KR100213593B1

KR100213593B1 - 유량 제어 밸브

Info

Publication number: KR100213593B1
Application number: KR1019960047326A
Authority: KR
Inventors: 겐지 나카오; 다케시 스기야마; 데루히코 모리구치
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-10-22
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR970075616A; US5791630A; DE19645424A1; JPH09317927A; DE19645424C2

Abstract

유량 제어 밸브에 있어서, 가동 철심과 고정 철심의 근접 및 접촉을 방지함으로써, 제어성의 안정화와 신뢰성의 향상을 도모한다.

가동 철심(71)은 전자흡인력과 귀환 스프링(70)에 균형에 의해 결정되는 가동 철심(71)의 정지위치가 소정값을 넘은 영역에서 요크(51)에 대한 가동 철심(71)의 대향면이 감소하는 외경 형상으로 구성되어 있다. 그래서 가동 철심(91)의 소정값의 정지위치에서 가동 철심(71)의 대경부의 외주면이 요크(51)에 대향하고 자속은 규정된 자기통로를 통과하게 된다. 한편, 가동 철심(71)의 소정값을 넘은 정지 위치에선 가동 철심(71)의 대경부와 소경부가 요크(51)에 대향하고 요크(51)에 대향하는 가동 철심(71)의 대경부의 외주면의 면적이 감소되고 자속을 자기 통로를 통과하기 어렵게 되며 전자 흡인력이 감소된다.

Description

유량 제어 밸브

본 발명은 전기신호에 따라서 유체의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브에 관한 것이다.

예컨대 내연기관에 있어선 보조공기통로가 흡기관의 스로틀 밸브 근처에 설치되며 통전전류에 따라서 공기의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브가 상기 보조공기통로에 설치되어 있다. 그리고 유량 제어 밸브에 의해 보조공기 통로를 개폐하는 것에 의해 내연기관의 부하에 따라서 흡인공기량을 조정하고 아이들링 회전수를 제어하고 있다.

제5도는 예컨대 일본 특개평 4-39475호 공보에 기재된 종래의 유량 제어 밸브를 도시하는 종단면도이다.

도면에서 유량 제어 밸브는 솔레노이드장치(10)와 밸브 본체(30)로 구성되어 있다.

우선, 솔레노이드 장치(6)의 구성에 대해서 설명한다.

여자 코일(12)은 커버(11)의 내측에 설치되어 있다. 상기 여자 코일(12)은 원통상의 보빈(13)에 두루감긴 코일(14)이 원통상의 케이스(15)내에 수용되며, 충전수지재(16)가 케이스(15)내에 충전되어 성형되고 있다. 또한 리드(17)가 코일(14)에서 절연 부시(18)를 거쳐서 후술하는 고정판(20) 및 커버(11)를 관통해서 제5도의 위쪽으로 빠져나와 있다. 여자 코일(12)은 이상과 같이 구성되어 있다.

여자 코일(12)의 내측에는 원통상의 비자성체로 되는 슬리브(19)가 끼워지고 슬리브(19)의 내측엔 고정판(20)에 고정지지된 고정 철심(21)이 배열되고 있다. 슬리브(19)의 제5도에 있어서의 하단측은 가이드부재(22)를 거쳐서 커버(11)에 지지되고 있다. 또, 가이드 부재(22)의 하면엔 원환상의 리브(23)가 설치되어 있다.

가동 철심(24)은 고정 철심(21)과 축방향에서 틈을 두어 대향해서 슬리브919)내에 축방향으로 이동가능하게 배치되어 있다.

가동 철심(24)은 단부에 소직경부(25)가 일체로 형성되고 그 내부에 연통부(26)가 설치되어 있다. 귄환 스프링(28)은 고정 철심(21)의 중심부에 설치된 핀형상의 스프링홀더927)에 지지되며 고정 철심(21)가 가동 철심(24)의 사이에 압축된 상태로 삽입되어 있다. 그래서 가동 철심(24)은 귀환스프링(28)의 가압력에 의해서 여자 코일(12)에 의해 발생하는 전자 흡인력과 반대방향(제5도의 아래쪽)으로 가압된 상태에 있다.

이같이 솔레노이드 장치(10)는 이상의 커버(11) 내지 귀환 스프링(28)으로서 구성되어 있다.

다음에 밸브 본체(30)의 구성에 대해서 설명한다.

