ソレノイド動作バルブ機構
【課題】ソレノイド動作バルブ機構であって加圧流体の流入圧力をバルブ内部で均衡させてバルブ部材を駆動するソレノイド機構の力を低減可能な公知の構成の問題点を解決すること。
【解決手段】バルブ機構は、内部にコイルを有するソレノイドケースを備え、バルブ本体は流入ポートと第一バルブシートとを有する。バルブ本体に螺合された軸方向に調整可能な保持具は一端部で第二バルブシートを形成する。バルブ本体内には一体とされたバルブ部材兼電機子が摺動自在に配され、コイルの磁束によりバルブ閉位置とバルブ開位置との間で移動する。バルブ部材兼電機子は、バルブ閉位置において第一表面領域および第二表面領域に加圧流体が作用することにより、圧力均衡状態とされる。
【解決手段】バルブ機構は、内部にコイルを有するソレノイドケースを備え、バルブ本体は流入ポートと第一バルブシートとを有する。バルブ本体に螺合された軸方向に調整可能な保持具は一端部で第二バルブシートを形成する。バルブ本体内には一体とされたバルブ部材兼電機子が摺動自在に配され、コイルの磁束によりバルブ閉位置とバルブ開位置との間で移動する。バルブ部材兼電機子は、バルブ閉位置において第一表面領域および第二表面領域に加圧流体が作用することにより、圧力均衡状態とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は加圧流体のフローを隔離し、かつ制御するのに用いられるソレノイド動作バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この項目の記載は、本開示に関連する背景情報を提供するのみであり、先行技術を構成するものではない。
【０００３】
ソレノイド動作バルブは、ソータ、包装機、フードプロセッサなどの付加装置を操作する際に用いられる圧搾空気等の流体を制御するのに用いられるものとして知られている。ソレノイド動作バルブを閉位置に保持するためのものとして、ばね等の付勢部材が知られる。
【０００４】
また、例えばチョーキーに対する米国特許４９５８７３６号（特許文献１）で知られるように、加圧流体の流入圧力をバルブ内部で均衡させることにより、バルブ部材を閉位置と開位置との間で動かすのに必要なソレノイド機構による力を低減可能であることも公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許４９５８７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、公知の構成はいくつかの問題点を有する。バルブ部材は、しばしば幾つかの部品から組み立てられるが、これによりバルブコストが増大する。また、公知の構成では、互いに広く離隔可能とされてバルブ開及びバルブ閉シールを提供する独立した弾性弁体が用いられる。これらの全体の変位ないしストロークは一般に調整可能ではない。バルブ部材を均衡させて自由な摺動動作を可能とするには、しばしば多数の流路が必要となり、このためバルブのコスト及び複雑さが増大することとなる。加えて、一般のバルブ構造では着座面の間の空間を軸方向に調整できず、したがって弾性シール材に摩耗が生じた時には着座の完全性を制御可能ではない。一般のバルブは、またシステム流体がソレノイド機構のコイルに接触しないようにすることもできない。したがって、流体中の異物としての水分及び塵芥が、ソレノイド機構に入り込み、これによりバルブが膠着したり、バルブ力が低減したり、動作時間が遅れたりする可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の圧力均衡ソレノイド動作バルブの実施形態によれば、圧力均衡ソレノイド動作バルブはソレノイドケースを有する。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。ソレノイドケースに接続された磁極片が磁束を伝達する。一体とされたバルブ部材兼電機子がバルブ本体中に摺動自在に配され、磁束の存在下でバルブ閉位置からバルブ開位置に移動可能とされる。
【０００８】
別の実施形態によれば、ソレノイド動作バルブ機構は内部に配されたコイルを有するソレノイドケースを備える。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。バルブ本体は第一バルブシートを有する。ソレノイドケースに接続された磁極片がコイルにより生じる磁束を伝達する。軸方向に調整可能な保持具がバルブ本体に螺合される。この保持具の一端部は第二バルブシートを形成する。保持具を軸方向に変位させることで第二バルブシートが第一バルブシートに対して軸方向に位置決めされる。摺動自在にバルブ本体内に配された一体とされたバルブ部材兼電機子が、磁束の存在下で弁体を第一バルブシートに当接させるバルブ閉位置から弾性弁体を第二バルブシートに当接させるバルブ開位置に移動可能とされる。
【０００９】
別の実施形態によれば、圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構は内部に配されたコイルを有するソレノイドケースを備える。バルブ本体がソレノイドケースに着脱自在に接続される。バルブ本体は流入ポートと第一バルブシートとを有する。軸方向に調整可能な保持具がバルブ本体に螺合され、第二バルブシートを形成する一端部を有する。一体とされたバルブ部材兼電機子がバルブ本体内に摺動自在に配され、バルブ閉位置とバルブ開位置との間でコイルにより生じる磁束の存在下で移動可能とされる。バルブ部材兼電機子の第一表面領域は、加圧流体と流入ポートを介して連通する。バルブ部材兼電機子の第二表面領域は、バルブ閉位置で加圧流体と連通する。第一表面領域は第二表面領域とほぼ等しくされ、第一表面領域は第一および第二表面領域の双方に加圧流体が作用することによりバルブ閉位置において圧力均衡状態を形成する。
【００１０】
さらに別の実施形態によれば、ソレノイド動作バルブ機構はソレノイドケースを有する。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。このソレノイドケースに接続された磁極片が磁束を伝達する。バルブ本体内に摺動自在に配された一体とされたバルブ部材兼電機子が、バルブ部材兼電機子を磁極片に向けて牽引するよう動作可能な磁束の牽引力によりバルブ閉位置からバルブ開位置へ軸方向に移動可能とされる。
【００１１】
別の実施形態によれば、ソレノイド動作バルブ機構は内部に配されたコイルを有するソレノイドケースを備える。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。軸方向に調整可能な保持具がバルブ本体に螺合される。記ソレノイドケースに接続された磁極片がコイルにより生じる磁束を伝達するよう動作可能とされる。軸方向に調整可能な保持具内に摺動自在に配される一体とされたバルブ部材兼電機子が、コイルにより生じる磁束によりバルブ閉位置とバルブ開位置との間で磁極片に向けて牽引される。バルブ部材兼電機子と軸方向調整可能な保持具との間に配されたシール部材は、バルブ部材兼電機子と軸方向調整可能な保持具との間で流体シールを形成し、バルブ本体内の加圧流体がバルブ開位置および閉位置のいずれにおいてもコイルに接触しないようにする。
【００１２】
さらなる適用領域はここに示される説明から明らかとなるであろう。この説明および具体例は説明目的のみを意図したものであり、本開示の範囲を限定することが意図されたものではないことが理解されるべきである。
以下に記載される図面は、図示目的にすぎず、本開示の範囲をいずれの意味においても限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、非通電位置にある本開示の３ウェイバランスソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図２】図２は、通電位置にある図１のバルブの断面・側面図である。
【図３】図３は図１の領域３を示す断面・側面図である。
【図４】図４は、図１を変形してソレノイド機構に流体シール防止流体流入口を追加した別の圧力均衡ソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図５】図５は、バルブ開位置にある図４のバルブの断面・側面図であり、バルブ本体ブロックに接続されたバルブを示す。
【図６】図６は、本開示にかかる、圧力が流入側で均衡された２ウェイソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図７】図７は、本開示にかかる、圧力が流入側で均衡された別の２ウェイソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図８】図８は、多数のフロー分配装置と連通する複数の図７の２ウェイ圧力均衡バルブを有するマニホルド機構の斜視図である。
【図９】図９は、図６のバルブから変形された、本開示にかかる、圧力が流入側で均衡された２ウェイソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図１０】図１０は図９の領域１０を示す断面・側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の記載は本質的に例示的なものにすぎず、本開示内容、本願、用途ないし用法を限定することを意図したものではない。図面全体にわたって、対応する参照番号は同様ないし対応する部分ないし特徴を示す。
【００１５】
主に図１において、本開示のバルブ機構１０は螺合接続部１６を用いてソレノイドケース１４に着脱自在に接続されたバルブ本体１２を有する。結合されたバルブ部材兼電機子１８はバルブ閉方向Ａないしバルブ開方向Ｂに摺動可能である。バルブ部材兼電機子１８はバルブ部材と電機子とが単一の素子中に同一のないし一体化された結合体として製造される。実施形態においては、バルブ部材兼電機子１８は鋼、ステンレス鋼などの磁性材からなる。
【００１６】
複数の巻線中に線材を有するコイル２２がソレノイドケース１４中に配される。調整可能な磁極片２４がコイル２２中に配され、螺合接続部２６を用いてソレノイドケース１４に接続される。調整可能な磁極片２４は通電されたコイル２２から磁束を伝達し、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置からバルブ開位置に"牽引する"。バルブ本体１２内のコイルばねなどの付勢部材２８は、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置"Ａ"に向けて連続的に付勢する付勢力を加える。図示されたバルブ閉位置では、空隙３０がバルブ部材兼電機子１８と調整可能な磁極片２４との間に設けられる。空隙３０は付勢部材２８がバルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置"Ａ"に付勢するときに形成される。空隙３０は螺合接続部２６を用いて調整可能な磁極片２４を回転して調整可能な磁極片２４をバルブ開位置"Ａ"またはバルブ閉位置"Ｂ"に軸方向に変位させることにより調整可能である。空隙３０はバルブ閉(非通電)位置及びバルブ開(通電)位置との間のバルブ部材兼電機子１８の軸方向総変位にオーバーストロークを加えたものを規定する。空隙３０はバルブ部材及び／又はバルブシートの摩耗を補償するための調整可能な軸方向変位をも示す。空隙３０はバルブ機構の使用可能期間を通じてバルブの応答時間を一定に保つために調整可能である。空隙３０を小さくすることでバルブが開くのに要する時間、すなわちバルブ開放時間が減り、逆に空隙３０を大きくすることでバルブ開放時間が長くなる空隙３０は、まず特定用途において最適な性能を達成するように設定される。
【００１７】
付勢部材２８の第一端部はバルブ部材兼電機子１８の端部３４に形成される部材キャビティ３２内に配される。付勢部材２８の第二端部は調整可能な磁極片２４の磁極片端部３８に形成される磁極片キャビティ３６内に保持される。ソレノイドブッシュ４０がコイル２２とバルブ部材兼電機子１８との間に配される。バルブ部材兼電機子１８がソレノイドブッシュ４０のブッシュボア４２中に摺動自在に配される。ソレノイドブッシュ４０の材料は鋼ないしステンレス鋼等の磁性体によることができ、バルブ部材兼電機子１８を摺動保持する。一つ以上の電線を有しても良い電気接続部材４４がコイル２２に接続され外部に向けて延びる。電気接続部材４４は図示しない電源から電力を受けコイル２２を通電する。ソレノイドケース１４、バルブ部材兼電機子１８、コイル２２、調整可能な磁極片２４、ソレノイドブッシュ４０、及び電気接続部材４４はともにソレノイド機構を形成する。
【００１８】
バルブ部材兼電機子１８の全長にわたって延びる均圧流路４６は長手方向かつ調整可能な磁極片２４に形成される対応した流路４８と略同軸に延びる。均圧流路４６と流路４８とは合わせてバルブ部材兼電機子１８がバルブ本体１２内部を摺動するときに移動する空気などの流体用の流路を形成する。均圧流路４６によりシール漏れのために発生する流体(例えば、空気)も排出可能である。
【００１９】
バルブ本体１２は流入流路５２と連通される流入ポート５０を有する。流入流路５２は加圧室５４と接続される。流入流路５２の径は流入ポート５０の径と同じか大きくても良く、あるいは図示されるように小さくても良い。流入流路５２はスロット形状でもよく、あるいは、これらに限られないが、矩形、楕円形などの別の幾何学形状で設けられても良い。加圧室５４内の流体は、空気などの加圧流体源（図示せず）から供給される。バルブ機構１０がバルブ閉位置にあるとき、加圧流体はバルブ部材兼電機子１８の端部を規定するピストン５８内に配されるシール５６により加圧室５４内に保持される。ピストン５８はバルブ本体１２のシリンダボア６０内に摺動自在に受けられる。加圧室５４のシール５６と反対側の端部は、弁体６２がバルブ本体１２の第一バルブシート６４と係合する時にシールされる。第一バルブシート６４は鋭角面、面取り面、ないし曲面として規定可能である。弁体６２はバルブ部材兼電機子１８と同一素材から形成ないし加工可能であり、あるいは、接合、オーバーモールド、ルースシールないしその他の公知の方法でバルブ部材兼電機子１８に接続されるゴムないし合成ゴム材等の弾性材料からなっても良い。バルブ部材兼電機子１８は、コイル２２の通電時に調整可能な磁極片２４によって生成される磁束によって磁性を帯びる任意の材料から製造可能である。
【００２０】
バルブ本体１２はシリンダポート流路６８と連通されるシリンダポート６６をも有する。排出ポート７０もバルブ本体１２に設けられ、この排出ポート７０は排出ポート流路７２に連通される。シリンダポート流路６８はシリンダポート室７４と連通される。実施形態では、シリンダポート室７４はバルブ本体１２内で円周キャビティとして形成される。排出ポート流路７２は排出ポート室７６と連通される。実施形態では、排出ポート室７６はバルブ部材兼電機子１８の円周凹部ないしキャビティとして形成され、バルブ部材兼電機子１８の任意の操作位置において排出ポート７０の近傍に配される。
【００２１】
バルブ機構１０がバルブ閉位置にあるとき、排出ポート室７６内の流体は、排出ポート流路７２を介して排出ポート７０と連通される排出ポートキャビティ７８を通じて排出される。実施形態では、排出ポートキャビティ７８は排出ポート流路７２の近傍に配される調整可能保持具８０内に設けられる円周スロットとして形成される。調整可能保持具８０は、バルブ部材兼電機子１８の挿入後、螺合接続部８２を用いて調整可能保持具８０を回転することによりバルブ長手軸２０に平行に軸方向調整可能な形でバルブ本体１２に接続される。調整可能保持具８０を軸方向に移動することにより、バルブ閉位置での調整可能保持具８０と弁体６２との間の距離を増減可能で、最適ないし所望の位置に設定可能である。この調整により、バルブの流量も決定される。第一及び第二Ｏリング８４、８６を用いて調整可能保持具８０とバルブ本体１２との間に流体シールが形成される。第一及び第二Ｏリング８４、８６は排出ポートキャビティ７８、排出ポート流路７２及び排出ポート７０の両側に設けられ、バルブ部材兼電機子がバルブ開位置にあるとき排出ポート７０ないしコイル２２の部分を通じた流体移動を防止する流体シールを形成する。
【００２２】
