(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力チェンバーを区画するハウジングと；圧電素子を備えて上記ハウジングに取り付けられたダイヤフラムと；加圧気体源に接続されてダイヤフラムの両側のチェンバーと連通する入力口と；ダイヤフラムの片側に位置する出力口とを有し、上記ダイヤフラムの一部区域が出力口に対向していて、該区域に作用する気体の差圧により該ダイヤフラムが弾性変形して上記区域が出力口を閉鎖するよう調整され、ダイヤフラムの上記部分を出力口から後退させて気体を圧力チェンバーから出力口に導くように圧電素子を動作させるための、選択的に制御可能な電気回路を持ち、ダイヤフラムの閉鎖状態において上記差圧と該ダイヤフラムの弾性力とをバランスさせることにより、該ダイヤフラムと出力口外周との接触圧を略ゼロに設定してあることを特徴とする加圧源からの気体の排出を制御するバルブ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ装置において、上記出力口及びダイヤフラムが円形をしていて、ダイヤフラムの中央が出力口の軸上にあるもの。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバルブ装置において、上記ハウジングの出力口の位置が、所定の入力圧力下において閉鎖状態にあるダイヤフラムと出力口外周との接触圧を略ゼロに設定すべく調整可能であるもの。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のバルブ装置において、上記ダイヤフラムの圧電素子が出力口に対置されているもの。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のバルブ装置において、上記圧電素子の動作によりダイヤフラムが出力口から後退する程度を制限するために、上記ダイヤフラムの後ろにストッパを持つようにハウジングが形成されているもの。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のバルブ装置において、上記ダイヤフラムが圧力チェンバーを複数の部分に分割し、ハウジングが加圧気体を両方の部分に連絡させる手段を有しているもの。
【請求項７】
請求項６に記載のバルブ装置において、上記圧力チェンバーが円筒形をしていて、その軸線と上記ダイヤフラムとが交差し、上記出力口がほぼ上記軸線上にあるもの。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載のバルブ装置において、上記圧電素子を制御するための電子制御回路を有するもの。
【請求項９】
空中を通って流れる分別すべき物質の流れの中から不良物質をエアパルスにより除去する分別装置用の空気エゼクターであって、該エゼクターが、圧力チェンバーを区画するハウジングと；圧電素子を備えて該ハウジングに取り付けられたダイヤフラムと；加圧気体源と接続してダイヤフラムの両側のチェンバーと連通する入力口と；ダイヤフラムの片側のチェンバーを先端にエゼクターノズルを備えた排出ダクトに接続する出力口とを持ち、上記ダイヤフラムの一部区域が出力口と対置されていて、該区域に作用する気体の差圧により該ダイヤフラムが弾性変形して上記区域が出力口を閉鎖するよう調整され、ダイヤフラムの閉鎖状態で上記差圧と該ダイヤフラムの弾性力とをバランスさせることにより、該ダイヤフラムと出力口外周との接触圧が略ゼロに設定されており、かつ、ダイヤフラムの上記部分を出力口から後退させて気体を圧力チェンバーから出力口及びエゼクターノズルに導くように圧電素子を動作させるための、選択的に制御可能な電気回路を有することを特徴とする分別装置用空気エゼクター。
【請求項１０】
請求項９に記載の空気エゼクターにおいて、上記ハウジングにチェンバーに通じるブリードダクトが設けられ、該ダクトからの気体をチェンバーに流すことによって該チェンバーの温度調整を行うように構成されているもの。
【請求項１１】
請求項10に記載の空気エゼクターにおいて、上記ブリードダクトが気体の流れを制御するためのバルブを有するもの。
【請求項１２】
請求項９乃至11の何れかに記載の空気エゼクターにおいて、上記圧力チェンバーが円筒形をしていて、その軸線と上記ダイヤフラムとが交差し、上記出力口がほぼ上記軸線上にあると共に、入力口が上記圧力チェンバーの円筒の外周に配置されているもの。
【請求項１３】
