JP2022048474A - 圧電式バルブ - Google Patents
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Abstract
【課題】気体排出口のピッチを小さくすることが可能な圧電式バルブを提供する。【解決手段】弁体３５を駆動するアクチュエータ３と、弁体と接離する弁座４２及び排出路４５を有する弁座プレート４と、弁座プレートを収納する本体ケースと、を備え、アクチュエータは、弁座プレートに固定される基部と、基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、基部と一体成形され、圧電素子と並んで第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、圧電素子の他端部及び支持部の先端部と接続され、圧電素子の伸縮に伴って第１長手方向及び第２長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部と、作用部の変位によって駆動される弁体と、を備え、本体ケースは、圧縮気体が供給される気体供給口と、気体供給口から供給された圧縮気体を弁体と弁座との離間によって弁座プレートの排出路を介して排出する気体排出口と、を備える。【選択図】図５
Description
本発明は、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行う圧電式バルブに関する。
従来、圧電素子の変位を利用してバルブの開閉を行い、圧縮気体を噴出する圧電式バルブは、例えば特許文献１に記載されるように周知である。
特許文献１に記載された圧電式バルブは、高速応答性能に優れる圧電素子の特性を利用するアクチュエータを備えるものであり、前記アクチュエータに前記圧電素子の小さな変位をテコの原理に基づき拡大する変位拡大機構を備えるものである。
前記圧電式バルブは、応答性に優れるため、米粒等の粒状物を対象とした光学式選別機のエジェクタバルブに用いて不良品を除去する場合、良品が巻き添えとなって除去されることが少なく、除去された不良品側の不良品混入率が電磁式バルブに比べて高いとの知見を、試験からも、また経験則上も得られている。
ところで、前記圧電式バルブは、前記光学式選別機のエジェクタバルブ等として用いる場合、例えば特許文献２に記載されるように、圧縮エア源から圧縮エアが供給される空間を内部に有するマニホールドに直接連続状に装着され、エジェクタの先端には多数のノズル孔が開口することとなる。
ところが、前記特許文献１に記載された圧電式バルブは、前記アクチュエータを固定した弁座プレートをバルブ本体のケース内に収納するものであり、前記アクチュエータがアーム及び板バネ等を有する複雑な構造の変位拡大機構を備え、前記アクチュエータの厚み幅の寸法を小さくできないために、複数のエア排出口を設ける場合、前記エア排出口のピッチを小さくすることが困難な問題があった。
そこで、本発明は、気体排出口のピッチを小さくすることが可能な圧電式バルブを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、
複数の弁体をそれぞれ個別に平行な面内で駆動する複数のアクチュエータと、
前記複数の弁体とそれぞれ個別に接離する弁座及び排出路を複数有し、前記複数のアクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記複数のアクチュエータのそれぞれは、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記本体ケースは、
当該本体ケース内に圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記複数の弁体と前記複数の弁座との離間によって前記弁座プレートの前記各排出路を介してそれぞれ個別に排出する複数の気体排出口と、
を備えることを特徴する。
複数の弁体をそれぞれ個別に平行な面内で駆動する複数のアクチュエータと、
前記複数の弁体とそれぞれ個別に接離する弁座及び排出路を複数有し、前記複数のアクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記複数のアクチュエータのそれぞれは、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記本体ケースは、
当該本体ケース内に圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記複数の弁体と前記複数の弁座との離間によって前記弁座プレートの前記各排出路を介してそれぞれ個別に排出する複数の気体排出口と、
を備えることを特徴する。
本発明は、
前記弁座プレートが、前記排出路と前記本体ケースの前記気体排出口が連通するように前記本体ケース内に固定されることが好ましい。
前記弁座プレートが、前記排出路と前記本体ケースの前記気体排出口が連通するように前記本体ケース内に固定されることが好ましい。
本発明は、
前記複数のアクチュエータのそれぞれは、前記作用部が、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向であって、前記第１長手方向及び前記第２長手方向を含む平面に平行な面内における変位方向に変位することが好ましい。