バルブ本体１２は、複数の本体シールをも有する。この本体シールは、本例ではゴムまたは弾性材製のＯリングであるが、バルブ本体の外周部付近で作用可能な別のタイプのシールであっても良い。これらのシールは第一本体シール８８，第二本体シール９０、第三本体シール９２及び第四本体シール９４を含む。第一、第二、第三及び第四の本体シール８８、９０、９２、９４はバルブ本体１２に形成されるシールキャビティないし円周スロット内に部分的に受けられ、図５における図示及び説明される本体ブロックなどのバルブ本体ブロックと密着するよう意図される。本実施形態では、第一、第二、第三及び第四の本体シール８８〜９４を有するバルブ本体１２により、対応する本体ブロックに摺動自在に受けられ着脱可能なカートリッジアセンブリが規定される。
【００２３】
図１に示されるバルブ閉位置は、弁体６２の第一側９５が第一バルブシート６４と係合することにより規定される。流入ポート５０を通じて供給される加圧流体は、これにより加圧室５４中に保持される。バルブ閉位置では、シリンダポート６６中の流体圧力は排出ポート７０を通じてシリンダポート室７４、排出ポート室７６、排出ポートキャビティ７８、及び排出ポート流路７２を含む流路により圧抜きされる。バルブ閉位置では、コイル２２は通電されず、これにより付勢部材２８により加えられる付勢力によりバルブ部材兼電機子１８は、弁体６２が第一バルブシート６４に対して当接するバルブ閉方向"Ａ"に向けて付勢される。上述のように、バルブ部材兼電機子１８の第一端部３４と調整可能な磁極片２４の磁極片端部３８との間に設けられた空隙３０は調整可能であり、螺合接続部２６を用いて調整可能な磁極片２４を回転させて空隙３０を増減することによってより小さくしたりより大きくしたりすることができる。空隙３０を増減することにより、バルブ機構１０が開いている時間、閉じている時間をそれぞれ増減することができる。空隙３０は、例えば弁体６２の圧縮永久歪みないし摩耗を許容することで、バルブ機構１０の使用期間中維持することもできる。
【００２４】
調整可能な磁極片２４を軸方向に調整することで、バルブ部材兼電機子１８がバルブ閉位置にある状態で調整可能な磁極片２４とバルブ部材兼電機子１８との間に形成される空隙３０の寸法"Ｘ"が操作制御される。空隙３０は、バルブ機構１０の操作時間に影響する対向バルブシートの間の距離により定められるバルブ部材兼電機子１８の全ストローク距離とも等しくされる。実施形態では、空隙３０は略０．００５インチ(０．１３ミリ)とすることができる。調整可能な磁極片２４へのアクセスはバルブ機構１０の開放端部を通じてなされ、これにより調整可能な磁極片２４は回転されその位置を軸方向に調整可能であり、バルブのコイル２２の通電時にもソレノイド機構のストロークないしオーバーストロークを制御できる。したがってバルブ機構１０の磁場調整が可能である。磁場調整によりバルブ移動力を最適化でき、摩耗を補償でき、またバルブの使用可能期間を通じて応答時間を一定に保つことに用いることもできる。
【００２５】
図２において、コイル２２が通電されると、調整可能な磁極片２４を介して牽引力を規定する磁場ないし磁束が形成され、付勢部材２８の付勢力に打ち克ってバルブ開方向"Ｂ"にバルブ部材兼電機子１８を牽引する。第二バルブシート９６が調整可能保持具８０の端部に規定される。弁体６２の第一側９５が第一バルブシート６４から離れ、対向する弁体６２の第二側９７が第二バルブシート９６に当接する時にバルブ開位置となる。空隙３０’が縮小されるもののゼロ値にはならず、これによりバルブ部材兼電機子１８が調整可能な磁極片２４に当接可能となる時にもバルブ開位置となる。バルブ部材兼電機子１８と調整可能な磁極片２４の間の接触は好ましくない。というのは、バルブ部材兼電機子１８と調整可能な磁極片２４との間が完全に密着しないかもしれず、かつ繰り返し当接させることで金属部分のピーニングが生じノイズが増大する可能性があるからである。したがって、接触を減らすことで、金属摩耗が減少しバルブ機構１０の操作寿命が長くなる。
【００２６】
第二バルブシート９６は、弁体６２近傍に配された調整可能保持具８０の鋭角面、面取り面、ないし曲面として規定可能である。第一バルブシート６４も鋭角面、面取り面、ないし曲面として規定可能である。前述したように、調整可能保持具８０及び結果として第二バルブシート９６の位置は、螺合接続部８２を用いて調整可能保持具８０を回転することにより長手方向に調整可能である。調整可能保持具８０及び第二バルブシート９６の軸方向位置を調整することにより、第一バルブシート６４と第二バルブシート９６の間の全距離"Ｙ"を調整可能である。この調整により弁体６２の圧縮永久歪み及び摩耗、及びバルブ開閉時間の調整が可能となる。
【００２７】
コイル２２が通電状態にあるとき、バルブ機構１０は図２に示されるバルブ開位置にとどまる。バルブ開位置では、流入ポート５０を通じて加圧室５４に供給される圧搾空気などの流体はシリンダポート室７４、シリンダポート流路６８及びシリンダポート６６を介して流体動作部材ないし装置(図示せず)に排出される。したがって、バルブ機構１０を通るフローは、流入ポート５０を介した流入フロー方向"Ｃ"であり、かつシリンダポート６６からの流出フロー方向"Ｄ"である。
【００２８】
弁体６２が第二バルブシート９６と当接するとき、排出ポート７０は遮断される。排出ポート７０により設けられる出口流路に加え、バルブ開位置では、バルブ機構１０中の流体はバルブ部材兼電機子１８とソレノイドブッシュ４０のブッシュスリーブ１００との間に規定される流路９８を通じても排出可能である。流路９８を通じて逃げる流体はバルブ本体１２とバルブ機構１０から螺合接続部２６を通じて出ていき、結果としてコイル２２に接触する可能性がある。これらの経路はバルブ閉位置では封鎖される。排出ポート室７６内の流体と排出ポート７０との間の圧力差は流路９８を通じた排出ポート室７６と螺合接続部２６の間の圧力差よりも相当程度小さいことから、バルブ閉位置で流体は一般に排出ポート７０を介して排出される。コイル２２が通電されなくなると、付勢部材２８はバルブ部材兼電機子１８を図１に示されるバルブ閉位置に戻す。
【００２９】
図２および図３の双方において、バルブ部材兼電機子１８がバルブ閉位置（図３）又はバルブ開位置（図２）にあるとき、加圧室５４の対向する端部に設けられた構造により「圧力均衡」状態となる。図３に具体的に示されるように、弁体６２が第一バルブシート６４と当接すると、ピストン端部壁１０２の第一表面領域“Ｅ”は、対応する弁体６２の流体露出部の第二表面領域“Ｆ”とほぼ等しくなる。したがって、第一表面領域“Ｅ”に作用する流体圧力“Ｐ１”は第二表面領域“Ｆ”に作用する流体圧力“Ｐ２”とほぼ等しい。圧力“Ｐ１”が圧力“Ｐ２”とほぼ等しいことから、流入ポート５０でのソース圧力はバルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置から変位させるようには作用しない。この圧力均衡状態により、付勢部材２８（この図では図示せず）によりもたらされる付勢力がバルブ閉位置でバルブ部材兼電機子１８に作用して保持する唯一の力となる。コイル２２がその後通電されると、バルブ部材兼電機子１８に作用する静的力を無視すると、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置からバルブ開位置に移動するのに要する入力は付勢部材２８の付勢力より単に大きければ良い。これにより、バルブ部材兼電機子１８を変位させるのに必要なエネルギーが低減され、したがってバルブ機構１０の開放時間が低減される。弁体６２が使用に伴い摩耗した場合であっても、第二表面領域“Ｆ”はほぼ不変であり、したがってバルブ部材兼電機子１８の圧力均衡状態が維持される。調整可能保持具８０の第二バルブシート９６として定義される角部と弁体６２の第二面１０３との間の距離“Ｚ”が示される。距離“Ｚ”は調整可能保持具８０の軸方向変位により調整可能である。シリンダポート６６を介しての流体フローが止まる時にも、対向するバルブシート面の面積がほぼ等しいことから圧力均衡状態はバルブ開位置（図２）でのバルブにも生じる。これらの圧力が均衡された領域はバルブ応答時間を流体圧力の変化と一致するよう維持する。
【００３０】
図２において、バルブ機構１０がバルブ開位置にあるとき、流体が流入ポート５０から後段の装置を動作させるのに用いられるシリンダポート６６を介して通過した後、流入ポート５０での流体圧力はシリンダポート６６での流体圧力とほぼ等しい。弁体６２の対向側面の角度形状によりバルブ開位置で「圧力均衡」状態が存在する。弁体６２と第二バルブシート９６との当接点での弁体６２の対向側面に作用する流体圧力はほぼ等しい。コイル２２がその後通電されなくなると、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉方向“Ａ”のバルブ閉位置から図１に示されるバルブ閉位置への移動を開始するためには、付勢部材２８の付勢力は最小限の流体圧力のみを克服すればよい。
【００３１】
図４において、バルブ機構１０４はバルブ機構１０からの変形であって流体シールが追加される。バルブ部材兼電機子１０６はバルブ部材兼電機子１８からの変形でありバルブ部材兼電機子１０６中に形成されるシール溝１１０内に配されるＯリングなどのシール部材１０８が追加される。シール部材１０８はバルブ部材兼電機子１０６と調整可能保持具８０のボア面１１２との間に流体のシールとなる。バルブ機構１０４の残りの部材はバルブ機構１０とほぼ同じである。
【００３２】
バルブ機構１０４にシール部材１０８を追加することにより、流路９８はバルブ機構１０４の任意の動作条件下で封止される。シール部材１０８を利用するか否かは、例えば、塵芥ないし水分などの異物を除去するため流体を容易にフィルタできない場合、ないし流体がコイル２２を含むバルブ機構１０の素材に対して腐食性である場合等、バルブ機構１０４によって制御されるべき流体の種類に応じて選択可能である。シール部材１０８を用いることでフィルタされない又は腐食性の流体による有害な影響がバルブ機構１０４のコイル２２の領域に到達しなくなる。バルブ部材兼電機子１０６の弁体１１４がバルブ閉位置ないしバルブ開位置、およびこの間の任意の位置でバルブシートに当接する場合、シール部材１０８は流路９８と螺合接続部２６とを隔離する。シール部材１０８を追加することで、バルブ機構１０４を通常閉じたバルブ、通常開いたバルブ、セレクタないしダイバータ機構として用いることも可能となる。流入ポートは任意に定められる特定のポートに再配置可能であり、バルブ機構１０４はバキュームシステムが接続された状態で利用することも可能である。
【００３３】
図５において、バルブ機構１０４が本体ブロック１１６に実装された例が示される。バルブ機構１０（図示せず）も同様に実装される。本体ブロック１１６はバルブ機構１０４の受け部材としての任意の種類の構造として良い。本体ブロック１１６は流入ポート５０、シリンダポート６６および排出ポート７０のそれぞれの流体連通路を規定する複数の流体ポートを有しても良い。これら流体ポートは各流入ポート５０と連通する第一流体ポート１１８，各シリンダポート６６と連通する第二流体ポート１２０、および各排出ポート７０と連通する第三流体ポート１２２を含む。第一、第二および第三の流体ポート１１８、１２０、１２２は、ねじ、溶接、スウェージング加工等の、ないしその他類似のコネクタであるコネクタ１２４を受けることができるよう構成される。各コネクタ１２４は、例えば加圧流体源を流入ポート５０に提供可能な流体ライン１２６、又はバルブ機構１０４から圧力動作可能な装置に排出される流体の流路に接続され、又は排出ポート７０から流体を大気に脱気するように接続される。
【００３４】
図５に示される例では、バルブ部材兼電機子１０６は流入ポート５０とシリンダポート６６との間を連通させるバルブ開位置に配される。この状態では、流入ポート５０の流体はバルブ機構１０４を通過し、シリンダポート６６を介して排出される。第一、第二、第三および第四本体シール８８〜９４等の本体シールにより、バルブ機構１０４をカートリッジとして本体ブロック１１６に着脱自在に挿入可能となる。これにより、バルブ機構１０４を各種シールの修理ないし調整可能保持具８０の調整などのメンテナンス目的で取り外し可能となる。
【００３５】
図６において、本開示の２ウェイバルブ機構１２８は螺合接続部１３４を用いてソレノイドケース１３２に着脱自在に、されたバルブ本体１３０を有する。バルブ部材兼電機子１３６はバルブ長手軸１３８上で摺動動作するようバルブ本体１３０内に摺動自在に配される。バルブ部材兼電機子１８と同様、バルブ部材兼電機子１３６はバルブ閉方向“Ａ”およびバルブ開方向“Ｂ”にそれぞれ変位可能である。
【００３６】
コイル１４０がソレノイドケース１３２内に配される。調整可能な磁極片２４と同様の軸方向に調整可能な磁極片１４２が螺合接続部１４４を用いてソレノイドケース１３２に接続される。付勢部材２８に類似のコイルばね等の付勢部材１４６がバルブ部材兼電機子１３６のフランジ部１４８とソレノイドブッシュ１５０との間に配される。付勢部材１４６はバルブ部材兼電機子１３６をバルブ閉方向“Ａ”に付勢し、これによりバルブ部材兼電機子１３６がバルブ閉位置にあるときバルブ部材兼電機子１３６と調整可能な磁極片１４２との間に空隙１５１を規定する。空隙１５１はバルブ機構１０に設けられる空隙３０と機能および調整可能である点において類似する。
【００３７】
バルブ部材兼電機子１３６がソレノイドブッシュ１５０のブッシュスリーブ１５２中に摺動自在に配される。ブッシュスリーブ１５２とバルブ部材兼電機子１３６との間に流路９８と類似の流路１５４が形成される。均圧流路４６と類似の機能を有する均圧流路１５６もバルブ部材兼電機子１３６に設けられる。
【００３８】
バルブ本体１３０は、バルブ長手軸１３８に対して角度αを持って配される流入ポート１５８を有する。実施形態では、角度αは略４５度であるが、製造業者の裁量により変更可能である。流入ポート１５８は加圧室１６０と連通する。加圧室１６０内の流体はバルブ部材兼電機子１３６のピストン１６４の周りに周方向に保持されるＯリングなどのシール１６２により保持される。シール１６２はバルブ本体１３０のシリンダボア１６６と当接して加圧室１６０の一端で圧力流体境界を形成する。加圧室１６０の対向端は、弁体６２と同様の弁体１６８がバルブ本体１３０のバルブシート１７０と当接するときに形成される。２ウェイバルブ機構１２８の構造によりバルブ機構１０の圧力均衡状態が同様に与えられる。
【００３９】
バルブ本体１３０はさらにシリンダポート流路１７４を用いてシリンダポート室１７６と連通するシリンダポート１７２を有する。流入ポート１５８内の流体圧力は、バルブ閉位置では弁体１６８がバルブシート１７０と当接することにより、通常シリンダポート室１７６とシリンダポート１７２とは隔離とされる。図４に示され関連する説明がなされたシール部材１０８等のシール部材（図示せず）をバルブ部材兼電機子１３６に追加して、加圧流体が流路１５４と螺合接続部１４４とを介して伝わるのを防止しても良い。このシール部材はフランジ部１４８に、又はバルブ部材兼電機子１３６とブッシュスリーブ１５２との間に配置可能である。
【００４０】
バルブ本体１３０はバルブ本体１２とそのピストン１６４の位置近傍の形状において異なる。エラストマー素材のＯリングなどの第一本体シール１７８がバルブ本体１３０の端面１８０内に形成されるスロットないし溝内に配される。端面１８０はバルブ長手軸１３８と略直交する。第二本体シール１８２と第三本体シール１８４は、ともにバルブ本体１３０の側面１８６内に形成される対応スロット中に配される。端面１８０と側面１８６との間に角度付き面１８８が形成される。角度付き面１８８は流入ポート１５８の中心軸１８９と略直交する。
【００４１】
