JPH05141561A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ベローズに代えて新規な圧力キャンセル機構を
設けることにより流体制御弁の製造コストを低減する。 【構成】弁座１で一次側流路２と二次側流路３とに区分
され、位置決め収納孔５が端部に向って開口した弁本体
１と、ソレノイドを巻回された固定鉄心９を有し位置決
め収納孔に挿入される挿入筒部１０を備えたハウジング
体Ｈと、位置決め収納孔に挿入される挿入筒部と有底カ
ップ状の弁体収納室１１と貫通孔１２Ａとを備えた受圧
室形成体Ｐと、シャフト１３の下端に後面が弁体収納室
に臨み前面に弁部１４Ｂを備えると共に圧力導入路１７
を穿設した弁体１４を固定的に配置すると共に、ダイヤ
フラム１８の外周端を弁体収納室に固定的に配置し、シ
ャフトの上端に固定鉄心に対向する可動鉄心１５を配置
した可動鉄心体Ｔとにより構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業用機器の流体
の制御に用いられる流体制御弁に関し、そのうち特にソ
レノイドに生起する磁力によって可動鉄心を吸引動作し
て弁座を開閉制御した電磁式の流体制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流体制御弁は特開平１−１１６３
０６号公報に示される。これによると、固定鉄心に対向
して配置される可動鉄心の長手軸心方向に沿って上下方
向にシャフトがのび、このシャフトの上端には弁座を閉
塞しうる弁体を備えたベローズが固定され、シャフトの
下端は固定鉄心を貫通して固定鉄心外へと突出する。ベ
ローズと可動鉄心の上端との間のシャフトには第１の板
バネの中心部が固定的に配置され、第１の板バネの外周
端は弁本体に穿設された位置決め収納孔に配置されて固
定される。又、固定鉄心を貫通して下方に向けて突出す
るシャフトの下端には第２の板バネの中心部が圧入プラ
グを介して固定的に配置され、第２の板バネの外周端は
弁本体の位置決め収納孔に配置されて固定される。この
ように、シャフトが第１の板バネ、第２の板バネによっ
て支持されたことによると、シャフトの長手方向軸心に
おける移動は許容され、長手方向軸心線に直交する周方
向における振れは抑止される。

【０００３】又、シャフトに弁体を備えたベローズを配
置したことは、一次側流路内の流体圧力が変化した際に
おいて、弁体の前後面に一次側流路内の圧力を同時に作
用させて圧力をキャンセルしソレノイドに生起する磁力
に対して可動鉄心の吸引を常に一定にする上から必要と
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来の流体制御
弁によると次の不具合を有する。ベローズは、その中
心部を可動鉄心と一体的に形成されたシャフトに固定さ
れ、外周部が弁本体に固着されるもので、ソレノイドに
磁力が発生し、可動鉄心が固定鉄心に対して吸着されて
移動する際、ベローズの蛇腹部の収縮変形は可動鉄心の
移動にとって抵抗となる。従って、ベローズの特に蛇腹
部は極めて弱い力によって変形することが望ましいもの
で一般的には高価な合成樹脂材料を削り出しによって形
成している。例えば、四沸化エチレン樹脂である。これ
によると、大径の丸棒を削り出して形成するもので、材
料の歩留りが悪く、且つ蛇腹部の加工が困難で切削加工
時間が長く、材料が高価なこととあいまってベローズの
製造コストが大きく上昇し、好ましいものでなかった。
シャフトは可動鉄心より上下方向にのび、可動鉄心に
比較して相当長く形成されるものであり、シャフトの直
径及び真直度は正確に形成されなければならない。シャ
フトが正確に形成されないと固定鉄心の貫通孔とシャフ
トとが接触し、可動鉄心の動作上好ましいものでない。
この為にシャフトの加工時間及び検査時間が長くなるこ
と、及び材料費がかさむことより部品の製造コストの上
昇をもたらし好ましいものでない。固定鉄心には貫通
孔を穿設する必要があり、しかもこの貫通孔もまた正確
に形成される必要があることから前記シャフトと同様に
部品の製造コストを引きあげることになる。固定鉄心
を貫通したシャフトの端部に第２の板バネを配置したこ
とによると、流体制御弁のシャフト軸心方向の長さが大
型化してコンパクトにまとめることができないもので機
器への装置の自由度が阻害される。

