JP2007078028A - Valve gear - Google Patents

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Katsuyoshi Omori
勝好 大森
Hideki Takeda
秀樹 武田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a reduction in size without using an electromagnet and provide a structure with high degree of freedom for disposing a valve drive mechanism in a valve gear in which a valve is electrically operated. <P>SOLUTION: When a second wire actuator 109 is energized to contract, an engagement pin 108 is rotated around a shaft 110 against an energizing force in the direction of an arrow 111, retreated from the inside of a cylinder 104, and comes out of the large diameter part 106b of a head pin 106. Since the engagement of the engagement pin 108 is released, the head pin 106 is moved in the direction reverse to the Z-axis direction by the biasing force of a spring 105. Therefore, the end 106a of the head pin 106 presses the rear of the projected part 102a of a diaphragm 102. As a result, the diaphragm 102 is deformed to be projected downward, and a projected part 102a at the center portion of the diaphragm 102 abuts on an inflow port 101a to close it. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体や流体の流路に設けられる弁装置に係り、特に、小型化を達成し設計の自由度を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a valve device provided in a flow path of liquid or fluid, and more particularly to a technique for achieving downsizing and improving the degree of design freedom.

流路の途中に配置される弁装置を電気的に制御する構成として、例えば特許文献1に記載された構成が知られている。特許文献1には、バネの付勢力と電磁石により操作されるラッチ機構との組み合わせにより、弁が開放状態または閉塞状態で保持される構成が記載されている。このような弁装置では、電磁石への通電を停止してもラッチ機構により弁の開放状態または閉塞状態が保持されるから、電力消費量を低減することができるという利点がある。   As a configuration for electrically controlling a valve device disposed in the middle of a flow path, for example, a configuration described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes a configuration in which a valve is held in an open state or a closed state by a combination of a biasing force of a spring and a latch mechanism operated by an electromagnet. Such a valve device has an advantage that the power consumption can be reduced because the open or closed state of the valve is maintained by the latch mechanism even when the energization to the electromagnet is stopped.

特開2001−132419JP2001-132419A

しかしながら、特許文献1に記載されている弁の駆動機構は、電磁石のためのスペースが必要になるとともに構造が複雑になるため小型化に不利である。また、電磁石を配置する位置がラッチ機構のごく近傍に制限されるので、弁の駆動機構の設計に制約が生じていた。   However, the valve drive mechanism described in Patent Document 1 is disadvantageous for miniaturization because a space for an electromagnet is required and the structure is complicated. Further, since the position where the electromagnet is disposed is limited to the vicinity of the latch mechanism, the design of the valve drive mechanism is restricted.

したがって、本発明は、ラッチ機構により弁の開放状態または閉塞状態が保持されて電力消費量を低減することができるのは勿論のこと、電磁石が不要で小型化を達成することができ、さらに各部の駆動機構の設計の自由度が高い弁装置を提供することを目的としている。   Therefore, the present invention can reduce the power consumption by maintaining the open or closed state of the valve by the latch mechanism, and can reduce the size without using an electromagnet. An object of the present invention is to provide a valve device having a high degree of freedom in designing the drive mechanism.

本発明の弁装置は、一側部に流入ポートおよび排出ポートが設けられ他側部に柔軟性を有するダイヤフラムが設けられた弁室と、ダイヤフラムに対して接近離間可能に設けられ、同ダイヤフラムを押圧することで流入ポートおよび排出ポートの少なくともいずれか一方を同ダイヤフラムで閉塞させる押圧手段と、この押圧手段をダイヤフラム側へ付勢する第1の付勢手段と、温度に応じて伸縮することにより押圧手段を付勢手段の付勢力に抗してダイヤフラムと逆方向へ移動させる第1の線状アクチュエータと、押圧手段に対して接近離間可能に設けられるとともに同押圧手段に係脱自在に係合し、押圧手段がダイヤフラムと逆方向へ移動したときに押圧手段と係合して同押圧手段をその位置に保持する係合手段と、この係合手段を押圧手段側へ付勢する第2の付勢手段と、温度に応じて伸縮することにより係合手段を第2の付勢手段の付勢力に抗して押圧手段から離間させる第2の線状アクチュエータとを備え、第1、第2の線状アクチュエータへ通電することでそれらの伸縮状態を変化させることにより弁の開閉を制御することを特徴としている。   The valve device of the present invention is provided with an inflow port and an exhaust port on one side and a diaphragm having a flexible diaphragm on the other side, and is provided so as to be able to approach and separate from the diaphragm. By pressing, a pressing means for closing at least one of the inflow port and the discharge port with the same diaphragm, a first urging means for urging this pressing means toward the diaphragm side, and by expanding and contracting according to the temperature A first linear actuator that moves the pressing means in a direction opposite to the diaphragm against the urging force of the urging means, and is provided so as to be able to approach and separate from the pressing means and detachably engage with the pressing means. An engaging means for engaging the pressing means when the pressing means moves in the opposite direction to the diaphragm and holding the pressing means in its position; A second urging means that urges the urging force and a second linear actuator that expands and contracts depending on the temperature and separates the engaging means from the pressing means against the urging force of the second urging means. And opening / closing the valve by changing the expansion / contraction state by energizing the first and second linear actuators.

本発明では、押圧手段が第1の付勢手段によってダイヤフラムを押圧して変形させ、ダイヤフラムが弁室の一側部に設けられた流入ポートおよび/または排出ポートを閉塞する。これにより、流体は弁装置を流通できない状態となる。次に、第1の線状アクチュエータに通電することでその温度を変化させると、第1の線状アクチュエータの長さが変化し、押圧手段を第1の付勢手段の付勢力に抗してダイヤフラムと逆方向へ移動させる。すると、第2の付勢手段により付勢された係合手段が押圧手段側へ移動して係合し、押圧手段はその位置で保持される。これにより、流入ポートおよび排出ポートが開放され、流体は弁装置を流通できる状態となる。また、その状態において、第1の線状アクチュエータへの通電を停止する。次いで、第2の線状アクチュエータに通電してその温度を変化させると、第2の線状アクチュエータの長さが変化し、係合手段を第2の付勢手段の付勢力に抗して押圧手段から離間させる。これにより、押圧手段は、第1の付勢手段の付勢力によりダイヤフラム側へ移動し、ダイヤフラムを押圧して流入ポートおよび/または排出ポートを閉塞する。また、その状態において、第2の線状アクチュエータへの通電を停止する。   In the present invention, the pressing means presses and deforms the diaphragm by the first biasing means, and the diaphragm closes the inflow port and / or the discharge port provided on one side of the valve chamber. As a result, the fluid cannot flow through the valve device. Next, when the temperature of the first linear actuator is changed by energizing the first linear actuator, the length of the first linear actuator changes, and the pressing means is resisted against the urging force of the first urging means. Move in the opposite direction of the diaphragm. Then, the engaging means urged by the second urging means moves to the pressing means side and engages, and the pressing means is held at that position. As a result, the inflow port and the exhaust port are opened, and the fluid can flow through the valve device. Further, in that state, energization to the first linear actuator is stopped. Next, when the second linear actuator is energized to change its temperature, the length of the second linear actuator changes, and the engaging means is pressed against the urging force of the second urging means. Separate from the means. Thereby, the pressing means moves to the diaphragm side by the urging force of the first urging means, and presses the diaphragm to close the inflow port and / or the discharge port. In this state, the energization to the second linear actuator is stopped.

したがって、本発明では、第1、第2のアクチュエータへの通電を停止した状態で弁装置を開放状態または閉塞状態に保持することができるから、消費電力を低減することができる。また、本発明では、押圧手段および係合手段を第1、第2の線状アクチュエータの伸縮により移動させるから、電磁石が不要であることは勿論のこと、その形状が線状であるため弁装置の各部の隙間に配置することができる。したがって、本発明によれば、弁装置の小型化を図ることができるとともに、各部の駆動機構の自由な設計が可能となる。   Therefore, in the present invention, since the valve device can be held in an open state or a closed state in a state where energization to the first and second actuators is stopped, power consumption can be reduced. Further, in the present invention, since the pressing means and the engaging means are moved by expansion and contraction of the first and second linear actuators, the electromagnet is not necessary, and the valve device has a linear shape. It can arrange | position in the clearance gap between each part. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the valve device and to freely design the drive mechanism of each part.

