JPS63106476A - 殊にガス状媒体のための電気的に制御される弁 - Google Patents

殊にガス状媒体のための電気的に制御される弁

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JPS63106476A
JPS63106476A JP62239097A JP23909787A JPS63106476A JP S63106476 A JPS63106476 A JP S63106476A JP 62239097 A JP62239097 A JP 62239097A JP 23909787 A JP23909787 A JP 23909787A JP S63106476 A JPS63106476 A JP S63106476A
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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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】 本発明は、殊にがス状媒体用の、電気的に制御される弁
であって、弁体が多数の貫通孔な有する弁板に向かい合
わせて配置されており、かつ弁体及び弁板が、短行程ア
クチュエータによって互いに相対的に、弁体及び弁板の
当接面に対して垂直に、多数のシールラインを開放しな
がら、移動可能である形式のものに関する。
このような弁には、殊に該弁がガス状媒体の流れを制御
する弁として医療技術分野において便用される場合には
、極めて高い要求が課される。即ち一方では、弁が開い
た状態において流動抵抗ができる限り僅かでなければな
らない。
他方では閉じた状態において完全な密封性がえられなげ
ればならない。さらに弁操作に必要な力が僅かでなけれ
ばならない。また弁運動時の衝突力及び発生する音をで
きる限り小さく抑えるため′に、運前質量をできる限り
小さくしなければならない。
殊に最後に述べた要求に関連して以下のような弁型式が
提案されている。即ちこの弁型式では２つのほぼプレー
ト状の弁構造部分、即ち弁板及び弁体が比較的短い距＃
！なおいて向かい合わせて配置されている。該弁板な貫
通孔を有していて、これらの貫通孔は弁閉鎖時に弁体に
よって被われる。従ってシールライン（密封線）が実質
的に貫通孔の外周線によって形成される。
弁作動のために短行程アクチュエータが設げられており
、これ性弁体及び弁板な相対運動させる。通常弁板は不
動に設けられ、短行程アクチュエータ（その行程距離若
しくは揚程高さは弁板直径のたんに数分の−である）は
弁体な弁板面に対して垂直に運動させる。
このような弁は例えば西Ｐイツ国特許出願公開第５０　
０６　２９８号明細書により公知である。この場合不動
の弁板が２つの環状ウエデを有し、これらの間に環状通
路が形成され、該通路内へ、制御されるべき媒体が相応
する環状案内路を介して入ることができるようになって
いる。弁体は弁板の譲状ウエデに向かい合って位置する
２つの雲状ウエデを有しており、従って弁体及び弁板の
環状つエゾが、弁閉鎖時に、互いに圧着され、シールラ
インを形成する。弁体ハ圧熱式アクチュエータによって
作動せしめられる。
上記の公知の弁では、行程距離が小さいことにより僅か
な操作力及びノイズのない運動が達成されている。弁板
及び弁板にある貫通孔の比較的大きな横断面により、行
程距離が小さいにもかかわらず、流動抵抗は比較的僅か
である。
しかし必然的に長くなっているシールラインを考慮して
弁閉鎖時に十分な密封性を達成するためには著しく高い
製作費が必要である。従ってこの種のプレート弁は殊に
小型のプレート弁としてはこれまで実現されえなかった
。
本発明の課題は、ｖｌじめに述べた形式の弁を、一方で
は流動抵抗ｂｉｆ＜、他方では極めて良好なシール作用
を有し、しかも比較的僅かな製作費で製作することがで
きるように改良することにある。特にこれを、医療技術
的目的で多方面に必要とされる比較的小型のプレート弁
として製作される弁においても実現できるようにするこ
とにある。
この課題は本発明によれば、はじめに述べた形式の弁に
おいて、多数の貫通孔を有する弁板が以下のような表面
構造に構成されており、即ち該弁板表面における弁体に
