JP4113425B2 - Piezoelectric element driven metal diaphragm type control valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造設備や化学品製造設備等の圧力式流量制御装置に適用される圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁に係り、とりわけ圧電素子の変位を拡大する変位拡大機構を備えたものの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体製造設備や化学品製造設備等では、マスフローコントローラに代えて圧力式流量制御装置が広く活用されて居り、これに適用される圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁としては、例えば特許文献1に記載されたもののが知られている。
ところが、この様なものは、圧電素子を用いているので、ストローク(変位)が非常に小さく大流量の流体を制御する事ができなかった。
【0003】
ところで、制御弁に用いられる梃子を応用した変位拡大機構としては、流体経路中に設けられたもの(特許文献2参照)と、流体経路外に設けられたものが知られて居り、後者のものは、更に次の様に大別される。
(1) 支持体と梃子体とが一体的に形成されてその境部分を薄肉にして弾性変形を容易にしたもの(特許文献3、特許文献4、特許文献5の図4乃至図7参照)。
(2) 支持体と梃子体を別体にすると共に、支持体に梃子体を収容する収容腔を形成して梃子体を収容腔に搖動可能に嵌入したもの(特許文献6参照)。
(3) 支持体と梃子体を別体にして支軸に依り梃子体を搖動可能にしたもの(特許文献5の図1乃至図3参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−310842号公報
【特許文献2】
特開平8−93944号公報
【特許文献3】
特開昭63−199978号公報
【特許文献4】
特公平6−94909号公報
【特許文献5】
特開平11−257452号公報
【特許文献6】
特開平5−99357号公報
【0005】
然しながら、流体経路中に変位拡大機構が設けられたものは、変位拡大機構に依って流体の通流が阻害されると共に、弁自体が大型化する難点があった。
前記(1)のものは、薄肉部を備えているので、経時するに連れてここから折損する可能性があり、耐久性に乏しかった。
前記(2)のものは、梃子体を収容腔に嵌合しているので、この嵌合精度が高くないと、梃子体の搖動が一定化せず、作動が確実でなかった。
前記(2)及び(3)のものは、変位拡大機構として原位置に戻す復帰手段を備えていないので、弁体側の復帰手段に大きな負荷が係り、高速且つ高精度の作動が行なえなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この様に、従来のものは、何れも、一長一短があり、改善が望まれていた。
本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創案されたもので、その課題とする処は、耐久性に富んで高速且つ高精度の作動が行なえる様にした圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁は、基本的には、流入路と流出路とこれらの間に形成された弁座とを備えた弁本体と、弁本体に設けられて弁座に当離座可能な金属ダイヤフラム弁体と、弁本体に昇降可能に設けられて金属ダイヤフラム弁体を作動させる弁棒と、弁棒を駆動する圧電素子と、弁棒と圧電素子との間に設けられて圧電素子の変位を拡大して弁棒に伝達する変位拡大機構とを備えた制御弁に於て、前記変位拡大機構は、弁本体に取付けられた支持体と、上下方向に配された複数の梃子体と、各梃子体の左右端部を交互に支持体に枢支する水平軸と、最下位を除く梃子体の枢支側とは反対側と次段の梃子体の中央部との間に設けられた中間当合体と、最上位の梃子体の中央部と圧電素子との間に設けられた入力当合体と、最下位の梃子体の中央部に昇降及び搖動可能に設けられた可動体と、可動体を弁棒側に所定の圧力で弾圧する定圧弾性体と、可動体と弁棒との間に設けられた出力当合体と、支持体と最下位の梃子体との間に設けられて各梃子体を原位置に戻す定圧弾性体より弾性力が小さい復帰弾性体と、から構成した事に特徴が存する。
【0008】
