(57)【要約】【課題】フラッパを駆動する力をフラッパ位置に関係なく一定値にすることにより、トルクモータなどのフラッパ駆動源の小型化、省エネルギー化を達成する。【解決手段】受圧部材１３の最大断面積をＡとすると、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を、Ｆ′＝Ｐｓ・Ａ＝定数と一定の力にすることができる。すなわちフラッパ３０の位置に関係なく、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を一定にすることができる。またノズル１５、２５を対向配置した場合に、受圧部材１３、２３の最大断面積をＡとすると、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を０にすることができる。すなわちフラッパ３０の位置に関係なく、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を０にすることができる。【選択図】　図１
2004076921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラッパ（３０）の対向面（３０ａ）に流体噴出口（１２）が対向するよう配置された流路（１１）と、
前記フラッパ（３０）に接続し前記流路（１１）内に配置された受圧部材（１３）と、
前記フラッパ（３０）と前記流路（１１）の流体噴出口（１２）との距離を変化させるよう、前記フラッパ（３０）を駆動する手段と
を具え、
前記流路（１１）のうち受圧部材（１３）の下流側に圧力取出し口（１４）を設けたこと
を特徴とするフラッパ駆動による圧力制御装置。
【請求項２】
フラッパ（３０）の各対向面（３０ａ、３０ｂ）に各流体噴出口（１２、２２）が対向するよう配置された一対の流路（１１、２１）と、
前記フラッパ（３０）に接続し前記一対の流路（１１、２１）内にそれぞれ配置された一対の受圧部材（１３、２３）と、
前記フラッパ（３０）と前記一対の流路（１１、２１）の各流体噴出口（１２、２２）との距離を変化させるよう、前記フラッパ（３０）を駆動する手段と
を具え、
前記一対の流路（１１、２１）のうち受圧部材（１３、２３）の下流側に圧力取出し口（１４、２４）を設けたこと
を特徴とするフラッパ駆動による圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラッパを駆動することにより、油、エチレングリコール、水、空気などの流体の圧力を変化させて、方向制御弁、流量制御弁、圧力制御弁などの弁位置等を制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
油などの流体の圧力を制御するバルブには、ノズルフラッパ機構が設けられたものがある。ノズルフラッパ機構は、フラッパの微小な機械的な変位を大きな圧力変化に変換する機構であり、ノズルフラッパ弁と呼ばれている。ノズルフラッパ機構ないしはノズルフラッパ弁の構造は図９に示される。
【０００３】
同図９に示されるように、供給圧力Ｐｓの流体を圧力流体流路１１の圧力供給口１６から供給し、流路１１内の上流側絞り１７を通過させ流路１１先端に形成されたノズル１５から噴出させる。フラッパ３０はノズル１５の先端の噴出口１２に対向して配置されている。フラッパ３０は図示しないトルクモータなどによって駆動される。流体はノズル先端噴出口１２とフラッパ３０の対向面３０ａとの隙間からなる可変絞り１９を通過する。ノズル先端噴出口１２とフラッパ３０の対向面３０ａとの距離（フラッパ・ノズル間距離）をＸとする。