JP6382658B2 - Piezoelectric valve - Google Patents
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Description
本発明は、積層型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。
The present invention relates to a piezoelectric valves that utilize the displacement of the multilayer piezoelectric element to open and close the valve.
従来、積層型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が知られている(特許文献1を参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a piezoelectric valve that opens and closes a valve using displacement of a multilayer piezoelectric element and ejects compressed gas (see Patent Document 1).
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積層型圧電素子の特性を利用するものであり、前記積層型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。 The piezoelectric valve described in Patent Document 1 utilizes the characteristics of a multilayer piezoelectric element excellent in high-speed response performance, and has a displacement expansion mechanism that expands a small displacement of the multilayer piezoelectric element based on the lever principle. It is to be prepared.
前記圧電式バルブは、前記積層型圧電素子に電圧を印加すると、該積層型圧電素子の伸長方向への変位が前記変位拡大機構を介して弁体に伝わり、該弁体を速やかに移動させて開弁する。
また、前記圧電式バルブは、前記積層型圧電素子への電圧印加を解除すると、該積層型圧電素子の原状復帰に伴う復帰力が前記変位拡大機構を介して前記弁体に伝わり、該弁体を速やかに弁座に当接させて閉弁する。
When a voltage is applied to the multilayer piezoelectric element, the piezoelectric valve transmits a displacement in the extending direction of the multilayer piezoelectric element to the valve body via the displacement enlarging mechanism, and moves the valve body quickly. Open the valve.
Further, when the voltage application to the multilayer piezoelectric element is released, the piezoelectric valve transmits a return force accompanying the return of the original state of the multilayer piezoelectric element to the valve body via the displacement enlarging mechanism, and the valve body Is immediately brought into contact with the valve seat and closed.
ところで、積層型圧電素子は、動作に伴う消費エネルギーが少なく、高速動作に適し、小型である等の優れた特長をもつ。
しかしながら、前記積層型圧電素子は、圧電セラミック層を有するために構造的に脆く、前記圧電式バルブの使用に際し、圧縮気体とともに破損片が噴出するおそれがある。
By the way, the multilayer piezoelectric element has excellent features such as low energy consumption accompanying operation, suitable for high-speed operation, and small size.
However, since the laminated piezoelectric element has a piezoelectric ceramic layer, it is structurally fragile, and when using the piezoelectric valve, there is a possibility that broken pieces may be ejected together with the compressed gas.
また、前記積層型圧電素子は、高湿環境に弱いため、前記圧電式バルブを高湿環境下で使用する場合には、前記積層型圧電素子に湿気が侵入して該圧電式バルブの寿命が短くなる問題がある。 Further, since the multilayer piezoelectric element is vulnerable to a high humidity environment, when the piezoelectric valve is used in a high humidity environment, moisture penetrates into the multilayer piezoelectric element and the life of the piezoelectric valve is reduced. There is a problem of shortening.
積層型圧電素子の側面をエポキシ樹脂で被覆した樹脂外装型圧電素子が市販されているが、前記樹脂外装型圧電素子は、破損片の飛散を十分に防止できるものでなく、また耐水性も十分といえるものでない。 A resin-encased piezoelectric element in which the side surface of the laminated piezoelectric element is coated with an epoxy resin is commercially available. However, the resin-encased piezoelectric element does not sufficiently prevent scattering of broken pieces and has sufficient water resistance. It cannot be said.
前記エポキシ樹脂による被覆層の厚みを増すことで、前記樹脂外装型圧電素子における破損片の飛散防止効果及び耐水性の向上が見込めるが、前記エポキシ樹脂の比較的硬い特性により前記圧電素子の拘束力が増して該圧電素子の変位が阻害される問題がある。 Increasing the thickness of the coating layer made of the epoxy resin can be expected to improve the scattering prevention effect and water resistance of the broken pieces in the resin-encased piezoelectric element. This increases the displacement of the piezoelectric element.
