JP2594070B2 - Automatic opening and closing control device - Google Patents
Automatic opening and closing control deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、流体取扱管路等に於いて使用されるもので
あり、電動式制御弁の改良に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention is used in a fluid handling pipeline or the like, and relates to an improvement of an electric control valve.
(従来の技術) 従前の電動式制御弁は、ソレノイド若しくはモータ等
によつて弁体を昇降動させることにより弁を開閉するよ
う構成されており、通常は電気信号を用いて遠隔自動制
御されている。(Prior Art) A conventional electric control valve is configured to open and close a valve by moving a valve body up and down by a solenoid, a motor, or the like. Usually, the valve is remotely and automatically controlled using an electric signal. I have.
しかし、ソレノイドやモータは駆動部が大形化すると
共に、駆動部を小形化するためには倍力機構を必要と
し、弁構造が複雑になるという難点がある。However, solenoids and motors have disadvantages in that the drive unit is increased in size, and a booster mechanism is required to reduce the size of the drive unit, which complicates the valve structure.
また、ソレノイドやモータは摺動又は回転運動を行な
うため、プランジヤー等の機械的擦際による弁体駆動ト
ルクの変動が避けられず、作動の安定性に欠けると共
に、保守管理に手数を要するという問題がある。In addition, since the solenoid and the motor slide or rotate, fluctuations in the valve driving torque due to mechanical friction of a plunger or the like are unavoidable, resulting in poor operation stability and troublesome maintenance. There is.
更に、駆動用電力が相当大きくなると共に、遠隔制御
用の信号として電気信号を用いる場合には、耐ノイズ性
や耐爆性に劣るという問題がある。Further, there is a problem that the driving power becomes considerably large, and when an electric signal is used as a signal for remote control, noise resistance and explosion resistance are poor.
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、従前のこの種電動式制御弁に於ける上述の
如き問題、即ち駆動部が大型化すると共に、駆動部を
小型化しようとすれば倍力機構が必要となること、作
動の安定性に欠けると共に保守管理に手数を要するこ
と、耐爆性や耐ノイズ性に欠けること等の問題を解決
せんとするものであり、小電力で大きな機械的出力が得
られる圧電素子を駆動部に用いることにより一層の小型
化と耐爆性の向上が図れると共に、作動の安定性をより
高めた自動制御弁を提供するものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention solves the above-mentioned problem in the conventional electric control valve of this type, that is, if the drive unit is increased in size and the drive unit is reduced in size, It is a solution to problems such as the need for a mechanism, lack of operation stability and troublesome maintenance and maintenance, and lack of explosion resistance and noise resistance. It is an object of the present invention to provide an automatic control valve that can further reduce its size and improve explosion resistance by using a piezoelectric element that can obtain an output in a drive unit, and further enhances operation stability.
(問題点を解決するための手段) 本発明は、入口12と出口13間を連通して中間に弁座15
を設けた流通路14と;該流体通路14に連通する弁体挿入
孔16とを備えた弁箱1と;前記弁座15へ当・離座自在に
設けると共にスプリング6により弁座15側へ付勢した弁
体5と;前記弁箱1の上方に配設したダイヤフラム3
と;前記ダイヤフラム3に一端を固定して弁体挿入孔16
内へ気密に且つ摺動自在に挿入すると共に、中央部にダ
イヤフラム3の下方空間部と弁体挿入孔16との間を連通
する通路を備え且つその下端部を弁体5の上部へ気密状
に接当自在とした弁体押え金具4と;前記ダイヤフラム
3の周縁部を気密に挾持して弁箱1に固定した蓋体2
と;弁箱1の入口12側とダイヤフラム3の上方空間部と
を連通する加圧通路20と;弁箱1のダイヤフラム3の下
方空間部と外気とを連通する排気孔18と;前記ダイヤフ
ラム3の上方空間部と外気とを連通する排気ノズル7
と;電気信号の印加により前記排気ノズル7を開閉する
圧電素子8とから成り、前記排気ノズル7を開にした流
体通路14の閉弁時に出口13側の流体を押え金具4の通路
及び排気孔18を通して系外へ排出することを発明の基本
構成とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention communicates between the inlet 12 and the outlet 13 and
A valve case 1 provided with a valve body insertion hole 16 communicating with the fluid passage 14; A biased valve element 5; and a diaphragm 3 disposed above the valve box 1
With one end fixed to the diaphragm 3 and a valve element insertion hole 16;
It is airtightly and slidably inserted into the inside, and a central portion is provided with a passage communicating between the space below the diaphragm 3 and the valve element insertion hole 16, and the lower end thereof is airtight to the upper part of the valve element 5. And a lid 2 fixed to the valve box 1 with the peripheral edge of the diaphragm 3 airtightly clamped.
