WO2016051458A1 - 弁装置 - Google Patents

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valve
carbon element
valve body
special carbon
seat
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Inventor
善則 竹本
判圭 崔
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金子産業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic

Definitions

  • the present invention relates to a valve device that opens and closes the valve port by separating / sitting a valve body from a valve seat of the valve port, and in particular, a valve device that eliminates an electromagnetic drive unit including an electromagnetic coil, a plunger, and the like. About.
  • Non-Patent Document 1 there is an electromagnetic valve in which a valve element is driven by an electromagnetic actuator as a valve device. Moreover, it is common to use an electromagnetic actuator in the electromagnetic valve.
  • a conventional electromagnetic actuator of a solenoid valve drives a plunger with an electromagnetic force of an electromagnetic coil, and in order to drive a plunger composed of this magnetic material, a corresponding electromagnetic force is required. For this reason, it is difficult to reduce the size of the electromagnetic valve by reducing the size of the electromagnetic coil. Moreover, it is difficult to save power because electric power for driving the plunger is required.
  • valve device is frequently used as an operation end in various factories and plants together with other devices, and these operation ends communicate with a receiving device such as an indicator.
  • This communication is performed by, for example, two-wire wired such as heart communication, profibus, foundation fieldbus communication, or wireless communication.
  • a signal is transmitted by superimposing an AC digital signal on a DC 4 to 20 mA DC analog signal, for example, a signal for notifying a failure state of the valve device.
  • a DC 4 to 20 mA DC analog signal may be used to operate the operation end.
  • a power source different from the signal power is required.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a valve device that can be downsized and operated with low power consumption without using an electromagnetic actuator.
  • the valve device is a valve device that opens / closes the valve port by separating / sitting the valve body with respect to the valve seat of the valve port.
  • a drive valve body comprising a special carbon element that is curved and deformed so that one surface is convex and the other surface is concave, and a seal member attached to a surface of the special carbon element on the convex surface side,
  • the drive valve body is disposed so that the seal member faces the valve seat, the special carbon element is bent and deformed by applying a voltage to the special carbon element, and the seal member is separated from the valve seat,
  • the special carbon element is flattened by applying no voltage to the special carbon element, the seal member is brought into contact with the valve seat, and the valve port is opened and closed by the drive valve element.
  • valve device according to claim 2 is the valve device according to claim 1, further comprising a valve spring that biases the drive valve body toward the valve seat on a side opposite to the seal member of the drive valve body. It is characterized by that.
  • a valve device is the valve device according to the first or second aspect, wherein a voltage is applied to the special carbon element by two-wire wired or wireless communication. .
  • the power consumption can be reduced, and it is economical and can be miniaturized. Further, since power consumption can be reduced, signal transmission and operation can be performed with only a small signal power without requiring a power source. Further, since the heat generation amount is small and the temperature can be lowered, the energy efficiency is good and the adverse effect on the valve device is eliminated.
  • the drive valve body is urged toward the valve seat by the valve spring, so that the seal member is securely seated on the valve seat when no voltage is applied. Can be made.
  • valve device of the third aspect the same effect as in the first or second aspect can be obtained, and it can be driven with low power, so that it can be driven with only a small signal power of an analog signal line of 4 to 20 mA DC, for example. It can be used as an explosion-proof solenoid valve without increasing the construction cost.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2. It is a principle figure explaining the principal part schematic structure of the special carbon element which comprises the drive valve body in embodiment of this invention, and its effect
  • FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a main part when the valve device of the embodiment is energized (when voltage is applied), and FIG. 2 is a main part when the valve device of the embodiment is not energized (when voltage is not applied).
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
  • the valve device of this embodiment is a pilot valve, which is fixed to a frame (not shown) or the like, and this pilot valve is connected to a main valve device (not shown).
  • the valve port 10b is opened / closed by applying / not applying a voltage to the drive valve body 1, and a main valve device (not shown) is operated by this opening / closing operation.
  • This valve device has a metal case 100.
  • a first valve chamber 10 and a second valve chamber 20 are formed in the case 100.
