| 【発明の名称】 |
流量制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】伊藤 義峰
【氏名】太田 裕志
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| 【要約】 |
【課題】本発明は、振動子で発生した振動を有効に回転力として働かせる超音波モータによる制御弁を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の流量制御弁は、弾性体６の上面に圧電素子２もしくは電歪素子を接合してなる振動子１０と、該振動子に発生する節円位置に、円筒７と、弁口８を備え下面より延長された筒状部９ａを持つボディ９を各々溶接等の適宜な加工手段により密閉構造に形成した略π型形状の制御弁本体１を設け、該制御弁本体１内に、振動子１０の振動により駆動子４を介して回転するロータ３と、該ロータ３の回転を適宜な付勢手段によって前記弁口８との開度を変化させる弁体５を設けてなる超音波モータ利用の制御弁であって、前記ボディ９外縁部の下面より延長された筒状部９ａに切り欠き９ｂを少なくとも一つ以上設けた事を特徴とするものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】弾性体(６)の上面に圧電素子(２) もしくは電歪素子を接合してなる振動子(１０)と、該振動子に発生する節円位置に、円筒(７)と、弁口(８)を備え下面より延長された筒状部（９ａ）を持つボディ(９)を各々溶接等の適宜な加工手段により密閉構造に形成した略π型形状の制御弁本体(１)を設け、該制御弁本体(１)内に、振動子(１０)の振動により駆動子(４)を介して回転するロータ(３)と、該ロータ(３)の回転を適宜な付勢手段によって前記弁口(８)との開度を変化させる弁体(５)を設けてなる超音波モータ利用の制御弁であって、前記ボディ(９)外縁部の下面より延長された筒状部（９ａ）に切り欠き(９ｂ)を少なくとも一つ以上設けた事を特徴とする流量制御弁。
【請求項２】前記の円筒(７)とボディ(９)とを結合するに際し、円筒(７)下端部の内側にボディ９を配置させ、ボディ９の外縁部を下方に延長させて筒状部(９ａ)を形成させるか、もしくはボディの下面より前記円筒(７)部を下方に延長させて筒状部(９ａ)を形成させたことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和装置、冷凍冷蔵庫等に接続され、冷媒等の流量を制御するために用いる超音波モータ利用の流量制御弁または圧力制御弁等に係わり、特に円筒及びボディの形状等により、振動子で発生した振動を有効に回転力として働かせる流量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、圧電素子を超音波領域の高周波電圧で駆動する超音波モータを制御弁に組み合せると、小型で制御性の優れた制御弁を構成することができる。図３は、従来の超音波モータを用いた制御弁の一例であり本出願人が特願平１１-１９０５７７号にて出願している。以下、従来技術を図３に基づき説明する。
【０００３】従来技術における制御弁は、弾性体６の上面に圧電素子２を接合してなる振動子１０と、側面に流入管１２を備えた円筒７と、弁口８と流出管１３と筒状部９ａを備えたボディ９とからなり、該制御弁本体１は、弾性体６と振動子１０に発生する節円位置１１に接合する、くびれ部１９またはテーパー部または凹あるいは凸型の突起を有する形状の円筒７と、ボディ９とを各々溶接等の適宜な加工手段により密閉構造に接合し略π型に形成したものである。また、前記制御弁本体１内には、ロータ３と駆動子４および弁体５とが収納され、前記ロータ３は駆動子４側に適宜な付勢手段によって圧接されている。また、前記弁体５は、前記ロータ３と共回りして弁口８の開度を制御できるものである。
【０００４】スラストスプリング１４は、駆動子４側およびボディ９側にスラスト荷重を与え、かつロータ３および弁体５の回転と共回りさせるようになっている。また、前記弁体５の中心部に形成された円筒状の穴には、スプリング１５が挿入され、該スプリング１５を介してボール１６をボディ９の中心部に形成された凹部１７に当接させている。なお、前記スラストスプリング１４は、スプリング１５に比べ、ばね力が大きく設定してあるので、常時弁体５の下面をボディ９に圧接するとともに、ロータ３を介して駆動子４の方向にも圧接している。
【０００５】また、前記弁体５は、外周部の一部を外側に張り出してストッパー片が形成され、このストッパー片は、弁体５の基準位置（全閉状態）が弁口８に達したときに、ボディ９に植設して固定されたストッパーピン１８に当接してロータ３の回転が止まるようになっている。
【０００６】次に、従来技術の動作について説明する。従来技術の駆動機構は、圧電素子２により駆動子４が振動し、これによってロータ３が回転する超音波モータである。動作原理の説明は省略するが、いわゆる定在波駆動の超音波モータである。従来技術は、このロータ３の回転運動を利用して、弁体５が回転することにより、ボディ９の弁口８と弁体５の流通溝の間隙が変化し、弁口８への流量を制御するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の超音波モータによる制御弁は、振動子１０と円筒７とボディ９を溶接等によって密閉構造を形成したために振動子１０で発生した振動が横波や縦波として伝搬して、円筒の先端部に振動が集中するため、円筒７の形状をくびれ部１９やテーパー部、または凹あるいは凸型の突起を設けた形状にして振動伝搬を抑制していた。しかし、振動子１０で発生した振動の伝搬を完全に抑制するには至らないため、ボディ９に筒状部９ａを設けることにより、わずかながら伝搬した振動を自由にすることで、振動子１０に配設された駆動子４との摩擦駆動によって回転するロータ３の回転を確実なものにしていた。しかしながら、従来の構成においても、ロータ３の回転動作は超音波モータの持つ本来の迅速な回転が得られないという問題があった。さらに、従来の超音波モータによる制御弁では円筒７とボディ９の溶接等による接合部において、耐圧強度は十分であるが、より高い制御弁本体１の破壊圧強度を得ることができないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、振動子で発生した振動を有効に回転力として働かせる超音波モータによる制御弁を提供することにある。