フラッパ３０を駆動してフラッパ・ノズル間距離Ｘを零にするとノズル先端噴出口１２から流体が噴出しなくなるので、上流側絞り１７と可変絞り１９との間の流体の圧力Ｐ（ノズル圧力Ｐ）は、供給圧力Ｐｓと等しくなる。ただしノズル圧力Ｐが供給圧力Ｐｓと等しくなるには圧力取出し口１４の流量が零である必要がある。逆にフラッパ３０を駆動してフラッパ・ノズル間距離Ｘを大きくすると、可変絞り１９を通過する流体の量が増加することになる。フラッパ・ノズル間距離Ｘとノズル圧力Ｐとの関係は図１０に示され、フラッパ・ノズル間距離Ｘを大きくするにつれてノズル圧力Ｐが減少する。ノズル圧力Ｐは圧力流体流路１１に設けられた圧力取出し口１４から取り出される。圧力取出し口１４は図示しないサーボ弁などに連通されており、圧力取出し口１４から取り出された圧力Ｐに応じてサーボ弁などが制御される。
【０００４】
図１１は図１０に示す対応関係を、フラッパ・ノズル間距離Ｘと、フラッパ３０の対向面３０ａが流体から受ける力Ｆとの対応関係に置換したものである。同図１１に示すように、フラッパ・ノズル間距離Ｘを大きくするにつれて、フラッパ３０が流体から受ける力Ｆは大きく減少する。したがってフラッパ・ノズル間距離Ｘが小さくなるほど、フラッパ３０を駆動する力を、大きく変化させなければならない。また流体がフラッパ３０に与える流体力（噴力）は、ノズル圧力Ｐに比例し、ノズル圧力Ｐは図１０に示すように、供給圧力Ｐｓに依存するので、供給圧力Ｐｓが高ければ高いほどフラッパ３０を駆動するには大きな駆動力が必要になることになる。
【０００５】
すなわち図９において可変絞り１９を通過する流体がフラッパ３０の対向面３０ａに与える流体力をｆとすると、フラッパ３０が図中右向きに受ける力Ｆは、
Ｆ＝ｆ　…（１）
で表される。一般に流体力（噴力）ｆは近似的にノズル圧力Ｐに比例するので比例定数をｋとすると、上記（１）式は、
Ｆ＝ｆ＝ｋ・Ｐ　…（２）
と表される。よって、この状態からフラッパ３０を図中左方向に移動させるには力Ｆ以上の力でフラッパ３０を駆動しなければならない。ノズル圧力Ｐとフラッパ・ノズル間距離Ｘとの関係は図１０に示すような関係にあることから、図１０に対応して図１１に示す関係が得られる。つまりフラッパ３０が流体から受ける力Ｆは、フラッパ・ノズル間距離Ｘが小さくなるほど、大きく変化する。また供給圧力Ｐｓを大きくすればするほどノズル圧力Ｐが大きくなり（図１０参照）、フラッパ３０が流体から受ける力Ｆ（＝ｋ・Ｐ）は大きくなる。
【０００６】
そこで、フラッパ３０が流体から受ける流体力ｆを補償する構造として、図１２に示すように、一対のノズル１５、２５の各噴出口１２、２２がフラッパ３０の各対向面３０ａ、３０ｂにそれぞれ対向するように一対のノズル１５、２５を対向配置させた構造のものが考えられている。
【０００７】
図１２に示すノズルフラッパ機構では、一方の可変絞り１９を通過する流体がフラッパ３０に与える流体力ｆ１と、他方の可変絞り２９を通過する流体がフラッパ３０に与える流体力ｆ２との差が、フラッパ３０の駆動力となる。
【０００８】
すなわち図１２において破線で示すようにフラッパ３０が対向する各ノズル１５、２５間の中央に位置しているときには、図中左側のノズル１５のノズル圧力Ｐ１と図中右側のノズル２５のノズル圧力Ｐ２とは等しく、このため上記（２）式よりノズル噴出口１２、２２から噴出する流体がフラッパ３０に与える流体力ｆ１、ｆ２も等しい。そこで、フラッパ３０を破線で示す中央位置から図中左側にｘｆだけ移動させ、このときのノズル噴出口１２、２２からフラッパ３０に与える流体力をそれぞれｆ′１、ｆ′２とすると、この状態から更に左方向にフラッパ３０を駆動するのに必要な力Ｆは、