前記複数のアクチュエータのそれぞれは、前記作用部が、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向であって、前記第１長手方向及び前記第２長手方向を含む平面に平行な面内における変位方向に変位することが好ましい。
本発明は、
前記弁座プレートが、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は前記弁座部の相対する両側部に設けられ、
前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定されることが好ましい。
前記弁座プレートが、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は前記弁座部の相対する両側部に設けられ、
前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定されることが好ましい。
本発明は、
前記弁座プレートが、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は幅方向が一部重合するように前記弁座部の相対する両側部に互いに齟齬して設けられ、
前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定されることが好ましい。
前記弁座プレートが、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は幅方向が一部重合するように前記弁座部の相対する両側部に互いに齟齬して設けられ、
前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定されることが好ましい。
本発明は、
前記複数の弁座が、前記弁座部の各側において幅方向（前記弁座プレートの厚み幅の方向）に並設されることが好ましい。
前記複数の弁座が、前記弁座部の各側において幅方向（前記弁座プレートの厚み幅の方向）に並設されることが好ましい。
また、上記目的を達成するため、本発明は、
弁体を駆動するアクチュエータと、
前記弁体と接離する弁座及び排出路を有し、前記アクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記アクチュエータは、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記本体ケースは、
当該本体ケース内に圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記弁体と前記弁座との離間によって前記弁座プレートの前記排出路を介して排出する気体排出口と、
を備えることを特徴する。
弁体を駆動するアクチュエータと、
前記弁体と接離する弁座及び排出路を有し、前記アクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記アクチュエータは、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記本体ケースは、
当該本体ケース内に圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記弁体と前記弁座との離間によって前記弁座プレートの前記排出路を介して排出する気体排出口と、
を備えることを特徴する。
本発明は、
前記弁座プレートが、前記排出路と前記本体ケースの前記気体排出口が連通するように前記本体ケース内に固定されることが好ましい。
前記弁座プレートが、前記排出路と前記本体ケースの前記気体排出口が連通するように前記本体ケース内に固定されることが好ましい。
本発明は、
前記アクチュエータは、前記作用部が、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向であって、前記第１長手方向及び前記第２長手方向を含む平面に平行な面内における変位方向に変位することが好ましい。
前記アクチュエータは、前記作用部が、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向であって、前記第１長手方向及び前記第２長手方向を含む平面に平行な面内における変位方向に変位することが好ましい。
本発明は、
前記支持部が、前記第２長手方向に延びる中間部分にくびれ部を有することが好ましい。
前記支持部が、前記第２長手方向に延びる中間部分にくびれ部を有することが好ましい。
本発明は、
前記弁座が、複数の環状凸部内に前記排出路が開口する弁座面を有し、
前記弁体が、前記弁座面の前記複数の環状凸部と接離することが好ましい。
前記弁座が、複数の環状凸部内に前記排出路が開口する弁座面を有し、
前記弁体が、前記弁座面の前記複数の環状凸部と接離することが好ましい。
本発明の圧電式バルブは、前記複数のアクチュエータのそれぞれが、前記弁座プレートに固定される基部と、前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する作用部と、前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備えるので、アクチュエータがシンプルな構造の変位拡大機構を備え、前記アクチュエータの厚み幅の寸法を従来よりも小さくすることができる。
