JP2020094675A - 弁制御装置、駆動制御装置及び流体制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁の調整に好適な弁制御装置、駆動制御装置及び流体制御装置を提供すること。【解決手段】実施形態の弁制御装置は、回転軸を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体に一端側が直接的又は間接的に接続されて、弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座との相対的な位置又は前記弁体と弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子と、回転子を挟持し、回転子の回転を可能とする一対の接触子と、一対の接触子に相対移動を生じさせる、圧電素子を含む移動部と、前記圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して一対の接触子によって回転子を回転させ、急峻なほうにより回転子と一対の接触子との間のすべりを生じさせて、回転子を任意の方向に回転させることで弁体と弁座との相対的な位置又は弁体と弁座間の接触力を制御する駆動制御部とを具備する。【選択図】図１

Description

本発明は、流路に流れる流体の調整に使用される弁を制御する弁制御装置、駆動制御装置及び流体制御装置に関する。

従来から、流路を流れる流体の流量や流速や圧力を調整する調整機器（例えば、スピードコントローラやレギュレータ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このような調整機器は、弁を備えており作業員が弁の開度を調整することによって流体の流量や流速や圧力が調整される。

特開２０１１−０４３１９６号公報

作業員が、調整作業の最後に弁の位置が固定されるように固定ナットで締め付けを行う際にバックラッシュ（バックラッシともいう。所謂、ガタ）によって固定ナットが締め付け位置からわずかにずれてしまい、これに対応して弁が調整された位置からずれてしまうことがあった。この結果、弁の調整精度が低下することがあった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、弁の調整に好適な弁制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決すべく、本発明の実施形態に係る弁制御装置は、回転軸を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子と、前記回転子を挟持し、相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子と、前記一対の接触子に相対移動を生じさせる、圧電素子を含む移動部と、前記圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせて、前記回転子を任意の方向に回転させることで前記弁体と前記弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる制御する駆動制御部と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、弁の調整に好適な弁制御装置、駆動制御装置及び流体制御装置を提供することができる。

第１実施形態に係る弁制御装置の構成図である。 弁調整機構の構成を概略的に示す図である。 制御部の構成を示す構成図である。 換算テーブルＴＢを示す概念図である。 制御装置の機能を示す機能ブロック図である。 制御部の回転子駆動部の構成を示す構成図である。 回転子を時計回りに正回転させるときの制御を説明するための図である。 時計回りに正回転する回転子の様子を示す概略図である。 回転子を反時計回りに逆回転させるときの制御を説明するための図である。 第２実施形態に係る流体制御装置１ａを示す一部断面図である。

（第１実施形態）

以下、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る弁制御装置１の構成図である。より具体的には、図１（ａ）は、流体調整装置３０（一例として、スピードコントローラ（流量調整弁））を制御する弁制御装置１の構成図であり、図１（ｂ）は、流体調整装置３０（一例として、レギュレータ（減圧弁））を制御する弁制御装置１の構成図である。図２は、弁調整機構１０の構成を概略的に示しており、弁調整機構１０を上方から平面視するとともに、制御装置２０を模式的に示している。

図１〜図２において、それぞれ互いに直交するｘ、ｙ及びｚの座標軸が図示されている。これらの座標軸によって、例えば図２を基準として方向がわかるようになっている。図２に模式的に示すように、弁調整機構１０（圧電慣性回転機構ともいう）を上方から平面視した場合、一対の接触子である接触子１０１及び接触子１０２の長手方向をｘ軸の方向（幅方向ともいう）、前後方向をｙ軸の方向（奥行方向ともいう）、高さ方向をｚ軸の方向（垂直方向ともいう）としている。また、図中の「○」の中に「×」が記載されたもの（例えば図１のｙ軸）は図面の表から裏に向かう矢印を意味し、図中の「○」の中に小さな「●」が記載されたもの（例えば図２のｚ軸）は、図面の裏から表に向かう矢印を意味する。

以下で説明する「流路」とは、流体用通路ともいい、流体（気体又は液体であり、圧力流体ともいう）が流れる経路のことをいう。そして、以下で説明する流体調整装置３０（スピードコントローラ３０ａやレギュレータ３０ｂ）は、流路の所定の箇所に配置されるものであり、スピードコントローラ３０ａ又はレギュレータ３０ｂが備える第１ポート３０１ａ又は第１ポート３０１ｂ、第２ポート３０２ａ又は第２ポート３０２ｂ、通路３０３ａ又は通路３０３ｂは、流路に連通して流路の一部として機能する。

また、以下で説明する「弁部３１０ａの開閉」や「弁部３１０ｂの開閉」とは、弁体３１１ａや弁体３１１ｂが意図した通り制御されることを示し、より具体的には、「弁部３１０ａが備える弁体３１１ａと当該弁体３１１ａによって閉鎖される弁座３１２ａとの相対的な位置が可変されること」、又は、「弁体３１１ｂと弁座３１２ｂ間の接触力が可変されること」を指す。なお「弁部３１０ａの開閉」には、「弁体３１１a（又は弁体３１１ｂ）と弁座３１２a（又は弁座３１２ｂ）との相対的な位置が可変された結果として、弁体３１１a（又は弁体３１１ｂ）と弁座３１２a（又は弁座３１２ｂ）間の接触力が可変されること」も含まれる。

また、以下の説明では回転子１０４が正回転または逆回転してz軸方向に進退するが、ここでは「正回転」は、図２に示すように弁調整機構１０を上方から平面視したときの時計回りであり、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を閉める方向の回転を指す。「逆回転」は、図２に示すように弁調整機構１０を上方から平面視したときの反時計回りであり、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を開ける方向の回転を指す。

また、以下で説明する「直接的に接続」とは、例えば、弁体３１１ａと弁調整機構１０が備える回転子１０４とが一体的に形成されたり、弁体３１１ａと回転子１０４とが直に触れるように連結されたりしている状態を指す。

「間接的に接続」とは、例えば、空間的に離間した状態の弁体３１１ｂと回転子１０４とが所定の部材を介して互いに接続されている状態を指す。

図１に示すように、弁制御装置１は、弁調整機構１０及び制御装置２０（駆動制御装置）を少なくとも具備する。弁制御装置１は、制御装置２０に駆動が制御された弁調整機構１０が、流体調整装置３０内の弁を開閉する装置であり、この結果流体の流量、流速又は圧力のうちの少なくとも一つが調整される。

なおこの第１実施形態では、流体調整装置３０は、制御装置１による制御対象であり弁制御装置１には含まれていないが、流体調整装置３０を弁制御装置１に含めてもよい。

流体調整装置３０は、スピードコントローラ３０ａやレギュレータ３０ｂに限定されず、流体の流量、流速又は圧力のうちの少なくとも一つを調整可能であれば、例えばスロットルバルブなど様々な装置が該当する。

（スピードコントローラ３０ａ）
図１（ａ）に示すようにスピードコントローラ３０ａは、本体３００ａ及び弁部３１０ａを少なくとも備える。なお、スピードコントローラ３０ａには、様々な構成及び形状のバリエーションが知られており、スピードコントローラ３０ａの構成及び形状は、図１に示す構成及び形状に限定されない。

本体３００ａには、第１ポート３０１ａ、第２ポート３０２ａ及びこれらと連通する通路３０３ａが形成されている。

弁部３１０ａは、弁体３１１ａ及び弁座３１２ａを備える。弁部３１０ａは、例えばニードル弁である。弁部３１０ａは、弁座３１２ａを境にして通路３０３ａを第１の通路３０４ａと第２の通路３０５ａに区分する。通路３０３ａの所定の箇所には、不必要な部位に流体が流入することを防止するためのＯリング３０６が設けられる。

