JPH023017Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電歪素子に設けられた弁体で直接弁
座の開閉を行なう電子弁に関し、特に電歪素子に
設けられた弁体で開閉される弁座の位置調整が可
能な電子弁に関する。

従来から、空気圧回路に用いられている方向制
御弁では、電磁石により弁の切換えを行なう電磁
弁が多用にされていた。この電磁弁を高速で作動
させようとすると、電磁石が大きくなつてしま
い、電磁石が電磁弁の小形化かつ高速作動の妨げ
となつていた。また、電磁弁では制御する側の電
源等の負担が多いので消費電力が大きいととも
に、それに伴う発熱により弁体、シール等を形成
する弾性材料を劣化させる原因となつていた。さ
らに、電磁石を高速作動させる騒音を発生すると
いう問題もあつた。

実開昭57−93680号「ポペツト形流路開閉弁」
では、ノズルフラツパ機構の背圧を流路開閉用ポ
ペツト弁のパイロツト圧に使用する弁において、
フラツパ作動を電歪素子により行なう弁構造を開
示している。しかし、この構造ではブリード機構
を使用したパイロツト開閉弁であり空気圧使用量
に多大の無駄を生じていた。

本考案の目的は電歪素子を予め本体に固定した
のち、電歪素子に設けられた弁体で開閉される弁
座を調整して位置決めし、電歪素子を作動させる
ことにより、製造、組立が簡単であるとともに、
電歪素子の構造を改良することにより圧接力を増
加させ弁の開閉動作を確実にできる電子弁を提供
することにある。

前記目的を達成するために本考案による電子弁
は、第１のポートが第１の弁座に、第２のポート
が本体内の空気空間に、第３のポートが第２の弁
座にそれぞれ接続されており、前記第１および第
２の弁座を開閉することにより動作流体の方向を
切換える制御弁であつて、前記第１の弁座が先端
に設けられ、該第１の弁座が内部の流路を介して
前記第１のポートに連通し、外周で前記本体に螺
合して進退できる第１の弁座部材と、前記第２の
弁座が前記第１の弁座に対面して先端に設けら
れ、該第２の弁座が内部の流路を介して前記第３
のポートに連通し、外周で前記本体に螺合して進
退できる第２の弁座部材と、前記本体に基部で固
定され、先端に前記第１の弁座に対面して設けら
れた第１の弁体と前記第２の弁座に対面して設け
られた第２の弁体を有するバイモルフ構造の電歪
素子とからなり、前記電歪素子に通電しないとき
に前記第１の弁座部材の第１の弁座が前記第１の
弁体によつて閉じられ、前記第２の弁座部材の第
２の弁座が前記第２の弁体によつて開かれてお
り、前記電歪素子に通電したときに前記第１の弁
座が前記第１の弁体によつて開かれ、前記第２の
弁座が前記第２の弁体によつて閉じられるよう
に、前記第１および第２の弁座部材を位置決めす
るように構成されている。

前記構成によれば本考案の目的は完全に達成で
きる。

以下、図面等を参照して本考案をさらに詳しく
説明する。

第１図は本考案による電子弁の第１の実施例を
示す断面図である。第２図は本考案による電子弁
に用いられている電歪素子の実施例を示した斜視
図である。

弁本体１は中央部に上方が開口した空気空間１
００が形成されている。また、本体１にはインポ
ート１Ｎ、アウトポートOUT、排気ポートEXH
設けられている。インポート１Ｎは、流路１０１
を介して円環状の空気空間１０２に連通してい
る。アウトポートOUTは、空気空間１００に直
接連通している。排気ポートEXHは流路１０６
を介して円環状の空気空間１０７に連通してい
る。さらに、本体には弁座部材１１，１２が設け
られている。

弁座部材１１，１２は先端に円錐状の弁座１１
ａ，１２ａを有する円筒形の部材であつて、円筒
外周にねじ部１１ｂ，１２ｂが設けられている。
弁座部材１１，１２の後端には埋金１３，１４で
封止されており、内部に空気空間１０４，１０９
を形成し、空気空間１０４，１０９には外周に連
通する流路１０３，１０８と弁座１１ａ，１２ａ
の開口に連通する流路１０５，１１０が設けられ
ている。流路１０５，１１０の直径は弁の容量、
すなわち流路１０５，１１０を通る空気の流量を
決定する。この径を大きくするためには電歪素子
３による圧接力を大きくしなければならない。こ
のため、後述するように電歪素子３を２枚重ね合
わせて使用するようにしている。

