JPS6317843Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 この考案はノズルフラツパとして電歪素子を用
いた電・空変換器に関する。

(ロ) 従来の技術 これまでに、電歪素子でノズルフラツパを構成
し、この電歪素子に入力電圧（直流電圧）を印加
しその印加した電圧に応じた歪を電歪素子に生起
させ、この歪によるフラツパの変位によりノズル
口を開閉し、入力電圧に応じた背圧を得るように
した電・空変換器が提案されている。

(ハ) 考案が解決しようとする問題点 上記のすでに提案されている電・空変換器は、
電歪素子に印加される電圧が直流電圧であるため
にノズルフラツパの変位が小さいという欠点があ
つた。

この考案は上記したすでに提案された電・空変
換器の欠点を解消し、ノズルフラツパの変位が大
きくとれノズルフラツパを安定した位置で駆動し
得る電・空変換器を提供することを目的としてい
る。

(ニ) 問題点を解決するための手段 この考案の電・空変換器は、入力信号の供給を
受ける回路２と、この入力信号被供給回路よりの
入力信号に応じてパルス幅が変化するパルス信号
電圧を周期的に発生するパルス電圧発生器４と、
電歪素子６ａ，６ｂを含んで構成されこの電歪素
子に前記パルス電圧が印加されるノズルフラツパ
５と、このノズルフラツパの振動部に対設され給
気圧を受け背圧を導出するノズル１２と、この背
圧を出力圧に変換するパイロツト弁１０と、前記
出力圧を受け電気信号に変換して前記入力信号被
供給回路に加え前記入力信号と平衡させる帰還回
路１４とから構成され、かつ前記パルス電圧発生
器のパルス信号電圧の周波数を前記電歪素子の機
械的共振周波数に略等しくなるように設定し、ま
た入力信号の変化によるパルス信号のパルス幅変
化に対応して前記ノズルの全閉時間比率を変え
て、入力信号に応じた背圧を得るようにしてい
る。

(ホ) 作 用 この電・空変換器では、入力信号が加えられる
と、そのレベルに応じたパルス幅のパルス電圧が
パルス電圧発生器で発生され、このパルス電圧が
ノズルフラツパの電歪素子に印加される。印加さ
れた電圧により電歪素子が変位し、応じてノズル
フラツパの先端でノズル口が閉じられる。このノ
ズル口の閉鎖時間はパルス幅に比例するので、ノ
ズルよりパルス幅つまり入力信号に応じた背圧が
導出され、この背圧がパイロツト弁により出力圧
に変換される。また、この出力圧は帰還回路によ
り電気信号に変換され、入力信号被供給回路に帰
還され、結局、出力圧つまり帰還信号と入力信号
がバランスするパルス幅で電歪素子を含むノズル
フラツパを駆動される。そして、ノズルの全閉時
間比率は入力信号のレベルに応じたものとなり、
それに応じた出力圧が得られる。なお、電歪素子
の機械的共振周波数とパルス電圧発生器のパルス
信号の周波数を略等しくしているので、電歪素子
が電圧印加により振動すると、パルス電圧発生器
のパルス信号が共振し、その振動を助長するの
で、電歪素子は小さな電圧の印加で、大きな振動
つまり変位を生起する。

(ヘ) 実施例 以下、図面に示す実施例により、この考案を詳
細に説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す電・空変換
器のブロツク図である。図において入力端号１
ａ・１ｂは入力電圧Viが加えられるようになつ
ている。２はPI調節器であつてコンデンサＣ
１・Ｃ２、抵抗Ｒ及び演算増幅器２ａで構成され
ているがこの回路自体はすでによく知られた回路
である。PI調節器２の出力はパルス発生器４に
加えられる。このパルス発生器４は演算増幅器４
ａ、インバータＮ、抵抗R₀及びコンデンサC₀か
ら構成されていて、入力電圧に応じたパルス幅の
信号電圧を出力する。出力されたパルス信号はノ
ズルフラツパ５に印加されるようになつている。
ノズルフラツパ５は電歪素子６ａ，６ｂが金属薄
板７をサンドイツチ状にはさむ形で構成されてい
る。電歪素子６ａ・６ｂには上記パルス発生器４
よりのパルス信号が加えられ、金属薄板７はアー
ス接続されている。さらにノズルフラツパ５は一
方端で支持部８に片持ち支持されており、他方端
の金属薄板７の突出部７ａが、電歪素子６ａ・６
ｂと金属薄板７間に印加される電圧により変位
し、電圧除去で元の位置に復帰する。したがつて
加えられるパルス電圧に応じて振動するようにな
つている。