弁体３１１ａは、ニードル状に形成されており、一端側は、弁調整機構１０が備える回転子１０４の一端側と直接的に接続され、この一端側とは逆側の端部は弁座３１２ａを閉鎖する。

なお、図１に示すスピードコントローラ３０ａでは、弁体３１１ａは、回転子１０４の一端側と直接的に接続されているが、間接的に接続されていてもよい。

以上のように構成されたスピードコントローラ３０ａでは、弁調整機構１０の回転子１０４が回転してｚ軸方向（軸Ｌ方向）に移動することによって、弁体３１１ａもｚ軸方向に移動して、弁座３１２ａの孔部３１３ａを閉鎖又は閉鎖を解除する（すなわち、弁部３１０ａが開閉される）。なお、回転子１０４の回転については後述する。

弁部３１０ａが開閉されることで第１の通路３０４ａから第２の通路３０５ａに向かって流体が流れる。このとき、弁部３１０ａの開度によって流体の流量が調整される。なお、反対に第２の通路３０５ａから第１の通路３０４ａに向かって流体が流れるようにしてもよい。

（レギュレータ３０ｂ）
図１（ｂ）に示すようにレギュレータ３０ｂは、本体３００ｂ、弁部３１０ｂ、調整スプリング３２０、ダイヤフラム３３０、スプリング受け皿３４０、接続ロッド３５０及び小スプリング３６０を少なくとも備える。なお、レギュレータ３０ｂには、様々な構成及び形状のバリエーションが知られており、レギュレータ３０ｂの構成及び形状は、図１に示す構成及び形状に限定されない。

本体３００ｂは、第１ポート３０１ｂ、第２ポート３０２ｂ及びこれらと連通する通路３０３ｂを備える。

弁部３１０ｂは、弁体３１１ｂ、弁座３１２ｂを備える。弁部３１０ｂは、弁座３１２ｂを境にして通路３０３ｂを第１の通路３０４ｂと第２の通路３０５ｂに区分する。

弁体３１１ｂは、調整スプリング３２０、ダイヤフラム３３０、スプリング受け皿３４０、接続ロッド３５０などを介して、間接的に回転子１０４に接続されている。弁体３１１ｂは、小スプリング３６０によって常時弁座３１２ｂの孔部３１３ｂを閉鎖する方向に押圧されている。弁体３１１ｂは、略円錐形状に形成された先端部３７０を有する略円柱状の部材であり、その頂部３７１（接続部）には接続ロッド３５０が接続され、傾斜面３７２が孔部３１３ｂ（閉鎖部）を閉鎖する。

以上のように構成されたレギュレータ３０ｂでは、弁調整機構１０の回転子１０４が回転してｚ軸方向に移動することによって、ダイヤフラム３３０が、調整スプリング３２０やスプリング受け皿３４０を介して押圧されたり、この押圧が解除されたりする。この際、弁部３１０ｂが開閉されて弁体３１１ｂと弁座３１２ｂとの接触力が可変され、流体の圧力が調整される。なお、スピードコントローラ３０ａと同様に流体は第１の通路３０４ｂから第２の通路３０５ｂに向かって流れるが、反対に第２の通路３０５ｂから第１の通路３０４ｂに向かって流れるようにしてもよい。

（弁調整機構１０）
図２及び図３に示すように、弁調整機構１０は、一対の接触子である接触子１０１及び接触子１０２、圧電素子１０３（移動部）、回転子１０４、慣性モーメント部材１０５を少なくとも備える。

弁調整機構１０は、流体調整装置３０に収容される。ただし、図示しない弁調整機構１０専用のハウジングを用意し、このハウジング内に弁調整機構１０を配置して流体調整装置３０に取り付けるように構成（すなわち、外付けの構成に）してもよい。

接触子１０１は、略Ｌ字状をなし、その短辺部１０１ａが圧電素子１０３の第１の接触端１０３ａに取り付けられている。また、接触子１０２は、略Ｌ字状をなし、その短辺部１０２ａが圧電素子１０３の第１の接触端１０３ａとは反対側の第２の接触端１０３ｂに取り付けられている。接触子１０１及び接触子１０２は、例えば、ステンレス鋼で構成されている。

回転子１０４は、円板状（又は円柱状）をなし、軸Ｌを中心として回転可能となっており、その周面が接触子１０１の長辺部１０１ｂ及び接触子１０２の長辺部１０２ｂに挟持されている。回転子１０４と接触子１０１及び接触子１０２との間には、所要の静摩擦力をもたせるような圧力が印加されている。回転子１０４は、例えば、ステンレス鋼で構成されている。

なお、安定な静摩擦力を得るため、回転子１０４に雄ねじを切り、接触子１０１及び接触子１０２には対応する溝を切ることも可能である。

圧電素子１０３としては、板状の圧電体が電極を挟んで複数積層されて構成された積層タイプのものを用いることができる。圧電体を構成する圧電材料としては、圧電効果を有するセラミック材料が用いられ、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３；ＰＺＴ）を用いることができる。圧電素子１０３の形状は、直方体、三角柱、六角柱、円柱などの種々の形状とすることができる。

慣性モーメント部材１０５は、回転子１０４に対し同軸的に固定して設けられ、回転子１０４よりも大径をなし、回転子１０４に対して慣性モーメントを与える。慣性モーメント部材１０５は、例えば、黄銅、ステンレス鋼等で構成されている。

以上のように構成された弁調整機構１０は、圧電素子１０３の駆動によって接触子１０１及び接触子１０２が互いに相対的に移動（以下、接触子１０１及び接触子１０２の駆動ともいう）して、結果的に回転子１０４が正回転又は逆回転し、回転方向に対応してｚ軸方向に移動（進退）する。なお、このことは後で詳述する。

（制御装置２０）
次に図３Ａ〜図４を用いて制御装置２０について説明する。図３Ａは、制御装置２０の構成を示す構成図である。図３Ｂは、換算テーブルＴＢの構成を示す構成図である。図３Ｃは、制御装置２０の制御部２４０の機能を示す機能ブロック図である。図４は、制御装置２０の回転子駆動部２５０の構成を示す構成図である。

図３Ａに示すように、制御装置２０は、電源部２１０、Ｉ／Ｏ部２２０、メモリ装置２３０、制御部２４０及び回転子駆動部２５０（ドライバともいう）を備えている。なお制御装置２０の配置位置は特に限定されず、弁調整機構１０と同様に流体調整装置３０に収容されてもよいし、流体調整装置３０には収容されずに空間的に離間された位置に配置されてもよい。

また、制御装置２０が備える一部の構成は流体調整装置３０に収容され、その他の一部の構成は流体調整装置３０には収容されずに空間的に離間された位置に配置されるように構成してもよい。例えば、Ｉ／Ｏ部２２０や回転子駆動部２５０は、流体調整装置３０に収容され、電源部２１０、メモリ装置２３０、制御部２４０は流体調整装置３０には収容されずに空間的に離間された位置に配置されないように構成してもよい。

このように、制御装置２０の全体、又は少なくとも一部が、流体調整装置３０に収容されない構成を有する弁制御装置１を弁制御システム１ともいう。弁制御システム１では、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの電子機器を制御装置２０として用いることができる。

ここでは図示を省略した例えばキーボードなどの入力装置からの入力（例えば、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開閉を指示する操作）を制御装置２０が受け付けるように構成することもでき、このような入力に基づいて流体調整装置３０を制御するようにしてもよい。また、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどの表示装置を接続するためのポートを制御装置２０が備えてもよい。

