JP2001153250A - Laminated piezoelectric actuator valve - Google Patents

Laminated piezoelectric actuator valve

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JP2001153250A
JP2001153250A JP33447099A JP33447099A JP2001153250A JP 2001153250 A JP2001153250 A JP 2001153250A JP 33447099 A JP33447099 A JP 33447099A JP 33447099 A JP33447099 A JP 33447099A JP 2001153250 A JP2001153250 A JP 2001153250A
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laminated piezoelectric
valve seat
seal
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一 平塚
Yasuhiko Mishiro
康彦 三代
Koji Sugihara
孝治 杉原
Nobuhisa Yokogawa
伸久 横川
Kazuo Ozawa
和雄 小沢
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FISCHER ROSEMOUNT JAPAN KK
Japan Atomic Energy Research Institute
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated piezoelectric actuator valve capable of removing a laminated piezoelectric actuator without disassembling a valve total unit, by preventing generation of a seat leak even in an ultra-high vacuum and a high differential pressure. SOLUTION: This valve has a valve seat 18 formed in an upper surface of a valve main unit 11, a seal plate 16 arranged so as to cover the valve seat, and a press mechanism 50 capable of pressing the seal plate to a seal surface 66 of the valve seat 18. The press mechanism is provided with a laminated piezoelectric actuator 80 to press in accordance with its deformation the seal plate 16 to the seal surface of the valve seat 18. The valve seat 18 is provided with a seal surface arranged around an opening end of a second flow path and a fluid chamber formed in an outer side of the seal surface 66 to open the upward. The fluid chamber is connected to a first flow path extended into the valve main unit. The seal plate 16 is constituted by a metal plate provided with a rubber film in a part oppositely facing to the seal surface of the valve seat.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、微量のガス流量を
制御する積層圧電アクチュエータバルブに関する。本発
明は、特に核融合装置への燃料ガス注入設備におけるガ
ス注入弁や真空試験装置におけるガス流量制御バルブと
して好適に使用され得る積層圧電アクチュエータバルブ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated piezoelectric actuator valve for controlling a small amount of gas flow. The present invention particularly relates to a laminated piezoelectric actuator valve that can be suitably used as a gas injection valve in a fuel gas injection facility for a fusion device or a gas flow control valve in a vacuum test device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、積層圧電素子の変形量を梃子によ
り伝達しガス流量を変化させる積層圧電素子弁や積層圧
電素子の一種であるピエゾスタックを用いたノーマルク
ローズ型の流量制御バルブが、例えば、特開平10−1
73440号公報、特公平6−12146号公報により
知られる。圧電素子は、電磁気の影響を受けずまた付加
する電圧に応じて正確に変位を制御可能であるので、磁
場の作用する核融合装置において好適に使用される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laminated piezoelectric element valve that transmits a deformation amount of a laminated piezoelectric element by leverage and changes a gas flow rate, or a normally closed type flow control valve using a piezo stack, which is a kind of laminated piezoelectric element, has been known, for example, JP-A-10-1
No. 73440 and Japanese Patent Publication No. 6-12146. Piezoelectric elements are preferably used in a fusion device in which a magnetic field acts, because they are not affected by electromagnetism and can accurately control displacement in accordance with an applied voltage.

【0003】図1に従来の積層圧電素子弁の1例を示
す。図1の積層圧電素子弁100は、入側フランジ10
1内に配置され出側フランジ121の上面に固着される
弁機構130を備える。弁機構130は、積層圧電アク
チュエータ80、カバー117、アーム114、アーム
を枢動可能に支持するピン軸113、ブロック115、
シール面106、及びバネ押え104等を備える。アー
ム114の一方の端部に積層圧電アクチュエータ80の
可動端が連結され、アーム114の他方の端部がバネ1
05により下方へ付勢される。シール面106がアーム
114の他方の端部付近に配置され、バネ105の弾性
力により、弁座18の弁座面へ押圧され、それによりシ
ール面106と弁座18の間が、気密状態にされる。入
側フランジ101内に充満するガス圧がシール面106
に予圧として作用する。
FIG. 1 shows an example of a conventional laminated piezoelectric element valve. The laminated piezoelectric element valve 100 of FIG.
1 and a valve mechanism 130 fixed to the upper surface of the outlet flange 121. The valve mechanism 130 includes a laminated piezoelectric actuator 80, a cover 117, an arm 114, a pin shaft 113 for pivotally supporting the arm, a block 115,
A seal surface 106, a spring retainer 104, and the like are provided. The movable end of the laminated piezoelectric actuator 80 is connected to one end of the arm 114, and the other end of the arm 114 is connected to the spring 1.
05 biased downward. The seal surface 106 is disposed near the other end of the arm 114 and is pressed against the valve seat surface of the valve seat 18 by the elastic force of the spring 105, whereby the space between the seal surface 106 and the valve seat 18 is sealed. Is done. The gas pressure filling the inlet side flange 101 is changed to the sealing surface 106.
Acts as a preload.

【0004】積層圧電アクチュエータ80に電流導入端
子120を介して電圧を印加するとアーム114の一端
に連結された積層圧電アクチュエータ80の可動端が下
方へ変移する。これにより、ピン軸113を支点とし
て、アーム114の他端が、バネ105の力に抗して押
し上げられ、弁座18とシール面106間に隙間が生
じ、その間隙を通りガスが入側フランジ101側から弁
座18内の第2流路68へ流出する。流れるガスの流量
は、積層圧電アクチュエータ80の印加電圧を調整し弁
座18とシール面106間の隙間を調整することにより
制御される。
When a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 80 via the current introduction terminal 120, the movable end of the laminated piezoelectric actuator 80 connected to one end of the arm 114 shifts downward. As a result, the other end of the arm 114 is pushed up against the force of the spring 105 with the pin shaft 113 as a fulcrum, and a gap is formed between the valve seat 18 and the sealing surface 106, and gas passes through the gap and the gas enters the flange. It flows out from the 101 side to the second flow path 68 in the valve seat 18. The flow rate of the flowing gas is controlled by adjusting the applied voltage to the laminated piezoelectric actuator 80 and adjusting the gap between the valve seat 18 and the seal surface 106.

【0005】図1の積層圧電素子弁100は、弁座18
とシール面106間にシートリークが発生した場合、弁
機構130を収容する入側フランジ101内を大気圧に
し、出側フランジ121を外して、ネジ102、バネホ
ルダー103、バネ押え104、バネ105を調節し直
すことが必要であり、不具合時には、弁を分解する必要
が生じる。更に、積層圧電アクチュエータ80に不具合
が生じた場合は、出側フランジ121の電流導入端子1
20と積層圧電アクチュエータ80との間のリード線を
切り離す必要があった。更に入側フランジ101の入側
管継手63及び出側フランジ121の出側フランジ継手
72が一方向であるため、取り合いポートによっては、
正規状態(シール面に部品の自重などの力が付加されな
い状態)に設置できない等の不便があった。
[0005] The laminated piezoelectric element valve 100 shown in FIG.
When a sheet leak occurs between the valve mechanism 130 and the sealing surface 106, the inside of the inlet flange 101 accommodating the valve mechanism 130 is set to atmospheric pressure, the outlet flange 121 is removed, and the screw 102, the spring holder 103, the spring retainer 104, and the spring 105 Must be readjusted, and in the event of a malfunction, the valve must be disassembled. Further, when a trouble occurs in the laminated piezoelectric actuator 80, the current introduction terminal 1
The lead wire between the piezoelectric actuator 20 and the laminated piezoelectric actuator 80 had to be disconnected. Furthermore, since the inlet-side pipe joint 63 of the inlet-side flange 101 and the outlet-side flange joint 72 of the outlet-side flange 121 are in one direction, depending on the fitting port,
There were inconveniences such as the inability to install in a normal state (a state in which a force such as the weight of a part itself is not applied to the sealing surface).

【0006】図2a、図2bは、従来のピエゾスタック
を用いる流量制御バルブ及びそれに使用されるダイアフ
ラム116を示す。図2aの流量制御バルブ200は、
ピエゾスタック180、ダイアフラム押圧体141、支
持プレート39、バネ47(コイルバネ)、バネホルダ
ー44、球体45、プッシュプレート46、ダイアフラ
ム116、及び弁座18等を含む弁機構130を備え
る。ダイアフラム116の周囲の平面部分において大気
圧側とガス圧側の間がシールされる。ダイアフラムの下
面と弁座面が当接して第2流路68(出側、真空側)と
第1流路62(入側、ガス圧側)の間が真空シールされ
る。弁機構130においては、ピエゾスタック180に
リード線122を介して電圧を印加することによって支
持プレート39を固定点として、ピエゾスタック180
が上方へ伸びる変位を生じ、バネ47を縮めるようにダ
イアフラム押圧体141、バネホルダー44が上方へ運
動する。それにより、ダイアフラム116に対する押圧
力がなくなり、弁座18とダイアフラム116の間に隙
間が生じて、第1流路62から第2流路68へ(又は圧
力に応じてその逆方向へ)ガスが流れる。流れるガス流
量は、ピエゾスタック180に印加する電圧を制御する
ことにより決定される。
FIGS. 2A and 2B show a flow control valve using a conventional piezo stack and a diaphragm 116 used therein. The flow control valve 200 of FIG.
A piezo stack 180, a diaphragm pressing body 141, a support plate 39, a spring 47 (coil spring), a spring holder 44, a sphere 45, a push plate 46, a diaphragm 116, a valve mechanism 130 including a valve seat 18 and the like are provided. A seal is made between the atmospheric pressure side and the gas pressure side in a plane portion around the diaphragm 116. The lower surface of the diaphragm and the valve seat surface are in contact with each other, and a vacuum seal is provided between the second flow path 68 (outlet side, vacuum side) and the first flow path 62 (inlet side, gas pressure side). In the valve mechanism 130, a voltage is applied to the piezo stack 180 via the lead wire 122 so that the support plate 39 is fixed to the piezo stack 180.
Is displaced upward, and the diaphragm pressing body 141 and the spring holder 44 move upward so as to compress the spring 47. As a result, the pressing force against the diaphragm 116 is eliminated, and a gap is generated between the valve seat 18 and the diaphragm 116, so that gas flows from the first flow path 62 to the second flow path 68 (or in the opposite direction according to the pressure). Flows. The flowing gas flow rate is determined by controlling the voltage applied to the piezo stack 180.

