JPS6188001A - 電気空気式コンバータ用のボイスコイルアセンブリ - Google Patents
電気空気式コンバータ用のボイスコイルアセンブリInfo
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- JPS6188001A JPS6188001A JP60212759A JP21275985A JPS6188001A JP S6188001 A JPS6188001 A JP S6188001A JP 60212759 A JP60212759 A JP 60212759A JP 21275985 A JP21275985 A JP 21275985A JP S6188001 A JPS6188001 A JP S6188001A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B5/00—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities
-
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B5/00—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities
- F15B5/003—Transducers converting variations of physical quantities, e.g. expressed by variations in positions of members, into fluid-pressure variations or vice versa; Varying fluid pressure as a function of variations of a plurality of fluid pressures or variations of other quantities characterised by variation of the pressure in a nozzle or the like, e.g. nozzle-flapper system
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T137/2278—Pressure modulating relays or followers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、電気的コントローラとともに利用され、コン
トローラからの電気的出力信号を空気式アクチュエータ
またはポジショナを作動するための空気信号に変換する
ための電気空気式コンバータに関する。
トローラからの電気的出力信号を空気式アクチュエータ
またはポジショナを作動するための空気信号に変換する
ための電気空気式コンバータに関する。
電気空気式コンバータは、櫨々の応用分野で、例エバ、
ポジショナ、ダイヤフラム作動弁および／またはアクチ
ュエータのような空気式装置を制御するのに電気信号が
利用される場合、処理制御装置と関連して利用される。
ポジショナ、ダイヤフラム作動弁および／またはアクチ
ュエータのような空気式装置を制御するのに電気信号が
利用される場合、処理制御装置と関連して利用される。
電気空気式コンバータは、普通、コントローラおよびポ
ジショナまたはアクチュエータ間の制御ループに配置さ
れ、作動部品内の組立体として具体化され得る。
ジショナまたはアクチュエータ間の制御ループに配置さ
れ、作動部品内の組立体として具体化され得る。
代表的電気的コンバータにおいては、電流信号がトルク
モータまたはフォースコイルモータに供給される。フラ
ッパ（カムまたはベーンとしても言及される）がトルク
モータのアーマチュアに機械的に結合され、あるいはフ
ォースコイルモータ装置のコイルに取り付けられている
。フラッパは、バックルノズルまたはフラッパノズルと
して周知−のノズルの空気出口に近接して配置されてお
り、しかしてこの空気出口は、圧縮空気源により連続的
に加圧されている。ノズルは通常大気中に排気する。フ
ラッパは、ノズルから流出する空気を制限するようにノ
ズルの出口に向って移動され、したがって、ノズルに空
気を供給する空気供給管の背圧を変える。空気供給諒は
、普通、背圧に応じて移動しはｙ３〜１５ｐｓｉｇ（２
α７〜１０３ＫＰａ）の範囲の信号圧力を発生するベロ
ー組立体に接続される。出力信号圧力は、制御装置を位
