JP3584051B2 - 電空変換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、気体圧力を電気信号によって制御する電空変換器に係り、特にノズルフラッパ機構を用いて制御弁を駆動し、出力側の気体圧力を制御する電空変換器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般空気圧計装やプロセス制御における気体圧力を調整する電空変換器（電気信号−気体圧変換器）として、いくつかの提案がされている。
【０００３】
この種の電空変換器としては、ノズルフラッパ機構に圧電素子（圧電バイモルフ）を利用したタイプのものがあり、ここに、ノズルフラッパ機構とは、ノズルとフラッパとが対向配置され、該フラッパのノズルに対する間隔量に応じてノズル背圧が変化する機構をいう。
【０００４】
そして、ノズルフラッパ機構を用いた電空変換器としては、図５に示すものがある。
図５に示すように、電空変換器１００は、内部上方に設けられたノズルフラッパ機構部Ｎと、内部下方に設けられた制御弁部Ｂとを備えている。
【０００５】
前記ノズルフラッパ機構部Ｎは、背圧室１８４に連通された所定口径のノズル１４２と、該ノズル１４２に対向配置され、基端部が電空変換器１００本体に固定された圧電バイモルフからなるフラッパ１６２とを備え、該フラッパ１６２には電圧を印加する駆動回路１６３が接続されている。
【０００６】
前記制御弁部Ｂは、上下に並設された２枚のダイアフラム１３４，１３５と、これらダイアフラム１３４，１３５に連動されるセンタディスク１３２が含まれる。前記ダイアフラム１３５と１３４との間隔はセンタディスク１３２の中央部１３２ａにより一定に保持され、該センタディスク１３２の下部が、略円筒状の制御弁１１１の上端面に設けられたパッキン１１３に着座可能に構成され、排気弁１３３が構成されている。前記センタディスク１３２は、バネ１２３により上方に付勢されている。前記制御弁１１１は、電空変換器１００本体に形成された丸孔部１００ｂに摺動可能に配設され、該制御弁１１１の下方にはフランジ１１１ａが形成されている。該フランジ１１１ａの上面にはパッキン１１２が配設され、前記丸孔部１００ｂを形成する周壁の下端面１００ａが前記パッキン１１２に当接されている。前記フランジ１１１ａの下面と下蓋１１４との間にはバネ１１５が介装され、該バネ１１５により制御弁１１１は上方に付勢されている。なお、符号１１６はリングであり、符号１１７はパッキンであり、符号１１８，１２１はＯリングであり、符号１３０は中子である。
【０００７】
また、前記２枚のダイアフラム１３５と１３４との間には中間室（フィードバック室）１８３が形成され、該中間室１８３は図示しない通路により二次圧ポート１８１又は一次圧ポート１８０に連通されている。前記ダイアフラム１３４の下面側には経路１８２ａにより大気に連結されている大気圧室１８２が形成されている。
【０００８】
また、図中下方には、気体の「供給口」である一次圧ポート１８０と気体の「出力口」である前記二次圧ポート１８１とが、開口１９０で連通され、この開口１９０が前記制御弁１１１により開閉される。一次圧ポート１８０は、通路１８０ａ，絞り１４１，背圧室１８４を経由して前記ノズル１４２に連通されている。また、二次圧ポート１８１は、通路１８１ａを介して圧力センサ１５０に連通され、該圧力センサ１５０は前記駆動回路１６３に接続されている。
【０００９】
次に、前記電空変換器１００の動作を、▲１▼平衡状態の場合の動作と、▲２▼非平衡状態の動作とに分けて説明する。
▲１▼平衡状態の場合の動作
図５は、電空変換器１００の系が平衡状態に保たれている場合を示し、ノズル背圧による力が、中間室１８３の内圧による力、バネ１２３，１１５による力、制御弁１１１にかかる一次圧，二次圧による力と平衡している。
▲２▼非平衡状態の場合の動作
（ｉ） 二次圧が設定値に対して低すぎる場合の動作