そこで、本発明は、積層型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であって、使用に際し圧縮気体とともに前記積層型圧電素子の破損片が噴出するおそれがなく、高湿環境下で使用した場合でも前記積層型圧電素子に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない圧電式バルブを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention is a piezoelectric valve that opens and closes a valve by utilizing the displacement of a multilayer piezoelectric element, and there is no possibility that a broken piece of the multilayer piezoelectric element is ejected together with the compressed gas during use. An object of the present invention is to provide a piezoelectric valve in which moisture does not penetrate into the multilayer piezoelectric element even when used in an environment, and there is no risk of shortening its life .
上記目的を達成するため、本発明は、
積層型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であって、
外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室を有するバルブ本体と、
弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する積層型圧電素子、前記積層型圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構を有し、前記バルブ本体の内部に配設されるアクチュエータと、を備える圧電式バルブにおいて、
前記積層型圧電素子は、ポリオレフィン系樹脂により表面を覆われることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A piezoelectric valve that opens and closes a valve using the displacement of a laminated piezoelectric element,
A valve body having a gas pressure chamber for receiving compressed gas supplied from the outside;
A valve body, a laminated piezoelectric element that generates a driving force necessary for the operation of the valve body as a displacement, a displacement enlarging mechanism that enlarges the displacement of the laminated piezoelectric element and acts on the valve body, An actuator disposed inside the piezoelectric valve,
The multilayer piezoelectric element has a surface covered with a polyolefin-based resin.
本発明の圧電式バルブは、
前記積層型圧電素子が、前記アクチュエータに一体化された状態で前記ポリオレフィン系樹脂に埋設される。
The piezoelectric valve of the present invention is
The laminated piezoelectric element is embedded in the polyolefin resin in a state of being integrated with the actuator .
本発明の圧電式バルブは、
前記バルブ本体の内部に配設されるプレートをさらに備え、前記アクチュエータは前記プレートに固定され、該プレートとともに前記バルブ本体の内部に配設されるものであって、前記積層型圧電素子が、前記アクチュエータに一体化され、該アクチュエータが前記プレートに固定された状態で前記ポリオレフィン系樹脂に埋設されることが好ましい。
The piezoelectric valve of the present invention is
The plate further includes a plate disposed inside the valve body, and the actuator is fixed to the plate, and is disposed inside the valve body together with the plate. It is preferable that the polyolefin resin is embedded in an actuator, and the actuator is fixed to the plate.
本発明の圧電式バルブは、
前記積層型圧電素子が、前記アクチュエータに一体化され、該アクチュエータが前記プレートに固定されて当該プレートとともに前記バルブ本体の内部に配設された状態で前記ポリオレフィン系樹脂により埋設されることが好ましい。
The piezoelectric valve of the present invention is
The laminated piezoelectric element is preferably integrated with the actuator, and the actuator is fixed to the plate and is embedded in the polyolefin-based resin in a state of being disposed inside the valve body together with the plate.
本発明の圧電式バルブに利用して好適な積層型圧電素子は、
圧電セラミック層と内部電極層を交互に積層した積層体を有し、該積層体は、対向する側面に前記内部電極層が露出し、前記内部電極層と導通する外部電極を有してなり、
前記内部電極層が露出する側面が、ポリオレフィン系樹脂により覆われることが好ましい。
また、本発明の圧電式バルブに利用して好適な積層型圧電素子は、
圧電セラミック層と内部電極層を交互に積層した積層体を有し、該積層体は、対向する側面に前記内部電極層が露出し、前記各側面のそれぞれにおいて前記露出した内部電極層が一層おきに絶縁層で被覆され、さらに、前記絶縁層を覆いかつ前記絶縁層によって被覆されていない前記内部電極層と導通する外部電極を有してなり、
前記内部電極層が露出する側面が、ポリオレフィン系樹脂により覆われることが好ましい。
A laminated piezoelectric element suitable for use in the piezoelectric valve of the present invention is:
A laminated body in which piezoelectric ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated, and the laminated body includes external electrodes in which the internal electrode layers are exposed on opposite side surfaces and are electrically connected to the internal electrode layers;
The side surface from which the internal electrode layer is exposed is preferably covered with a polyolefin resin.