置設定ないし作動するのに利用される。
モータまたはフォースコイルモータに供給される。フラ
ッパ（カムまたはベーンとしても言及される）がトルク
モータのアーマチュアに機械的に結合され、あるいはフ
ォースコイルモータ装置のコイルに取り付けられている
。フラッパは、バックルノズルまたはフラッパノズルと
して周知−のノズルの空気出口に近接して配置されてお
り、しかしてこの空気出口は、圧縮空気源により連続的
に加圧されている。ノズルは通常大気中に排気する。フ
ラッパは、ノズルから流出する空気を制限するようにノ
ズルの出口に向って移動され、したがって、ノズルに空
気を供給する空気供給管の背圧を変える。空気供給諒は
、普通、背圧に応じて移動しはｙ３〜１５ｐｓｉｇ（２
α７〜１０３ＫＰａ）の範囲の信号圧力を発生するベロ
ー組立体に接続される。出力信号圧力は、制御装置を位
置設定ないし作動するのに利用される。
周知の形式のフォースコイル電気空気式コンバータは、
コイルおよびベーンを動作上結合するために種々の種駒
のリンク機構またはカウンタバランスを利用する。しか
しながら、リンク機構およびカウンタバランスは、この
種のコンバータの信頼性および精度に有否な作用を及ぼ
す。
コイルおよびベーンを動作上結合するために種々の種駒
のリンク機構またはカウンタバランスを利用する。しか
しながら、リンク機構およびカウンタバランスは、この
種のコンバータの信頼性および精度に有否な作用を及ぼ
す。
本発明の目的は、信頼性が増大されかつ位置設定ないし
アクチュエータ装置にパワを供給するため電気的アナロ
グ信号から空気信号への迅速で敏感でかつ正確な変換を
可能とする電気空気式コンバータを提供することである
。
アクチュエータ装置にパワを供給するため電気的アナロ
グ信号から空気信号への迅速で敏感でかつ正確な変換を
可能とする電気空気式コンバータを提供することである
。
本発明にしたがえば、加圧空気源に接続されたノズルの
出口に近接して、コイルおよびベーンアセンブリが電磁
石の電磁界内にばねにより浮動支持される。ばねは、コ
イルおよびベーンアセンブリとハウジングに取り付けら
れた固定支持体とに接続されている。コイルに対する電
流が増されると、コイルおよびベーンはａ石から出る。
出口に近接して、コイルおよびベーンアセンブリが電磁
石の電磁界内にばねにより浮動支持される。ばねは、コ
イルおよびベーンアセンブリとハウジングに取り付けら
れた固定支持体とに接続されている。コイルに対する電
流が増されると、コイルおよびベーンはａ石から出る。
ベーンは、なんら介在のリンク機構またはカウンタバラ
ンスなしにコイルに直接取り付けられており、ノズルの
出口を阻止して空気の流出流を変化させ、ダイアフラム
に作用する背圧を変えてダイヤプラムを移動させる。ダ
イヤフラムの運動は、弁を変位させ、空気信号圧力を制
御装置に伝達させる。
ンスなしにコイルに直接取り付けられており、ノズルの
出口を阻止して空気の流出流を変化させ、ダイアフラム
に作用する背圧を変えてダイヤプラムを移動させる。ダ
イヤフラムの運動は、弁を変位させ、空気信号圧力を制
御装置に伝達させる。
コイルおよびベーン支持体にばねが取り付けられた構造
のため、極めて正確で直線的な応答が可能となる。何故
ならば、コイルの質量は小さく、ベーンはリンク機構ま
たはカウンタバランスなしにコイルに直接取り付けられ
ているためである。部品間の摩擦の不存在のため、信頼
性およびヒステリシス誤差は、０．５％以下となる。ま
た僅かな可動部品の使用のため、信頼性が改善される。
のため、極めて正確で直線的な応答が可能となる。何故
ならば、コイルの質量は小さく、ベーンはリンク機構ま
たはカウンタバランスなしにコイルに直接取り付けられ
ているためである。部品間の摩擦の不存在のため、信頼
性およびヒステリシス誤差は、０．５％以下となる。ま
た僅かな可動部品の使用のため、信頼性が改善される。
以下図面を参照して本発明を好ましい具体例について説
明する。なお図面において、全図を通じて対応する部品
は同じ参照番号で指示されている。
明する。なお図面において、全図を通じて対応する部品
は同じ参照番号で指示されている。
図面を参照すると、第１図には、コイルハウジング１２
、ノズルハウジング１４、およびダイヤフラムハウジン
グ１６および入ロノ１ウジング１８を備える円筒状の電
気空気式ポジショナが例示されている。
、ノズルハウジング１４、およびダイヤフラムハウジン
グ１６および入ロノ１ウジング１８を備える円筒状の電
気空気式ポジショナが例示されている。
