JPH0788965B2 - 空調用開閉弁 - Google Patents

空調用開閉弁

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JPH0788965B2
JPH0788965B2 JP7669687A JP7669687A JPH0788965B2 JP H0788965 B2 JPH0788965 B2 JP H0788965B2 JP 7669687 A JP7669687 A JP 7669687A JP 7669687 A JP7669687 A JP 7669687A JP H0788965 B2 JPH0788965 B2 JP H0788965B2
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JP
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metal plate
valve
air
conditioning
piezoelectric ceramics
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JP7669687A
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義道 木村
正人 斉藤
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Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
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Shin Nippon Air Technologies Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空調用開閉弁の改良に関し、特に圧電セラミッ
クスを利用するものである。
〔従来の技術〕
近年、ファクトリーオートメーション化された工場やビ
ルオフィスでは、コンピュータの導入に伴なって精密な
空調システムが要求されている。
従来、空調制御システムにおける風量の調整は、工場や
ビル全体又は各階ごとに設けられた送風機からダクトを
通して送風し、各部屋の天井に対応して電動ダンパーを
設置し、多数の通気孔を有する天井パネルから室内へ送
風する方式が採用されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来は、各部屋の天井空間への送風が電動ダン
パーによって調整されるだけであるので、電動ダンパー
とダクトとの位置関係によっては圧損失が生じ、天井パ
ネルのどの通気孔でも均一な風量を得ることは困難であ
った。しかも、こうした問題は部屋の大きさが大きくな
るにつれて顕著になる。
そこで、上述した問題を解決するために、天井空間の仕
切を細分化したり、電動ダンパーやダクトの配置を複雑
化することが考えられるが、こうした手段ではシステム
のコストが高くなるという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、天井空間の仕切の細分化したり、電動ダンパー・ダ
クトの配置を複雑化することなく、均一で精密な風量制
御を行なうことができる空調用開閉弁を提供することを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の空調用開閉弁は、通気孔を有するパネルの表面
に沿って取付けられた湾曲可能な金属板と、該金属板の
変形に伴って通気孔を開閉する弁体と、上記金属板の表
面に設けられた圧電セラミックスとを具備したことを特
徴とするものである。
本発明に係る空調用開閉弁の具体的な構造としては、種
々のものが考えられる。例えば、金属板が直線状の形状
を有し、その自由端に通気孔を開閉する弁体が取付けら
れ、金属板の表面に圧電セラミックスが設けられている
ものでもよい。また、金属板が弁体を兼ね、切込みが設
けられた金属板の表面に複数の圧電セラミックスが切込
みに沿って配列されているものでもよい。
〔作用〕
このような空調用開閉弁によれば、極めて簡単な構造
で、通気孔ごとに電圧駆動による精密な風量制御を行な
うことができ信頼性も高い。また、軽量で設置が容易で
あり、消費電力もわずかである。このため、天井空間の
仕切の細分化や、電動ダンパー・ダクトの配置の複雑化
によるシステムの大幅なコスト上昇を招くことがない。
更に、赤外線温度センサや湿度センサ等と組合わせるこ
ともでき、制御システムの設計が容易になる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図(a)は本発明に係る空調用開閉弁が取付けられ
た天井パネルの平面図、同図(b)は電圧を印加してい
ないときの断面図、同図(c)は電圧印加時の断面図で
ある。第1図(a)〜(c)において、天井パネル1に
は多数の直径40mmの通気孔2が形成されている。この天
井パネル1上面には、スペーサ3を介して湾曲可能な長
さ150mm、幅20mm、厚さ0.3mmの金属板4の中央部がボル
ト5により固定され、その両端の自由端は通気孔2の方
向へ延びている。この金属板4の各自由端側の下面に
は、通気孔2の開閉を行なう直径44mmの弁体6,6が取付
けられている。また、金属板4の上面には、中央の固定
部で分割される左右2個所に長さ65mm、幅10mm、厚さ0.