圧電素子が駆動されると、圧電素子の変位が変位拡大機構に依り拡大され、弁棒を介して金属ダイヤフラム弁体に伝達される。そうすると、金属ダイヤフラム弁体が弁座に当座されて閉弁され、流入路から流出路への流体の通流が遮断される。
逆に、圧電素子の駆動が解除されると、金属ダイヤフラム弁体が自己弾性に依り原形状に復帰される。そうすると、金属ダイヤフラム弁体が弁座から離座されて開弁され、流入路から流出路への流体の通流が許容される。
変位拡大機構は、複数の梃子体と入力当合体と中間当合体と出力当合体とを備えて居り、これらが所謂複数段の梃子作用を為すので、圧電素子の変位を拡大する事ができる。
従って、ストローク(変位)が非常に小さい圧電素子を用いて、大流量の流体を制御する事ができる。
【0009】
変位拡大機構の梃子体は、水平軸に依り支持体に枢支されているので、従来の薄肉部の様に経時するに連れて折損する事がなく、耐久性を高める事ができる。変位拡大機構は、可動体と定圧弾性体とを備えて居り、これらが所謂定圧弾性機能と緩衝機能を発揮するので、金属ダイヤフラム弁体を弁座に一定圧力で当座させてその状態を保持する事ができると共に、金属ダイヤフラム弁体を弁座に緩衝しながら当合させる事ができる。この為、金属ダイヤフラム弁体及び弁座の損傷や摩耗を防止する事ができる。
変位拡大機構は、復帰弾性体を備えて居り、これに依り各梃子体を原位置に戻す事ができるので、金属ダイヤフラム弁体の自己弾性機能を阻害する事がないと共に、金属ダイヤフラム弁体の高速且つ高精度の作動を行なわせる事ができる。
【0010】
梃子体は、上下二つであるのが好ましい。この様にすれば、少ない数でありながら大きな変位量を得る事ができ、所謂コストパフォーマンスの優れたものにする事ができる。
【0011】
出力当合体は、可動体の下面に形成された円錐穴と、弁棒の上面に形成された円錐穴と、これらの間に介挿される球体とを備えているのが好ましい。この様にすれば、可動体の状態に拘わらず可動体の変位を的確に弁棒に伝達する事ができる。
【0012】
出力当合体は、可動体の平坦な下面と、弁棒の上面に形成された円錐穴と、これらの間に介挿される球体とを備えているのが好ましい。この様にすれば、一方の円錐穴を省略できるので、それだけ製作が容易になり、コストの低減を図る事ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第一例に係る圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁を示す縦断側面図。図2は、変位拡大機構付近を示す図1の要部拡大縦断側面図。図3は、変位拡大機構の主要部を示す図1の斜視図である。
【0014】
圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁1は、弁本体2、金属ダイヤフラム弁体3、弁棒4、圧電素子5、変位拡大機構6とからその主要部が構成されている。
【0015】
変位拡大機構6は、弁棒4と圧電素子5との間に設けられて圧電素子5の変位を拡大して弁棒4に伝達するもので、支持体7、梃子体8、水平軸9、中間当合体10、入力当合体11、可動体12、定圧弾性体13、出力当合体14、復帰弾性体15とを備えている。
【0016】
弁本体2は、流入路16と流出路17とこれらの間に形成された弁座18とを備えたもので、この例では、ステンレス鋼製で左右と中央の三つに分割されて居り、これらを合体させるボルト19と、左側と中央の弁本体2に形成された流入路16と、中央と右側の弁本体2に形成された流出路17と、これらに連通して中央の弁本体2に上方が開放して形成された弁室20と、これの内部で流入路16と流出路17との間に形成された上向きの弁座18と、左側と中央の弁本体2間及び中央と右側の弁本体2間に介設されてこれらの位置決めを行なう筒状のガイド21と、これの内側に設けられて流入路16及び流出路17のシールを行なうガスケット22とを備えている。
【0017】
弁本体2は、圧力式流量制御装置用の制御弁として使用されるので、中央の弁本体2に下方が開放して形成されて流出路17に連通するセンサ室23と、これに収容されて流出路17の流体の圧力を検出する圧力センサ24と、センサ室23を閉塞する下蓋25と、これを中央の弁本体2に着脱可能に取付けるボルト26とを備えている。
【0018】
金属ダイヤフラム弁体3は、弁本体2に設けられて弁座18に当離座可能なもので、この例では、ニッケル合金製の二つのダイヤフラムに依り形成して居り、中央部が上方へ僅かに膨出した逆皿形にされている。
金属ダイヤフラム弁体3の外周縁は、ボルト27に依り弁本体2に着脱可能に取付けられて弁室20を閉塞するベース押え28に依り押えアダプタ29を介して押圧固定されている。
