JPH04231781A - ピエゾアクチュエータ - Google Patents
ピエゾアクチュエータInfo
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- JPH04231781A JPH04231781A JP2419154A JP41915490A JPH04231781A JP H04231781 A JPH04231781 A JP H04231781A JP 2419154 A JP2419154 A JP 2419154A JP 41915490 A JP41915490 A JP 41915490A JP H04231781 A JPH04231781 A JP H04231781A
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- JP
- Japan
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- piezo
- electrode
- chamber
- piezo mechanism
- diaphragm
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Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
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
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、弁の制御等に用いると
好適なピエゾアクチュエータに関するものである。
好適なピエゾアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、弁、例えば３方弁、４方弁の制御
用のアクチュエータは電磁制御方式のものを用いていた
。しかしながら、この電磁制御方式のアクチュエータは
ヒステリシス特性を有し、弁の的確な制御を行いにくい
という問題点が生じていた。
用のアクチュエータは電磁制御方式のものを用いていた
。しかしながら、この電磁制御方式のアクチュエータは
ヒステリシス特性を有し、弁の的確な制御を行いにくい
という問題点が生じていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、ピエゾ素
子を用いたアクチュエータが考えられているがピエゾ素
子は可動ストローク範囲が短く、弁の制御等においては
十分なストロークが得られないという問題点があった。
子を用いたアクチュエータが考えられているがピエゾ素
子は可動ストローク範囲が短く、弁の制御等においては
十分なストロークが得られないという問題点があった。
【０００４】本発明はこのような従来のピエゾアクチュ
エータの問題点を解決せんとしてなされたもので、その
目的は、可動ストローク範囲を十分にとることのできる
ピエゾアクチュエータを提供することである。 ［発明の構成］
エータの問題点を解決せんとしてなされたもので、その
目的は、可動ストローク範囲を十分にとることのできる
ピエゾアクチュエータを提供することである。 ［発明の構成］
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピエゾ機構を
多段として可動ストローク範囲を長くしたことを特徴と
する。つまり、筒状の第１のピエゾ機構の筒内に第２の
ピエゾ機構を挿入し、第１のピエゾ機構の先端と第２の
ピエゾ機構の後端とを少なくとも機械的に接続して、実
質的に長尺のピエゾ機構が伸縮する範囲が可動ストロー
ク範囲となるようにした。
多段として可動ストローク範囲を長くしたことを特徴と
する。つまり、筒状の第１のピエゾ機構の筒内に第２の
ピエゾ機構を挿入し、第１のピエゾ機構の先端と第２の
ピエゾ機構の後端とを少なくとも機械的に接続して、実
質的に長尺のピエゾ機構が伸縮する範囲が可動ストロー
ク範囲となるようにした。
【０００６】また、本発明は多段のピエゾ機構に加えて
、第２のピエゾ機構の先端にダイヤフラムを設けて液封
された第１の室の液を駆動し、この第１の室に連通する
少容積で外壁がベローズで形成された第２の室の液をコ
ントロールするようにした。
、第２のピエゾ機構の先端にダイヤフラムを設けて液封
された第１の室の液を駆動し、この第１の室に連通する
少容積で外壁がベローズで形成された第２の室の液をコ
ントロールするようにした。
【０００７】
【作用】第１のピエゾ機構の伸長が接続機構を介して第
２のピエゾ機構へ伝わり、上記伸長分で第２のピエゾ機