【０００５】本発明になる流体制御弁は、前記不具合に
鑑みなされたものでベローズに代えて新規な圧力キャン
セル機構を設けることによって製造コストの低減を図る
とともに流体制御弁をコンパクトにまとめることを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、弁座に
て一次側流路と二次側流路とに区分され、二次側流路よ
り係止段部を介して位置決め収納孔が端部に向かって開
口した弁本体と、磁性材料にて形成された筒状体をな
し、その内部に周囲にソレノイドを巻回された固定鉄心
を磁気的に結合して配置するとともに弁本体の位置決め
収納孔に挿入される挿入筒部を下部に設けたハウジング
体と、非磁性材料にて形成された筒状体をなし、弁本体
の係止段部上に配置されるとともに位置決め収納孔内に
挿入される挿入筒部と、弁座に向けて下端が開口した有
底カップ状の弁体収納室と、その中心部にあって弁体収
納室の底部に向けて開口する貫通孔とを備えた受圧室形
成体と、受圧室形成体の貫通孔を上下方向に貫通して配
置されたシャフトの下端に、後面が弁体収納室に臨み、
前面に弁座を閉塞する弁部を備えるとともに前面と後面
とを貫通する圧力導入路を穿設した弁体を固定的に配置
するとともにその中心部が弁体に一体的に配置されたダ
イヤフラムの外周端を弁体収納室の下端に固定的に配置
し、弁体収納室の弁座側への開口を前記弁体及びダイヤ
フラムにて閉塞して保持し、一方シャフトの上端に固定
鉄心に対向する可動鉄心を配置した可動鉄心体とによっ
て流体制御弁を構成したものである。

【０００７】

【作用】弁体はシャフトの下端に固定されて弁体収納室
に臨み、弁体収納室の下端は弁体及びダイヤフラムにて
閉塞されて弁体収納室に受圧室が形成され、この受圧室
には弁体を貫通する圧力導入路を介して一次側流路内の
圧力が導入される。一次側流路内の圧力は、弁体の一次
側流路に対向する前面と圧力導入路を介して一次側流路
内の圧力が導入された受圧室内に開口する弁体の後部に
作用するので、弁体に対する一次側流路の圧力はキャン
セルされる。又、可動鉄心体はシャフトが貫通孔によっ
て案内支持されることから受圧室形成体にセンタリング
支持される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明になる流体制御弁の一実施例を
図１、図２により説明する。Ｖは内部を弁座１によって
一次側流路２と二次側流路３とに区分され、二次側流路
３より係止段部４を介して位置決め収納孔５が上方の端
部Ａに向かって開口した弁本体である。この位置決め収
納孔５は横断面が円形をなす。

【０００９】Ｈは磁性材料にて形成された筒状体をなす
ハウジング体である。ハウジング体Ｈは上方筒部６Ａ
と、下方にある挿入突部６Ｂと上方筒部６Ａと挿入筒部
６Ｂ間にあって内方に向かい中心部に通孔が穿設された
内方鍔部６Ｃとよりなり、内方鍔部６Ｃ上にソレノイド
７が巻回されたコイルボビン８が配置され、コイルボビ
ン８の上方の開口より固定鉄心９がコイルボビン８内に
挿入され、固定鉄心９の上方より側方に向かう鍔部９Ａ
はハウジング体Ｈの上方筒部６Ａにカシメられて固定さ
れる。すなわち、ハウジング体Ｈにはソレノイド７が巻
回されたコイルボビン８、固定鉄心９が固着される。
尚、挿入筒部６Ｂは弁本体Ｖの位置決め収納孔５内に挿
入又は圧入される形状をなす。

