JPS62151680A - 圧電弁 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、弁体の駆動源として圧°電体が用いられた圧
電弁に関する。

（発明の青票） 流体の流量か弁によりデユーティ制御される場合におい
て、その制御に高速応答性が要求される場合にはその弁
の弁体を圧電体で駆動することが好ましい。

そこで従来においては、１９８０年２月１８日発行の日
経エレクトロニクスで示されるように、縦効果圧電体を
用いて弁体の駆動が行なわれていた。

第２図には従来における圧電弁の一例が示されており、
そのケーシング１０内には第３図に示されるように円盤
状に形成された縦効果圧電体１２が円柱状に積層されて
いる。

第３図において縦効果圧電体１２に対する印加電圧の方
向はその分極Ｐと同一の厚さ方向とされており、この電
圧が縦効果圧電体１２に印加されると、圧電体１２の厚
さが増加される。

その変位率は圧電体１２の厚さがｔ、変位かΔｔで各々
表わされると、厚さ方向の圧電定数かｄ、電界の強さが
Ｅのときに △Ｔ／１＝ｄＥ で表わされ、電界の強さＥが印加′市圧Ｖと厚さｔとの
比で表わされるので、 △Ｔ／１＝ｄＶ、’ｔ となる。

したがって第２図に示された縦効果圧電体１２の厚さ方
向変位量△ｔは、 △ｔ＝ｄＶ で表わされ、印加電圧Ｖか高まるとともに増加すること
が理解される。

そしてその変位置△ｔがわずかであるので、第２図のよ
うに積層され、第４図に示されるようにそれらに対して
電圧が各々印加される。

その結果第５図の特性に従い印加電圧に応じた伸び伍が
得られ、第２図において弁体１４が下方へ押し下げられ
る。

これによりハウジング１０に設けられた流路１００か開
かれ、その印加電圧が取除かれると流路１００か閉じら
れる。

そしてその開閉が高速で行なわれる際に開時間と閉時間
との比が制御されることにより、流路１００を流れる流
体の流量がデユーティ制御される。

しかしなから従来においては、第５図の特性からも理解
されるように、弁体１４を長スＩ〜ロークで駆動できな
いという問題があった。

（発明の目的） 本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、艮ストロークで弁体を駆動できる圧電弁を
提供することにある。

（発明の構成） 上記目的を達成するために本発明は、 一端が固定支持され他端が弁体に連結された駆動板を有
し、 駆動板は貼り合わされた２枚の薄板により構成され、 少なくとも一方の薄板は横効果圧電体により形成され、 前記横効果圧電体に対する印加電圧の変化により得られ
た駆動板他端側の変位力で弁体の駆動か行なわれる、 ことを特徴とする。

（実施例の説明） 以下、図面に基づいて本発明に係る圧電弁の好適な実施
例を説明する。

第１図においてケーシング１０内には棒状の弁体１４か
図の上下方向にスライド可能に収納されており、この弁
体１４の下部にはその底面と側面とを連通ずる流路１０
２が形成されている。

そして流路１０２の流入口移動路に向かって、ケーシン
グ１０の図における下方側面から流路１０４が形成され
ており、したがって弁体１４が上方へ引き上げられて両
流路１０２．１０４かケーシング１０内て連通したとき
にこの弁が開かれる。

ここでケーシング１００図における上部には駆動仮収納
室１６か形成されてあり、その駆動仮収納室１６内へ弁
体１４の上端が伸長されている。

そしてその伸長先端の側面には駆動板１８の一端が嵌入
されでおり、その他端は駆動仮収納室１６の内側壁に固
定支持されている。

この駆動板１８は２枚の薄板１８Ａ、１８Ｂが貼り合わ
されること（こより１１４成されており、本実施例では
それら薄板１８Ａ、１８Ｂはともに横効果圧電体により
形成されている。

これら薄板１８Ａ、１８Ｂの分極Ｐは第６図に示される
ようにその厚さ方向とされており、したがって分極Ｐと
同一方向へ電圧が印加されると長手方向へ伸長され、ま
た逆方向へ電圧が印加されるとその逆となる。