弁座部材１１，１２はＯリング９１，９２を介
して本体１に気密を保ちながら、ねじ部１１ｂ，
１２ｂで位置決め固定される。このとき、インポ
ートINに連通する空気空間１０２は弁座部材１
１の流路１０３、空気空間１０４、流路１０５を
介して本体１の空気空間１００に連通する。同様
に、排気ポートEXHに連通する空気空間１０７
は弁座部材１２の流路１０８、空気空間１０９、
流路１１０を介して本体１の空気空間１００に連
通する。なお、弁座部材１１，１２の弁座１１
ａ，１２ａは対面して設けられている。

第２図ａに示すように、電歪素子３は２枚の圧
電磁器３１，３２と異種材料からなる金属板３３
とを貼り合わせたバイモルフ構造を有する素子で
ある。電歪素子３１，３２の表面には焼付により
銀電極が設けられている。圧電磁器３１，３２は
圧電係数の比較的大きなものが適しており、例え
ばチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）系の磁器が用
いられる。金属板３３は電極として用いられてお
り、例えば黄銅が適している。第２図ｂは電歪素
子３を２枚重ね合わせた例が示されている。この
ようにすれば、電歪素子３の歪による力は２倍に
なるる。３枚以上重ね合わせても同様のことが言
えるる。また、電歪素子３の幅を広くすれば、そ
れに比例した圧接力を得ることができる。

電歪素子３はリード線６１，６２に接続されて
おり、圧電磁器３１，３２の表面側にはリード線
６１が、金属板３３側にはリード線６２がそれぞ
れ半田付けされている。リード線６１，６２間に
は抵抗体７が接続されている。そして、電歪素子
３の上端とリード線６１，６２、抵抗体７との接
続部は高分子材料８により、素子ホルダ５１，５
２内で一体的にモールドされている。これは電歪
素子３の高速作動に対して接触不良や断線などの
事故を防止してバルブの信頼性を向上させるため
である。抵抗体７が挿入されているのは、非導通
にしたときには電歪素子３に蓄積された電荷を放
電して、電歪素子３を復帰しやすくすためであ
る。素子ホルダ５２はＯリング９３で本体１に気
密に嵌合されており、蓋５４で押えられている。
蓋５４はねじ５５，５５で本体１に固定されてい
る。電歪素子３の先端には弁体４１，４２が弁座
部材１１，１２の弁座１１ａ，１２ａに対面して
設けられている。

電歪素子３が本体１に固定されたのち、弁座部
材１１，１２のねじ部１１ｂ，１２ｂを回動させ
て、電歪素子３を通電しない状態で弁体４１が弁
座１１ａを閉じ、弁体４２が弁座１２ａを開き、
通電した状態で弁体４１が弁座１１ａを開き、弁
体４２が弁座１２ｂを閉じるように調整する。

つぎに、本考案による電子弁の第１の実施例の
動作を説明する。

リード線６に通電されていないときには、電歪
素子３は歪んでいないので、電歪素子３に設けら
れている弁体４１が弁座１１ａを閉じている。こ
のため、インポートINから流路１０１、空気空
間１０２、流路１０３、空気空間１０４、流路１
０５を介して供給される空気圧は遮断されてい
る。

いま、リード線６に通電されたとすると、電歪
素子３は第１図右側に歪むので、電歪素子３に設
けられている弁体４１は弁座１１ａを開き、弁体
４２が弁座１２ａを閉じる。このため、インポー
トINから流路１０１、空気空間１０２、流路１
０３、空気空間１０４、流路１０５を介して供給
されてきた空気圧は、空気空間１００を通り、ア
ウトポートOUTに流れる。

リード線６への通電が停止されると、電歪素子
３は自らの剛性により元の状態に復帰して、弁体
４１が弁座１１ａを閉じ、弁体４２が弁座１２ａ
を開く。このため、アウトポートOUTからの空
気圧は、空気空間１００、流路１１０、空気空間
１０９、流路１０８、空気空間１０７、流路１０
６を介して排気ポートEXHから排気される。