したがって、本発明の圧電式バルブによれば、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチを小さくすることができる。
したがって、本発明の圧電式バルブによれば、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチを小さくすることができる。
また、本発明の圧電式バルブは、前記アクチュエータが、基部と一体成形される支持部を備えるので、部品点数が削減され、前記アクチュエータの組立てが容易となる。
本発明の圧電式バルブは、前記弁座プレートが、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は前記弁座部の相対する両側部に設けられ、前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定されることとすれば、複数のアクチュエータが固定された弁座プレートの厚み幅の寸法を小さくできるので、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチを小さくすることができる。
本発明の圧電式バルブは、前記弁座プレートが、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は幅方向が一部重合するように前記弁座部の相対する両側部に互いに齟齬して設けられ、前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定されることとすれば、前記弁座プレートには、前記弁座部の前記両側部において、前記複数のアクチュエータが前記弁座プレートの厚み幅の方向に一部重合した状態で固定されることとなり、複数のアクチュエータが固定された弁座プレートの厚み幅の寸法をさらに小さくできるので、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチをさらに小さくすることができる。
本発明の圧電式バルブは、前記複数の弁座が、前記弁座部の前記両側部それぞれにおいて、前記弁座プレートの厚み幅の方向に並設されることとすれば、１つの弁座プレートに少なくとも４つのアクチュエータを固定することができるので、アクチュエータ１つ当たりの弁座プレートの厚み幅の寸法を小さくすることができ、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチを小さくすることができる。
本発明の圧電式バルブは、前記アクチュエータが、前記弁座プレートに固定される基部と、前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部と、前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備えるので、アクチュエータがシンプルな構造の変位拡大機構を備え、前記アクチュエータの厚み幅の寸法を従来よりも小さくすることができる。
したがって、本発明の圧電式バルブによれば、複数のアクチュエータを備えることとした場合、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチを小さくすることが可能となる。
したがって、本発明の圧電式バルブによれば、複数のアクチュエータを備えることとした場合、従来の圧電式バルブに比べ、気体排出口のピッチを小さくすることが可能となる。
本発明の圧電式バルブは、前記支持部が、前記第２長手方向に延びる中間部分にくびれ部を有することとすれば、前記作用部の変位を拡大することができる。
本発明の圧電式バルブは、前記弁座が、複数の環状凸部内に前記排出路が開口する弁座面を有し、前記弁体が、前記弁座面の前記複数の環状凸部と接離することとすれば、前記排出路における開口の全体の周長を長くすることで、前記弁体と前記弁座の離間時に、前記排出路を介して前記本体ケースの前記気体排出口から排出される気体の排出量を増加させることができる。
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
＜実施形態１＞
図１は圧電式バルブの斜視図を示す。図２は圧電式バルブの説明図であって側面側から見た図を示す。
本発明の実施形態１において、圧電式バルブ１は、バルブ本体２、後述するアクチュエータ３、及び前記アクチュエータ３が固定された状態で前記バルブ本体２の内部に配設される後述する弁座プレート４を備える。
＜実施形態１＞
図１は圧電式バルブの斜視図を示す。図２は圧電式バルブの説明図であって側面側から見た図を示す。
本発明の実施形態１において、圧電式バルブ１は、バルブ本体２、後述するアクチュエータ３、及び前記アクチュエータ３が固定された状態で前記バルブ本体２の内部に配設される後述する弁座プレート４を備える。
前記バルブ本体２は、後面（図１及び図２では下面）が開口するケースであって、内部には、外部の圧縮気体供給源（図示せず）から圧縮気体の供給を受ける気体圧力室を備える。
また、前記バルブ本体２の前面（図１及び図２では上面）には、圧縮気体源から圧縮気体が供給される空間を内部に有するマニホールド（図示せず）に装着するためのコネクタ部５が設けられる。
また、前記バルブ本体２の前面（図１及び図２では上面）には、圧縮気体源から圧縮気体が供給される空間を内部に有するマニホールド（図示せず）に装着するためのコネクタ部５が設けられる。