電源部２１０は、直流電源（ＤＣ電源）としての機能を少なくとも有し、各部に電力を供給する。電源部２１０は、図示しない種々の電気回路及び／又は電子回路を有しており、電流や電圧を制御することができる。より具体的には、電源部２１０は、例えば、トランス、オシレータ、スイッチングレギュレータ、インバータ又はコンバータなどのうち少なくとも一つの機能を備えることができる。

Ｉ／Ｏ部２２０は、制御装置２０の各部（例えば、回転子駆動部２５０）と圧電素子１０３を電気的に接続するためのインターフェースであり、圧電素子１０３の駆動制御（すなわち回転子１０４の回転制御）は、Ｉ／Ｏ部２２０を介して行われる。

またＩ／Ｏ部２２０は、制御装置２０が外部の装置と通信を行うためのインターフェースとしての機能も備えることもできる。通信は有線でも無線でもどちらでもよい。

Ｉ／Ｏ部２２０によって様々な信号を外部の装置と送受信可能になる。この信号には、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開閉を指示する信号や、流体調整装置３０内を流れる流体の流量、流速、圧力のうちの少なくとも一つを示す情報など、流体調整装置３０の弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開閉に必要な様々な情報を含めることができる。

メモリ装置２３０は、例えば、ＲＯＭ（read only memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）である。メモリ装置２３０には、例えば、回転子駆動部２５０を制御するためのプログラムや、データ（例えば、この後説明する換算テーブルＴＢ）、様々な設定値（例えば、この後説明する回転子駆動部２５０に供給する種々の電圧や電流の値や供給タイミングなどを示す情報）が記憶される。

制御部２４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro-processing Unit）、システムＬＳＩ、システムＬＳＩより小規模なＩＣチップ群などである。制御部２４０がプログラムを実行することで本実施形態で説明する種々の機能が実現される。

図３Ｂに示すようにメモリ装置２３０には、換算テーブルＴＢが記憶される。制御装置２０が図示しないネットワークを介してサーバやパソコンなどと通信可能に構成される場合には、メモリ装置２３０に換算テーブルＴＢを記憶しなくともよい。この場合、換算テーブルＴＢに格納される種々の数値は、ネットワークを介して適宜送受信される。

換算テーブルＴＢには少なくとも「駆動回数」、「回転量」及び「制御対象量」が対応付けられている。換算テーブルＴＢには「駆動回数」に対応させて駆動方向（すなわち、回転子１０４の回転方向）を示す情報を含めてもよい。

換算テーブルＴＢの各値は、様々なものが用いられるが、ここでは一例として「駆動回数」は、接触子１０１及び接触子１０２の相対的な移動回数（往復回数）とする。

また「回転量」は、上記した「駆動回数」で相対的に移動した接触子１０１及び接触子１０２によって回転した回転子１０４の変位量とする。回転量は、例えば、回転数（回）でもよいし、回転角度（度）でもよいし、回転角度（ラジアン：rａd）でもよいし、移動距離（上記した[ｎｍ]など）でもよい（図３Ｂでは一例として「ｒａｄ」としている。）。また、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開度（％）でもよいし、弁体３１１ｂと弁座３１２ｂ間の接触力でもよい。接触力は、[Ｎ]（ニュートン）など種々の単位で表現できる。

開度は、例えば０％〜１００％（弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）が完全に閉まった状態〜弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）が全開の状態）で表される。開度は駆動回数及び駆動方向から制御装置２０が算出してもよい。

「制御対象量」は、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開閉によって制御される制御対象の所定の物理量（物理値）とする。制御対象量は、例えば流体調整装置３０を流れる流体の流量（単位の例としては体積流量［ｍ＾３／ｓ］）、流速（単位の例としては［ｍ/ｓ］）、圧力（単位の例としては［Ｐａ］）のうちの少なくとも一つである。

ただし、上記の体積流量以外にも例えば、質量流量［ｋｇ／ｓ］でもよいし、流量［ｓｌｍ（standard liter (リットル)/min）］や流量［ｃｃｍ（cc/min）］でもよい（図３Ｂでは一例として「ｍ＾３／ｓ」としている。）。同様に流速や圧力も適宜設定される。

換算テーブルＴＢによって、例えば、流体調整装置３０を流れる流体の流量、流速、圧力のうちの少なくとも一つを所定の値にしたい場合に、どの程度の回転量で回転子１０４を回転させればよいか、そしてそのための駆動回数は何回かを制御装置２０が取得又は算出することができる。

また、換算テーブルＴＢによって、例えば、所定の駆動回数及び方向で回転子１０４を回転させた結果、流体調整装置３０を流れる流体の流量、流速、圧力がどの程度の値になるかを制御装置２０が取得又は算出することができる。

なお、換算テーブルＴＢを駆動回数と制御対象量とを対応させたテーブルとしてもよい。

図３Ｃに示すように、制御部２４０は、少なくとも信号受信部２４１、値算出部２４２及び回転子駆動部用制御部２４３として機能する。

信号受信部２４１は、Ｉ／Ｏ部２２０を介して種々の信号を受信する。例えば、信号受信部２４１は、上記した弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開閉を指示する信号や、目標とする調整量を外部から受信する。

値算出部２４２は、信号受信部２４１が受信した種々の信号に対応させて、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の制御に必要な様々な値を換算テーブルＴＢから取得又は算出する。より具体的には、値算出部２４２は、換算テーブルＴＢを参照して、各値（例えば、駆動回数や回転量や制御対象量の値）を取得する。また値算出部２４２は、上記したように必要に応じて開度を算出することもできる。

値算出部２４２は、例えば、開度０％の状態を基準として、接触子１０１及び接触子１０２の駆動回数に対応させて駆動回数の積算を含む種々の演算を行い、接触子１０１及び接触子１０２の駆動後の弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開度を算出する。このとき、値算出部２４２は、駆動方向を加味して積算値を適宜増減させる。結果として０〜１００％までの所定の開度が算出される。

なお、値算出部２４２は、回転量や制御対象量から開度を算出することもできる。また、値算出部２４２は、例えば所定の開度（仮に第１の開度とする）からこの所定の開度とは異なる開度（仮に第２の開度とする）に変更するための駆動回数や駆動方向を算出することもできる。

値算出部２４２は、開度を演算するのと同様に、換算テーブルＴＢを参照して駆動回数や回転量や制御対象量の値を必要に応じて算出することもできる。

回転子駆動部用制御部２４３は、値算出部２４２が取得又は算出した値に対応させて、図３Ａに示した回転子駆動部２５０を制御する。より具体的には、回転子駆動部用制御部２４３は、値算出部２４２が取得又は算出した値に対応させて、この後図４を参照して説明するチャージ動作指令信号、チャージ電流制限値指定電圧（チャージ電流制限値指令電圧やチャージ電流最大値指定電圧ともいう）、ディスチャージ動作指令信号及びディスチャージ電流制限値指定電圧（ディスチャージ電流制限値指令電圧やディスチャージ電流最大値指定電圧ともいう）を回転子駆動部２５０に入力する。これらの信号及び電圧により、回転子駆動部２５０による圧電素子１０３の駆動制御が可能となり、結果的に回転子１０４が回転及びｚ軸方向に移動し、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）が開閉される。

以上を要するに制御部２４０が換算テーブルＴＢを参照することによって、圧電素子１０３が制御されて、回転子１０４が回転して図１に示したｚ軸方向に移動する。結果的に弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）が開閉される。

