JPH04224305A - ガス圧アクチュエータ - Google Patents

ガス圧アクチュエータ

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JPH04224305A
JPH04224305A JP3076543A JP7654391A JPH04224305A JP H04224305 A JPH04224305 A JP H04224305A JP 3076543 A JP3076543 A JP 3076543A JP 7654391 A JP7654391 A JP 7654391A JP H04224305 A JPH04224305 A JP H04224305A
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gas
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    • F15C1/02—Details, e.g. special constructional devices for circuits with fluid elements, such as resistances, capacitive circuit elements; devices preventing reaction coupling in composite elements ; Switch boards; Programme devices
    • F15C1/04—Means for controlling fluid streams to fluid devices, e.g. by electric signals or other signals, no mixing taking place between the signal and the flow to be controlled
    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス圧を作用させるガ
ス圧アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】ガス
圧により作動するガス圧利用機器は、あらゆる分野、特
に制御の分野において広く用いられている。
【０００３】従来、流体の流量制御機器のようなガス圧
利用機器を制御する手段としては、一般的な電気的制御
手段、例えば電気的な入力信号の変化に応じてガス出力
圧を変化させるいわゆるＩ／Ｐ変換器のような電気的制
御手段が用いられていた。
【０００４】このような電気的制御手段を用いることに
より、遠隔制御あるいは自動制御が可能となるが、多く
の問題点もある。特に、応答時間が長くかかる点、電気
的なノイズの影響を受けやすい点、および比較的高出力
の電気制御信号が必要なため危険環境下での使用に適さ
ない点において問題がある。
【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、上記問題点を解消あるいは少なくとも
緩和することができるガス圧アクチュエータを提供する
ことを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガス圧アク
チュエータは、定常時は筐体内に層流状態を形成して所
定のガス出力圧が得られるようにしておくとともに、光
学的制御信号を光電変換および電気音響変換して得られ
た音響信号により上記層流状態を乱流状態に変化させる
ことができるようにし、これによりガス出力圧を低減可
能な構成とし、もって上記目的達成を図るようにしたも
のである。
【０００７】すなわち、加圧されたガスを流入させる流
入孔、この流入孔と対向する位置に配され、前記ガスを
流出させる流出孔、および、少なくとも１つの排気孔、
が形成された筐体と、◆この筐体内を前記ガスが前記流
入孔から前記流出孔まで層流状態で流れるように前記ガ
スの前記流入孔への供給流量を制御して、前記流出孔に
おいて所定のガス出力圧を発生させる流量制御手段と、
◆前記層流に乱れを与える音響信号を所定の発振電気信
号に応じて生成し、前記層流状態にあるガスの少なくと
も一部を前記排気孔から排出して前記ガス出力圧を低減
させる電気音響変換手段と、◆光学的制御信号に感応し
て前記発振電気信号を直接的または間接的に生成する光
電変換手段と、を備えてなることを特徴とするものであ
る。
【０００８】上記層流状態にあるガスは、適当な周波数
でかつ最小限の振幅の音響信号により乱すことができ、
これにより乱流状態を作ることができる。この音響信号
は、適当な発振電気信号を電気音響変換手段に入力する
ことによって生成されるものであるが、この電気音響変
換手段は、例えば、圧電素子からなるものとすることが
でき、さらに、この圧電素子は、例えば、上記ガスの流
入孔を形成する管部材の端部近傍において該管部材を囲
むように設けることができる。
【０００９】本発明に係るガス圧アクチュエータは、後
述するように、本来的には光学的制御信号により制御さ
れるようになっており、この光学的制御信号は、光電変
換手段により（好ましくは整合回路を介して）発振電気
信号に変換されるようになっている。この光電変換手段
は、好ましくは、整合回路（例えば、変圧器インダクタ
ンス回路）により電気音響変換手段に連結されたフォト
ダイオードからなっている。
【００１０】上記光学的制御信号の光源は、上記音響信
号の周波数で変換されることとなるが、この光源は、好
ましくは、レーザのようなコヒーレント光源からなって
いる。また、この光源からの光学的制御信号は、光ファ
イバリンクにより電気音響変換手段へ導くことができ、
