JPH0141870B2 - - Google Patents
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- JPH0141870B2 JPH0141870B2 JP7028084A JP7028084A JPH0141870B2 JP H0141870 B2 JPH0141870 B2 JP H0141870B2 JP 7028084 A JP7028084 A JP 7028084A JP 7028084 A JP7028084 A JP 7028084A JP H0141870 B2 JPH0141870 B2 JP H0141870B2
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- Japan
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- valve body
- plunger
- end surface
- valve
- pressure
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
- F16K31/0644—One-way valve
- F16K31/0655—Lift valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、電気信号に応じて発生する電磁力を
利用して流体出口側の圧力を任意に制御すること
のできる圧力比例制御弁に関する。 従来例の構成とその問題点 第1図に従来のこの種圧力比例制御弁の構造を
示す。第1図において、1は圧力を制御するガバ
ナ部、2は圧力を制御するための電磁力を発生す
る駆動部である。 ガバナ部1は流体入口3と流体出口4、流体入
口3と流体出口4間に設けた弁座5、及び弁座5
に対向して設けた弁体6、弁体6に支持され流体
入口3側の圧力(以下一次圧とする)P1を受け
て動作するダイヤフラム7、弁体6を閉弁方向に
付勢する弾性体8、弁体6の変位量を規制するス
トツパ9から構成されている。 駆動部2は、ボビン10に巻回されたコイル1
1、コイル11を包囲するごとく設けたヨーク1
2、コイル11の中央部に貫通して設けた摺動筒
13、摺動筒13の内部に設けたプランジヤ1
4、ダイヤフラム7の背圧室を形成する取付台1
5から構成されている。 ここでコイル11に通電するとその通電量に応
じた電磁力Fmが弁体6に作用し、弁体6は下方
に変位して流体は流体出口4側へ流出し、P2な
る二次圧を生じる。このような力関係において、
弁体6及びダイヤフラム7の受圧面積を等しく設
ければ、一次圧P1の変化はキヤンセルされ、二
次圧P2によつて弁体6を上方に持上げる力と電
磁力Fmのバランスにより弁開度がきまる。つま
り、電磁力Fmに応じた二次圧P2が得られるとと
もに周知のガバナ機能を有する。 したがつて、コイル11への通電量を制御する
ことにより二次圧P2を任意に制御することがで
きる。 しかしながら、従来例では、弁体6の変位、す
なわちプランジヤ14の変位にともない同一起磁
力を与えているにもかかわらず電磁力Fmが変化
するため、ガバナ特性にオーバーシユート現象が
発生する。この点について第2図及び第3図にも
とづいて詳しく説明する。 第2図は所定の起磁力すなわちコイル11への
通電量を与えた時の弁体6の変位量X(プランジ
ヤ10の変位量)と電磁力Fmの関係を示す特性
図であり、第3図はガバナ特性を示す。 ここでコイル11に通電し所望の二次圧P2mを
得ようとした時、第2図Aの特性において弁体6
の変位量は閉止点XoからXaに変位し電磁力Faと
バランスする。ただし、この時の一次圧P1は標
準圧P1aとする。なおガバナ部1の設計に際して
は、一次圧P1が最低圧P1minになつても所望の二
次圧P2mが得られるように弁体6がストツパ9に
当接する距離、すなわち最大変位量Xmaxは余裕