構が押し出される。これに加えて、第２のピエゾ機構自
身の伸長が加わり全体として伸びが大きくなる。
２のピエゾ機構へ伝わり、上記伸長分で第２のピエゾ機
構が押し出される。これに加えて、第２のピエゾ機構自
身の伸長が加わり全体として伸びが大きくなる。
【０００８】ダイヤフラムが押されると第１の室の液が
第２の室へ押し出され、この押し出された液の容積に応
じてベローズが伸長する。第２の室の容積は第１の室の
容積より小さいのでダイヤフラムの変位より大きな変位
（伸長）がベローズに生じる。
第２の室へ押し出され、この押し出された液の容積に応
じてベローズが伸長する。第２の室の容積は第１の室の
容積より小さいのでダイヤフラムの変位より大きな変位
（伸長）がベローズに生じる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図２は、本発明の一実施例に係るピエゾアクチ
ュエータの断面図である。円筒状のハウジング１の一端
部は内側に入り込み円柱状のピン２を摺動可能に保持す
る保持部３となっている。ハウジング１はダイヤフラム
４により仕切られ、図の右側にピエゾユニット５が設け
られている。ダイヤフラム４の左側は液が封止端６から
入れられて封止された第１の室７となっている。ダイヤ
フラム４はバネ８によってピエゾユニット５側へ付勢さ
れている。
明する。図２は、本発明の一実施例に係るピエゾアクチ
ュエータの断面図である。円筒状のハウジング１の一端
部は内側に入り込み円柱状のピン２を摺動可能に保持す
る保持部３となっている。ハウジング１はダイヤフラム
４により仕切られ、図の右側にピエゾユニット５が設け
られている。ダイヤフラム４の左側は液が封止端６から
入れられて封止された第１の室７となっている。ダイヤ
フラム４はバネ８によってピエゾユニット５側へ付勢さ
れている。
【００１０】ピン２は図３に示されるように円柱の両側
の大部分を平面に切削したものである。一方、保持部３
の内壁は円の口形を有しているため、ピン２の切削部２
Ａと保持部３の内壁との間に間隙が生じ第１の室７の液
が通過可能となっている。ピン２がハウジング１から突
出した部分には、ピン２を囲むようにベローズ９が設け
られ、このベローズ９の内壁とピン２の外壁との間に第
２の室１０が形成される。ピン２の先端にはベローズ９
の頭部を介して作用片１１が設けられている。
の大部分を平面に切削したものである。一方、保持部３
の内壁は円の口形を有しているため、ピン２の切削部２
Ａと保持部３の内壁との間に間隙が生じ第１の室７の液
が通過可能となっている。ピン２がハウジング１から突
出した部分には、ピン２を囲むようにベローズ９が設け
られ、このベローズ９の内壁とピン２の外壁との間に第
２の室１０が形成される。ピン２の先端にはベローズ９
の頭部を介して作用片１１が設けられている。
【００１１】ピエゾユニット５は円柱状をなし、電圧の
印加により蓋体５Ａがダイヤフラム４を第１の室７の方
向へ押圧する。ピエゾユニット５の右端面中央には、ボ
ルト１２が埋設されている。このボルト１２はハウジン
グ１の対応する穴を介して外部へ突出し、ナット１３と
螺合される。これによってピエゾユニツト５がハウジン
グ１に固定される。
印加により蓋体５Ａがダイヤフラム４を第１の室７の方
向へ押圧する。ピエゾユニット５の右端面中央には、ボ
ルト１２が埋設されている。このボルト１２はハウジン
グ１の対応する穴を介して外部へ突出し、ナット１３と
螺合される。これによってピエゾユニツト５がハウジン
グ１に固定される。
【００１２】図１にはピエゾユニット５の断面図が示さ
れている。ボルト１２が埋設された円盤状の壁面５１に
はリング状の電極５２が設けられ、電極５２にはリード
線５３が接続されている。リング状の電極５２には円筒
形の第１のピエゾ機構５４が接合されている。この第１
のピエゾ機構５４は円環状のピエゾ素子を複数個積層し
て円筒形としたピエゾスタックである。第１のピエゾ機
構５４の先端面にはリング状の電極５５が形成されてい
る。第１のピエゾ機構５４の内部には、円柱状の第２の
ピエゾ機構５６が収納されている。この第２のピエゾ機
構５６は丈の短い円柱状のピエゾ素子を複数個積層して
長尺の円柱状としたピエゾスタックである。第２のピエ
ゾ機構５６の内側端面には第１の電極５７が設けられ、
第２のピエゾ機構５６の外側端面には第２の電極５８が
設けられている。第２の電極５８からはリード線５９が
引き出されている。第１のピエゾ機構５４と第２のピエ
ゾ機構５６との間には入口部が外方へと広がったフラン
ジ６０Ａ を有する円筒状の筒体６０が介挿されている
。筒体６０の底部は第１の電極５７に接合され、フラン
