JPH032073Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、電磁吸引力により移動するプラン
ジヤと、該プランジヤに衝合して共に移動するバ
ルブ本体と、少なくとも常時バルブ本体を閉弁方
向に付勢する戻しスプリングとを備え、入力電気
量に比例して流体の流量を制御するようにした流
量制御弁に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種の流量制御弁としては、例えば第
８図に示すようなものが知られている（特開昭55
−112467号公報）。即ち第８図において、バルブ
ボデー１には流体入口５に連通する一方の分岐通
路１２及び他方の分岐通路１３が設けられ、これ
らの分岐通路１２及び１３にそれぞれ隔壁を隔て
て設けられた流体出口通路１６は流体出口６に連
通している。バルブボデー１にはスプリング受２
が螺着されている。

一方の分岐通路１２、流体出口通路１６間の壁
部分及び他方の分岐通路１３、流体出口通路１６
間の壁部分には、それぞれ円穴状の弁座が設けら
れ、これら２つの弁座に近接もしくは離間してそ
れぞれの弁開口面積を制御する第１のバルブ７ａ
と、これに結合する第２のバルブ７ｂとが設けら
れている。第１のバルブ７ａの後端部（図では左
端部）は、後述するコア９ａの内側に設けられた
軸受に摺動可能に嵌合するとともに、プランジヤ
８と一体結合された非磁性体のシヤフト８ａの先
端部（図では右端部）に衝接しており、第２のバ
ルブ７ｂの先端部（図では右端部）はスプリング
受２に設けられた案内穴に摺動可能に嵌合してい
る。第２のバルブ７ｂとスプリング受２との間に
は、戻しスプリング４が縮設されている。

次に、電磁駆動手段は、磁性体のプランジヤ８
と、このプランジヤ８を囲むように配置されたコ
イル９と、コイル９の内側に固定された磁性体の
コア９ａと、コア９ａと一体もしくは一体的に結
合され外側に延びる磁性体のカバー１０ａと、カ
バー１０ａに接続する磁性体のプレート１０と、
プレート１０、プランジヤ８間に縮設され、戻し
スプリング４よりもばね定数が小さいスプリング
１１等からなる。

コイル９に通電すると、その電気的入力に従つ
て、プランジヤ８をコア９ａ側に磁気吸引するこ
とにより、第１のバルブ７ａ及び第２のバルブ７
ｂがスプリング４の付勢力に抗して移動し、オリ
フイスを開いて分岐通路１２及び１３から流体出
口通路１６へ流れる流体流量を制御するものであ
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記したような従来の比例制御弁にあつては、
開弁時にバルブ前後の圧力差によつて生ずる負圧
力が相殺するため、入出力特性に対する効果、例
えば自動車における吸入負圧の影響を極めて小さ
くすることができるという効果は期待できるもの
の、開弁時には２個のバルブが同時に開き始めな
いと流量特性が乱れることから、一方のオリフイ
スと他方のオリフイスとの間隔と、その間隔に対
応する一方のバルブと他方のバルブとの間隔とを
一致させるように精密に製作しなければならず、
加工時間を要するという問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記したような問題点を解決すると
ともに、電磁駆動手段を小型化するという目的を
ももつてなされたもので、共通の流体入口５に連
通する分岐通路１２及び１３と、これらの分岐通
路にそれぞれ隔壁を隔てて隣り合う流体出口通路
１６の形状は従来のままの構成としながらも、１
つのバルブのみを使用し、そのバルブの形状を、
バルブ開口時における流体の流れに起因する動圧
を有効に利用できるような形状となし、もつて電
磁駆動手段の小型化を図つたものである。

〔考案の実施例〕

以下に本考案を第１図乃至第７図に示す実施例
に基づいて詳細に説明するが、本実施例における
構造と従来例で示した構造との同一部分は、従来
例で引用した符号を付してその同一構造部分の説
明は省略する。

実施例 第１図乃至第５図において、本実施例における
バルブボデー１には、流体入口５から分岐した一
方の分岐通路１２と他方の分岐通路１３とが対向
配置され、一方の分岐通路１２と他方の分岐通路
１３との間には一方の壁１４及び他方の壁１５を
隔てて１つの流体出口通路１６が設けられ、一方
の壁１４にはバルブ本体７が摺動できる案内穴１
７が設けられ、また他方の壁１５にはオリフイス
を形成するための制御口１８が設けられている。

バルブ本体７は、円筒形の案内部７ａとそれに
続く流量制御部Ａとを備えている。本実施例にお
ける流量制御部Ａは、所定の流入角度βを有する
流入面１９を有する流入溝と、所定の流出角度α
を有する流出面２０を有する流入溝とが所定のＲ
曲面でもつて接続された凹曲面溝形状に形成され
ている。この凹曲面溝形状部は通常、バルブ本体
の外周面に、バルブ軸線に対して線対称に複数個
穿設される。