【００１０】Ｐは非磁性材料によって形成された受圧室
形成体であり、以下よりなる。受圧室形成体Ｐはその上
方に筒状の挿入筒部１０が形成され、下方に凹部１１Ｂ
を設けた弁体収納室１１が形成され、その中央に中央突
部１２が形成される。挿入筒部１０は弁本体Ｖの係止段
部４上にあって位置決め収納孔５内に挿入配置されるも
ので、弁体収納室１１は弁座１に向かって凹部１１Ｂが
開口する有底カップ状をなし、弁体収納室１１の弁座１
側の下端１１Ｃは弁座１に接触することはなく間隙Ｓを
有する。そして中央突部１２の中心には貫通孔１２Ａが
上下方向に貫通して穿設されるもので、貫通孔１２Ａの
下端は弁体収納室１１の底部１１Ａに開口し、貫通孔１
２Ａの上端は中央突部１２の上端に開口する。

【００１１】Ｔは可動鉄心体であり、以下の構成よりな
る。１３は受圧室形成体Ｐの中央突部１２の貫通孔１２
Ａ内を上下方向に貫通して中央突部１２の上端及び弁体
収納室１１の底部１１Ａより突出するシャフトであって
シャフト１３の下端には弁体１４が固定的に配置され、
シャフト１３の上端には可動鉄心１５が配置される。

【００１２】弁体１４は、弁体収納室１１に向けて配置
され、具体的にはシャフト１３の下端に設けた段部１３
Ａにガイドプレート１６を介して固定される。又、弁体
１４の一次側流路２に向かう前面１４Ａには弁座１を開
閉する弁部１４Ｂが設けられ、弁体１４の前面１４Ａと
弁体１４の後面１４Ｃに相当するガイドプレート１６の
弁体収納室１１側には一次側流路２に連なる圧力導入路
１７が貫通する。

【００１３】１８は例えばゴム等の可撓性材料よりなる
ダイヤフラムであって、その環状の中心部は弁体１４と
ガイドプレート１６との間に挟持されて弁体１４に（シ
ャフト１３に）固定され、ダイヤフラム１８の環状の外
周端は弁体収納室１１の下端１１Ｃに固定される。以上
によれば、弁体収納室１１の弁座１側に向かう下端１１
Ｃの開口は、ダイヤフラム１８及び弁体１４によって閉
塞され、弁体収納室１１内に受圧室Ｒが形成されるとと
もに弁体１４はシャフト１３と同期して受圧室Ｒ側へ移
動し得る。更に又、圧力導入路１７は受圧室Ｒと一次側
流路２とを常時連通することになる。

【００１４】シャフト１３の上端には磁性材料よりなる
可動鉄心１５が固定して配置されるもので、固定鉄心
９、ハウジングＨの上方筒部６Ａ内方鍔部６Ｃ、可動鉄
心１５によってソレノイド７の磁気回路が形成される。

【００１５】次に流体制御弁の組みつけについて説明す
る。まず、図２により可動鉄心Ｔと受圧室形成体Ｐとの
組みつけについて述べる。上部に可動鉄心１５が形成さ
れたシャフト１３を受圧室形成体Ｐの中央突部１２に穿
設した貫通孔１２Ａの上方より下方に向けて挿入し、弁
体収納室１１内の底部１１Ａに突出するシャフト１３の
下端に弁体１４を取着する。弁体１４はシャフト１３の
下端に次のように取着される。シャフト１３の段部１３
Ａ上にガイドプレート１６を配置し、ガイドプレート１
６の下面にダイヤフラム１８の中心部を配置したのちに
ダイヤフラム１８上に弁体１４を配置し、弁体１４より
突出するシャフト１３の端部を側方へ拡大カシメする。
これによると、シャフト１３の段部１３Ａ上にガイドプ
レート１６と弁体１４とを固定できるとともにガイドプ
レート１６と弁体１４との間にダイヤフラム１８の中心
部が固定される。（説明を容易にする為に弁体１４はガ
イドプレート１６を含む）一方、ダイヤフラム１８の外
周端は、弁体収納室１の下端１１Ｃにリングプレート１
９を介してカシメられて固定される。

【００１６】以上によって受圧室形成体Ｐの貫通孔１２
Ａに可動鉄心体Ｔのシャフト１３が移動自在に支持され
て取着できたもので、受圧室形成体Ｐの弁体収納室１１
の下端１１Ｃの開口はダイヤフラム１８を含む弁体１４
にて閉塞され、弁体収納室１１の凹部１１Ｂに受圧室Ｒ
が形成される。

