JPS62246667A - Piezoelectric valve and its driving method - Google Patents
Piezoelectric valve and its driving methodInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電板の電圧印加に、Ｌる伸縮を利用した圧電
バルブとその駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a piezoelectric valve that utilizes L expansion and contraction in applying voltage to a piezoelectric plate, and a method for driving the piezoelectric valve.
従来、流体回路たとえば空気圧回路または油圧回路にお
いて制御弁として圧電体を用いたものが提案されている
。BACKGROUND ART Conventionally, a control valve using a piezoelectric body in a fluid circuit such as a pneumatic circuit or a hydraulic circuit has been proposed.
たとえば、実開昭６０−７５７７５号公報及び実開昭６
０−７５７７６号公報には、２枚の圧電板を金属板を挟
んで貼合わせてなるバイモルフ構造の圧電たわみ素子を
用いた圧電バルブが開示されている。この圧電バルブに
おいては、動作時に圧電印加により一方の圧電板が長い
方向に伸び且つ他方の圧電板が長さ方向に縮むことによ
り全体として一方向にたわみ、これにより弁体を移動さ
せている。For example, Utility Model Application Publication No. 60-75775 and Utility Model Application No. 6
Japanese Patent No. 0-75776 discloses a piezoelectric valve using a piezoelectric deflection element having a bimorph structure, which is formed by bonding two piezoelectric plates with a metal plate in between. In this piezoelectric valve, during operation, one piezoelectric plate extends in the longitudinal direction and the other piezoelectric plate contracts in the longitudinal direction due to the application of piezoelectricity, thereby bending the valve body in one direction as a whole, thereby moving the valve body.
しかして、以上の様な従来のバイモルフ構造の圧電たわ
み素子を利用した圧電バルブにおいては、圧電たわみ素
子に電圧を印加しない時に弁体が流体出入口を閉じる様
になっている。そして、この閉状態における弁体による
流体出入口のシールを十分なものとするため、予めたわ
み素子を強制的に機械的にたわませ弁体を流体出入口に
押しつけた状態とされている。Therefore, in the piezoelectric valve using the conventional piezoelectric deflection element having a bimorph structure as described above, the valve body closes the fluid inlet/outlet when no voltage is applied to the piezoelectric deflection element. In order to ensure that the valve element sufficiently seals the fluid inlet and outlet in this closed state, the deflection element is forcibly bent mechanically in advance to press the valve element against the fluid inlet and outlet.
この様に、従来の圧電バルブにおいては圧電たわみ素子
に電圧を印加しない段階で既にかなりの弾性変形がなさ
れており、流体出入口の開状態を実現する際には圧電た
わみ素子に電圧を印加して電圧板を伸縮させ更に大きく
圧電たわみ素子を弾性変形させることになる。In this way, in conventional piezoelectric valves, a considerable amount of elastic deformation has already occurred at the stage when no voltage is applied to the piezoelectric flexure element, and when a voltage is applied to the piezoelectric flexure element to realize the open state of the fluid inlet/outlet. By expanding and contracting the voltage plate, the piezoelectric deflection element is elastically deformed even more.
圧電板としては一般にセラミックスが使用されるが、セ
ラミックス番才引張変形に対する強度が比較的弱いので
弾性たわみ変形により凸面とされた方の圧電板にはクリ
ープ現象が発生し易く、このため長時間経過後には弁体
を流体出入口に押圧する力が低下して十分なシール状態
を実現することができなくなるという問題点があった。Ceramics are generally used as piezoelectric plates, but since ceramics have relatively low strength against tensile deformation, the piezoelectric plate that has a convex surface due to elastic flexural deformation is prone to creep, and as a result, it cannot be used for long periods of time. Thereafter, there was a problem that the force for pressing the valve body against the fluid inlet/outlet decreased, making it impossible to achieve a sufficient sealing state.