このようにすることにより、ガス圧利用装置を遠隔制御
することが可能となる。この光ファイバリンクは、電線
リンクに比して小型軽量でかつ広い信号帯域幅を得るこ
とができる。
【００１１】
【発明の作用および効果】上記構成に示すように、定常
状態においては、筐体内をガス（空気または他のガス）
が流入孔から流出孔まで層流状態で流れ、そのほとんど
は流出孔から流出するので、流出孔における所定の出力
圧が得られる。換言すれば、排出孔から排出されるガス
は、全くないかあるいはあるとしても比較的少量である
。
【００１２】しかしながら、このような層流状態での流
れが上述したようにして乱されると、ガスの大半は排気
孔から排出され、これにより、出力圧が大幅に低減する
。このように出力圧を確実に変化させることができる技
術は、例えば、減圧弁のようなガス圧利用機器の作動制
御に活用することができる。
【００１３】本発明に係るガス圧アクチュエータは、（
フォトダイオードや圧電素子のような）非常に応答性の
よいエネルギ変換手段を用いることができるので、ガス
圧アクチュエータ全体としての応答時間を非常に短くす
ることができ、かつ、高い感応性および安定性を得るこ
とができる。
【００１４】本発明によれば、例えば、Ｉ／Ｐ変換器に
比して応答時間を非常に短くすることができる点におい
て特に望ましい効果が得られる。この効果は、従来長い
間いわゆる当業者が追求したにもかかわらず得ることが
できなかった効果である。さらに述べると、本発明に係
るガス圧アクチュエータの典型例における応答時間は、
５ミリ秒以下である。
【００１５】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。
【００１６】図１は、本発明に係るガス圧アクチュエー
タの一実施例を示す要部断面図である。
【００１７】このガス圧アクチュエータは、図示のよう
に、加圧されたガス（空気）を流入させる流入孔２、こ
の流入孔２と対向する位置に配され、ガスを流出させる
流出孔３、および、多数の排気孔４、が形成された筐体
１と、◆この筐体１内をガスが流入孔２から流出孔３ま
で層流状態で流れるようにガスの流入孔２への供給流量
を制御して、流出孔３において所定のガス出力圧を発生
させる流量制御弁７（流量制御手段）と、◆上記層流に
乱れを与える音響信号を所定の発振電気信号に応じて生
成し、上記層流状態にあるガスの少なくとも一部を排気
孔４から排出してガス出力圧を低減させる圧電素子９（
電気音響変換手段）と、◆光学的制御信号に感応して上
記発振電気信号を生成するフォトダイオード１０（光電
変換手段）とを備えてなっている。
【００１８】上記筐体１は、細長い円筒形に形成されて
おり、上記流入孔２は、筐体１の一端面部に０．５ｍｍ
径で形成されており、上記流出孔３は、筐体１の他端面
部に０．５ｍｍ径で形成されている。これら流入孔２と
流出孔３との開口間距離は１５ｍｍとされている。上記
多数の排気孔４は、流出孔３近傍の筐体１周壁部に形成
されている。
【００１９】上記流入孔２は供給管５（管部材）の一端
部に位置しており、この供給管５は、上記流量制御弁７
を介して加圧ガス源６に連結されている。流出孔３は、
管８の一端部に位置している。
【００２０】上記圧電素子９は、環状の円盤形に形成さ
れており、供給管５の端部近傍において該供給管５を囲
むようにして設けられている。この圧電素子９は、整合
回路１１を介してフォトダイオード１０に電気的に接続
されており、また、この整合回路１１は、その主要構成
要素として変圧器と誘導子とを備えてなっている。変調
されるべき光学的制御信号の光源１２は、典型的には数
ミリワット程度の出力であって、光ファイバリンク１３
によりフォトダイオード１０に導かれるようになってい
る。
【００２１】ガス圧アクチュエータの作動中、流量制御
弁７は、加圧されたガスが筐体１内を流入孔２から流出
孔３まで層流状態で流れるようにガスの流入孔２への供
給流量を制御して、管８内（流出孔３）において所定の
ガス出力圧を発生させるようになっている。しかしなが
ら、適当な光学的制御信号が光源１２から光ファイバリ
ンク１３に沿ってフォトダイオード１０に導かれて光電
変換され、そして、圧電素子９により電気音響変換され
て音響信号が生成されると、上記層流が乱されて、乱流
状態が形成される。
【００２２】上記音響信号の周波数および振幅は、上記
乱流状態を発生することができる程度の値に設定されて
いる。本実施例においては、供給管５でのガス入力圧が
０．４３ｐｓｉである場合における効果的な信号周波数
は１７ｋＨｚであるが、上記値は装置の形状等に応じて
適宜変更すればよい。所要の周波数および振幅は、簡単
な実験により決定することができるが、このような実験
値が得られていない場合には、装置の詳細構造により決
定されることとなる。
【００２３】上記層流が乱された乱流状態下では、加圧
されたガスのすべてあるいはその大半が、流出孔３より
もむしろ排気孔４から排出され、これにより、管８内に
おける出力圧が大幅に低減する。この管８は、普通はガ
ス圧増幅器（図示せず）を介して、例えば図示しない流
量制御弁あるいはオンオフ弁の、管８内における出力圧
の変化に感応する作動部に接続されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス圧アクチュエータの一実施例
を示す断面図
【符号の説明】
１　　　　筐体 ２　　　　流入孔 ３　　　　流出孔 ４　　　　排気孔 ５　　　　供給管（管部材） ６　　　　加圧ガス源 ７　　　　流量制御弁（流量制御手段）８　　　　管 ９　　　　圧電素子（電気音響変換手段）１０　　　　
フォトダイオード（光電変換手段）１１　　　　整合回
路 １２　　　　光源 １３　　　　光ファイバリンク