In addition, a laminated piezoelectric element suitable for use in the piezoelectric valve of the present invention is:
A laminated body in which piezoelectric ceramic layers and internal electrode layers are alternately laminated, wherein the laminated body has the internal electrode layers exposed on opposite side surfaces, and the exposed internal electrode layers are formed on each of the side surfaces; And an external electrode that covers the insulating layer and is electrically connected to the internal electrode layer that is not covered by the insulating layer.
The side surface from which the internal electrode layer is exposed is preferably covered with a polyolefin resin.
本発明の圧電式バルブは、従来のエポキシ樹脂と比較してヤング率が小さく柔軟性に優れる特性を有し、かつ、前記エポキシ樹脂と比較して透湿度が小さく耐水性に優れる特性を有するポリオレフィン系樹脂により覆われる積層型圧電素子を利用するので、当該圧電式バルブの使用に際し圧縮気体とともに前記積層型圧電素子の破損片が噴出することがなく、高湿環境下で使用した場合でも前記積層型圧電素子に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない。 The piezoelectric valve of the present invention is a polyolefin having a characteristic that the Young's modulus is small and excellent in flexibility as compared with a conventional epoxy resin, and the moisture permeability is small and the water resistance is excellent as compared with the epoxy resin. Since a laminated piezoelectric element covered with a resin is used, the laminated piezoelectric element is not spouted with a compressed gas when the piezoelectric valve is used, and the laminated piezoelectric element is used even in a high humidity environment. There is no risk of moisture entering the piezoelectric element and shortening its life.
本発明の圧電式バルブは、積層型圧電素子が、アクチュエータに一体化された状態でポリオレフィン系樹脂に埋設されるので、前記積層型圧電素子の表面が前記ポリオレフィン系樹脂により厚く覆われるものとすることができるので、当該圧電式バルブの使用に際し圧縮気体とともに前記積層型圧電素子の破損片が噴出することがなく、高湿環境下で使用した場合でも前記積層型圧電素子に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない。
Piezoelectric valve of the present invention, the laminated piezoelectric element, since it is embedded in the polyolefin resin in a state of being integrated in the actuator, it is assumed that the surface of the multilayer piezoelectric element is covered thicker the polyolefin resin Therefore, when the piezoelectric valve is used, a broken piece of the multilayer piezoelectric element is not ejected together with the compressed gas. Even when used in a high humidity environment, moisture penetrates into the multilayer piezoelectric element. There is no risk of shortening the service life.
本発明の圧電式バルブは、積層型圧電素子が、アクチュエータに一体化され、該アクチュエータがプレートに固定された状態でポリオレフィン系樹脂に埋設されることとすれば、前記積層型圧電素子の表面が前記ポリオレフィン系樹脂層により厚く覆われるものとすることができるので、当該圧電式バルブの使用に際し圧縮気体とともに前記積層型圧電素子の破損片が噴出することがなく、高湿環境下で使用した場合でも前記積層型圧電素子に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない。 In the piezoelectric valve of the present invention, if the multilayer piezoelectric element is integrated with an actuator, and the actuator is fixed to a plate and embedded in a polyolefin-based resin, the surface of the multilayer piezoelectric element is Since it can be thickly covered with the polyolefin-based resin layer, when the piezoelectric valve is used, the broken piece of the laminated piezoelectric element is not ejected together with the compressed gas, and is used in a high humidity environment. However, there is no possibility that moisture will penetrate into the multilayer piezoelectric element and the lifetime will be shortened.
本発明の圧電式バルブは、積層型圧電素子が、アクチュエータに一体化され、該アクチュエータがプレートに固定されて当該プレートとともにバルブ本体の内部に配設された状態でポリオレフィン系樹脂により埋設されることとすれば、前記積層型圧電素子の表面が前記ポリオレフィン系樹脂層により厚く覆われるものとすることができるので、当該圧電式バルブの使用に際し圧縮気体とともに前記積層型圧電素子の破損片が噴出することがなく、高湿環境下で使用した場合でも前記積層型圧電素子に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない。 In the piezoelectric valve according to the present invention, the laminated piezoelectric element is integrated with an actuator, and the actuator is fixed to a plate and embedded in the valve body together with the plate with a polyolefin resin. Then, since the surface of the multilayer piezoelectric element can be covered with the polyolefin resin layer thickly, a broken piece of the multilayer piezoelectric element is ejected together with the compressed gas when the piezoelectric valve is used. Even when used in a high-humidity environment, there is no possibility that moisture will penetrate into the multilayer piezoelectric element and the lifetime will be shortened.