前記コネクタ部５の前面には、前記バルブ本体２内に圧縮気体を吸入する気体吸入口５１及び前記圧縮気体を排出する複数の気体排出口５２が開口する。
また、前記バルブ本体２の前面には、前記コネクタ部５の前記気体吸入口５１と連通する気体供給口（図示せず）、及び前記各気体排出口５２と連通する複数の気体排出口（図示せず）が開口する。
前記バルブ本体２の後面はカバー体６により閉鎖され、前記カバー体６には圧電素子に給電するための配線コネクタ６１が配設される。
また、前記バルブ本体２の前面には、前記コネクタ部５の前記気体吸入口５１と連通する気体供給口（図示せず）、及び前記各気体排出口５２と連通する複数の気体排出口（図示せず）が開口する。
前記バルブ本体２の後面はカバー体６により閉鎖され、前記カバー体６には圧電素子に給電するための配線コネクタ６１が配設される。
図３はアクチュエータの説明図を示す。
前記アクチュエータ３は、弁座プレートに固定される基部３１と、前記基部３１の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子３２と、前記基部３１と一体成形され、前記圧電素子３２と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部３３を備える。
前記アクチュエータ３は、弁座プレートに固定される基部３１と、前記基部３１の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子３２と、前記基部３１と一体成形され、前記圧電素子３２と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部３３を備える。
また、前記アクチュエータ３は、前記圧電素子３２の他端部及び前記支持部３３の先端部と接続され、前記圧電素子３２の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部３４、前記作用部３４の先端側であって前記変位する方向の一側面に設けられ、前記作用部３４の前記変位によって駆動される弁体３５を備える。
前記アクチュエータ３は、前記圧電素子３２の伸縮に伴い、前記作用部３４が前記第１長手方向及び前記第２長手方向を含む平面に略平行な面内で、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する。
その際、前記支持部３３の前記第２長手方向に延びる中間部分にくびれ部３３１を設けることで、前記圧電素子３２の伸縮に伴う前記作用部３４の変位を拡大することができる。
その際、前記支持部３３の前記第２長手方向に延びる中間部分にくびれ部３３１を設けることで、前記圧電素子３２の伸縮に伴う前記作用部３４の変位を拡大することができる。
ここで、前記基部３１及び前記支持部３３は、例えばインバー材を含むステンレス材等の金属材料を打ち抜いて一体成形することができる。
前記基部３１及び前記支持部３３を、金属材料を打ち抜いて一体成形すれば、部品点数が削減され、前記アクチュエータ３の組立てが容易となる。
前記基部３１及び前記支持部３３を、金属材料を打ち抜いて一体成形すれば、部品点数が削減され、前記アクチュエータ３の組立てが容易となる。
また、前記基部３１の取付け面には、例えばアルミブロック等からなる連結部材３１１を取付けることができる。
前記基部３１の取付け面に、前記支持部３３よりも線膨張係数の大きな材料からなる連結部材３１１を取付け、前記圧電素子３２を、前記連結部材３１１を介して前記基部３１に取付けることとすれば、温度変化による前記圧電素子３２の熱膨張又は熱収縮の影響を軽減し、又は無くすことができる。
なお、前記連結部材３１１は、前記基部３１の取付け面でなく、前記圧電素子３２と前記作用部３４の間に取り付けることもできる。
前記基部３１の取付け面に、前記支持部３３よりも線膨張係数の大きな材料からなる連結部材３１１を取付け、前記圧電素子３２を、前記連結部材３１１を介して前記基部３１に取付けることとすれば、温度変化による前記圧電素子３２の熱膨張又は熱収縮の影響を軽減し、又は無くすことができる。
なお、前記連結部材３１１は、前記基部３１の取付け面でなく、前記圧電素子３２と前記作用部３４の間に取り付けることもできる。
前記作用部３４は、例えばアルミニウム材等の軽量材料により形成することができる。前記作用部３４をアルミニウム材等の軽量材料により形成することとすれば、前記作用部３４を変位させるうえで好ましい。
また、前記弁体３５は、ゴム製等であって、好ましくは滑性ゴムとすることができる。
また、前記弁体３５は、ゴム製等であって、好ましくは滑性ゴムとすることができる。
なお、前記アクチュエータ３は、前記基部３１と前記作用部３４の間を圧縮部材３６で連結することができる。
圧電素子は引張方向の荷重に対し損傷しやすいが、前記基部３１と前記作用部３４の間を前記圧縮部材３６で連結することとすれば、前記圧電素子３２を前記第１長手方向に圧縮することができるため、前記圧電素子３２の損傷を防止できる。
圧電素子は引張方向の荷重に対し損傷しやすいが、前記基部３１と前記作用部３４の間を前記圧縮部材３６で連結することとすれば、前記圧電素子３２を前記第１長手方向に圧縮することができるため、前記圧電素子３２の損傷を防止できる。
