JPH0716949Y2 - 遮断弁における弁体のフローティング機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） この考案は、ソレノイド式遮断弁に関し、特にソレノイ
ドの作動出力が小さい場合における弁体の偏倚を防止
し、確実にノズルを閉じることができるようにした遮断
弁における弁体のフローティング機構に関する。

（従来の技術） 例えば、羽根車式の流量計にあっては、測定レンジによ
って羽根車に流体を供給するノズルの口径を変えなけれ
ばならない。この種の流量計では、小径ノズルと大径ノ
ズルの二つを配置し、積算計数用のワンチップマイクロ
コンピュータからの司令により、流量変化に応じてそれ
ぞれのノズルに設けられたソレノイド式遮断弁を切替え
てノズル口径を変えるようにしており、その駆動電力の
全てを流量計に内蔵したリチウム電池などの長期安定形
の電池から受けている。

したがって、この種の制御系およびこれによって駆動さ
れるソレノイド式遮断弁は極めて省消費電力形のものが
要求され、軽動作形のソレノイドを用いることが必要で
ある。

したがって、特にこのように軽動作で作動するソレノイ
ド式の遮断弁では、ソレノイドの作動力は必然的に小さ
くなるため、なるべく余分な力を必要とせず、必要最小
限の作動力によって確実に弁体の開閉動作を行なえる構
造としなければならない。

一般にソレノイド式遮断弁の開閉動作を左右する要素
は、スプリングのバネ力と、弁体のノズル間の相対的な
離間距離によって定まるものであり、プランジャの突出
時にはバネ力を加えて確実に弁体がノズルに押付けら
れ、また、この状態からノズルを再解放するには、ソレ
ノイドの吸引力がばね圧に打勝ってプランジャをソレノ
イド内に引込むよう設定する必要がある。

以上の如く、ノズルに対する弁体のストローク量を精度
良く設定することで、軽動作形遮断弁であっても動作確
実性を得られることになる。

また、一般的にはバネ力は、バネの材質、太さによって
ほぼ一定なので、プランジャのストローク量を精度良く
設定し、ソレノイドの動作荷重に見合った適度なバネ定
数のスプリングを選択することで、ソレノイド自体が小
さな動作荷重であっても確実な開閉動作を期待できる。

なお、この種の遮断弁としては、本願出願人が特願昭62
-163301号により提案したように、プランジャと一体に
連結した弁軸の先端に受圧板を固定し、この受圧板とソ
レノイドのフランジとの間に圧縮コイルスプリングを張
架し、かつ受圧板の中心を所定の間隙を介して貫通する
支軸により、前記弁体と前記弁軸とを揺動可能に連結し
た構成の遮断弁がある。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、前述の如くソレノイド自体の動作荷重が
極端に弱い場合には、ばね圧も必然的に弱くしなければ
ならなくなり、通常の感覚からはとうてい考えられない
事態も出現する。

つまり、弁体に対する圧縮コイルスプリングの接触状態
を微視的に観察すると、圧縮コイルスプリングは螺旋状
に傾斜しているため、これが伸び切った段階でスプリン
グの端部は一点で弁体側に接触することになり、弁体全
体を押し上げるのでなく、その接触部により偏倚した状
態で弁体を圧することになる。

勿論、このような状態は通常の動作荷重形の遮断弁では
無視できる類いであるが、極限まで動作荷重を切詰めた
場合にはこの種の偏倚は重要な問題として浮かび上がっ
てくる。

そして、その問題はこの種の偏倚状態によって弁体がノ
ズルを遮蔽した状態で各部均一に当接せず、遮蔽性が保
てなくなることであり、しかも前述の如く限定された電
源の電力で何万回もの作動を繰返す内に変形減りなどが
生じ、遮蔽性がますます低下したり、部分変形により固
着などが生ずる惧れもあり、したがって、スプリングの
部分当接による影響は極めて大きい。