線状アクチュエータとしては、形状記憶合金のワイヤを用いることが好ましい。形状記憶合金のワイヤは、通電することでジュール熱により昇温して収縮し、収縮による変位がアクチュエータとしての作用となる。また、線状アクチュエータとして、折り曲げ可能な柔軟性(可撓性)を有する材質のものを採用することが好ましい。この場合、線状アクチュエータを装置の各部の隙間を縫うようにして2次元ないし3次元的に引き回して配置することができ、弁を操作するための駆動力を伝達させる機構の設計に高い自由度を得ることができる。特に、ガイドローラを介して線状アクチュエータを3次元的に屈曲させて展開することで、少ないスペースで大きな変位長を確保することができる。このことは、装置の小型化を追求しつつ、同時に押圧手段や係合手段等の可動部材の可動範囲(ストローク)を大きく確保し、また可動方向を自由に設定したい場合に有利となる。   As the linear actuator, a shape memory alloy wire is preferably used. The shape memory alloy wire is heated and contracted by Joule heat when energized, and the displacement due to the contraction acts as an actuator. In addition, it is preferable to employ a material having flexibility (flexibility) that can be bent as the linear actuator. In this case, the linear actuator can be arranged by being routed two-dimensionally or three-dimensionally so as to sew the gaps between the respective parts of the device, and has a high degree of freedom in designing a mechanism for transmitting a driving force for operating the valve. Can be obtained. In particular, a large displacement length can be secured in a small space by bending and expanding a linear actuator three-dimensionally via a guide roller. This is advantageous when it is desired to reduce the size of the apparatus and at the same time secure a large movable range (stroke) of the movable member such as the pressing means and the engaging means, and to freely set the movable direction.

ところで、弁の閉塞状態においてダイヤフラムと弁座との間に大きな隙間が存在すると、そこに多量の流体が滞留する。流体が腐食性のあるものや変質し易いものであると、この滞留した流体が弁の材料にダメージを与えたり、次の弁の開放時に変質した流体が搬送する流体中に混じるといった不都合が生じる。そこで、弁室内には、ダイヤフラムと対向する位置に弁座を設け、この弁座を、ダイヤフラムと対向する側へ向かうに従って軸断面積が減少する断面形状にすること好適である。このような態様によれば、弁座の形状が押圧部材によって変形するダイヤフラムの形状に沿ったものとなり、両者の間の空間が小さくなる。したがって、その空間に滞留する流体に起因する上記のような不都合を軽減することができる。また、弁座の中央部に、流入ポートおよび排出ポートの一方を形成し、その周辺部に流入ポートおよび排出ポートの他方を形成することも好ましい態様である。   By the way, if a large gap exists between the diaphragm and the valve seat in the closed state of the valve, a large amount of fluid stays there. If the fluid is corrosive or easily denatured, this accumulated fluid may cause damage to the valve material, or the denatured fluid will be mixed into the fluid being conveyed when the next valve is opened. . Therefore, it is preferable that a valve seat is provided in the valve chamber at a position facing the diaphragm, and the valve seat has a cross-sectional shape in which the axial cross-sectional area decreases toward the side facing the diaphragm. According to such an aspect, the shape of the valve seat is along the shape of the diaphragm deformed by the pressing member, and the space between the two becomes small. Therefore, the above inconvenience due to the fluid staying in the space can be reduced. It is also a preferable aspect that one of the inflow port and the discharge port is formed in the central portion of the valve seat and the other of the inflow port and the discharge port is formed in the peripheral portion thereof.

本発明によれば、押圧手段および係合手段を第1、第2の線状アクチュエータの伸縮により移動させるから、電磁石が不要であることは勿論のこと、その形状が線状であるため弁装置の各部の隙間に配置することができ、したがって、弁装置の小型化を図ることができるとともに、各部の駆動機構の自由な設計が可能となる等の効果が得られる。   According to the present invention, since the pressing means and the engaging means are moved by the expansion and contraction of the first and second linear actuators, the electromagnet is not necessary, and the valve device has a linear shape. Therefore, the valve device can be reduced in size and the drive mechanism of each part can be freely designed.

1.実施形態の概要
(1)弁装置の構成
まず、実施形態の概要を説明し、概略の構成および動作原理について説明する。図1は、本発明を利用した弁装置を概念的に示した断面図であり、(A)は弁が開放状態の図、(B)は弁が閉塞状態の図である。図1に示す弁装置100は、内部にダイヤフラム102および弁室101を備えた弁機能部103と、内部に円筒空間を備えたシリンダ104とから概略構成されている。シリンダ104内には、ヘッドピン(押圧部材)106が軸線方向に摺動自在に収容されている。
1. Outline of Embodiment (1) Configuration of Valve Device First, an outline of an embodiment will be described, and an outline configuration and an operation principle will be described. 1A and 1B are sectional views conceptually showing a valve device using the present invention, in which FIG. 1A shows a valve in an open state, and FIG. 1B shows a valve in a closed state. A valve device 100 shown in FIG. 1 is schematically configured from a valve function unit 103 having a diaphragm 102 and a valve chamber 101 inside, and a cylinder 104 having a cylindrical space inside. A head pin (pressing member) 106 is accommodated in the cylinder 104 so as to be slidable in the axial direction.

シリンダ104の端部には、その開口部を閉塞する蓋104aが取り付けられ、蓋104aとヘッドピン106との間には、ヘッドピン106を図中Z軸方向と逆方向に付勢するコイルバネ(第1の付勢部材)105が配置されている。ヘッドピン106は、図中下方から第1小径部106a、大径部106b、第2小径部106cが成形された略円柱形状をなし、第2小径部106cにコイルバネ105が嵌合させられ、大径部106bがシリンダ104内で摺動する。また、シリンダ104の他端部には孔104dが形成され、孔104dから突出した第1小径部106aの先端がダイヤフラム102を押圧する。また、第2小径部106cの端部には、コイルバネ105の付勢力に抗してヘッドピン106をZ軸方向に移動させる第1のワイヤアクチュエータ(第1の線状アクチュエータ)107の端部が接続されている。   A lid 104a that closes the opening is attached to the end of the cylinder 104, and a coil spring (first coil) that biases the head pin 106 in the direction opposite to the Z-axis direction in the figure between the lid 104a and the head pin 106. Urging member) 105 is disposed. The head pin 106 has a substantially cylindrical shape in which a first small-diameter portion 106a, a large-diameter portion 106b, and a second small-diameter portion 106c are formed from the lower side in the figure, and a coil spring 105 is fitted to the second small-diameter portion 106c, so The portion 106b slides in the cylinder 104. A hole 104d is formed at the other end of the cylinder 104, and the tip of the first small diameter portion 106a protruding from the hole 104d presses the diaphragm 102. In addition, an end of a first wire actuator (first linear actuator) 107 that moves the head pin 106 in the Z-axis direction against the biasing force of the coil spring 105 is connected to the end of the second small diameter portion 106c. Has been.

シリンダ104の外周部には、L字状をなす係合ピン(係合手段)108の一端部が軸110によって回動自在に支持されている。係合ピン108の他端部は、シリンダ104側へ向けて屈曲し、シリンダ104に形成した孔104bからシリンダ104の内部に出没自在とされている。係合ピン108の側面は、図示しないコイルバネ(第2の付勢部材)によって図中矢印111方向に押圧されている。係合ピン108の先端がシリンダ104内に突出することで、ヘッドピン106の大径部106bの端面に係合し、ヘッドピン106に加わるバネ105の付勢力に抗してその位置で保持する(図1(A)に示す状態)。また、係合ピン108の他端部側には、係合ピン108を回動させてヘッドピン106との係合状態を解除する第2のワイヤアクチュエータ(第2の線状アクチュエータ)109の端部が接続されている。   One end of an L-shaped engagement pin (engagement means) 108 is rotatably supported by a shaft 110 on the outer periphery of the cylinder 104. The other end portion of the engagement pin 108 is bent toward the cylinder 104 side, and can enter and leave the cylinder 104 through a hole 104 b formed in the cylinder 104. The side surface of the engagement pin 108 is pressed in the direction of arrow 111 in the figure by a coil spring (second urging member) (not shown). The tip of the engagement pin 108 protrudes into the cylinder 104, so that it engages with the end surface of the large-diameter portion 106b of the head pin 106 and holds it in that position against the biasing force of the spring 105 applied to the head pin 106 (see FIG. 1 (A) state). Further, on the other end side of the engagement pin 108, an end portion of a second wire actuator (second linear actuator) 109 that rotates the engagement pin 108 to release the engagement state with the head pin 106. Is connected.

