| 【発明の名称】 |
流量制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】大林 敏彦
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| 【要約】 |
【課題】従来の電磁式流量制御弁にあっては、電磁力とスプリングとの釣り合いでプランジャを制御するため、製品のバラツキが発生し易く、このバラツキを少なくするために製品の組み立て時における調整作業が困難であるという問題が発生すると共に閉止状態を完全に保持できないという問題があった。
【解決手段】ステッピングモータ１０の回転を垂直移動に変換する手段と、該垂直変換手段に接続されたプランジャ１７と、該プランジャに形成された弁体１７ａによって弁座７ｅとの開閉を行うようにした流量制御弁である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ステッピングモータの回転を垂直移動に変換する手段と、該垂直変換手段に接続されたプランジャと、該プランジャに形成された弁体によって弁座との開閉を行うようにした流量制御弁。
【請求項２】 ステッピングモータと、該ステッピングモータが取付けられる回転防止ガイドと、該回転防止ガイド内で垂直移動可能に案内され、かつ、前記ステッピングモータの回転により垂直移動する作動駒と、前記回転防止ガイドに取付けられた支持体と、該支持体に取付けられたガイド管と、該ガイド管内を摺動自在に収容されたプランジャと、前記作動駒に一端が取付けられ、かつ、前記支持体内を挿通して他端が前記プランジャに取付けられた作動棒と、前記ガイド管の他端に取付けられ、前記プランジャの先端に形成された弁体と対向した位置に弁座が形成されたブロックとを具備したことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁【請求項３】 前記プランジャと前記支持体との間にスプリングを介在させたことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁【請求項４】 前記支持体内を挿通し、前記プランジャの一端と連結する作動棒の断面積と、プランジャの他端と対向する位置に設けられた弁座の面積とを略同じにし、プランジャの両端面に働く圧力によって発生する軸力をバランスさせたことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、理美容用椅子の昇降や背凭れの起伏を制御するための油圧制御回路に用いられ、前記昇降や起伏を行わせるシリンダーへの油量を制御するための流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来における流量制御弁の構造を図４と共に説明する。図４は電磁弁式流量制御弁にして、１は中空部を有する電磁コイルにして、下部が開放されたケース２内に収容されている。また、前記中空部には鉄等の磁性体による固定磁極子３前記ケース２にネジ３ａによって固定されている。
【０００３】４は前記固定磁極子３の下部に固定されたパイプ、５は該パイプ４内を摺動可能に配置されたプランジャにして、固定磁極子３との間にスプリング６が介在されている。また、プランジャ５の下部には弁棒５ａが形成されている。
【０００４】７は前記ケース２の下端が固定されたブロックにして、油等の流体を供給するための流入口７ａと、前記流体を排出するための流出口７ｂとが形成され、前記流入口７ａには前記ブロック７の前記プランジャ５の下部が収容された空間およびパイプ４とプランジャ５との隙間の液体貯留室７ｃと連通する圧力流入路７ｄと、後述する流量制御部７ｆに連通する流入路７ｇとに分離され、また、前記流出口７ｂには前記プランジャ５の弁棒５ａが臨む前記流入路７ｇと流量制御部７ｆを介して流出路７ｅが連通されている。
【０００５】次に、前記した構造の流量制御弁の動作について説明するに、図示の状態は閉止状態を示し、電磁コイル１への通電が遮断され、スプリング６のバネ力によってプランジャ５が押下されて、弁棒５ａが流量制御部７ｆに移動して流出路７ｅへの通路を塞ぐことにより、流入路７ｇよりの流体の流出路７ｅへの流出を阻止している。
