JPH01105081A - 圧電式流量制御弁 - Google Patents
圧電式流量制御弁Info
- Publication number
- JPH01105081A JPH01105081A JP62260957A JP26095787A JPH01105081A JP H01105081 A JPH01105081 A JP H01105081A JP 62260957 A JP62260957 A JP 62260957A JP 26095787 A JP26095787 A JP 26095787A JP H01105081 A JPH01105081 A JP H01105081A
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- JP
- Japan
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- valve body
- piezoelectric element
- valve
- valve unit
- disk
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- Pending
Links
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Landscapes
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧電素子を利用した制御弁に関し、特に圧電
素子型弁体の固定構造に関するものである０ 〔従来の技術〕 圧電素子を円板状金属薄板の少くとも一方の面に固着し
てなる弁体を用いた制御弁装置としては、例えば、特公
昭６０−８３８４号等によシ開示されている。従来知ら
れている圧電素子を用いた制御弁は、一般に第３図に示
すようにバイモルフの固定はその周辺部を厚み方向に固
定保持して行なわれている。ところが単数のバイモルフ
を用いた弁装置において、上記のような固定方法を実施
し゛たのでは第４図に示す如く、バイモルフ６に電圧を
印加した際にバイモルフ０周辺部は、はぼ完全に固定さ
れているため、固定モーメントが大きく、バイモルフ６
の屈曲変位Ｘが少なくなってしまうという問題点がある
。
素子型弁体の固定構造に関するものである０ 〔従来の技術〕 圧電素子を円板状金属薄板の少くとも一方の面に固着し
てなる弁体を用いた制御弁装置としては、例えば、特公
昭６０−８３８４号等によシ開示されている。従来知ら
れている圧電素子を用いた制御弁は、一般に第３図に示
すようにバイモルフの固定はその周辺部を厚み方向に固
定保持して行なわれている。ところが単数のバイモルフ
を用いた弁装置において、上記のような固定方法を実施
し゛たのでは第４図に示す如く、バイモルフ６に電圧を
印加した際にバイモルフ０周辺部は、はぼ完全に固定さ
れているため、固定モーメントが大きく、バイモルフ６
の屈曲変位Ｘが少なくなってしまうという問題点がある
。
上記の問題点を解決できる一つの提案は、特開昭６１−
１２３７８２号に開示されている。即ち圧電素子の周辺
部を剛体と弾性体とによりて挾む固定構造である。この
様な保持条件であればバイモルフの固定モーメントは緩
やかとなシ、大きな屈曲変位が得られるものである。
１２３７８２号に開示されている。即ち圧電素子の周辺
部を剛体と弾性体とによりて挾む固定構造である。この
様な保持条件であればバイモルフの固定モーメントは緩
やかとなシ、大きな屈曲変位が得られるものである。
しかしながら上記の保持構造は、周辺部での支持強度が
問題となりてくる。すなわち、支持部の強度を−くする
と圧力変動特性（圧力変動特性する流量特性の変化）及
び熱再現特性（温度変化を繰シ返した時の流量特性の変
化）は良くなるが逆にバイモタフの変位量が少なくなシ
、ガスの流量制御範囲の確保が難かしくなる。一方支持
部の強度を弱くすると、バイモルフの変位量は大きくな
るが、圧力変動と熱再現性が悪くなるという問題点があ
りた。
問題となりてくる。すなわち、支持部の強度を−くする
と圧力変動特性（圧力変動特性する流量特性の変化）及
び熱再現特性（温度変化を繰シ返した時の流量特性の変
化）は良くなるが逆にバイモタフの変位量が少なくなシ
、ガスの流量制御範囲の確保が難かしくなる。一方支持
部の強度を弱くすると、バイモルフの変位量は大きくな
るが、圧力変動と熱再現性が悪くなるという問題点があ
りた。
本発明の目的は、印加電圧に対し効率よく変位し、かつ
安定した周辺拘束条件を供えた圧電素子弁体の固定構造
を提供することである。
安定した周辺拘束条件を供えた圧電素子弁体の固定構造
を提供することである。
本発明者らはバイモルフ等が変位する際の、その周辺の
拘束条件に関して種々実験を重ねた結果、以下の拘束条
件を見出しそれによって本発明を成したものである。即
ち、円板状圧電素子を金属円板に貼シ付けてなる弁体の