をもたせるとともにダイヤフラム7のオゾン劣化
を考慮し、大きな応力がかからないよう最適な値
に設計する。この状態において一次圧P1が最大
圧P1maxまで変化すると、弁体6は閉弁方向に
Xbまで変位し、二次圧P2mが保たれる。次に一
次圧P1が最低圧P1minとなると、二次圧P2mが減
少するため、弁体6は下方に変位して弁開度が大
きくなり、二次圧P2mを保つよう動作する。この
時弁体6はストツパ9に当接し、弁体変位量は
Xmaxとなり、電磁力はFmaxとなる。したがつ
て、さらに一次圧P1が最低圧P1minから増加して
きた時、設定電磁力Faに対してΔFm1だけ大きい
Fmaxとバランスする二次圧P2m′ではじめて弁体
6は上方に変位する。したがつてΔP2mのオーバ
ーシユートが発生し、所望の二次圧P2mが得られ
ない。特に燃料ガスの圧力(流量)を制御する場
合、燃焼量が増加し、熱交換器等(図示せず)を
破損する危険があつた。 このため従来例では、プランジヤ14の形状を
複雑な形状としたり磁気ギヤツプを大きくして磁
気効率を低下させ第2図に示すように電磁力の変
化ΔFm2を小さくして対応しており、したがつて
コイル11の大型化、消費電力の増加はまぬがれ
ないものであつた。 発明の目的 本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プランジ
ヤの動作範囲と弁体の変位量の相互位置関係を選
択することにより、ガバナ特性のオーバーシユー
トを解消するとともに、駆動部の小型コンパクト
化を図ることを目的とする。 発明の構成 この目的を達成するために本発明による圧力比
例制御弁は、流体通路内に設けた弁座と弁座に対
向して設けられ、ダイヤフラムに支持された弁体
を有するガバナ部と、コイルとヨークと、そのコ
イルの中心軸上を移動し、前記弁体に電磁力を作
用させるプランジヤを有する駆動部とからなり、
前記弁体の最大変位量をXmax、ヨークの上部端
面とプランジヤの上端面の軸方向の間隙をgPu、
ヨーク下部端面とプランジヤ下端面の軸方向の間
隙をgPdとし、弁閉止状態において、Xmax≧
gPd>(Xmax−1)、gPu>(Xmax−1)(mm)
なる条件を満足するよう構成したものである。 この構成により、磁気効率を低下させることな
く、プランジヤの変位にもとずく電磁力の変化を
小さくできるため、ガバナ特性のオーバーシユー
トを解消し、かつ駆動部の小型化が可能となる。 実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明
する。 第4図は本発明による圧力比例制御弁の構造図
を示し、弁体6が弁座5に当接する点からストツ
パ9に当接するまでの距離を弁体6の最大変位量
Xmax、ヨーク12の上部端面12uとプランジ
ヤ14の上端面14uの軸方向の間隙をgPu、ヨ
ーク12の下部端面12dとプランジヤ下端面1
4dの軸方向の間隙をgPdとする時、弁閉止点す
なわち弁体6が弁座5に当接した状態でそれらの
相互関係位置は次の条件を満足するように構成さ
れている。 (1) Xmax≧gPd>(Xmax−1)(mm) (2) gPu>(Xmax−1)(mm) その他は第1図従来例と同じであり同一記号を
付して説明を省略する。 第5図は、第4図の要部断面図でありプランジ
ヤ14の変位量(弁体6の変位量)とコイル11
への通電量を一定した時の電磁力Fmの変化を示
している。弁閉止点Xoからプランジヤ14が下
降するとヨーク12の下部端面12dとプランジ
ヤ14の下端面14dとで形成される間隙gPdす
なわち磁気ギヤツプが小さくなりプランジヤ14
を吸引する力が増加する。ところがヨーク12の
下部端面12dとプランジヤ14の下端面14d
が一致する点付近、つまり間隙gPdが0となる付
近をピーク点としてプランジヤ14を上方に持上
げる成分が作用し、電磁力Fmは減少をはじめス
トツパ9に弁体6が当接する点Xmaxでプランジ