また、バイモルフ構造の圧電たわめ素子に電圧を印加し
た時に生ずるたわみ変形のみにより弁体を流体出入口に
押圧することも考えられるが、上記の従来の圧電バルブ
におけるバイモルフ構造の圧電たわみ素子の動作時には
、一方の圧電板には必ず残留分極の向きとは逆向きの電
界が印加されるので、電圧印加時間が長いと徐々に脱分
極現象に基づく分極劣化が進行し初期特性が損なわれ十
分な押圧力が得られなくなり、信斬性が低いという問題
点がある。It is also possible to press the valve body against the fluid inlet/outlet only by the deflection deformation that occurs when a voltage is applied to the piezoelectric deflection element of the bimorph structure, but the operation of the piezoelectric deflection element of the bimorph structure in the above-mentioned conventional piezoelectric valve Sometimes, an electric field is always applied to one piezoelectric plate in the direction opposite to the direction of residual polarization, so if the voltage is applied for a long time, polarization deterioration due to the depolarization phenomenon will gradually progress, impairing the initial characteristics and making it difficult to maintain sufficient polarization. There is a problem that it becomes impossible to obtain pressing force and credibility is low.
本発明によれば、以上の如き従来技術の問題点を解決す
るものとして、
（１）圧電板をバネ性を有する基板の両面に貼付けてバ
イモルフ型の圧電たわみ素子とし、該圧電たわみ素子の
一端を固定部材により固定支持し且つ他端を自由端とし
該自由端に弁体を付設し、該弁体を流体出入口に対向さ
せ、予め圧電たわみ素子を機械的に弾性変形させ該変形
により発生するバネ力と上記圧電たわみ素子の一方の圧
電板にのみ該圧電板の残留分極と同じ極性の電圧を印加
することにより発生する力との双方により上記弁体を流
体出入口に押圧する様に構成してなることを２以上有す
る、、圧電バルブ、
及び、
（２）圧電板をバネ性を有する基板の両面に貼付けてバ
イモルフ型の圧電たわみ素子とし、該圧電たわみ素子の
一端を固定部材により固定支持し且つ他端を自由端とし
該自由端に弁体を付設し、該弁体を流体出入口に対向さ
せてなる圧電バルブを駆動する方法において、予め圧電
たわみ素子を機械的に弾性変形させてバネ力を発生させ
ておき、上記圧電たわみ素子の一方の圧電板にのみ該圧
電板の残留分極と同じ極性の電圧を印加するごとにより
力を発生させ、これら２つの力に基づき弁体を流体出入
口に押圧することを２以上有する、、圧電バルブの駆動
方法、
が捷供される。According to the present invention, as a solution to the problems of the prior art as described above, (1) a piezoelectric plate is attached to both sides of a substrate having spring properties to form a bimorph type piezoelectric deflection element, and one end of the piezoelectric deflection element is formed. is fixedly supported by a fixed member, the other end is a free end, a valve body is attached to the free end, the valve body is opposed to the fluid inlet/outlet, and the piezoelectric deflection element is mechanically and elastically deformed in advance to cause the deformation to occur. The valve body is configured to be pressed against the fluid inlet/outlet by both a spring force and a force generated by applying a voltage having the same polarity as the residual polarization of the piezoelectric plate only to one piezoelectric plate of the piezoelectric deflection element. and (2) a piezoelectric plate is attached to both sides of a substrate having spring properties to form a bimorph type piezoelectric deflection element, and one end of the piezoelectric deflection element is fixedly supported by a fixing member. In a method of driving a piezoelectric valve, the other end is a free end, a valve body is attached to the free end, and the valve body is opposed to a fluid inlet/outlet. A force is generated, and each time a voltage of the same polarity as the residual polarization of the piezoelectric plate is applied to only one piezoelectric plate of the piezoelectric deflection element, more force is generated, and based on these two forces, the valve body is moved to the fluid inlet/outlet. A method of driving a piezoelectric valve is provided, which comprises pressing two or more of the piezoelectric valves.
