JP2000320710A - 流量制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、振動子で発生した振動を有効に回
転力として働かせ、振動子と接合された制御弁本体の円
筒などへの振動伝搬を防止する超音波モータによる制御
弁を提供するものである。 【構成】 本発明は、弾性体６の上面に圧電素子２ も
しくは電歪素子を接合してなる振動子１０と、円筒７
と、弁口８を備えたボディ９とを各々溶接等により密閉
構造に形成して制御弁本体１を設け、前記制御弁本体１
内に、振動子１０の振動により駆動子４を介して回転す
るロータ３と、該ロータ３の回転を適宜な付勢手段によ
って前記弁口８との開度を変化させる弁体５を設けてな
る超音波モータ利用の制御弁であって、前記振動子１０
に発生する節円位置１１近辺に円筒７を接合し略π型形
状の制御弁本体１としたことを特徴とする流量制御弁で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置、冷
凍冷蔵庫等に接続され、冷媒等の流量を制御するために
用いる超音波モータ利用の流量制御弁または圧力制御弁
等に係わり、特に振動子で発生した振動を有効に回転力
として働かせ、振動子と接合された制御弁本体の円筒な
どへの振動伝搬を防止する流量制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、圧電素子を超音波領域の高周波
電圧で駆動する超音波モータを制御弁に組み合せると、
小型で制御性の優れた制御弁を構成することができる。
図６は、従来の超音波モータを用いた制御弁の一例であ
り本出願人が特願平１０−３３１９３７号にて出願して
いる。以下、従来技術を図６に基づき説明する。

【０００３】従来技術における制御弁は、弾性体６の上
面に圧電素子２を接合してなる振動子１０と、側面に流
入管１２を備えた円筒７と、弁口８と流出管１３を備え
たボディ９とからなり、該制御弁本体１は、弾性体６と
円筒７とボディ９とを各々溶接等により密閉構造に接合
して形成したものである。また、前記制御弁本体１内に
は、ロータ３と駆動子４および弁体５とが収納され、前
記ロータ３は駆動子４側に適宜な付勢手段によって圧接
されている。また、前記弁体５は、前記ロータ３と共回
りして弁口８の開度を制御できるものである。

【０００４】スラストスプリング１４は、駆動子４側お
よびボディ９側にスラスト荷重を与え、かつロータ３お
よび弁体５の回転と共回りさせるようになっている。ま
た、前記弁体５の中心部に形成された円筒状の穴には、
スプリング１５が挿入され、該スプリング１５を介して
ボール１６をボディ９の中心部に形成された凹部１７に
当接させている。なお、前記スラストスプリング１４
は、スプリング１５に比べ、ばね力が大きく設定してあ
るので、常時弁体５の下面をボディ９に圧接するととも
に、ロータ３を介して駆動子４の方向にも圧接してい
る。

【０００５】また、前記弁体５は、外周部の一部を外側
に張り出してストッパー片が形成され、このストッパー
片は、弁体５の基準位置（全閉状態）が弁口８に達した
ときに、ボディ９に植設して固定されたストッパーピン
１８に当接してロータ３の回転が止まるようになってい
る。

【０００６】次に、従来技術の動作について説明する。
従来技術の駆動機構は、圧電素子２により駆動子４が振
動し、これによってロータ３が回転する超音波モータで
ある。動作原理の説明は省略するが、いわゆる定在波駆
動の超音波モータである。従来技術は、このロータ３の
回転運動を利用して、弁体５が回転することにより、ボ
ディ９の弁口８と弁体５の流通溝の間隙が変化し、弁口
８への流量を制御するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の超
音波モータによる制御弁は、密閉構造を形成するために
振動子１０と円筒７とボディ９が溶接等によって接合さ
れていた。しかしながら、振動子１０の振動が節円を有
する振動の場合、その節円の位置は振動子１０の外径よ
り中心側に存在するため、円筒７が取り付けられた外周
部では何らかの振動変位が発生している。したがって、
密閉構造を形成するために振動子１０と溶接等によって
接合された円筒７には振動子１０で発生した振動が横波
や縦波として伝搬して、円筒の先端部に振動が集中する
こととなる。さらに、円筒７の先端部は弁口８を有する
ボディが９溶接等によって接合されるため、先端部に伝
搬された振動が溶接等によって拘束されることとなり、
振動子に配設された駆動子との摩擦駆動によって回転す
るロータ３が回転しにくいという問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
問題点を解決するためになされたものであり、その目的
は、振動子で発生した振動を有効に回転力として働か
せ、振動子と接合された制御弁本体の円筒などへの振動
伝搬を防止する超音波モータによる制御弁を提供するこ
とにある。

