁力ＦC の減少
に対応して前記バイメタルが下方へ変位することにより
荷重ＦS を減少させることを特徴とする比例制御弁。2. The proportional control valve according to claim 1, wherein when a fluid flows into the valve body, a primary pressure fV acting on the valve body acting downward, an exciting force FC applied to the coil holder, And the weight W of the valve shaft and the valve body, the primary pressure fD acting on the diaphragm acting on the diaphragm, the load FS applied to the valve body by the coil spring, and the secondary pressure fE acting on the valve body. A proportional control valve, wherein the load FS is reduced by displacing the bimetal downward in response to a decrease in the exciting force FC due to a temperature change so as to maintain a relationship of FC + fV + W = fD + fE + FS.
御弁において、 前記制御部から出力される前記コイルホルダにかかる励
磁力ＦC が、１℃の温度上昇に伴って前記コイルに生じ
る磁束密度が約０．１８パーセント低下することに起因
することを考慮して、前記バイメタルの内部応力を設計
したことを特徴とする比例制御弁。3. The proportional control valve according to claim 1, wherein an exciting force FC applied to the coil holder output from the control unit is a magnetic flux generated in the coil as the temperature rises by 1 ° C. A proportional control valve, wherein the internal stress of the bimetal is designed in consideration of the fact that the density is reduced by about 0.18%.
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