２ウェイバルブ機構１２８の動作は各バルブ機構１０、１０４のそれぞれと同様である。コイル１４０が通電されなくなると、付勢部材１４６の付勢力によりバルブ部材兼電機子１３６がバルブ閉位置に向けて付勢される。コイル１４０が通電されると、調整可能な磁極片１４２を介して誘導された磁束により、空隙１５１がほぼゼロとなるまでバルブ部材兼電機子１３６が押されあるいは牽引される。バルブ部材兼電機子１３６と調整可能な磁極片１４２とが当接することが２ウェイバルブ機構１２８の設計において予定される。必要に応じて、当接力および当接に伴うノイズを低減するため、弾性部材ブッシュないしパッド（図示せず）などの追加部材をバルブ部材兼電機子１３６と調整可能な磁極片１４２との間に配しても良い。バルブ部材兼電機子１３６がバルブ開方向“Ｂ”に移動すると、弁体１６８がバルブシート１７０から後退して加圧室１６０中の流体がシリンダポート室１７６、シリンダポート流路１７４およびシリンダポート１７２を介して排出可能となる。バルブ部材兼電機子１３６のフランジ部１４８を用いることで、付勢部材１４６をバルブ部材兼電機子１３６の外側に配置可能であり、これによりバルブ機構１０の部材キャビティ３２と磁極キャビティとが不要となる。
【００４２】
図７において、２ウェイバルブ機構１９０は、２ウェイバルブ機構１２８を変形してソレノイドケース１９３から径方向外側に伸びる複数の外部本体ねじ１９２を追加したものでる。ねじ１９２により、バルブ機構１９０が図８を参照してより詳細に説明されるマニホルドブロック１９６等のマニホルドの内部ねじと積極的に螺合可能となる。螺合中にバルブ機構１９０を回転しやすくするため、一対の対向するレンチフラット１９４（一方のレンチフラットのみが図示）がソレノイドケース１９３に設けられる。レンチなどの留め具をレンチフラット１９４に係合して組み立て中に追加トルクを加えることが可能である。加えて、スロット付端部を調整可能な磁極片１９５に設けて、ねじ回し等の別の実装工具と係合可能としてもよい。
【００４３】
図８において、本開示にかかる複数のバルブ機構は省スペースおよび費用低減対策として共同してマニホルドに接続され、これらバルブ機構により複数の部品を操作する。実施形態では、複数のバルブ機構１９０がマニホルドブロック１９６の各ねじ付き受け開口中に螺合される。バルブ機構１９０は第一および第二列１９８、２００として示される略平行な列に配置可能である。例示的なグループ２０２として図示されるバルブ機構１９０のグループは、一つ以上のフロー分配装置２０４に共同して接続可能である。本構造では、グループ２０２は、マニホルドブロック１９６の内部フロー流路（図示せず）に共同して接続される８つのバルブ機構１９０と、フロー分配装置２０４への装置取付ブロック２０６とを有する。別のバルブ機構１９０のグループを各フロー分配装置２０４'、２０４''、２０４’’’に接続可能である。バルブ機構とフロー分配装置の数は、図示される例示的構造に限定されず、製造業者の裁量により変更可能である。複数のバルブ機構をグループ化することにより、複数のバルブ機構に通電するのに配線ハーネス（図示せず）を利用可能となることから、バルブ機構への電気的接続を行うのが容易となる。
【００４４】
図９において、別の実施形態である圧力均衡２ウェイバルブ機構２０８は前述した２ウェイバルブ機構１２８からの変形である。以下、変形箇所のみを述べる。２ウェイバルブ機構２０８は内部に摺動自在に配された同種のバルブ部材兼電機子２１２を含むバルブ本体２１０を有する。バルブ本体２１０はソレノイドケース２１４にねじで接続される。ソレノイドケース２１４は調整可能な磁極片１４２と同様のねじで螺合される調整可能な磁極片２１６を有する。バルブ部材兼電機子２１２および調整可能な磁極片２１６は、部材キャビティ２２０と磁極片キャビティ２２２内にそれぞれ配されるコイルばね等の弾性部材２１８を有するよう変形される。弾性部材２１８はバルブ部材兼電機子２１２をバルブ機構２０８を閉じる方向“Ｈ”に付勢する。
【００４５】
バルブ部材兼電機子２１２は、隆起本体部２３０の受けキャビティ２２８内に摺動自在に受けられる外面２２６を有するラジアルフランジ部２２４を含むようバルブ部材兼電機子１３６から変形されたものである。ラジアルフランジ部２２４のシール溝２３４内に配されたＯリングなどのシール２３２により、流体がラジアルフランジ部２２４を超えてコイル２３６に接触することを防止する流体境界シールが設けられる。バルブ部材兼電機子２１２はさらにバルブ部材兼電機子２１２とバルブ部材兼電機子２１２のラジアルポケット２４０内で一体的に接続される弁体２３８であって、図１０で詳細に説明されるように、弁体６２および１６８から変形されたものを有する。弁体２３８はバルブシート１７０と同様のバルブシート２４２と当接する。バルブ部材兼電機子２１２をバルブ本体２１０内に方向“Ｈ”に沿って組み込むため、弁体２３８は方向“Ｇ”に屈折可能であり、隆起本体部２３０の受けキャビティ２２８を介して配置されるとき弁体２３８が屈曲される。
【００４６】
図１０において、バルブシート２４２と受けキャビティ２２８によって規定される内面２４３はともに略同一の半径“Ｊ”を有する。ラジアルフランジ部２２４の端面２４４は、ピストンキャビティ２４６に受けられるピストン２４５（ピストン１６４と同様）の表面領域“Ｌ”とほぼ等しい表面領域“Ｋ”を規定する。表面領域“Ｋ”は、図示されるバルブ閉状態で流体圧力にさらされる弁体２３８の部分の表面領域“Ｍ”ともほぼ等しい。表面領域“Ｌ”と“Ｍ”とは図３に示される第一および第二表面領域“Ｅ”と“Ｆ”と同様の機能を有する。コイル２３６（図９参照）が通電されると、バルブ部材兼電機子２１２はバルブ開位置（図示せず）に移動され表面領域“Ｌ”および“Ｋ”に作用する流体圧力が均衡する。
【００４７】
弁体２３８は、弁体６２および１６８内に部分的に受けられたバルブ部材兼電機子２１２の径方向外側に延びる部分をなくす形で弁体６２および１６８を変形したものである。これに対し、弁体２３８はラジアルポケット２４０内に受けられ、バルブ部材兼電機子２１２から離れる方向に自由に伸びる弁体２３８の部分を屈折ないし屈曲可能とする。バルブ部材兼電機子２１２が組み込まれる時に、弁体２３８を屈曲しやすくするため、弁体２３８の表面２４７はバルブ機構２０８の長手軸２５０に略直交して伸びる軸２４８に対して角度βで延びる。実施形態では、角度βはおよそ２０度からおよそ６０度まで変更可能である。この角度範囲は限定的なものではなく、角度βは製造業者の裁量に応じてより大きくもより小さくもすることができる。
【００４８】
本開示のバルブ機構用のコイル２２、１４０はここでは円形ないし筒状の形状のものとして示される。この形状は、本開示を限定するものではない。矩形、ないし楕円などの非円形、ないし多くの別の幾何学的形状等、他のコイル形状を用いても良い。コイルの幾何学的形状を変更することにより、設計およびコイルの有効領域を規定する巻数を代えることでコイルの消費電力ないし動作速度を変更可能である。本開示のバルブ機構の残りの動作特性は記載される各種コイル形状とともに維持可能である。ソレノイドケース（１４、１３２、１９３、２１４）と調整可能な磁極片（２４、１４２、１９５、２１６）の形状もコイルの幾何学的形状に応じて変形可能である。例えば、全体的に矩形状のソレノイドケース１９３により、図７に示されるバルブ機構１９０のレンチフラット１９４を設ける必要がなくなる。
【００４９】
カートリッジ型バルブ本体（１２、１３０、１０、２１０）が図示されるが、バルブ本体は、限定されるものではないが例えばインラインないしマニホルド型などの別の構造を有しても良い。バルブ開ないし閉位置からのバルブ部材兼電機子（１８、１０６）の軸方向変位として規定されるバルブストロークは調整可能保持具（８０）の軸方向位置により予め定められる。ソレノイド機構によって生じるソレノイドストロークは調整可能な磁極片（２４、１４２、１９５、２１６）の軸方向位置により予め定められる。本開示のバルブ機構も２ウェイおよび３ウェイ設計に限られず、４ウェイないしより数の多いバルブであっても良い。
【００５０】
本開示の圧力均衡ソレノイド動作バルブによれば、いくつかの利点が得られる。加圧室の対向端の形状を制御することにより、バルブ部材兼電機子のピストンとバルブシートに対して当接する弾性弁体との間に圧力均衡状態が形成される。この圧力均衡状態によりバルブ部材兼電機子を付勢部材のみの力によってバルブ閉位置に保持可能となる。バルブ部材兼電機子をバルブ開位置に移動するため、コイルにより生じる磁束は付勢部材の付勢力を克服するだけでよい。部分的には本開示のバルブ機構の圧力均衡構造により、０.０００４秒未満のバルブ動作時間を達成可能であり、毎秒２２００サイクルよりも大きなバルブ動作周期をも達成可能である。実施形態では、軸方向調整可能保持具により略０.００２インチ（０.０５ミリ）から０.０２５インチ(０.６３５ミリ)の範囲内での軸方向調整が可能である。保持具によって設けられる軸方向調整可能な第二バルブシートと独立の軸方向調整可能な磁極片を設けることにより、バルブのソレノイドストローク全体をその使用可能期間中に維持し、あるいは調整可能である。バルブ機構の開放端を介して調整可能な磁極片へのアクセスが得られ、これにより磁極片はバルブの全使用可能期間にわたり軸方向に調整可能であって、バルブが通電されるときにもソレノイド機構のストロークないしオーバーストロークを制御可能となる。バルブ本体に設けられる外部シールによりバルブ本体がバルブ本体ブロックないし類似の構造中の設置位置にカートリッジとして挿入ないし取り外し可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１０，１０４…バルブ機構
１２，１３０，２１０…バルブ本体
１４，１３２，１９３，２１４…ソレノイドケース
１６，２６，１３４，１４４…螺合接続部
１８，１０６，１３６，２１２…バルブ部材兼電機子
２２，１４０…コイル
２４，１４２，２１６…磁極片
２８，１４６…付勢部材
３０，１５１…空隙
４０，１５０…ソレノイドブッシュ
５０，１５８…流入ポート
【技術分野】
【０００１】
本開示は加圧流体のフローを隔離し、かつ制御するのに用いられるソレノイド動作バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
この項目の記載は、本開示に関連する背景情報を提供するのみであり、先行技術を構成するものではない。
【０００３】
ソレノイド動作バルブは、ソータ、包装機、フードプロセッサなどの付加装置を操作する際に用いられる圧搾空気等の流体を制御するのに用いられるものとして知られている。ソレノイド動作バルブを閉位置に保持するためのものとして、ばね等の付勢部材が知られる。
【０００４】
また、例えばチョーキーに対する米国特許４９５８７３６号（特許文献１）で知られるように、加圧流体の流入圧力をバルブ内部で均衡させることにより、バルブ部材を閉位置と開位置との間で動かすのに必要なソレノイド機構による力を低減可能であることも公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許４９５８７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、公知の構成はいくつかの問題点を有する。バルブ部材は、しばしば幾つかの部品から組み立てられるが、これによりバルブコストが増大する。また、公知の構成では、互いに広く離隔可能とされてバルブ開及びバルブ閉シールを提供する独立した弾性弁体が用いられる。これらの全体の変位ないしストロークは一般に調整可能ではない。バルブ部材を均衡させて自由な摺動動作を可能とするには、しばしば多数の流路が必要となり、このためバルブのコスト及び複雑さが増大することとなる。加えて、一般のバルブ構造では着座面の間の空間を軸方向に調整できず、したがって弾性シール材に摩耗が生じた時には着座の完全性を制御可能ではない。一般のバルブは、またシステム流体がソレノイド機構のコイルに接触しないようにすることもできない。したがって、流体中の異物としての水分及び塵芥が、ソレノイド機構に入り込み、これによりバルブが膠着したり、バルブ力が低減したり、動作時間が遅れたりする可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の圧力均衡ソレノイド動作バルブの実施形態によれば、圧力均衡ソレノイド動作バルブはソレノイドケースを有する。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。ソレノイドケースに接続された磁極片が磁束を伝達する。一体とされたバルブ部材兼電機子がバルブ本体中に摺動自在に配され、磁束の存在下でバルブ閉位置からバルブ開位置に移動可能とされる。
【０００８】
別の実施形態によれば、ソレノイド動作バルブ機構は内部に配されたコイルを有するソレノイドケースを備える。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。バルブ本体は第一バルブシートを有する。ソレノイドケースに接続された磁極片がコイルにより生じる磁束を伝達する。軸方向に調整可能な保持具がバルブ本体に螺合される。この保持具の一端部は第二バルブシートを形成する。保持具を軸方向に変位させることで第二バルブシートが第一バルブシートに対して軸方向に位置決めされる。摺動自在にバルブ本体内に配された一体とされたバルブ部材兼電機子が、磁束の存在下で弁体を第一バルブシートに当接させるバルブ閉位置から弾性弁体を第二バルブシートに当接させるバルブ開位置に移動可能とされる。
【０００９】
別の実施形態によれば、圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構は内部に配されたコイルを有するソレノイドケースを備える。バルブ本体がソレノイドケースに着脱自在に接続される。バルブ本体は流入ポートと第一バルブシートとを有する。軸方向に調整可能な保持具がバルブ本体に螺合され、第二バルブシートを形成する一端部を有する。一体とされたバルブ部材兼電機子がバルブ本体内に摺動自在に配され、バルブ閉位置とバルブ開位置との間でコイルにより生じる磁束の存在下で移動可能とされる。バルブ部材兼電機子の第一表面領域は、加圧流体と流入ポートを介して連通する。バルブ部材兼電機子の第二表面領域は、バルブ閉位置で加圧流体と連通する。第一表面領域は第二表面領域とほぼ等しくされ、第一表面領域は第一および第二表面領域の双方に加圧流体が作用することによりバルブ閉位置において圧力均衡状態を形成する。
【００１０】
さらに別の実施形態によれば、ソレノイド動作バルブ機構はソレノイドケースを有する。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。このソレノイドケースに接続された磁極片が磁束を伝達する。バルブ本体内に摺動自在に配された一体とされたバルブ部材兼電機子が、バルブ部材兼電機子を磁極片に向けて牽引するよう動作可能な磁束の牽引力によりバルブ閉位置からバルブ開位置へ軸方向に移動可能とされる。
【００１１】
別の実施形態によれば、ソレノイド動作バルブ機構は内部に配されたコイルを有するソレノイドケースを備える。バルブ本体がソレノイドケースに接続される。軸方向に調整可能な保持具がバルブ本体に螺合される。記ソレノイドケースに接続された磁極片がコイルにより生じる磁束を伝達するよう動作可能とされる。軸方向に調整可能な保持具内に摺動自在に配される一体とされたバルブ部材兼電機子が、コイルにより生じる磁束によりバルブ閉位置とバルブ開位置との間で磁極片に向けて牽引される。バルブ部材兼電機子と軸方向調整可能な保持具との間に配されたシール部材は、バルブ部材兼電機子と軸方向調整可能な保持具との間で流体シールを形成し、バルブ本体内の加圧流体がバルブ開位置および閉位置のいずれにおいてもコイルに接触しないようにする。
【００１２】
さらなる適用領域はここに示される説明から明らかとなるであろう。この説明および具体例は説明目的のみを意図したものであり、本開示の範囲を限定することが意図されたものではないことが理解されるべきである。
以下に記載される図面は、図示目的にすぎず、本開示の範囲をいずれの意味においても限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、非通電位置にある本開示の３ウェイバランスソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図２】図２は、通電位置にある図１のバルブの断面・側面図である。
【図３】図３は図１の領域３を示す断面・側面図である。
