JPS6237502A - 電気−圧力変換用制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （従来技術） 近年電子技術の発達により流体制御の電子化のニーズが
高まり，電気−圧力変換用制御装置の高応答化が要求さ
れるようになってきた。

電気一圧力変換用の制御装置は電気信号を機械的駆動力
に変換する電気〜機械変換装置（以下これを電気アクチ
ュエータと称する）と機械的駆動力によって作動し，流
体の圧力全制御する圧力制御弁との組合せで構成されて
いる。

一般的に電気一圧力変換用の制御装置の応答性は電気ア
クチュエータの応答性で決まると言ってさしつかえない
。

従来技術ではこの’ＩＴ１気アクチュエータの高速化に
主眼をおいて研究ざれてきたが，適切な電気アクチュエ
ータを得ることは内情な状況であった。

流体制御に用いられる電気アクチュエータの性能は，（
１）発生駆動力　（２）駆動変位　（３）応答性が主に
評価される。通常，（ｌ）と（３）あるいは（２）と（
３）は相反する関係にあり，応答性を高くすると駆動力
，駆動変位は小さくなる。逆に言えば，駆動力。

駆動変位？ある程度犠牲にすｎは高応答な電気アクチュ
エータ全骨ることができる。

しかし、従来技術の圧力制御弁は比較的大きな駆動力と
変位置を必要としていたため、それ（Ｃ利用される電気
アクチュエータの応答性を向上させることは困難であっ
た。

したがって、従来技術では高応答な電気−圧力変換用の
制御装置が得られなかった。

（目　的） 本発［す］ば」二記従来技術の問題点全解決するもので
１例えば圧電バイモルフ素子、王Ｍ、積層素子または駆
動力、あるいは駆動変位を小さくして応答性を高くした
電磁石、ソレノイド等の高応答電気アクチュエータが使
用できるように、小駆動力。

小変位で作動する圧力制御弁全案出し、高応答電気アク
チュエータと組合せて、応答性の高い電気−圧力変換用
の制御装Ｍを提倶することを目的とするものである。

（問題点全解決する手段） 本発明の装置構成全第１図及び第２図に示す。

本発明の装置は、流体入口とその冷中知絞りを有し、先
端部に噴孔を形成し、該絞りと噴孔の間に制御圧力取出
口を設けた流体通路と、電気アクチユエータによって駆
動され該噴孔の軸心全横断するように変位して該噴孔を
開閉するように配置し該噴孔辛可変絞妙の作動を行なわ
せるプレートとから成る。すなわち２本発明の具体的な
装置は圧力供給源１からしぼり２全通り噴孔３に至る流
体通路を構成し、しぼり２と噴孔３の間に制御圧力特性
り出す流路４に′８けた瀘路部と固定部材７に固定され
た電気アクチュエータ５の駆動部に固定されたプレート
６が噴孔３のＩＮｉ心を横切るように変位し、プレート
６が噴孔３を開閉するように配置はれたプレート駆動部
から構成される。

（作用） 本発明の装置にあってプレート６は電気アクチュエータ
によって駆動され電気人力信号に従って変位する。

Ｃのプレート６は゛４９孔３とぶなって噴孔をしぼるで
勤さ金している。噴孔３はプレート６が変位すると噴孔
３とプレート６の’１ｋ　”ｌすａＪＪ積が変化して電
気入力に応じて連続に変化する可変しほりとして働く。

噴孔３とプレート６の重なり面積が大きいときは流体出
口のしぼり効果が大きいのでしぼり２と噴孔３の間の一
路内圧力は高くなる。

圧力は低くなる。

噴孔３とプレート６が完全に重なり合った時圧力は最大
となり、噴孔３が開放でｔｔた時圧力は最小となる。最
大圧力から最小圧力までの間ｋｉ！気入力に応じて連続
的に変化する制御圧力が得ら蟻７ れる。そして、制痛）圧力は通路４から取υ出すことが
できる。

（効　果） 本発明の装ｆＭは以下の効果を実奏する。

（１）　　プレート６は噴孔３から放出される流体の流
ｆｌ’ｉせん断する方向に変位するため、流体の流れに
よる力（以下流体力と称する）全変位方向に受けないた
め、小さな駆動力でプレート６全作動させることができ
る。

（２）　　プレート６の流体力を受ける面と電気アクチ
ュエータが作用する面が同一面で々いため、流体力を受
ける而の剛性を高め、流体力の影響を受けないようにし
、！気アクチュエータが作用する面の剛性を低くして、
電気アクチュエータの駆動力が十分プレートに伝達され
るようにすることがで吉る。このため、電気アクチュエ
ータの特性に合せたプレートラ設計することができる。

（３）噴孔の形状金遣ぶことにより、第３図乃至第５図
だ示すように入力電圧（【１流）に対する制御圧力の特
性を自由に設定できる。例えば、ディでは第４図に示す
ように噴孔の形状をプレート変位方向に短かく、プレー
ト長さ方向に多い形状に低圧力から高圧力へすげやく変
化する制御圧力特性が得られるため、　０Ｎ−ＯＦＦ制
御に対応した制御圧力特性全容易に設定することができ
る。また。