また、前述した特願昭62-163301号による提案は、構造
的に圧縮コイルスプリングの弁体に対する接触状態を均
一化し、これによって弁体のノズルに対する接触圧を平
均化することができ、弁体の偏倚を防止して確実にノズ
ルを閉じることができる。しかしながら、圧縮スプリン
グコイルの付勢力により弁体がノズルに接触したとき、
この付勢力が受圧板及び支軸を介して弁体に伝達される
ため、弁体の反発力によりノズルと弁体の接触部の一部
が離脱し、遮蔽が保たれなくなるという問題があった。
また、受圧板と弁軸とを連結する支軸と、この支軸の一
端を支持する弁軸の端面とのそれぞれの加工が困難で、
コスト高となる欠点もあった。

この発明は、以上の背景に基づきなされたものであり、
その目的とするところは、構造的に圧縮コイルスプリン
グの弁体に対する接触状態を均一化し、これによって弁
体のノズルに対する接触圧を平均化した状態とし、確実
にノズルを閉じることができる加工が容易で安価な遮断
弁における弁体のフローティング機構を提供するもので
ある。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、この考案は、ソレノイドのフ
ランジ上に突出し、かつ前記ソレノイドのプランジャの
先端に連結した弁体と、この弁体に対向配置されたノズ
ルと、前記弁体と前記フランジ間に介在されて前記弁体
を常時突出方向に付勢する圧縮コイルスプリングを備え
た遮断弁において、前記弁体は、弁本体と、前記プラン
ジャと一体に連結した弁軸の先端に固定されて前記圧縮
コイルスプリングの端部を受ける受圧板と、一端が前記
弁本体の中心に固定され、他端が前記受圧板の中心を揺
動可能に貫通し、前記弁軸の最上部に設けた凹孔内に突
出した支軸と、前記凹孔内にあって前記支軸の他端と前
記弁軸の先端との間に張架された内側圧縮コイルスプリ
ングとからなり、前記弁本体を前記支軸および内側圧縮
コイルスプリングを介して、前記弁軸の上部に揺動およ
び軸方向移動可能に支持したことを特徴とする。

（作用） 以上の構成によれば、外側の圧縮コイルスプリングの先
端が一点で受圧板を押圧したとしてもその押圧力は、揺
動可能な支軸を通じて弁本体側に伝達され、弁本体がノ
ズルに当接した状態ではノズルに均一に当たるように自
己修正される。

また、この状態のときに、弁軸と弁体との間に支軸を介
して張架された内側の圧縮コイルスプリングにより、弁
体の反発力が吸収されてノズルと弁体とが確実に密着す
る。

（実施例） 以下、この考案の一実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図ないし第３図はこの考案の一実施例を示し、第２
図はこの発明を適用した遮断弁ユニットの分解斜視図、
第３図（ａ），（ｂ）は同遮断弁ユニットを弁ハウジン
グにアッセンブリした状態を示す断面図、第１図は要部
拡大断面図である。

図において、遮断弁ユニット１は、フランジ２と、この
フランジ２の背部に固定されるソレノイド３と、フラン
ジ２の表面側に突出し、かつ前記ソレノイド３のプラン
ジャ４に連結した弁体５と、この弁体５のフランジ２間
に介在された圧縮コイルスプリング６と、弁体５の周縁
部にあって、一端を前記フランジ２に結合した三本のス
ペーサロッド７と、各スペーサロッド７の他端側に固定
され、かつ前記弁体５に対向するノズル８から概略構成
されている。

前記フランジ２は弁ハウジング９の外側部に開口形成さ
れた取付穴10にガスケット11を介して固定される。

前記ソレノイド３は双方向ソレノイドであって、その内
部構造は、前記フランジ２に結合するヨーク12と、ヨー
ク12の内周にあって、ボビン13の外周に巻回されたコイ
ル14と、ボビン13の上部側に同軸上に配置された永久磁
石15と、ボビン13の中心穴下部に固定配置されて前記プ
ランジャ４を受けるアンビル16と、ボビン13の中心穴に
嵌合され、かつ上部に突出配置された金属製のガイド用
筒部17からなっている。