コイルハウジング１２は、水平７ランジ２２および細長
い脚部２４を備えるＴ字状磁極片２０と、コイルハウジ
ング１２内の輪状コイル支持部材２８上に取り付けられ
た底部磁極片２６と、磁極片２０．２６間に配置されか
つＴ字状磁極片２０の細長い脚部２４からスペーサ３２
により半径方向に分離された輪状リング３０とより成る
電磁石を含む。しかして、これらの諸部材は、コイルハ
ウジング１２０頂壁３４とノズルハウジング１４０輪状
フランジ３６間に固定されている。
い脚部２４を備えるＴ字状磁極片２０と、コイルハウジ
ング１２内の輪状コイル支持部材２８上に取り付けられ
た底部磁極片２６と、磁極片２０．２６間に配置されか
つＴ字状磁極片２０の細長い脚部２４からスペーサ３２
により半径方向に分離された輪状リング３０とより成る
電磁石を含む。しかして、これらの諸部材は、コイルハ
ウジング１２０頂壁３４とノズルハウジング１４０輪状
フランジ３６間に固定されている。
脚部２４の一部の回りｋは、ボイスコイル３８が磁極片
間の空間２１に配置されており、そしてこのボイスコイ
ルは、その垂直方向運動を可能とするため脚部２４より
大直径を有している。ボイスコイル３８の下端には、ベ
ーン４０がボイスコイルとともに垂直運動するように直
接接合されている。例示の具体例において、ベーン４０
は円板４２より成る。円板４２の周囲はボイスコイル３
８に固定される。ボス４４が円板の中心から延び出てお
り、ノズル４８の出力に近接して位置づけられた封止面
４６で終端している。第２図に示されるように、ボイス
コイル３８およびベーン４０は、平坦な案内ばね５０に
よりコイル支持部材２８にばね取付けされている。コイ
ル支持部材２８は、ノズルハウジング１４の輪状フラン
ジ３６上に取り付けられている。案内ばね５０は、例え
ば接続ねじ５２によりコイル支持部材２８に機械的に固
定されている。案内ばね５０は、ベーン４０のボス４４
が延び出る中心孔を有する円板ばねより成るのがよい。
間の空間２１に配置されており、そしてこのボイスコイ
ルは、その垂直方向運動を可能とするため脚部２４より
大直径を有している。ボイスコイル３８の下端には、ベ
ーン４０がボイスコイルとともに垂直運動するように直
接接合されている。例示の具体例において、ベーン４０
は円板４２より成る。円板４２の周囲はボイスコイル３
８に固定される。ボス４４が円板の中心から延び出てお
り、ノズル４８の出力に近接して位置づけられた封止面
４６で終端している。第２図に示されるように、ボイス
コイル３８およびベーン４０は、平坦な案内ばね５０に
よりコイル支持部材２８にばね取付けされている。コイ
ル支持部材２８は、ノズルハウジング１４の輪状フラン
ジ３６上に取り付けられている。案内ばね５０は、例え
ば接続ねじ５２によりコイル支持部材２８に機械的に固
定されている。案内ばね５０は、ベーン４０のボス４４
が延び出る中心孔を有する円板ばねより成るのがよい。
案内ばね５０はボス４４に差し込まれ、ベーン４０と係
合してボイスコイル３８とベーン４０を上方に弾発的に
抑圧する。
合してボイスコイル３８とベーン４０を上方に弾発的に
抑圧する。
ノズル４８は、ノズルハウジング１４内に固定的に装着
されている。ノズル４８の出口は、ベーン４０の封止面
４６と垂直に整列されている。ノズルハウジング１４と
ダイヤプラムハウジング１６の上部ダイヤフラムとの間
には、ばね５４が配置されている。上部ダイヤフラム５
６と下部ダイヤフラム６０の中間のダイヤプラムハウジ
ング１６の空気出口５８は、空気を制御装置に供給する
手段を提供している。
されている。ノズル４８の出口は、ベーン４０の封止面
４６と垂直に整列されている。ノズルハウジング１４と
ダイヤプラムハウジング１６の上部ダイヤフラムとの間
には、ばね５４が配置されている。上部ダイヤフラム５
６と下部ダイヤフラム６０の中間のダイヤプラムハウジ
ング１６の空気出口５８は、空気を制御装置に供給する
手段を提供している。
入口ハウジング１８は弁６２を備えており、そしてこの
弁６２は、空気入口通路６６の特別構造の孔に入口ばね
６４１Ｃより入口ノ・ウジング１８に取り付けられてお
り、下部ダイヤフラム６０の下面への空気の連通路を提
供している。
弁６２は、空気入口通路６６の特別構造の孔に入口ばね
６４１Ｃより入口ノ・ウジング１８に取り付けられてお
り、下部ダイヤフラム６０の下面への空気の連通路を提
供している。
動作において、室６８に接続された空気供給源接続（図
示せず）により加圧空気がノズル４８に連続的に供給さ
れる。４〜２０ｍＡのＤＣ電流信号が電線７０を介して