一方の面の外周縁を剛体で支持し、かつもう一方の面の
外周縁を弾性体によって押圧挾持してなるものであって
、その弁体の外周端から半径方向へ向う支持長さｔと上
記円板状圧電素子の厚さｔとの比（ｔ／ｌ）が２．０以
下としたことを特徴とするものである。以上の条件を満
足することによりて圧電素子弁体の固定モー゛メントの
過度な増加を防ぐとともに、安定的な屈曲変位量の再現
性を実現したものである。
拘束条件に関して種々実験を重ねた結果、以下の拘束条
件を見出しそれによって本発明を成したものである。即
ち、円板状圧電素子を金属円板に貼シ付けてなる弁体の
一方の面の外周縁を剛体で支持し、かつもう一方の面の
外周縁を弾性体によって押圧挾持してなるものであって
、その弁体の外周端から半径方向へ向う支持長さｔと上
記円板状圧電素子の厚さｔとの比（ｔ／ｌ）が２．０以
下としたことを特徴とするものである。以上の条件を満
足することによりて圧電素子弁体の固定モー゛メントの
過度な増加を防ぐとともに、安定的な屈曲変位量の再現
性を実現したものである。
本発明におい□ては、上記ｔ７ｔの値を２．０以下とし
た理由は、第７図に示すように弁体の変位量△Ｘを２０
μｍ以上確保するためには、ｌ／ｔが２．０以下としな
ければならないためである。尚、変位量が２０μｍ前後
あれば充分この種の制御弁の流量範囲は確保できる。第
７図に示すように、２．０を越えると変位量が減る一方
であシ、流量特性的に満足できない。一方、１．０未満
になると前記のとお】シ変位量は大きくなるが圧力変動
や熱再現性が悪くなシ使用に耐えることができない。従
りてｌ／ｔ゛比は１．０〜２．０の間にあることが望ま
しいといえる０ 〔実施例〕 第１図に本発明に係る弁体の固定構造の断面図を示す。
た理由は、第７図に示すように弁体の変位量△Ｘを２０
μｍ以上確保するためには、ｌ／ｔが２．０以下としな
ければならないためである。尚、変位量が２０μｍ前後
あれば充分この種の制御弁の流量範囲は確保できる。第
７図に示すように、２．０を越えると変位量が減る一方
であシ、流量特性的に満足できない。一方、１．０未満
になると前記のとお】シ変位量は大きくなるが圧力変動
や熱再現性が悪くなシ使用に耐えることができない。従
りてｌ／ｔ゛比は１．０〜２．０の間にあることが望ま
しいといえる０ 〔実施例〕 第１図に本発明に係る弁体の固定構造の断面図を示す。
表お、流体の流通孔や弁箱等制御弁の構造部分は省略し
ている。圧電バイモルフを用いた弁体６の外周Ｊｌは下
側の一方の面を弁箱段差による剛体部分で支持し、上側
のもう一方の面は合成樹脂のような弾性体５によりはさ
み込むようｋして押圧しているＯ２／を値は熱論２．０
以下に設定されている。
ている。圧電バイモルフを用いた弁体６の外周Ｊｌは下
側の一方の面を弁箱段差による剛体部分で支持し、上側
のもう一方の面は合成樹脂のような弾性体５によりはさ
み込むようｋして押圧しているＯ２／を値は熱論２．０
以下に設定されている。
第２図は、上記のバイモルフに電圧を印加した場合の図
である。このようにバイモルフが変位する前、下側の面
は固定モーメントが小さいため滑ル易く、かつ下側の面
は弾性固定のため自由度が高く変位に対して柔軟である
。従ってその中心部の変位量は大きくなる。
である。このようにバイモルフが変位する前、下側の面
は固定モーメントが小さいため滑ル易く、かつ下側の面
は弾性固定のため自由度が高く変位に対して柔軟である
。従ってその中心部の変位量は大きくなる。
本発明の一実施例を第５図に示す。圧電素子には、Ｐ
Ｚ−Ｔ系Ｏ圧！材料１ （φ＝ １４ｗａ、 ｔ ＝
０．３−ｍ５＋）とステンレス板２（φ＝ １５ｓｒ、
ｔ ＝ ０．２＋ｗ＋ ）を貼りあわせた円板状圧電
素子モル７７を用いた。また弾性材５に社ニトリル系ゴ
ムのＯＩＪングを用いて、固定体接触面の最大長さは０
−５ｍとした”。従ってｔｙｔ値は１．６７である。以
上の条件によシ圧電ユニモルフに電圧を印加した際のユ
ニモルフの中心変位Ｘを測定したものが第６図であ為。
Ｚ−Ｔ系Ｏ圧！材料１ （φ＝ １４ｗａ、 ｔ ＝
０．３−ｍ５＋）とステンレス板２（φ＝ １５ｓｒ、
ｔ ＝ ０．２＋ｗ＋ ）を貼りあわせた円板状圧電
素子モル７７を用いた。また弾性材５に社ニトリル系ゴ
ムのＯＩＪングを用いて、固定体接触面の最大長さは０
−５ｍとした”。従ってｔｙｔ値は１．６７である。以
上の条件によシ圧電ユニモルフに電圧を印加した際のユ
ニモルフの中心変位Ｘを測定したものが第６図であ為。
実線部が本発明の固定構造、破線部が従来の固定構造で
ある。ユニモルフの材質及び寸法を同じにしても、固定
構造の差でその変位に大きな変化が表われる。
ある。ユニモルフの材質及び寸法を同じにしても、固定
構造の差でその変位に大きな変化が表われる。
本発明の固定構造では、２５０Ｖ印加時に最大変位２０
〜２５μｍが得られるが、従来のように固定モーメント
の大きい固定構造では、１４〜１６μｍしか得られなか
