JPH0612128A - バルブ装置 - Google Patents
バルブ装置Info
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- JPH0612128A JPH0612128A JP5077618A JP7761893A JPH0612128A JP H0612128 A JPH0612128 A JP H0612128A JP 5077618 A JP5077618 A JP 5077618A JP 7761893 A JP7761893 A JP 7761893A JP H0612128 A JPH0612128 A JP H0612128A
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Landscapes
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 積層型変位素子を、この積層方向が弁体の作
動方向と実質的に直交するように配置することによりノ
ーマルクローズ型のバルブ装置を提供する。 【構成】 積層型変位素子5により弁体18を作動させ
て流体の流量制御を行うバルブ装置において、変位素子
を、この積層方向Aが弁体の作動方向Bに対して直交す
る方向になるように設置する。これにより、正極性の電
圧を印加した時に収縮する圧電横効果を利用して弁開度
を制御する。
動方向と実質的に直交するように配置することによりノ
ーマルクローズ型のバルブ装置を提供する。 【構成】 積層型変位素子5により弁体18を作動させ
て流体の流量制御を行うバルブ装置において、変位素子
を、この積層方向Aが弁体の作動方向Bに対して直交す
る方向になるように設置する。これにより、正極性の電
圧を印加した時に収縮する圧電横効果を利用して弁開度
を制御する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バルブ装置に係り、特
に積層型変位素子を用いたノーマルクローズ型のバルブ
装置に関する。
に積層型変位素子を用いたノーマルクローズ型のバルブ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば半導体製造工程のCVD装
置のように毎分数cc〜数千cc程度の比較的小流量域
の流体を取り扱う場合に使用される弁としては、例え
ば、ソレノイドを利用したソレノイドバルブ、或いは金
属の熱膨張を利用したサーマルバルブ(U.S.P
3,650,505)等が知られている。しかしなが
ら、ソレノイドバルブは、微小流量を精度良く制御する
ことが比較的難しいこと、ソレノイドの励磁によって生
ずる鉄損や抵抗損等により発熱し易いこと、構造部品が
多く比較的複雑なため生産性及び保守性において劣るこ
と等の難点があった。また、サーマルバルブは、比較的
精度の良い流量制御が可能であり小型の制御弁が実現で
きる等の利点があるものの、金属の熱膨張を利用して弁
を駆動するため応答時間の点で問題があった。
置のように毎分数cc〜数千cc程度の比較的小流量域
の流体を取り扱う場合に使用される弁としては、例え
ば、ソレノイドを利用したソレノイドバルブ、或いは金
属の熱膨張を利用したサーマルバルブ(U.S.P
3,650,505)等が知られている。しかしなが
ら、ソレノイドバルブは、微小流量を精度良く制御する
ことが比較的難しいこと、ソレノイドの励磁によって生
ずる鉄損や抵抗損等により発熱し易いこと、構造部品が
多く比較的複雑なため生産性及び保守性において劣るこ
と等の難点があった。また、サーマルバルブは、比較的
精度の良い流量制御が可能であり小型の制御弁が実現で
きる等の利点があるものの、金属の熱膨張を利用して弁
を駆動するため応答時間の点で問題があった。
【0003】かかる従来技術の問題点を解消するものと
して、例えば数10μmの小さなストローク範囲内で大
きな推力変化を生ぜしめて精度良く弁開度を制御できる
積層型変位素子を用いたバルブ装置が開発され、用いら
れるようになった。この変位素子は、圧電セラミック材
料よりなる薄板と導電材料よりなる内部電極とを交互に
多数積層形成したものである。
して、例えば数10μmの小さなストローク範囲内で大
きな推力変化を生ぜしめて精度良く弁開度を制御できる
積層型変位素子を用いたバルブ装置が開発され、用いら
れるようになった。この変位素子は、圧電セラミック材
料よりなる薄板と導電材料よりなる内部電極とを交互に
多数積層形成したものである。
