JPH083787Y2 - バタフライバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、主に気体の流通経路で流れを制御するため
に用いられるバタフライバルブに関するものである。

［従来の技術］ バルブプレートをシャフトを介して回転させることに
より全閉から全開まで自在に流路の開度を変えることの
できるバタフライバルブは、各種ガスや空気等を流通さ
せる流体通路の様々な部位で利用されている。

しかして、従来におけるシャフト駆動には、空気圧を
利用したダイヤフラム式のアクチュエータや、電動モー
タ等が一般的に用いられている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、これらの駆動手段をバタフライバルブに適
用して作動可能な状態にすると、装置全体の重量がかさ
み、占有スペースが増大する不都合を伴なう。

すなわち、ダイヤフラム式のアクチュエータでは、所
要の動力を得るためにはかなり大きなダイヤフラム室が
必要であるという避けがたい事情があり、一方の電動モ
ータでは、モータ自体がこのような不都合を本来的に有
している上に、付設する減速機等の重量やスペースがさ
らにこの種の不都合を助長している。このように、従来
のバルブは軽量コンパクトなままで使用に供することは
難しいという問題を抱えている。

本考案は、従来のバルブが有しているこのような不都
合を解決すべき課題となしており、簡単な構成により小
型軽量な状態で使用に供することの可能なバタフライバ
ルブを実現することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、かかる目的を達成するために次のような構
成を採用したものである。

すなわち、本考案のバタフライバルブは、流路を開閉
するバルブプレートと、このバルブプレートを斜め方向
に貫通し且つ流路に対しても一端が上流側に位置し他端
が下流側に位置するように斜め方向に貫通して前記バル
ブプレートを支持するシャフトと、前記流路の外周に沿
って配設した進行波形の超音波モータと、この超音波モ
ータの発生動力を前記シャフトに回転力として伝達する
動力伝達手段とを具備してなるものであって、前記動力
伝達手段が、流路の外周に沿って配設され前記超音波モ
ータによって回転駆動されるロータと、シャフトの流路
貫通端に一体回転可能に装着したベベルギヤと、前記シ
ャフトの流路貫通端に近接させて前記ロータの外周面に
一体に設けたベベルギャとを備え、ベベルギャとベベル
ピニオンとを噛合させることにより構成されていること
を特徴とする。

［作用］ このような構成により、超音波モータを作動させる
と、その発生動力は動力伝達手段を介してシャフトに伝
達される。つまり、超音波モータによってロータが流路
回りに移動し、このロータにベベルギヤが従動し、この
ベベルギヤに噛合しているベベルピニオンが回転して、
シャフトの回転動作に変換される。このため、シャフト
に軸着したバルブプレートは超音波モータの作動方向に
応じて流路の開閉動作を行なうことになる。

そして、超音波モータの作動を停止すると、該モータ
には保持力が働くので、バルブプレートに流体圧が作用
してこれに抗して該プレートを停止した位置に保持し、
バルブ開度を一定に保つ作用を営む。

しかも、シャフトの一端部はバルブプレートを貫通し
て流路下流側に延出するため、バルブプレートの上流側
から高温流体が入り込み、これをバルブプレートがシャ
ットオフし、その結果バルブプレート自体が高温になっ
ても、下流側に延出する前記シャフト一端部は比較的低
温に保たれる。そのため、熱に弱い圧電素子に熱を伝え
難い構造とすることができる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例のバタフライバルブは、例えば航空機のよ
うに可及的な小型軽量化が要求される機器の各種流体通
路に適用されるもので、第１図および第２図に示すよう
に、流路１を開閉するバルブプレート２と、このバルブ
プレート２を斜め方向に貫通した状態で支持するシャフ
ト３と、前記流路１の外周に沿って配設した一対の進行
波形超音波モータ4a、4bと、これらの超音波モータ4a、
4bの発生動力を前記シャフト３に回転力として伝達する
一対の動力伝達手段5a、5bとを具備してなる。

具体的に説明すると、バルブプレート２は流路１の形
状に対応する円盤状のもので、シャフト３に一体回転可
能に傾斜させて固着してあり、その外周端にバルブシー
ル21を取着している。また、シャフト３は流路１の中心
を貫通させて、両端3a、3bを流路周壁11にそれぞれ穿設
した挿通孔12a、12bから流路外へ延出させてあり、これ
らの挿通孔12a、12bに図示しないニードルベアリングを
収容してこのシャフト３を回転可能に軸支している。

一方、超音波モータ4a、4bは前記流路周壁11の外表面
に形成した、該流路１の軸心ｍに垂直な端面上に、部分
的な円弧をなして多数の圧電素子41a、41bを配設し、こ
れらの圧電素子41a、41bの表面にゴム等の弾性振動子42
a、42bを貼着するとともに、これらの弾性振動子42a、4
2bにリング状をなすロータ43の一側面を圧接し、さらに
このロータ43をその他側面においてスラストベアリング
44で回転可能に支承することにより構成されている。そ
して、これら各圧電素子41a、41bの各々にその配設方向
へ周期的に変化する高周波電圧を連続的に印加すること
により、前記弾性振動子42a、42bの表面にそれらの位相
に応じて決定される方向にたわみ進行波を発生させ、ロ
ータ43を流路の軸心ｍ回りに正逆回動させることができ
るようにしている。なお、前記周壁11の端面に対向して
設けた端面には、前記ロータ43を他側面から付勢してそ
の一側面を前記両弾性振動子42a、42bに向かって押付け
るための図示しない板バネが装着してある。

