JPH06307573A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した流量制御を行える流量制御弁とす
る。 【構成】 流量を制御する弁体５に弁軸７が固定され、
弁箱８の弁軸側端部は弁軸を囲むように凸状に形成され
た仕切り筒３で密閉され、弁軸７の弁体５と反対側端部
に磁石I １が固定され、磁石I １と仕切り筒３を挟んで
対向する位置に、弁軸７の軸線方向に移動可能に磁石II
２が配置されている。駆動モーター１７に駆動されて磁
石II２を弁軸７の軸線方向に移動させる移動機構部１１
と、永久磁石II２と同期して移動する遮光板１２と、遮
光板１２に形成されたスリットを挟んで配置された発光
素子１３、受光素子I１４を用いた位置検出／比較制御
回路２４と、光源制御回路２５と、位置検出／比較制御
回路２４の出力を入力として駆動モーター１７を制御す
る正／逆回転出力回路２１とを設けた。 【効果】 弁軸に磁性材料を用いる必要がなく、弁位置
を光学的にフィードバック制御するので流量制御が安定
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気密性を必要とする管
径路を有する機器において、管径路内の流体の流量を制
御する流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、知られている往復動で行われる流
量制御弁としては、図４に示すような電磁比例弁があ
る。該電磁比例弁は、管径路内の流体の流路の一部を形
成する弁箱８と、該弁箱８に内装され前記流体の流路I
９と直角方向に開口したノズル４と、該ノズル４との間
隙を流路II１０と垂直方向の往復動で調整する弁体５を
有するプランジャ２７と、該プランジャ２７を包含する
ように前記弁箱８と接続している磁性材料を使用した筒
状のコアI １９と、前記プランジャ２７の反弁体５側の
端部に凹みを設けその中に前記コアI １９の天井部で押
さえるように配置したスプリング２９と、前記コアI １
９の筒の外周面に沿って配置したコアII２０を有す励磁
コイル１８と、該励磁コイル１８に磁力を与える電源回
路３０とを含んで構成されている。

【０００３】前記プランジャ２７が図４の矢印Ｓのごと
く往復動することによりノズル４との間に間隙ができ、
流体は該間隙を通って流れる。流体の流量を入力値に比
例して制御する場合、プランジャ２７の位置を入力値の
流量を得ることのできる位置に保持する必要がある。こ
の時、Ｆ∝Ｎ・Ｉ …数式２ （Ｆは励磁コイルの吸引
力、Ｎは励磁コイルの巻線数、Ｉは励磁コイルを流れる
電流値、をそれぞれ示す）のように、励磁コイル１８の
吸引力はコイルの巻線数と励磁コイルを流れる電流値と
の積に比例することより、励磁コイルの電流値を制御し
プランジャ２７の位置を入力値の流量を得ることのでき
る位置に保持する。

【０００４】流体の流量を増加する場合は励磁コイルの
電流値を増やし励磁コイル１８の吸引力を大きくする。
逆に、流体の流量を減少する場合は励磁コイルの電流値
を減らし励磁コイル１８の吸引力を小さくする。

【０００５】スプリング２９は励磁コイル１８の吸引力
と逆方向の力を与え、励磁コイル１８の吸引力とのバラ
ンスを取る役目をする。Ｓ∝（Ｆ−ＦＰ） …数式１
（Ｓはプランジャの往復移動量、Ｆは励磁コイルの吸引
力、ＦＰはスプリングの反発力を示す。）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
技術では、励磁コイル１８が抵抗体のため励磁コイル１
８自身の発熱により電流値の変動が大きくそのため吸引
力も変動し安定した流量制御ができないし、磁性材料を
使用したコアI １９、コアII２０及びプランジャ２７の
磁化特性により、ヒステリシス現象が起こり、設定流量
を得ようとしても流量の増加時と減少時では流量が異な
ったり、プランジャ２７の位置を検出するフィードバッ
ク機構回路がないため、入力値に対して設定流量が確保
できなかったり、コアI １９、コアII２０及びプランジ
ャ２７に磁性材料を使用せざるを得ず、腐食性流体に対
してステンレスや銅系合金を使用したいときに使用でき
ないという使用材料の制約を受ける、という問題点があ
る。