対する当接面を形成している高くなっている部分の間に
、弁体側に向いて開いている流路が形成されており、該
流路が弁板の縁に開口しており、この場合上記貫通孔が
上記の高くなっている部分内に形成されており、かつ弁
体が少なくとも、上記貫通孔と対向している範囲に、弁
板に対する平らな当接面を有していることによって、解
決されている。
本発明の弁の弁板は容易に製作可能である。
この場合貫通孔は円錐形、それ゛も截頭円錐形若しくは
截頭角錐形に形成するのが有利である。
これらは弁板に例えば作孔又は打抜きによって加工する
ことができる。流路は材料の一部を除去する公知の加工
法によって形成するのが有利である。
弁板の製作に、半導体の製作上公知であるマスク−エツ
チング法を用いるのが有利である。
この方法によれば、比較的小さい弁板な極めて高い精度
で大量にかつ比収的安く製作することができる。このよ
うな弁板は半導体材料、殊に珪素からつくるのが有利で
ある。
弁体のための当接面を形成すると共に貫通孔を有してい
る弁板の高くなっている部分は洩々異る形状を有するこ
とができる。この形状は−　方においてはできる限り良
好な流動状態がえられ他方においては製作が簡単である
という観点から選ぶことができる。この場合、長く延び
た、高くなっている部分がそれぞれ若干の中断部を有し
、かつ高くなっている部分の間にやはり長く延びた流路
が形成されているようにするのが特に有利である。この
ような高くなっている部分は殊に細長い条片状であるこ
とができる。
本発明の弁の密封性のためには、弁閉鎖時に弁板及び弁
体がそれらの当接面全体で互いにフラットに当接し合う
ことが重要である。このために短行程アクチュエータは
有利には、不動の弁板（弁体が不動の場合には弁体）に
対して可動の弁体（弁板が可動の場合には弁板）の位置
状態を適合させ補正する１つの継手を介して、弁体（場
合によっては弁板）に結合されている。
上記継手は自在継手の機能を有するようにするのが有利
であり、実地において球継手を用いるのが特に有利であ
る。
□　短行程の弁の駆動は種々異なる形式で、例えば゛圧
電（逆圧電）歪又は電磁歪による長さ変化によって実現
することができる。しかし熱膨張による短行程駆動が特
に有利である。短行程アクチュエータはこの目的で電気
的に加熱可能な、長さを変化させる部分を有しており、
該部分が片側で弁の相応するプレートに結合されている
。
次に図示の実施例につき本発明を説明する。
ｆ、１図に示されている弁はほぼ管状のケーシング１を
有し、これは側方に設けられた導管接続部２を有し、こ
の接続部も同様に管状に製作されている。ケーシング１
の下端部には人口孔３が設けられており、接続部２には
出口孔４が設けられている。
ケーシング１の下端部には管状の保持部分５が例えばろ
う接部６により気密に嵌込まれている。弁板Ｔは保持部
分５の上側閉鎖部を形成している。保持部分５はろう接
部６に沿って円形の管として構成されており、この円形
の管は弁板γに向って四角形の管に変っている。これに
より、保持部分５を弁板７のろう接縁部４５に沿って接
近させてろう接することができる。この弁板７の上側に
は可動の弁体８が設けら扛ており、これは平らな面をも
ったパツキンプレート９とこ九に結合した支持体１０か
ら構成さ扛ていて、閉じた状態では弁板７上に当接する
。
弁体８は球継手１１を介して短行程アクチュエータ１３
の下側の端板１２に結合されている。
この下側の端板１２は同時にケーシング孔内における案
内部として役立つ。短行程アクチュエータ１３は膨張部
として薄壁の管１４を含んでおり、この管１４に上側の
端板１５が固定されている。下側の端板１２及び上側の
端板１５にはそれぞれ導線１６若しくは１γが接続され
ており、これらの導線を介して、図示されていない電源
から加熱用電圧が薄壁の’Ｉｆ１４へ印加さｎる。
上側の端板１５は絶縁性材料から成る２つのシェル部分
１８．１９を介して圧縮ばね２０により支持されている
。この場合この圧縮ばね２に片側ではシェル部分１９を
介してねじキャップ２１に支持されており、このねじキ
ャップ２１はケーシング１上にねじはめられている。上
側の端板１５は下側のシェル部分１８内においてばねゾ
レロードに抗して移動可能である。上側の端板のこのよ
うな支承形式により、一方では、弁開放位置で短行程ア
