バルブ、および流量制御装置

【課題】弁体の移動に伴う不純物の発生を抑えることが可能なバルブを提供する。
【解決手段】開口部１ａを配管内部に備えた弁座１と、開口部１ａを開閉する磁性を備えた弁体２と、配管外部に弁体２を挟んで互いに対向して取り付けられ、一方の磁石のＮ極が他方の磁石のＳ極と対向して第１の磁界を形成し、一方の磁石のＳ極が他方の磁石のＮ極と対向して第２の磁界を形成する一対の磁石３ａ、３ｂと、一対の磁石３ａ、３ｂを挟んで互いに対向し、電流が第１の向きに流れると第１の磁界と同じ向きの磁界を発生させ電流が第２の向きに流れると第２の磁界と同じ向きの磁界を発生させる一対のコイル４ａ、４ｂと、を有し、弁体２は、電流が一対のコイル４ａ、４ｂを第１の向きに流れると第１の磁界に向かって移動し、電流が一対のコイル４ａ、４ｂを第２の向きに流れると第２の磁界に向かって移動することによって開口部１ａを開閉する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管内部に形成された流路を開閉するバルブ、およびそのバルブを備えた流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薬液を塗工対象物に塗布する装置には、一般的に、薬液の供給および停止を行うバルブが配管内部に設けられている。このバルブの駆動手段としてピストンを用いる技術が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
図７は、特許文献１に開示されたバルブの構成を示す断面図である。
図７に示すバルブでは、バルブ本体１１０の内部に、薬液を通過させる開口部を備えた弁座１２０が取り付けられている。弁座１２０の開口部は、弁体１５０が弁座１２０に接触したときに閉鎖し、弁体１５０が弁座１２０から離れたときに開放する。弁体１５０には、ピストン１４０が接続されている。ピストン１４０は、バルブ本体１１０の外部に設けられたシリンダー１３０内で往復移動させられる。この往復移動に伴って弁体１５０は弁座１２０に接触する位置と弁座１２０から離れた位置との間を往復移動する。これにより、弁座１２０の開口部が開閉して薬液の供給および停止が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３９９８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７に示すバルブでは、バルブ本体１１０の内部を流れる薬液がシリンダー１３０に漏れるのを防ぐために、ピストン１４０のシャフト部をシール部材１７０でシールする構造となっている。そのため、ピストン１４０が往復移動すると、シール部材１７０がピストン１４０のシャフト部との摩擦により摩耗し、その結果、摩耗粉が不純物として薬液に混入するおそれがある。
【０００６】
本発明は、弁体の移動に伴う不純物の発生を抑えることが可能なバルブ、およびそのバルブを備えた流量制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のバルブは、流体を通過させる開口部を配管内部に備えた弁座と、前記配管内部で前記弁座の前記開口部を開閉する、磁性を備えた弁体と、配管外部に前記弁体を挟んで互いに対向して取り付けられた一対の磁石であって、一方の磁石のＮ極が他方の磁石のＳ極と対向して第１の磁界を形成し、前記一方の磁石のＳ極が前記他方の磁石のＮ極と対向して前記第１の磁界と逆向きの第２の磁界を形成する一対の磁石と、前記一対の磁石を挟んで互いに対向し、電流が第１の向きに流れると前記第１の磁界と同じ向きの磁界を前記配管内部に発生させ、前記電流が前記第１の向きと反対の第２の向きに流れると前記第２の磁界と同じ向きの磁界を前記配管内部に発生させる一対のコイルと、を有し、前記弁体は、前記電流が前記一対のコイルを前記第１の向きに流れると前記第１の磁界に向かって移動し、かつ前記電流が前記一対のコイルを前記第２の向きに流れると前記第２の磁界に向かって移動することによって、前記弁座の前記開口部を開閉する。
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の流量制御装置は、上記バルブと、前記電流の向きを、前記第１の向きと前記第２の向きとに交互に切り替えて前記一対のコイルに前記電流を流す電流調整部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、磁性を備えた弁体が、一対のコイルに流れる電流の向きに応じて第１の磁界および第２の磁界に移動することによって、弁座の開口部が開閉する。これにより、ピストンを用いずに弁体を移動させることが可能になるので、弁体の移動に伴う不純物の発生を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のバルブの一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示すバルブの一部の構成を示す上面図である。