【００１７】前述した可動鉄心体Ｔを備えた受圧室形成
体Ｐの挿入筒部１０を弁本体Ｖの位置決め収納孔５内へ
挿入して弁本体Ｖの係止段部４上に配置する。これによ
ると、受圧室形成体Ｐに設けた弁体１４の弁部１４Ｂは
弁座１に対向して配置される。

【００１８】次いで、位置決め収納孔５内にハウジング
体Ｈの挿入筒部６Ｂを圧入する。これによると、位置決
め収納孔５内にある受圧室形成体Ｐの挿入筒部１０上に
ハウジング体Ｈの挿入筒部６Ｂを固定的に配置すること
ができ、可動鉄心体Ｔの可動鉄心１５はスプリング２０
を介して固定鉄心９に対向配置される。以上をもって流
体制御弁の組みつけは完了する。

【００１９】次にその作用について説明する。まず、ソ
レノイド７が非通電状態において、固定鉄心９と可動鉄
心１５との間に吸引力が生起しない。而して、可動鉄心
体Ｔはスプリング２０のバネ力によって下方に押圧さ
れ、弁体１４の弁部１４Ｂは弁座１に当接され、一次側
流路２と二次側流路３とは遮断されて保持される。かか
る閉塞状態において、一次側流路２内の流体圧力が変化
するとこの一次側流路２内の流体圧力は弁座１に向かっ
て開口する弁体１４の前面１４Ａに作用する。一方、一
次側流路２内の流体圧力は弁体１４に穿設した圧力導入
路１７を介して弁体１４の後面１４Ｃの受圧室Ｒ内へ作
用し、弁体１４の後面１４Ｃに作用する。（受圧室Ｒは
受圧室形成体Ｐの貫通孔１２Ａを介して上方へ連通する
が、位置決め収納孔５の開口はハウジング体Ｈによって
閉塞されるので密閉的なる受圧室Ｒは保持されることに
なる。）従って、弁体１４の前面１４Ａ及びダイヤフラ
ム１８を含む後面１４Ｃに同一なる一次側流路２内の流
体圧力を同時に作用させることができたので一次側流路
２内の圧力変化をキャンセルすることができ、常に一定
なる押圧力によって可動鉄心体Ｔを弁座１に向けて押圧
保持できたものである。いいかえるならば可動鉄心体Ｔ
は一次側流路２内の流体圧力が変化しても、常に一定の
磁気吸引力をもって固定鉄心９に向けて吸引できるとい
うことである。

【００２０】尚、このとき、弁体収納室１１（受圧室
Ｒ）に開口するダイヤフラム１８を含む弁体１４の後面
１４Ｃの有効受圧面積と、弁座１に対向して一次側流路
２に開口する弁体１４の前面１４Ａの有効受圧面積とを
略同一にすると、一次側流路２内の流体圧力変化の影響
を完全にキャンセルすることができる。

【００２１】次いで、ソレノイド７に通電されると、固
定鉄心９、ハウジング体Ｈ、可動鉄心１５によって磁気
回路が形成され、可動鉄心体Ｔの可動鉄心１５は磁気吸
引力に応じてスプリング２０のバネ力に抗して固定鉄心
９に吸引され、弁体１４は弁体収納室１１内を上方に向
かって移動し、弁体１４の弁部１４Ｂが弁座１を開放し
て、一次側流路２内の流体が弁座１を介して二次側流路
３内へ流入する。かかる可動鉄心体Ｔの移動時におい
て、可動鉄心体Ｔはシャフト１３が貫通孔１２Ａに対し
てセンタリング支持されているので可動鉄心体Ｔの移動
が振れたりすることなく直線状に円滑に行なわれる。

【００２２】図３、図４には、シャフト１３の貫通孔１
２Ａによるセンタリング支持の他の実施例を示す。本例
において貫通孔１２Ａは、その横断面において４ケ所の
案内突部１２Ｃによってシャフト１３の外周に当接し、
この案内突部１２Ｃはシャフト１３の長手軸心方向Ｘ−
Ｘに沿って形成される。以上によれば、横断面円形の貫
通孔１２Ａによるセンタリング支持に比較してシャフト
１３の摺動抵抗を減少させることができ可動鉄心体Ｔの
動特性の向上を図ることができる。尚、貫通孔１２Ａの
横断面形状を円形とし、シャフトに案内突部を設けても
よい。