하우징(31)에는 공기 입구(32)와 공기 출구(33)가 설치되어 있다. 그리고 밸브 시트(31)가 하우징(31)의 위쪽 가까이 내측에 하우징(31)과의 사이가 기밀하게 되도록 끼워 맞추어져 있다. 또한 밸브시트(34)의 중앙부엔 공기 유통부(35)가 설치되어 공기입구(32)와 공기 출구(33)를 연통하고 있다. 이 공기 유통부(35)의 주변 모서리는 테이퍼(taper) 형상으로 형성되며, 포펫 밸브 몸체(36)에 맞닿는다. 포펫 밸브몸체(36)는 공기 유통부(35)의 주변모서리와 맞닿는 쪽이 구면(球面) 모양으로 형성되며 가동 철심(24)의 소직경부(25)에 축방향(제5도의 상하 방향)으로 미끄러짐이 가능한 끼워맞춤으로 지지되어 있다.

포펫 밸브 몸체(36)는 소직경부(25)의 선단부에 고정된 스토퍼(stopper ; 37)에 의해 소직경부(25)에서 탈락하지 않게 되어 있다. 또한, 도시하지 않았으나 소직경부(25)의 외주에는 포펫 밸브 몸체(36)의 미끄럼 운동을 좋게하기 위해서 4불화에틸렌수지가 피복되어 있다. 스프링(38)이 포펫 밸브 몸체(36)와 가동 철심(24)과의 사이에 압축된 상태에서 삽입되어 있다. 즉, 포펫 밸브 몸체(36)는 스프링(38)을 거쳐서 귀환스프링(28)에 의해서 가압되어 밸브시트(34)에 맞닿아서 공기 유통부(35)를 기밀하게 밀봉하고 있다. 스프링(38)의 장착시의 압축하중은 귀환스프링(28)의 압축하중보다 강하게 설정되어 있다. 따라서 스프링(38)에 의한 포펫밸브 몸체(26)와 스토퍼(37)와의 맞닿음 하중은 귀환 스프링(28)에 의한 포펫 밸브몸체(36)와 밸브시트(34)와의 맞닿음 하중보다 크므로 완전폐쇄시에 포펫 밸브 몸체(36)와 스토퍼(37)의 사이에 틈이 생기지 않는다.

또, 하우징(31)에는 도시와 같이 조정나사(39)가 끼워져 있다. 그리고, 스프링(41)이 조정나서(39)의 선단부에 지지된 스프링 홀더(40)와 스토퍼(37)와의 사이에 장착되어 있다. 상기 스프링(41)의 스프링 정수는 귀환 스프링(28)의 스프링 정수 보다 작게 선정되어 있으며, 가압력의 설정은 조정나사(39)를 회전시켜서 스프링 홀더(40)의 위치를 조정하므로써 행해진다. 스프링(41)의 가압력의 조정에 의해 귀환 스프링(28)의 가압력을 감쇄하여서 가동 철심(24)을 고정 철심(21)쪽으로 끌어당길 때 필요한 최소전자 흡인력을 설정한다.

다음에 동작에 대해서 설명한다.

코일(14)에 리드(17)를 거쳐서 소정의 전류가 통전되면, 전자 흡인력이 발생된다. 가동 철심(24)은 이 전자 흡인력에 의해 귀환 스프링(28)의 스프링력에 대항하여 슬리브(19)로 안내되어서 고정 철심(21)의 방향으로 미끄럼 이동을 한다. 그래서, 가동 철심(24)은 이 때의 전자 흡인력과 귀환 스프링(28)의 스프링력이 평행한 위치에서 정지한다. 즉, 가동 철심(24)의 스트로크는 전자 흡인력에 비례한다.

또, 발생하는 전자 흡인력은 코일(14)에 공급되는 전류를 제어함으로써 변하고, 이 예에서는 소정의 펄스상 전류의 듀티율을 제어함으로써 변화한다.

이하에서 제6도의 특성도를 참고하면서 설명한다.

코일(14)에 통전되고 있지 않은 상태에선 귀환스프링(28)의 가압력이 스프링(41)와 가력을 극복하고, 포펫 밸브 몸체(36)를 밸브시트(34)에 가압하고 있다. 그리고 포펫 밸브 몸체(36)가 밸브시트(34)에 맞닿아서 공기 유통부(35)를 밀봉하여서 공기 입구(32)와 공기 출구(35)를 차단하고 있다.

