JPH01299377A - 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システムは、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。

前記のアクチュエータとしては、従来サーボモータや電
磁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
電モータ、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
トで制御性に優れた制御弁を構成することができる。

第４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
対する連通関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、超電波モータ３７で回転円板３６を
回転させて固定円板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。

〔発明が解決しようとする課題〕

第４図の従来例では、第５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、すなわち回転円板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
てあった。漏れを防ぐために回転円板３６を固定円板３
５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。

この発明の目的は、全閉状態において、漏れを生じるこ
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。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の制御弁は、固定円板に重ねた回転円板を圧電
モーフ固定子で回転させ、前記両円板の開口が所定回転
角度で連通ずるようにした制御弁において、磁性流体を
用いたシール装置を両円板間に設けたものである。

このシール装置は、両円板間に内外２重に介在させた一
対の環状のパッキングと、両パッキング間に充填した磁
性流体と、両パッキング間に設けられて磁性流体を吸着
する磁石とを有するものである。このシール装置は、両
開口が非連通状態となる回転円板の回転角度において、
前記固定円板の開口または回転円板の開口を囲む位置に
設ける。

前記固定円板と回転円板との間の外周縁に、前記シール
装置と同様な構成の第２のシール装置を設けてもよい。

〔作　用〕

この発明の構成によると、固定円板と回転円板の開口が
非連通状態となった全開時において、両円板間に若干の
隙間が生じていても、この隙間は磁性流体で閉ざされる
。そのため、流体の漏れがなくなり、完全に遮断できる
。磁性流体は、一対のパッキング間に充填されて磁石に
吸着されることにより、所定位置に保持される。

第２のシール装置を設けた場合は、固定円板の中心から
偏心した位置にあるシール装置によって固定円板と回転
円板との間の押付力が周方向各部で不均一になることを
防止できる。

〔実施例〕

この発明の一実膝例を第１図ないし第３図に基づいて発
明する。弁本体１は、内部が流路となる円管状のもので
あり、内部に固定円板５を固定し、固定円板５と環状フ
ランジ３との間に回転円板６と、圧電モータ固定子７と
が設けである。回転円板６は固定円板５に重ねて回転可
能に設けてあり、これら固定円板５および回転円板６に
、所定回転角度で互いに連通する開口５ａ、５ａを各々
形成しである。圧電モータ固定子７はリング状の弾性体
８とこの弾性体８の裏面に貼付けたリング状の圧電素子
９とからなる０弾性体８は回転円板６の外周部に接して
いる０回転円板６は圧電モータの回転子となるものであ
る。１０は圧電素子９に接続したリード線である。

固定円板５と回転円板６との間には、開口５ａを囲む円
環状の第１のシール装置１１と、固定円板５の外周に沿
う第２のシ、−小装置１２とが設けである。

第１のシール装置１１は、第３図に示すように、内外２
重に設けた環状の一対のパッキング１３゜１４と、これ
らパッキング１３．１４の間に充填した磁性流体１５と
、磁石１６と、ヨーク１７とでなる。パッキング１３．
１４は、固定円板５に設けた環状溝１８．１９に一部を
埋込んである０Ｍ１石１６およびヨーク１７は、固定円
板５の環状溝２０に埋込み、ヨーク１７の一部を環状溝
２０から突出させである。

第２のシール装置１２は、第１のシール装置と同様な構
成であり、一対のパッキング１３’、１４’と、磁性流
体１５’と、磁石（図示せず）とヨーク１７′とを有す
る。

圧電モータの動作原理を簡単に説明する０弾性体８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
例の部分を、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９は、圧電セラミック材料を薄
板状に加工し、厚み方向に均一に分権処理したものであ
る。圧電素子９には撓み振動の半波長のピッチで複数個
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
間に他の電極を設け、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８
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、
回転円板６の回転方向が変わる。前記高周波電圧は、通
常４０ｋＩｌｚ程度の超音波領域の周波数とされる。

この構成によると、圧電モータ固定子７の駆動によって
回転円板６を固定円板５に対して回転させることにより
、固定円板５の開口５ａと回転円板６の開口６ａとの連
通開口面積が変化し、弁本体１内を流れる流体の流量制
御または圧力制御が行える。この流体は液体であっても
、気体であってもよい。

