JPH01131385A - 自動開閉制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、流体取扱管路等に於いて使用されるものであ
り、電動式制御弁の改良に関するものである。

（従来の技術） 従前の電動式制御弁は、ブレ／イド若しくはモータ等に
よって弁体を昇降動させることにより弁と開閉するよう
構成されており、通常は電気信号を用いて遠隔自動制御
されている。

しかし、ソレノイドやモータは駆動部が大形化すると共
に、駆動部？小形化するためには倍力機構を必要とし、
弁構造が複雑になるという難点がある。

また、ソレノイドやモータは摺動又は回転運動を行なう
ため、プランジャー等の機械的擦際による弁体駆動トル
クの変動が避けられず、作動の安定性に欠けると共に、
保守管理に手数と要するという問題がある。

更に、駆動用電力が相当大きくなると共に、遠隔制御用
の信号として電気信号を用いる場合には、耐ノイズ性や
耐爆性に劣るという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従前のこの種電動式制御弁に於ける上述の如
き問題、即ち■駆動部が大型化すると共に、駆動部を小
型化しようとすれば倍力機構が必要となること、■作動
の安定性に欠けると共に保守管理に手数を要すること、
■耐爆性や耐ノイズ性に欠けること等の間ａｔ解決せん
とするものであり、小電力で大きな機械的出力が得られ
る圧電素子を駆動部に用いることにより一層の小型化と
耐爆性の向上が図れると共に、作動の安定性をより高め
た自動制御弁を提供するものである。

（間萌点を解決するための手段） 本発明は、入口と出口間を連通し中間に弁座を形成した
流体通路と該流体通路に連通する弁体挿入孔と該弁体挿
入孔に連通する排気孔を備えた弁箱と：前記弁座へ当・
離座自在に配設した弁体と；前記弁箱の上方に配設した
ダイヤフラムと；前記ダイヤフラムに連結して弁体挿入
孔内へ気密且つ摺動自在に挿入すると共に、その下端部
を前記弁体へ気密に接当自在とした弁体押え金具と；ダ
イヤフラムの周縁部を気密に挾持して弁箱に固定した蓋
体と；弁箱の入口側とダイヤフラムの上方空間部とを連
通ずる加圧通路と；前記ダイヤフラムの上方空間部と外
気とｔ連通する排気ノズルと；電気゛信号の印加により
前記排気ノズルを開閉する圧電素子とを発明の基本構成
とするものである。

（作用） 圧電素子８への入力信号が規定値以上の場合には、圧電
素子８に生ずる機械的出力により７ラツパーの先端が下
降し、ノズル７が閉鎖される。

入口側２の流体圧が、加圧通路２ｏｔ−通して上部ダイ
ヤフラム室１９内へ導入され、ダイヤフラム３が下方へ
押圧されることにより弁体５が下降し、開弁する。弁体
２の頭部と押え金具４とは気密状に接当し、その結果、
排気孔１８全通して流体が外部へ漏出することはない。

圧電素子８への入力が零又は規定値以下になると、圧電
素子の機械的出力がなくなり、フラッパーの先端部が上
方へ移動してノズル７が開放され、上部ダイヤフラム室
１９内の圧力が降下する。その結果、スプリング６の弾
力により弁体５が弁座１５へ当座し、閉弁すると共に、
出口１３側の流体圧は弁体挿入孔１６１通して排気孔１
８より系外へ排出される。

（実施例） 以下、第１図乃至第３図に基づいて本発明の一実施例を
説明する。

第１図は本発明に係る自動制御弁の平面図であね、第２
図はその縦断面図である。

図に於いて１は弁箱、２は蓋体、３はダイヤフラム、４
は押え金具、５は弁体、６はスプリング、７は排気ノズ
ル、８は圧電素子、８ａは支持台、９は入力端子台、１
０は圧力センサーである。同、前記圧電素子８には平板
状の圧電セラミックが使用されており、所謂７ラツパー
状に形成されている。