코일(14)로의 펄스상 전류의 듀티율 DF를 영에서부터 증가해 가면 가동 철심(24)에 작용하는 전자 흡인력이 귀환 스프링(28)의 가압력(정확하게는 귀환스프링(28)과 스프링(41)과의 탄성력의 차이)을 극복해서 가동 철심(24)이 제5도의 위쪽으로 이동을 시작하고 포펫 밸브 몸체(36)가 밸브시트(34)에서 저리를 떠나기 시작한다. 이 점이 제6도의 직선 U상의 A점(듀티율 DF1)이다. 즉, 공기 입구(32)와 공기 출구(33)가 연통하고 공기가 화살표 IN에서 화살표 OUT로 흐른다.

또한, 듀티율을 증가시키면 가동 철심(24)에 작용하는 전자 흡인력이 커지므로 가동 철심(24)은제5도의 위쪽으로 더 이동한다. 가동 철심은 이때의 전자 흡인력과 귀환 스프링(28)의 반력(정확히는 귀환스프링(28)과 스프링(41)의 탄성력의 차이)와 평형하는 위치에서 정지한다. 이 같이 코일(14)로 공급되는 펄스상 전류의 듀티율에 따라서 포펫 밸브 몸체(36)의 밸브시트(34)로부터의 개방치수가 결정된다. 흐르는 공기량은 포펫 밸브 몸체(36)의 개방도에 따라서 결정된다.

이 유량 제어 밸브의 제어는 다음과 같이 행해진다. 도시하지 않은 제어장치가 엔진의 아이들 회전수를 검출하고 아이들 회전수가 소정 값으로 되게 코일(14)로 공급하는 펄스상 전류의 듀티율을 제어한다. 또, 전기부하나 공조기 부하등이 가해졌을 때에도 회전수의 저하를 방지하고 목표회전수로 되게 상기 듀티율 DF를 제어한다.

제5도에 도시된 종래의 내연기관의 유량 제어 밸브에 있어서 코일(14)에 과전류가 가해진 경우에는 가동 철심(24)이 고정 철심(21)측으로 소정량(정격전류값을 통전할 때의 스트로크량)이상으로 스트로크하고 가동 철심(24)이 고정 철심(21)에 근접 또는 접촉하는 경우가 있으며 신뢰성을 저하시키는 한 원인으로 되어 있었다. 또, 가동 철심(24)과 고정 철심(21)이 근접하면, 잔류 자기에 의해 가동 철심(24)이 고정 철심(21)측에 구속된 채로 있게 되고, 제어 전류에 대한 가동 철심(24)의 추종이 늦어진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이뤄진 것이며 가동 철심과 고정 철심을 근접 또는 접촉하기 어렵게 하여 제어성의 안정화를 도모하는 동시에 신뢰성을 향상시키는 유량 제어 밸브를 얻는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예 1에 관한 유량 제어 밸브의 축방향의 단면을 도시하는 종단면도.

제2도는 본 발명의 실시예 1에 관한 유량 제어 밸브를 도시하는 측면도.

제3도는 본 발명의 실시예 1에 관한 유량 제어 밸브의 동작을 설명하는 단면도.

제4도는 종래예와 실시예 1의 전자 흡인력을 도시하는 특성도.

제5도는 종래의 유량 제어 밸브를 도시하는 종단면도.

제6도는 유량 제어 밸브의 동작 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

51 : 요크(자기 회로) 54 : 고정 철심(자기회로)

59 : 전자 코일 70 : 귀환 스프링

71 : 가동 철심 72 : 파이프

78 : 밸브시트 86 : 스프링

제1의 발명에 관한 유량 제어 밸브는 전류를 인가하므로써 자계를 발생시키는 전자 코일과, 이 전자 코일내에 수용된 고정 철심과, 전자 코일의 외측에 그 전자 코일을 덮게 배열된 고정 철심과 더불어 자기 회로를 구성하는 요크와, 전자 코일에 의한 전자 흡인력에 의해 고정 철심으로 향하게 원통부재내에 미끄러짐이 가능하게 배열된 가동 철심과, 고정 철심과 가동 철심의 사이에 배열되어서 그 가동철심을 전자흡인력과 반대방향으로 가압하는 귀환 스프링과, 공기 입구 통로 및 공기출구 통로가 형성된 유량제어 밸브 본체와, 공기 입구통로와 그 공기 출구 통로를 연통하는 공기 유통부가 설치된 밸브 시트와, 가동 철심에 미끄러점이 자유롭게 배열되고 공기 유통부에 접촉 또는 격리해서 공기 입구 통로와 공기 출구통로사이의 유통을 개폐하는 밸브와, 상기 밸브를 가동 철심에 대해서 밸브시트의 방향으로 가압하는 스프링과, 밸브의 뱁브시트의 방향으로의 이동량을 규제하는 스토퍼를 구비한 유량 제어 밸브에 있어서, 자기 회로는 전자 흡인력과 귀환 스프링의 가압력과의 균형에 의해 결정되는 가동 철심의 정지위치가 소정값을 넘은 영역에 전자 흡인력이 감소하도록 구성되어 있는 것이다.