バルブ本体７の一方の端部（図で左端部）には
後方小径部２１が接続し、他方の端部（図で右端
部）には後方小径部２１と同径の前方小径部２２
が接続している。後方小径部２１の端部はプラン
ジヤ８の先端小径部に当接しており、前方小径部
２２はバルブボデー１に螺着されたスプリング受
２に設けられた案内穴に遊嵌している。４はバル
ブ本体７とスプリング受２との間に縮設された戻
しスプリング、１１はプランジヤ８とプレート１
０との間に縮設された、ばね常数が戻しスプリン
グ４のそれより小さいスプリングである。一方の
分岐通路１２に臨むバルブ本体７の一方の端面７
ｂと、他方の分岐通路１３に臨むバルブ本体７の
他方の端面７ｃとを連通する連通路２５がバルブ
本体７に設けられている。

以上の構成になる本実施例の作用を、第１図乃
至第５図を参照しつつ説明する。コイル無励磁時
には、バルブ本体７は第２図に示すように戻しス
プリング４と小さなスプリング１１との付勢力が
バランスした位置で静止しており、制御口１８は
バルブ本体７の先端外径部により閉塞されてい
る。またこのとき、バルブ本体７の一方の端面７
ｂ及び他方の端面７ｃには同値の静圧p₁及びp₂が
それぞれ作用している。この状態でコイル９に通
電すると、プランジヤ８及びバルブ本体７は入力
電気量、例えばデユーテイ比に相応する磁気吸引
力により、戻しスプリング４及び小さなスプリン
グ１１の合成付勢力に抗して図で右方へ移動す
る。すると、バルブ本体７の流入面１９が分岐通
路１３に連通し、分岐通路１３内の流体が流入面
１９に流れ込むため、p₁＞p₂となろうとするが、
本実施例においては連通路２５が設けてあるの
で、p₁＞p₂となることなく、常にp₁＝p₂となる。

次に、流量制御部Ａにおいて流入角度βで流入
面１９に流れ込む流体の動圧により、バルブ本体
７には軸線方向の推力F₁が発生する。その値は
次式に示すとおりである。

F₁＝ρ・Ａ・V²（１−cosβ） … ここで ρ：流体の密度 Ａ：オリフイス開口面積 Ｖ：流入速度 流入角度βで流入した流体はＲ曲面を通過し、
方向変換して流出角度αとなつて流出溝２０に沿
つて流れる。この流出する流体の動圧により、バ
ルブ本体７には軸線方向の推力F₁とは逆向きの
推力F₂が発生する。この値は次式に示すとおり
である。

F₂＝ρ・Ａ・V²（１−cosα） … 及び式において、α＜βなればF₁＞F₂と
なり｜F₁−F₂｜が電磁吸引力を助勢する力とな
る。この力を縦軸に取り、バルブ本体７のストロ
ークを横軸に取つたグラフが第５図に示されてい
る。

第４図はバルブ本体７のストロークを横軸に、
電流印加率毎の電磁吸引力を縦軸に取つた場合の
グラフである。破線Ａは戻しスプリング４により
バルブ本体７を閉じる方向に付勢する力を示し、
破線Ｂは小さなスプリング１１によりバルブ本体
７を開く方向に付勢する力を示すもので、これら
の破線ＡとＢとを合成して得られた線が実線Ｓで
示されている。つまり、この実線Ｓで示される力
に勝る磁気吸引力がないとバルブ本体７を開弁方
向に移動させることができないこととなる。

例えば第４図において、ストローク４ｍ／ｍの
ところでは、従来だとデユーテイ比100％でない
とスプリング力（直線Ｓ）に打勝てなかつたのに
対し、本実施例においては、第５図にみられる約
50grの力が磁気吸引力に加算されるため、デユー
テイ比80％でスプリング力（直線Ｓ）に打勝つこ
とができる。つまり、本考案によれば同じスプリ
ング力に対して、電磁駆動体を小型化することが
できるのである。

なお、本実施例における小さなスプリング１１
は、主としてプランジヤ８が戻つた時に、プラン
ジヤ端部がプレート１０に当つて異音を発するこ
とがないようにするために設けたものであり、本
考案は、この小さなスプリング１１が無い制御弁
にも適用できることはいうまでもない。

実施例 第６図及び第７図は本考案の第２の実施例の一
部拡大断面図で、第６図は閉弁時、第７図は開弁
時を示すものである。

本実施例は、第１図乃至第３図における流入面
１９と流出面２０とが円周に沿つて無数に設けら
れた場合と考えることができる。即ち、バルブ本
体７は流入角度βを有する流入円錐面２３と、流
出角度αを有する流出円錐面２４と、これら両円
錐面を結ぶＲ曲面Ｒとを形成している。