以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明による圧電バルブの第１の実施例を示す
断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a piezoelectric valve according to the present invention.
第１図において、２はバルブケースであり、該ケース内
には固定部材４が固定配置されている。In FIG. 1, 2 is a valve case, and a fixing member 4 is fixedly arranged inside the case.
該固定部材４には圧電たわみ素子６の一端部が固定支持
されている。該圧電たわめ素子は基板８の両面にに圧電
板１０．１）を貼合わ−Ｉたものからなる。One end portion of a piezoelectric deflection element 6 is fixedly supported by the fixing member 4 . The piezoelectric deflection element consists of a substrate 8 with piezoelectric plates 10.1) bonded to both sides.
第１図の部分拡大図に示されている様に、圧電板１０．
１）の両面にはそれぞれ電極１２．＋３゜１４．１５が
付されており、また基板８と電極１３．１４との間には
それぞれ接着剤層１６．１７が介在している。尚、圧電
板１０．１）にはそれぞれ矢印で示される様な一方の電
極側から他方の電極側へと向いた残留分極が存在する。As shown in the partially enlarged view of FIG. 1, the piezoelectric plate 10.
1) have electrodes 12. +3°14.15, and adhesive layers 16.17 are interposed between the substrate 8 and the electrodes 13.14, respectively. Note that the piezoelectric plate 10.1) has residual polarization directed from one electrode side to the other electrode side as shown by the arrows.
また、電極１２にはバルブケース２外へと延びているリ
ード線１８が接続されており、電極１３．１４にはバル
ブケース２外へと延びている共通のリード線１９が接続
されており、電極１５にはバルブケース２外へと延びて
いるリード線２０が接続されている。これら各リード線
の端部には所望の電圧を印加できる様になっている。Further, a lead wire 18 extending outside the valve case 2 is connected to the electrode 12, and a common lead wire 19 extending outside the valve case 2 is connected to the electrodes 13.14. A lead wire 20 extending outside the valve case 2 is connected to the electrode 15 . A desired voltage can be applied to the ends of each of these lead wires.
この様なバイモルフ型圧電たわみ素子６は、たとえば、
セラミックス圧電材料粉とバインダー等とを混合し押出
法あるいはドクターブレード法によってシート成形を行
ない焼成して得た圧電体を板状に切出し、かくして得た
圧電板の両面に銀ペースト等を焼付けることによって電
極を付与し、高温のシリコーン油中で該電極間に２００
０Ｖ／＋ａｍ程度の高電圧を印加して残留分極を生ぜし
め、しかる後に金属板またはセラミック板等のバネ性（
即ち、復元性）を有する材料からなる基板の両面に接着
剤層を介して接合するごとにより作製される。尚、リー
ド線は基板８と圧電板１０．１）との接合の前に接続し
てもよいし、あるいは後加工により接続してもよい。Such a bimorph type piezoelectric deflection element 6 is, for example,
Mixing ceramic piezoelectric material powder and a binder, etc., forming a sheet using an extrusion method or a doctor blade method, and firing the resulting piezoelectric body is cut into a plate shape, and baking silver paste, etc. on both sides of the thus obtained piezoelectric plate. 200°C between the electrodes in hot silicone oil.
A high voltage of about 0 V/+am is applied to generate residual polarization, and then the spring properties of a metal plate or ceramic plate (
In other words, it is manufactured by bonding both sides of a substrate made of a material with resilience through an adhesive layer. Note that the lead wires may be connected before joining the substrate 8 and the piezoelectric plate 10.1), or may be connected by post-processing.
上記圧電材料は、圧電セラミックスの外、圧電ポリマー
、あるいは圧電セラミックスと圧電ポリマーとの複合体
のいづれであってもよい。The piezoelectric material may be a piezoelectric ceramic, a piezoelectric polymer, or a composite of a piezoelectric ceramic and a piezoelectric polymer.
