JPH02138501A - ノズルフラッパ機構 - Google Patents

ノズルフラッパ機構

Info

Publication number
JPH02138501A
JPH02138501A JP63290950A JP29095088A JPH02138501A JP H02138501 A JPH02138501 A JP H02138501A JP 63290950 A JP63290950 A JP 63290950A JP 29095088 A JP29095088 A JP 29095088A JP H02138501 A JPH02138501 A JP H02138501A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric ceramic
electrostrictive element
ceramic member
nozzle
flapper mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP63290950A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0481641B2 (ja
Inventor
Motonari Ikehata
基成 池畑
Hiroyuki Mikami
浩幸 三上
Naoto Inayama
直人 稲山
Katsuhiko Odajima
勝彦 小田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMC Corp
Original Assignee
SMC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMC Corp filed Critical SMC Corp
Priority to JP63290950A priority Critical patent/JPH02138501A/ja
Priority to US07/301,708 priority patent/US4934401A/en
Priority to FR8901109A priority patent/FR2639086B1/fr
Priority to GB8901966A priority patent/GB2225133B/en
Priority to DE3902738A priority patent/DE3902738C2/de
Priority to US07/507,879 priority patent/US5012835A/en
Publication of JPH02138501A publication Critical patent/JPH02138501A/ja
Priority to US07/645,632 priority patent/US5076314A/en
Publication of JPH0481641B2 publication Critical patent/JPH0481641B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/005—Piezo-electric benders
    • F16K31/006—Piezo-electric benders having a free end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15C—FLUID-CIRCUIT ELEMENTS PREDOMINANTLY USED FOR COMPUTING OR CONTROL PURPOSES
    • F15C3/00—Circuit elements having moving parts
    • F15C3/10—Circuit elements having moving parts using nozzles or jet pipes
    • F15C3/14—Circuit elements having moving parts using nozzles or jet pipes the jet the nozzle being intercepted by a flap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
    • H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2278—Pressure modulating relays or followers

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はノズルフラッパ機構に関し、−層詳細には、電
気信号を流体圧信号、特に、空気圧信号に変換する電気
信号−空気圧変換装置において、その変換要素としての
ノズルフラッパをバイモルフ型電歪素子（圧電素子）で
構成すると共に、低電圧の電気信号も可及的に正確に空
気圧信号に変換することの出来る、好適には電気信号−
空気圧変換装置に組み込むことが可能なノズルフラッパ
機構に関する。
［発明の背景コ 従来、電気信号を空気圧に変換する装置としては、トル
クモータが広範に採用されてきた。
すなわち、このトルクモータによれば、モータを構成す
るコイルに電流を供給し、この電流値に対応する回転力
を変位量に変えることによりノズルフラッパ、パイロッ
ト弁等を介して空気圧信号に変換している。このような
トルクモータを使って電気−空気式変換器等の制御機器
を構成する場合、トルクモータによって発生する力が少
しでも大きい方が機械的振動等の影響に対しても強（な
り、また、性能的にも安定した製品が得られる。
ところが、最近、制御機器の小型軽量化が要求されるよ
うになってきたため、前記トルクモータを如何に小型に
製作するかが重要な課題になっている。然しながら、ト
ルクモータを小型化すればする程、−静的に電流値に対
