JPH037656Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は比例制御弁に関し、特に、駆動源に
圧電素子等の素子を用いた比例制御弁に関するも
のである。

〔従来技術およびその問題点〕

一般に、比例制御弁としては実開昭57年第
174873号公報に示されているものが知られている
が、この比例制御弁にあつては第３図に示すよう
な構成を有している。

すなわち、第３図に示される比例制御弁は、シ
ヤフト３４が収納されている固定コア３１の外周
に巻回されたソレノイド３５を励磁することによ
つてシヤフト３４と軸方向に一体に設けたプラン
ジヤ３６に作用する吸引力と、シヤフト３４を付
勢するばね３７およびシヤフト３４と同軸に配置
されたベローズ３８による反力が釣り合うことに
よつて弁体３８が移動し、弁体３３と弁座３２と
の開度を比例的に制御して、ポート３９，４０間
の流量を制御している。

このために、各部材間の摩擦や流体抵抗により
ヒステリシスが発生したり、また、プランジヤと
ばねおよびベローズとの釣り合いを保つために連
続的に通電しなければなず、しかも、精度を高め
るためには大きな電流を必要とするなどの問題点
を有していた。

この考案は前記のような従来のもののもつ問題
点を解決決したものであつて、消費電力を低減す
ることができるとともに、精度ならびに応答性を
向上させることのできる比例制御弁を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するためにこの考案は、ケ
ーシングに移動可能にシヤフトを配設するととも
に、該シヤフトによつて移動される弁体を設け、
この弁体がケーシングに設けた弁座に着座し得る
ようにしてポート間を開閉する比例制御弁におい
て、前記シヤフトに、信号入力時にそれに対する
緊締状態を解除するとともに、前記ケーシングに
固定されている第１の素子と、該第１の素子と同
様に信号入力時に前記シヤフトに対する緊締状態
を解除する第３の素子と、前記第１および第３の
素子の間に配設されるとともに、信号入力時に前
記シヤフトの軸線方向に変位する少なくとも１つ
の第２の素子とを配設した手段を採用したもので
ある。

〔作用〕

この考案は上記の手段を採用したことにより、
第１の素子と第３の素子とをシヤフトに対して緊
締あるいはその解除を行ない、いずれか一方の素
子の緊締時に第２の素子がシヤフトの軸線方向に
変位することでシヤフトを移動し、このシヤフト
に連動する弁体を弁座に対して移動してポート間
の連通状態を比例的に変化させることとなる。

〔実施例〕

以下、図面に示すこの考案の実施例について説
明する。

第１図にはこの考案による比例制御弁の概略構
成が示されていて、上端が閉塞したケーシング１
の内部には上室２と下室３とが設けられ、両室
２，３間にはシヤフト４の挿通用の孔５が設けら
れている。

そして、前記両室２，３を貫通しているシヤフ
ト４の挿通用の孔５にはシヤフト４が挿通すると
ともに、シヤフト４とケーシング１との間には前
記上室２と下室３との間をシールするシール部材
６が設けられている。

前記下室３の内部において、前記シヤフト４の
下端には弁体７が一体に設けられ、この弁体７は
前記下室３に設けられた２つのポート８，９のう
ちの一方のポート８に設けられた弁座１０に着座
可能となつている。

また、前記シヤフト４の前記上室２の内部に位
置する部分には、３つの圧電素子１１，１２，１
３が設けられている。

すなわち、３つの圧電素子１１，１２，１３の
うちの１つの圧電素子１１は前記シヤフト４を貫
通させた状態で緊締しているとともに、前記ケー
シング１に固定され、また、１つの圧電素子１３
は前記圧電素子１１と同様にシヤフト４を挿通さ
せた状態で緊締しており、そして、他の１つの圧
電素子１２は前記２つの圧電素子１１，１３の間
に位置してシヤフト４に対して所定の間隙を有し
ている。

そして、上記の３つの圧電素子１１，１２，１
３のうちの上下２つの圧電素子１１，１３は、通
電時には半径方向に拡がるように、すなわち、前
記シヤフト４に対する緊締状態を解除するように
作動するものであり、また、中央の圧電素子１２
は通電時には前記シヤフト４の軸線方向に伸張す
るように作動するようになつている。