第1のワイヤアクチュエータ107および第2のワイヤアクチュエータ109は、通電することで、ジュール熱により自己発熱し、その熱により形状記憶機能が発現する。この例では、通電により所定の割合で収縮する形状記憶合金を利用して人口筋肉等の用途に開発された繊維状のアクチュエータ(例えば、トキ・コーポレーション株式会社のバイオメタル(登録商標))を使用する。この繊維状のアクチュエータは、柔軟性があり、屈曲して配置した場合であってもアクチュエータとして機能する。なお、ワイヤアクチュエータは、通電による方法に限るものではなく、温風を当てたり近接したヒータで加熱といった方法で収縮させることもできる。   The first wire actuator 107 and the second wire actuator 109 are self-heated by Joule heat when energized, and the shape memory function is expressed by the heat. In this example, a fibrous actuator (for example, Biometal (registered trademark) of Toki Corporation) developed for applications such as artificial muscle using a shape memory alloy that contracts at a predetermined rate when energized is used. To do. This fibrous actuator is flexible and functions as an actuator even when it is bent and arranged. The wire actuator is not limited to the method using energization, and can be contracted by a method such as applying hot air or heating with a nearby heater.

弁室101は、ダイヤフラム102によって内部の1側面(図中Z軸方向の壁)を有し、ダイヤフラム102に対向する側に略円錐形状の弁座112を備えている。ダイヤフラム102は、ゴム等の弾性部材で構成された円板状のもので、中央部に弁座112側へ突出する凸部102aを有している。弁座112の中心部には、外部から弁室101内に気体や流体等の流体を流入させるための流入ポート101aが形成され、流入ポート101aから離間した箇所には、弁室101内に流入した流体が外部に排出される排出ポート101bが形成されている。   The valve chamber 101 has an inner side surface (a wall in the Z-axis direction in the figure) by a diaphragm 102, and includes a substantially conical valve seat 112 on the side facing the diaphragm 102. Diaphragm 102 is a disk-shaped member made of an elastic member such as rubber, and has a convex portion 102a that protrudes toward the valve seat 112 at the center. An inflow port 101a for allowing a fluid such as a gas or a fluid to flow into the valve chamber 101 from the outside is formed at the center of the valve seat 112, and flows into the valve chamber 101 at a location away from the inflow port 101a. A discharge port 101b through which the fluid is discharged to the outside is formed.

(2)弁装置の動作
図1(A)に示す状態は、弁機能部103が開放状態であり、流入ポート101から流入した流体は、弁室101内を通過し、排出ポート101bから排出される。この開放状態において、ヘッドピン106は、バネ105によって図中のZ軸方向と逆方向(下方)に付勢されているが、係合ピン108がヘッドピン106の大径部に係合しているので、その方向に移動することができない。
(2) Operation of Valve Device In the state shown in FIG. 1A, the valve function unit 103 is in an open state, and the fluid that flows in from the inflow port 101 passes through the valve chamber 101 and is discharged from the discharge port 101b. The In this open state, the head pin 106 is urged by the spring 105 in the direction opposite to the Z-axis direction (downward) in the figure, but the engagement pin 108 is engaged with the large diameter portion of the head pin 106. Unable to move in that direction.

図1(A)に示す状態において、第2のワイヤアクチュエータ109に通電し、それを収縮させると、係合ピン108が矢印111の方向の付勢力に抗して軸110の回りに回動し、それにより図1(B)に示すように、係合ピン108がシリンダ104内から退避し、ヘッドピン106の大径部106bから外れる。係合ピン108の係合が解除されることにより、バネ105の付勢力によってヘッドピン106がZ軸方向と逆方向へ移動し、その結果、ヘッドピン106の先端106aがダイヤフラム102の凸部102aの裏側を押す。これにより、図1(B)に示すように、ダイヤフラム102が下方へ凸となるように変形し、ダイヤフラム102中心部分の凸部102aが流入ポート101aに当接してそれを閉塞する。こうして、弁機能部103の閉塞状態が得られ、この状態は、第2のワイヤアクチュエータ109への通電を停止しても維持される。   In the state shown in FIG. 1A, when the second wire actuator 109 is energized and contracted, the engagement pin 108 rotates around the shaft 110 against the biasing force in the direction of the arrow 111. As a result, as shown in FIG. 1B, the engaging pin 108 is retracted from the cylinder 104 and is disengaged from the large-diameter portion 106 b of the head pin 106. When the engagement pin 108 is disengaged, the head pin 106 is moved in the direction opposite to the Z-axis direction by the biasing force of the spring 105. As a result, the tip 106a of the head pin 106 is behind the convex portion 102a of the diaphragm 102. Press. As a result, as shown in FIG. 1 (B), the diaphragm 102 is deformed so as to protrude downward, and the convex portion 102a at the central portion of the diaphragm 102 abuts against the inflow port 101a to close it. In this way, a closed state of the valve function unit 103 is obtained, and this state is maintained even when the energization of the second wire actuator 109 is stopped.

図1(B)の弁の閉塞状態から図1(A)の弁の開放状態に移るには、第1のワイヤアクチュエータ107に通電し、それを収縮させる。第1のワイヤアクチュエータ107が収縮すると、ヘッドピン106がZ軸方向(上方)に移動し、それに伴ってバネ105が圧縮され、同時にヘッドピン106の先端がダイヤフラム102から離れ、流入ポート101aの閉塞状態が解除される。そして、図1(A)に示す位置までバネ105の圧縮が進んだ段階で、係合ピン108がコイルバネによる矢印111方向への付勢力によってシリンダ104内に突出するように回動する。そして、その先端部がシリンダ104内に突出することで、ヘッドピン106に係合し、図1(A)に示す係合状態が得られる。この係合状態となると、第1のワイヤアクチュエータ107への通電を停止しても、ヘッドピン106がそれ以上Z軸方向と逆方向(下方)に移動することはなく、弁機能部103の開放状態が維持される。このようにして、弁の開放状態(A)と閉塞状態(B)を電気的に制御することができる。   In order to shift from the closed state of the valve in FIG. 1B to the open state of the valve in FIG. 1A, the first wire actuator 107 is energized and contracted. When the first wire actuator 107 contracts, the head pin 106 moves in the Z-axis direction (upward), and accordingly, the spring 105 is compressed. At the same time, the tip of the head pin 106 is separated from the diaphragm 102, and the inflow port 101a is closed. Canceled. Then, when the compression of the spring 105 has advanced to the position shown in FIG. 1A, the engagement pin 108 rotates so as to protrude into the cylinder 104 by the biasing force in the direction of arrow 111 by the coil spring. And the front-end | tip part protrudes in the cylinder 104, it engages with the head pin 106 and the engagement state shown to FIG. 1 (A) is obtained. In this engaged state, even if energization to the first wire actuator 107 is stopped, the head pin 106 does not move further in the direction opposite to the Z-axis direction (downward), and the valve function unit 103 is opened. Is maintained. In this way, the open state (A) and the closed state (B) of the valve can be electrically controlled.