一方、給気口９より加えられる給気圧は、パイ
ロツト弁１０に加えられるとともに、絞り１１を
介してノズル１２に供給されるようになつてい
る。ノズル１２は噴気口がフラツパ５で開閉され
るように突出部７ａに対設されている。ノズル１
２よりの背圧は、パイロツト弁１０で出力圧に変
換され出力口１３より導出されるとともに、圧力
センサ１４に加えられるようになつている。圧力
センサ１４は、加えられた出力圧に応じた電気信
号を出力し、これを演算増幅器２ａの入力に帰還
するようにしている。

電歪素子の機械的共振周波数をmrとすると、
この周波数mrのパルス信号を電歪素子６ａ・６
ｂに印加すると、電歪素子６ａ・６ｂの変位によ
る振動周波数と、印加されるパルス信号の共振に
より、電歪素子６ａ・６ｂの振動が助長、維持さ
れる。そのため、ノズルフラツパ５の突出部７ａ
は、この共振状態下で最も大きく変化する。した
がつてこの実施例では、小さな印加電圧で大きな
変位を得るためにパルス発生器４のパルス信号の
周波数は略上記の機械的共振周波数rmに一致す
るように設定される。

また、パルス発生器４で発生されるパルス信号
の振幅は、このパルス信号がノズルフラツパ５の
電歪素子６ａ・６ｂに加えられ、突出部７ａが変
位すると、もしノズル１２がなければ、この変位
が突出部７ａとノズル１２の非振動時の距離より
も大となるように設定される。

次に、以上のように構成される電・空変換器の
動作について説明する。

パルス発生器４は入力電圧に応じたパルス幅の
信号電圧を発生するが、たとえばそのパルス出力
信号電圧が第２図〔Ａ〕に示すように、パルス周
期Ｔに対してT/2のパルス幅とすると、このパル
ス信号電圧が電歪素子６ａ・６ｂとアース間に印
加され、T/2期間だけノズルフラツパ５の突出部
７ａが変位を受け、この期間だけノズル１２を全
閉することになる。

今、入力端子１ａ・１ｂに制御可能範囲内の比
較的小さな入力電圧が加えられたとすると、この
電圧はPI調節器２でPI演算が施され、その出力
電圧はパルス発生器４に供給される。パルス発生
器４では第２図〔Ｂ〕に示すように供給された電
圧に応じて比較的小さいパルス幅Ｔ１のパルス信
号を出力する。そしてこのパルス信号電圧はノズ
ルフラツパ５に加えられる。ノズルフラツパ５が
パルス信号電圧を受けると突出部７ａが変位を受
け振動する。この振動によりノズル１２は閉じら
れたり開かれたりするがこの場合、パルス信号の
パルス幅がＴ１と小さいので、ノズル１２が全閉
される時間もＴ１と小さい。