A pressurizing passage 20 communicating the inlet 12 side of the valve box 1 with the upper space of the diaphragm 3; an exhaust hole 18 communicating the lower space of the diaphragm 3 of the valve box 1 with the outside air; Exhaust nozzle 7 that communicates the space above and the outside air
A piezoelectric element 8 that opens and closes the exhaust nozzle 7 by application of an electric signal. When the fluid passage 14 with the exhaust nozzle 7 opened is closed, the fluid on the outlet 13 side is closed and the exhaust hole is provided. The discharge to the outside of the system through 18 is the basic configuration of the invention.
(作用) 圧電素子8への入力信号が規定値以上の場合には、圧
電素子8に生ずる機械的出力によりフラツパーの先端が
下降し、ノズル7が閉鎖される。(Operation) When the input signal to the piezoelectric element 8 is equal to or more than a specified value, the tip of the flapper is lowered by the mechanical output generated in the piezoelectric element 8, and the nozzle 7 is closed.
入口側2の流体圧が、加圧通路20を通して上部ダイヤ
フラム室19内へ導入され、ダイヤフラム3が下方へ押圧
されることにより弁体5が下降し、開弁する。弁体2の
頭部と押え金具4とは気密状に接当し、その結果、排気
孔18を通して流体が外部へ漏出することはない。The fluid pressure on the inlet side 2 is introduced into the upper diaphragm chamber 19 through the pressurizing passage 20, and the diaphragm 3 is pressed downward, whereby the valve body 5 descends and opens. The head of the valve body 2 and the presser fitting 4 are in airtight contact with each other, so that the fluid does not leak to the outside through the exhaust hole 18.
圧電素子8への入力が零又は規定値以下になると、圧
電素子の機械的出力がなくなり、フラツパーの先端部が
上方へ移動してノズル7が開放され、上部ダイヤフラム
室19内の圧力が降下する。その結果、スプリング6の弾
力により弁体5が弁座15へ当座し、閉弁すると共に、出
口13側の流体圧は弁体挿入孔16を通して排気孔18より系
外へ排出される。When the input to the piezoelectric element 8 becomes zero or less than a specified value, the mechanical output of the piezoelectric element is lost, the tip of the flapper moves upward, the nozzle 7 is opened, and the pressure in the upper diaphragm chamber 19 drops. . As a result, the valve element 5 abuts on the valve seat 15 due to the elasticity of the spring 6, closes the valve, and the fluid pressure on the outlet 13 side is discharged from the exhaust hole 18 through the valve element insertion hole 16 to the outside of the system.
(実施例) 以下、第1図乃至第3図に基づいて本発明の一実施例
を説明する。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
第1図は本発明に係る自動制御弁の平面図であり、第
2図はその縦断面図である。FIG. 1 is a plan view of an automatic control valve according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof.
図に於いて1は弁箱、2は蓋体、3はダイヤフラム、
4は押え金具、5は弁体、6はスプリング、7は排気ノ
ズル、8は圧電素子、8aは支持台、9は入力端子台、10
は圧力センサーである。尚、前記圧電素子8には平板状
の圧電セラミツクが使用されており、所謂フラツパー状
に形成されている。In the figure, 1 is a valve box, 2 is a lid, 3 is a diaphragm,
4 is a holding bracket, 5 is a valve body, 6 is a spring, 7 is an exhaust nozzle, 8 is a piezoelectric element, 8a is a support base, 9 is an input terminal block, 10
Is a pressure sensor. Note that a flat-plate-shaped piezoelectric ceramic is used for the piezoelectric element 8, and is formed in a so-called flapper shape.