図４は第１弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の斜視図を示す。図５は第１弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の説明図であって、前記第１弁座プレートの側面側から見た図を示す。図６は第１弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の説明図であって、前記第１弁座プレートの前面側から見た図を示す。
本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３を固定した第１弁座プレート４を前記バルブ本体２の内部に収納するものである。
前記第１弁座プレート４は、２つのアクチュエータを取り付けることが可能な弁座プレートの一例であって、中央部分に弁座部４１を有し、前記弁座部４１の相対する両側面にそれぞれ前記アクチュエータ３の前記弁体３５が当接する弁座４２が設けられる。
本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３を固定した第１弁座プレート４を前記バルブ本体２の内部に収納するものである。
前記第１弁座プレート４は、２つのアクチュエータを取り付けることが可能な弁座プレートの一例であって、中央部分に弁座部４１を有し、前記弁座部４１の相対する両側面にそれぞれ前記アクチュエータ３の前記弁体３５が当接する弁座４２が設けられる。
前記第１弁座プレート４の一面側には、前記弁座部４１の一方の側面に対向する位置に前記アクチュエータ３の取り付け部４３が形成される。
また、前記第１弁座プレート４の他面側には、前記弁座部４１の他方の側面に対向する位置に前記アクチュエータ３の取り付け部４４が形成される。
前記２つのアクチュエータ３は、前記各弁体３５が前記各弁座４２に対峙するよう、前記第１弁座プレート４の前記各取り付け部４３，４４に配設されネジにより固定される。
また、前記第１弁座プレート４の他面側には、前記弁座部４１の他方の側面に対向する位置に前記アクチュエータ３の取り付け部４４が形成される。
前記２つのアクチュエータ３は、前記各弁体３５が前記各弁座４２に対峙するよう、前記第１弁座プレート４の前記各取り付け部４３，４４に配設されネジにより固定される。
前記弁座部４１には、前記各弁座４２の弁座面に開口する複数の排出路４５が形成され、前記各排出路４５は前記第１弁座プレート４の前面（図５では上面）に開口する。
前記第１弁座プレート４は、前記２つのアクチュエータ３が固定された状態で前記バルブ本体２の内部に配設され、前記バルブ本体２の前面側から前記前面がネジにより固定されることで、前記各排出路４５が前記バルブ本体２の前面に開口する前記各気体排出口と連通する。
前記第１弁座プレート４は、前記２つのアクチュエータ３が固定された状態で前記バルブ本体２の内部に配設され、前記バルブ本体２の前面側から前記前面がネジにより固定されることで、前記各排出路４５が前記バルブ本体２の前面に開口する前記各気体排出口と連通する。
前記圧電式バルブ１は、閉弁状態において前記アクチュエータ３の前記圧電素子３２に通電すると、前記圧電素子３２が伸長し、前記作用部３４が変位して、前記弁体３５が前記弁座４２から離間して開弁し、前記バルブ本体２に前記気体供給口から供給される圧縮気体を、前記第１弁座プレート４の前記弁座部４１に形成される前記排出路４５を介して前記バルブ本体２の前面に開口する前記気体排出口から排出する。
他方、前記圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３の前記圧電素子３２への通電が解除されると、前記圧電素子３２が収縮し、前記作用部３４が反対方向へ変位して、前記弁体３５が前記弁座４２に着座して閉弁する。
他方、前記圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３の前記圧電素子３２への通電が解除されると、前記圧電素子３２が収縮し、前記作用部３４が反対方向へ変位して、前記弁体３５が前記弁座４２に着座して閉弁する。
本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記第１弁座プレート４が前記バルブ本体２のケース内に幅方向に並んで２つ収納されるものであり、前記バルブ本体２の前面に４つの気体排出口が開口する。
本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３がシンプルな構造の変位拡大機構を備え、前記アクチュエータ３の厚み幅の寸法を従来よりも小さくすることができる。
したがって、本発明の実施形態１における圧電式バルブ１によれば、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
したがって、本発明の実施形態１における圧電式バルブ１によれば、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
また、本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３が、基部３１と一体成形される支持部３３を備えるので、部品点数が削減され、前記アクチュエータ３の組立てが容易となる。
本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記第１弁座プレート４が弁座部４１を有し、前記弁座部４１の両側面に弁座４２が設けられ、前記２つのアクチュエータ３が、前記各弁体３５が前記各弁座４２にそれぞれ対峙するように前記第１弁座プレート４に固定されるので、前記２つのアクチュエータ３が固定された前記第１弁座プレート４の厚み幅の寸法を小さくできる。