Ｆ＝ｆ′１−ｆ′２　…（３）
で表される。前述した（２）式と上記（３）式を比較すると、流体力の差分だけフラッパ３０の駆動力Ｆを小さく抑えることができる。
【０００９】
しかしながら力Ｆそれ自体は図１１に示すようにフラッパ・ノズル間距離Ｘに依存しているため、フラッパ・ノズル間距離Ｘ次第でフラッパ３０の駆動力が大きく変化する点は依然として解決することができない。
【００１０】
図１３は図１２に示すノズルフラッパ機構を、サーボ弁の制御に使用した場合を例示している。
【００１１】
図１３において、サーボ弁４０には、弁位置を切換えることで、圧油をＡポートまたはＢポートに供給するスプール４３が摺動自在に設けられている。スプール４３の図中左右端面はそれぞれセンタリングバネ４４、４５によって支承されている。スプール４３の左右にはそれぞれ圧力室４１、４２が形成され、圧力室４１、４２内の圧油がそれぞれスプール４３の左右端面に作用している。図中左側の圧力流体流路１１の圧力取出し口１４は図中左側の一方の圧力室４１に連通している。図中右側の圧力流体流路２１の圧力取出し口２４は図中右側の他方の圧力室４２に連通している。一対の圧力流体流路１１、２１は共通する圧力供給口１６を有している。圧力供給口１６はサーボ弁４０の入口ポートに連通している。
【００１２】
フラッパ３０が一対のノズル１５、２５間の中央に位置している場合には、スプール４３の両端には同圧のノズル圧力Ｐ１、Ｐ２に応じた力が作用しているとともに、センタリングバネ４４、４５による同じバネ力が加えられており、スプール４３が中立位置に静止している。このため圧力供給口１６と各Ａ、Ｂポートとの連通が遮断され、サーボ弁４０からＡ、Ｂポートに圧油は供給されない。
【００１３】
この中立位置の状態からトルクモータによってフラッパ３０が図中左側にｘｆだけ駆動されると、図中左側のノズル１５のノズル圧力Ｐ′１はＰ′１＞Ｐ１となり、図中右側のノズル２５のノズル圧力Ｐ′２はＰ′２＜Ｐ２となる。このためノズル圧力差Ｐ′１−Ｐ′２に応じた力がスプール４３に図中右方向に加わりスプール４３は図中右方向に移動し、各センタリングバネ４４、４５の復元力と釣り合う位置で静止し圧力供給口１６がサーボ弁４０を介してＡポートに連通する。このため圧力供給口１６からサーボ弁４０に流入した圧力Ｐｓの流体はＡポートに流れる。なおＢポートはタンクポートＴに連通する。一方、フラッパ３０が図中右側にｘｆだけ駆動されると、図中右側のノズル２５のノズル圧力Ｐ′２はＰ′２＞Ｐ２となり、図中左側のノズル１５のノズル圧力Ｐ′１はＰ′１＜Ｐ１となる。このためノズル圧力差Ｐ′２−Ｐ′１に応じた力がスプール４３に図中左方向に加わりスプール４３は図中左方向に移動し、各センタリングバネ４４、４５の復元力と釣り合う位置で静止し圧力供給口１６がサーボ弁４０を介してＢポートに連通する。このため圧力供給口１６からサーボ弁４０に流入した圧力Ｐｓの流体はＢポートに流れる。なおＡポートはタンクポートＴに連通する。
【００１４】
ここでフラッパ３０には、ノズル圧力差Ｐ′１−Ｐ′２ないしはＰ′２−Ｐ′１に応じた流体力が図中右向きないしは左向きに加えられているため、トルクモータによって、これら流体力よりも大きい駆動力を逆向きにフラッパ３０に与えなければならない。
【００１５】
しかしながら流体力は図１１に示すようにフラッパ・ノズル間距離Ｘに依存しているため、フラッパ３０が一方のノズル側に近づくほどフラッパ３０の駆動力が大きくなってしまう。また流体の供給圧力Ｐｓが高ければ高いほど、流体力が大きくなりフラッパ３０の駆動力が大きくなってしまう。このためフラッパ３０が一方のノズル側に近づき供給圧力Ｐｓが高くなるほどトルクモータを駆動する電力が増加し、トルクモータの小型化、省電力化が難しくなる。