【0019】
弁棒4は、弁本体2に昇降可能に設けられて金属ダイヤフラム弁体3を作動させるもので、この例では、ベース押え28を貫通して昇降可能に設けられて居り、ベース押え28との間には円筒状のブッシュ30が介設されている。
弁棒4の下部には、金属ダイヤフラム弁体3の中央部を押圧するダイヤフラム押え31を備えている。
【0020】
圧電素子(ピエゾアクチュエータ)5は、弁本体2に設けられて弁棒4を駆動するもので、この例では、積層型にしてあり、上部にはコネクタ32を備えて居り、支持筒体33の内部に収容されている。
【0021】
支持筒体33は、円筒状を呈し、その下部が変位拡大機構6の支持体7の上部に螺着されてロックナット34に依りロックされていると共に、上部には調整用袋ナット35とこれをロックするロックナット36が螺合されている。
圧電素子5の上部と調整用袋ナット35との間には、これの回動を円滑化する為のベアリング(スラストベアリング)37とベアリング受け38が介設されている。
【0022】
圧電素子5の外側には、保護ケース39が設けられて居り、これの内側には、圧電素子用の制御回路40が設けられている。
【0023】
支持体7は、弁本体2に取付けられたもので、この例では、上方と左方が開放した箱状を呈するレバーボックス41と、これの上方を塞ぐボックスフランジ42と、これらを合体させる適数のボルト43とを備えている。
レバーボックス41は、底壁の中央に形成されて弁棒4に臨む貫孔44と、前後の側壁に対角線上に離間して形成された軸受穴45とを備え、ベース押え28の上部に載置されてボルト46に依り固定されている。
ボックスフランジ42は、中央に螺孔が形成されて居り、支持筒体33の下部が螺着されている。
【0024】
梃子体8は、上下方向に配された複数のもので、この例では、上下二つのものにしてあり、平板状を呈し、上位のものが短くて軸穴47が右端部に形成されていると共に、下位のものが長くて軸穴47が左端部に形成されている。
【0025】
水平軸9は、各梃子体8の左右端部を交互に支持体7に枢支するもので、この例では、梃子体8に呼応して上下二つのものにしてあり、上位の水平軸9は、上位の梃子体8の軸穴47と支持体7の右側上位の軸受穴45に挿通されて上位の梃子体8の右端部を枢支すると共に、下位の水平軸9は、下位の梃子体8の軸穴47と支持体7の左側下位の軸受穴45に挿通されて下位の梃子体8の左端部を枢支する様にしてある。
各水平軸9と支持体7の軸受穴45との間には、ベアリング(ラジアルベアリング)48が介設されている。
【0026】
中間当合体10は、最下位を除く梃子体8の枢支側とは反対側と次段の梃子体8の中央部との間に設けられたもので、この例では、上位の梃子体8の左側下面に窪設された凹溝49と、これに嵌合されて下位の梃子体8の中央から左側寄り上面に当合し得る円柱状のピン50とを備えている。
【0027】
入力当合体11は、最上位の梃子体8の中央部と圧電素子5との間に設けられたもので、この例では、上位の梃子体8の中央部上面に形成された円錐穴51と、これに嵌合されて圧電素子5の下部に付設された半球体52とを備えている。
【0028】
可動体12は、最下位の梃子体8の中央部に昇降及び搖動可能に設けられたもので、この例では、段付軸状を呈し、下位の梃子体8の中央から右側寄りに穿設された段付状の透孔53に下から挿通されると共に、上からビス54が螺着されて透孔53からの抜け止めが為されている。上位の梃子体8の中央下面には、ビス54の頭部との干渉を回避する為の凹所55が形成されている。
【0029】
定圧弾性体13は、可動体12を弁棒4側へ所定の圧力で弾圧させるもので、この例では、複数の皿バネにしてあり、透孔53の大径部に配されて下位の梃子体8と可動体12との間に介設されている。
【0030】
出力当合体14は、可動体12と弁棒4との間に設けられたもので、この例では、可動体12の下面に形成された円錐穴56と、弁棒4の上面に形成された円錐穴57と、これらの間に介挿される球体58とを備えている。
【0031】
復帰弾性体15は、支持体7と最下位の梃子体8との間に設けられて各梃子体8を原位置に戻す定圧弾性体13より弾性力が小さいもので、この例では、圧縮コイルスプリングにしてあり、下位の梃子体8の右側下面に形成されたバネ受穴59に配されて下位の梃子体8と支持体7との間に介設されている。
【0032】
次に、この様な構成に基づいてその作用を述解する。