したがって、本発明の実施形態１における圧電式バルブ１によれば、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
したがって、本発明の実施形態１における圧電式バルブ１によれば、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
ここで、前記第１弁座プレート４は、前記各弁座４２が、幅方向が一部重合するように前記弁座部４１の前記両側面に互いに齟齬して設けられ、前記２つのアクチュエータ３は、前記各弁体３５が前記各弁座４２にそれぞれ対峙するように前記第１弁座プレート４に固定されている。
したがって、本発明の実施形態１における圧電式バルブ１は、前記第１弁座プレート４には、前記弁座部４１の前記両側面において、前記２つのアクチュエータ３を前記第１弁座プレート４の厚み幅の方向に一部重合した状態で固定することとなり、前記２つのアクチュエータ３が固定された前記第１弁座プレート４の厚み幅の寸法をさらに小さくできるので、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチをさらに小さくすることができる。
なお、図６に示すように、前記第１弁座プレート４の前面に開口する前記各排出路４５は、前記第１弁座プレート４の厚み幅の方向（図６の上下方向）に一列に開口するものではないが、一面において前記各排出路４５の前記開口と連通し、他面において一列に開口する複数の流路を内部に有する中間部材を利用することで、前記バルブ本体２の前面に開口する複数の気体排出口を横一列に揃えることができる。
また、前記バルブ本体２の前面に開口する複数の気体排出口が、前記バルブ本体２の厚み幅の方向に一列に開口するものでない場合、一面において前記各気体排出口の前記開口と連通し、他面において一列に開口する複数の流路を内部に有する中間部材を利用することで、前記コネクタ部５に開口する複数の気体排出口５２を横一列に揃えることができる。
図７は弁座面の説明図であって、前記弁座面を正面側から見た図を示す。
前記第１弁座プレート４の前記弁座部４１に設けられる前記弁座４２には、複数の環状凸部４２１が設けられ、前記各環状凸部４２１内に前記排出路４５が開口する弁座面を有するものとすることができる。ここでは、弁座面に２つの環状凸部４２１を設けた例を示す。また、前記環状凸部４２１内に開口する前記各排出路４５は、前記弁座部４１の内部において１つの排出路４５に合流する。
前記第１弁座プレート４の前記弁座部４１に設けられる前記弁座４２には、複数の環状凸部４２１が設けられ、前記各環状凸部４２１内に前記排出路４５が開口する弁座面を有するものとすることができる。ここでは、弁座面に２つの環状凸部４２１を設けた例を示す。また、前記環状凸部４２１内に開口する前記各排出路４５は、前記弁座部４１の内部において１つの排出路４５に合流する。
前記アクチュエータ３は、前記作用部３４を安定して変位動作させるため、前記作用部３４及び前記弁体３５の長さを短くすることが好ましいが、その場合、前記弁座４２の長さも短くする必要がある。
そこで、前記アクチュエータ３の前記弁体３５が、前記弁座面の複数の前記環状凸部４２１と接離することとすれば、前記弁体３５と前記弁座４２の離間時に、前記バルブ本体２内から圧縮気体が排出される前記排出路４５の開口の全体の周長を長くし、必要な周長を確保することで、前記排出路４５からの圧縮気体の排出量を増加させ、必要な圧縮気体の排出量を確保することができる。
そこで、前記アクチュエータ３の前記弁体３５が、前記弁座面の複数の前記環状凸部４２１と接離することとすれば、前記弁体３５と前記弁座４２の離間時に、前記バルブ本体２内から圧縮気体が排出される前記排出路４５の開口の全体の周長を長くし、必要な周長を確保することで、前記排出路４５からの圧縮気体の排出量を増加させ、必要な圧縮気体の排出量を確保することができる。
＜実施形態２＞
図８は第２弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の斜視図を示す。図９は第２弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の説明図であって、前記第２弁座プレートの側面側から見た図を示す。図１０は第２弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の説明図であって、前記第２弁座プレートの前面側から見た図を示す。
本発明の実施形態２における圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３を固定した第２弁座プレート８を前記バルブ本体２の内部に収納するものである。
前記第２弁座プレート８は、４つのアクチュエータを取り付けることが可能な弁座プレートの一例であって、中央部分に弁座部８１を有し、前記弁座部８１の相対する両側面にそれぞれ前記アクチュエータ３の前記弁体３５が当接する弁座８２が設けられる。