応して発生する力も小さくなり、この結果、前述した機
械的振動等に対して弱くなり、制御機器の使用条件如何
によっては、トルクモータを使用すること自体、技術的
に不可能となる。
そこで、本発明者は電歪素子に着目し、この電歪素子を
利用することによって、電気信号を空気圧信号に変換す
る電気信号−空気圧変換ユニットを発明し、特願昭第５
９−８８１７８号、同第６０−２３０９４号として特許
出願を行っている。
すなわち、これらの発明では電歪素子を薄い板状の矩形
型とし、一端を支点として固定すると共に、他端を自由
端として使用するバイモルフ型を利用している。この場
合、前記のように構成される電歪素子の一端を固定した
状態で電極に電圧を加えると、その自由端側か僅かに変
化する。従って、電歪素子そのものでノズルフラッパを
構成しておけば、電圧の変化を容易にノズル背圧、すな
わち、空気圧信号に変換することが出来る。
ところで、前記のように構成されるノズルフラッパの電
歪素子の固定方法としては、以下のものを掲げることが
出来る。すなわち、第１図に示すように、ノズルフラッ
パ機構２を構成するベース４に、このベース４に対して
柱体状の第１の固定板６ａを配設し、この第１固定板６
ａに電歪素子８を載置する。そして、前記第１固定板６
ａに穿設された螺孔に同様な柱体状の第２の固定板６ｂ
を介して一対の締付ビス１０．１０によって電歪素子８
の一端部を緊締固着する。
一方、前記ベース４にはノズル１２を固設し、このノズ
ル１２の先端部を電歪素子８に近接するよう臨ませてい
る。すなわち、電歪素子８の他端部は自由端として何ら
拘束されるものではない。
この場合、第１と第２の固定板（３ａ、６ｂは夫々絶縁
部材で構成し、あるいは導体で形成してもよい。導体で
形成した場合には電歪素子８の電極に接する部分に絶縁
シートを介装する必要がある。なお、図中、参照符号１
４は通電作用下に電歪素子８が湾曲してノズル１２に接
触し、電歪素子８自体が損傷することのないように設け
られているセラミックス等からなる補助プレートを示す
。
電歪素子８は第１図に示すような構成が採用されている
。すなわち、導電体からなるシム材１６を矩形状に構成
し、このシム材１６の上面と下面とに接着剤を介して圧
電セラミックス部材１８ａ、１８ｂを接着している。さ
らに、前記圧電セラミックス部材１８ａ、１８ｂを包被
して薄膜状の電極１９ａ、１９ｂが積層されている。図
から容易に諒解されるように、圧電セラミックス部材１
８ａ、１８ｂは前記シム材１６の大部分の面積を囲繞す
る。従って、第２固定板６ｂを介して締付ビス１０．１
０で第１固定板６ａにこの電歪素子８を固定しようとす
る時、電極１９ａ、圧電セラミックス部材１８ａ１シム
材１６、圧電セラミックス部材１８ｂ、電極１９ｂの順
で、この電歪素子８は第１固定板６ａと第２固定板６ｂ
との間で挟持されるに至る。
そこで、このように固定された電歪素子８に直流電圧を
印加する。その結果、矢印に示すように、圧電セラミッ
クス部材１８ｂは伸長しようとし、一方、圧電セラミッ
クス部材１８ａは収縮しようとする。このため、電歪素
子８の自由端側は大きくノズル１２側へと湾曲し、当該
ノズル１２の口孔に近づ（。結局、この電歪素子８の撓
み量は印加される電圧に比例するために、ノズルフラッ
パ機構として好適な効果が得られる。
ところで、−船釣には、電歪素子８に電圧を印加しよう
とすると、この印加される電圧と自由端側が変位する変
位量との間では、第４図に示すような関係があることが
知られている。すなわち、印加電圧を０から徐々に増大
させると、図においてａからｂへの曲線を描いて電歪素
子８が変位する。次いで、ｂから徐々に電圧を下げると
、ｂからＣへの曲線を描く。すなわち、必ずしもｂから
ａへの曲線を描くものではない。
次いで、再度電圧を印加すると、Ｃからｂに至る曲線を
描く。
換言すれば、電圧を印加した後、この電圧を下げ、再び
また電圧を上げると、そこには、所謂、ヒステレシス現
象が現れて（る。この現象は、特に、バイモルフ型電歪
素子に顕著に見受けられる。しかも、同じ電圧を印加し
た場合においても時間が経過することによって、第３図
のｂＳｃの曲線からｂ′、Ｃ′の曲線に示すように、自
由端側の変位量がシフトする現象が現れる。
この現象は電歪素子８に一定の電圧を印加したまま長時
間保持すると、第５図の実線で示す曲線のように、電歪
素子先端の変位量がその時間の経過に従って増大してい
く。この現象を一般的に電歪素子におけるクリープ現象
と称している。このクリープ現象は圧電セラミックスの
材質、シム材の板厚およびその材質、接着剤、電歪素子
の固定方法等に依存していると解されている。そして、
このクリープ現象の惹起を回避すべく種々の工夫を出願
人は試みたが、クリープ現象に基づく変位量は１０％乃
至数１０％に及ぶことが確認されている。この現象は外
部雰囲気温度が変化すると助長される傾向にある。
このような現象が惹起する原因として、勿論、電歪素子
自体が有している特性によるところが大きいが、一方に
おいては、シム材１６に圧電セラミックス部材１８ａ、
１８ｂが接着剤を介して固着されていること、あるいは
、第１図乃至第３図に示すように、ベース４に螺孔を穿
設し、方、固定板６ａ　、６ｂに比較的大きな直径を有
する孔部を画成し、この孔部に締付ビス１０．１０を嵌
合すると共に、前記螺孔に臨入させて電歪素子８を固定
板５ａ　、　５ｂにより保持しようとする時、締付ビス
１０．１０の締付力如何によっては前記固定板６ａ　、
６ｂがその両端部で湾曲して電歪素子８の隅角部に圧接
し、従って、この締付効力が前記シフト現象を助長する
ということも確認されている。さらに、電歪素子８に対
して可及的に低い電圧、例えば、１０Ｖ前後の電圧を印
加して精密な制御を試みようとする時、当該電歪素子８
に発生する変位量は非常に小さくなり、これによってミ
クロンオーダの制御を行わなければならない必要性も出
てくるために、締付ビス１０．１０の締付力を慎重に調
整しなければならない。
しかも、締付ビス１０．１０が、前記のように、２本存
在する時、両者を均等に締め付けることは実質的に不可