本発明の圧電式バルブに利用して好適な積層型圧電素子は、内部電極層が露出する側面が、従来のエポキシ樹脂と比較してヤング率が小さく柔軟性に優れる特性を有し、かつ、前記エポキシ樹脂と比較して透湿度が小さく耐水性に優れる特性を有するポリオレフィン系樹脂により覆われるので、変位が阻害されることなく破損片の飛散を防止でき、かつ耐水性にも優れる。 The laminated piezoelectric element suitable for use in the piezoelectric valve of the present invention has a characteristic that the side surface where the internal electrode layer is exposed has a small Young's modulus and excellent flexibility as compared with a conventional epoxy resin, and Since it is covered with a polyolefin-based resin having small moisture permeability and excellent water resistance as compared with the epoxy resin, it is possible to prevent scattering of broken pieces without hindering displacement, and excellent water resistance.
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
<積層型圧電素子>
図1は、積層型圧電素子の代表例であって断面図を示す。
本発明の実施の形態において、積層型圧電素子1は、圧電セラミック層2と内部電極層3を交互に積層した積層体4を有する。前記積層体4は、対向する側面に前記内部電極層3が露出し、前記各側面のそれぞれにおいて前記露出した内部電極層3が一層おきに絶縁層5で被覆され、さらに、前記絶縁層5を覆いかつ前記絶縁層5によって被覆されていない前記内部電極層3と導通する外部電極6を有する。
また、前記積層型圧電素子1は、前記内部電極層3が露出する側面が、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂8により覆われている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Laminated piezoelectric element>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a typical example of a multilayer piezoelectric element.
In the embodiment of the present invention, the multilayer piezoelectric element 1 has a laminate 4 in which piezoelectric
The laminated piezoelectric element 1 has a side surface from which the internal electrode layer 3 is exposed covered with a polyolefin resin 8 such as polyethylene or polypropylene.
ここで、前記積層型圧電素子1は、少なくとも前記内部電極層3が露出する側面が前記ポリオレフィン系樹脂8により覆われていればよく、好ましくは、前記内部電極層3が露出する側面を含む全ての表面が、前記ポリオレフィン系樹脂8により覆われていればよい。 Here, it is sufficient that the multilayer piezoelectric element 1 has at least a side surface where the internal electrode layer 3 is exposed to be covered with the polyolefin resin 8, and preferably includes all the side surfaces where the internal electrode layer 3 is exposed. As long as the surface is covered with the polyolefin-based resin 8.
前記ポリオレフィン系樹脂8は、従来の積層型圧電素子において内部電極層が露出する側面を被覆するエポキシ樹脂と比較してヤング率が小さく柔軟性に優れる特性を有する。
したがって、本発明の実施の形態において、前記積層型圧電素子1は、少なくとも前記内部電極層3が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層3が露出する側面を含む全ての表面が、前記ポリオレフィン系樹脂8により厚く覆われるものとした場合でも、変位が阻害されることなく破損片の飛散を防止することができる。
The polyolefin-based resin 8 has a characteristic that it has a small Young's modulus and excellent flexibility as compared with an epoxy resin that covers the side surface where the internal electrode layer is exposed in a conventional multilayer piezoelectric element.
Therefore, in the embodiment of the present invention, the multilayer piezoelectric element 1 has at least the side surface from which the internal electrode layer 3 is exposed, preferably the entire surface including the side surface from which the internal electrode layer 3 is exposed. Even when the resin is thickly covered with the resin 8, it is possible to prevent the broken pieces from being scattered without hindering the displacement.
