JP2561050Y2 - 流量拡大制御弁 - Google Patents
流量拡大制御弁Info
- Publication number
- JP2561050Y2 JP2561050Y2 JP8276391U JP8276391U JP2561050Y2 JP 2561050 Y2 JP2561050 Y2 JP 2561050Y2 JP 8276391 U JP8276391 U JP 8276391U JP 8276391 U JP8276391 U JP 8276391U JP 2561050 Y2 JP2561050 Y2 JP 2561050Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flapper
- control valve
- leaf spring
- flow rate
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Lift Valve (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、各種流体の流量を制御
する流量制御弁に関し、特に、弁口が設けられたノズル
接弁面とフラッパとの微小間隙を制御することにより、
ノズル口径を大きくすることなしに、またアクチュエー
タの変位量を拡大することなしに比較的大きな流量を制
御する制御弁に関する。
する流量制御弁に関し、特に、弁口が設けられたノズル
接弁面とフラッパとの微小間隙を制御することにより、
ノズル口径を大きくすることなしに、またアクチュエー
タの変位量を拡大することなしに比較的大きな流量を制
御する制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電熱式熱膨張素子の一端にフラッ
パを取付け、熱膨張素子の伸縮によりフラッパを変位さ
せてノズルとフラッパとの間の間隙を制御する形式の流
量制御弁が古くから使われている。この流量制御弁は、
熱膨張利用のためにストロークが数十μｍ程度に限ら
れ、大流量の制御のためには機械的なてこにより変位を
拡大するなど複雑な構造となり、レスポンスも遅いとい
う欠点があった。
パを取付け、熱膨張素子の伸縮によりフラッパを変位さ
せてノズルとフラッパとの間の間隙を制御する形式の流
量制御弁が古くから使われている。この流量制御弁は、
熱膨張利用のためにストロークが数十μｍ程度に限ら
れ、大流量の制御のためには機械的なてこにより変位を
拡大するなど複雑な構造となり、レスポンスも遅いとい
う欠点があった。
【０００３】最近、積層圧電素子（以下、圧電素子とい
う）が開発された。ストロークは微小であるが大きな応
力を発生する点に着目し、ストロークを機械的に拡大す
ることにより、制御弁やワイヤドット式プリントヘッド
等に利用されている。
う）が開発された。ストロークは微小であるが大きな応
力を発生する点に着目し、ストロークを機械的に拡大す
ることにより、制御弁やワイヤドット式プリントヘッド
等に利用されている。
【０００４】上記圧電素子を３段継ぎにしても有効スト
ロークとしては約４０μｍ程度に過ぎない。小さなスト
ロークで大流量を制御するにはノズル径を大きくするこ
とが考えられるが、スペースの制限で大径ノズルの許容
されない場合が多い。一方、圧電素子は電熱式に比べて
非常に発生応力が大きいので、機械的なてこなどによる
変位拡大機構を組込んで使用する場合もある。しかしな
がら、これらの方法は複雑な構造になる欠点を免れな
い。
ロークとしては約４０μｍ程度に過ぎない。小さなスト
ロークで大流量を制御するにはノズル径を大きくするこ
とが考えられるが、スペースの制限で大径ノズルの許容
されない場合が多い。一方、圧電素子は電熱式に比べて
非常に発生応力が大きいので、機械的なてこなどによる
変位拡大機構を組込んで使用する場合もある。しかしな
がら、これらの方法は複雑な構造になる欠点を免れな
い。
【０００５】ノズル径を大きくせずにしかも変位拡大な
しで大流量を制御する方法として、実公昭６２−６３７
４号公報及び特開昭６２−２４０８８号公報による技術
が提案されている。
しで大流量を制御する方法として、実公昭６２−６３７
４号公報及び特開昭６２−２４０８８号公報による技術
が提案されている。
【０００６】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記実
公昭６２−６３７４号公報及び特開昭６２−２４０８８
号公報に記載された技術は、ノズルとフラッパの両者に
複雑な機械加工を施す必要があり、複雑な構成と高価と
なる欠点がある。またノズルとフラッパは金属であり、
複雑な形状を有する接弁面は、フラッパを閉じたときの
リーク量が大きくなる欠点がある。さらに、複雑な形状
の接弁面からは微粒子（パーティクル）が発生しやすい
といういくつかの欠点があった。
公昭６２−６３７４号公報及び特開昭６２−２４０８８
号公報に記載された技術は、ノズルとフラッパの両者に
