JPH0587267A - 自己保持バルブ - Google Patents

自己保持バルブ

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JPH0587267A
JPH0587267A JP24581091A JP24581091A JPH0587267A JP H0587267 A JPH0587267 A JP H0587267A JP 24581091 A JP24581091 A JP 24581091A JP 24581091 A JP24581091 A JP 24581091A JP H0587267 A JPH0587267 A JP H0587267A
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JP
Japan
Prior art keywords
valve
permanent magnet
fixed magnetic
magnetic poles
closed
Prior art date
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Pending
Application number
JP24581091A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Miyasa
明 宮佐
Koji Takada
幸治 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
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Publication of JPH0587267A publication Critical patent/JPH0587267A/ja
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】流路を開及び閉とした状態でソレノイドコイル
に電流を流す必要をなくして電力消費を少くする。 【構成】軸方向にS−Nと磁化された永久磁石1を軸2
に固定し、ともに上下方向に往復動できるように、リニ
アアクチュエータ8のハウジング内に保持する。軸2の
下端に弁座4を開閉する弁体3を固定する。軟磁性材料
からなる固定磁極11,12,13を間隙を介して配列
し、各固定磁極間に磁化コイル21,22を配置する。
そして固定磁極11,13を同極性に、固定磁極12と
固定磁極11,13とを異極性に接続し、固定磁極1
1,12,13を各々N−S−N及びS−N−Sと極性
を持たせる。弁体の閉止位置において磁化コイルの非通
電状態で永久磁石と固定磁極間の吸引力によって弁体を
弁座に付勢する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガス、液体などの流体の
流れの断続を行うバルブに関し、特に電気信号によって
弁の開閉を行うことの出来るバルブに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】電気信号によって弁の開閉を行って流体
の流れの断続を行うバルブとしてソレノイドバルブがあ
る。これは、軟磁性体で作られたコアの先端にゴムなど
で作られた弁体が付いており、この弁体をスプリングの
力で弁座に押し付けて、弁を閉じている。軟磁性体コア
のまわりに配置されたソレノイドコイルに通電すること
によって、軟磁性体コアをソレノイドコイルのなかに吸
引して、弁体を弁座から離して弁を開く。ソレノイドコ
イルの通電を止めると、軟磁性体コアはスプリングの力
で弁座の方向に戻されて、弁が閉じられる。
【0003】かかるノーマリクローズ型とは逆に、常時
はスプリングの力で弁を開いておき、ソレノイドコイル
に通電したときに、弁が閉となるノーマリオープン型の
ものも使われている。
【0004】弁座のオリフィスの開口面積を面積比で、
1,2,4,8とした4個のバルブの弁の開閉をするの
に、上に述べたソレノイドバルブの駆動部が使われてい
る。このようにオリフィスの面積比を1,2,4,8と
したものを使うことによって流体の流量をディジタル式
に調整することが出来る。すなわち、面積比1と2のバ
ルブに通電した場合、3の流量が得られ、面積比1と4
のバルブに通電した場合、5の流量が得られる。このバ
ルブはディジタルバルブと呼ばれている。
【0005】ディジタルバルブは流体の流量を関数変換
で調整することが出来るので燃料電池に使われることが
多い。燃料電池の空気極に供給する酸素量(空気)、そ
のバーナー部に供給する空気量及びメタン量、その改質
器に供給するメタン量及び水蒸気量を、燃料電池の負荷
変動に合わせて調整する必要があるのでディジタルバル
ブが使われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ディジタルバルブで燃
料電池に供給される空気、メタン、水蒸気量を調整する
ことは燃料電池を正常に運転する上で必要なことである
が、燃料電池で作った電力の約1%をディジタルバルブ
を駆動するのに消費してしまう。弁体を開閉するのにソ
レノイドコイルに電流を流し、開又は閉に保持している
間、電流を流していなければならないので消費電力が大
きいものとなっている。