【００１６】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、フラッパを駆動する力をフラッパ位置に関係なく一定値にすることにより、トルクモータなどのフラッパ駆動源の小型化、省エネルギー化を達成することを解決課題とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段および効果】
第１発明は、
フラッパ（３０）の対向面（３０ａ）に流体噴出口（１２）が対向するよう配置された流路（１１）と、
前記フラッパ（３０）に接続し前記流路（１１）内に配置された受圧部材（１３）と、
前記フラッパ（３０）と前記流路（１１）の流体噴出口（１２）との距離を変化させるよう、前記フラッパ（３０）を駆動する手段と
を具え、
前記流路（１１）のうち受圧部材（１３）の下流側に圧力取出し口（１４）を設けたこと
を特徴とする。
【００１８】
図１において、受圧部材１３の最大断面積をＡとすると、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を、
Ｆ′＝Ｐｓ・Ａ＝定数　…（７）
と一定の力にすることができる。すなわちフラッパ３０の位置に関係なく、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を一定にすることができる。よってトルクモータなどの駆動源で一定の力Ｆ′を発生させることができれば、フラッパ３０を移動させて圧力制御を行うことができる。
【００１９】
このように本発明によれば、フラッパ３０を駆動する力をフラッパ位置に関係なく一定値にできたので、トルクモータなどのフラッパ駆動源を小型化でき省エネルギー化を達成することができる。
【００２０】
第２発明は、
フラッパ（３０）の各対向面（３０ａ、３０ｂ）に各流体噴出口（１２、２２）が対向するよう配置された一対の流路（１１、２１）と、
前記フラッパ（３０）に接続し前記一対の流路（１１、２１）内にそれぞれ配置された一対の受圧部材（１３、２３）と、
前記フラッパ（３０）と前記一対の流路（１１、２１）の各流体噴出口（１２、２２）との距離を変化させるよう、前記フラッパ（３０）を駆動する手段と
を具え、
前記一対の流路（１１、２１）のうち受圧部材（１３、２３）の下流側に圧力取出し口（１４、２４）を設けたこと
を特徴とする。
【００２１】
図４において、受圧部材１３、２３の最大断面積をＡとすると、フラッパ３０に作用する力Ｆ′は、
Ｆ′＝２（ｋ−Ａ）Ｃｐ・ｘｆ　…（１５）
となり、上記（１５）式でｋ＝Ａ（（６）式）とするとフラッパ３０が受ける流体力を零にすることができる。
【００２２】
すなわちフラッパ３０の位置に関係なく、フラッパ３０に作用する力Ｆ′をほぼ０にすることができる。よってトルクモータなどの駆動源でフラッパ３０を移動させるだけの力を発生させることができれば、フラッパ３０を移動させて圧力制御を行うことができる。
【００２３】
このように本発明によれば、フラッパ位置に関係なくフラッパ３０を移動させるだけの力を発生させるだけで圧力を制御できるので、トルクモータなどの駆動源を小型化でき省エネルギー化を達成することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお以下の実施形態では流体として油を想定しているが、エチレングリコール、水、空気などの流体を使用する実施も可能である。
【００２５】
図１は実施形態のノズルフラッパ機構を示している。図９に示すノズルフラッパ機構と同じ構成要素には同じ符号を付けている。