二次圧ポート１８１の圧力は通路１８１ａを介して圧力センサ１５０により検出され、この圧力検出により駆動回路１６３からフラッパ１６２を下方へ下げる信号が出力され、フラッパ１６２がノズル１４２の噴出口に近付く。すると、背圧室１８４の圧力が上昇し、センタディスク１３２は下方に押し下げられる。このセンタディスク１３２の下降により制御弁１１１が下降し、丸孔部１００ｂを形成する周壁の下端面１００ａとパッキン１１２との間に隙間が形成される。この隙間を介して一次圧が二次圧側に供給され、二次圧が高くなり、平衡状態へと向かう。
（ｉｉ）二次圧が設定値に対して高すぎる場合の動作
二次圧ポート１８１の圧力は通路１８１ａを介して圧力センサ１５０により検出され、この圧力検出により駆動回路１６３からフラッパ１６２を上方へ上げる信号が出力され、フラッパ１６２がノズル１４２の噴出口から離れる。すると、背圧室１８４の圧力が下降し、センタディスク１３２は上昇する。このセンタディスク１３２の上昇により制御弁１１１が上昇し、開口１９０が閉じる。その後、円筒体１３３ａの下端面とパッキン１１３との間に隙間（排気弁１３３）が形成される。この隙間を介して二次圧が、［前記隙間→円筒体１３３ａの内部→大気室１８２→経路１８２ａ→大気］の経路で外部に開放され、二次圧が低くなり、平衡状態へと向かう。
【００１０】
次に、中間室１８３の役割について説明する。
中間室１８３が一次圧ポート１８０に連通している場合には、二次圧の変化に対応してセンタディスク１３２を上方へ持ち上げようとする力は変化しないが、中間室１８３が二次圧ポート１８１に連通している場合には二次圧の変化がセンタディスク１３２を持ち上げようとする力を変化せしめ、二次圧の変化がセンタディスク１３２の上昇力を機械的にフィードバック制御することになり、これに対して圧力センサ１５０は、背圧室１８４の圧力を電気的にフィードバック制御することとなる。
【００１１】
最後に、ノズルフラッパ機構について説明する。
前記従来のノズルフラッパ機構部を模式的に示した場合を図６に示す。図６において、符号５０１はフラッパであり（図５のフラッパ１６２に相当する）、符号５０２はノズルであり、符号５０３は背圧室であり、符号Ｐ_ｓｕｐ は常時一定圧力で供給される気体であり、符号Ｐ_ｏｕｔ は背圧室５０３の内圧出力である。図７に、前記図６に示すノズルフラッパ機構部の「フラッパの変位とノズル背圧の関係」を示す。図７から明らかなように、ノズルフラッパ機構部において、Ｙ軸方向に示すノズル背圧が低い領域では、フラッパ変位に対してノズル背圧変化が小さいし、背圧自体は正圧であって負圧にはならない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、センタディスクを上下に動かすためには、図５から明らかなように、面積の異なる２枚のダイアフラムにより中間室１８３を形成して、該中間室に圧力を導入することによって得られる上向きの力を利用していた。そのため、構造が複雑になり重量も大きく高価となっていた。
【００１３】
また、前記２枚のダイアフラム１３４，１３５と周辺部品の殆どは可動部品である。ここに、可動部品の質量が大きいと、応答性への影響が大きく、該応答性の改善のためには系全体を大きな力でバランスさせる必要がある。そのためには、比較的大きな力をノズル背圧で発生する必要があり（前記図７に示す如く従来例はノズル背圧変化が小さい）、ノズル背圧を大きくするためにはフラッパの力を大きくする必要があり、これを駆動するためには大きな電力が必要となってしまい、アクチュエータ，電気回路の小形化，簡素化の面から好ましくなかった。
【００１４】
更に、駆動力が大きくなると、センタディスクと係合する制御弁自体にも強い材質が要求される。ここに、制御弁も可動部品であるので、軽量材質（例えば、合成樹脂）が好ましいが、合成樹脂は強度（特に座屈強度）の面で弱いため、従来は制御弁に金属を使用せざるを得なかった。
【００１５】