請求項９乃至12の何れかに記載の空気エゼクターにおいて、上記ハウジングが中央部分と２つの側面部分とからなり、各側面部分が各々出力口を持っていて、中央部分に調整可能に取り付けられることにより、上記出力口と各々のダイヤフラムとの閉鎖圧力が変更可能であるもの。
【請求項１４】
請求項９乃至13の何れかに記載の空気エゼクターにおいて、上記出力口がハウジングの弾性的にたわむ部分に取り付けられているもの。
【請求項１５】
空中を通って流れる分別すべき物質の流れの中から不良物質をエアパルスにより除去する分別装置用の空気エゼクターユニットであって、該エゼクターが、各々エゼクターノズルに接続された複数の出力口を有する、圧力チェンバーを区画するためのハウジングと；圧電素子を備えて上記各出力口に対置するように配設されたダイヤフラムと；加圧気体源と接続してダイヤフラムの両側のチェンバーと連通する入力口とを持ち、上記各ダイヤフラムの一部区域がそれぞれ出力口と対置して、該区域に作用する気体の差圧により各ダイヤフラムが弾性変形して上記区域で各出力口を閉鎖するように調整され、ダイヤフラムの閉鎖状態において上記差圧と該ダイヤフラムの弾性力とをバランスさせることにより、該ダイヤフラムと出力口外周との接触圧が略ゼロに設定されており、かつ、ダイヤフラムの上記部分を出力口から後退させて気体を圧力チェンバーからエゼクターノズルに導くように圧電素子を動作させるための、選択的に制御可能な電気回路を有することを特徴とする分別装置用空気エゼクターユニット。
【請求項１６】
請求項15に記載の空気エゼクターユニットにおいて、上記ハウジングにチェンバーに通じるブリードダクトが設けられ、該ダクトからの気体をチェンバーに流すことによって該チェンバーの温度調整を行うように構成されているもの。
【請求項１７】
請求項15又は16に記載の空気エゼクターユニットにおいて、上記圧力チェンバーの別の領域にそれぞれ設けられた２つの出力口を有していて、ダイヤフラムの側面が各々の出力口に対向し、上記各領域とダイヤフラム間の領域とが入力口と連絡しているもの。
【請求項１８】
請求項17に記載の空気エゼクターユニットにおいて、上記ダイヤフラムが中央チェンバー領域を区画形成し、そのいずれかの側に出力口領域を有するもの。
【請求項１９】
請求項18に記載の空気エゼクターユニットにおいて、上記中央チェンバー領域に、上記圧電素子の動作によりダイヤフラムが出力口から後退する程度を制限するためのストッパを備えたもの。
【請求項２０】
請求項19に記載の空気エゼクターユニットにおいて、圧力チェンバーがほぼ円筒形をしていて、出力口とストッパがほぼその軸線上に設けられているもの。
【請求項２１】
請求項９乃至20の何れかに記載のエゼクターを複数個間隔をおいて１列に配設してなる装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、分別すべき物質の空中を通る流れの中から不良物質をエアパルスにより除去する、分別装置用の空気エゼクターに関するものである。特に、本発明は、圧縮空気ような加圧気体源からの気体を製品流の特定の部分に向けられたエゼクターノズルから噴射する際の流れを制御する、エゼクター用のバルブ装置に関する。本発明は分別装置に関して述べたが、加圧気体の放出を注意深く正確に制御する必要がある他の技術分野にも応用可能である。
従来の技術
一般に空気エゼクターは、分別装置に広く使用されている。基本的には、各空気エゼクターはバルブ装置を通じて加圧空気源に接続されたノズルを持つ。作動機器は、通常電気回路を持ち、制御信号に応じてバルブ装置を選択的に開放するように作動し、加圧空気パルスを各ノズルに送り、ノズルから放出する。分別装置の作動速度が増すにつれ、エゼクターのバルブ装置の作動と反応も速度が増さねばならない。
空気エゼクターを使用した現在の多くの分別装置は、光を反射する能力により粒状物質を選別する。典型的な分別装置は、米国特許第4,203,522号、第4,513,868号、第4,699,273号に述べられており、それらの開示は、本発明でも参照している。第4,203,522号の特許に開示された装置では、検知器が粒子から反射された光に反応して、製品の質の違いを示す信号を発する。これらの信号が比較、分析されると、エゼクターを作動させて然るべき粒子を製品流から除去する比較信号が発生する。これらの装置のエゼクターは通常、可動鉄片ディスクやプレートバルブなどの電気的に作動するバルブを用いて、加圧空気パルスを選択的に噴出し、各々の目標区域から粒子を除去するように動作する。