上記実施形態によれば、第1、第2のワイヤアクチュエータ107,109への通電を停止した状態で弁装置を開放状態または閉塞状態に保持することができるから、消費電力を低減することができる。また、ヘッドピン106および係合ピン108を第1、第2のワイヤアクチュエータ107,109の収縮により移動させるから、電磁石が不要であることは勿論のこと、その形状が線状であるため弁装置の各部の隙間に配置することができる。そのような構成および作用、効果については、具体的な実施例の説明で詳細に説明する。   According to the above-described embodiment, the valve device can be held in an open state or a closed state in a state where energization to the first and second wire actuators 107 and 109 is stopped, so that power consumption can be reduced. . Further, since the head pin 106 and the engagement pin 108 are moved by the contraction of the first and second wire actuators 107 and 109, the electromagnet is not necessary and the shape of the valve device is linear. It can arrange | position in the clearance gap between each part. Such configuration, operation, and effect will be described in detail in the description of specific embodiments.

2.具体的な実施形態
(1)ワイヤアクチュエータの張設構造
以上は本実施形態における弁装置の概略の構成および動作の説明である。次に、本実施形態における弁装置のより具体的な構造、特に、ワイヤアクチュエータの張設構造等について図2〜図7を参照して詳細に説明する。図2は、本発明を利用した弁装置における駆動部の概要を示す斜視図であり、図3は図2の駆動部の分解図である。
2. Specific Embodiment (1) Wire Actuator Stretching Structure The above is the description of the schematic configuration and operation of the valve device in the present embodiment. Next, a more specific structure of the valve device according to the present embodiment, in particular, a stretched structure of a wire actuator will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a perspective view showing an outline of a drive unit in the valve device using the present invention, and FIG. 3 is an exploded view of the drive unit of FIG.

図2および図3に示すように、駆動部300は、第1フレーム301と第2フレーム302との間にシリンダ303が挟持された基本構造を有する。シリンダ303は略直方体状をなし、その両側面の全長に亘って軸線方向に延在する4つの溝303a,303b,303c(3つのみ示す)が形成されている。また、シリンダ303の内部には、円筒空間303dが形成され、円筒空間303dの上端開口部の一部は蓋304によって閉塞されている。この蓋304には、上記溝303a,…と連続する4つの溝304a,304b,304c(3つのみ示す)が形成されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the driving unit 300 has a basic structure in which a cylinder 303 is sandwiched between a first frame 301 and a second frame 302. The cylinder 303 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is formed with four grooves 303a, 303b, and 303c (only three are shown) extending in the axial direction over the entire length of both side surfaces thereof. A cylindrical space 303 d is formed inside the cylinder 303, and a part of the upper end opening of the cylindrical space 303 d is closed by a lid 304. The lid 304 is formed with four grooves 304a, 304b, 304c (only three are shown) continuous with the grooves 303a,.

第1フレーム301は略コ字状をなし、その内側部301aは、シリンダ303の溝303aおよび蓋304の溝304aに嵌合させられている。同様に、内側部301aに対向する内側部301bが溝304bおよび溝303bに嵌合させられ、これによって、内側部301aと内側部301bとの間にシリンダ303と蓋304が挟持されている。また、第2フレーム302は、第1フレーム301と同形同大に形成され、その内側部302aは、シリンダ303の溝303cに嵌合するとともに蓋304の溝304cに嵌合している。同様に、内側部302aに対向する内側部302bがシリンダ303および蓋304の図示しない溝に嵌合し、これによって、内側部302aと内側部302bとの間にシリンダ303と蓋304が挟持されている。   The first frame 301 is substantially U-shaped, and its inner portion 301 a is fitted into the groove 303 a of the cylinder 303 and the groove 304 a of the lid 304. Similarly, the inner part 301b opposite to the inner part 301a is fitted into the groove 304b and the groove 303b, whereby the cylinder 303 and the lid 304 are sandwiched between the inner part 301a and the inner part 301b. The second frame 302 is formed in the same shape and size as the first frame 301, and the inner portion 302 a thereof is fitted in the groove 303 c of the cylinder 303 and is fitted in the groove 304 c of the lid 304. Similarly, the inner portion 302b facing the inner portion 302a is fitted into a groove (not shown) of the cylinder 303 and the lid 304, whereby the cylinder 303 and the lid 304 are sandwiched between the inner portion 302a and the inner portion 302b. Yes.

また、第1フレーム301と第2フレーム302との間には、ガイドローラ307,308,309,310が回転自在に挟持されている。各ガイドローラ307,…は同形同大であり、ガイドローラ307を例にとって説明すると、軸307a、円周溝307cが形成されたドラム307bにより構成されている。なお、図中符号302cは、軸307aを回転自在に支持する孔である。これら各ガイドローラ307,…には、後に詳述する第1のワイヤアクチュエータ(第1の線状アクチュエータ)404が巻回されている。第1のワイヤアクチュエータ404、および後述する第2のワイヤアクチュエータ(第2の線状アクチュエータ)501は、トキ・コーポレーション株式会社のバイオメタル(登録商標)を使用する。   In addition, guide rollers 307, 308, 309, and 310 are rotatably sandwiched between the first frame 301 and the second frame 302. Each guide roller 307 has the same shape and the same size. If the guide roller 307 is described as an example, the guide roller 307 is composed of a drum 307b in which a shaft 307a and a circumferential groove 307c are formed. In addition, the code | symbol 302c in a figure is a hole which supports the axis | shaft 307a rotatably. Each of these guide rollers 307,... Is wound with a first wire actuator (first linear actuator) 404, which will be described in detail later. The first wire actuator 404 and a second wire actuator (second linear actuator) 501 described later use Biometal (registered trademark) manufactured by Toki Corporation.

シリンダ303の両側面には、上記溝303aと直交する支持溝303eが形成されている。支持溝303eには、略コ字状のストッパ311が嵌合させられ、その屈曲した先端部311aは、第1フレーム301の支持孔301cに嵌合させられている。またストッパ311の他方の先端部も同様にシリンダ303および第1フレーム301の支持溝に嵌合させられている。そして、ストッパ311は、その状態でロウ付けまたは接着によってシリンダ303に固定され、これにより、第1フレーム301がシリンダ303から抜けないようになっている。   Support grooves 303e orthogonal to the grooves 303a are formed on both side surfaces of the cylinder 303. A substantially U-shaped stopper 311 is fitted into the support groove 303e, and the bent tip 311a is fitted into the support hole 301c of the first frame 301. Similarly, the other tip of the stopper 311 is fitted into the support groove of the cylinder 303 and the first frame 301. In this state, the stopper 311 is fixed to the cylinder 303 by brazing or bonding, so that the first frame 301 does not come out of the cylinder 303.

シリンダ303の内部には、円筒空間303dが形成されてそこにヘッドピン305が軸線方向へ摺動自在に収容されている。なお、図3では図示のためにヘッドピン305をシリンダ303の外に記載してある。ヘッドピン305は、図中下側から第1小径部305a、大径部305b、第2小径部305cが成形された略円柱形状をなしている。シリンダ303の蓋304とヘッドピン305との間には、コイルバネ601(図6のみに示す)が配置されている。コイルバネ601は第2小径部305cに嵌合させられ、大径部305bがシリンダ303の円筒空間303d内で摺動する。シリンダ303の下端部には孔303m(図4、図5参照)が形成され、孔303mから第1小径部305aが突出している。第2小径部305cには、孔305dが形成され、そこに第1のワイヤアクチュエータ404が挿通されている。   A cylindrical space 303d is formed inside the cylinder 303, and a head pin 305 is accommodated therein so as to be slidable in the axial direction. In FIG. 3, the head pin 305 is shown outside the cylinder 303 for illustration. The head pin 305 has a substantially cylindrical shape in which a first small diameter portion 305a, a large diameter portion 305b, and a second small diameter portion 305c are formed from the lower side in the figure. A coil spring 601 (shown only in FIG. 6) is disposed between the lid 304 of the cylinder 303 and the head pin 305. The coil spring 601 is fitted into the second small diameter portion 305 c, and the large diameter portion 305 b slides in the cylindrical space 303 d of the cylinder 303. A hole 303m (see FIGS. 4 and 5) is formed in the lower end portion of the cylinder 303, and a first small diameter portion 305a protrudes from the hole 303m. A hole 305d is formed in the second small diameter portion 305c, and the first wire actuator 404 is inserted therethrough.