ボイスコイル５ＢＩＣ供給されると、ボイスコイル３８
および４０は、案内ばね５０のばね、力に抗してノズル
４８の出口に向って磁石アセンブリから遠ざかるように
移動し、室６８の背圧を増し、究局的にノズル出口を阻
止する。この増大された背圧は、上部ダイヤフラム５６
に作用し、該ダイヤフラムを押して下方に移動させろ。
示せず）により加圧空気がノズル４８に連続的に供給さ
れる。４〜２０ｍＡのＤＣ電流信号が電線７０を介して
ボイスコイル５ＢＩＣ供給されると、ボイスコイル３８
および４０は、案内ばね５０のばね、力に抗してノズル
４８の出口に向って磁石アセンブリから遠ざかるように
移動し、室６８の背圧を増し、究局的にノズル出口を阻
止する。この増大された背圧は、上部ダイヤフラム５６
に作用し、該ダイヤフラムを押して下方に移動させろ。
この運動は弁６２を下方に変位し、ＤＣ入力制御信号に
対応する高圧縮空気流を、空気入口通路から空気出口５
８に、ついで最終的に制御される装置（図示せず）に伝
達させる。
対応する高圧縮空気流を、空気入口通路から空気出口５
８に、ついで最終的に制御される装置（図示せず）に伝
達させる。
磁石アセンブリは、高透磁性磁極片２０．２６を備える
リング磁石３０を含むのがよい。好ましい配置において
、リング磁石３０は、Ａ１ｎ１ｃｏ Ｖより成り、磁極
片は、鉄と１４５％のリンおよび１Ｘの炭素との焼成組
成物、例えばＡＮＣＯＲ８ＴＥＥＬ４５の商標でＨｏｅ
ｇａｎ ａｅ ｓ社より市販されたものより成る。コイ
ルハウジング１２は好ましくはアルミニウムより成る。
リング磁石３０を含むのがよい。好ましい配置において
、リング磁石３０は、Ａ１ｎ１ｃｏ Ｖより成り、磁極
片は、鉄と１４５％のリンおよび１Ｘの炭素との焼成組
成物、例えばＡＮＣＯＲ８ＴＥＥＬ４５の商標でＨｏｅ
ｇａｎ ａｅ ｓ社より市販されたものより成る。コイ
ルハウジング１２は好ましくはアルミニウムより成る。
コイルハウジング１２はアルミニウムより成るのがよい
。５６５回巻の１１５導線のボイスコイル３８が、磁界
内で浮動するように案内ばね５０により浮遊支持されて
いるのがよい。ベーン４０は、ボイスコイル３８の端部
を構成しており、ノズル４８を封止し背圧を形成する。
。５６５回巻の１１５導線のボイスコイル３８が、磁界
内で浮動するように案内ばね５０により浮遊支持されて
いるのがよい。ベーン４０は、ボイスコイル３８の端部
を構成しており、ノズル４８を封止し背圧を形成する。
背圧は、１：１のブースタとして作用する２枚のダイヤ
フラム５６．６０を動かす。ダイヤプラムの運動により
、弁６２は、普通６〜１５ｐｓｉｇ（２０，７ｔｏ １
０３ＫＰａ）に加圧された空気の供給を開閉する。
フラム５６．６０を動かす。ダイヤプラムの運動により
、弁６２は、普通６〜１５ｐｓｉｇ（２０，７ｔｏ １
０３ＫＰａ）に加圧された空気の供給を開閉する。
ノズル４８に対してベーン４０を位置づけるため機械的
零調節が行なわれる。ギヤ７２が、コイルハウジング１
２およびノズルハウジング１４間に相互接続されたビン
７４上に回転自在に取り付けられている。ギヤ７２は、
中心にてノズル４８と結合された第２のギヤ７６と噛合
している。ノズ／Ｌ／４８は、ノズルハウジング１４と
螺合している。ギヤ７２がピン７４の回りに回転される
と、ギヤ７６は回転され、螺合されたノズル４８は、ベ
ーン４８に接近・離間するように動かされる。
零調節が行なわれる。ギヤ７２が、コイルハウジング１
２およびノズルハウジング１４間に相互接続されたビン
７４上に回転自在に取り付けられている。ギヤ７２は、
中心にてノズル４８と結合された第２のギヤ７６と噛合
している。ノズ／Ｌ／４８は、ノズルハウジング１４と
螺合している。ギヤ７２がピン７４の回りに回転される
と、ギヤ７６は回転され、螺合されたノズル４８は、ベ
ーン４８に接近・離間するように動かされる。
ギヤ７６は、ばねワッシャ７８により支持されている。
磁石アセンブリに関するボイスコイル３８の移動の程展
を変えるため、電気的レンジ調節手段が設けられ【いる
。すなわち、第３図に示されるように、ポテンショメー
タ８０と抵抗回路網８２が専電１１７０とボイスコイル
３８間に接続されている。ポテンショメータ８０が調節
されると、その抵抗値は変わり、ボイスコイル３８に達
する電流値は増減し、ノズルに関するベーンの範囲を制
限または増大する。ゼナーダイオード８２は、固有の安
全障壁として働き、導電線７０が切れた場合ボイスコイ
ル３８に蓄積された電流を減衰させる。
を変えるため、電気的レンジ調節手段が設けられ【いる