【図３】弁体が弁座の開口部を閉鎖している状態を示す断面図である。
【図４】弁体が弁座の開口部を開放している状態を示す断面図である。
【図５】図１に示すバルブを備えた流量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明のバルブの他の実施形態を示す断面図である。
【図７】特許文献１に開示されたバルブの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明のバルブの一実施形態を示す断面図である。図２は、図１に示すバルブ１０の一部の構成を示す上面図である。
【００１２】
まず、本実施形態のバルブ１０の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態のバルブ１０は、弁座１と、弁体２と、一対の磁石３ａ、３ｂと、一対のコイル４ａ、４ｂとを有する。
【００１３】
弁座１は、非磁性体の配管５の内部に取り付けられている。弁座１には、流体を通過させる開口部１ａが形成されている。配管５の内部における開口部１ａの下流側には、磁性を備えた弁体２が配置されている。弁体２は、図２に示すように、配管５の内壁に取り付けられた支持部材６によって支持されている。支持部材６は、例えば板ばねのような弾性体で構成されている。
【００１４】
一対の磁石３ａ、３ｂは、配管５の外部に弁体２を挟んで互いに対向して取り付けられている。本実施形態では、図１に示すように、磁石３ａのＮ極が磁石３ｂのＳ極と対向して、これらの間に磁界Ｂ１を形成する。さらに、磁石３ａのＳ極が磁石３ｂのＮ極と対向してこれらの間に磁界Ｂ２を形成する。磁界Ｂ１と磁界Ｂ２に関し、互いの向きは逆向きであり、互いの強度は等しい。
【００１５】
一対のコイル４ａ、４ｂは、磁石３ａ、３ｂを挟んで互いに対向している。コイル４ａ、４ｂを流れる電流の向きに応じて、磁界Ｂ１と同じ向きの磁界Ｂ３（図３参照）、および磁界Ｂ２と同じ向きの磁界Ｂ４（図４参照）が配管５の内部に発生する。以下、本実施形態では、磁界Ｂ３を発生させる電流の向きを第１の向きと称し、磁界Ｂ４を発生させる電流の向きを第２の向きと称する。コイル４ａ、４ｂの中には、コイル４ａ、４ｂに通電することによって発生する磁界Ｂ３、Ｂ４の磁束密度を高めるため、層状の鉄芯７が挿入されている。
【００１６】
次に、本実施形態のバルブの動作について説明する。
【００１７】
電流がコイル４ａ、４ｂに流れていないとき、弁体２は、図１に示すように、磁界Ｂ１および磁界Ｂ２の磁力により中立点に静止している。
【００１８】
電流がコイル４ａ、４ｂを第１の向きに流れると、上述したように磁界Ｂ１と同じ向きの磁界Ｂ３が配管５の内部に発生する。すると、磁界Ｂ１の磁力は磁界Ｂ３の磁力によって強められ、磁界Ｂ２の磁力は磁界Ｂ３の磁力によって弱められる。そのため、磁束の偏りが生じ、磁性体である弁体２を磁界Ｂ１に向かわせる力が発生する。その結果、弁体２は、図３に示すように、弁座１に接触する。これにより開口部１ａが閉鎖される。
【００１９】
電流がコイル４ａ、４ｂを第２の向きに流れると、上述したように磁界Ｂ２と同じ向きの磁界Ｂ４が配管５の内部に発生する。すると、磁界Ｂ１の磁力は磁界Ｂ４の磁力によって弱められ、磁界Ｂ２の磁力は磁界Ｂ４の磁力によって強められる。その結果、今度は、弁体２を磁界Ｂ２に向かわせる力が発生する。その結果、弁体２は、図４に示すように、弁座１から離れる。これにより開口部１ａが開放される。
【００２０】
図５は、図１に示すバルブ１０を備えた流量制御装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【００２１】
図５に示す流量制御装置は、図１に示すバルブ１０に加え、操作部１１と、磁気センサ１２と、電流調整部１３と、を有する。
【００２２】
操作部１１は、予め定められた複数の電流値からいずれかを選択する操作を受け付ける。
【００２３】
磁気センサ１２は、弁体２に取り付けられている。磁気センサ１２は、弁体２が位置する場所の磁界の強度を検出し、検出値を電流調整部１３に送る。
【００２４】
電流調整部１３は、コイル４ａ、４ｂに流す電流の向きを上述した第１の向きと第２の向きとに交互に切り替える。これにより、弁座１による開口部１ａの開閉動作が自動的に行われる。
【００２５】
さらに、電流調整部１３は、コイル４ａ、４ｂに流す電流値を、操作部１１で選択された電流値に設定する。コイル４ａ、４ｂに流す電流値が設定されると、弁体２を移動させる力の大きさが決まる。この力の大きさに応じて、弁体２の第１の磁界Ｂ１への移動速度、および弁体２の第２の磁界Ｂ２への移動速度が決まる。これらの移動速度は、開口部１ａの開放または閉鎖にかかる時間に対応している。したがって、本実施形態では、操作部１１でコイル４ａ、４ｂに流す電流値を選択することによって、開口部１ａの開閉を早くしたり遅くしたりして流量を制御することが可能となる。
