JP2516824Z - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えばマスフローコントローラなどの流量制御部に用いられる制御
弁に関する。 〔従来の技術〕 上記制御弁においては、弁口を開閉する弁体をピエゾスタックの歪力により押
圧駆動するものが実用化されるに至っている。 第６図は従来の制御弁におけるピエゾスタックの保持構造を概略的に示すもの
で、同図において、61は複数のピエゾ素子(圧電素子)を積層してなるピエゾスタ
ックで、制御弁の本体ブロック62に上面に立設されたバルブケース63内に収納さ
れている。64はバルブケース63の上部に螺着される調整ナットで、ピエゾスタッ
ク61の上部固定部61Aを固定するものである。65はピエゾスタック61の下部可動
部61Bの下面に当接するようにして設けられる弁体で、例えばダイヤフラム66に
よって弾性的に保持されている。 而して、ピエゾスタック61に所定の直流電圧が印加されると、ピエゾスタック
61の各ピエゾ素子がそれぞれ歪んで、下部可動部61Bが下方に変位し、このとき
の押圧力により弁体65が下降し、弁口67の開き具合が調節されるのである。なお
、68はオリフィスブロック、69は流体流路である。 〔考案が解決しようとする課題〕 ところで、このようにピエゾスタック61の歪力により弁体65を押圧駆動するも のにおいては、ピエゾスタック61の位置設定時並びに位置設定後において、電圧
印加による歪以外の動きが生じないないようにすることが絶対的に要求されるの
であるが、上記従来技術によれば次のような欠点がある。 即ち、上記ピエゾスタック61においては、その上部固定部61A及び下部可動部6
1Bは何れも水平な平面に形成してあり、それぞれ調整ナット64の下面及び弁体65
の上面に当接するようにしてあるので、上記上部固定部61A及び下部可動部61Bの
平行度が完全でなかったり、バルブケース63の垂直度が十分でない場合には、例
えば第６図において仮想線で示すように、下部可動部61Bと弁体65とが所謂片当
たりとなって、ピエゾスタック61の歪出力が完全に弁体65に伝達されず、この結
果、弁体が設定した通りに稼動せず、所定の流量制御に支障をきたすことがある
。また、振動などの外力で設定値がずれることもある。 本考案は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的とするところは、
ピエゾスタックを、電圧印加による歪以外の動きが生じないないように保持する
ことにより、その歪出力を確実に弁体に伝達できるようにした制御弁を提供する
ことにある。 〔課題を解決するための手段〕 上述の目的を達成するため、本考案に係る制御弁は、弁口を開閉する弁体をピ
エゾスタックの歪力により押圧駆動するようにした制御弁において、前記ピエゾ
スタックの上部固定部を球面とし、リング状のテーパ面で支持するか、または、
前記ピエゾスタックの上部固定部をテーパ面とし、リング状の球面で支持し、前
記ピエゾスタックの下部可動部を球面軸受部を介して弁体に結合した点に特徴が
ある。 〔作用〕 上記構成によれば、ピエゾスタックの上部固定部を球面とし、リング状のテー
パ面で支持するか、または、前記ピエゾスタックの上部固定部をテーパ面とし、
リング状の球面で支持しているので、ピエゾスタックが上方または左右方向の力
を受けても殆どその動きが制限される。そして、上部固定部、下部可動部の面に
おける平行度やピエゾスタックを収納するケースの垂直度が完全でなくても均等
な接触面が得られると共に、下部可動部を球面軸受部を介して弁体に結合してい るので、ピエゾスタックが左右方向の力を受けたり、前記平行度や垂直度が完全
でなくてもピエゾスタックの歪出力を確実に弁体に伝達することができ、上記目
的は完全に達成される。 〔実施例〕 以下、本考案の実施例を、図面に基づいて説明する。 第１図は所謂ノルマルオープンタイプのマスフローコントローラの一例を示し
、同図において、１は本体ブロック、２，３は本体ブロック１に形成された流体
入口，流体出口である。４は流体入口２と流体出口３との間に形成される流体流
路で、マスフローメータ部５と流量制御部としての制御弁６とが設けてある。尚
、図示する例においては、マスフローメータ部５が制御弁６よりも上流側に設け
てあるが、この配置を逆にしてもよい。 前記マスフローメータ部５は、流体流路４に臨むように開設された測定流路入
口７と測定流路出口８との間を接続する例えば薄肉毛細管よりなる導管９に例え
ば熱式質量流量センサよりなる抵抗体10，10を巻回してなるもので、熱式質量流
量センサ10，10は図外のブリッジ回路に接続してある。11は流体流路４に形成さ
れた定分流比特性を有するバイパス部である。 そして、前記制御弁６は、次のように構成されている。即ち、前記バイパス部
11よりも下流側の流体流路４に弁口12を備えたオリフィスブロック13が設けられ
ると共に、弁頭部14とプランジャ部15とからなり、弁口12の開度を調節する弁体
16が弁頭部14を弁口12に近接した状態で設けられている。そして、この弁体16は
本体ブロック１の上部に設けられた弁ブロック17の下部空間内に設けられた金属
製のダイヤフラム18によって、通常時、オリフィスブロック13との間に若干の隙
間が形成されるように、上下動自在に保持されている。19はダイヤフラム18と、