つぎに前記のものの作用について説明する。

まず、初期の状態にあつては、シヤフト４およ
び弁体７は図示の状態よりわずかに下方に、すな
わち、弁体７が弁座１０に着座してポート８，９
間が下室３で閉塞した状態となつている。

このような状態から、前記圧電素子１１に通電
すると、これによつて圧電素子１１がシヤフト４
に対する緊締状態を解除し、また、この時圧電素
子１３はシヤフト４に対して緊締状態となつてい
る。

したがつて、上記のように圧電素子１１に通電
した状態で圧電素子１２に通電すると、この圧電
素子１２はシヤフト４の軸線方向に伸張し、しか
も、前記圧電素子１１はケーシング１に固定され
ているのでシヤフト４は圧電素子１２および１３
の作用によつて図示の上方に移動され、これによ
つて弁体７が弁座１０から離間してポート８およ
び９は連通することとなる。

こののち、前記圧電素子１３に通電してシヤフ
ト４に対する緊締を解除するとともに、圧電素子
１１の通電を停止してシヤフト４を緊締し、ま
た、圧電素子１２の通電を停止して復帰すれば、
各圧電素子１１，１２，１３は初期の状態に復帰
するとともに、各圧電素子１１，１２，１３に対
してはシヤフト４が前記圧電素子１２の伸張した
分だけ上方に移動した状態で保持されることとな
る。

したがつて、このような動作中にあつては、前
記圧電素子１２に通電する電圧に応じて前記圧電
素子１２の伸張量を制御することができるので比
例的に前記弁座１０に対する弁体７の移動量を制
御することができ、また、上記の作動を繰り返す
ことによつて、前記弁座１０に対して弁体７を、
所謂、インチウオームで移動して開口することも
でき、ポート８，９間の流体の移動量を制御する
ことができるものである。

また、前記の緊締用以外の圧電素子１２を複数
個用いた場合にあつては、使用した圧電素子の伸
張内容に応じて弁座１０に対して弁体７を移動さ
せることができるものである。

第２図にはこの考案による比例制御弁の第２の
実施例が示されていて、ケーシング１４の上端に
はシヤフト１５が突出した状態で設けられ、ま
た、このシヤフト１５の前記ケーシング１４内の
下端には調圧ばね１６が設けられ、そして、この
調圧ばね１６の下端には調圧ベローズ１７が設け
られ、調圧ベローズ１７の中央部にはリリーフ弁
１８が設けられている。

また、前記リリーフ弁１８のロツド１９の下端
はポート２０，２１間に位置し、ばね２２によつ
て両ポート２０，２１間の通路を閉塞する方向に
付勢されている弁体２３の上端と当接している。

そして、前記ケーシング１４の上端に突出して
いるシヤフト１５には、前記実施例と同様に、ま
ず、ケーシング１４に固定されるとともに、前記
シヤフト１５を緊締している圧電素子２４と、こ
の圧電素子２４の上部に位置し、シヤフト１５と
の間に間隙が設けられて、シヤフト１５の軸方向
に変位する圧電素子２５と、この圧電素子２５の
上部に設けられて、前記シヤフト１５を緊締して
いる圧電素子２６とが設けられている。

つぎに前記のものの作用について説明する。

まず、図示の状態にあつては両ポート２０，２
１間が弁体２３が弁座２３ａに着座することで閉
塞されており、圧電素子２４に通電すると、圧電
素子２４はシヤフト１５に対する緊締を解除し、
一方、圧電素子２６はシヤフト１５に対して緊締
状態となつている。

したがつて、この状態で圧電素子２５に通電し
て圧電素子２５をシヤフト１５の軸方向に縮小す
るとシヤフト１５はこの圧電素子２５の縮小時に
一体に下方に移動する。

こののち、前記圧電素子２４の通電を停止して
てシヤフト１５を緊締し、前記圧電素子２６に通
電してシヤフト１５に対する緊締を解除するとと
もに、圧電素子２５の通電を停止して初期の状態
とし、こののち前記圧電素子２６の通電を停止す
れば、各圧電素子２４，２５，２６は初期の状態
に復帰するとともに、各圧電素子２４，２５，２
６に対してシヤフト１５が前記圧電素子２５の縮
小分だけ下方に移動した状態に保持されることと
なる。