前記弁箱1は、上部本体1aと下部本体1bとをパツキン
11を介して気密状に一体化して形成されており、入口1
2、出口13、出入口間を連通する流体通路14、弁座15、
流体通路14に連通する弁体挿入孔16、下部ダイヤフラム
室17及び弁体挿入孔16に連通する排気孔18が夫々形成さ
れている。The valve box 1 is formed by packing an upper body 1a and a lower body 1b.
It is integrally formed in an airtight manner through 11
2, outlet 13, fluid passage 14 communicating between the entrance and exit, valve seat 15,
A valve body insertion hole 16 communicating with the fluid passage 14, a lower diaphragm chamber 17, and an exhaust hole 18 communicating with the valve body insertion hole 16 are formed respectively.
又、上部本体1aには、流体入口側2と後述する上部ダ
イヤフラム室19間を連通する加圧通路20と、流体出口側
3と圧力センサー10間を連結する測圧通路21とが夫々形
成されている。In the upper body 1a, a pressurizing passage 20 communicating between the fluid inlet side 2 and an upper diaphragm chamber 19 described later, and a pressure measuring passage 21 connecting the fluid outlet side 3 and the pressure sensor 10 are formed, respectively. ing.
前記蓋体2は下面側に上部ダイヤフラム室19を形成す
る凹部が形成されており、且つ上面側には圧力センサー
10の収容孔22が形成されている。The lid 2 has a concave portion forming an upper diaphragm chamber 19 on a lower surface side, and a pressure sensor on an upper surface side.
Ten accommodation holes 22 are formed.
また、蓋体2には上部ダイヤフラム室19と外気とを連
通するノズル挿入孔23が設けられており、ここに排出ノ
ズル7が螺着されている。Further, the lid 2 is provided with a nozzle insertion hole 23 for communicating the upper diaphragm chamber 19 with the outside air, and the discharge nozzle 7 is screwed into the nozzle insertion hole 23.
前記弁箱1と蓋体2とは、2枚のダイヤフラム3a,3b
の周縁部を挾持した状態で組み合わされ、ボルト24によ
り気密に一体化されている。The valve box 1 and the lid 2 are provided with two diaphragms 3a and 3b.
Are assembled in a state where the peripheral edge portions are sandwiched, and are airtightly integrated by bolts 24.
ダイヤフラム3a,3bには止め金具25及び止めナツト26
を介設して押え金具4が固定されている。ダイヤフラム
3が下方へ下降することにより押え金具4の下端と弁体
挿入孔16内へ挿入した弁体5の頭部とが気密状に接当
し、弁体5が下方へ押圧される。Stoppers 25 and stop nuts 26 are attached to the diaphragms 3a and 3b.
And the presser fitting 4 is fixed. When the diaphragm 3 descends, the lower end of the holding member 4 and the head of the valve element 5 inserted into the valve element insertion hole 16 are airtightly contacted, and the valve element 5 is pressed downward.
前記弁体5はスプリング6の弾性力により弁座15側へ
押圧されており、ダイヤフラム3が下降することにより
開弁される。The valve element 5 is pressed toward the valve seat 15 by the elastic force of the spring 6, and is opened when the diaphragm 3 descends.
蓋体2の上方には、支持台8aが固設されており、該支
持台8aにノズル7を開閉するための圧電素子8が支持さ
れている。即ち、圧電素子8は前述の如く圧電セラミツ
クによつてフラツパー状に形成されており、基端部は支
持台8aに固定され、且つその先端部は排気ノズル7の開
口部へ接当している。Above the lid 2, a support 8a is fixedly mounted, and the support 8a supports a piezoelectric element 8 for opening and closing the nozzle 7. That is, the piezoelectric element 8 is formed in a flapper shape by the piezoelectric ceramic as described above, the base end is fixed to the support base 8a, and the front end is in contact with the opening of the exhaust nozzle 7. .
