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JPH08210550A - Valve device - Google Patents

Valve device

Info

Publication number
JPH08210550A
JPH08210550A JP4353395A JP4353395A JPH08210550A JP H08210550 A JPH08210550 A JP H08210550A JP 4353395 A JP4353395 A JP 4353395A JP 4353395 A JP4353395 A JP 4353395A JP H08210550 A JPH08210550 A JP H08210550A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
valve
diaphragm
electromagnetic actuator
actuator
magnetic gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4353395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichiro Kazama
洋一郎 風間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP4353395A priority Critical patent/JPH08210550A/en
Publication of JPH08210550A publication Critical patent/JPH08210550A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Magnetically Actuated Valves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide a valve device in which a predetermined valve travel can be obtained by means of less magnetmotive force by regulating the length of an initialized magnetic gap. CONSTITUTION: A loading means 44 displacing a diaphragm 22 in a valve seat 32 direction is constructed of a thin disk spring 36 and a valve stem 34. The length of an initialized electromagnetic gap between an electromagnetic actuator 38 and the valve stem 34 in initialization is set to be approximately equal to the length Lcs of a reference initialized magnetic gap, by which the valve stem 34 is substantially brought into contact with the magnetic actuator 38 when the maximum permissible magnetmotive force for the electromagnetic actuator 38 is generated and composite restitution force compounded of restitution force of the diaphragm 22 and restitution force of the disk spring 36 is balanced with thrust of the electromagnetic actuator 38, or less.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガス等の比較的小流量
の流体の流量を精密に制御する精密ガス流量制御用のバ
ルブ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve device for precision gas flow rate control for precisely controlling the flow rate of a fluid having a relatively small flow rate such as gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体製品等を製造するために
は、例えば微量の処理ガスを精度良く制御しながら流す
必要があるが、この流量制御を行うために例えば精密ガ
ス流量制御装置が用いられている。
2. Description of the Related Art Generally, in order to manufacture a semiconductor product or the like, it is necessary to flow a small amount of processing gas while controlling it with high precision. For controlling this flow rate, for example, a precision gas flow rate control device is used. ing.

【0003】この種のガス流量制御装置は、微量ガスの
流量を検出するセンサ部と、バルブ装置と、これを制御
する制御回路部とにより主に構成されている。センサ部
は、全ガス量の僅かな比率の量が通過する細管に電熱コ
イルを巻回してなるセンサを有しており、大部分のガス
はバイパスを流れるようになっている。そして、このセ
ンサ部での検出値に基づいて制御回路部はバルブ装置の
弁開度を制御し、ガスの流量を制御する。この場合、弁
開度を制御するには、全体のガス流量自体が非常に少な
いことから例えば数10μmのストローク範囲内でダイ
ヤフラム荷重と抗して精度良く弁開度を制御しなければ
ならず、このためにアクチュエータとして小さなストロ
ーク範囲内で大きな推力変化を有することから一般的に
は積層型圧電素子体が用いられている。
This type of gas flow rate control device is mainly composed of a sensor unit for detecting the flow rate of a trace amount of gas, a valve unit, and a control circuit unit for controlling this. The sensor portion has a sensor in which an electrothermal coil is wound around a thin tube through which a small proportion of the total gas amount passes, and most of the gas flows through the bypass. Then, the control circuit unit controls the valve opening of the valve device based on the detection value of the sensor unit to control the gas flow rate. In this case, in order to control the valve opening, since the entire gas flow rate itself is very small, it is necessary to control the valve opening accurately against the diaphragm load within a stroke range of several tens of μm, for example. For this reason, a laminated piezoelectric element body is generally used as an actuator because it has a large change in thrust within a small stroke range.

【0004】ここで従来のガス流量制御装置を図12に
基づいて説明すると、流体通路2のバイパス4の両端に
全ガス流量の僅かな比率の流量を流す例えば直径0.5
mm程度の細管6が形成され、これにセンサ部8の1対
の電熱コイル10が巻回されている。この1対の電熱コ
イル10は、例えば5000PPM/度程度の高い抵抗
温度係数を有し、これと2つの抵抗と組み合わせてブリ
ッジが形成されて定電流回路12から電流を流すように
なっている。そして、ガス流の上流側のコイルはガス流
によって熱が奪われて温度が下がると共に下流側のコイ
ルは逆に熱が上がる傾向となって熱移動が生ずると平衡
状態のブリッジ回路が不平衡となり、この時発生する電
位差が流量信号となる。
A conventional gas flow rate control device will now be described with reference to FIG. 12. A flow rate of a small ratio of the total gas flow rate is applied to both ends of the bypass 4 of the fluid passage 2, for example, a diameter of 0.5.
A thin tube 6 having a size of about mm is formed, and a pair of electrothermal coils 10 of the sensor unit 8 is wound around the thin tube 6. The pair of electrothermal coils 10 has a high resistance temperature coefficient of, for example, about 5000 PPM / degree, and a bridge is formed by combining this with two resistors to allow current to flow from the constant current circuit 12. Then, in the coil on the upstream side of the gas flow, heat is taken away by the gas flow and the temperature drops, and on the contrary, when the coil on the downstream side tends to heat up and heat transfer occurs, the balanced bridge circuit becomes unbalanced. The potential difference generated at this time becomes the flow rate signal.

【0005】この信号は増幅回路14により増幅された
後、比較制御回路16へ入力され、ここでこの入力信号
と基準流量と比較して所定の流量を維持するようにバル
ブ装置18の積層型圧電素子体20を伸縮させて弁体、
すなわちダイヤフラム22を適正な弁開度になるように
上下動させる。このように、弁体として薄い金属板より
なるダイヤフラム22を用いる理由は、以下のようであ
る。
This signal is amplified by the amplifier circuit 14 and then input to the comparison control circuit 16, where the input signal is compared with the reference flow rate so as to maintain a predetermined flow rate. The element body 20 is expanded and contracted to expand the valve body,
That is, the diaphragm 22 is moved up and down to have an appropriate valve opening. The reason why the diaphragm 22 made of a thin metal plate is used as the valve body is as follows.

【0006】従来にあっては、ガス流路中にスプリング
等の稼働部分を収容したバルブ装置も存在したが、腐食
性ガスを使用する場合にはガスに晒されたスプリング等
の腐食や摩耗によりパーティクルが発生しこれがガス流
に混入されてしまうからである。すなわち半導体製造工
程においては微細加工を行うことから高度のクリーン度
が必要とされており、ゴムやプラスチック等を弁体とし
て用いるとシリコンウエハの不良原因となる切り粉等の
パーティクルが発生するが、金属製のダイヤフラムによ
って構造簡単でしかもクリーン度の高い弁体が実現でき
る。
In the past, there was a valve device in which a moving part such as a spring was housed in the gas flow path. However, when a corrosive gas is used, the spring or the like exposed to the gas may cause corrosion or wear. This is because particles are generated and are mixed in the gas flow. That is, in the semiconductor manufacturing process, a high degree of cleanliness is required because fine processing is performed, and when rubber or plastic is used as the valve body, particles such as chips that cause defects in the silicon wafer are generated. With a metal diaphragm, a valve body with a simple structure and high cleanliness can be realized.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに弁体であるダイヤフラム22を操作するために積層
型圧電素子体20を用いることにより、例えば30μm
程度の微小ストローク範囲内でガス流量の制御を行うこ
とができるが、この種の積層型圧電素子20はストロー
クが微小であり、なおかつ非常に高価なものであり、そ
のために同一形状バルブ装置18における制御可能な流
量レンジが低くなおかつ非常に高価になってしまうとい
う問題点があった。そこで、上記圧電素子20やダイヤ
フラム22に代えて従来構造の電磁弁を用いることも考
えられるが、前述のように従来の電磁弁の場合にはガス
に晒されたスプリングなどからのパーティクルが発生し
て高いクリーン度を維持することができない。
By using the laminated piezoelectric element body 20 for operating the diaphragm 22 which is the valve body as described above, for example, 30 μm is obtained.
Although it is possible to control the gas flow rate within a minute stroke range, the laminated piezoelectric element 20 of this kind has a minute stroke and is very expensive. There is a problem that the controllable flow rate range is low and is very expensive. Therefore, it is possible to use a solenoid valve having a conventional structure in place of the piezoelectric element 20 and the diaphragm 22, but as described above, in the case of the conventional solenoid valve, particles are generated from a spring exposed to gas. Cannot maintain high cleanliness.

【0008】一方、アクチュエータに電磁式を用い、高
いクリーン度を維持するため、弁体として金属ダイヤフ
ラムを使用する場合には、アクチュエータ推力の高推力
化が必要となる。これは、ダイヤフラムを変位させるに
必要な推力は従来構造の電磁弁に比べ、数倍程度大きい
からである。そこで、本発明者は、圧電素子体と比較し
て安価で、かつクリーン度を維持可能な電磁アクチュエ
ータの実現を鋭意研究した。ここで、アクチュエータの
高推力化は磁気回路の工夫と飽和磁束密度の高いヨーク
材を使用することで解決した。そして、この技術を先の
出願(特願平5−209868号)にて開示した。
On the other hand, in order to maintain a high degree of cleanliness by using an electromagnetic actuator, it is necessary to increase the thrust of the actuator when using a metal diaphragm as the valve element. This is because the thrust required to displace the diaphragm is several times larger than that of the solenoid valve having the conventional structure. Therefore, the present inventor has earnestly studied to realize an electromagnetic actuator that is cheaper than a piezoelectric element body and can maintain cleanliness. Here, the high thrust of the actuator was solved by devising a magnetic circuit and using a yoke material having a high saturation magnetic flux density. Then, this technique was disclosed in a previous application (Japanese Patent Application No. 5-209868).