【0007】そこで本発明の目的とするところは、ソレ
ノイドコイルを流れる電流によって弁の開閉を行うが、
開及び閉に保持している間は電流を流さなくともよい自
己保持バルブを提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、弁の開あるいは閉の
位置で流体の圧力に抗して弁を付勢することの出来るバ
ルブを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の自己保持バルブ
は、軸心の方向に往復動出来る軸、この軸に固定され軸
とともに往復動が出来て軸方向に磁化された永久磁石、
軸方向に間隙をおいて並べられた3個の固定磁極、この
3個の固定磁極をN−S−N及びS−N−Sと励磁する
磁化コイル、及び上記の軸の運動によって開閉される弁
体を有しており、弁体の閉止位置において前記磁化コイ
ルの非通電状態で前記永久磁石と固定磁極間の吸引力に
よって弁体を弁座に付勢しているものである。
【0010】弁座のオリフィスから流体が供給される場
合、弁体は閉位置で流体の圧力に抗して弁座に押し付け
られているような付勢力が、磁化コイルの非通電状態
で、永久磁石と磁極間の吸引力によって生じることが望
ましい。
【0011】また、弁の開放時の付勢力よりも、弁の閉
止時の付勢力が大きいことが望ましい。
【0012】弁の閉止時に流体の圧力が異常に高くなっ
て弁体が不用意に動いたときに、弁体の動きを検出する
検出器を備えておき、この検出器からの信号によって、
弁を閉の方向に動かす電流を磁化コイルに流すことも本
発明の一変形として可能である。
【0013】
【作用】磁化コイルの非通電時には、軸方向に磁化され
た永久磁石(例えばN−Sと磁化)は3個の固定磁極の
うちの2個の固定磁極間で安定する。この安定な位置は
2ヶ所あるので、その各々を弁の開と閉に対応するよう
にすると、弁は開及び閉で保持されるようになる。この
安定な位置は通常2個の固定磁極の中間点であるが、軸
方向に磁化された永久磁石と2個の磁極の吸引力は、非
通電時には最も小さくなる。この中間点から永久磁石を
少しずらすと、永久磁石と2個の固定磁極の吸引力が大
きくなって、中間点の方向に永久磁石を引く力が生じ
る。
【0014】中間点の方向に永久磁石を引き戻そうとす
る力は、永久磁石を中間点からずらすにともなって大き
くなる。弁体を弁座に押し付ける力が必要な場合、その
必要な力を永久磁石を中間点からある距離はなれた位置
で制止することによって得ることが出来る。特に、弁座
のオリフィスから流体が供給される場合は、弁の閉止状
態で流体の圧力が弁体にかかる。その圧力に抗して弁が
閉止しているように弁体に押し付ける力が必要なので、
永久磁石を中間位置からずれた位置で制止しておく必要
がある。
【0015】このように、弁が閉止状態にあるときに、
磁化コイルに通電して3個の固定磁極がN−S−Nと磁
化すると、永久磁石(N−Sと磁化)は3個の固定磁極
のうちのN−S間からS−N間に移動し、弁は開とな
る。通電が止まっても弁は同じ位置に停止している。次
に、磁化コイルに通電して3個の固定磁極がS−N−S
と磁化すると、永久磁石は固定磁極のN−S間からS−
N間に移動し、弁は閉となる。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を図面に従って説明する。図
1に本発明の自己保持バルブの断面図及び永久磁石の位
置と吸引力の関係を示す。軸方向にS−Nと磁化された
永久磁石1が軸2に固定されており、永久磁石1と軸2
はともにリニアアクチュエータ8のハウジング内に、上
下方向に往復動できるように保持されている。軸1の下
端には弁体3が固定されており、軸1の上下動に伴っ
て、弁体3が弁座4を開閉するようになっている。流体
の流路5及び流路6は弁室でつながっている。軟磁性材
料で出来た固定磁極11,12,13は間隙を介して並
んでおり、各々の固定磁極間には磁化コイル21及び2
2が配置されている。
【0017】磁化コイル21及び22は直流電源(図示
せず)に接続されて、上下端の固定磁極11と13は同
極性に、中央の固定磁極12は固定磁極11,13と異
極性に磁化される。すなわち、固定磁極11,12,1
3は各々N−S−N及びS−N−Sと極性を持つ。磁化
コイル21と22への電流が切れると固定磁極11,1
2,13の磁気はなくなる。
【0018】リニアアクチュエータ8の永久磁石1の動
く範囲の上下端には、緩衝材7,7′が設けられてお
り、永久磁石1と軸2の衝撃を受けるようになってい
る。
【0019】永久磁石1は上面にS極、下面にN極が来
るように軸方向磁化されている。この永久磁石として
は、磁化コイル21,22で発生する磁場で減磁しない
ような保磁力が大きく可逆透磁率が1に近いものが使わ
れる。例えばサマリウムコバルト磁石、ネオジミウム鉄
ボロン磁石、あるいはフェライト磁石が使われる。フェ
ライト磁石は残留磁束密度が2000〜3000ガウス
なので、大きな力を得ようとする場合はサマリウムコバ
ルトあるいはネオジミウム鉄ボロン磁石が望ましい。1
00℃以上になる環境で使う場合は、ネオジミウム鉄ボ
ロン磁石はキュリー点が低く、また耐食性に悪いので望
ましくない。
【0020】永久磁石1がAの位置にあるときは、永久
磁石1の下面のN極から出た磁力線が固定磁極12から