제2의 발명에 관한 유량 제어 밸브는, 상기 제1의 발명에 있어서, 가동 철심이 그 가동 철심의 정지위치가 소정값을 넘은 영역에서 요크에 대한 가동 철심의 대향면이 감소하는 외부직경의 형상으로 구성되어 있는 것이다.

제3의 발명에 관한 유량제어 밸브는, 상기 제1 또는 제2의 발명에 있어서, 가동 철심은 중공원통상으로 구성되며, 그 중공부에 중공의 파이프가 유량제어 밸브 본체 측으로 연장하도록 장착되며, 밸브가 파이프에 미끄러짐이 자유롭게 끼워지며, 또한 스토퍼가 파이프 선단부에 설치되어 있는 것이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서 설명한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예 1에 따른 유량 제어 밸브의 축방향의 단면을 도시하는 종단면도이고, 제2도는 본 발명의 실시예 1에 따른 유량 제어 밸브를 도시하는 측면도이도, 제3도는 본 발명의 실시예 1에 따른 유량 제어 밸브의 동작을 설명하는 단면도이며, 제3a 도는 정격전류 인가시의 상태를 도시하고, 제3b도는 과전류 인가시의 상태를 각각 도시한다. 제4도는 종래 예와 본 실시예 1의 전자 흡인력을 도시하는 특성도이다.

제1도 및 제2도에 있어서, 솔레노이드 장치(50)는 다음과 같이 구성되어 있다. 요크(51)는 두꺼운 강판을 ㄷ자 형상으로 구부려서 형성되며 볼록부(52)와 손톱 형상부(53)가 형성되어 있다. 고정 철심(54)은 내부에 중공부(55)와 나사부(56)가 설치되며, 가동 철심측의 한 끝의 외주는 테이퍼 형태로 형성되며 또 한 끝은 고정판(57)과 끼워맞추어져서 코킹(calking)으로 고정되어 있다. 또, 고정판(57)에는 사각형 구멍부(58)가 뚫려 있으며 요크(51)의 손톱 형상부(53)을그 구멍부9580에 삽입한 후, 손톱 형상부(53)를 접어 구부려서 고정판(57)과 요크(51)를 고정시킨다. 이같이 요크(51), 고정판(57) 및 고정 철심(54)에 의해서 솔레노이드 장치(50)의 자기회로가 구성되어 있다.

여자 코일(59)은 다음과 같이 구성되어 있다. 보빈(60)은 내측에 관통구멍(61)이 만들어지고, 이 관통구멍(61)은 고정 철심(54)의 외주부에 끼워맞추어지는 동시에 후술하는 가동 철심(71)의 가이드부로 되어 있다. 보빈(60)의 외주에는 코일(62)이 감기어 있다. 코일(62)에서는 접선도체(63)가 인출되어 있다. 코일(62) 및 접속도체(63)를 수지재(64)로써 외장성형 하여 일체로 하고, 단자부(65)를 형성하고 있다. 또한, 보빈(60)이 가동 철심(71)을 미끄러짐이 자유롭게 배열하는 원통부재를 구성하고 있다.

여자 코일(59)은 요크(51)와 고정판(57)에 의해서 축방향으로 끼워 고정되고 있다. 또, 여자 코일(59)의 보닌(60)과 수지재(64)와의 경계부와 요크(51) 및 고정판(57)과의 사이에는 각각 원형 고무제인 패킹(66, 67)이 개장되어 있으며 코일(62)로의 물 등의 침입을 방지하는 동시에 후술하는 입구측 공간부(80)와 외부를 밀봉하고 있다.