【0009】この出願における技術は、弁体であるダイ
ヤフラムが常時閉方向へ付勢されるように円板バネを設
けておき、この円板バネの力からダイヤフラムの反力を
差し引いた力とアクチュエータによる推力とを均衡させ
た所で、弁開度を設定するようになっている。すなわ
ち、円板バネが、微小ストローク内において大きな弾発
力の変化量を示すという特性を利用して電磁アクチュエ
ータの有する起磁力特性と整合させるようにしたもので
あり、これにより電磁アクチュエータを用いてもダイヤ
フラムの精度の高い微小ストローク制御が可能となっ
た。
In the technique of this application, a disc spring is provided so that the diaphragm, which is the valve body, is always biased in the closing direction, and the actuator and the force obtained by subtracting the reaction force of the diaphragm from the force of the disc spring. The valve opening is set at the place where the thrust force due to is balanced. In other words, the disc spring is adapted to match the magnetomotive force characteristic of the electromagnetic actuator by utilizing the characteristic that a large amount of change in elastic force is exhibited within a minute stroke. Also enables highly precise minute stroke control of the diaphragm.

【0010】しかしながら、電磁アクチュエータの電気
回路系の温度が低い場合には、良好な流量制御が行なわ
れるのであるが、デューティサイクルが高かったり、周
囲環境の温度が高かったりして電磁アクチュエータの温
度が上昇すると、同電圧印加時の発生起磁力が低くなっ
て制御時の応答性が劣化するという新たな問題が発生し
た。これを図13を用いて説明すると、図13は電磁ア
クチュエータの電気等価回路を示し、電磁アクチュエー
タ24は抵抗分26とインダクタンス分28の直列回路
で示される。この回路は、回路の簡素化から定電圧回路
として構成されるが、アクチュエータに起磁力を発生さ
せるために一般的には0〜15Vの範囲で、弁開度に応
じた電圧を印加することにより、所定の弁開度を得るよ
うになっている。
However, when the temperature of the electric circuit system of the electromagnetic actuator is low, good flow rate control is performed, but the temperature of the electromagnetic actuator is high due to high duty cycle and high ambient environment temperature. When it rises, the magnetomotive force generated when the same voltage is applied becomes low, which causes a new problem that the responsiveness during control deteriorates. This will be described with reference to FIG. 13. FIG. 13 shows an electric equivalent circuit of the electromagnetic actuator, and the electromagnetic actuator 24 is shown by a series circuit of a resistance component 26 and an inductance component 28. This circuit is configured as a constant voltage circuit because of the simplification of the circuit, but in order to generate a magnetomotive force in the actuator, it is generally in the range of 0 to 15 V by applying a voltage according to the valve opening degree. , A predetermined valve opening is obtained.

【0011】しかし、回路系の温度上昇によりインダク
タンス分28の抵抗値が増加すると電流が小さくなり、
同電圧印加時の起磁力は低くなる。従って、同じ起磁力
を得るためには印加電圧を高くしなければならなくな
り、PID制御演算の結果、出力されるバルブ制御用の
指令信号が必要な起磁力を得るための印加電圧に達する
までの時間が長くなって流量制御の応答性が劣化してい
た。現在、外部からの流量設定指令入力後、2秒以内に
は所定の流量に到達しなければならないような応答性が
求められているが、上述のような温度上昇に起因して、
応答性が2.4〜3秒程度まで延びてしまっていた。ま
た、このバルブ装置にあっては、電磁アクチュエータと
弁棒とが部分的或いは全面的に接触して残留磁気が生ず
ると、これがために弁開度特性が影響を受けることか
ら、これらの吸着が発生することを防止するために初期
設定時にこれらの間の磁気ギャップを比較的大きくとっ
ており、そのために駆動のために大きな電流を必要と
し、熱の問題等が発生していた。本発明は、以上のよう
な問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された
ものである。本発明の目的は、初期設定磁気ギャップの
長さを調整することにより少ない起磁力で所定のバルブ
変位量を得ることができるバルブ装置を提供することに
ある。
However, when the resistance value of the inductance component 28 increases due to the temperature rise of the circuit system, the current decreases,
The magnetomotive force when the same voltage is applied becomes low. Therefore, in order to obtain the same magnetomotive force, the applied voltage must be increased, and as a result of the PID control calculation, the output command signal for valve control reaches the applied voltage for obtaining the required magnetomotive force. The time became longer and the response of the flow rate control deteriorated. At present, it is required to have responsiveness such that a predetermined flow rate must be reached within 2 seconds after input of a flow rate setting command from the outside, but due to the temperature rise as described above,
The responsiveness had been extended to about 2.4 to 3 seconds. In addition, in this valve device, when the electromagnetic actuator and the valve rod partially or wholly contact with each other to cause residual magnetism, the valve opening characteristic is affected thereby. In order to prevent this from occurring, the magnetic gap between them is made relatively large at the time of initial setting. Therefore, a large current is required for driving, and problems such as heat have occurred. The present invention has been made to pay attention to the above problems and to solve them effectively. An object of the present invention is to provide a valve device capable of obtaining a predetermined valve displacement amount with a small magnetomotive force by adjusting the length of the initially set magnetic gap.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、電磁アクチ
ュエータを用いたバルブ装置について鋭意研究した結
果、あるバルブ変位量に対して2つの異なった初期設定
磁気ギャップの長さが存在する,ということを見出した
ことにより本発明に至ったものである。すなわち、上記
問題点を解決するために、流体流入口と、流体流出口
と、これらの間の弁座とを有するバルブ本体と、前記弁
座に対向して配置され周縁が固定されたダイヤフラム
と、このダイヤフラムを弁座方向に変位させるために前
記ダイヤフラムに関して前記弁座とは反対側に設けられ
た負荷手段と、この負荷手段に抗って前記ダイヤフラム
を前記弁座から離間するように作用する電磁アクチュエ
ータとを有し、前記負荷手段が周縁で固定された薄板円
板バネと、この薄板円板バネの中心に固定された弁棒と
で構成され、前記電磁アクチュエータと前記弁棒との初
期設定時の初期設定電磁ギャップの長さを、前記電磁ア
クチュエータの最大許容起磁力を発生した時に前記弁棒
が前記電磁アクチュエータに略接して前記ダイヤフラム
の弾発力と前記円板バネの弾発力を合成した合成弾発力
と、前記電磁アクチュエータの推力とが略釣り合った状
態となるような基準初期磁気ギャップの長さと略同じ
か、これよりも小さく設定するように構成したものであ
る。
As a result of intensive studies on a valve device using an electromagnetic actuator, the present inventor has found that there are two different initial magnetic gap lengths for a certain valve displacement amount. The present invention has been achieved by finding out that. That is, in order to solve the above-mentioned problems, a valve main body having a fluid inlet, a fluid outlet, and a valve seat between them, and a diaphragm having a fixed peripheral edge arranged facing the valve seat. , A load means provided on the side opposite to the valve seat with respect to the diaphragm for displacing the diaphragm in the valve seat direction, and acting to separate the diaphragm from the valve seat against the load means. An electromagnetic actuator, the load means is composed of a thin disk spring fixed at the periphery, and a valve rod fixed to the center of the thin disk spring, the electromagnetic actuator and the valve rod initial stage When the maximum allowable magnetomotive force of the electromagnetic actuator is generated, the valve rod is substantially in contact with the electromagnetic actuator when the maximum electromagnetic force of the electromagnetic actuator is generated. The length of the reference initial magnetic gap is set to be substantially equal to or smaller than the length of the reference initial magnetic gap such that the combined elastic force obtained by combining the elastic force of the disc spring and the thrust of the electromagnetic actuator is substantially balanced. It is configured as follows.

【0013】[0013]

【作用】本発明は、以上のように構成したので、弁体と
してのダイヤフラムは、負荷手段の薄板円板の弾発力に
よりバルブ本体の弁座方向へ弁を閉塞するように常時付
勢されている。弁開度を調整する時は例えば電磁コイル
46に所定の電流を流すことで弁棒を吸引してダイヤフ
ラムを弁座から離して弁開度を調整する。この場合、電
磁アクチュエータによる吸引力はギャップの2乗に反比
例して大きくなるが、薄板円板バネの弾発力が電磁アク
チュエータの吸引力に適切に対向するように作用し、弁
開度の円滑な略リニアな制御が可能となる。
Since the present invention is constructed as described above, the diaphragm as the valve body is always urged by the elastic force of the thin disc of the load means so as to close the valve toward the valve seat of the valve body. ing. When adjusting the valve opening, for example, a predetermined current is passed through the electromagnetic coil 46 to attract the valve rod and move the diaphragm away from the valve seat to adjust the valve opening. In this case, the suction force of the electromagnetic actuator increases in inverse proportion to the square of the gap, but the elastic force of the thin disk spring acts so as to properly oppose the suction force of the electromagnetic actuator, and the smoothness of the valve opening is ensured. This enables substantially linear control.