各種のエアバルブが圧電アクチュエータに基づいて開発されている。典型的な圧電アクチュエータは、１つ又はそれ以上の圧電セラミック層を持ち、これが互いに接着されるか、又は金属プレートなどの別の非圧電層と接着されて、バイモルフ又はマルチモルフ構造をなす。電圧は、金属化層を通り圧電層構造又はダイヤフラムを越えて、圧電セラミック層に印加される。電圧により圧電セラミックは、極性に応じて伸長又は収縮する。伸長又は収縮する１つの層が、反対方向に伸長するかあるいは大きさが変わらない別の層に接着されると、その結果できた構造は、電気信号が送られると曲がる。そこで、バルブ装置では、ある電気状態では、バルブオリフィスを覆うかバルブオリフィスの上に別の物体を載せるように、また、別の電気状態では、オリフィスから離れてバルブを開放するような位置に、アクチュエータを置く。
圧電作動バルブは、米国特許第5,079,472号、第5,343,894号、カナダ特許明細書第2,093,257号に開示されており、これらを参照する。
発明の開示
本発明は、上述したような分別装置の空気エゼクターに使用するのに適した、供給源からの加圧気体の放出を制御するバルブ装置に関するものである。圧電素子をバルブ部材の中に持ち、この部材は圧力チェンバーからの出力口の上に配置され、チェンバーは空気などの加圧気体源とほぼ絶えず連通した入力口を持つ。バルブ部材は出力口から選択的に後退させて、加圧気体を中に入れることができる。圧電素子は圧力チェンバーのダイヤフラムの一部を構成するもので、その両側は入力口からの圧力にさらされる。ダイヤフラム自体は開放状態で出力口から僅かしか離れていないため、入力圧力が印加されると差圧がかかり、弾性変形して出力口を閉じる。一旦出力口が閉じると、入力口と出力口との差圧により、該ダイヤフラムは閉鎖位置にとどまる。電気回路が働いて圧電素子を選択的に作動させることにより、ダイヤフラムを出力口から後退させる。
ダイヤフラムにかかる差圧は、もちろん出力口の断面積と関連しており、バルブが閉じると、ほぼ同じ面積のダイヤフラム部分が圧力チェンバーから隔絶される。閉鎖位置でダイヤフラムは、その弾性力と差圧による作用力とがバランスした状態にある。使用の際、通常は、バルブ装置を調整し、出力口を閉鎖した状態のダイヤフラムにかかる圧力が最小になり、ダイヤフラムを出力口から後退させるために圧電素子で発生させなければならない力が最小になるようにする。ダイヤフラムの圧電素子が作動してダイヤフラムが出力口から後退すると、ダイヤフラムのこの部分にかかる差圧が減少し、ダイヤフラムが出力口から後退する速度が上がる。ダイヤフラムがこのように「さっと」動くことは、非常な高振動で作動する必要のあるバルブにおいて、無論非常に価値がある。
本発明のバルブ装置における圧電素子は、圧電材料製の接着層でバイモルフかマルチモルフ構造をなすものか、１又はそれ以上の層、あるいは金属プレートなどの非金属基板に接着された圧電材料を含んだものでよい。後者の構成が望ましく、本発明の典型的バルブ装置は、圧電セラミック製ディスクが金属製、典型的には黄銅製のディスクに接着された円形ダイヤフラムを持つ。圧電材料を備える側は通常出力口に面し、圧電材料の露出面が金属化された部分で、金属粉塗料が出力口と接触し、封止を強化する部分で平滑にされるか又は除去される。バルブ部材の圧電素子の金属粉塗料の除去は、上記の米国特許第5,079,472号に述べられている。しかし、本発明のバルブ装置がうまく作動するためには、全面的封止であるかどうかは重要なことではなく、実際、幾分漏れがある方が有利な場合もある。
ダイヤフラムにより出力口に作用する力の実質的釣り合いは調整可能である。バルブ装置の望ましい構成では、出力口はハウジングの中で調整されるか、又は調整可能な取付装置を介して調整される。取付装置を調整すると、ハウジング本体の出力口の位置が変更され、従って閉鎖位置のダイヤフラムとの位置関係も変更される。特に、このような調整は、排出チェンバーが加圧されているときに行うことができる。これにより、出力口とダイヤフラムの封止が着実に向上し、作業状態の下で十分な封止が完成する。十分な封止は全面的であってもよいし、望ましいレベルで部分的な漏れがあってもよい。