図４に示すように回転子駆動部２５０は、チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２を備える。

チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２はスイッチング回路を構成している。チャージ電流制限回路２５１は、電源部２１０と圧電素子１０３とを接続して圧電素子１０３に電流をチャージし、ディスチャージ電流制限回路２５２は、圧電素子１０３から電流をディスチャージする。

チャージ電流制限回路２５１は、制御部２４０（図３Ｃ参照）の回転子駆動部用制御部２４３から入力されるチャージ動作指令信号（電流チャージ動作を指令する信号）がＯＮの間は、電源部２１０と圧電素子１０３との間を接続して圧電素子１０３に電流をチャージする。

その時に圧電素子１０３に流入するチャージ電流値は、制御部２４０の回転子駆動部用制御部２４３から入力されるチャージ電流制限値指定電圧にしたがって制限される。

すなわち、チャージ電流制限値指定電圧は、電源部２１０と圧電素子１０３との間を接続した時に圧電素子１０３に流入する電流の制限値（最大値）を指定するもので、流入する電流の最大値に比例して設定される。

ディスチャージ電流制限回路２５２は、制御部２４０の回転子駆動部用制御部２４３から入力されるディスチャージ動作指令信号（圧電素子１０３からの電流ディスチャージ動作を指令する信号）であり、ディスチャージ動作指令信号がＯＮの間は負荷である圧電素子１０３とアース間を接続し、圧電素子１０３の電流をディスチャージする。

その時に圧電素子１０３から流出する電流値はディスチャージ電流制限値指定電圧にしたがって制限される。

すなわち、ディスチャージ電流制限値指定電圧は、圧電素子１０３とアース間を接続した時に圧電素子１０３から流出する電流の制限値（最大値）を指定するもので、流出する電流の最大値に比例して指定される。

（動作の説明）
以下、図５Ａ〜図５Ｃを参照して、回転子１０４を回転させるときのチャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２による圧電素子１０３の駆動制御について説明する。

図５Ａは、回転子を時計回りに正回転（上記したように、図２に示すように弁調整機構１０を上方から平面視したときの時計回りであり、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を閉める方向の回転）させるときの制御を説明するための図である。図５Ｂは、時計回りに正回転する回転子の様子を説明するための概略図である。図５Ｃは、回転子を反時計回りに逆回転（図２に示すように弁調整機構１０を上方から平面視したときの反時計回りであり、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を開ける方向の回転）させるときの制御を説明するための図である。

まず、図５Ａ及び図５Ｂを参照して回転子１０４を正回転させる場合について説明する。

図５Ａに示すように、チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２において、チャージ電流制限値指定電圧及びディスチャージ電流制限値指定電圧は、チャージ動作指令信号及びディスチャージ動作指令信号がＯＮになる時点の前で予め印加されている。

チャージ電流制限値指定電圧値は比較的低い値に設定され、ディスチャージ電流制限値指令電圧は比較的高い値に設定されている。

チャージ動作指令信号がＯＮになると電源部２１０と負荷である圧電素子１０３との間は接続されるが、チャージ電流制限値指定電圧値が比較的低いため、圧電素子１０３に流入する電流値（圧電素子駆動電流波形）は低く、圧電素子１０３の両端電圧（圧電素子駆動電圧波形）は比較的緩い傾斜で上昇する。

つまり、圧電素子１０３はコンデンサと類似の電気的性質を持っているから、以下に説明するように、コンデンサと同様、電流値が低い場合は電圧傾斜が緩くなるのである。

コンデンサに一定電流源から電流を供給すると、コンデンサの両端電圧は時間に比例するような電圧となる。仮にコンデンサの静電容量をＣ、電流源からの供給電流をＩとすれば、コンデンサ両端電圧Ｖ及び電圧の時間傾斜は各々（１）式及び（２）式のようになる。
Ｖ＝Ｉ／Ｃ・ｔ （１）
ｄＶ／ｄｔ＝Ｉ／Ｃ （２）
電流値Ｉが低い場合は（２）式に示すようにｄＶ／ｄｔは低く、電圧傾斜は緩くなる。

そして、電圧が電源部２１０のＤＣ電源電圧に達すると流入する電流は自動的に停止する。圧電素子１０３はコンデンサの機能を持つので、流入する電流が停止した後も両端電圧は維持される。この際にチャージ動作指令信号はＯＦＦになる。

続いて、ディスチャージ動作指令信号がＯＮになると、アースと圧電素子１０３の間は接続されるが、ディスチャージ電流制限値指定電圧値が高いため、圧電素子１０３に流入する電流値（圧電素子駆動電流波形）は高く、上述したチャージ時点とは逆に、圧電素子１０３の両端電圧は急な傾斜で下降する。そして、電圧がアース電位に達すると流出する電流は自動的に停止する。このとき、圧電素子両端電圧はゼロに維持される。この際にディスチャージ動作指令信号はＯＦＦになる。

このようにチャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２による電流のチャージまたはディスチャージによって圧電素子１０３の両端に略鋸波状の電圧（圧電素子駆動電圧波形）が与えられて、圧電素子１０３が伸縮し、接触子１０１と接触子１０２との間に相対的な移動を生じさせることができる。

このとき、接触子１０１と接触子１０２の相対的な移動の加速度により慣性モーメント部材１０５に生じる回転運動の加速度による発生力が、回転子１０４と接触子１０１、及び、回転子１０４と接触子１０２との間の静摩擦力以下の場合には、回転子１０４は接触子１０１及び接触子１０２の相対的な移動によって回転運動し、静摩擦力より大きい場合には、回転子１０４と、接触子１０１及び接触子１０２との間にはすべりを生じる。

より具体的には、圧電素子１０３に緩やかな電圧変化を与えることによって、接触子１０２が緩やかに移動し、静摩擦力により回転子１０４を回転させることができ、また、急峻な電圧変化を与えることによって、接触子１０２が急激に移動して摩擦力に打ち勝つとともに、慣性モーメント部材１０５が作用し、回転子１０４と接触子１０１及び接触子１０２との間にすべりが生じて、接触子１０１と接触子１０２のみを移動させることができる。したがって、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜とが異なる、いわゆる鋸状波に類似した電圧波形を与えることにより回転子１０４の回転運動を所定期間継続させることができる。

すなわち、図５Ａに示したような制御の場合には、チャージ電流によって生じる緩やかな電圧上昇による圧電素子１０３の伸長（図５Ｂの矢印Ａｒ１参照）により、短辺部１０１ａとは反対側の長辺部１０１ｂの先端側が回転子１０４に近づく方向（図５Ｂの矢印Ａｒ２参照）に接触子１０１全体が後退し、短辺部１０２ａとは反対側の長辺部１０２ｂの先端側が回転子１０４から離れる方向（図５Ｂの矢印Ａｒ３参照）方向に接触子１０２全体が進出して、回転子１０４が時計回り方向（図５Ｂの矢印Ａｒ４参照）に回転する。次いで、ディスチャージ電流によって生じる急峻な電圧下降による圧電素子１０３の縮退（元に戻る）により、接触子１０１及び接触子１０２との間に滑りが生じ、回転子１０４が回転した状態のまま、接触子１０１及び接触子１０２の位置が元に戻る。これを繰り返すことにより、回転子１０４の時計回り方向の回転運動が継続する。回転した回転子１０４は、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を閉めるようにｚ軸方向に移動する。

次に図５Ｃを参照して、回転子１０４を反時計回りに逆回転させる場合について説明する。回転子１０４を反時計回りに逆回転させる場合にもおいても、チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２において、チャージ電流制限値指定電圧及びディスチャージ電流制限値指定電圧は、チャージ動作指令信号及びディスチャージ動作指令信号がＯＮになる時点の前で予め印加されている。