3mmの圧電セラミックス7,7が設けられている。これら金
属板4及び圧電セラミックス7,7の一端にはそれぞれリ
ード線8,8が接続されており、圧電セラミックス7,7の分
極極性と同極性となるように直流電圧が印加される。
この空調用開閉弁の開閉の状態を第1図(a)及び
(b)を参照して説明する。すなわち、電圧を印加しな
い場合には金属板4の変形が生じず、第1図(b)に示
すように、弁体6,6が通気孔2を閉じている。一方、直
流電圧を印加すると、第1図(c)に示すように、金属
板4は上方に歪んで通気孔2が開かれる。そして、天井
パネル1の通気孔2上方にはダクト9が設けられ、送風
機10からの空気を通気孔2から室内へ送るようになって
いる。
上記空調用開閉弁における、印加電圧の大きさと弁体6
の開度(通気孔2の中心における変位量)との関係を第
2図に示す。第2図から明らかなように、印加電圧の大
きさと変位量とほぼ比例し,260Vの電圧を印加すると,2.
4mmの変位量が得られ、弁体6の開度は印加電圧の大き
さにより十分に調整できることがわかる。なお,260Vの
電圧を印加した場合でも、流れる電流は1μA以下で、
消費電力はわずかであり、安価な運転ができる。
上記空調用開閉弁において、弁体6に与える負荷重量を
変化させ、この負荷重量と260Vの電圧を印加したときに
発生する力とがつりあったときの変位量を第3図に示
す。第3図は、この開閉弁が約6.8kg/m2までの風圧に耐
えうることを示している。
上記空調用開閉弁に,260Vの電圧を断続印加(スイッチ
ング)したときの変位量を第4図に示す。第4図から明
らかなように、この開閉弁は非常に安定した変位量特性
を示し、精度のよい弁開閉制御ができることがわかる。
実際に、第1図(c)図示の構成でダクト9から送風す
る空気の風速を変化させ,260Vの電圧を印加したときの
変位量を第5図に示す。第5図から、一般的に使用され
る3m/sの風速では、変位量の低下はわずかに0.2mm程度
であり、実使用に耐えることがわかった。
なお、本発明の空調用開閉弁では、使用条件すなわち要
求される変位量や負荷の大きさに応じて、金属板及び圧
電セラミックスの形状を任意に設計変更することが可能
である。
例えば、長さ70mm、幅20mm、厚さ0.3mmの金属板の一方
の表面に、長さlmm、幅10mm、厚さ0.3mmの圧電セラミッ
クスを長さlを変化させて設け、金属板の一端を固定し
他端(自由端)に上記実施例で用いたのと同一の弁体を
取付けて上記と同様な実験を行なった場合について説明
する。この場合、l=65mmのものは上記実施例に対応す
るものである。
圧電セラミックスの長さlと260Vの電圧を印加したとき
の変位量との関係を第6図に示す。また、圧電セラミッ
クスの長さlが異なる場合について、それぞれ弁体6に
与える負荷重量を変化させ、この負荷重量と260Vの電圧
を印加したときに発生する力とがつりあったときの変位
量を第7図に示す。第7図から明らかなように、圧電セ
ラミックスの長さが変わっても、負荷の大きさに対する
変位量の変化は実施例の場合と同じ傾向を示し、使用条
件に対応して任意に設計変更が可能であることがわか
る。
また、より大きい応力を発生させて負荷が大きい場合に
対応できるように、金属板の両面に圧電セラミックスを
設けてバイモルフ形状にしてもよい。
例えば、長さ70mm、幅20mm、厚さ0.3mmの金属板の両面
に、長さ65mm、幅10mm、厚さ0.3mmの圧電セラミックス
を設け、金属板の一端を固定し他端(自由端)に上記実
施例で用いたのと同一の弁体を取付けて上記と同様な実
験を行なった場合について説明する。
印加電圧と変位量との関係を第8図に、弁体に与える負
荷重量を変化させて、この負荷重量と260Vの電圧を印加
したときに発生する力とがつりあったときの変位量を第
9図にそれぞれ示す。第8図に示すように変位量は小さ
いが、第9図から明らかなように大きい負荷重量にも耐
えることがわかる。
更に、以上の説明では直線状の金属板の自由端に弁体を
設け金属板の表面に圧電セラミックスを設けたものを用
いたが、第10図及び第11図に示すものを用いてもよい。
第10図(a)及び(b)に示すものは、正方形の金属板
11が弁体を兼ねるものであり、金属板11に一方の辺から
他方の辺へ向う切込みが交互につけられ、金属板11表面
に分割された複数の圧電セラミックス12が切込みに沿っ
て設けられたものである。この金属板11はパネルの通気
孔上に取付けられ、電圧を印加すると金属板11は階段状
に上方に歪み、通気孔が開かれる。