クチュエータ１３が良好に固定され、他方では、弁閉鎖
位置において、上側の端板１５が逃げることにより過負
荷に対する安全性が保証される。
第２図の著しく拡大した一区分の断面図には弁板Ｔ及び
パツキンプレート９の構造が示されている。弁板１には
シール面を形成する高くなつた部分２２及び流路として
役立つ溝状切欠き２３が、ｂす、該溝状切欠きは弁板Ｔ
の当接面の縁まで達している。高くなっている部分２２
内には角錐形の貫通孔２４がある。
パツキンプレート９の下側の、弁板下側の表面２５はフ
ラットな平面として構成されている。
しかし特別の用途では、弁板γだけでなく弁体８も、即
ちそのバッキングプレート９の表面２５も同様に構成す
ることができる。このようにすることにより弁開放位置
において大きな流路が見られる。しかしこの場合、弁体
８の、弁板の高くなっている部分２２０表面に対向して
位置している表面範囲だけはやはりフラットな面とし、
弁閉鎖位置において弁板の高くなっている部分２２に八
接しこれを密封するようにする。
第３図は弁板Ｔの、入口孔３側の下面を示す。
角錐形の貫通孔２４はほぼ正方形の横断面を有している
。電気的に設けられたろう接縁部４５は弁板７と保持部
分５とのろう接による結合を可能にする。
第゛４図に示されている弁板７の、パツキンプレート９
側の表面は条片状の高くなった部分２６を有し、これら
はそれぞれ多数の貫通孔２４を有している。溝状切欠き
２３はこの場合条片状の高くなつ念部分２６の間°に該
部分２６に対して平行に延びている。
弁板はマスク−エツチング法で製作するのが有利である
。この場合、それぞれ角錐状若しくは喫状噴断面の貫通
孔２４及び溝状切欠き２３がえられる。溝状切欠き２３
は弁板の一方の側からエツチングされ、これに対して貫
通孔２４は他方の側からエツチングされる。このエツチ
ング工程で見られる構造部分は互いに平行に延びている
から、十分な形状安定性を石する、比較的少ない材料か
ら成る弁板をうろことができる。弁板Ｔの材料としては
珪素を用いるのが有利である。しかしまた場合によって
は別のエツチング可能な半導体材料、列えは光化学的に
活性化可能なガラス、炭化珪素又は窒化珪素を用いるこ
とも可能である。
第２図〜第４図に示されている弁板な有する第１図の弁
は、無電流の状態では、即ち管１４が加熱されていない
場合には、弁体８と弁板７との間に間隙が形成されるこ
とにより、開かれている。実地に示されたところによれ
ば、本発明の弁板の構造により、弁開放状態において流
動抵抗の十分に低い流路を形成するのに、たんに０−０
５鵡の弁行程があれば既に十分であった。
電流が供給され管１４が加熱されると、弁体８は弁板Ｔ
に圧着され、これにより弁は閉鎖される。球継手１１は
、弁体８及び弁板γの表面が弁閉鎖時に完全に面接触す
ることを可能にする。
本発明の弁がフレキシブルな弁板Ｔを有するように構成
される場合には、該弁板Ｔは弁閉鎖時に媒体圧力が負荷
される側に設けられる。弁開放時に該弁板７は流動媒体
の方向へ僅かに湾曲する。弁閉鎖時にはこの湾曲は平ら
な面を有する弁体８の押圧力により補償される。この構
成では特に良好なシール作用がえられる。
第５図の弁では弁体８は環状ダイヤフラム２７に固定さ
れている。この環状ダイヤフラム２γはその外縁で気密
にケーシング１の内壁に固定されている。これによりこ
の環状ダイヤフラム２７はケーシング内室を２つの部分
室、即ち流動室２８と制御室２９とに区分している。
制御室２９は孔３０を介してニューマチック式制御装置
に接続することができ、この場合弁は付加的に二ニーマ
チック式に制御される。電流を導く上側のケーシング部
分を下側のケーシング部分から電気的に遮断するために
、絶縁リング３２が間に配置されている。
短行程アクチュエータの膨張部としては円錐状のスポー
クホイール３１が役立ち、このスポークホイールは薄い
金属板から製作されていて、センターのボス、ケーシン
グに固定されたリム及びボスとリムとの間のスポークを
有している。
導線ｉ６．ｉｒにより電圧がボスとリムとの間に印加さ
れると、スポークが加熱され、円錐頂点に向かって膨張
する。
スポークホイールのボス３１＆の運動は摩擦接続的に配
置された伝達ピン３３によって弁体８へ伝達され、その
結果この弁体は、スポークホイール３１に電流が流れる