ヤ14は停止する。 第6図cはその様子を示す弁体6の変位置Xと
電磁力Fmの関係を示す特性図であり、弁体6の
変位置がXmaxの時の電磁力を一次圧P1が標準圧
P1aにおける弁開度Xa時の電磁力Faと略等しく
なるようにしている。 第7図Eは本実施例によるガバナ特性を示し、
第6図cに示すように弁体6が最大変位置Xmax
まで変位した状態で電磁力の差はΔFmであるた
め、一次圧が最低圧P1minから増加する場合にお
いても、標準圧P1aにおいて設定した二次圧P2m
と略等しい二次圧となつた時点で弁体6は上方に
変位し標準圧P1a時の弁開度Xaに近づく。したが
つてオーバーシユート現象は発生しない。 なおgPd>(Xmax−1)が成立しない場合、
つまり弁体6が最大変位量Xmaxに達した状態で
プランジヤ下端面14dがヨーク下部端面12d
よりも1mm以上下方に位置する場合、及びgPu>
(Xmax−1)が成立しない場合つまり最大変位
量Xmaxに達した状態でプランジヤ上端面14u
がヨーク上部端面12uよりも1mm以上下方に位
置する場合いずれもプランジヤ14を上方に持上
げる力が作用し、第6図Dに示すように急激に電
磁力Fmが減少する。したがつて第7図Fに示す
ように二次圧P2mに達しない段階で弁体6が上方
に変位し、ΔP2の差が発生し、能力ダウンとなつ
てしまう。 以上のように本実施例によれば、弁体6の変位
量Xmaxとプランジヤ14及びヨーク12の相互
位置関係を最適なものにしたのでガバナ特性のオ
ーバーシユートの発生を解消することができる。
またプランジヤ14の変位に対する電磁力Fmの
変化定数の大きな条件、すなわち磁気効率の高い
条件で構成できるため、少ない起磁力で駆動する
ことができ、駆動部2の小型コンパクト化を実現
する。表1は弁座径〓36とし同一二次圧P2
(240mmH2O)を制御する圧力比例制御弁を従来
例と本発明のものとで比較したものであり起磁力
は約20%減少、またコイル重量は約1/2となり小
型化及び低コスト化を実現することができた。
利用して流体出口側の圧力を任意に制御すること
のできる圧力比例制御弁に関する。 従来例の構成とその問題点 第1図に従来のこの種圧力比例制御弁の構造を
示す。第1図において、1は圧力を制御するガバ
ナ部、2は圧力を制御するための電磁力を発生す
る駆動部である。 ガバナ部1は流体入口3と流体出口4、流体入
口3と流体出口4間に設けた弁座5、及び弁座5
に対向して設けた弁体6、弁体6に支持され流体
入口3側の圧力(以下一次圧とする)P1を受け
て動作するダイヤフラム7、弁体6を閉弁方向に
付勢する弾性体8、弁体6の変位量を規制するス
トツパ9から構成されている。 駆動部2は、ボビン10に巻回されたコイル1
1、コイル11を包囲するごとく設けたヨーク1
2、コイル11の中央部に貫通して設けた摺動筒
13、摺動筒13の内部に設けたプランジヤ1
4、ダイヤフラム7の背圧室を形成する取付台1
5から構成されている。 ここでコイル11に通電するとその通電量に応
じた電磁力Fmが弁体6に作用し、弁体6は下方
に変位して流体は流体出口4側へ流出し、P2な
る二次圧を生じる。このような力関係において、
弁体6及びダイヤフラム7の受圧面積を等しく設
ければ、一次圧P1の変化はキヤンセルされ、二
次圧P2によつて弁体6を上方に持上げる力と電
磁力Fmのバランスにより弁開度がきまる。つま
り、電磁力Fmに応じた二次圧P2が得られるとと
もに周知のガバナ機能を有する。 したがつて、コイル11への通電量を制御する
ことにより二次圧P2を任意に制御することがで
きる。 しかしながら、従来例では、弁体6の変位、す
なわちプランジヤ14の変位にともない同一起磁
力を与えているにもかかわらず電磁力Fmが変化
するため、ガバナ特性にオーバーシユート現象が
発生する。この点について第2図及び第3図にも
とづいて詳しく説明する。 第2図は所定の起磁力すなわちコイル11への
通電量を与えた時の弁体6の変位量X(プランジ