前記弁箱１は、上部本体１ａと下部本体１ｂとをパツキ
ン１）ｉ介して気密状に一体化して形成されており、入
口１２、出口１３、出入口間を連通ずる流体通路１４、
弁座１５、流体通路１４に連通する弁体挿入孔１６、下
部ダイヤフラム室１７及び弁体挿入孔　　１６に連通す
る排気孔１８が夫々形成されている。

又、上部本体１ａには、流体入口側２と後述する上部ダ
イヤフラム室１９間を連通ずる加圧通路２゜と、流体出
口側３と圧力センサ−１ｏ間を連結する側圧通路２１と
が夫々形成されている。

前記蓋体２は下面側に上部ダイヤフラム室１９を形成す
る凹部が形成されており１且っ上面側には圧力センサー
ｌＯの収容孔２２が形成されている。

また、蓋体２には上部ダイヤフラム室１９と外気とを連
通するノズル挿入孔２３が設けら糺ており、ここに排出
ノズル７が螺着されている。

前記弁箱１と蓋体２とは、２枚のダイヤフラム３ａ　、
３ｂの周縁部を挾持した状態で組み合わされ、ボルト２
４により気密に一体化されている。

ダイヤフラム３ａ、３ｂには止め金具２５及び止めナツ
ト２６を介設して押え金具４が固定されている。ダイヤ
フラム３が下方へ下降することにより押え金具４の下端
と弁体挿入孔１６内へ挿入した弁体５の頭部とが気密状
に接当し、弁体５が下方へ押圧される。

前記弁体５はスプリング６の弾性力により弁座１５側へ
押圧されており、ダイヤフラム３が下降することによね
開弁される。

蓋体２の上方には、支持台８ａが固設されており、該支
持台８ａにノズ／Ｉ／７ｔ−開閉するための圧電素子８
が支持されている。即ち、圧電素子８は前述の如く圧電
セラミックによって７ラツパー状に形成されており、基
端部は支持台８ａに固定され、且つその先端部は排気ノ
ズル７の開口部へ接当している。

前記圧電素子８は入力端子９へ電気的に接続されてお秒
、信号電圧（１０〜３０ｖ）を印加することによって所
謂ピエゾ効果による歪みを生じ、フラッパーの先端部が
下方へ移動して排気ノズル７が閉鎖される。

前記圧力センサー１０は流体出口側１３の流体圧を計測
するものであり、側圧通路２１を介してセンサー１０に
流体圧？加えることにより、流体圧に比例次に、本件自
動制御弁の作動について説明する。

端子９への入力信号が規定値以上の場合には、ノズル７
ラツパーによね排気ノズル７が閉鎖される。

入口側２の流体圧は、加圧通路２０を通して上部ダイヤ
フラム室１９内へ導入され、ダイヤフラム３が下方へ押
圧されることにより弁体５が下降し、開弁する。

尚、この時、弁体２の頭部と押え金具４とは気密状に接
当し、排気孔１８ｆｆ：通して流体が外部へ漏出するこ
とはない。

次に、端子９への入力信号が零又は規定値以下になると
、圧電素子８０発生する歪力が無くなって７ラツパーの
先端部が上方へ移動し、ノズル７が開放されて上部ダイ
ヤフラム室１９の圧力が降下する。その結果、スプリン
グ６の弾力により弁体５が弁座１５へ当座し、開弁され
ると共に、出口１３側の流体圧は弁体挿入孔１６を通し
て排気孔１８より糸外へ排出される。

尚、本実施例に於いては、ダイヤフラム３の下降により
開弁する構成としているが、弁体５やスプリング６の相
対位置をかえ、ダイヤフラム３の下降によって閉弁する
構成としてもよいことは勿論である。

