JPH074547A - 弁 - Google Patents

弁

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JPH074547A
JPH074547A JP22893593A JP22893593A JPH074547A JP H074547 A JPH074547 A JP H074547A JP 22893593 A JP22893593 A JP 22893593A JP 22893593 A JP22893593 A JP 22893593A JP H074547 A JPH074547 A JP H074547A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁の作動を損なうことなく通常の製造公差に
適応できる低コストの弁シールが得られる生産システム
を提供する。 【構成】 弁は、弁座部材と、弁座に近づき離れるよう
移動し弁を開閉する可動弁部材と、弾性材料からなり上
記部材の一方に取付けられたシール要素とを有する。シ
ール要素は、弁の初期閉鎖によりシール要素が上記部材
の他方の形状に一致しこの一致した形状を保つような初
期変形特性を有している。シール要素は異なった弾性変
形特性の第１及び第２のスプリングからなり、第２のス
プリングは好ましくはエラストマー材料のリングであ
り、第１のスプリングは、シール要素の初期変形後に弁
座部材に接着剤で強固に固着される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は弁に関し、さらに詳細に
は閉鎖中の弁のシールに関する。
【０００２】弁は多くの分野で液体及びガスの媒体の流
れを制御するために用いられており、本明細書と特許請
求の範囲とにわたって、このような媒体はその記述の前
後関係に応じて単に１つ又は複数の流体を云うものであ
る。
【０００３】
【従来の技術】多くの形式の弁が提案されており、これ
らの弁は弁座部材と、この弁座部材に向ってまたこれか
ら離れるように動き弁を閉鎖しまた開放して弁を通る流
体の流れを制御する弁閉鎖部材とを有している。閉鎖中
満足できるシールを生じさせかつ保持するためには、弁
座と閉鎖部材の向かい合う表面は厳密に一致するように
形成されなければならない。このような厳密な適合性
は、多くの例において、この２つの部材の対面する表面
を精密に機械加工することを必要とする。
【０００４】弁の作動を機械的、電気的、電子的及び空
気圧式手段によって制御することが知られている。
【０００５】ピエゾ電気制御弁がまたソレノイド制御弁
に代わるものとして提案されており、大きさと重量が重
要な設計的事項である装置に好ましいものとされてい
る。ピエゾ電気制御弁は、円板の形式、通常は円形で、
両端で支持されるか単に片持ち梁式とすることのできる
梁の形式となっている。
【０００６】ピエゾ電気制御弁が円形板の形式の場合
は、周縁の平坦性がシール上の問題を生じさせることは
珍しいことではない。これは主として、十分に高度の平
坦性を有し弁座上に機械加工又は他の方法で形成された
対応の平坦な表面に一致するような比較的薄い金属円板
を製造することは生産原理上困難であるという事実によ
るものである。典型的にはこの薄い金属の円板はピエゾ
電気セラミック材料を円板の片面又は両面上に支持する
ための基板を構成する。このようなピエゾ電気弁の例は
米国特許第４，５４５，５６７号と第３，３６０，６６
４号とに記載され、その開示内容は本明細書中に参照例
として記載されている。
【０００７】先行のイギリス特許出願第９１２２７３
９．７号には、流体の流れを制御するピエゾ電気弁であ
って、弁ハウジングと、ハウジング内部の空洞と、流体
を空洞に流入及び流出させる入口及び出口導管と、弁の
円板要素を円板周縁より内側の位置で支持し円板要素に
電圧が加えられることによりこれが作動したとき円板の
周縁が変位し円板の周縁部分の少なくとも一部が入口導
管と出口導管との間の流体の流れを制御する働きをす
る、円板要素の支持手段とを具備している、ピエゾ電気
弁が記載されている。
【０００８】同時係属出願第９１２２７３９．７号に記
載されている弁のピエゾ電気弁形成部分の周縁の平坦性
は典型的には±２５０μｍのオーダーであり、一方流体
の流れのための開口自体は≦３００μｍのオーダーであ
る。したがって、上記の公差に適応させるため閉鎖が柔
軟なシール部材を用いて行われた場合には、有効な弁の
開口は３００−２５０＝５０μｍに減少することが理解
されるであろう。このような開口は弁が開いている時流
体の満足できる流れを得るには大体において十分であ
る。さらに、平坦性に関する問題もまた、シールが電圧
特性に対して予期しないような不具合の流体の流れを生
じる限りにおいて柔軟なシールを用いた時、それ自体が
明らかとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、弁の
作動運動を損なうことなく通常の製造公差に適応できる
比較的低コストの弁シールを得ることができる生産シス
テムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの態様によ
れば、弁が、弁座部材とこの弁座部材に近づきまた離れ
るよう移動可能で弁を閉鎖しまた開放する可動弁部材と
を具備している。弾性材料で作られたシール要素が弁座
部材と弁部材の一方（好ましくは弁座部材）に取付けら
れる。シール要素は、弁の初期の閉鎖によりシール要素
が他方の部材（可動弁部材）の形状に実質的に一致する
ようになり、この一致した形状を維持するような初期変
形特性を有している。好ましくはこのシール要素は弁座
部材に恒久的に取付けられる。
【００１１】可動弁部材は好ましくは、少なくとも一方
の面に塗布されたピエゾセラミックの層を有する基板を
具備したピエゾ電気円板の形式である。
【００１２】本発明の他の態様によれば、不規則な表面
を有する弁部材に対するシールをつくり出す弁座を形成
する方法が提供される。この方法は、以下の段階、すな
わち （ａ）弁座を２つの並列して配置された柔軟な要素から
組立て、前記各要素が、最初異なった弾性変形可能な特
性、すなわち一方が最小の他方が最大の弾性変形特性を
有し、共に弁部材の周縁形状に一致するシール組立て体
を構成する段階 （ｂ）前記シール組立体を最小の弾性変形特性を有する
要素が可動弁部材から最も離れるようにハウジングの中
に置く段階 （ｃ）圧力を可動弁部材を介してシール組体体に加えそ
れにより最小弾性変形要素が他方の要素の変形特性を実
質的に変えることなく弁部材の表面の不規則性を吸収す
る段階 （ｄ）最小弾性変形特性を有する要素を可動弁部材の表
面不規則性が吸収される状態に保持する段階 とからなっている。
【００１３】柔軟な（弾性の）要素は任意の適当な合成
又は天然のゴム状材料から作ることができる。
【００１４】したがって、材料は、単一の構成要素に２
分した特性が得られ２つの機械的状態、すなわち第１の
状態が柔軟で屈撓性があり第２の状態が半ば剛性で上記
の所要の変更が容易に行われしかも逆にできないような
２つの機械的な状態が得られるように選択される。
【００１５】
【実施例】本発明は図面を参照し実例を挙げることによ
り以下に記載される。
【００１６】本発明の弁座は機械的な観点から、図１に
示されるように直列に連結された２つの異なったスプリ
ング１０，１１からなるばね系と比較することができ
る。
【００１７】図２と３は中央で支持されイギリス特許出
願第９１２２７３９．７号に記載されているようなピエ
ゾ電気弁円板１２を示している。図４と５は弁のための
他のシール装置を示している。
【００１８】図１を参照すると、スプリング１０はピエ
ゾ円板１２（図１）の製造平坦度公差を第２のスプリン
グ１１における圧縮（したがってまたシール力）を半径
方向に変わることなく吸収する作用をする。第１のスプ
リング１０はしたがって第２のスプリング１１に比べて
長くまた弱くなっている。第２のスプリング１１は通常
のシール要素でありその剛性（堅さ）は良く理解される
設計上のパラメータにより選択される。
【００１９】本発明によれば、図２と３に示されるよう
に、第１のスプリング１４はらせん圧縮スプリング（例
えば約８mmの長さ）である。これに対し第２のスプリン
グ１５は円形断面（例えば約２mmの直径）を有する任意
の適当な合成又は天然のゴム状材料の柔軟な（エラスト
マーの）要素である。組立ての間、両スプリング１４と
１５は動くのが自由であり、中央支持体１２′上に取付
けられた円板１２とハウジング１３のような全ての従属
構成要素における公差に適応できる。第２のスプリング
１５は一定の圧縮を有し（空間的に一定の力が加えられ
ているので）、またそのため円板１２の断面の不規則性
に正確に合致する。しかし、最初の組立て後には第１の
スプリング１４がロックされ例えば接着剤（堅いにか
わ）１７によりこれ以上の動きが阻止され、またそのた
め第２のスプリング１５だけが次のシール作用に関係す
る（図３参照）。最大圧縮１８は典型的には約２０ミク
ロンである。
【００２０】弁座はハウジング１３を具備し、一方、シ
ール要素はスプリング１４，１５と接着剤１７とを具備
し、そして弁円板１２はこれに組合わされたピエゾ電気
活性体１９を有する可動弁部材を具備しその運動を生じ
るようにしている。このピエゾ電気活性体１９は好まし
くは円板１２の少なくとも一方の面に（図２，４では両
面に）塗布されたピエゾ電気セラミックの層を具備して
いる。スプリング１５は好ましくは環状であり、円板１
２の周縁の周りに延び、また複数の異なったコイルスプ
リング１４が第１のスプリングとして設けられる。
【００２１】図４を参照すると、図３のらせん（コイ
ル）スプリング１４は円形断面のリングの形式の第２の