【0007】図2の流量制御バルブ200は、弁座18
とダイアフラム116の面がメタルタッチによるシール
を行っているために超高真空域においてはシール性能が
劣る(メタルタッチで超高真空のシール性能をもたせる
には、相当量のピエゾスタック、又は大型のピエゾスタ
ックを必要とする。つまり、発生力の大きいものが必用
である)。また、図2bに示すように、ダイアフラム1
16は、ほぼ球形部分を備えるもの(ドーム型)であ
り、印加電圧が小さく電流が一定にならないときは、ガ
ス流出速度が劣る場合がある。また、ピエゾスタック1
80に不具合が生じた場合は、ピエゾスタックの端子と
リード線のハンダ外しやリード線を切り離す必要があっ
た。更にガスの流出方向が一方向であるため、取り合い
ポートによっては、正規状態(シール面に部品の自重な
どの力が付加されない状態)に設置できない等の不便が
あった。
The flow control valve 200 shown in FIG.
The seal performance is inferior in an ultra-high vacuum region because the surface of the diaphragm 116 is sealed by metal touch. (In order to provide ultra-high vacuum seal performance with metal touch, a considerable amount of piezo stack or large You need a piezo stack, which means you need one with a high power.) Also, as shown in FIG.
Reference numeral 16 denotes an element having a substantially spherical portion (dome type). When the applied voltage is small and the current is not constant, the gas outflow speed may be inferior. Also, Piezo Stack 1
When a defect occurs in the 80, it is necessary to remove the solder between the terminals of the piezo stack and the lead wires and to separate the lead wires. In addition, since the gas flows out in one direction, there is an inconvenience that some ports may not be installed in a normal state (a state in which a force such as the weight of parts is not applied to the sealing surface) depending on the connection port.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の圧電素子弁は、
積層圧電アクチュエータの電圧印加量を制御することに
より、その変位量をアームに伝え、ピン軸を支点に他方
向へ積層圧電アクチュエータの変位量を拡大して伝え
て、弁座とシール面の当接部間隔を変えることにより、
制御されたガス流量を得ている。電圧を解除すると、積
層圧電アクチュエータの変位が戻り、バネの付勢力によ
って再びシール面と弁座が当接しシールしガス流量を零
とするが、弁座、シール面の損傷等によりシール面と弁
座の間にシートリークを生じた場合や弁機構部位に不具
合が生じた場合には、弁全体を分解し調整することが必
要である等の保守面の問題やその際の設定軸と動作軸の
再設定の難しさ等の問題がある。また、コンフラットフ
ランジ等により取り合いを行う場合、相手側フランジの
位置によっては変換フランジの細工を行わないと正規の
取り付けができない短所がある。
A conventional piezoelectric element valve is:
By controlling the amount of voltage applied to the laminated piezoelectric actuator, the amount of displacement is transmitted to the arm, and the amount of displacement of the laminated piezoelectric actuator is enlarged and transmitted in the other direction with the pin axis as a fulcrum, thereby abutting the valve seat and the seal surface. By changing the club spacing,
You have a controlled gas flow. When the voltage is released, the displacement of the laminated piezoelectric actuator is returned, and the sealing surface and the valve seat abut again by the urging force of the spring to seal and reduce the gas flow rate to zero, but the sealing surface and the valve are damaged due to damage to the valve seat and the sealing surface. If a seat leak occurs between the seats or a malfunction occurs in the valve mechanism, maintenance problems such as the need to disassemble and adjust the entire valve, and the setting and operating axes There is a problem such as difficulty in resetting the settings. Further, when the connection is performed by using a conflat flange or the like, there is a disadvantage that proper attachment cannot be performed unless the conversion flange is modified depending on the position of the mating flange.

【0009】図2aの従来の流量制御バルブ200は、
ピエゾスタック180の電圧を制御しピエゾスタックの
可動端182を変移させると、ダイアフラム押圧体14
1がバネホルダー44を持上げ、コイルバネ47を収縮
させて、ダイアフラム116に対する押圧力が解除さ
れ、弁座18とダイアフラム116の当接隙間が変化さ
れ、流量を低差圧で制御する。電圧を解除すると、ピエ
ゾスタック180の変移が戻り、コイルバネ47の付勢
力によって再びダイアフラム116と弁座18が当接し
流量を零としシールする。ダイアフラム116と弁座1
8は、メタルタッチによるシールであることから超高真
空領域で使用する場合や流体入口側圧力が高く流体出口
側の圧力が低い場合等では、シートリークを発生する問
題がある。また図2aの流量制御バルブは、磁場雰囲気
での使用が要求されていないことから球体45等に磁性
を帯びる材料を使用している。
The conventional flow control valve 200 of FIG.
When the movable end 182 of the piezo stack is displaced by controlling the voltage of the piezo stack 180, the diaphragm pressing body 14
1 lifts the spring holder 44, contracts the coil spring 47, releases the pressing force on the diaphragm 116, changes the contact gap between the valve seat 18 and the diaphragm 116, and controls the flow rate with a low differential pressure. When the voltage is released, the displacement of the piezo stack 180 returns, and the diaphragm 116 and the valve seat 18 again come into contact with the urging force of the coil spring 47 to reduce the flow rate to zero and seal. Diaphragm 116 and valve seat 1
No. 8 has a problem that a sheet leak occurs when it is used in an ultra-high vacuum region or when the pressure on the fluid inlet side is high and the pressure on the fluid outlet side is low because it is a metal touch seal. The flow control valve in FIG. 2A uses a material that is magnetic to the sphere 45 and the like because it is not required to be used in a magnetic field atmosphere.

【0010】また、図2aの従来の流量制御バルブ20
0における流量制御は、流体速度を制御することにより
流量を得ることから、分単位の流量制御には高い精度を
有するが、ガス流体における瞬時供給やパルス単位(秒
単位)の流量制御には不向きである。更に、継手により
取り合いを行う場合、相手側継手の位置によっては変換
継手の細工を行わないと正規な取り付けができないとと
もに、ピエゾスタックへの電圧供給は、リード線にハン
ダ等により直接接続することが必要である。
The conventional flow control valve 20 shown in FIG.
Since the flow rate control at 0 obtains the flow rate by controlling the fluid velocity, it has high precision in the flow rate control in units of minutes, but is not suitable for instantaneous supply of gas fluid or flow rate control in pulses (seconds). It is. In addition, when connecting with joints, depending on the position of the mating joint, regular conversion can not be done unless the conversion joint is worked, and the voltage supply to the piezo stack can be directly connected to the lead wire with solder etc. is necessary.

【0011】本発明の目的は、従来の積層圧電素子弁や
ピエゾスタックを用いる流量制御バルブの短所を改良
し、超高真空及び高差圧においてもシートリークの発生
しない積層圧電アクチュエータバルブを提供することで
ある。本発明の他の目的は、バルブ全体を分解すること
なく積層圧電アクチュエータを取外し又は取付け可能に
しシートリークを発生を容易に修理可能な積層圧電アク
チュエータバルブを提供することにある。本発明の別の
目的は、積層圧電アクチュエータの変位量が、直動的に
弁機構に伝達され、バルブを分解再組立する際に設定軸
と動作軸の軸合わせを容易にし、経年的影響やガス中不
純物によりシートリークが発生するときバルブを容易に
分解修理可能とすることである。
An object of the present invention is to improve the disadvantages of the conventional multilayer piezoelectric element valve and the flow control valve using a piezo stack, and to provide a multilayer piezoelectric actuator valve which does not generate a sheet leak even in ultra-high vacuum and high differential pressure. That is. It is another object of the present invention to provide a laminated piezoelectric actuator valve in which the laminated piezoelectric actuator can be detached or attached without disassembling the entire valve, and the occurrence of a sheet leak can be easily repaired. Another object of the present invention is that the displacement amount of the laminated piezoelectric actuator is directly transmitted to the valve mechanism, which facilitates the alignment of the setting axis and the operation axis when disassembling and reassembling the valve, and has a long-term effect. An object of the present invention is to make it possible to easily disassemble and repair a valve when a sheet leak occurs due to impurities in gas.

【0012】本発明の更に別の目的は、積層圧電アクチ
ュエータバルブを、バルブの内部構造物の重量がシール
力に影響しないように、取り合いポートに自在に取り付
けられるようにすることである。本発明の更に別の目的
は、電圧を印加しないときに積層圧電アクチュエータの
変位が完全に復元するようにし、シートリークの発生を
防止することである。本発明の更に別の目的は、核融合
装置において好適に使用できるように、電磁界の影響が
最少の積層圧電アクチュエータバルブを提供することで
ある。本発明の更に別の目的は、積層圧電アクチュエー
タバルブに不具合を生じた場合にリード線を切断するこ
となく、電圧供給源を切離し、バルブ本体内を大気圧に
することなく分解が可能な積層圧電アクチュエータバル
ブを提供することである。本発明のその他の目的及び利
点は、以下の説明において明らかにされる。
It is yet another object of the present invention to provide a multi-layer piezoelectric actuator valve that can be freely mounted to a mating port such that the weight of the valve's internals does not affect the sealing force. Still another object of the present invention is to completely restore the displacement of the laminated piezoelectric actuator when no voltage is applied, thereby preventing the occurrence of sheet leak. Yet another object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric actuator valve with minimal effects of electromagnetic fields so that it can be suitably used in a fusion device. Still another object of the present invention is to provide a laminated piezoelectric actuator that can be disassembled without disconnecting the voltage supply source and disconnecting the valve body without bringing the inside of the valve body to atmospheric pressure in the event of a failure in the laminated piezoelectric actuator valve. It is to provide an actuator valve. Other objects and advantages of the present invention will become apparent in the following description.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の積層圧電アクチ
ュエータバルブは、図3の概念構成図に示すように、基
本的構成として、バルブ本体11の上面に形成される弁
座、弁座を覆うように配置される弾性を備えるシール板
16、シール板16を弁座へ押圧可能なバネ47及びバ
ネ47の押圧力を変化させる積層圧電アクチュエータ8
0を有する押圧機構、シール板と弁座により調整される
間隙を介して連通可能な第1流路62及び第2流路68
を備える。押圧機構は、積層圧電アクチュエータの変形
に応じてシール板を弁座のシール面へ押圧する。弁座
は、第2流路の開口端のまわりに配置されるシール面及
びシール面の外側に形成される上方開放の流体室を備
え、流体室はバルブ本体中へ伸長する第1流路に連通さ
れる。シール板は、少なくとも弁座のシール面に対面す
る部分にゴム膜を備えた金属板から成り、ゴム膜をシー
ル面から離間する方向へ作用する弾性力を有する。
The laminated piezoelectric actuator valve of the present invention has, as a basic configuration, a valve seat formed on the upper surface of a valve body 11, and covers the valve seat as shown in the conceptual configuration diagram of FIG. Plate 16 having elasticity arranged as described above, a spring 47 capable of pressing the seal plate 16 against the valve seat, and a laminated piezoelectric actuator 8 for changing the pressing force of the spring 47
0, a first flow path 62 and a second flow path 68 that can communicate with each other via a gap adjusted by a seal plate and a valve seat.
Is provided. The pressing mechanism presses the seal plate against the sealing surface of the valve seat according to the deformation of the laminated piezoelectric actuator. The valve seat includes a seal surface disposed around an open end of the second flow passage and an upwardly open fluid chamber formed outside the seal surface, wherein the fluid chamber is provided in the first flow passage extending into the valve body. Communicated. The seal plate is made of a metal plate provided with a rubber film at least at a portion facing the seal surface of the valve seat, and has an elastic force acting in a direction separating the rubber film from the seal surface.