上記圧電たわみ素子６の自由端部側（即ち固定部材４に
より支持されている端部と反対側の端部側）の下面には
電極１５面上に弁体２２が付設されている。該弁体はた
とえばゴム材からなる。A valve body 22 is attached to the lower surface of the free end side of the piezoelectric deflection element 6 (that is, the end side opposite to the end supported by the fixing member 4) on the electrode 15 surface. The valve body is made of a rubber material, for example.
バルブケース２には、上記弁体２２と対向する位置に流
体圧入力ボート２４が設けられており、また該バルブケ
ース２には流体圧出力ボート２６が設けられている。尚
、２８は入力ボート位Ｗｉｌ１節手段であり、該手段は
たとえば入力ポート２４とネジ結合されバルブケース２
とフリー回動可能な様に結合されたものであり、該調節
手段２８を入力ポート２４のまわりにて適宜の角度回転
させることにより該入力ポートを上向きまたは下向きに
所望の距離移動させることができるものである。The valve case 2 is provided with a fluid pressure input boat 24 at a position facing the valve body 22, and the valve case 2 is also provided with a fluid pressure output boat 26. In addition, 28 is an input port position Wil1 node means, which is screwed to the input port 24 and connected to the valve case 2.
By rotating the adjusting means 28 at an appropriate angle around the input port 24, the input port can be moved upward or downward a desired distance. It is something.
次に、本実施例における動作を説明する。Next, the operation in this embodiment will be explained.
第１図に示される状態においては、弁体２２は入力ポー
ト２４を閉じている。この状態において入力ポート２４
は弁体２２に押圧されており、かくしで圧電たわみ素子
６は機械的に上方へと強制的にたわませられている。ま
た、リード線１８と１９との間に電圧は印加されておら
ず、一方リード線１９と２０との間にはリード線１９側
が正となる様な電圧を印加し圧電板１）内に残留分極の
向きと同一の向きの電界を発生させることにより該圧電
板のみに収縮力が発生し、かくして圧電たわみ素子６の
自由端には該圧電板１）の収縮力に基づく下向きの力が
発生する。かくして、弁体２２は圧電たわみ素子６の機
械的強制たわみ変形に基づき発生したバネ力と該圧電た
わみ素子６の一方の圧電位置１）の収縮に基づき発生し
た力との双方により入力ポート２４に押圧され該ボート
を閉している。この際の圧電たわみ素子６の機械的だわ
み変形の大きさは入カポ−］（Ｙ７置調節ｆ段２８を操
作することにより適宜設定することができる。In the state shown in FIG. 1, the valve body 22 closes the input port 24. In this state, input port 24
is pressed against the valve body 22, and the piezoelectric deflection element 6 is mechanically forced to deflect upward. Further, no voltage is applied between the lead wires 18 and 19, and on the other hand, a voltage is applied between the lead wires 19 and 20 such that the lead wire 19 side is positive, so that the voltage remains inside the piezoelectric plate 1). By generating an electric field in the same direction as the polarization direction, a contractile force is generated only in the piezoelectric plate, and thus a downward force is generated at the free end of the piezoelectric deflection element 6 based on the contractile force of the piezoelectric plate 1). do. Thus, the valve body 22 is forced into the input port 24 by both the spring force generated due to the mechanically forced deflection deformation of the piezoelectric deflection element 6 and the force generated due to the contraction of one piezoelectric position 1) of the piezoelectric deflection element 6. Pressed to close the boat. The magnitude of the mechanical deflection deformation of the piezoelectric deflection element 6 at this time can be appropriately set by operating the input capo] (Y7 position adjustment stage f 28).
かくして、第１図に示される状態においては人力ボート
２４からバルブケース２内への流体流入がなく且つ出力
ボート２６からの流体流出もない。Thus, in the state shown in FIG. 1, there is no fluid flowing into the valve case 2 from the man-powered boat 24 and no fluid flowing out from the output boat 26.
