JPH0735104A - 電空変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小形化および軽量化を図った電空変換器を提
供する。 【構成】 二次圧が高くなりすぎるとフラッパ２６２が
ノズル２４２から離れる方向に移動するので、ノズル背
圧室２８４のノズル背圧が下げられる。すると、絞り２
４１を通過する空気の流速が上り、該空気流速が一定以
上になるとジェットポンプ作用により、ノズル背圧室２
８４の圧力が低下する。すると、ダイアフラム２３４が
引き上げられ、バネ２１５により制御弁２１１は上方に
付勢されて排気弁が閉じ、平衡状態に向かう。また、制
御弁２１１のフランジｆｌに一次側で作用する力は相殺
され、二次側で制御弁２１１に作用する力の一部が相殺
される。従って、センタディスク，制御弁に作用する力
は極僅かになり、小さな力で平衡状態に向かう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気体圧力を電気信号に
よって制御する電空変換器に係り、特にノズルフラッパ
機構を用いて制御弁を駆動し、出力側の気体圧力を制御
する電空変換器の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般空気圧計装やプロセス制御に
おける気体圧力を調整する電空変換器（電気信号−気体
圧変換器）として、いくつかの提案がされている。

【０００３】この種の電空変換器としては、ノズルフラ
ッパ機構に圧電素子（圧電バイモルフ）を利用したタイ
プのものがあり、ここに、ノズルフラッパ機構とは、ノ
ズルとフラッパとが対向配置され、該フラッパのノズル
に対する間隔量に応じてノズル背圧が変化する機構をい
う。

【０００４】そして、ノズルフラッパ機構を用いた電空
変換器としては、図５に示すものがある。図５に示すよ
うに、電空変換器１００は、内部上方に設けられたノズ
ルフラッパ機構部Ｎと、内部下方に設けられた制御弁部
Ｂとを備えている。

【０００５】前記ノズルフラッパ機構部Ｎは、背圧室１
８４に連通された所定口径のノズル１４２と、該ノズル
１４２に対向配置され、基端部が電空変換器１００本体
に固定された圧電バイモルフからなるフラッパ１６２と
を備え、該フラッパ１６２には電圧を印加する駆動回路
１６３が接続されている。

【０００６】前記制御弁部Ｂは、上下に並設された２枚
のダイアフラム１３４，１３５と、これらダイアフラム
１３４，１３５に連動されるセンタディスク１３２が含
まれる。前記ダイアフラム１３５と１３４との間隔はセ
ンタディスク１３２の中央部１３２ａにより一定に保持
され、該センタディスク１３２の下部が、略円筒状の制
御弁１１１の上端面に設けられたパッキン１１３に着座
可能に構成され、排気弁１３３が構成されている。前記
センタディスク１３２は、バネ１２３により上方に付勢
されている。前記制御弁１１１は、電空変換器１００本
体に形成された丸孔部１００ｂに摺動可能に配設され、
該制御弁１１１の下方にはフランジ１１１ａが形成され
ている。該フランジ１１１ａの上面にはパッキン１１２
が配設され、前記丸孔部１００ｂを形成する周壁の下端
面１００ａが前記パッキン１１２に当接されている。前
記フランジ１１１ａの下面と下蓋１１４との間にはバネ
１１５が介装され、該バネ１１５により制御弁１１１は
上方に付勢されている。なお、符号１１６はリングであ
り、符号１１７はパッキンであり、符号１１８，１２１
はＯリングであり、符号１３０は中子である。

【０００７】また、前記２枚のダイアフラム１３５と１
３４との間には中間室（フィードバック室）１８３が形
成され、該中間室１８３は図示しない通路により二次圧
ポート１８１又は一次圧ポート１８０に連通されてい
る。前記ダイアフラム１３４の下面側には経路１８２ａ
により大気に連結されている大気圧室１８２が形成され
ている。

【０００８】また、図中下方には、気体の「供給口」で
ある一次圧ポート１８０と気体の「出力口」である前記
二次圧ポート１８１とが、開口１９０で連通され、この
開口１９０が前記制御弁１１１により開閉される。一次
圧ポート１８０は、通路１８０ａ，絞り１４１，背圧室
１８４を経由して前記ノズル１４２に連通されている。
また、二次圧ポート１８１は、通路１８１ａを介して圧
力センサ１５０に連通され、該圧力センサ１５０は前記
駆動回路１６３に接続されている。