第11図(a)及び(b)に示すものは、正六角形の金属
板13が弁体を兼ねるものであり、金属板13に渦巻状に切
込みがつけられ、金属板13表面に分割された複数の圧電
セラミックス14が切込みに沿って設けられたものであ
る。この金属板13はパネルの通気孔上に取付けられ、電
圧を印加すると金属板11はらせん状に上方に歪み、通気
孔が開かれる。
なお、圧電セラミックスに樹脂コーティングすれば、湿
気、油気、ほこり等に対する耐久性を高めることができ
る。また、赤外線温度センサや湿度センサ等と組合わせ
ることにより、制御システムを容易に設計することがで
きる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明の空調用開閉弁によれば、大
幅なコスト上昇を招くことなく、精密かつ信頼性の高い
風量制御を行なうことができ、しかも他のセンサ等との
組合わせにより制御システムの設計も容易になる等顕著
な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の実施例における空調用開閉弁の
天井パネルへの取付状態を示す平面図、同図(b)は同
空調用開閉弁に電圧を印加していない状態を示す断面
図、第1図(c)は同空調用開閉弁に電圧を印加した状
態を示す断面図、第2図は同空調用開閉弁への印加電圧
と変位量との関係を示す特性図、第3図は同空調用開閉
弁への負荷重量と260V印加時の変位量との関係を示す特
性図、第4図は同空調用開閉弁の変位量のスイッチング
特性を示す特性図、第5図は同空調用開閉弁へ供給され
る空気の風速と260V印加時の変位量との関係を示す特性
図、第6図は本発明の他の実施例における空調用開閉弁
のセラミックス長さと260V印加時の変位量との関係を示
す特性図、第7図は同空調用開閉弁についてセラミック
ス長さをパラメータとして示す負荷重量と260V印加時の
変位量との関係を示す特性図、第8図は本発明の更に他
の実施例における空調用開閉弁の印加電圧と変位量との
関係を示す特性図、第9図は同空調用開閉弁の負荷重量
と260V印加時の変位量との関係を示す特性図、第10図
(a)及び(b)は本発明に係る空調用開閉弁の変形例
を示す平面図及び側面図、第11図(a)及び(b)は本
発明に係る空調用開閉弁の他の変形例を示す平面図及び
側面図である。 1……天井パネル、2……通気孔、3……スペーサ、4
……金属板、5……ボルト、6……弁体、7……圧電セ
ラミックス、8……リード線、9……ダクト、10……送
風機、11、13……金属板、12、14……圧電セラミック
ス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−282756(JP,A) 特開 昭61−282755(JP,A) 実開 昭57−61429(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】通気孔を有するパネルの表面に沿って取付
    けられた湾曲可能な金属板と、該金属板の変形に伴って
    通気孔を開閉する弁体と、上記金属板の表面に設けられ
    た圧電セラミックスとを具備したことを特徴とする空調
    用開閉弁。
  2. 【請求項2】金属板が直線状の形状を有し、その自由端
    に通気孔を開閉する弁体が取付けられ、上記金属板の表
    面に圧電セラミックスが設けられていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の空調用開閉弁。
  3. 【請求項3】金属板が弁体を兼ね、切込みが設けられた
    金属板の表面に複数の圧電セラミックスが切込みに沿っ
    て配列されていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の空調用開閉弁。
JP7669687A 1987-03-30 1987-03-30 空調用開閉弁 Expired - Lifetime JPH0788965B2 (ja)

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JPH03140746A (ja) * 1989-10-27 1991-06-14 Toshiba Ceramics Co Ltd 空調用圧電型開閉弁
JP2816577B2 (ja) * 1989-10-31 1998-10-27 芳則 織部 ダクト各吐出口の風速均一方法及びその装置

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