本発明によるバルブ装置の好適な応用例は、分別装置に使用する空気エゼクターである。かかる装置において、エゼクターは長期間使用しても信頼性があるばかりでなく、高速、高振動数で作動可能でなければならない。従って、ダイヤフラムが出力口を開閉する運動は、不要な運動を最小限におさえて行わねばならない。そのため、本発明によるバルブ装置に、ダイヤフラムの後ろにストッパを設け、圧電素子の作動により出力口から後退する程度を制限し、また異常運動を最小限にすることが適切である。電気的制動技術を用いてもよい。この点に関しては、高振動運動を受けた圧電曲げ素子がどのように電気的、機械的に制動されるかを詳細に述べた、米国特許第2,166,763号を参照のこと。
上述のような分別装置の空気エゼクターは、可能な限り小型にし、製品流の所定の部分の上に最大数のエゼクターを配置できるようにすべきである。従って、エゼクターかバルブ装置ハウジングをしっかりした剛体に形成するのは実用的でない。そこで、比較的薄い、壁付きの、通常プラスチック材料製のハウジングを使用するのがよい。これにより固有の柔軟性が幾分得られ、本発明による装置の望ましい設計により、この柔軟性を利用できる。特に、圧電複合材料とプラスチックハウジング材料を適切に組み合わせると、本発明によるバルブ装置は、ハウジングが硬質であった場合と比べ、ほぼ±10％程度のより大きな入力圧力変動に耐えられる。しかし、プラスチックハウジング材料の柔軟性を利用すると、例えば、上述したような分別装置におけるエゼクターのバッテリーの隣接するハウジングを、ほんの僅かではあるが、互いに離さなければならない。
本発明によるバルブ装置のハウジングがプラスチック材料製の場合、温度変化に対する材料の感度に配慮する必要がある。特に、かかる材料は加熱すると弱化する傾向があり、それにより装置の動作に重大な影響を及ぼすことがある。本発明の実施例であるエゼクターを分別装置に使用する場合は、通常冷却乾燥機から圧縮空気が送られ、乾燥機では、まず空気の温度が２〜３℃に下げられ、各々の入力口に空気が送られるときは、約15℃まで上げることができる。従ってエゼクターは約15℃で作動するように設計され、加圧空気流がエゼクターをほぼ一定の温度に保つ役に立つような特性をエゼクターに組み入れて、特に、加圧空気がエゼクターハウジングを通じて幾分漏れるようにして、加圧空気が温度安定装置の役目を果たすようにしてもよい。このためには、圧力チェンバーからのブリードダクトを備え付ければよく、ダクトには流量を変更する制御弁を取り付けてもよい。
本発明によるバルブ装置は、その設計により、複数の排出ノズルが取り付けられた分別装置用の空気エゼクターに使用するのに特に適している。かかる実施例において、エゼクターは、各々エゼクターノズルに接続された複数の出力口を持つ圧力チェンバーを区画するハウジングと、圧電素子を持って各出力口と対置されたダイヤフラムと、加圧気体源と接続して各ダイヤフラムの両側のチェンバーを連通する入力口とを持つ。各ダイヤフラムの一部区域は各々の出力口と対置され、各ダイヤフラムは、上記区域にかかる入力気体の差圧により弾性変形し、上記区域が各々の出力口を閉鎖するように調整される。特に好ましいエゼクターにおいては、２つの出力口を圧力チェンバーの別個の領域に１つずつ持ち、ダイヤフラムの側面が各々の出力口に面し、上記領域とダイヤフラムの間の領域が入力口と連通している。各出力口は、先端にエゼクターノズルを持つ排出ダクトと接続されている。２つのダイヤフラムの間に中央チェンバーを区画してもよく、チェンバーは通常、各ダイヤフラムを隣接する出力口から後退させる程度を制限するストッパを持ち、出力口とストッパはほぼ一列に並んでいるのが望ましい。本発明のあらゆる実施例において、各々のダイヤフラムはほぼ円形の外形を持ち、その円形の軸上にある出力口とかみ合うよう調整するのが望ましい。
本発明の他の特徴や利点は、以下の好適な実施例の説明から明らかになる。添付の略図を参照のこと。
【図面の簡単な説明】
図１は、色分別装置の動作の概略図である。
図２と図３は、本発明によるバルブ装置の動作を示す横断面図である。
図４は、図２と図３に示した装置の、バルブを多数持つ変形例の横断面図である。
図５は、本発明の実施例である、二重ノズル空気エゼクターの分解図である。
図６は、図５のVI−VI線に沿って見た全体の断面図である。
実施例
