JPH03140746A - 空調用圧電型開閉弁 - Google Patents
空調用圧電型開閉弁Info
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- JPH03140746A JPH03140746A JP1278719A JP27871989A JPH03140746A JP H03140746 A JPH03140746 A JP H03140746A JP 1278719 A JP1278719 A JP 1278719A JP 27871989 A JP27871989 A JP 27871989A JP H03140746 A JPH03140746 A JP H03140746A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
- F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
- F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
- F24F13/12—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of sliding members
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86493—Multi-way valve unit
- Y10T137/86718—Dividing into parallel flow paths with recombining
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は空調用圧電型開閉弁に関する。
近年、ビルオフィスや工場では、コンピュータの導入、
生産性、人間環境を考慮して、個々の仕事内容に適した
室内空調環境が要求されている。
生産性、人間環境を考慮して、個々の仕事内容に適した
室内空調環境が要求されている。
従来の空調制御システムでは、工場やビル全体又は各階
ごとに設けられた送風機からダクトを通して送風し、各
部屋の天井空間に電動ダンパーを設置し、天井板に設け
られた通気孔から室内へ送風する方式が採用されている
。
ごとに設けられた送風機からダクトを通して送風し、各
部屋の天井空間に電動ダンパーを設置し、天井板に設け
られた通気孔から室内へ送風する方式が採用されている
。
しかし、従来は、各部屋の天井空間への送風が電動ダン
パーによって調整されるだけであるので、電動ダンパー
とダクトとの位置関係によっては圧力損失が生じ、天井
板のどの通気孔でも均一な風量を得ることは困難であっ
た。しかも、こうした問題は部屋の大きさが大きくなる
につれて顕著になる。
パーによって調整されるだけであるので、電動ダンパー
とダクトとの位置関係によっては圧力損失が生じ、天井
板のどの通気孔でも均一な風量を得ることは困難であっ
た。しかも、こうした問題は部屋の大きさが大きくなる
につれて顕著になる。
そこで、このような問題を解決するために、天井空間の
仕切りを細分化したり、電動ダンパーやダクトの配置を
複雑化することが考えられるが、こうした手段ではシス
テムのコストが高くなるという問題があった。
仕切りを細分化したり、電動ダンパーやダクトの配置を
複雑化することが考えられるが、こうした手段ではシス
テムのコストが高くなるという問題があった。
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、天井空間の仕切りを細分化したり、電動ダンパーや
ダクトの配置を複雑化することなく、均一で精密な風量
制御を行なうことができる空調用圧電型開閉弁を提（共
することを目的とする。
り、天井空間の仕切りを細分化したり、電動ダンパーや
ダクトの配置を複雑化することなく、均一で精密な風量
制御を行なうことができる空調用圧電型開閉弁を提（共
することを目的とする。
本発明の空調用圧電型開閉弁は、通気孔を有する天井板
の表面に直交するように一端部が固定された湾曲可能な
金属板と、該金属板の表面に設けられた圧電セラミック
スと、前記金属板の他端部に前記天井板に沿って取り付
けられ、前記天井板の通気孔に対応する通気孔を有し、
前記圧電セラミックスに直流電圧を印加することにより
生じる前記金属板の変形に伴って通気孔を開閉する弁体
とを具備したことを特徴とするものである。