【０００９】次に、前記電空変換器１００の動作を、
平衡状態の場合の動作と、非平衡状態の動作とに分け
て説明する。平衡状態の場合の動作 図５は、電空変換器１００の系が平衡状態に保たれてい
る場合を示し、ノズル背圧による力が、中間室１８３の
内圧による力、バネ１２３，１１５による力、制御弁１
１１にかかる一次圧，二次圧による力と平衡している。非平衡状態の場合の動作 (i) 二次圧が設定値に対して低すぎる場合の動作 二次圧ポート１８１の圧力は通路１８１ａを介して圧力
センサ１５０により検出され、この圧力検出により駆動
回路１６３からフラッパ１６２を下方へ下げる信号が出
力され、フラッパ１６２がノズル１４２の噴出口に近付
く。すると、背圧室１８４の圧力が上昇し、センタディ
スク１３２は下方に押し下げられる。このセンタディス
ク１３２の下降により制御弁１１１が下降し、丸孔部１
００ｂを形成する周壁の下端面１００ａとパッキン１１
２との間に隙間が形成される。この隙間を介して一次圧
が二次圧側に供給され、二次圧が高くなり、平衡状態へ
と向かう。 (ii)二次圧が設定値に対して高すぎる場合の動作 二次圧ポート１８１の圧力は通路１８１ａを介して圧力
センサ１５０により検出され、この圧力検出により駆動
回路１６３からフラッパ１６２を上方へ上げる信号が出
力され、フラッパ１６２がノズル１４２の噴出口から離
れる。すると、背圧室１８４の圧力が下降し、センタデ
ィスク１３２は上昇する。このセンタディスク１３２の
上昇により制御弁１１１が上昇し、開口１９０が閉じ
る。その後、円筒体１３３ａの下端面とパッキン１１３
との間に隙間（排気弁１３３）が形成される。この隙間
を介して二次圧が、［前記隙間→円筒体１３３ａの内部
→大気室１８２→経路１８２ａ→大気］の経路で外部に
開放され、二次圧が低くなり、平衡状態へと向かう。

【００１０】次に、中間室１８３の役割について説明す
る。中間室１８３が一次圧ポート１８０に連通している
場合には、二次圧の変化に対応してセンタディスク１３
２を上方へ持ち上げようとする力は変化しないが、中間
室１８３が二次圧ポート１８１に連通している場合には
二次圧の変化がセンタディスク１３２を持ち上げようと
する力を変化せしめ、二次圧の変化がセンタディスク１
３２の上昇力を機械的にフィードバック制御することに
なり、これに対して圧力センサ１５０は、背圧室１８４
の圧力を電気的にフィードバック制御することとなる。

【００１１】最後に、ノズルフラッパ機構について説明
する。前記従来のノズルフラッパ機構部を模式的に示し
た場合を図６に示す。図６において、符号５０１はフラ
ッパであり（図５のフラッパ１６２に相当する）、符号
５０２はノズルであり、符号５０３は背圧室であり、符
号Ｐ_sup は常時一定圧力で供給される気体であり、符号
Ｐ_out は背圧室５０３の内圧出力である。図７に、前記
図６に示すノズルフラッパ機構部の「フラッパの変位と
ノズル背圧の関係」を示す。図７から明らかなように、
ノズルフラッパ機構部において、Ｙ軸方向に示すノズル
背圧が低い領域では、フラッパ変位に対してノズル背圧
変化が小さいし、背圧自体は正圧であって負圧にはなら
ない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、センタディス
クを上下に動かすためには、図５から明らかなように、
面積の異なる２枚のダイアフラムにより中間室１８３を
形成して、該中間室に圧力を導入することによって得ら
れる上向きの力を利用していた。そのため、構造が複雑
になり重量も大きく高価となっていた。

【００１３】また、前記２枚のダイアフラム１３４，１
３５と周辺部品の殆どは可動部品である。ここに、可動
部品の質量が大きいと、応答性への影響が大きく、該応
答性の改善のためには系全体を大きな力でバランスさせ
る必要がある。そのためには、比較的大きな力をノズル
背圧で発生する必要があり（前記図７に示す如く従来例
はノズル背圧変化が小さい）、ノズル背圧を大きくする
ためにはフラッパの力を大きくする必要があり、これを
駆動するためには大きな電力が必要となってしまい、ア
クチュエータ，電気回路の小形化，簡素化の面から好ま
しくなかった。