【図４】図４は、図１を変形してソレノイド機構に流体シール防止流体流入口を追加した別の圧力均衡ソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図５】図５は、バルブ開位置にある図４のバルブの断面・側面図であり、バルブ本体ブロックに接続されたバルブを示す。
【図６】図６は、本開示にかかる、圧力が流入側で均衡された２ウェイソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図７】図７は、本開示にかかる、圧力が流入側で均衡された別の２ウェイソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図８】図８は、多数のフロー分配装置と連通する複数の図７の２ウェイ圧力均衡バルブを有するマニホルド機構の斜視図である。
【図９】図９は、図６のバルブから変形された、本開示にかかる、圧力が流入側で均衡された２ウェイソレノイド動作バルブの断面・側面図である。
【図１０】図１０は図９の領域１０を示す断面・側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の記載は本質的に例示的なものにすぎず、本開示内容、本願、用途ないし用法を限定することを意図したものではない。図面全体にわたって、対応する参照番号は同様ないし対応する部分ないし特徴を示す。
【００１５】
主に図１において、本開示のバルブ機構１０は螺合接続部１６を用いてソレノイドケース１４に着脱自在に接続されたバルブ本体１２を有する。結合されたバルブ部材兼電機子１８はバルブ閉方向Ａないしバルブ開方向Ｂに摺動可能である。バルブ部材兼電機子１８はバルブ部材と電機子とが単一の素子中に同一のないし一体化された結合体として製造される。実施形態においては、バルブ部材兼電機子１８は鋼、ステンレス鋼などの磁性材からなる。
【００１６】
複数の巻線中に線材を有するコイル２２がソレノイドケース１４中に配される。調整可能な磁極片２４がコイル２２中に配され、螺合接続部２６を用いてソレノイドケース１４に接続される。調整可能な磁極片２４は通電されたコイル２２から磁束を伝達し、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置からバルブ開位置に"牽引する"。バルブ本体１２内のコイルばねなどの付勢部材２８は、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置"Ａ"に向けて連続的に付勢する付勢力を加える。図示されたバルブ閉位置では、空隙３０がバルブ部材兼電機子１８と調整可能な磁極片２４との間に設けられる。空隙３０は付勢部材２８がバルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置"Ａ"に付勢するときに形成される。空隙３０は螺合接続部２６を用いて調整可能な磁極片２４を回転して調整可能な磁極片２４をバルブ開位置"Ａ"またはバルブ閉位置"Ｂ"に軸方向に変位させることにより調整可能である。空隙３０はバルブ閉(非通電)位置及びバルブ開(通電)位置との間のバルブ部材兼電機子１８の軸方向総変位にオーバーストロークを加えたものを規定する。空隙３０はバルブ部材及び／又はバルブシートの摩耗を補償するための調整可能な軸方向変位をも示す。空隙３０はバルブ機構の使用可能期間を通じてバルブの応答時間を一定に保つために調整可能である。空隙３０を小さくすることでバルブが開くのに要する時間、すなわちバルブ開放時間が減り、逆に空隙３０を大きくすることでバルブ開放時間が長くなる空隙３０は、まず特定用途において最適な性能を達成するように設定される。
【００１７】
付勢部材２８の第一端部はバルブ部材兼電機子１８の端部３４に形成される部材キャビティ３２内に配される。付勢部材２８の第二端部は調整可能な磁極片２４の磁極片端部３８に形成される磁極片キャビティ３６内に保持される。ソレノイドブッシュ４０がコイル２２とバルブ部材兼電機子１８との間に配される。バルブ部材兼電機子１８がソレノイドブッシュ４０のブッシュボア４２中に摺動自在に配される。ソレノイドブッシュ４０の材料は鋼ないしステンレス鋼等の磁性体によることができ、バルブ部材兼電機子１８を摺動保持する。一つ以上の電線を有しても良い電気接続部材４４がコイル２２に接続され外部に向けて延びる。電気接続部材４４は図示しない電源から電力を受けコイル２２を通電する。ソレノイドケース１４、バルブ部材兼電機子１８、コイル２２、調整可能な磁極片２４、ソレノイドブッシュ４０、及び電気接続部材４４はともにソレノイド機構を形成する。
【００１８】
バルブ部材兼電機子１８の全長にわたって延びる均圧流路４６は長手方向かつ調整可能な磁極片２４に形成される対応した流路４８と略同軸に延びる。均圧流路４６と流路４８とは合わせてバルブ部材兼電機子１８がバルブ本体１２内部を摺動するときに移動する空気などの流体用の流路を形成する。均圧流路４６によりシール漏れのために発生する流体(例えば、空気)も排出可能である。
【００１９】
バルブ本体１２は流入流路５２と連通される流入ポート５０を有する。流入流路５２は加圧室５４と接続される。流入流路５２の径は流入ポート５０の径と同じか大きくても良く、あるいは図示されるように小さくても良い。流入流路５２はスロット形状でもよく、あるいは、これらに限られないが、矩形、楕円形などの別の幾何学形状で設けられても良い。加圧室５４内の流体は、空気などの加圧流体源（図示せず）から供給される。バルブ機構１０がバルブ閉位置にあるとき、加圧流体はバルブ部材兼電機子１８の端部を規定するピストン５８内に配されるシール５６により加圧室５４内に保持される。ピストン５８はバルブ本体１２のシリンダボア６０内に摺動自在に受けられる。加圧室５４のシール５６と反対側の端部は、弁体６２がバルブ本体１２の第一バルブシート６４と係合する時にシールされる。第一バルブシート６４は鋭角面、面取り面、ないし曲面として規定可能である。弁体６２はバルブ部材兼電機子１８と同一素材から形成ないし加工可能であり、あるいは、接合、オーバーモールド、ルースシールないしその他の公知の方法でバルブ部材兼電機子１８に接続されるゴムないし合成ゴム材等の弾性材料からなっても良い。バルブ部材兼電機子１８は、コイル２２の通電時に調整可能な磁極片２４によって生成される磁束によって磁性を帯びる任意の材料から製造可能である。
【００２０】
バルブ本体１２はシリンダポート流路６８と連通されるシリンダポート６６をも有する。排出ポート７０もバルブ本体１２に設けられ、この排出ポート７０は排出ポート流路７２に連通される。シリンダポート流路６８はシリンダポート室７４と連通される。実施形態では、シリンダポート室７４はバルブ本体１２内で円周キャビティとして形成される。排出ポート流路７２は排出ポート室７６と連通される。実施形態では、排出ポート室７６はバルブ部材兼電機子１８の円周凹部ないしキャビティとして形成され、バルブ部材兼電機子１８の任意の操作位置において排出ポート７０の近傍に配される。
【００２１】
バルブ機構１０がバルブ閉位置にあるとき、排出ポート室７６内の流体は、排出ポート流路７２を介して排出ポート７０と連通される排出ポートキャビティ７８を通じて排出される。実施形態では、排出ポートキャビティ７８は排出ポート流路７２の近傍に配される調整可能保持具８０内に設けられる円周スロットとして形成される。調整可能保持具８０は、バルブ部材兼電機子１８の挿入後、螺合接続部８２を用いて調整可能保持具８０を回転することによりバルブ長手軸２０に平行に軸方向調整可能な形でバルブ本体１２に接続される。調整可能保持具８０を軸方向に移動することにより、バルブ閉位置での調整可能保持具８０と弁体６２との間の距離を増減可能で、最適ないし所望の位置に設定可能である。この調整により、バルブの流量も決定される。第一及び第二Ｏリング８４、８６を用いて調整可能保持具８０とバルブ本体１２との間に流体シールが形成される。第一及び第二Ｏリング８４、８６は排出ポートキャビティ７８、排出ポート流路７２及び排出ポート７０の両側に設けられ、バルブ部材兼電機子がバルブ開位置にあるとき排出ポート７０ないしコイル２２の部分を通じた流体移動を防止する流体シールを形成する。
【００２２】
バルブ本体１２は、複数の本体シールをも有する。この本体シールは、本例ではゴムまたは弾性材製のＯリングであるが、バルブ本体の外周部付近で作用可能な別のタイプのシールであっても良い。これらのシールは第一本体シール８８，第二本体シール９０、第三本体シール９２及び第四本体シール９４を含む。第一、第二、第三及び第四の本体シール８８、９０、９２、９４はバルブ本体１２に形成されるシールキャビティないし円周スロット内に部分的に受けられ、図５における図示及び説明される本体ブロックなどのバルブ本体ブロックと密着するよう意図される。本実施形態では、第一、第二、第三及び第四の本体シール８８〜９４を有するバルブ本体１２により、対応する本体ブロックに摺動自在に受けられ着脱可能なカートリッジアセンブリが規定される。
【００２３】
図１に示されるバルブ閉位置は、弁体６２の第一側９５が第一バルブシート６４と係合することにより規定される。流入ポート５０を通じて供給される加圧流体は、これにより加圧室５４中に保持される。バルブ閉位置では、シリンダポート６６中の流体圧力は排出ポート７０を通じてシリンダポート室７４、排出ポート室７６、排出ポートキャビティ７８、及び排出ポート流路７２を含む流路により圧抜きされる。バルブ閉位置では、コイル２２は通電されず、これにより付勢部材２８により加えられる付勢力によりバルブ部材兼電機子１８は、弁体６２が第一バルブシート６４に対して当接するバルブ閉方向"Ａ"に向けて付勢される。上述のように、バルブ部材兼電機子１８の第一端部３４と調整可能な磁極片２４の磁極片端部３８との間に設けられた空隙３０は調整可能であり、螺合接続部２６を用いて調整可能な磁極片２４を回転させて空隙３０を増減することによってより小さくしたりより大きくしたりすることができる。空隙３０を増減することにより、バルブ機構１０が開いている時間、閉じている時間をそれぞれ増減することができる。空隙３０は、例えば弁体６２の圧縮永久歪みないし摩耗を許容することで、バルブ機構１０の使用期間中維持することもできる。
【００２４】
調整可能な磁極片２４を軸方向に調整することで、バルブ部材兼電機子１８がバルブ閉位置にある状態で調整可能な磁極片２４とバルブ部材兼電機子１８との間に形成される空隙３０の寸法"Ｘ"が操作制御される。空隙３０は、バルブ機構１０の操作時間に影響する対向バルブシートの間の距離により定められるバルブ部材兼電機子１８の全ストローク距離とも等しくされる。実施形態では、空隙３０は略０．００５インチ(０．１３ミリ)とすることができる。調整可能な磁極片２４へのアクセスはバルブ機構１０の開放端部を通じてなされ、これにより調整可能な磁極片２４は回転されその位置を軸方向に調整可能であり、バルブのコイル２２の通電時にもソレノイド機構のストロークないしオーバーストロークを制御できる。したがってバルブ機構１０の磁場調整が可能である。磁場調整によりバルブ移動力を最適化でき、摩耗を補償でき、またバルブの使用可能期間を通じて応答時間を一定に保つことに用いることもできる。
【００２５】
図２において、コイル２２が通電されると、調整可能な磁極片２４を介して牽引力を規定する磁場ないし磁束が形成され、付勢部材２８の付勢力に打ち克ってバルブ開方向"Ｂ"にバルブ部材兼電機子１８を牽引する。第二バルブシート９６が調整可能保持具８０の端部に規定される。弁体６２の第一側９５が第一バルブシート６４から離れ、対向する弁体６２の第二側９７が第二バルブシート９６に当接する時にバルブ開位置となる。空隙３０’が縮小されるもののゼロ値にはならず、これによりバルブ部材兼電機子１８が調整可能な磁極片２４に当接可能となる時にもバルブ開位置となる。バルブ部材兼電機子１８と調整可能な磁極片２４の間の接触は好ましくない。というのは、バルブ部材兼電機子１８と調整可能な磁極片２４との間が完全に密着しないかもしれず、かつ繰り返し当接させることで金属部分のピーニングが生じノイズが増大する可能性があるからである。したがって、接触を減らすことで、金属摩耗が減少しバルブ機構１０の操作寿命が長くなる。
【００２６】
第二バルブシート９６は、弁体６２近傍に配された調整可能保持具８０の鋭角面、面取り面、ないし曲面として規定可能である。第一バルブシート６４も鋭角面、面取り面、ないし曲面として規定可能である。前述したように、調整可能保持具８０及び結果として第二バルブシート９６の位置は、螺合接続部８２を用いて調整可能保持具８０を回転することにより長手方向に調整可能である。調整可能保持具８０及び第二バルブシート９６の軸方向位置を調整することにより、第一バルブシート６４と第二バルブシート９６の間の全距離"Ｙ"を調整可能である。この調整により弁体６２の圧縮永久歪み及び摩耗、及びバルブ開閉時間の調整が可能となる。
【００２７】
コイル２２が通電状態にあるとき、バルブ機構１０は図２に示されるバルブ開位置にとどまる。バルブ開位置では、流入ポート５０を通じて加圧室５４に供給される圧搾空気などの流体はシリンダポート室７４、シリンダポート流路６８及びシリンダポート６６を介して流体動作部材ないし装置(図示せず)に排出される。したがって、バルブ機構１０を通るフローは、流入ポート５０を介した流入フロー方向"Ｃ"であり、かつシリンダポート６６からの流出フロー方向"Ｄ"である。
【００２８】
弁体６２が第二バルブシート９６と当接するとき、排出ポート７０は遮断される。排出ポート７０により設けられる出口流路に加え、バルブ開位置では、バルブ機構１０中の流体はバルブ部材兼電機子１８とソレノイドブッシュ４０のブッシュスリーブ１００との間に規定される流路９８を通じても排出可能である。流路９８を通じて逃げる流体はバルブ本体１２とバルブ機構１０から螺合接続部２６を通じて出ていき、結果としてコイル２２に接触する可能性がある。これらの経路はバルブ閉位置では封鎖される。排出ポート室７６内の流体と排出ポート７０との間の圧力差は流路９８を通じた排出ポート室７６と螺合接続部２６の間の圧力差よりも相当程度小さいことから、バルブ閉位置で流体は一般に排出ポート７０を介して排出される。コイル２２が通電されなくなると、付勢部材２８はバルブ部材兼電機子１８を図１に示されるバルブ閉位置に戻す。
【００２９】
図２および図３の双方において、バルブ部材兼電機子１８がバルブ閉位置（図３）又はバルブ開位置（図２）にあるとき、加圧室５４の対向する端部に設けられた構造により「圧力均衡」状態となる。図３に具体的に示されるように、弁体６２が第一バルブシート６４と当接すると、ピストン端部壁１０２の第一表面領域“Ｅ”は、対応する弁体６２の流体露出部の第二表面領域“Ｆ”とほぼ等しくなる。したがって、第一表面領域“Ｅ”に作用する流体圧力“Ｐ１”は第二表面領域“Ｆ”に作用する流体圧力“Ｐ２”とほぼ等しい。圧力“Ｐ１”が圧力“Ｐ２”とほぼ等しいことから、流入ポート５０でのソース圧力はバルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置から変位させるようには作用しない。この圧力均衡状態により、付勢部材２８（この図では図示せず）によりもたらされる付勢力がバルブ閉位置でバルブ部材兼電機子１８に作用して保持する唯一の力となる。コイル２２がその後通電されると、バルブ部材兼電機子１８に作用する静的力を無視すると、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉位置からバルブ開位置に移動するのに要する入力は付勢部材２８の付勢力より単に大きければ良い。これにより、バルブ部材兼電機子１８を変位させるのに必要なエネルギーが低減され、したがってバルブ機構１０の開放時間が低減される。弁体６２が使用に伴い摩耗した場合であっても、第二表面領域“Ｆ”はほぼ不変であり、したがってバルブ部材兼電機子１８の圧力均衡状態が維持される。調整可能保持具８０の第二バルブシート９６として定義される角部と弁体６２の第二面１０３との間の距離“Ｚ”が示される。距離“Ｚ”は調整可能保持具８０の軸方向変位により調整可能である。シリンダポート６６を介しての流体フローが止まる時にも、対向するバルブシート面の面積がほぼ等しいことから圧力均衡状態はバルブ開位置（図２）でのバルブにも生じる。これらの圧力が均衡された領域はバルブ応答時間を流体圧力の変化と一致するよう維持する。