고정 철심(54)의 나사부(56)에는 조정나사(62)가 나사식 맞춤되어 있다. 조정나서(68) 양단부에는 6각 형상의 오목부가 만들어지며, 외주의 나사부에는 관통구멍(61)의 공간부와 외기와의 기밀을 유지하기 위한 도금 가공이 실시되어 있다. 고정 철심(54)의 중공부(55)에는 스프링 홀더(69)가 축방향으로 이동 가능하게 삽입되어 있다. 스프링 홀더(69)의 한 끝에는 6각 형상의 볼록부가 만들어져 있으며 조정 나사(68)의 6각 형상의 오목부와 끼워맞춤되고 조정나사(68)에 대해서 자유회전하지 않는 구조로 되어 있다. 또한 스프링 홀더(69)의 다른 끝에는 코일상의 귀환스프링(70)의 한 끝이 압축으로 유지되어 있다.

보빈(60)의 관통구멍(61)에는 중공 원통상의 가동 철심(71)이 고정 철심(540에 대향시키고 축방향으로 미끄러짐 가능하게 삽입되며 귀환 스프링(70)에 의해 도1의 좌측방향으로 가압되어 있다. 가동 철심(71)의 중공부에는 내부에 도통구멍(75)을 갖는 파이프(72)가 압축으로 고착되어 있다. 그리고, 가동 철심(71)의 중공부에서 돌출하는 파이프(72)의 관통부(73)의 외주부에는 귀환 스프링(70)의 다른 끝이 압축되어 유지되어 있다. 또한, 파이프(72)의 선단부를 지름방향 외쪽으로 접어 구부려서 스토퍼로서의 플랜지부(74)가 형성되어 있다.

다음에 밸브 본체(76)의 구성을 설명한다.

하우징(77)은 다이캐스팅으로써 알루미늄 재료로 제각되며 중앙부에 테이퍼상(원추상)의 공기 유통부(79)를 갖느 밸브시트(78)가 억지 끼워맞춤 상태에서 기밀하게 끼워 부착되어 있다. 이 제어 밸브시트로서의 밸브시트(78)에 의해 하우징(77)의 내부를 입구측 공간부(80)와 출구측 공간부(81)로 구분하고 있다. 입구측공간부(80)에 연통해서 공기 입구(82)가 설치되고 또한 출구측 공간부(81)에 연통해서 공기 출구(83)가 설치되어 있다. 여기에서 입구측 공간부(80)와 공기 입구(820로서 공기 입구 통로를 구성하고, 출구측 공간부(81)와 공기 출구(83)로서 공기출구 통로를 구성하고 있다.

밸브로서의 포펫 밸브 몸체(84)는 공기 유통부(79)와 맞닿는 부분이 구면 상으로 형성된 맞닿음부(85)를 가지며, 상기 가동 철심(71)에 끼워부착된 파이프(72)에 축방향으로 미끄러질 수 있게 끼워만들어져 있다. 포펫 밸브 몸체(84)와 가동철심(71)의 사이에는 압축된 상태에서 코일상의 스프링(86)이 장착되며 포펫 밸브 몸체(84)를 제1도의 좌측방향으로 가압하고 있다. 즉, 포펫 밸브 몸체(84)는스프링(86)을 거쳐서 귀환 스프링(70)에 의해 가압되는 밸브시트(78)에 맞닿아서 공기 유통부(79)을 기밀하게 밀봉하고 있다. 또, 스프링(86)의 가압력으로 가압된 포펫밸브 몸체(70)는 플랜지부(74)에 맞닿아서 그 이상의 이동이 규제되어 있다.

또한, 맞닿음부(85)와 공기 유통부(79)와의 맞닿는 직경은 가동 철심(71)의 외부직경과 대략 일치하게 구성되어 있다.

조정 나사(68)를 회전시키므로써 귀환 스프링(70)의 압축 비율을 미리 조정하고 포펫 밸브 몸체(84)를 밸브시트(78)에 가압하는 힘이 소정값으로 되게 하고 있다. 또한, 스프링(86)의 장착상태에서 압축하중은 귀환 스프링(70)의 가압의 소정값보다 크게 되어 있다. 따라서 스프링(86)에 의한 포펫 밸브 몸체(84)와 파이프(72)의 플랜지부(74)와의 맞닿음 하중 보다 크게 되어 있어서 완전폐쇄시에 포펫 밸브 몸체(84)와 플랜지부(74)와의 사이에 틈이 생기지 않게 되어 있다.

이상과 같이 구성된 밸브 본체(76)가 나사(88)에 의해 요크(51)에 고착되고 솔레노이드 장치(50)와 일체화 되어서 유량 제어 밸브가 구성되어 있다.