【0004】ここで、図4及び図5に基づいて一般的な
積層型変位素子の構成を説明すると、図4において、1
は薄板であり圧電セラミック材料によって形成し、正負
の内部電極2a、2bを交互に挟着して積層する。内部
電極2a、2bは各々一方の端縁部が外方に突出若しく
は露出するように形成し、各々外部電極3a、3bと接
続する。以上の構成により、外部電極3a、3bに正負
の電圧を印加すると、前記内部電極2a、2b間に電界
が発生し、薄板1は圧電セラミック材料の縦効果により
厚さ方向に伸びて変位を生ずる。
積層型変位素子の構成を説明すると、図4において、1
は薄板であり圧電セラミック材料によって形成し、正負
の内部電極2a、2bを交互に挟着して積層する。内部
電極2a、2bは各々一方の端縁部が外方に突出若しく
は露出するように形成し、各々外部電極3a、3bと接
続する。以上の構成により、外部電極3a、3bに正負
の電圧を印加すると、前記内部電極2a、2b間に電界
が発生し、薄板1は圧電セラミック材料の縦効果により
厚さ方向に伸びて変位を生ずる。
【0005】図5に示すものは他の積層型変位素子の例
であり、圧電変位効率を向上させた所謂全面電極型と称
されるものである(例えば特開昭58−196068号
公報等参照)。図5において同一部分は前記図4と同一
の参照符号で示すが、内部電極2a、2bは薄板1の表
面全域に及ぶように形成して、所要枚数を前記同様に積
層する。次に上記のようにして形成した積層体5の一の
側面において、内部電極2a、2bの端縁に一層おきに
(例えば内部電極2bのみに)絶縁材料からなる被覆4
を設けると共に、被覆4の上から導電性材料からなる外
部電極3aを被着させる。一方積層体5の他の側面にお
いては、上記被覆4を設けなかった内部電極(例えば2
a)の端縁に前記と同様に被覆4を設け、その上から外
部電極3bを被着させるのである。上記の構成により、
外部電極3a、3bに正負の電圧を印加すれば、前記同
様に薄板1が厚さ方向に伸びて変位を生ずるのである。
すなわち、上記内部電極に交互に反対極の電位を付与す
ることにより積層方向に沿って素子全体が伸長する圧電
縦効果を利用して弁体、例えばダイヤフラムを弁座方向
へ付勢して弁を閉塞するようになっている。
であり、圧電変位効率を向上させた所謂全面電極型と称
されるものである(例えば特開昭58−196068号
公報等参照)。図5において同一部分は前記図4と同一
の参照符号で示すが、内部電極2a、2bは薄板1の表
面全域に及ぶように形成して、所要枚数を前記同様に積
層する。次に上記のようにして形成した積層体5の一の
側面において、内部電極2a、2bの端縁に一層おきに
(例えば内部電極2bのみに)絶縁材料からなる被覆4
を設けると共に、被覆4の上から導電性材料からなる外
部電極3aを被着させる。一方積層体5の他の側面にお
いては、上記被覆4を設けなかった内部電極(例えば2
a)の端縁に前記と同様に被覆4を設け、その上から外
部電極3bを被着させるのである。上記の構成により、
外部電極3a、3bに正負の電圧を印加すれば、前記同
様に薄板1が厚さ方向に伸びて変位を生ずるのである。
すなわち、上記内部電極に交互に反対極の電位を付与す
ることにより積層方向に沿って素子全体が伸長する圧電
縦効果を利用して弁体、例えばダイヤフラムを弁座方向
へ付勢して弁を閉塞するようになっている。
【0006】ところで、この種のバルブ装置としては、
一般的には電圧を印加していない状態、すなわちノーマ
ル状態において弁が全閉状態となって電圧を印加すると
その電圧に応じて弁開度が次第に大きくなる型式、すな
わちノーマルクローズ型式であることが半導体製造装置
の処理ガス精密流量制御系等においては特に要求される
が、上記した圧電縦効果を利用した変位素子を直接弁体
に連結すると、電圧を印加していない状態、すなわちノ
ーマル状態において弁が全開状態となって電圧を印加す
るとその電圧に応じて弁開度が次第に小さくなる型式、
すなわちノーマルオープン型式のバルブ装置となってし
まう。
一般的には電圧を印加していない状態、すなわちノーマ
ル状態において弁が全閉状態となって電圧を印加すると
その電圧に応じて弁開度が次第に大きくなる型式、すな
わちノーマルクローズ型式であることが半導体製造装置
の処理ガス精密流量制御系等においては特に要求される
が、上記した圧電縦効果を利用した変位素子を直接弁体
に連結すると、電圧を印加していない状態、すなわちノ
ーマル状態において弁が全開状態となって電圧を印加す
