流体控制阀的制作方法

专利名称：流体控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制流体流通的流体控制阀。
背景技术：
这种流体控制阀通过使容纳在套筒内的阀芯滑动来调节流体通路的流路面积(例如参考专利文献1)。如图14所示，专利文献1中记载的流体控制阀900，在形成有与外部连通的多个流体通路的圆筒状套筒931内可滑动地容纳有直径随轴线方向的位置不同而不同的阀芯932。在阀芯932的轴线方向的一端侧设置有驱动阀芯932的线性电磁阀机构911，在阀芯932的轴线方向的另一端侧设置有弹簧容纳室943以容纳回位弹簧944。回位弹簧944将阀芯932推向线性电磁阀机构911侦U。于是，线性电磁阀机构911克服回位弹簧944的弹性势能使阀芯932移动，从而通过调节阀芯932的位置来控制流体的流通。
专利文献1 :特开平10-122412号公报

发明内容
但是，专利文献1中记载的流体控制阀900由于沿阀芯932的轴线方向设置有线性电磁阀机构911，因此流体控制阀900在阀芯932的轴线方向上的长度不可避免地增加。
此外，在具有空气气缸或电动气缸等其他驱动机构的流体控制阀中，由于这些驱动机构也设置在阀芯的轴线方向上，因此流体控制阀在阀芯的轴线方向上的长度增加也是不可避免的。 本发明是鉴于上述情况而提出的，其主要目的在于提供能够使流体控制阀在阀芯的轴线方向上的长度縮短的流体控制阀。 为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种流体控制阀，包括形成有与外部
连通的多个流体通路的套筒部件、可滑动地容纳在所述套筒部件内的柱状阀芯、和在所述
阀芯的滑动方向上对所述阀芯施加推力的施力装置，所述流体控制阀通过克服所述施力装
置施加的推力使所述阀芯沿其轴线方向滑动来分别调节所述流体通路的流路面积，其特征
在于，所述流体控制阀还包括强磁体部分、永磁体和线圈。所述强磁体部分沿所述阀芯的轴
线方向延伸地形成于所述阀芯上。所述永磁体在与所述阀芯的轴线方向垂直的方向上夹着
所述强磁体部分相向配置，相互之间形成沿所述轴线方向排列且反向的磁场，并且在所述
阀芯的轴线方向上被形成为比所述强磁体部分长。所述线圈相对于所述永磁体配置在与所
述阀芯的轴线方向垂直的方向上，通电将产生穿过所述相向的永磁体的磁场。 根据本发明的第一方面，由于具有沿上述阀芯的轴线方向延伸地形成于上述阀芯
上的强磁体部分、和夹着上述强磁体部分相向配置在与上述阀芯的轴线方向垂直的方向上
且相互之间形成有沿上述轴线方向排列且反向的磁场的永磁体，因此在此轴线方向上延伸
的强磁体部分从永磁体获得磁力。另外，由于永磁体被形成为在上述阀芯的轴线方向上比
上述强磁体部分长，因此在阀芯的轴线方向上强磁体部分位于永磁体的范围内。 在此，由于具有相对于上述永磁体配置在与上述阀芯的轴线方向垂直的方向上且通电后产生穿过上述相向的永磁体的磁场的线圈，因此通过给线圈通电将产生穿过相向的 永磁体的磁场，由此沿轴线方向排列且反向的磁场之一将减弱同时另一个将增强。因此， 作用有磁力以使强磁体部分在阀芯的轴线方向上从磁场减弱的一侧向增强的一侧移动，并 可克服施力装置施加的推力使阀芯移动。因此，通过给配置在与阀芯的轴线方向垂直的方 向上的线圈通电可使形成有强磁体部分的阀芯移动，从而无需在阀芯的轴线方向上设置线 圈、气缸等驱动机构，因此可縮短流体控制阀在阀芯的轴线方向上的长度。此外，作为调节 流体通路的流路面积的形式，包括连续地增大或减小流体通路的流路面积、或在全开和全 闭之间切换流体通路的状态等形式。 由于永磁体被形成为在阀芯的轴线方向上比强磁体部分长，因此强磁体部分在阀 芯的轴线方向上位于永磁体的范围内。从而，通过使线圈通电，强磁体部分就在阀芯的轴线 方向上的永磁体长度范围内移动。 在此，本发明第二方面的特征在于，在本发明的第一方面中，在所述线圈未通电的 状态下，在所述轴线方向的一侧，从所述强磁体部分的端面到所述永磁体的端面的长度被 设定为等于为使所述流体通路的至少之一全开或全闭而需要所述阀芯滑动的长度，因此通 过给线圈通电，在阀芯的轴线方向上在永磁体的长度范围内移动强磁体部分，可容易地将 流体通路的至少之一调节为全开或全闭。 本发明第三方面的特征在于，在本发明的第一方面或第二方面中，还包括磁路形 成部，所述磁路形成部包括夹着所述相向的永磁体以及所述线圈的相向部、和沿与所述阀 芯的轴线方向垂直的面从一侧连接这些相向部的连接部，并且将所述线圈通电产生的磁场 导入所述永磁体。另外，所述套筒部件的多个流体通路包括在所述阀芯和所述连接部之间 通过且与所述阀芯连通的流体通路、和在与所述连接部相对的一侧与所述阀芯连通且在隔 着所述阀芯与所述连接部相对的一侧与外部连通的流体通路。 根据本发明第三方面，由于具有由夹着所述相向的永磁体以及所述线圈的相向 部、和沿与所述阀芯的轴线方向垂直的面从一侧连接这些相向部的连接部构成，且将所述 线圈通电产生的磁场导入所述永磁体的磁路形成部，因此可在不增加流体控制阀在阀芯的 轴线方向上的长度的情况下增大移动阀芯的力。 在此，在连接部的隔着阀芯的相对侧不形成磁路。因而，所述套筒部件的多个流体
通路包括在所述阀芯和所述连接部之间通过、且与所述阀芯连通的流体通路，和在与所述
连接部相对的一侧与所述阀芯连通、且在隔着所述阀芯与所述连接部相对的一侧与外部连
通的流体通路，由此可在阀芯与连接部之间的部分和连接部相对侧不形成磁路的部分形成
流体通路。因此，既可以通过磁路形成部增大阀芯移动力又可以有效地配置流体通路。 本发明第四方面的特征在于，在本发明第一方面或第二方面中，还包括磁路形成
部，所述磁路形成部包括夹着所述相向的永磁体及所述线圈的相向部、和通过所述阀芯的
轴线方向的端部侧连接这些相向部的连接部，并且将所述线圈通电产生的磁场导入所述永
磁体。另外，所述套筒部件的多个流体通路包括在所述相向的永磁体之间与所述阀芯彼此