【００３０】
図２において、バルブ機構１０がバルブ開位置にあるとき、流体が流入ポート５０から後段の装置を動作させるのに用いられるシリンダポート６６を介して通過した後、流入ポート５０での流体圧力はシリンダポート６６での流体圧力とほぼ等しい。弁体６２の対向側面の角度形状によりバルブ開位置で「圧力均衡」状態が存在する。弁体６２と第二バルブシート９６との当接点での弁体６２の対向側面に作用する流体圧力はほぼ等しい。コイル２２がその後通電されなくなると、バルブ部材兼電機子１８をバルブ閉方向“Ａ”のバルブ閉位置から図１に示されるバルブ閉位置への移動を開始するためには、付勢部材２８の付勢力は最小限の流体圧力のみを克服すればよい。
【００３１】
図４において、バルブ機構１０４はバルブ機構１０からの変形であって流体シールが追加される。バルブ部材兼電機子１０６はバルブ部材兼電機子１８からの変形でありバルブ部材兼電機子１０６中に形成されるシール溝１１０内に配されるＯリングなどのシール部材１０８が追加される。シール部材１０８はバルブ部材兼電機子１０６と調整可能保持具８０のボア面１１２との間に流体のシールとなる。バルブ機構１０４の残りの部材はバルブ機構１０とほぼ同じである。
【００３２】
バルブ機構１０４にシール部材１０８を追加することにより、流路９８はバルブ機構１０４の任意の動作条件下で封止される。シール部材１０８を利用するか否かは、例えば、塵芥ないし水分などの異物を除去するため流体を容易にフィルタできない場合、ないし流体がコイル２２を含むバルブ機構１０の素材に対して腐食性である場合等、バルブ機構１０４によって制御されるべき流体の種類に応じて選択可能である。シール部材１０８を用いることでフィルタされない又は腐食性の流体による有害な影響がバルブ機構１０４のコイル２２の領域に到達しなくなる。バルブ部材兼電機子１０６の弁体１１４がバルブ閉位置ないしバルブ開位置、およびこの間の任意の位置でバルブシートに当接する場合、シール部材１０８は流路９８と螺合接続部２６とを隔離する。シール部材１０８を追加することで、バルブ機構１０４を通常閉じたバルブ、通常開いたバルブ、セレクタないしダイバータ機構として用いることも可能となる。流入ポートは任意に定められる特定のポートに再配置可能であり、バルブ機構１０４はバキュームシステムが接続された状態で利用することも可能である。
【００３３】
図５において、バルブ機構１０４が本体ブロック１１６に実装された例が示される。バルブ機構１０（図示せず）も同様に実装される。本体ブロック１１６はバルブ機構１０４の受け部材としての任意の種類の構造として良い。本体ブロック１１６は流入ポート５０、シリンダポート６６および排出ポート７０のそれぞれの流体連通路を規定する複数の流体ポートを有しても良い。これら流体ポートは各流入ポート５０と連通する第一流体ポート１１８，各シリンダポート６６と連通する第二流体ポート１２０、および各排出ポート７０と連通する第三流体ポート１２２を含む。第一、第二および第三の流体ポート１１８、１２０、１２２は、ねじ、溶接、スウェージング加工等の、ないしその他類似のコネクタであるコネクタ１２４を受けることができるよう構成される。各コネクタ１２４は、例えば加圧流体源を流入ポート５０に提供可能な流体ライン１２６、又はバルブ機構１０４から圧力動作可能な装置に排出される流体の流路に接続され、又は排出ポート７０から流体を大気に脱気するように接続される。
【００３４】
図５に示される例では、バルブ部材兼電機子１０６は流入ポート５０とシリンダポート６６との間を連通させるバルブ開位置に配される。この状態では、流入ポート５０の流体はバルブ機構１０４を通過し、シリンダポート６６を介して排出される。第一、第二、第三および第四本体シール８８〜９４等の本体シールにより、バルブ機構１０４をカートリッジとして本体ブロック１１６に着脱自在に挿入可能となる。これにより、バルブ機構１０４を各種シールの修理ないし調整可能保持具８０の調整などのメンテナンス目的で取り外し可能となる。
【００３５】
図６において、本開示の２ウェイバルブ機構１２８は螺合接続部１３４を用いてソレノイドケース１３２に着脱自在に、されたバルブ本体１３０を有する。バルブ部材兼電機子１３６はバルブ長手軸１３８上で摺動動作するようバルブ本体１３０内に摺動自在に配される。バルブ部材兼電機子１８と同様、バルブ部材兼電機子１３６はバルブ閉方向“Ａ”およびバルブ開方向“Ｂ”にそれぞれ変位可能である。
【００３６】
コイル１４０がソレノイドケース１３２内に配される。調整可能な磁極片２４と同様の軸方向に調整可能な磁極片１４２が螺合接続部１４４を用いてソレノイドケース１３２に接続される。付勢部材２８に類似のコイルばね等の付勢部材１４６がバルブ部材兼電機子１３６のフランジ部１４８とソレノイドブッシュ１５０との間に配される。付勢部材１４６はバルブ部材兼電機子１３６をバルブ閉方向“Ａ”に付勢し、これによりバルブ部材兼電機子１３６がバルブ閉位置にあるときバルブ部材兼電機子１３６と調整可能な磁極片１４２との間に空隙１５１を規定する。空隙１５１はバルブ機構１０に設けられる空隙３０と機能および調整可能である点において類似する。
【００３７】
バルブ部材兼電機子１３６がソレノイドブッシュ１５０のブッシュスリーブ１５２中に摺動自在に配される。ブッシュスリーブ１５２とバルブ部材兼電機子１３６との間に流路９８と類似の流路１５４が形成される。均圧流路４６と類似の機能を有する均圧流路１５６もバルブ部材兼電機子１３６に設けられる。
【００３８】
バルブ本体１３０は、バルブ長手軸１３８に対して角度αを持って配される流入ポート１５８を有する。実施形態では、角度αは略４５度であるが、製造業者の裁量により変更可能である。流入ポート１５８は加圧室１６０と連通する。加圧室１６０内の流体はバルブ部材兼電機子１３６のピストン１６４の周りに周方向に保持されるＯリングなどのシール１６２により保持される。シール１６２はバルブ本体１３０のシリンダボア１６６と当接して加圧室１６０の一端で圧力流体境界を形成する。加圧室１６０の対向端は、弁体６２と同様の弁体１６８がバルブ本体１３０のバルブシート１７０と当接するときに形成される。２ウェイバルブ機構１２８の構造によりバルブ機構１０の圧力均衡状態が同様に与えられる。
【００３９】
バルブ本体１３０はさらにシリンダポート流路１７４を用いてシリンダポート室１７６と連通するシリンダポート１７２を有する。流入ポート１５８内の流体圧力は、バルブ閉位置では弁体１６８がバルブシート１７０と当接することにより、通常シリンダポート室１７６とシリンダポート１７２とは隔離とされる。図４に示され関連する説明がなされたシール部材１０８等のシール部材（図示せず）をバルブ部材兼電機子１３６に追加して、加圧流体が流路１５４と螺合接続部１４４とを介して伝わるのを防止しても良い。このシール部材はフランジ部１４８に、又はバルブ部材兼電機子１３６とブッシュスリーブ１５２との間に配置可能である。
【００４０】
バルブ本体１３０はバルブ本体１２とそのピストン１６４の位置近傍の形状において異なる。エラストマー素材のＯリングなどの第一本体シール１７８がバルブ本体１３０の端面１８０内に形成されるスロットないし溝内に配される。端面１８０はバルブ長手軸１３８と略直交する。第二本体シール１８２と第三本体シール１８４は、ともにバルブ本体１３０の側面１８６内に形成される対応スロット中に配される。端面１８０と側面１８６との間に角度付き面１８８が形成される。角度付き面１８８は流入ポート１５８の中心軸１８９と略直交する。
【００４１】
２ウェイバルブ機構１２８の動作は各バルブ機構１０、１０４のそれぞれと同様である。コイル１４０が通電されなくなると、付勢部材１４６の付勢力によりバルブ部材兼電機子１３６がバルブ閉位置に向けて付勢される。コイル１４０が通電されると、調整可能な磁極片１４２を介して誘導された磁束により、空隙１５１がほぼゼロとなるまでバルブ部材兼電機子１３６が押されあるいは牽引される。バルブ部材兼電機子１３６と調整可能な磁極片１４２とが当接することが２ウェイバルブ機構１２８の設計において予定される。必要に応じて、当接力および当接に伴うノイズを低減するため、弾性部材ブッシュないしパッド（図示せず）などの追加部材をバルブ部材兼電機子１３６と調整可能な磁極片１４２との間に配しても良い。バルブ部材兼電機子１３６がバルブ開方向“Ｂ”に移動すると、弁体１６８がバルブシート１７０から後退して加圧室１６０中の流体がシリンダポート室１７６、シリンダポート流路１７４およびシリンダポート１７２を介して排出可能となる。バルブ部材兼電機子１３６のフランジ部１４８を用いることで、付勢部材１４６をバルブ部材兼電機子１３６の外側に配置可能であり、これによりバルブ機構１０の部材キャビティ３２と磁極キャビティとが不要となる。
【００４２】
図７において、２ウェイバルブ機構１９０は、２ウェイバルブ機構１２８を変形してソレノイドケース１９３から径方向外側に伸びる複数の外部本体ねじ１９２を追加したものでる。ねじ１９２により、バルブ機構１９０が図８を参照してより詳細に説明されるマニホルドブロック１９６等のマニホルドの内部ねじと積極的に螺合可能となる。螺合中にバルブ機構１９０を回転しやすくするため、一対の対向するレンチフラット１９４（一方のレンチフラットのみが図示）がソレノイドケース１９３に設けられる。レンチなどの留め具をレンチフラット１９４に係合して組み立て中に追加トルクを加えることが可能である。加えて、スロット付端部を調整可能な磁極片１９５に設けて、ねじ回し等の別の実装工具と係合可能としてもよい。
【００４３】
図８において、本開示にかかる複数のバルブ機構は省スペースおよび費用低減対策として共同してマニホルドに接続され、これらバルブ機構により複数の部品を操作する。実施形態では、複数のバルブ機構１９０がマニホルドブロック１９６の各ねじ付き受け開口中に螺合される。バルブ機構１９０は第一および第二列１９８、２００として示される略平行な列に配置可能である。例示的なグループ２０２として図示されるバルブ機構１９０のグループは、一つ以上のフロー分配装置２０４に共同して接続可能である。本構造では、グループ２０２は、マニホルドブロック１９６の内部フロー流路（図示せず）に共同して接続される８つのバルブ機構１９０と、フロー分配装置２０４への装置取付ブロック２０６とを有する。別のバルブ機構１９０のグループを各フロー分配装置２０４'、２０４''、２０４’’’に接続可能である。バルブ機構とフロー分配装置の数は、図示される例示的構造に限定されず、製造業者の裁量により変更可能である。複数のバルブ機構をグループ化することにより、複数のバルブ機構に通電するのに配線ハーネス（図示せず）を利用可能となることから、バルブ機構への電気的接続を行うのが容易となる。
【００４４】
図９において、別の実施形態である圧力均衡２ウェイバルブ機構２０８は前述した２ウェイバルブ機構１２８からの変形である。以下、変形箇所のみを述べる。２ウェイバルブ機構２０８は内部に摺動自在に配された同種のバルブ部材兼電機子２１２を含むバルブ本体２１０を有する。バルブ本体２１０はソレノイドケース２１４にねじで接続される。ソレノイドケース２１４は調整可能な磁極片１４２と同様のねじで螺合される調整可能な磁極片２１６を有する。バルブ部材兼電機子２１２および調整可能な磁極片２１６は、部材キャビティ２２０と磁極片キャビティ２２２内にそれぞれ配されるコイルばね等の弾性部材２１８を有するよう変形される。弾性部材２１８はバルブ部材兼電機子２１２をバルブ機構２０８を閉じる方向“Ｈ”に付勢する。
【００４５】
バルブ部材兼電機子２１２は、隆起本体部２３０の受けキャビティ２２８内に摺動自在に受けられる外面２２６を有するラジアルフランジ部２２４を含むようバルブ部材兼電機子１３６から変形されたものである。ラジアルフランジ部２２４のシール溝２３４内に配されたＯリングなどのシール２３２により、流体がラジアルフランジ部２２４を超えてコイル２３６に接触することを防止する流体境界シールが設けられる。バルブ部材兼電機子２１２はさらにバルブ部材兼電機子２１２とバルブ部材兼電機子２１２のラジアルポケット２４０内で一体的に接続される弁体２３８であって、図１０で詳細に説明されるように、弁体６２および１６８から変形されたものを有する。弁体２３８はバルブシート１７０と同様のバルブシート２４２と当接する。バルブ部材兼電機子２１２をバルブ本体２１０内に方向“Ｈ”に沿って組み込むため、弁体２３８は方向“Ｇ”に屈折可能であり、隆起本体部２３０の受けキャビティ２２８を介して配置されるとき弁体２３８が屈曲される。
【００４６】
図１０において、バルブシート２４２と受けキャビティ２２８によって規定される内面２４３はともに略同一の半径“Ｊ”を有する。ラジアルフランジ部２２４の端面２４４は、ピストンキャビティ２４６に受けられるピストン２４５（ピストン１６４と同様）の表面領域“Ｌ”とほぼ等しい表面領域“Ｋ”を規定する。表面領域“Ｋ”は、図示されるバルブ閉状態で流体圧力にさらされる弁体２３８の部分の表面領域“Ｍ”ともほぼ等しい。表面領域“Ｌ”と“Ｍ”とは図３に示される第一および第二表面領域“Ｅ”と“Ｆ”と同様の機能を有する。コイル２３６（図９参照）が通電されると、バルブ部材兼電機子２１２はバルブ開位置（図示せず）に移動され表面領域“Ｌ”および“Ｋ”に作用する流体圧力が均衡する。
【００４７】
弁体２３８は、弁体６２および１６８内に部分的に受けられたバルブ部材兼電機子２１２の径方向外側に延びる部分をなくす形で弁体６２および１６８を変形したものである。これに対し、弁体２３８はラジアルポケット２４０内に受けられ、バルブ部材兼電機子２１２から離れる方向に自由に伸びる弁体２３８の部分を屈折ないし屈曲可能とする。バルブ部材兼電機子２１２が組み込まれる時に、弁体２３８を屈曲しやすくするため、弁体２３８の表面２４７はバルブ機構２０８の長手軸２５０に略直交して伸びる軸２４８に対して角度βで延びる。実施形態では、角度βはおよそ２０度からおよそ６０度まで変更可能である。この角度範囲は限定的なものではなく、角度βは製造業者の裁量に応じてより大きくもより小さくもすることができる。
【００４８】
本開示のバルブ機構用のコイル２２、１４０はここでは円形ないし筒状の形状のものとして示される。この形状は、本開示を限定するものではない。矩形、ないし楕円などの非円形、ないし多くの別の幾何学的形状等、他のコイル形状を用いても良い。コイルの幾何学的形状を変更することにより、設計およびコイルの有効領域を規定する巻数を代えることでコイルの消費電力ないし動作速度を変更可能である。本開示のバルブ機構の残りの動作特性は記載される各種コイル形状とともに維持可能である。ソレノイドケース（１４、１３２、１９３、２１４）と調整可能な磁極片（２４、１４２、１９５、２１６）の形状もコイルの幾何学的形状に応じて変形可能である。例えば、全体的に矩形状のソレノイドケース１９３により、図７に示されるバルブ機構１９０のレンチフラット１９４を設ける必要がなくなる。
【００４９】
カートリッジ型バルブ本体（１２、１３０、１０、２１０）が図示されるが、バルブ本体は、限定されるものではないが例えばインラインないしマニホルド型などの別の構造を有しても良い。バルブ開ないし閉位置からのバルブ部材兼電機子（１８、１０６）の軸方向変位として規定されるバルブストロークは調整可能保持具（８０）の軸方向位置により予め定められる。ソレノイド機構によって生じるソレノイドストロークは調整可能な磁極片（２４、１４２、１９５、２１６）の軸方向位置により予め定められる。本開示のバルブ機構も２ウェイおよび３ウェイ設計に限られず、４ウェイないしより数の多いバルブであっても良い。
【００５０】