ジ６０Ａ は第１のピエゾ機構５４の電極５５に接合さ
れている。 第２のピエゾ機構５６の第２の電極５８には保護片６１
を介して蓋体５Ａが嵌合されている。なお、筒体６０は
導電性材料で構成されている。
れている。ボルト１２が埋設された円盤状の壁面５１に
はリング状の電極５２が設けられ、電極５２にはリード
線５３が接続されている。リング状の電極５２には円筒
形の第１のピエゾ機構５４が接合されている。この第１
のピエゾ機構５４は円環状のピエゾ素子を複数個積層し
て円筒形としたピエゾスタックである。第１のピエゾ機
構５４の先端面にはリング状の電極５５が形成されてい
る。第１のピエゾ機構５４の内部には、円柱状の第２の
ピエゾ機構５６が収納されている。この第２のピエゾ機
構５６は丈の短い円柱状のピエゾ素子を複数個積層して
長尺の円柱状としたピエゾスタックである。第２のピエ
ゾ機構５６の内側端面には第１の電極５７が設けられ、
第２のピエゾ機構５６の外側端面には第２の電極５８が
設けられている。第２の電極５８からはリード線５９が
引き出されている。第１のピエゾ機構５４と第２のピエ
ゾ機構５６との間には入口部が外方へと広がったフラン
ジ６０Ａ を有する円筒状の筒体６０が介挿されている
。筒体６０の底部は第１の電極５７に接合され、フラン
ジ６０Ａ は第１のピエゾ機構５４の電極５５に接合さ
れている。 第２のピエゾ機構５６の第２の電極５８には保護片６１
を介して蓋体５Ａが嵌合されている。なお、筒体６０は
導電性材料で構成されている。
【００１３】以上の構成のピエゾアクチュエータでは、
リード線５３，５９間に所要の電圧を印加することによ
って第１のピエゾ機構５４、第２のピエゾ機構５６が伸
長する。 このとき、第１のピエゾ機構５４の伸長分は筒体６０を
介して第２のピエゾ機構５６に伝えられ（第１のピエゾ
機構５４の伸び分だけ、第２のピエゾ機構５６が左方に
押し出され）、これに第２のピエゾ機構５６の伸びが加
えられただけ蓋体５Ａが移動し、ダイヤフラム４を押圧
する。ダイヤフラム４が押圧されると、第１の室７内の
液が第２の室１０へ押し出され、この押し出された液の
容量に応じてベローズ９が伸長して作用片１１を押し出
す。ここに、図からも明らかな如く第２の室の容量は第
１の室の容量より少ないので、ダイヤフラム４の変位よ
りも大きな変位を作用片１１に与えることができる。こ
のため、多段のピエゾ機構による構成に加え、液封され
た第１及び第２の室によるスロートクの増幅によって、
可動ストローク範囲を長くとることができる。そして、
印加する電圧にほぼ比例して作用片１１に変位を与える
ことができるため、図４の如き３方弁の弁体のポジショ
ニング制御を行うことができる。
リード線５３，５９間に所要の電圧を印加することによ
って第１のピエゾ機構５４、第２のピエゾ機構５６が伸
長する。 このとき、第１のピエゾ機構５４の伸長分は筒体６０を
介して第２のピエゾ機構５６に伝えられ（第１のピエゾ
機構５４の伸び分だけ、第２のピエゾ機構５６が左方に
押し出され）、これに第２のピエゾ機構５６の伸びが加
えられただけ蓋体５Ａが移動し、ダイヤフラム４を押圧
する。ダイヤフラム４が押圧されると、第１の室７内の
液が第２の室１０へ押し出され、この押し出された液の
容量に応じてベローズ９が伸長して作用片１１を押し出
す。ここに、図からも明らかな如く第２の室の容量は第
１の室の容量より少ないので、ダイヤフラム４の変位よ
りも大きな変位を作用片１１に与えることができる。こ
のため、多段のピエゾ機構による構成に加え、液封され
た第１及び第２の室によるスロートクの増幅によって、
可動ストローク範囲を長くとることができる。そして、
印加する電圧にほぼ比例して作用片１１に変位を与える
ことができるため、図４の如き３方弁の弁体のポジショ
ニング制御を行うことができる。
【００１４】図４において円柱状の弁体４１には図示の
ような通路が形成されており、弁ハウジング４２の円柱
状内壁には第１〜第３の管４３〜４５へ到る室４６〜４
８が形成されている。４０Ａ ，４０Ｂは本発明の実施
例に係るピエゾアクチュエータであり、弁体４１を弁ハ
ウジング内で押圧しポジショニング制御を行う。即ち、
ピエゾアクチュエータ４０Ａ ，４０Ｂ に印加する電
圧値をそれぞれ適宜に制御することにより、弁体４１を
所望の位置に移動し、管４３〜４５間の通路開閉を行う
ことができる。なお、印加電圧をゼロとすると、ピエゾ
機構は元に収縮し、アクチュエータ４がバネ８で押し戻
され、直ちに初期状態に復旧する。
ような通路が形成されており、弁ハウジング４２の円柱
状内壁には第１〜第３の管４３〜４５へ到る室４６〜４