チャージ電流制限値指定電圧は比較的高い値に設定され、ディスチャージ電流制限値指定電圧は比較的低い値に設定されている。

チャージ動作指令信号がＯＮになると電源部２１０と圧電素子１０３との間は接続されるが、チャージ電流最大値指定電圧値が高いため、圧電素子１０３に流入する電流値（圧電素子駆動電流波形）は高く、圧電素子１０３の両端電圧は急な傾斜で上昇し、ＤＣ電源電圧に達すると流入する電流は自動的に停止する。

続いて、ディスチャージ動作指令信号がＯＮになると、アースと圧電素子１０３の間は接続されるが、ディスチャージ電流制限値指定電圧値が比較的低いため、圧電素子１０３に流入する電流値（圧電素子駆動電流波形）は低く、圧電素子両端電圧は緩い傾斜で下降し、アース電位達すると流出する電流は自動的に停止する。

図５Ｃに示すような圧電素子駆動波形により、チャージ電流によって慣性モーメント部材１０５に対して生じる加速度により発生する力は、回転子１０４と接触子１０１、及び、回転子１０４と接触子１０２間の静摩擦力を超え、一方、ディスチャージ電流によって慣性モーメント部材１０５に対して生じる加速度により発生する力は回転子１０４と接触子１０１、及び、回転子１０４と接触子１０２間の静摩擦力を超えないように構成される。

すなわち、図５Ｃの場合には、チャージ電流によって生じる急峻な電圧上昇による圧電素子１０３の伸長により、回転子１０４と接触子１０１及び接触子１０２との間に滑りが生じる。次いで、ディスチャージ電流によって生じる緩やかな電圧下降による圧電素子１０３の縮退（もとに戻る）により、接触子１０１及び接触子１０２が元に戻るように移動して、回転子１０４が反時計回り方向に回転する（すなわち、回転子１０４は、図５Ｂに示した状態とは逆方向に回転する）。これを繰り返すことにより、回転子１０４の反時計回り方向の回転運動が継続する。回転した回転子１０４は、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を開けるようにｚ軸方向に移動する。

以上のように、チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２による圧電素子１０３へのチャージ電流又はディスチャージ電流によって、圧電素子１０３の圧電素子駆動電圧波形は、立ち上がりと立ち下がりで傾斜の異なる鋸波形状となるが、立ち上がりの傾斜と立ち下がりの傾斜角度が異なるのであれば、圧電素子駆動電圧波形は、所謂三角波に近似するような波形状や台形状の波形状でもよい

また、回転子駆動部用制御部２４３は、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）に無理な力がかかるような方向へ回転子１０４が回転しないように回転子駆動部２５０を制御することができる。

「弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）に無理な力がかかるような方向」とは、例えば、開度が０％を超えてさらに弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を閉めるような方向である。同様に開度が１００％を超えてさらに弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）を開けるような方向である。

以上説明した様に、第１実施形態に係る弁制御装置１は、回転軸（軸Ｌ）を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体（弁体３１１ａ又は弁体３１１ｂ）に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座（弁座３１２ａ又は弁座３１２ｂ）との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子（回転子１０４）と、前記回転子を挟持し、相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子（接触子１０１及び接触子１０２）と、前記一対の接触子に相対移動を生じさせる、圧電素子（圧電素子１０３）を含む移動部と、前記圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせて、前記回転子を任意の方向に回転させることで前記弁体と前記弁座との相対的な位置を制御する駆動制御部（回転子駆動部２５０）と、を具備することを特徴とする。

弁制御装置１では、回転子１０４は、圧電素子１０３が駆動されない状態のときは、位置が固定されるため、弁体３１１ａ（又は弁体３１１ｂ）の調整作業の最後に弁体３１１ａ（又は弁体３１１ｂ）の位置が固定されるようなロック機構（例えば、固定ナット）を備えなくてもよくなる。この結果、例えば、ニードル弁の軸心方向への調整後に固定ナットのバックラッシュにより調整がずれてしまうようなことが防止される。

固定ナットを備える場合、例えば、大型機械が稼働している工場では振動によって固定ナットが緩み、調整位置がずれてしまう場合があるが、弁制御装置１は、固定ナットを備えなくてもよいので、このような場所に使用されるのに好適である。

また、回転子１０４は、ナノメートル（ｎｍ）、マイクロメートル（μｍ）、ミリメートル（ｍｍ）など小さい単位で回転するので、作業員の手作業による調整よりも精密な調整が可能である。また、作業員の手作業による調整よりも調整の再現性が極めて高く、複数回調整する場合の各回の調整誤差を少なくすることができる。すなわち、安定した調整が可能となる。

第１実施形態に係る弁制御装置１の前記駆動制御部（回転子駆動部２５０）は、
前記回転子の第１の位置から第２の位置までの回転量の値と、当該回転量となるために前記一対の接触子を駆動させる回数（駆動回数）の値と、前記流体に関する物理値（制御対象量）とが対応付けられたテーブル（換算テーブルＴＢ）から得られるこれらの値の内のいずれかの値に対応させて前記回転子（回転子１０４）を回転させることを特徴とする。

例えば、ＤＣモータやエンコーダを用いて回転子１０４の回転位置を検出するような構成も考えられるが、これらを用いる場合構造が複雑化したり、装置が巨大化したりする恐れがある。

弁制御装置１では、換算テーブルＴＢから得られる値によって、圧電素子１０３を駆動させて回転子１０４を回転させるので構造を単純化させやすくなる。また、ＤＣモータやエンコーダの替わりにステッピングモータを用いて回転子１０４を回転させる構成も考えられるが、ステッピングモータを用いる場合も装置が巨大化する恐れがある。これに比べて、圧電素子１０３を利用した回転子１０４の回転機構は、装置の小型化に好適である。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、前記圧電素子（圧電素子１０３）に電力を供給する直流電源（電源部２１０）をさらに具備し、前記駆動制御部（回転子駆動部２５０）が、前記直流電源及び前記圧電素子間の電流の流れを制御して、前記圧電素子の端子間に印加される電圧の前記電圧波形を鋸波状又は台形状に制御することを特徴とする。

弁制御装置１では、鋸波状又は台形状の電圧波形によって回転子１０４を好適に駆動させることができる。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、流体用通路（流路）に連通する第１連結部（第１ポート３０１ａ）と第２連結部（第２ポート３０２ａ）とを有し、かつ、前記第１連結部と前記第２連結部を連通する通路（通路３０３ａ）を有す本体（本体３００ａ）を具備し、前記回転子（回転子１０４）の一端側は、前記本体内で前記弁体（弁体３１１ａ）に直接的又は間接的に接続されており、前記弁体及び前記弁座（弁座３１２ａ）の前記相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の前記接触力の可変によって前記通路を流れる流体の流量、流速、圧力のうちの少なくとも一つの調整されることを特徴とする。

弁制御装置１は、流体の流量、流速、圧力のうちの少なくとも一つを好適に調整することができる。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、弁体（弁体３１１ａ）及び前記弁座（弁座３１２ａ）は、前記本体（本体３００ａ）内部に配置された開閉可能なニードル弁機構であることを特徴とする。