【００２６】
同図１に示されるように、圧力流体流路１１の上流には圧力供給口１６が開口している。圧力流体流路１１の下流先端にはノズル１５が形成されている。ノズル１５の先端には噴出口１２が開口している。圧力供給口１６とノズル１５との間には、筒部材１８が、その断面と圧力流体流路１１の断面とが同心状になるように設けられている。筒部材１８の配設部位とノズル１５との間には、圧力取出し口１４が形成されている。
【００２７】
圧力流体流路１１の噴出口１２には、対向面３０ａが対向するようフラッパ３０（対向部材３０）が近接して配置されている。
【００２８】
フラッパ３０の対向面３０ａには接続棒３１の一端が接続している。接続棒３１の他端は受圧部材１３に接続している。受圧部材１３は球形状の部材であり、筒部材１８の内側に配置されている。受圧部材１３の最大断面積をＡとする。ただし受圧部材１３たる球の直径は筒部材１８の内径よりも小さいものとする。筒部材１８と受圧部材１３との間隙によって上流側絞り１７が形成されている。ここで筒部材１８と受圧部材１３との間隙の面積は、図９に示す筒部材１８の内径の面積と同じ面積に設定されており、図９に示す上流側絞り１７の開口面積と図１に示す上流側絞り１７の開口面積とを同じくしている。
【００２９】
またノズル先端の噴出口１２とフラッパ３０との間隙によって、可変絞り１９が形成されている。
【００３０】
供給圧力Ｐｓの流体は、圧力供給口１６から圧力流体流路１１内に供給され、上流側絞り１７、ノズル１５を通過してノズル先端噴出口１２から噴出され、ノズル先端噴出口１２とフラッパ３０の対向面３０ａとの隙間からなる可変絞り１９を通過する。可変絞り１９を通過した流体は、ノズル圧力Ｐに応じた流体力をフラッパ３０に与える。
【００３１】
ノズル先端噴出口１２とフラッパ３０との距離であるフラッパ・ノズル間距離Ｘは、フラッパ３０の位置に応じて変化する。フラッパ３０は図示しない駆動源たとえばトルクモータによって駆動されフラッパ３０の位置が変化する。
【００３２】
フラッパ３０の位置に応じて、上流側絞り１７と可変絞り１９との間の流体の圧力Ｐ、つまりノズル圧力Ｐが変化し、圧力取出し口１４からノズル圧力Ｐが取り出される。圧力取出し口１４は、図示しない制御対象たとえばサーボ弁に連通されており、圧力取出し口１４から取り出された圧力Ｐに応じてサーボ弁等が制御される。以上のようにして駆動源（トルクモータ）に指令される信号に応じてフラッパ３０の位置を変化させ、これによりノズル圧力Ｐを変化させ、制御対象の制御量（たとえばサーボ弁の弁位置）を変化させることができる。
【００３３】
図２に示すように、トルクモータによってフラッパ３０が破線に示す状態から図中左側にｘｆだけ駆動されると、可変絞り１９の圧力つまりノズル１５のノズル圧力はＰからＰ′に変化し、Ｐ′＞Ｐとなる。このとき可変絞り１９を通過する流体がフラッパ３０の対向面３０ａに与える流体力（噴力）を、ｆ′とすると、フラッパ３０に対して図中右向きに作用する力Ｆ′は、
Ｆ′＝ｆ′−Ｐ′・Ａ＋Ｐｓ・Ａ　…（４）
で表される。ただし接続棒３１の断面積は受圧部材１３たる球の最大断面積Ａに比べて小さく無視できるものとする。一般に流体力（噴力）ｆ′は近似的にノズル圧力Ｐ′に比例するので比例定数をｋとすると、上記（４）式は、
2004076921.tif 000003
と表される。
【００３４】
中立位置からのフラッパ３０の変位を図中左向きを正にとりｘｆとすると、ノズル圧力Ｐ′はｘｆの１次式で近似され次式のようになる。
【００３５】
Ｐ′＝Ｐ＋Ｃｐ・ｘｆ　…（５）′
ここでＣｐは圧力増加分（Ｃｐ＞０）であり、上記（５）式は（５）′式を用いてつぎのように表される。