相对的两侧面分别连通和在与所述阀芯的轴线方向垂直的方向上分别与外部连通的流体通路。 根据本发明的第四方面，由于具有由夹着所述相向的永磁体及所述线圈的相向 部、和通过所述阀芯的轴线方向的端部侧连接这些相向部的连接部构成，且将所述线圈通电产生的磁场导入所述永磁体的磁路形成部，因此尽管在阀芯的轴线方向上形成了磁路， 但是与设置阀芯的驱动机构的情况相比可縮短阀芯的长度。另外，所述套筒部件的多个流 体通路包括在所述相向的永磁体之间与所述阀芯彼此相对的两侧面分别连通且在与所述 阀芯的轴线方向垂直的方向上分别与外部连通的流体通路，因此可以在不形成磁路的方向 上即与阀芯的轴线方向垂直的方向上形成分别与外部连通的流体通路。因此，既可以通过 磁路形成部增大阀芯移动力又可以降低流体的流动阻力。 根据本发明的第五方面，在本发明第一至第四任一方面中，由于所述相向配置的 永磁体由一对永磁体构成，该对永磁体的磁极沿所述阀芯的轴线方向彼此反向排列，因此 可以只由一对永磁体形成磁场。因此，可减少永磁体的数量，从而降低流体控制阀的制造成 本。 在阀芯的强磁体部分和其他部分由不同的材料形成的情况下，需要对这些部分进 行接合，因此该接合部分的强度可能降低。 对于这一点，根据本发明的第六方面，在第一至第五的任一方面中，由于所述阀芯 中除所述强磁体部分以外的部分由非强磁体的铁系材料构成，所述强磁体部分由对所述铁 系材料进行退火处理所形成的强磁体构成，因此，可以使用非强磁体的铁系材料一体地形 成阀芯，通过只对作为强磁体的部分进行退火处理，可以形成强磁体部分和其余的非强磁 体部分。因此，可提高阀芯的强度，同时省略接合工序。 由于阀芯容纳在套筒部件内，因而需要使磁场透过套筒部件作用于阀芯的强磁体 部分。因此，在套筒部件由强磁体形成的情况下，磁场难以作用于阀芯的强磁体部分。
对于这一点，根据本发明第七方面，在第一至第六发明的任一方面中，由于所述套 筒部件由非强磁体的合成树脂形成，因此磁场可透过套筒部件作用于阀芯的强磁体部分。


图1为第1实施方式涉及的流体控制阀的构成的截面图。图2为图1的流体控制阀的构成的主视图。图3为图1的流体控制阀的构成的侧视图。图4为沿图1中4-4线的截面图。图5为沿图2中5-5线的截面图。图6为图4的流体控制阀的动作的截面图。图7为图1的流体控制阀的动作的截面图。图8为第2实施方式涉及的流体控制阀的构成的截面图。图9为沿图8中9-9线的截面图。图10为第3实施方式涉及的流体控制阀的构成的截面图。图11为沿图10中11-11线的截面图。图12为第4实施方式涉及的流体控制阀的构成的截面图。图13为沿图12中13-13线的截面图。图14为现有的流体控制阀的构成的截面图。
具体实施例方式(第一实施方式) 以下将参照附图对具体体现了本发明涉及的流体控制阀的第一实施方式进行说 明。图1为在包含流体控制阀的流体通路的平面进行剖切后的截面图。 如图1所示，流体控制阀具有截面呈矩形形状的套筒部件10。在套筒部件10的宽 度方向的中央附近沿其长度方向形成有气缸16。气缸16被形成为贯通套筒部件10并由0 型环25a、25b以及盖26a、26b密封其开口部。套筒部件10由强磁体以外的材料形成，例如 由非强磁体的合成树脂形成。 圆柱状阀芯20容纳在气缸16中并可沿气缸16的轴线滑动。阀芯20的轴线和气 缸16的轴线重合。在气缸16的轴线方向上，阀芯20被形成为短于气缸16，在气缸16中比 阀芯20的两端进一步延长的部分分别作为弹簧23a、23b的容纳室16a、16b。在阀芯20的 轴线方向的端面上分别形成凹部22a、22b。此外，弹簧23a、23b与阀芯20抵接的端部分别 嵌合在凹部22a、22b中。阀芯20在轴线方向上由弹簧23a、23b分别以反向相等的力提供 弹性势能，弹性力相互平衡的位置将成为阀芯20的中立位置。此外，弹簧23a、23b构成在 滑动方向上推动阀芯的势能赋予装置。 在气缸16的轴线方向的两端部附近分别设有滑动轴承24a、24b以可滑动地支承 阀芯20。此外，阀芯20中形成有沿其中心轴贯穿的贯通孔21。于是，阀芯20滑动时，容纳 室16a、16b内的流体从容纳室16a、16b之中压力高的一方移动到压力低的一方。由此，可 抑制阀芯20滑动时由于容纳室16a、16b内的流体受到压力而使阻碍增大。
此外，套筒部件10中形成有分别与外部连通的供给通路11、第l排出通路13以及 第2排出通路15。供给通路11在套筒部件10中在与阀芯20的轴线方向垂直的侧面开口 并在阀芯20和后述的磁轭的垂直部30c之间通过，呈直线状延伸。分别与供给通路11和 上述气缸16垂直连通的第1供给通路12和第2供给通路14从供给通路11的上游侧顺序 地形成为直线状。直线状的第1排出通路13和第2排出通路15形成于第1供给通路12 和第2供给通路14的各延长线上。第1排出通路13和第2排出通路15分别与气缸16垂 直连通。即，排出通路13、15在磁轭的垂直部30c的相对侧与阀芯20连通、并在与垂直部 30c隔着阀芯20相对的一侧与外部连通。这些供给通路12、 14以及排出通路13、15垂直于 上述磁轭的垂直部30c。第1供给通路12和第2供给通路14沿阀芯20的轴线方向平行地 排列，第1排出通路13和第2排出通路15沿阀芯20的轴线方向平行地排列。这样，供给 通路11、第1供给通路12、第2供给通路14、第1排出通路13以及第2排出通路15沿着包 含阀芯20的中心轴且垂直于磁轭的垂直部30c的平面形成。该通路的任何一个均被形成 为截面为圆形且直径相同。 阀芯20包括配置在轴线方向两端的端部20a、20b和由端部20a、20b夹着的配置 在轴线方向中间的中间部20c。端部20a、20b由非强磁体材料形成，具体可由铝形成。中 间部20c由强磁体形成，具体可由钢形成。在阀芯20的端部20a、20b的外周面上分别形成 有槽27、28，槽27、28沿阀芯20轴线方向的宽度大致等于供给通路12、 14的直径。这些槽 27、28被形成为当阀芯20处于中立位置(图l的位置)时它们各自的一半宽度分别处于与 第1供给通路12和第2供给通路14重叠的位置上。于是，在阀芯20的轴线方向上，槽27、 槽28分别与第1供给通路12和第2供给通路14重叠的宽度越大，流路面积就越大，通过阀芯20分别流通到第1排出通路13、第2排出通路15的流体的流量就越多。因此，通过调 节阀芯20在滑动方向(轴线方向)上的位置，可以控制从第1供给通路12流通到第1排 出通路13的流体流量以及从第2供给通路14流通到第2排出通路15的流体流量。此外， 供给通路12、14之一全开时，另一个全闭；供给通路12、14之一半开时，另一个也半开。