シリンダ303の側面には、アーム312が軸312aによって回動自在に支持されている。アーム312の一端部には、アーム312と直交する方向に突出する係合ピン(係合手段)313が取り付けられるとともに、第2のワイヤアクチュエータ501(図2、図5参照)を挿通させた孔312cが形成されている。以下、アーム312の構成について詳述する。   On the side surface of the cylinder 303, an arm 312 is rotatably supported by a shaft 312a. An engagement pin (engagement means) 313 protruding in a direction orthogonal to the arm 312 is attached to one end of the arm 312 and a hole through which the second wire actuator 501 (see FIGS. 2 and 5) is inserted. 312c is formed. Hereinafter, the configuration of the arm 312 will be described in detail.

シリンダ303の一側面には、架台303f,303gが突出して一体形成され、架台303f,303gには、軸孔303hがそれぞれ形成されている。架台303f,303gの間には、アーム312が嵌合させられ、アーム312の一端部に軸孔303hに挿通させた軸312aが挿通されることにより、アーム312は軸312aの回りに回動可能とされている。   Mounts 303f and 303g protrude and are integrally formed on one side of the cylinder 303, and shaft holes 303h are formed in the mounts 303f and 303g, respectively. The arm 312 is fitted between the gantry 303f and 303g, and the arm 312 can be rotated around the shaft 312a by inserting the shaft 312a inserted into the shaft hole 303h into one end of the arm 312. It is said that.

アーム312には、円形の座ぐり312bが形成され、そこにコイルバネ314の一端部が収容されている。コイルバネ314の他端部は、シリンダ303に固定された略コ字状のバネ押え315により押圧されている。すなわち、バネ押え315の端部で屈曲した両側部315a,315bは、架台303f,303gに形成された溝部303j,303kに嵌合させられ、そこでロウ付けや接着により固定されている。このような構成により、コイルバネ314は、バネ押え315とアーム312との間で圧縮され、アーム312をシリンダ303の方向に付勢する。この付勢力は、係合ピン313をシリンダ303に形成された孔303iからシリンダ303内の円筒空間303dに突出させる付勢力として働く。   A circular counterbore 312b is formed on the arm 312, and one end of the coil spring 314 is accommodated therein. The other end of the coil spring 314 is pressed by a substantially U-shaped spring presser 315 fixed to the cylinder 303. That is, the both side portions 315a and 315b bent at the end of the spring retainer 315 are fitted into the groove portions 303j and 303k formed in the mounts 303f and 303g, and are fixed there by brazing or bonding. With such a configuration, the coil spring 314 is compressed between the spring retainer 315 and the arm 312, and biases the arm 312 in the direction of the cylinder 303. This urging force acts as an urging force that causes the engaging pin 313 to protrude from the hole 303 i formed in the cylinder 303 into the cylindrical space 303 d in the cylinder 303.

バネ押え315は絶縁材料で構成され、その頂部には、ガイド溝315c,315dが形成されている。そして、図2に示すように、第2のワイヤアクチュエータ501は、後述する電極321→ガイド溝315d→孔312c→ガイド溝315c→電極322と掛け渡されて張設されている。この場合において、第2のワイヤアクチュエータ501が非通電状態で収縮していない状態では、コイルバネ314の付勢力によってアーム312がシリンダ303側に押圧される。通電が行われ、第2のワイヤアクチュエータ501が収縮すると、バネ押え315のガイド溝315c,315dを支点として、孔312cに図中Y軸方向と反対方向への張力成分が発生し、アーム312を軸312aを中心に回動させる力が加わる。この構成によれば、図中Y軸方向の寸法が小さくても係合ピン313の可動範囲を効率良く確保することができる。   The spring retainer 315 is made of an insulating material, and guide grooves 315c and 315d are formed at the top thereof. As shown in FIG. 2, the second wire actuator 501 is stretched over an electrode 321, which is described later, a guide groove 315 d, a hole 312 c, a guide groove 315 c, and an electrode 322. In this case, when the second wire actuator 501 is not energized and is not contracted, the arm 312 is pressed toward the cylinder 303 by the biasing force of the coil spring 314. When energization is performed and the second wire actuator 501 contracts, a tension component in the direction opposite to the Y-axis direction in the drawing is generated in the hole 312c with the guide grooves 315c and 315d of the spring retainer 315 as fulcrums, and the arm 312 is A force to rotate about the shaft 312a is applied. According to this configuration, the movable range of the engagement pin 313 can be efficiently ensured even if the dimension in the Y-axis direction in the drawing is small.

次に、第1フレーム301は絶縁材料で構成され、その片面には、電極317,318が取り付けられた電極板316がビス319,320によって取り付けられている。電極317,318は、第1のワイヤアクチュエータ404に電流を流すための電極であり、通電時において両電極間には、適当なDCあるいはAC電圧が加えられる。ビス319,320を挿通させているビス孔316a,316bは長孔に形成され、図中上下方向に電極板316を移動させることができるようになっている。これにより、電極板316を第1フレーム301に対して上下させ、第1のワイヤアクチュエータ404の張り具合を調整することができる。   Next, the first frame 301 is made of an insulating material, and an electrode plate 316 to which electrodes 317 and 318 are attached is attached by screws 319 and 320 on one surface thereof. The electrodes 317 and 318 are electrodes for allowing a current to flow through the first wire actuator 404, and an appropriate DC or AC voltage is applied between the electrodes when energized. Screw holes 316a and 316b through which the screws 319 and 320 are inserted are formed as long holes, and the electrode plate 316 can be moved in the vertical direction in the figure. Thereby, the electrode plate 316 can be moved up and down with respect to the first frame 301 to adjust the tension of the first wire actuator 404.

第2フレーム302も絶縁材料で構成され、その片面には、電極321,322が取り付けられた電極板320がビス323,324によって取り付けられている。電極321,322は、第2のワイヤアクチュエータに電流を流すための電極であり、通電時において両電極間には、適当なDCあるいはAC電圧が加えられる。ビス323,324を通すためのビス孔320a,320bは長孔に形成され、図中上下方向に電極板320を動かすことができる寸法の余裕があり、このビス孔の余裕を利用することで、電極板320を移動させることができるようになっている。これにより、電極板320を第2フレーム302に対して上下させ、第2のワイヤアクチュエータ501の張り具合を調整することができる。   The second frame 302 is also made of an insulating material, and an electrode plate 320 to which the electrodes 321 and 322 are attached is attached by screws 323 and 324 on one side thereof. The electrodes 321 and 322 are electrodes for allowing a current to flow through the second wire actuator, and an appropriate DC or AC voltage is applied between the two electrodes when energized. The screw holes 320a and 320b for passing the screws 323 and 324 are formed as long holes, and there is an allowance in the dimension in which the electrode plate 320 can be moved in the vertical direction in the figure. By utilizing the allowance of the screw holes, The electrode plate 320 can be moved. Thereby, the electrode plate 320 can be moved up and down with respect to the second frame 302, and the tension of the second wire actuator 501 can be adjusted.

次に、第1のワイヤアクチュエータ404の展開状態(引き回しの状態)について説明する。図4は、本実施形態における弁装置の完全な組立状態を示す平断面図である。図4には、弁装置の外装構造をなす略直方体状の上側ケース401と下側ケース402とが上下に嵌着され、その内部に図2および図3に示した駆動部300と、この駆動部300によって駆動されるダイヤフラム406が収容された弁機能部400が示されている。なお、図4では、第1のワイヤアクチュエータ404の展開状態と弁機能部400を主として説明するために、それ以外の構成の大半を省略している。   Next, the deployed state (the routed state) of the first wire actuator 404 will be described. FIG. 4 is a plan sectional view showing a complete assembly state of the valve device in the present embodiment. In FIG. 4, a substantially rectangular parallelepiped upper case 401 and a lower case 402 that form the exterior structure of the valve device are vertically fitted, and the drive unit 300 shown in FIGS. A valve function unit 400 is shown in which a diaphragm 406 driven by the unit 300 is housed. In FIG. 4, most of the other components are omitted in order to mainly explain the deployed state of the first wire actuator 404 and the valve function unit 400.