能であり、一方、締付力が不均等であれば電歪素子に不
均一な応力が印加される。
また、前記のような構成では、固定板で挟持される部位
の圧電セラミックス部材も電圧の印加によって伸縮し、
これによって内部応力が変化し、これが前記シフト現象
の原因となり、正確な制御が困難となる。すなわち、電
歪素子に直流電圧を印加すると、電極と接する圧電セラ
ミックス部材はその範囲で伸縮する。従って、圧電セラ
ミックス部材が固定板で締め付けられている場合には、
この伸縮効果は前記締付部位にも及び微小な応力変化を
惹起する。また、このことは固定板の締付力に対し直交
する方向で電歪素子が伸縮し、これが電歪素子の固定板
に対する局所的な“すべり”を生じ、前記クリープ現象
の大きな要因となっていることが５１１ｇ７１された。
本来、電歪素子を用いて電気信号を空気圧信号に変換す
る目的は電気的に正確に且つ精緻に制御することによっ
て所望の変換効果を得ることにある。然しながら、前記
のようなりリープ現象が存在する場合には、例えば、電
歪素子に印加される制御電圧を一定にして一定のノズル
背圧を得ようとしても、前記クリープ現象に起因してノ
ズル背圧が変化してしまうことになる。
しかも、当該クリープ現象に基づく電歪素子の変位量が
数１０％に及ぶ場合には、実質的にノズル背圧を利用し
た弁体等の精密な制御が困難となってしまう。
［発明の目的コ 本発明は前記の種々の不都合を克服するためになされた
ものであって、電歪素子をベースに固着しようとする時
、少なくとも当該電歪素子を構成する電極を固定板との
間で挟持する領域をなくし若しくは可及的に少なくし、
たまは保持部材で圧電セラミックス部材を直接保持し、
従って、締付ビスによる締付力に影響されることのない
、しかも容易に精密に電気信号を空気圧信号に変換する
ことが可能なノズルフラッパ機構を提供することを目的
とする。
［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明はノズルの口孔に
対して電歪素子または前記電歪素子に連結される板部材
を臨ませ、前記電歪素子に電圧を印加することによりノ
ズル背圧を一定にしあるいは変化させるノズルフラッパ
機構において、前記電歪素子はシム材とこのシム材に積
層される圧電セラミックス部材と前記圧電セラミックス
部材に積層される薄膜状の電極とからなり、前記圧電セ
ラミックス部材の面積に対し薄膜状の電極を狭い面積と
すると共に前記圧電セラミックス部材の一端部を直接固
定保持することを特徴とする。
また、本発明はノズルの口孔に対して電歪素子または前
記電歪素子に連結される板部材を臨ませ、前記電歪素子
に電圧を印加することによりノズル背圧を一定にしある
いは変化させるノズルフラッパ機構において、前記電歪
素子はシム材とこのシム材に積層される圧電セラミック
ス部材と前記圧電セラミックス部材に積層される薄膜状
の電極とからなり、前記電極を圧電セラミックス部材の
面積よりも狭い面積とし且つ圧電セラミックス部材の一
端部を直接半田付または接着剤で保持部材に固定するこ
とを特徴とする。
［実施態様］ 次に、本発明に係るノズルフラッパ機構についてそれを
組み込む電気信号−空気圧変換ユニットとの関連におい
て好適な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以
下詳細に説明する。
なお、第１図乃至第３図に示す構成要素と同一の構成要
素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
本発明は、特に、電歪素子の形状に関連してなされてい
る。
先ず、第６図に示す第１の実施態様においては、電歪素
子３０を構成するシム材３２を矩形状に形成している。
この場合、シム材３２は、−船釣に、リン青銅やステン
レス鋼等の金属で構成され、その両面に圧電セラミック
ス部材３４ａ、３４ｂが図示しない接着剤を挟んで固着
される。
この場合、図から容易に諒解されるように、圧電セラミ
ックス部材３４ａ、３４ｂよりシム材３２の一端部が若
干外方へと延在している。
次に、圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂの外方に露
呈する面部に薄膜状の電極３６ａ、３６ｂを貼着する。
第６図から諒解される通り、この電極３６ａ、３６ｂは
実質的に矩形状であり、その短手方向の幅員は実質的に
圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂのそれと同一であ
る。なお、電極３６ａ、３６ｂの中央部からは夫々極め
て幅員の狭いリード部位３８ａ、３８ｂを延在させ、圧
電セラミックス部材３４ａ、３４ｂの端部で終端させて
おく　（第６図、第７図および第９図参照）。
以上のような構成からなるノズルフラッパ機構は電極素
子３０のリード部位３８ａ、３８ｂ側を第１固定板６ａ
上に載置し、前記電歪素子３０にさらに第２固定板６ｂ
を上載し、締付ビス１０．１０を固定板６ａに穿設され
た孔部に螺入しこれを挟持する。この時、容易に諒解さ
れるように、締付ビス１０．１０によって締め付けられ
る部位には実質的に電極３６ａ、３６ｂは存在してはお
らず、極めて幅狭な、例えば、幅が１ｍｍ程度で且つ厚
さが数μｍのリード部位３８ａ、３８ｂが存在している
に過ぎない。従って、締付力を受けるのはシム材３２並
びに圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂおよびリード
部位３８ａ、３８ｂのみとなる。
すなわち、電歪素子３０を固定板５ａ　、　６ｂに固定
するに際してさほどに慎重な締付力の調整を必要とする
ことはない。しかも、圧電セラミックス部材３４ａ、３
４ｂに電極３６ａ、３６ｂを接着する際にも、幅狭なリ
ード部位３８ａ、３８ｂ以外の部位には接着剤を塗着す
る必要がないために、電圧を印加した際、この接着剤の
量に影響を受けることも非常に少なくなる。
この結果、電気信号−空気圧変換ユニットに組み込まれ