また、前記ポリオレフィン系樹脂8は、前記エポキシ樹脂と比較して透湿度が小さく耐水性に優れる特性を有する。
したがって、本発明の実施の形態において、前記積層型圧電素子1は、少なくとも前記内部電極層3が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層3が露出する側面を含む全ての表面が、ポリオレフィン系樹脂8により覆われるので耐水性にも優れる。
In addition, the polyolefin resin 8 has a property of having a small moisture permeability and excellent water resistance as compared with the epoxy resin.
Therefore, in the embodiment of the present invention, the multilayer piezoelectric element 1 has at least the side surface where the internal electrode layer 3 is exposed, preferably all the surfaces including the side surface where the internal electrode layer 3 is exposed are polyolefin-based. Since it is covered with the resin 8, it is excellent in water resistance.
なお、上記本発明の実施の形態では、積層型圧電素子として、図1に示すタイプのものを代表例として説明したが、少なくとも内部電極層が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層が露出する側面を含む全ての表面が、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂により覆われるものであれば、他のタイプの積層型圧電素子であっても構わない。 In the embodiment of the present invention, the multilayer piezoelectric element has been described as a representative example of the type shown in FIG. 1, but at least the side surface where the internal electrode layer is exposed, preferably the internal electrode layer is exposed. As long as all the surfaces including the side surfaces to be covered are covered with a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, other types of laminated piezoelectric elements may be used.
<圧電式バルブ>
図2は圧電式バルブの斜視図を示す。図3は圧電式バルブの組立分解図を示す。図4はアクチュエータの説明図を示す。図5は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を示す。図6は圧電式バルブの断面図であって、弁座プレートをバルブ本体内部に配設した状態の説明図を示す。
<Piezoelectric valve>
FIG. 2 shows a perspective view of the piezoelectric valve. FIG. 3 shows an exploded view of the piezoelectric valve. FIG. 4 is an explanatory diagram of the actuator. FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the actuator is fixed to the valve seat plate. FIG. 6 is a cross-sectional view of a piezoelectric valve, and shows an explanatory view of a state in which a valve seat plate is disposed inside the valve body.
本発明の実施の形態において、圧電式バルブ10は、バルブ本体20、前記バルブ本体20の内部に配設されるとともに該バルブ本体20に固定される弁座プレート25、前記弁座プレート25の両面にネジで固定されるアクチュエータ30を備える。
In the embodiment of the present invention, the
前記バルブ本体20は、前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20の前面には、コネクタ部50が設けられる。前記コネクタ部50の前面には、該バルブ本体20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気体排出口52が開口する。
The
A
前記弁座プレート25は、前記アクチュエータ30の取り付け部を両面に備えるとともに、前記アクチュエータ30の後述する弁体31が当接する弁座26を有する。また、前記弁座プレート25の前面には、前記ケースの開口を閉鎖する蓋材28が取り付けられる。当該蓋材28には、前記弁座26の弁座面から前記コネクタ部50の前面に開口する前記排出口52へ連通する気体排出路が形成される。さらに、前記蓋材28には、前記コネクタ部50の前面に開口する吸入口51から前記バルブ本体20内に連通する気体吸入路が形成される。
The
前記アクチュエータ30は、図4に示すように、ゴム製好ましくは滑性ゴムの弁体31、該弁体31の動作に必要な駆動力を変位として発生する積層型圧電素子32、前記積層型圧電素子32の変位を拡大して前記弁体31に作用させる変位拡大機構33を備える。
As shown in FIG. 4, the
前記変位拡大機構33は、前記積層型圧電素子32の変位を拡大する変位拡大部34と、前記積層型圧電素子32の変位を前記変位拡大部34に伝達する変位伝達部35を有し、前記弁体31の動作方向の軸線、ここでは、前記弁体31と前記積層型圧電素子32の長手方向軸線を結ぶ直線(以下、「中心線」という。)に対して対称に配置される。