【００３６】
2004076921.tif 000004
ここで、この実施形態の装置では、
Ａ＝ｋ　…（６）
が成立するように受圧部材１３の最大断面積Ａが設定されている。
【００３７】
このため上記（５）″式は、上記（６）式を用いて、
Ｆ′＝Ｐｓ・Ａ＝定数　…（７）
と書き換えることができ、フラッパ・ノズル間距離Ｘ、つまりフラッパ３０の位置に関係なく、フラッパ３０に作用する力Ｆ′を一定にすることができる。よってトルクモータで、一定の力Ｆ′にフラッパ３０を移動させるだけの力を加えた力を発生させてフラッパ３０を駆動すれば、フラッパ３０を図中左方向に更に移動させることができる。
【００３８】
またｋ＞Ａ、ｋ＜Ａとすることにより図１５に示すように、フラッパ・ノズル間距離Ｘに対するフラッパ３０に作用する流体力Ｆ′の傾きを任意に設定することができる。
【００３９】
フラッパ位置を保持するためにトルクモータが発生する力をＦＴＭ、フラッパ３０が中立位置に戻ろうとする弾性復元力をＦｆ、この弾性係数をｋｆとすると、
2004076921.tif 000005
となる。上記式の第２項は定数項であるので、トルクモータの発生力の増分ｆＴＭは、
2004076921.tif 000006
となる。ここで、Ｋは、
Ｋ＝ｋｆ＋（ｋ−Ａ）Ｃｐ　…（１８）
であり系のみかけのばね定数である。
【００４０】
Ａ＞ｋとすると、みかけのばね定数Ｋは小さくなるのでトルクモータが発生する駆動力が同じでもフラッパ３０の変位量ｘｆを大きくすることができる。
【００４１】
このように本実施形態によれば、フラッパ３０を駆動する力をフラッパ位置に関係なく一定値にできたので、トルクモータなどのフラッパ駆動源を小型化でき省エネルギー化を達成することができる。
【００４２】
つぎに図３に示すように、一対のノズル１５、２５の各噴出口１２、２２がフラッパ３０の各対向面３０ａ、３０ｂにそれぞれ対向するように一対のノズル１５、２５を対向配置させた実施形態について説明する。
【００４３】
図３の実施形態においても図１の実施形態と同様に、フラッパ３０の対向面３０ａには接続棒３１の一端が接続され、接続棒３１の他端は球形状の受圧部材１３に接続されている。また受圧部材１３は筒部材１８の内側に配置されており、筒部材１８と受圧部材１３との間隙によって上流側絞り１７を形成している。同様にフラッパ３０の対向面３０ａとは反対側の対向面３０ｂには接続棒３２の一端が接続され、接続棒３２の他端は球形状の受圧部材２３に接続されている。また受圧部材２３は筒部材２８の内側に配置されており、筒部材２８と受圧部材２３との間隙によって上流側絞り２７を形成している。
【００４４】
図４で破線で示すようにフラッパ３０が対向する各ノズル１５、２５間の中央に位置している状態から、トルクモータによって図中左側にｘｆだけ駆動されると、図中左側の可変絞り１９の圧力つまりノズル１５のノズル圧力はＰ１からＰ′１に変化し、Ｐ′１＞Ｐ１となり、図中右側の可変絞り２９の圧力つまりノズル２５のノズル圧力はＰ２からＰ′２に変化し、Ｐ′２＜Ｐ２となる。このとき図中左側の可変絞り１９を通過する流体がフラッパ３０の対向面３０ａに与える流体力（噴力）をｆ′１とし、図中右側の可変絞り２９を通過する流体がフラッパ３０の対向面３０ｂに与える流体力（噴力）をｆ′２とすると、図中左側の流路１１、可変絞り１９を通過する流体によってフラッパ３０が図中右向きに受ける力Ｆ′１、図中右側の流路２１、可変絞り２９を通過する流体によってフラッパ３０が図中左向きに受ける力Ｆ′２はそれぞれ、上記（４）式と同様にして、
Ｆ′１＝ｆ′１−Ｐ′１・Ａ＋Ｐｓ・Ａ　…（８）
Ｆ′２＝ｆ′２−Ｐ′２・Ａ＋Ｐｓ・Ａ　…（９）