た電歪素子３０に対して電圧を印加し、電気信号を空気
圧信号に変換しようとする時、クリープ現象が著しく減
少するために精緻で安定した動作が得られる。特に、低
電圧でこの電歪素子３０を駆動しようとする場合、精密
な制御を行うことが可能となる利点が得られる。
次に、本発明に係る電歪素子３０を組み込む電気信号−
空気圧信号変換器について概略的に説明する。
第１１図に示すように、圧電セラミックス部材３４ａ１
３４ｂに貼着された電極３６ａ、３６ｂは夫々電気的に
接続してコントローラ５０の一方の端子に接続する。シ
ム材３２にはコントローラ５０の他方の端子を電気的に
接続しておく。ノズル１２にはパイロット弁５２を接続
し、このパイロット弁５２の出力側を分岐して空気圧信
号−電気信号変換素子５４に連結している。前記空気圧
信号−電気信号変換素子５４の出力側はコントローラ５
０に導入される。なお、このコントローラ５０には制御
信号Ｓが導入される。
従って、この制御信号Ｓがコントローラ５０に導入され
ると、このコントローラ５０から圧電セラミックス部材
３４ａ、３４ｂ上の電極３６ａ、３６ｂとシム材３２と
の間に所定の電圧が印加され、この電歪素子３０の自由
端がその電圧に比例して撓む。この結果、ノズル１２か
ら導出される空気のノズル背圧が変化し、これはパイロ
ット弁５２に導入される。このパイロット弁５２の出力
信号が所定の機器に導入されて、当該機器の制御を行う
。
一方、前記パイロット弁５２の出力信号は空気圧信号−
電気信号変換素子５４に導入され、これがコントローラ
５０に対してのフィードバック信号として活用される。
さらに、第１２図に電気信号−空気圧信号変換機構を採
用するポジショナ−の実施態様を示す。
なお、前記電気信号−空気圧信号変換機構に用いた構成
要素と、同一の構成要素には同一の参照符号を付してそ
の説明を省略する。
そこで、この実施態様においては、パイロット弁５２の
出力側をコントロールバルブ６０に導入し、このコント
ロールバルブ６０を制御すると共に、このコントロール
バルブ６０の出力側を分岐してその変位量を電気信号に
変換するセンサに導入している。例えば、このセンサと
してはポテンショメータが好適に用いられる。そこで、
このポテンショメータ６セの出力側はコントローラ５０
にフィードバック信号として移送される。
従って、パイロット弁５２に出力される信号がコントロ
ールバルブ６０を変位させ、その変位量に応じたセンサ
出力がコントローラ５０をフィードバック制御すること
になる。
さらに、第１３図に本発明の別の実施態様を示す。この
実施態様は電歪素子３０に指向してなされている。すな
わち、この電歪素子３０では電極３６ａ、３６ｂのリー
ド部位３８ａ、３８ｂが圧電セラミックス部材３４ａ、
３４ｂの長手方向中心線に対してその端部側へと偏位し
ている。従って、シム材３２と電極３６ａ、３６ｂに対
して接続されるリード線をそれらの端部隅角部にまとめ
て延在させることが出来る。このため、当該リード線が
電歪素子３０の近傍に配置された他の付属品、機器の妨
げとなることはない。
第１４図並びに第１５図に本発明のさらに別の実施態様
を示す。この実施態様は、特に、リード部位３８ａ、３
８ｂを設けることなく、圧電セラミックス部材３４ａ、
３４ｂとシム材３２のみを第１固定板６ａと第２固定板
６ｂとで挟持する構成を採用している。すなわち、電極
３６ａ、３６ｂをシム材３２上の圧電セラミックス部材
３４ａ、３４ｂよりも短尺に形成し、当該圧電セラミッ
クス部材３４ａ、３４ｂを挟持する固定板（３ａ　、　
（３ｂ側の電極３６ａ、３６ｂの隅角部に電圧を印加す
るためのリード線を接続するように構成している。
電極３６ａ、３６ｂが固定板６ａ　、６ｂに挟持される
ことなく、一方、圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂ
は前記固定板５ａ　、５ｂに挟持されるものであるため
に、剛性が確保される一方、クリープ現象の発生を可及
的に減少させることが可能である。
このような観点からすれば、リード部位３８ａ１３８ｂ
が存在していたにせよ、これらのリード部位３８ａ、３
８ｂの固定板６ａ、６ｂに対する挟持を回避させれば実
質的にクリープ減少による不都合から免れる。これに関
連して別の実施態様を第１６図乃至第１９図に示す。
先ず、第１６図の実施態様では圧電セラミックス部材３
４ａ、３４ｂの面上から膨出するリード部位３８ａ、３
８ｂの厚さ並びに長さに対応して第１固定板６ａｓ第２
固定板６ｂに夫々溝部４０ａ１４０ｂを刻設している。
従って、これらの固定板６ａ、６ｂによって電歪素子３
０の端部を挟持しても前記リード部位３ｇａ、３８ｂは
挟圧されることなく、従って、クリープ現象から回避可
能である。
第１７図の実施態様ではリード部位３８ａ、３８ｂ自体
を圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂに刻設された溝
部４２ａ、４２ｂ間に配設している。このため、圧電セ
ラミックス部材３４ａ、３４ｂの表面から前記リード部
位が膨出する状態とはなっていない。従って、固定板６
ａ　、　６ｂによって電歪素子を保持してもこのリード
部位３８ａ、３８ｂが挟持されることはない。従って、
第１５図に示す実施態様と同一の効果が得られる。
第１９図に示す実施態様ではリード部位３８ａ、３８ｂ
の厚さ並びに長さに対応して二組の矩形状のスペーサ４
４ａ、４４ｂを圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂに
貼着している。これらのスペーサ４４ａ、４４ｂは、こ
の場合、固定板６ａ　、　６ｂに夫々固着することも可
能である。
以上のような構成においても直接固定板６ａ、６ｂがリ
ード部位３８ａ、３８ｂに圧接することがないために、
クリープ現象からの弊害を可及的に回避可能である。
なお、前記の実施態様ではいずれも固定板５ａ　、　６
ｂを用いて電歪素子３０の圧電セラミックス部材３４ａ
、３４ｂを挟持する構成を開示している。圧電セラミッ