  • a first valve seat 10 a is formed in the first valve chamber 10
  • a second valve seat 20 a is formed in the second valve chamber 20.
  • the first valve seat 10a and the second valve seat 20a are respectively formed with a first valve port 10b and a second valve port 20b with the axis L as the center.
  • a fixing member 2 made of an insulator is disposed in the first valve chamber 10, and a driving valve body 1 disposed so as to face the first valve seat 10a is attached to the fixing member 2 at one end thereof. It has been.
  • One end of the driving valve body 1 on the fixing member 2 side is a fixed end 1A, and the other end is a free end 1B when the driving valve body 1 is bent and deformed.
  • the drive valve body 1 is configured by attaching a rubber plate 12 for a disc valve as a “seal member” to a special carbon element 11 described later.
  • the special carbon element 11 is connected to electrodes 13 and 14 described later.
  • the special carbon element 11 is in a sheet shape and is curved and deformed so that one surface of the sheet becomes a convex surface and the other surface becomes a concave surface by applying a voltage from the electrodes 13 and 14.
  • the special carbon element 11 and the electrodes 13 and 14 are insulated from the case 100.
  • the first valve spring 3 is disposed between the driving valve body 1 and the lid member 100a that seals the upper end of the first valve chamber 10. Thereby, the site
  • a driven valve 4 is disposed in the second valve chamber 20 so as to face the second valve seat 20a.
  • a second valve spring 5 is disposed between the driven valve 4 and the bottom of the second valve chamber 20. As a result, the driven valve 4 is biased toward the second valve seat 20a.
  • the case 100 is formed with a pair of pin insertion holes 30, 30 penetrating from the first valve chamber 10 to the second valve chamber 20. Pins 6 and 6 having end portions in contact with the special carbon element 11 and the driven valve 4 of the valve body 1 are inserted.
  • the case 100 communicates with the first valve port 10 b and opens at the end of the case 100, and communicates with the second valve port 20 b and the case 100.
  • An exhaust passage 50 is formed at the end to the main valve device (not shown).
  • the case 100 is formed with an outflow passage 60 having one end opened to the outside, and communicated with the second valve chamber 20 through the passage 60a.
  • FIG. 4 is a principle diagram for explaining the schematic configuration and operation of the main part of the special carbon element 11 of the drive valve body 1.
  • the special carbon element 11 has an electrolyte membrane 11B as a center.
  • the electrolyte membrane 11B has a three-layer structure in which the conductive thin film layers 11A and 11C are sandwiched from both sides.
  • the conductive thin film layers 11A and 11C include carbon nanotubes, an ionic liquid, a polymer, and a conductive auxiliary agent.
  • the special carbon element 11 having such conductive thin film layers 11A and 11C
  • a carbon nanotube, an ionic liquid, a polymer, and a conductive additive are dispersed in a solvent to obtain an electrode gel solution.
  • the gel solution for electrolyte which consists of an ionic liquid and a polymer is obtained.
  • the electrode gel solution and the electrolyte gel solution are alternately applied, dried and laminated by a casting method.
  • the special carbon element 11 which has the electroconductive thin film layers 11A and 11C can be obtained.
  • the above-mentioned special carbon element is obtained by thermocompression bonding the conductive thin film layer obtained by casting and drying separately on the surface of the electrolyte membrane obtained by casting and drying as described above. 11 can be obtained.
  • the conductive thin film layers 11A and 11C can be obtained as follows, for example. This is a method in which an ionic liquid is infiltrated into a carbon nanotube containing a conductive auxiliary agent. Alternatively, the ionic liquid gel solution in which the ionic liquid and the polymer are dispersed in a solvent is used, and the ionic liquid gel solution is infiltrated into the carbon nanotubes containing the conductive auxiliary agent. Or it is the method of immersing the carbon nanotube which mix
  • the electrolyte membrane 11B can be obtained by forming an ion gel solution by a casting method, evaporating the solvent, and drying.
  • the electrode 13 is connected to the conductive thin film layer 11A, and the electrode 14 is connected to the conductive thin film layer 11C.