【0014】ここで、初期設定ギャップの長さは、上述
のように設定される結果、先に本発明者が提案したバル
ブ装置と比較して少ない起磁力でもって所定のバルブ変
位量を得ることができ、その分、駆動電圧乃至駆動電流
を低く抑えることが可能となる。また、電磁アクチュエ
ータと弁棒との間の磁気ギャップに非磁性材料のスペー
サ部材を介在させることにより、初期設定時の磁気ギャ
ップを小さくしても両者間の接触が防止され、従って残
留磁束に起因する応答性の劣化を防止することができ
る。
Here, as a result of the length of the initial setting gap being set as described above, a predetermined valve displacement amount can be obtained with a small magnetomotive force as compared with the valve device previously proposed by the present inventor. Therefore, the drive voltage or drive current can be suppressed to that low. Also, by interposing a spacer member made of a non-magnetic material in the magnetic gap between the electromagnetic actuator and the valve rod, contact between the two is prevented even if the magnetic gap at the time of initial setting is made small, and therefore the residual magnetic flux causes It is possible to prevent the deterioration of the responsiveness.

【0015】[0015]

【実施例】以下に、本発明に係るバルブ装置の一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係るバ
ルブ装置を示す構成図、図2は本発明のバルブ装置の力
学系の構成要素図、図3は弁の全閉時における状態を示
す要部拡大図、図4は弁の開状態を示す要部拡大図、図
5は図1に示す装置に用いる薄板円板バネを示す平面図
である。まず、本発明のバルブ装置の具体的構成を説明
するに先立って、図2に基づいてその基本構成について
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the valve device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a valve device according to the present invention, FIG. 2 is a component diagram of a dynamic system of the valve device of the present invention, FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a state when the valve is fully closed, and FIG. FIG. 5 is an enlarged view of a main part showing an open state of the valve, and FIG. 5 is a plan view showing a thin disk spring used in the apparatus shown in FIG. First, before describing the specific configuration of the valve device of the present invention, the basic configuration thereof will be described based on FIG.

【0016】図中、2は流体通路であり、この途中に流
体流入口と流体流出口を有するバルブ本体30を設け、
流体流入口の弁座32に対して、ダイヤフラム22が屈
曲変形して着座可能とされる。このダイヤフラム22は
弁棒34に直接或いは間接的に接して押圧され、この押
圧力は、付勢バネ36により発生される。尚、この付勢
バネ36が後述する薄板円板バネに対応する。弁棒34
の上方に電磁アクチュエータ38を配置し、弁棒34に
吸引力をかけてこれを上方に引き上げるように作用す
る。図2は弁の全閉状態を示しており、ダイヤフラム2
2は常時、反力FD を生ずるように設定される。そし
て、ダイヤフラム反力FD と電磁アクチュエータ38に
よる推力(電磁力)FA の和が、付勢バネ36の弾発力
S と等しい所で釣り合い、そこで、弁開度が設定され
る。この値から関係を式で表すと次のようになる。 FS =FA +FD 図中は波線部分は、電磁アクチュエータの推力の上昇に
よりダイヤフラム22が次第に元の形状に復帰していく
状態を示しており、弁が次第に開放されて行く。
In the figure, reference numeral 2 is a fluid passage, and a valve body 30 having a fluid inlet and a fluid outlet is provided in the middle of the passage.
The diaphragm 22 can be bent and deformed to be seated on the valve seat 32 at the fluid inlet. The diaphragm 22 is pressed by directly or indirectly contacting the valve rod 34, and the pressing force is generated by the biasing spring 36. The biasing spring 36 corresponds to a thin disk spring described later. Valve stem 34
The electromagnetic actuator 38 is disposed above the valve, and an attractive force is applied to the valve rod 34 so that the valve rod 34 is pulled upward. Figure 2 shows the valve fully closed and the diaphragm 2
2 is always set to generate a reaction force F D. Then, the sum of the diaphragm reaction force F D and the thrust force (electromagnetic force) F A by the electromagnetic actuator 38 is balanced at a position equal to the elastic force F S of the biasing spring 36, and the valve opening is set there. From this value, the relation can be expressed as follows. F S = F A + F D In the figure, the wavy line shows the state where the diaphragm 22 gradually returns to its original shape due to the increase in the thrust of the electromagnetic actuator, and the valve gradually opens.

【0017】以上が本発明の基本構成であるが、本発明
の特長は、付勢バネとして、電磁アクチュエータの推力
の特性と似たバネ特性を有する薄板円板バネを用い且つ
初期設定時の磁気ギャップ長を適切な範囲に設定した点
にある。次に、本発明のバルブ装置を具体的に説明す
る。
The above is the basic configuration of the present invention, but the feature of the present invention is that a thin disk spring having a spring characteristic similar to the thrust characteristic of an electromagnetic actuator is used as the biasing spring and the magnetic force at the time of initial setting is set. The point is that the gap length is set within an appropriate range. Next, the valve device of the present invention will be specifically described.

【0018】図12に示したと同様に本発明のバルブ装
置40は、ガス等の流体を流す流体通路に設けたガス流
量制御装置の一部として構成され、例えば配管42に全
体として着脱可能に取り付けられる。このバルブ装置4
0は、弁座32を有するバルブ本体30と、この弁座3
2に対向して配置されて周縁部が固定され、弁座32に
着座可能に設けられる薄板状のダイヤフラム22と、こ
のダイヤフラム22を弁座方向に変位させるためにダイ
ヤフラムに関して弁座32とは反対側に設けられた負荷
手段44と、この負荷手段に抗って前記ダイヤフラム2
2を弁座32から離間するように作用する例えば電磁コ
イル46とヨーク48よりなる電磁アクチュエータ38
とにより主に構成されている。そして、この負荷手段4
4は、その周縁がバルブ本体側へ固定された薄板円板バ
ネ36と、このバネ36に押圧部材50及び連結部材9
0を介して一体的に連結されたプランジャーとしての機
能を有する弁棒34とにより主に構成されている。
As shown in FIG. 12, the valve device 40 of the present invention is configured as a part of a gas flow rate control device provided in a fluid passage through which a fluid such as gas flows, and is detachably attached to, for example, a pipe 42 as a whole. To be This valve device 4
0 is a valve body 30 having a valve seat 32 and the valve seat 3
2 is a thin plate-shaped diaphragm 22 which is arranged so as to be opposed to 2 and has a fixed peripheral edge portion and which is provided so as to be seated on the valve seat 32; The load means 44 provided on the side, and the diaphragm 2 against the load means.
An electromagnetic actuator 38 including, for example, an electromagnetic coil 46 and a yoke 48, which acts to separate the valve seat 32 from the valve seat 32.
It is mainly composed of and. And this load means 4
4 is a thin disk spring 36 whose peripheral edge is fixed to the valve body side, and a pressing member 50 and a connecting member 9 to the spring 36.
It is mainly configured by a valve stem 34 having a function as a plunger which is integrally connected via 0.

【0019】具体的には、上記バルブ本体30は上記流
体通路としての配管42の途中に着脱可能に介設されて
おり、この内部には流体流入路52に接続される円形に
開口された流体流入口54と、流体流出路56に接続さ
れる円形に開口された流体流出口58とが並設されてい
る。この流体流入口54は、バルブ本体の底部より僅か
に上方へ突出させて形成されており、この流入口54の
開口縁が上記弁座32として構成されることになる。そ
して、この弁座32の上方には、フラット時において弁
座32より例えば100μm程度の距離だけ離間する例
えばステンレス製の直径22mm程度の円形板よりなる
弁体としてのダイヤフラム22がその周縁部をダイヤフ
ラム固定部材60により固定して図中略水平方向、すな
わち弁棒34の軸方向と直交する方向に設けられてい
る。このダイヤフラム22にはリング状のコルゲーショ
ン62が設けられ、この屈曲を許容している。尚、図示
例において、ダイヤフラム22は、下方向へ屈曲されて
全閉になっている状態を示している。
Specifically, the valve body 30 is removably provided in the middle of the pipe 42 serving as the fluid passage, and a fluid which is circularly opened and connected to the fluid inflow passage 52 is provided inside the valve body 30. An inflow port 54 and a fluid outflow port 58, which is connected to the fluid outflow passage 56 and has a circular opening, are arranged in parallel. The fluid inlet 54 is formed so as to project slightly above the bottom of the valve body, and the opening edge of the inlet 54 serves as the valve seat 32. Above the valve seat 32, a diaphragm 22 as a valve body, which is a circular plate made of, for example, stainless steel and having a diameter of about 22 mm, is separated from the valve seat 32 by a distance of, for example, about 100 μm in a flat state. It is fixed by a fixing member 60 and is provided in a substantially horizontal direction in the figure, that is, in a direction orthogonal to the axial direction of the valve rod 34. A ring-shaped corrugation 62 is provided on the diaphragm 22 to allow the bending. In the illustrated example, the diaphragm 22 is bent downward and is fully closed.