また、動力伝達手段5a、5bは、前記シャフト３の両端
3a、3bに一体回転可能に装着したベベルピニオン51a、5
1bと、前記シャフト３の両端3a、3bにそれぞれ近接させ
て前記ロータ43の外周他側面および外周一側面に一体に
設けた部分円弧状をなすベベルギャ52a、52bとにより構
成されており、これらのギャ52a、52bと前記ピニオン51
a、51bとを連動可能に噛合させている。すなわち、例え
ばロータ43が図示Ｘ方向に回動すると、ベベルピニオン
51a、51bが同Ｘ方向に移動するベベルギャ52a、52bによ
りそれぞれ回転駆動されるので、協働してシャフト３を
軸回りにＹ方向へ回転させる。ロータ43が逆方向に駆動
されると、シャフト３もこれに対応して逆回転する。

以上のようにして、前述した超音波モータ4a、4bを適
宜制御してロータ43を正逆作動させれば、このものはバ
ルブプレート２をシャフト３の軸心回りに０°〜90°ま
で回転させて全閉から全開まで自在に流路１の開度を変
更するというバタフライバルブ本来の作動を営むことが
できる。また、超音波モータ4a、4bの作動を停止すると
ロータ43は圧電素子41a、41bによってその位置に保持さ
れるので、バルブプレート２に流体圧が作用してこれが
シャフト３から動力伝達手段5a、5bを介してロータ43へ
伝達されても、ここにおいてバルブプレート２の変位を
有効に阻止する。このため、バルブ開度は一定に保たれ
る。

そして、超音波モータ4a、4bは従来のダイヤフラム式
のアクチュエータや電動モータ等の駆動源に比べて軽量
コンパクトであるため、一体に組込んで構成されるこの
バタフライバルブは、駆動手段を別途に設ける必要が全
くなく、使用に供する状態で重量がかさんだりスペース
が増大するといった不都合を伴なうことはない。したが
って、航空機等のように小型軽量化の要求が厳しいもの
にも好適に適用することができ、取扱い上も極めて便利
なものとなる。

また、超音波モータ4a、4bは小型ではあるが比較的大
きな駆動トルクを出力することができるので、高圧の流
体通路にも好適に適用することが可能である。

その上、シャフト３の一端部3bはバルブプレート２を
貫通して流路１の下流側に延出するため、バルブプレー
ト２の上流側から高温流体が入り込み、これをバルブプ
レート２がシャットオフし、その結果バルブプレート２
自体が高温になっても、下流側に延出する前記シャフト
一端部2bは比較的低温に保たれる。そのため、超音波モ
ータ4bの圧電素子41bに熱を伝え難い構造とし、熱によ
る破損から有効に保護することが可能となる。

以上、本考案の一実施例について説明したが、シャフ
トの駆動はその一端側でのみ超音波モータに連結させて
行なうこともできる。また、動力伝達手段は上述したも
のに限定されず、例えばローラを用いて行なうようにす
る等、他の構成によることもできる。その他、本考案の
趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

［考案の効果］ 本考案は、以上のように駆動源として超音波モータを
利用し、これをバルブに一体に組込んだだけの簡単な構
成で、別途に駆動手段を設ける必要をなくし、小型軽量
で取扱いにも便ならしめたバタフライバルブを提供する
ことができる。特に、本考案はシャフトをバルブプレー
トのみならず流路に対しても傾いて取り付け、超音波モ
ータの動力をロータ、ベベルギヤ、ベベルピニオンから
なる動力伝達手段を介してシャフトに伝達するようにし
ているので、適正な作動を損なわずに、上述した小型軽
量化を更に促進することができるという優れた効果が奏
される。しかも、バルブプレート及び流路に対して斜め
方向にシャフトを貫通し、そのシャフトに動力伝達手段
を介して超音波モータを連結しているため、バルブプレ
ートの上流側が高温になっても、下流側に延出するシャ
フト端部を比較的低温に保ち、このシャフト端部に連結
される超音波モータの圧電素子を熱的な損傷や破損から
有効に保護して、バタフライバルブ全体の信頼性を担保
できる効果も奏される。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示し、第１図は側断面図、第
２図は一部を切取って流路の軸心方向から見た見取図で
ある。 １……流路 ２……バルブプレート ３……シャフト 4a、4b……超音波モータ 5a、5b……動力伝達手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】流路を開閉するバルブプレートと、このバ
   ルブプレートを斜め方向に貫通し且つ流路に対しても一
   端が上流側に位置し他端が下流側に位置するように斜め
   方向に貫通して前記バルブプレートを支持するシャフト
   と、前記流路の外周に沿って配設した進行波形の超音波
   モータと、この超音波モータの発生動力を前記シャフト
   に回転力として伝達する動力伝達手段とを具備してなる
   ものであって、前記動力伝達手段が、流路の外周に沿っ
   て配設され前記超音波モータによって回転駆動されるロ
   ータと、シャフトの流路貫通端に一体回転可能に装着し
   たベベルギヤと、前記シャフトの流路貫通端に近接させ
   て前記ロータの外周面に一体に設けたベベルギャとを備
   え、ベベルギャとベベルピニオンとを噛合させることに
   より構成されていることを特徴とするバタフライバル
   ブ。