JPH029130Y2 - - Google Patents

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JPH029130Y2
JPH029130Y2 JP1983163707U JP16370783U JPH029130Y2 JP H029130 Y2 JPH029130 Y2 JP H029130Y2 JP 1983163707 U JP1983163707 U JP 1983163707U JP 16370783 U JP16370783 U JP 16370783U JP H029130 Y2 JPH029130 Y2 JP H029130Y2
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bellows
optical
photoresponsive
flapper
container
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は構造簡易にして光の吸収効率を向上さ
せるようにした光アクチユエータに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an optical actuator that has a simplified structure and improves light absorption efficiency.

〔従来技術〕[Prior art]

最近、光エネルギの吸収特性を有する物質に光
を照射し、この光エネルギを吸収した物質の熱変
化を調べる研究が行なわれている。また、プロセ
ス制御等においては光エネルギを出力空気圧に変
換する光−空気圧交換器なども提案されている。
これは電気信号をそれに比例した空気圧に変換す
るいわゆる電空変換器に比べて電気ノイズを受け
ずしかも防爆性に優れているという長所を有する
もので、その一例として第1図に示す如く構成さ
れたものが知られている。すなわち、1は支点2
を中心として揺動自在に支持されたフラツパ、
3,4は前記フラツパ1の一端部両面にそれぞれ
近接対向して配設された容器およびノズル、5は
前記フラツパ1の他端側に配設されたベローズ、
6はコントロールリレーである。前記容器3のフ
ラツパ1と対向する端面は開口し、この開口が前
記フラツパ1に接触する伸縮性膜7によつて閉塞
されている。そして前記容器3の内部には熱膨脹
率の高い気体、液体あるいは固体からなる光応動
物質8が封入されると共に光信号が光フアイバ等
の光伝送体9によつて導かれるように構成されて
いる。
Recently, research has been carried out to irradiate light onto a substance that has the property of absorbing light energy and to examine the thermal changes in the substance that absorbed the light energy. Furthermore, for process control and the like, a light-pneumatic exchanger that converts light energy into output air pressure has been proposed.
Compared to so-called electro-pneumatic converters that convert electrical signals into air pressure proportional to the electrical signals, this has the advantage of not being susceptible to electrical noise and being superior in explosion-proof properties.One example of this is the structure shown in Figure 1. things are known. In other words, 1 is the fulcrum 2
The flats are swingably supported around the
3 and 4 are containers and nozzles disposed on both sides of one end of the flapper 1 in close opposition to each other; 5 is a bellows disposed on the other end of the flapper 1;
6 is a control relay. The end face of the container 3 facing the flapper 1 is open, and this opening is closed by an elastic membrane 7 that contacts the flapper 1. A photoresponsive substance 8 made of gas, liquid, or solid having a high coefficient of thermal expansion is sealed inside the container 3, and the optical signal is guided by an optical transmission member 9 such as an optical fiber. .

10は一定圧の供給空気圧P0を送供する入力
管で、この入力管10は前記コントロールリレー
6の出力側に接続され、またこの入力管10から
分岐された分岐管10aは中間に絞り11を有し
て前記ノズル4に接続されると共に他の分岐管1
0bにより前記コントロールリレー6の入力側に
連結されている。前記コントロールリレー6は、
前記分岐管10bからの空気圧により押圧される
ダイヤフラム12と、このダイヤフラム12の作
動により該リレー6の排出口13を閉じるリレー
弁14とで構成されている。
Reference numeral 10 denotes an input pipe for supplying a constant supply air pressure P 0 , and this input pipe 10 is connected to the output side of the control relay 6, and a branch pipe 10a branched from this input pipe 10 has a throttle 11 in the middle. and is connected to the nozzle 4 and another branch pipe 1
0b is connected to the input side of the control relay 6. The control relay 6 is
It consists of a diaphragm 12 that is pressed by air pressure from the branch pipe 10b, and a relay valve 14 that closes the outlet 13 of the relay 6 by the operation of the diaphragm 12.