った。
〜２５μｍが得られるが、従来のように固定モーメント
の大きい固定構造では、１４〜１６μｍしか得られなか
った。
第７囚は種々固定部の拘束条件ｔ／を値を変えた場合の
中心変位量△Ｘの値を読み敗ったものである。これよシ
変位量２０μｍ以上確保できるｔＺｔ値は２．０以下で
あることが明らかと々りた。
中心変位量△Ｘの値を読み敗ったものである。これよシ
変位量２０μｍ以上確保できるｔＺｔ値は２．０以下で
あることが明らかと々りた。
本発明によれば、従来不充分であった圧電素子の固定に
よる変位の減少を大幅に向上することができ、かつ素子
内の応力が小さいので、素子の寿命も長くなりた。
よる変位の減少を大幅に向上することができ、かつ素子
内の応力が小さいので、素子の寿命も長くなりた。
第１図は本発明に係る断面図、第２図は本発明に係る電
圧印加時の断面図、第３図は従来技術の断面図、第４図
は従来技術の電圧印加時の断面図、第５図は本発明に係
る一実施例を示す断面図、第６図は本発明と従来技術に
おける変位−電圧特性、第７図はｌ／ｔ値と変位量との
関係を示す図である。 １：圧電磁器板 ２：ダイアフラム３：固 定
体 ４：可変電圧電源５：弾 性 体
６：圧電バイモルフ７：圧電ユニモルフ
圧印加時の断面図、第３図は従来技術の断面図、第４図
は従来技術の電圧印加時の断面図、第５図は本発明に係
る一実施例を示す断面図、第６図は本発明と従来技術に
おける変位−電圧特性、第７図はｌ／ｔ値と変位量との
関係を示す図である。 １：圧電磁器板 ２：ダイアフラム３：固 定
体 ４：可変電圧電源５：弾 性 体
６：圧電バイモルフ７：圧電ユニモルフ
Claims (1)
- 電圧印加により変形する円板状圧電素子を金属円板に
貼り付けてなる弁体と、前記弁体の中央部に対応して形
成した流体の流通孔を有しかつ前記弁体の一方の面の外
周縁を支持する手段をもった弁箱と、前記弁体のもう一
方の面の外周縁を弾性体によって挾着固定する手段とを
有する圧電式制御弁において、前記弁体の外周縁支持部
の構造が前記弁体の外周端から半径方向へ向う支持長さ
ｌと前記円板状圧電素子の厚さｔとの比ｌ／ｔが２以下
であることを特徴とする圧電式流量制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260957A JPH01105081A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 圧電式流量制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62260957A JPH01105081A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 圧電式流量制御弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105081A true JPH01105081A (ja) | 1989-04-21 |
Family
ID=17355117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62260957A Pending JPH01105081A (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | 圧電式流量制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01105081A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003021249A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Seiko Instruments Inc | 流体制御弁 |
| JP2008270224A (ja) * | 2008-05-30 | 2008-11-06 | Advantest Corp | バイモルフスイッチ、電子回路、及び電子回路製造方法 |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP62260957A patent/JPH01105081A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003021249A (ja) * | 2001-07-06 | 2003-01-24 | Seiko Instruments Inc | 流体制御弁 |
| JP2008270224A (ja) * | 2008-05-30 | 2008-11-06 | Advantest Corp | バイモルフスイッチ、電子回路、及び電子回路製造方法 |
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