図4に示すように、第1のワイヤアクチュエータ404は、一端が電極317に固定され、そこから、ガイドローラ309→ガイドローラ308→ヘッドピン305の孔305d(図3、図4参照)→ガイドローラ307→ガイドローラ310に掛けられ、他端が電極318に固定されている。   As shown in FIG. 4, one end of the first wire actuator 404 is fixed to the electrode 317. From there, the guide roller 309 → the guide roller 308 → the hole 305d of the head pin 305 (see FIGS. 3 and 4) → the guide roller 307 → hangs on the guide roller 310, and the other end is fixed to the electrode 318.

電極317と318との間で通電を行うと、第1のワイヤアクチュエータ404に電流が流れ、抵抗加熱により第1のワイヤアクチュエータ404自体が発熱して収縮する。各ガイドローラ308,…は回転自在であるので、この第1のワイヤアクチュエータ404の収縮は、全体において抵抗無くスムーズに行われ、それにより、シリンダ303内においてヘッドピン305が図中上方(Z軸方向)に引っ張られる。こうして、シリンダ303の内部円筒空間304dにおいて、ヘッドピン305をコイルバネ601ない付勢手段に抗して上方に引き上げる駆動力が発生する。   When energization is performed between the electrodes 317 and 318, a current flows through the first wire actuator 404, and the first wire actuator 404 itself generates heat and contracts due to resistance heating. Since each guide roller 308 is rotatable, the contraction of the first wire actuator 404 is smoothly performed without any resistance as a whole, whereby the head pin 305 is moved upward in the figure (in the Z-axis direction) in the cylinder 303. ). In this way, in the internal cylindrical space 304d of the cylinder 303, a driving force is generated that pulls the head pin 305 upward against the biasing means without the coil spring 601.

図4に示すような第1のワイヤアクチュエータ404の展開状態は、第1のワイヤアクチュエータ404を折り返して配置しているので、狭い占有空間(展開空間)でありながら、その収縮時のストロークを長く確保することができる。この際、回転自在なガイドローラ308,…によって折り返し構造を維持しているので、全体の動き(収縮)をスムーズに伝達することができる。また、ヘッドピン305は、単滑車と同じ作用により引っ張られるので、ワイヤアクチュエータ404の収縮力の2倍の力をヘッドピン305に加えることができる。   In the deployed state of the first wire actuator 404 as shown in FIG. 4, since the first wire actuator 404 is folded back and disposed, the stroke during contraction is lengthened while being a narrow occupied space (deployment space). Can be secured. At this time, since the folded structure is maintained by the rotatable guide rollers 308,..., The entire movement (shrinkage) can be transmitted smoothly. Further, since the head pin 305 is pulled by the same action as the single pulley, a force twice the contraction force of the wire actuator 404 can be applied to the head pin 305.

図5は、第2のワイヤアクチュエータの展開状態および駆動部300の外観を示す斜視図であり、図2に示す駆動部300を斜め後方の下側から見た斜視図である。図5に示すように、第2のワイヤアクチュエータ501は、その一端が電極322に固定され、そこからバネ押え315の頂部のガイド溝315c→アーム312の孔312c→バネ押え315の頂部のガイド溝315d→と順に掛け渡され、他端が電極321に固定されている。この展開構造においては、バネ押え315の高さ(図中のY軸方向の寸法)によって、アーム312をシリンダ303から斜めに離れる方向に引っ張る力がアーム312に働く。しかも、第2のワイヤアクチュエータ501の展開長を確保できるので、アーム312の可動範囲を大きく確保することができる。つまり、第2のワイヤアクチュエータ501の展開を3次元的に行うことで、図中のY軸方向の寸法を大きくしなくても、図3の係合ピン313の可動範囲を大きく確保することができる。   FIG. 5 is a perspective view showing the unfolded state of the second wire actuator and the appearance of the drive unit 300, and is a perspective view of the drive unit 300 shown in FIG. As shown in FIG. 5, one end of the second wire actuator 501 is fixed to the electrode 322, from which the guide groove 315 c at the top of the spring retainer 315 → the hole 312 c of the arm 312 → the guide groove at the top of the spring retainer 315. The other end is fixed to the electrode 321. In this unfolded structure, a force that pulls the arm 312 obliquely away from the cylinder 303 acts on the arm 312 depending on the height of the spring retainer 315 (the dimension in the Y-axis direction in the drawing). In addition, since the deployment length of the second wire actuator 501 can be secured, a large movable range of the arm 312 can be secured. That is, by performing the deployment of the second wire actuator 501 three-dimensionally, it is possible to ensure a large movable range of the engagement pin 313 in FIG. 3 without increasing the dimension in the Y-axis direction in the drawing. it can.

(2)弁機能部の構成
次に、弁機能部400の構成を説明する。弁機能部400は下側ケース402に設けられている。上側ケース401の下端面と下側ケース402の上端面には、円形の溝401a,402aが相対向して形成され、これら溝401a,402aに、ダイヤフラム406に形成した凸条406bが嵌合している。下側ケース402の中央部には、円錐状をなす弁座409が形成され、弁座409の中央には、下方へ向けて突出する流入ポート407が形成されている。また、弁座409の流入ポート407から離間した箇所には、排出ポート408が形成されている。ダイヤフラム406の下面中央部には、流入ポート407に当接する凸部406aが形成されている。
(2) Configuration of Valve Function Unit Next, the configuration of the valve function unit 400 will be described. The valve function unit 400 is provided in the lower case 402. Circular grooves 401a and 402a are formed opposite to each other on the lower end surface of the upper case 401 and the upper end surface of the lower case 402, and the ridges 406b formed on the diaphragm 406 are fitted into these grooves 401a and 402a. ing. A conical valve seat 409 is formed at the center of the lower case 402, and an inflow port 407 protruding downward is formed at the center of the valve seat 409. In addition, a discharge port 408 is formed at a position away from the inflow port 407 of the valve seat 409. A convex portion 406 a that abuts against the inflow port 407 is formed at the center of the lower surface of the diaphragm 406.

図4においては、ヘッドピン305によってダイヤフラム406が図中下方に押圧され、それによりダイヤフラム406が変形してその中心部の凸部406aが流入ポート407を塞いでいる状態が示されている。この閉塞状態において、ダイヤフラム406は、円錐状(略椀状)の弁座409に沿うように変形する。このため、ダイヤフラム406と弁座409との間の隙間410の容積を小さくすることができる。   FIG. 4 shows a state in which the diaphragm 406 is pressed downward in the drawing by the head pin 305, whereby the diaphragm 406 is deformed and the convex portion 406 a at the center closes the inflow port 407. In this closed state, the diaphragm 406 is deformed along the conical (substantially bowl-shaped) valve seat 409. For this reason, the volume of the gap 410 between the diaphragm 406 and the valve seat 409 can be reduced.

また、図4に示す状態において、第1のワイヤアクチュエータ404が収縮すると、ヘッドピン305がシリンダ303内に引き上げられ、ヘッドピン305がダイヤフラム406を押圧した状態が解除され、流入ポート407が開放される。流入ポート407が開放されることで、排出ポート408との間で流路が確保され、弁の開放状態を得ることができる。なお、ダイヤフラム406は、ゴム以外の弾性材料、例えば変形可能な樹脂や薄い金属によって構成することも可能である。なお、ヘッドピン305が上方に後退した状態(弁が開放状態)で、ダイヤフラム406と円錐状の弁座409との間の隙間が拡大し、そこが弁室となる。   In the state shown in FIG. 4, when the first wire actuator 404 contracts, the head pin 305 is lifted into the cylinder 303, the state where the head pin 305 presses the diaphragm 406 is released, and the inflow port 407 is opened. When the inflow port 407 is opened, a flow path is secured between the inflow port 407 and the valve can be opened. The diaphragm 406 can be made of an elastic material other than rubber, for example, a deformable resin or a thin metal. In the state where the head pin 305 is retracted upward (the valve is in an open state), the gap between the diaphragm 406 and the conical valve seat 409 is enlarged, which becomes a valve chamber.