第５図に示すようにプレート変位方向に長い噴孔形状に
することによりグレート変位量に比例した制御圧力の範
囲が広くなり、リニア制御に向いた特性を得ることがで
きる。

従来技術で０Ｎ−ＯＦＦ制御に対応する特性を得ようと
した場合２例えばノズル７ラツバ等でけフラッパの微少
な変位で大きな制御圧力の変化を得ようとする場合、／
ズル噴孔の面積を大きくしなければならず、それて１北
例して噴出される流体力も大きくなり、電気アクチュエ
ータの駆動力の増大全必要とするため、その特性を自由
に設定するＯとは容易ではない。

本発明でＶｉ制御圧力の特性全文えることはプレートの
駆動力になんら影＃ヲ与えるＣとはなく。

プレートｔｆｆｉ動する電気アクチュエータの性能を変
えることなく自由に特性全設定できる。

（実施例） 第６図に本発明の一実施例を示す。本実施例の装置にお
いて、圧力供給源８から一定圧力で供給される流体はし
ぼり９を通ってノズル１０の噴孔１１から噴出される。

として出Ｄ　１５より出力される。

ペース１４の上部には圧電セラミックバイモルフ素子１
２が貼付されたプレート１３が取付けられ、プレート先
端部はノズル１０の噴孔１１の上に位置する。噴孔１１
とプレート１３のす８１が極力／ＪＸざくなるようにプ
レート１３の取付け２行なう。

噴孔１１から放出された流体は大気圧に開放される。

次に本実施例の装置作動金１悦明する。

ある一定圧力で流体が供給されている時、噴孔１１から
は流体が連続的に噴出している。

圧電セラミックバイモルフ素子１２に入力される１ｄ％
がマイナスの場合、プレート１３の先端部は噴孔１１を
開放する位置にあゆ、流体は低い抵抗で流れており制御
圧力は低くなっている。圧は弯曲し、それに伴なってプ
レート１３も湾曲するのでプレート１３の先端部が変位
する。プレート１３の先端部の変位てよって噴孔１１と
プレート１３の先端部が重なり、噴孔１１の開口面積が
域少して流体に与える抵抗が大きく唸って制御圧力は上
昇する。さらにプレート１３が変位すると噴孔１１はプ
レート１３の先端部によって遮閉される。この時、制御
圧力は供給圧力と等しくなる。

しかし、実際には噴孔１１とプレート１３の先端部との
すきまがあるので若干の圧力降下がある。

本実施例では供給圧カフ　０　ｋＱ８において１０に９
／ｄから６５　ｋｑ／ｃｙＡ　　までの広範σＨの制御
圧力が得られ。

また、パルス状入力電圧を与えた場合、ｌ：＊ｓｅｃと
い゛つた良好な応答性が得られた。

以上明らかなように本発明は、変位、駆動力の小σい、
従って高応答の圧電セラミックバ１″モルフヲ′醒気的
に駆動し、油圧の噴孔を開閉して圧力を制御する電気−
圧力変換用の制御製電である。

本装置は、噴孔の流体力の影響を受けに＜＜シて。

応答性の向上と自動振動防止全両立できる構造とし、高
応答の０Ｎ−ＯＦＦ制？ＩＩＪヲ可能とし、エンジンの
サイクル毎制御アクチュエータとして利用価値が高いと
いった実用上優れた特徴金有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の構成を示す概要図、第
３図乃至第５図は噴孔形状と制御圧力の関係を示す図、
第６図は実施例の構成図。 図中 １、圧力供給源　　２．シぼり　　３．噴孔４、通路　
　５．電気アクチュエータ ６、　プレート　　７　固定部拐　　８．圧力供給源　
　９．シぼり　　１０．　　ノズル１１、　噴孔１２．
圧電セラミックバイモルフ１子　　１３．プｌ／−ト１
４．べ〜ス １５、出ｌ」 第７図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体入口とその途中に絞りを有し，先端部に噴孔
   を形成し，該絞りと噴孔の間に制御圧力取出口を設けた
   流体通路と，電気アクチユエータによつて駆動され該噴
   孔の軸心を横断するように変位して該噴孔を開閉するよ
   うに配置され該噴孔に可変絞りの作動を行なわせるプレ
   ートとから成り，前記電気アクチユエータによりプレー
   トを変位せしめて噴孔を開閉制御することにより前記絞
   りと噴孔の間の流体通路内における圧力を制御するよう
   になし，前記電気アクチユエータに入力する電気信号に
   対応して変化する圧力を生ぜしめることを特徴とする電
   気−圧力変換用制御装置。
2. （２）前記電気アクチユエータとして圧電セラミツクバ
   イモルフ素子を用いたことを特徴とする前記特許請求の
   範囲第（１）項記載の電気−圧力変換用制御装置。