图2为从排出通路13、 15的开口侧观察流体控制阀的主视图，图3为从供给通路 11的开口侧观察流体控制阀的侧视图。 如图2、3所示，套筒部件10中，阀芯20的轴线方向的两端部设置有垂直于其轴线 方向的矩形板状的侧壁部10a、10b。此外，磁轭30上按照以垂直部30c为基端垂直伸出的 方式设置有相向部30d、30e。这样，在侧壁部10a和侧壁部10b之间，相向部30d和相向部 30e由垂直部30c连接，由这些相向部30d、30e以及垂直部30c构成的磁轭30形成磁路。 这些相向部30d、30e以及垂直部30c由在阀芯20的轴线方向上层叠的钢板一体地形成。
相向部30d和气缸16(阀芯20)之间设置有轴线方向垂直于相向部30d的线圈 40a，相向部30e和气缸16 (阀芯20)之间设置有轴线方向垂直于相向部30e的线圈40b。 因此，线圈40a、阀芯20以及线圈40b由相向部30d和相向部30e夹着。相向部30d和相向 部30e彼此平行地设置，并且与包含排出通路13、 15的两中心轴的平面平行。此外，这些相 向部30d、30e、线圈40a、40b、以及排出通路13、15在线圈40a、40b的轴线方向上对称地形成。
图4为沿图1中4-4线的截面图，图5为沿图2中5_5线的截面图。
如图4、5所示，在磁轭30的相向部30d、30e的中央附近分别设置有圆柱状的凸部 30a、30b。凸部30a、30b延伸到气缸16的近旁，其端面呈沿气缸10的周面形状的圆弧状。 凸部30a、30b分别垂直于相向部30d、30e —体地形成。凸部30a、30b相对于气缸16垂直 地延伸。 气缸16和凸部30a之间设置有永磁体50a，气缸16和凸部30b之间设置有永磁 体50b。永磁体50a、50b被形成为以截面呈沿气缸16的周面形状的圆弧状在阀芯20的轴 线方向上延伸，永磁体50a、50b分别固定在凸部30a、30b的端面上。永磁体50a和永磁体 50b在与阀芯20轴线方向垂直的方向上夹着阀芯20的中间部20c相向配置。于是，相向的 一对永磁体50a、50b沿阀芯20的轴线方向磁极反向地配置。具体地，永磁体50a被设置成 沿阀芯20的轴线方向阀芯20的端部20a侧为S极、端部20b侧为N极；永磁体50b被设置 成沿阀芯20的轴线方向阀芯20的端部20a侧为N极、端部20b侧为S极。永磁体50a、50b 均以N极部分和S极部分的长度相等的形式形成在阀芯20的轴线方向上。这样，如箭头A 及箭头B所示，在永磁体50a和永磁体50b之间形成沿阀芯20的轴线方向反向的磁场。
上述磁轭30的凸部30a、30b分别成为上述线圈40a、40b的铁心，通过在凸部30a、 30b的周围缠绕导线来形成线圈40a、40b。这些线圈40a、40b相对于永磁体50a、50b配置 在与阀芯20的轴线方向垂直的方向上，如箭头C所示，通电可产生贯穿相向的永磁体50a、 50b以及阀芯20的中间部20c的磁场。此外，通过反向通电可使线圈40a、40b产生与箭头 C反向的磁场。 磁轭30具有夹着相向的永磁体50a、50b以及线圈40a、40b的相向部30d和相向 部30e。垂直部30c沿垂直于阀芯20的轴线方向的面T从一侧(隔着供给通路11与气缸 16相对的侧)连接该相向部30d、30e。即，沿垂直于阀芯20轴线方向的面T，在这些相向部 30d、30e的另一侧(隔着气缸16与供给通路11相对的侧)不设置连接相向部30d、30e的垂直部。这样形成的磁轭30，如箭头C所示，由线圈40a、40b通电产生的磁场导入永磁体 50a、50b。此外，磁轭30的垂直部30c构成沿垂直于阀芯20轴线方向的面T从一侧连接这 些相向部30d、30e的连接部，磁轭30构成将线圈40a、40b通电产生的磁场导入永磁体50a、 50b的磁路形成部。 在阀芯20的轴线方向上，永磁体50a、50b被形成为比阀芯20的中间部20c(强磁 体部分)长，具体地，永磁体50a、50b被形成为中间部20c的长度的2倍。因此，在阀芯20 的轴线方向上，在中间部20c位于永磁体50a、50b的中央部的中立状态下，中间部20的一 半与永磁体50a、50b的N极重叠、另一半和永磁体50a、50b的S极重叠。在线圈40a、40b 不通电的状态下，在阀芯20轴线方向的弹簧23a侧，从中间部20c的端面到永磁体50a、50b 的端面的长度被设定为等于为使上述第1供给通路12全开和上述第2供给通路14全闭阀 芯20需要滑动的长度。在线圈40a、40b不通电的状态下，在阀芯20轴线方向的弹簧23b 侧，中间部20c的端面到永磁体50a、50b的端面的长度被设定为等于为使上述第1供给通 路12全闭和上述第2供给通路14全开阀芯20需要滑动的长度。于是，在阀芯20的轴线 方向上，中间部20c与永磁体50a、50b不重叠的范围成为中间部20c移动的范围。S卩，在阀 芯20的轴线方向上，中间部20c在永磁体50a、50b的长度范围内移动。