【００１４】更に、駆動力が大きくなると、センタディ
スクと係合する制御弁自体にも強い材質が要求される。
ここに、制御弁も可動部品であるので、軽量材質（例え
ば、合成樹脂）が好ましいが、合成樹脂は強度（特に座
屈強度）の面で弱いため、従来は制御弁に金属を使用せ
ざるを得なかった。

【００１５】そこで、本発明は上記課題を解決するため
になされたものであり、アクチュエータ，電気回路の簡
素化，小形化，軽量化、シンプルな構造で安価な電空変
換器を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、絞りを介して供給された圧力気体を噴出す
るノズルと、該ノズルに近接対向して配設されたフラッ
パと、前記ノズルの背圧を受ける背圧室と、前記フラッ
パの変位に伴う前記背圧室の圧力変化を受けて応動する
ダイアフラムと、該ダイアフラムと連動して気体供給口
と気体出力口とを結ぶ開口の開閉を行う制御弁とを備
え、前記開口の開閉は、前記制御弁の外周部に設けられ
たフランジ部により形成された弁体と電空変換器本体に
形成された弁座との離接により行う電空変換器におい
て、前記絞りは、前記背圧室側に前記ノズルと同軸上に
配設され、前記ダイアフラムは一枚で構成され、該ダイ
アフラムの一面は前記背圧室に臨み、前記制御弁は、軸
方向に形成された貫通口を有する略筒体形状であり、該
貫通口は前記気体出力口に連通口を介して連通されてお
り、前記制御弁の一端は前記ダイアフラムの他面に当接
されると共に、他端は前記気体出力口側に連の圧力が作
用する圧力室に連通され、前記弁座の径と前記圧力室に
連通されたの他端の外径とは、ほぼ等しく形成されてい
る。

【００１７】また、前記制御弁は、合成樹脂により構成
されている。

【００１８】

【作用】ノズルとフラッパとの間隔が大きくなると、前
記ノズルからの気体噴出量が増加する。前記気体噴出に
より気体の流速が一定値以上になると、前記ノズルと絞
りの近傍でジェットポンプ作用が働き、図３に示すよう
に、背圧室が「負圧」となる。これにより、ノズル背圧
の出力範囲が広げられ、符号４０１で示す範囲でフラッ
パ変位とノズル背圧変化が比例に近い領域が広がる。即
ち、符号４０１で示すフラッパ変位に対して従来は符号
４０２のノズル背圧変化であったが、本発明によれば符
号４０３で示すように、比例に近い領域（直線に近い領
域）が広がる。これにより、ノズル背圧変化量が同じ場
合にはフラッパ変位は小さくてすむ。

【００１９】また、図４に示すように、電空変換器本体
２１０の弁座２１０ｃの径と制御弁２１１のバネ収納筒
２１１ｄの外径とはほぼ等しい。従って、気体供給側２
８０で制御弁２１１のフランジ（弁）ｆｌの上下面に作
用する力は互いに相殺され（Ｆ₈ ＝Ｆ₉ ）、気体出力側
２８１のフランジｆｌの上面および制御弁２１１の筒体
２１１ｅの下端面に作用する力の大部分は互いに相殺さ
れる（Ｆ₅ ＝Ｆ₆ ＋Ｆ ₇ ）。系の平衡状態ではＦ₁ ≦Ｆ
₂ ＋Ｆ₃ ＋Ｆ₄ （ただし、Ｆ₁ ＞Ｆ₂ ）が成立し、従来
例と比べダイアフラム２３３を押し下げる力Ｆ₁ を小さ
くすることができる。これらからフラッパ２６２の変位
は、小さく押さえることができ、且つ、フラッパにかか
る力を小さくすることができる。よって、フラッパ２６
２の小形化およびこれを駆動する電気回路の小形化が実
現できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図１に本発明の電空変換器の実施例の全体構成の
側断面図を示し、図２に本発明の要旨の一部をなすノズ
ルフラッパ機構部３００の原理図を示す。(1) ノズルフラッパ機構部 先ず、図２に基づいて前記ノズルフラッパ機構部３００
を説明する。