複雑な機械加工を施す必要があり、複雑な構成と高価と
なる欠点がある。またノズルとフラッパは金属であり、
複雑な形状を有する接弁面は、フラッパを閉じたときの
リーク量が大きくなる欠点がある。さらに、複雑な形状
の接弁面からは微粒子（パーティクル）が発生しやすい
といういくつかの欠点があった。
【０００７】本考案は従来の上記実情に鑑みてなされた
ものであり、従って本考案の目的は、従来技術に内在す
る上記諸欠点をことごとく解消することを可能とした大
流量制御ができる新規な微小ストローク流量制御弁を提
供することにある。
ものであり、従って本考案の目的は、従来技術に内在す
る上記諸欠点をことごとく解消することを可能とした大
流量制御ができる新規な微小ストローク流量制御弁を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本考案に係る流量拡大制御弁は、ベースに接続され
たケース内に支持される圧電素子、熱膨張素子、磁歪素
子等の駆動素子の伸びを弁棒が検出し、該検出出力によ
り前記ベース内のコイルばね上に配設されたフラッパを
押圧してノズルを開く流量制御弁において、前記フラッ
パの一側面に板ばねを取付け、該板ばねの一端を前記ベ
ースに係止して構成され、前記フラップは前記弁棒によ
り押圧されたときに、前記板ばねを支点として回動し、
前記弁棒の移動量を超えるフラッパの開度を得て、ノズ
ル口径、アクチュエータ（圧電素子）の変位の拡大なし
に流量の増幅を可能としている。
に、本考案に係る流量拡大制御弁は、ベースに接続され
たケース内に支持される圧電素子、熱膨張素子、磁歪素
子等の駆動素子の伸びを弁棒が検出し、該検出出力によ
り前記ベース内のコイルばね上に配設されたフラッパを
押圧してノズルを開く流量制御弁において、前記フラッ
パの一側面に板ばねを取付け、該板ばねの一端を前記ベ
ースに係止して構成され、前記フラップは前記弁棒によ
り押圧されたときに、前記板ばねを支点として回動し、
前記弁棒の移動量を超えるフラッパの開度を得て、ノズ
ル口径、アクチュエータ（圧電素子）の変位の拡大なし
に流量の増幅を可能としている。
【０００９】
【実施例】次に本考案をその好ましい一実施例について
図面を参照しながら具体的に説明する。
図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１０】図１（ａ）、（ｂ）は本考案の一実施例を
示し、そのうち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿って切断し矢印の方向に見た断面図である。
示し、そのうち（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−
ｂ′線に沿って切断し矢印の方向に見た断面図である。
【００１１】図１（ａ）、（ｂ）を参照するに、ベース
１の側面には流量Ｑ1 が流入する入口２と流量Ｑ2 が流
出する出口３が形成されている。ベース１の中心内底部
には、コイルばね７に下部が支承され、板ばね６により
一側面が支持されたフラッパ５が配設されている。
１の側面には流量Ｑ1 が流入する入口２と流量Ｑ2 が流
出する出口３が形成されている。ベース１の中心内底部
には、コイルばね７に下部が支承され、板ばね６により
一側面が支持されたフラッパ５が配設されている。
【００１２】圧電素子１４はケース１３の中に下部ガイ
ド１８、上部ガイド１９に支えられて組込まれている。
ダイヤフラム１２、２０はケース１３と溶接されてケー
ス１３の中を気密に保つ。ケース１３の中は乾燥ガスで
置換されていて、大気中の湿気を完全に遮断している。
圧電素子１４からハーメチックシール１７を介してリー
ド線２３が外部へ導出されている。ケース１３はクラン
プ１５でベース１に六角穴付ボルト１６により取付けら
れ、このときＯリング４、１０も同時に締付けられる。
Ｏリング４はノズル８の弁口以外からのリークを防止
し、Ｏリング１０は外部へのリークを防止する。ダイヤ
フラム１１は外部シール用であり、弁棒９がニッケルろ
う付けされて、圧電素子１４の変位をフラッパ５に伝
え、これを開閉させる。フラッパ５には板ばね６が抵抗
溶接により取付けられており、コイルばね７と一緒にフ
ラッパ５をノズル８に押し付け、圧電素子１４の印加電
圧が０Ｖのときにノズル８の弁口を閉じてノーマルクロ
ーズ式の制御弁を構成している。ロックナット２１は調
整ナット２２を所定の位置に締付けて制御弁の開度を設
定する。
ド１８、上部ガイド１９に支えられて組込まれている。
ダイヤフラム１２、２０はケース１３と溶接されてケー
ス１３の中を気密に保つ。ケース１３の中は乾燥ガスで
置換されていて、大気中の湿気を完全に遮断している。
圧電素子１４からハーメチックシール１７を介してリー
ド線２３が外部へ導出されている。ケース１３はクラン
プ１５でベース１に六角穴付ボルト１６により取付けら
れ、このときＯリング４、１０も同時に締付けられる。
Ｏリング４はノズル８の弁口以外からのリークを防止