前記圧電素子8は入力端子9へ電気的に接続されてお
り、信号電圧(10〜30V)を印加することによつて所謂
ピエゾ効果による歪みを生じ、フラツパーの先端部が下
方へ移動して排気ノズル7が閉鎖される。The piezoelectric element 8 is electrically connected to an input terminal 9, and when a signal voltage (10 to 30 V) is applied, distortion occurs due to a so-called piezo effect, and the tip of the flapper moves downward to exhaust air. The nozzle 7 is closed.
前記圧力センサー10は流体出口側13の流体圧を計測す
るものであり、測圧通路21を介してセンサー10に流体圧
を加えることにより、流体圧に比例した電圧信号が出力
される。The pressure sensor 10 measures the fluid pressure on the fluid outlet side 13. When the fluid pressure is applied to the sensor 10 through the pressure measurement passage 21, a voltage signal proportional to the fluid pressure is output.
次に、本件自動制御弁の作動について説明する。 Next, the operation of the automatic control valve will be described.
端子9への入力信号が規定値以上の場合には、ノズル
フラツパーにより排気ノズル7が閉鎖される。When the input signal to the terminal 9 is equal to or more than the specified value, the exhaust nozzle 7 is closed by the nozzle flapper.
入口側2の流体圧は、加圧通路20を通して上部ダイヤ
フラム室19内へ導入され、ダイヤフラム3が下方へ押圧
されることにより弁体5が下降し、開弁する。The fluid pressure on the inlet side 2 is introduced into the upper diaphragm chamber 19 through the pressurizing passage 20, and when the diaphragm 3 is pressed downward, the valve body 5 descends and opens.
尚、この時、弁体2の頭部と押え金具4とは気密状に
接当し、排気孔18を通して流体が外部へ漏出することは
ない。At this time, the head of the valve body 2 and the presser fitting 4 are in airtight contact with each other, and the fluid does not leak outside through the exhaust hole 18.
次に、端子9への入力信号が零又は規定値以下になる
と、圧電素子8の発生する歪力が無くなつてフラツパー
の先端部が上方へ移動し、ノズル7が開放されて上部ダ
イヤフラム室19の圧力が降下する。その結果、スプリン
グ6の弾力により弁体5が弁座15へ当座し、閉弁される
と共に、出口13側の流体圧は弁体挿入孔16を通して排気
孔18より系外へ排出される。Next, when the input signal to the terminal 9 becomes zero or less than a specified value, the tip of the flapper moves upward due to the elimination of the distortion force generated by the piezoelectric element 8, the nozzle 7 is opened, and the upper diaphragm chamber 19 is opened. Pressure drops. As a result, the valve element 5 abuts against the valve seat 15 due to the elasticity of the spring 6 and is closed, and the fluid pressure on the outlet 13 side is discharged from the exhaust hole 18 through the valve element insertion hole 16 to the outside of the system.
尚、本実施例に於いては、ダイヤフラム3の下降によ
り開弁する構成としているが、弁体5やスプリング6の
相対位置をかえ、ダイヤフラム3の下降によつて閉弁す
る構成としてもよいことは勿論である。In the present embodiment, the valve is opened by lowering the diaphragm 3, but the valve may be closed by lowering the diaphragm 3 by changing the relative positions of the valve element 5 and the spring 6. Of course.
第3図は、本件自動制御弁の適用例の一例を示すもの
であり、主弁27の開閉を遠隔制御により行なうための系
統図である。FIG. 3 shows an example of an application example of the automatic control valve of the present invention, and is a system diagram for opening and closing the main valve 27 by remote control.
主管路28に介設したオリフイス29からコントローラ30
へ流体圧が導入され、ここで0.2〜1.0kg/cm2に調整され
た流体圧が、本件自動制御弁Aへ供給されている。From the orifice 29 interposed in the main conduit 28 to the controller 30
The fluid pressure adjusted to 0.2 to 1.0 kg / cm 2 is supplied to the automatic control valve A of the present invention.