図１に示したシュート２には、ホッパー４から振動トレー６を通じて粒状物質が供給される。このシュート２は、容器10に向けて物質を製品の流れにして送る。シュート２の端から容器10に移動する際に物質は、自身の勢いのみで製品の流れの中にとどまる。製品の流れの幅を広げるバッテリー12にはエゼクターが取り付けられ、これを作動すると高圧エアジェットにより製品の流れ内の特定のゾーンから粒子を除去することができる。除去された粒子８は不良品容器14に送られる。一般的には、製品の流れの横幅は８インチで、例えば32個のエゼクターノズルが等間隔でその上に取り付けられている。エゼクター12はコンピュータ又はマイクロプロセッサ等からなる制御手段16から指示を受け、この制御手段16自体は、以下に述べる走査システム18から入力データを受ける。
参照番号22は、製品の流れの中の走査領域を示す。この走査領域22は光源24により照らされ、領域22内にある粒子は光を反射し、走査システム18がこの光を受容する。走査システム18はカメラ26とレンズ28とからなり、上記カメラ26は、製品の流れ内の粒子から受けた光をモニターする電荷結合デバイスを含んでいる。カメラ26の電荷結合デバイスは、製品の流れの横の次元全体が眺められるように配置されている。この装置にはランプ要素32によって照らされるバックグラウンドがある。その明るさは通常合格品に合うように調整できる。
上記カメラ26の発する信号は制御手段16に送られる。粒子が不良品であれば、制御手段16はバッテリー12のエゼクターに指令を出し、除去ゾーン40における製品の流れの適切な部分にエアパルスを噴射し、製品の流れからその粒子を除去させる。そのように除去された粒子８は、製品の流れから離れ、不良品容器14に運ばれる。
アレイ又はバッテリー12内のエゼクターには特定の目標区域に向けられたノズルがあり、エゼクターは加圧空気源と接続されている。各エゼクターは本発明によるバルブ装置を持ち、図２、３にその構成が示されている。この装置の主要部分はバルブ要素で、アクチュエータダイヤフラム42の形をしている。図示したように、円形のアクチュエータダイヤフラム42は、黄銅製ディスクからなるベースプレート46に圧電セラミック製ディスク44を接着した構成を有する。上記圧電ディスク44は金属化した表面層48を持ち、ベースプレート46から分極されている。
アクチュエータダイヤフラム42は、部分49,50からなるバルブハウジングの内部に取り付けられている。下部分50には円形の出力口52が取り付けられ、弁座55と接続部54が設けられている。出力口52はハウジング部分50のネジ山67の中に取り付けられており、ダイヤフラム42と同軸上にある弁座55の位置を調整できるようになっている。上記部分50は絶縁プラスチック製で、気密に取り付けられた電気接続棒（ターミナル）56,58を持ち、そのターミナルにより内部ワイヤー60,62を通じて、ダイヤフラムの表面層48とベースプレート46とに駆動電圧が外部接続できるようになっている。上記ワイヤー60,62は細く且つ柔軟にできていて、アクチュエータダイヤフラム42が自由に動き得るようになっている。
駆動電圧は高電圧直流電源64から得られ、この電源は、トランジスタ68,70,72と抵抗器74,76に接続された緩衝器つき信号発生器66の制御によりオン・オフされる。バルブを粒子分別システムに使用する場合、信号発生器66のかわりに、粒子の流れ内の不要な粒子の存在に呼応する信号源が用いられる。駆動電圧は抵抗器78と圧電ディスク44の固有のキャパシタンスにより、指数関数的なランプ波に形成される。
上部バルブハウジング部分49は、入力口51、接続部54、ストッパ53を備えている。アクチュエータダイヤフラム42は、ハウジングの下部分50に形成された円形リム80に外縁が載置され、所定の位置に固定されている。外部を支持するリム80と弁座55との間の距離は調整されているので、バルブ装置が組み立てられ、減圧状態になっても、狭い間隙57がアクチュエータダイヤフラム42と弁座55との間に保持される。
バルブ装置が給気59により最初に加圧されると、図２に示した状態から図３に示した状態に変化する。この変化は、ダイヤフラム42に作用する差圧から生じる力により引き起こされる。このような差圧が生じるのは、出力口52がほぼ大気圧に等しい低圧で、チェンバー61,63の圧力よりはるかに低く、ダイヤフラム42と出力口52との間に狭い間隔があるためである。この間隔は標準的に僅か5000分の１インチ程度しかなく、通常は2000〜3000分の１インチの範囲内である。
