JPH0221664Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、大容量の流体の流れをオン・オフ制
御する弁に関し、特にその入力手段として圧電素
子を用いることにより消費電流を小さくし得るよ
うにした弁に関する。

〔従来技術〕

たとえば空気圧などといつた流体の流れをオ
ン・オフ制御する弁装置としては、従来から種々
構造を有するものが知られているが、その中で大
容量の流体を制御するものとしては、電磁弁が一
般に採用されている。しかしながら、このような
電磁弁は、その流体制御が簡単かつ確実に行なえ
る反面、その消費電流を小さくすることができな
いという欠点があり、しかもこの電磁弁を用いて
大容量の流体を直接制御するようにすると、その
消費電流が増大するため、従来一般には、この電
磁弁をパイロツト弁として使用し、そのパイロツ
ト弁にて大容量のパイロツト切換弁を操作するよ
うな構成とされている。したがつて、このような
方法と採ると、装置全体の大型化を避けられず、
さらにその構造が複雑化し、しかも消費電流の低
減化を図ることもできず、コスト高を招く等とい
つた問題があるもので、何らかの対策を講じるこ
とが要望されている。

〔考案の概要〕

本考案はこのような事情に鑑みてなされたもの
であり、バイモルフ型圧電素子を入力手段となる
フラツパとして用い第１段増幅器としてノズル背
圧を増幅するノズルフラツパ機構と、このノズル
フラツパ機構にて得られるノズル背圧を入力とし
第２段増幅器として出力室内の圧力を増幅するパ
イロツト弁と、このパイロツト弁の出力室を仕切
る感圧素子の可動部をアクチユエータとして流体
通路を開閉制御する弁機構とを用いるという簡単
な構成によつて、その入力手段として圧電素子が
用いられていることからその消費電流を大幅に低
減させることができ、しかもフラツパとして揺動
駆動される圧電素子にてノズルフラツパ機構、さ
らにはパイロツト弁を作動させ、かつこれらを介
して弁機構を駆動することから、大容量の流体の
オン・オフ制御を簡単かつ適切に行なうことが可
能となる安価な弁を提供するものである。

〔実施例〕

以下、本考案を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図は本考案に係る弁の一実施例を示すもの
であり、同図において、全体を符号１で示す弁
は、入力に応じて第１段増幅器として作動される
ノズルフラツパ機構２と、そのノズル背圧を入力
として第２段増幅器として作動されるパイロツト
弁３と、このパイロツト弁３にて増幅して得られ
た空気出力にて作動されて大容量の空気圧などの
流体をオン・オフ制御する最終段の流体切換部と
しての弁機構４とによつて構成されている。

そして、上述した構成による弁１として、その
特徴とすべきことは、上述した第１段増幅器とし
てのノズルフラツパ機構２を構成し入力手段とな
るフラツパを、バイモルフ型圧電素子５にて構成
し、その入力電流に応じた揺動変位にてノズル６
のノズル背圧を増減させるように構成したことで
ある。

すなわち、上述したバイモルフ型圧電素子５を
始めとする圧電素子は、たとえば単結晶物質の水
晶、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、
チタン酸鉛などのペロブスカイト型構造のセラミ
ツクス、さらに有機物質のポリフツ化ビニリデン
などといつた圧電物質によつて形成されているも
のであり、力を加えると電圧を生じ、センサとし
て機能し得るとともに、これとは逆に電圧を加え
ると力を発生し、アクチユエータとして機能し得
るもので、近年注目されているものである。特
に、上述したバイモルフ型圧電素子５は、その発
生力は小さいものの、その変位が大きいという利
点をもち、上述したノズルフラツパ機構２のフラ
ツパとして用いてその効果を発揮させ得るもので
ある。

これを詳述すると、図中１０は上述した各機構
を一体的に組込んでなる弁本体で、その上端部に
第１段増幅器としての前記ノズルフラツパ機構２
を構成するノズル６が設けられているとともに、
その先端に対向して前記フラツパを構成するバイ
モルフ型圧電素子５の可動端が臨んでいる。この
バイモルフ型圧電素子５は、周知のように、一対
の板状圧電物質が積層されるとともに、その外側
面および両板材間に電極層が形成され、かつこれ
ら電極層に対し適宜通電電流が供給給されること
により、その固定端を揺動支点として揺動動作
し、ノズルフラツパ間隙を変化させるように動作
するものである。ここで、図中１１はバイモルフ
型圧電素子５の固定端を支持する固定部、１２は
バイモルフ型圧電素子５への電流供給部、１３は
前記弁本体１０内に形成されノズル６に供給空気
圧Psupを供給する空気圧供給路、１３ａはその
途中に設けられた絞りで、また上述したノズル６
は弁本体１０内でダイヤフラム１４にて仕切られ
た背圧室１５と接続され、この背圧室１５内に前
記ノズルフラツパ間隙によつて得られるノズル背
圧が導入されるように構成されている。

１６は第２段増幅器としての前記パイロツト弁
３を構成する供給空気圧室で、この空気圧室１６
はノズル部１７にて前記背圧室１５とダイヤフラ
ム１４を介して対向する排気室１８に連通され、
そのノズル部１７とダイヤフラム１４との間隙の
大、小により空気圧室１６内の内圧を増減させる
ように構成されている。ここで、図中１６ａは吸
気口、１６ｂは前記空気圧供給路１３の途中から
分岐されてパイロツト弁３の供給空気圧室１６に
至る供給空気圧通路途中に設けられた絞り、１８
ａは排気口で、また上述した供給空気圧室１６は
前記弁機構４の弁体２０が設けられている感圧素
子としてのダイヤフラム２１によつて仕切られ、
このダイヤフラム２１に対しその内圧を付与する
ように構成されている。