【0014】本発明の積層圧電アクチュエータバルブ
は、次の構成を備えることができる。 (1)金属板は、円板部分、外周平面部分及び両部分を
連結する円錐部分を含む。(2)ゴム膜は、円板状部分
にゴムを加硫蒸着して形成される。(3)バルブ本体の
弁座のまわりに取付面が配置され、金属板の外周平面部
分が取付面に気密に取付けられる。(4)積層圧電アク
チュエータバルブは、更にバルブ本体の上面に固着され
るバルブボンネット、バルブボンネットに固着されるU
字形ブラケット、及びU字形ブラケットに固着される電
力供給用のコネクタを備える。(5)積層圧電アクチュ
エータのリード線がピン及びソケットを介し電力供給用
のコネクタに接続される。
The laminated piezoelectric actuator valve of the present invention can have the following configuration. (1) The metal plate includes a disk portion, an outer peripheral flat portion, and a conical portion connecting both portions. (2) The rubber film is formed by vulcanizing and vapor-depositing rubber on a disk-shaped portion. (3) The mounting surface is arranged around the valve seat of the valve body, and the outer peripheral flat portion of the metal plate is airtightly mounted on the mounting surface. (4) The laminated piezoelectric actuator valve further includes a valve bonnet fixed to the upper surface of the valve body, and a valve bon fixed to the valve bonnet.
A U-shaped bracket, and a power supply connector secured to the U-shaped bracket. (5) The lead wire of the laminated piezoelectric actuator is connected to a power supply connector via a pin and a socket.

【0015】(6)押圧機構は、積層圧電アクチュエー
タの可動端に調整ナットを介して取外し可能に連結され
るシール板押圧体、シール板押圧体に固着されるバネホ
ルダー、バネホルダーとシール板の間に配置される球体
及びプッシュプレート、及びバネホルダーとバルブ本対
に対し不動のバネカバーの間に圧縮状態に配置されてプ
ッシュプレートをバルブ本体へ向けて押圧するバネを備
える。(7)バルブ本体に固着されるバルブボンネット
を介して積層圧電アクチュエータの固定端がバルブ本体
に対し不動に且つ取外し可能に支持される。(8)金属
板は、ニッケルコバルト合金で作られ、シール板押圧体
は、チタンアルミ合金で作られ、バネホルダー、プッシ
ュプレート及びバネカバーは、ステンレススチールで作
られ、球体は、サファイアで作られる。(9)積層圧電
アクチュエータに電圧が印加されないとき、バネの弾性
力がバネホルダー、球体及びプッシュプレートを介して
シール板へ伝達されシール板を弁座へ押圧し、それによ
りシール板のゴムとシール面の間に真空シールが形成さ
れる。
(6) The pressing mechanism includes a sealing plate pressing member detachably connected to the movable end of the laminated piezoelectric actuator via an adjustment nut, a spring holder fixed to the sealing plate pressing member, and a space between the spring holder and the sealing plate. A sphere and a push plate are provided, and a spring is provided in a compressed state between a spring holder and a spring cover which is immovable with respect to the valve pair and presses the push plate toward the valve body. (7) The fixed end of the laminated piezoelectric actuator is supported immovably and detachably with respect to the valve body via a valve bonnet fixed to the valve body. (8) The metal plate is made of a nickel-cobalt alloy, the seal plate pressing body is made of a titanium aluminum alloy, the spring holder, the push plate and the spring cover are made of stainless steel, and the sphere is made of sapphire. (9) When no voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator, the elastic force of the spring is transmitted to the seal plate via the spring holder, the sphere and the push plate, and presses the seal plate against the valve seat. A vacuum seal is formed between the surfaces.

【0016】(10)積層圧電アクチュエータに電圧が
印加されるとき、積層圧電アクチュエータの可動端が弁
座から離間する方向へ運動し弾性力に抗してスプリング
ホルダーをシール板から離間し、それによりシール板が
それ自体の弾性力により球体及びプッシュプレートを移
動して弁座から離間し、第1流路と第2流路を連通させ
る。(11)バルブ本体は、第1流路を積層圧電アクチ
ュエータの長手軸線(バルブ軸線)に垂直方向に伸長す
る入側管継手、第2流路をバルブ軸線に垂直方向に伸長
する出側横管継手、及び第2流路をバルブ軸線と同方向
に伸長する管に連通させる出側縦管継手を備える。
(10) When a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator, the movable end of the laminated piezoelectric actuator moves in a direction away from the valve seat, and separates the spring holder from the seal plate against the elastic force. The seal plate moves the sphere and the push plate by its own elastic force and separates from the valve seat, thereby connecting the first flow path and the second flow path. (11) In the valve body, the first flow passage has an inlet fitting extending in a direction perpendicular to the longitudinal axis (valve axis) of the laminated piezoelectric actuator, and the second flow passage has an outlet transverse pipe extending in a direction perpendicular to the valve axis. A joint and an outlet vertical pipe joint for communicating the second flow path with a pipe extending in the same direction as the valve axis.

【0017】(12)積層圧電アクチュエータと電源の
間を過電圧から積層圧電アクチュエータを保護する保護
抵抗を介して電気的に接続する。(13)短絡抵抗(放
電抵抗)を備える積層圧電アクチュエータの短絡回路を
設け、積層圧電アクチュエータに電圧を供給しないと
き、短絡回路を閉じて積層圧電アクチュエータを短絡さ
せ、積層圧電アクチュエータのヒステリシスを解除す
る。(14)球体は、サファイアで作られ、磁性を帯び
ることなく耐摩耗性が大きい。
(12) The multilayer piezoelectric actuator and the power supply are electrically connected via a protection resistor for protecting the multilayer piezoelectric actuator from overvoltage. (13) A short circuit of a laminated piezoelectric actuator having a short circuit resistance (discharge resistance) is provided, and when a voltage is not supplied to the laminated piezoelectric actuator, the short circuit is closed to short-circuit the laminated piezoelectric actuator, and the hysteresis of the laminated piezoelectric actuator is released. . (14) The sphere is made of sapphire and has high wear resistance without being magnetized.

【0018】[0018]

【作用】本発明の積層圧電アクチュエータバルブは、積
層圧電アクチュエータの変位量を直動的にシート板の円
板部分に伝達し、シート板のゴム膜と弁座のシール面を
均一に当接させる。シート板の金属板の外周平面部分が
バルブ本体とバルブボンネットの間に挟まれ真空シール
を形成する。シート板のゴム膜と弁座面の間にシートリ
ークを生じた場合、流体ガス雰囲気外に配置した積層圧
電アクチュエータのアジャストナット等の固定具をネジ
込むことにより、バルブを分解することなくシートリー
クを止めることができる。
According to the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention, the displacement of the laminated piezoelectric actuator is directly transmitted to the disk portion of the seat plate, and the rubber film of the seat plate and the sealing surface of the valve seat are uniformly contacted. . An outer peripheral flat portion of the metal plate of the seat plate is sandwiched between the valve body and the valve bonnet to form a vacuum seal. If a seat leak occurs between the rubber film of the seat plate and the valve seat surface, the seat leak can be performed without disassembling the valve by screwing in a fixture such as an adjust nut of the laminated piezoelectric actuator placed outside the fluid gas atmosphere. Can be stopped.

【0019】本発明の積層圧電アクチュエータバルブ
は、バルブ本体にガス入口を1カ所、ガス出口を2カ所
(一方は閉止プラグによりシールする)備えることによ
り、バルブ内部の部品の重量が金属シール板と弁座のシ
ール面圧に影響しないように、ガスマニホールドに取り
付けができる。積層圧電アクチュエータへの電圧印加
は、コネクタを介し電源に接続することにより行われ
る。積層圧電アクチュエータの不使用時は、積層圧電ア
クチュエータが静電容量であることから、電源側の抵抗
を介して安全に短絡し、積層圧電アクチュエータのヒス
テリシスが除去される。積層圧電アクチュエータの不具
合時は、大気圧側からコネクタも含めて交換を行うこと
ができる。
The laminated piezoelectric actuator valve of the present invention is provided with one gas inlet and two gas outlets (one of which is sealed with a closing plug) in the valve body, so that the weight of parts inside the valve is reduced by the metal seal plate. It can be attached to the gas manifold so as not to affect the seal surface pressure of the valve seat. The voltage application to the laminated piezoelectric actuator is performed by connecting to a power supply via a connector. When the multi-layer piezoelectric actuator is not used, the multi-layer piezoelectric actuator has a capacitance, so that it is safely short-circuited via the resistor on the power supply side, and the hysteresis of the multi-layer piezoelectric actuator is removed. In the event of a failure of the laminated piezoelectric actuator, replacement including the connector can be performed from the atmospheric pressure side.

【0020】本発明の積層圧電アクチュエータバルブに
おいては、バネの押圧力が、サファイアの球体を介しプ
ッシュプレートへ伝達され、弁座上のシール板を安定に
均一に押圧する。ブラケットに絶縁し固定されるコネク
タを介し積層圧電アクチュエータへ電圧を印加すると、
積層圧電アクチュエータの変位量は、支持プレートを基
準点(固定点)とし、バネカバー及びステムが上方向へ
駆動される。それによりバネのシール板に対する押圧力
が制限され、プッシュプレートが金属板の復元力により
押し上げられ、バルブ本体の弁座面と金属シール板のシ
ール面に隙間が生じ、ガスがガス入口側から指定された
一方のガス出口へ流出する。流出するガスは、印加電圧
の条件により、連続的又はパルス的に流出する。
In the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention, the pressing force of the spring is transmitted to the push plate via the sapphire sphere, and stably and uniformly presses the seal plate on the valve seat. When voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator via a connector that is insulated and fixed to the bracket,
The amount of displacement of the laminated piezoelectric actuator is such that the spring cover and the stem are driven upward with the support plate as a reference point (fixed point). As a result, the pressing force of the spring against the seal plate is limited, the push plate is pushed up by the restoring force of the metal plate, a gap is created between the valve seat surface of the valve body and the seal surface of the metal seal plate, and gas is specified from the gas inlet side. It flows out to one of the gas outlets. The outflowing gas flows out continuously or in pulses depending on the conditions of the applied voltage.

【0021】印加電圧を解除すれば、積層圧電アクチュ
エータの変位が無くなり、電源側の抵抗短絡により、積
層圧電アクチュエータのヒステリシス(残留変位)もゼ
ロとなり、サラバネの付勢力がプッシュプレートを押し
下げて、弁座とシール板のシール面を当接させるととも
に、真空シールを行うことにより、ガスの流れを停止さ
せる。弁座と金属シール板のシール面にシートリークが
発生した場合は、アジャストナット、ロックナットをね
じ込み調整することにより、シール板押圧体がネジの付
勢力を強化させることにより、バルブを分解することな
く、弁座とシール板のシール面圧を大きくしてシートリ
ークを防止する。
When the applied voltage is released, the displacement of the laminated piezoelectric actuator is eliminated, and the hysteresis (residual displacement) of the laminated piezoelectric actuator becomes zero due to a resistance short circuit on the power supply side. The gas flow is stopped by bringing the seat into contact with the sealing surface of the sealing plate and performing vacuum sealing. If there is a sheet leak on the sealing surface between the valve seat and the metal seal plate, disassemble the valve by tightening the adjusting nut and lock nut to increase the urging force of the screw with the seal plate pressing body. Instead, the sealing surface pressure between the valve seat and the sealing plate is increased to prevent seat leakage.