The
前記変位伝達部35は、前記積層型圧電素子32の一端が接合されるU字状のベース基板36と、前記積層型圧電素子32の他端が接合されるキャップ部材37を有する。前記積層型圧電素子32が前記U字状のベース基板36の空間内に配設されることで、前記変位拡大機構33は前記積層型圧電素子32の長手方向軸線を中心として対称な配置とされる。
The
ここで、前記積層型圧電素子32は、前記U字状のベース基板36の空間内であって該ベース基板36のU字状底部と前記キャップ部材37との間に組み込まれ、前記ベース基板36のU字状底部を塑性変形させることで、前記一端が前記ベース基板36のU字状底部に接合され、前記他端が前記キャップ部材37に接合される。
Here, the laminated
前記変位拡大部34は、前記中心線に対して対称な配置とされる第1及び第2変位拡大部34a,34bから構成される。
前記第1変位拡大部34aは、第1及び第2ヒンジ39,40、第1アーム41及び第1板バネ42を有する。前記第1ヒンジ39の一端は前記U字状のベース基板36の一方側先端に対し一体とされ、前記第2ヒンジ40の一端は前記キャップ部材37に対し一体とされる。前記第1アーム41の外側先端部には、前記第1板バネ42の一端が接合され、該第1板バネ42の他端には前記弁体31の一方側の側端部が接合される。
The
The first displacement enlarged
他方、前記第2変位拡大部34bは、第3及び第4ヒンジ43,44、第2アーム45及び第2板バネ46を有する。前記第3ヒンジ43の一端は前記U字状のベース基板36の他方側先端に対し一体とされ、前記第4ヒンジ44の一端は前記キャップ部材37に対し一体とされる。前記第2アーム45の外側先端部には、前記第2板バネ46の一端が接合され、該第2板バネ46の他端には前記弁体31の他方側の側端部が接合される。
ここで、前記変位拡大機構33は、例えばステンレス材等の金属材料を打ち抜いて一体に成形することができる。
On the other hand, the second displacement enlarged
Here, the
上記アクチュエータ30は、閉弁状態において前記積層型圧電素子32に通電すると、当該積層型圧電素子32が伸長する。当該積層型圧電素子32の伸長に伴う変位は、前記変位拡大機構33において、前記第1及び第3ヒンジ39,43を支点、前記第2及び第4ヒンジ40,44を力点、前記第1及び第2アーム41,45の外側先端部を作用点としてテコの原理により拡大され、前記第1及び第2アーム41,45の外側先端部を大きく変位させる。
When the
そして、前記第1及び第2アーム41,45の外側先端部の変位は、前記第1及び第2板バネ42,46を介して前記弁体31を前記弁座26から離間させ、前記気体排出路を開放する。
Then, the displacement of the outer front ends of the first and
他方、上記アクチュエータ30は、前記積層型圧電素子32への通電が解除されると該積層型圧電素子32が収縮し、当該収縮が前記変位拡大機構33を介して前記弁体31を前記弁座26に着座させ、前記気体排出路を閉鎖する。
On the other hand, when the
本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブ10の積層型圧電素子32には、少なくとも内部電極層が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層が露出する側面を含む全ての表面が、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂により覆われている積層型圧電素子(例えば、図1に示すタイプの積層型圧電素子1。)を利用することができる。
In the embodiment of the present invention, the laminated
前記積層型圧電素子32は、少なくとも前記内部電極層が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層が露出する側面を含む全ての表面が、前記ポリオレフィン系樹脂により厚く覆われるものとした場合でも、変位が阻害されることなく破損片の飛散を防止することができる。
したがって、前記圧電式バルブ10において、前記積層型圧電素子32として、少なくとも内部電極層が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層が露出する側面を含む全ての表面が、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂により覆われている積層型圧電素子を利用することとすれば、使用に際し排出口52から圧縮気体ともに前記積層型圧電素子32の破損片が噴出することがない。
Even when the laminated
Therefore, in the
また、前記積層型圧電素子32は、少なくとも前記内部電極層が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層が露出する側面を含む全ての表面が、ポリオレフィン系樹脂により覆われるものとした場合には、耐水性にも優れる。
したがって、前記圧電式バルブ10において、前記積層型圧電素子32として、少なくとも内部電極層が露出する側面、好ましくは、前記内部電極層が露出する側面を含む全ての表面が、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂により覆われている積層型圧電素子を利用することとすれば、当該圧電式バルブ10を高湿環境下で使用した場合でも、前記積層型圧電素子32に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない。
In the case where the laminated
Therefore, in the
ここで、図4〜図6は、積層型圧電素子32をポリオレフィン系樹脂80に埋設する例を示している。
図4に示すように、本発明の実施の形態において、積層型圧電素子32は、一端がベース基板36に接合され、他端がキャップ部材37に接合されて、アクチュエータ30に一体化された状態で、ポリオレフィン系樹脂80に埋設されるものとすることができる。
Here, FIGS. 4 to 6 show examples in which the laminated
As shown in FIG. 4, in the embodiment of the present invention, the stacked