【0020】このダイヤフラム22は電磁アクチュエー
タの推力に比べ、十分に小さい力で変形できる。このダ
イヤフラム22はその中心が上記弁座32の中心と対応
するように位置設定され、下方向へ屈曲することで流体
流入口54を完全に閉塞し得るように構成される。薄板
円板バネ36は、ダイヤフラム22により所定の間隔だ
け隔てて、これと平行に配置されており、その周縁部を
ダイヤフラム固定部材60の上端とリング状の外側ケー
シング64の突起部との間で挟み込んで固定している。
また、この外側ケーシング64の下端部は上記バルブ本
体30側へ固定されることになる。円板バネ36は、図
5に示すように中心部に挿通孔66を有し、例えば直径
5mm程度に設定されて押圧部材50が挟み込まれて固
定される。従って、この円板バネ36は、その周縁部が
固定された状態で連結部材90を介して弁棒34と一体
的に図中上下方向へ弾性的に変位可能になっている。こ
の円板バネ36は、例えば厚さ0.25mm程度のニッ
ケル合金により構成されている。
The diaphragm 22 can be deformed with a force sufficiently smaller than the thrust of the electromagnetic actuator. The center of the diaphragm 22 is set so as to correspond to the center of the valve seat 32, and the diaphragm 22 is bent downward to completely close the fluid inlet 54. The thin disk springs 36 are arranged in parallel with the diaphragm 22 with a predetermined space between them, and the peripheral edge thereof is between the upper end of the diaphragm fixing member 60 and the protrusion of the ring-shaped outer casing 64. It is sandwiched and fixed.
The lower end of the outer casing 64 is fixed to the valve body 30 side. As shown in FIG. 5, the disc spring 36 has an insertion hole 66 in the center thereof, and is set to have a diameter of, for example, about 5 mm, and the pressing member 50 is sandwiched and fixed. Therefore, the disc spring 36 is elastically displaceable in the vertical direction in the figure integrally with the valve rod 34 through the connecting member 90 in a state where the peripheral edge portion is fixed. The disc spring 36 is made of, for example, a nickel alloy having a thickness of about 0.25 mm.

【0021】また、弁棒34および連結部材90を貫通
して上下方向に抜ける長い調整孔68が形成されてお
り、この調整孔68の下部内壁にはネジ山が切られ、こ
れにダイヤフラム調整手段としての調整ネジ70が下方
へ出没可能に螺合されている。そして、この調整ネジ7
0と、ダイヤフラム22の上面中心部に設けられる円柱
状の受け部材72との間には鋼球74が介在されてお
り、受け部材72の上面に形成した円錐状の凹部で鋼球
74の下部を受けることにより、鋼球74に対する付勢
力に偏りが生じてもダイヤフラム22に対して均等な力
を付与し得るようになっている。上記調整ネジ70を調
整して上記ダイヤフラム22と円板バネ36との変位関
係を関連付けることができ、ダイヤフラム22の反力と
これに対向する円板バネ36の弾発力とを後述するよう
に合成バネ特性として取り扱うことができる。
Further, a long adjusting hole 68 penetrating through the valve rod 34 and the connecting member 90 and coming out in the vertical direction is formed, and a screw thread is cut on the lower inner wall of the adjusting hole 68, and the diaphragm adjusting means is formed therein. The adjusting screw 70 is screwed so as to be capable of projecting and retracting downward. And this adjustment screw 7
0 and a cylindrical receiving member 72 provided at the center of the upper surface of the diaphragm 22, a steel ball 74 is interposed, and a conical recess formed on the upper surface of the receiving member 72 forms a lower portion of the steel ball 74. By receiving the force, even if the biasing force against the steel ball 74 is uneven, a uniform force can be applied to the diaphragm 22. The adjusting screw 70 can be adjusted to associate the displacement relationship between the diaphragm 22 and the disc spring 36, and the reaction force of the diaphragm 22 and the elastic force of the disc spring 36 facing the diaphragm 22 will be described later. It can be treated as a synthetic spring property.

【0022】一方、リング状の外側ケーシング64の上
端には、筒体リング状の長尺なスリーブ76が固定され
ており、この内壁面にはネジ山が形成される。そして、
電磁アクチュエータ38の外側を保持する円筒状のアク
チュエータ保持筒78は、その外周にネジ山80が形成
され、これを上記スリーブ76の内壁のネジに着脱可能
に螺合するようになっている。従って、アクチュエータ
保持筒78のネジ山80をスリーブ76の内壁面のネジ
に螺合させることによってギャップ調整手段84が形成
されており、この保持筒78を回すことによって磁気ギ
ャップMGの長さを調整することができる。
On the other hand, a cylindrical ring-shaped long sleeve 76 is fixed to the upper end of the ring-shaped outer casing 64, and a thread is formed on the inner wall surface thereof. And
A cylindrical actuator holding cylinder 78 that holds the outside of the electromagnetic actuator 38 has a thread 80 formed on the outer periphery thereof, and this thread is detachably engaged with the screw on the inner wall of the sleeve 76. Therefore, the gap adjusting means 84 is formed by screwing the screw thread 80 of the actuator holding cylinder 78 with the screw on the inner wall surface of the sleeve 76, and by rotating the holding cylinder 78, the length of the magnetic gap MG is adjusted. can do.

【0023】そして、この電磁アクチュエータ38の下
端部と弁棒34の上端部との間に磁気ギャップMGが形
成されている。この磁気ギャップMGの初期設定時の長
さを、電磁アクチュエータ38の最大許容起磁力を発生
した時に上記弁棒34がアクチュエータ38の下面に略
接してダイヤフラム22の弾発力と円板バネ36の弾発
力を合成した合成弾発力と、電磁アクチュエータ38の
吸引力(推力)とが略釣り合った状態となるような基準
初期磁気ギャップの長さと等しいか、これよりもよりも
小さく設定することにより、小さな起磁力で所望のバル
ブ変位量が得られるという、非常に優れた作用効果を発
揮することになる。また、弁棒34の上面には、弁棒3
4とアクチュエータ38が直接当接することを防止し、
且つ残留磁束による特性上の悪影響を防止する薄い非磁
性材料よりなるスペーサ部材82が設けられる。この材
料としては、例えばポリエステル樹脂等を用いることが
できる。このスペーサ部材82は、磁気ギャップMG内
に設けるものであることから、弁棒34側ではなく、電
磁アクチュエータ38の下端面側に設けるようにしても
よい。
A magnetic gap MG is formed between the lower end of the electromagnetic actuator 38 and the upper end of the valve rod 34. When the maximum allowable magnetomotive force of the electromagnetic actuator 38 is generated, the valve rod 34 is substantially in contact with the lower surface of the actuator 38 so that the length of the magnetic gap MG at the time of initial setting is substantially in contact with the elastic force of the diaphragm 22 and the disc spring 36. The length of the reference initial magnetic gap is set to be equal to or smaller than the length of the reference initial magnetic gap such that the combined elastic force obtained by combining the elastic forces and the attraction force (thrust) of the electromagnetic actuator 38 are substantially balanced. As a result, the desired valve displacement amount can be obtained with a small magnetomotive force, which is a very excellent effect. Further, on the upper surface of the valve rod 34, the valve rod 3
4 and the actuator 38 are prevented from directly contacting each other,
Further, the spacer member 82 made of a thin non-magnetic material is provided to prevent the adverse effect on the characteristics due to the residual magnetic flux. As this material, for example, polyester resin or the like can be used. Since the spacer member 82 is provided in the magnetic gap MG, it may be provided not on the valve rod 34 side but on the lower end surface side of the electromagnetic actuator 38.

【0024】次に、以上のように構成されたバルブ装置
の動作について説明する。まず、流体通路2を流れるガ
ス等の流体はその大部分がバイパス4を通り、一定の分
流比の流体が細管6を通る(図12参照)。そして、こ
こを通過した流体は、本発明のバルブ装置40の流体流
入路52を介して流体流入口54に至り、バルブ本体3
0内を通過した後、流体流出口58より流体流出路56
側へ流れて行く(図1参照)。センサ部8は上記細管6
内を流れる流体により全体の流量を検出し、その結果
は、比較制御回路16へ入力されてここで外部より入力
される設定流量と比較する(図12参照)。そして、こ
の制御回路16は全体流量が設定流量を維持するように
バルブ装置40の電磁アクチュエータ38の電磁コイル
に駆動電流を流して弁開度を制御する(図1参照)。
Next, the operation of the valve device constructed as described above will be described. First, most of the fluid such as gas flowing through the fluid passage 2 passes through the bypass 4, and the fluid having a constant diversion ratio passes through the thin tube 6 (see FIG. 12). Then, the fluid passing therethrough reaches the fluid inlet 54 through the fluid inflow path 52 of the valve device 40 of the present invention, and the valve body 3
After passing through 0, the fluid outlet 58 is connected to the fluid outlet 56.
It flows to the side (see Fig. 1). The sensor unit 8 is the thin tube 6 described above.
The total flow rate is detected by the fluid flowing inside, and the result is input to the comparison control circuit 16 and compared with the set flow rate input from outside here (see FIG. 12). Then, the control circuit 16 applies a drive current to the electromagnetic coil of the electromagnetic actuator 38 of the valve device 40 to control the valve opening so that the overall flow rate maintains the set flow rate (see FIG. 1).

【0025】次に、バルブ装置の弁開度の制御について
説明する。まず、図3はバルブ全閉時の状態を示してお
り、電磁アクチュエータ38には何ら駆動電流が流され
ていない。この状態では、円板バネ36の弾発力FS
よりダイヤフラム22を図中下方へ押し下げて着座させ
て弁口を閉塞している。この時、ダイヤフラム22は反
力FD を生じる(図2も参照)。流体の流れを完全に止
めるには、ダイヤフラム22が着座しただけでは足り
ず、周知のように一定量の予圧を加えるようにする。こ
の場合、予圧の大きさは、弾発力(FS )から反力(F
D )を引いた値となる。この予圧の調整は、図1に示す
状態において、スリーブ76に螺合する電磁アクチュエ
ータ38を回してスリーブ76から取り除いておき、こ
の上方よりドライバ等をスリーブ内部に差し込んで弁棒
34の連結部材90に設けた調整ネジ70を回転させて
これを出没させることにより行なう。
Next, the control of the valve opening of the valve device will be described. First, FIG. 3 shows the state when the valve is fully closed, and no drive current is applied to the electromagnetic actuator 38. In this state, the elastic force F S of the disc spring 36 pushes the diaphragm 22 downward in the drawing to seat it, thereby closing the valve port. At this time, the diaphragm 22 produces a reaction force F D (see also FIG. 2). In order to completely stop the flow of the fluid, it is not enough that the diaphragm 22 is seated, and it is known that a certain amount of preload is applied. In this case, the amount of preload varies from the elastic force (F S ) to the reaction force (F S
D ) will be subtracted. In the adjustment of the preload, in the state shown in FIG. 1, the electromagnetic actuator 38 screwed into the sleeve 76 is rotated and removed from the sleeve 76, and a driver or the like is inserted into the sleeve from above and the connecting member 90 of the valve rod 34 is inserted. This is done by rotating the adjusting screw 70 provided at the position and retracting it.