本開示の圧力均衡ソレノイド動作バルブによれば、いくつかの利点が得られる。加圧室の対向端の形状を制御することにより、バルブ部材兼電機子のピストンとバルブシートに対して当接する弾性弁体との間に圧力均衡状態が形成される。この圧力均衡状態によりバルブ部材兼電機子を付勢部材のみの力によってバルブ閉位置に保持可能となる。バルブ部材兼電機子をバルブ開位置に移動するため、コイルにより生じる磁束は付勢部材の付勢力を克服するだけでよい。部分的には本開示のバルブ機構の圧力均衡構造により、０.０００４秒未満のバルブ動作時間を達成可能であり、毎秒２２００サイクルよりも大きなバルブ動作周期をも達成可能である。実施形態では、軸方向調整可能保持具により略０.００２インチ（０.０５ミリ）から０.０２５インチ(０.６３５ミリ)の範囲内での軸方向調整が可能である。保持具によって設けられる軸方向調整可能な第二バルブシートと独立の軸方向調整可能な磁極片を設けることにより、バルブのソレノイドストローク全体をその使用可能期間中に維持し、あるいは調整可能である。バルブ機構の開放端を介して調整可能な磁極片へのアクセスが得られ、これにより磁極片はバルブの全使用可能期間にわたり軸方向に調整可能であって、バルブが通電されるときにもソレノイド機構のストロークないしオーバーストロークを制御可能となる。バルブ本体に設けられる外部シールによりバルブ本体がバルブ本体ブロックないし類似の構造中の設置位置にカートリッジとして挿入ないし取り外し可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１０，１０４…バルブ機構
１２，１３０，２１０…バルブ本体
１４，１３２，１９３，２１４…ソレノイドケース
１６，２６，１３４，１４４…螺合接続部
１８，１０６，１３６，２１２…バルブ部材兼電機子
２２，１４０…コイル
２４，１４２，２１６…磁極片
２８，１４６…付勢部材
３０，１５１…空隙
４０，１５０…ソレノイドブッシュ
５０，１５８…流入ポート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
ソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続されるバルブ本体と、
前記ソレノイドケースに接続されて磁束を伝達する磁極片と、
前記バルブ本体中に摺動自在に配され、前記磁束の存在下でバルブ閉位置からバルブ開位置に移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子とを備えることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体中に形成される流入ポートとバルブシートとを備え、
前記バルブ部材兼電機子のピストンは前記流入ポートに供給される加圧流体と連通する第一表面領域を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３】
請求項２に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
弁体であって、前記弾性弁体が前記バルブシートと当接する前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する第二表面領域を形成する第一側面を有するものを備え、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一および第二表面領域に前記加圧流体が作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４】
請求項３に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
シリンダポートと、
前記バルブ開位置で前記流入ポートと前記シリンダポートとの間を連通するシリンダポート流路とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項５】
請求項４に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体に螺合され前記バルブ部材兼電機子を摺動自在に受ける軸方向調整可能保持具を備え、前記保持具の一部により第二バルブシートが形成され、前記保持具の軸方向調整は前記第二バルブシートを軸方向に再配置するよう操作可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項６】
請求項５に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体に形成される排出ポートと、
前記バルブ部材兼電機子中のキャビティとして形成される排出ポート室とを備え、前記排出ポート室により前記バルブ閉位置において前記排出ポートと前記シリンダポートとが連通することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項７】
請求項６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記保持具と前記バルブ本体との間に配された第一および第二Ｏリングを備え、前記第一および第二Ｏリングは前記排出ポートを中心に対向配置され、前記バルブ開位置において前記排出ポートを介して流体の伝達を防ぐ流体シールを形成するよう動作可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項８】
請求項５に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記弁体の対向する第二側面は前記バルブ開位置において前記加圧流体と連通する第三表面領域を形成し、前記弾性弁体の第二側面を前記第二バルブシートと当接させ、
前記第二表面領域は前記第三表面領域とほぼ等しくされ、前記第二および第三表面領域の双方に前記加圧流体が作用することにより前記バルブ開位置においてバルブ開放圧力均衡状態を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項９】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記磁極片を前記ソレノイドケースに調整可能に接続するよう動作可能で、かつ前記磁極片の軸方向変位を許容する螺合接続部と、
前記ソレノイドケース内に配され、通電時に前記磁極片を通して磁束を形成し、前記バルブ開方向に前記バルブ部材兼電機子を前記磁極片に向けて牽引するコイルと、を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１０】
請求項９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ開位置において前記磁極片と前記バルブ部材兼電機子との間に形成される調整可能な空隙により規定される前記バルブ部材兼電機子の全軸方向ストロークを有し、前記磁極片は前記螺合接続部を用いて軸方向に調整されて前記空隙を変更可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１１】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体内に配され前記バルブ部材兼電機子を前記バルブ閉位置に向けて連続的に付勢するよう動作可能な付勢部材を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１２】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は、前記バルブ部材兼電機子の全長にわたって延びる均圧流路を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１３】
請求項１２に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記磁極片にわたって延び前記均圧流路と軸方向に中心合わせされた流体流路を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１４】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子の弁体は弾性材を含むことを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１５】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続され第一バルブシートを有するバルブ本体と、
前記ソレノイドケースに接続されて前記コイルにより生じる磁束を伝達するよう動作可能な磁極片と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具であって、前記保持具の端部は第二バルブシートを形成し、前記保持具の軸方向変位により前記第二バルブシートを前記第一バルブシートに対して軸方向に配置可能なものと、
前記バルブ本体内に配され、前記弾性弁体を前記第一バルブシートに当接させる前記バルブ閉位置から前記弾性弁体を前記第二バルブシートに当接させるバルブ開位置に前記磁束によって移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子とを備えることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１６】
請求項１５に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体中に形成され加圧流体を内部に有する流入ポートと、
前記加圧流体と連通する前記バルブ部材兼電機子の第一表面領域とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１７】
請求項１６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子に接続される弾性弁体であって、前記バルブ閉位置で前記弾性弁体を前記第一バルブシートに当接させ前記加圧流体と連通する第二表面領域を規定するものを備え、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一表面領域は前記第一および第二表面領域双方に前記加圧流体が等しく作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１８】
請求項１６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
シリンダポートと、
前記バルブ開位置で前記流入ポートと前記シリンダポートとの間を連通するシリンダポート流路とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１９】
請求項１８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
排出ポートと、
前記バルブ部材兼電機子中のキャビティとして形成される排出ポート室とを備え、前記排出ポート室は前記バルブ閉位置において前記排出ポートと前記シリンダポートとを連通することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２０】
圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに着脱自在に接続され、流入ポートと第一バルブシートとを有するバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具であって、一端部が第二バルブシートを形成するものと、
前記バルブ本体内に摺動自在に配され、前記バルブ閉位置とバルブ開位置との間で前記コイルにより生じる磁束の存在下で移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子と、
前記加圧流体と前記流入ポートを介して連通する前記バルブ部材兼電機子の第一表面領域と、
前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する前記バルブ部材兼電機子の第二表面領域とを有し、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一表面領域は前記第一および第二表面領域双方に前記加圧流体が等しく作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２１】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記ソレノイドケースに螺合され前記コイルにより生じる前記磁束を前記バルブ部材兼電機子に伝達するよう動作する軸方向に調整可能な磁極片を有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２２】
請求項２１に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記磁極片の軸方向調整により、前記バルブ部材兼電機子が前記バルブ閉位置にある状態で、前記磁極片と前記バルブ部材兼電機子との間に形成される空隙が操作可能に制御され、前記空隙が前記バルブ部材兼電機子の全ストローク距離を規定し、かつ前記バルブ機構の開放時間を制御することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２３】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
シリンダポートと、
前記バルブ開位置で前記流入ポートと前記シリンダポートとの間を連通するシリンダポート流路とを有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２４】
請求項２３に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
排出ポートと、
前記バルブ部材兼電機子中のキャビティとして形成される排出ポート室とを備え、前記排出ポート室により前記バルブ閉位置において前記排出ポートと前記シリンダポートとが連通することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２５】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は、さらに前記バルブ閉位置で前記第一バルブシートと当接し、前記バルブ開位置で前記第二バルブシートと当接する弾性弁体を有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２６】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子を前記バルブ閉位置に向けて連続的に付勢するよう動作可能な付勢部材を有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２７】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記保持具を軸方向に変位することで前記第二バルブシートを前記第一バルブシートから軸方向に離れた距離に配するよう動作可能であることを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２８】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
ソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続されるバルブ本体と、
前記ソレノイドケースに接続されて磁束を伝達する磁極片と、
前記バルブ本体内に摺動自在に配され、前記バルブ部材兼電機子を前記磁極片に向けて牽引するよう動作可能な磁束の牽引力によりバルブ閉位置からバルブ開位置へ軸方向に移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２９】
請求項２８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記ソレノイドケースの幾何学形状に略合致する幾何学形状を有するコイルと、
前記ソレノイドケースに螺合される調整可能な磁極片とを有し、前記調整可能な磁極片も前記幾何学形状をとることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３０】
請求項２９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記幾何学形状は円形であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３１】