【００２１】図２に示すように、背圧室３０５の上面中
央には底部に図中斜面部３０２ａを有するノズル３０２
が配設され、該ノズル３０２の先端に対向して基端部が
支持されたフラッパ３０１が配設されている。前記ノズ
ル３０２の下方同軸上に図中の先端の尖った気体供給用
の絞り３０３が配設されている。そして、前記絞り３０
３の下方には供給口３０６が形成され、該供給口３０６
からは常時一定圧力の気体Ｐ_sup が供給され、前記背圧
室３０５の側面に設けられた出力口３０７からは背圧室
３０５の内圧変化が出力されている。

【００２２】そして、かかる構成のノズルフラッパ機構
部３００において、フラッパ３０１に対して駆動手段
（図示せず）により変位が与えられ、ノズル３０２との
「間隔が狭められる」と背圧室３０５の内圧が上昇す
る。このように「ノズル背圧が高い場合」には、図３の
符号Ｅ₁ の範囲にあるため、従来例ｃ曲線および本発明
ｄ曲線共、僅かのフラッパ変位に対して大きなノズル背
圧の変化が得られる。

【００２３】逆に、ノズル３０２とフラッパ３０１との
「間隔が広がる」と、背圧室３０５の内圧が下降する。
更に、該間隔が広がるようにフラッパ３０１が変位する
と、ノズル３０２より流出する気体流量が増え、その結
果空間３０４近傍の流速が上り、該流速が「一定以上」
に達したとき、絞り３０３からノズル３０２に向かう気
体の流れは、周囲の気体を引き込んで、所謂ジェットポ
ンプとしての動作を開始する。このジェットポンプ作用
の結果、背圧室３０５のノズル背圧を更に下げ、背圧室
３０５が負圧になるため（図３の符号Ｅ₂ 参照）、ノズ
ル背圧範囲が広くなる。

【００２４】即ち、図３に示すように、曲線ｃで示す従
来の特性と、曲線ｄで示す本発明による特性を比較する
と、フラッパ３０１に与えられる一定量の入力変位（符
号４０１で示す）に対して、従来は符号４０２で示すノ
ズル背圧範囲であるのに対して、本発明では符号４０３
で示すノズル背圧範囲となる。つまり、本発明によれ
ば、一定量のフラッパ変位（符号４０１で示す）に対し
て従来のノズルフラッパ機構よりも大きなノズル背圧変
化を得ることができ、且つ、フラッパ変位に対するノズ
ル背圧変化の直線性を改善することができる。また、ノ
ズル背圧範囲を負圧領域まで拡大できた。(2) 電空変換器の全体構成 次に、図１に基づいて前記原理に基づくノズルフラッパ
機構部を使用した電空変換器２００を説明する。

【００２５】図１に示すように、電空変換器２００は、
全体としては四角柱状をなし、下方に金属製の本体２１
０が配設され、中間部に金属製の上ブロック２４０が配
設され、該上ブロック２４０の上部には合成樹脂からな
るケース２７０が密閉用のパッキン２７１を介して配設
されている。そして、前記上ブロック２４０の上面側に
ノズルフラッパ機構部Ｎ₀ が配設され、前記上ブロック
２４０の下面側および前記本体２１０内に制御弁部Ｂ₀
が配設されている。

【００２６】前記ノズルフラッパ機構部Ｎ₀ は、背圧室
２８４に連通された所定口径のノズル２４２と、該ノズ
ル２４２に対向配置され基端部が前記上ブロック２４０
に支持台２６０と押え２６１とにより固定された圧電バ
イモルフからなるフラッパ２６２とを備え、前記フラッ
パ２６２には電圧を印加する駆動回路２６３が接続され
ている。なお、符号２４４は密閉用のＯリングであり、
符号２４３はノズル２４２およびＯリング２４４を押え
る押え部材である。

