JPH02236078A - 磁気操作バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気操作バルブに関し、特に液体ヘリウムや
超流動ヘリウム等極低温流体用として有効な磁気操作バ
ルブに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、電磁弁には、第４図に示す如く低温流体用バルプ
として弁零体２１と、ハウジング２２をスリーブ２３を
介して連結し、該スリーブ２３内に長い弁棒２４を嵌入
し、該弁棒２４を介して弁体２１とハウジング２２内の
電磁駆動部２５を連結し、該電磁駆動部２５を常温部に
設けたもの、第５図に示す如く空圧機器に広く利用され
ており、低温装置にも適用可能なバルブとしてソレノイ
ドコイル２６内に、弁を開閉する移動可能・なプランジ
ャ７を設けたもの、第６図に示す如くインパルス形バル
ブとしてソレノイドコイル２６内に固定鉄心２７を設け
、該鉄心２７内に永久磁石１３を固定し、該永久磁石１
３内に、弁を開閉する移動可能なプランジャ７を設け、
該プランジャ７に閉じ力をイ」勢する戻しばね２８を設
け、ソレノイドコイル２６の励磁の仕方により戻しばね
２８又は永久磁石１３の力に打ち勝って夫々プランジャ
７を上動又は下動可能にしたものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第４図に示すものでは、スリーブ２３と
弁棒２４間の弁零体２１側に低温部が生じ、該低温部に
より弁本体２１への熱侵入を低減させることができると
いう利点がある反面、弁棒２４に沿った熱伝導による熱
の損失は避けられない。第５図に示すものでは、冷却に
伴う対策が必要であり、ソレノイドコイル２６の発熱防
止、プランジャ７と弁本体２１間のシール、プランジャ
７の低温作動条件（熱収縮）等の問題を改善しない限り
低温での適用は困難である。また、第６図に示すもので
は、ソレノイドコイル２６に瞬時に通電するだけで弁の
開閉ができ、ソレノイドコイル２６の発熱防止が図れる
と共に、非通電でも永久磁石１３により弁を開き保持で
きるという利点がある反面、弁の開き動作には、プラン
ジャ７を弁座５に押し付ける戻しばね２８の力に打ち勝
つ電磁推力が必要であり、同時に永久磁石１３も強力な
ものを使用する必要がある。また、弁の開き状態では永
久磁石１３によるプランジャ７の保持方向とは逆方向に
ばね反力が働いているから、加速度や衝撃が加わる装置
への適用ではプランジャ７が永久磁石１３から外れて下
がる恐れがあるという不都合があった。

ところで、液体ヘリウム温度におけるクライオスタット
等では、極めて高度な断熱を行い、液体ヘリウムの蒸発
損失を防止し、低温を維持する必要があるから、タライ
オスタットに液体へりうムを注入出させるバルプ類の仕
様も同様に低熱侵入設計でかつ高信顛性のあるものを選
択する必要がある。また、タライオスタットの形態とし
て、例えば宇宙空間の赤外観測望遠鏡用液体ヘリウムが
赤外線素子の冷却剤として充填され人工衛星に搭載され
たタライオスタットではガス放出用バルブ（安全弁）を
設けなければならず、このハルブは遠隔操作できること
が必要であり、充填されだ液体ヘリウム量によりその衛
星の運用寿命が決まるため、ハルブからの熱侵入を極力
低減させることが重要となる。しかも、人工衛星打ち上
げ等で加速度や衝撃が加わっても誤作動しないことが必
要である。従って、液体ヘリウム等極低温流体用として
前記従来の電磁弁は使用できないから、従来にない形態
の極低温流体用磁気操作バルブの開発が必要となった。

〔発明の目的〕

本発明は前記課題を解決するためになしたもので、イン
パルス形電磁弁の前記不都合を解消した形態のものであ
る。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の磁気操作バルブは、第１図及び第２図に示す如
く、非磁性のケーシング１の内部にプランジャ７を嵌入
し、該プランジャ７の外部に永久磁石１３を固定し、か
つ、前記ケーシング１の外部に、前記永久磁石１３を挾
んでプランジャ移動方向に間隔を置いて対向する一対の
鉄系ディスク１４Ａ、１４Ｂを対向側に備え、対向側に
互いに同一の極性を切り換え発生可能な一対のソレノイ
ドコイル１５Ａ、１５Ｂを設け、該ソレノイドコイル１
５Ａ、１５Ｂの励磁時に永久磁石１３に一方のディスク
１４Ａ（又は１４Ｂ）側から働く吸引力及び他方のディ
スク１４Ｂ（又は１４Ａ）側から働く反発力を利用して
前記プランジャ７を一方又は他方のディスク側に移動可
能に構成すると共に、該プランジャ７の内部に、一方の
流体口３と連通した流体通路ｌ２を形成し、プランジャ
７を、該プランジャ７の一移動ストローク端で他方の流
体口２と前記流体通路３との連通路を遮断可能に設けた
ことを特徴としており、かかる構成によって前記目的を
達成するものである。