差圧によりダイヤフラム42は弁座55の方に押される。ダイヤフラム42が一旦弁座55に近づくと、間隙57を通る気流は僅かとなり、バルブは図３に示すように閉じる。チェンバー61,63における空気圧と出力口52における排気圧（大気圧）との差圧が、アクチュエータダイヤフラム42の弁座55を閉鎖した区域に作用する。この区域に作用する差圧により、アクチュエータダイヤフラム42をその弾性力に抗して閉鎖位置に保持するのに必要な力が提供される。出力口52の位置を適切に調整することにより、ダイヤフラムの弾性力と入力空気圧による作用力とがほぼ釣り合い、ダイヤフラム42と弁座55との接触圧はほぼゼロになる。
図２に示した極性の直流電圧64がターミナル56,58に印加されると、圧電セラミック製ディスク44が半径方向に収縮し、アクチュエータダイヤフラム42が弁座55から離れて曲がり、バルブを開放する。
このバルブ装置は高圧で作動するのが望ましいが、その理由は、粒子分別に使用した場合に、不要な粒子を除去するのに十分な高圧の出力パルスを発生できるからである。粒子分別の一般的圧力は30〜40psiである。このような望ましい圧力下において、圧電気力だけでは、バルブを閉鎖する力を上回る作用力を得ることは困難である。空気圧が印加されると、アクチュエータダイヤフラム42がさらに変形して間隙57を閉鎖するようにバルブは設計されている。このため、アクチュエータダイヤフラムには、バルブの開放を促進する方向の力が前もって付加される。従って、バルブの開放に要する圧電気力が軽減される。
粒子分別装置のエゼクターは高速、高振動数で、時に500サイクル／秒を優に超えて作動可能でなければならない。これを達成するには、上述のようなバルブ装置を備えたエゼクターで発生する空気パルスが急激に放出又は停止され、不要な粒子がある間放出パルスが最高圧でなければならない（放出力を最大限にするため）。そのためには、アクチュエータダイヤフラム42を予め重荷し、圧電セラミック製ディスク44に電圧を印加するとバルブがさっと開くようにする。また、上述の差圧により、圧電セラミック製ディスク44に印加された電圧を止めるとバルブはさっと閉じる。バルブの迅速な開閉運動により、開閉時間を正確に予測することもできる。エゼクターが製品の流れから不要な粒子のみを確実に除去するため、エゼクターパルスの正確なテンポを必要とする粒子分別システムにおいて、これは特に有用である。
上記放出パルスの圧力分布は平らで、過度応答と振動は最小で、分別装置が不要な粒子を除去する力は均一でなければならない。エゼクターバルブにおける空気出力パルスの過度応答と振動は、主としてバブルプレートが力学的共振振動数で振動することによる。この問題に対する２つの解決法が、本発明によるバルブ装置の設計に組み込まれている。
ｉ）  バルブが開いているとき、空気流によりバルブプレートが「リード」のように振動する。バルブが長期間開いていると、この振動は相当なレベルまで蓄積される。そこで、バルブが開いているとき、バックストッパ53が適宜位置でダイヤフラム42に接触するように該ストッパ53の位置を設定すると、振動が抑制される。バルブプレートの振動を止めるもう１つの効果は、バルブ閉鎖時間を短縮できることである。バックストッパ53がなければ、バルブの閉鎖に要する時間は長くなる。この機械的運動の制限は、米国特許第2,166,763号に開示された圧電リレーに適用されている。
ii）  アクチュエータダイヤフラム42がターミナル56,58からの矩形波電圧源で駆動されると、最高速度で弁座55とバックストッパ53に当たり、跳ね返って出力口52の出力圧を振動させる。この問題を解決するには、アクチュエータダイヤフラム42は直列抵抗器78によって駆動し、アクチュエータダイヤフラム42の固有の圧電キャパシタンスに指数関数的ランプ電圧を形成するようにする。指数関数ランプ駆動電圧は、アクチュエータダイヤフラム42が開放位置、閉鎖位置に接近すると、その開閉動作を減速する。この種の圧電リレーの電気的防振も、米国特許第2,166,763号に開示されている。
上述したように設計することにより、ダイヤフラム42が閉鎖位置に移動すると、入力空気による差圧が、バルブを開放しようとするダイヤフラムの弾性力とちょうど釣り合う。この位置では弁座55に作用する接触力はほとんどなく、従って摩耗もほとんどなく、作業寿命も長くなる。駆動電圧が印加されると、弁座55から離れたダイヤフラム42の動きは、比較的広い部分でストッパに当接することにより規制され、それがダイヤフラムの形を安定化させ、さらに摩耗を減らすことができる。