【0022】本発明の積層圧電アクチュエータバルブを
構成する部品材料は、核融合装置などの磁場雰囲気で使
用されることや材料の放出ガスを考慮し、非磁性材料及
び低放出ガス材料により構成される。常用温度に変化
(摂氏20〜30度)のある状況においては、材料自身
の持つ特性(熱膨張係数)に影響をされるため、材料の
選択が必要となるが、本発明の積層圧電アクチュエータ
バルブを構成する部品材料は、異種の熱膨張係数材料を
組み合わせて成り、シール板の金属板は復元力の関係か
らニッケルコバルト合金としバルブ押圧体をチタンアル
ミ合金とし、それ以外をステンレススチールとし、熱膨
張係数の影響が最少にしている。
The component material constituting the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention is composed of a non-magnetic material and a low-emission gas material in consideration of the use in a magnetic field atmosphere such as a nuclear fusion device and the emission gas of the material. . In a situation where there is a change in the normal temperature (20 to 30 degrees Celsius), the material (thermal expansion coefficient) of the material itself is affected, so the material must be selected. The component material of the seal plate is made of a combination of different thermal expansion coefficient materials.The metal plate of the seal plate is made of nickel-cobalt alloy because of the restoring force, the valve pressing body is made of titanium aluminum alloy, and the rest is made of stainless steel. The effect of expansion coefficient is minimized.

【0023】[0023]

【発明の実施の態様】図4a−dは、本発明の実施例の
積層圧電アクチュエータバルブの外形図であり、図5a
−cは、本発明の実施例の積層圧電アクチュエータバル
ブの部分断面構造図、図9は、バルブ本体上面の構造
図、図10は、シール板16の構造図である。図12
は、本発明の実施例の積層圧電クチュエータバルブの主
な使用部品の透視図、図13は、図12の積層圧電クチ
ュエータバルブの組立状態の透視図である。図5及び図
12に示すように、積層圧電アクチュエータバルブ10
は、バルブ本体11の上面に形成される弁座18(図
9)、弁座18を覆うように配置されるシール板16、
及びシール板16を弁座18のシール面66(図9)へ
押圧可能な押圧機構50を備える。押圧機構50は、積
層圧電アクチュエータ80を備えその変形に応じてシー
ル板16を弁座18のシール面66へ押圧する。弁座1
8は、第2流路68の開口端69のまわりに配置される
シール面66及びシール面66の外側に形成される上方
開放の流体室64を備える。
4a to 4d are external views of a laminated piezoelectric actuator valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9C is a partial cross-sectional structural view of the laminated piezoelectric actuator valve according to the embodiment of the present invention, FIG. 9 is a structural view of the upper surface of the valve body, and FIG. FIG.
FIG. 13 is a perspective view of main parts used in the laminated piezoelectric actuator valve of the embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a perspective view of an assembled state of the laminated piezoelectric actuator valve of FIG. As shown in FIG. 5 and FIG.
A valve seat 18 (FIG. 9) formed on the upper surface of the valve body 11, a seal plate 16 arranged to cover the valve seat 18,
And a pressing mechanism 50 capable of pressing the seal plate 16 against the sealing surface 66 (FIG. 9) of the valve seat 18. The pressing mechanism 50 includes the laminated piezoelectric actuator 80 and presses the seal plate 16 against the sealing surface 66 of the valve seat 18 according to the deformation. Valve seat 1
8 includes a sealing surface 66 disposed around an open end 69 of the second flow path 68 and an upwardly open fluid chamber 64 formed outside the sealing surface 66.

【0024】流体室64は、バルブ本体11中へ伸長す
る第1流路62へ連通される。シール板16は、図10
に示すように、少なくとも弁座のシール面66に対面す
る部分にゴム膜161を備えた金属板162から成る。
金属板162は、ゴム膜161をシール面66から離間
する方向へ作用する弾性力を有する。図10に示すよう
に、金属板162は、円板部分163、外周平面部分1
65及び両部分を連結する円錐部分164を備える。ゴ
ム膜161は、円板部分163にゴムを加硫蒸着して形
成される。バルブ本体11の弁座18のまわりに取付面
71が配置され、金属板162の外周平面部分165が
取付面71に気密に取付けられる。
The fluid chamber 64 communicates with a first flow path 62 extending into the valve body 11. As shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the metal plate 162 is provided with a rubber film 161 at least at a portion facing the sealing surface 66 of the valve seat.
The metal plate 162 has an elastic force acting in a direction separating the rubber film 161 from the sealing surface 66. As shown in FIG. 10, the metal plate 162 includes a disc portion 163 and an outer peripheral flat portion 1.
65 and a conical portion 164 connecting the two portions. The rubber film 161 is formed by vulcanizing and depositing rubber on the disk portion 163. The mounting surface 71 is arranged around the valve seat 18 of the valve body 11, and the outer peripheral flat portion 165 of the metal plate 162 is airtightly mounted on the mounting surface 71.

【0025】押圧機構50は、積層圧電アクチュエータ
80を備えその変形に応じてシール板16を弁座18の
シール面66へ押圧する。押圧機構50は、積層圧電ア
クチュエータ80の可動端82に調整ナット49、ロッ
クナット49を介して取外し可能に連結されるシール板
押圧体41、シール板押圧体41にネジ441により固
着されるバネホルダー44、バネホルダー44とシール
板16の間に配置される球体45及びプッシュプレート
46、及びバネホルダー44とバルブ本対11に対し不
動のバネカバー33の間に圧縮状態に配置されてプッシ
ュプレート46をバルブ本体11へ向けて押圧する皿バ
ネ47を備える。バルブ本体11に固着されるバルブボ
ンネット32を介して積層圧電アクチュエータ80の固
定端81がバルブ本体11に対し不動に且つ取外し可能
に支持される。金属板162は、ニッケルクロム合金で
作られ、シール板押圧体41は、チタンアルミ合金で作
られる。バネホルダー44、プッシュプレート46及び
バネカバー33は、ステンレススチールで作られる。積
層圧電アクチュエータバルブを構成する部品の材料は、
低ガス放出性の非磁性材料とする。またそれらは、温度
変化の影響を最小にするように異なる熱膨張材料を組合
わせて構成される。
The pressing mechanism 50 has a laminated piezoelectric actuator 80 and presses the seal plate 16 against the sealing surface 66 of the valve seat 18 in accordance with its deformation. The pressing mechanism 50 includes a seal plate pressing member 41 detachably connected to the movable end 82 of the laminated piezoelectric actuator 80 via an adjustment nut 49 and a lock nut 49, and a spring holder fixed to the seal plate pressing member 41 by a screw 441. 44, the sphere 45 and the push plate 46 disposed between the spring holder 44 and the seal plate 16, and the push plate 46 which is disposed in a compressed state between the spring holder 44 and the spring cover 33 immovable with respect to the valve pair 11. A disc spring 47 is provided for pressing the valve spring 11 toward the valve body 11. The fixed end 81 of the laminated piezoelectric actuator 80 is supported immovably and detachably with respect to the valve body 11 via a valve bonnet 32 fixed to the valve body 11. The metal plate 162 is made of a nickel chrome alloy, and the seal plate pressing body 41 is made of a titanium aluminum alloy. The spring holder 44, the push plate 46 and the spring cover 33 are made of stainless steel. The materials of the components that make up the laminated piezoelectric actuator valve are:
Non-magnetic material with low gas emission. They are also constructed by combining different thermal expansion materials to minimize the effects of temperature changes.

【0026】積層圧電アクチュエータ80に電圧が印加
されないとき、皿バネ47の弾性力がバネホルダー4
4、球体45及びプッシュプレート46を介してシール
板16へ伝達されシール板16を弁座18へ押圧し、そ
れによりシール板16のゴム膜161とシール面66の
間に真空シールが形成される。図15は、積層圧電アク
チ 図5及び図12に示すように、シール板押圧体41
は、支持プレート39を貫通して配置するため長穴41
1が開けられる。シール板押圧体41の下端は、皿バネ
47及びバネカバー33の内方を通って伸長し、バネホ
ルダー44に固着される。バネホルダー44とバルブ本
体11との間には、球体45、プッシュプレート46、
及びシール板16が順に配置される。シール板16は、
図10に示すように、円板部分163、外周平面部分1
65、及び両者の間の円錐部分164を備え自己復元力
を有する金属板162、並びにシール板円板部分に形成
されたゴム膜161から成る。ゴム膜161は、円板部
分にゴムを加硫蒸着し形成される。金属板162の外周
平面部分は、バルブ本体11とバルブボンネット38に
より挟持されバルブ本体11に密封固定される。
When no voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 80, the elastic force of the disc spring 47
4, transmitted to the seal plate 16 via the sphere 45 and the push plate 46 to press the seal plate 16 against the valve seat 18, whereby a vacuum seal is formed between the rubber film 161 of the seal plate 16 and the seal surface 66. . FIG. 15 shows a laminated piezoelectric actuator, as shown in FIG. 5 and FIG.
Are elongated holes 41 to be disposed through the support plate 39.
1 can be opened. The lower end of the seal plate pressing body 41 extends through the inside of the disc spring 47 and the spring cover 33 and is fixed to the spring holder 44. Between the spring holder 44 and the valve body 11, a sphere 45, a push plate 46,
And the seal plate 16 are arranged in order. The sealing plate 16
As shown in FIG. 10, the disk portion 163 and the outer peripheral flat portion 1
65, a metal plate 162 having a conical portion 164 between them and having a self-restoring force, and a rubber film 161 formed on a sealing plate disk portion. The rubber film 161 is formed by vulcanizing and depositing rubber on a disk portion. An outer peripheral flat portion of the metal plate 162 is sandwiched between the valve body 11 and the valve bonnet 38 and is hermetically fixed to the valve body 11.

【0027】図15は、アクチュエータ80に電圧が印
加されるとき、シート板16の円板部分163が弾性力
により弁座18から離間し、第1流路62と第2流路6
8が連通される様子を示す。積層圧電アクチュエータ8
0に電圧が印加されると、積層圧電アクチュエータ80
の可動端82が変移し、バネホルダー44が弁座18か
ら離間する方向へ皿バネ47の弾性力に抗して移動さ
れ、シール板16がそれ自体の付勢力(弾性力)により
球体45、プッシュプレート46及びシール板の円板部
分163を移動し、円板部分163を弁座18から離間
させ、第1流路62と第2流路68を連通させる。
FIG. 15 shows that when a voltage is applied to the actuator 80, the disk portion 163 of the seat plate 16 is separated from the valve seat 18 by elastic force, and the first flow path 62 and the second flow path 6
8 shows how they are communicated. Multilayer piezoelectric actuator 8
0, a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 80
The movable end 82 is displaced, and the spring holder 44 is moved in a direction away from the valve seat 18 against the elastic force of the disc spring 47, and the sealing plate 16 is moved by the biasing force (elastic force) of itself to the sphere 45, By moving the push plate 46 and the disk portion 163 of the seal plate, the disk portion 163 is separated from the valve seat 18, and the first flow path 62 and the second flow path 68 are communicated.