【００２７】前記制御弁部Ｂ₀ は、１枚のダイアフラム
２３４と、該ダイアフラム２３４で支持されているセン
タディスク２３３を含み、該センタディスク２３３の下
面は合成樹脂製の円筒状の制御弁２１１の上端面に当接
され、この部分が二次圧を大気に開放する排気弁をなし
ている。前記制御弁２１１は、その側面に連通孔２１１
ｃを有し、本体２１０に形成された丸孔部２１０ｂに摺
動可能に配設され、該制御弁２１１の中央部やや下方に
はフランジｆｌが形成され、このフランジｆｌが弁２１
１ａを形成している。該弁２１１ａは、本体２１０に形
成された丸孔部２１０ａの下端面に形成された弁座２１
０ｃに当接されるようになっている。前記本体２１０の
底部中央には丸孔状の圧力室２２０を有する下蓋２１４
が、リング２１６により支持されている。また、前記制
御弁２１１の下部にはバネ収納筒２１１ｄが形成され、
この中にバネ２１５が介装される。該バネ収納筒２１１
ｄと下蓋２１４との間に介装された前記バネ２１５によ
り制御弁２１１は上方に付勢されている。前記制御弁２
１１のバネ収納筒２１１ｄは、前記圧力室２２０にＯリ
ング２１８を介して摺動可能に挿入されている。なお、
符号２１７および符号２２１は密閉用のＯリングであ
る。

【００２８】また、前記ダイアフラム２３４の下面側に
は大気室２８２が形成され、該大気室２８２は通路２８
２ａにより大気に連通されている。該通路２８２ａとケ
ース２７０内とは、図示しない通路でつながれ、ノズル
２４２から排出される気体はケース２７０内に留まるこ
となく、通路２８２ａより大気へ開放される。

【００２９】また、図中下方には、気体の「供給口」で
ある一次圧ポート２８０と気体の「出力口」である二次
圧ポート２８１とが、開口２９０の開閉を行う前記制御
弁２１１により仕切られている。一次圧ポート２８０
は、通路２８０ａ，絞り２４１，背圧室２８４を経由し
て前記ノズル２４２に連通されている。ここに、前記丸
孔部２１０ａの直径とＯリング２１８の内径とは同一寸
法である（図４参照）。

【００３０】また、前記二次圧ポート２８１は、通路２
８１ａを介して圧力センサ２５０に連通され、該圧力セ
ンサ２５０は前記駆動回路２６３に接続されている。な
お、符号２５１は密閉用のＯリングであり、符号２５２
はワッシャであり、符号２５３は前記ワッシャ２５２を
介して圧力センサ２５０を支持するピンである。

【００３１】次に、前記電空変換器２００の動作を、
平衡状態の場合の動作と、非平衡状態の場合の動作と
に分けて説明する。平衡状態の場合の動作 図１は、電空変換器２００の系が平衡状態に保たれてい
る場合を示し、この場合は、次式（１）の力バランスが
成立している。なお、図４に前記次式（１）の成立に関
する要部拡大図を示す。

【００３２】 Ｆ₁ ≦Ｆ₂ ＋Ｆ₃ ＋Ｆ₄ −Ｆ₅ ＋Ｆ₆ ＋Ｆ₇ −Ｆ₈ ＋Ｆ₉ …（１） ただし、Ｆ₁ ＞Ｆ₂ Ｆ₁ ：ノズル背圧による制御弁２１１を押し下げる力 Ｆ₂ ：連通孔２１１ｃを介してセンタディスク２３３の
下面（パッキン２３３ａ）に加わる二次圧による、セン
タディスク２３３を押し上げる力 Ｆ₃ ：バネ２１５による上方への付勢力 Ｆ₄ ：円筒体２１１ｅの円筒断面に加わる二次圧によ
る、制御弁２１１を押し上げる力 Ｆ₅ ：弁２１１ａの上面に加わる二次圧による、制御弁
２１１を押し下げる力 Ｆ₆ ：制御弁２１１のバネ収納筒２１１ｄの下端面に加
わる二次圧による制御弁２１１を押し上げる力 Ｆ₇ ：バネ収納筒２１１ｄの天井面２１１ｆのうちＦ₄
を除いた部分にかかる二次圧による制御弁２１１を押し
下げる力 Ｆ₈ ：弁２１１ａの上面に加わる一次圧による、制御弁
２１１を押し下げる力 Ｆ₉ ：弁２１１ａの下面に加わる一次圧による、制御弁
２１１を押し上げる力 なお、図４において、前述の如く丸孔部２１０ａの直径
とＯリング２１８の内径は等しい。従って、一次圧によ
り弁面２１１ａの上面と下面とにそれぞれ作用する力
（面積×一次圧）Ｆ₈ とＦ₉ とは等しくなり（Ｆ₈ ＝Ｆ
₉ ）、前記一次圧により制御弁２１１が上方に移動され
ることはない。