第１図に示すされる様な入力ポート２８の閉状態を長期
間にわたって良好に維持するためには、圧電たわみ素子
６の機械的たわみ変形をできるだけ小さくし同時に圧電
板１］への印加電圧をできるだけ大きくするのが好まし
い。即ち、機械的たわみ変形を小さくすることによりク
リープ現象の発生を抑制することができ、かくして経時
劣化を少なくでき信顛性を高めることができる。In order to maintain the closed state of the input port 28 well for a long period of time as shown in FIG. It is preferable to make it as large as possible. That is, by reducing the mechanical deflection deformation, it is possible to suppress the occurrence of the creep phenomenon, thereby reducing deterioration over time and increasing reliability.
第２図は本実施例における入力ボート２４の開状態を示
す断面図である。この状態においてはリード線１８と１
９との間にはリード線１８側が正となる様な電圧が印加
されており、リード線１９と２０との間にはリード線２
０側が正となる様な電圧が印加されている。これにより
、一方の圧電板１０は収縮し他方の圧電板１）は伸張し
て、圧電たわみ素子６は上方へとたわむ。かくして、弁
体２２が入力ポート２４から離れ、入力ポート２４から
パルプケース２内へ流体が流入し且つ出力ボート２６か
ら流体が流出する。FIG. 2 is a sectional view showing the input boat 24 in the open state in this embodiment. In this state, lead wires 18 and 1
A voltage is applied between the lead wires 19 and 20 such that the lead wire 18 side is positive, and the lead wire 2
A voltage is applied such that the 0 side is positive. As a result, one piezoelectric plate 10 contracts and the other piezoelectric plate 1) expands, causing the piezoelectric deflection element 6 to deflect upward. Thus, the valve body 22 separates from the input port 24, fluid flows into the pulp case 2 from the input port 24, and fluid flows out from the output boat 26.
尚、本実施例においては、第１図に示される状態で圧電
たわみ素子６に与える機械的変形量を小さくしても、圧
電板１）に印加する電圧を大きくすることにより入力ポ
ート２４を十分な力でシールできるので、第２図に示さ
れる様に各リード線１９．１９．２０に電圧を印加する
際にリード線１９と２０との間に印加する電圧をそれ程
大きくしなくても予め与えられた下向きの機械的たわみ
変形による下向きの押圧力に抗して上向きにたわませる
ことができる。かくして、圧電板１）に対しその残留分
極の向きと逆向きにそれ程大きな電界を印加する必要が
ないので分極劣化は殆ど生じない。In this embodiment, even if the amount of mechanical deformation applied to the piezoelectric deflection element 6 is small in the state shown in FIG. 1, the input port 24 can be sufficiently As shown in Fig. 2, when applying voltage to each lead wire 19, 19, 20, the voltage applied between lead wires 19 and 20 does not have to be that large. It can be deflected upward against the downward pressing force due to the applied downward mechanical deflection deformation. In this way, it is not necessary to apply such a large electric field to the piezoelectric plate 1) in the direction opposite to the direction of its residual polarization, so that almost no polarization deterioration occurs.
第３図は本発明による圧電パルプの第２の実施例を示す
断面図である。本図において第１図におけると同様の部
材には同一の符号が付されている。FIG. 3 is a sectional view showing a second embodiment of the piezoelectric pulp according to the present invention. In this figure, the same members as in FIG. 1 are given the same reference numerals.
尚、第３図は上記第１図と同様の状態を示すものである
。Incidentally, FIG. 3 shows the same state as the above-mentioned FIG. 1.
本実施例は圧電たわみ素子が２つ並設されている点のみ
上記第１の実施例と異なる。即ち、一方の圧電たわみ素
子６の上方に他方の圧電たわみ素子６ａが配置されてい
る。該圧電たわみ素子６ａにおいて、基板８及び圧電板
１０．１）等は上記圧電たわみ素子６におけると同一で
あるが、該圧電たわみ素子６の弁体２２に対応する位置
には絶縁スペーサ２２ａが配置されている。This embodiment differs from the first embodiment only in that two piezoelectric deflection elements are arranged in parallel. That is, above one piezoelectric deflection element 6, the other piezoelectric deflection element 6a is arranged. In the piezoelectric deflection element 6a, the substrate 8, the piezoelectric plate 10.1), etc. are the same as in the piezoelectric deflection element 6, but an insulating spacer 22a is arranged at a position corresponding to the valve body 22 of the piezoelectric deflection element 6. has been done.