るとその電圧に応じて弁開度が次第に小さくなる型式、
すなわちノーマルオープン型式のバルブ装置となってし
まう。
【0007】そこで、本出願人は先の出願(特開昭64
−55487号公報及び特開昭62−177384号公
報)等においてノーマルクローズ型式のバルブ装置を提
案した。すなわち、特開昭64−55487号公報に開
示した。バルブ装置は、変位素子の下端部を弁のベース
側へ固定すると共にその上端側に弁棒を固定し、変位素
子が電圧印加により伸長した時に弁棒が上昇するように
構成され、これにより変位素子の作動方向を逆転させて
ノーマルクローズ型式のバルブ装置が実現されている。
−55487号公報及び特開昭62−177384号公
報)等においてノーマルクローズ型式のバルブ装置を提
案した。すなわち、特開昭64−55487号公報に開
示した。バルブ装置は、変位素子の下端部を弁のベース
側へ固定すると共にその上端側に弁棒を固定し、変位素
子が電圧印加により伸長した時に弁棒が上昇するように
構成され、これにより変位素子の作動方向を逆転させて
ノーマルクローズ型式のバルブ装置が実現されている。
【0008】また、特開昭62−177384号公報に
開示したバルブ装置は、図6に示すように弁本体11の
弁座17に着座可能にダイヤフラム板よりなる弁体18
を設け、この弁体18に上記変位素子13の下端部を直
接的に取り付けることにより構成される。この場合、ダ
イヤフラムである弁体18の作動方向と変位素子13と
の積層方向は略同一方向(図中上下方向)になされてお
り、この変位素子13に逆電位を印加することにより変
位素子13は積層方向において縮むように変位して弁を
開くことになり、これによりノーマルクローズ型式のバ
ルブ装置が実現されている。
開示したバルブ装置は、図6に示すように弁本体11の
弁座17に着座可能にダイヤフラム板よりなる弁体18
を設け、この弁体18に上記変位素子13の下端部を直
接的に取り付けることにより構成される。この場合、ダ
イヤフラムである弁体18の作動方向と変位素子13と
の積層方向は略同一方向(図中上下方向)になされてお
り、この変位素子13に逆電位を印加することにより変
位素子13は積層方向において縮むように変位して弁を
開くことになり、これによりノーマルクローズ型式のバ
ルブ装置が実現されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たノーマルクローズ型式のバルブ装置には次のような問
題点があった。すなわち、特開昭64−55487号公
報に開示した構成にあっては、変位素子の作動方向を逆
転させるために作動機構の構成が煩雑となり、小型化に
寄与できないばかりか、複雑な作動機構を介して動力が
伝達されるので途中でエネルギーロスが生じ、エネルギ
ー伝達効率が低下するという問題点がある。
たノーマルクローズ型式のバルブ装置には次のような問
題点があった。すなわち、特開昭64−55487号公
報に開示した構成にあっては、変位素子の作動方向を逆
転させるために作動機構の構成が煩雑となり、小型化に
寄与できないばかりか、複雑な作動機構を介して動力が
伝達されるので途中でエネルギーロスが生じ、エネルギ
ー伝達効率が低下するという問題点がある。
【0010】また、特開昭62−177384号公報に
開示した構成にあっては、素子に分極時の電圧とは逆極
性の電圧を印加することにより素子自体を収縮変位させ
るようになっているが、素子自体に高電界を加えて分域
反転及び分域回転を生ぜしめて一担分極処理したもの
は、逆方向への分極がゼロになる電場、すなわち抗電場
未満の値の電圧しか印加できず、従って、その変位量は
極めて小さくなって必要とするストロークを得られない
という問題点があった。本発明は、以上のような問題点
に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、積層型変位素子を、この積層方向
が弁体の作動方向と実質的に直交するように配置するこ
とによりノーマルクローズ型のバルブ装置を提供するこ
とにある。
開示した構成にあっては、素子に分極時の電圧とは逆極
性の電圧を印加することにより素子自体を収縮変位させ
るようになっているが、素子自体に高電界を加えて分域
反転及び分域回転を生ぜしめて一担分極処理したもの
は、逆方向への分極がゼロになる電場、すなわち抗電場
未満の値の電圧しか印加できず、従って、その変位量は
極めて小さくなって必要とするストロークを得られない
という問題点があった。本発明は、以上のような問題点