【００３３】また、二次圧による力のうち、Ｆ₅ と、Ｆ
₆ と、Ｆ₇ とは、（Ｆ₅ ＝Ｆ₆ ＋Ｆ ₇ ）の関係にあり互
いに相殺される。以上から（１）式は次の（２）式に書
き替えられる。

【００３４】 Ｆ₁ ≦Ｆ₂ ＋Ｆ₃ ＋Ｆ₄ …（２）非平衡状態の場合の動作 (i) 二次圧が設定値に対して低すぎる場合の動作 二次圧ポート２８１の圧力は通路２８１ａを介して圧力
センサ２５０により検出され、この圧力検出により駆動
回路２６３からフラッパ２６２を下方へ下げる信号が出
力され、フラッパ２６２がノズル２４２の噴出口に近付
く。すると、背圧室２８４の圧力が上昇し、排気弁が閉
じた状態でセンタディスク２３３は下方に押し下げられ
る。このセンタディスク２３３の下降により制御弁２１
１が下降され、弁座２１０ｃと該弁座２１０ｃに対応し
た弁面２１１ａとの間に隙間が形成され、制御弁２１１
が開く。この隙間を介して一次圧が二次圧側に供給さ
れ、二次圧が高くなり、平衡状態（前記（２）式の状
態）に向かっていく。

【００３５】また、二次圧を受ける面積が小さいので、
センタディスク２３３および制御弁２１１を上方に押し
上げる力（Ｆ₂ ＋Ｆ₄ ）は小さい。よって、ノズル背圧
を低く設定できる。その結果、フラッパ２６２に与える
力を小さくすることができる。更に前述のジェットポン
プ作用を持った背圧室を採用しているので、ノズル背圧
が低くてもフラッパ２６２に与える変位は小さくて済
む。その結果、素早く制御弁２１１を開くことができ
る。(ii)二次圧が設定値に対して高すぎる場合の動作 二次圧ポート２８１の圧力は通路２８１ａを介して圧力
センサ２５０により検出され、この圧力検出により駆動
回路２６３からフラッパ２６２を上方へ上げる信号が出
力され、フラッパ２６２がノズル２４２の噴出口から離
れる。すると、背圧室２８４の圧力が下降する。

【００３６】このとき、二次圧は制御弁２１１の円筒体
２１１ｅを介してセンタディスク２３３のパッキン２３
３ａに作用し、該センタディスク２３３を上方に僅かに
押し上げ、しかもバネ２１５により制御弁２１１は上方
に付勢されて弁座２１０ｃと弁２１１ａとが当接して、
一次圧の供給を停止する。制御弁２１１は当接したとこ
ろから上方移動が制約されるので、前記円筒体２１１ｅ
の上端面とパッキン２３３ａとの間に隙間が形成され、
排気弁が開く。この隙間を介して二次圧が、［円筒体２
１１ｅの内部→前記隙間→大気室２８２→通路２８２ａ
→大気］の経路で大気に開放され、平衡状態（前記
（２）式の状態）に向かっていく。

【００３７】二次側の容量が大きい場合等、更に大きな
排気量が必要な場合の動作を以下に説明する。前記の状
態より更にフラッパ２６２がノズル２４２の噴出口から
離れ、絞り２４１を通過する気体の流速が上り、流速が
一定以上になったとき、絞り２４１とノズル２４２間で
ジェットポンプ作用がなされる。その結果、背圧室２８
４の圧力が素早く降下し、負圧となる。このノズル背圧
降下によりダイアフラム２３４，センタディスク２３３
が引き上げられ、前記円筒体２１１ｅの上端面とパッキ
ン２３３ａとの間に前記隙間より大きい隙間が形成され
る。大気に急速に開放され、平衡状態（前記（２）式の
状態）に向かっていく。

【００３８】以上の構成および動作により、ノズル背圧
による力Ｆ₁ が小さくて済む。更に、ジェットポンプ作
用を利用しているのでフラッパを変位させる電力が少な
くてよく、フラッパを駆動する電気回路が小形のもので
よい。