圧電素子5は、制御回路40からコネクター32を介して開弁信号(入力電圧0〜120V)が入力されると、設定値(0〜60μmの間)だけ伸長する。
圧電素子5が駆動されると、圧電素子5の変位が変位拡大機構6に依り拡大され、弁棒4を介して金属ダイヤフラム弁体3に伝達される。そうすると、金属ダイヤフラム弁体3の中央部が弁座18に当座されて閉弁され、流入路16から流出路17への流体の通流が遮断される。
逆に、圧電素子5への開弁信号が解除されると、圧電素子5が元の長さに戻ると共に、金属ダイヤフラム弁体3が自己弾性に依り原形状に復帰される。そうすると、金属ダイヤフラム弁体3の中央部が弁座18から離座されて開弁され、流入路16から流出路17への流体の通流が許容される。
【0033】
変位拡大機構6は、二つの梃子体8と入力当合体11と中間当合体10と出力当合体14とを備えて居り、これらが所謂複数段の梃子作用を為すので、圧電素子の変位量(0〜60μm)を拡大量(0〜220μm)に拡大する事ができる。
従って、ストローク(変位)が非常に小さい圧電素子5を用いて、大流量の流体を制御する事ができる。
【0034】
変位拡大機構6の梃子体8は、水平軸9に依り支持体7に枢支されているので、従来の薄肉部の様に経時するに連れて折損する事がなく、耐久性を高める事ができる。
変位拡大機構6は、可動体12と定圧弾性体13とを備えて居り、これらが所謂定圧弾性機能と緩衝機能と発揮するので、金属ダイヤフラム弁体3を弁座18に一定圧力で当座させてその状態を保持する事ができると共に、金属ダイヤフラム弁体3を弁座18に緩衝しながら当合させる事ができる。この為、金属ダイヤフラム弁体3及び弁座18の損傷等を防止する事ができる。加えて、可動体12と定圧弾性体13は、出力当合体14の調心機能も発揮し、可動体12の変位を弁棒4に適正に伝達する事ができる。
変位拡大機構6は、復帰弾性体15を備えて居り、これに依り各梃子体8を原位置に戻す事ができるので、金属ダイヤフラム弁体3の自己弾性機能を阻害する事がないと共に、金属ダイヤフラム弁体3の高速且つ高精度の作動を行なわせる事ができる。
【0035】
次に、本発明の第二例を、図4に基づいて説明する。
図4は、本発明の第二例に係る圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁の変位拡大機構付近を示す要部拡大縦断側面図である。
【0036】
第二例は、出力当合体14を、可動体12の平坦な下面60と、弁棒4の上面に形成された円錐穴57と、これらの間に介挿される球体58とで構成し、所謂可動体12の下面に形成していた円錐穴56を割愛した点、が第一例と異なり、その他は、第一例と同様である。
この様なものは、可動体12に円錐穴56を形成する必要がないので、製作が簡単化され、コストの低減を図る事ができる。
【0037】
尚、梃子体8は、先の例では、二つであったが、これに限らず、例えば三つ以上でも良い。
中間当合体10は、先の例では、凹溝49とピン50とで構成したが、これに限らず、例えば上位の梃子体8の左側下面に付設した半球又は半円柱体のみで構成しても良い。
【0038】
【発明の効果】
以上、既述した如く、本発明に依れば、次の様な優れた効果を奏する事ができる。
(1) 弁本体、金属ダイヤフラム弁体、弁棒、圧電素子、変位拡大機構とで構成し、とりわけ変位拡大機構を、弁本体に取付けられた支持体と、上下方向に配された複数の梃子体と、各梃子体の左右端部を交互に支持体に枢支する水平軸と、最下位を除く梃子体の枢支側とは反対側と次段の梃子体の中央部との間に設けられた中間当合体と、最上位の梃子体の中央部と圧電素子との間に設けられた入力当合体と、最下位の梃子体の中央部に昇降及び搖動可能に設けられた可動体と、可動体を弁棒側に所定の圧力で弾圧する定圧弾性体と、可動体と弁棒との間に設けられた出力当合体と、支持体と最下位の梃子体との間に設けられて各梃子体を原位置に戻す定圧弾性体より弾性力が小さい復帰弾性体とを備えたものにしたので、耐久性に富んで高速且つ高精度の作動を行なう事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一例に係る圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁を示す縦断側面図。
【図2】変位拡大機構付近を示す図1の要部拡大縦断側面図。
【図3】変位拡大機構の主要部を示す図1の斜視図。
【図4】本発明の第二例に係る圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁の変位拡大機構付近を示す要部拡大縦断側面図。