【０００７】本発明の目的は、気密性を必要とする管径
路の流体の流量を入力値に応じて比例的に制御できる流
量制御弁とすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、管径路内の
流体の流入側と流出側が互いに垂直な流路を形成してい
る弁箱と、該弁箱の流出側もしくは流入側に形成された
ノズル部と、前記弁箱内に前記ノズル部の軸心線に沿っ
て進退可能に配置された弁軸と、該弁軸のノズル側端部
に形成され、前記弁軸とともにノズル内に進退して該ノ
ズル部を通過する流体の流量を制御する弁体と、流量設
定信号に応じて前記弁軸を前記ノズル部の軸心線に沿っ
て進退させる駆動部を有してなる制御装置とを含んでな
る流量制御弁において、前記弁軸を包含するように前記
弁箱と接続している仕切り筒と、前記弁箱内に、前記弁
軸の反弁体側の端部に固定され前記仕切り筒の内周面に
沿って配置された磁石I と、前記仕切り筒を介して、前
記制御装置側に前記磁石Iに対向して前記仕切り筒の外
周面に沿って配置され前記弁軸の軸心線方向に移動可能
な磁石II、前記磁石IIを前記弁軸の軸心線方向に往復動
させる移動機構部とを構成し、前記駆動部が前記移動機
構部を駆動することで達成される。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、駆動部の動力が移動機構部
で往復動に変換され、該移動機構部に結合されている磁
石IIに伝達される。これに伴って、磁石I が磁力によっ
て往復動し弁軸も往復動する。そして、弁軸の弁体とノ
ズルとの間隙で流体の流量を制御する。

【００１０】流体の流量を所定の値にするべく制御信号
が位置検出／比較回路に印加されたら、該信号値と、弁
軸の弁体の位置と同期をなす遮光板の現位置を検出する
ために配置した受光、発光素子からの現位置検出値と
を、位置検出／比較回路で比較し、駆動部の作動方向と
該比較値の偏差分の作動量の出力信号が決定する。該出
力信号が正／逆出力回路に送られ、駆動部は作動を開始
し、その動力が移動機構部を介して該移動機構部に結合
された磁石IIに伝達される。

【００１１】ここで移動機構部に結合された遮光盤の盤
面のスリットが現位置の光量を現位置検出値として連続
的に位置検出／比較回路に与え、所定の値の制御信号と
の偏差量がなくなるまで駆動部が作動し、磁石IIは往復
動する。該磁石IIが偏差量がなくなるまで往復動をすれ
ば、伴って弁箱内の磁石I も同量の往復動をする。この
結果、該磁石I に連結している弁体を有する弁軸が往復
動し、弁体とノズルとで間隙が生じ、所定の流量が流路
を流れる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図１から図３に従
って説明する。本発明の流量制御弁は、弁本体と、駆動
部を含む制御装置１６とから構成されている。弁本体
は、管径路内の流体の流路I ９と流路II１０が互いに垂
直な流路を形成している弁箱８と、該弁箱８に内装さ
れ、前記流体の流路II１０と垂直方向に開口するノズル
４と、該ノズル４を流路II１０と垂直方向の往復動作で
開閉する弁体５を有する弁軸７と、該弁軸７を包含する
ように前記弁箱８と接続している仕切り筒３と、前記弁
軸７の反弁体５側の端部に固定され前記仕切り筒３の内
周面に沿って配置された磁石I １と、前記弁軸７の往復
動作を案内するガイド６とを含んで構成されている。

【００１３】駆動部を含む制御装置１６は、前記仕切り
筒３を介して前記磁石I １と対向して仕切り筒３の外周
面に沿って配置された磁石II２と、該磁石II２と結合さ
れ前記弁軸の軸心と平行に配置され方形をした遮光板１
２と、該遮光板１２と平行に配置された回転運動を往復
運動に変換する移動機構部１１と、該移動機構部１１を
駆動するモータ１７と、前記遮光板１２を介して互いに
対向する受光素子I １４と発光素子１３と、該発光素子
１３の直近に配置された受光素子II１５と、光源制御回
路２５と位置検出／比較回路２４と正／逆回転出力回路
２１とを有す制御回路と、を含んで構成されている。

【００１４】図２のように、前記方形をした遮光板１２
の面には、短辺方向の中心幅が往復動する長辺方向に一
方の端から他方に向かって次第に大きくなるようなスリ
ットが形成され、前記受光素子I １４と前記発光素子１
３は前記スリットを挟んで配置され、前記受光素子I １
４の受光面は前記遮光板１２の短辺方向に長い形状をし
ている。