の表面に直交するように一端部が固定された湾曲可能な
金属板と、該金属板の表面に設けられた圧電セラミック
スと、前記金属板の他端部に前記天井板に沿って取り付
けられ、前記天井板の通気孔に対応する通気孔を有し、
前記圧電セラミックスに直流電圧を印加することにより
生じる前記金属板の変形に伴って通気孔を開閉する弁体
とを具備したことを特徴とするものである。
本発明において、金属板の材質としては鉄−Ｎｉ合金、
黄銅、ステンレスなどが挙げられる。
黄銅、ステンレスなどが挙げられる。
圧電セラミックスは、圧電定数の大きい材料、すなわち
単位面積当りに印加した電圧に対する変位量が高い材料
が好ましい。
単位面積当りに印加した電圧に対する変位量が高い材料
が好ましい。
本発明の空調用圧電型開閉弁では、天井板に直交するよ
うに設けられた金属板の片面に圧電セラミックスが設け
られており、圧電セラミックスに直流電圧を印加するこ
とにより金属板が変形し、それに伴って金属板の自由端
に取り付けられた弁体が天井板に沿ってスライドする。
うに設けられた金属板の片面に圧電セラミックスが設け
られており、圧電セラミックスに直流電圧を印加するこ
とにより金属板が変形し、それに伴って金属板の自由端
に取り付けられた弁体が天井板に沿ってスライドする。
天井板及び弁体には同一形状の通気孔が設けられている
。この通気孔に関しては、その幅（金属板の変形方向の
幅）を金属板の変位量とほぼ等しい値に設定すればよく
、その形状は特に限定されない。そして、圧電セラミッ
クスに直流電圧を印加しない場合には、天井板と弁体と
の通気孔の位置がずれて、通気孔が閉じられる。また、
圧電セラミックスに直流電圧を印加すると、天井板と弁
体との通気孔の位置が一致し、通気孔が開かれる。通気
孔の開口度合は圧電セラミックスに印加される電圧の大
きさによって制御される。
。この通気孔に関しては、その幅（金属板の変形方向の
幅）を金属板の変位量とほぼ等しい値に設定すればよく
、その形状は特に限定されない。そして、圧電セラミッ
クスに直流電圧を印加しない場合には、天井板と弁体と
の通気孔の位置がずれて、通気孔が閉じられる。また、
圧電セラミックスに直流電圧を印加すると、天井板と弁
体との通気孔の位置が一致し、通気孔が開かれる。通気
孔の開口度合は圧電セラミックスに印加される電圧の大
きさによって制御される。
このような空調用圧電型開閉弁は、極めて簡単な構造で
あるが、通気孔ごとに電圧駆動による精密な風量制御を
行なうことができる。例えば、本発明の空調用圧電型開
閉弁と同様に圧電セラミックスへの電圧印加により駆動
する開閉弁として、天井板に沿うように金属板の一端部
を取り付け、金属板の表面に圧電セラミックスを設け、
金属板の他端部（自由端）に天井板の通気孔に対応する
弁体を取り付けた構造を有し、圧電セラミックスに直流
電圧を印加することにより金属板を上方に変形させて通
気孔を開くようにしたものが考えられる。しかし、この
ような開閉弁では金属板及び弁体が風圧の影響を受けや
すいので、特に印加電圧が低電圧の場合に精密な風量制
御が困難となり、風量も小さい。これに対して、本発明
の開閉弁では、風圧の影響が少なく、印加電圧が低電圧
の場合でも精密な風量制御が可能であり、大風量を得る
こともできる。また、本発明の空調用圧電型開閉弁は、
軽量で設置が容易であり、消費電力もわずかである。こ
のため、天井空間の仕切りの細分化や、電動ダンパーや
ダクトの配置の複雑化によるシステムの大幅なコスト上
昇を招くことがない。
あるが、通気孔ごとに電圧駆動による精密な風量制御を
行なうことができる。例えば、本発明の空調用圧電型開
閉弁と同様に圧電セラミックスへの電圧印加により駆動
する開閉弁として、天井板に沿うように金属板の一端部
を取り付け、金属板の表面に圧電セラミックスを設け、
金属板の他端部（自由端）に天井板の通気孔に対応する
弁体を取り付けた構造を有し、圧電セラミックスに直流
電圧を印加することにより金属板を上方に変形させて通
気孔を開くようにしたものが考えられる。しかし、この
ような開閉弁では金属板及び弁体が風圧の影響を受けや
すいので、特に印加電圧が低電圧の場合に精密な風量制
御が困難となり、風量も小さい。これに対して、本発明
の開閉弁では、風圧の影響が少なく、印加電圧が低電圧
の場合でも精密な風量制御が可能であり、大風量を得る
こともできる。また、本発明の空調用圧電型開閉弁は、
軽量で設置が容易であり、消費電力もわずかである。こ