クス部材３４ａ、３４ｂを挟持することにより剛性を確
保するためである。
然しなから、他の方法によって剛性が確保可能であれば
、前記圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂを挟持しな
くてもよい。この観点に立脚した実施態様を第２０図に
示す。
この実施態様では、図示しないビスによって締着すべく
比較的厚みのあるＴ字状の保持部材４６を用意し、この
保持部材４６に圧電セラミックス部材３４ａを半田付あ
るいは接着剤によって固着している。電極３６ａ、３６
ｂは、図から容易に諒解される通り、半田付あるいは接
着剤部分４８まで延在してはいない。
このように、圧電セラミックス部材３４ａ、３４ｂを保
持部材４６に貼着する構成とすることにより、取付工程
が簡素化し位置調整も容易となる。
［発明の効果］ 本発明によれば、以上のように、電歪素子を構成する電
極に対して実質的に固定板で挟持することなく電極に印
加される電圧で圧電セラミックス部材が伸縮する可能性
のある部位を固定板による締付力から解放している。従
って、特に、固定板による締付力に影響されることのな
い、すなわち、クリープ現象を可及的に小さくすること
が可能となるノズルフラッパ機構を得ることが出来る。
特に、このノズルフラッパ機構によれば、より精緻にそ
のノズル背圧を制御することが出来るという顕著な効果
が得られる。
以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではなく、
また、バイモルフ型電歪素子を複数個積層した積層電歪
素子についても採用可能であり、あるいは電歪素子の自
由端側に板部材を固着し、これをノズルに臨ませる構成
のものに対しても利用可能である等、本発明の要旨を逸
脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可
能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術に係る電歪素子を用いたノズルフラッ
パ機構の一部縦断説明図、 第２図は第１図に示すノズルフラッパ機構の平面図、 第３図は第１図に示すノズルフラッパ機構の正面図、 第４図は従来のバイモルフ型電歪素子を用いてノズルフ
ラッパ機構を構成した場合の電歪素子に印加される電圧
とその変位量との関係を示すグラフ、 第５図は従来のバイモルフ型電歪素子に対して電圧を長
時間にわたり印加した際のクリープ現象を表す特性図、 第６図は本発明に係るノズルフラッパ機構に組み込まれ
る電歪素子の斜視説明図、 第７図は第６図の電歪素子の平面図、 第８図は第７図の電歪素子のＡ−Ａ線断面図、第９図は
第７図の電歪素子のＢ−Ｂ線断面図、第１０図は第６図
の電歪素子の正面図、第１１図は本発明に係る電歪素子
を組み込む電気信号−空気圧変換器の概略説明図、 第１２図は第１１図に示す電気信号−空気圧変換器を組
み込むポジショナの概略説明図、第１３図は本発明に係
る電歪素子の他の実施態様の斜視説明図、 第１４図は第１３図の電歪素子の平面図、第１５図は第
１３図の電歪素子の一部省略縦断説明図、 第１６図は本発明に係る電歪素子とそれを組み込む固定
板の斜視説明図、 第１７図は本発明に係る電歪素子の他の実施態様の斜視
説明図、 第１８図は第１７図の電歪素子の縦断説明図、第１９図
は本発明に係る電歪素子を組み込む固定板の他の実施態
様を示す斜視説明図、第２０図は本発明に係る電歪素子
の他の実施態様の斜視説明図である。 １０・・・締付ビス　　　　　　３０・・・電歪素子３
２・・・シム材 ３４ａ、３４ｂ・・・圧電セラミックス部材３８　ａ、
　３８　ｂ−・・リード部位４４ａ、４４ｂ・・・スペ
ーサ　　５０・・・コントローラ５２・・・パイロット
弁 ５４・・・空気圧信号−電気信号変換素子６０・・・コ
ントロールバルブ ６２・・・ポテンショメータ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ！！過時間 −一一一一一−」 ＦＩＧ、１０ ＦＩＧ、１９ （自発）

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ノズルの口孔に対して電歪素子または前記電歪素
    子に連結される板部材を臨ませ、前記電歪素子に電圧を
    印加することによりノズル背圧を一定にしあるいは変化
    させるノズルフラッパ機構において、前記電歪素子はシ
    ム材とこのシム材に積層される圧電セラミックス部材と
    前記圧電セラミックス部材に積層される薄膜状の電極と
    からなり、前記圧電セラミックス部材の面積に対し薄膜
    状の電極を狭い面積とすると共に前記圧電セラミックス
    部材の一端部を直接固定保持することを特徴とするノズ
    ルフラッパ機構。
  2. （２）請求項１記載の機構において、圧電セラミックス
    部材の一端部は固定板によって保持することを特徴とす
    るノズルフラッパ機構。
  3. （３）請求項１または２記載の装置において、圧電セラ
    ミックス部材よりも狭面積の電極から幅狭のリード部位
    を延在させ、前記圧電セラミックス部材の端部で終端さ
    せてなることを特徴とするノズルフラッパ機構。
  4. （４）請求項３記載の機構において、幅狭のリード部位
    は圧電セラミックス部材の長手方向中央部で終端するこ
    とを特徴とするノズルフラッパ機構。
  5. （５）請求項３記載の機構において、幅狭のリード部位
    は圧電セラミックス部材の長手方向端部隅角部で終端す
    ることを特徴とするノズルフラッパ機構。
  6. （６）請求項３乃至５のいずれかに記載の機構において
    、固定板に電極のリード部位が嵌合する溝部を設けるこ
    とを特徴とするノズルフラッパ機構。
  7. （７）請求項２乃至５のいずれかに記載の機構において
    、電極のリード部位は圧電セラミックス部材の端部まで
    延在する溝部に嵌合してなることを特徴とするノズルフ