そこで、本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、アクチュエータ，電気回路の簡素化，小形化，軽量化、シンプルな構造で安価な電空変換器を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、絞り（２４１）を介して供給された圧力気体を噴出するノズル（２４２）と、該ノズル（２４２）に近接対向して配設されたフラッパ（２６２）と、前記ノズル（２４２）の背圧を受ける背圧室（２８４）と、前記フラッパ（２６２）の変位に伴う前記背圧室（２８４）の圧力変化を受けて応動するダイアフラム（２３４）と、該ダイアフラム（２３４）と連動して気体供給口（２８０）と気体出力口（２８１）とを結ぶ開口（２９０）の開閉を行う制御弁（２１１）とを備え、前記開口（２９０）の開閉は、前記制御弁（２１１）の外周部に設けられたフランジ部（ｆｌ）により形成された弁（２１１ａ）と電空変換器本体（２１０）に形成された弁座（２１０ｃ）との離接により行う電空変換器において、前記絞り（２４１）は、前記背圧室（２８４）側に前記ノズル（２４２）と同軸上に配設され、前記ダイアフラム（２３４）は一枚で構成され、該ダイアフラム（２３４）の一面は前記背圧室（２８４）に臨み、該ダイアフラム（２３４）の他面は大気室（２８２）に臨み、前記制御弁（２１１）は、軸方向に形成された貫通口を有する略筒体形状であり、該貫通口は前記気体出力口（２８１）に連通口（２１１ｃ）を介して連通されており、前記制御弁（２１１）の一端は前記ダイアフラム（２３４）の他面に接離可能に当接され、他端は前記気体出力口（２８１）側の圧力が作用する圧力室（２２０）に連通され、前記気体出力口（２８１）側の圧力が作用する圧力室（２２０）と大気室（２８２）との間は、前記ダイアフラム（２３４）の他面と接離可能な前記制御弁（２１１）の一端で遮断されており、前記ダイアフラム（２３４）の他面と前記制御弁（２１１）とが離れると、前記圧力室（２２０）と大気室（２８２）とが連通し、前記弁座（２１０ｃ）の径と前記圧力室（２２０）に連通された前記制御弁（２１１）の他端の外径とは、ほぼ等しく形成されている。
【００１７】
また、前記制御弁は、合成樹脂により構成されている。
【００１８】
【作用】
ノズルとフラッパとの間隔が大きくなると、前記ノズルからの気体噴出量が増加する。前記気体噴出により気体の流速が一定値以上になると、前記ノズルと絞りの近傍でジェットポンプ作用が働き、図３に示すように、背圧室が「負圧」となる。これにより、ノズル背圧の出力範囲が広げられ、符号４０１で示す範囲でフラッパ変位とノズル背圧変化が比例に近い領域が広がる。即ち、符号４０１で示すフラッパ変位に対して従来は符号４０２のノズル背圧変化であったが、本発明によれば符号４０３で示すように、比例に近い領域（直線に近い領域）が広がる。これにより、ノズル背圧変化量が同じ場合にはフラッパ変位は小さくてすむ。
【００１９】
また、図４に示すように、電空変換器本体２１０の弁座２１０ｃの径と制御弁２１１のバネ収納筒２１１ｄの外径とはほぼ等しい。従って、気体供給側２８０で制御弁２１１のフランジ（弁）ｆｌの上下面に作用する力は互いに相殺され（Ｆ_８ ＝Ｆ_９ ）、気体出力側２８１のフランジｆｌの上面および制御弁２１１の筒体２１１ｅの下端面に作用する力の大部分は互いに相殺される（Ｆ_５ ＝Ｆ_６ ＋Ｆ_７ ）。系の平衡状態ではＦ_１ ≦Ｆ_２ ＋Ｆ_３ ＋Ｆ_４ （ただし、Ｆ_１ ＞Ｆ_２ ）が成立し、従来例と比べダイアフラム２３３を押し下げる力Ｆ_１ を小さくすることができる。これらからフラッパ２６２の変位は、小さく押さえることができ、且つ、フラッパにかかる力を小さくすることができる。よって、フラッパ２６２の小形化およびこれを駆動する電気回路の小形化が実現できる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