〔作　用〕

第３図に示すように、永久磁石１３のディスク１４Ａ側
をＮ極とし、かつ、ディスク１４ＢをＳ極とした場合、
ソレノイドコイル１５Ａ、１５Ｂに通電励磁してソレノ
イドコイル１５Ａのディスク１４Ａ側及びソレノイドコ
イル１５Ｂのディスク１４Ｂ側にＳ極（又はＮ極）を発
生させると、永久磁石１３とディスク１４Ａ（又は１４
Ｂ）は互いに吸引し合い、かつ、永久磁石１３とディス
ク１４Ｂ（又は１４Ａ）は互いに反発し合って吸引力へ
反発力の双方により永久磁石１３はディスク１４Ａ（又
は１４Ｂ）側に移動するから、永久磁石１３を介してプ
ランジャ７はケーシング１内を移動させられて弁の開閉
が行われる。

そして、ソレノイドコイル１５Ａ、１５Ｂの消磁後、デ
ィスク１４Ａ（又は１４Ｂ）を永久磁石１３が吸引して
おり、しかも、該永久磁石１３をディスク１４Ａ（又は
１４Ｂ）から離間させる大きな力は働いていないから、
前記弁の開閉状態は確実に保持される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図に沿って説明
する。

図中１はシリンダ状に形成された非磁性のケーシングで
、該ケーシング１の両端部には流体口２（入口）と流体
口３（出口）が設けられ、中間部には周方向に所定間隔
で開口部４が開設され、前記流体口２の内端周縁部には
弁座５が設けられ、流体口３の内端には皿ばね等のスト
ッパばね６が設けられている。

７はプランジャで、前記ケーシング１内に摺動スベリ軸
受８を介して移動可能に嵌入されている。

このプランジャ７の流体口２側端部には、流体口２に設
けた弁座５と当接可能な弁体部分９が形成され、該弁体
部分９の反弁座５側には周方向に所定間隔で流体通路１
０が開設されると共に、プランジャ７の内部には、前記
流体通路１０を介して前記ケーシング１と弁体部分９と
の間に形成された間隙１１と連通し、かつ、流体口３と
常時連通する流体通路１２が形成されている。

１３は永久磁石で、前記プランジャ７の外部に固定され
て周方向に列設され、ケーシングｌに設けた開口部４を
介して外部に放射状に突出している。

１４Ａ、１４Ｂは一対の鉄系ディスクで、前記永久磁石
ｌ３を挾んでプランジャ移動方向に間隔を置いて対向す
るようにケーシングｌの外部に設けられている。

１５Ａ，１５Ｂは前記ディスク１４Ａ、１４Ｂを夫々対
向側に備えた一対のソレノイドコイルで、ケーシング１
の外部に設けられている。

このソレノイドコイル１５Ａ、１５Ｂには切換スイッチ
１６を介して電源１７が接続されており、ソレノイドコ
イル１５Ａのディスク１４Ａ側及びソレノイドコイル１
５Ｂのディスク１４Ｂ側がＳ極（第３図参照）又はＮ極
となるように切換スイッチ１６の切換え操作によってソ
レノイドコイル１５Ａ、１５Ｂの対向側に互いに同一の
極性を切り換え発生可能となっている。

１８はハウジングで、ディスク１４Ａ及びソレノイドコ
イル１５Ａの外周部とディスク１４Ｂ及びソレノイドコ
イル１５Ｂの外周部との間に着脱可能に跨設されて前記
ケーシング１の開口部４の外周部に環状のシール空間１
９を形成している。

２０Ａ、２０Ｂは磁気センサで、夫々ディスク１４Ａ、
１４Ｂに付設されている。

尚、実施例では、流体口２の内端周縁部に設けた弁座５
に対して移動可能なプランジ中７を設け、該プランジャ
７に前記弁座５と当接可能な弁体部分９を形成したポペ
ット形のバルブについて説明したが、スブール形のバル
ブにも適用できることは言うまでもない。

以上の構成において、第３図に示す如く、永久磁石１３
のディスク１４Ａ側をＮ極とし、かつ、ディスク１４Ｂ
をＳ極とした場合、ソレノイドコイル１５Ａ、１５Ｂに
通電励磁してソレノイドコイル１５Ａのディスク１４Ａ
側及びソレノイドコイル１５Ｂのディスク１４Ｂ側にＳ
極を発生させると、永久磁石１３とディスク１４Ａは互
いに吸引し合い、かつ、永久磁石１３とディスク１４Ｂ
は互いに反発し合って吸引力と反発力の双方により永久
磁石１３はディスク１４Ａ側に移動するから、前記永久
磁石１３を介してプランジャ７はケーシング１内を第１
図の左方向に移動させられて弁体部分９が流体口２に設
けた弁座５と当接し、流体口２とプランジャ７内の流体
通路１２との連通は遮断される（弁の閉じ）。そして、
ソレノイｌ０ ドコイル１５Ａ、１５Ｂの消磁後、永久磁石１３はディ
スク１４Ａを吸引しており、しかも、永久磁石１３をデ
ィスク１４Ａから離間させる大きな力は働いていないか
ら、前記弁の閉じ状態は確実に保持される。このため、
強い加速度や衝撃が加わっても誤って永久磁石１３がデ
ィスク１４Ａから離れるようなことはない。