これら薄板１８Ａ、１８Ｂは第７図のようにそれらの分
極Ｐが対向して貼り合わされており、このため同図のよ
うに電圧が印加されると、薄板１８Ａが伸び、薄板１８
Ｂが縮む。

その際にそれらの一端が固定支持されているので、それ
らの細端は図の下側へ変位する。

以上のように本実施例においては２枚の薄板状横効果圧
電体が貼り合わされたバイモルフ圧電体により駆動板１
８が構成されており、これに第７図のようにスイッチン
グを繰り返す電圧が印加されると、弁体１４が第１図の
上下方向へ駆動板１８で駆動される。

その結果流路１０２．１０４の連通が断続的に行なわれ
、その断続時間の比が調整されることによりそれら流路
１０２．１０４を流れる流体の流量がデユーティ制御さ
れる。

ここで第８図に示された特性から理解されるように駆動
板１８の他端側変位母は前記従来例のそれより著しく大
きく、かつこれに要する印加電圧が極めて低い。

したがって本実施例によれば、極めて低い印加電圧によ
り弁体１４を長ストロークで直接駆動することか可能と
なる。

その結果、弁開閉駆動が容易化され、かつその開閉を極
めて確実に行なうことが可能となる。

なお本実施例においてはバイモルフ圧電体が駆動板１８
に使用されたが、弾性を有する薄板と横効果圧電体の薄
板とが貼り合わされたユニモルフ圧電体を用いてこの駆
動板１８を構成することも可能であり、はぼ同様な効果
が得られる。

第９図には他の実施例が示されており、本実施例では弁
体１４がハウジング１０内に回動可能に収納されている
。

そして弁体１４が所定の角度へ回動されたときに流路１
０２．１０４か連通されており、その回動のために、駆
動板収納室］６内へ伸長した弁体１４の先端に連結軸２
０か回動可１１ヒに立設されている。

さらに駆動板１８はその幅方向と図の上下方向が一致す
る姿勢でその−ＧＦｊが駆動板収納室１６の内側壁に固
定支持されてあり、その他端により連結軸２０が把持さ
れている。

このため本実施例ではスイッチングする電圧か駆動板１
８に与えられると、連結軸２０か図の前後方向へ揺動さ
れ、これにより第１０図、第１１図に示されるように弁
体１４の回動駆動か繰り返されて弁開閉動作が行なわれ
る。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、バイモルフ圧電体
、ユニモルフ圧電体を用いて弁体の駆動が行なわれるの
で、弁体を艮ストロークで直接駆動でき、したがって弁
開閉動作を極めて確実に行なうことが可能となる。

また低電圧でその弁開閉動作が行なわれるので、その制
御をより容易に行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の好適な第１実施例を示す断
面図、第２図は従来装置を示す断面図、第３図は第２図
にお【プる縦効果圧電体の動作説明図、第４図は第２図
における各縦効果圧電体に対する電圧印加方法説明図、
第５図は第２図における弁体の駆動ス１〜ローク説明図
、第６図は第１図における薄板を形成する横効果圧電体
の動作説明図、第７図は第１図における駆動板の変位動
作説明図、第８図は第１図における駆動板１８の印加電
圧−変位量特性図、第９図は本発明に係る装置の好適な
第２実施例を示す断面図、第１０図、第１１図は第９図
実施例の作用を説明する断面図で必る。 １０・・・ケーシング １４・・・弁体 １８・・・駆動板 １８△、１８Ｂ・・・薄板 ２０・・・連結軸 第１図 ↓ ＵＴ 第２図 ＵＴ 第５図 ［’Ｔ’ｌ　ｎＯｅ　ＦＥ　（Ｖ） 第６図 第７図 ／８Ｂ 第８図 ｍｆｔＤ＄１Ｌ（Ｖ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端が固定支持され他端が弁体に連結された駆動
   板を有し、 駆動板は貼り合わされた２枚の薄板により構成され、 少なくとも一方の薄板は横効果圧電体により形成され、 前記横効果圧電体に対する印加電圧の変化により得られ
   た駆動板他端側の変位力で弁体の駆動が行なわれる、 ことを特徴とする圧電弁。