【０００６】この状態において、電磁コイル１に流量に応じた電圧を印加すると、該電圧に応じた量だけスプリング６のバネ力に抗してプランジャ５が上昇すると、弁棒５ａが上昇するので流量制御部７ｆの開口面積が大きくなって、流入路７ｇより流出路７ｅに流体が流れる。
【０００７】ところで、前記した流量制御弁にあっては、プランジャ５は電磁コイル１による電磁力とスプリング６のバネ力との釣り合い力で、流量制御部７ｆの開口面積を制御しているために、製品にバラツキが発生し易いという問題があり、このバラツキを少なくするために、製品の組み立て時の調整作業が面倒であり、かつ、前記調整作業を行ったとしても閉止状態において完全なシール状態を保持することが困難であり、また、開度制御を電圧制御によって行うために制御が複雑になるといった問題があった。
【０００８】前記した閉止状態において完全なシール状態を保つことができないことから、流量制御回路を構成するに際して従来は前記した流量制御弁と、流体の流通と遮断を行う公知の電磁弁を併用したものを設計している。すなわち、図５に示す流量制御回路である。
【０００９】同図において、Ａ１，Ａ２は前記した流量制御弁であり、Ｂ１〜Ｂ５は公知の電磁弁、Ｃはモータおよびポンプからなるモータポンプ、Ｄはリリーフ弁から構成された油圧回路である。Ｅは理容用椅子にして、座部昇降用の油圧シリンダＥ１と背凭れ起伏用の油圧シリンダＥ２が前記油圧回路に接続されている。
【００１０】次に、前記した油圧回路の動作を説明するに、理容用椅子Ｅの座部を上昇させるために流量制御弁Ａ１を所望開度分（上昇速度に対応）だけ開くと共に電磁弁Ｂ２を開放すると、モータポンプＣから油が油圧シリンダＥ１に供給され、前記流量制御弁Ａ１の開度に応じた速度で座部が上昇し、所望の高さ位置で流量制御弁Ａ１と電磁弁Ｂ２とを閉止することにより座部を所望高さ位置で停止することができる。
【００１１】また、背凭れを起立させるために流量制御弁Ａ１を所望開度分だけ開くと共に電磁弁Ｂ２を開放すると、前記した動作と同じように前記流量制御弁Ａ１の開度に応じた速度で油圧シリンダＥ２に油が供給され背凭れが起立し、所望の起立位置で流量制御弁Ａ１と電磁弁Ｂ１とを閉止することにより背凭れを所望の起立位置で停止する。
【００１２】次に、前記した上昇状態の座部を下降させる場合には、流量制御弁Ａ２を所望開度分だけ開くと共に電磁弁Ｂ４，Ｂ５を開放する。これにより、油圧シリンダＥ１内の油が電磁弁Ｂ４、流量制御弁Ａ２および電磁弁Ｂ５を介してタンク内に戻される。これにより、座部が下降して流量制御弁Ａ２を閉じた位置において停止するか、油圧シリンダＥ１のピストンが最下降位置において停止する。
【００１３】なお、保圧用の電磁弁Ｂ５を用いるのは、流量制御弁Ａ２が閉止する直前に電磁弁Ｂ５を閉止し、次いで、電磁弁Ｂ４を閉止することにより、流量制御弁Ａ２上流の油圧力が保持された状態となり、次なる下降動作起動時におけるショックを緩和するものであるが、この用に、流量制御弁Ａ２の上流側の油圧力を保持するためには、別途保圧のための電磁弁Ｂ５を必要とするものである。
【００１４】また、前記した起立状態の背凭れを傾倒させる場合には、前記した座部の下降と同様に、流量制御弁Ａ２を所望開度分だけ開くと共に電磁弁Ｂ３，Ｂ５を開放する。これにより、油圧シリンダＥ１内の油が電磁弁Ｂ３、流量制御弁Ａ２および電磁弁Ｂ５を介してタンク内に戻される。これにより、背凭れが傾倒して流量制御弁Ａ２を閉じた位置において停止するか、油圧シリンダＥ２のピストンが最起立位置において停止する。なお、電磁弁Ｂ５は前記した座部の下降と同様の動作を行う。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従来の電磁式流量制御弁にあっては、電磁力とスプリングとの釣り合いでプランジャを制御するため、製品のバラツキが発生し易く、このバラツキを少なくするために製品の組み立て時における調整作業が困難であるという問題が発生すると共に閉止状態を完全に保持できないという問題も発生した。
【００１６】そして、前記したように閉止状態において完全なシール状態を保つことができないことから、流量制御回路を構成するに際して前記した流量制御弁と、流体の流通と遮断を行う公知の電磁弁を併用しなければならず、流量制御回路の構成が複雑になると共に電磁弁の数も多くなりコストが高くなるといった問題が発生した。