【０００９】すなわち、第一の発明は、弾性体６の上面に圧電素子２もしくは電歪素子を接合してなる振動子１０と、該振動子に発生する節円位置１１に、円筒７と、弁口８を備え下面より延長された筒状部９ａを持つボディ９とを各々溶接等の適宜な加工手段により密閉構造に形成した略π型形状の制御弁本体１を設け、該制御弁本体１内に、振動子１０の振動により駆動子４を介して回転するロータ３と、該ロータ３の回転を適宜な付勢手段によって前記弁口８との開度を変化させる弁体５を設けてなる超音波モータ利用の制御弁であって、前記ボディ９外縁部の下面より延長された筒状部９ａに切り欠き９ｂを少なくとも一つ以上設けた事を特徴とする流量制御である。
【００１０】また、第二の発明は、前記の円筒７とボディ９とを結合するに際し、円筒７下端部の内側にボディ９を配置させ、ボディ９の外縁部を下方に延長させて筒状部９ａを形成させるか、もしくはボディの下面より前記円筒７部を下方に延長させて筒状部９ａを形成させたことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁である。
【００１１】
【発明の作用】本発明によれば、弾性体６と円筒７と弁口８を有するボディ９とを各々溶接等の適宜な加工手段により密閉構造にし、弾性体の外部に接合してなる圧電素子２もしくは電歪素子に超音波領域の電気信号を印加し、内部の駆動子４に圧接されているロータ３を介して流量を制御する弁体５がボディ９の上を摺動しながら回転する。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施例を図１に基づき説明する。図２は、本発明の第ニの実施例を示す断面図である。本実施例における流量制御弁は、従来品と同様に、弾性体６の上面に圧電素子２を接合してなる振動子１０と、側面に流入管１２を備えた円筒７と、弁口８と流出管１３と少なくとも一つ以上の切り欠き９ｂを持つ筒状部９ａを備えたボディ９とからなり、該制御弁本体１は、弾性体６と振動子１０に発生する節円位置１１に、円筒７とボディ９を各々溶接等の適宜な加工手段により密閉構造に接合し略π型に形成したものである。また、前記制御弁本体１内には、ロータ３と駆動子４および弁体５とが収納され、前記ロータ３は駆動子４側に適宜な付勢手段によって圧接されている。また、前記弁体５は、前記ロータ３と共回りして弁口８の開度を制御できるものである。なお、前記流入管１２は、円筒７の側部取付けに変えて、図示しないがボディ９に接続してもよい。
【００１３】該制御弁本体１において、本発明品と従来品の相違点を説明する。本発明品では、前記ボディ(９)外縁部の下面より延長された筒状部９ａに、少なくとも一つ以上の切り欠き９ｂを設けている。
【００１４】したがって、該制御弁本体１においては、振動子１０で発生した振動の一部が円筒７を伝搬し、切り欠き９ｂを少なくとも一つ以上設けた筒状部９ａの先端部でわずかながら伝搬した振動を自由にすることにより、ロータ３の回転は、超音波モータの持つ本来の迅速な回転を得ることができる。
【００１５】本発明の駆動機構における動作については、従来技術と同じであるため省略する。
【００１６】図２は、本発明の第ニの実施例を示す断面図である。本実施例における流量制御弁は、前記の円筒７とボディ９とを結合するに際し、円筒７下端部の内側にボディ９を配置させ、ボディ９の外縁部を下方に延長させて筒状部９ａを形成させるか、もしくはボディの下面より前記円筒７部を下方に延長させて筒状部９ａを形成させたものである。
【００１７】上記の図２に示す制御弁本体１において、本発明品と従来品の相違点を説明する。該制御弁本体１においては、円筒７下端部の内側にボディ９と配置させて両者が結合されている。従って、従来の接合方法に比べて高い、制御弁本体１の破壊圧強度を有する。
【００１８】また、特に図示しないが、円筒７の形状を、本出願人が特願平１１-１９０５７７号にて出願しているくびれ部もしくはテーパー部もしくは凹あるい凸の突起を有する形状にしても、本発明は成立する。
【００１９】また、特に図示しないが、圧電素子２の分割数は偶数分割にすれば本発明は成立する。また圧電素子２の分極方向は、＋、−にて２分化した場合、すべてのエリアを同一方向にして行うシリーズ接続でも本発明は成立する。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、筒状部９ａに切り欠きを設けることによって、円筒７より伝搬した一部の振動を先端部にて働かせることにより、ロータ３の回転をスムーズなものにできる利点を有し、また、制御弁本体１の破壊圧強度を高めることができる利点を有するという効果は絶大なものである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９８１６１０８２
【氏名又は名称】伊藤 義峰
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５６１（Ｐ２００１−２４１５６１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４８４０２（Ｐ２０００−４８４０２） |
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