15は前記ベローズ5に一端が接続された出力
管で、この出力管15と前記コントロールリレー
6の排出口13とが接続されている。
Reference numeral 15 denotes an output tube whose one end is connected to the bellows 5, and this output tube 15 is connected to the discharge port 13 of the control relay 6.

このような構成において、光伝送体9の先端か
ら容器3内に光信号が照射されると、その光エネ
ルギを前記光応動物質8が吸収して膨脹し、伸縮
性膜7を伸長させる。すると、フラツパ1は支点
2を中心として反時計方向に回動変位してノズル
4との間隔を狭めるため、ノズル背圧が上昇し、
コントロールリレー6のダイヤフラム12を右方
に押圧変位させる。したがつて、リレー弁14が
排出口13を開き、出力管15から排出される出
力空気圧Pが上昇する。この出力空気圧Pは調節
弁(図示せず)等に送給されると同時にフイード
バツクベローズ5に導かれてフラツパ1に時計方
向のトルクを与えるため、前記フラツパ1と作用
する伸縮性膜7の反時計方向回りの力とバランス
し、該フラツパ1の動きを停止させる。この結
果、光信号の入力に比例した出力空気圧が得られ
る。
In such a configuration, when an optical signal is irradiated into the container 3 from the tip of the optical transmitter 9, the photoresponsive substance 8 absorbs the optical energy and expands, thereby stretching the elastic film 7. Then, the flapper 1 is rotated counterclockwise about the fulcrum 2 to narrow the distance between it and the nozzle 4, so the nozzle back pressure increases.
The diaphragm 12 of the control relay 6 is pressed and displaced to the right. Therefore, the relay valve 14 opens the discharge port 13, and the output air pressure P discharged from the output pipe 15 increases. This output air pressure P is supplied to a control valve (not shown), etc., and at the same time is guided to a feedback bellows 5 to apply a clockwise torque to the flapper 1. Therefore, the elastic membrane 7 that acts on the flapper 1 balance with the counterclockwise force of the flapper 1, and stop the movement of the flapper 1. As a result, an output air pressure proportional to the input optical signal is obtained.

ところで、かかる光−空気圧変換器においては
光応動物質8を封入する容器3が筒状体に形成さ
れているので、光が容器3内で拡散した場合、直
接または容器内面で反射した光が伸縮性膜7にあ
たつて吸収され(一般に軟弾性材料のため反射し
ない)、効率が悪いという欠点があつた。
By the way, in such a light-air pressure converter, the container 3 that encloses the photoresponsive substance 8 is formed into a cylindrical body, so when light is diffused within the container 3, the light directly or reflected on the inner surface of the container expands and contracts. When it hits the elastic membrane 7, it is absorbed (generally, it is not reflected because it is a soft elastic material), resulting in poor efficiency.

〔考案の概要〕[Summary of the idea]

従来の欠点に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、光応動容器による光の吸収を少
なくし変換効率の向上を図るようにした光アクチ
ユエータを提供するものである。
This was developed in view of the drawbacks of the conventional art, and its purpose is to provide an optical actuator that reduces absorption of light by a photoresponsive container and improves conversion efficiency.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.

第2は本考案に係る光アクチユエータを光−空
気圧変換器に適用した場合の一実施例を示す構成
図である。同図において、20は略コ字状に形成
されたベースで、このベース20の中央部にフラ
ツパ22が支点21を中心として左右方向に傾動
自在に支持されて配設されている。
The second is a configuration diagram showing an embodiment in which the optical actuator according to the present invention is applied to an optical-pneumatic converter. In the figure, reference numeral 20 denotes a base formed in a substantially U-shape, and a flapper 22 is supported at the center of the base 20 so as to be tiltable in the left-right direction about a fulcrum 21.

