JPS60175806A - ベロ−ズ型アクチユエ−タ - Google Patents

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】 この発明はベローズを有するタイプのアクチュエータに
関し、特にベローズが流体を収容するだめの囲いを形成
しており、この流体の温度に応じてベローズが伸び縮み
可能であるとともに、使用の際可動部材に接続されるよ
うなタイプのアクチュエータに関する。

この種のアクチュエータは、一般に、供給ダクト内を流
れるガス、水等の流体を制御するだめの調整器として用
いられている。上記ダクト内を通る流体の流れは、ベロ
ーズ内の流体の温度に応じて制御される。

この発明は、上述した種類のアクチュエータを提供する
だめに成されたもので、特に、この発明の目的は、ベロ
ーズ内の流体温度を要求される調整量に応じて敏速に制
御し得るアクチュエータを提供することにある。

この発明によればベローズ型アクチーエータは、流体を
収容するだめの囲いを規定している゛　とともに可動部
材に接続するだめの手段を有し、上記流体の温度に応じ
て伸縮可能なベローズと；ベローズ内にベローズ内の上
記流体と熱交換可能に配設されているとともに使用の際
、外部制御回路に接続される電気ヒータと：を備え、上
記ヒータ内を流れる電流およびヒータの熱出力は制御さ
れて上記可動部材の位置を変化させる。

以下図面を参照しながらこの発明のアクチュエータを調
整器に適用した実施例について詳細に説明する。

図に示された調整器は、入カパイゾ８および出力バイブ
９として示された通路を通る流体の流れを制御するだめ
のものである。流体の流れる方向は矢印で示されている
。一つの実施例において、上記流体は水であり、調整器
は加熱装置の水供給システム内の流耽を制御するために
使用される。しかしながら、この調整器は種々の目的の
ために、ガスあるいは他の液体の制御にも使用できるこ
とは言うまでもない。

調整器は入口１）および出口１２を有する本体１０を備
え、これらの入口および出口は従来のねじ圧縮あるいは
他の連結手段によりそれぞれパイプ８，９に接続されて
いる。入口と出口との間には、７字形状の凹所と交差し
だ円柱状の穴が形成されており、この凹所は、本体１０
内に座１３を規定している。ステム１５上には、座１３
の円柱状の穴と同軸的に配設された円柱状のバルブ部材
１４が支持されている。バルブ部材１４は、本体１０の
上部円柱部内に配設されている。また、バルブ部材１４
の周囲には、本体ｌＯの上部円柱部内に位置したＯリン
グ１６が係合されている。

バルブ部材１４は略円柱形状を成しているが、その下端
に本体１０内の座１３方向へ向けられたＶ字状の凹所を
有している。そして、バルブ部材１４が円柱状の穴内に
突出されると、バルブ部材および座１３のＶ字状凹所は
、入口１ノから出口１２への流体の流れを協働して制御
する。

図は、バルブが充分に開いた状態を示しており、最も大
きな制約、つまり閉塞状態は・々ルブ部材１４が本体１
０内の円柱状穴内に突出された際に得られる。ニードル
バルブあるいは他のタイプのバルブを代わりに用いても
よい。

バルブ部材１４のステム１５、あるいは代わりのシステ
ムの対応する部材は、アクチーエータ、特に可炸性金属
ベローズ１８の閉塞された一端に接続されている。ベロ
ーズ１８は、座１３およびバルブ部材の軸方向に沿って
伸縮可能に形成されている。ステムＩ５が接続されてい
るベローズ１８の端には、閉塞板２０が設けられている
。

ベローズ１８の他端は、本体１００円柱部の外端を閉塞
している端板２１に固定されている。

ベローズ１８内は、流体あるいは例えばエーテル／水混
合物および空気のような流体の混合物で満たされている
。流体の種類は、周囲の最大温度および要求される制御
の種類に応じて選択される。なお、ここで言う流体とは
、ワックスをも含んで用いられている。