在永磁体50a、50b和阀芯20的中间部20c之间存在构成气缸16内壁的套筒部件 10的合成树脂。即，由永磁体50a、50b和线圈40a、40b产生的磁场穿透套筒部件10作用于 阀芯20的中间部20c。因此，在套筒部件10中，夹在永磁体50a、50b和阀芯20的中间部 20c之间的部分以能够确保气缸16刚性的最小厚度形成，以便磁场有效地穿透该部分。
在线圈40a、40b不通电的状态下，不产生箭头C所示的磁场，但由永磁体50a、50b 产生箭头A和箭头B所示的磁场。这种状态下，由铝形成的端部20a、20b不受磁力的作用。 由钢形成的中间部20c虽受磁力作用，但在阀芯20的轴线方向上其磁力平衡。此外，在线 圈40a、40b处于不通电的中立状态时，通过在滑动方向上推动阀芯20的上述弹簧23a、23b 的弹性势能的作用，中间部20c在阀芯20的轴线方向上位于永磁体50a、50b的中央。
下面，对这样构成的流体控制阀的动作进行说明。 在使阀芯20沿轴线方向移动的情况下，控制线圈40a、40b的通电方向及其电流的 大小。例如，给线圈40a、40b通电，如箭头C所示，产生从永磁体50b到永磁体50a的方向 上贯通的磁场，箭头A所示的从永磁体50a的N极朝向永磁体50b的S极的磁场将减弱，箭 头B所示的从永磁体50b的N极朝向永磁体50a的S极的磁场将增强。
于是，例如如图6所示，在永磁体50a和永磁体50b之间，从永磁体50a的N极朝 向永磁体50b的S极的磁场将消失，从而形成箭头D所示的从永磁体50b的N极朝向永磁 体50a的S极的强磁场。此磁场作用于阀芯20的中间部20c，对阀芯20在轴线方向上施加 使阀芯20向弹簧23a侧移动的力。 因此，如图7所示，阀芯20将克服弹簧23a的弹性势能向供给通路11的开口方向 移动，第1供给通路12和第1排出通路13的流路面积将增大，同时第2供给通路14和第 2排出通路15的流路面积将减小。在此，线圈40a、40b的通电量越大，产生的磁场就越强， 因而从永磁体50a的N极朝向永磁体50b的S极的磁场将减弱，同时从永磁体50b的N极 朝向永磁体50a的S极的磁场将增强。因此，通过控制线圈40a、40b的通电量可以控制使 阀芯20移动的磁力大小，进而控制阀芯20的移动量。
此外，使阀芯20在轴线方向上向相反侧移动的情况下，可以通过使线圈40a、40b 的通电方向反向并控制通电量来控制阀芯20的移动量。这样，可以调节供给通路12、14的 流路面积从而控制流体的流量。 根据以上详细说明的本实施方式的构成，可取得以下效果。 由于具有沿阀芯20的轴线方向延伸地形成在阀芯20上的中间部20c(强磁体部 分)、夹着阀芯20的中间部20c相向地配置在与阀芯20的轴线方向垂直的方向上且相互之 间形成沿轴线方向彼此反向的磁场(图4中箭头A和箭头B所示的磁场)的永磁体50a、 50b，因此，沿轴线方向延伸的中间部20c受到来自永磁体50a、50b的磁力作用。此外，永磁 体50a、50b被形成为在阀芯20的轴线方向上比中间部20c更长，因此在阀芯20的轴线方 向上中间部20c位于永磁体50a、50b的范围内。 在此，由于具有相对于永磁体50a、50b配置在与阀芯20的轴线方向垂直的方向上 且通过通电可产生贯穿相向的永磁体50a、50b的磁场(图4中箭头C所示的磁场)的线圈 40a、40b，因此通过给线圈40a、40b通电可以产生贯穿相向的永磁体50a、50b的磁场，从而 沿轴线方向彼此反向的一个磁场将减弱同时另一个磁场将增强。因此，在阀芯20的轴线方 向上作用有磁力以使中间部20c从磁场减弱的一侧向磁场增强的一侧移动，从而可以克服 弹簧23a、23b的弹性势能使阀芯20移动。因此，由于通过给配置在与阀芯20轴线方向垂 直的方向上的线圈40a、40b通电可以使形成有中间部20c的阀芯20移动，因而没有必要在 阀芯20的轴线方向上设置线圈、气缸等驱动机构，因此可縮短流体控制阀在阀芯20的轴线 方向上的长度。 由于永磁体50a、50b被形成为在阀芯20的轴线方向上比中间部20c长，因此中间 部20c在阀芯20的轴线方向上位于永磁体50a、50b的范围内。于是，通过给线圈40a、40b 通电，中间部20c在阀芯20的轴线方向上在永磁体50a、50b的长度范围内移动。
在此，在线圈40a、40b不通电的状态下，在阀芯20轴线方向的一侧从中间部20c 的端面到永磁体50a、50b的端面的长度设定为等于为使流体通路的至少之一全开或者全 闭阀芯20需要滑动的长度，因此，通过给线圈40a、40b通电，中间部20c沿阀芯20的轴线 方向在永磁体50a、50b的长度范围内移动，从而可以容易地将流体通路的至少之一调节为 全开或者全闭。 由于具有包括夹着相向的永磁体50a、50b及线圈40a、40b的相向部30d、30e和沿 垂直于阀芯20轴线方向的面T从一侧连接这些相向部30d、30e的垂直部30c的、能够将线 圈40a、40b通电产生的磁场导入永磁体50a、50b的磁轭30 (磁路形成部)，因此在不增加流 体控制阀在阀芯20轴线方向上的长度的情况下可增大使阀芯20移动的力。
在此，在垂直部30c隔着阀芯20的相对侧不形成磁路。于是，形成在套筒部件10 上的多个流体通路包括在阀芯20和垂直部30c之间通过且与阀芯20连通的供给通路11、 12、 14，以及在垂直部30c的相对侧与阀芯20连通而在垂直部30c隔着阀芯20的相对侧与 外部连通的排出通路13、 15。因此，可在阀芯20和垂直部30c之间的部分以及在垂直部30c 的相对侧不形成磁路的部分形成流体通路。所以，既可以通过磁轭30增大使阀芯20移动 的力又可以有效地配置流体通路。 相向配置的永磁体由沿阀芯20的轴线方向彼此反向地排列磁极的一对永磁体 50a、50b构成，因此只需一对永磁体50a、50b就可以形成磁场。所以，可以减少永磁体的数量，从而降低流体控制阀的制造成本。 由于阀芯20容纳在套筒部件10内，因而需要使磁场透过套筒部件10作用于阀芯 20的中间部20c(强磁体部分)上。为此，在套筒部件10由强磁体形成的情况下，磁场难以 作用于阀芯20的中间部20c。 对于这一点，根据本实施方式，由于套筒部件10由非强磁体的合成树脂形成，因 而磁场可穿透套筒部件10作用于阀芯20的中间部20c。此外，在套筒部件10中，夹在永磁 体50a、50b和阀芯20的中间部20c之间的部分以能够确保气缸16刚性的最低限度的厚度 形成，以便磁场有效地穿透该部分。因此，可增大作用于阀芯20的中间部20c的磁力，从而 无需使用强磁力的永磁体或增大线圈的通电量。