プランジャ部15に固着されたばね受け20との間に介装されたばねである。 21は弁体16を所定の方向に押圧駆動するピエゾスタックで、複数のピエゾ素子
を積層して形成してあり、弁ブロック17に螺着された筒状のバルブケース22内に
収容されている。このピエゾスタック21のバルブケース22内における保持構造に
ついて、第２図をも参照しながら説明する。 前記ピエゾスタック21の上部固定部である肩部23は斜め下方に傾斜した所謂テ ーパ面に形成してある。そして、バルブケース22の上部外周に形成したねじ部に
螺着されるユニオンナット形状の調整ナット24のつば部25のリング状の内部当接
面26を球面状に形成して、この内部当接面26と前記ピエゾスタック21の上部固定
部23とを当接させてある。 また、ピエゾスタック21の下部可動部27の下面中央には円錐形状の凹み28が形
成してあり、一方、弁体16のブランジャ部15の上面中央には前記凹み28と上下対
称の逆円錐形状の凹み29が形成してあり、これら両凹み28，29に挟持されるよう
にして真球30を介装して球面軸受部31が前記下部可動部27とプランジャ部15との
間に形成されている。 なお、第１図において、32はロックナット、33〜39はシール部材としての金属
製Ｏリングである。 而して、上記構成において、ピエゾスタック21の上部固定部23がテーパ面に形
成され、リング状の球面で支持されているので、ピエゾスタック21が上方または
左右方向の力を受けても殆どその動きが制限される。そして、上部固定部23、下
部可動部27の面における平行度やピエゾスタック21を収納するケース22の垂直度
が完全でなくても均等な接触面が得られると共に、下部可動部27を球面軸受部31
を介して弁体16に結合しているので、ピエゾスタック21が左右方向の力を受けた
り、前記平行度や垂直度が完全でなくてもピエゾスタック21の歪出力を確実に弁
体16に伝達することができるのである。 本考案は上述の実施例に限られるものではなく、種々に変形して実施すること
ができる。 即ち、第３図に示すように、ピエゾスタック21の上部固定部23を球面状に形成
する一方、調整ナット24のつば部25の内部当接面26をテーパ面に形成し、さらに
、下部可動部27の下面に形成される凹み28と、弁体16のプランジャ部15の上面に
形成される凹み29のそれぞれを、真球30の外形に沿うような球面状に形成しても
よい。 また、第４図に示すように、プランジャ部15の上部に半円球部40を突設しても
よい。 さらに、本考案は所謂ノルマルクローズタイプのマスフローコントローラにも 適用することができ、第５図はその一構成例を示す。この図において、第１図に
示す符号と同一のものは、同一物または相当物を示す。そして、この図において
、41はガイドブロック、42はばね43によって常時付勢されて、上方のオリフィス
ブロック13に常時当接するノズルブロック、44はプランジャナット、45はシール
部材としての金属製Ｏリングである。 〔考案の効果〕 以上説明したように、本考案においては、弁体を押圧駆動するためのピエゾス
タックの上部固定部を球面とし、リング状のテーパ面で支持するか、または、前
記ピエゾスタックの上部固定部をテーパ面とし、リング状の球面で支持している
ので、ピエゾスタックが上方または左右方向の力を受けても殆どその動きが制限
される。そして、上部固定部および下部可動部の面における平行度やピエゾスタ
ックを収納するケースの垂直度が完全でなくても均等な接触面が得られると共に
、下部可動部を球面軸受部を介して弁体に結合してあるので、ピエゾスタックが
左右方向の力を受けたり、前記平行度や前記垂直度が完全でなくても、ピエゾス
タックの歪出力を確実に弁体に伝達することができる。 すなわち、本考案によれば、弁体を押圧駆動するためのピエゾスタックの上部
固定部および下部可動部においてそれぞれ均等な接触面が得られるので、ピエゾ
スタックを、電圧印加による歪以外の動きが生じないように保持することができ
、従って、その歪出力を弁体に確実に伝達することができ、この種の制御弁の制
御精度が向上する。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は本考案の一実施例を示し、第１図は本考案に係る制御弁を
組み込んだノルマルオープンタイプのマスフローコントローラを示す縦断面図、
第２図はピエゾスタックの保持構造の一例を示す部分断面図である。 第３図はピエゾスタックの保持構造の他の実施例を示す部分断面図である。 第４図はピエゾスタックの下部可動部と弁体との結合構造の他の実施例を示す
部分断面図である。 第５図は本考案に係る制御弁を組み込んだノルマルクローズタイプのマスフロ
ーコントローラを示す縦断面図である。 第６図は従来例を示す断面図である。 ６…制御弁(流量制御部)、12…弁口、16…弁体、21…ピエゾスタック、23…上
部固定部、27…下部可動部、31…球面軸受部。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 弁口を開閉する弁体をピエゾスタックの歪力により押圧駆動するようにした制
   御弁において、前記ピエゾスタックの上部固定部を球面とし、リング状のテーパ
   面で支持するか、または、前記ピエゾスタックの上部固定部をテーパ面とし、リ
   ング状の球面で支持し、前記ピエゾスタックの下部可動部を球面軸受部を介して
   弁体に結合したことを特徴とする制御弁。