と、ダイヤフラムのプレロードの作用で弁板γから持上
がり、これにより弁が開かれる。
第３図は入口孔及び出口孔が一直線上にある弁であって
、その出口側導管接続部３４は管状ケーシング１に対し
て同軸的に配置されている。
弁体８は円錐形の圧縮はね３５により弁板７に向ってゾ
レロード負荷されている。膨張部としては、はぼＶ字形
に曲げられた加熱線材３６が、使用されており、その中
心は弁体８の孔３Ｔに通されている。加熱線材３６の両
方の脚はスリーブ３８．３９を通して、絶縁材料より成
るカバ一部分４０内へ挿入されている。
加熱線材３６の長さは、通常温度においては弁が圧縮は
ね３５のプレロードに抗して開いた状態に保持されるよ
うに、選ばれている。加熱線材３６に電圧が印加される
と、加熱線材の膨張が生じ、これにより弁は閉じられる
。
このような弁、殊に第３図に示されている実施例におい
ては、弁体８と弁板７との間の開放距離を規定するため
に、容量的な距離測定が可能である。この目的で第３図
の実施例では弁体８と一緒に運動可能な、絶縁体より成
る案内ディスク４１が設けられており、これは弁体８を
ケーシング１に対して絶縁しかつ貫通孔４２を有してい
る。弁体８のパツキンプレート９もまた絶縁体、例えば
セラミックから成っている。
弁体８の金属部分は加熱線材３６に導電的に接続されて
いる。この場合コンデンサの容量を弁体８及び、接地電
圧にある弁板７から規定することができる。測定には容
量型測定のために公知の測定装置４３が役立つ。容量−
測定値は弁体８と弁板Ｔとの間の距離の尺度である。
実施例においては短行程アクチュエータは加熱膨張によ
る短行程アクチュエータとして構成されているが、さら
に、既に述べたように、圧電（逆圧電）歪又は磁気歪に
よる短行程アクチユエータを用いることも勿論可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の弁の一実施例の断面図、第２図は弁体
及び弁板の一部の断面図、第３図及び第４図は弁板の一
実施例の下面及び上面の平面図、第５図及び第３図は本
発明の弁の別の一実施例の断面図である。 １・・・ケーシング、２・・・接続部、３・・・入口孔
、４・・・出口孔、５・・・保持部分、６・・・ろう接
部、７・・・弁板、８・・・弁体、９・・・パツキンプ
レート、１０・・・支持体、１１・・・球継手、１２・
・・端板、１３・・・短行程アクチュエータ、１４・・
・管、１５・・・端板、１６・・・導線、１７・・・導
線、１８・・・シェル部分、１９・・・シェル部分、２
０・・・圧縮ばね、２１・・・ねじキャップ、２２・・
・部分、２３・・・溝状切欠き、２４・・・貫通孔、２
５・・・表面、２６・・・部分、２７・・・環状ダイヤ
フラム、２８・・・流動室、２９・・・制御室、３０・
・・孔、３１・・・スポークホイール、３１ａ・・・ボ
ス、３２・・・絶縁リング、３３・・・伝達ビン、３４
・・・接続部、３５・・・圧縮ばね、３６・・・加熱線
材、３７・・・孔、３８′・・・スリーブ、３９・・・
スリーブ、４０・・・カバ一部分、４１・・・案内ディ
スク、４２・・・貫通孔、４３・・・測定装置、４５・
・・ろう接縁部 第２図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、電気的に制御される弁であつて、弁体（８）が多数
    の貫通孔（２４）を有する弁板（７）に向かい合わせて
    配置されており、かつ弁体（８）及び弁板（７）が、短
    行程アクチユエータによつて互いに相対的に、弁体及び
    弁板の当接面に対して垂直に、多数のシールラインを開
    放しながら、移動可能である形式のものにおいて、多数
    の貫通孔（２４）を有する弁板（７）が以下のような表
    面構造に構成されており、即ち該弁板表面における弁体
    （８）に対する当接面を形成している高くなつている部
    分（２２）の間に、弁体（８）側に向つて開いている流
    路が形成されており、該流路が弁板（７）の縁に開口し
    ており、この場合上記貫通孔（２４）が上記の高くなつ
    ている部分（２２）内に形成されており、かつ弁体（８
    ）が少なくとも、上記貫通孔（２４）と対向している範
    囲に、弁板（７）に対する平らな当接面を有しているこ