請求項２９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記幾何学形状は矩形であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３２】
請求項２９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記幾何学形状は楕円形であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３３】
請求項２８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は前記バルブ部材兼電機子に一体的に接続された弁体を有し、前記バルブ部材兼電機子には前記弁体と当接する径方向外側への延設部分がなく、前記バルブ部材兼電機子から径方向外側に延設される前記弁体の一部は屈曲可能で前記バルブ部材兼電機子の前記バルブ本体への挿入を可能とすることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３４】
請求項３３に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記弁体の面は前記バルブ機構の長手軸に略直交する方向の軸に対して角度を形成し、前記角度は略２０度から略６０度までの範囲であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３５】
請求項３４に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記弁体は前記バルブ部材兼電機子を中心として周方向に形成されるスロット中に配されることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３６】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続されるバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具と、
前記ソレノイドケースに接続されて前記コイルにより生じる磁束を伝達するよう動作可能な磁極片と、
前記軸方向に調整可能な保持具内に摺動自在に配され、前記コイルにより生じる磁束によりバルブ閉位置とバルブ開位置との間で前記磁極片に向けて牽引される一体とされたバルブ部材兼電機子と、
前記バルブ部材兼電機子と前記軸方向調整可能な保持具との間に配され前記バルブ部材兼電機子と前記軸方向調整可能な保持具との間で流体シールを形成し、前記バルブ開位置および閉位置のいずれにおいても前記バルブ本体内の加圧流体が前記コイルに当接しないようにするシール部材とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３７】
請求項３６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は前記加圧流体を受ける流入ポートと第一バルブシートとを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３８】
請求項３７に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記保持具の端部は第二バルブシートを形成し、前記第二バルブシートは前記第一および第二バルブシート間の距離を変化させるよう軸方向に変位可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３９】
請求項３８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は、さらに径方向外側に延びる弁体を有し、前記弁体は前記バルブ閉位置で前記第一バルブシートと当接し、前記バルブ開位置で前記第二バルブシートと当接することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４０】
請求項３９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記流入ポートと連通するシリンダポートと、
少なくとも前記シリンダポートと連通する排出ポートとを有し、
前記スロットと前記シール部材とは、前記コイルと前記流入ポート、前記シリンダポートおよび前記排出ポートとの間に配されることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４１】
請求項３６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子を摺動自在に受けるソレノイドブッシュであって、前記バルブ部材兼電機子と前記ソレノイドブッシュとの間に流路を形成するものと、
前記磁極片を前記ソレノイドケースに調整可能に接続するよう動作可能で、前記加圧流体を前記バルブ機構から大気に排出する流体排出流路を形成する螺合接続部と、を有し、
前記シール部材は前記流路と前記流体流路とを通じて前記加圧流体が流れるのを防止可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４２】
請求項３６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記シール部材は前記バルブ部材兼電機子を中心として周方向に形成されるスロット中に配されることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４３】
圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに着脱自在に接続され、流入ポートと第一バルブシートとを有するバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具であって、一端部が第二バルブシートを形成するものと、
前記バルブ本体内に摺動自在に配され、前記バルブ閉位置とバルブ開位置との間で前記コイルにより生じる磁束の存在下で移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子と、
前記加圧流体と前記流入ポートを介して連通する前記バルブ部材兼電機子の第一表面領域と、
前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する前記バルブ部材兼電機子の第二表面領域と、
弁体であって、弾性を有する前記弁体が前記バルブシートと当接する前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する第二表面領域を形成する第一側面を有するものとを有し、
前記弁体の対向する第二側面は前記バルブ開位置において前記加圧流体と連通する第三表面領域を形成し、前記弾性を有する弁体の第二側面を前記第二バルブシートと当接させ、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一表面領域は前記第一および第二表面領域双方に前記加圧流体が等しく作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成し、
前記第二表面領域は前記第三表面領域とほぼ等しくされ、前記第二および第三表面領域の双方に前記加圧流体が作用することにより前記バルブ開位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４４】
請求項４３に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記第一および第二表面領域の双方とほぼ等しい前記バルブ部材兼電機子の第三表面領域を有し、前記第三表面領域は前記バルブ開位置において前記加圧流体と連通することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
ソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続されるバルブ本体と、
前記ソレノイドケースに接続されて磁束を伝達する磁極片と、
前記バルブ本体中に摺動自在に配され、前記磁束の存在下でバルブ閉位置からバルブ開位置に移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子とを備えることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体中に形成される流入ポートとバルブシートとを備え、
前記バルブ部材兼電機子のピストンは前記流入ポートに供給される加圧流体と連通する第一表面領域を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３】
請求項２に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
弁体であって、前記弾性弁体が前記バルブシートと当接する前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する第二表面領域を形成する第一側面を有するものを備え、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一および第二表面領域に前記加圧流体が作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４】
請求項３に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
シリンダポートと、
前記バルブ開位置で前記流入ポートと前記シリンダポートとの間を連通するシリンダポート流路とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項５】
請求項４に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体に螺合され前記バルブ部材兼電機子を摺動自在に受ける軸方向調整可能保持具を備え、前記保持具の一部により第二バルブシートが形成され、前記保持具の軸方向調整は前記第二バルブシートを軸方向に再配置するよう操作可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項６】
請求項５に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体に形成される排出ポートと、
前記バルブ部材兼電機子中のキャビティとして形成される排出ポート室とを備え、前記排出ポート室により前記バルブ閉位置において前記排出ポートと前記シリンダポートとが連通することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項７】
請求項６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記保持具と前記バルブ本体との間に配された第一および第二Ｏリングを備え、前記第一および第二Ｏリングは前記排出ポートを中心に対向配置され、前記バルブ開位置において前記排出ポートを介して流体の伝達を防ぐ流体シールを形成するよう動作可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項８】
請求項５に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記弁体の対向する第二側面は前記バルブ開位置において前記加圧流体と連通する第三表面領域を形成し、前記弾性弁体の第二側面を前記第二バルブシートと当接させ、
前記第二表面領域は前記第三表面領域とほぼ等しくされ、前記第二および第三表面領域の双方に前記加圧流体が作用することにより前記バルブ開位置においてバルブ開放圧力均衡状態を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項９】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記磁極片を前記ソレノイドケースに調整可能に接続するよう動作可能で、かつ前記磁極片の軸方向変位を許容する螺合接続部と、
前記ソレノイドケース内に配され、通電時に前記磁極片を通して磁束を形成し、前記バルブ開方向に前記バルブ部材兼電機子を前記磁極片に向けて牽引するコイルと、を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１０】
請求項９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ開位置において前記磁極片と前記バルブ部材兼電機子との間に形成される調整可能な空隙により規定される前記バルブ部材兼電機子の全軸方向ストロークを有し、前記磁極片は前記螺合接続部を用いて軸方向に調整されて前記空隙を変更可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１１】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体内に配され前記バルブ部材兼電機子を前記バルブ閉位置に向けて連続的に付勢するよう動作可能な付勢部材を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１２】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は、前記バルブ部材兼電機子の全長にわたって延びる均圧流路を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１３】
請求項１２に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記磁極片にわたって延び前記均圧流路と軸方向に中心合わせされた流体流路を有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１４】
請求項１に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子の弁体は弾性材を含むことを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１５】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続され第一バルブシートを有するバルブ本体と、
前記ソレノイドケースに接続されて前記コイルにより生じる磁束を伝達するよう動作可能な磁極片と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具であって、前記保持具の端部は第二バルブシートを形成し、前記保持具の軸方向変位により前記第二バルブシートを前記第一バルブシートに対して軸方向に配置可能なものと、
前記バルブ本体内に配され、前記弾性弁体を前記第一バルブシートに当接させる前記バルブ閉位置から前記弾性弁体を前記第二バルブシートに当接させるバルブ開位置に前記磁束によって移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子とを備えることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１６】
請求項１５に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体中に形成され加圧流体を内部に有する流入ポートと、
前記加圧流体と連通する前記バルブ部材兼電機子の第一表面領域とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１７】
請求項１６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子に接続される弾性弁体であって、前記バルブ閉位置で前記弾性弁体を前記第一バルブシートに当接させ前記加圧流体と連通する第二表面領域を規定するものを備え、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一表面領域は前記第一および第二表面領域双方に前記加圧流体が等しく作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１８】