ヤ10の変位量)と電磁力Fmの関係を示す特性
図であり、第3図はガバナ特性を示す。 ここでコイル11に通電し所望の二次圧P2mを
得ようとした時、第2図Aの特性において弁体6
の変位量は閉止点XoからXaに変位し電磁力Faと
バランスする。ただし、この時の一次圧P1は標
準圧P1aとする。なおガバナ部1の設計に際して
は、一次圧P1が最低圧P1minになつても所望の二
次圧P2mが得られるように弁体6がストツパ9に
当接する距離、すなわち最大変位量Xmaxは余裕
をもたせるとともにダイヤフラム7のオゾン劣化
を考慮し、大きな応力がかからないよう最適な値
に設計する。この状態において一次圧P1が最大
圧P1maxまで変化すると、弁体6は閉弁方向に
Xbまで変位し、二次圧P2mが保たれる。次に一
次圧P1が最低圧P1minとなると、二次圧P2mが減
少するため、弁体6は下方に変位して弁開度が大
きくなり、二次圧P2mを保つよう動作する。この
時弁体6はストツパ9に当接し、弁体変位量は
Xmaxとなり、電磁力はFmaxとなる。したがつ
て、さらに一次圧P1が最低圧P1minから増加して
きた時、設定電磁力Faに対してΔFm1だけ大きい
Fmaxとバランスする二次圧P2m′ではじめて弁体
6は上方に変位する。したがつてΔP2mのオーバ
ーシユートが発生し、所望の二次圧P2mが得られ
ない。特に燃料ガスの圧力(流量)を制御する場
合、燃焼量が増加し、熱交換器等(図示せず)を
破損する危険があつた。 このため従来例では、プランジヤ14の形状を
複雑な形状としたり磁気ギヤツプを大きくして磁
気効率を低下させ第2図に示すように電磁力の変
化ΔFm2を小さくして対応しており、したがつて
コイル11の大型化、消費電力の増加はまぬがれ
ないものであつた。 発明の目的 本発明は、上記従来の問題点に鑑み、プランジ
ヤの動作範囲と弁体の変位量の相互位置関係を選
択することにより、ガバナ特性のオーバーシユー
トを解消するとともに、駆動部の小型コンパクト
化を図ることを目的とする。 発明の構成 この目的を達成するために本発明による圧力比
例制御弁は、流体通路内に設けた弁座と弁座に対
向して設けられ、ダイヤフラムに支持された弁体
を有するガバナ部と、コイルとヨークと、そのコ
イルの中心軸上を移動し、前記弁体に電磁力を作
用させるプランジヤを有する駆動部とからなり、
前記弁体の最大変位量をXmax、ヨークの上部端
面とプランジヤの上端面の軸方向の間隙をgPu、
ヨーク下部端面とプランジヤ下端面の軸方向の間
隙をgPdとし、弁閉止状態において、Xmax≧
gPd>(Xmax−1)、gPu>(Xmax−1)(mm)
なる条件を満足するよう構成したものである。 この構成により、磁気効率を低下させることな
く、プランジヤの変位にもとずく電磁力の変化を
小さくできるため、ガバナ特性のオーバーシユー
トを解消し、かつ駆動部の小型化が可能となる。 実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説明
する。 第4図は本発明による圧力比例制御弁の構造図
を示し、弁体6が弁座5に当接する点からストツ
パ9に当接するまでの距離を弁体6の最大変位量
Xmax、ヨーク12の上部端面12uとプランジ
ヤ14の上端面14uの軸方向の間隙をgPu、ヨ
ーク12の下部端面12dとプランジヤ下端面1
4dの軸方向の間隙をgPdとする時、弁閉止点す
なわち弁体6が弁座5に当接した状態でそれらの
相互関係位置は次の条件を満足するように構成さ
れている。 (1) Xmax≧gPd>(Xmax−1)(mm) (2) gPu>(Xmax−1)(mm) その他は第1図従来例と同じであり同一記号を
付して説明を省略する。 第5図は、第4図の要部断面図でありプランジ
ヤ14の変位量(弁体6の変位量)とコイル11
への通電量を一定した時の電磁力Fmの変化を示
している。弁閉止点Xoからプランジヤ14が下
降するとヨーク12の下部端面12dとプランジ