  • a DC voltage of about 0.5 V to 4.0 V is applied between the electrodes 13 and 14, the special carbon element 11 is curved and deformed, and the element length in the longitudinal direction of the special carbon element 11 is set to 0.
  • a displacement of about 05 to 1 times can be obtained.
  • the special carbon element 11 can be operated flexibly in the air or in a vacuum.
  • the operating principle of the special carbon element 11 is as follows.
  • a potential difference is applied to the conductive thin film layers 11A and 11C formed in an insulating state on the surface of the electrolyte membrane 11B, an electric double layer is formed at the interface between the carbon nanotube phase and the ionic liquid phase in the conductive thin film layers 11A and 11C. Is formed, and an interface stress is generated by the electric double layer, and the conductive thin film layers 11A and 11C expand and contract due to the interface stress.
  • the special carbon element 11 is curved and deformed by this expansion and contraction.
  • reference numeral “7” indicates a cation of the ionic liquid.
  • Reference numeral “8” denotes an anion of the ionic liquid.
  • the reason for bending to the positive electrode side is that the carbon nanotube has an effect of extending more on the negative electrode side due to the quantum chemical effect. This is because the ionic radius is large, and the negative pole side is further extended due to the steric effect.
  • the effective area of the interface between the carbon nanotube and the ionic liquid is extremely large. For this reason, the impedance in the interfacial electric double layer is reduced, and the electric expansion and contraction effect of the carbon nanotube is effectively utilized. Further, structurally, the adhesion of the interface is improved, and the durability of the special carbon element 11 is increased. As a result, the special carbon element 11 having good responsiveness, large displacement, and durability can be obtained in air or vacuum. Furthermore, the structure is simple and the size can be easily reduced, and the apparatus can be operated with a small electric power. In addition, by adding a conductive additive to the carbon nanotube, the conductivity and filling rate of the electrode film are improved, so that force can be generated more efficiently than a conventional similar element.
  • the conductive thin film layers 11A and 11C may have a five-layer structure formed by further forming a conductive layer outside the conductive thin film layers 11A and 11C.
  • the drive valve body 1 composed of the special carbon element 11 and the rubber plate 12 has the first valve spring.
  • the rubber plate 12 of the drive valve body 1 is separated from the first valve seat 10a, and the first valve port 10b is opened.
  • the driven valve 4 is seated on the second valve seat 20a by the biasing force of the second valve spring 5, and the second valve port 20b is closed. Thereby, the fluid flowing in from the inflow passage 40 flows from the first valve port 10 b to the first valve chamber 10.
  • the drive valve body 1 becomes a flat plate due to the elastic restoring force of the drive valve body 1 and the urging force of the first valve spring 3.
  • the plate 12 is seated on the first valve seat 10a, and the first valve port 10b is closed.
  • the pin 6 is pressed by the special carbon element 11, the driven valve 4 is separated from the second valve seat 20a, and the second valve port 20b is opened.
  • the fluid in the outflow passage 60 flows through the passage 60a ⁇ the second valve chamber 20 ⁇ the second valve port 20b ⁇ the exhaust passage 50.
  • the driving valve body 1 is operated by the special carbon element 11
  • the driving power is lower than that of a general electromagnetic valve that is conventionally energized to an electromagnetic coil or the like. be able to. Therefore, the valve device of the embodiment can be driven by an analog signal line of DC 4 to 20 mA, for example, and energy saving can be realized. Further, as compared with a general electromagnetic valve, the number of parts does not increase, and the production and assembly can be facilitated, and the production can be made at a low production cost.
  • a rubber plate 12 is attached as a “seal member” to the special carbon element 11 to constitute the drive valve body 1.
  • the surface of the special carbon element 11 is coated with a flexible insulating material and driven. You may comprise a valve body. In this case, the coated insulating material corresponds to the “seal member”.
  • valve device is a pilot type valve
  • valve device of the present invention can also be applied to a direct acting valve device.