図１に本発明の電空変換器の実施例の全体構成の側断面図を示し、図２に本発明の要旨の一部をなすノズルフラッパ機構部３００の原理図を示す。
（１） ノズルフラッパ機構部
先ず、図２に基づいて前記ノズルフラッパ機構部３００を説明する。
【００２１】
図２に示すように、背圧室３０５の上面中央には底部に図中斜面部３０２ａを有するノズル３０２が配設され、該ノズル３０２の先端に対向して基端部が支持されたフラッパ３０１が配設されている。前記ノズル３０２の下方同軸上に図中の先端の尖った気体供給用の絞り３０３が配設されている。そして、前記絞り３０３の下方には供給口３０６が形成され、該供給口３０６からは常時一定圧力の気体Ｐ_ｓｕｐ が供給され、前記背圧室３０５の側面に設けられた出力口３０７からは背圧室３０５の内圧変化が出力されている。
【００２２】
そして、かかる構成のノズルフラッパ機構部３００において、フラッパ３０１に対して駆動手段（図示せず）により変位が与えられ、ノズル３０２との「間隔が狭められる」と背圧室３０５の内圧が上昇する。このように「ノズル背圧が高い場合」には、図３の符号Ｅ_１ の範囲にあるため、従来例ｃ曲線および本発明ｄ曲線共、僅かのフラッパ変位に対して大きなノズル背圧の変化が得られる。
【００２３】
逆に、ノズル３０２とフラッパ３０１との「間隔が広がる」と、背圧室３０５の内圧が下降する。更に、該間隔が広がるようにフラッパ３０１が変位すると、ノズル３０２より流出する気体流量が増え、その結果空間３０４近傍の流速が上り、該流速が「一定以上」に達したとき、絞り３０３からノズル３０２に向かう気体の流れは、周囲の気体を引き込んで、所謂ジェットポンプとしての動作を開始する。このジェットポンプ作用の結果、背圧室３０５のノズル背圧を更に下げ、背圧室３０５が負圧になるため（図３の符号Ｅ_２ 参照）、ノズル背圧範囲が広くなる。
【００２４】
即ち、図３に示すように、曲線ｃで示す従来の特性と、曲線ｄで示す本発明による特性を比較すると、フラッパ３０１に与えられる一定量の入力変位（符号４０１で示す）に対して、従来は符号４０２で示すノズル背圧範囲であるのに対して、本発明では符号４０３で示すノズル背圧範囲となる。つまり、本発明によれば、一定量のフラッパ変位（符号４０１で示す）に対して従来のノズルフラッパ機構よりも大きなノズル背圧変化を得ることができ、且つ、フラッパ変位に対するノズル背圧変化の直線性を改善することができる。また、ノズル背圧範囲を負圧領域まで拡大できた。
（２） 電空変換器の全体構成
次に、図１に基づいて前記原理に基づくノズルフラッパ機構部を使用した電空変換器２００を説明する。
【００２５】
図１に示すように、電空変換器２００は、全体としては四角柱状をなし、下方に金属製の本体２１０が配設され、中間部に金属製の上ブロック２４０が配設され、該上ブロック２４０の上部には合成樹脂からなるケース２７０が密閉用のパッキン２７１を介して配設されている。そして、前記上ブロック２４０の上面側にノズルフラッパ機構部Ｎ_０ が配設され、前記上ブロック２４０の下面側および前記本体２１０内に制御弁部Ｂ_０ が配設されている。
【００２６】
前記ノズルフラッパ機構部Ｎ_０ は、背圧室２８４に連通された所定口径のノズル２４２と、該ノズル２４２に対向配置され基端部が前記上ブロック２４０に支持台２６０と押え２６１とにより固定された圧電バイモルフからなるフラッパ２６２とを備え、前記フラッパ２６２には電圧を印加する駆動回路２６３が接続されている。なお、符号２４４は密閉用のＯリングであり、符号２４３はノズル２４２およびＯリング２４４を押える押え部材である。
【００２７】