【0028】図5及び図12に示すように、バルブ本体
11は、第1流路62を積層圧電アクチュエータ80の
長手方向のバルブ軸線21に垂直方向に伸長する管に連
通させる入側管継手63、第2流路68をバルブ軸線に
垂直方向に伸長する管に連通させる出側横管継手67、
及び第2流路68をバルブ軸線と同方向に伸長する管に
連通させる出側縦管継手70を備える。
As shown in FIGS. 5 and 12, the valve body 11 has an inlet pipe joint 63 for connecting the first flow path 62 to a pipe extending in a direction perpendicular to the longitudinal valve axis 21 of the laminated piezoelectric actuator 80. An outlet horizontal pipe joint 67 for communicating the second flow path 68 with a pipe extending in a direction perpendicular to the valve axis;
And an outlet vertical pipe joint 70 for communicating the second flow path 68 with a pipe extending in the same direction as the valve axis.

【0029】図14は、積層圧電アクチュエータ80へ
電圧を印加する回路図であり、積層圧電アクチュエータ
80と電源90は、充電抵抗91及び過電圧から積層圧
電アクチュエータ80を保護する保護抵抗87を介して
接続される。また電源及び充電抵抗と並列に短絡抵抗
(放電抵抗)89を備える短絡回路が設けられる。切り
替えスイッチ88により積層圧電アクチュエータ80に
電圧を供給しないとき、短絡回路を閉じて積層圧電アク
チュエータ80を短絡させる。積層圧電アクチュエータ
80の端子を短絡することにより積層圧電アクチュエー
タの電気容量に貯蔵された電荷が零に成り、積層圧電ア
クチュエータのヒステリシスが解除される。
FIG. 14 is a circuit diagram for applying a voltage to the laminated piezoelectric actuator 80. The laminated piezoelectric actuator 80 and the power supply 90 are connected via a charging resistor 91 and a protective resistor 87 for protecting the laminated piezoelectric actuator 80 from overvoltage. Is done. Further, a short circuit including a short circuit resistor (discharge resistor) 89 is provided in parallel with the power supply and the charging resistor. When no voltage is supplied to the multilayer piezoelectric actuator 80 by the changeover switch 88, the short circuit is closed to short-circuit the multilayer piezoelectric actuator 80. By short-circuiting the terminals of the multilayer piezoelectric actuator 80, the electric charge stored in the capacitance of the multilayer piezoelectric actuator becomes zero, and the hysteresis of the multilayer piezoelectric actuator is released.

【0030】図5に示すように、皿バネ47の付勢力
(弾性力)は、バネカバー33がバルブボンネット32
及びボンネット38に固定され、バルブカバー44、球
継手の球体45、及びプッシュプレート46を介し、シ
ール板16を弁座18へ押圧する。このときシール板1
6は、バルブ本体11の弁座18に密着されガスの流れ
を閉ざす。シール板16の外周平面部分165がバルブ
本体11に気密に保持されるので、併せて大気圧側、第
2流路側(出側、真空側)及び第1流路側(入側、ガス
圧側)との間に真空シールが形成される。
As shown in FIG. 5, the urging force (elastic force) of the disc spring 47 is such that the spring cover 33
The seal plate 16 is pressed to the valve seat 18 via the valve cover 44, the ball joint sphere 45, and the push plate 46. At this time, the sealing plate 1
Numeral 6 is in close contact with the valve seat 18 of the valve body 11 to shut off the gas flow. Since the outer peripheral flat portion 165 of the seal plate 16 is held in the valve body 11 in an air-tight manner, the outer peripheral flat portion 165 is connected to the atmospheric pressure side, the second flow path side (outside, vacuum side) and the first flow path side (inlet side, gas pressure side). A vacuum seal is formed between them.

【0031】図11は、積層圧電アクチュエータの形状
の一例を示す外形図である。積層圧電アクチュエータ8
0は、図5及び図13に示すように、シール板押圧体4
1内に収納され、調整ナット49をねじ込むと積層圧電
アクチュエータが収縮しないことから、ねじ込んだピッ
チ分だけシール板押圧体41が引き上げられる。しか
し、調整ナット49をねじ込むと、積層圧電アクチュエ
ータ80の下端の長穴411が支持プレート39底部に
当たり、支持プレート39がバルブボンネット38に固
定されているため、閉めすぎないような保護構造になっ
ている。ロックナット48は、調整ナット49の調整後
に固定する。このような構造により、バルブを分解する
ことなく、大気圧側から調整ナット等を調整することに
より、バルブ本体の弁座18とシール板16の間隙が調
整可能である。
FIG. 11 is an external view showing an example of the shape of the laminated piezoelectric actuator. Multilayer piezoelectric actuator 8
0 is the seal plate pressing member 4 as shown in FIGS.
When the adjustment nut 49 is screwed in, the laminated piezoelectric actuator does not contract, so that the seal plate pressing body 41 is pulled up by the screwed pitch. However, when the adjustment nut 49 is screwed in, the long hole 411 of the lower end of the laminated piezoelectric actuator 80 hits the bottom of the support plate 39, and the support plate 39 is fixed to the valve bonnet 38. I have. The lock nut 48 is fixed after the adjustment nut 49 is adjusted. With such a structure, the gap between the valve seat 18 of the valve body and the seal plate 16 can be adjusted by adjusting the adjustment nut and the like from the atmospheric pressure side without disassembling the valve.

【0032】図13の積層圧電アクチュエータバルブの
部品立体図に示ように、この積層圧電アクチュエータバ
ルブは、その部品数が従来の圧電素子弁の部品数より少
なく、また設定軸と動作軸合わせ等も容易な構造になっ
ている。積層圧電アクチュエータ80は、大気側に配置
され、シール板のゴム膜161と弁座のシール面66
は、均一に密着されるとともに間隙精度を上げるために
バルブ本体と一体化している。これは、真空リーク対象
箇所の低減及び設定軸と動作軸の合わせを容易にする利
点でもある。図6乃至図9に示すように、バルブ本体1
1には、ガス入口(第1流路62)が1ヶ所、ガス出口
(第2流路68)が2ヶ所付いたバルブ本体で、ガス出口
2ヶ所の内、使用しない出口は、図6のレジューサース
リーブ74及びネジ部75を備える閉止キャップ73を
取り付けることによりガスが流れない構造をしている
(図7及び図8参照)。
As shown in the three-dimensional view of the parts of the laminated piezoelectric actuator valve in FIG. 13, the number of parts of this laminated piezoelectric actuator valve is smaller than that of the conventional piezoelectric element valve, and the setting axis and the operation axis are aligned. It has an easy structure. The laminated piezoelectric actuator 80 is disposed on the atmosphere side, and the rubber film 161 of the seal plate and the seal surface 66 of the valve seat are provided.
Are integrated with the valve body in order to ensure uniform contact and increase gap accuracy. This is also an advantage of reducing the number of locations subject to vacuum leakage and facilitating alignment of the set axis with the operation axis. As shown in FIG. 6 to FIG.
1 has one gas inlet (first flow path 62) and a gas outlet
The (second flow path 68) is a valve body having two locations. Out of the two gas outlets, the unused outlet is provided with a closing cap 73 having a reducer sleeve 74 and a screw portion 75 shown in FIG. It does not flow (see FIGS. 7 and 8).

【0033】図5、図14及び図15に示すように、積
層圧電アクチュエータ80への電圧供給は、電源90か
らコネクタ83、ピン84及びソケット85付きリード
線86にて行える構造である。ボンネット38、シール
板押圧体41、六角ボルト34、調整ナット49、ロッ
クナット48、ピン付きリード線86等が、コネクタ8
3の取り付けられたU字形ブラケット51内に保護され
る形で配置される。U字形ブラケット51は、バルブボ
ンネット32に小ネジ31により固定される。積層圧電
アクチュエータバルブ10は、積層圧電アクチュエータ
80を円筒状のシール板押圧体41(図12)内部に収
納し、コネクター83を介し直流電源と接続し、電圧を
印加する構造を備える。無電圧時は、積層圧電アクチュ
エータ80は、電源回路内の放電抵抗(短絡抵抗)89
を介して短絡し、充電されない。また異常電圧等による
積層圧電アクチュエータ80の不具合防止のため保護抵
抗87が組込まれる。積層圧電アクチュエータ80に直
流電圧を印加すると、積層圧電アクチュエータ80がそ
の長手方向に伸びる変位を生じ(圧電縦効果)、シール
板押圧体41全体が引き上げられ、皿バネ47を縮める
方向に作用し、シール板16がそれ自体の弾性力により
ゴム膜161とバルブ本体の弁座18のシール面66の
間に隙間が生まれて、ガスが流体室64(ガス入口)か
ら第2流路69(ガス出口)へ流れる。
As shown in FIGS. 5, 14 and 15, a voltage can be supplied to the laminated piezoelectric actuator 80 from a power supply 90 by a connector 83, a pin 84 and a lead wire 86 with a socket 85. The bonnet 38, the seal plate pressing body 41, the hexagon bolt 34, the adjustment nut 49, the lock nut 48, the lead wire 86 with pins, etc.
3 is disposed in a protected manner within the attached U-shaped bracket 51. The U-shaped bracket 51 is fixed to the valve bonnet 32 with small screws 31. The laminated piezoelectric actuator valve 10 has a structure in which the laminated piezoelectric actuator 80 is housed inside a cylindrical seal plate pressing body 41 (FIG. 12), connected to a DC power supply via a connector 83, and applies a voltage. When no voltage is applied, the laminated piezoelectric actuator 80 is connected to a discharge resistance (short-circuit resistance) 89 in the power supply circuit.
Short-circuited and not charged. In addition, a protection resistor 87 is incorporated to prevent trouble of the laminated piezoelectric actuator 80 due to an abnormal voltage or the like. When a DC voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator 80, the laminated piezoelectric actuator 80 generates a displacement that extends in the longitudinal direction (piezoelectric longitudinal effect), and the entire seal plate pressing body 41 is pulled up, acting in a direction to contract the disc spring 47, A gap is created between the rubber film 161 and the sealing surface 66 of the valve seat 18 of the valve body by the elastic force of the seal plate 16 itself, and gas flows from the fluid chamber 64 (gas inlet) to the second flow path 69 (gas outlet). ).