    ラッパ機構。
  8. （８）請求項２乃至５のいずれかに記載の機構において
    、挟持される圧電セラミックスと固定板との間にスペー
    サを配設することを特徴とするノズルフラッパ機構。
  9. （９）請求項１記載の機構において、電歪素子はシム材
    と圧電セラミックス部材と電極とを積層し、さらにこの
    積層体を多数個層状に並列して構成することを特徴とす
    るノズルフラッパ機構。
  10. （１０）ノズルの口孔に対して電歪素子または前記電歪
    素子に連結される板部材を臨ませ、前記電歪素子に電圧
    を印加することによりノズル背圧を一定にしあるいは変
    化させるノズルフラッパ機構において、前記電歪素子は
    シム材とこのシム材に積層される圧電セラミックス部材
    と前記圧電セラミックス部材に積層される薄膜状の電極
    とからなり、前記電極を圧電セラミックス部材の面積よ
    りも狭い面積とし且つ圧電セラミックス部材の一端部を
    直接半田付または接着剤で保持部材に固定することを特
    徴とするノズルフラッパ機構。
JP63290950A 1988-11-17 1988-11-17 ノズルフラッパ機構 Granted JPH02138501A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63290950A JPH02138501A (ja) 1988-11-17 1988-11-17 ノズルフラッパ機構
US07/301,708 US4934401A (en) 1988-11-17 1989-01-26 Nozzle flapper mechanism
FR8901109A FR2639086B1 (fr) 1988-11-17 1989-01-30 Dispositif de clapet a lamelles pour buse ou orifice
GB8901966A GB2225133B (en) 1988-11-17 1989-01-30 Nozzle flapper mechanism
DE3902738A DE3902738C2 (de) 1988-11-17 1989-01-31 Düsenklappenvorrichtung
US07/507,879 US5012835A (en) 1988-11-17 1990-04-12 Nozzle flapper mechanism
US07/645,632 US5076314A (en) 1988-11-17 1991-01-25 Nozzle flapper mechanism

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63290950A JPH02138501A (ja) 1988-11-17 1988-11-17 ノズルフラッパ機構

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02138501A true JPH02138501A (ja) 1990-05-28
JPH0481641B2 JPH0481641B2 (ja) 1992-12-24

Family

ID=17762583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63290950A Granted JPH02138501A (ja) 1988-11-17 1988-11-17 ノズルフラッパ機構

Country Status (5)

Country Link
US (3) US4934401A (ja)
JP (1) JPH02138501A (ja)
DE (1) DE3902738C2 (ja)
FR (1) FR2639086B1 (ja)
GB (1) GB2225133B (ja)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5163463A (en) * 1990-07-19 1992-11-17 Fisher Controls International, Inc. Mechanical flexure for motion amplification and transducer with same
EP0504465A1 (de) * 1991-03-21 1992-09-23 MOOG GmbH Fluidischer Wandler mit Piezo-Antrieb
EP0518524B1 (en) * 1991-05-30 1996-09-04 Hitachi, Ltd. Valve and semiconductor fabricating equipment using the same
US5168189A (en) * 1991-09-18 1992-12-01 Caterpillar Inc. Solderless connector for a solid state motor stack
GB9122739D0 (en) * 1991-10-25 1991-12-11 The Technology Partnership Ltd System for controlling fluid flow
JP2532907Y2 (ja) * 1992-02-10 1997-04-16 動力炉・核燃料開発事業団 幅広パルスノズル
US5203537A (en) * 1992-03-09 1993-04-20 Teledyne Industries, Inc. Piezoceramic valve actuator sandwich assembly and valve incorporating such an assembly
FR2690623B1 (fr) * 1992-04-29 1995-01-20 Chronotec Techsonic Dispositif de contrôle de débit pour systèmes de perfusion.