前記制御弁部Ｂ_０ は、１枚のダイアフラム２３４と、該ダイアフラム２３４で支持されているセンタディスク２３３を含み、該センタディスク２３３の下面は合成樹脂製の円筒状の制御弁２１１の上端面に当接され、この部分が二次圧を大気に開放する排気弁をなしている。前記制御弁２１１は、その側面に連通孔２１１ｃを有し、本体２１０に形成された丸孔部２１０ｂに摺動可能に配設され、該制御弁２１１の中央部やや下方にはフランジｆｌが形成され、このフランジｆｌが弁２１１ａを形成している。該弁２１１ａは、本体２１０に形成された丸孔部２１０ａの下端面に形成された弁座２１０ｃに当接されるようになっている。前記本体２１０の底部中央には丸孔状の圧力室２２０を有する下蓋２１４が、リング２１６により支持されている。また、前記制御弁２１１の下部にはバネ収納筒２１１ｄが形成され、この中にバネ２１５が介装される。該バネ収納筒２１１ｄと下蓋２１４との間に介装された前記バネ２１５により制御弁２１１は上方に付勢されている。前記制御弁２１１のバネ収納筒２１１ｄは、前記圧力室２２０にＯリング２１８を介して摺動可能に挿入されている。なお、符号２１７および符号２２１は密閉用のＯリングである。
【００２８】
また、前記ダイアフラム２３４の下面側には大気室２８２が形成され、該大気室２８２は通路２８２ａにより大気に連通されている。該通路２８２ａとケース２７０内とは、図示しない通路でつながれ、ノズル２４２から排出される気体はケース２７０内に留まることなく、通路２８２ａより大気へ開放される。
【００２９】
また、図中下方には、気体の「供給口」である一次圧ポート２８０と気体の「出力口」である二次圧ポート２８１とが、開口２９０の開閉を行う前記制御弁２１１により仕切られている。一次圧ポート２８０は、通路２８０ａ，絞り２４１，背圧室２８４を経由して前記ノズル２４２に連通されている。ここに、前記丸孔部２１０ａの直径とＯリング２１８の内径とは同一寸法である（図４参照）。
【００３０】
また、前記二次圧ポート２８１は、通路２８１ａを介して圧力センサ２５０に連通され、該圧力センサ２５０は前記駆動回路２６３に接続されている。なお、符号２５１は密閉用のＯリングであり、符号２５２はワッシャであり、符号２５３は前記ワッシャ２５２を介して圧力センサ２５０を支持するピンである。
【００３１】
次に、前記電空変換器２００の動作を、▲１▼平衡状態の場合の動作と、▲２▼非平衡状態の場合の動作とに分けて説明する。
▲１▼平衡状態の場合の動作
図１は、電空変換器２００の系が平衡状態に保たれている場合を示し、この場合は、次式（１）の力バランスが成立している。なお、図４に前記次式（１）の成立に関する要部拡大図を示す。
【００３２】
Ｆ_１ ≦Ｆ_２ ＋Ｆ_３ ＋Ｆ_４ −Ｆ_５ ＋Ｆ_６ ＋Ｆ_７ −Ｆ_８ ＋Ｆ_９ …（１）
ただし、Ｆ_１ ＞Ｆ_２
Ｆ_１ ：ノズル背圧による制御弁２１１を押し下げる力
Ｆ_２ ：連通孔２１１ｃを介してセンタディスク２３３の下面（パッキン２３３ａ）に加わる二次圧による、センタディスク２３３を押し上げる力Ｆ_３ ：バネ２１５による上方への付勢力
Ｆ_４ ：円筒体２１１ｅの円筒断面に加わる二次圧による、制御弁２１１を押し上げる力
Ｆ_５ ：弁２１１ａの上面に加わる二次圧による、制御弁２１１を押し下げる力
Ｆ_６ ：制御弁２１１のバネ収納筒２１１ｄの下端面に加わる二次圧による制御弁２１１を押し上げる力
Ｆ_７ ：バネ収納筒２１１ｄの天井面２１１ｆのうちＦ_４ を除いた部分にかかる二次圧による制御弁２１１を押し下げる力
Ｆ_８ ：弁２１１ａの上面に加わる一次圧による、制御弁２１１を押し下げる力
Ｆ_９ ：弁２１１ａの下面に加わる一次圧による、制御弁２１１を押し上げる力
なお、図４において、前述の如く丸孔部２１０ａの直径とＯリング２１８の内径は等しい。従って、一次圧により弁面２１１ａの上面と下面とにそれぞれ作用する力（面積×一次圧）Ｆ_８ とＦ_９ とは等しくなり（Ｆ_８ ＝Ｆ_９ ）、前記一次圧により制御弁２１１が上方に移動されることはない。
【００３３】
また、二次圧による力のうち、Ｆ_５ と、Ｆ_６ と、Ｆ_７ とは、（Ｆ_５ ＝Ｆ_６ ＋Ｆ_７ ）の関係にあり互いに相殺される。
以上から（１）式は次の（２）式に書き替えられる。
【００３４】
Ｆ_１ ≦Ｆ_２ ＋Ｆ_３ ＋Ｆ_４ …（２）
▲２▼非平衡状態の場合の動作