23は光応動容器としてのベローズで、このベ
ローズ23はその内側面がアルミニウム等を蒸着
されることにより高反射率の反射面もしくは硫化
バリウム又は粉末イオウ等を塗布した完全拡散反
射面24を形成し、一端が前記フラツパ22の自
由端側一表面に固定され、他端が前記ベース20
の一方の内側面に固定されている。そして、前記
ベローズ23の内部には光応動気体25が封入さ
れると共に光信号26がオプテイカルフアイバ2
7によつて導かれるように構成されている。前記
光応動気体25としては化学的に安定でその体膨
張率(α)および圧力係数(β)が共に大きく、
安価に入手し得るものであること、さらには光の
有効利用を計り損失を少なくし得るものであるこ
とが望ましく、そのため本実施例では、光の吸収
波長が4〜5μmにある炭酸ガス(CO2)が主成分
として用いられる。このため、光信号26として
は4〜5μmの赤外線が用いられ、例えば第3図a
に示すようにパルス列変調されたりあるいは同図
bに示すようにパルス幅変調されている。
Reference numeral 23 denotes a bellows as a photoresponsive container, and the inner surface of the bellows 23 is coated with aluminum or the like to form a reflective surface with high reflectance or a completely diffused reflective surface 24 coated with barium sulfide or powdered sulfur. , one end is fixed to one surface of the free end side of the flapper 22, and the other end is fixed to the base 20.
is fixed to the inner surface of one side. A photoresponsive gas 25 is sealed inside the bellows 23, and an optical signal 26 is transmitted to the optical fiber 25.
7. The photoresponsive gas 25 is chemically stable and has a large coefficient of expansion (α) and a large pressure coefficient (β).
It is desirable that the material be available at a low cost, and furthermore, be able to utilize light effectively and reduce loss. Therefore, in this example, carbon dioxide gas (CO2), which has a light absorption wavelength of 4 to 5 μm, is used. 2 ) is used as the principal component. For this reason, infrared rays of 4 to 5 μm are used as the optical signal 26, for example, as shown in FIG.
The signal is pulse train modulated as shown in Figure 1, or pulse width modulated as shown in Figure b.

なお、光応動物質として炭酸ガスとメタンガス
とを比較すると、化学的安定、体膨張率(0.37×
10-3/℃)で同等、価格面では炭酸ガスの方が安
いと云える。体膨張率は他のガスと比べると大き
い。
Furthermore, when comparing carbon dioxide gas and methane gas as photoactive substances, the chemical stability and body expansion coefficient (0.37×
10 -3 /℃), and it can be said that carbon dioxide gas is cheaper in terms of price. The coefficient of body expansion is large compared to other gases.

28は温度補償用ベローズで、このベローズ2
8は前記ベローズ23と同一の形状、大きさを有
して該ベローズ23とフラツパ22を挟んで対向
し、内部には前記光応動気体25と同一の気体2
9が封入されている。
28 is a temperature compensation bellows, and this bellows 2
8 has the same shape and size as the bellows 23 and faces the bellows 23 with the flapper 22 in between, and contains the same gas 2 as the photoresponsive gas 25 inside.
9 is included.

前記フラツパ22の先端部で温度補償用ベロー
ズ28側表面にはノズル30が近接対向して配設
され、このノズル30に一定圧力(例えば1.4
Kg/cm2)の供給空気P0が絞り31を介して供給
されるように構成されている。32はノズル背圧
が伝送されるコントロールリレーで、第1図に示
したと同一の構成をなし、その出力空気圧Pが空
気式調節弁33に導かれて該弁を動作させると同
時にフラツパ22の基部側に配設されたフイード
バツクベローズ34に導かれるように構成されて
いる。
At the tip of the flapper 22, a nozzle 30 is disposed on the surface facing the temperature compensating bellows 28 in close proximity to each other, and a constant pressure (for example, 1.4
Kg/cm 2 ) of supply air P 0 is supplied through the throttle 31. Reference numeral 32 denotes a control relay to which nozzle back pressure is transmitted, which has the same configuration as shown in FIG. It is configured to be guided to a feedback bellows 34 disposed on the side.