２２は前記弁機構４を構成する給気室で、この
給気室２２内に開口する入力口２３が前記弁体２
０により開閉されるとともに、この給気室２２内
に出力口２４が開口されている。そして、上述し
たようにノズルフラツパ機構２およびパイロツト
弁３にて増幅された空気圧信号に応じて弁体２０
が往復駆動され、給気室２２内で入力口２３を開
閉することにより空気圧入力Pinを空気圧出力
Poutとして適宜送出し得るものである。なお、
図中２５は弁体２０の先端に付設され入力口２３
を密閉状態で閉塞するためのＯリング、２６は弁
体２０を中立位置で移動可能に支持するダイヤフ
ラム、２７はこのダイヤフラム２６と前記ダイヤ
フラム２１とによつて画成された大気連通室、２
７ａは大気口である。

そして、このような構成によれば、上述した入
力手段としてのバイモルフ型圧電素子５（フラツ
パ）に与えられる入力電流の大小に応じてこれを
揺動動作させることにより、第１および第２の増
幅器としてのノズルフラツパ機構２、パイロツト
弁３を作動させてその空気圧信号を増幅し、これ
により前記弁機構４の弁体２０を可動させて流体
のオン・オフ制御を行なえもので、その構成が簡
単でしかもバイモルフ型圧電素子５に対する低電
流にて簡単かつ適切な流体のオン・オフ制御が行
なえることから、従来のような電磁弁を用いた場
合に比べその実用上の効果は大きい。特に、上述
した構成による本考案に係る弁１よれば、流体切
換部としての弁機構４での入力口２３、出力口２
４の口径を適宜の大きさに自由に設定し得るた
め、その大容量の流体のオン・オフ制御を簡単か
つ確実に行なえるものである。

なお、本考案は上述した実施例構造に限定され
ず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更する
ことは自由である。たとえば第２図に示すよう
に、ノズルフラツパ機構２を構成するノズル６部
分を、弁本体１０から分離して配設してもよいも
のであり、また第３図に示すように、パイロツト
弁３を構成する部分を、ノズル部１７の代りに弁
体３０とＯリング３１とで構成し、さらに弁機構
４において弁体２０を支持するダイヤフラム２６
の代りにこの部分をシール状態で摺動自在に支持
するＯリング３２を用いる等の種々の変形例が考
えられるものである。そして、本考案はこのよう
な各実施例構造に限定されず、第２段増幅器とし
てのパイロツト弁３、さらに最終段としての流体
切換部である弁機構４の構造には上述した以外に
も種々の変形例が考えられることも明らかであろ
う。要は、バイモルフ型圧電素子５を入力手段で
あるフラツパとして用い第１段増幅器としてノズ
ル背圧を増幅するノズルフラツパ機構２を備え、
かつこのノズルフラツパ機構２にて得られるノズ
ル背圧を入力とし第２段増幅器として出力室内の
圧力を増幅するパイロツト弁３と、このパイロツ
ト弁３の出力室（供給空気圧室１６）を仕切る感
圧素子（ダイヤフラム２１）の可動部ををアクチ
ユエータとして流体通路を開閉制御する弁機構４
とが配設されてなる弁構造を有するものであれば
よいもので、種々の変形例が考えられる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、バイモ
ルフ型圧電素子を入力手段となるフラツパとして
用い第１段増幅器としてノズル背圧を増幅するノ
ズルフラツパ機構と、このノズルフラツパ機構に
て得られるノズル背圧を入力とし第２段増幅器と
して出力室内の圧力を増幅するパイロツト弁と、
このパイロツト弁の出力室を仕切る感圧素子の可
動部をアクチユエータとして流体通路を開閉制御
する弁機構とによつて大容量をオン・オフ制御す
る弁を構成するようにしたので、簡単かつ安価な
構成にもかかわらず、その駆動手段として圧電素
子を低電流にて簡単かつ適切に駆動することがで
き、これによりその消費電流を大幅に低減させる
ことができるとともに、この圧電素子を用いたノ
ズルフラツパ機構、さらにはパイロツト弁という
二段の増幅器を介して流体制御を行なう弁機構を
作動させることから、大容量のオン・オフ制御を
簡単かつ適切に行なうことができる等といつた実
用上種々優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る弁の一実施例を示す概略
断面図、第２図および第３図はその別の実施例を
示す概略断面図である。 １……弁、２……ノズルフラツパ機構、３……
パイロツト弁、４……弁機構、５……バイモルフ
型圧電素子（フラツパ）、６……ノズル、１０…
…弁本体、１３……供給空気圧通路、１４……ダ
イヤフラム、１５……ノズル背圧室、１６……供
給空気圧室、１７……ノズル部、１８……排気
室、２０……弁体、２１……ダイヤフラム（感圧
素子）、２２……給気室、２３……入力口、２４
……出力口、２５……Ｏリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. バイモルフ型圧電素子を入力手段となるフラツ
   パとして用い第１段増幅器としてノズル背圧を増
   幅するノズルフラツパ機構と、このノズルフラツ
   パ機構にて得られるノズル背圧を入力とし第２段
   増幅器として出力室内の圧力を増幅するパイロツ
   ト弁と、このパイロツト弁の出力室を感圧素子で
   仕切ることによりこの感圧素子の可動部をアクチ
   ユエータとし流体通路を開閉制御する弁機構とを
   備えたことを特徴とする弁。