に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
る。本発明の目的は、積層型変位素子を、この積層方向
が弁体の作動方向と実質的に直交するように配置するこ
とによりノーマルクローズ型のバルブ装置を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、薄板と内部電極とを交互に積層して印
加される電圧に対応して変位する積層型変位素子を有
し、この積層型変位素子により弁体を作動させて流体の
流量制御を行うバルブ装置において、前記積層型変位素
子は、この積層方向が前記弁体の作動方向に対して実質
的に直交する方向になるように設置されるように構成し
たものである。
解決するために、薄板と内部電極とを交互に積層して印
加される電圧に対応して変位する積層型変位素子を有
し、この積層型変位素子により弁体を作動させて流体の
流量制御を行うバルブ装置において、前記積層型変位素
子は、この積層方向が前記弁体の作動方向に対して実質
的に直交する方向になるように設置されるように構成し
たものである。
【0012】
【作用】本発明は、以上のように構成したので、薄板と
内部電極とを交互に積層してなる積層型変位素子は、そ
の積層方向が上記弁体の作動方向と実質的に直交するよ
うに設置されている。従って、この変位素子に正極性の
電圧を印加するとこの素子は積層方向に対しては伸長す
る変位を示すが積層方向と直交する方向に対しては収縮
する変位を示し、この収縮する方向と弁体の作動方向と
を一致させているので、正極性の電圧の印加により弁体
は開方向へ移動し、ノーマルクローズ型のバルブ装置と
して動作することになる。すなわち、本発明において
は、素子の横方向(積層方向に直交する方向)の収縮作
用を積極的に利用し、これを弁体の駆動力として使用す
るものである。
内部電極とを交互に積層してなる積層型変位素子は、そ
の積層方向が上記弁体の作動方向と実質的に直交するよ
うに設置されている。従って、この変位素子に正極性の
電圧を印加するとこの素子は積層方向に対しては伸長す
る変位を示すが積層方向と直交する方向に対しては収縮
する変位を示し、この収縮する方向と弁体の作動方向と
を一致させているので、正極性の電圧の印加により弁体
は開方向へ移動し、ノーマルクローズ型のバルブ装置と
して動作することになる。すなわち、本発明において
は、素子の横方向(積層方向に直交する方向)の収縮作
用を積極的に利用し、これを弁体の駆動力として使用す
るものである。
【0013】
【実施例】以下に、本発明に係るバルブ装置の一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係るバ
ルブ装置の一例を示す断面図、図2は本発明のバルブ装
置に用いる積層型変位素子を示す斜視図、図3は図2に
示す変位素子の動作を説明するための説明図である。ま
ず、図2に基づいて本発明に係るバルブ装置に適用され
る積層型変位素子の構造について説明する。図4及び図
5に示す構成と同一部分については同一符号を付す。
を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係るバ
ルブ装置の一例を示す断面図、図2は本発明のバルブ装
置に用いる積層型変位素子を示す斜視図、図3は図2に
示す変位素子の動作を説明するための説明図である。ま
ず、図2に基づいて本発明に係るバルブ装置に適用され
る積層型変位素子の構造について説明する。図4及び図
5に示す構成と同一部分については同一符号を付す。
【0014】図2において例えばPb(Zr、Ti)O
3 粉末に、有機バインダーとしてPVB、可塑剤として
BPBG、有機溶剤としてトリクレンを夫々添加して混
合し、この混合材料をドクタープレード法により厚さ1
00μmのシート状の薄板1に形成する。次にこの薄板
1の表面に内部電極2a、2bを形成する銀−パラジウ
ムペーストをスクリーン印刷する。上記のように形成し
た内部電極2a、2bを有する薄板1を交互に例えば1
00枚積層して圧着した後、所定の寸法形状に切断して
積層体5とし、1050〜1200℃で1〜5時間焼成
した。次に積層体5の側面には外部電極3a、3bを設
けると共に、作動方向(上下方向)の端面には絶縁材料
からなるシート6を接着する。このシート6は、バルブ
への組み付け時における隣り合う内部電極同士の短絡を
防止すると同時にバルブ組み付け部材との絶縁性を確保
するものであり、積層体に設けないでバルブ側へ設ける