DE4220177A1 (de) * 1992-06-19 1993-12-23 Marco Systemanalyse Entw Vorrichtung zur Betätigung eines Ventilelementes
US5460202A (en) * 1993-11-22 1995-10-24 Landis & Gyr Powers, Inc. Three-way piezoelectric valve
DE4411569C1 (de) * 1994-04-02 1995-07-20 Itw Dynatec Gmbh Klebetechnik Auftragskopf zur dosierten Abgabe von strömenden Medien
EP0762088A3 (de) * 1995-09-11 1997-11-05 Georg Fischer Rohrleitungssysteme AG Verfahren und Vorrichtung zur Grenzstanderfassung von Flüssigkeiten und Schüttgütern
DE19547149A1 (de) * 1995-12-16 1997-06-19 Marco Systemanalyse Entw Fluidisches Ventil
US6024340A (en) * 1996-12-04 2000-02-15 Active Control Experts, Inc. Valve assembly
US6062256A (en) * 1997-02-11 2000-05-16 Engineering Measurements Company Micro mass flow control apparatus and method
US6086041A (en) * 1997-04-07 2000-07-11 Mccord Winn Textron Inc. Multi-valve module having a ceramic piezoelectric actuator
WO1998045633A1 (en) * 1997-04-07 1998-10-15 Mccord Winn Textron Inc. Multi-valve module having a ceramic piezoelectric actuator
DE19734845C1 (de) * 1997-08-12 1998-11-12 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Schnellschaltendes Ventil
US6157115A (en) * 1998-10-13 2000-12-05 Nordson Corporation Mechanical amplifier
US6337465B1 (en) * 1999-03-09 2002-01-08 Mide Technology Corp. Laser machining of electroactive ceramics
US6302495B1 (en) 1999-06-04 2001-10-16 Ge Harris Railway Electronics, Llc Railway car braking system including piezoelectric pilot valve and associated methods
US6589229B1 (en) 2000-07-31 2003-07-08 Becton, Dickinson And Company Wearable, self-contained drug infusion device
US6676106B2 (en) * 2000-12-28 2004-01-13 Xerox Corporation Flap structure for electrostatic or magnetic applications and method for making same
DE10161888A1 (de) * 2001-08-14 2003-02-27 Continental Teves Ag & Co Ohg Piezoelektrisch betätigtes Fluidventil
DE60221290T2 (de) * 2002-01-29 2008-04-03 Sit La Precisa S.P.A. Eine ventileinheit für modulation von auslassdruck eines gasses
US7061161B2 (en) 2002-02-15 2006-06-13 Siemens Technology-To-Business Center Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
US20040040502A1 (en) * 2002-08-29 2004-03-04 Micron Technology, Inc. Micromachines for delivering precursors and gases for film deposition
US20040040503A1 (en) * 2002-08-29 2004-03-04 Micron Technology, Inc. Micromachines for delivering precursors and gases for film deposition
US6888291B2 (en) * 2002-10-31 2005-05-03 The Boeing Company Electrical system for electrostrictive bimorph actuator
US6988706B2 (en) * 2003-12-17 2006-01-24 General Electric Company Piezoelectric microvalve
US7678441B2 (en) * 2005-12-02 2010-03-16 E.I. Du Pont De Nemours And Company Interlayers for laminated safety glass with superior de-airing and laminating properties and process for making the same
JP5708167B2 (ja) * 2011-04-06 2015-04-30 コニカミノルタ株式会社 超音波探触子及び超音波診断装置
PL240787B1 (pl) * 2018-04-11 2022-06-06 Politechnika Bialostocka Piezoelektryczny wtryskiwacz gazowy zwłaszcza do układów zasilania silników spalinowych
CN108679294A (zh) * 2018-07-30 2018-10-19 辰星仪表（成都）有限公司 差分式喷嘴挡板调压机构

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152612A (en) * 1956-09-28 1964-10-13 Gen Electric Piezoelectric crystal transducer for controlling fluid flow
US3063422A (en) * 1960-06-13 1962-11-13 Joel H Gregowski Electromechanical device
US3286719A (en) * 1963-12-30 1966-11-22 Ling Temco Vought Inc Piezoelectric fluid jet transfer valve
