JP2002081565A - 電動制御弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電アクチュエータを用いながらも、大きな
流量調節範囲を得る。 【解決手段】 入口ポート１と出口ポート２の間に隔壁
３が設けられ、この隔壁３の前後に弁孔４、流出路５が
形成されている。弁孔４の上部の弁座６上には弁体とな
るダイヤフラム７が配置されている。ダイヤフラム７は
ハウジング８により覆われ、ダイヤフラム７にはハウジ
ング８内の圧電アクチュエータ９が接続され、更に圧電
アクチュエータ９にはハウジング８の内頂部に固定され
た例えばステッピングモータから成る電磁モータ１０が
ボールスクリュ等の連結機構１１を介して直列に連結さ
れている。設定した流量値と測定流量との偏差が大きい
場合には、電磁モータ１０により粗動調節を行い、偏差
が小さくなると圧電アクチュエータ９により微動調節を
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば流体の流量
を精密に制御し得る電動制御弁駆動装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電動制御弁により例えば流量を精密に制
御するためには、駆動装置として迅速に微小変位が可能
なアクチュエータを使用する必要がある。この要求を満
たすために、圧電アクチュエータを用いた駆動装置も開
発されている。

【０００３】このような流量制御弁は、変位量が数μｍ
の圧電積層体により弁体の駆動を行うことによって、微
小流量を連続的かつ高精度に制御することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の従
来例においては、個々の圧電素子の変位レンジが０．１
ｍｍ以下であり、積層して用いても弁体となるダイヤフ
ラムの変位量もさほど大きくできず、流量制御は微量な
領域に限定されてしまう問題点がある。

【０００５】本発明の目的は、微小変位が可能な圧電ア
クチュエータを用いながらも、大きな流量調節範囲が得
られる電動制御弁駆動装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る電動制御弁駆動装置は、電動制御弁の弁
体を駆動する装置において、粗動調節を電磁モータで行
い、微動調節を圧電アクチュエータで行うことを特徴と
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明を図示の実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。図１は実施例の断面図であり、入
口ポート１と出口ポート２の間に隔壁３が設けられ、こ
の隔壁３の前後に弁孔４、流出路５が形成されている。
弁孔４の上部の弁座６上には弁体となるダイヤフラム７
が配置されている。ダイヤフラム７はハウジング８によ
り覆われ、ダイヤフラム７にはハウジング８内の圧電ア
クチュエータ９が接続され、更に圧電アクチュエータ９
にはハウジング８の内頂部に固定された例えばステッピ
ングモータから成る電磁モータ１０がボールスクリュ等
の連結機構１１を介して直列に連結されている。

【０００８】圧電アクチュエータ９の下端部はダイヤフ
ラム７上の中央部に接着剤により固着されており、圧電
アクチュエータ９自体は図２に示すように例えば１０個
の圧電素子１２を積層した構造とされ、それぞれの圧電
素子１２は独立的に駆動できるようになっている。

【０００９】従って、１個の圧電素子１２が１μｍの変
位をするとすれば、１０個の圧電素子１２の全てに電圧
を印加することによりダイヤフラム７を１０μｍ変位さ
せることができる。そして、ステッピングモータである
電磁モータ１０の１ステップの矢印方向の変位は例えば
１０μｍになっている。ダイヤフラム７は撓みながら弁
座６との間隙を例えば数ｍｍ程度拡げることができ、こ
の間隔の大きさにより流量は可変され、流体は入口ポー
ト１、弁孔４、流出路５、出口ポート２の順に流れる。

【００１０】図３は流量制御の実際の動作を説明するフ
ローチャート図である。先ず、Ｓ１でポート１、２間を
流れるべき流量値を例えばコンピュータに設定し、Ｓ２
で図示しない流量計により管路を流れる流量を測定し、
Ｓ３で設定した流量値との偏差を求める。偏差がなけれ
ば駆動装置はその状態を維持しＳ２に戻る。偏差がある
場合には、Ｓ４でその偏差が電磁モータ１０を動かすほ
ど大きいかを判断する。つまり、ダイヤフラム７を１０
μｍ以上動かす必要があるほど大きな場合には、Ｓ５で
電磁モータ１０を１ステップ駆動しＳ２に戻る。Ｓ４に
おいて偏差が十分に小さくなるとＳ６で圧電アクチュエ
ータ９を駆動してＳ２に戻る。この圧電アクチュエータ
９を動かす場合にも、偏差の大きさに応じて個々に圧電
素子１２を駆動して制御を行えばよい。

【００１１】このようにして、電磁モータ１０の駆動ス
テップ数、駆動方向、電圧を印加する圧電素子１２の数
を増減することにより、流量によるフィードバック制御
を行いながら電動制御弁により大きな流量から微小流量
までの制御を精密に行うことができる。

【００１２】この場合に、圧電アクチュエータ９も圧電
素子１２によりステップ単位で駆動ができるので、電磁
モータ１０にステッピングモータを使用すれば、完全に
デジタル式に制御できることになる。また、コンピュー
タにより電磁モータ１０のステップ数と圧電アクチュエ
ータ９のステップ送り数を算出し、粗動調節時には同時
に電磁弁モータ１０と圧電アクチュエータ９を動作させ
ることもでき、制御速度が速くなる利点もある。

【００１３】また、複数個積み重ねた圧電アクチュエー
タ９は、一体焼結品として電圧印加部が複数組ある構造
としても問題はない。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る電動制
御弁駆動装置は、微小流量から大流量まで従来よりも格
段に精度良く流量を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成図である。

【図２】圧電アクチュエータの断面図である。

【図３】測定フローチャート図である。

【符号の説明】 １、２ ポート ４ 弁孔 ６ 弁座 ７ ダイヤフラム ８ ハウジング ９ 圧電アクチュエータ １０ 電磁モータ １２ 圧電素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動制御弁の弁体を駆動する装置におい
   て、粗動調節を電磁モータで行い、微動調節を圧電アク
   チュエータで行うことを特徴とする電動制御弁駆動装
   置。
2. 【請求項２】 前記電動制御弁を流体管路中に備えた設
   定流量と流量計の測定値との偏差の大きさにより、前記
   電磁モータと前記圧電アクチュエータとを使い分けるよ
   うにした請求項１に記載の電動制御弁駆動装置。
3. 【請求項３】 前記圧電アクチュエータは複数の圧電素
   子を積層した請求項１に記載の電動制御弁駆動装置。
4. 【請求項４】 前記圧電素子は個々に駆動できるように
   した請求項３に記載の電動制御弁駆動装置。
5. 【請求項５】 前記電磁モータはステッピングモータと
   した請求項１に記載の電動制御弁駆動装置。