JPH05196161A - 流体流を遮断もしくは制御するための弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な操作もしくは制御の利点は維持したま
ま、公知の弁の欠点を排除し、さらに特にできるだけ小
さな構造高さで、比較的大きな流体量流を制御すること
もできるようにする。 【構成】 圧電式の弁において、制御機構７が、流体流
５によって貫流される押しのけ形の流体モータ９によっ
て形成されており、さらに操作部材８が、前記流体モー
タ９の、流体流５によって運動可能な押しのけ部材１の
範囲に配置されていて、かつ操作時に、可逆の圧電効果
を利用して押しのけ部材１を少なくとも直接ロックもし
くは解放するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御しようとする流体
流のためのそれぞれ１つの吸込み口及び吐出し口を有す
るケーシングと、該吸込み口と吐出し口との間に配置さ
れた制御機構と、該制御機構のための操作部材とを備え
た、流体流を遮断もしくは制御するための弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】特に近年では、例えば可逆の圧電効果を
利用して流体流のための制御機構の制御を、印加された
電圧に相応して許すような弁が公知であった。可逆の圧
電効果は、制御機構の操作のためにわずかな電気的エネ
ルギだけで間に合うという利点を有しているが、しかし
比較的小さな変形もしくは調整距離しか可能でないとい
う欠点を有している。このような事情を配慮して、制御
される横断面の押しのけ範囲を十分に拡大するためにレ
バー伝達装置又は類似のものが設けられており、このこ
とにより弁は複雑になりかつ故障し易くなり、あるいは
弁は最初から小さな横断面もしくは流体量流のための前
制御弁として構成かつ使用されている。同様の利点もし
くは欠点は例えば、恐らく熱膨張（バイメタル及び類似
のもの）又は形状記憶（記憶合金）を利用する別の適当
な操作部材を介して制御機構を操作する際にも生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、簡単
な操作もしくは制御の利点は維持したまま、公知の弁の
欠点を排除し、さらに特にできるだけ小さな構造高さ
で、比較的大きな流体量流を制御することもできるよう
にすることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに講じた本発明の手段は、制御機構が、流体流によっ
て貫流される押しのけ形の流体モータを有しており、さ
らに操作部材が、前記流体モータの、流体流によって運
動可能な押しのけ部材の範囲に配置されていて、かつ操
作時に押しのけ部材を少なくとも直接ロックもしくは解
放するようになっていることにある。

【０００５】

【発明の効果】冒頭で述べた嵩高に構成されたかつ調節
が面倒なレバー伝達装置、あるいは例えば圧電式の操作
部材の制御範囲の増大のためのレバー伝達装置の代わり
に、制御機構の特別な構成、もしくはそれに規定されて
この制御機構に操作部材を作用させることによっての
み、弁構成を操作部材における圧電部材の予め与えられ
た小さな運動範囲もしくは調整範囲に直接的に適合させ
る。固有の圧電部材（もしくはバイメタル又は記憶合金
部材）の膨張もしくは収縮は、一般的に流体を貫流させ
る際に運動する押しのけ部材の締付けもしくは解放のた
めに使用される。このような形式で、押しのけ原理によ
り作動する流体モータの運動をロックすると、運転する
流体モータにおいてはモータ消費（のみ込み量、流過
量）に相応する流体量を流過させ、かつロックしている
モータにおいては構造に応じて程度の差はあるがシール
して閉じるような弁が得られる。この流体モータは機械
的な出力を与える役割はないので、流体モータの実際に
使用される原理は、効率を考慮するのではなく、簡単
化、モータ消費、ロック状態のシール性などを考慮す
る。しかし、可能な全ての形式のエアモータ、ガスモー
タ、流体モータ又はオイルモータ以外でも、例えば圧縮
空気によって駆動され、ピストン、はずみ車あるいは類
似のものが操作部材によって制動されるような蒸気機械
も本発明の枠内で使用される。

【０００６】これに関連して、本発明の有利な構成で
は、流体モータが、例えば歯車ポンプ又はルーツ送風機
の原理により、回転ピストン機械によって形成されてい
る。このような回転ピストン機械は、特別な費用をかけ
ずにかなり摩擦を少なくしてかつシールされて製造され
ており、かつ運転中にほとんど手入れがいらない。流体
モータの押しのけ部材は少なくとも、本発明の別の構成
によれば、特にセラミックから成る物質−精密部材とし
て構成されており、これにより弁は全体的に簡単にな
り、手入れがいらず、かつ安価になる。

【０００７】例えば固有の圧電部材の、既に冒頭で述べ
たわずかだけの縦膨張のために、静止電圧と運転電圧と
の間の変化時に必要な精密度は、本発明の有利な構成に
より、流体モータの押しのけ部材もしくは回転ピストン
及び／又はケーシングが平らな円板から成っており、該
円板の外側の制限面が一緒に、有利には研削又はラップ
仕上げにより加工されていることによって達成される。