弁制御装置１は、ニードル弁の開閉制御に好適である。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、前記通路（通路３０３ａ）は、前記弁座（弁座３１２ａ）によって第１の通路（第１の通路３０４ａ）と第２の通路（第２の通路３０５ａ）に区分され、前記弁座は、前記流体が通って第１の通路から第２の通路に流れるための孔部（孔部３１３ａ）を備え、前記弁体（弁体３１１ａ）は、前記回転子（回転子１０４）の一端側と直接的又は間接的に接続される第１の端部と、当該第１の端部とは逆側であり前記孔部を閉鎖可能な第２の端部とを備え、前記駆動制御部（回転子駆動部２５０）が、前記回転子を任意の方向に回転させることによって、前記弁体が前記孔部を閉鎖する又は閉鎖を解除する方向に移動して前記弁体と前記弁座との相対的な位置又は弁体と弁座間の接触力が可変され、前記流体の圧力、流量及び流速の少なくとも一つが調整されることを特徴とする。

弁制御装置１は、回転子駆動部２５０が回転子１０４を任意の方向に回転させることによって、弁体３１１ａと弁座３１２ａとの相対的な位置又は弁体３１１ａと弁座３１２ａの接触力を容易に可変することができる。この結果、上記のように構成された装置における流体の圧力、流量及び流速の少なくとも一つを好適に調整することができる。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、前記通路（通路３０３ｂ）は、前記弁座（弁座３１２ｂ）によって第１の通路（第１の通路３０４ｂ）と第２の通路（第２の通路３０５ｂ）に区分され、前記弁座は、前記流体が通って前記第１の通路から前記第２の通路に流れるための孔部（孔部３１３ｂ）を備え、前記弁体（弁体３１１ｂ）は、前記回転子（回転子１０４）の一端側に弾性体（調整スプリング３２０及び／又はダイヤフラム３３０）を介して接続される接続部（頂部３７１）と、前記孔部を閉鎖可能な閉鎖部（傾斜面３７２）とを備え、前記駆動制御部（回転子駆動部２５０）が、前記回転子（回転子１０４）を任意の方向に回転させることによって、前記弁体が前記孔部を閉鎖する又は閉鎖を解除する方向に移動して前記弁体と前記弁座との前記接触力が可変され前記流体の圧力が調整されることを特徴とする。

弁制御装置１は、回転子駆動部２５０が回転子１０４を任意の方向に回転させることによって、弁体３１１ｂが孔部３１３ｂを閉鎖する又は閉鎖を解除する方向に移動して弁体３１１ｂと弁座３１２ｂとの接触力を容易に可変することができる。この結果、上記のように構成された装置における流体の圧力の調整に好適である。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、前記駆動制御部（回転子駆動部２５０）は、前記直流電源（電源部２１０）に接続され、前記圧電素子（圧電素子１０３）に電流をチャージするとともに、前記チャージ電流を制限するチャージ電流制限回路（チャージ電流制限回路２５１）と、前記圧電素子から電流をディスチャージするとともに、前記ディスチャージ電流を制限するディスチャージ電流制限回路（ディスチャージ電流制限回路２５２）と、を有し、前記チャージ電流制限回路には、制御入力として、前記直流電源から前記圧電素子への電流チャージ動作を指令するチャージ動作指令信号と、前記圧電素子に流入する電流の制限値を指定するチャージ電流制限値指令電圧（チャージ電流制限値指定電圧）とが入力され、前記ディスチャージ電流制限回路には、制御入力として、前記圧電素子からの電流ディスチャージ動作を指令するディスチャージ動作指令信号と、前記圧電素子から流出する電流の制限値を指定するディスチャージ電流制限値指令電圧（ディスチャージ電流制限値指定電圧）とが入力されることを特徴とする。

また、第１実施形態に係る弁制御装置１は、チャージ動作指令信号（チャージ電流制限値指定電圧）は、前記圧電素子（圧電素子１０３）に印加される電圧値が前記直流電源（電源部２１０）の電圧までに至るまでの任意の電圧に達した際に停止されることを特徴とする。

弁制御装置１では、回転子駆動部２５０が上記構成を備えることによって、圧電素子１０３の両端に略鋸波状又は台形状の電圧（圧電素子駆動電圧波形）を与えることができる。この結果、圧電素子１０３を伸縮させて、接触子１０１と接触子１０２との間に相対的な移動を生じさせて、回転子１０４を回転させることができる。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、前記回転子（回転子１０４）に対し同軸的に固定され、前記回転子に対して慣性モーメントを与える慣性モーメント部材（慣性モーメント部材１０５）をさらに具備することを特徴とする。

慣性モーメント部材１０５は、回転子１０４に慣性モーメントを与えることができ、急峻な電圧変化を与えられた圧電素子１０３の駆動によって、回転子１０４と接触子１０１及び接触子１０２との間にすべりを生じさせるのに好適である。

第１実施形態に係る弁制御装置１は、前記一対の接触子（接触子１０１及び接触子１０２）の相対移動の加速度により前記慣性モーメント部材（慣性モーメント部材１０５）に生じる回転運動の加速度による発生力が、前記回転子と前記一対の接触子との間の静摩擦力以下の場合に、前記回転子は回転運動し、前記一対の接触子の相対移動の加速度により前記慣性モーメント部材に生じる回転運動の加速度による発生力が、前記回転子と前記一対の接触子との間の静摩擦力より大きい場合に、前記回転子と前記一対の接触子との間にすべりが生じることを特徴とする。

弁制御装置１では、回転子１０４を回転運動させることと、回転子１０４と、接触子１０１及び接触子１０２との間にすべりが生じさせることとを交互に繰り返すことによって、一方方向（例えば、正転の方向）または逆の一方方向（例えば、逆転の方向）に回転子１０４を回転させ続けることができる。

第１実施形態に係る制御装置２０は、回転軸（軸Ｌ）を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体（弁体３１１ａ又は弁体３１１ｂ）に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座（弁座３１２ａ又は弁座３１２ｂ）との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子（回転子１０４）と、所定の圧力で前記回転子を挟持し、互いの相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子（接触子１０１及び接触子１０２）と、を有し、圧電素子（圧電素子１０３）に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせる弁制御装置に用いる駆動制御装置であって、直流電源（電源部２１０）と、前記圧電素子に対して電流のチャージ及びディスチャージを行い、チャージ電流及びディスチャージ電流を制限するスイッチング回路（チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２）と、を有し、前記スイッチング回路は、前記圧電素子に対する前記チャージ電流と前記ディスチャージ電流の電流値を異ならせることにより、前記圧電素子に、前記電圧波形を印加することを特徴とする。

制御装置２０は、上記構成を備えることによって、圧電素子１０３の両端に略鋸波状又は台形状の電圧（圧電素子駆動電圧波形）を与えることができる。この結果、圧電素子１０３を伸縮させて、接触子１０１と接触子１０２との間に相対的な移動を生じさせて、回転子１０４を回転させることができる。

第１実施形態に係る制御装置２０は、前記スイッチング回路（チャージ電流制限回路２５１及びディスチャージ電流制限回路２５２）は、前記直流電源（電源部２１０）に接続され、前記圧電素子（圧電素子１０３）に電流をチャージするとともに、前記チャージ電流を制限するチャージ電流制限回路（チャージ電流制限回路２５１）と、前記圧電素子から電流をディスチャージするとともに、前記ディスチャージ電流を制限するディスチャージ電流制限回路（ディスチャージ電流制限回路２５２）と、を有し、前記チャージ電流制限回路には、制御入力として、前記直流電源から前記圧電素子への電流チャージ動作を指令するチャージ動作指令信号と、前記圧電素子に流入する電流の制限値を指定するチャージ電流制限値指令電圧（チャージ電流制限値指定電圧）とが入力され、前記ディスチャージ電流制限回路には、制御入力として、前記圧電素子からの電流ディスチャージ動作を指令するディスチャージ動作指令信号と、前記圧電素子から流出する電流の制限値を指定するディスチャージ電流制限値指令電圧（ディスチャージ電流制限値指定電圧）とが入力されることを特徴とする。