【0026】この全閉状態から電磁アクチュエータ38
に駆動電流を流すと、図4に示すように弁棒34に上向
きの推力(電磁力)が作用し、これが引き上げられて行
くことにより、ダイヤフラム22が元の状態に復帰して
行き、3つの力、FA ,FS,FD がバランスしたとこ
ろで引き上げが停止し、引き上げ量に応じた流量が流れ
る。弁棒34の引き上げに伴って、円板バネ36の変形
は大きくなるので弾発力FS が大きくなるのに対して、
ダイヤフラム22の反力FD は小さくなって行く。さて
ここで、電磁アクチュエータ38と弁棒34との間の磁
気ギャップMGについて検討する。
From this fully closed state, the electromagnetic actuator 38
When a drive current is applied to the valve rod 34, an upward thrust (electromagnetic force) acts on the valve rod 34 as shown in FIG. 4, and the valve rod 34 is pulled up to return the diaphragm 22 to its original state. When the forces, F A , F S , and F D are balanced, the pulling is stopped, and the flow rate according to the pulling amount flows. With the pulling up of the valve rod 34, the deformation of the disc spring 36 increases, so that the elastic force F S increases.
The reaction force F D of the diaphragm 22 becomes smaller. Now, the magnetic gap MG between the electromagnetic actuator 38 and the valve rod 34 will be examined.

【0027】一般に、電磁アクチュエータによる推力
(電磁力)Pは、起磁力をパラメータとして下記式のよ
うに磁気ギャップ(空隙)の2乗に反比例する関係があ
る。 P=U2・μ0・S/(4・δ2) ここで、P:推力(電磁力)(N),U:起磁力(A
T),μ0:空隙の透磁率、S:磁路断面積(m2),
δ:磁気ギャップの長さ すなわち、磁気ギャップの長さδが小さい程、推力Pは
大きくなり、磁気ギャップの長さが大きくなると推力は
小さくなる。また、駆動コイル電流を大きくして起磁力
Uを大きくすれば、推力Pも大きくなる。ここで、本発
明のバルブ装置において、円板バネ36とバネ性を有す
るダイヤフラム22とを1つにまとめて合成バネとして
捉えると、この合成バネ特性は、円板バネ36の弾発力
S からダイヤフラム22の反力FD を差し引いた値
(FS −FD )であり、その向きは電磁アクチュエータ
38による推力FA とは反対方向である。
In general, the thrust force (electromagnetic force) P generated by the electromagnetic actuator has a relationship inversely proportional to the square of the magnetic gap (air gap) as shown in the following equation using the magnetomotive force as a parameter. P = U 2 · μ 0 · S / (4 · δ 2 ) where P: thrust (electromagnetic force) (N), U: magnetomotive force (A
T), μ 0 : permeability of the air gap, S: magnetic path cross-sectional area (m 2 ),
δ: Length of magnetic gap That is, the smaller the length δ of the magnetic gap, the larger the thrust P, and the larger the length of the magnetic gap, the smaller the thrust. If the drive coil current is increased and the magnetomotive force U is increased, the thrust P also increases. Here, in the valve device of the present invention, when the disc spring 36 and the diaphragm 22 having a spring property are combined into one and are regarded as a synthetic spring, this synthetic spring characteristic has the elastic force F S of the disc spring 36. from a value obtained by subtracting the reaction force F D of the diaphragm 22 (F S -F D), its orientation is the direction opposite to the thrust force F a by the electromagnetic actuator 38.

【0028】従って、プランジャーの機能を有す弁棒3
4は、合成バネの力によって電磁アクチュエータ38か
ら離れる方向に力を受けている。磁気ギャップMGの長
さLの大きいところでは、円板バネ36の屈曲量が小さ
いことから合成バネ力は小となり、逆に、磁気ギャップ
の長さLが小さいところでは、円板バネ36の屈曲量が
大きいので合成バネ力は大となる。図6は磁気ギャップ
の長さLと電磁アクチュエータ38の推力(電磁力)及
び合成バネ特性線との関係を示すグラフである。アクチ
ュエータ38の起磁力は100AT(アンペアターン)
から300ATの範囲内で変化させている。磁気ギャッ
プの長さが変化するとアクチュエータの推力は、2次曲
線的に増減している。
Therefore, the valve rod 3 having the function of the plunger.
4 receives a force in the direction away from the electromagnetic actuator 38 by the force of the synthetic spring. When the length L of the magnetic gap MG is large, the amount of bending of the disc spring 36 is small, so that the combined spring force is small, and conversely, when the length L of the magnetic gap is small, the bending of the disc spring 36 is small. Since the amount is large, the synthetic spring force is large. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the length L of the magnetic gap, the thrust (electromagnetic force) of the electromagnetic actuator 38, and the composite spring characteristic line. The magnetomotive force of the actuator 38 is 100 AT (ampere turn)
To 300 AT. When the length of the magnetic gap changes, the thrust of the actuator increases or decreases in a quadratic curve.

【0029】ここで図1に示す構成において、ギャップ
調整手段84の一部であるアクチュエータ保持筒78を
回してアクチュエータの上下位置を調整した場合、合成
バネの力は変化しないが、磁気ギャップの長さLが変化
するので、図6において磁気ギャップ特性線A1〜A3
は平行移動する。すなわち、アクチュエータを上方に動
かすと、磁気ギャップの長さは大きくなるので合成バネ
特性線A1はグラフ中にて右側へ移動して波線で示す特
性線A2のようになり、逆に、アクチュエータを下方へ
動かすと磁気ギャップの長さは小さくなるので合成バネ
特性線A1はグラフ中に左側へ移動して波線で示す特性
線A3のようになる。そして、この合成バネ特性線A1
〜A3が各推力曲線B1〜B4と交わる点が、推力と合
成バネ力が釣り合っている点であり、この点でバルブ
(ダイヤフラム)の弁開度が規定されることになる。
In the structure shown in FIG. 1, when the actuator holding cylinder 78, which is a part of the gap adjusting means 84, is rotated to adjust the vertical position of the actuator, the force of the composite spring does not change, but the length of the magnetic gap increases. Since the length L changes, the magnetic gap characteristic lines A1 to A3 in FIG.
Translates. That is, when the actuator is moved upward, the length of the magnetic gap increases, so that the composite spring characteristic line A1 moves to the right side in the graph to become a characteristic line A2 shown by a wavy line. When moved to, the length of the magnetic gap becomes smaller, so that the composite spring characteristic line A1 moves to the left side in the graph and becomes a characteristic line A3 shown by a wavy line. Then, this composite spring characteristic line A1
The point at which points A3 to A3 intersect the thrust curves B1 to B4 is the point at which the thrust and the synthetic spring force are balanced, and the valve opening of the valve (diaphragm) is defined at this point.

【0030】従って、合成バネ特性線を固定した場合、
アクチュエータ不作動時の磁気ギャップ長さを固定し
て、例えば特性線A1を選択した場合において、アクチ
ュエータの起磁力を100AT〜300ATまで変化さ
せた時のバルブ、すなわちダイヤフラムは曲線B1との
交点である点P1から曲線B4との交点である点P2ま
での横軸の長さに相当する長さだけ変化することにな
る。すなわち、磁気ギャップについて特性線A1を選択
して設定したと仮定すると、電磁コイルに流す電流を徐
々に増加させて行くと、電流の少ない時には、合成バネ
特性線Aと釣り合う点(交点)がないが、起磁力が10
0ATに達すると、予圧を与えた時点で初めて点P1で
推力と合成バネ力が釣り合う。
Therefore, when the composite spring characteristic line is fixed,
When the magnetic gap length when the actuator is not operating is fixed and the characteristic line A1 is selected, for example, the valve when the magnetomotive force of the actuator is changed from 100 AT to 300 AT, that is, the diaphragm is the intersection with the curve B1. The length changes from the point P1 to the point P2, which is the intersection with the curve B4, corresponding to the length of the horizontal axis. That is, assuming that the characteristic line A1 is selected and set for the magnetic gap, when the current flowing through the electromagnetic coil is gradually increased, when the current is small, there is no point (intersection) that balances with the composite spring characteristic line A. However, the magnetomotive force is 10
When reaching 0AT, the thrust and the composite spring force balance at point P1 only when the preload is applied.