여기에서 밸브시트(78) 및 포펫 밸브 몸체(84)는 예컨대 폴리브틸렌 텔레프탈레이트로 제조할 수 있다.

다음에 동작에 대해서 설명한다.

코일(62)에 통전되고 있지 않은 상태에선 가동 철심(71)은 귀환 스프링(70)에 의해 제1도의 좌측으로 가압되어 있다. 포펫 밸브 몸체(84)도 스프링(86)을 거쳐서 좌측으로 가압되며 맞닿음부(85)가 공기 유통부(79)에 맞닿아서 공기의 유통을 저지하고 있다. 따라서 공기 입구(82)와 공기 출구(83) 사이에 공기의 유통은 없는 상태로 되어 있다.

코일(62)에 소정 전류 및 소정 듀티율의 펄스상 전류를 공급하면 고정 철심(54)과 가동 철심(71) 사이에 전자흡인력이 발생하고 가동 철심(71)이 제1도의 우측으로 흡인된다. 이 흡인력의 크기는 코일(62)에 공급되는 전류의 튜티율에 비례하며 귀환스프링(70)의 반발력과 균형된 위치에서 정지한다.

이후, 가동 철심(71)의 이동량에 따라서 포펫 밸브몸체(84)가 밸브시트(78)에서 떨어져서 공기 입구(82)와 공기 출구(83) 사이를 연통시킨다. 즉, 제6도에서 코일(72)에 공급하는 전류의 듀티율이 DF1을 초과하면 포펫 밸브 몸체(84)가 밸브시트(78)에서 떨어지기 시작한다. 이후, 공기의 유량은 듀티율 DF의 증가에 따라서 제6도의 직선 U와 같이 증가한다. 또한, 가동철심(71)이 이동해서 맞닿음부(85)와 공기 유통부(79) 사이에 구성되는 통로면적이 밸브시트(78)의 내부직경부(87)의 면적보다 커지면 공기유량은 공기 유통부(79)의 내부직경부(87)에 의해 규제되며 제6도의 V로 도시한 바와 같이 일정하게 된다. 그리고 듀티율 100%에선 V로 도시되는 유량을 유지하며, 상술한 바와 같이 전자 흡인력과 귀환 스프링(70)의 반발력이 균형된 상태에서 소정의 위치에서 정지한다.

여기에서 정격값 이상의 전류값이 인가된 경우를 제3a도, 3b도 및 제4도를 참조해서 설명한다.

제3a도는 듀티율 100%에서 정력 전류값이 인가된 경우의 가동 철심의 정지위치를 도시하고 있다. 제3b 도는 제3a도에도시한 정지위치를 넘어서 가동 철심(71)이 고정 철심측으로 스트로크한 경우를 도시하고 있다.

제3a도에 도시한 가동 철심(71)의 정지위치에선 가동 철심(71)의 대직경부의 외주면이 요크(51)에 대향하고, 자속은 도면중의 화살표로 도시한 바와 같이 자기 통로를 통과하게 된다.

한편 제3b도의 경우에는 가동 철심(71)의 대직경부와 소직경부가 요크(51)에 대향하며, 이 요크(51)에 대향하는 가동 철심(71)의 대직경부의 외주면의 면적이 감소되고 자속은 자기 통로를 통과하기 어렵게 된다. 또한, 이 경우, 가동 철심(71)과 고정 철심(54)간의 에어 갭은 감소되지만 자기 통로는 가동 철심(71)에 대한 요크(51)에 대향면에서 교축하도록 설정되어 있기 때문에 요크(51)에 대한 가동 철심(71)의 대향면의 면적이 작아짐으로써 전자 흡인력은 감소된다.

즉, 제4도에 도시한 종래의 유량 제어 밸브의 흡인력 특성(파선)에 대해서 이 실시예 1에 의한 흡인력 특성(실선)에서는 소정전류 인가시의 듀티율 100%에서의 소정 위치를 넘는 영역에서 흡인력은 같은 전류상에서 저하되고 전류의 증가에 대해서도 스트로크하기 어렵게 된다.