これによつて前記調圧ばね１６、調圧ベローズ
１７およびロツド１９を介して弁体２３が下降し
て両ポート２０，２１間を連通するものである。

この時の前記シヤフト１５の移動量は前記圧電
素子２５の通電量に応じて比例的に移動させるこ
とができ、したがつて、両ポート２０，２１間の
連通を比例的に制御することができるものであ
り、また、上記の作動を繰り返すことによつて、
前記弁座２３ａに対して弁体２３を、所謂、イン
チウオームで移動して開口することもでき、ポー
ト２０，２１間の流体の移動量を制御することが
できるものである。

なお、前記各実施例においては、圧電素子を用
いた場合を示したが、これに限定することなく、
電歪素子や磁歪素子等を用いることができ、使用
する素子に応じて入力信号を決定するもであり、
また、使用する素子の個数は３個に限定されない
ことは勿論である。

〔考案の効果〕

この考案は、ケーシングに移動可能にシヤフト
を配設するとともに、該シヤフトによつて移動さ
れる弁体を設け、この弁体がケーシングに設けた
弁座に着座し得るようにしてポート間を開閉する
比例制御弁において、前記シヤフトに、信号入力
時にそれに対する緊締状態を解除するとともに、
前記ケーシングに固定されている第１の素子と、
該第１の素子と同様に信号入力時に前記シヤフト
に対する緊締状態を解除する第３の素子と、前記
第１および第３の素子の間に配設されるととも
に、信号入力時に前記シヤフトの軸線方向に変位
する少なくとも１つの第２の素子とを配設したこ
とにより以下のような効果を有するものである。

(a) シヤフトの駆動用の素子は、特に、圧電素子
や電歪素子を用いた場合には、電圧駆動であつ
て電流は微小であり、従来のソレノイドやモー
タ式に対して消費電力を非常に低くするとがで
き、また、中立位置においても非通電状態で固
定することができる。

(b) 使用する素子自体の応答性が高いので比例制
御弁自体の応答性が高くなる。

(c) 弁座に対する弁体の移動を通電パルス数や電
圧によつて行うことができるので分解能が高く
なり、細かい開閉制御を行なうことができる。

(d) 摩擦や流体圧、流体抵抗による影響を受けな
いためにヒステリシスが無く、精度が高くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の第１の実施例を示す概略構
成図、第２図は第２の実施例を示す概略図、第３
図は従来のものを示す概略図である。 １，１４……ケーシング、２……上室、３……
下室、４，１５，３４……シヤフト、５……孔、
６……シール部材、７，２３，３３……弁体、
８，９，２０，２１，３９，４０……ポート、１
０，２３ａ，３２……弁座、１１，１２，１３，
２４，２５，２６……圧電素子、１６……調圧ば
ね、１７……調圧ベローズ、１８……リリーフ
弁、１９……ロツド、２２，３７……ばね、３１
……固定コア、３５……ソレノイド、３６……プ
ランジヤ、３８……ベローズ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ケーシング１，１４に移動可能にシヤフト
   ４，１５を配設するとともに、該シヤフト４，
   １５によつて移動される弁体７，２３を設け、
   該弁体７，２３が弁座１０，２３ａに着座し得
   るようにしてポート８，９，２０，２１間を開
   閉する比例制御弁において、前記シヤフト４，
   １５に、信号入力時にそれに対する緊締状態を
   解除するとともに、前記ケーシング１，１４に
   固定されている第１の素子１１，２４と、該第
   １の素子１１，２４と同様に信号入力時に前記
   シヤフト４，１５に対する緊締状態を解除する
   第３の素子１３，２６と、前記第１の素子１
   １，２４および第３の素子１３，２６の間に配
   設されるとともに、信号入力時に前記シヤフト
   ４，１５の軸線方向に変位する少なくとも１つ
   の第２の素子１２，２５とを配設し、前記第２
   の素子１２，２５への信号入力時に、前記弁体
   ７，２３が前記弁座１０，２３ａに対し入力信
   号の内容に応じて移動することを特徴とする比
   例制御弁。 (2) 前記各素子１１，２４，１２，２５，１３，
   ２６は圧電素子である実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の比例制御弁。