このような構成において、オプテイカルフアイ
バ27によつて導かれた光信号26でベローズ2
3内の炭酸ガス25を照射すると、炭酸ガス25
は光エネルギを吸収して熱膨脹し、ベローズ23
を伸長させる。この場合、ベローズ内面を高反射
率としているので、光エネルギ(反射分も含む)
によつて炭酸ガスを直接熱膨張させることがで
き、ベローズの昇温による熱膨張より変換効率が
よい。また、光信号26は炭酸ガス25の吸収波
長と同じ波長の赤外線を用いているので、吸収効
率がよく、しかもベローズ23内に導かれた光信
号26を反射面24で多重反射させるようにして
いるので、ベローズ23による光の吸収が少な
く、光信号26を炭酸ガス25に効率よく吸収さ
せ得る。また、ベローズ23は周囲温度によつて
も熱膨脹するが、温度補償用ベローズ28を設け
ているので、フラツパ22の変位となつて表われ
ることがなく、したがつて周囲温度の変化による
影響はない。
In such a configuration, the optical signal 26 guided by the optical fiber 27 connects the bellows 2.
When the carbon dioxide gas 25 in 3 is irradiated, the carbon dioxide gas 25
absorbs light energy and expands thermally, causing the bellows 23
Stretch. In this case, the inner surface of the bellows has a high reflectance, so light energy (including reflected energy)
This allows direct thermal expansion of carbon dioxide gas, which has better conversion efficiency than thermal expansion due to temperature rise of bellows. In addition, since the optical signal 26 uses infrared rays having the same wavelength as the absorption wavelength of the carbon dioxide gas 25, the absorption efficiency is high, and the optical signal 26 guided into the bellows 23 is multiple-reflected on the reflective surface 24. Therefore, the absorption of light by the bellows 23 is small, and the optical signal 26 can be efficiently absorbed by the carbon dioxide gas 25. Further, although the bellows 23 thermally expands depending on the ambient temperature, since the bellows 28 for temperature compensation is provided, this does not appear as a displacement of the flapper 22, and therefore there is no effect due to changes in the ambient temperature. .

前記炭酸ガス25による光信号26の吸収によ
りベローズ23が伸長すると、温度補償用ベロー
ズ28とのバランスが崩れ、フラツパ22を右側
に傾動させるため、ノズル背圧が上昇し、パイロ
ツトリレー32からの出力空気圧Pを上昇させ
る。この出力空気圧Pは空気式調節弁33に供給
され該弁を動作させると同時にフイードバツクベ
ローズ34に導かれ、該ベローズ34を伸長させ
る。この結果、フラツパ22はベローズ23によ
る時計方向のトルクとベローズ34による反時計
方向のトルクとが釣合いを保つ位置で停止する。
When the bellows 23 expands due to the absorption of the optical signal 26 by the carbon dioxide gas 25, the balance with the temperature compensation bellows 28 is lost and the flapper 22 is tilted to the right, which increases the nozzle back pressure and causes the output from the pilot relay 32 to increase. Increase air pressure P. This output air pressure P is supplied to the pneumatic control valve 33 to operate the valve, and at the same time is led to the feedback bellows 34, causing the bellows 34 to expand. As a result, the flapper 22 stops at a position where the clockwise torque by the bellows 23 and the counterclockwise torque by the bellows 34 are balanced.

なお、前記実施例はベローズ23の内側面全体
を反射面とした場合について説明したが、これに
限らず特に最も光信号26によつて照射される部
分のみを反射面としてもよい。
Although the above embodiment has been described with reference to the case where the entire inner surface of the bellows 23 is used as a reflective surface, the present invention is not limited to this, and only the portion most irradiated by the optical signal 26 may be used as a reflective surface.