前記積層型圧電素子32は、前記アクチュエータ30において、前記変位拡大機構33の前記変位拡大部34を除く、前記変位伝達部35側とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとすればよく、好ましくは、図4に示すように、一端が接合される前記ベース基板36のU字状底部及び他端が接合される前記キャップ部材37とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとする。
The multilayer
また、図5に示すように、本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブ10は、積層型圧電素子32を前記アクチュエータ30に一体化し、該アクチュエータ30を前記弁座プレート25に固定した状態で、前記積層型圧電素子32を前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設することもできる。
As shown in FIG. 5, in the embodiment of the present invention, the
前記積層型圧電素子32は、前記弁座プレート25上に溶融した状態の前記ポリオレフィン系樹脂を流し込むことで、前記ポリオレフィン系樹脂100に埋設されることとすればよく、例えば図5に示すように、前記アクチュエータ30における前記変位拡大機構33の前記変位拡大部34を除く、前記変位伝達部35側とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとすることができる。また、図4に示すように、前記積層型圧電素子32は、一端が接合される前記ベース基板36のU字状底部及び他端が接合される前記キャップ部材37とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとすることもできる。
The laminated
さらに、図6に示すように、本発明の実施の形態において、前記圧電式バルブ10は、積層型圧電素子32を前記アクチュエータ30に一体化し、該アクチュエータ30を前記弁座プレート25に固定し、該弁座プレート25を前記バルブ本体20の内部に配設した状態で、前記積層型圧電素子32を前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設することもできる。
Further, as shown in FIG. 6, in the embodiment of the present invention, the
前記積層型圧電素子32は、前記バルブ本体20の内部に溶融した状態の前記ポリオレフィン系樹脂を流し込むことで、前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることすればよく、例えば図6に示すように、前記アクチュエータ30における前記変位拡大機構33の前記変位拡大部34を除く、前記変位伝達部35側とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとすることができる。また、図4に示すように、前記積層型圧電素子32は、一端が接合される前記ベース基板36のU字状底部及び他端が接合される前記キャップ部材37とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとすることもできる。
The multilayer
上記図4〜図6に示す各例において、前記積層型圧電素子32は、前記アクチュエータ30における前記変位拡大機構33の前記変位拡大部34を除く、前記変位伝達部35側とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとし、好ましくは、図4に示すように、一端が接合される前記ベース基板36のU字状底部及び他端が接合される前記キャップ部材37とともに前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されることとするので、前記アクチュエータ30は、前記ポリオレフィン系樹脂80により動作を阻害されるおそれがない。
In each of the examples shown in FIGS. 4 to 6, the multilayer
また、上記図4〜図6に示す各例においても、前記圧電式バルブ10は、前記積層型圧電素子32の表面が前記ポリオレフィン系樹脂80により厚く覆われるものとすることができるので、使用に際し排出口41から圧縮気体ともに前記積層型圧電素子32の破損片が噴出するおそれがなく、また、高湿環境下で使用した場合でも、前記積層型圧電素子32に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがない。
Also, in each of the examples shown in FIGS. 4 to 6, the
上記図4〜図6に示す各例において、前記積層型圧電素子32としては、少なくとも内部電極層が露出する側面がポリオレフィン系樹脂により覆われている積層型圧電素子(例えば、図1に示すタイプの積層型圧電素子1。)の他、内部電極層が露出する側面を有する種々のタイプの積層型圧電素子を利用することができる。
In each of the examples shown in FIGS. 4 to 6, the laminated
前記積層型圧電素子32として、少なくとも前記内部電極層が露出する側面がポリオレフィン系樹脂により覆われている積層型圧電素子を利用する場合には、前記積層型圧電素子32を前記アクチュエータに一体化するに際し、前記ベース基板36側と前記キャップ部材37側における各接合部において、該積層型圧電素子32の表面から前記ポリオレフィン系樹脂が脱落するおそれがあるが、上記図4〜図6に示す各例では、前記積層型圧電素子32が前記アクチュエータに一体化された後に前記ポリオレフィン系樹脂80に埋設されるので、前記圧電式バルブ10は、前記ポリオレフィン系樹脂80により表面が厚く覆われる積層型圧電素子32を備えるものとすることができる。
When the laminated
なお、本発明は、上記実施の形態に限るものでなく、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できることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the configuration can be appropriately changed without departing from the scope of the invention.