第３図は、本件自動制御弁の適用例の一例と示すもので
あり、主弁２７の開閉を遠隔制御により行なうための系
統図である。

主管路２８に介設したオリフィス２９からコントローラ
３０へ流体圧が導入され、ここで０．２〜１．０　ｈｇ
／ｄに調整された流体圧が、本件自動制御弁Ａへ供給さ
れている。

電気信号３１の入力が零又は規定値以下の場合には、自
動制動弁Ａが閉弁されると共に、主弁２７のダイヤフラ
ム室内の流体圧が排出され、主弁２７は閉鎖されること
になる。

遠隔操作により、光ファイバー３２ｔ−通して光信号３
３が光電変換装置３４へ入力されると、ここで光信号３
３が電気信号３１に変換され、自動制御弁Ａの圧電素子
８へ入力される。これにより、前記排気ノズルが閉弁さ
れて自動制御弁Ａが開になると共に、減圧された流体圧
がそのまま主弁２７のダイヤフラム室へ加わり、これを
開弁状態とする。

上記第３図は、本件自動制御弁Ａ？パイロット弁として
利用した場合？示すものであるが、その他に本件自動制
御弁Ａは所謂自動弁のポジショナ−としても使用するこ
とができる。

（発明の効果） 本発明は、圧電素子の歪力を利用して排気ノズルの開・
閉を行ない、これによって弁の開閉を行なう構成として
いるため、従前のソレノイドやモータを駆動部とする自
動制御弁を比較して駆動部を著しく小型化できると共に
、倍力機構を使用しなくても確実に弁の開閉が出来る。

また、圧電素子は小さな電気的入力量でもって、比較的
大きく且つ常に安定した一定の機械的出力（歪力並びに
歪量）と生ずるため、自動制御弁の作動が従前のソレノ
イド式やモータ式の制御弁に比較してより安定したもの
になる。

更に、駆動部に於ける電気的接点機構を皆無にすること
ができ、且つ入力電気エネルギーが直接機械的出力に変
換されるため、大幅な耐爆性の向上と消費エネルギーの
削減が可能となる。

本発明は上述の通り優れた実用的効用を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本件自動制御弁の平面図であり、第２図はその
縦断面図である。 第３図は本件自動制御弁の一つの適用例を示すものであ
る。 Ａ　　自動制御弁　　　９　入力端子 １　　弁箱　　　　　　１０　　圧力センサー２　　蓋
体　　　　　　１２　　流体入口３　　ダイヤフラム　
　１３　　流体出口４　　押え金具　　　　１４　　流
体通路５　　弁体　　　　　　１５　　弁座 ６　　スプリング　　　１６　　弁体挿入孔７　　排気
ノズル　　　１８　　排気孔８　　圧電素子　　　　２
０　　加圧通路８ａ　　７ラツパ一支持台 特許出頓へ　　　　　山　　１）　満　　江第２図 第１図 ＠３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入口（１２）と出口（１３）時間を連通し中間に弁座（
   １５）を形成した流体通路（１４）と該流体通路（１４
   ）に連通する弁体挿入孔（１６）と該弁体挿入孔（１６
   ）に連通する排気孔（１８）を備えた弁箱（１）と；前
   記弁座（１５）へ当・離座自在に配設した弁体（１５）
   と；前記弁箱（１）の上方に配設したダイヤフラム（３
   ）と；前記ダイヤフラム（３）に連結して弁体挿入孔（
   １６）内へ気密且つ摺動自在に挿入すると共にその下端
   部を前記弁体（５）へ気密に接当自在とした弁体押え金
   具（４）と；前記ダイヤフラム（３）の周縁部を気密に
   挾持して弁箱（１）に固定した蓋体（２）と；弁箱（１
   ）の入口（１２）側とダイヤフラム（３）の上方空間部
   とを連通する加圧通路（２０）と；前記ダイヤフラム（
   ３）の上方空間部と外気とを連通する排気ノズル（７）
   と；電気信号の印加により前記排気ノズル（７）を開閉
   する圧電素子（８）とより構成した自動開閉制御装置