【0031】更に、電流を増加させて起磁力を増すと弁
棒が徐々に上昇してバルブは開き出し、最大起磁力30
0ATの推力曲線B4と合成バネ特性線A1の交点P2
までバルブは動くことになる。ここで、バルブの変位に
ついて併せて考察する。本発明者は、このバルブ変位に
ついて考察した結果、バルブ変位量(流量に対応する)
が初期設定時の磁気ギャップの長さで決まる領域と、ア
クチュエータの最大起磁力で決まる領域とがあり、初期
設定時の磁気ギャップ長さで決まる領域にて初期設定を
行なうようにすれば、少ない起磁力で同等の変位量を得
ることができる、という知見を得て本発明に至ったもの
である。尚、先の出願(特願平5−209868号)に
おいては、アクチュエータの最大起磁力で決まる領域に
て、初期設定の磁気ギャップの長さを規定していたがた
め、大きな起磁力を必要として発熱に伴う諸問題を発生
していた。
Further, when the magnetomotive force is increased by increasing the current, the valve rod gradually rises, the valve opens, and the maximum magnetomotive force 30
Point P2 of intersection of thrust curve B4 of 0AT and composite spring characteristic line A1
Until the valve will move. Here, the valve displacement will also be considered. The present inventor considered the valve displacement, and as a result, the valve displacement amount (corresponding to the flow rate).
Has a region determined by the length of the magnetic gap at the time of initialization and a region determined by the maximum magnetomotive force of the actuator. If the region is determined by the region determined by the length of the magnetic gap at the time of initialization, it will be small. The present invention has been accomplished based on the finding that an equivalent amount of displacement can be obtained with a magnetomotive force. In the previous application (Japanese Patent Application No. 5-209868), a large magnetomotive force is required because the default magnetic gap length is defined in the region determined by the maximum magnetomotive force of the actuator. There were various problems associated with fever.

【0032】アクチュエータの推力がゼロで、ダイヤフ
ラム22が全閉状態の時には、この全閉状態を保つよう
に、合成バネによりダイヤフラムに下向きの力(予圧)
が、前述のように与えられている。アクチュエータの推
力がゼロの状態から電磁コイル46に駆動電流を流して
これを増やしていくと、アクチュエータによって弁棒3
4に推力が掛かり、弁棒は、この上面(スペーサ部材)
がアクチュエータの下面に当接するまで動く。この時の
移動量がバルブ変位である。しかしながら、アクチュエ
ータ38の電磁コイル46に流す電流には、ある入力電
圧によって決まる最大値があり、それによって最大起磁
力もが決まる。これを最大許容起磁力と定義する。
When the thrust of the actuator is zero and the diaphragm 22 is in the fully closed state, a downward force (preload) is exerted on the diaphragm by a synthetic spring so as to maintain this fully closed state.
As given above. When a driving current is applied to the electromagnetic coil 46 from the state where the thrust of the actuator is zero and the driving current is increased, the actuator causes the valve rod 3 to move.
4 thrust force is applied to the valve rod,
Moves until it contacts the underside of the actuator. The amount of movement at this time is the valve displacement. However, the current passed through the electromagnetic coil 46 of the actuator 38 has a maximum value determined by a certain input voltage, and the maximum magnetomotive force is also determined thereby. This is defined as the maximum allowable magnetomotive force.

【0033】いま、この最大許容起磁力を300ATと
仮定して、図7に示すように初期設定磁気ギャップの長
さとバルブ変位量との関係を考察する。図7にアクチュ
エータ38と弁棒34が示されており、弁棒34の移動
量(一点鎖線で示す)がバルブ変位量である。アクチュ
エータの推力ゼロの時の弁棒34の位置が示され、アク
チュエータに最大許容起磁力300ATを加えた時の弁
棒34の位置が一点鎖線で示される。従って、アクチュ
エータ38と実線で示す弁棒34との間の距離LG が、
このモデルにおける初期設定磁気ギャップの長さとな
る。図7(A)から図7(G)に行くに従って、アクチ
ュエータを少しずつ上に動かして初期設定磁気ギャップ
の長さLG を次第に大きくしている。
Now, assuming that the maximum allowable magnetomotive force is 300 AT, the relationship between the length of the initially set magnetic gap and the valve displacement will be considered as shown in FIG. The actuator 38 and the valve rod 34 are shown in FIG. 7, and the amount of movement of the valve rod 34 (shown by the alternate long and short dash line) is the amount of valve displacement. The position of the valve rod 34 when the thrust of the actuator is zero is shown, and the position of the valve rod 34 when the maximum allowable magnetomotive force of 300 AT is applied to the actuator is shown by a chain line. Therefore, the distance L G between the actuator 38 and the valve rod 34 shown by the solid line is
This is the default magnetic gap length in this model. As shown in FIGS. 7A to 7G, the actuator is gradually moved upward to gradually increase the length L G of the initially set magnetic gap.

【0034】さて、図7(A)〜図7(G)に示したよ
うな初期設定磁気ギャップの長さにおいて、それぞれの
アクチュエータに最大許容起磁力300ATを加える
と、図7(A)から図7(C)においては、磁気ギャッ
プの長さが、その時発生する推力と比較して小さすぎる
ことから、弁棒34はアクチュエータ38に当接してそ
れ以上のバルブ変位は機械的に制限されて、得られない
が、図7(C)に示す状態から更に磁気ギャップの長さ
G を増やすと、ついには、アクチュエータの下面と弁
棒34の上面とが略すれすれで接して両者間にほとんど
押圧力が発生していない状態でアクチュエータの推力と
合成バネの合成弾発力とが釣り合った状態となる。この
時の状態は図7(D)に示される。この時の磁気ギャッ
プの長さを基準初期磁気ギャップLGSと定義する。
Now, when the maximum allowable magnetomotive force 300AT is applied to each actuator in the length of the initial setting magnetic gap as shown in FIGS. 7 (A) to 7 (G), FIG. In FIG. 7 (C), the length of the magnetic gap is too small as compared with the thrust force generated at that time, so the valve rod 34 abuts the actuator 38 and the further valve displacement is mechanically limited, Although not obtained, if the length L G of the magnetic gap is further increased from the state shown in FIG. 7 (C), the lower surface of the actuator and the upper surface of the valve rod 34 come into close contact with each other and are almost pressed between them. The thrust of the actuator and the combined elastic force of the combined spring are in balance with each other in the state where no pressure is generated. The state at this time is shown in FIG. The length of the magnetic gap at this time is defined as a reference initial magnetic gap L GS .

【0035】そして、図7(E)から図7(G)に示す
ように、図7(D)に示す状態から更に初期設定磁気ギ
ャップの長さを大きくしていくと、アクチュエータと弁
棒とは当接することがなくなり、弁棒の変位量、すなわ
ちバルブ変位は次第に小さくなって行く。従って、図7
(D)を境として、それより左側の領域は、バルブ変位
は、初期設定磁気ギャップの長さで決まる領域であり、
これに対して、図7(D)よりも右側の領域は、バルブ
変位は、最大許容起磁力で決まる領域である。
Then, as shown in FIGS. 7 (E) to 7 (G), when the length of the initial setting magnetic gap is further increased from the state shown in FIG. 7 (D), the actuator and the valve rod are separated from each other. Do not come into contact with each other, and the displacement amount of the valve rod, that is, the valve displacement, gradually decreases. Therefore, FIG.
The region on the left side of (D) is the region where the valve displacement is determined by the length of the initially set magnetic gap,
On the other hand, in the area on the right side of FIG. 7D, the valve displacement is an area determined by the maximum allowable magnetomotive force.

【0036】図7に示す各バルブ変位量をプロットした
時の結果を図8に示す。図中、点Q1は、図7(D)に
示す状態に対応する。すなわち、初期設定磁気ギャップ
の長さLG をゼロから次第に増加して行くとバルブ変位
量は、弁棒がアクチュエータに当接して機械的に制限さ
れつつ次第に増加して行くが、点Q1(図7(D)に対
応)に達するとそれ以上のバルブ変位量は最大となり、
僅かの間この状態が保持される。そして、更に磁気ギャ
ップの長さLG が増加すると、今度は、バルブ変位量は
次第に低下してくることになる。すなわち、この図8に
示すグラフの意味するところは、同じバルブ変位量を得
るためには、点Q1よりも右側領域にて磁気ギャップを
設定するよりも、点Q1にて或いは点Q1より左側の領
域にて磁気ギャップを設定した方が起磁力(AT)が少
なくて済むことを示している。
FIG. 8 shows the results of plotting the valve displacement amounts shown in FIG. In the figure, point Q1 corresponds to the state shown in FIG. That is, when the length L G of the initial setting magnetic gap is gradually increased from zero, the valve displacement amount is gradually increased while being mechanically restricted by the valve rod contacting the actuator, but at a point Q1 (Fig. (Corresponding to 7 (D)), the further valve displacement becomes maximum,
This state is maintained for a short time. Then, when the length L G of the magnetic gap further increases, the valve displacement amount gradually decreases this time. That is, the meaning of the graph shown in FIG. 8 is that in order to obtain the same valve displacement amount, rather than setting the magnetic gap in the region on the right side of the point Q1, it is set at the point Q1 or on the left side of the point Q1. It is shown that the magnetomotive force (AT) can be reduced by setting the magnetic gap in the region.

