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超高速応答の新型バルブを開発

2018.09.18

No.18-022/ 2018年9月18日

超高速応答の新型バルブを開発

― ピエゾ素子の活用で光選別機の能力向上を図る ―

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新型ピエゾバルブ

 サタケ(本社:広島県東広島市西条西本町2-30、代表:佐竹利子)は、ピエゾ(圧電)素子を応用した超高速応答、長寿命、低電力の新型ピエゾバルブを開発しました。次世代光選別機のエジェクタ(空気噴射装置)に採用し、選別能力の向上や運転コストの低減などを図る計画です。

 ピエゾバルブは、ピエゾ素子(※1)でバルブ(弁)の開閉を行い、空気の噴射を調節する部品です。2002年にサタケ、東京大学、有限会社電子精機(現有限会社メカノトランスフォーマ)の3者で研究開発をスタートし、翌2003年に黒田精工株式会社(現クロダニューマティクス株式会社)が参画しました(※2)。2013年に基礎開発が終わり製品化に着手。以後、性能や耐久性の試験を重ねて信頼性を高め、2018年8月に開発を完了しました。新型ピエゾバルブは光選別機(※3)への搭載を計画しています。

 光選別機は穀類などの原料から良品・不良品を判別し、エジェクタ(※4)から圧縮空気を噴射して不良品を除去する機械です。空気の流れはエジェクタのバルブ(弁)の動作で決まるため、バルブの性能が光選別機の性能に大きく影響を与えます。バルブには、一般的に電磁石で開閉するソレノイドバルブが使われていますが、バルブの応答(開閉)速度に限界があり余分な空気が噴射されるため、不良品と共に若干の良品も除去される「巻き添え」が発生し歩留まり低下の一因になっています。

 新型ピエゾバルブは、バルブの開閉速度が2,000回/秒と従来のソレノイドバルブより約1.7倍速くなり、巻き添えの低減に効果があります。当社の比較試験では、巻き添えを最大10%低減。さらに従来品の3倍以上の長寿命化、50%の消費電力低減、20%のエア消費量低減を達成し、歩留まり向上と光選別機運転コストの削減につなげました(※5)。

 サタケでは、今後発売する次世代光選別機に同バルブを順次搭載していく予定です。またピエゾバルブの技術を使って精密な流量制御ができることから、光選別機以外の分野への応用も考えています(※6)。

以上

別紙

【ピエゾ(圧電)素子について】(※1)

名ピエゾ(圧電)素子は、圧電効果(水晶や特定の物質などに圧力を加えることで生じる歪みに応じて電圧が発生する現象)を利用して電気を取り出したり、逆に電圧をかけることで振動を取り出す電子部品です。「ピエゾ」は英語のpiezoelectric element に由来しています。高速で変換できるのが特長で、車のエンジンの燃料噴射ノズル開閉弁やインクジェットプリンター、医療用ポンプ、身近なところでは電子ライターやガスコンロの着火に使われています。

【新型ピエゾバルブの開発について】(※2)

2002年にサタケ、樋口俊郎東京大学精密機械工学専攻教授(現東京大学名誉教授)、有限会社電子精機(現有限会社メカノトランスフォーマ)の3者で開発をスタートし、基本特許を取得しました。2003年には黒田精工株式会社(現クロダニューマティクス株式会社)も加わり、以後4者で共同開発。信号制御回路などの周辺機器も含めると、国内だけでも15件の特許を出願しています(内8件は取得済み)。

【光選別機について】(※3)

穀類などの原料を良品と不良品に分ける選別機です。カメラで不良品を認識し、エジェクタで不良品を除去します。可視光で目に見える色の違いを認識できる他、赤外線など可視光域外の光で原料の成分の違いなども認識して除去できるため、「光」選別機と呼ばれています。

【エジェクタについて】(※4)

エジェクタは光選別機で不良品を除去するための空気噴射装置を指します。一般的には圧縮空気が溜まるマニホールド、空気の流れを調節するバルブ、バルブの開閉信号を出す基板、バルブから出た空気を整流して不良品に吹き付けるエジェクタノズルなどで構成されています。

【ピエゾバルブの主な特長について】(※5)

電磁石を使う従来のソレノイドバルブと比べ、
①高速応答が特徴のピエゾ素子の応用による、バルブ開閉速度の向上。
②非鉄素材の使用による摩耗低減で、バルブの長寿命化。
③ピエゾ素子の特性による、消費電力の低減。
④エア圧損の少ない構造による、エア消費量の低減。

【ピエゾバルブの応用について】(※6)

ピエゾバルブの技術を用いた別用途の工業用製品、工場生産ライン用パーツフィーダや高速マウンタ用を含め、光選別機以外の業界・分野での利用も見込まれています。

以上

(本リリースへのお問い合わせ: TEL 082-420-8501 広報室)
※ニュースリリースの内容は発表時のものであり、最新の情報と異なる場合があります。あらかじめご了承ください。

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