ベローズ１８の可動端と本体１０に取付けられバルブ部
材１４上に位置しだ板１．５にとの間には、圧縮コイル
スプリング１５Ｂが配設されステム１５を囲んでいる。

また、このアクチュエータには、ベローズ１８の端から
バルブ部材までの距離を調整するとともにバルブの目盛
り決めをするだめの装置（図示しない）が設けられてい
る。

そして、４０−ズ１８の伸張および収縮は、座１３に対
するバルブ部材１４の位置を変化させ、それにより・ぐ
イブを通る流体の流れを調整する。

ベローズ１８は、内部密封空間を規定しており、この空
間内には通電可能なヒータ２２が配設されている。この
ヒータ２２は印刷回路基板の形状を成していることが望
ましい。一実施例において、ヒータ２２は電気的絶縁基
板を備えこの基板はその表面上に電気抵抗ヒータ部材を
有している。この印刷された抵抗器、つまりヒータ部材
は、印刷回路技術を用いて形成されているとともに、絶
縁物質の層で覆われミ更にアルミニウムのような熱伝導
物のシートによって覆われている。これらの層は適当な
方法によって互いに接着さう１７、流体が直接印刷回路
部分に接触することを防市している。ヒータの熱量はで
きるだけ低く保持されていることが望ましい。

なお、上記ヒータの代わりに他の印刷回路ヒータを用い
てもよい。例えば、基板は表面上に印刷されたヒータ部
材を有する可１％、ｐ性の電気的絶縁物質であっても・
よく、この基板は可撓性物質の層によって覆われている
。ヒータ２２は、ベローズ１８内へ容易に収容できるよ
うに、丸く巻かれて円筒形状を成すようにしてもよい。

また、ジ、（二板上には２つ以上のヒータ要素が印刷さ
れていてもよく、この鳴合これらのヒータ要素は異なる
レベルの加熱を行うようにそれぞれ独立して通′屯され
る。

ベローズ１８内の流体はヒータにより加熱されてベロー
ズ１８を伸張させ、それにより調整器を通る流体の流れ
を調整する。ヒータ２２に接続されたワイヤーは上部カ
バー２３によって囲まれている。ベローズ１８内の流体
は、」二連したように複数の流体の混合物でもよく、周
囲の温度に応じて選択される。流体としてエーテル／水
混合物を用いた場合、水の作用は混合物の動作を上記周
囲温度以上のある温度才で減速させる。周囲温度以上の
温度において、エーテルは気体に変わり、その結果スプ
リング１５Ｂの付勢力に抗してベローズ１８が伸張する
。スプリング１５Ｂは、ベローズ１８によるバルブ部材
の動作に対抗するとともに、バルブの目盛り決めに影響
を与える。また、スプリング１５Ｉ３は、ヒータの熱が
減少した際、バルブ部材１４の開放位置への復帰動作を
補助する。ヒータに供給される電力が減少した場合、ス
プリング１５Ｂは、バルブ部材１４をその充分に開放し
た位置に保持する。電力供給が減少した際、バルブ部材
がその閉塞位置に移動し、ベローズ内の流体が加熱され
た際、バルブ部材が開放位置方向へ移動するように構成
する場合、バルブ部月は正反対の位置、に設けられる。

このアクチュエータは、バルブがオン／オフバルブとし
て作用するようにバルブを制御することができるが、図
に示すように、ヒータ２２はヒータの一部を形成してい
る制御回路にワイヤーを介して接続されている。制御回
路は電圧を調整する集積回路２５を備え、この集積回路
は電位差計状に配列された回路２６．２７に接続されて
いる。制御信号は、接続部２８から与えられ、この信号
に応じてヒータ２２内を流れる電流が制御される。

この調整器の構成によれば、電気的入力信号に対して１
平方根出力を与えるように制御することができる。必要
であれば、直線的制御を用いてもよい。調整器およびそ
の制御システムと共に、温度センサー、圧力変換器、あ
るいは他の制御装置を用いてもよく、これらの制御装置
は調整される量に対応したフィードバック信号を供給す
る。