また、第１実施形態に係る制御装置２０は、前記チャージ動作指令信号は前記圧電素子（圧電素子１０３）に印加される電圧値が前記直流電源（電源部２１０）の電圧までに至るまでの任意の電圧に達した際に停止されることを特徴とする。

制御装置２０が上記構成を備えることによって、圧電素子１０３の両端に略鋸波状又は台形状の電圧（圧電素子駆動電圧波形）を与えることができる。この結果、圧電素子１０３を伸縮させ、そして接触子１０１と接触子１０２との間に相対的な移動を生じさせて、回転子１０４を回転させることができる。

第１実施形態に係る制御装置２０は、前記回転子（回転子１０４）の第１の位置から第２の位置までの回転量の値と、当該回転量となるために前記一対の接触子を駆動させる回数（駆動回数）の値と、前記流体に関する物理値（制御対象量）とが対応付けられたテーブル（換算テーブルＴＢ）から得られるこれらの値の内のいずれかの値に対応させて前記回転子を回転させることを特徴とする。

制御装置２０では、制御対象量の値を換算テーブルＴＢから参照することで、回転子１０４をどの程度回転させればよいのか（又は接触子１０１と接触子１０２を何回駆動させればよいのか）という情報を容易に得ることができる。すなわち、調整目標とする制御対象量までの回転子１０４の回転制御が換算テーブルＴＢを参照することで容易になる。

（第２実施形態）
次に、図６を用いて弁制御装置１の第２実施形態である流体制御装置１ａについて説明する。図６は、弁制御装置１の第２実施形態について説明するための一部断面図である。以下の説明では、第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

図６に示すように、流体制御装置１ａは、弁制御装置１を、エアシリンダ４０の制御に適用する実施形態である。エアシリンダ４０は、エアの力でシリンダ本体４１０内部のピストンロッド４１１が往復移動するように構成されている。

エアシリンダ４０には、弁調整機構１０を収容した複数の流体調整装置３０（例えば、一対のスピードコントローラ３０ａ）が取り付けられている。

このような構成では、スピードコントローラ３０ａの弁部３１０ａの開度によって、エアの流量を制御してピストンロッド４１１の移動速度を適宜変更することができ、一対のスピードコントローラ３０ａの内の一方の弁部３１０ａの開度と、もう一方のスピードコントローラ３０ａの弁部３１０ａの開度とを異ならせることで、例えば、ピストンロッド４１１の往路と復路とで移動スピードを異なるようにするなど様々な制御が可能となる。

制御装置２０の制御部２４０は、換算テーブルＴＢに基づいて一対のスピードコントローラ３０ａをそれぞれ独立的に制御することができる。なお、弁制御装置１の適用例はエアシリンダに限定されず、液体によってシリンダを移動させるような構成にも適用可能である。

第２の実施形態に係る流体制御装置１ａは、制御部２４０が一対のスピードコントローラ３０ａを制御するものであるが、制御部２４０がさらに多くのスピードコントローラ３０ａをそれぞれ独立的に制御するようにしてもよい。また、少なくとも一つのスピードコントローラ３０ａと少なくとも一つのレギュレータ３０ｂとを混在させて、制御部２４０がそれぞれを独立的に制御するようにしてもよい。

第２実施形態に係る流体制御装置１ａは、回転軸（軸Ｌ）を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体（弁体３１１ａ又は弁体３１１ｂ）に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座（弁座３１２ａ又は弁座３１２ｂ）との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子（回転子１０４）と、前記回転子を挟持し、相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子（接触子１０１及び接触子１０２）と、前記一対の接触子に相対移動を生じさせる、圧電素子（圧電素子１０３）を含む移動部とを具備する複数の圧電慣性回転機構（弁調整機構１０）と、個々の圧電慣性回転機構について、前記圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせて、前記回転子を任意の方向に回転させることで前記弁体と前記弁座との相対的な位置を制御する駆動制御部（制御装置２０）と、前記複数の圧電慣性回転機構が取り付けられる本体部（シリンダ本体４１０）と、前記本体部内に配置され、前記駆動制御部によって制御された前記弁体と弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力の可変によって移動が制御されるピストン部（ピストンロッド４１１）とを備えるエアシリンダ（エアシリンダ４０）と、を具備することを特徴とする。

流体制御装置１ａでは、制御装置２０が複数の弁調整機構１０を制御することによってエアシリンダ４０の移動を制御することができる。流体制御装置１ａでは、弁制御装置１と同様の上記した効果を得ることができ、エアシリンダ４０を好適に制御することができる。

（その他の実施形態）
本願発明は、上記第１実施形態及び第２実施形態に限定されず、さらに種々の変形・変更が可能である。例えば、弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開度が制御されるたびに、この開度を計数して表示する計数機を有するようにしてもよい。弁制御装置１では、制御部２４０が弁調整機構１０を機械的に制御して弁部３１０ａ（又は弁部３１０ｂ）の開度を制御するので、開度の計数を容易に行うことができる。

また、弁制御装置１に外部センサー（例えば、圧力センサや流量計など）を設けられてもよい。圧力センサーを設ければ、例えば、弁体３１１ｂと弁座３１２ｂ間の接触力をリアルタイムで計測し制御できる。同じく、流量計を設ければ、例えば、弁体３１１ａと弁座３１２ａの開閉位置をリアルタイムで計測し制御できる。

以上のように、本発明は、弁の調整に好適な弁制御装置を提供することができる。

１ ：弁制御装置
１ａ ：流体制御装置
１０ ：弁調整機構
２０ ：制御装置
３０ ：流体調整装置
３０ａ ：スピードコントローラ
３０ｂ ：レギュレータ
４０ ：エアシリンダ
１０１ ：接触子
１０２ ：接触子
１０３ ：圧電素子
１０４ ：回転子
１０５ ：慣性モーメント部材
２１０ ：電源部
２２０ ：Ｉ／Ｏ部
２３０ ：メモリ装置
２４０ ：制御部
２４１ ：信号受信部
２４２ ：値算出部
２４３ ：回転子駆動部用制御部
２５０ ：回転子駆動部
２５１ ：チャージ電流制限回路
２５２ ：ディスチャージ電流制限回路
３００ ：本体
３００ａ ：本体
３００ｂ ：本体
３０１ ：第１ポート
３０２ ：第２ポート
３０３ ：通路
３０４ａ ：第１の通路
３０４ｂ ：第１の通路
３０５ａ ：第２の通路
３０５ｂ ：第２の通路
３０６ ：Ｏリング
３１０ａ ：弁部
３１０ｂ ：弁部
３１１ａ ：弁体
３１１ｂ ：弁体
３１２ａ ：弁座
３１２ｂ ：弁座
３１３ａ ：孔部
３２０ ：調整スプリング
３３０ ：ダイヤフラム
３４０ ：スプリング受け皿
３５０ ：接続ロッド
３６０ ：小スプリング
３７０ ：先端部
３７１ ：頂部
３７２ ：傾斜面
４１１ ：ピストンロッド

Claims (16)