GB1097013A (en) * 1964-03-26 1967-12-29 Plessey Uk Ltd Improved method of making bimorph elements
US3456669A (en) * 1966-10-20 1969-07-22 Fisher Governor Co Piezoelectric transducer
DE2211751A1 (de) * 1972-03-10 1973-09-13 Braun Ag Einspannung eines piezoelektrischen biegestreifens
JPS5728500A (en) * 1980-07-29 1982-02-16 Kureha Chem Ind Co Ltd Ultrasonic wave transducer
US4387318A (en) * 1981-06-04 1983-06-07 Piezo Electric Products, Inc. Piezoelectric fluid-electric generator
US4492360A (en) * 1982-06-07 1985-01-08 The Lee Company Piezoelectric valve
US4545561A (en) * 1982-07-30 1985-10-08 Mcdonnell Douglas Corporation Piezoelectric valve operator
DE3240884A1 (de) * 1982-11-05 1984-05-10 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Keramisches bistabiles biegeelement
AT380934B (de) * 1983-01-13 1986-07-25 Enfo Grundlagen Forschungs Ag Elektrisch-pneumatischer signalwandler
GB2151434B (en) * 1983-12-02 1987-10-14 Raytheon Co Multi-layered polymer transducer
EP0165407A3 (en) * 1984-04-26 1986-06-18 Nippon Enlarging Color Inc. Flow control valve with piero-electric actuator
JPS60227078A (ja) * 1984-04-26 1985-11-12 Nippon Enraajingu Color Kk 流量制御弁
DE3425290A1 (de) * 1984-07-10 1986-01-16 Atlas Fahrzeugtechnik GmbH, 5980 Werdohl Piezokeramische ventilplatte und verfahren zu deren herstellung
US4617952A (en) * 1984-07-31 1986-10-21 Yamatake-Honeywell Co. Limited Switching valve and an electro-pneumatic pressure converter utilizing the same
DE3434729A1 (de) * 1984-09-21 1986-04-03 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Biegeelement aus piezokeramik und verfahren zu seiner herstellung
US4629926A (en) * 1985-10-21 1986-12-16 Kiwi Coders Corporation Mounting for piezoelectric bender of fluid control device
US4769570A (en) * 1986-04-07 1988-09-06 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Piezo-electric device
JPS62246667A (ja) * 1986-04-18 1987-10-27 Ube Ind Ltd 圧電バルブ及びその駆動方法
US4768266A (en) * 1986-08-29 1988-09-06 Dataproducts Corporation Method of making an ink jet printer transducer array
DE3751183T2 (de) * 1986-09-29 1995-11-16 Mitsubishi Chem Corp Piezoelektrischer Antrieb.
JPH06191979A (ja) * 1992-12-25 1994-07-12 Yasumiki Osato 生ごみ類の処理装置及びその処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE3902738A1 (de) 1990-05-23
FR2639086B1 (fr) 1993-11-12
US5076314A (en) 1991-12-31
US4934401A (en) 1990-06-19
GB8901966D0 (en) 1989-03-22
US5012835A (en) 1991-05-07
FR2639086A1 (fr) 1990-05-18
DE3902738C2 (de) 1994-05-05
GB2225133A (en) 1990-05-23
GB2225133B (en) 1993-06-02
JPH0481641B2 (ja) 1992-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02138501A (ja) ノズルフラッパ機構
US5388751A (en) Wire clamper
US4438364A (en) Piezoelectric actuator
US5083056A (en) Displacement generating apparatus
EP1796256A1 (en) Piezoelectric device and piezoelectric switch employing same
US5435477A (en) Wire clampers
JPH0256825B2 (ja)
JPH023701A (ja) 電気信号−空気圧変換ユニット
JP2001330522A (ja) 荷重センサ
JPH0320910B2 (ja)
JPH0223035B2 (ja)
JPS62246667A (ja) 圧電バルブ及びその駆動方法
JPS6366980A (ja) 積層型圧電体
JP2658812B2 (ja) 圧電アクチュエータ
JP2858877B2 (ja) 圧電アクチュエータの駆動方法
JP2956316B2 (ja) 圧電アクチュエータの駆動方法
US20030178917A1 (en) Piezoceramic bending converter
JP2569443Y2 (ja) 固定用部材付圧電セラミックスアクチュエータ
JPH0519994B2 (ja)
JPH039519A (ja) 屈曲型変位素子
JPS62242188A (ja) 圧電バルブ
JP3120360B2 (ja) 電磁歪アクチュエータのプリストレス用コイルバネのハウジング構造
JPH08306981A (ja) 圧電トランスの実装構造
JPH08111012A (ja) 磁気ヘッド装置
US5646803A (en) Rotary magnetic head device with head base and transducer having linear expansion coefficients in a similar range