第３図は本考案による電子弁の第２実施例を示
した断面図である。

第２の実施例では、第１の実施例のように弁座
部材１１，１２の後端を埋金１３，１４で封止せ
ず、直接インポートIN、排気ポートEXHとして
使用するものである。このため、本体１にインポ
ートIN、排気ポートEXHを設ける必要がなく構
造が簡単になり、加工が容易である。

本実施例では方向制御弁を例に説明したが、排
気ポートEXHを封止して、電歪素子３に印加す
る電圧を制御することによりインポートINから
アウトポートOUTに流れる空気圧の流量を調整
する流量調整弁として使用することも可能であ
る。また、本実施例では常閉形の制御弁として説
明したが、第１図および第３図のインポートIN
と排気ポートEXHを入れ替えて考えれば、常開
形の制御弁として使用することができる。

以上詳しく説明したように、本考案によれば、
電歪素子を本体に予め支持しておいて、弁座部材
により電歪素子に設けられた弁体と弁座部材の弁
座との位置を調整するので、製造、組立が簡単に
なるとともに、動作が確実になり、電子弁の信頼
性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電子弁の第１の実施例を
示す断面図、第２図は本考案による電子弁に使用
される電歪素子の実施例を示した斜視図、第３図
は本考案による電子弁の第２の実施例を示す断面
図である。 １……本体、１１，１２……弁座部材、１１
ａ，１２ａ……弁座、１１ｂ，１２ｂ……ねじ
部、３……電歪素子、３１，３２……圧電磁器、
３３……金属板、４，４１，４２……弁体、５
１，５２……素子ホルダ、５３……ブツシユ、５
４……蓋、５５……ねじ、６，６１，６２……リ
ード線、７……抵抗体、８……高分子材料、９…
…シール材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 第１のポートが第１の弁座に、第２のポート
   が本体内の空気空間に、第３のポートが第２の
   弁座にそれぞれ接続されており、前記第１およ
   び第２の弁座を開閉することにより動作流体の
   方向を切換える制御弁であつて、前記第１の弁
   座が先端に設けられ、該第１の弁座が内部の流
   路を介して前記第１のポートに連通し、外周で
   前記本体に螺合して進退できる第１の弁座部材
   と、前記第２の弁座が前記第１の弁座に対面し
   て先端に設けられ、該第２の弁座が内部の流路
   を介して前記第３のポートに連通し、外周で前
   記本体に螺合して進退できる第２の弁座部材
   と、前記本体に基部で固定され、先端に前記第
   １の弁座に対面して設けられた第１の弁体と前
   記第２の弁座に対面して設けられた第２の弁体
   を有するバイモルフ構造の電歪素子とからな
   り、前記電歪素子に通電しないときに前記第１
   の弁座部材の第１の弁座が前記第１の弁体によ
   つて閉じられ、前記第２の弁座部材の第２の弁
   座が前記第２の弁体によつて開かれており、前
   記電歪素子に通電したときに前記第１の弁座が
   前記第１の弁体によつて開かれ、前記第２の弁
   座が前記第２の弁体によつて閉じられるよう
   に、前記第１および第２の弁座部材を位置決め
   するように構成したことを特徴とする電子弁。 (2) 前記第１、第２および第３のポートはそれぞ
   れ本体に設けられている前記実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の電子弁。 (3) 前記第１のポートは前記第１の弁座部材の後
   端に設けられ、前記第２のポートは本体に設け
   られ、前記第３のポートは前記第２の弁座部材
   の後端に設けられている前記実用新案登録請求
   の範囲第１項記載の電子弁。 (4) 前記電歪素子は１枚のバイモルフ構造の素子
   またはバイモルフ構造の素子を２枚以上重ね合
   わせた素子で構成した前記実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の電子弁。 (5) 前記第３のポートを封止して前記電歪素子へ
   の印加電圧を制御することにより前記第１のポ
   ートから前記第２のポートに流れる前記動作流
   体の流量を調整するように構成した前記実用新
   案登録請求の範囲第１項記載の電子弁。