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　加圧されたガスを流入させる流入孔、
    この流入孔と対向する位置に配され、前記ガスを流出さ
    せる流出孔、および、少なくとも１つの排気孔、が形成
    された筐体と、この筐体内を前記ガスが前記流入孔から
    前記流出孔まで層流状態で流れるように前記ガスの前記
    流入孔への供給流量を制御して、前記流出孔において所
    定のガス出力圧を発生させる流量制御手段と、前記層流
    に乱れを与える音響信号を所定の発振電気信号に応じて
    生成し、前記層流状態にあるガスの少なくとも一部を前
    記排気孔から排出して前記ガス出力圧を低減させる電気
    音響変換手段と、光学的制御信号に感応して前記発振電
    気信号を直接的または間接的に生成する光電変換手段と
    、を備えてなることを特徴とするガス圧アクチュエータ
    。
  2. 【請求項２】　　前記筐体が、略円筒形に形成されてお
    り、前記流入孔および前記流出孔が、前記筐体の両端面
    または該両端面近傍に配されている、ことを特徴とする
    請求項１記載のガス圧アクチュエータ。
  3. 【請求項３】　　前記電気音響変換手段が、圧電素子か
    らなる、ことを特徴とする請求項１または２記載のガス
    圧アクチュエータ。
  4. 【請求項４】　　前記圧電素子が、環状の円盤形に形成
    されており、該圧電素子が、前記流入孔を形成する管部
    材の端部近傍において該管部材を囲むように設けられて
    いる、ことを特徴とする請求項３記載のガス圧アクチュ
    エータ。
  5. 【請求項５】　　前記光電変換手段が、整合回路を介し
    て前記圧電素子に整合接続されている、ことを特徴とす
    る請求項１から４いずれか記載のガス圧アクチュエータ
    。
  6. 【請求項６】　　前記光電変換手段が、フォトダイオー
    ドからなる、ことを特徴とする請求項１から５いずれか
    記載のガス圧アクチュエータ。
  7. 【請求項７】　　前記光電変換手段が、所定のレーザ信
    号または赤外線信号に感応するように構成されている、
    ことを特徴とする請求項１から６いずれか記載のガス圧
    アクチュエータ。
  8. 【請求項８】　　前記光電変換手段が、光ファイバリン
    クを介して伝達される所定の変調がなされた光学的制御
    信号を受信することができるように構成されている、こ
    とを特徴とする請求項１から７いずれか記載のガス圧ア
    クチュエータ。
  9. 【請求項９】　　本出願の明細書に添付した図面に表わ
    されるとともに該図面に関して前記明細書に記載されて
    いる内容により特定されるガス圧アクチュエータ、と実
    質的に同一のガス圧アクチュエータ。
  10. 【請求項１０】　　ガス圧により作動するガス圧利用機
    器と、このガス圧利用機器を、ガス圧増幅器を介してま
    たは介さないで、作動させる請求項１から９いずれか記
    載のガス圧アクチュエータと、を備えてなることを特徴
    とするガス圧装置。
JP7654391A 1990-04-10 1991-04-09 ガス圧アクチュエータ Expired - Lifetime JP2724638B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9008153.0 1990-04-10
GB9008153A GB9008153D0 (en) 1990-04-10 1990-04-10 Pneumatic actuator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04224305A true JPH04224305A (ja) 1992-08-13
JP2724638B2 JP2724638B2 (ja) 1998-03-09

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ID=10674235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US5111847A (ja)
EP (1) EP0452056B1 (ja)
JP (1) JP2724638B2 (ja)
AT (1) ATE118862T1 (ja)
DE (1) DE69107497T2 (ja)
GB (2) GB9008153D0 (ja)

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