【符号の説明】
1…圧電素子駆動式金属ダイヤフラム型制御弁、2…弁本体、3…金属ダイヤフラム弁体、4…弁棒、5…圧電素子、6…変位拡大機構、7…支持体、8…梃子体、9…水平軸、10…中間当合体、11…入力当合体、12…可動体、13…定圧弾性体、14…出力当合体、15…復帰弾性体、16…流入路、17…流出路、18…弁座、19,26,27,43,46…ボルト、20…弁室、21…ガイド、22…ガスケット、23…センサ室、24…圧力センサ、25…下蓋、28…ベース押え、29…押えアダプタ、30…ブッシュ、31…ダイヤフラム押え、32…コネクタ、33…支持筒体、34,36…ロックナット、35…調整用袋ナット、37,48…ベアリング、38…ベアリング受け、39…保護ケース、40…制御回路、41…レバーボックス、42…ボックスフランジ、44…貫孔、45…軸受穴、47…軸穴、49…凹溝、50…ピン、51,56,57…円錐穴、52…半球体、53…透孔、54…ビス、55…凹所、58…球体、59…バネ受穴、60…下面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric element-driven metal diaphragm type control valve applied to a pressure type flow rate control apparatus such as a semiconductor manufacturing facility or a chemical manufacturing facility, and more particularly, provided with a displacement enlarging mechanism that expands the displacement of the piezoelectric element. It relates to the improvement of things.
[0002]
[Prior art]
In recent years, pressure-type flow rate control devices have been widely used instead of mass flow controllers in semiconductor manufacturing equipment, chemical manufacturing equipment, etc., and as a piezoelectric element-driven metal diaphragm type control valve applied thereto, for example,
However, since such a device uses a piezoelectric element, a stroke (displacement) is very small and a fluid having a large flow rate cannot be controlled.
[0003]
By the way, as a displacement enlarging mechanism using an insulator used for a control valve, one provided in a fluid path (see Patent Document 2) and one provided outside a fluid path are known, and the latter one is known. Is further classified as follows.
(1) The support and the insulator are integrally formed, and the boundary portion is thinned to facilitate elastic deformation (see
(2) The support and the insulator are separated from each other, and a housing cavity for accommodating the insulator is formed in the support, and the insulator is inserted into the accommodation cavity so as to be swingable (see Patent Document 6).