電気信号31の入力が零又は規定値以下の場合には、自
動制動弁Aが閉弁されると共に、主弁27のダイヤフラム
室内の流体圧が排出され、主弁27は閉鎖されることにな
る。When the input of the electric signal 31 is zero or less than the specified value, the automatic brake valve A is closed, the fluid pressure in the diaphragm chamber of the main valve 27 is discharged, and the main valve 27 is closed. .
遠隔操作により、光フアイバー32を通して光信号33が
光電変換装置34へ入力されると、ここで光信号33が電気
信号31に変換され、自動制御弁Aの圧電素子8へ入力さ
れる。これにより、前記排気ノズルが閉弁されて自動制
御弁Aが開になると共に、減圧された流体圧がそのまま
主弁27のダイヤフラム室へ加わり、これを開弁状態とす
る。When an optical signal 33 is input to the photoelectric conversion device 34 through the optical fiber 32 by remote control, the optical signal 33 is converted into an electric signal 31 and input to the piezoelectric element 8 of the automatic control valve A. As a result, the exhaust nozzle is closed and the automatic control valve A is opened, and the reduced fluid pressure is directly applied to the diaphragm chamber of the main valve 27, and the valve chamber is opened.
上記第3図は、本件自動制御弁Aをパイロット弁とし
て利用した場合を示すものであるが、その他に本件自動
制御弁Aは所謂自動弁のポジシヨナーとしても使用する
ことができる。FIG. 3 shows the case where the present automatic control valve A is used as a pilot valve, but the present automatic control valve A can also be used as a so-called automatic valve positioner.
(発明の効果) 本発明は、圧電素子の歪力を利用して排気ノズルの開
・閉を行ない、これによつて弁の開閉を行なう構成とし
ているため、従前のソレノイドやモータを駆動部とする
自動制御弁を比較して駆動部を著しく小型化できると共
に、倍力機構を使用しなくても確実に弁の開閉が出来
る。(Effect of the Invention) In the present invention, the exhaust nozzle is opened and closed by using the distortion force of the piezoelectric element, and the valve is opened and closed by this, so that the conventional solenoid or motor is connected to the drive unit. The size of the drive unit can be significantly reduced as compared with the automatic control valve, and the valve can be reliably opened and closed without using a booster mechanism.
また、圧電素子は小さな電気的入力量でもつて、比較
的大きく且つ常に安定した一定の機械的出力(歪力並び
に歪量)を生ずるため、自動制御弁の作動が従前のソレ
ノイド式やモータ式の制御弁に比較してより安定したも
のになる。Further, since the piezoelectric element generates a relatively large and always stable constant mechanical output (distortion force and distortion amount) even with a small electric input amount, the operation of the automatic control valve is performed by a conventional solenoid type or motor type. It becomes more stable as compared with the control valve.
更に、駆動部に於ける電気的接点機構を皆無にするこ
とができ、且つ入力電気エネルギーが直接機械的出力に
変換されるため、大幅な耐爆性の向上と消費エネルギー
の削減が可能となる。Further, since the electric contact mechanism in the drive unit can be completely eliminated, and the input electric energy is directly converted to the mechanical output, it is possible to significantly improve explosion resistance and reduce energy consumption. .
本発明は上述の通り優れた実用的効用を有するもので
ある。The present invention has excellent practical utility as described above.