【0034】図14は積層圧電アクチュエータ80に電
圧を供給する電源回路の略図である。積層圧電アクチュ
エータ80に電源が接続された状態で、電圧を印加しな
い場合、電源のスイッチ88は、放電抵抗89側に「O
N」されており、積層圧電アクチュエータは、保護抵抗
87を含む短絡回路を構成する。電圧を印加する場合、
放電抵抗側が「OFF」、充電抵抗側が「ON」となって、
保護抵抗87を経て積層圧電アクチュエータ80に指定
電圧が供給される。積層圧電アクチュエータ80は、印
加電圧に応じた変位を生じる構造を有する。
FIG. 14 is a schematic diagram of a power supply circuit for supplying a voltage to the laminated piezoelectric actuator 80. When a voltage is not applied in a state where a power supply is connected to the multilayer piezoelectric actuator 80, the switch 88 of the power supply sets “O” to the discharge resistor 89 side.
N ”, the laminated piezoelectric actuator forms a short circuit including the protection resistor 87. When applying voltage,
The discharge resistance side is “OFF”, the charge resistance side is “ON”,
The specified voltage is supplied to the laminated piezoelectric actuator 80 via the protection resistor 87. The laminated piezoelectric actuator 80 has a structure that generates a displacement according to an applied voltage.

【0035】積層圧電アクチュエータバルブ10は、電
圧が印加されないと、シール板16と弁座18が皿バネ
47の付勢力により均一に密着して、真空シールされて
いる。積層圧電アクチュエータ80に直流電圧を印加す
ると、積層圧電アクチュエータ80がその長手方向に伸
びる変位を生じる。その時、積層圧電アクチュエータの
下端(固定端)81が支持プレート39に支持されてい
ることから支持プレート39側に変位を生じられずに、
調整ナット49を持ち上げる方向に働き、調整ナット4
9が固着されるシール板押圧体41を皿バネ47の付勢
力に抗して上昇させる。球体45及びプッシュプレート
46がシール板16の復元力により上方へ動き、シール
板16とバルブ本体11の弁座面66との間に隙間が生
じ、ガスが流れる。逆に電圧がなくなると、積層圧電ア
クチュエータ80は、縮小する変化を生じ、皿バネ47
の付勢力がシール押圧体41の押圧力を上回り、バネホ
ルダー44等が押し下げられてシール板16とバルブ本
体の弁座18間が密着し、ガスが流れなくなる。
When no voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator valve 10, the seal plate 16 and the valve seat 18 are uniformly adhered to each other by the urging force of the disc spring 47, and are vacuum-sealed. When a DC voltage is applied to the multilayer piezoelectric actuator 80, the multilayer piezoelectric actuator 80 generates a displacement that extends in the longitudinal direction. At this time, since the lower end (fixed end) 81 of the laminated piezoelectric actuator is supported by the support plate 39, no displacement is generated on the support plate 39 side.
Working in the direction of lifting the adjustment nut 49, the adjustment nut 4
The seal plate pressing body 41 to which the fixing member 9 is fixed is raised against the urging force of the disc spring 47. The sphere 45 and the push plate 46 move upward due to the restoring force of the seal plate 16, and a gap is generated between the seal plate 16 and the valve seat surface 66 of the valve body 11, and gas flows. Conversely, when the voltage disappears, the laminated piezoelectric actuator 80 undergoes a contracting change and the disc spring 47
The urging force exceeds the pressing force of the seal pressing body 41, the spring holder 44 and the like are pushed down, and the seal plate 16 and the valve seat 18 of the valve body come into close contact with each other, so that gas does not flow.

【0036】図15は、積層圧電アクチュエータバルブ
10の電圧と流量の関係を示すグラフである。図15の
グラフに示す通り、積層圧電アクチュエータバルブ10
においては、電圧一定値以上でガス流量がほぼ電圧に比
例して増加する。ガス流量は、印加電圧に比例的な特性
を有し、印加電圧の「ON」「OFF」により、連続特性及
びパルス的特性を示すので、積層圧電アクチュエータ8
0への電圧を制御することにより、ガス流量を可変する
ことが可能である。積層圧電アクチュエータ80に不具
合が発生した場合は、電源とコネクタ83を切り離すと
ともに、ピン及びソケット付きリード線86のピン84
をソケット85から外した後、ロックナット48を緩
め、調整ナット49を外すことにより、バルブ本体11
等を分解せずに、容易に積層圧電アクチュエータ80の
交換が可能となる。
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the voltage and the flow rate of the laminated piezoelectric actuator valve 10. As shown in the graph of FIG.
In the above, the gas flow rate increases substantially in proportion to the voltage when the voltage is equal to or higher than the constant value. The gas flow rate has a characteristic proportional to the applied voltage, and exhibits a continuous characteristic and a pulse-like characteristic when the applied voltage is “ON” or “OFF”.
By controlling the voltage to zero, it is possible to vary the gas flow. If a failure occurs in the laminated piezoelectric actuator 80, the power supply is disconnected from the connector 83, and the pins 84 of the lead wires 86 with pins and sockets are disconnected.
Is removed from the socket 85, the lock nut 48 is loosened, and the adjustment nut 49 is removed, whereby the valve body 11 is removed.
It is possible to easily replace the laminated piezoelectric actuator 80 without disassembling.

【0037】図17及び図18は、本発明の積層圧電ア
クチュエータバルブ10の取付け状態例を示す。圧電素
子弁等を使用する設備のガスマニホールド77は、一般
に、水平や垂直に配置されることが多いが、取付ける圧
電素子弁等は、ガスマニホールド77の取り合いフラン
ジにより決定される。特に上向きや横向きのものについ
ては圧電素子弁等の筐体が横向きになったりするため
に、正規な状態で使用するには変換フランジや変換ポー
ト介して取り付けるなどの制限があった。しかし、本発
明の積層圧電アクチュエータバルブ10は、図17又は
図18の取付け状態例に示すようにガスマニホールド7
7の向きに左右されることなく取付けが可能である。即
ち、使用設備の取付け用途に応じてガス出口を選定する
ことにより、バルブ内部の部品重量が皿バネ47の付勢
力やシール板の復元力に影響しないような正規状態に取
付けることができる。それ故、本発明の積層圧電アクチ
ュエータバルブは、より高精度、高速応答のガス流量制
御を行うことができる。ガス流量は、使用目的に応じて
弁座径、積層圧電アクチュエータサイズ等の選択によ
り、決定される。
FIGS. 17 and 18 show an example of the mounting state of the laminated piezoelectric actuator valve 10 of the present invention. In general, the gas manifold 77 of equipment using a piezoelectric element valve or the like is generally arranged horizontally or vertically, but the piezoelectric element valve or the like to be mounted is determined by a fitting flange of the gas manifold 77. In particular, in the case of an upward or sideways one, the housing such as the piezoelectric element valve or the like becomes sideways, so that there is a limitation that it is mounted via a conversion flange or a conversion port when used in a normal state. However, the laminated piezoelectric actuator valve 10 of the present invention has a gas manifold 7 as shown in the mounting state example of FIG. 17 or FIG.
The mounting can be performed without being affected by the direction of 7. That is, by selecting the gas outlet in accordance with the installation purpose of the equipment to be used, it is possible to mount the valve in a normal state such that the weight of parts inside the valve does not affect the urging force of the disc spring 47 and the restoring force of the seal plate. Therefore, the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention can perform gas flow control with higher accuracy and faster response. The gas flow rate is determined by selecting the valve seat diameter, the size of the laminated piezoelectric actuator, and the like according to the purpose of use.

【0038】また、本発明の積層圧電アクチュエータバ
ルブを構成する部品材料は、核融合装置などの磁場雰囲
気で使用されることや材料の放出ガスを考慮して、非磁
性材料及び低放出ガス材料により構成している。特に、
常用温度に変化(摂氏20〜30度)のある状況におい
ては、材料自身の持つ特性(熱膨張係数)に影響をされ
るため、材料の選択が必要となる。そこで、本発明の積
層圧電アクチュエータバルブを構成する部品材料は、異
種の熱膨張係数材料を組み合わせることにより、真空シ
ール性能等に影響のないようにするため、シール板押圧
体41がチタンアルミ合金、それ以外がステンレススチ
ールとしている。しかし、金属シール板については、復
元力の関係からニッケルコバルト合金としている。
The component material constituting the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention is made of a non-magnetic material and a low-emission gas material in consideration of the fact that it is used in a magnetic field atmosphere such as a nuclear fusion device and the gas emission of the material. Make up. In particular,
In a situation where there is a change in the normal temperature (20 to 30 degrees Celsius), it is necessary to select a material because the characteristic (thermal expansion coefficient) of the material itself is affected. Therefore, the component materials constituting the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention are made of a combination of different thermal expansion coefficients so as not to affect the vacuum sealing performance or the like. Others are stainless steel. However, the metal seal plate is made of a nickel-cobalt alloy from the viewpoint of restoring force.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の積層圧電アクチュエータバルブ
は、前記のような積層圧電アクチュエータをガス雰囲気
外に配置して、金属板に成形加硫蒸着したゴム膜の面と
バルブ本体と一体化した弁座のシール面との間でシール
を確実に行うことができる。またバルブ本体を分解する
ことなく、シール板のゴム面と弁座間の当接力の調整が
できる。シール板のゴム面と弁座面間の当接力強化によ
るシートリークの防止、停止の効果を向上させ得る。ま
たシール板の外周平面部分により、メタルタッチにて、
バルブ本体の大気圧側、ガス圧側及び真空側を真空シー
ルできる構造にして真空に対する信頼性、及び、全く、
積層圧電アクチュエータが使用ガスにふれないこと及び
ガス圧の予圧を利用しないことから安全性が向上され
る。あわせて、シール板のゴム面と弁座面の当接するシ
ール面にはガスの予圧を不要とし、積層圧電アクチュエ
ータの変位を直動的に利用することから、構成部品の簡
素化及び設定軸と動作軸合わせの容易になるとともに、
バルブ本体にガス入口1ヶ所に対して、2ヶ所のガス出
口を設けたことにより、バルブの内部部品の自重による
シール性能を考慮することなく、また、変換フランジ等
を要せずに正規な状態で使用できるなどの利用効果を向
上できる。
The laminated piezoelectric actuator valve of the present invention is a valve in which the laminated piezoelectric actuator as described above is disposed outside a gas atmosphere, and the surface of a rubber film formed and vulcanized and deposited on a metal plate is integrated with the valve body. Sealing can be reliably performed with the seal surface of the seat. Further, the contact force between the rubber surface of the seal plate and the valve seat can be adjusted without disassembling the valve body. The effect of preventing and stopping seat leakage by enhancing the contact force between the rubber surface of the seal plate and the valve seat surface can be improved. Also, by metal touch by the outer peripheral flat part of the seal plate,
The structure which can vacuum seal the atmospheric pressure side, gas pressure side and vacuum side of the valve body has reliability against vacuum, and
The safety is improved because the laminated piezoelectric actuator does not touch the used gas and does not use the preload of the gas pressure. In addition, gas preload is not required on the seal surface where the rubber surface of the seal plate and the valve seat surface are in contact with each other, and the displacement of the laminated piezoelectric actuator is used directly. Alignment of motion axes becomes easy,
Providing two gas outlets for one gas inlet in the valve body allows for proper operation without considering the sealing performance of the internal parts of the valve due to its own weight and without the need for a conversion flange. It can improve the utilization effect such as being usable in