また、本考案は上記実施例に限らず種々の変更
が可能で、例えば恒温槽内に変換器を入れゝば、
温度補償用ベローズ28を必要としない。
Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified in various ways. For example, if the converter is placed in a constant temperature bath,
No bellows 28 for temperature compensation is required.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上説明したように本考案に係る光アクチユエ
ータは、光応動容器をベローズで構成し、その内
周面の少なくとも一部を反射面としたので、光が
ベローズ内周面にあたつて多重反射し、ベローズ
による光の吸収を減少させることができる。した
がつて、光応動気体による光の吸収効率が向上
し、高効率の光アクチユエータを提供することが
できる。また、ベローズ内周面全体を高反射率の
反射面にすれば、より効果的である。また、構造
簡易にして安価であるなど、その実用的効果は非
常に大である。
As explained above, in the optical actuator according to the present invention, the light-responsive container is made of a bellows, and at least a part of the inner circumferential surface of the bellows is made a reflective surface, so that light hits the inner circumferential surface of the bellows and undergoes multiple reflections. , light absorption by the bellows can be reduced. Therefore, the light absorption efficiency of the photoresponsive gas is improved, and a highly efficient optical actuator can be provided. Further, it is more effective if the entire inner circumferential surface of the bellows is made of a reflective surface with high reflectance. In addition, it has a simple structure and is inexpensive, and has great practical effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の光−空気圧変換器の一例を示す
構成図、第2図は本考案に係る光アクチユエータ
を光−空気圧変換器に適用した場合の一実施例を
示す構成図、第3図a,bは光信号の変調を示す
図である。 22…フラツパ、23…ベローズ(光応動容
器)、24…反射面、25…炭酸ガス(光応動気
体)、26…光信号、27…オプテイカルフアイ
バ、28…温度補償用ベローズ、30…ノズル、
32…パイロツトリレー、34…フイードバツク
ベローズ。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a conventional optical-pneumatic converter, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the optical actuator according to the present invention applied to the optical-pneumatic converter, and Fig. 3 is a block diagram showing an example of a conventional optical-pneumatic converter. Figures a and b are diagrams showing modulation of an optical signal. 22... flapper, 23... bellows (photoresponsive container), 24... reflective surface, 25... carbon dioxide gas (photoresponsive gas), 26... optical signal, 27... optical fiber, 28... temperature compensation bellows, 30... nozzle,
32...Pilot relay, 34...Feedback bellows.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 光エネルギを吸収する光応動気体を封入してな
る光応動容器内に光信号を導き、前記光応動気体
の光エネルギによる熱膨張または熱収縮変化を変
位または力に変換する光アクチユエータにおい
て、前記光応動容器を軸方向に伸縮自在なベロー
ズで構成し、その内周面の少なくとも一部を高反
射率の反射面にしたことを特徴とする光アクチユ
エータ。
In the optical actuator, the optical actuator guides an optical signal into a photoresponsive container formed by enclosing a photoresponsive gas that absorbs light energy, and converts thermal expansion or thermal contraction change of the photoresponsive gas due to the light energy into displacement or force. An optical actuator characterized in that the response container is constructed of a bellows that can be expanded and contracted in the axial direction, and at least a portion of the inner circumferential surface of the response container is made into a reflective surface with high reflectance.
JP16370783U 1983-10-22 1983-10-22 optical actuator Granted JPS6071703U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16370783U JPS6071703U (en) 1983-10-22 1983-10-22 optical actuator

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JP16370783U JPS6071703U (en) 1983-10-22 1983-10-22 optical actuator

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JPS6071703U JPS6071703U (en) 1985-05-21
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ID=30359123

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JP16370783U Granted JPS6071703U (en) 1983-10-22 1983-10-22 optical actuator

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56113806A (en) * 1980-02-08 1981-09-08 Toshiba Corp Photoactuator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS56113806A (en) * 1980-02-08 1981-09-08 Toshiba Corp Photoactuator

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JPS6071703U (en) 1985-05-21

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