【０００８】さらに本発明によれば、操作部材が回転ピ
ストンの軸に対して偏心的に配置されており、これによ
り例えば公知の円板ブレーキに類似した構成が可能であ
る。

【０００９】さらに本発明によれば、操作部材が回転ピ
ストンの軸に対して偏心的に配置されていてかつスリー
ブ又は段を付けられえた軸として形成されている。この
ため回転ピストン、回転ピストンの軸、軸受又は類似の
ものの軸方向で行われる調整が有利に得られ、さらに押
しのけ部材のロックのために、ケーシングに固定された
部材に前記の部材を側方で締め付けることができる。

【００１０】本発明の有利な構成によれば、操作部材
が、複数の別個に配置された固有の部材を有しており、
この場合操作部材の構成及び作用が制御機構の流過の可
能性もしくはロックにおいて広く制限して変化され、か
つそれぞれの要求に適合されることができる。

【００１１】軸方向で前後に配置された２つの流体モー
タの操作部材が、これらの流体モータが可逆作用を有す
るように該流体モータを一緒に制御しており、従って一
方が解放されていて、これに対して他方がロックされて
おり、かつこれが逆になることもできる。このため、簡
単な形式で３方向制御弁が提供される。

【００１２】これに関連して、特に有利な構成では、両
方の流体モータが、スペース的に互いに並んで配置され
ており、さらにそれぞれ１つの共通の操作部材が、両方
の流体モータの可逆作用の制御のために設けられてい
る。流体モータをロックする操作部材は、同時に他方を
解放することができ、これによりこのような弁の全体構
造がさらに簡単になる。

【００１３】

【実施例】図１及び図２において概略的にのみ示され
た、流体流を遮断するもしくは制御するための弁は、主
に、制御しようとする流体流（矢印５で示す）のための
それぞれ１つの吸込み口３と吐出し口４とを有するケー
シング６、前記吸込み口３と吐出し口４との間に配置さ
れた制御機構７、該制御機構のための操作部材８から成
っている。制御機構７は、流体流５によって貫流される
押しのけ形−流体モータ９を有しており、該押しのけ形
−流体モータはここではルーツ送風機によって形成され
ている。

【００１４】流体モータ９のルーツ送風機は、主に、以
下に説明しない形式で所定の回転運動で連結された２つ
の押しのけ部材１，２から成っており、該押しのけ部材
は軸１０を中心にして回転可能にケーシング６に支承さ
れておりかつケーシング６に形成された切欠き１１，１
２と協働する。

【００１５】可逆の圧電効果により電圧変化に反応する
少なくとも１つの圧電部材を有する操作部材８が、流体
流５によって運動せしめられる一方の押しのけ部材（こ
こでは符号１）の範囲で軸１０の周りに拡大された孔１
３内に配置されており、さらに電気的な操作時に押しの
け部材１ひいては流体モータ９全体の自由な回動性のロ
ックもしくは解放のために使用される。要するに、例え
ば操作部材８に電圧が印加される際に（電気的な接点並
びに所属の導線は図示せず）軸１０の摩擦接続的な固定
締付けを行うことができる。この場合、摩擦力は、それ
ぞれ協働する摩擦し合う面全体の表面特性（粗面度）に
も関連する。しかし勿論このことは除いても、例えば溝
又は筋を備えた表面に全体的あるいは部分的に係止して
停止することができる。

【００１６】流体モータの運転時には、モータ消費に相
応する流体量が通過し、これに対して流体モータのロッ
ク時にはこの通過部は程度の差はあるがシールされて閉
鎖されている。勿論、簡単化、モータ消費、ロック状態
のシール性などに関連して、回転ピストン機械として、
及びここでは特にルーツ送風機として示された流体モー
タを任意に変化して使用することもできる。

【００１７】両方の押しのけ部材１，２もしくはケーシ
ング６を、シール性及び／又はコストの理由から物質−
精密部材、特にセラミックから構成することもでき、し
かも平らな円板から成るサンドイッチ構造体を使用する
こともでき、このサンドイッチ構造体では、個々の部材
の外側の制限面もしくはシール面がそれぞれすべての層
のために一緒に加工、有利には研削又はラップ仕上げさ
れることができる。

【００１８】操作部材８は、図示の実施例とは異なり、
流体モータの固定のために締め付けようとする軸の周り
にスリーブとして取り付けることができ、しかし例えば
一種のブレーキ円板を前記軸に取り付けることもでき、
この場合このブレーキ円板には回転ピストンの軸に対し
て偏心的に位置する操作部材が必要に応じて作用する。
さらに、複数の固有の圧電部材を種々の角度位置で使用
することができ、もしくはこのような形式の円板あるい
は類似のものにも使用することができる。