第４図は本実施例の動作説明のための断面図であり、上
記第２図と同様の状態を示すものである。FIG. 4 is a sectional view for explaining the operation of this embodiment, and shows the same state as FIG. 2 above.
本実施例における動作は基本的には上記第１実施例にお
けると同一である。即ち、２つのたわみ素子６．６ａに
は同様の電圧が印加される。The operation of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment. That is, similar voltages are applied to the two flexure elements 6.6a.
かくして、本実施例においては、第３図に示される状態
にて、上記第１の実施例の場合と同一の駆動電圧にて圧
電板１）の収縮に基づき弁体２２が入力ポート２４を押
圧する力を２倍に高めることができ、同時に圧電たわみ
素子６，６ａの機械豹変形に基づき弁体２２が入力ポー
ト２４を押圧する力をも２倍に高めることができるので
、圧電たわみ素子に予め与える機械的変形量を半分にす
ることができる。これにより圧電板１）に発生するクリ
ープ現象を更に低減させることができる。Thus, in this embodiment, in the state shown in FIG. 3, the valve body 22 presses the input port 24 based on the contraction of the piezoelectric plate 1) at the same driving voltage as in the first embodiment. At the same time, the force with which the valve body 22 presses the input port 24 based on the mechanical leopard deformation of the piezoelectric deflection elements 6, 6a can be doubled. The amount of mechanical deformation given in advance can be halved. Thereby, the creep phenomenon occurring in the piezoelectric plate 1) can be further reduced.
第５図は本発明による圧電バルブの第３の実施例を示す
断面図である。本図において第１図におけると同様の部
材には同一符号が付されている。FIG. 5 is a sectional view showing a third embodiment of the piezoelectric valve according to the present invention. In this figure, members similar to those in FIG. 1 are given the same reference numerals.
本実施例においては、圧電たわみ素子６の自由端の上面
にも弁体２２ｂが付設されており、該弁体に対向する位
置に排出ボート３０及び排出ボート位置調節手段３２が
配設されている点のみ上記第１の実施例と異なる。In this embodiment, a valve body 22b is also attached to the upper surface of the free end of the piezoelectric deflection element 6, and a discharge boat 30 and a discharge boat position adjustment means 32 are disposed at a position facing the valve body. This embodiment differs from the first embodiment only in this point.
第６図は本実施例の動作説明のための断面図であり、上
記第２図と同様の図である。FIG. 6 is a sectional view for explaining the operation of this embodiment, and is similar to FIG. 2 above.
本実施例において、たわみ素子６の動作は上記第１の実
施例におけると同様である。尚、第５図の状態における
弁体２２ｂと排出ボート３０との間の距離は位置調節手
段２８と同様な位置調節手段３２を操作することにより
適宜設定することができ、第６図に示される様に各リー
ド線に所定の電圧を印加した時に弁体２２ｂによ幻排出
ボート３０が閉じられる様にされている。In this embodiment, the operation of the deflection element 6 is similar to that in the first embodiment described above. The distance between the valve body 22b and the discharge boat 30 in the state shown in FIG. 5 can be appropriately set by operating a position adjustment means 32 similar to the position adjustment means 28, and is shown in FIG. Similarly, when a predetermined voltage is applied to each lead wire, the phantom discharge boat 30 is closed by the valve body 22b.
第５図に示される状態においては、入力ポート２４から
の流体流入はなく且つ出力ボート２６及び排出ボート３
０からの流体の流出及び排出もない。In the state shown in FIG. 5, there is no fluid inflow from the input port 24, and the output boat 26 and the discharge boat 3
There is no outflow or discharge of fluid from 0.