【００２３】図５にはシャフト１３の貫通孔１２Ａによ
るセンタリング支持の更に他の実施例を示す。シャフト
１３の長手軸心方向Ｘ−Ｘにおける上下方向に間隔をも
って一対の環状鍔部１３Ｂを設け、一方の環状鍔部１３
Ｂを貫通孔１２Ａの上部近傍に摺動案内させ、他方の環
状鍔部１３Ｂを貫通孔１２Ａの下部近傍に摺動案内させ
る。以上によればシャフト１３と貫通孔１２Ａとの摺動
面積を第２の実施例に比較して更に小とすることができ
たのでシャフト１３の摺動抵抗を一層軽減でき可動鉄心
体Ｔの動特性を更に向上できるものである。

【００２４】

【発明の効果】本発明になる流体制御弁によると、弁座
にて一次側流路と二次側流路とに区分され、二次側流路
より係止段部を介して位置決め収納孔が端部に向かって
開口した弁本体と、磁性材料にて形成された筒状体をな
し、その内部に周囲にソレノイドを巻回された固定鉄心
を磁気的に結合して配置するとともに弁本体の位置決め
収納孔に挿入される挿入筒部を下部に設けたハウジング
体と、非磁性材料にて形成された筒状体をなし、弁本体
の係止段部上に配置されるとともに位置決め収納孔内に
挿入される挿入筒部と、弁座に向けて下端が開口した有
底カップ状の弁体収納室と、その中心部にあって弁体収
納室の底部に向けて開口する貫通孔とを備えた受圧室形
成体と、受圧室形成体の貫通孔を上下方向に貫通して配
置されたシャフトの下端に、後面が弁体収納室に臨み、
前面に弁座を閉塞する弁部を備えるとともに前面と後面
とを貫通する圧力導入路を穿設した弁体を固定的に配置
するとともにその中心部が弁体に一体的に配置されたダ
イヤフラムの外周端を弁体収納室の下端に固定的に配置
し、弁体収納室の弁座側への開口を前記弁体及びダイヤ
フラムにて閉塞して保持し、一方シャフトの上端に固定
鉄心に対向する可動鉄心を配置した可動鉄心体とにより
構成したのでベローズを用いることなくダイヤフラムに
て圧力キャンセル機構を用意できたもので圧力キャンセ
ル機構を極めて安価に提供することが可能と成ったもの
で流体制御弁の製造コストを大幅に低下することが可能
となったものである。又、可動鉄心体のセンタリング支
持を受圧室形成体の貫通孔によって支持したことによる
と、格別なるセンタリング支持部材を用意する必要がな
いので、このことも製造コストの低減に寄与する。

【００２５】又、弁体収納室に開口するダイヤフラムを
含む弁体の後面の有効受圧面積と弁座に対向し、一次側
流路に開口する弁体の前面の有効受圧面積とを略同一と
したことによると、弁体に対する一次側流路内の圧力キ
ャンセルを完全に行なうことができ弁体を含む可動鉄心
の動特性を良好に保持することができたものである。

【００２６】又、シャフトと貫通孔とのセンタリング支
持を、シャフトの外周と貫通孔の内周とが、その周方向
において少なくとも３ケ所以上部分的に接触し、且つシ
ャフトの長手軸心方向において連続して接触する案内突
部にてセンタリング支持したこと、更にはシャフトと貫
通孔とのセンタリング支持を貫通孔の上部近傍及び下部
近傍において、シャフトより外側方に向かって形成され
る一対の環状鍔部にてセンタリング支持したことによる
と、シャフトを含む可動鉄心体の摺動抵抗を軽減できた
もので、ソレノイドの大型化を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる流体制御弁の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】図１における受圧室形成体と可動鉄心体とのア
ッセンブリ状態を示す縦断面図である。