ようにしてもよい。
3 粉末に、有機バインダーとしてPVB、可塑剤として
BPBG、有機溶剤としてトリクレンを夫々添加して混
合し、この混合材料をドクタープレード法により厚さ1
00μmのシート状の薄板1に形成する。次にこの薄板
1の表面に内部電極2a、2bを形成する銀−パラジウ
ムペーストをスクリーン印刷する。上記のように形成し
た内部電極2a、2bを有する薄板1を交互に例えば1
00枚積層して圧着した後、所定の寸法形状に切断して
積層体5とし、1050〜1200℃で1〜5時間焼成
した。次に積層体5の側面には外部電極3a、3bを設
けると共に、作動方向(上下方向)の端面には絶縁材料
からなるシート6を接着する。このシート6は、バルブ
への組み付け時における隣り合う内部電極同士の短絡を
防止すると同時にバルブ組み付け部材との絶縁性を確保
するものであり、積層体に設けないでバルブ側へ設ける
ようにしてもよい。
【0015】上記の構成により外部電極3a、3bは各
々前記内部電極2a、2bと電気的に接続されるから、
外部電極3a、3b間に電圧を印加すれば、積層型変位
素子として積層体5を駆動することができるのである。
この場合、積層体5は電圧の印加により作動方向(上下
方向)の長さlを収縮するように作用する。従って後述
するようにこの素子をバルブ装置に適用すれば、例えば
ノーマルクローズ型において、電圧の印加により、弁棒
若しくは弁体を直接的に引き上げて流体の通過を許容
し、電圧の印加を解除すれば弁体は下降して流体を閉塞
するのである。
々前記内部電極2a、2bと電気的に接続されるから、
外部電極3a、3b間に電圧を印加すれば、積層型変位
素子として積層体5を駆動することができるのである。
この場合、積層体5は電圧の印加により作動方向(上下
方向)の長さlを収縮するように作用する。従って後述
するようにこの素子をバルブ装置に適用すれば、例えば
ノーマルクローズ型において、電圧の印加により、弁棒
若しくは弁体を直接的に引き上げて流体の通過を許容
し、電圧の印加を解除すれば弁体は下降して流体を閉塞
するのである。
【0016】尚、上記作動における変位量は次式で表さ
れる。 Δl=d31V・l/t 但し、Δl:変位量 d31:圧電歪定数 V:印加電圧 l:薄板1の作動方向長さ寸法 t:薄板1の厚さ寸法
れる。 Δl=d31V・l/t 但し、Δl:変位量 d31:圧電歪定数 V:印加電圧 l:薄板1の作動方向長さ寸法 t:薄板1の厚さ寸法
【0017】この場合圧電歪定数d31は、前記従来のも
のにおける圧電歪定数d33と比較して約1/2であるた
め、所定の変位を得るためには、薄板1の作動方向長さ
寸法lを大に形成し、及び/または厚さ寸法tを小に形
成することがのぞましい。上記の素子においては、内部
電極及び外部電極の形成手段としてスクリーン印刷法を
使用した例について記述したが、これに限定せず、メッ
キ、蒸着、塗布等の他の手段によっても作用は同一であ
る。尚、内部電極の型式は交互電極型であっても全面電
極型であってもよい。更に前記の素子においては、電気
機械変換材料が圧電材料である場合について記述した
が、キュリー温度が室温より低いため、分極の必要がな
く、且つ変位量が大であると共にヒステリシスが少ない
等の特徴を有する電歪材料についても、前記と全く同様
な作用を期待できる。このように形成された積層体(積
層型変位素子)5は図1及び図3に示すようにバルブ装
置に組み込まれる。
のにおける圧電歪定数d33と比較して約1/2であるた
め、所定の変位を得るためには、薄板1の作動方向長さ
寸法lを大に形成し、及び/または厚さ寸法tを小に形
成することがのぞましい。上記の素子においては、内部
電極及び外部電極の形成手段としてスクリーン印刷法を
使用した例について記述したが、これに限定せず、メッ
キ、蒸着、塗布等の他の手段によっても作用は同一であ
る。尚、内部電極の型式は交互電極型であっても全面電
極型であってもよい。更に前記の素子においては、電気
機械変換材料が圧電材料である場合について記述した
が、キュリー温度が室温より低いため、分極の必要がな
く、且つ変位量が大であると共にヒステリシスが少ない
等の特徴を有する電歪材料についても、前記と全く同様
な作用を期待できる。このように形成された積層体(積
層型変位素子)5は図1及び図3に示すようにバルブ装
置に組み込まれる。
【0018】図1において、11は弁本体で、図示しな
いボルト等公知の結合手段でハウジング19を固着して
おり、この弁本体11とハウジング19との間に弁室2