８が形成されている。４０Ａ ，４０Ｂは本発明の実施
例に係るピエゾアクチュエータであり、弁体４１を弁ハ
ウジング内で押圧しポジショニング制御を行う。即ち、
ピエゾアクチュエータ４０Ａ ，４０Ｂ に印加する電
圧値をそれぞれ適宜に制御することにより、弁体４１を
所望の位置に移動し、管４３〜４５間の通路開閉を行う
ことができる。なお、印加電圧をゼロとすると、ピエゾ
機構は元に収縮し、アクチュエータ４がバネ８で押し戻
され、直ちに初期状態に復旧する。
【００１５】なお、本実施例においては、図５に示すよ
うな円筒形のピエゾ機構５００ を第１のピエゾ機構５
４として用いたが、図６に示されるように複数の棒状ピ
エゾスタック６０１ で端面板６０２ ，６０３ 間を
接合したピエゾ機構６００ を用いてもよい。このピエ
ゾ機構６００ では、棒状ピエゾスタック６０１ の伸
長量に個体差が生じるおそれがあるが、ダイヤフラム４
を介して液を動かすために上記個体差が吸収される利点
がある。
うな円筒形のピエゾ機構５００ を第１のピエゾ機構５
４として用いたが、図６に示されるように複数の棒状ピ
エゾスタック６０１ で端面板６０２ ，６０３ 間を
接合したピエゾ機構６００ を用いてもよい。このピエ
ゾ機構６００ では、棒状ピエゾスタック６０１ の伸
長量に個体差が生じるおそれがあるが、ダイヤフラム４
を介して液を動かすために上記個体差が吸収される利点
がある。
【００１６】また、第２のピエゾ機構５６として図５の
ピエゾ機構５００を用いてもよいし、図６のピエゾ機構
６００ を用いてもよい。更に、筒体６０は必ずしも導
電性である必要はなく、導電性のない材料を用いたとき
には、電極５５、第１の電極５７からリード線を引き出
して各ピエゾ機構において独立に電圧を印加するように
構成する。また、本実施例のピエゾ機構の多段数は２段
であるが、３段以上としてもよい。
ピエゾ機構５００を用いてもよいし、図６のピエゾ機構
６００ を用いてもよい。更に、筒体６０は必ずしも導
電性である必要はなく、導電性のない材料を用いたとき
には、電極５５、第１の電極５７からリード線を引き出
して各ピエゾ機構において独立に電圧を印加するように
構成する。また、本実施例のピエゾ機構の多段数は２段
であるが、３段以上としてもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ピ
エゾ機構を多段で内包するように構成したので、小型で
あっても可動ストローク範囲を長くすることができる。 また、液封による第１、第２の室の容量差を利用した増
幅機構により更に可動ストローク範囲を長くすることが
できる。
エゾ機構を多段で内包するように構成したので、小型で
あっても可動ストローク範囲を長くすることができる。 また、液封による第１、第２の室の容量差を利用した増
幅機構により更に可動ストローク範囲を長くすることが
できる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示す断面図。
【図２】本発明の一実施例の構成を示す断面図。
【図３】本発明の一実施例の要部斜視図。
【図４】本発明の一実施例の適用例を示す説明図。
【図５】本発明の一実施例の要部斜視図。
【図６】本発明の一実施例の要部斜視図。
Claims (4)
- 【請求項１】 両端面に電極を有し、電極間で筒状に
ピエゾ素子が配置された第１のピエゾ機構と、この第１
のピエゾ機構の筒状部分の内部に挿入され、前記第１の
ピエゾ機構の一方の電極に接続される第１の電極及び他
方の電極との間でピエゾ素子に直列に電圧を印加する第
２の電極が各端面に設けられ、この端面間を結合するよ
うにピエゾ素子が配置された第２のピエゾ機構と、前記
第１のピエゾ機構の一方の電極と前記第１の電極との間
を機械的に接続する接続機構とを備え、前記第２の電極
が設けられた端面側が作用端となっていることを特徴と
するピエゾアクチュエータ。 - 【請求項２】 第１のピエゾ機構は円筒であり、第２
のピエゾ機構は円柱であることを特徴とする請求項１記
載のビエゾアクチュエータ。 - 【請求項３】 複数の円柱のピエゾスタックの端面が
円周に沿って並べられて円筒状とされた第１のピエゾ機
構または第２のピエゾ機構を有する請求項１記載のピエ
ゾアクチュエータ。 - 【請求項４】 両端面に電極を有し、電極間で筒状に
ピエゾ素子が配置された第１のピエゾ機構と、この第１
のピエゾ機構の筒状部分の内部に挿入され、前記第１の
ピエゾ機構の一方の電極に接続される第１の電極及び他
方の電極との間でピエゾ素子に直列に電圧を印加する第
２の電極が各端面に設けられ、この端面間を結合するよ