し、Ｏリング１０は外部へのリークを防止する。ダイヤ
フラム１１は外部シール用であり、弁棒９がニッケルろ
う付けされて、圧電素子１４の変位をフラッパ５に伝
え、これを開閉させる。フラッパ５には板ばね６が抵抗
溶接により取付けられており、コイルばね７と一緒にフ
ラッパ５をノズル８に押し付け、圧電素子１４の印加電
圧が０Ｖのときにノズル８の弁口を閉じてノーマルクロ
ーズ式の制御弁を構成している。ロックナット２１は調
整ナット２２を所定の位置に締付けて制御弁の開度を設
定する。
【００１３】板ばね６の下端部は、ベースの段加工部１
ａに係止されており、、板ばね６を取付けられたフラッ
パ５は、フリーの状態でコイルばね７の上に乗ってい
て、弁棒９により押し下げられたときに板ばね６の下端
がベースの段加工部１ａにひっかかって係止され、フラ
ッパ５が傾く構造になっている。
ａに係止されており、、板ばね６を取付けられたフラッ
パ５は、フリーの状態でコイルばね７の上に乗ってい
て、弁棒９により押し下げられたときに板ばね６の下端
がベースの段加工部１ａにひっかかって係止され、フラ
ッパ５が傾く構造になっている。
【００１４】次に本考案の動作を説明する。圧電素子１
４は長さ例えば６０ｍｍであり、１５０ＶＤＣの駆動電
圧に対し約４０μｍの有効伸びを生ずる。この変位量は
弁棒９を介してフラッパ５を開く。フラッパ５には図４
に示すように板ばね６が抵抗溶接により取付けられてい
る。図３に示される如く、ｄの外径の弁棒９がフラッパ
５を押すと、板ばね６は図３のベース１に段加工された
部分１ａに押し付けられ、わずかたわみながら板ばね６
を支点としてフラッパ５がΘだけ傾斜して開き、ｇはノ
ズル８から最大の開きとなる。板ばね６が全くたわまな
い支点と仮定するとｇ＝２Ｄｌ／（Ｄ−ｄ）となる。ｇ
は図３に示すノズル８からのフラッパ５の最大開き、ｌ
は圧電素子１４の伸び量、Ｄはノズル８の外径、ｄは弁
棒９の外径である。
４は長さ例えば６０ｍｍであり、１５０ＶＤＣの駆動電
圧に対し約４０μｍの有効伸びを生ずる。この変位量は
弁棒９を介してフラッパ５を開く。フラッパ５には図４
に示すように板ばね６が抵抗溶接により取付けられてい
る。図３に示される如く、ｄの外径の弁棒９がフラッパ
５を押すと、板ばね６は図３のベース１に段加工された
部分１ａに押し付けられ、わずかたわみながら板ばね６
を支点としてフラッパ５がΘだけ傾斜して開き、ｇはノ
ズル８から最大の開きとなる。板ばね６が全くたわまな
い支点と仮定するとｇ＝２Ｄｌ／（Ｄ−ｄ）となる。ｇ
は図３に示すノズル８からのフラッパ５の最大開き、ｌ
は圧電素子１４の伸び量、Ｄはノズル８の外径、ｄは弁
棒９の外径である。
【００１５】弁棒９の先端をとがらせてｄ＝０とすれば
ｇ＝２ｌとなり、流量Ｑ2 はフラッパ５を平行にｌだけ
開かせた流量に等しい。ｄ〉０のときにはノズル８の口
径も圧電素子１４の伸び量もそのままで流量Ｑ2 の拡大
ができることになる。流量Ｑ2 は最大開きｇに比例す
る。従って、流量の拡大率をαとすればα＝ｇ／２ｌで
表すことができる。本実施例ではｌ＝４０μｍ、ｄ＝
７．７、Ｄ＝１２．８であり、ｇは２００μｍとなり、
αは約２．５である。従って、約２．５倍の流量を制御
することが可能となった。
ｇ＝２ｌとなり、流量Ｑ2 はフラッパ５を平行にｌだけ
開かせた流量に等しい。ｄ〉０のときにはノズル８の口
径も圧電素子１４の伸び量もそのままで流量Ｑ2 の拡大
ができることになる。流量Ｑ2 は最大開きｇに比例す
る。従って、流量の拡大率をαとすればα＝ｇ／２ｌで
表すことができる。本実施例ではｌ＝４０μｍ、ｄ＝
７．７、Ｄ＝１２．８であり、ｇは２００μｍとなり、
αは約２．５である。従って、約２．５倍の流量を制御
することが可能となった。
【００１６】このようにして本考案の目的の中心をなす
ノズル口径を大きくすることなしに、またアクチュエー
タの変位量を拡大することなしに、流量拡大制御弁の提
供が達成される。
ノズル口径を大きくすることなしに、またアクチュエー
タの変位量を拡大することなしに、流量拡大制御弁の提
供が達成される。
【００１７】以上説明した一実施例はノーマルクローズ
型制御弁に本考案を適用した場合のものであるが、本考
案は簡単な構造変更によりノーマルオープン型制御弁と
して適用できるのは明らかである。
型制御弁に本考案を適用した場合のものであるが、本考
案は簡単な構造変更によりノーマルオープン型制御弁と
して適用できるのは明らかである。
【００１８】またフラッパの駆動素子として、本実施例
では圧電素子１４が用いられているが、圧電素子の他に
熱膨張素子または磁歪素子等の実用化が容易に考えられ
る。
では圧電素子１４が用いられているが、圧電素子の他に
熱膨張素子または磁歪素子等の実用化が容易に考えられ
る。
【００１９】
【考案の効果】以上説明したように、本考案によれば以
下に示す諸効果が得られる。
下に示す諸効果が得られる。
【００２０】（１）、弁棒の外径を変更するだけで、ノ
ズル口径もアクチュエータの変位量もそのままで流量の