そして、外部に引き出されたリード線14aを通じてコイ
ル14に流れる正逆の電流により、前記永久磁石15によっ
て形成される磁界の打ち消しまたは強化を行い、外側圧
縮コイルスプリング６（以下、単にスプリング６とい
う）のばね圧によるプランジャ４の突出動作と、ばね圧
に抗した引込み動作の双方を行えるようにしている。

なお、前記ガイド用筒部17は前記プランジャ４とボビン
13間の隙間を極めて小さく設定するためのガイド用治具
であって、これによってプランジャ４に作用する磁界を
極力大きくする工夫を行っている。

前記プランジャ４の頂部には雄ネジ部4aが切られ、この
雄ネジ部4aを前記弁体５の下部に一体化した弁軸5aにネ
ジ結合している。

このようにプランジャ４と弁軸5aを分割したのは、弁体
５および弁軸5aを非磁性体からなる材料としてプランジ
ャ４と結合することによって、磁束が弁軸5aおよび弁体
５側に流れることを防止し、漏洩磁束によるロスを極力
少なくするためである。

前記スプリング６の上部側は弁体５の下面に当接してい
るとともに、下部側はフランジ２の中心部に位置するス
ペーサ18に受けられている。

前記ノズル８は中心に流通孔19aを開口した筒状部19
と、筒状部19の外周に嵌合されるＯ−リング20と、筒状
部の下部周縁に一体に形成され、かつ前記各スペーサロ
ッド７の上端を受けるフランジ部21と、フランジ部21の
下面に一体的に結合されるリング状の遮磁板22とからな
っており、かつ前記流通孔19の下部周縁には前記弁体５
の上面に当接する楔状断面のノズル部19bが一体に突出
している。

前記弁ハウジング９の内部に形成されて流体を上流側と
下流側に仕切る隔壁23には前記フランジ２の取付穴10と
対向してノズル嵌合穴24が開口形成され、この嵌合穴24
に前記筒状部19を挿通することによって筒状部19と嵌合
穴24間に介在されたＯ−リング20によって嵌合部を気密
にシールされ、前記フランジ部21によって挿通位置を規
制されるようにしている。

なお、図中符号25は、前記ソレノイド３のヨーク12にＬ
字形の取付板26を介して固定されたソレノイド３の作動
検出用のセンサーであって、ソレノイドの作動状態に伴
なう磁束の変化を検出し、リード線25aを通じて図示し
ない制御系に検知信号を送出するようになっている。

以上の構成において、前記弁体５は、第１図に拡大して
示すように、前記弁軸5aの上端にネジ結合によって一体
化された受圧板51と、受圧板51の上部に揺動可能に連結
された弁本体52とからなっている。

前記弁本体52の上面にはその中心と同心円状の凹部52a
が形成され、この凹部52aの上面を覆うべく弁本体52の
上面には弁ゴム53が貼着され、この部分を前記ノズル部
19bに向け、前記弁ゴム53がノズル部19bに接触した状態
における変形しろを前記凹部52aで吸収する構造となっ
ている。

そして、前記弁本体52の中心下部には支軸54が突出し、
前記受圧板51の中心部を貫通して弁軸5aの最上部に設け
られた凹孔55内に突出している。前記受圧板51の中心穴
51aは前記支軸54に対して所定のがたをもって挿通して
おり、支軸54はその下部に設けた抜止め用フランジ54a
によって抜止されていると共に、弁体52と受圧板51との
間には所定の隙間が形成されている。そしてこのフラン
ジ54aと前記凹孔55の底面との間には内側圧縮コイルス
プリング70が張架されている。