うにピエゾ素子が配置された第２のピエゾ機構と、前記
第１のピエゾ機構の一方の電極と前記第１の電極との間
を機械的に接続する接続機構とを備え、前記第２の電極
が設けられた端面に接して設けられたダイヤフラムと、
このダイヤフラムの変動に応じて容積が変動する第１の
室と、この第１の室と連通し、該第１の室より容積が小
さく形成されるとともに、ベローズにより外周壁が形成
されている第２の室とを備えたことを特徴とするピエゾ
アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2419154A JPH04231781A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | ピエゾアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2419154A JPH04231781A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | ピエゾアクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231781A true JPH04231781A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=18526829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2419154A Withdrawn JPH04231781A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | ピエゾアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04231781A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4318978A1 (de) * | 1993-06-08 | 1994-12-15 | Heidelberger Druckmasch Ag | Piezoelektrischer Aktuator |
| WO2009004748A1 (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Daikin Industries, Ltd. | 電動弁及び冷凍装置 |
| WO2009004760A1 (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Daikin Industries, Ltd. | 電動弁及び冷凍装置 |
| CN102818069A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 哈尔滨工业大学 | 波纹管式压电液致动微流控伺服阀及其驱动装置 |
| JP2014102109A (ja) * | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Tmc System Kk | 精密微摺動試験機 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2419154A patent/JPH04231781A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4318978A1 (de) * | 1993-06-08 | 1994-12-15 | Heidelberger Druckmasch Ag | Piezoelektrischer Aktuator |
| WO2009004748A1 (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Daikin Industries, Ltd. | 電動弁及び冷凍装置 |
| WO2009004760A1 (ja) * | 2007-07-02 | 2009-01-08 | Daikin Industries, Ltd. | 電動弁及び冷凍装置 |
| CN102818069A (zh) * | 2012-08-28 | 2012-12-12 | 哈尔滨工业大学 | 波纹管式压电液致动微流控伺服阀及其驱动装置 |
| JP2014102109A (ja) * | 2012-11-19 | 2014-06-05 | Tmc System Kk | 精密微摺動試験機 |
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