【００２６】
さらに、電流調整部１３は、コイル４ａ、４ｂに電流を流しているときに磁気センサ１２の検出値を、弁体２を第１の磁界Ｂ１または第２の磁界Ｂ２に移動させるのに必要な磁界の強度の下限置と比較する。磁気センサ１２の検出値がその下限置を下回っている場合、電流調整部１３は、コイル４ａ、４ｂに流す電流値を大きくする。すなわち、コイル４ａ、４ｂに電流を流した時に弁体２が移動しているか否か判断し、弁体２が移動していない場合に弁体２を移動させるようにフィードバックしている。このフィードバックにより弁体２の確実な移動、すなわち開口部１ａの確実な開閉が確保される。
【００２７】
図７に示すバルブでは、上述したように、弁体１５０を駆動するためにピストン１４０を用いる必要があった。そのため、ピストン１４０の往復移動中に、シール部材１７０がピストン１４０のシャフト部との摩擦により摩耗し、摩耗粉が薬液に混入するおそれがあった。
【００２８】
しかし、本実施形態のバルブ１０では、電流調整部１３が一対のコイル４ａ、４ｂに流れる電流の向きを第１の向きと第２の向きとに交互に変えることによって、弁体２を、第１の磁界Ｂ１および第２の磁界Ｂ２へ移動させている。弁体２は、第１の磁界Ｂ１および第２の磁界Ｂ２への移動によって弁座１の開口部１ａを開閉する。したがって、本実施形態のバルブ１０によれば、ピストンを用いずに、弁体２に弁座１の開口部１ａを開閉させることが可能になる。よって、弁体２の移動に伴う不純物の発生を抑えることが可能となる。
【００２９】
本実施形態では、配管５内を流れる流体の圧力を利用して開口部１ａをスムーズに開放させるために弁体２が開口部１ａの下流側に位置する構成である。しかし、本発明では、図６に示すように、弁体２は、開口部１ａの上流側に位置する構成であってもよい。この構成であっても、電流調整部１３が一対のコイル４ａ、４ｂに流れる電流の向きを第１の向きと第２の向きとに交互に変えることによって、ピストンを用いずに弁体２を移動させられる。よって、弁体２の移動に伴う不純物の発生を抑えることが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１弁座
１ａ開口部
２弁体
３ａ磁石
３ｂ磁石
４ａコイル
４ｂコイル
５配管
６支持部材
７鉄芯
１０バルブ
１１操作部
１２磁気センサ
１３電流調整部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通過させる開口部を配管内部に備えた弁座と、
前記配管内部で前記弁座の前記開口部を開閉する、磁性を備えた弁体と、
配管外部に前記弁体を挟んで互いに対向して取り付けられた一対の磁石であって、一方の磁石のＮ極が他方の磁石のＳ極と対向して第１の磁界を形成し、前記一方の磁石のＳ極が前記他方の磁石のＮ極と対向して前記第１の磁界と逆向きの第２の磁界を形成する一対の磁石と、
前記一対の磁石を挟んで互いに対向し、電流が第１の向きに流れると前記第１の磁界と同じ向きの磁界を前記配管内部に発生させ、前記電流が前記第１の向きと反対の第２の向きに流れると前記第２の磁界と同じ向きの磁界を前記配管内部に発生させる一対のコイルと、を有し、
前記弁体は、前記電流が前記一対のコイルを前記第１の向きに流れると前記第１の磁界に向かって移動し、かつ前記電流が前記一対のコイルを前記第２の向きに流れると前記第２の磁界に向かって移動することによって、前記弁座の前記開口部を開閉する、バルブ。
【請求項２】
前記弁体が、前記配管内部における前記開口部の下流側に配置されている、請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のバルブと、
前記電流の向きを、前記第１の向きと前記第２の向きとに交互に切り替えて前記一対のコイルに前記電流を流す電流調整部と、を有する流量制御装置。
【請求項４】
予め定められた複数の電流値からいずれかを選択する操作を受け付ける操作部をさらに有し、
前記電流調整部は、前記一対のコイルに流す電流値を、前記操作部で選択された電流値に設定する、請求項３に記載の流量制御装置。
【請求項５】
前記弁体に取り付けられ、磁界の強度を検出する磁気センサをさらに有し、
前記電流調整部は、前記一対のコイルに前記電流を前記第１の向きまたは前記第２の向きに流しているときの前記磁気センサの検出値が、前記弁体を前記第１の磁界または前記第２の磁界に移動させるのに必要な磁界の強度の下限値を下回っている場合、前記一対のコイルに流す電流値を大きくする、請求項３または４に記載の流量制御装置。

【図１】