ヤ14の下端面14dとで形成される間隙gPdす
なわち磁気ギヤツプが小さくなりプランジヤ14
を吸引する力が増加する。ところがヨーク12の
下部端面12dとプランジヤ14の下端面14d
が一致する点付近、つまり間隙gPdが0となる付
近をピーク点としてプランジヤ14を上方に持上
げる成分が作用し、電磁力Fmは減少をはじめス
トツパ9に弁体6が当接する点Xmaxでプランジ
ヤ14は停止する。 第6図cはその様子を示す弁体6の変位置Xと
電磁力Fmの関係を示す特性図であり、弁体6の
変位置がXmaxの時の電磁力を一次圧P1が標準圧
P1aにおける弁開度Xa時の電磁力Faと略等しく
なるようにしている。 第7図Eは本実施例によるガバナ特性を示し、
第6図cに示すように弁体6が最大変位置Xmax
まで変位した状態で電磁力の差はΔFmであるた
め、一次圧が最低圧P1minから増加する場合にお
いても、標準圧P1aにおいて設定した二次圧P2m
と略等しい二次圧となつた時点で弁体6は上方に
変位し標準圧P1a時の弁開度Xaに近づく。したが
つてオーバーシユート現象は発生しない。 なおgPd>(Xmax−1)が成立しない場合、
つまり弁体6が最大変位量Xmaxに達した状態で
プランジヤ下端面14dがヨーク下部端面12d
よりも1mm以上下方に位置する場合、及びgPu>
(Xmax−1)が成立しない場合つまり最大変位
量Xmaxに達した状態でプランジヤ上端面14u
がヨーク上部端面12uよりも1mm以上下方に位
置する場合いずれもプランジヤ14を上方に持上
げる力が作用し、第6図Dに示すように急激に電
磁力Fmが減少する。したがつて第7図Fに示す
ように二次圧P2mに達しない段階で弁体6が上方
に変位し、ΔP2の差が発生し、能力ダウンとなつ
てしまう。 以上のように本実施例によれば、弁体6の変位
量Xmaxとプランジヤ14及びヨーク12の相互
位置関係を最適なものにしたのでガバナ特性のオ
ーバーシユートの発生を解消することができる。
またプランジヤ14の変位に対する電磁力Fmの
変化定数の大きな条件、すなわち磁気効率の高い
条件で構成できるため、少ない起磁力で駆動する
ことができ、駆動部2の小型コンパクト化を実現
する。表1は弁座径〓36とし同一二次圧P2
(240mmH2O)を制御する圧力比例制御弁を従来
例と本発明のものとで比較したものであり起磁力
は約20%減少、またコイル重量は約1/2となり小
型化及び低コスト化を実現することができた。
【表】
発明の効果
以上詳述したように本発明による圧力比例制御
は、プランジヤのヨークに対する動作範囲と弁体
の変位量の相互位置関係を前述のごとく、弁閉止
状態において、Xmax≧gPd>(Xmax−1)、
gPu>(Xmax−1)(mm)なる条件を満足するよ
う構成し、弁体の変位に対する電磁力の変化を放
物線状としたものであり、定常時の電磁力と弁体
が最大変位量に達した時の電磁力を略等しくでき
るため、ガバナ特性のオーバーシユートが発生し
ない。また磁気効率の高い条件で駆動部を構成で
きるため、少ない起磁力で駆動できコイルの小型
化、低コストを実現する。さらに弁体の変位に対
する電磁力の変化定数を小さくする必要がないた
め、プランジヤの形状及び磁気回路における磁気
ギヤツプとなる部分の形状、寸法バラツキ等特別
の配慮が不要であり、構造が簡単でまた加工、組
立て性も向上するものである。
は、プランジヤのヨークに対する動作範囲と弁体
の変位量の相互位置関係を前述のごとく、弁閉止
状態において、Xmax≧gPd>(Xmax−1)、
gPu>(Xmax−1)(mm)なる条件を満足するよ
う構成し、弁体の変位に対する電磁力の変化を放
物線状としたものであり、定常時の電磁力と弁体
が最大変位量に達した時の電磁力を略等しくでき
るため、ガバナ特性のオーバーシユートが発生し
ない。また磁気効率の高い条件で駆動部を構成で
きるため、少ない起磁力で駆動できコイルの小型
化、低コストを実現する。さらに弁体の変位に対