本実施例においては、パイプ状のシヤフト２６
にバルブ本体７が挿入されて一体となつており、
シヤフト２６には穴２７，２８が設けてあるの
で、分岐通路１２と１３とが常に連通路２５によ
り連通しており、第７図に示すように開弁時にお
いても静圧p₁＝p₂に保たれ、バルブ本体７の静圧
的バランスが保たれる。開弁時、分岐通路１３か
ら流入円錐面２３に沿つて流入した流体がＲ曲面
Ｒ部で方向変換し、流出円錐面２４に沿つて流体
出口通路１６に流出し、その際、先の実施例で説
明したような動圧によるバルブ吸引力の助勢効果
があることは明らかである。

〔考案の概要〕

以上のように本考案は、電磁吸引力により移動
するプランジヤ８と、バルブボデー１内に設けら
れかつ前記プランジヤに衝合して共に移動するバ
ルブ本体７と、少なくとも常時バルブ本体を閉弁
方向に付勢する戻しスプリング４とを備えた流量
制御弁において、上記バルブボデー１内に流体入
口５側に通じる一方の分岐通路１２及び他方の分
岐通路１３を設け、これらの両分岐通路の間に、
一方の壁１４及び他方の壁１５によつて隔設され
た流体出口通路１６を設け、該一方の壁１４に
は、バルブ本体７をその移動方向に案内する案内
穴１７を設け、前記他方の壁１５には、バルブ本
体７に設けた流量制御部と協働する制御口１８を
設け、前記流量制御部はバルブ本体軸線に対して
所定の流入角度を有する流入面１９又は２３と、
同じく所定の流出角度を有する流出面２０又は２
４と、これらの流入面、流出面をつなぐＲ曲面Ｒ
を有する形状となし、さらにバルブ本体７の前記
一方の分岐通路１２に臨む部分の静圧受圧面積
と、前記他方の分岐通路１３に臨む部分の静圧受
圧面積とを等しくなるように設定するとともに、
前記一方の分岐通路と前記他方の分岐通路との連
通路２５をバルブ本体７内に設けたことを特徴と
する流量制御弁である。

〔考案の効果〕

従つて本考案によれば、バルブ本体７は互いに
相殺される静圧を常時受けて静圧的バランスが保
たれ、アンバランスによる流量特性の乱れを完全
になくすことができ、また、流入角β、流出角α
を適切に選定することにより、適度な推力をバル
ブ本体７に与えることができ、これによつて電磁
駆動手段の小型化を図ることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図の要部の拡大断面図で閉弁状
態を示すもの、第３図は第２図と同様な拡大断面
図で開弁状態を示すもの、第４図はストローク対
電磁吸引力の説明用グラフ、第５図は本考案の弁
によつて電磁吸引力に加算される力を示す説明用
グラフ、第６図は本考案の第２の実施例を示す要
部拡大断面図で開弁状態を示すもの、第７図は第
６図と同様な要部拡大断面図で開弁状態を示すも
の、第８図は従来例の説明図である。 １……バルブボデー、２……スプリング受、３
……θリング、４……戻しスプリング、５……流
体入口、６……流体出口、７……バルブ本体、７
ａ……案内部、７ｂ……一方の端面、７ｃ……他
方の端面、８……プランジヤ、９……コイル、１
０……プレート、１１……スプリング、１２……
分岐通路、１３……分岐通路、１４……一方の
壁、１５……他方の壁、１６……流体出口通路、
１７……案内穴、１８……制御口、１９……流入
面、２０……流出面、２１……後方小径部、２２
……前方小径部、２３……流入円錐面、２４……
流出円錐面、２５……連通路、２６……シヤフ
ト、２７……穴、２８……穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 電磁吸引力により移動するプランジヤ８と、バ
   ルブボデー１内に設けられかつ前記プランジヤに
   衝合して共に移動するバルブ本体７と、少なくと
   も常時バルブ本体を閉弁方向に付勢する戻しスプ
   リング４とを備えた流量制御弁において、上記バ
   ルブボデー１内に流体入口５側に通じる一方の分
   岐通路１２及び他方の分岐通路１３を設け、これ
   らの両分岐通路の間に、一方の壁１４及び他方の
   壁１５によつて隔設された流体出口通路１６を設
   け、該一方の壁１４には、バルブ本体７をその移
   動方向に案内する案内穴１７を設け、前記他方の
   壁１５には、バルブ本体７に設けた流量制御部と
   協働する制御口１８を設け、前記流量制御部はバ
   ルブ本体軸線に対して所定の流入角度を有する流
   入面１９又は２３と、同じく所定の流出角度を有
   する流出面２０又は２４と、これらの流入面、流
   出面をつなぐＲ曲面Ｒを有する形状となし、さら
   にバルブ本体７の前記一方の分岐通路１２に臨む
   部分の静圧受圧面積と、前記他方の分岐通路１３
   に臨む部分の静圧受圧面積とを等しくなるように
   設定するとともに、前記一方の分岐通路と前記他
   方の分岐通路との連通路２５をバルブ本体７内に
   設けたことを特徴とする流量制御弁。