第1図は本件自動制御弁の平面図であり、第2図はその
縦断面図である。 第3図は本件自動制御弁の一つの適用例を示すものであ
る。 A……自動制御弁、9……入力端子 1……弁箱、10……圧力センサー 2……蓋体、12……流体入口 3……ダイヤフラム、13……流体出口 4……押え金具、14……流体通路 5……弁体、15……弁座 6……スプリング、16……弁体挿入孔 7……排気ノズル、18……排気孔 8……圧電素子、20……加圧通路 8a……フラツパー支持台FIG. 1 is a plan view of the present automatic control valve, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof. FIG. 3 shows one application example of the present automatic control valve. A ... automatic control valve, 9 ... input terminal 1 ... valve box, 10 ... pressure sensor 2 ... lid, 12 ... fluid inlet 3 ... diaphragm, 13 ... fluid outlet 4 ... presser fitting, 14 fluid passage 5 valve body 15 valve seat 6 spring 16 valve body insertion hole 7 exhaust nozzle 18 exhaust hole 8 piezoelectric element 20 pressurized Passage 8a ... Flapper support
Claims (1)
に弁座(15)を設けた流体通路(14)と;該流体通路
(14)に連通する弁体挿入孔(16)とを備えた弁箱
(1)と;前記弁座(15)へ当・離座自在に設けると共
にスプリング(6)により弁座(15)側へ付勢した弁体
(5)と;前記弁箱(1)の上方に配設したダイヤフラ
ム(3)と;前記ダイヤフラム(3)に一端を固定して
弁体挿入孔(16)内へ気密に且つ摺動自在に挿入すると
共に、中央部にダイヤフラム(3)の下方空間部と弁体
挿入孔(16)との間を連通する通路を備え且つその下端
部を弁体(5)の上部へ気密状に接当自在とした弁体押
え金具(4)と;前記ダイヤフラム(3)の周縁部を気
密に挾持して弁箱(1)に固定した蓋体(2)と;弁箱
(1)の入口(12)側とダイヤフラム(3)の上方空間
部とを連通する加圧通路(20)と;弁箱(1)のダイヤ
フラム(3)の下方空間部と外気とを連通する排気孔
(18)と;前記ダイヤフラム(3)の上方空間部と外気
とを連通する排気ノズル(7)と;電気信号の印加によ
り前記排気ノズル(7)を開閉する圧電素子(8)とか
ら成り、前記排気ノズル(7)を開にした流体通路(1
4)の閉弁時に出口(13)側の流体を押え金具(4)の
通路及び排気孔(18)を通して系外へ排出するようにし
たことを特徴とする自動開閉制御装置。1. A fluid passage (14) communicating between an inlet (12) and an outlet (13) and having a valve seat (15) in the middle; a valve body insertion hole (14) communicating with the fluid passage (14). A valve body (1) provided with a valve body (16); and a valve body (5) urged toward and away from the valve seat (15) by a spring (6) and provided so as to be able to freely contact and separate from the valve seat (15); A diaphragm (3) disposed above the valve box (1); one end of which is fixed to the diaphragm (3) and hermetically and slidably inserted into the valve body insertion hole (16); A valve body provided with a passage communicating between a space below the diaphragm (3) and the valve body insertion hole (16), and a lower end thereof being airtightly contactable with an upper part of the valve body (5). A holding member (4); a lid (2) fixed to the valve box (1) by hermetically holding the periphery of the diaphragm (3); and an inlet (12) side of the valve box (1) and the diaphragm. A pressure passage (20) communicating with a space above the ram (3); an exhaust hole (18) communicating the space below the diaphragm (3) of the valve box (1) with the outside air; 3) an exhaust nozzle (7) that communicates the upper space with the outside air; and a piezoelectric element (8) that opens and closes the exhaust nozzle (7) by applying an electric signal, and opens the exhaust nozzle (7). Fluid passage (1
An automatic opening / closing control device characterized in that when the valve is closed in (4), the fluid on the outlet (13) side is discharged out of the system through the passage of the presser fitting (4) and the exhaust hole (18).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62286676A JP2594070B2 (en) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | Automatic opening and closing control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP62286676A JP2594070B2 (en) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | Automatic opening and closing control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH01131385A JPH01131385A (en) | 1989-05-24 |
JP2594070B2 true JP2594070B2 (en) | 1997-03-26 |
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Family Applications (1)
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JP62286676A Expired - Fee Related JP2594070B2 (en) | 1987-11-12 | 1987-11-12 | Automatic opening and closing control device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2594070B2 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5578877A (en) * | 1978-12-11 | 1980-06-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Pressure controller |
JPS5793680U (en) * | 1980-11-28 | 1982-06-09 |
-
1987
- 1987-11-12 JP JP62286676A patent/JP2594070B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH01131385A (en) | 1989-05-24 |
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