이 실시예 1에 의하면 전자흡인력과 귀환 스프링(70)과의 균형에 의해 결정되는 가동 철심(71)의 정지위치가 소정값을 넘은 영역, 즉 정격 전류를 넘은 과전류가 코일(62)에 공급된 경우, 고정 철심(54)과 가동 철심(71)과의 사이에 발생하는 전자 흡인력이 감소하도록 자기회로가 구성되어 있다. 그래서 정격 전류를 넘은 과전류를 코일(62)에 공급해도 가동 철심(71)에 작용하는 전자 흡인력이 저하되고 가동 철심(71)이 고정 철심(54)측으로 이동하기 어렵게 된다.

따라서 가동 철심(71)이 소정량(정격 전류를 공급한 때의 스트로크량)이상으로 스트로크해서 고정 철심(54)에 근접 또는 맞닿는 일이 없고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 가동 철심(71)이 고정 철심(54)에 근접하지 않으므로 가동 철심(71)과 고정 철심(54)과의 사이에 잔류 자기의 발생이 억제된다. 그래서 가동 철심(71)은 고정 철심(54)에 구속되는 일이 없고 제어 전류에 대해서 신속하게 추종 동작할 수 있으며 유량 제어 밸브의 제어성의 안정화가 도모해진다.

또, 밸브 시트(78)의 공기 유통부(79)가 테이퍼상(원추상)으로 형성되며 포펫 밸브 몸체(84)의 맞닿음부(65)가 구상으로 형성되어 있다. 그래서 보빈(60)의 관통구멍(61)의 주변벽으로 안내되어 미끄럼 이동하는 가동 철심(54)이 축방향에서 약간 기울어져도 공기 유통부(79)와 맞닿음부(85)가 소정 직경의 맞닿음 원으로서 맞닿게 되며 그 경사를 흡수해서 밀봉성이 확보된다.

또, 포펫 밸브 몸체(84)와 가동 철심(71)과의 사이에 스프링(86)이 축소설치되어 있다. 그래서 듀티 제어에 기인하는 미소 진동에 따르는 밸브시트에서의 분리 또는 착석시에 충돌에 의해 발생하는 반발력은 포펫 밸브 몸체(84)를 가압하는 스프링(86)에 의해서 흡수된다. 그 결과, 듀티가 영인 때의 밀봉성이 확보된다.

또, 공기 유통부(79)와 맞닿음부(85)와의 맞닿는 직경이 가동 철심(71)의 외부직경과 대략 일치하며 또한, 파이프(72)의 도통구멍(75)에 의해 고정 철심(54)와 가동 철심(71)과의 사이의 공기부와 출구측 공간부(81)가 연통되어 있다. 그래서 도통구멍(75)을 거쳐서 가동 철심(71)에 좌우에서 가하는 힘이 균형을 이루고 안정된 상태가 유지되며 개폐 동작을 원활하게 행할 수 있다.

또한, 조정나서(68)를 고정 철심(54)에 만들고 그 조정 나사(68)에 의해 귀환 스프링(70)의 압축 비율을 조정할 수 있게 되어 있으므로 종래 장치의 스프링(40)이 불필요하게 되며 그만큼 구성의 간소화가 도모해진다.

또한, 상기 실시예 1에서도 포펫 밸브 몸체(84)와 파이프(72)와의 미끄럼 이동부에 4불화, 에틸렌 수지 등의 저 마찰계수의 피막을 코팅해도 좋다. 이 경우, 이것들의 미끄럼 이동부의 마찰력이 저감되며 마모 가루의 발생이 억제된다. 또, 마찰력이 저감되므로써 미끄러짐 간격을 작게 할 수 있으므로 미끄럼 이동부로의 미소한 이물질의 침입이 저지되며 이물질의 침입에 의한 동작 불량을 방지할 수 있다. 또, 가동 철심(71)과 보빈(60)과의 미끄럼 이동부에 저마찰계수의 피막을 코팅해도 마찬가지의 효과가 얻어진다.

또, 상기 실시예 1에선 가동 철심(71)에 파이프(72)를 설치하고 포펫 밸브 몸체(84)를 파이프(72)에 미끄러짐 이동이 가능하게 배열하고 있는 데, 파이프(72) 대신에 제5도에 도시한 바와 같이 가동 철심(71)에 소직경부를 만들고, 이 소직경부에 포펫 밸브 몸체(84)를 미끄러짐 이동이 가능하게 배열해도 좋다. 이 경우, 파이프(72)가 불필요하게 되며 그만큼구성의 간소화가 도모해진다.