【００１７】本発明は前記した問題点を解決せんとするもので、その目的とするところは、信号に比例した弁の開閉動作が得られるステッピングモータを使用した流量制御弁を用いることで、弁の閉止が確実に行えると共に流量制御回路が簡単となり、かつ、電磁弁の数を減らせることかコストの低減が図れる流量制御弁を提供せんとするにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の流量制御弁は前記した目的を達成せんとするもので、その手段は、ステッピングモータの回転を垂直移動に変換する手段と、該垂直変換手段に接続されたプランジャと、該プランジャに形成された弁体によって弁座との開閉を行うようにしたものである。
【００１９】また、ステッピングモータと、該ステッピングモータが取付けられる回転防止ガイドと、該回転防止ガイド内で垂直移動可能に案内され、かつ、前記ステッピングモータの回転により垂直移動する作動駒と、前記回転防止ガイドに取付けられた支持体と、該支持体に取付けられたガイド管と、該ガイド管内を摺動自在に収容されたプランジャと、前記作動駒に一端が取付けられ、かつ、前記支持体内を挿通して他端が前記プランジャに取付けられた作動棒と、前記ガイド管の他端に取付けられ、前記プランジャの先端に形成された弁体と対向した位置に弁座が形成されたブロックとを具備したものである。
【００２０】さらに、前記プランジャと前記支持体との間にスプリングを介在させることが望ましく、また、前記支持体内を挿通し、前記プランジャの一端と連結する作動棒の断面積と、プランジャの他端と対向する位置に設けられた弁座の面積とを略同じにし、プランジャの両端面に働く圧力によって発生する軸力をバランスさせることが望ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流量制御弁の一実施の形態を図１、図２と共に説明する。なお、前記した従来例と同一符号は同一部分を示し説明は省略する。１０はステッピングモータ（以下、単にモータという）、１１は該モータ１０がネジ止め固定される回転防止ガイドにして、前記モータ１０の出力軸１０ａが導出される空間１１ａが形成されている。
【００２２】１２は前記空間１１ａ内に導出された出力軸１０ａに固定された回転軸にして、先端にネジ部１２ａが形成されている。１３は前記空間１１ａ内に摺動自在に保持された移動駒にして、前記ネジ部１２ａが螺合されるネジ孔１３ａが形成されている。従って、モータ１０の出力軸１０ａが回転すると回転軸１２のネジ部１２ａが回転し、これにより、移動駒１３が空間１１ａ内において上下動するものである。
【００２３】１４は回転防止ガイド１１の下端に固定された円柱状の支持体にして、中心部に作動棒１５が摺動自在に挿通され、該作動棒１５の一端は前記作動駒１３に固定されている。１６は前記支持体１４の下部に嵌合されたガイド管、１７は該ガイド管１６内にある程度の隙間を介して摺動自在に収容された下端に弁体１７ａを有するプランジャである。
【００２４】前記プランジャ１７には前記作動棒１５の他端が嵌合固定され、かつ、作動棒１５が固定された部分には凹部１７ｂが形成され、この凹部１７ｂ内に前記支持体１４との間にスプリング１８が張設されている。また、ガイド管１６の他端はブロック７の弁座７ｈと対向する位置に固定されている。なお、前記スプリング１８を用いるのは、回転軸１２のネジ部１２ａによる遊びをカバーすると共に移動駒１３の上下動時におけるガタツキを吸収するためである。
【００２５】このように構成した流量制御弁はモータ１０にパルス信号を入力すると、該モータ１０はパルス信号の数分だけの角度回転する。この回転は回転軸１２に伝達され、該回転軸１２のネジ部１２ａにより移動駒１３が上下動する。この上下動によって作動棒１５が上下動する。
【００２６】すなわち、モータ１０が作動駒１３を下方に移動させる方向に回転すると、プランジャ１７が下方に移動して弁体１７ａが弁座７ｈに当接して完全密閉状態となり、流入路７ｄからの流体を流出路７ｅへの流出を阻止するように動作する。
【００２７】また、モータ１０が前記したのとは反対方向に回転すると作動駒１３が上昇する方向に移動し、弁体１７ａが弁座７ｈから離開するので、流体は流入路７ｄから流出路７ｅに流出する。