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Abstract

　電磁アクチュエータを用いずに、小型化して低消費電力で動作が可能な弁装置を提供する。特殊カーボン素子（１１）にゴム板（１２）を貼り付けて駆動弁体（１）を構成する。駆動弁体（１）を第１弁座（１０ａ）に対向させて配置する。特殊カーボン素子（１１）の電解質膜（１１Ｂ）を挟む導電性薄膜層（１１Ａ，１１Ｃ）に電圧を印加して、駆動弁体（１）を湾曲変形させ、第１弁座（１０ａ）からゴム板（１２）を離間させて、弁開とする。電圧を印加しないで、駆動弁体（１）を平板状にして、第１弁座（１０ａ）にゴム板（１２）を着座させて、弁閉とする。駆動弁体（１）をＤＣ４～２０ｍＡのアナログ信号線によって駆動する。

Description

弁装置
　本発明は、弁ポートの弁座に対して弁体を離座／着座させて、前記弁ポートを開閉する弁装置に関わり、特に、電磁コイルやプランジャ等からなる電磁駆動部を無くした弁装置に関する。
　従来、例えば非特許文献１に開示されているように、弁装置として弁体を電磁アクチュエータで駆動するようにした電磁弁がある。また、電磁弁では電磁アクチュエータを用いるのが一般的である。
国際公開第２００９／１５７４９１号
Ｗｅｂマガジン　エムエスツデー　2001年8月号　計装豆知識　電磁弁について：ＵＲＬ（http://www.m-system.jp/mstoday/plan/mame/2000-2001/0108/index.html）
　従来の電磁弁の電磁アクチュエータは、電磁コイルの電磁力でプランジャを駆動するものであり、この磁性体で構成されたプランジャを駆動するためには、相応の電磁力が必要となる。このため、電磁コイルを小さくして電磁弁の小型化を図るのが困難である。また、プランジャを駆動するだけの電力が必要となり省電力を図るのが困難である。
　また、弁装置は他の機器と共に各種工場やプラントにおいて操作端として多用されており、これらの操作端は表示計等の受信機器との間で通信を行っている。この通信には、例えばハート通信やプロフィバス、ファンデーションフィールドバス通信などの２線式有線、又は無線通信などで行われる。２線式有線の場合、ＤＣ４～２０ｍＡ直流アナログ信号に交流デジタル信号を重ねて信号の送信を行い、例えば、弁装置の故障状態を知らせる信号などを送信している。また、例えばＤＣ４～２０ｍＡ直流アナログ信号を利用して、操作端を動作させることがあるが、従来の電磁弁では、電磁アクチュエータを作動させるためには、信号電力とは別の動力電源が必要であり、２線式有線及び無線は使用できず４線式となって工事費用の増大を招いた。また、大きな電力は、大きな熱を発生させるため発熱により吸引力が低下し、効率が悪くなる。このように、従来の電磁弁では、電磁アクチュエータを用いることで各種の問題があり、改良の余地がある。
　本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたものであり、電磁アクチュエータを用いずに、小型化して低消費電力で動作が可能な弁装置を提供することを課題とする。
　請求項１の弁装置は、弁ポートの弁座に対して弁体を離座／着座させて、前記弁ポートを開閉する弁装置において、前記弁体として、シート状で電圧の印加によりシートの一方の面が凸面で他方の面が凹面となるように湾曲変形する特殊カーボン素子と、前記特殊カーボン素子の前記凸面となる側の面に取り付けたシール部材とからなる駆動弁体を備え、前記駆動弁体は、前記シール部材が前記弁座に対向するように配置され、前記特殊カーボン素子への電圧の印加により該特殊カーボン素子を湾曲変形させて前記シール部材を前記弁座から離間させ、前記特殊カーボン素子への電圧の非印加により該特殊カーボン素子を平板状にして前記シール部材を前記弁座に当接させ、当該駆動弁体により前記弁ポートを開閉するようにしたことを特徴とする。
　請求項２の弁装置は、請求項１に記載の弁装置であって、前記駆動弁体の前記シール部材とは反対側に該駆動弁体を前記弁座側に付勢する弁バネを備えたことを特徴とする。
　請求項３の弁装置は、請求項１または２に記載の弁装置であって、前記特殊カーボン素子への電圧の印加を、２線式有線、又は、無線通信にて行うことを特徴とする。