(第二实施方式) 以下，参照附图对具体体现了本发明涉及的流体控制阀的第二实施方式进行说 明。以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于和第一实施方式相同的部件使用相 同附图标记并省略其说明。 本实施方式中，形成磁路的磁轭的构成以及形成在套筒部件上的流体通路的构成 从第一实施方式变化而来。此外，图8为沿包含流体控制阀的流体通路的平面剖切后的截 面图，图9为沿图8中9-9线的截面图。 如图8、图9所示，套筒部件110中按照在相向的永磁体50a、50b之间沿同一平面 延伸的方式形成有供给通路111、第1供给通路112、第2供给通路114、第1排出通路13以 及第2排出通路15。供给通路111在与阀芯20的轴线方向垂直的方向上与外部连通。供 给通路112U14分别与供给通路111连通且分别垂直地与气缸16(阀芯20)连通。供给通 路112和排出通路13分别与阀芯20的彼此相对的两侧面连通，供给通路114和排出通路 15分别与阀芯20的彼此相对的两侧面连通。即，供给通路112和排出通路13在夹着阀芯 20的彼此相对侧与阀芯20连通，供给通路114和排出通路15在夹着阀芯20的彼此相对侧 与阀芯20连通。在第1供给通路112以及第2供给通路114各自的延长线上形成有直线 状的第1排出通路13和第2排出通路15。排出通路13、 15在与阀芯20轴线方向垂直的方 向上分别与外部连通。此外，这些通路都被形成为截面为圆形且具有相同直径。
磁轭130被形成为通过阀芯20的轴线方向的端部侧且连接相向部130d、130e。具 体地，磁轭130具有夹着永磁体50a、50b以及线圈40a、40b的相向部130d、130e。相向部 130d、130e分别被形成为垂直于线圈40a、40b的轴线方向的矩形板状。垂直部130c(连接 部)通过阀芯20的轴线方向的两端部侧分别连接这些相向部130d、130e。由这些相向部 130d、130e和垂直部130c构成的磁轭130形成磁路。这些相向部130d、130e以及垂直部 130c由层叠在排出通路13、15延伸方向上的钢板一体地形成。这样形成的磁轭130，如箭 头C所示，可将线圈40a、40b通电产生的磁场导入永磁体50a、50b。 根据以上详细说明的本实施方式的构成，在与第一实施方式相应效果的基础上， 还可取得以下良好效果。 由于具有包括夹着相向的永磁体50a、50b以及线圈40a、40b的相向部130d、130e 以及通过阀芯20的轴线方向的端部侧连接这些相向部130d、130e的垂直部130c的、能够 将线圈40a、40b通电产生的磁场导入永磁体50a、50b的磁轭130，因而尽管在阀芯20的轴 线方向上设有磁轭130的垂直部130c，但是与设置阀芯20的驱动机构的情况相比，其长度可以縮短。于是，由于套筒部件110的多个流体通路包括在相向的永磁体50a、50b之间分 别与阀芯20的彼此相对的两侧面连通且在与阀芯20轴线方向垂直的方向上分别与外部连 通的供给通路111以及排出通路13、15，因而能够在不形成磁路的方向上即在与阀芯20的 轴线方向平行的方向上形成分别与外部连通的流体通路。所以，既可以通过磁轭130增大 使阀芯20移动的力又可以降低流体的流动阻力。 由于磁轭130的垂直部130c形成于阀芯20的轴线方向的两端部侧，因此与垂直 部130c仅形成在一个端部侧的情况相比，可有效地传导磁场。所以，可进一步增大使阀芯 20移动的力。
(第三实施方式) 以下，参照附图对具体体现了本发明涉及的流体控制阀的第三实施方式进行说 明。以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，同时对于与第一实施方式相同的部件使 用相同的附图标记，对于第一实施方式已有部件使用增加200的附图标记并省略相关说 明。 本实施方式中，形成在套筒部件上的流体通路的构成以及对该通路的流路面积进 行调节的阀芯的构成变更自第一实施方式。此外，图10为沿包括流体控制阀流体通路的平 面剖切的截面图，图11为沿图10中11-11线的截面图。 如图10、 11所示，在套筒部件210上形成有分别与外部连通的供给通路211、第1 排出通路213、第2排出通路215以及第3排出通路218。供给通路211在套筒部件210中 在与阀芯220的轴线方向垂直的侧面上开口，且在阀芯220和磁轭230的垂直部230c之间 通过并直线状延伸。于是，与供给通路211和上述气缸216分别垂直地连通的第1供给通 路212、第2供给通路214以及第3供给通路217从供给通路211的上游侧依次直线状地 形成。在第1供给通路212、第2供给通路214以及第3供给通路217各自的延长线上形 成有直线状的第1排出通路213、第2排出通路215以及第3排出通路218。第1排出通路 213、第2排出通路215以及第3排出通路218分别垂直地与气缸216连通。S卩，排出通路 213、215、218在磁轭230的垂直部230c的相对侧与阀芯220连通并在垂直部230c隔着阀 芯220的相对侧与外部连通。 这些供给通路212、214、217以及排出通路213、215、218被形成为垂直于磁轭230 的垂直部230c。第1供给通路212、第2供给通路214以及第3供给通路217沿阀芯220的 轴线方向排列且平行地形成，第1排出通路213、第2排出通路215以及第3排出通路218 沿阀芯220的轴线方向排列且平行地形成。