本発明は、積層型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であって、使用に際し圧縮気体とともに前記積層型圧電素子の破損片が噴出することがなく、高湿環境下で使用した場合でも前記積層型圧電素子に湿気が侵入して寿命が短くなるおそれがないため、さまざまな用途及びさまざまな場面で利用できる。 The present invention is a piezoelectric valve that opens and closes a valve by using displacement of a multilayer piezoelectric element, and in use, a broken piece of the multilayer piezoelectric element is not ejected together with a compressed gas, so that it can be used in a high humidity environment. Even when used in the above, there is no possibility of moisture entering the multilayer piezoelectric element and shortening its life, so that it can be used in various applications and various situations.
1 積層型圧電素子
2 セラミック層
3 内部電極層
4 積層体
5 絶縁層
6 外部電極
7 リード線
8 ポリオレフィン系樹脂
10 圧電式バルブ
20 バルブ本体
25 弁座プレート
26 弁座
28 蓋材
30 アクチュエータ
31 弁体
32 積層型圧電素子
33 変位拡大機構
34 変位拡大部
35 変位伝達部
36 ベース基板
37 キャップ部
39 第1ヒンジ
40 第2ヒンジ
41 第1アーム
42 第1板バネ
43 第3ヒンジ
44 第4ヒンジ
45 第2アーム
46 第2板バネ
50 コネクタ部
51 気体吸入口
52 気体排出口
80 ポリオレフィン系樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laminated
Claims (3)
外部から供給される圧縮気体を受け入れる気体圧力室を有するバルブ本体と、
弁体、前記弁体の動作に必要な駆動力を変位として発生する積層型圧電素子、前記積層型圧電素子の変位を拡大して前記弁体に作用させる変位拡大機構を有し、前記バルブ本体の内部に配設されるアクチュエータと、を備える圧電式バルブにおいて、
前記積層型圧電素子は、ポリオレフィン系樹脂により表面を覆われ、前記アクチュエータに一体化された状態で前記ポリオレフィン系樹脂に埋設されることを特徴とする圧電式バルブ。 A piezoelectric valve that opens and closes a valve using the displacement of a laminated piezoelectric element,
A valve body having a gas pressure chamber for receiving compressed gas supplied from the outside;
A valve body, a laminated piezoelectric element that generates a driving force necessary for the operation of the valve body as a displacement, a displacement enlarging mechanism that enlarges the displacement of the laminated piezoelectric element and acts on the valve body, An actuator disposed inside the piezoelectric valve,
The multilayer piezoelectric element is covered with the surface of a polyolefin-based resin, piezoelectric valve, wherein Rukoto embedded in the polyolefin resin in the integrated state in the actuator.
前記積層型圧電素子は、前記アクチュエータに一体化され、該アクチュエータが前記プレートに固定された状態で前記ポリオレフィン系樹脂に埋設される請求項1記載の圧電式バルブ。 A plate disposed inside the valve body, and the actuator is fixed to the plate and is disposed inside the valve body together with the plate;
The multilayer piezoelectric element, the integrated actuator, piezoelectric valve according to claim 1 wherein said actuator is embedded in the polyolefin resin in a state of being fixed to said plate.
3. The piezoelectric valve according to claim 2, wherein the laminated piezoelectric element is embedded in the polyolefin resin in a state where the actuator is fixed to the plate and is disposed inside the valve body together with the plate.
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