周辺のヨークを通って上部の固定磁極11に来て、永久
磁石1の上面のS極に戻る。この磁力線のループによっ
て永久磁石1はAの位置に保持されている。
【0021】磁化コイル21と22に直流電流が流れ
て、固定磁極11,12,13にS−N−Sの極性が生
じると、永久磁石1は下方に移動して、B位置に行っ
て、弁体3が弁座4を閉止する。この通電時の吸引力
は、図に示すように、固定磁極11と12の中央部S1
で最も大きく、永久磁石1がこの力によって下方に移動
するに従って小さくなり、固定磁極12と13の中央部
2 で安定となる。
【0022】ここで磁化コイル21と22の電流を切る
と、永久磁石1のN極と固定磁極13及び永久磁石1の
S極と固定磁極12の間の吸引力によって、永久磁石1
はBの位置に保持される。
【0023】次に、磁化コイル21と22に直流電流が
流れて、固定磁極11,12,13にN−S−Nの極性
が生じると、永久磁石1は上方に移動して、弁が開かれ
る。
【0024】磁化コイル21,22への電流を流してい
ない状態での吸引力は、図の右端に示したグラフのよう
になっている。永久磁石1が中央の固定磁極12から上
下に少しはずれた場所で大きな吸引力が生じ、上下の固
定磁極11,13と中央の固定磁極12の中央部S1
2で最も吸引力が小さくなっている。そこで、弁が閉
じた状態で、永久磁石1の位置をS2に来るようにする
と弁は安定するが、弁体を弁座に付勢する力、すなわち
押し付け力はほとんど生じなくなる。本発明では、弁が
閉じた状態で、永久磁石1がS2よりも少し上のB点に
くるようにしているので、非通電状態でも永久磁石と固
定磁極の吸引力によって、永久磁石を下方に引く力が生
じて、弁体を弁座に押し付けることが出来る。
【0025】弁が開いている時にも、図面では、永久磁
石1が固定磁極11と12の中央部S1 よりも少し下の
A点になるようにして、上方への力が加わるようにして
いる。弁が閉じているときは、必ずしもこの力は必要な
い。
【0026】流体が流路6から供給されて、流路5から
出て行くように使った場合、弁が閉じているときには、
流体の圧力が弁体3に加わるので、永久磁石1と固定磁
極12,13の間に生じる下方への押付け力が、流体の
圧力よりも大きいことが必要である。
【0027】流体が流路5から供給されて流路6から出
て行くように使った場合、弁が閉じているときには、流
体の圧力が弁を閉じる方向に加わるので、永久磁石によ
る下方への押付け力はそれほど大きくは必要ない。
【0028】
【発明の効果】本発明の自己保持バルブは流路を開及び
閉とした状態で電流を流す必要がなく電力消費が少なく
てすむうえに、開及び閉の状態で弁体に付勢力が付いて
いるので安定な使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の自己保持バルブの断面図と吸引力と永
久磁石の位置関係を示すグラフ
【符号の説明】
1 永久磁石 2 軸 3 弁体 4 弁座 11,12,13 固定磁極 21,22 磁化コイル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軸心の方向に往復動出来る軸、 軸に固定され軸とともに往復動が出来、軸方向に磁化さ
    れた永久磁石、 軸方向に間隙をおいて並べられた3個の固定磁極、 この3個の固定磁極をN−S−N及びS−N−Sと励磁
    する磁化コイル、 上記の軸の運動によって開閉される弁体を有し、 弁体の閉止位置において前記磁化コイルの非通電状態で
    前記永久磁石と固定磁極間の吸引力によって弁体を弁座
    に付勢することを特徴とする自己保持バルブ。
JP24581091A 1991-09-25 1991-09-25 自己保持バルブ Pending JPH0587267A (ja)

Priority Applications (1)

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JP24581091A JPH0587267A (ja) 1991-09-25 1991-09-25 自己保持バルブ

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JP24581091A JPH0587267A (ja) 1991-09-25 1991-09-25 自己保持バルブ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030070261A (ko) * 2002-02-23 2003-08-30 주식회사 엠베스트 전자기식 타격기
CN101893112A (zh) * 2010-07-05 2010-11-24 清华大学 一种双稳态微阀
CN114508600A (zh) * 2022-01-13 2022-05-17 中科首望无水染色智能装备(苏州)有限公司 电磁强密封闪爆装置及工作方法

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CN101893112A (zh) * 2010-07-05 2010-11-24 清华大学 一种双稳态微阀
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