JPH01288675A - 制御弁 - 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〕 この発明は、ガスや液体等の流れを遮断し、圧力調整ま
たは流量調整する制御弁に関するものである。

〔従来の技術〕

ボイラや各種空調機器、工業用炉のガス配管系等におい
て、ガス量をコントロールするソステムは、一般に温度
センサ、制御回路、アクチュエータ、およびバルブで構
成される。

前記のアクチエータとしては、従来サーボモータやｆＪ
ＩＮコイルが用いられているが、制御性特に応答性の点
で十分満足できるものではない。

一方、圧電素子を超音波領域の高周波電圧で駆動する圧
電駆動装置、すなわち超音波モータが実用化されており
、小型、軽量、高トルク、高応答性といった優れた特徴
を有している。これをバルブと組み合わせると、アクチ
ュエータまでも配管内に納めること可能であり、コンパ
クトで制御性の優れた制御弁を構成することができる。

第３図は従来の超音波モータを用いた制御弁の一例を示
す（特願昭６１−２４８０６９号）。

この制御弁は、内部が流路となる管状の弁本体３３内の
流路を塞ぎ一部に開口３５ａを有する固定円板３５と、
この固定円板３５に片面が接触して回転可能に設けられ
回転角度の変化に伴い前記固定円板３５の開口３５ａに
対する連通開口面積が変わる開口３６ａを有する回転円
板３６と、弁本体３３内に取付けられ回転円板３６を回
転させる超音波モータ３７とを備えたものである。超音
波モータ３７は、リング状の弾性体３８と、この弾性体
３８の裏面に貼り付けたリング状の圧電素子３９と、前
記回転円板３６とからなる。４０はシール材押え、４１
〜４３は０リング等のシール材、４４は圧電素子３９の
電極に接続したリード線である。

この構成によると、超音波モータ３７で回転円板３６を
回転さゼて固定円板３５の開口３５ａに対して回転円板
３６の開口３６ａの位置を変えることにより、弁の開閉
や流量調整が行える。

第５図は、超音波モータを用いて円筒式バルブとした例
である。弁本体５１内の回転円板５２および固定円板５
３に筒部５２ａ、５３ａを設け、これに開口５４．５５
を形成しである。５７はリング状の弾性体であり、裏面
に圧電素子５８を貼着しである。動作は第３図の例と同
様である。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図の従来例では、第４図に示すように、固定円板３
５と回転円板３６との間にごくわずかな隙間４５がある
と、全閉状態、ずなわち回転円板３６の開口３６ａが固
定円板３５の開口３５ａと連通しない最も離れた位置に
ある状態において、流体がこれら円板３５．３６の隙間
４５を通って流れてしまい、流体の流れを完全に遮断す
るのが困難であった。漏れを防ぐために回転円板３６を
固定円板３５に強く圧接させると、摩擦力が大きくなり
、超音波モータ３７のトルクが不足する。

第５図の例でも、前記と同様に固定円板５３と可動円板
５２との間から漏れが生しる。

この発明の目的は、全閉状態において、漏れを生しるこ
となく完全に遮断でき、かつコンパクトに構成できる制
御弁を提供することである。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明の制御弁は、弁本体の弁座に対面して接離する
弁体を設け、この弁体を送りねじ機構を介して圧電駆動
装置で駆動するものである。前記送りねじ機構は、進退
のめ自在に支持されて先端に弁体を設けたねじ輔および
このねし軸に螺合するナツトからなる。前記圧電駆動装
置は、前記ナツトを取付けたリング状の回転円板と、こ
の回転円板に接触した弾性体と、この弾性体を励振して
前記回転円板を回転させる圧電素子とでなる。

〔作用〕

この発明の構成によると、圧電駆動装置の回転円板で送
りねじ機構のナットを回転させることにより、ねし軸と
ともに弁体が進退し、開口を開閉する。送りねじ機構を
介して弁体の開閉を行うので、小さなトルクで弁体を開
口の内面に強く押し付けることができる。