次に、入力端子１ａ，１ｂに制御可能な範囲内
の比較的大きな入力電圧が加えられたとすると、
この場合PI調節器２よりパルス発生器４に加え
られる電圧もそれに応じて比較的大きな電圧とな
り、パルス発生器４は第２図〔Ｃ〕に示すように
第２図〔Ｂ〕の場合のパルス幅Ｔ１よりも大なる
パルス幅Ｔ２のパルス信号電圧を出力する。この
場合のパルス信号もノズルフラツパ５に印加さ
れ、突出部７ａを変位させ振動させる。この振動
によりノズル１２はやはり開閉すれるが、この場
合パルス信号のパルス幅がＴ２と大きいので、ノ
ズル１２が全閉される時間もＴ２と大となる。し
たがつて、パルス信号の周期Ｔに対するノズル１
２が全閉される時間比率を比べると、第２図
〔Ｂ〕の場合と第２図〔Ｃ〕の場合では、Ｔ１／
Ｔ＜Ｔ２／Ｔとなる。すわわちノズル１２の全閉
時間比率はパルス発生器４よりのパルス信号のパ
ルス幅が大なるほど、すなわち入力電圧が大なる
ほど大となる。

このように入力電圧が大なるほどノズル１２の
全閉時間比率が上昇するが、ノズル１２の全閉時
間比率が上昇すると積分的にノズル背圧も上が
り、それに応じてパイロツト弁１０の出力空気圧
も上昇する。パイロツト弁１０の出力空気圧は出
力圧として出力口１３より導出されるが、圧力セ
ンサ１４にも加えられ出力圧に応じた電気信号に
変換されPI調節器２の演算増幅器２ａに帰還さ
れ、入力電圧と帰還された出力圧に対応する電圧
の平衡がとられる。

なお、ノズル１２の背圧はノズルフラツパ５の
電歪素子６ａ・６ｂが周期的なパルス信号で駆動
されるため脈動するが、パイロツト弁１０の容量
大及び絞り１１が設けられているため、出力圧ま
で脈動が及び心配はない。

また、上記実施例において、入力信号は電圧
Viを入力するものであるが、入力回路に抵抗を
設け電流信号Iiを入力するようにしてもよい。

さらにまた、上記実施例において電歪素子を含
むノズルフラツパは片持ハリのものを使用してい
るが、両持ハリや円周固定のものを用いてもよ
い。

(ト) 考案の効果 この考案によれば、ノズルフラツパを構成する
電歪素子の駆動を入力電圧に応じてパルス幅の変
化する、しかも周波数が電歪素子の機械的共振周
波数と略等しい周期的なパルス信号で行うもので
あるから、小さい電圧でノズルフラツパに大きな
変位を得ることができ、ノズルの全閉される時間
比率で背圧が決まるものであるから、これまでの
直流駆動による電・空変換器で変位が小さいため
に問題となつた温度変化、給気圧の変動、フラツ
パの自重による傾き等が影響してループ全体の安
定性が害されるという心配が解消され、安全度の
高い電・空変換器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す電・空変換
器のブロツク図、第２図は第１図に示す電・空変
換器の動作を説明するための波形図である。 ２：PI調節器、４：パルス発生器、５：ノズ
ルフラツパ、６ａ・６ｂ：電歪素子、７：金属薄
板、７ａ：金属薄板の突出部、１０：パイロツト
弁、１２：ノズル、１４：圧力センサ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 入力信号の供給を受ける回路と、この入力信号
   被供給回路よりの入力信号に応じてパルス幅が変
   化するパルス信号電圧を周期的に発生するパルス
   電圧発生器と、電歪素子を含んで構成されこの電
   歪素子に前記パルス電圧が印加されるノズルフラ
   ツパと、このノズルフラツパの振動部に対設され
   給気圧を受け背圧を導出するノズルと、この背圧
   を出力圧に変換するパイロツト弁と、前記出力圧
   を受け電気信号に変換して前記入力信号被供給回
   路に加え前記入力信号と平衡させる帰還回路とを
   備え、前記パルス電圧発生器のパルス信号電圧の
   周波数を前記電歪素子の機械的共振周波数に略等
   しくなるように設定し入力信号の変化によるパル
   ス信号のパルス幅変化に対応して前記ノズルの全
   閉時間比率を変えて、入力信号に応じた背圧を得
   るようにしたことを特徴とする電・空変換器。