第６図に示される状態においては、入力ポート２４から
流体が流入し■つ出力ボート２６から流体が流出する。In the state shown in FIG. 6, fluid flows in from the input port 24 and fluid flows out from the output boat 26.
そして、第５図の状態と第６図の状態との間の過渡的状
態においては、入力ポート２４から流体が流入し且つ排
出ボート３０から流体が系外へと排出されることになる
。In a transitional state between the state shown in FIG. 5 and the state shown in FIG. 6, fluid flows in from the input port 24 and is discharged from the discharge boat 30 to the outside of the system.
第７図及び第８図は本発明による圧電バルブの第４の実
施例を示す断面図である。本図において第１〜６図にお
けると同様の部材には同一符号が付されている。7 and 8 are cross-sectional views showing a fourth embodiment of the piezoelectric valve according to the present invention. In this figure, the same members as in FIGS. 1 to 6 are given the same reference numerals.
本実施例は上記第２の実施例において上記第３の実施例
と同様に圧電たわみ素子６ａの自由端上面にも弁体２２
ｂを付設し且つ該弁体に対向する位置に排出ボート３０
及び排出ポート位？Ｉ ｉＪ１節手段３２を配設したも
のであり、これにより上記第２の実施例と第３の実施例
の双方の作用効果が得られる。尚、第７図及び第８図は
それぞれ上記第５図及び第６図の状態に対応する図であ
る。In this embodiment, in the second embodiment, a valve body 22 is also provided on the upper surface of the free end of the piezoelectric deflection element 6a, similar to the third embodiment.
b and a discharge boat 30 at a position facing the valve body.
And the discharge port position? An IiJ1 node means 32 is provided, and thereby the effects of both the second and third embodiments can be obtained. Note that FIGS. 7 and 8 correspond to the states shown in FIGS. 5 and 6 above, respectively.
以上の様な本発明の圧電バルブにおいては、使用する流
体の温度変化や周囲環境の温度変化等が激しいことも予
想されるので、温度変化に対するバルブ特性変化を抑制
するため圧電たわみ素子を構成する基板としては圧電板
と線膨張係数がほぼ等しいものを選ぶのが好ましい。In the piezoelectric valve of the present invention as described above, it is expected that the temperature of the fluid used and the temperature of the surrounding environment will change drastically, so a piezoelectric deflection element is configured to suppress changes in valve characteristics due to temperature changes. It is preferable to select a substrate having approximately the same coefficient of linear expansion as the piezoelectric plate.
以上の如き本発明によれば、流体出入口を閉じた状態に
おいて、圧電たわみ素子の機械的変形に基づく力と、該
圧電たわみ素子の圧電板にその残留分極の向きと同一の
向きの電界を印加することにより生ぜしめられる力との
双方が弁体に作用せしめられるので、十分に大きな電圧
を印加しても脱分極現象による分極劣化は発生せず、ま
た圧電たわみ素子の機械的変形量を比較的小さくしても
十分な押圧力が得られるのでクリープ現象が発生しに＜
＜、かくして長寿命且つ高信卸性の圧電バルブが提供さ
れる。According to the present invention as described above, when the fluid inlet/outlet is closed, a force based on mechanical deformation of the piezoelectric deflection element and an electric field in the same direction as the residual polarization are applied to the piezoelectric plate of the piezoelectric deflection element. Since both the force generated by the piezoelectric deflection and the force generated by Sufficient pressing force can be obtained even if the target is small, so creep phenomenon does not occur.
<Thus, a piezoelectric valve with long life and high reliability is provided.