請求項１６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
シリンダポートと、
前記バルブ開位置で前記流入ポートと前記シリンダポートとの間を連通するシリンダポート流路とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項１９】
請求項１８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
排出ポートと、
前記バルブ部材兼電機子中のキャビティとして形成される排出ポート室とを備え、前記排出ポート室は前記バルブ閉位置において前記排出ポートと前記シリンダポートとを連通することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２０】
圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに着脱自在に接続され、流入ポートと第一バルブシートとを有するバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具であって、一端部が第二バルブシートを形成するものと、
前記バルブ本体内に摺動自在に配され、前記バルブ閉位置とバルブ開位置との間で前記コイルにより生じる磁束の存在下で移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子と、
前記加圧流体と前記流入ポートを介して連通する前記バルブ部材兼電機子の第一表面領域と、
前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する前記バルブ部材兼電機子の第二表面領域とを有し、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一表面領域は前記第一および第二表面領域双方に前記加圧流体が等しく作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２１】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記ソレノイドケースに螺合され前記コイルにより生じる前記磁束を前記バルブ部材兼電機子に伝達するよう動作する軸方向に調整可能な磁極片を有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２２】
請求項２１に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記磁極片の軸方向調整により、前記バルブ部材兼電機子が前記バルブ閉位置にある状態で、前記磁極片と前記バルブ部材兼電機子との間に形成される空隙が操作可能に制御され、前記空隙が前記バルブ部材兼電機子の全ストローク距離を規定し、かつ前記バルブ機構の開放時間を制御することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２３】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
シリンダポートと、
前記バルブ開位置で前記流入ポートと前記シリンダポートとの間を連通するシリンダポート流路とを有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２４】
請求項２３に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は、
排出ポートと、
前記バルブ部材兼電機子中のキャビティとして形成される排出ポート室とを備え、前記排出ポート室により前記バルブ閉位置において前記排出ポートと前記シリンダポートとが連通することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２５】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は、さらに前記バルブ閉位置で前記第一バルブシートと当接し、前記バルブ開位置で前記第二バルブシートと当接する弾性弁体を有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２６】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子を前記バルブ閉位置に向けて連続的に付勢するよう動作可能な付勢部材を有することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２７】
請求項２０に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記保持具を軸方向に変位することで前記第二バルブシートを前記第一バルブシートから軸方向に離れた距離に配するよう動作可能であることを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２８】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
ソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続されるバルブ本体と、
前記ソレノイドケースに接続されて磁束を伝達する磁極片と、
前記バルブ本体内に摺動自在に配され、前記バルブ部材兼電機子を前記磁極片に向けて牽引するよう動作可能な磁束の牽引力によりバルブ閉位置からバルブ開位置へ軸方向に移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項２９】
請求項２８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記ソレノイドケースの幾何学形状に略合致する幾何学形状を有するコイルと、
前記ソレノイドケースに螺合される調整可能な磁極片とを有し、前記調整可能な磁極片も前記幾何学形状をとることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３０】
請求項２９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記幾何学形状は円形であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３１】
請求項２９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記幾何学形状は矩形であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３２】
請求項２９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記幾何学形状は楕円形であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３３】
請求項２８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は前記バルブ部材兼電機子に一体的に接続された弁体を有し、前記バルブ部材兼電機子には前記弁体と当接する径方向外側への延設部分がなく、前記バルブ部材兼電機子から径方向外側に延設される前記弁体の一部は屈曲可能で前記バルブ部材兼電機子の前記バルブ本体への挿入を可能とすることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３４】
請求項３３に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記弁体の面は前記バルブ機構の長手軸に略直交する方向の軸に対して角度を形成し、前記角度は略２０度から略６０度までの範囲であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３５】
請求項３４に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記弁体は前記バルブ部材兼電機子を中心として周方向に形成されるスロット中に配されることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３６】
ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに接続されるバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具と、
前記ソレノイドケースに接続されて前記コイルにより生じる磁束を伝達するよう動作可能な磁極片と、
前記軸方向に調整可能な保持具内に摺動自在に配され、前記コイルにより生じる磁束によりバルブ閉位置とバルブ開位置との間で前記磁極片に向けて牽引される一体とされたバルブ部材兼電機子と、
前記バルブ部材兼電機子と前記軸方向調整可能な保持具との間に配され前記バルブ部材兼電機子と前記軸方向調整可能な保持具との間で流体シールを形成し、前記バルブ開位置および閉位置のいずれにおいても前記バルブ本体内の加圧流体が前記コイルに当接しないようにするシール部材とを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３７】
請求項３６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ本体は前記加圧流体を受ける流入ポートと第一バルブシートとを有することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３８】
請求項３７に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記保持具の端部は第二バルブシートを形成し、前記第二バルブシートは前記第一および第二バルブシート間の距離を変化させるよう軸方向に変位可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項３９】
請求項３８に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子は、さらに径方向外側に延びる弁体を有し、前記弁体は前記バルブ閉位置で前記第一バルブシートと当接し、前記バルブ開位置で前記第二バルブシートと当接することを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４０】
請求項３９に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記流入ポートと連通するシリンダポートと、
少なくとも前記シリンダポートと連通する排出ポートとを有し、
前記スロットと前記シール部材とは、前記コイルと前記流入ポート、前記シリンダポートおよび前記排出ポートとの間に配されることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４１】
請求項３６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記バルブ部材兼電機子を摺動自在に受けるソレノイドブッシュであって、前記バルブ部材兼電機子と前記ソレノイドブッシュとの間に流路を形成するものと、
前記磁極片を前記ソレノイドケースに調整可能に接続するよう動作可能で、前記加圧流体を前記バルブ機構から大気に排出する流体排出流路を形成する螺合接続部と、を有し、
前記シール部材は前記流路と前記流体流路とを通じて前記加圧流体が流れるのを防止可能であることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４２】
請求項３６に記載のソレノイド動作バルブ機構であって、
前記シール部材は前記バルブ部材兼電機子を中心として周方向に形成されるスロット中に配されることを特徴とするソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４３】
圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
内部に配されたコイルを有するソレノイドケースと、
前記ソレノイドケースに着脱自在に接続され、流入ポートと第一バルブシートとを有するバルブ本体と、
前記バルブ本体に螺合される軸方向に調整可能な保持具であって、一端部が第二バルブシートを形成するものと、
前記バルブ本体内に摺動自在に配され、前記バルブ閉位置とバルブ開位置との間で前記コイルにより生じる磁束の存在下で移動可能な一体とされたバルブ部材兼電機子と、
前記加圧流体と前記流入ポートを介して連通する前記バルブ部材兼電機子の第一表面領域と、
前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する前記バルブ部材兼電機子の第二表面領域と、
弁体であって、弾性を有する前記弁体が前記バルブシートと当接する前記バルブ閉位置で前記加圧流体と連通する第二表面領域を形成する第一側面を有するものとを有し、
前記弁体の対向する第二側面は前記バルブ開位置において前記加圧流体と連通する第三表面領域を形成し、前記弾性を有する弁体の第二側面を前記第二バルブシートと当接させ、
前記第一表面領域は前記第二表面領域とほぼ等しくされ、前記第一表面領域は前記第一および第二表面領域双方に前記加圧流体が等しく作用することにより前記バルブ閉位置において圧力均衡状態を形成し、
前記第二表面領域は前記第三表面領域とほぼ等しくされ、前記第二および第三表面領域の双方に前記加圧流体が作用することにより前記バルブ開位置において圧力均衡状態を形成することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【請求項４４】
請求項４３に記載の圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構であって、
前記第一および第二表面領域の双方とほぼ等しい前記バルブ部材兼電機子の第三表面領域を有し、前記第三表面領域は前記バルブ開位置において前記加圧流体と連通することを特徴とする圧力均衡ソレノイド動作バルブ機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９２２５８（Ｐ２０１３−９２２５８Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−３１４９１（Ｐ２０１３−３１４９１）
【出願日】平成２５年２月２０日（２０１３．２．２０）
【分割の表示】特願２０１０−５０２０８４（Ｐ２０１０−５０２０８４）の分割
【原出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（５０５２９６４４１）エムエイシー・バルブス，インク (7)
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＣ ＶＡＬＶＥＳ，ＩＮＣ
【住所又は居所原語表記】３０５６９ ＢＥＣＫ ＲＯＡＤ，Ｐ．Ｏ．ＢＯＸ １１１，ＷＩＸＯＭ，ＭＩＣＨＩＧＡＮ ４８３９３，ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年２月２０日（２０１３．２．２０）
【分割の表示】特願２０１０−５０２０８４（Ｐ２０１０−５０２０８４）の分割
【原出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（５０５２９６４４１）エムエイシー・バルブス，インク (7)
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＣ ＶＡＬＶＥＳ，ＩＮＣ
【住所又は居所原語表記】３０５６９ ＢＥＣＫ ＲＯＡＤ，Ｐ．Ｏ．ＢＯＸ １１１，ＷＩＸＯＭ，ＭＩＣＨＩＧＡＮ ４８３９３，ＵＮＩＴＥＤ ＳＴＡＴＥＳ ＯＦ ＡＭＥＲＩＣＡ
【Ｆターム（参考）】
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