【００２８】そして、前記したプランジャ１７の上下移動において、流入路７ｄからの流体はガイド管１６とプランジャ１７との隙間を介してプランジャ１７と支持体１４との隙間に入り込んでおり、支持体１４に貫通されている作動棒１５による開口面積と、弁座７ｈにおける開口面積が略同一なので、該流体によるプランジャ１７に加わるの上下力がバランスされ、従って、モータ１０の駆動力を低減させることができ、小型のモータ１０を使用することができ軽量、小型、低価格の流量制御弁を節作できる。
【００２９】このような流量制御弁を使用して油圧回路を構成した場合には、図３に示す回路構成となる。なお、図において、本発明の流量制御弁Ｆ１〜Ｆ４であり、他の符号は従来例で示したものと同じ部材である。
【００３０】次に、前記した油圧回路の動作を説明するに、理容用椅子Ｅの座部を上昇させるために流量制御弁Ｆ１を所望開度分（パルス信号の数）だけ開くと、モータポンプＣから油が油圧シリンダＦ１に供給され、前記流量制御弁Ｆ１の開度に応じた速度で座部が上昇し、所望の高さ位置で流量制御弁Ｆ１を閉止することにより座部を所望高さ位置で停止することができる。
【００３１】また、背凭れを起立させるために流量制御弁Ｆ２を所望開度分だけ開くと、前記した動作と同じように前記流量制御弁Ｆ２の開度に応じた速度で油圧シリンダＥ２に油が供給され背凭れが起立し、所望の起立位置で流量制御弁Ｆ２を閉止することにより背凭れを所望の起立位置で停止する。
【００３２】次に、前記した上昇状態の座部を下降させる場合には、流量制御弁Ｆ３を所望開度分だけ開くと、油圧シリンダＥ１内の油が流量制御弁Ｆ３を介してタンク内に戻される。これにより、座部が下降して流量制御弁Ｆ３を閉じた位置において停止するか、油圧シリンダＥ１のピストンが最下降位置において停止する。
【００３３】また、前記した起立状態の背凭れを傾倒させる場合には、前記した座部の下降と同様に、流量制御弁Ｆ４を所望開度分だけ開くと油圧シリンダＥ１内の油が流量制御弁Ｆ４を介してタンク内に戻される。これにより、背凭れが傾倒して流量制御弁Ｆ４を閉じた位置において停止するか、油圧シリンダＥ２のピストンが最起立位置において停止する。
【００３４】このように、従来例における電磁弁Ｂ１〜Ｂ５を無くしても、従来例と同じ動作が行えるのは、本発明に係る流量制御弁は閉止状態が完全に行えるからであり、これにより、油圧回路のコストを大幅に低減することができる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は前記したように、弁の開閉を信号に比例して状態で行えるので、弁開閉調整が非常に簡単に行えると共に、シール面が回転しないことからシール性がよく、かつ、耐久性に優れたものである。
【００３６】また、プランジャの上下に加わる流体圧力がバランスされていることから、ステッピングモータを小型化でき、従って、軽量、小型、かつ、安価な製品を製作できる。
【００３７】さらに、スプリングを支持体とプランジャとの間に介在することにより、回転軸のネジ部による遊びをカバーすると共に移動駒の上下動時におけるガタツキを吸収することができる等の効果を有するものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１０８６７２
【氏名又は名称】タカラベルモント株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月１０日（１９９９．９．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８１４５５
【弁理士】
【氏名又は名称】橘 哲男
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| 【公開番号】 |
特開２００１−８２６２２（Ｐ２００１−８２６２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月３０日（２００１．３．３０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５６９０７ |
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