（ｉ） 二次圧が設定値に対して低すぎる場合の動作
二次圧ポート２８１の圧力は通路２８１ａを介して圧力センサ２５０により検出され、この圧力検出により駆動回路２６３からフラッパ２６２を下方へ下げる信号が出力され、フラッパ２６２がノズル２４２の噴出口に近付く。すると、背圧室２８４の圧力が上昇し、排気弁が閉じた状態でセンタディスク２３３は下方に押し下げられる。このセンタディスク２３３の下降により制御弁２１１が下降され、弁座２１０ｃと該弁座２１０ｃに対応した弁面２１１ａとの間に隙間が形成され、制御弁２１１が開く。この隙間を介して一次圧が二次圧側に供給され、二次圧が高くなり、平衡状態（前記（２）式の状態）に向かっていく。
【００３５】
また、二次圧を受ける面積が小さいので、センタディスク２３３および制御弁２１１を上方に押し上げる力（Ｆ_２ ＋Ｆ_４ ）は小さい。よって、ノズル背圧を低く設定できる。その結果、フラッパ２６２に与える力を小さくすることができる。更に前述のジェットポンプ作用を持った背圧室を採用しているので、ノズル背圧が低くてもフラッパ２６２に与える変位は小さくて済む。その結果、素早く制御弁２１１を開くことができる。
（ｉｉ） 二次圧が設定値に対して高すぎる場合の動作
二次圧ポート２８１の圧力は通路２８１ａを介して圧力センサ２５０により検出され、この圧力検出により駆動回路２６３からフラッパ２６２を上方へ上げる信号が出力され、フラッパ２６２がノズル２４２の噴出口から離れる。すると、背圧室２８４の圧力が下降する。
【００３６】
このとき、二次圧は制御弁２１１の円筒体２１１ｅを介してセンタディスク２３３のパッキン２３３ａに作用し、該センタディスク２３３を上方に僅かに押し上げ、しかもバネ２１５により制御弁２１１は上方に付勢されて弁座２１０ｃと弁２１１ａとが当接して、一次圧の供給を停止する。制御弁２１１は当接したところから上方移動が制約されるので、前記円筒体２１１ｅの上端面とパッキン２３３ａとの間に隙間が形成され、排気弁が開く。この隙間を介して二次圧が、［円筒体２１１ｅの内部→前記隙間→大気室２８２→通路２８２ａ→大気］の経路で大気に開放され、平衡状態（前記（２）式の状態）に向かっていく。
【００３７】
二次側の容量が大きい場合等、更に大きな排気量が必要な場合の動作を以下に説明する。
前記の状態より更にフラッパ２６２がノズル２４２の噴出口から離れ、絞り２４１を通過する気体の流速が上り、流速が一定以上になったとき、絞り２４１とノズル２４２間でジェットポンプ作用がなされる。その結果、背圧室２８４の圧力が素早く降下し、負圧となる。このノズル背圧降下によりダイアフラム２３４，センタディスク２３３が引き上げられ、前記円筒体２１１ｅの上端面とパッキン２３３ａとの間に前記隙間より大きい隙間が形成される。大気に急速に開放され、平衡状態（前記（２）式の状態）に向かっていく。
【００３８】
以上の構成および動作により、ノズル背圧による力Ｆ_１ が小さくて済む。更に、ジェットポンプ作用を利用しているのでフラッパを変位させる電力が少なくてよく、フラッパを駆動する電気回路が小形のものでよい。
【００３９】
また、ノズル背圧による力Ｆ_１ が小さいので、すべて構成部品を小形化できる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、ノズルと背圧室内部に気体を供給する絞りとを同軸上に配置し、ジェットポンプ作用をなすようにしたので、一定のフラッパ変位の範囲において、ノズル背圧変化が大きく、且つ、フラッパ変位とノズル背圧の比例領域が広がった。これにより、ノズル背圧が低い領域でも小さなフラッパ変位により大きなノズル背圧変化が得られる。また、フラッパ変位が小さくて済むので、アクチュエータの寿命が伸びる。
【００４１】
制御弁部にかかる一次圧を相殺し、また、二次圧の影響を極力小さく押さえることにより、背圧室の圧力が低くなり、フラッパに加わる力が小さくて済む。これによりアクチュエータ，電気回路，製造部品の小形化，簡素化が可能となった。