図８は第２弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の斜視図を示す。図９は第２弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の説明図であって、前記第２弁座プレートの側面側から見た図を示す。図１０は第２弁座プレートにアクチュエータを固定した状態の説明図であって、前記第２弁座プレートの前面側から見た図を示す。
本発明の実施形態２における圧電式バルブ１は、前記アクチュエータ３を固定した第２弁座プレート８を前記バルブ本体２の内部に収納するものである。
前記第２弁座プレート８は、４つのアクチュエータを取り付けることが可能な弁座プレートの一例であって、中央部分に弁座部８１を有し、前記弁座部８１の相対する両側面にそれぞれ前記アクチュエータ３の前記弁体３５が当接する弁座８２が設けられる。
前記第２弁座プレート８の一面側には、前記弁座部８１の両方の側面に対向する位置にそれぞれ前記アクチュエータ３の取り付け部８３が形成される。
また、前記第２弁座プレート８の他面側には、前記弁座部８１の両方の側面に対向する位置にそれぞれ前記アクチュエータ３の取り付け部８４が形成される。
前記４つのアクチュエータ３は、前記各弁体３５が前記各弁座８２に対峙するよう、前記第２弁座プレート８の前記各取り付け部８３，８４に配設されネジにより固定される。
また、前記第２弁座プレート８の他面側には、前記弁座部８１の両方の側面に対向する位置にそれぞれ前記アクチュエータ３の取り付け部８４が形成される。
前記４つのアクチュエータ３は、前記各弁体３５が前記各弁座８２に対峙するよう、前記第２弁座プレート８の前記各取り付け部８３，８４に配設されネジにより固定される。
前記弁座部８１には、前記弁座８２の弁座面に開口する複数の排出路８５が形成され、前記各排出路８５は前記第２弁座プレート８の前面（図９では上面）に開口する。
前記第２弁座プレート８は、前記４つのアクチュエータ３が固定された状態で前記バルブ本体２の内部に配設され、前記バルブ本体２の前面側から前記前面がネジにより固定されることで、前記各排出路８５が前記バルブ本体２の前面に開口する前記各気体排出口と連通する。
前記第２弁座プレート８は、前記４つのアクチュエータ３が固定された状態で前記バルブ本体２の内部に配設され、前記バルブ本体２の前面側から前記前面がネジにより固定されることで、前記各排出路８５が前記バルブ本体２の前面に開口する前記各気体排出口と連通する。
本発明の実施形態２における圧電式バルブ１は、前記第２弁座プレート８が前記バルブ本体２のケース内に１つ収納されるものであり、前記バルブ本体２の前面に４つの気体排出口が開口する。
本発明の実施形態２における圧電式バルブ１も、実施形態１における圧電式バルブ１と同様、前記アクチュエータ３を備えるものであり、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
また、本発明の実施形態２における圧電式バルブ１も、前記アクチュエータ３の組立てが容易となる。
本発明の実施形態２における圧電式バルブ１は、前記第２弁座プレート８が弁座部８１を有し、前記弁座部８１の両側面に弁座８２が設けられ、前記４つのアクチュエータ３が、前記各弁体３５が前記各弁座８２にそれぞれ対峙するように前記第２弁座プレート８の両面に２つずつ固定されるので、前記４つのアクチュエータ３が固定された前記第２弁座プレート８の厚み幅の寸法を小さくできる。
したがって、本発明の実施形態２における圧電式バルブ１によっても、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
したがって、本発明の実施形態２における圧電式バルブ１によっても、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチを小さくすることができる。
ここで、前記第２弁座プレート８においても、前記第１弁座プレート４と同様に、前記各弁座８２を、幅方向が一部重合するように前記弁座部８１の前記両側面に互いに齟齬して並設し、前記４つのアクチュエータ３を、前記各弁体３５が前記各弁座８２にそれぞれ対峙するように前記第２弁座プレート８に固定することができる。
本発明の実施形態２における圧電式バルブ１によっても、前記第２弁座プレート８には、前記弁座部８１の前記両側面において、前記４つのアクチュエータ３を前記第２弁座プレート８の厚み幅の方向に一部重合した状態で固定することができるため、前記４つのアクチュエータ３が固定された前記第２弁座プレート８の厚み幅の寸法をさらに小さくすることができ、従来の圧電式バルブに比べ、前記バルブ本体２の前面に開口する気体排出口のピッチをさらに小さくすることができる。
なお、その場合、前記第２弁座プレート８の前面に開口する前記各排出路８５は、前記第２弁座プレート８の厚み幅の方向（図１０の上下方向）に一列に開口するものとはならないが、前記第１弁座プレート４と同様、前記中間部材を利用することで、前記バルブ本体２の前面に開口する前記各気体排出口、又は、前記コネクタ部５に開口する前記各気体排出口５２を横一列に揃えることができる。
上記本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブは、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態で、弁体が弁座に着座することとしたが、駆動部から供給される電圧等の極性を変更することで、前記圧電素子に電圧が印加されていない状態で、弁体が弁座から離間した状態とすることもできる。