　請求項１の弁装置によれば、消費電力を小さくでき、経済的で、小型化できる。また、消費電力を小さくできるので、動力源を必要とせず小さな信号電力のみで、信号伝送と作動を行うことが可能である。また、発熱量が少なく、温度も低くできるため、エネルギー効率が良く、弁装置に与える悪影響がなくなる。
　請求項２の弁装置によれば、請求項１の効果に加えて、弁バネにより駆動弁体を弁座側に付勢するので、電圧の非印加時に、シール部材を弁座に確実に着座させることができる。
　請求項３の弁装置によれば、請求項１または２と同様の効果が得られるとともに、低電力で駆動できるので、例えばＤＣ４～２０ｍＡのアナログ信号線の小さな信号電力のみで駆動でき、４線式となって工事費用の増大を招くこともなく、防爆型の電磁弁とすることができる。
本発明の実施形態の弁装置の通電時の要部概略構成を示す側断面図である。 本発明の実施形態の弁装置の非通電時の要部概略構成を示す側断面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施形態における駆動弁体を構成する特殊カーボン素子の要部概略構成とその作用を説明する原理図である。
　次に、本発明の弁装置の実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の弁装置の通電時（電圧の印加時）の要部概略構成を示す側断面図、図２は実施形態の弁装置の非通電時（電圧の非印加時）の要部概略構成を示す側断面図、図３は図２のＡ－Ａ断面図である。
　この実施形態の弁装置はパイロット弁であり、図示しないフレーム等に固定され、このパイロット弁は図示しない主弁装置に連結されている。そして、後述のように駆動弁体１への電圧の印加／非印加により弁ポート１０ｂが開閉し、この開閉動作により図示しない主弁装置が作動する。
　この弁装置は金属製のケース１００を有している。ケース１００には、第１弁室１０と第２弁室２０が形成されている。また、第１弁室１０内には第１弁座１０ａが形成され、第２弁室２０内には第２弁座２０ａが形成されている。第１弁座１０ａと第２弁座２０ａには軸線Ｌを中心とする第１弁ポート１０ｂ及び第２弁ポート２０ｂがそれぞれ形成されている。
　第１弁室１０内には絶縁体からなる固定部材２が配設され、この固定部材２には、第１弁座１０ａに対向するように配置された駆動弁体１がその一端にて取り付けられている。この駆動弁体１の固定部材２側の一端は固定端１Ａとなり、他端は当該駆動弁体１の湾曲変形時の自由端１Ｂとなっている。
　駆動弁体１は後述の特殊カーボン素子１１に「シール部材」としてのディスク弁用のゴム板１２を貼り付けて構成されている。特殊カーボン素子１１には後述の電極１３，１４が接続されている。特殊カーボン素子１１は、シート状で電極１３，１４からの電圧の印加によりシートの一方の面が凸面で他方の面が凹面となるように湾曲変形する。なお、特殊カーボン素子１１、電極１３，１４は、ケース１００から絶縁されている。
　駆動弁体１と第１弁室１０の上端を封じる蓋部材１００ａとの間には第１弁バネ３が配設されている。これにより、駆動弁体１の固定端１Ａから自由端１Ｂまでの部位は第１弁座１０ａ側に付勢されている。また、第２弁室２０内には、第２弁座２０ａに対向するように従動弁４が配設されている。従動弁４と第２弁室２０の底部との間には第２弁バネ５が配設されている。これにより、従動弁４は第２弁座２０ａ側に付勢されている。
　図３に示すように、ケース１００には、第１弁室１０から第２弁室２０まで貫通する一対のピン挿通孔３０，３０が形成され、このピン挿通孔３０，３０内には、駆動弁体１の特殊カーボン素子１１と従動弁４とに端部を当接させたピン６，６が挿通されている。また、図１及び図２に示すように、ケース１００には、第１弁ポート１０ｂに連通してケース１００の端部に開口する流入通路４０、第２弁ポート２０ｂに連通してケース１００の端部に開口する、図示しない主弁装置への排気通路５０が形成されている。さらに、ケース１００には、一端を外部に開口する流出通路６０が形成され、通路６０ａにより第２弁室２０に連通されている。
　図４は駆動弁体１の特殊カーボン素子１１の要部概略構成とその作用を説明する原理図である。特殊カーボン素子１１は、電解質膜１１Ｂを中心に有している。そして、この電解質膜１１Ｂをその両側から導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃで挟んで構成した３層構造となっている。この導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃは、カーボンナノチューブと、イオン液体と、ポリマーと、導電補助剤とを含んでいる。