【0037】先の出願(特願平5−209868号)の
出願時においては、図8中の初期設定磁気ギャップの長
さで決まる領域の存在を十分には認識しておらず、しか
も、電磁アクチュエータの取り付け時における取り付け
誤差等に起因する不具合を考慮して図8において点Q1
よりも右側の領域、すなわちアクチュエータを点Q1に
て規定される位置よりも上方に位置させて、例えば点S
2において初期設定磁気ギャップの長さLG を設定して
いた。これに対して、本発明のバルブ装置においては、
図8において点Q1の位置或いはこれよりも左側の領
域、例えば点S1において初期設定磁気ギャップの長さ
G を設定している。すなわち、本発明装置の初期設定
磁気ギャップの長さLGは、点Q1に示す基準初期磁気
ギャップの長さLGSと略同じか、これよりも小さい値に
て設定する。尚、この基準初期磁気ギャップの長さLGS
は、電磁コイルやその制御回路の改良により最大許容起
磁力が変わった場合にはそれに追従して変わるのは勿論
である。
At the time of filing the previous application (Japanese Patent Application No. 5-209868), the existence of a region determined by the length of the initial setting magnetic gap in FIG. In consideration of a problem caused by a mounting error when mounting the actuator, a point Q1 in FIG.
The area on the right side of, ie, the actuator is located above the position defined by the point Q1,
In 2, the length L G of the initial setting magnetic gap was set. On the other hand, in the valve device of the present invention,
In FIG. 8, the length L G of the initial setting magnetic gap is set at the position of the point Q1 or the area on the left side of this, for example, the point S1. That is, the length L G of the initial setting magnetic gap of the device of the present invention is set to be substantially the same as or smaller than the length L GS of the reference initial magnetic gap shown at the point Q1. The length L GS of this reference initial magnetic gap
Needless to say, when the maximum allowable magnetomotive force changes due to improvements in the electromagnetic coil and its control circuit, the maximum allowable magnetomotive force changes accordingly.

【0038】上述のように最大許容起磁力を300AT
と仮定した場合において、図8中の点Q1において初期
設定磁気ギャップの長さ(この場合には基準初期磁気ギ
ャップの長さと等しい)を設定した場合には、その時の
合成バネ特性は、図6中において特性線A1として表さ
れることになる。実際のバルブ装置においては、図8中
の点S1で示したように点Q1よりも僅かに左側へシフ
トさせた位置で初期設定磁気ギャップの長さを設定し、
最大許容起磁力を発揮させないで余裕のある制御を行な
っており、また、アクチュエータと弁棒が当接して残留
磁気等が発生することを防止するため、非磁性のスペー
サ部材82を設けている。
As described above, the maximum allowable magnetomotive force is 300 AT
Assuming that, when the length of the initially set magnetic gap (which is equal to the length of the reference initial magnetic gap in this case) is set at the point Q1 in FIG. 8, the combined spring characteristic at that time is as shown in FIG. It will be represented as a characteristic line A1 in the inside. In an actual valve device, as shown by a point S1 in FIG. 8, the length of the initial setting magnetic gap is set at a position slightly shifted to the left of the point Q1.
The maximum allowable magnetomotive force is not exhibited, and control is performed with a margin, and a non-magnetic spacer member 82 is provided in order to prevent the actuator and the valve rod from coming into contact with each other to generate residual magnetism.

【0039】さて、上述のように図6中において点Q1
の位置或いはこれより左側の領域のある点において、磁
気ギャップの長さを初期設定することにより、先の出願
において本発明者が開示した装置と比較して、少ない起
磁力(駆動電流)で同一のバルブ変位量を発生させるこ
とが可能となる。
Now, as described above, point Q1 in FIG.
At the position of or at a point on the left side of this, the length of the magnetic gap is initialized so that the magnetomotive force (driving current) is the same as that of the device disclosed by the inventor in the previous application. It is possible to generate the valve displacement amount of

【0040】従って、その分、電磁アクチュエータ及び
この制御回路系における発熱量が少なくなるので、図1
3に示したような回路において、抵抗分26の抵抗値が
増すことがほとんどなくなり、発熱に伴って発生する各
種の不具合をなくして制御の応答性を改善することがで
きる。実際のバルブ装置では、初期設定磁気ギャップの
長さは例えば100μm程度に設定され、これに厚さ8
0μmのポリエステルフィルム製のスペーサ部材を介在
させると最大バルブ変位量として20μmが得られ、こ
の時の最大流量は200cc/minとなり、このバル
ブ装置は0〜200cc/minの範囲で流量調節が可
能となる。また厚さ25μmのスペーサ部材を介在させ
ると最大バルブ変位量として75μmが得られ、この時
の最大流量は10リットル/minとなり、このバルブ
装置は0〜10リットル/minの範囲で流量調節が可
能となる。ここで、本発明装置の応答性を先の出願の装
置のものと比較する。
Therefore, since the amount of heat generated in the electromagnetic actuator and this control circuit system is reduced accordingly, the amount of heat generated in FIG.
In the circuit as shown in FIG. 3, the resistance value of the resistance component 26 hardly increases, and it is possible to improve control responsiveness by eliminating various problems caused by heat generation. In an actual valve device, the length of the initial magnetic gap is set to, for example, about 100 μm, and the thickness of the magnetic gap is set to 8 μm.
When a spacer member made of a polyester film of 0 μm is interposed, a maximum valve displacement amount of 20 μm is obtained, and the maximum flow rate at this time is 200 cc / min, and this valve device can adjust the flow rate in the range of 0 to 200 cc / min. Become. When a spacer member having a thickness of 25 μm is interposed, a maximum valve displacement of 75 μm is obtained, and the maximum flow rate at this time is 10 liters / min. This valve device can adjust the flow rate in the range of 0-10 liters / min. Becomes The responsiveness of the device of the present invention will now be compared with that of the device of the previous application.

【0041】図9(A)は先の出願の装置における流量
制御の応答性を示し、図9(B)は図9(A)と同様の
PID制御定数での本発明の装置における流量制御の応
答性を示す。尚、図9(A)及び図9(B)中におい
て、アクチュエータ駆動電圧を示す特性の傾斜角θはと
もに同じ大きさである。図9(A)に示す先の出願の装
置の場合は、設定流量を示す指令信号SPが入力されて
も、発熱量が大きいことから、その分回路抵抗値が大き
くなっているために、必要な起磁力(電流)を得るため
のアクチュエータ駆動電圧が大きくなり、その結果、実
際の流量の増加もゆっくりとなって反応性が劣ってい
た。指令信号SPが入力してから設定流量に達するまで
の時間t1は、例えば3秒程度もかかり、許容限度を超
えていた。
FIG. 9 (A) shows the responsiveness of the flow control in the device of the previous application, and FIG. 9 (B) shows the flow control of the device of the present invention with the same PID control constant as in FIG. 9 (A). Responsive. In FIGS. 9A and 9B, the inclination angle θ of the characteristic indicating the actuator drive voltage is the same. In the case of the device of the previous application shown in FIG. 9 (A), even if the command signal SP indicating the set flow rate is input, the heat generation amount is large, and therefore the circuit resistance value is correspondingly large. The actuator drive voltage for obtaining a large magnetomotive force (current) becomes large, and as a result, the actual flow rate increases slowly and the reactivity is poor. The time t1 from the input of the command signal SP to the reaching of the set flow rate takes, for example, about 3 seconds and exceeds the allowable limit.

【0042】これに対して、図9(B)に示す本発明の
装置の場合には、発熱量が少ないことから指令信号SP
が入力されると、必要な起磁力を得るためのアクチュエ
ータ駆動電圧が小さく、すばやく所定の起磁力を得られ
るため、実際の流量も 短時間で所定の流量に達した。
この場合、指令信号SPが入力してから設定流量に達す
るまでの時間t2は2秒以内、例えば1.5秒程度であ
り、非常に優れた応答性を示している。この場合、図9
(A)に示す先の出願の装置の場合には、最大設定流量
を流すために、駆動電圧は13〜14Vも必要であった
が、図9(B)に示す本発明装置の場合には、上記と同
じ最大設定流量を流すために駆動電圧は9〜10V程度
で済んだ。これは、もしアクチュエータ温度が過度に上
昇しても駆動電圧を14V程度まで上げて、流量の増加
を図ることができることを意味し、装置設計の余裕度を
向上させることができる。
On the other hand, in the case of the apparatus of the present invention shown in FIG. 9B, the command signal SP
When is input, the actuator drive voltage for obtaining the required magnetomotive force is small and the desired magnetomotive force can be quickly obtained, so the actual flow rate reached the prescribed flow rate in a short time.
In this case, the time t2 from the input of the command signal SP to the reaching of the set flow rate is within 2 seconds, for example, about 1.5 seconds, which shows a very excellent responsiveness. In this case,
In the case of the device of the previous application shown in (A), a driving voltage of 13 to 14 V was required to flow the maximum set flow rate, but in the case of the device of the present invention shown in FIG. 9B, The driving voltage was about 9 to 10 V in order to flow the same maximum set flow rate as above. This means that even if the actuator temperature rises excessively, the drive voltage can be raised to about 14 V to increase the flow rate, and the margin of device design can be improved.

【0043】また、図10は、先の出願の装置の実際の
流量測定結果を示し、図11は、本発明装置の実際の流
量測定結果を示している。図10(A)は、流体差圧
0.5kgで、温度15℃の場合のホットスタート時の
特性を示し、図10(B)は、流体差圧0.5kgで、
温度40℃の場合のホットスタート時の特性を示す。温
度15℃の時には、指令信号入力後、略2秒程度で設定
流量が流れて良好な結果を示しているが、温度40℃の
時には、指令信号入力後、設定流量に達するまで約3秒
もかかってしまい、応答性がかなり悪化している。
FIG. 10 shows the actual flow rate measurement result of the device of the previous application, and FIG. 11 shows the actual flow rate measurement result of the device of the present invention. FIG. 10 (A) shows the characteristics at the time of hot start at a fluid differential pressure of 0.5 kg and a temperature of 15 ° C., and FIG. 10 (B) shows a fluid differential pressure of 0.5 kg.
The characteristics at the time of hot start at a temperature of 40 ° C. are shown. When the temperature is 15 ° C, the set flow rate flows in about 2 seconds after the command signal is input, indicating a good result, but when the temperature is 40 ° C, it takes about 3 seconds until the set flow rate is reached after the command signal is input. It took a long time, and the responsiveness has deteriorated considerably.