スプリング１５を支持する複数の板ばねで置換えられて
いる。組立て時、また最初に力が弁部材（円板１２）を
介して加えられた後は、スプリング２０がロックされ又
はにかわ２１でハウジング１３に固着される。
【００２２】均等なばね装置のさらに他の形式が図５に
示され、ここでは第１の金属のスプリング要素２３（約
４mmの長さと０．４mmの厚さ）がハウジング１３と第２
のスプリング１５とに最初の変形の後に堅く連結され
る。
【００２３】本発明は現在最も実用的で好ましい実施態
様と考えられるものに関して記載されてきたが、本発明
は開示された実施態様に限定されず、これとは反対に、
特許請求の範囲の精神と範囲に含まれる種々の変更例と
均等の構造とを包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が機能的に比較される想像上の機械的な
ばね系の概略図である。
【図２】中央が支持されたピエゾ電気弁円板を含む弁
の、一部を切断した側面図である。
【図３】図２の一部の拡大図である。
【図４】典型的な他のシール装置を示す図３と同様な図
である。
【図５】さらに他のシール装置を示す図３と同様な図で
ある。
【符号の説明】
１０…第１スプリング １１…第２スプリング １２…円板 １３…ハウジング １４…第１スプリング １５…第２スプリング １７…接着剤 １９…電気活性体 ２０…スプリング
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１０月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁座部材と、 弁座部材に向ってまたこれから離れるよう移動でき弁を
    閉鎖しまた開放する可動弁部材と、 弾性材料で形成され弁座部材と可動弁部材の一方に取付
    けられたシール要素であって、弁の初期閉鎖によりシー
    ル要素が前記弁座部材と可動弁部材の他方の形状に実質
    的に一致しかつこの一致した形状を維持するような初期
    変形特性を有しているシール要素、 とを具備している弁。
  2. 【請求項２】 シール要素が弁座部材に恒久的に取付け
    られている請求項１に記載の弁。
  3. 【請求項３】 可動弁部材が少なくとも一方の面に塗布
    されたピエゾ電気セラミックの層を有する基板を具備し
    たピエゾ電気円板である請求項２に記載の弁。
  4. 【請求項４】 可動弁部材が少なくとも一方の面に塗布
    されたピエゾ電気セラミックの層を有する基板を具備し
    たピエゾ電気円板である請求項１に記載の弁。
  5. 【請求項５】 シール要素が第１及び第２のスプリング
    部材を具備し、第１のスプリング部材が第２のスプリン
    グ部材より小さい弾性変形特性を有し、前記第２のスプ
    リング部材が前記第１のスプリング部材よりも前記弁座
    部材から遠く前記可動弁部材に近く位置している請求項
    ２に記載の弁。
  6. 【請求項６】 前記第２のスプリング部材がエラストマ
    ー材料のリングからなっている請求項５に記載の弁。
  7. 【請求項７】 前記第１のスプリング部材が複数のコイ
    ルスプリング又は複数の板ばねからなっている請求項５
    に記載の弁。
  8. 【請求項８】 前記第１のスプリング部材が前記第２の
    スプリング部材と前記弁座とに堅い接着剤によって連結
    されている請求項７に記載の弁。
  9. 【請求項９】 前記第１のスプリング部材が前記第２の
    スプリング部材と前記弁座とに堅い接着剤により連結さ
    れている請求項６に記載の弁。
  10. 【請求項１０】 シール要素が第１及び第２のスプリン
    グ部材を具備し、第１のスプリング部材が第２のスプリ
    ング部材より小さな弾性変形特性を有し、前記第２のス
    プリング部材が前記第１のスプリング部材よりも前記弁
    座部材から遠く前記可動弁部材に近く位置している請求
    項３に記載の弁。
  11. 【請求項１１】 前記第２のスプリング部材が複数のコ
    イルスプリング又は複数の板ばねからなっている請求項
    １０に記載の弁。
  12. 【請求項１２】 前記第１のスプリング部材が複数のコ
    イルスプリング又は複数の板ばねからなっている請求項
    １１に記載の弁。
  13. 【請求項１３】 前記第１のスプリング部材が前記第２
    のスプリング部材と前記弁座とに堅い接着剤により連結
    されている請求項１２に記載の弁。
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DE (1) DE69315401T2 (ja)
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