0を形成している。そして弁本体11から弁室20内に
向かって弁孔21を有する弁座17が突設されている。
また、ダイヤフラムよりなる弁体18は弁本体11とハ
ウジング19によりOリング(図示せず)を介して挟持
されている。弁本体11には入口ポート12を有し弁孔
21に連通する流路14と、出口ポート15を有し流路
22を介して弁室20に連通する流路16とが設けられ
ている。
いボルト等公知の結合手段でハウジング19を固着して
おり、この弁本体11とハウジング19との間に弁室2
0を形成している。そして弁本体11から弁室20内に
向かって弁孔21を有する弁座17が突設されている。
また、ダイヤフラムよりなる弁体18は弁本体11とハ
ウジング19によりOリング(図示せず)を介して挟持
されている。弁本体11には入口ポート12を有し弁孔
21に連通する流路14と、出口ポート15を有し流路
22を介して弁室20に連通する流路16とが設けられ
ている。
【0019】そして、上記弁体18の上面側には、図1
において示される積層体5が取り付け固定されており、
その上端はハウジング19の上部に設けた調整ネジ23
に接触されている。尚、図1は、本出願人によりなされ
た先の出願(特開昭62−177384号公報)に開示
したバルブ装置に図2に示す積層体5を適用した場合を
示す図である。この場合、図6に示す従来のバルブ装置
と異なり、本実施例においては、積層体5は、その積層
方向A(図中水平方向)が弁体18の作動方向Bに対し
て実質的に直交するように設置されている。この場合、
積層体5に電圧を印加していない状態、すなわち無電圧
印加時には弁体18を図中下方向へ僅かに屈曲させて弁
座17に完全に着座させ、全閉状態すなわちノーマルク
ローズ状態とする。これにより、積層体5に正極性の電
圧を印加すると積層体5は上下方向、すなわち弁体18
の作動方向Bに対して収縮して印加電圧に比例した弁開
度を得ることができ、いわゆるノーマルクローズ型のバ
ルブ装置が実現できることになる。
において示される積層体5が取り付け固定されており、
その上端はハウジング19の上部に設けた調整ネジ23
に接触されている。尚、図1は、本出願人によりなされ
た先の出願(特開昭62−177384号公報)に開示
したバルブ装置に図2に示す積層体5を適用した場合を
示す図である。この場合、図6に示す従来のバルブ装置
と異なり、本実施例においては、積層体5は、その積層
方向A(図中水平方向)が弁体18の作動方向Bに対し
て実質的に直交するように設置されている。この場合、
積層体5に電圧を印加していない状態、すなわち無電圧
印加時には弁体18を図中下方向へ僅かに屈曲させて弁
座17に完全に着座させ、全閉状態すなわちノーマルク
ローズ状態とする。これにより、積層体5に正極性の電
圧を印加すると積層体5は上下方向、すなわち弁体18
の作動方向Bに対して収縮して印加電圧に比例した弁開
度を得ることができ、いわゆるノーマルクローズ型のバ
ルブ装置が実現できることになる。
【0020】次に、以上のように構成された本実施例の
作用について説明する。まず、無電圧印加時において
は、初期設定により弁体18は弁本体11の弁座17に
着座して弁孔21を塞いでおり、全閉状態になされてい
る。
作用について説明する。まず、無電圧印加時において
は、初期設定により弁体18は弁本体11の弁座17に
着座して弁孔21を塞いでおり、全閉状態になされてい
る。
【0021】次に、弁開度を制御すべく積層体5に正極
性の所定の電圧を印加すると、この積層体5は図示例の
ように積層方向A(図中水平方向)に対しては圧電縦効
果により伸長変位するが積層方向Aに直交する方向、す
なわち弁体18の作動方向B(上下方向)に関しては圧
電横効果により収縮変位し、ダイヤフラムよりなる弁体
18はその復元力により次第に元に戻り、弁座17から
離れることになる。従って、印加する正極性の電圧を適
宜変化することにより積層体5の収縮力は弁体に直接伝
達されてこの収縮量を調整し、弁開度を制御することが
可能となる。すなわち、圧電横効果素子を用いることに
より、弁体を常時押圧した状態に保持し、必要に応じて
その押圧状態を解除することができる。
性の所定の電圧を印加すると、この積層体5は図示例の
ように積層方向A(図中水平方向)に対しては圧電縦効
果により伸長変位するが積層方向Aに直交する方向、す
なわち弁体18の作動方向B(上下方向)に関しては圧
電横効果により収縮変位し、ダイヤフラムよりなる弁体