1. 回転軸を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子と、
   前記回転子を挟持し、相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子と、
   前記一対の接触子に相対移動を生じさせる、圧電素子を含む移動部と、
   前記圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせて、前記回転子を任意の方向に回転させることで前記弁体と前記弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を制御する駆動制御部と、
   を具備することを特徴とする弁制御装置。
2. 前記駆動制御部は、
   前記回転子の第１の位置から第２の位置までの回転量の値と、当該回転量となるために前記一対の接触子を駆動させる回数の値と、前記流体に関する物理値とが対応付けられたテーブルから得られるこれらの値の内のいずれかの値に対応させて前記回転子を回転させることを特徴とする請求項１に記載の弁制御装置。
3. 前記圧電素子に電力を供給する直流電源をさらに具備し、
   前記駆動制御部が、前記直流電源及び前記圧電素子間の電流の流れを制御して、前記圧電素子の端子間に印加される電圧の前記電圧波形を鋸波状又は台形状に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の弁制御装置。
4. 流体用通路に連通する第１連結部と第２連結部とを有し、かつ、前記第１連結部と前記第２連結部を連通する通路を有す本体を具備し、
   前記回転子の一端側は、前記本体内で前記弁体に直接的又は間接的に接続されており、
   前記弁体及び前記弁座の前記相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の前記接触力の可変によって前記通路を流れる流体の流量、流速、圧力のうちの少なくとも一つが調整されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の弁制御装置。
5. 前記弁体及び前記弁座は、前記本体内部に配置された開閉可能なニードル弁機構であることを特徴とする請求項４に記載の弁制御装置。
6. 前記通路は、前記弁座によって第１の通路と第２の通路に区分され、
   前記弁座は、前記流体が通って第１の通路から第２の通路に流れるための孔部を備え、
   前記弁体は、前記回転子の一端側と直接的又は間接的に接続される第１の端部と、当該第１の端部とは逆側であり前記孔部を閉鎖可能な第２の端部とを備え、
   前記駆動制御部が、前記回転子を任意の方向に回転させることによって、前記弁体が前記孔部を閉鎖する又は閉鎖を解除する方向に移動して前記弁体と前記弁座との相対的な位置又は弁体と弁座間の接触力が可変され、前記流体の圧力、流量及び流速の少なくとも一つが調整されること
   を特徴とする請求項５に記載の弁制御装置。
7. 前記通路は、前記弁座によって第１の通路と第２の通路に区分され、
   前記弁座は、前記流体が通って前記第１の通路から前記第２の通路に流れるための孔部を備え、
   前記弁体は、前記回転子の一端側に弾性体を介して接続される接続部と、前記孔部を閉鎖可能な閉鎖部とを備え、
   前記駆動制御部が、前記回転子を任意の方向に回転させることによって、前記弁体が前記孔部を閉鎖する又は閉鎖を解除する方向に移動して前記弁体と前記弁座との前記接触力が可変され前記流体の圧力が調整されることを特徴とする請求項４に記載の弁制御装置。
8. 前記駆動制御部は、
   前記直流電源に接続され、前記圧電素子に電流をチャージするとともに、前記チャージ電流を制限するチャージ電流制限回路と、
   前記圧電素子から電流をディスチャージするとともに、前記ディスチャージ電流を制限するディスチャージ電流制限回路と、を有し、前記チャージ電流制限回路には、制御入力として、前記直流電源から前記圧電素子への電流チャージ動作を指令するチャージ動作指令信号と、前記圧電素子に流入する電流の制限値を指定するチャージ電流制限値指令電圧とが入力され、
   前記ディスチャージ電流制限回路には、制御入力として、前記圧電素子からの電流ディスチャージ動作を指令するディスチャージ動作指令信号と、前記圧電素子から流出する電流の制限値を指定するディスチャージ電流制限値指令電圧とが入力されることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の弁制御装置。
9. 前記チャージ動作指令信号は、前記圧電素子に印加される電圧値が前記直流電源の電圧までに至るまでの任意の電圧に達した際に停止されることを特徴とする請求項８に記載の弁制御装置。
10. 前記回転子に対し同軸的に固定され、前記回転子に対して慣性モーメントを与える慣性モーメント部材をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の弁制御装置。
11. 前記一対の接触子の相対移動の加速度により前記慣性モーメント部材に生じる回転運動の加速度による発生力が、前記回転子と前記一対の接触子との間の静摩擦力以下の場合に、前記回転子は回転運動し、
    前記一対の接触子の相対移動の加速度により前記慣性モーメント部材に生じる回転運動の加速度による発生力が、前記回転子と前記一対の接触子との間の静摩擦力より大きい場合に、前記回転子と前記一対の接触子との間にすべりが生じることを特徴とする請求項１０に記載の弁制御装置。
12. 回転軸を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子と、所定の圧力で前記回転子を挟持し、互いの相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子と、を有し、圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせる弁制御装置に用いる駆動制御装置であって、
    直流電源と、
    前記圧電素子に対して電流のチャージ及びディスチャージを行い、チャージ電流及びディスチャージ電流を制限するスイッチング回路と、
    を有し、
    前記スイッチング回路は、前記圧電素子に対する前記チャージ電流と前記ディスチャージ電流の電流値を異ならせることにより、前記圧電素子に、前記電圧波形を印加することを特徴とする弁制御装置に用いる駆動制御装置。
13. 前記スイッチング回路は、
    前記直流電源に接続され、前記圧電素子に電流をチャージするとともに、前記チャージ電流を制限するチャージ電流制限回路と、
    前記圧電素子から電流をディスチャージするとともに、前記ディスチャージ電流を制限するディスチャージ電流制限回路と、
    を有し、
    前記チャージ電流制限回路には、制御入力として、前記直流電源から前記圧電素子への電流チャージ動作を指令するチャージ動作指令信号と、前記圧電素子に流入する電流の制限値を指定するチャージ電流制限値指令電圧とが入力され、
    前記ディスチャージ電流制限回路には、制御入力として、前記圧電素子からの電流ディスチャージ動作を指令するディスチャージ動作指令信号と、前記圧電素子から流出する電流の制限値を指定するディスチャージ電流制限値指令電圧とが入力されることを特徴とする請求項１２に記載の弁制御装置に用いる駆動制御装置。
14. 前記チャージ動作指令信号は、前記圧電素子に印加される電圧値が前記直流電源の電圧までに至るまでの任意の電圧に達した際に停止されることを特徴とする請求項１３に記載の弁制御装置に用いる駆動制御装置。
15. 前記回転子の第１の位置から第２の位置までの回転量の値と、当該回転量となるために前記一対の接触子を駆動させる回数の値と、前記流体に関する物理値とが対応付けられたテーブルから得られるこれらの値の内のいずれかの値に対応させて前記回転子を回転させることを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれかに記載の弁制御装置に用いる駆動制御装置。
16. 回転軸を中心として回転可能に設けられ、流体が流れる流路内に少なくとも一部が位置される弁体に一端側が直接的又は間接的に接続されて、回転によって、前記弁体と当該弁体によって閉鎖される弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力を可変させる棒状の回転子と、前記回転子を挟持し、相対移動により、前記回転子の回転を可能とする一対の接触子と、前記一対の接触子に相対移動を生じさせる、圧電素子を含む移動部とを具備する複数の圧電慣性回転機構と、
    個々の圧電慣性回転機構について、前記圧電素子に、立ち上がりの傾斜と立下りの傾斜が異なる電圧波形を印加して、前記電圧波形の前記立ち上がりの傾斜及び前記立下りの傾斜のうち、緩やかなほうにより、前記一対の接触子によって前記回転子を回転させ、急峻なほうにより前記回転子と前記一対の接触子との間のすべりを生じさせて、前記回転子を任意の方向に回転させることで前記弁体と前記弁座との相対的な位置を制御する駆動制御部と、
    前記複数の圧電慣性回転機構が取り付けられる本体部と、前記本体部内に配置され、前記駆動制御部によって制御された前記弁体と弁座との相対的な位置又は前記弁体と前記弁座間の接触力の可変によって移動が制御されるピストン部とを備えるエアシリンダと、
    を具備することを特徴とする流体制御装置。
    
    

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