切換スイッチ１６を切り換え、ソレノイドコイル１５Ａ
、１５Ｂに逆向きの起磁力を発生させて励磁し、前記と
は逆にソレノイドコイル１５Ａのディスク１４Ａ側及び
ソレノイドコイル１５Ｂのディスク１４Ｂ側にＮ極を生
じせしめると、永久磁石１３とディスク１４Ａは互いに
反発し合い、かつ、永久磁石１３とディスク１４Ｂは互
いに吸引し合って吸引力と反発力の双方により永久磁石
ｌ３はディスク１４Ｂ側に移動するから、前記永久磁石
１３を介してプランジャ７はケーシング１内を第１図の
右方向に移動させられて弁体部分９が流体口２に設けた
弁座５から離れ、流体口２と流体口３はケーシング１と
プランジャ７間の間隙１ｌと流体通路１０、１２を介し
互いに連通ずる（弁の開き）。ソレノイドコイル１５Ａ
、１５Ｂの消磁後も、永久磁石１３はディスク１４Ｂを
吸引しているから、前記弁の開き状態は保持される。

このため、強い加速度や衝撃力（加わっても誤って永久
磁石１３がディスク１４Ａから離れるようなことはなく
、流体口２からの流体は間１ｔｔと流体通路１０、１２
を経て流体口３へ流出する。

尚、流体の一部は間隙ｌ１及び開口部４を介してディス
ク１４Ａ、１４Ｂ間に流入するが、ディスク１４Ａ，１
４Ｂの外周部間はハンジング１８により覆われて環状の
シール空間１９が形成されており、開口部４から弁外部
に流出することはない。

従って、磁気センサ２ＯＡ、２０Ｂにより検出しながら
遠隔操作により確実に弁の開閉が行えるから、磁気操作
バルブを例えばクライオスタ・冫ト内部の液体ヘリウム
槽から液体ヘリウムを緊急放出するため液体ヘリウム槽
に接続された緊急放出管に設けて真空槽に配置し、支障
なく使用することが可能となる。

ｌ１ 〔発明の効果〕 以上の通り、本発明は、ソレノイドコイルのディスク側
に発生させる磁性を変えるだけで、永久磁石に一方のデ
ィスク側から働く吸引力及び他方のディスク側から働く
反発力を利用してプランジャを容易に移動させることが
できるから、遠隔操作により確実に弁の開閉が行える。

また、永久磁石を吸着ディスクから離間させるようなば
ね力等は働いておらず、ブランジャの移動方向における
力のアンバランスはないから、弁の開閉後、永久磁石に
よるディスク吸着によって弁の開閉位置を確実に保持す
ることができ、強い加速度や衝撃による影響で誤作動が
起きることもない。しかも、ソレノイドコイルに対する
瞬時通電で済むからソレノイドコイルの発熱を防止する
ことができ、例えばタライオスタットにおいて液体ヘリ
ウムの熱損失を低減できる。また、高温超電導の利用を
含めてソレノイドコイルに超電導磁線材を適用した場合
原理的に発熱のない磁気操作バルブを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断正面図、第２図は
ソレノイドコイルの励磁回路を示す概要図、第３図は作
用説明図、第４図、第５図、第６図は従来例を示す縦断
正面図である。 ■・・・・・・ケーシング、２、３・・・・・・流体口
、４・・・・・・開口部、５・・・・・・弁座、７・・
・・・・プランジャ、８・・・・・・摺動スベリ軸受、
９・・・・・・弁体部分、１０、１２・・・・・・流体
通路、１１・・・・・・間隙、１３・・・・・・永久磁
石、１４Ａ、１４Ｂ・・・・・・ディスク、１５Ａ，１
５Ｂ・・・・・・ソレノイドコイル、１６・・・・・・
切換スイッチ、１７・・・・・・電源、１８・・・・・
・ハウジング、１９・・・・・・シール空間、２ＯＡ，
２０Ｂ・・・・・・磁気センサ．第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、非磁性のケーシングの内部にプランジャを嵌入
   し、該プランジャの外部に永久磁石を固定し、かつ、前
   記ケーシングの外部に、前記永久磁石を挟んでプランジ
   ャ移動方向に間隔を置いて対向する一対の鉄系ディスク
   を対向側に備え、対向側に互いに同一の極性を切り換え
   発生可能な一対のソレノイドコイルを設け、該ソレノイ
   ドコイルの励磁時に永久磁石に一方のディスク側から働
   く吸引力及び他方のディスク側から働く反発力を利用し
   て前記プランジャを一方又は他方のディスク側へ移動可
   能に構成すると共に、該プランジャの内部に、一方の流
   体口と連通した流体通路を形成し、プランジャを、該プ
   ランジャの一移動ストローク端で他方の流体口と前記流
   体通路との連通路を遮断可能に設けたことを特徴とする
   磁気操作バルブ。