する電磁力の変化定数を小さくする必要がないた
め、プランジヤの形状及び磁気回路における磁気
ギヤツプとなる部分の形状、寸法バラツキ等特別
の配慮が不要であり、構造が簡単でまた加工、組
立て性も向上するものである。
第1図は従来の圧力比例制御弁の断面構造図、
第2図は同電磁力特性図、第3図は同ガバナ特性
図、第4図は本発明の一実施例を示す圧力比例制
御弁の断面構造図、第5図は同要部断面図、第6
図は同電磁力特性図、第7図は同ガバナ特性図で
ある。 1……ガバナ部、2……駆動部、5……弁座、
6……弁体、7……ダイヤフラム、11……コイ
ル、12……ヨーク、12u……ヨーク上部端
面、12d……ヨーク下部端面、14……プラン
ジヤ、14u……プランジヤ上端面、14d……
プランジヤ下端面。
第2図は同電磁力特性図、第3図は同ガバナ特性
図、第4図は本発明の一実施例を示す圧力比例制
御弁の断面構造図、第5図は同要部断面図、第6
図は同電磁力特性図、第7図は同ガバナ特性図で
ある。 1……ガバナ部、2……駆動部、5……弁座、
6……弁体、7……ダイヤフラム、11……コイ
ル、12……ヨーク、12u……ヨーク上部端
面、12d……ヨーク下部端面、14……プラン
ジヤ、14u……プランジヤ上端面、14d……
プランジヤ下端面。
Claims (1)
- 1 流体通路内に設けた弁座と、その弁座に対向
して設けた弁体と、その弁体と一体に設けられた
ダイヤフラムを有するガバナ部と、コイルと、そ
のコイルを包囲するごとく設けたヨークと、その
コイルを包囲するごとく設けたヨークと、前記コ
イルの中心軸上を移動し、前記弁体に電磁力を作
用させるプランジヤから構成される駆動部とを有
し、前記弁体の最大変位量をXnax、ヨークの上
部端面とプランジヤの上端面の軸方向の間隙を
gpu、ヨーク下部端面とプランジヤの下端面の軸
方向の間隙をgpdとし、前記弁体が前記弁座に当
接した状態において、Xnax≧gpd>(Xnax−1)、
gpu>(Xnax−1)(mm)なる条件を満足するよう
構成した圧力比例制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070280A JPS60215175A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 圧力比例制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070280A JPS60215175A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 圧力比例制御弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60215175A JPS60215175A (ja) | 1985-10-28 |
| JPH0141870B2 true JPH0141870B2 (ja) | 1989-09-07 |
Family
ID=13426922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59070280A Granted JPS60215175A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 圧力比例制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60215175A (ja) |
-
1984
- 1984-04-09 JP JP59070280A patent/JPS60215175A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60215175A (ja) | 1985-10-28 |
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