第１図および第２図に示すように、固定円板５と回転円
板６の開口５ａ、＄ａが完全に非連通状態となると、全
閉となる。このとき、固定円板５の開口５ａの周囲に磁
性流体１５があるため、固定円板５と回転円板６との間
に多少の隙間があっても、その隙間は磁性流体１５で閉
じられる。そのため、流体漏れがなく、完全に遮断する
ことができる。

磁性流体１５で遮断するため、固定円板５と回転円板６
とを強く圧接させる必要がな（、回転円板６の駆動トル
クが小さくてすむ、磁性流体１５は、一対のパッキング
１３．１４間に充填され、かつ磁石１６により吸着され
るため、回転円板６の回転によってもバンキング１３．
１４内に確実に保持される。

開口５ａが固定円板５の中心から偏よっているため、磁
性流体１５を介在させることにより固定円板５と回転円
板６との間の圧接力は周方向の各部で若干不均一となる
が、外周縁の全周に第２のシール装置１２があるため、
バランスが良くなる。

そのため、回転円板６の回転が円滑に行なわれる。

この制御弁は、第４図の例と同様に、駆動源となる圧電
モータを管状の弁本体１内に収納しているため、コンパ
クトに構成できる。また、圧電モータを用いているため
、従来のサーボモータ等を用いるものに比べて応答性が
良い。

なお、前記実施例では、第１のシール装置１１を固定円
板５の開口５ａの周囲に設けたが、固定円板５に開口５
ａから離れて第１のシール装置１１を設け、全閉状態と
なる回転角度で回転円板６の開口が第１のシール装置１
１に整合するようにしても良い、また、第１のシール装
置１１は、回転円Ｆｉ６側に固定してもよい。

〔発明の効果〕

この発明の制御弁は、固定円板と回転円板との間に磁性
流体を介在させ、この磁性流体を一対のバンキングと磁
石とで所定位置に保持するようにしたので、百円板の重
なり面に若干の隙間があっても、磁性流体で閉じること
ができる。そのため、真円板の開口が非連通となった全
閉状態において、流体の流れを完全に遮断することがで
きる。このため、真円板を強く圧接させる必要がなく、
回転円板のトルクが小さくてすむ、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モータを用いた
ので、圧電モータ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。

請求項（２）の発明によると、全周にある第２のシール
装置のため、固定円板と回転円板との間に作用する押付
力のバランスが良（なり、回転円板の円滑な回転が確保
でき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■
−■線における固定円板部分の側面図、第３図は第１図
の１部分の拡大図、第４図は従来例の断面図、第５図は
その作用説明図である。 ｌ・・・弁本体、５・・・固定円板、５ａ・・・開口、
６・・・回転円板、６ａ・・・開口、７・・・圧電モー
タ固定子、８・・・弾性体、９・・・圧電素子、１１・
・・第１のシール装置、１２・・・第２のシール装置、
１３．１３’。 １４．１４’・・・パッキング、１５．１５’・・・磁
性流体、１６・・・磁石、１７．１７’・・・ヨーク１
１ｔ１　　図 第３図 ｊｌ 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部が流路となる弁本体と、前記流路に設けられ
   て一部に開口を有する固定円板と、前記固定円板に重ね
   て回転可能に設けられて所定回転角度で前記固定円板の
   開口に連通する開口を有する回転円板と、前記弁本体内
   に固定されて前記回転円板の外周部に接する弾性体およ
   びこの弾性体を励振する圧電素子を有し前記回転円板を
   前記弾性体の振動で回転させる圧電モータ固定子と、前
   記固定円板と回転円板との間に設けられて前記両円板の
   開口が非連通状態となる前記回転円板の回転角度で前記
   いずれかの開口を囲むシール装置とを備え、このシール
   装置は、前記両円板間に内外２重に設けた一対の環状の
   パッキングと、これらパッキングの間に充填した磁性流
   体と、前記両パッキングの間に設けられて前記磁性流体
   を吸着する磁石とでなる制御弁。
2. （２）前記固定円板の外周縁に沿って前記固定円板と回
   転円板との間に第２のシール装置を設け、第２のシール
   装置を前記シール装置と同様に一対のパッキングと磁性
   流体と磁石とでなるものとした請求項（１）の制御弁。