　このような導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃを有する特殊カーボン素子１１を得るには、以下のような例が挙げられる。カーボンナノチューブと、イオン液体と、ポリマーと、導電補助剤とを溶媒に分散し、電極用ゲル溶液を得る。また、イオン液体とポリマーからなる電解質用ゲル溶液を得る。そして、上記電極用ゲル溶液と電解質用ゲル溶液とを交互にキャスト法により塗布、乾燥、積層する。これにより、導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃを有する特殊カーボン素子１１を得ることができる。また別の方法として、上記のようにキャスト及び乾燥することにより得た電解質膜の表面に、これとは別にキャスト及び乾燥することにより得た導電性薄膜層を熱圧着して、上記特殊カーボン素子１１を得ることができる。
　また、導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃは例えば以下の様にして得ることもできる。導電補助剤を配合したカーボンナノチューブに対して、イオン液体を染み込ませる方法である。または、イオン液体とポリマーを溶媒に分散させたイオン液体ゲルの溶液を用い、導電補助剤を配合したカーボンナノチューブに対して、上記イオン液体ゲルの溶液を染み込ませる方法である。または、溶液中に導電補助剤を配合したカーボンナノチューブを所定時間浸し、その後、溶媒を乾燥させる方法である。電解質膜１１Ｂについては、イオンゲル溶液をキャスト法によって製膜し、溶媒を蒸発し、乾燥させることによって得ることができる。
　このようにして得られた特殊カーボン素子１１に対して、その導電性薄膜層１１Ａに電極１３が接続され、導電性薄膜層１１Ｃに電極１４が接続される。そして、電極１３，１４間に０．５Ｖ～４．０Ｖ程度の直流電圧を加えると、特殊カーボン素子１１が湾曲変形して、自由端１Ｂに特殊カーボン素子１１の長手方向の素子長の０．０５～１倍程度の変位を得ることができる。また、この特殊カーボン素子１１は、空気中や真空中において、柔軟に作動させることができる。
　上記特殊カーボン素子１１の作動原理は以下のとおりである。電解質膜１１Ｂの表面に相互に絶縁状態として形成された導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃに電位差がかかると、導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃ内のカーボンナノチューブ相とイオン液体相の界面に、電気二重層が形成され、この電気二重層による界面応力が生じ、この界面応力によって導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃが伸縮する。この伸縮によって特殊カーボン素子１１が湾曲変形するものである。図４において、符号「７」はイオン液体のカチオンを示している。また、符号「８」はイオン液体のアニオンを示している。図４に示すように、プラス極側に曲がる理由は、量子化学的効果により、カーボンナノチューブがマイナス極側においてより大きくのびる効果があることと、現在よく用いられているイオン液体では、カチオン７のイオン半径が大きく、その立体効果によりマイナス極側がより大きくのびるからである。
　上記のような特殊カーボン素子１１によれば、カーボンナノチューブとイオン液体とのゲルの界面有効面積が極めて大きくなる。このことから、界面電気二重層におけるインピーダンスが小さくなり、カーボンナノチューブの電気伸縮効果が有効に利用される。また、構造的には、界面の接合の密着性が良好となることから、特殊カーボン素子１１の耐久性が大きくなる。これによって、空気中や真空中において、応答性が良好で変位量が大きく、かつ、耐久性のある特殊カーボン素子１１を得ることができる。さらに、構造が簡単で小型化が容易であり、小電力で作動することができる。また、カーボンナノチューブに導電性の添加剤を加えることにより、電極膜の導電性および充填率が向上するので、従来の同様な素子よりも効率的に力の発生を起こすことができる。