18はその復元力により次第に元に戻り、弁座17から
離れることになる。従って、印加する正極性の電圧を適
宜変化することにより積層体5の収縮力は弁体に直接伝
達されてこの収縮量を調整し、弁開度を制御することが
可能となる。すなわち、圧電横効果素子を用いることに
より、弁体を常時押圧した状態に保持し、必要に応じて
その押圧状態を解除することができる。
【0022】また、従来のノーマルオープン型のバルブ
装置に上述のように積層体を適用して調整ネジで初期設
定することにより容易にノーマルクローズ型のバルブ装
置として使用することができる。尚、図3においては全
面電極型の積層型変位素子を用いた場合について示した
が、これに代えて交互電極型の変位素子を用いてもよ
い。また、ダイヤフラムは一応ある程度の反発力乃至復
元力を有しているが、この復元力を補充するためにダイ
ヤフラムにバネ等を介在させるようにしてもよい。
装置に上述のように積層体を適用して調整ネジで初期設
定することにより容易にノーマルクローズ型のバルブ装
置として使用することができる。尚、図3においては全
面電極型の積層型変位素子を用いた場合について示した
が、これに代えて交互電極型の変位素子を用いてもよ
い。また、ダイヤフラムは一応ある程度の反発力乃至復
元力を有しているが、この復元力を補充するためにダイ
ヤフラムにバネ等を介在させるようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のバルブ装
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。積層方向に直交する方向の収縮効果を利用し
て弁体を作動させるようにしたので、構造を複雑化させ
ることなく、ノーマルクローズ型のバルブ装置を実現で
きる。また、小型化及びコストの削減を図ることがで
き、しかも必要なストロークを発揮することができて高
精度に流体の流量を制御することができる。
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。積層方向に直交する方向の収縮効果を利用し
て弁体を作動させるようにしたので、構造を複雑化させ
ることなく、ノーマルクローズ型のバルブ装置を実現で
きる。また、小型化及びコストの削減を図ることがで
き、しかも必要なストロークを発揮することができて高
精度に流体の流量を制御することができる。
【図1】本発明に係るバルブ装置の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図2】本発明のバルブ装置に用いる積層型変位素子を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図3】図2に示す変位素子の動作を説明するための説
明図である。
明図である。
【図4】積層型変位素子の従来の使用方法を説明するた
めの説明図である。
めの説明図である。
【図5】積層型変位素子の従来の他の使用方法を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図6】従来のバルブ装置の一例を示す断面図である。
1 薄板 2a、2b 内部電極 3a、3b 外部電極 5 積層体(積層型圧電素子) 11 弁本体 17 弁座 18 弁体 21 弁孔 A 積層方向 B 作動方向
Claims (2)
- 【請求項1】 被制御流体の流路の途中に設けた弁座
と、前記弁座の開口部を開閉する弁体と、前記弁体を駆
動する薄板状変位素子を積層一体してなる積層型変位素
子を有し、前記積層型変位素子により前記弁体を作動さ
せて被制御流体の流量制御を行うバルブ装置において、
前記積層型変位素子は、その積層方向が前記弁体の作動
方向に対して実質的に直交する方向になるように設置さ
れることを特徴とするバルブ装置。 - 【請求項2】 前記積層型変位素子が圧電横効果積層素
子または電歪横効果積層素子であることを特徴とする請
求項1記載のバルブ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5077618A JP2509068B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | バルブ装置及びその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5077618A JP2509068B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | バルブ装置及びその使用方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1055812A Division JPH02234482A (ja) | 1989-03-08 | 1989-03-08 | 積層型変位素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0612128A true JPH0612128A (ja) | 1994-01-21 |