(3)弁装置の動作
図6は、図2および図5に示す駆動装置300をX軸方向から見た一部破砕断面図である。図6には、シリンダ303内に収められたヘッドピン305が、付勢手段であるコイルバネ601によって、Z軸方向と反対方向に付勢され、かつ係合ピン313に係合されることにより、コイルバネ601の付勢力に抗して位置が保持されている状態が示されている。
(3) Operation of Valve Device FIG. 6 is a partially broken sectional view of the driving device 300 shown in FIGS. 2 and 5 as viewed from the X-axis direction. In FIG. 6, the head pin 305 housed in the cylinder 303 is urged in the direction opposite to the Z-axis direction by the coil spring 601 that is urging means, and is engaged with the engagement pin 313, thereby A state where the position is held against the urging force of 601 is shown.

図6に示す状態において、第2のワイヤアクチュエータ501に通電し、それを収縮させると、バネ押え315の頂部が支点となり、孔312cにY軸成分およびZ軸成分の張力が第2のワイヤアクチュエータ501から作用する。この力により、軸312aを支点としてアーム312がY軸方向と逆方向に回動し、係合ピン313が係合ピン侵入口303iから抜け、同時に係合ピン313のヘッドピン305への係合状態が解除される。この結果、ヘッドピン305のZ軸方向と逆方向への移動を規制するものがなくなり、バネ601の付勢力により、ヘッドピン305は同方向に移動し、ヘッドピン305先端の第1小径部305aが突出する。ヘッドピン305が突出してダイヤフラム406を押圧することにより、ダイヤフラム406が弁座409の流入ポート407を閉塞する。なお、ヘッドピン305が突出した後は、第2のワイヤアクチュエータ501への通電を停止する。この場合、アーム312はコイルバネ314の付勢力によってヘッドピン305側へ回動し、係合ピン313の先端がヘッドピン305の大径部305bに当接する。   In the state shown in FIG. 6, when the second wire actuator 501 is energized and contracted, the top of the spring retainer 315 serves as a fulcrum, and the tension of the Y-axis component and the Z-axis component is applied to the hole 312c. Acts from 501. With this force, the arm 312 rotates in the direction opposite to the Y-axis direction with the shaft 312a as a fulcrum, and the engagement pin 313 is removed from the engagement pin entry port 303i, and at the same time, the engagement pin 313 is engaged with the head pin 305. Is released. As a result, there is no restriction on the movement of the head pin 305 in the direction opposite to the Z-axis direction, and the head pin 305 moves in the same direction by the biasing force of the spring 601, and the first small diameter portion 305a at the tip of the head pin 305 protrudes. . When the head pin 305 protrudes and presses the diaphragm 406, the diaphragm 406 closes the inflow port 407 of the valve seat 409. In addition, after the head pin 305 protrudes, the power supply to the second wire actuator 501 is stopped. In this case, the arm 312 is rotated toward the head pin 305 by the biasing force of the coil spring 314, and the tip of the engagement pin 313 contacts the large diameter portion 305 b of the head pin 305.

ヘッドピン305を元に戻す(弁を開放状態にする)には、第1のワイヤアクチュエータ404への通電を行う。これにより、第1のワイヤアクチュエータ404が収縮し、バネ601の付勢力に抗してヘッドピン305がシリンダ303内においてZ軸方向に移動する。そして、係合ピン313に第1小径部305aが達すると、大径部305bに係合ピン313が係合する。その後、第1のワイヤアクチュエータ404への通電を停止する。   In order to return the head pin 305 to its original position (open the valve), the first wire actuator 404 is energized. As a result, the first wire actuator 404 contracts, and the head pin 305 moves in the Z-axis direction within the cylinder 303 against the biasing force of the spring 601. When the first small diameter portion 305a reaches the engagement pin 313, the engagement pin 313 engages with the large diameter portion 305b. Thereafter, energization to the first wire actuator 404 is stopped.

上記実施形態においては、第1、第2のワイヤアクチュエータ404,501を用い、それらを折り返しあるいは屈曲させて張設しているから、小型化を達成しつつ第1、第2のワイヤアクチュエータ404,501の可動範囲を大きく確保することができる。また、第1のワイヤアクチュエータ404を、上記のようにシリンダ303等の各部材の隙間を縫うように張設したり、第2のワイヤアクチュエータ501のように3次元的に張設することができるので、設計の自由度が向上する。   In the above embodiment, since the first and second wire actuators 404 and 501 are used and are stretched by being folded or bent, the first and second wire actuators 404 and 501 are achieved while achieving miniaturization. A large movable range of 501 can be secured. Further, the first wire actuator 404 can be stretched so as to sew gaps between the respective members such as the cylinder 303 as described above, or can be stretched three-dimensionally like the second wire actuator 501. Therefore, the degree of freedom in design is improved.

(4)安全機構
以上が弁の構造に関する説明であるが、停電等に起因する電源遮断時の安全機構について以下に説明する。本実施形態の弁装置は、弁の開動作または閉動作において電源電力が必要であり、開状態の維持および閉状態の維持には、電力を必要としない。つまり、停電により電源部の出力電圧が低下、あるいは出力停止になった場合、その時の弁の状態がそのまま維持されてしまう。しかしながら、弁装置が利用されるシステムによっては、停電時に弁を自動閉鎖する設定としたい場合等もある。
(4) Safety mechanism The above is a description of the structure of the valve. The safety mechanism at the time of power-off due to a power failure or the like will be described below. The valve device of the present embodiment requires power supply power in the opening or closing operation of the valve, and does not require power for maintaining the open state and maintaining the closed state. That is, when the output voltage of the power supply unit decreases or the output is stopped due to a power failure, the state of the valve at that time is maintained as it is. However, depending on the system in which the valve device is used, there is a case where it is desired to set the valve to automatically close at the time of a power failure.

そこで、電源電圧低下時に弁を自動閉鎖する機構の一例を説明する。図7は、弁を自動閉鎖する機構を示すブロック図である。この例においては、電源部701の出力電圧は、電圧検出部702を介して制御部704に供給され、制御部704は、弁の開閉を指示する弁開閉制御信号に基づいて、電源部701から送られてきた電圧を弁制御電圧として、弁装置705に出力する。弁装置705は、上記実施形態の構成のものが使用される。一方、電源部701の電力は、キャパシタ703に蓄えられ、キャパシタ703は、蓄えた電力を制御部704に供給可能となっている。   Therefore, an example of a mechanism that automatically closes the valve when the power supply voltage drops will be described. FIG. 7 is a block diagram showing a mechanism for automatically closing the valve. In this example, the output voltage of the power supply unit 701 is supplied to the control unit 704 via the voltage detection unit 702, and the control unit 704 receives a valve opening / closing control signal that instructs opening / closing of the valve from the power supply unit 701. The sent voltage is output to the valve device 705 as a valve control voltage. The valve device 705 having the configuration of the above embodiment is used. On the other hand, the power of the power supply unit 701 is stored in the capacitor 703, and the capacitor 703 can supply the stored power to the control unit 704.