【００１９】図３において概略的及び部分的にのみ示さ
れた弁において、２つの流体モータ９，９′は原理的に
は例えば図１及び図２による実施例に相応した構成でス
ペース的に並んで配置されており、この場合この実施例
では、唯１つの共通の操作部材が両方の流体モータ９，
９′の可逆作用の制御のために設けられている。このた
めに押しのけ部材１は１つの共通の軸１４に配置されて
おり、該軸は、ケーシング部分１５を貫通しておりかつ
両端部に突出部１６，１７を有している。図面の左側で
は、軸１４が操作部材８によって突出部１６を介して、
電圧を印加する際に操作部材の膨張によって力を負荷で
き、従ってわずかな寸法だけ、切欠き１８内に配置され
たばね１９のばね力に抗して右側へ移動可能である。軸
１４並びにこの軸に配置された押しのけ部材１の戻し
は、突出部１７もしくはこれに作用するばね１９を介し
て左側へ行われる。

【００２０】図３に示された右終端位置では、左の流体
モータ９は押しのけ部材１がケーシング部分１５に当接
することによってロックされており、この際右側の流体
モータ９′は解放されており、このことによって接続部
Ａから戻し口Ｒへ流体が戻ることができ、かつ接続部Ｐ
は遮断されている。図示しない他方の左終端位置では、
吸込み口Ｐから接続部Ａへ解放されており、かつ戻し口
Ｒは遮断されている。要するに、この装置は、前制御弁
なしに圧電操作されかつこれにより多くの流体流のため
にも使用することができる３ポート２位置弁として形成
される。

【００２１】さらに図３から、操作部材並びに流体モー
タの種々の別の構成もしくは実施例が可能であることが
判る。

【００２２】図４には、図１に相応する図面で、歯車ポ
ンプの形状で構成される流体モータ９を有する本発明の
弁の有利な構成が示されている。両方の押しのけ部材
１，２は、この実施例では、軸１０に自由に回転可能に
支承されている歯車である。圧電式の操作部材８は、押
しのけ部材２に対して偏心的に、図面において破線で示
すようにケーシング６に配置されており、さらに押しの
け部材２をロックするためにこの押しのけ部材２に作用
する。しかし、この実施例において単数又は複数の押し
のけ部材を図２及び図３に類似して構成かつ配置するこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弁の断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。

【図４】本発明のさらに別の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１，２ 押しのけ部材、 ３ 吸込み口、 ４ 吐出し
口、 ５ 流体流、６ ケーシング、 ７ 制御機構、
８ 操作部材、 ９，９′ 流体モータ、１０ 軸、
１１，１２ 切欠き、 １４ 軸、 １５ ケーシン
グ部分、１６，１７ 突出部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御しようとする流体流のためのそれぞ
   れ１つの吸込み口及び吐出し口を有するケーシングと、
   該吸込み口と吐出し口との間に配置された制御機構と、
   該制御機構のための操作部材とを備えた、流体流を遮断
   もしくは制御するための弁において、前記制御機構
   （７）が、流体流（５）によって貫流される押しのけ形
   の流体モータ（９）を有しており、さらに操作部材
   （８）が、前記流体モータ（９）の、流体流（５）によ
   って運動可能な押しのけ部材（１）の範囲に配置されて
   いて、かつ操作時に押しのけ部材（１）を少なくとも直
   接ロックもしくは解放するようになっていることを特徴
   とする流体流を遮断もしくは制御するための弁。
2. 【請求項２】 流体モータ（９）が回転ピストン機械に
   よって形成されている請求項１記載の弁。
3. 【請求項３】 流体モータ（９）の押しのけ部材（１，
   ２）が物質−精密部材として構成されている請求項１又
   は２記載の弁。
4. 【請求項４】 流体モータ（９）の押しのけ部材（１，
   ２）もしくは回転ピストン及び／又はケーシング（６）
   が平らな円板から成っており、該円板の外側の制限面が
   一緒に加工されている請求項２又は３記載の弁。
5. 【請求項５】 操作部材（８）が回転ピストンの軸（１
   ０，１４）に対して偏心的に配置されている請求項２か
   ら４までのいずれか１記載の弁。
6. 【請求項６】 操作部材（８）が回転ピストンの軸（１
   ０，１４）に対して偏心的に配置されていてかつスリー
   ブ又は段を付けられえた軸として形成されている請求項
   ２から４までのいずれか１記載の弁。
7. 【請求項７】 操作部材（８）が、複数の別個に配置さ
   れた固有の部材を有している請求項１から６までのいず
   れか１記載の弁。
8. 【請求項８】 軸方向で前後に配置された２つの流体モ
   ータ（９，９′）の操作部材（８）が、これらの流体モ
   ータが可逆作用を有するように該流体モータを一緒に制
   御している請求項１から７までのいずれか１記載の弁。
9. 【請求項９】 両方の流体モータ（９，９′）が、スペ
   ース的に互いに並んで配置されており、さらにそれぞれ
   １つの共通の操作部材（８）が、両方の流体モータ
   （９，９′）の可逆作用の制御のために設けられている
   請求項８記載の弁。