또, 이 실시예 1에선 보빈(60)의 관통구멍(61)에 가동 철심(71)을 미끄러짐 이동이 자유롭게 배열하도록 하고 있으나 보빈(60)의 관통구멍(61)에 원통상의 비자성재로 이루어진 슬리브를 끼우고, 그 슬리브내에 가동 철심(71)을 미끄러짐 이동이 자유롭게 배열해도 좋다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로 이하에 기재하는 효과를 나타낸다.

제1의 발명에 의하면 자기회로는 전자 흡인력과 귀환스프링의 가압력과의 균형에의해 결정되는 가동 철심의 정지위치가 소정 값을 넘은 영역에서 전자 흡인력이 감소하도록 구성되어 있으므로 과전류가 코일에 통전되었을 때, 가동 철심과 고정 철심이 근접 또는 맞닿기 어렵게 되며, 근접한 경우의 잔류자기에 의한 제어성의 악화를 누르고, 또, 영구적으로 높은 신뢰성을 얻을 수 있는 유량 제어 밸브를 얻을 수 있다.

제2의 발명에 의하면 상기 제1의 발명에 있어서, 가동 철심은 이 가동 철심의 정지위치가 소정 값을 넘을 영역에서 요크에 대한 가동 철심의 대향면이 감소되는 외부직경 형상으로 구성되어 있으므로 가동 철심이 정지위치의 소정 값을 넘은 경우에 전자 흡인력이 저감되는 자기 회로를 간이하게 구성할 수 있다.

제3의 발명에 의하면 상기 제1 또는 제2의 발명에 있어서, 가동 철심은 중공원통상으로 구성되며 그 중공부에 중공의 파이프가 유량제어 밸브 본체측으로 연장 되도록 장착되고, 밸브가 파이프에 미끄러짐 이동이 자유롭게 끼워지고, 게다가 스토퍼가 파이프의 선단부에 설치되어 있으므로 가동 철심의 양단부에 가하는 압력이 평형화되어서 동작의 안정화가 도모해지는 동시에 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

Claims

전류를 인가함으로써 자계를 발생시키는 전자 코일과, 상기 전자 코일내에 수용된 고정 철심과, 상기 전자 코일의 외측에 전자 코일을 덮도록 배열되어 상기 고정 철심과 더불어 자기 회로를 구성하는 요크와, 상기 전자 코일에 의하여 발생된 전자 흡인력의 작용에 의해 상기 고정 철심을 향하도록 원통부재내에서 미끄러짐이 가능하게 배열된 가동 철심과 상기 고정 철심과 상기 가동 철심사이에 배열되어서 가동 철심을 상기 전자흡인력과 반대방향으로 힘을 부여하는 귀환 스프링과, 공기 입구 통로 및 공기 출구 통로가 형성된 유량제어 밸브 본체와, 상기 공기 입구 통로와 상기 공기 출구 통로를 구분하게 상기 유량 제어 밸브 본체에 배열되고 그 공기 입구 통로와 그 공기 출구 통로를 연통하는 공기 유통부가 설치된 밸브시트와, 상기 가동 철심에 미끄러짐이 가능하게 배열되고 상기 공기 유통부에 대해 접촉 또는 분리하면서 상기 공기 입구 통로와 상기 공기 출구 통로 사이의 유통을 개폐하는 밸브와, 상기 밸브를 상기 가동 철심에 대해서 상기 밸브시트의 방향으로 힘을 가하는 스프링과, 상기 밸브 시트의 방향으로 밸브의 이동량을 규제하는 스토퍼를 구비하며, 상기 자기 회로는 상기 가동 철심의 정지위치가 일정한 위치를 초과하는 영역에서 상기 전자 흡인력이 감소하도록 구성되고, 상기 정지위치는 상기 전자 흡인력과 상기 귀환 스프링의 가압력이 균형을 이루는 위치가 되는 유량 제어 밸브
제1항에 있어서, 가동 철심은 그 가동 철심의 정지위치가 일정한 위치를 초과하는 영역에서 요크에 인접한 가동 철심의 표면적이 감소되는 외부직경의 형상으로 구성되어 있는 유량 제어 밸브.
제2항에 있어서, 가동 철심은 중공원통상으로 구성되며 그 중공부에 중공의 파이프가 유량 제어 밸브 본체측에서 연장되도록 장착되고 밸브가 상기 밸브가 상기 파이프에 미끄러짐이 가능하게 끼워지고, 게다가 스토퍼가 상기 파이프의 선단부에 설치되어 있는 유량 제어 밸브.