【０００９】すなわち、第一の発明は、弾性体６の上面
に圧電素子２もしくは電歪素子を接合してなる振動子１
０と、側面に流入管１２を備えた円筒７と、弁口８と流
出管１３を備えたボディ９とを各々溶接等により密閉構
造に形成して制御弁本体１を設け、前記制御弁本体１内
に、振動子１０の振動により駆動子４を介して回転する
ロータ３と、該ロータ３の回転を適宜な付勢手段によっ
て前記弁口８との開度を変化させる弁体５を設けてなる
超音波モータ利用の制御弁であって、前記振動子１０に
発生する節円位置１１近辺に円筒７を接合し略π型形状
の制御弁本体１としたことを特徴とする流量制御弁であ
る。

【００１０】また、第二の発明は、請求項１記載の円筒
７を、くびれ部１９を有する形状またはテーパー２０を
有する形状もしくは円筒７の中間部に形成した凹あるい
は凸の突起２１有する形状にしたことを特徴とする流量
制御弁である。

【００１１】また、第三の発明は、請求項１および請求
項２記載の振動子の節円発生数を２つ以上になるように
したことを特徴とする流量制御弁である。

【００１２】さらに、第四の発明は、請求項１、請求項
２および請求項３記載の円筒(７)の下端部がボディ(９)
の下面より下方に延長されるが如く、ボディ(９)の外周
部下面に筒状部(９ａ)を設けたことを特徴とする流量制
御弁である。

【００１３】

【発明の作用】本発明によれば、弾性体６と円筒７と弁
口８を有するボディ９とを各々溶接等により密閉構造に
し、弾性体の外部に接合してなる圧電素子２もしくは電
歪素子に超音波領域の電気信号を印加し、内部の駆動子
４に圧接されているロータ３を介して流量を制御する弁
体５がボディ９の上を摺動しながら回転する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。図１は、本発明の第一の実施例示す断面
図。本実施例における流量制御弁は、従来品と同様に、
弾性体６の上面に圧電素子２を接合してなる振動子１０
と、側面に流入管１２を備えた円筒７と、弁口８と流出
管１３を備えたボディ９とからなり、該制御弁本体１
は、弾性体６と円筒７とボディ９とを各々溶接等により
密閉構造に接合して形成したものである。また、前記制
御弁本体１内には、ロータ３と駆動子４および弁体５と
が収納され、前記ロータ３は駆動子４側に適宜な付勢手
段によって圧接されている。また、前記弁体５は、前記
ロータ３と共回りして弁口８の開度を制御できるもので
ある。なお、前記流入管１２は、円筒７の側部取付けに
変えて、図示しないがボディ９に接続してもよい。

【００１５】前記の該制御弁本体１において、本発明品
と従来品の相違点を説明する。本発明品では、弾性体６
と円筒７との接合に際し、円筒７上端部が前記振動子１
０に発生する節円位置１１近辺に配置されるようになっ
ている。したがって、振動子を構成する弾性体６の外形
寸法は円筒７外形寸法より大きくなっいて、制御弁本体
１の形態としては略π型形状となっている。

【００１６】従って、略π型形状の制御弁本体１を使用
する本発明品においては、円筒７の接合部が、振動子の
節円位置１１と合致しているため、振動子１０で発生し
た振動が横波や縦波として円筒７に伝搬することがな
い。

【００１７】また、前記ボディ(９)には、必要に応じ
て、その外周部下面に筒状部(９ａ)を設け、 あたかも
円筒(７)の下端部がボディ(９)の下面より下方に延長さ
れるが如構成させることにより、振動子で発生した振動
を円筒部先端などへの伝搬を防止する効果がある。

【００１８】なお、スラストスプリング１４が、駆動子
４側およびボディ９側にスラスト荷重を与え、かつロー
タ３および弁体５の回転と共回りさせることも、前記弁
体５の中心部に形成された円筒状の穴にスプリング１５
が挿入され、該スプリング１５を介してボール１６がボ
ディ９の中心部の凹部１７に当接させている他、前記ス
ラストスプリング１４が、スプリング１５よりばね力が
大きく設定し、常時弁体５の下面をボディ９に圧接する
とともに、ロータ３を介して駆動子４の方向にも圧接し
ている点についても、本発明品と従来品は全く同じであ
る。