。すなわち、第３図に示されるように、ポテンショメー
タ８０と抵抗回路網８２が専電１１７０とボイスコイル
３８間に接続されている。ポテンショメータ８０が調節
されると、その抵抗値は変わり、ボイスコイル３８に達
する電流値は増減し、ノズルに関するベーンの範囲を制
限または増大する。ゼナーダイオード８２は、固有の安
全障壁として働き、導電線７０が切れた場合ボイスコイ
ル３８に蓄積された電流を減衰させる。
本発明にしたかつて構成された電気空気式コンバータは
、直線または回転運動の空気式単動または複動アクチュ
エータの迅速で敏感で正確な位置設定を可能にする。コ
ンバータを採用したポジショナは、電流入力信号損失の
際全開放位置または全閉鎖位置に落ちるように調節でき
る。ポジショナは、普通、コントローラと最終制御要素
アクチュエータ、代表的にはシリンダまたはダイヤフラ
ムとの制御ループ間に配置される。Ｄ ＣｍＡ大入力ボ
イスコイルに供給されると、ポジショナは、独立の空気
供給源によって空気式リレーとして作用し、ピストンま
たは弁を新しい位置に向わせる。
、直線または回転運動の空気式単動または複動アクチュ
エータの迅速で敏感で正確な位置設定を可能にする。コ
ンバータを採用したポジショナは、電流入力信号損失の
際全開放位置または全閉鎖位置に落ちるように調節でき
る。ポジショナは、普通、コントローラと最終制御要素
アクチュエータ、代表的にはシリンダまたはダイヤフラ
ムとの制御ループ間に配置される。Ｄ ＣｍＡ大入力ボ
イスコイルに供給されると、ポジショナは、独立の空気
供給源によって空気式リレーとして作用し、ピストンま
たは弁を新しい位置に向わせる。
最終制御要素と実際の位置を設定すべくフィードバック
される位置との間には、機械的接続を行なうことができ
る。
される位置との間には、機械的接続を行なうことができ
る。
第１図は本発明の電気空気式コンバータを採用したポジ
ショナの垂直断面図、第２図は第１図のポジショナのべ
一ノおよびコイルアセンブリの拡大詳細図、第３図は磁
石アセンブリに関するボイスコイルの電気的レンジ−節
を得るための配置を示す電気的回路図である。 １０：ポジショナ １２：コイルノ１ウジング １４：ノズルハウジング １６：ダイヤフラムハウジング １８二人口ハウジング ２０：磁極片 ２６：底部磁極片 ２８：コイル支持部材 ３０：リング磁石 ５２ニスペーサ ５８：ボイスコイル ４０：ベーン ４２：円板 ４４：ボス ４８：ノズル ５０：案内ばね ５４：ばね ｓｓ、６ｏ：ダイヤフラム ５８：を気出口 ６２：弁 ６６：空気入口通路 ６８二室 ７０：専′点− ７２，７６：ギア Ｆｌθ、ｌ Ｆ／に、２
ショナの垂直断面図、第２図は第１図のポジショナのべ
一ノおよびコイルアセンブリの拡大詳細図、第３図は磁
石アセンブリに関するボイスコイルの電気的レンジ−節
を得るための配置を示す電気的回路図である。 １０：ポジショナ １２：コイルノ１ウジング １４：ノズルハウジング １６：ダイヤフラムハウジング １８二人口ハウジング ２０：磁極片 ２６：底部磁極片 ２８：コイル支持部材 ３０：リング磁石 ５２ニスペーサ ５８：ボイスコイル ４０：ベーン ４２：円板 ４４：ボス ４８：ノズル ５０：案内ばね ５４：ばね ｓｓ、６ｏ：ダイヤフラム ５８：を気出口 ６２：弁 ６６：空気入口通路 ６８二室 ７０：専′点− ７２，７６：ギア Ｆｌθ、ｌ Ｆ／に、２
Claims (5)
- （１）加圧空気源に接続されたノズルと、コイルおよび
該コイルに直接接続されノズルの出口に近接するベーン
を含む電磁石と、固定支持部材と、該固定支持部材に接
続され、ベーンおよびコイルを弾撥的に支持するばね部
材と、電磁石を付勢して、コイルおよびベーンをノズル
の出口に向つて動かし、ノズルの出口から出る加圧下の
空気の流出量を変える手段とを備える電気空気式コンバ
ータ。 - （２）ベーンに関するノズルの位置を調節する手段を備
える特許請求の範囲第１項記載の電磁コンバータ。 - （３）ノズルに対するベーンのレンジを調節する手段を
備える特許請求の範囲第１項記載の電気空気式コンバー
タ。 - （４）前記ベーンが、周囲に沿つてコイルに取り付けら
れた円板と、該円板の中心から突出しノズルの出口に近
接した封止面を有するボスを備える特許請求の範囲第１
項記載の電気空気式コンバータ。 - （５）前記バネ部材がボスを取り巻く円板ばねである特
許請求の範囲第３項記載の電気空気式コンバータ。
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