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Development of a small flow control valve capable of micro-flow control

Research Project

Project/Area Number 20K04248
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
Research InstitutionKansai University

Principal Investigator

Hirooka Daisuke  関西大学, システム理工学部, 准教授 (10634016)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords流体制御機器 / 圧電素子 / アクチュエータ / 空気圧
Outline of Research at the Start

申請者は,空気アクチュエータの制御機器への応用を目指し,小型,軽量で連続的な流量制御が可能な,流量制御弁の開発を行っている.この制御弁は空気管路内部に弁体として封入した微粒子に,圧電素子の共振を利用し外力を加え,弁の開度を変化させ,連続的に流量を制御することが可能である.本研究では,この制御弁の駆動原理を発展させ,圧電素子による振動条件を最適化し,振動条件を調整することで,オリフィス上の微粒子の微小な運動を制御し,高応答で微細流量の制御が可能な流量制御弁の駆動原理を提案して小型軽量の流量制御機器を開発する.

Outline of Final Research Achievements

In this study, we are developing a compact flow control valve capable of continuously adjusting micro flow rates for pneumatic actuator control.The control valve we are developing is a control valve in which particles are sealed inside an air duct as a valve plug, and a piezoelectric element controls the microscopic motion of the particles on the orifice, enabling control of fine flow rates with high response.During the research period, a system that enables observation of the inside of the control valve was created to clarify the effects of particle motion and fluid behavior on the vibration of the orifice plate, and to confirm the optimum vibration conditions of the orifice plate for driving.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

空気圧機器の特徴として小型軽量であるが,制御性が低いという問題点がある.この問題の解決のために新たな制御弁の開発が行われている.申請者は以前より,制御性の高い機器として微粒子励振型流量制御弁を開発している.本研究では,開発している制御弁の応答性の改善と制御流量の微細化が可能な駆動原理を提案し,その有効性を評価した.この結果より,今までの駆動原理では実現できなかった微小流量の連続制御が可能となり,空気圧機器の応用分野の拡大の可能性を示した.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Micro Flow Control Valve with Stable Condition Using Particle-Excitation2022

    • Author(s)
      Daisuke HIROOKA, Naomichi FURUSHIRO,Tomomi YAMAGUCHI
    • Journal Title

      Journal of Robotics and Mechatronics

      Volume: 34 Issue: 2 Pages: 422-429

    • DOI

      10.20965/jrm.2022.p0422

    • ISSN
      0915-3942, 1883-8049
    • Year and Date
      2022-04-20
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 微小流量制御が可能な微粒子励振型制御弁の開発 -小型化を目指した振動モードでの特性評価-2023

    • Author(s)
      廣岡 大祐
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 振動を利用した粉体の分離・搬送機器の開発 ―粉体の材料特性の違いによる搬送速度の確認―2022

    • Author(s)
      廣岡大祐
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会2022
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Proposal of Driving Principle using New Vibration Mode Suitable for Miniaturization of Particle Excitation Flow Control Valve2021

    • Author(s)
      Kensuke IKI
    • Organizer
      Abstracts of the 15th International Symposium in Science and Technology 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 微粒子励振型比例制御弁の開発-小型化を目指した新たな振動モードの提案-2021

    • Author(s)
      伊木謙介
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会 2021
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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