〔実施例〕

この発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて説
明する。

弁木、体１は、ねし部３で接合した配管ＩＡ、ＩＢの一
部で構成される。配管ＩＢ内に仕切壁２を設け、その中
心部に内面が弁座］　］　ａとなる開口１１が設けであ
る。弁座１１ａは、奥すぼまりの円錐状としである。弁
体１０は、弁座１１ａに嵌合する円錐台状に形成され、
ねし軸７の先端に一体に形成されている。ねし軸７は後
端７ａが非円形（第２図参照）に形成されて弁本体１内
の支持部材１２に進退のみ自在に支持されている。支持
部材１２は、後端７ａを嵌合した嵌合部１２ｂと、これ
より放射状に延びて弁本体ｌに固定されたアーム部１２
ａとでなる。ねし軸７の雄ねじ部７ｂにはナット８が螺
合し、ナソ１−８は圧電駆動装置１５の回転円板６にア
ーム９を介して固定されている。

ねじ軸７とナソｌ−８とにより送りねじ機構１６が構成
される。

圧電駆動装置１５は、リング状の圧電素子４を裏面に貼
着したリング状の弾性体５と、前記回転円板６とを重ね
て配管ＩＡ、ＩＢのフランジ１７゜１８間に挟み込んだ
ものである。圧電素子４とフランジ１５との間にはＯリ
ング等のシール材１３を介在させである。１４は圧電素
子４に接続したり一ト線である。

圧電駆動装置１５の動作原理を簡単に説明する。

弾性体５は、例えば鉄等の金属材料のものを用いており
、回転円板６側の部分を歯列状に並んだ多数の突部（図
示せず）で形成しである。圧電素子４は、圧電セラミッ
ク材料を薄板状に加工し、厚め方向に均一に分極処理し
たものである。圧電素子４には撓め振動の半波長のピン
チで複数個の電極（図示せず）を周方向に配列し、その
電極群に共振周波数の高周波電圧を印加する。また、前
記各電極の間に他の電極を設り、その電極群に前記とπ
／２の位相差のある高周波電圧を印加する。

これにより、弾性体５に進行波が形成され、弾性体５に
圧接した回転円板６が回転する。遅れ位相とするか進み
位相とするかにより、回転体６の回転方向が変わる。前
記高周波電圧むＪ、通常４０に１１ｚ程度の超音波領域
の周波数とされる。

上記構成の動作を説明する。圧電駆動装置１５の回転円
板６によりナソＩ〜８を正逆に回転させると、支持部材
１２で進退のみ自在に支持されたねし軸７が進退し、弁
体１０が開口１１を開閉する。

その開度により、流量が調整できる。

弁体１０を開口１１の弁座１１ａに押しイ」けると全閉
状態となるが、その圧接力は、回転円板６から送りねじ
機構１６を介じて与えられる。そのため、回転円板６の
小さなトルクで強い押し付は力が得られ、ガス等の流体
を漏れなく完全に遮断することができる。

この制御弁は、駆動源となる圧電駆動装置１５を管状の
弁本体ｌ内に収納しているため、コンパクトに構成でき
る。また、圧電駆動装置１５を用いているため、従来の
リーボモータ等を用いるものに比べて応答性が良い。

〔発明の効果〕

この発明の制御弁は、送りねじ機構を介して弁体を駆動
するようにしたので、小さなトルクで弁体を弁座に強く
押し付けることができ、ガス等の流体を完全に遮断する
ことができる。また、圧電素子で弾性体を励振し、回転
円板を駆動する圧電駆動装置を用いたので、圧電駆動装
置を弁本体内に納めることができて全体がコンパクトに
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図はその部
分側面間、第３図は従来例の断面図、第４図はその作用
説明図、第５図は他の従来例の断面図である。 １・・・弁本体、２・・・仕切壁、４・・圧電素子、５
・・・弾性体、６・・・回転円板、７・・・ねし軸、８
・・・ナット、１０・・・弁体、１１・・・開口、１５
・・圧電駆動装置、１６・・・送りねじ機構 ３Ｖ 第３図 ｂａ 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弁本体の弁座に対面して接離する弁体を設け、この弁体
   が先端に取付けられたねじ軸およびこのねじ軸に螺合す
   るナットからなる送りねじ機構を設け、前記ナットを回
   転させる圧電駆動装置を設け、前記圧電駆動装置は、前
   記ナットを取付けたリング状の回転円板と、この回転円
   板に接触した弾性体と、この弾性体を励振して前記回転
   円板を回転させる圧電素子とでなるものとした制御弁。