第１図〜第８図は本発明圧電バルブの断面図である。
２：バルブケース、４：固定部材、６．６ａ：圧電たわ
み素子、８：基板、１０，１）：圧電板、１２〜１５：
電極、１６．１７ｊ接着剤層、１８〜２０：リード線、
２２，２２ｂ：弁体、２２ａ：絶縁スペーサ、２４：入
力ボート、２６：出力ボート、２８．３２：ボート位置
調節手段、３０：排出ボート。1 to 8 are cross-sectional views of the piezoelectric valve of the present invention. 2: Valve case, 4: Fixing member, 6.6a: Piezoelectric deflection element, 8: Substrate, 10,1): Piezoelectric plate, 12-15:
Electrode, 16.17j adhesive layer, 18-20: Lead wire,
22, 22b: Valve body, 22a: Insulating spacer, 24: Input boat, 26: Output boat, 28.32: Boat position adjustment means, 30: Discharge boat.
Claims (3)
イモルフ型の圧電たわみ素子とし、該圧電たわみ素子の
一端を固定部材により固定支持し且つ他端を自由端とし
該自由端に弁体を付設し、該弁体を流体出入口に対向さ
せ、予め圧電たわみ素子を機械的に弾性変形させ該変形
により発生するバネ力と上記圧電たわみ素子の一方の圧
電板にのみ該圧電板の残留分極と同じ極性の電圧を印加
することにより発生する力との双方により上記弁体を流
体出入口に押圧する様に構成してなることを特徴とする
、圧電バルブ。(1) Piezoelectric plates are attached to both sides of a substrate having spring properties to form a bimorph type piezoelectric deflection element, one end of the piezoelectric deflection element is fixedly supported by a fixed member, and the other end is made a free end and a valve body is attached to the free end. with the valve body facing the fluid inlet/outlet, the piezoelectric deflection element is mechanically elastically deformed in advance, and the spring force generated by the deformation and the residual polarization of the piezoelectric plate are applied only to one piezoelectric plate of the piezoelectric deflection element. 1. A piezoelectric valve characterized in that the valve body is pressed against a fluid inlet/outlet by both a force generated by applying a voltage of the same polarity and a force generated by applying a voltage of the same polarity.
る、特許請求の範囲第１項の圧電バルブ。(2) The piezoelectric valve according to claim 1, which has two or more pairs of a piezoelectric deflection element and a fluid inlet/outlet.
イモルフ型の圧電たわみ素子とし、該圧電たわみ素子の
一端を固定部材により固定支持し且つ他端を自由端とし
該自由端に弁体を付設し、該弁体を流体出入口に対向さ
せてなる圧電バルブを駆動する方法において、予め圧電
たわみ素子を機械的に弾性変形させてバネ力を発生させ
ておき、上記圧電たわみ素子の一方の圧電板にのみ該圧
電板の残留分極と同じ極性の電圧を印加することにより
力を発生させ、これら２つの力に基づき弁体を流体出入
口に押圧することを特徴とする、圧電バルブの駆動方法
。(3) Piezoelectric plates are attached to both sides of a substrate having spring properties to form a bimorph type piezoelectric deflection element, one end of the piezoelectric deflection element is fixedly supported by a fixed member, and the other end is made a free end, and a valve body is attached to the free end. In the method of driving a piezoelectric valve in which the valve body is arranged to face a fluid inlet/outlet, a piezoelectric deflection element is mechanically elastically deformed in advance to generate a spring force, and one of the piezoelectric deflection elements is A method for driving a piezoelectric valve, characterized in that a force is generated by applying a voltage of the same polarity as the residual polarization of the piezoelectric plate only to the piezoelectric plate, and the valve body is pressed to the fluid inlet/outlet based on these two forces. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8833886A JPS62246667A (en) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | Piezoelectric valve and its driving method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8833886A JPS62246667A (en) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | Piezoelectric valve and its driving method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62246667A true JPS62246667A (en) | 1987-10-27 |
Family
ID=13940077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8833886A Pending JPS62246667A (en) | 1986-04-18 | 1986-04-18 | Piezoelectric valve and its driving method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62246667A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1986
- 1986-04-18 JP JP8833886A patent/JPS62246667A/en active Pending
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