と表される。ただし接続棒３１、３２の断面積は受圧部材１３、２３たる球の最大断面積Ａに比べて小さく無視できるものとする。一般に流体力（噴力）ｆ′１、ｆ′２はそれぞれ近似的にノズル圧力Ｐ′１、Ｐ′２に比例するので比例定数をｋとすると、上記（８）、（９）式は、上記（５）式と同様にして、
Ｆ′１　＝（ｋ−Ａ）Ｐ′１＋Ｐｓ・Ａ　…（１０）
Ｆ′２　＝（ｋ−Ａ）Ｐ′２＋Ｐｓ・Ａ　…（１１）
と表される。
【００４５】
よってフラッパ３０が受ける力Ｆ′は、
Ｆ′＝Ｆ′１−Ｆ′２＝（ｋ−Ａ）（Ｐ′１−Ｐ′２）　…（１２）
となる。
【００４６】
ここで中立位置からのフラッパ変位をｘｆとし、各ノズル圧力Ｐ′１、Ｐ′２をｘｆの１次式で近似すると、
Ｐ′１＝Ｐ＋Ｃｐ・ｘｆ　…（１３）
Ｐ′２＝Ｐ−Ｃｐ・ｘｆ　…（１４）
となる。よって、
Ｆ′＝２（ｋ−Ａ）Ｃｐ・ｘｆ　…（１５）
となる。
【００４７】
上記（１５）式でｋ＝Ａ（（６）式）とするとフラッパ３０が受ける流体力Ｆ′を零にすることができる。
【００４８】
このためフラッパ・ノズル間距離Ｘ、つまりフラッパ３０の位置に関係なく、フラッパ３０に作用する力Ｆ′をほぼ０にすることができる。よってトルクモータでフラッパ３０を移動させるだけの力を発生させてフラッパ３０を駆動すれば、フラッパ３０を図中左方向に更に移動させることができる。
【００４９】
このように本実施形態によれば、フラッパ３０を駆動する力をフラッパ位置に関係なくほぼ０にできたので、トルクモータなどのフラッパ駆動源を小型化でき省エネルギー化を達成することができる。
【００５０】
またｋ＞Ａ、ｋ＜Ａとすることにより図１６に示すように、フラッパ・ノズル間距離ｘに対するフラッパ３０に作用する流体力Ｆ′の傾きを任意に設定することができる。
【００５１】
フラッパ位置を保持するためにトルクモータが発生する力をＦＴＭ、フラッパ３０が中立位置に戻ろうとする弾性復元力をＦｆ、この弾性係数をｋｆとすると、
2004076921.tif 000007
となる。
【００５２】
ここで、Ｋは系のみかけのばね定数で、
Ｋ＝ｋｆ＋２・（ｋ−Ａ）Ｃｐ　…（２０）
と表される。
【００５３】
Ａ＞ｋとすると、みかけのばね定数Ｋは小さくなるのでトルクモータが発生する駆動力が同じでもフラッパ３０の変位量ｘｆを大きくすることができる。
【００５４】
図３に示すノズルフラッパ機構を、前述した図１３と同様にしてサーボ弁に組み込み、サーボ弁の制御に使用してもよい。図１４はノズルフラッパ機構をサーボ弁に組み込みフラッパ駆動位置に応じてサーボ弁を制御する実施形態装置を示している。この実施形態においてもフラッパ３０が受ける流体力をフラッパ位置に関係なくほぼ０にしてサーボ弁４０を制御できるので、サーボ弁４０の制御に用いられるトルクモータなどの駆動源を小型化でき省エネルギー化を達成することができる。
【００５５】
上述した実施形態には種々の変形が可能である。
【００５６】
上述した実施形態では受圧部材１３、２３を球形状としているが、受圧部材１３、２３としては任意の形状に形成することができる。
【００５７】
図５（ａ）は受圧部材１３、２３を円筒形状に形成した場合を例示している。
図５（ｂ）は受圧部材１３、２３を円筒形状とテーパ形状とを組み合わせた形状に形成した場合を例示している。
【００５８】
図５（ｃ）は受圧部材１３、２３を円板形状に形成した場合を例示している。
【００５９】
上述した実施形態では図１に示すように筒部材１８と受圧部材１３との間隙によって上流側絞り１７を形成しているが、筒部材１８を設けることなく上流側絞り１７を形成する実施も可能である。
【００６０】