のため、天井空間の仕切りの細分化や、電動ダンパーや
ダクトの配置の複雑化によるシステムの大幅なコスト上
昇を招くことがない。
更に、温度センサや湿度センサなどと組み合わせること
もでき、制御システムの設計が容易となる。
もでき、制御システムの設計が容易となる。
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第１
図（ａ）は天井板に本発明に係る空調用圧電型開閉弁を
取り付け、電圧を印加していない状態を示す平面図、同
図（ｂ）は同図（ａ）の断面図、第２図（ａ）は天井板
に本発明に係る空調用圧電型開閉弁を取り付け、電圧を
印加した状態を示す１１４面図、同図（ｂ）は同図（ａ
）の断面図である。
図（ａ）は天井板に本発明に係る空調用圧電型開閉弁を
取り付け、電圧を印加していない状態を示す平面図、同
図（ｂ）は同図（ａ）の断面図、第２図（ａ）は天井板
に本発明に係る空調用圧電型開閉弁を取り付け、電圧を
印加した状態を示す１１４面図、同図（ｂ）は同図（ａ
）の断面図である。
第１図及び第２図において、天井板１０には通気板１１
が取り付けられ、この通気板１１には６個のスリット形
状の通気孔１１ａが形成されている。天井板１０上には
プラスチック製の固定台１が取り付けられ、この固定台
１には天井板ｉｏに直交するようこ、１２０ｍｍＸ３０
ｍｍＸ０．２ｍ＋ｘの鉄−Ｎ ｌ ｅｉ合金の金属板２
の一端部がネジ６によって取り付けられ、金属板２の他
端部（自由端）は通気板１１の方向・＼延びている。こ
の金属板２の片面には７５ｎ＋ｎ Ｘ ２１１ｉ＋＋＋
ｎ×０．２ｍｍの圧電セラミックス（東芝セラミックス
ト土製Ｔ−９９材）３が貼り付けられている。この圧電
セラミックス３の画商には直流電源５が接続されている
。また、金属板２の他端部には接着剤７により、通気板
１１に沿ってスライドするように、プラスチック製の弁
体４が取り付けられている。
が取り付けられ、この通気板１１には６個のスリット形
状の通気孔１１ａが形成されている。天井板１０上には
プラスチック製の固定台１が取り付けられ、この固定台
１には天井板ｉｏに直交するようこ、１２０ｍｍＸ３０
ｍｍＸ０．２ｍ＋ｘの鉄−Ｎ ｌ ｅｉ合金の金属板２
の一端部がネジ６によって取り付けられ、金属板２の他
端部（自由端）は通気板１１の方向・＼延びている。こ
の金属板２の片面には７５ｎ＋ｎ Ｘ ２１１ｉ＋＋＋
ｎ×０．２ｍｍの圧電セラミックス（東芝セラミックス
ト土製Ｔ−９９材）３が貼り付けられている。この圧電
セラミックス３の画商には直流電源５が接続されている
。また、金属板２の他端部には接着剤７により、通気板
１１に沿ってスライドするように、プラスチック製の弁
体４が取り付けられている。
この弁体４には通気ｔ！１２１１の通気孔１１ａと同一
形状を有する６個のスリット形状の通気孔４ａが形成さ
れている。
形状を有する６個のスリット形状の通気孔４ａが形成さ
れている。
この空調用圧電型開閉弁の開閉の状態を第１図（ａ）及
び第２図（ａ）を参照して説明する。すなわち、圧電セ
ラミックス３に直流電圧を印加しない場合には金属板４
の変形が生じず、第１図（ａ）に示すように、弁体４の
通気孔４ａは通気板１１の通気孔１１ａを閉じている。
び第２図（ａ）を参照して説明する。すなわち、圧電セ
ラミックス３に直流電圧を印加しない場合には金属板４
の変形が生じず、第１図（ａ）に示すように、弁体４の
通気孔４ａは通気板１１の通気孔１１ａを閉じている。
一方、圧電セラミックス３に直流電圧を印加すると、第
２図（ａ）に示すように、金属板４が変形し、弁体４の
通気孔４ａの位置が通気板１１の通気孔１１ａの位置と
一致して通気孔１１ａが開かれる。なお、印加電圧の大
きさにより金属板２の変位量を制御することができるの
で、第１図（ａ）と第２図（ａ）との中間の状態をとる
ことができ、風量を精密に制御することができる。
２図（ａ）に示すように、金属板４が変形し、弁体４の
通気孔４ａの位置が通気板１１の通気孔１１ａの位置と
一致して通気孔１１ａが開かれる。なお、印加電圧の大
きさにより金属板２の変位量を制御することができるの
で、第１図（ａ）と第２図（ａ）との中間の状態をとる
ことができ、風量を精密に制御することができる。
本発明に係る空調用圧電型開閉弁と比較するために、第
５図（ａ）及び（ｂ）に示す空調用圧電型開閉弁を作製
した。第５図（ａ＞及び（ｂ）において、天井板ｌＯに
は直径４０ｍｍの通気孔１２が形成されている。天井板