(3) The support body and the insulator body are separated from each other, and the insulator body can be moved by a support shaft (see FIGS. 1 to 3 of Patent Document 5).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-310842 [Patent Document 2]
JP-A-8-93944 [Patent Document 3]
JP 63-199978 A [Patent Document 4]
Japanese Patent Publication No. 6-94909 [Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-257452 [Patent Document 6]
JP-A-5-99357 [0005]
However, in the case where the displacement magnifying mechanism is provided in the fluid path, the flow of the fluid is hindered by the displacement magnifying mechanism and the valve itself becomes large.
The thing of said (1) was equipped with the thin part, Therefore As it passed with time, it could break from here and was lacking in durability.
In the case of (2), since the insulator is fitted in the housing cavity, unless the fitting accuracy is high, the swing of the insulator is not fixed and the operation is not reliable.
The above (2) and (3) are not provided with a return means for returning to the original position as a displacement enlarging mechanism. Therefore, a large load is applied to the return means on the valve body side, and high-speed and high-precision operation cannot be performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional ones have advantages and disadvantages, and improvement has been desired.
The present invention was devised in view of the problems described above, and a problem to be solved by the present invention is a piezoelectric element that is highly durable and capable of high-speed and high-precision operation. It is in providing a drive type metal diaphragm type control valve.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The piezoelectric element drive type metal diaphragm type control valve of the present invention basically includes a valve body including an inflow path, an outflow path, and a valve seat formed therebetween, and a valve seat provided on the valve body. A metal diaphragm valve body that can be moved to and away from the valve body, a valve rod that can be moved up and down on the valve body to actuate the metal diaphragm valve body, a piezoelectric element that drives the valve rod, and between the valve rod and the piezoelectric element In the control valve provided with a displacement magnifying mechanism provided to magnify the displacement of the piezoelectric element and transmit it to the valve stem, the displacement magnifying mechanism is disposed in a vertical direction with a support attached to the valve body. A plurality of insulators, a horizontal axis that alternately supports the left and right ends of each insulator on the support, and the opposite side of the insulator except the lowest and the center of the next insulator The intermediate coupling provided between the two and the input lever provided between the central portion of the uppermost insulator and the piezoelectric element. Body, a movable body provided at the center of the lowermost lever body so as to be movable up and down, a constant pressure elastic body that elastically presses the movable body toward the valve stem with a predetermined pressure, and between the movable body and the valve stem And a return elastic body having a smaller elastic force than a constant pressure elastic body that is provided between the support body and the lowermost insulator body and returns each insulator body to its original position. Features exist.
[0008]
When the piezoelectric element is driven, the displacement of the piezoelectric element is expanded by the displacement expanding mechanism and transmitted to the metal diaphragm valve body through the valve rod. If it does so, a metal diaphragm valve body will be contact | abutted by a valve seat, valve closing will be performed, and the flow of the fluid from an inflow path to an outflow path will be interrupted | blocked.
Conversely, when the drive of the piezoelectric element is released, the metal diaphragm valve body returns to its original shape due to self-elasticity. If it does so, a metal diaphragm valve body will be separated from a valve seat, valve opening will be performed, and the flow of the fluid from an inflow path to an outflow path is permitted.
The displacement magnifying mechanism includes a plurality of insulators, an input combination, an intermediate combination, and an output combination, which perform a so-called multistage insulator action, so that the displacement of the piezoelectric element can be expanded.
Therefore, a large flow rate fluid can be controlled using a piezoelectric element having a very small stroke (displacement).
[0009]
Since the lever body of the displacement magnifying mechanism is pivotally supported by the support body by the horizontal axis, it does not break as time elapses unlike the conventional thin-walled portion, and the durability can be improved. The displacement magnifying mechanism includes a movable body and a constant pressure elastic body, which exhibit a so-called constant pressure elastic function and a buffer function, so that the metal diaphragm valve element is held against the valve seat at a constant pressure and the state is maintained. In addition, it is possible to fit the metal diaphragm valve body while buffering it to the valve seat. For this reason, damage and wear of the metal diaphragm valve body and the valve seat can be prevented.