図６は圧力流体流路１１に筒部材１８を設けずに流路内面をストレート構造と成し、圧力流体流路１１と受圧部材１３との隙間によって上流側絞り１７を形成した場合を例示している。
【００６１】
また上述した実施形態では図１に示すように圧力流体流路１１の先端をテーパ状にしてノズル１５を形成しているが、図７に示すように圧力流体流路１１の先端にノズル１５を形成することなくストレート構造と成す実施も可能である。
【００６２】
また上述した実施形態では図１に示すように筒部材１８の内径を筒部材長手方向にわたり一定として、受圧部材１３の位置に関係なく上流側絞り１７の開口面積を一定としている。しかし受圧部材１３の位置に応じて、つまりフラッパ３０の駆動位置に応じて、上流側絞り１７の開口面積を変化させ、ノズル圧力Ｐを変化させる実施も可能である。
【００６３】
図８は圧力流体流路１１のうち上流側絞り１７に相当する部位の内径を、フラッパ３０側に近づくにつれて内径が小さくなるテーパ状に形成して、この圧力流体流路１１のテーパ形状部と受圧部材１３との隙間によって可変絞りの上流側絞り１７を形成した場合を例示している。図８に示す構造によれば、受圧部材１３の位置に応じて、つまりフラッパ３０の駆動位置に応じて、上流側絞り１７の開口面積が変化し、ノズル圧力Ｐが変化する。
【００６４】
なお上述した実施形態ではフラッパをトルクモータを用いて駆動するものとして説明したが、フラッパを駆動する手段は任意でありたとえばバイモルフ型圧電アクチュータ、積層型圧電アクチュエータを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態のノズルフラッパ機構を示す図である。
【図２】図２は図１の装置の動作を説明する図である。
【図３】図３はノズルを対向配置させたノズルフラッパ機構を実施形態として示す図である。
【図４】図４は図３の装置の動作を説明する図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は受圧部材の構成例を例示した図である。
【図６】図６は筒部材を設けない実施形態を示す図である。
【図７】図７はノズルを設けない実施形態を示す図である。
【図８】図８は流路のうち上流側絞りに相当する部位をテーパ状に形成した実施形態を示す図である。
【図９】図９はノズルフラッパ機構の構成を説明する図である。
【図１０】図１０はフラッパ・ノズル間距離とノズル圧力との関係を示す図である。
【図１１】図１１はフラッパ・ノズル間距離とフラッパの対向面が受ける力との関係を示す図である。
【図１２】図１２はノズルを対向配置させたノズルフラッパ機構の構成を説明する図である。
【図１３】図１３はノズルフラッパ機構をサーボ弁に組み込んだ構成例を示す図である。
【図１４】図１４はノズルフラッパ機構をサーボ弁に組み込んだ構成例を実施形態として示す図である。
【図１５】図１５は図１の実施形態を説明する図であり、受圧部材の面積の大きさに応じて、フラッパ・ノズル間距離とフラッパの対向面が受ける力との関係が変化する様子を説明する図である。
【図１６】図１５は図３の実施形態を説明する図であり、受圧部材の面積の大きさに応じて、フラッパ・ノズル間距離とフラッパの対向面が受ける力との関係が変化する様子を説明する図である。
【符号の説明】
１１、２１　圧力流体流路
１２、２２　噴出口
１３、２３　受圧部材
１４、２４　圧力取出し口
３０　フラッパ
４０　サーボ弁
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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