【００３９】また、ノズル背圧による力Ｆ₁ が小さいの
で、すべて構成部品を小形化できる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルと背圧室内部に
気体を供給する絞りとを同軸上に配置し、ジェットポン
プ作用をなすようにしたので、一定のフラッパ変位の範
囲において、ノズル背圧変化が大きく、且つ、フラッパ
変位とノズル背圧の比例領域が広がった。これにより、
ノズル背圧が低い領域でも小さなフラッパ変位により大
きなノズル背圧変化が得られる。また、フラッパ変位が
小さくて済むので、アクチュエータの寿命が伸びる。

【００４１】制御弁部にかかる一次圧を相殺し、また、
二次圧の影響を極力小さく押さえることにより、背圧室
の圧力が低くなり、フラッパに加わる力が小さくて済
む。これによりアクチュエータ，電気回路，製造部品の
小形化，簡素化が可能となった。

【００４２】このため、従来、強度不足のため利用でき
なかった、合成樹脂製の制御弁を採用することが可能と
なった。合成樹脂は軽量であるため可動部である制御弁
に採用すると、応答性が向上する。

【００４３】更に、ジェットポンプ作用を利用したため
背圧室を、正圧，負圧にコントロール可能なため、１枚
のダイアフラムで上下方向に制御が可能となり、シンプ
ルな構造で軽量，安価な電空変換器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の電空変換器の側断面図であ
る。

【図２】本発明の要部の原理説明図である。

【図３】本発明および従来例におけるフラッパの変位と
ノズル背圧の関係の差を説明する図である。

【図４】前記実施例における制御弁に一次圧による力と
二次圧による力が作用する場合を説明する図である。

【図５】従来の電空変換器の側断面図である。

【図６】従来の電空変換器の要部の原理説明図である。

【図７】従来の電空変換器におけるフラッパの変位とノ
ズル背圧の関係を説明する図である。

【符号の説明】

Ｆ₁ 〜Ｆ₉ …センタディスクおよび制御弁に作用する力 ２００…電空変換器 ２１０…本体 ２１０ｂ…丸孔部 ２１０ｃ…弁座 ２１１…制御弁 ２１１ａ…弁 ２１１ｃ…連通孔 ２１１ｄ…バネ収納筒 ２１１ｅ…制御弁の円筒体 ２１５…制御弁を上方に付勢するバネ ２１８…Ｏリング ２２０…圧力室 ２３３…センタディスク ２３３ａ…パッキン ２３４…ダイアフラム ２４２…ノズル ２５０…圧力センサ ２６２…フラッパ ２６３…駆動回路 ２８０…一次圧ポート ２８１…二次圧ポート ２８２…大気室 ２８４…背圧室 ２９０…開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 嘉一 東京都大田区東馬込１−30−４ 株式会社 長野計器製作所内 (72)発明者 中曽根 博一 東京都大田区東馬込１−30−４ 株式会社 長野計器製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絞りを介して供給された圧力気体を噴出
   するノズルと、該ノズルに近接対向して配設されたフラ
   ッパと、前記ノズルの背圧を受ける背圧室と、前記フラ
   ッパの変位に伴う前記背圧室の圧力変化を受けて応動す
   るダイアフラムと、該ダイアフラムと連動して気体供給
   口と気体出力口とを結ぶ開口の開閉を行う制御弁とを備
   え、前記開口の開閉は、前記制御弁の外周部に設けられ
   たフランジ部により形成された弁と電空変換器本体に形
   成された弁座との離接により行う電空変換器において、 前記絞りは、前記背圧室側に前記ノズルと同軸上に配設
   され、前記ダイアフラムは一枚で構成され、該ダイアフ
   ラムの一面は前記背圧室に臨み、 前記制御弁は、軸方向に形成された貫通口を有する略筒
   体形状であり、該貫通口は前記気体出力口に連通口を介
   して連通されており、前記制御弁の一端は前記ダイアフ
   ラムの他面に当接され、他端は前記気体出力口側の圧力
   が作用する圧力室に連通され、 前記弁座の径と前記圧力室に連通された前記制御弁の他
   端の外径とは、ほぼ等しく形成されたことを特徴とする
   電空変換器。
2. 【請求項２】 前記制御弁は、合成樹脂により構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の電空変換器。