以上によって、前記弁本体52は支軸54及び内側圧縮コイ
ルスプリング70を介して弁軸5aの上部に揺動及び軸方向
移動可能に支持されている。

以上の如く構成された遮断弁ユニット１を弁ハウジング
９に取り付けた状態では第３図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、前記ノズル８に対する弁体５のストロークはスペ
ーサロッド７の長さの精度によって決定付けられ、ハウ
ジング９の製作精度によらず常に一定となる。したがっ
て、同図（ａ）に示すノズル８の解放状態から（ｂ）に
示す閉止状態、あるいはその逆の変化を最少の出口で確
実に行うことができるのである。

また、弁体５の突出時においては、前記コイルスプリン
グ６の上端部は受圧板51に対して一点で押圧し、偏倚し
た状態で弁軸5aおよび受圧板51を押圧するが、この押圧
力は内側圧縮コイルスプリング70及び支軸54を伝って弁
本体52の中心を押圧する力となり、弁本体52の弁ゴム53
がノズル部19bの先端に当接した状態でその押圧力を平
均化すべく自己修正され、完全に密着することになるの
である。また、弁体５の突出時においては、ノズル部19
に当接した状態で内側圧縮コイルスプリング70により反
発力が吸収されるので、ノズル部19と弁体５とは完全に
密着する。

〔考案の効果〕

以上実施例によって詳細に説明したように、この考案に
よれば、外側の圧縮コイルスプリングの先端が一点で受
圧板を押圧したとしてもその押圧力は、揺動可能な支軸
及び内側圧縮コイルスプリングを通じて弁本体側に伝達
され、弁本体がノズルを当接した状態ではノズルに均一
に当たるように自己修正される。

したがって、この考案によれば、構造的に外側の圧縮コ
イルスプリングの弁体に対する接触状態を均一化し、こ
れによって弁体のノズルに対する接触圧を平均化した状
態とすることができ、また弁体の反発力が内側の圧縮コ
イルスプリングにより吸収され、弁体とノズルが完全に
密着する。また、ソレノイドの作動出力が小さい場合に
おける弁体の偏倚を防止し、確実にノズルを閉じること
ができ、限られた電源を用いて長時間作動を繰返すソレ
ノイド式遮断弁の機構として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の一実施例を示し、第２
図はこの発明を適用した遮断弁ユニットの分解斜視図、
第３図（ａ），（ｂ）は同遮断弁ユニットを弁ハウジン
グにアッセンブリした状態を示す断面図、第１図は第３
図の要部拡大断面図である。 １……遮断弁ユニット ２……フランジ ３……ソレノイド ４……プランジャ ５……弁体 5a……弁軸 ６……外側圧縮コイルスプリング ８……ノズル 19b……ノズル部 51……受圧板 52……弁本体 54……支軸 70……内側圧縮コイルスプリング

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ソレノイドのフランジ上に突出し、かつ前
   記ソレノイドのプランジャの先端に連結した弁体と、こ
   の弁体に対向配置されたノズルと、前記弁体と前記フラ
   ンジ間に介在されて前記弁体を常時突出方向に付勢する
   圧縮コイルスプリングを備えた遮断弁において、前記弁
   体は、弁本体と、前記プランジャと一体に連結した弁軸
   の先端に固定されて前記圧縮コイルスプリングの端部を
   受ける受圧板と、一端が前記弁本体の中心に固定され、
   他端が前記受圧板の中心を揺動可能に貫通し、前記弁軸
   の最上部に設けた凹孔内に突出した支軸と、前記凹孔内
   にあって前記支軸の他端と前記弁軸の先端との間に張架
   された内側圧縮コイルスプリングとからなり、前記弁本
   体を前記支軸および内側圧縮コイルスプリングを介し
   て、前記弁軸の上部に揺動および軸方向移動可能に支持
   したことを特徴とする遮断弁における弁体のフローティ
   ング機構。