拡大、縮小のできる制御弁が提供される。
ズル口径もアクチュエータの変位量もそのままで流量の
拡大、縮小のできる制御弁が提供される。
【００２１】（２）、構造が簡単で、制御弁を小型化す
ることができる。
ることができる。
【００２２】（３）、ノズル、フラッパとも単純形状で
あり、接弁面からの微粒子の発生が極めて少ない。
あり、接弁面からの微粒子の発生が極めて少ない。
【００２３】（４）、ノズル、フラッパが単純形状であ
り、弁を閉じたときのリークが非常に小さい。
り、弁を閉じたときのリークが非常に小さい。
【００２４】（５）、アクチュエータのストロークを微
小にし、ダイヤフラムの応力の安全率を向上させる。
小にし、ダイヤフラムの応力の安全率を向上させる。
【００２５】（６）、構造が簡単であるから大幅に生産
コストを低減することができる。
コストを低減することができる。
【００２６】（７）、流量Ｑ1 、Ｑ2 はｇに比例するた
めに、弁棒Ｑの外径ｄの寸法によって種々の種類のバル
ブを製造することができる。
めに、弁棒Ｑの外径ｄの寸法によって種々の種類のバル
ブを製造することができる。
【図１】本考案に係る流量拡大制御弁の一実施例を示す
平面図（ａ）、（ａ）のｂ−ｂ′線に沿って切断し矢印
の方向に見た断面図（ｂ）である。
平面図（ａ）、（ａ）のｂ−ｂ′線に沿って切断し矢印
の方向に見た断面図（ｂ）である。
【図２】本考案の一実施例における弁閉時の状態図であ
る。
る。
【図３】本考案の一実施例における弁開時の状態図であ
る。
る。
【図４】フラッパの組立を示す斜視図である。
１…ベース ２…入口 ３…出口 ４…Ｏリング ５…フラッパ ６…板ばね ７…コイルばね ８…ノズル ９…弁棒 １０…Ｏリング １１、１２…ダイヤフラム １３…ケース １４…圧電素子 １５…クランプ １６…六角穴付ボルト １７…ハーメチックシール １８…下部ガイド １９…上部ガイド ２０…ダイヤフラム ２１…ロックナット ２２…調整ナット ２３…リード線
Claims (2)
- 【請求項１】 ベースに接続されたケース内に支持され
る駆動素子の伸びを弁棒が検出し、該検出出力により前
記ベース内のコイルばね上に配設されたフラッパを押圧
してノズルを開く流量制御弁において、前記フラッパの
一側面に板ばねを取付け、該板ばねの一端を前記ベース
に係止し、前記フラッパは前記弁棒により押圧されたと
きに前記板ばねを支点として回動し、前記弁棒の移動量
を超えるフラッパの開度を得ることを特徴とする流量拡
大制御弁。 - 【請求項２】 前記フラッパが前記弁棒により押圧され
たときに、前記板ばねの下端が前記ベースに形成された
段加工部にひっかかり、前記フラッパが前記板ばねを支
点として回動してフラッパの開度を得ることを更に特徴
とする請求項１に記載の流量拡大制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8276391U JP2561050Y2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 流量拡大制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8276391U JP2561050Y2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 流量拡大制御弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0534373U JPH0534373U (ja) | 1993-05-07 |
| JP2561050Y2 true JP2561050Y2 (ja) | 1998-01-28 |
Family
ID=13783486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8276391U Expired - Lifetime JP2561050Y2 (ja) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | 流量拡大制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2561050Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6084402B2 (ja) * | 2012-08-30 | 2017-02-22 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 流量制御弁 |
-
1991
- 1991-10-11 JP JP8276391U patent/JP2561050Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0534373U (ja) | 1993-05-07 |
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