一層精密な制御を行うために、適当な位置変換器を用い
ることによって、バルブ部材のステム１５からフィード
バック信号を得るようにしてもよい。この変換器は、例
えばホール効実装置の形状を有していてもよく、この装
置は、囲いの内に配置された支持体上に載置される。こ
の囲いはベローズによって規定されているとともに、端
板２１上および閉塞板２０によって支持されたマグネッ
ト上に支持される。まだ、変換器の構成部材はバルブの
ステムおよび本体の固定部分上にそれぞれ支持されてい
てもよい。

上述したように、ヒータは複数の部分に分割されていて
もよく、この場合、ベローズ内の流体を異なるレベルで
加熱することができるとともに、調整器の動作特性を変
えることができる。

この調整器が例えばさばくのような周囲温度が広い範囲
で変化する環境内で使用される場合、１つのヒータ部分
はベローズ内の流体を最高周囲温度に保持するために使
用され、この流体はこの最高周囲温度を基準として、制
御機能を成す他のヒータ部分により選択的に加熱される
。

上記ベローズと反対の方向へ作用するとともにヒータを
内蔵した他のベローズをバルブのステムに接続すること
により、調整器の動作特性を変化させるようにしてもよ
い。

ヒーク内の電流変化に対してできるだけ敏速に反応する
ように、ヒータの熱量および加熱される流体の量はでき
るだけ少ないことが望ましい。

【図面の簡単な説明】

図は、この発明の一実施例に係るベローズ型アクチュエ
ータを概略的に示す構成図である。 １０・・・本体、１３・・・座、１４・・・バルブ部材
、１５・・・ステム、１８・・・ベローズ、２２・・・
ヒータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体を収容する囲いを規定しているとともに可動部
   材に接続するだめの手段を有し、上記流体の温度に応じ
   て伸縮するベローズと、ベローズ内の流体と熱交換可能
   にベローズ内に配設されているとともに使用の際、外部
   制御回路に接続される′１１１−気ヒータと、を備え、
   上記ヒータ内を流れる電流およびヒータのｉ？１目−１
   ｊ力は上記制御回路により制御され上記可動部材の位置
   を変化させるベローズ型アクチーエータ。 ２、　上記ヒータは電気的に絶縁された基板と基板上に
   形成された抵抗ヒータ部旧とを有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のベローズ型アクチーエ
   ータ。 ３、上記ヒータは独立して通電可能な２つ以上の抵抗ヒ
   ータ部材を有していることを特徴と斗１ルｔｖｒデ市→
   ツバ鎮汀Ｈ拵り情浜ノ創ｔ＾λｒｑ　−ｐｚ、＋Ｉマク
   チュエータ。 ４、上記ヒータ部材は、印刷回路技術を用いて基板上に
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のベローズ型アクチュエータ。 ５、　上記ヒータ部材は絶縁物質の層で覆われていると
   ともに、更に熱伝導物質から成るシートによって覆われ
   ていることを特徴とする特約請求の範囲第４項記載のベ
   ローズ型アクチュエータ。 ６−に記基板は可撓性物質から形成され、上記ヒータは
   丸く巻かれベローズ内へ容易に収容可能な円筒形状に形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記
   載のベローズ型アクチュエータ。 ７、　上記可動部材の一方向への動作を妨げる方向に作
   用する付勢部材を備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のベローズ型アクチュエータ。 ８、上記可動部材に接続された他のＲローズと、上記他
   のベローズ内に配設され他のベローズ内の流体を加熱す
   る他のヒータとを備えていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のベローズ型アクチュエータ。 ９　上記可動部材の位置を表示する信号を供給する手段
   を備えていることを特Ｃ′ｚとする特許請求の範囲第１
   項ないし第８項のいずれか１項に記載のベローズ型アク
   チーエータ。 １０、上記可動部材はバルブ部材を有していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ない（７第９項のいずれ
   か１項に記載のベローズ型アクチュエータ。 １１、上り己バルブ部材はステムを介してベローズの端
   間塞板に接続されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第９項記載のベローズ型アクチュエータ。 １２　上記ステムは当該アクチュエータの本体に数例け
   られた板を貫通して延びていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１１項記載のベローズ型アクチュエータ。