    とを特徴とする、電気的に制御される弁。 ２、弁板（７）がマスク−エツチング法によりえられた
    貫通孔を有している、特許請求の範囲第１項記載の弁。 ３、弁板（７）が半導体材料より成る、特許請求の範囲
    第２項記載の弁。 ４、半導体材料が珪素である、特許請求の範囲第３項記
    載の弁。 ５、高くなつている各部分に１つの貫通孔（２４）が配
    置されている、特許請求の範囲第１項記載の弁。 ６、高くなつている部分（２６）が条片状に構成されて
    いて、該条片の長手方向に順次に位置する多数の貫通孔
    （２４）を有しており、かつ、互いに隣り合う、高くな
    つている部分（２６）の間に、流路（２３）が形成され
    ている、特許請求の範囲第１項記載の弁。 ７、貫通孔（２４）が弁板（７）内に円錐形に形成され
    ている、特許請求の範囲第２項記載の弁。 ８、弁体（８）又は弁板（７）が短行程アクチユエータ
    への結合部（１１、３３、３７）を有しており、該結合
    部が弁板（７）に対する弁体（８）の位置を補正する、
    特許請求の範囲第１項記載の弁。 ９、結合部が球継手として構成されている、特許請求の
    範囲第８項記載の弁。 １０、短行程アクチユエータが電気的な抵抗加熱によつ
    て加熱される膨張部（１４、３１、 ３６）を有し、該膨張部が片側で弁体（８）又は弁板（
    ７）に結合されている、特許請求の範囲第１項記載の弁
    。 １１、膨張部（１４）が管状に構成されている、特許請
    求の範囲第１０項記載の弁。 １２、膨張部（３６）が線材状に構成されており、かつ
    弁体（８）が、該弁体（８）を遮断位置へ駆動するばね
    部材（３５）のプレロードを負荷された状態で配置され
    ている、特許請求の範囲第１０項記載の弁。 １３、管状の膨張部（１４）がその片側で、ばね弾性的
    に逃げることができる保持部（１８、１９、２０）内に
    、ケーシングに対して不動に配置されている、特許請求
    の範囲第１１項記載の弁。 １４、弁体が環状のダイヤフラム（２７）に配置されて
    おり、かつ、この環状のダイヤフラム（２７）とスポー
    クホイール状の膨張部（３１）との間に伝達ピン（３３
    ）が摩擦接続的に配置されている、特許請求の範囲第１
    項記載の弁。 １５、容量型距離測定装置（４２）が弁体（８）と弁板
    （７）との間に設けられている、特許請求の範囲第１項
    記載の弁。
JP62239097A 1986-10-16 1987-09-25 殊にガス状媒体のための電気的に制御される弁 Granted JPS63106476A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863635216 DE3635216A1 (de) 1986-10-16 1986-10-16 Elektrisch ansteuerbares ventil
DE3635216.0 1986-10-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63106476A true JPS63106476A (ja) 1988-05-11
JPH0310832B2 JPH0310832B2 (ja) 1991-02-14

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ID=6311835

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Application Number Title Priority Date Filing Date
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US (1) US4750520A (ja)
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DE (1) DE3635216A1 (ja)
FR (1) FR2605382B1 (ja)
GB (1) GB2197438B (ja)

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