　なお、導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃの表面伝導性を増すために、導電性薄膜層１１Ａ，１１Ｃの外側にさらに導電層を形成して形成した５層構造のものであってもよい。
　以上の構成により、特殊カーボン素子１１への通電時（電圧の印加時）には、図１に示すように、この特殊カーボン素子１１とゴム板１２からなる駆動弁体１は、第１弁バネ３の付勢力に抗して湾曲変形し、駆動弁体１のゴム板１２が第１弁座１０ａから離間して第１弁ポート１０ｂが弁開となる。また、同時に、第２弁バネ５の付勢力により従動弁４が第２弁座２０ａに着座し、第２弁ポート２０ｂが弁閉となる。これにより、流入通路４０から流入する流体は、第１弁ポート１０ｂ→第１弁室１０と流れる。
　図２及び図３に示す非通電時（電圧の非印加時）には、駆動弁体１の弾性復元力と第１弁バネ３の付勢力により、駆動弁体１が平板状になってゴム板１２が第１弁座１０ａに着座し、第１弁ポート１０ｂが弁閉となる。また、同時に、特殊カーボン素子１１によりピン６が押圧されて従動弁４が第２弁座２０ａから離間して第２弁ポート２０ｂが弁開となる。これにより、流出通路６０の流体は、通路６０ａ→第２弁室２０→第２弁ポート２０ｂ→排気通路５０と流れる。
　以上のように、実施形態の弁装置は、駆動弁体１が特殊カーボン素子１１により動作するので、従来、電磁コイル等に通電する一般的な電磁弁に比べて、駆動電力を低電力とすることができる。したがって、実施形態の弁装置は例えばＤＣ４～２０ｍＡのアナログ信号線によって駆動することができ、省エネルギーを実現できる。また、一般的な電磁弁に比べて、部品点数が増大することがなく製作組み立てが容易にでき、安価な製作コストにより製作することができる。
　実施形態では、特殊カーボン素子１１に「シール部材」としてゴム板１２を貼り付け駆動弁体１を構成しているが、特殊カーボン素子１１の表面に可撓性を有する絶縁物質をコーティングして駆動弁体を構成してもよい。この場合、コーティングされた絶縁物質が「シール部材」に対応する。
　また、実施形態では弁装置がパイロット式弁の場合について説明したが、本発明の弁装置は直動型の弁装置にも適用できることはいうまでもない。
　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
１　　　駆動弁体
１１　　特殊カーボン素子
１１Ａ　導電性薄膜層
１１Ｂ　電解質膜
１１Ｃ　導電性薄膜層
１２　　ゴム板（シール部材）
１３　　電極
１４　　電極
２　　　固定部材
３　　　第１弁バネ（弁バネ）
４　　　従動弁
５　　　第２弁バネ
６　　　ピン
１０　　第１弁室
１０ａ　第１弁座
１０ｂ　第１弁ポート
２０　　第２弁室
２０ａ　第２弁座
２０ｂ　第２弁ポート
３０　　ピン挿通孔
４０　　流入通路
５０　　排気通路
６０　　流出通路
Ｌ　　　軸線

Claims (3)

  1. 　弁ポートの弁座に対して弁体を離座／着座させて、前記弁ポートを開閉する弁装置において、
    　前記弁体として、シート状で電圧の印加によりシートの一方の面が凸面で他方の面が凹面となるように湾曲変形する特殊カーボン素子と、前記特殊カーボン素子の前記凸面となる側の面に取り付けたシール部材とからなる駆動弁体を備え、
    　前記駆動弁体は、前記シール部材が前記弁座に対向するように配置され、前記特殊カーボン素子への電圧の印加により該特殊カーボン素子を湾曲変形させて前記シール部材を前記弁座から離間させ、前記特殊カーボン素子への電圧の非印加により該特殊カーボン素子を平板状にして前記シール部材を前記弁座に当接させ、当該駆動弁体により前記弁ポートを開閉するようにしたことを特徴とする弁装置。
  2. 　前記駆動弁体の前記シール部材とは反対側に該駆動弁体を前記弁座側に付勢する弁バネを備えたことを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
  3. 　前記特殊カーボン素子への電圧の印加を、２線式有線、又は、無線通信にて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の弁装置。
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