１０上には、固定台２１が取り付けられている。この固
定台２１には、天井板ｌＯに沿うように、長さ１５０ｍ
ｍ、幅２ｈｍｓ厚、さ０．３ｍ＋ｓの金属板２２の一端
部が固定され、その他端部（自由端）は通気孔１２の方
向へ延びている。金属板２２の上面には長さ６５龍、幅
【０龍、厚さ０．３ｉ＋ｍの圧電セラミックス２３が貼
り付けられている。この金属板２２の他端部の下面には
、直径４４ ｍｍの弁体２４が取付けられている。
５図（ａ）及び（ｂ）に示す空調用圧電型開閉弁を作製
した。第５図（ａ＞及び（ｂ）において、天井板ｌＯに
は直径４０ｍｍの通気孔１２が形成されている。天井板
１０上には、固定台２１が取り付けられている。この固
定台２１には、天井板ｌＯに沿うように、長さ１５０ｍ
ｍ、幅２ｈｍｓ厚、さ０．３ｍ＋ｓの金属板２２の一端
部が固定され、その他端部（自由端）は通気孔１２の方
向へ延びている。金属板２２の上面には長さ６５龍、幅
【０龍、厚さ０．３ｉ＋ｍの圧電セラミックス２３が貼
り付けられている。この金属板２２の他端部の下面には
、直径４４ ｍｍの弁体２４が取付けられている。
この空調用圧電型開閉弁では、圧電セラミックス２３に
直流電圧を印加しない場合には金属板２２の変形が生じ
ず、弁体２４が通気孔１２を閉じている。
直流電圧を印加しない場合には金属板２２の変形が生じ
ず、弁体２４が通気孔１２を閉じている。
方、圧電セラミックス２３に直流電圧を印加すると、金
属板２２は上方に変形して通気孔１２が開かれる。
属板２２は上方に変形して通気孔１２が開かれる。
本発明に係る空調用圧電型開閉弁（以下、スリット方式
と記す）と、第５図図示の空調用圧電型開閉弁（以下、
弁体方式と記す）とを用い、■０丑の部屋の中央３畳分
の天井板に空調用圧電型開閉弁をそれぞれ１２８個／畳
取り付け、天井空間と室内空間との差圧をｌｍｍＨｇと
して、印加電圧に対する室内の風量を測定した。その結
果を第６図に示す。
と記す）と、第５図図示の空調用圧電型開閉弁（以下、
弁体方式と記す）とを用い、■０丑の部屋の中央３畳分
の天井板に空調用圧電型開閉弁をそれぞれ１２８個／畳
取り付け、天井空間と室内空間との差圧をｌｍｍＨｇと
して、印加電圧に対する室内の風量を測定した。その結
果を第６図に示す。
第６図から明らかなように、弁体方式では低電圧時には
電圧に対する風量の相関性が悪くなっており、風量も小
さい。これは、弁体方式では弁体及び金属板が風圧の影
響を受け、弁体による通気孔の開口効率が低下するため
である。したがって、大風量を得るためには、通気孔及
び弁体を大きくする、これらの数量を増やす、金属板を
長尺化するなどの対策が必要となり、製作が困難になる
などのデメリットが生じる。
電圧に対する風量の相関性が悪くなっており、風量も小
さい。これは、弁体方式では弁体及び金属板が風圧の影
響を受け、弁体による通気孔の開口効率が低下するため
である。したがって、大風量を得るためには、通気孔及
び弁体を大きくする、これらの数量を増やす、金属板を
長尺化するなどの対策が必要となり、製作が困難になる
などのデメリットが生じる。
これに対して、本発明に係るスライド方式では、風圧負
荷による損失が少なく、弁体による通気孔の開口効率が
高いため、低電圧時でも電圧と室内の風量との相関性が
よく、風量も大きい。
荷による損失が少なく、弁体による通気孔の開口効率が
高いため、低電圧時でも電圧と室内の風量との相関性が
よく、風量も大きい。
なお、本発明の運用圧電型開閉弁は前記実施例で説明し
たものに限らず、種々の変形例が考えられる。例えば、
弁体４の通気孔４ａの形状に関しては、第３図に示すよ
うに角穴でもよいし、第４図に示すように丸穴でもよい
。このような通気孔を形成すれば、気流を細分化するの
に有利となる。また、金属板及び圧電セラミックスに関
しては、変位量を重視する場合にはバイモルフ素子とし
てもよい。更に、前記実施例では天井板に開閉弁を直接
設置しているが、より大型の開閉弁を天井空間に設け、
その下部に細孔を有する天井板を配置して気流を細分化
するようにしてもよい。
たものに限らず、種々の変形例が考えられる。例えば、
弁体４の通気孔４ａの形状に関しては、第３図に示すよ
うに角穴でもよいし、第４図に示すように丸穴でもよい
。このような通気孔を形成すれば、気流を細分化するの
に有利となる。また、金属板及び圧電セラミックスに関
しては、変位量を重視する場合にはバイモルフ素子とし
てもよい。更に、前記実施例では天井板に開閉弁を直接