【0040】積層圧電アクチュエータの故障や変位量の
増減等の不具合時には、ハンダ付けを外したり、バルブ
を分解することなく交換ができる保守性の向上、及び、
積層圧電アクチュエータが静電容量であるため、使用状
態によっては、残留ひずみ(ヒステリシス)がバルブと
しての性能に影響するため、抵抗を加味するにより、積
層圧電アクチュエータのヒステリシスの解除及び過電圧
保護ができるなどの性能向上ができる。本発明において
は、使用設備の取り付け用途に応じてガス出口が選定さ
れ、バルブ内部の部品重量がバジの付勢力やシール板の
復元力に影響しないような正規状態(バジの付勢力がシ
ール面に垂直にかかる状態)に取付けられ、高精度、高
速応答のガス流量制御ができる。ガス流量は、使用目的
に応じて弁座径、積層圧電アクチュエータサイズ等の選
択により、決定される。また、バネの押圧力が、サファ
イアの球体を介しプッシュプレートへ伝達され、弁座上
のシール板を安定に均一に押圧することができる。
In the event of a failure such as a failure or an increase or decrease in the amount of displacement of the laminated piezoelectric actuator, the maintenance is improved so that the solder can be replaced without disassembling or disassembling the valve.
Since the laminated piezoelectric actuator has a capacitance, the residual strain (hysteresis) affects the performance as a valve depending on the use condition. Therefore, by taking into account the resistance, the hysteresis of the laminated piezoelectric actuator can be released and overvoltage protection can be performed. Performance can be improved. In the present invention, the gas outlet is selected in accordance with the installation purpose of the equipment used, and a normal state (the biasing force of the buzzer is applied to the sealing surface when the weight of the parts inside the valve does not affect the biasing force of the buzzer and the restoring force of the sealing plate) (In a state perpendicular to the surface), and gas flow control with high accuracy and high speed response can be performed. The gas flow rate is determined by selecting the valve seat diameter, the size of the laminated piezoelectric actuator, and the like according to the purpose of use. Further, the pressing force of the spring is transmitted to the push plate via the sapphire sphere, and the seal plate on the valve seat can be stably and uniformly pressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の積層圧電アクチュエータの変位を梃子に
より伝達する積層圧電素子弁の構造図。
FIG. 1 is a structural view of a multilayer piezoelectric element valve that transmits displacement of a conventional multilayer piezoelectric actuator by leverage.

【図2】図2aは、従来のピエゾスタックを用いたノー
マルクローズ型の流量制御バルブの構造図、図2bは、
図2aの流量制御バルブに使用されるダイアフラムの形
状図である。
FIG. 2A is a structural view of a normally closed type flow control valve using a conventional piezo stack, and FIG.
FIG. 2b is a diagram of a diaphragm used in the flow control valve of FIG. 2a.

【図3】本発明の積層圧電アクチュエータバルブの概念
構成図。
FIG. 3 is a conceptual configuration diagram of the laminated piezoelectric actuator valve of the present invention.

【図4】図4a−dは、本発明の実施例の積層圧電クチ
ュエータバルブの外形図であり、図4aは正面図、図4
bは図4aの下方から見た平面図、図4cは図4aの右
方から側面図、図4dは図4cの一部分を除去し上方か
ら見た平面図である。
4A to 4D are external views of a multilayer piezoelectric actuator valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 4A is a front view, and FIG.
4B is a plan view of FIG. 4A as viewed from below, FIG. 4C is a side view of FIG. 4A from the right side, and FIG. 4D is a plan view of FIG.

【図5】図5a−cは、本発明の実施例の積層圧電クチ
ュエータバルブの部分断面構造図であり、図5aは正面
図、図4bは図4aの下方から見た平面図、図4cは図
4aの右方から側面図である。
5A to 5C are partial cross-sectional structural views of the laminated piezoelectric actuator valve according to the embodiment of the present invention. FIG. 5A is a front view, FIG. 4B is a plan view seen from below FIG. 4A, and FIG. Fig. 4b is a side view from the right in Fig. 4a.

【図6】閉止プラグの構造図。FIG. 6 is a structural view of a closing plug.

【図7】本発明の実施例のバルブ本体の部分断面図。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the valve body according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例のバルブ本体の別の部分断面
図。
FIG. 8 is another partial cross-sectional view of the valve body according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例のバルブ本体上面の構造図。FIG. 9 is a structural view of the upper surface of the valve body according to the embodiment of the present invention.

【図10】ゴム膜を形成したフラットタイプシール板の
断面図。
FIG. 10 is a sectional view of a flat type seal plate on which a rubber film is formed.

【図11】図11a−cは、本発明の実施例の積層圧電
クチュエータバルブの外形図であり、図11aは正面
図、図11bはピン付きリード線を取付けた図11a積
層圧電アクチュエータの正面図、図11cは図11aの
右方から見た側面図、図11dは図11bのピンに係合
するソケット付きリード線を取付けたコネクタの外形図
である。
11a to 11c are external views of a laminated piezoelectric actuator valve according to an embodiment of the present invention, FIG. 11a is a front view, and FIG. 11b is a front view of FIG. 11a laminated piezoelectric actuator to which a lead wire with pins is attached. 11c is a side view seen from the right side of FIG. 11a, and FIG. 11d is an outline view of a connector with a socketed lead wire that engages with the pin of FIG. 11b.

【図12】本発明の実施例の積層圧電クチュエータバル
ブの主な使用部品の透視図。
FIG. 12 is a perspective view of main components used in the multilayer piezoelectric actuator valve of the embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例の積層圧電クチュエータバル
ブ組立状態の透視図。
FIG. 13 is a perspective view of the assembled state of the laminated piezoelectric actuator valve according to the embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例の積層圧電クチュエータバル
ブに電圧を供給する回路図。
FIG. 14 is a circuit diagram for supplying a voltage to the laminated piezoelectric actuator valve of the embodiment of the present invention.

【図15】積層圧電アクチュエータに電圧を印加した場
合の状態を示す部分断面図。
FIG. 15 is a partial cross-sectional view showing a state where a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator.

【図16】積層圧電クチュエータバルブの印加電圧に対
するガス流量特性を示すグラフ。
FIG. 16 is a graph showing a gas flow rate characteristic with respect to an applied voltage of a laminated piezoelectric actuator valve.

【図17】本発明の実施例の積層圧電アクチュエータバ
ルブを水平に伸びるガスマホールド取付けた状態を示す
配置図。
FIG. 17 is a layout view showing a state in which a gas manifold which horizontally extends the laminated piezoelectric actuator valve according to the embodiment of the present invention is mounted.

【図18】本発明の実施例の積層圧電アクチュエータバ
ルブを垂直に伸びるガスマホールド取付けた状態を示す
配置図である。
FIG. 18 is a layout view showing a state in which the laminated piezoelectric actuator valve according to the embodiment of the present invention is attached to a vertically extending gas manifold.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:バルブ本体、16:シール板、18:弁座、2
1:バルブ軸線、31:小ネジ、32:バルブボンネッ
ト、33:バネカバー、34:締付ボルト、35:貫通
孔、36:ネジ孔、37:円筒部、38:ボンネット、
39:支持プレート、41:シール板押圧体、42:上
端、43:下端、44:バネホルダー、45:球体、4
6:プッシュプレート、47:皿バネ、48:ロックナ
ット、49:調整ナット、50:押圧機構、51:U字
形ブラケット、52:開口端、53:他端、61:上
面、62:第1流路(入側)、63:入側管継手、6
4:流体室、66:シール面、67:出側横管継手、6
8:第2流路(出側)、69:開口端、70:出側縦管
継手、71:取付面、72:フランジ継手(出側)、7
3:閉止プラグ、74:レジューサースリーブ、75:
ネジ部、77:ガスマニホールド、80:積層圧電アク
チュエータ、81:固定端、82:可動端、83:コネ
クタ、84:ピン、85:ソケット、86:リード線、
87:保護抵抗、88:スイッチ、89:短絡抵抗(放
電抵抗)、90:電源、91:充電抵抗、100:圧電
素子弁、101:入側フランジ、102:ネジ、10
3:バネホルダー、104:バネ押え、105:バネ、
106:シート面、109:Oリング、110:リテー
ナ、111:ガスケット、112:支持部、113:ピ
ン軸、114:アーム、115:ブロック、116:ダ
イアフラム、117:カバー、118:固定ナット、1
19:調整ナット、120:電流導入端子、121:出
側フランジ、122:端子、130:弁機構、141:
ダイアフラム押圧体、161:ゴム膜、162:金属
板、163:円板部分、164:円錐部分、165:外
周平面部分、166:球形部分、182:可動端、20
0:流量制御バルブ、411:下端、412:長穴、4
41:ネジ、621:第1流路横部分、681:第2流
路横部分、682:第2流路縦部分。
11: Valve body, 16: Seal plate, 18: Valve seat, 2
1: Valve axis, 31: Small screw, 32: Valve bonnet, 33: Spring cover, 34: Tightening bolt, 35: Through hole, 36: Screw hole, 37: Cylindrical part, 38: Bonnet,
39: support plate, 41: seal plate pressing body, 42: upper end, 43: lower end, 44: spring holder, 45: sphere, 4
6: push plate, 47: disc spring, 48: lock nut, 49: adjusting nut, 50: pressing mechanism, 51: U-shaped bracket, 52: open end, 53: other end, 61: upper surface, 62: first flow Road (entrance side), 63: entry side fitting, 6
4: fluid chamber, 66: sealing surface, 67: outlet side horizontal pipe joint, 6
8: second flow path (exit side), 69: open end, 70: exit vertical pipe joint, 71: mounting surface, 72: flange joint (exit side), 7
3: Closing plug, 74: Reducer sleeve, 75:
Screw part, 77: gas manifold, 80: laminated piezoelectric actuator, 81: fixed end, 82: movable end, 83: connector, 84: pin, 85: socket, 86: lead wire,
87: protection resistance, 88: switch, 89: short-circuit resistance (discharge resistance), 90: power supply, 91: charging resistance, 100: piezoelectric element valve, 101: entrance flange, 102: screw, 10
3: spring holder, 104: spring holder, 105: spring,
106: seat surface, 109: O-ring, 110: retainer, 111: gasket, 112: support, 113: pin shaft, 114: arm, 115: block, 116: diaphragm, 117: cover, 118: fixing nut, 1
19: adjustment nut, 120: current introduction terminal, 121: outlet flange, 122: terminal, 130: valve mechanism, 141:
Diaphragm pressing body, 161: rubber film, 162: metal plate, 163: disk portion, 164: conical portion, 165: outer peripheral flat portion, 166: spherical portion, 182: movable end, 20
0: Flow control valve, 411: Lower end, 412: Slot, 4
41: screw, 621: first channel horizontal portion, 681: second channel horizontal portion, 682: second channel vertical portion.