这样，供给通路211、第1供给通路212、第2供 给通路214、第3供给通路217、第1排出通路213、第2排出通路215以及第3排出通路218 沿包含阀芯220的中心轴且垂直于磁轭230的垂直部230c的平面形成。这些通路的截面 均为圆形且具有相同的直径。 阀芯220由配置在轴线方向两端的端部220a、220b和夹在该两端部220a、220b之 间且配置在轴线方向的中间的中间部220c构成。端部220a、220b由非强磁体材料形成，具 体由铝形成。中间部220c由强磁体形成，具体由钢形成。在阀芯220中，端部220a的外周 面上形成有槽227，槽227在阀芯220轴线方向上的宽度大致等于供给通路212的直径，端 部220b的外周面上分别形成有槽22S、229，槽228、229在阀芯220轴线方向上的宽度大致 等于供给通路214、217的直径。为了关闭第2供给通路214，在阀芯220的轴线方向上中间部220c的宽度需要等于供给通路214的直径。在此，在阀芯220的轴线方向上，中间部 220c的宽度被形成为大于供给通路214的直径，具体而言为供给通路214直径的大致2倍。 在阀芯220处于中立位置(图10、 11的位置)时，第1供给通路212以及第3供给通路217 全闭，第2供给通路214全开。于是，在阀芯220的轴线方向上，这些槽227 229与各供 给通路重叠的宽度越大流路面积就越大，通过阀芯220在各排出通路中流通的流体的量就 越多。因此，通过调节阀芯220在滑动方向(轴线方向)上的位置，可以控制在各通路中流 通的流体的量。 在阀芯220的轴线方向上，永磁体250a、 250b被形成为比阀芯220的中间部 220c(强磁体部分)长，具体地，永磁体250a、250b为中间部220c的长度的2倍。因此，在 阀芯220的轴线方向上，在中间部220c位于永磁体250a、250b的中央部的中立状态下，中 间部220c的一半与永磁体250a、250b的N极重叠、另一半与和永磁体250a、250b的S极重 叠。此外，在阀芯220的轴线方向上，在永磁体250a中S极的一半与阀芯220的槽227 —致 地重叠，N极的一半与阀芯220的槽228 —致地重叠。在永磁体250b中N极的一半与阀芯 220的槽227 —致地重叠，S极的一半与阀芯220的槽228 —致地重叠。在线圈240a、240b 不通电的状态下，在阀芯220的轴线方向上的弹簧223a侧，从中间部220c的端面到永磁体 250a、250b的端面的长度被设定为等于为使上述第1供给通路212全开且上述第2供给通 路214全闭阀芯220需要滑动的长度。在线圈240a、240b不通电的状态下，在阀芯220的 轴线方向上的弹簧223b侧，从中间部220c的端面到永磁体250a、250b的端面的长度被设 定为等于为使上述第2供给通路214全闭且上述第3供给通路217全开阀芯220需要滑动 的长度。 于是，在阀芯220的轴线方向上，中间部220c不与永磁体250a、250b重叠的范围 成为中间部220c移动的范围。S卩，在阀芯220的轴线方向上，中间部220c在永磁体250a、 250b的长度范围内移动。在线圈240a、240b不通电的中立状态时，通过弹簧223a、223b在 滑动方向上推动阀芯220的弹性势能的作用，在阀芯220轴线方向上中间部220c位于永磁 体250a、250b的中央。 根据以上详细说明的本实施方式的构成，在与第一实施方式相应效果的基础上， 还可取得以下效果。 在阀芯220的轴线方向上，永磁体250a的S极的一半与阀芯220的槽227 —致地 重叠且N极的一半与阀芯220的槽228 —致地重叠，永磁体250b的N极与阀芯220的槽 227 —致地重叠且S极的一半与阀芯220的槽228 —致地重叠。于是，在阀芯220的轴线方 向上，中间部220c在永磁体250a、250b的长度范围内移动，因此通过给线圈240a、240b通 电，可以使阀芯220只移动槽227、228宽度的距离且可以从全开到全闭分别调节供给通路 212、214、217。 为了关闭第2供给通路214，在阀芯220的轴线方向上中间部220c的宽度需要等 于供给通路214的直径。本实施方式中，在阀芯220的轴线方向上中间部220c的宽度被形 成为比供给通路214的直径长、具体为其直径的大致2倍，因此可在更广的范围内接收穿过 中间部220c的磁场。从而，可进一步增大使阀芯220移动的力。 [OOSS](第四实施方式) 以下，参照附图对具体体现了本实施方式涉及的流体控制阀的第四实施方式进行说明。以与第一实施方式的不同点为中心进行说明，对于与第一实施方式相同的部件使用 相同的附图标记并省略相关说明。 本实施方式中，永磁体的构成从第一实施方式变化而来。此外，图12为沿与包括 流体控制阀的流体通路的平面垂直的平面剖切后的截面图，图13为沿图12中13-13线的 截面图。 如图12、13所示，气缸16和凸部30a之间设置有永磁体351a、352a，气缸16和凸 部30b之间设置有永磁体351b、352b。这些永磁体被形成为沿阀芯20的轴线方向延伸且其 截面为沿气缸16周面的圆弧状，永磁体分别固定在同样以圆弧状沿轴线方向延伸形成的 凸部30a、30b的端面上。永磁体351a和永磁体351b在与阀芯20的轴线方向垂直的方向 上夹着阀芯20的中间部20c相向配置，永磁体352a和352b在与阀芯20的轴线方向垂直 的方向上夹着中间部220c相向配置。永磁体351a和永磁体352a并排地配置在阀芯220 的轴线方向上，永磁体351b和永磁体352b并排地配置在阀芯220轴线方向上。