The displacement magnifying mechanism has a return elastic body, which can return each insulator body to its original position, so that the self-elasticity function of the metal diaphragm valve body is not hindered, and the metal diaphragm valve body High-speed and high-precision operation can be performed.
[0010]
It is preferable that there are two insulators in the upper and lower sides. In this way, a large amount of displacement can be obtained with a small number, and so-called cost performance can be improved.
[0011]
The output assembly preferably includes a conical hole formed in the lower surface of the movable body, a conical hole formed in the upper surface of the valve stem, and a spherical body interposed therebetween. In this way, the displacement of the movable body can be accurately transmitted to the valve stem regardless of the state of the movable body.
[0012]
The output assembly preferably includes a flat lower surface of the movable body, a conical hole formed in the upper surface of the valve stem, and a spherical body interposed therebetween. In this way, one of the conical holes can be omitted, so that the manufacture becomes easier and the cost can be reduced.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal side view showing a piezoelectric element drive type metal diaphragm type control valve according to a first example of the present invention. FIG. 2 is an enlarged vertical side view of the main part of FIG. FIG. 3 is a perspective view of FIG. 1 showing a main part of the displacement enlarging mechanism.
[0014]
The piezoelectric element drive type metal diaphragm
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
Since the
[0018]
The metal
The outer peripheral edge of the metal
[0019]
The
A
[0020]
The piezoelectric element (piezoactuator) 5 is provided in the
[0021]
The
A bearing (thrust bearing) 37 and a bearing
[0022]
A
[0023]
The
The
The
[0024]
A plurality of the
[0025]
The
A bearing (radial bearing) 48 is interposed between each
[0026]
The intermediate combined
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
The constant pressure
[0030]
The
[0031]
The return
[0032]
Next, the operation will be described based on such a configuration.
The
When the
Conversely, when the valve opening signal to the
[0033]
The
Therefore, a large flow rate fluid can be controlled by using the
[0034]
Since the
The
The
[0035]
Next, a second example of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional side view showing the vicinity of the displacement enlarging mechanism of the piezoelectric element drive type metal diaphragm type control valve according to the second example of the present invention.
[0036]
In the second example, the
In such a case, since it is not necessary to form the
[0037]
The number of the
In the previous example, the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) Consists of a valve body, a metal diaphragm valve body, a valve rod, a piezoelectric element, and a displacement magnifying mechanism. In particular, the displacement magnifying mechanism includes a support attached to the valve body and a plurality of insulators arranged in the vertical direction. Between the body, the horizontal axis that alternately supports the left and right ends of each insulator on the support, and the opposite side of the insulator except the lowest, and the center of the next insulator The intermediate assembly provided, the input assembly provided between the central portion of the uppermost insulator and the piezoelectric element, and the movable member provided so as to be able to be raised and lowered and moved in the center of the lowermost insulator. A constant-pressure elastic body that elastically presses the movable body toward the valve rod side with a predetermined pressure, an output assembly provided between the movable body and the valve rod, and a support body and a lowermost insulator body. Because it is equipped with a return elastic body that has a smaller elastic force than a constant pressure elastic body that returns each insulator body to its original position, it has excellent durability. High-speed and high-precision operation can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing a piezoelectric element driven metal diaphragm type control valve according to a first example of the present invention.
2 is an enlarged longitudinal sectional side view of the main part of FIG. 1 showing the vicinity of a displacement enlarging mechanism.
FIG. 3 is a perspective view of FIG. 1 showing a main part of the displacement enlarging mechanism.
FIG. 4 is an enlarged vertical sectional side view showing the vicinity of a displacement enlarging mechanism of a piezoelectric element drive type metal diaphragm type control valve according to a second example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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JP4933936B2 (en) * | 2007-03-30 | 2012-05-16 | 株式会社フジキン | Piezoelectric drive valve |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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