【００１５】図３のように、制御回路は、前記発光素子
１３への電流制御を行うことで発光強度にからむ外乱を
防ぐ役目をし安定した光を供給するためのアンプ２２と
ボリューム２３とを有す光源制御回路２５と、制御信号
２６と遮光板１２の位置を比較するためのアンプ２２と
ボリューム２３とを有す位置検出／比較回路２４と、該
位置検出／比較回路２４からの出力信号でモータの回転
方向と回転量を与える正／逆回転出力回路２１とで構成
されている。

【００１６】前記のモータ１７の取付台は前記弁箱８に
支持されている。

【００１７】ある設定値の制御信号２６（例えば１から
５V，４から２０mA）が位置検出／比較回路２４に与え
られたら、受光素子I １４が遮光盤１２の位置を感知
し、該位置の値を位置検出／比較回路２４のアンプ２２
が受け、位置検出／比較回路２４が制御信号２６の設定
値と遮光盤１２の位置の値とを比較し回転方向と偏差量
を決定する。位置検出／比較回路２４は該偏差量をなく
すように出力信号でモータ１７の回転方向と回転量を与
える正／逆回転出力回路２１を働かせ、モータを回転さ
せ、この回転運動を移動機構部で往復動に変換し、これ
に伴って磁石II２及び該磁石II２と対向して吸引しあっ
ている磁石I １と弁軸７が往復動して、弁軸７の弁体５
とノズル４との間に間隙が生じ、設定された流量が管径
路を流れる。

【００１８】光源制御回路内２５、及び位置検出／比較
回路内２４に配置しているボリューム抵抗２３は、それ
ぞれの回路内の電気的バランスの微調整用であり、初期
設定されればほとんど固定使用となる。

【００１９】本実施例では、駆動部にモータの回転力を
使用したが、この代わりに油圧シリンダ等の往復動作を
使用しても良い。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、励磁コイルを廃止したため励
磁コイル自身の発熱による電流値の変動が無くなり弁軸
の往復動作も変動しなくなり、磁石以外の構成材料に磁
性材料を使用していないので磁化特性によるヒステリシ
ス現象が無くなり安定した流量制御ができ、腐食性流体
に対してステンレスや銅系合金を使用したいときに使用
できない等という使用材料の制約を受けなくなり、弁軸
の位置を検出するフィードバック機構回路を設けたため
入力値に対して設定流量が確保できる、という効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の流量制御弁の縦断面図であ
る。

【図２】本発明の実施例の流量制御弁の遮光盤と発光、
受光素子の部分構成図である。

【図３】本発明の実施例の流量制御弁の制御回路図であ
る。

【図４】従来の流量制御弁の縦断面図の例である。

【符号の説明】

１ 磁石I ２ 磁石II ３ 仕切リ筒 ４ ノズル ５ 弁体 ６ ガイド ７ 弁軸 ８ 弁箱 ９ 流路I １０ 流路II １１ 移動機構部 １２ 遮光板 １３ 発光素子 １４ 受光素子I １５ 受光素子II １６ 制御装置 １７ モータ １８ 励磁コイル １９ コアI ２０ コアII ２１ 正／逆回転出力回路 ２２ アンプ ２３ 調整用ボリューム ２４ 位置検出／
比較回路 ２５ 光源制御回路 ２６ 制御信号 ２７ プランジャ ２８ プランジャ
ガイド ２９ スプリング ３０ 電源回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管径路内の流体の流入側と流出側が互い
   に垂直な流路を形成している弁箱と、該弁箱の流出側も
   しくは流入側に形成されたノズル部と、前記弁箱内に前
   記ノズル部の軸心線に沿って進退可能に配置された弁軸
   と、該弁軸のノズル側端部に形成され、前記弁軸ととも
   にノズル内に進退して該ノズル部を通過する流体の流量
   を制御する弁体と、流量設定信号に応じて前記弁軸を前
   記ノズル部の軸心線に沿って進退させる駆動部を有して
   なる制御装置とを含んでなる流量制御弁において、前記
   弁軸を包含するように前記弁箱と接続している仕切り筒
   と、前記弁箱内に、前記弁軸の反弁体側の端部に固定さ
   れ前記仕切り筒の内周面に沿って配置された磁石I と、
   前記仕切り筒を介して、前記制御装置側に前記磁石I に
   対向して前記仕切り筒の外周面に沿って配置され前記弁
   軸の軸心線方向に移動可能な磁石IIと、前記磁石IIを前
   記弁軸の軸心線方向に往復動させる移動機構部とを含ん
   で構成され、前記駆動部は、前記移動機構部を駆動する
   ものであることを特徴とした流量制御弁。