設置しているが、より大型の開閉弁を天井空間に設け、
その下部に細孔を有する天井板を配置して気流を細分化
するようにしてもよい。
以上詳述したように本発明の空調用圧電型開閉弁を用い
れば、大幅なコスト上昇を招くことなく、極めて精密か
つ信頼性の高い風量制御を行なうことができ、しかも他
のセンサなどとの組合わせにより制御システムの設計も
容易になるなど顕著な効果を奏するものである。
れば、大幅なコスト上昇を招くことなく、極めて精密か
つ信頼性の高い風量制御を行なうことができ、しかも他
のセンサなどとの組合わせにより制御システムの設計も
容易になるなど顕著な効果を奏するものである。
第１図（ａ）は本発明の実施例における空調用圧電型開
閉弁を天井板に取り付け、直流電圧を印加していない状
態を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図、第
２図（ａ）は本発明の実施例における空調用圧電型開閉
弁を天井板に取り付け、直流電圧を印加した状態を示す
平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図、第３図及び
第４図はそれぞれ本発明の他の実施例における空調用圧
電型開閉弁の平面図、第５図（ａ）は弁体方式の空調用
圧電型開閉弁の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面
図、第６図は本発明の実施例における空調用圧電型開閉
弁及び弁体方式の空調用圧電型開閉弁について印加電圧
と風量との関係を示す特性図である。 １・・・固定台、２・・・金属板、３・・・圧電セラミ
ックス、４・・・弁体、４ａ・・・通気孔、５・・・直
流電源、６・・・ボルト、７・・・接着剤、１０・・・
天井板、１１・・・通気板、ｌｌａ・・・通気孔。
閉弁を天井板に取り付け、直流電圧を印加していない状
態を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図、第
２図（ａ）は本発明の実施例における空調用圧電型開閉
弁を天井板に取り付け、直流電圧を印加した状態を示す
平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図、第３図及び
第４図はそれぞれ本発明の他の実施例における空調用圧
電型開閉弁の平面図、第５図（ａ）は弁体方式の空調用
圧電型開閉弁の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面
図、第６図は本発明の実施例における空調用圧電型開閉
弁及び弁体方式の空調用圧電型開閉弁について印加電圧
と風量との関係を示す特性図である。 １・・・固定台、２・・・金属板、３・・・圧電セラミ
ックス、４・・・弁体、４ａ・・・通気孔、５・・・直
流電源、６・・・ボルト、７・・・接着剤、１０・・・
天井板、１１・・・通気板、ｌｌａ・・・通気孔。
Claims (1)
- 通気孔を有する天井板の表面に直交するように一端部が
固定された湾曲可能な金属板と、該金属板の表面に設け
られた圧電セラミックスと、前記金属板の他端部に前記
天井板に沿って取り付けられ、前記天井板の通気孔に対
応する通気孔を有し、前記圧電セラミックスに電圧を印
加することにより生じる前記金属板の変形に伴って通気
孔を開閉する弁体とを具備したことを特徴とする空調用
圧電型開閉弁。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278719A JPH03140746A (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 空調用圧電型開閉弁 |
| US07/592,742 US5103869A (en) | 1989-10-27 | 1990-10-04 | Piezoelectric on-off valve for air conditioning |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278719A JPH03140746A (ja) | 1989-10-27 | 1989-10-27 | 空調用圧電型開閉弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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