【００４２】
このため、従来、強度不足のため利用できなかった、合成樹脂製の制御弁を採用することが可能となった。合成樹脂は軽量であるため可動部である制御弁に採用すると、応答性が向上する。
【００４３】
更に、ジェットポンプ作用を利用したため背圧室を、正圧，負圧にコントロール可能なため、１枚のダイアフラムで上下方向に制御が可能となり、シンプルな構造で軽量，安価な電空変換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の電空変換器の側断面図である。
【図２】本発明の要部の原理説明図である。
【図３】本発明および従来例におけるフラッパの変位とノズル背圧の関係の差を説明する図である。
【図４】前記実施例における制御弁に一次圧による力と二次圧による力が作用する場合を説明する図である。
【図５】従来の電空変換器の側断面図である。
【図６】従来の電空変換器の要部の原理説明図である。
【図７】従来の電空変換器におけるフラッパの変位とノズル背圧の関係を説明する図である。
【符号の説明】
Ｆ_１ 〜Ｆ_９ …センタディスクおよび制御弁に作用する力
２００…電空変換器
２１０…本体
２１０ｂ…丸孔部
２１０ｃ…弁座
２１１…制御弁
２１１ａ…弁
２１１ｃ…連通孔
２１１ｄ…バネ収納筒
２１１ｅ…制御弁の円筒体
２１５…制御弁を上方に付勢するバネ
２１８…Ｏリング
２２０…圧力室
２３３…センタディスク
２３３ａ…パッキン
２３４…ダイアフラム
２４２…ノズル
２５０…圧力センサ
２６２…フラッパ
２６３…駆動回路
２８０…一次圧ポート
２８１…二次圧ポート
２８２…大気室
２８４…背圧室
２９０…開口

Claims (2)

1. 絞り（２４１）を介して供給された圧力気体を噴出するノズル（２４２）と、該ノズル（２４２）に近接対向して配設されたフラッパ（２６２）と、前記ノズル（２４２）の背圧を受ける背圧室（２８４）と、前記フラッパ（２６２）の変位に伴う前記背圧室（２８４）の圧力変化を受けて応動するダイアフラム（２３４）と、該ダイアフラム（２３４）と連動して気体供給口（２８０）と気体出力口（２８１）とを結ぶ開口（２９０）の開閉を行う制御弁（２１１）とを備え、前記開口（２９０）の開閉は、前記制御弁（２１１）の外周部に設けられたフランジ部（ｆｌ）により形成された弁（２１１ａ）と電空変換器本体（２１０）に形成された弁座（２１０ｃ）との離接により行う電空変換器において、
   前記絞り（２４１）は、前記背圧室（２８４）側に前記ノズル（２４２）と同軸上に配設され、前記ダイアフラム（２３４）は一枚で構成され、該ダイアフラム（２３４）の一面は前記背圧室（２８４）に臨み、該ダイアフラム（２３４）の他面は大気室（２８２）に臨み、
   前記制御弁（２１１）は、軸方向に形成された貫通口を有する略筒体形状であり、該貫通口は前記気体出力口（２８１）に連通口（２１１ｃ）を介して連通されており、前記制御弁（２１１）の一端は前記ダイアフラム（２３４）の他面に接離可能に当接され、他端は前記気体出力口（２８１）側の圧力が作用する圧力室（２２０）に連通され、
   前記気体出力口（２８１）側の圧力が作用する圧力室（２２０）と大気室（２８２）との間は、前記ダイアフラム（２３４）の他面と接離可能な前記制御弁（２１１）の一端で遮断されており、前記ダイアフラム（２３４）の他面と前記制御弁（２１１）とが離れると、前記圧力室（２２０）と大気室（２８２）とが連通し、
   前記弁座（２１０ｃ）の径と前記圧力室（２２０）に連通された前記制御弁（２１１）の他端の外径とは、ほぼ等しく形成されたことを特徴とする電空変換器。
2. 前記制御弁は、合成樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１記載の電空変換器。

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