JP2509068B2 JP2509068B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=13638908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5077618A Expired - Lifetime JP2509068B2 (ja) | 1993-03-11 | 1993-03-11 | バルブ装置及びその使用方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2509068B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5006128A (en) * | 1988-08-26 | 1991-04-09 | Sandoz Ltd. | Substituted 2,4-di[4'-(disulfonaphth-2"-ylazo)phenylamino]-6-amino-1,3,5-triazines |
JP2000035821A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Horiba Ltd | 気体流量制御装置 |
WO2007115566A1 (de) * | 2006-04-12 | 2007-10-18 | Epcos Ag | Piezoaktor und verfahren zur herstellung |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59129590A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-25 | Nippon Soken Inc | 電歪式アクチユエ−タ |
JPS62177384A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-04 | Hitachi Metals Ltd | 圧電駆動式弁 |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP5077618A patent/JP2509068B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59129590A (ja) * | 1983-01-12 | 1984-07-25 | Nippon Soken Inc | 電歪式アクチユエ−タ |
JPS62177384A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-04 | Hitachi Metals Ltd | 圧電駆動式弁 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5006128A (en) * | 1988-08-26 | 1991-04-09 | Sandoz Ltd. | Substituted 2,4-di[4'-(disulfonaphth-2"-ylazo)phenylamino]-6-amino-1,3,5-triazines |
JP2000035821A (ja) * | 1998-07-17 | 2000-02-02 | Horiba Ltd | 気体流量制御装置 |
WO2007115566A1 (de) * | 2006-04-12 | 2007-10-18 | Epcos Ag | Piezoaktor und verfahren zur herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2509068B2 (ja) | 1996-06-19 |
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