【００１９】本発明の駆動機構における動作について
は、従来技術と同じであるため省略する。

【００２０】図２は、本発明の第二の実施例示す断面
図。図３および図４は、第本発明の第三及び第四実施例
に係る円筒部の斜視図である。これらは、円筒７の形状
をそれぞれくびれ部１９、テーパー部２０、中間部に凹
あるいは凸の突起２１を有する形状にしたものである。

【００２１】図５は、本発明の第五の実施例示す断面図
である。、振動子に発生する節円数を２個にして第一の
節円位置に円筒を接続して、円筒への振動伝搬を防止し
ている。

【００２２】実施例において例示した振動子は、弾性体
６と円筒７を一体にしたもの、弾性体６と円筒７および
駆動子４を一体にしたものでも構わない。これらの発明
においては、振動子６が、プレス、鍛造などの低コスト
な方法で製造できる利点を有する。

【００２３】また、図示しないが、実施例において例示
した円筒７の形状を蛇腹状にしたものでも、本発明は成
立する。その目的は振動子６の振動エネルギーの円筒へ
の洩れをより一層少なくするために、行うものである。

【００２４】また特に図示しないが、圧電素子２の分割
数は偶数分割にすれば本発明は成立する。また圧電素子
２の分極方向は、＋、−にて２分化した場合、すべての
エリアを同一方向にして行うシリーズ接続でも本発明は
成立する。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば振動子で
発生する振動の節円位置に円筒を接続したり、円筒をく
びれなどの形状したり、ボディの外周部下面に筒状部を
設けることにより、振動子で発生した振動を円筒部先端
などへの伝搬を防止するためロータの回転を確実なもの
にできる利点を有するという効果は絶大なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施例示す断面図。

【図２】 図２は、本発明の第二の実施例示す断面図。

【図３】 第本発明の第三実施例に係る円筒部の斜視
図。

【図４】 第本発明の第四実施例に係る円筒部の斜視
図。

【図５】 本発明の第五の実施例示す断面図。

【図６】 従来の超音波モータ利用の流量制御弁を示す
断面図。

【符号の説明】

１ 制御弁本体 ２ 圧電素子 ３ ロータ
４ 駆動子 ５ 弁体 ６ 弾性体 ７ 円筒
８ 弁口 ９ ボディ ９ａ 筒状部 １０ 振動子 １１ 振動子１０で発生する節円位置 １２ 流入管 １３ 流出管 １４ スラストスプリング
１５ スプリング １６ ボール １７ ボディ９の中心部に形成さ
れた凹部 １８ ストッパーピン１９ くびれ部 ２０ テーパー
部 ２１ 凹あるいは凸の突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H062 AA07 AA15 BB04 CC05 EE07 FF38 HH04 HH08 HH09 5H680 AA00 AA06 BB01 BB16 BC00 CC06 DD01 DD23 DD53 DD55 DD66 DD74 DD85 DD92 DD93 DD97 EE07 EE11 FF02 FF08 FF13

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性体(６)の上面に圧電素子(２) もしく
   は電歪素子を接合してなる振動子(１０)と、円筒(７)
   と、弁口(８)を備えたボディ(９)とを各々溶接等により
   密閉構造に形成して制御弁本体(１)を設け、前記制御弁
   本体(１)内に、振動子(１０)の振動により駆動子(４)を
   介して回転するロータ(３)と、該ロータ(３)の回転を適
   宜な付勢手段によって前記弁口(８)との開度を変化させ
   る弁体(５)を設けてなる超音波モータ利用の制御弁であ
   って、 前記振動子(１０)に発生する節円位置(１１)近辺に円筒
   (７)を接合し略π型形状の制御弁本体(１)としたことを
   特徴とする流量制御弁。
2. 【請求項２】請求項１記載の円筒 (７)を、くびれ部(１
   ９)を有する形状またはテーパー(２０)を有する形状も
   しくは円筒(７)の中間部に形成した凹あるいは凸の突起
   (２１)有する形状にしたことを特徴とする流量制御弁。
3. 【請求項３】請求項１および請求項２記載の振動子(１
   ０)の節円発生数を２つ以上になるようにしたことを特
   徴とする流量制御弁。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２および請求項３記載の
   円筒(７)の下端部がボディ(９)の下面より下方に延長さ
   れるが如く、ボディ(９)の外周部下面に筒状部(９ａ)を
   設けたことを特徴とする流量制御弁。