这些永磁体均为径向各向异性的永磁体且磁极配置在与阀芯20轴线方向垂直的 方向上。永磁体351a和永磁体352a的磁极排列彼此相反，具体地，永磁体351a在阀芯20 侧为S极，永磁体352a在阀芯20侧为N极。永磁体351b和永磁体352b的磁极排列彼此 相反，具体地，永磁体35lb在阀芯20侧为N极，永磁体352b在阀芯20侧为S极。永磁体 351a、352a在阀芯20轴线方向上的长度相等，永磁体351b、352b在阀芯20轴线方向上的 长度相等。由此形成了如箭头A所示的从永磁体352a的N极朝向永磁体352b的S极的磁 场，如箭头B所示的从永磁体351b的N极朝向永磁体351a的S极的磁场。即，这些永磁体 可产生沿阀芯20轴线方向排列且彼此反向的磁场。 在阀芯20的轴线方向上，永磁体35la、352a的总长度和永磁体35lb、352b的总 长度被形成为分别比阀芯20的中间部20c(强磁体部分)长，具体地，永磁体351a、352a、 351b、352b总共等于中间部20的长度。因此，在阀芯20的轴线方向上，当中间部20c位于 永磁体351a和永磁体352a (永磁体351b和永磁体352b)边界部的中立状态时，中间部20c 各有一半与永磁体351a、352a、351b、352b分别重叠。此外，在阀芯20的轴线方向上，中间 部20c不与永磁体351a、351b重叠的范围和中间部20c不与永磁体352a、352b重叠的范围 成为中间部20c移动的范围。S卩，在阀芯20的轴线方向上，中间部20c在永磁体351a和永 磁体352a (永磁体351b和永磁体352b)的长度范围内滑动。 即使根据以上详细说明的本实施方式的构成，也能够取得于与第一实施方式相应 的效果。 本发明并不仅限于上述实施方式，例如也可按以下形式实施。 在上述各实施方式中采用了圆柱状的阀芯，但也可使用方柱状阀芯等具有其他截 面形状的柱状阀芯。 在上述各实施方式中，在气缸轴线方向的两端部附近分别设置了滑动轴承，但也 可在阀芯两端部的外周一体地设置滑动阻力小的部件以取代该滑动轴承，或者省略滑动轴 承。 在上述各实施方式中，以连续地增大或减小流体通路的流路面积作为调节流体通
路的流路面积的方式，但也可按全开和全闭的方式对流体通路进行切换。 在上述各实施方式中，阀芯20的端部20a、20b以及阀芯220的端部220a、220b全部由非强磁体的铝形成，但如果将它们配置在永磁体及线圈产生的磁场的影响可以忽略的 位置上，那么阀芯的端部也可以包括强磁体部分。 在上述第2实施方式中，磁轭130的垂直部130c形成在阀芯20轴线方向的两端 部侧，但也可只在阀芯20轴线方向的一端部侧形成磁轭130的垂直部130c。此外，也可省 略磁轭130的垂直部130c。根据这种构成，尽管移动阀芯20的力变小，但是可以縮短流体 控制阀在阀芯20的轴线方向上的长度。 在上述各实施方式中，相向配置线圈以使其夹着阀芯和非永磁体。但也可以相对
于永磁体只在与阀芯轴线方向垂直的方向的一侧配置线圈。即使在这种情况下，通过包括
将线圈通电产生的磁场导入永磁体的磁路形成部的结构也可以保证移动阀芯的力。 在上述各实施方式中，沿包含阀芯的中心轴且垂直于磁轭垂直部的平面、即沿平
行于磁轭的相向部的平面形成供给通路和排出通路，但如果处于相向的永磁体之间也可沿
与上述平面倾斜的平面形成供给通路和排出通路。此外，供给通路和排出通路也可以不必
沿特定的平面形成。 在上述各实施方式中，采用了从一个供给通路分流到多个供给通路的流体通路，
但也可采用由各自独立的供给通路形成的流体通路。这种情况下，与第2实施方式同样，通
过具有由夹着相向的永磁体及线圈的相向部和通过阀芯轴线方向的端部侧连接这些相向
部的连接部所形成的磁路形成部，可在相向的永磁体之间直线状地形成各供给通路，并且
在不形成磁路的方向上即在与阀芯轴线方向平行的方向上使各通路分别与外部连通。因
此，既可以通过磁路形成部增大移动阀芯的力又可以降低流体的流动阻力。 在上述各实施方式中，将本发明具体实施为使流体从供给通路11侧通过阀芯20
流向排出通路13、15侧的流体控制阀、或者使流体从供给通路111侧通过阀芯20流向排出
通路13、15侧的流体控制阀，但是在相同构成中，也可以将本发明具体实施为使流体从排
出通路13、 15侧通过阀芯20流向供给通路11侧的流体控制阀或使流体从排出通路13、 15
侧通过阀芯20分别流向供给通路111侧的流体控制阀。 在上述各实施方式中，套筒部件10、110、210由非强磁体的合成树脂形成，但也可 用铝等非强磁体金属形成。 在上述各实施方式中，由于阀芯20的中间部20c由强磁体形成、端部20a、20b由 铝制成，或者阀芯220的中间部220c由强磁体形成、端部220a、220b由铝制成，因而需要将 由不同材料构成的中间部和端部接合。相反，也可使用非强磁体的铁系材料一体地形成阀 芯的中间部和端部，通过只对中间部进行退火处理，使中间部成为强磁体、端部成为非强磁 体材质。根据这种构成，由于可以一体地形成中间部和端部，因而可以提高强度，同时省略 接合工序。
权利要求
流体控制阀，包括套筒部件，形成有与外部连通的多个流体通路；柱状阀芯，可滑动地容纳在所述套筒部件内；和施力装置，在所述阀芯的滑动方向上对所述阀芯施加推力，所述流体控制阀通过克服所述施力装置施加的推力使所述阀芯沿其轴线方向滑动来分别调节所述流体通路的流路面积，其特征在于，所述流体控制阀包括强磁体部分，沿所述阀芯的轴线方向延伸地形成于所述阀芯上；永磁体，在与所述阀芯的轴线方向垂直的方向上夹着所述强磁体部分相向配置，相互之间形成沿所述轴线方向排列且反向的磁场，且在所述阀芯的轴线方向上被形成为比所述强磁体部分长；以及线圈，相对于所述永磁体配置在与所述阀芯的轴线方向垂直的方向上，通电后将产生穿过所述相向的永磁体的磁场。
2. 根据权利要求l所述的流体控制阀，其特征在于在所述线圈未通电的状态下，在所 述轴线方向的一侧，从所述强磁体部分的端面到所述永磁体的端面的长度被设定为等于所 述阀芯为使所述流体通路的至少之一全开或全闭而需要滑动的长度。