【図３】受圧室形成体と可動鉄心体とのアッセンブリ状
態の他の実施例を示す縦断面図である。

【図４】図３のＮ−Ｎ線における要部横断面図である。

【図５】受圧室形成体と可動鉄心体とのアッセンブリ状
態の更に他の実施例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 弁座 ２ 一次側流路 ３ 二次側流路 ４ 係止段部 ５ 位置決め収納孔 ６Ｂ 挿入筒部 ７ ソレノイド ９ 固定鉄心 １０ 挿入筒部 １１ 弁体収納室 １１Ａ 底部 １２Ａ 貫通孔 １２Ｃ 案内突部 １３ シャフト １３Ｂ 環状鍔部 １４ 弁体 １４Ｂ 弁部 １５ 可動鉄心 １７ 圧力導入路 １８ ダイヤフラム Ｈ ハウジング体 Ｖ 弁本体 Ｐ 受圧室形成体 Ｒ 受圧室 Ｔ 可動鉄心体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁座１にて一次側流路２と二次側流路３
   とに区分され、二次側流路３より係止段部４を介して位
   置決め収納孔５が端部Ａに向かって開口した弁本体Ｖ
   と、磁性材料にて形成された筒状体をなし、その内部に
   周囲にソレノイド７を巻回された固定鉄心９を磁気的に
   結合して配置するとともに弁本体Ｖの位置決め収納孔５
   に挿入される挿入筒部６Ｂを下部に設けたハウジング体
   Ｈと、非磁性材料にて形成された筒状体をなし、弁本体
   Ｖの係止段部４上に配置されるとともに位置決め収納孔
   ５内に挿入される挿入筒部１０と、弁座１に向けて下端
   が開口した有底カップ状の弁体収納室１１と、その中心
   部にあって弁体収納室１１の底部１１Ａに向けて開口す
   る貫通孔１２Ａとを備えた受圧室形成体Ｐと、受圧室形
   成体Ｐの貫通孔１２Ａを上下方向に貫通して配置された
   シャフト１３の下端に、後面１４Ｃが弁体収納室１１に
   臨み、前面１４Ａに弁座１を閉塞する弁部１４Ｂを備え
   るとともに前面１４Ａと後面１４Ｃとを貫通する圧力導
   入路１７を穿設した弁体１４を固定的に配置するととも
   にその中心部が弁体１４に一体的に配置されたダイヤフ
   ラム１８の外周端を弁体収納室１１の下端に固定的に配
   置し、弁体収納室１１の弁座１側への開口を前記弁体１
   ４及びダイヤフラム１８にて閉塞して保持し、一方シャ
   フト１３の上端に固定鉄心９に対向する可動鉄心１５を
   配置した可動鉄心体Ｔとよりなりソレノイドに生起する
   磁力に応じて可動鉄心体Ｔを固定鉄心９側へと動作させ
   てなる流体制御弁。
2. 【請求項２】 前記、弁体収納室１１に開口するダイヤ
   フラム１８を含む弁体１４の後面１４Ａの有効受圧面積
   と弁座１に対向し、一次側流路２に開口する弁体１４の
   前面１４Ａの有効受圧面積とを略同一としてなる請求項
   １記載の流体制御弁。
3. 【請求項３】 前記、シャフト１３を貫通孔１２Ａにて
   センタリング支持してなる請求項１記載の流体制御弁。
4. 【請求項４】 前記、シャフト１３と貫通孔１２Ａとの
   センタリング支持を、シャフト１３の外周と貫通孔１２
   Ａの内周とが、その周方向において少なくとも３ケ所以
   上部分的に接触し、且つシャフト１３の長手軸心方向Ｘ
   −Ｘにおいて連続して接触する案内突部１２Ｃにてセン
   タリング支持してなる請求項３記載の流体制御弁。
5. 【請求項５】 前記、シャフト１３と貫通孔１２Ａとの
   センタリング支持を、貫通孔１２Ａの上部近傍及び下部
   近傍において、シャフト１３より外側方に向かって形成
   される一対の環状鍔部１３Ｂ、１３Ｂにてセンタリング
   支持させてなる請求項３記載の流体制御弁。