フロントページの続き (72)発明者 平塚 一 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の1 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 三代 康彦 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の1 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 杉原 孝治 東京都田無市谷戸町二丁目1番1号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 横川 伸久 東京都田無市谷戸町二丁目1番1号 住友 重機械工業株式会社田無製造所内 (72)発明者 小沢 和雄 神奈川県相模原市南橋本一丁目20番2号 フィッシャー・ローズマウント ジャパン 株式会社内 Fターム(参考) 3H051 AA01 BB02 BB03 CC11 CC12 FF01 FF09 3H062 AA02 AA12 BB28 BB30 BB31 BB33 CC05 CC07 EE06 FF39 HH02 HH06 3H066 AA01 BA17 BA18 BA19 Continuing from the front page (72) Inventor Kazumi Hiratsuka 1 at 801 Mukaiyama, Oji, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Pref. Japan Atomic Energy Research Institute Naka Institute (72) Inventor Yasuhiko Yatsushiro 1-801, Mukaiyama, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Japan 1 At the Nuclear Research Institute Naka Research Institute (72) Koji Sugihara, 2-1-1 Tanidocho, Tanashi-shi, Tokyo Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Tanashi Factory (72) Inventor Nobuhisa Yokokawa 2-1-1, Yatocho, Tanashi-shi, Tokyo No. Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Tanashi Factory (72) Inventor Kazuo Ozawa 1-20-2 Minamihashimoto, Sagamihara-shi, Kanagawa Prefecture Fischer Rosemount Japan Co., Ltd. AA02 AA12 BB28 BB30 BB31 BB33 CC05 CC07 EE06 FF39 HH02 HH06 3H066 AA01 BA17 BA18 BA19

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バルブ本体の上面に形成される弁座、弁
座を覆うように配置されるシール板、及びシール板を弁
座のシール面へ押圧可能な押圧機構を備え、押圧機構
は、積層圧電アクチュエータを備えその変形に応じてシ
ール板を弁座のシール面へ押圧するものであり、前記弁
座は、第2流路の開口端のまわりに配置されるシール面
及びシール面の外側に形成される上方開放の流体室を備
え、流体室はバルブ本体中へ伸長する第1流路へ連通さ
れ、シール板は、少なくとも弁座のシール面に対面する
部分にゴム膜を備えた金属板から成り、ゴム膜をシール
面から離間する方向へ作用する弾性力を有することを特
徴とする積層圧電アクチュエータバルブ。
1. A valve seat formed on an upper surface of a valve body, a sealing plate disposed to cover the valve seat, and a pressing mechanism capable of pressing the sealing plate against a sealing surface of the valve seat. A laminated piezoelectric actuator which presses a seal plate against a seal surface of a valve seat in accordance with the deformation thereof, wherein the valve seat is arranged around an open end of the second flow path and an outer side of the seal surface. The fluid chamber is connected to a first flow path extending into the valve body, and the seal plate has a rubber film at least at a portion facing the sealing surface of the valve seat. A laminated piezoelectric actuator valve comprising a plate and having an elastic force acting in a direction separating a rubber film from a sealing surface.
【請求項2】 前記金属板は、円板部分、外周平面部分
及び両部分を連結する円錐部分を含み、ゴム膜は、円板
部分にゴムを加硫蒸着して形成されたものであり、バル
ブ本体の弁座のまわりに取付面が配置され、金属板の外
周平面部分が取付面に気密に取付けられることを特徴と
する請求項1の積層圧電アクチュエータバルブ。
2. The metal plate includes a disk portion, an outer peripheral flat portion, and a conical portion connecting both portions, and the rubber film is formed by vulcanizing and depositing rubber on the disk portion. 2. The laminated piezoelectric actuator valve according to claim 1, wherein a mounting surface is disposed around a valve seat of the valve body, and an outer peripheral flat portion of the metal plate is airtightly mounted on the mounting surface.
【請求項3】 前記バルブ本体の上面に固着されるバル
ブボンネット、バルブボンネットに固着されるU字形ブ
ラケット、及びU字形ブラケットに固着される電力供給
用のコネクタを備え、積層圧電アクチュエータのリード
線がピン及びソケットを介しコネクタに接続されること
を特徴とする請求項1又は2の積層圧電アクチュエータ
バルブ。
3. A valve bonnet fixed to an upper surface of the valve body, a U-shaped bracket fixed to the valve bonnet, and a power supply connector fixed to the U-shaped bracket, wherein a lead wire of the laminated piezoelectric actuator is provided. 3. The laminated piezoelectric actuator valve according to claim 1, wherein the valve is connected to a connector via a pin and a socket.
【請求項4】 前記押圧機構は、積層圧電アクチュエー
タの可動端に調整ナットを介して取外し可能に連結され
るシール板押圧体、シール板押圧体に固着されるバネホ
ルダー、バネホルダーとシール板の間に配置される球体
及びプッシュプレート、並びにバネホルダーとバルブ本
体に対し不動のバネカバーの間に圧縮状態に配置されて
プッシュプレート及びシール板をバルブ本体へ向けて押
圧するバネを備え、バルブ本体に固着されるバルブボン
ネットを介して積層圧電アクチュエータの固定端がバル
ブ本体に対し不動に且つ取外し可能に支持されることを
特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項の積層圧電ア
クチュエータバルブ。
4. The pressing mechanism includes a seal plate pressing body detachably connected to a movable end of the laminated piezoelectric actuator via an adjusting nut, a spring holder fixed to the seal plate pressing body, and a space between the spring holder and the seal plate. A sphere and a push plate, and a spring disposed in a compressed state between a spring holder and a spring cover immovable with respect to the valve body to press the push plate and the seal plate toward the valve body, and are fixed to the valve body. The laminated piezoelectric actuator valve according to any one of claims 1 to 3, wherein a fixed end of the laminated piezoelectric actuator is fixedly and detachably supported to the valve body via a valve bonnet.
【請求項5】 前記金属板は、ニッケルコバルト合金で
作られ、シール板押圧体は、チタンアルミ合金で作ら
れ、バネホルダー、プッシュプレート及びバネカバー
は、ステンレススチールで作られ、球体は、サファイア
で作られることを特徴とする請求項4の積層圧電アクチ
ュエータバルブ。
5. The metal plate is made of nickel-cobalt alloy, the seal plate pressing body is made of titanium aluminum alloy, the spring holder, the push plate and the spring cover are made of stainless steel, and the sphere is made of sapphire. 5. The laminated piezoelectric actuator valve of claim 4, wherein the valve is made.
【請求項6】 前記積層圧電アクチュエータに電圧が印
加されないとき、バネの弾性力がバネホルダー、球体及
びプッシュプレートを介してシール板へ伝達されシール
板を弁座へ押圧し、それによりシール板のゴム膜とシー
ル面の間に真空シールが形成され、積層圧電アクチュエ
ータに電圧が印加されるとき、積層圧電アクチュエータ
の可動端が弁座から離間する方向へ運動し弾性力に抗し
てバネホルダーをシール板から離間し、それによりシー
ル板がそれ自体の弾性力により球体及びプッシュプレー
トを移動して弁座から離間し、第1流路と第2流路を連
通することを特徴とする請求項4又は5の積層圧電アク
チュエータバルブ。
6. When no voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator, the elastic force of the spring is transmitted to the seal plate via the spring holder, the sphere and the push plate, and presses the seal plate against the valve seat. When a vacuum seal is formed between the rubber film and the sealing surface, and when a voltage is applied to the laminated piezoelectric actuator, the movable end of the laminated piezoelectric actuator moves in a direction away from the valve seat to move the spring holder against the elastic force. The seal plate moves away from the valve seat by moving the sphere and the push plate by its own elastic force, thereby separating the first flow passage and the second flow passage. 4 or 5 laminated piezoelectric actuator valve.
【請求項7】 前記第1流路を積層圧電アクチュエータ
の長手方向に平行のバルブ軸線に垂直方向に伸長する管
に連通させ得る入側管継手、第2流路をバルブ軸線に垂
直方向に伸長する管に連通させ得る出側横管継手、及び
第2流路をバルブ軸線と同方向に伸長する管に連通させ
得る出側縦管継手をバルブ本体に設けたことを特徴とす
る請求項1乃至6のいずれか1項の積層圧電アクチュエ
ータバルブ。
7. An inlet-side fitting for allowing the first flow path to communicate with a pipe extending in a direction perpendicular to a valve axis parallel to the longitudinal direction of the laminated piezoelectric actuator, and a second flow path extending in a direction perpendicular to the valve axis. The valve main body is provided with an outlet side horizontal pipe joint capable of communicating with a pipe to be connected, and an outlet side vertical pipe joint capable of communicating the second flow path with a pipe extending in the same direction as the valve axis. 7. The laminated piezoelectric actuator valve according to any one of items 6 to 6.
【請求項8】 積層圧電アクチュエータと電源の間を過
電圧から積層圧電アクチュエータを保護する保護抵抗を
介して電気的に接続し、また短絡抵抗を備える積層圧電
アクチュエータの短絡回路を設け、積層圧電アクチュエ
ータに電圧を供給しないとき、短絡回路を閉じて積層圧
電アクチュエータを短絡させ、積層圧電アクチュエータ
のヒステリシスを解除できるようにしたことを特徴とす
る請求項1乃至7のいずれか1項の積層圧電アクチュエ
ータバルブ。
8. A multilayer piezoelectric actuator is electrically connected between a multilayer piezoelectric actuator and a power supply via a protection resistor for protecting the multilayer piezoelectric actuator from overvoltage, and a short circuit of the multilayer piezoelectric actuator having a short-circuit resistance is provided. 8. The multi-layer piezoelectric actuator valve according to claim 1, wherein when no voltage is supplied, the short-circuit is closed to short-circuit the multi-layer piezoelectric actuator to release the hysteresis of the multi-layer piezoelectric actuator.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010190430A (en) * 2010-05-28 2010-09-02 Fujikin Inc Piezoelectric element driven metal diaphragm control valve
WO2014156043A1 (en) * 2013-03-26 2014-10-02 株式会社フジキン Flow rate control valve for flow rate control device
EP2690519A3 (en) * 2012-07-27 2017-06-07 Robert Bosch Gmbh Energy-independent radiator regulating valve with linear piezo motor
CN114602733A (en) * 2022-03-01 2022-06-10 深圳市腾盛精密装备股份有限公司 Dispensing device and dispensing method thereof

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010190430A (en) * 2010-05-28 2010-09-02 Fujikin Inc Piezoelectric element driven metal diaphragm control valve
EP2690519A3 (en) * 2012-07-27 2017-06-07 Robert Bosch Gmbh Energy-independent radiator regulating valve with linear piezo motor
WO2014156043A1 (en) * 2013-03-26 2014-10-02 株式会社フジキン Flow rate control valve for flow rate control device
JP2014190387A (en) * 2013-03-26 2014-10-06 Fujikin Inc Flow control valve for flow controlling device
CN105190142A (en) * 2013-03-26 2015-12-23 株式会社富士金 Flow rate control valve for flow rate control device
CN105190142B (en) * 2013-03-26 2017-04-05 株式会社富士金 The flow control valve of volume control device
CN114602733A (en) * 2022-03-01 2022-06-10 深圳市腾盛精密装备股份有限公司 Dispensing device and dispensing method thereof
CN114602733B (en) * 2022-03-01 2022-08-30 深圳市腾盛精密装备股份有限公司 Dispensing device and dispensing method thereof

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