図１に示した一般的タイプの分別装置に使用されるエゼクターにおいて、作業温度はほぼ一定に保たなければならない。供給源からの空気を冷却に使用するため、図２、３の装置は１個又はそれ以上のブリードダクト82を持ち、該ダクトにはバルブ84が装着されていて、空気の可変流を供給することができるようになっている。この方法により、供給源からの空気は装置を通って流れ、温度を望ましいレベルに調整することができる。出力口52にある程度の空気漏れが生じるようにしても良いが、それだけでは温度調整には不十分である。
図４に示した多バルブ装置では、５個の出力口52が一方のハウジング部分50に取り付けられている。これらの出力口は、円筒状のマウント86に外周を支えられた各ダイヤフラム42により閉じられる。マウント86には開口があり、ダイヤフラム42の後ろのチェンバー63がメインチェンバー61と同じ圧力に保たれるようになっている。ブリードダクト82がハウジング部分49に形成されて制御弁84と結合され、空気の可変流が冷却のため装置を通るように構成されている。図２、３の具体例のように、出力口52はハウジング部分50に調整可能に取り付けられている。これにより、各出力口が各ダイヤフラムに相対して設置され、閉鎖位置で出力口とダイヤフラムの接触圧が最小限になる。ストッパ（図示せず）を設けることにより、ダイヤフラム42が各出力口52から離れる動きを規制するようにしてもよい。
図５、６の二重ノズルエゼクターユニットは主として、１対のバルブ装置からなっており、これらは各々図２、３に関して述べたように作動するが、背中合わせに配置されていて、各アクチュエータダイヤフラムの後ろにある中央チェンバーを共有している。エゼクターハウジングは中央部分102と、２個の側面部分104とからなっている。中央部分102は円筒状の開口106を持ち、この開口の中にストッパとなる中央ボス108がスポーク110に支えられて設けられている。開口106の両側にはアクチュエータダイヤフラム112があり、各々が図２に示したような薄板から成る。これらのダイヤフラム112は、非密閉の取付リング114により所定の位置に固定され、リング自体は図示したように、中央部分102を通って伸びるボルトにより互いに固定され、所定の位置に保持されている。
側面部分104は中央部分102に直接取り付けられ、取付リング114に直接重なる領域116を持つ。各領域116の中央に出力口118があり、組立ユニットにおいて、中央部分102と各側面部分104との間に形成された排出ダクト120と連絡している。２個の排出ダクト120は、各々のエゼクターノズル122に通じている。
各ダイヤフラム112と上記側面部分における取付リング114内の領域116との間に形成された空域部分は、図２の装置チェンバー63に相当する排出チェンバーを構成している。しかし、図５、６のユニットにおいて、このチェンバーは、中央部分102に相対する出力口118の取り付けの変更を可能にする調整機能を有し、それにより各バルブの作業特性を調整することができる。領域116の外周に配置された６個のネジ124は、中央部分102及び取付リング114と協調して、出力口を、中央ボス108及びダイヤフラム112に向かう方向か、あるいはそこから離れる方向に動かす。本装置は各側面部分104の柔軟性を利用し、バルブが閉鎖位置にある時、ダイヤフラムと出力口の間を密閉するように組み立てられているので、ユニットの調整ができる。
図５のユニットは１つの空気入力口126を持ち、この入力口から加圧流体が中央チェンバー106と、取付リング114の内部に形成される２個の排出チェンバーに供給される。また、コネクタ128が設けられ、この場合も図２、３に示したものとほぼ同様に、駆動回路を各ダイヤフラム112の圧電ディスクと接続する。
図１のエゼクターのバッテリー12において、図４に示すように複数のユニットを並べて配置することができる。側面部分104の領域116がたわむように隣接するユニットの間に僅かに間隔をあける。汚れがユニットの間に入り込み、領域116がたわまなくならないよう、環状シールを領域116の外周に取り付けてもよい。
ここに説明した本発明の具体例は例として挙げたにすぎず、ここに開示した発明の精神と範囲内で多数のバリエーションが可能である。特に、ある具体例で開示された機能は、特にここで言及しないが、他の例に容易に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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