上記本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブは、バルブ本体のケース内に４つのアクチュエータを配設し、前記バルブ本体の前面に４つの気体排出口が開口することとしたが、これに限定されるものでなく、バルブ本体内に１つ以上のアクチュエータを配設することができる。
上記本発明の実施の形態では、２つの弁座プレートを例として説明したが、弁座プレートはこれに限定されるものでなく、例えば、第２弁座プレート８において一面側にのみ２つのアクチュエータの取り付け部を形成することもできる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいてその構成を適宜変更することができる。
本発明の圧電式バルブは、従来の圧電式バルブに比べ、本体ケースが備える気体排出口のピッチを小さくすることが可能であり、例えば粒状物を対象とした光学式選別機のエジェクタバルブなど、様々な用途に利用することができる。
１ 圧電式バルブ
２ バルブ本体
３ アクチュエータ
３１ 基部
３１１ 連結部材
３２ 圧電素子
３３ 支持部
３３１ くびれ部
３４ 作用部
３５ 弁体
３６ 圧縮部材
４ 第１弁座プレート
４１ 弁座部
４２ 弁座
４２１ 環状凸部
４３ 取り付け部
４４ 取り付け部
４５ 排出路
５ コネクタ部
５１ 気体吸入口
５２ 気体排出口
６ カバー体
６１ 配線コネクタ
８ 第２弁座プレート
８１ 弁座部
８２ 弁座
８３ 取り付け部
８４ 取り付け部
８５ 排出路
２ バルブ本体
３ アクチュエータ
３１ 基部
３１１ 連結部材
３２ 圧電素子
３３ 支持部
３３１ くびれ部
３４ 作用部
３５ 弁体
３６ 圧縮部材
４ 第１弁座プレート
４１ 弁座部
４２ 弁座
４２１ 環状凸部
４３ 取り付け部
４４ 取り付け部
４５ 排出路
５ コネクタ部
５１ 気体吸入口
５２ 気体排出口
６ カバー体
６１ 配線コネクタ
８ 第２弁座プレート
８１ 弁座部
８２ 弁座
８３ 取り付け部
８４ 取り付け部
８５ 排出路
Claims (6)
- 複数の弁体をそれぞれ個別に平行な面内で駆動する複数のアクチュエータと、
前記複数の弁体とそれぞれ個別に接離する弁座及び排出路を複数有し、前記複数のアクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記複数のアクチュエータのそれぞれは、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる変位方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記本体ケースは、
圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記複数の弁体と前記複数の弁座との離間によって前記弁座プレートの前記各排出路を介してそれぞれ個別に排出する複数の気体排出口と、
を備えることを特徴する圧電式バルブ。 - 前記弁座プレートは、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は前記弁座部の両側部に設けられ、
前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定される請求項１に記載の圧電式バルブ。 - 前記弁座プレートは、前記弁座及び前記排出路が形成される弁座部を有し、前記複数の弁座は幅方向が一部重合するように前記弁座部の両側部に互いに齟齬して設けられ、
前記複数のアクチュエータは、前記各弁体が前記各弁座にそれぞれ対峙すべく前記弁座プレートに固定される請求項２に記載の圧電式バルブ。 - 弁体を駆動するアクチュエータと、
前記弁体と接離する弁座及び排出路を有し、前記アクチュエータを固定する弁座プレートと、
前記弁座プレートを収納する本体ケースと、を備える圧電式バルブであって、
前記アクチュエータは、
前記弁座プレートに固定される基部と、
前記基部の取付け面に一端部が接続され、第１長手方向に延びる圧電素子と、
前記基部と一体成形され、前記圧電素子と並んで前記第１長手方向と交差する第２長手方向に延びる支持部と、
前記圧電素子の他端部及び前記支持部の先端部と接続され、前記圧電素子の伸縮に伴って、前記第１長手方向及び前記第２長手方向それぞれと異なる方向に変位する作用部と、
前記作用部の前記変位する方向の側に設けられ、前記作用部の変位によって駆動される前記弁体と、を備え、
前記本体ケースは、
圧縮気体が供給される気体供給口と、
前記気体供給口から供給された圧縮気体を前記弁体と前記弁座との離間によって前記弁座プレートの前記排出路を介して排出する気体排出口と、
を備えることを特徴する圧電式バルブ。 - 前記支持部は、前記第２長手方向に延びる中間部分にくびれ部を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電式バルブ。
- 前記弁座は、複数の環状凸部内に前記排出路が開口する弁座面を有し、
前記弁体は、前記弁座面の前記複数の環状凸部と接離する請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電式バルブ。
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