JPH01120496A - 自動開閉弁 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、止水栓や湯水混合栓等のように流体を制御す
る電磁弁として有効に用いることができる自動開閉弁に
関する。

（ロ）従来の技術 第５図は、特公昭４９−４４２３号公報に記載されてい
る従来のパイロット式電磁弁の断面図である。

弁箱Ｂ内には、入口１と出口２間に、主弁孔３が形成さ
れ、主弁孔３の上端開口周縁に設けた主弁座４上には、
主弁孔３を開閉するリテイナー６付のダイヤフラム５が
当接ないし接離自在に配設されている。

そして、リテイナ−６の中央には、縦長のパイロット弁
孔７が形成され、ダイヤフラム５の背部に設けたダイヤ
フラム背室８と入口１間には、パイロット弁孔７より小
径のブリード孔９が形成されている。パイロット弁孔６
上には、ソレノイド１０で駆動されるプランジャー１１
が配設され、プランジャー１１の下端に取付けられた弁
体１２で、パイロット弁孔７の開閉が行われる。

かかる構成において、ソレノイド１０が非通電となり、
プランジャー１１がコイルバネ１３で押し下げられて、
弁体１２がパイロット弁孔７の弁座に当接し、同パイロ
ット弁孔７を閉止すると、入口１−ブリード孔９−ダイ
ヤフラム背室８の経路で、流体がダイヤフラム背室８内
に流入し、流入した流体圧でダイヤフラム５が主弁座４
に押し付けられ、主弁孔３が閉じる。

また、図の閉止状態において、ソレノイド１０が通電さ
れ、プランジャー１１がコイルバネ１３に抗して鉄心１
４に吸引されると、弁体１２がパイロット弁孔７の弁座
から離隔して、同パイロット弁孔７が開く。すると、ダ
イヤフラム５中の流体が、同パイロット弁孔７を通過し
て出口２側に流出する。

このとき、ブリード孔９の径よりパイロット弁孔７の径
が大きいので、ダイヤフラム背室８への流入量より流出
量が多くなり、ダイヤフラム背室８中の圧力が低下する
。その結果、入口ｌから流入した流体の圧力で、ダイヤ
フラム５が押し上げられ、ダイヤフラム５が主弁座４か
ら離隔して、主弁孔３を開く。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる従来の電磁弁において、パイロット弁孔
７の開閉を行う弁体１２は、ソレノイド１０、プランジ
ャー１１、コイルバネ１３及び鉄心１４とから構成され
る弁駆動装置によって行うものであるため、弁駆動装置
がいきおい大型化し、電磁弁の製作費が高くなり、また
、電磁弁の狭隘な個所への設置等は困難であった。

また、ソレノイド１０を励磁しかつ励磁状態を保持する
ために要する消費電力も大きく、省エネルギの面でも問
題点を有していた。

本発明は、上記問題点を解決することができる自動開閉
弁を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、弁箱に設けた入口と出口間に主弁孔を形成し
、同主弁孔の一例周縁に設けた主弁座に、主弁孔を開閉
するダイヤプラムを接離自在に当接し、同ダイヤプラム
の中央には、パイロット弁孔を形成し、同パイロット弁
孔によってダイヤプラムの背部に形成したダイヤフラム
背室と出口側を連通ずるとともに、ダイヤフラム背室と
入口側を、パイロット弁孔より小径のブリード孔で連通
し、パイロット弁孔上には、片持ち支持の圧電バイモル
フフランパーを配設し、同フラッパーの先端にパイロッ
ト弁孔を開閉する弁体を設けたことを特徴とする自動開
閉弁に係るものである。

（ホ）作用及び効果 以上述べてきた構成により、本発明は、以下の作用及び
効果を奏する。

即ち、パイロット弁孔の開閉を、扁平板状の圧電バイモ
ルフフラッパーによって行うように構成したので、弁駆
動装置を小型化して電磁弁を著しくコンパクトな構成と
することができ、狭隘な個所でも容易に設置することが
できる。

また、パイロット弁孔の開閉動作において、低消費電力
の圧電バイモルフフランバーを使用し、かつ、圧電バイ
モルフフラッパーは、同フラッパーの一端に電圧を印加
し、変位する時のみ電荷の移動が起こり、圧電バイモル
フフラッパーの開伏態を保持する時は、圧電バイモルフ
自身の電荷のリークが殆どないため、節電を図ることが
できる。

（へ）実施例 以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を詳説す
る。

第１図において、自動開閉弁、Ａの本体を構成する弁箱
Ｂ内には、入口１１と出口１２間に、主弁孔１３が形成
されている。

そして、主弁孔１３の上端開口周縁に設けた主弁座１４
上には、主弁孔１３を開閉するリテイナー１６付のダイ
ヤフラム１５が当接ないし接離自在に配設されている。

そして、リテイナ−１６の中央には、縦長のパイロット
弁孔１７が形成され、ダイヤフラム１５の背部に設けた
ダイヤフラム背室１８と入口１１間には、パイロット弁
孔１７より小径のブリード孔１９が形成されている。