【0044】これに対して、図11(A)、図11
(B)は、流体差圧がそれぞれ0.5kg、3.0kg
で、温度がともに15℃の場合の本発明装置の特性を示
し、ともに指令信号入力後、1.0〜2.0秒以内の範
囲で所定の流量に達しており、良好な結果を示している
ことが判明した。また、図11(C)、図11(D)
は、流体差圧がそれぞれ0.5kg、3.0kgで温度
がともに40℃の場合の本発明装置の特性を示し、図1
1(A)、図11(B)の場合と同様に指令信号入力
後、ともに1.0〜2.0秒以内の範囲で所定の流量に
達しており、良好な応答性を示していることが判明し
た。尚、上記実施例で示した各寸法は、一例を示したに
すぎず、これに限定されないのは勿論である。
On the other hand, FIG. 11 (A) and FIG.
(B) shows fluid differential pressures of 0.5 kg and 3.0 kg, respectively.
Shows the characteristics of the device of the present invention when the temperature is both 15 ° C., and both reach a predetermined flow rate within 1.0 to 2.0 seconds after the input of the command signal, and show good results. It turned out that In addition, FIG. 11C and FIG.
Shows the characteristics of the device of the present invention when the fluid pressure difference is 0.5 kg and 3.0 kg and the temperature is 40 ° C., respectively.
After inputting the command signal as in the case of 1 (A) and FIG. 11 (B), both have reached the predetermined flow rate within the range of 1.0 to 2.0 seconds and exhibit good responsiveness. There was found. It should be noted that the respective dimensions shown in the above embodiment are merely examples and are not limited to these.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のバルブ装
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。初期設定磁気ギャップの長さを、本出願人に
よる先の出願装置の場合よりも小さく設定することによ
り、同一バルブ変位量を得るための駆動電圧を大幅に低
くすることができる。従って、電磁アクチュエータの起
磁力(駆動電流)を低く抑えることができるので、その
分、発熱量を少なくして温度上昇を低く抑えることがで
き、起磁力の温度依存性が少なくなって応答性を改善し
てこれを良好に維持することができる。また、電磁アク
チュエータと弁棒との間に非磁性材のスペーサ部材を介
在させることにより、上述のように初期設定時の磁気ギ
ャップの長さを小さくしても両者が直接当接したり、弁
棒に残留磁気が発生して制御性に悪影響が生ずることを
防止することができる。
As described above, according to the valve device of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited. By setting the length of the initially set magnetic gap to be smaller than that of the prior application device by the present applicant, the driving voltage for obtaining the same valve displacement amount can be significantly reduced. Therefore, since the magnetomotive force (driving current) of the electromagnetic actuator can be suppressed to a low level, the amount of heat generation can be reduced and the temperature rise can be suppressed to a low level. It can be improved and kept good. Further, by interposing a spacer member made of a non-magnetic material between the electromagnetic actuator and the valve rod, as described above, even if the length of the magnetic gap at the time of initial setting is reduced, the two directly contact each other or the valve rod is contacted. It is possible to prevent the residual magnetism from being generated and adversely affecting the controllability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るバルブ装置の一実施例を示す構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a valve device according to the present invention.

【図2】本発明に係るバルブ装置の力学系の構成要素図
である。
FIG. 2 is a structural element diagram of a dynamic system of a valve device according to the present invention.

【図3】弁の全閉時における状態を示す要部拡大図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged view of an essential part showing a state when the valve is fully closed.

【図4】弁の開状態を示す要部拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing an open state of a valve.

【図5】図1に示す装置に用いる薄板円板バネを示す平
面図である。
5 is a plan view showing a thin disk spring used in the apparatus shown in FIG. 1. FIG.

【図6】磁気ギャップの長さと電磁アクチュエータの推
力及び合成バネ特性線との関係を示す グラフである。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the length of the magnetic gap and the thrust of the electromagnetic actuator and the synthetic spring characteristic line.

【図7】初期設定磁気ギャップの長さとバルブ変位量と
の関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the length of the initially set magnetic gap and the valve displacement amount.

【図8】初期設定磁気ギャップの長さとバルブ変位量と
の関係を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the length of the initially set magnetic gap and the valve displacement amount.

【図9】指令信号に対する流量の応答性を示す概略図で
ある。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the response of the flow rate to a command signal.

【図10】本出願人が先に提案したバルブ装置の流量応
答性を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the flow rate response of the valve device previously proposed by the applicant.

【図11】本発明のバルブ装置の流量応答性を示すグラ
フである。
FIG. 11 is a graph showing the flow rate response of the valve device of the present invention.

【図12】従来のガス流量制御装置を示す構成図であ
る。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a conventional gas flow rate control device.

【図13】電磁アクチュエータの等価回路図ある。FIG. 13 is an equivalent circuit diagram of an electromagnetic actuator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 センサ部 10 電熱コイル 12 定電流回路 14 増幅回路 16 比較判断回路 22 ダイヤフラム 30 バルブ本体 33 弁体 36 薄膜円板バネ(付勢バネ) 38 電磁アクチュエータ 40 バルブ装置 44 負荷手段 46 電磁コイル 50 押圧部材 54 流体流入口 58 流体流出口 70 調整ネジ(ダイヤフラム調整手段) 82 スペーサ部材 84 ギャップ調整手段 LG 初期設定磁気ギャップの長さ LGS 基準初期磁気ギャップの長さ MG 磁気ギャップ8 sensor part 10 electric heating coil 12 constant current circuit 14 amplification circuit 16 comparison judgment circuit 22 diaphragm 30 valve body 33 valve body 36 thin film disc spring (biasing spring) 38 electromagnetic actuator 40 valve device 44 load means 46 electromagnetic coil 50 pressing member 54 fluid inlet 58 fluid outlet 70 adjusting screw (diaphragm adjusting means) 82 length M G magnetic gap length L GS reference initial magnetic gap of the spacer member 84 gap adjusting unit L G initialization magnetic gap

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流体流入口と、流体流出口と、これらの
間の弁座とを有するバルブ本体と、前記弁座に対向して
配置され周縁が固定されたダイヤフラムと、このダイヤ
フラムを弁座方向に変位させるために前記ダイヤフラム
に関して前記弁座とは反対側に設けられた負荷手段と、
この負荷手段に抗って前記ダイヤフラムを前記弁座から
離間するように作用する電磁アクチュエータとを有し、
前記負荷手段が周縁で固定された薄板円板バネと、この
薄板円板バネの中心に固定された弁棒とで構成され、前
記電磁アクチュエータと前記弁棒との初期設定時の初期
設定電磁ギャップの長さを、前記電磁アクチュエータの
最大許容起磁力を発生した時に前記弁棒が前記電磁アク
チュエータに略接して前記ダイヤフラムの弾発力と前記
円板バネの弾発力を合成した合成弾発力と、前記電磁ア
クチュエータの推力とが略釣り合った状態となるような
基準初期磁気ギャップの長さと略同じか、これよりも小
さく設定するように構成したことを特徴とするバルブ装
置。
1. A valve body having a fluid inlet, a fluid outlet, and a valve seat therebetween, a diaphragm having a peripheral edge fixed to face the valve seat, and the diaphragm having the valve seat. Load means provided on the opposite side of the diaphragm with respect to the diaphragm for displacing in a direction,
And an electromagnetic actuator that acts to separate the diaphragm from the valve seat against the load means,
The load means is composed of a thin disk spring fixed at the periphery and a valve rod fixed to the center of the thin disk spring, and an initial setting electromagnetic gap at the time of initial setting of the electromagnetic actuator and the valve rod. Is the combined elastic force obtained by combining the elastic force of the diaphragm and the elastic force of the disc spring when the valve rod is substantially in contact with the electromagnetic actuator when the maximum allowable magnetomotive force of the electromagnetic actuator is generated. And a length of the reference initial magnetic gap such that the thrust of the electromagnetic actuator is substantially balanced, or is set to be smaller than the reference initial magnetic gap.
【請求項2】 前記負荷手段は前記ダイヤフラムが前記
弁座に着座させるためのダイヤフラム調整手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載のバルブ装置。
2. The valve device according to claim 1, wherein the load means has a diaphragm adjusting means for allowing the diaphragm to be seated on the valve seat.
【請求項3】 前記電磁アクチュエータは、このアクチ
ュエータと前記弁棒との間の初期設定磁気ギャップを調
整するギャップ調整手段を有していることを特徴とする
請求項1または2記載のバルブ装置。
3. The valve device according to claim 1, wherein the electromagnetic actuator has gap adjusting means for adjusting an initial setting magnetic gap between the actuator and the valve rod.
【請求項4】 前記電磁アクチュエータと前記弁棒との
間には、非磁性材料のスペーサ部材が介在されることを
特徴とする請求項1乃至3記載のバルブ装置。
4. The valve device according to claim 1, wherein a spacer member made of a non-magnetic material is interposed between the electromagnetic actuator and the valve rod.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100372241B1 (en) * 1999-11-10 2003-02-17 주식회사 만도 Normal closed type solenoid valve for ABS
CN100425895C (en) * 2003-06-20 2008-10-15 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 Minitype double-diaphragm electromagnetic valve

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