電圧検出部702は、電源701の出力電圧を監視し、その値が所定のレベルを下回った場合に、その旨の異常検出信号を制御部704に送る。電圧検出部702から異常検出信号が出力されない状態では、制御部704は、電源部701から供給される電力により弁装置705の開閉制御を行う。電源部701の出力電圧が低下し、その値が所定のレベルを下回ると、それが電圧検出部702によって検出され、異常検出信号が電圧検出部702から制御部704に出力される。この異常検出信号を受けると、制御部704は、電力供給源を電源装置701からキャパシタ703に切り換えるとともに、キャパシタ703に蓄積された電力を利用して、弁装置705に対して弁を閉鎖する旨の弁制御電圧を出力する。この結果、弁装置705は強制的に閉鎖状態となる。例えば、図2〜図6の実施形態の例でいえば、第2のワイヤアクチュエータ501に通電が行われ、強制的に弁が閉鎖状態となる。このようにして、停電等により電源電圧の低下が発生した場合に、自動的に弁を閉鎖することができる。なお、以上は弁を自動的に閉鎖する例であるが、逆に弁を自動的に開放するように構成することもできる。   The voltage detection unit 702 monitors the output voltage of the power source 701, and when the value falls below a predetermined level, sends an abnormality detection signal to that effect to the control unit 704. In a state where no abnormality detection signal is output from the voltage detection unit 702, the control unit 704 performs opening / closing control of the valve device 705 with the power supplied from the power supply unit 701. When the output voltage of the power supply unit 701 decreases and its value falls below a predetermined level, this is detected by the voltage detection unit 702, and an abnormality detection signal is output from the voltage detection unit 702 to the control unit 704. Upon receiving this abnormality detection signal, the control unit 704 switches the power supply source from the power supply device 701 to the capacitor 703 and uses the power stored in the capacitor 703 to close the valve with respect to the valve device 705. The valve control voltage is output. As a result, the valve device 705 is forcibly closed. For example, in the example of the embodiment of FIGS. 2 to 6, the second wire actuator 501 is energized and the valve is forcibly closed. In this way, the valve can be automatically closed when the power supply voltage drops due to a power failure or the like. In addition, although the above is an example which closes a valve automatically, it can also comprise so that a valve may be opened automatically conversely.

本発明は、流体の流れを電気的に制御する種々の弁装置に適用することができ、特に、小型燃料電池への燃料ガスおよび酸化性ガスの供給のための弁装置など、特に、小型化の要望が強い弁装置に好適である。   The present invention can be applied to various valve devices that electrically control the flow of fluid, and in particular, miniaturization such as a valve device for supplying fuel gas and oxidizing gas to a small fuel cell. It is suitable for a valve device with a strong demand.

発明を利用した弁装置を概念的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed notionally the valve apparatus using invention. 発明を利用した弁装置における駆動部の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the drive part in the valve apparatus using invention. 図2の駆動部の分解図である。FIG. 3 is an exploded view of the drive unit of FIG. 2. 実施形態における弁装置の断面構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-section of the valve apparatus in embodiment. 第2のワイヤアクチュエータの展開状態および駆動部の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the unfolded state of a 2nd wire actuator, and the external appearance of a drive part. 発明を利用した弁装置における駆動部の一部破砕断面図である。It is a partially broken sectional view of the drive part in the valve apparatus using invention. 実施形態の安全機構を制御するための制御ブロック図である。It is a control block diagram for controlling the safety mechanism of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100…弁装置、101a…流入ポート、101b…排出ポート、101…弁室、102…ダイヤフラム、102a…凸部、103…弁機能部、104…シリンダ、105…バネ、106…ヘッドピン、107…第1のワイヤアクチュエータ、108…係合ピン、109…第2のワイヤアクチュエータ、110…軸、111…係合ピン108の付勢方向。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Valve apparatus, 101a ... Inflow port, 101b ... Outlet port, 101 ... Valve chamber, 102 ... Diaphragm, 102a ... Convex part, 103 ... Valve functional part, 104 ... Cylinder, 105 ... Spring, 106 ... Head pin, 107 ... No. 1 wire actuator 108... Engagement pin 109 109 second wire actuator 110 axis 111 111 biasing direction of the engagement pin 108

Claims (2)

一側部に流入ポートおよび排出ポートが設けられ他側部に柔軟性を有するダイヤフラムが設けられた弁室と、前記ダイヤフラムに対して接近離間可能に設けられ、同ダイヤフラムを押圧することで前記流入ポートおよび前記排出ポートの少なくともいずれか一方を同ダイヤフラムで閉塞させる押圧手段と、この押圧手段を前記ダイヤフラム側へ付勢する第1の付勢手段と、温度に応じて伸縮することにより前記押圧手段を前記付勢手段の付勢力に抗して前記ダイヤフラムと逆方向へ移動させる第1の線状アクチュエータと、前記押圧手段に対して接近離間可能に設けられるとともに同押圧手段に係脱自在に係合し、前記押圧手段が前記ダイヤフラムと逆方向へ移動したときに前記押圧手段と係合して同押圧手段をその位置に保持する係合手段と、この係合手段を前記押圧手段側へ付勢する第2の付勢手段と、温度に応じて伸縮することにより前記係合手段を前記第2の付勢手段の付勢力に抗して前記押圧手段から離間させる第2の線状アクチュエータとを備え、前記第1、第2の線状アクチュエータへ通電することでそれらの伸縮状態を変化させることにより弁の開閉を制御することを特徴とする弁装置。   A valve chamber provided with an inflow port and an exhaust port on one side and a flexible diaphragm on the other side, and provided so as to be able to approach and separate from the diaphragm, and the inflow by pressing the diaphragm A pressing unit that closes at least one of the port and the discharge port with the diaphragm, a first biasing unit that biases the pressing unit toward the diaphragm, and the pressing unit that expands and contracts according to temperature. And a first linear actuator that moves in a direction opposite to the diaphragm against the urging force of the urging means; and a detachable engagement with the pressing means. When the pressing means moves in the direction opposite to the diaphragm, the engaging means engages with the pressing means and holds the pressing means in its position. A second urging means for urging the engaging means toward the pressing means, and the engagement means is made to resist the urging force of the second urging means by expanding and contracting according to temperature. And a second linear actuator that is spaced apart from the pressing means, and the opening and closing of the valve is controlled by energizing the first and second linear actuators to change their expansion and contraction states. Valve device. 前記弁室内には、前記ダイヤフラムと対向する位置に弁座が設けられ、この弁座は、前記一側部側へ向かうに従って軸断面積が減少する断面形状とされ、かつ、その中央部に、前記流入ポートおよび排出ポートの一方が形成され、周辺部に前記流入ポートおよび排出ポートの他方が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の弁装置。   In the valve chamber, a valve seat is provided at a position facing the diaphragm, and the valve seat has a cross-sectional shape in which an axial cross-sectional area decreases toward the one side portion, and a central portion thereof, 2. The valve device according to claim 1, wherein one of the inflow port and the exhaust port is formed, and the other of the inflow port and the exhaust port is formed in a peripheral portion.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010534902A (en) * 2007-07-26 2010-11-11 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Device for recirculation of cathode gas in fuel cell unit and method for shutting down fuel cell device having fuel cell unit
KR20180078539A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 대우조선해양 주식회사 Flap apparatus and method for blocking the water inlet in the buoyancy tank
EP3647637A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-06 Hamilton Sundstrand Corporation Variable flow controlled diaphragm valve based on shape memory alloy
KR20200071087A (en) * 2017-10-06 2020-06-18 엘텍 에스.피.에이. Hydraulic controls for liquid conduction equipment and systems

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010534902A (en) * 2007-07-26 2010-11-11 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト Device for recirculation of cathode gas in fuel cell unit and method for shutting down fuel cell device having fuel cell unit
US8691452B2 (en) 2007-07-26 2014-04-08 Daimler Ag Apparatus for recirculation of a cathode gas in a fuel cell arrangement, method for shutting down such a fuel cell arrangement
KR20180078539A (en) * 2016-12-30 2018-07-10 대우조선해양 주식회사 Flap apparatus and method for blocking the water inlet in the buoyancy tank
KR102614410B1 (en) 2016-12-30 2023-12-14 한화오션 주식회사 Flap apparatus and method for blocking the water inlet in the buoyancy tank
KR20200071087A (en) * 2017-10-06 2020-06-18 엘텍 에스.피.에이. Hydraulic controls for liquid conduction equipment and systems
JP2020535921A (en) * 2017-10-06 2020-12-10 エルテック・ソチエタ・ペル・アツィオーニEltek S.P.A. Hydraulic control device for liquid conduction equipment and systems
KR102653630B1 (en) * 2017-10-06 2024-04-01 엘텍 에스.피.에이. Hydraulic control devices for liquid conduction machines and systems
EP3647637A1 (en) * 2018-10-30 2020-05-06 Hamilton Sundstrand Corporation Variable flow controlled diaphragm valve based on shape memory alloy
US10982783B2 (en) 2018-10-30 2021-04-20 Hamilton Sunstrand Corporation Variable flow controlled diaphragm valve based on shape memory alloy

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