3. 根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，还包括磁路形成部，所述磁路形成 部包括夹着所述相向的永磁体以及所述线圈的相向部、和沿与所述阀芯的轴线方向垂直的 面从一侧连接这些相向部的连接部，并且将所述线圈通电产生的磁场导入所述永磁体，所述套筒部件的多个流体通路包括通过所述阀芯和所述连接部之间、且与所述阀芯 连通的流体通路，和在与所述连接部相对的一侧与所述阀芯连通、且在隔着所述阀芯与所 述连接部相对的一侧与外部连通的流体通路。
4. 根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，还包括磁路形成部，所述磁路形成 部包括夹着所述相向的永磁体及所述线圈的相向部、和通过所述阀芯的轴线方向的端部侧 连接这些相向部的连接部，并且将所述线圈通电产生的磁场导入所述永磁体，所述套筒部件的多个流体通路包括在所述相向的永磁体之间与所述阀芯彼此相对的 两侧面分别连通且在与所述阀芯的轴线方向垂直的方向上分别与外部连通的流体通路。
5. 根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述相向配置的永磁体由磁极沿 所述阀芯的轴线方向彼此反向排列的一对永磁体构成。
6. 根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述阀芯中除所述强磁体部分以 外的部分由非强磁体的铁系材料构成，所述强磁体部分由对所述铁系材料进行退火处理所 形成的强磁体构成。
7. 根据权利要求1所述的流体控制阀，其特征在于，所述套筒部件由非强磁体的合成 树脂形成。
8. 根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，还包括磁路形成部，所述磁路形成 部包括夹着所述相向的永磁体以及所述线圈的相向部、和沿与所述阀芯的轴线方向垂直的 面从一侧连接这些相向部的连接部，并且将所述线圈通电产生的磁场导入所述永磁体，所述套筒部件的多个流体通路包括在所述阀芯和所述连接部之间通过且与所述阀芯 连通的流体通路、和在所述连接部的相对侧与所述阀芯连通且在所述连接部夹着所述阀芯 的相对侧与外部连通的流体通路。
9. 根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，还包括磁路形成部，所述磁路形成 部包括夹着所述相向的永磁体及所述线圈的相向部、和通过所述阀芯的轴线方向的端部侧连接这些相向部的连接部，并且将所述线圈通电产生的磁场导入所述永磁体，所述套筒部件的多个流体通路包括在所述相向的永磁体之间与所述阀芯彼此相对的 两侧面分别连通和在与所述阀芯的轴线方向垂直的方向上分别与外部连通的流体通路。
10. 根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，所述相向配置的永磁体由磁极彼 此反向地沿所述阀芯的轴线方向排列的一对永磁体构成。
11. 根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，所述阀芯中除所述强磁体部分以外的部分由非强磁体的铁系材料构成，所述强磁体部分由对所述铁系材料进行退火处理所 形成的强磁体构成。
12. 根据权利要求2所述的流体控制阀，其特征在于，所述套筒部件由非强磁体的合成 树脂形成。
13. 根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述相向配置的永磁体由磁极沿 所述阀芯的轴线方向彼此反向排列的一对永磁体构成。
14. 根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述阀芯中除所述强磁体部分以 外的部分由非强磁体的铁系材料构成，所述强磁体部分由对所述铁系材料进行退火处理所 形成的强磁体构成。
15. 根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述套筒部件由非强磁体的合成 树脂形成。
16. 根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述相向配置的永磁体由磁极沿 所述阀芯的轴线方向彼此反向排列的一对永磁体构成。
17. 根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述阀芯中除所述强磁体部分以 外的部分由非强磁体的铁系材料构成，所述强磁体部分由对所述铁系材料进行退火处理所 形成的强磁体构成。
18. 根据权利要求3所述的流体控制阀，其特征在于，所述套筒部件由非强磁体的合成 树脂形成。
全文摘要
本发明提供可缩短其在阀芯的轴线方向上的长度的流体控制阀。该流体控制阀包括可滑动地容纳在套筒部件(10)内的阀芯(20)和在滑动方向上对阀芯(20)施加推力的弹簧(23a、23b)，还包括沿阀芯的轴线方向延伸形成于阀芯(20)上的中间部(20c)(强磁体部分)；夹着中间部(20c)相向配置在与阀芯(20)的轴线方向垂直的方向上、相互之间形成沿轴线方向排列且彼此反向的磁场、并且在阀芯(20)的轴线方向上被形成为比中间部(20c)长的永磁体(50a、50b)；相对于永磁体(50a、50b)配置在与阀芯(20)的轴线方向垂直的方向上且通电后将产生穿过相向的永磁体(50a、50b)的磁场的线圈(40a、40b)。
文档编号F16K31/08GK101737552SQ20091022360
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月16日 优先权日2008年11月17日
发明者国保典男, 广濑泰久, 板藤宽 申请人:Ckd株式会社