パイロット弁孔１６上には、圧電バイモルフフラッパー
２０が配設されており、かかる圧電パイモルフフラッパ
ー２０は、その基端を、弁箱Ｂの上部側壁２１に絶縁板
２２を介して固定して、ダイヤフラム背室１８内に、片
持ち状態に配設されている。

また、圧電バイモルフフラッパー２０は、圧電バイモル
フ自身、電荷のリークが殆ど無いため、電圧印加時は、
電荷の移動が殆どなく、位置の保持が可能で、また、印
加電圧値により変位を自由にコントロールでき、しかも
、＋、−の極性を反転することにより、変位する方向を
変えることができ、その先端に設けた弁体２３を所定の
圧力でパイロット弁孔１７の上端開口に接離させえ、パ
イロット弁孔１７を開閉することができる。

なお、第２図に圧電バイモルフフランパー２０の詳細な
構成が示されており、図示するごとく、薄い金属板（中
間電極）３０の上下両面に圧電セラミックス３１．３２
を分損方向を同じにして貼り合わせ、さらにその表面に
電極３３．３４をコーティングすることによって構成し
ている。そして、＋、−の電圧のかけ方で、第３図及び
第４図に示すように、変位方向が変化することになる。

なお、圧電セラミックス３１．３２としては、ＰＺＴ。

ＰＬＺＴ、　ＰＴ系、或いはＰＺＴを基にした３成分系
等を用いることができる。

ついで、上記構成を有する自動開閉弁Ａの作動について
説明する。

第１図の閉止状態において、圧電パイモルフフラッパー
２０に電圧が印加されると、第２図に示すように、下側
の圧電セラミックス３２には、分極方向と逆方向に電圧
が印加されるために、圧電横効果により伸び、上側の圧
電セラミックス３１は、分極方向と同方向に電圧が印加
されるために縮む。

これによって、圧電バイモルフフラッパ−２０全体とし
て屈曲変位が生じ、先端が上方に向かって変位し、弁体
２３がパイロット弁孔１７の弁座から離隔して、同パイ
ロット弁孔１７を開く。

すると、ダイヤフラム１５中の流体が、同パイロット弁
孔１７を通過して出口１２側に流出する。このとき、ブ
リード孔１９の径よりパイロット弁孔１７の径が大きい
ので、ダイヤフラム背室１８への流入量より流出量が多
くなり、ダイヤフラム背室１８中の圧力が低下する。そ
の結果、入口１１から流入した流体の圧力で、ダイヤフ
ラム１５が押し上げられ、ダイヤフラム１５が主弁座１
４から離隔して、主弁孔１３を開く。

かかる開弁操作において、電圧を印加された圧電バイモ
ルフフラッパー２０が変位を終了した後は、電荷のリー
クが殆どないために、電荷の移動が殆どなく、その開口
状態を保持することになる。

また、圧電バイモルフフランパー２０に逆極性の電圧を
印加すると、今度は上側の圧電セラミックス３１が伸び
るとともに、下側の圧電セラミックス３２が縮み、これ
によって、圧電バイモルフフランパー２０の先端は、下
方に向かって屈曲し、弁体２３がパイロット弁孔１７の
弁座に当接して、同パイロット弁孔１７を閉じる。

これによって、入ロＩＩ−ブリード孔１９−ダイヤフラ
ム背室１８の経路で、流体がダイヤフラム背室１８内に
流入し、流入した流体圧でダイヤフラム１５が主弁座１
４に押し付けられ、主弁孔１３が閉じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁弁の全体構成を示す断面正面
図、第２図は圧電パイモルフフラッパーの構造説明図、
第３図及び第４図は電圧のかけ方の相違による圧電バイ
モルフフラッパーの変位方向の説明図、第５図は従来の
電磁弁の全体構成を示す断面正面図である。 図中、 Ａ：Ｎ磁弁　　　　　　Ｂ：弁箱 １１：入口　　　　　　　１２：出口 １３：主弁孔　　　　　　１４：主弁座１５：ダイヤフ
ラム　　　１６：リテイナー１７：パイロソト弁孔　　
１８：ダイヤフラム背室１９ニブリード孔 ２０：圧電バイモルフフラッパー ２３：弁体 ３５ニ一側磁石 ３７：他側磁石 特許出願人　　　東陶機器株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、弁箱（Ｂ）に設けた入口（１１）と出口（１２）間
   に主弁孔（１３）を形成し、同主弁孔（１３）の一側周
   縁に設けた主弁座（１４）に、主弁孔（１３）を開閉す
   るダイヤフラム（１５）を接離自在に当接し、同ダイヤ
   フラム（１５）の中央にはパイロット弁孔（１７）を形
   成し、同パイロット弁孔（１７）によってダイヤフラム
   背室（１８）と出口（１２）側を連通するとともに、ダ
   イヤフラム背室（１８）と入口（１１）側を、ブリード
   孔（１９）で連通し、パイロット弁孔（１７）上には、
   片持ち支持の圧電バイモルフフラッパー（２０）を配設
   し、同フラッパー（２０）の先端にパイロット弁孔（１
   ７）を開閉する弁体（２３）を設けたことを特徴とする
   自動開閉弁。