JPS62220782A

JPS62220782A - 流体制御弁

Info

Publication number: JPS62220782A
Application number: JP62057968A
Authority: JP
Inventors: クルト　シュトール; ジークフリート　ケットナー
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1986-03-14
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1987-09-28
Also published as: KR870009167A; DE3608550A1; KR920007766B1

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、ハウジング内に収められ、一端を固定して、
電源と接続するための端子とし、かつ他４一端には、ハウジングの内部に通しろ孔を開閉するための
弁部材が設けられた、細長いピエゾクリスタル装置を備
え、圧電気によって作動さ刊ら１しる弁に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

ピエゾクリスタル装置としては、市販の弾性部材や、バ
イモルフのようなものであって、両極性を有する２つの
圧電気層の間に、弾性のある中間層を持つものがよい。

正負の直流電流を供給すると、圧電気層の中の弾性部材
が伸びたり縮んだりする。その結果、電気的に引き起こ
される曲げ効果が弁の操作に利用できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

米国特許第４，３４０，０８３号明細書は、インシュリ
ン等の割合をコントロールするため、人体に埋め込むよ
うに設計された弁について説明しているが。

この弁は、孔の開閉しかできないので、三方向弁として
の使用には適さない。

西独国特許公開公報第２，５１１，７５２号はピエゾク
リスタル部材が、２つの流量調整オリフィスの間に設け
られている信号変換装置について述べているが、ピエゾ
クリスタル部材は、穴を閉じたり完全にふさいだりする
のには適さないので、シール用弁部材としては使用でき
ない。

ピエゾクリスタル部材は、この装置から出て行く流体の
流れに対する抵抗を変えることだけを意図しているので
、装置全体としては、これまた三方弁として使用するこ
とはできない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の一つの目的は、単純構造の圧電気式の流体制御
弁を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、製作費の安い圧電気式の流
体制御弁を作り出すことである。

本発明の更にもう一つの目的は、三方弁としての圧電気
式の流体制御弁を設Ｈ１することである。

前記の目的を達成するために、ハウジングの内部に通じ
るオリフィスが、少なくとも３つあり、供給孔につなが
るオリフィスの弁座と排出孔につながるオリフィスの弁
座の間に少なくとも−っの弁部材がある。従って、作動
孔（弁で作動する装置へ流体を供給するための孔）が、
他の２つの孔のいずれかとつながる。

本発明による弁は、少数の部品で描成さ４しているにも
かかわらず、三方向弁としての信頼を高め、かつ操作−
ｔｚの複雑さを省いている。

特許請求は、更に本発明の特徴を明確にする。

弁座は、ハウジングの内部でお互いに向き合った同軸の
管状孔の先端に設置するのが望ましい。

その結果、材料の節約ができ、更に、弁部材の作動する
通路として最適である。従って、弁座は、斜円錐形の表
面か球体の台形に適合する表面を有するようにすること
も可能である。

本発明においては、ピエゾクリスタル装置は、２個の平
行なピエゾクリスタル部材で構成され、ピエゾクリスタ
ル部材が弁座と）・１向する而には、それぞれ弁部材か
シール用部材が設けられている。

電気中に中立の時は、一方のピエゾクリスタル部材の弁
部材は、その弁座の方へ機械的イ・１勢を受け。

電気的に作動している時は、もう一つのピエゾクリスタ
ル部材の弁部材は、もう−っの弁座の方に押しつけられ
る。従って、弁座は、それぞれに関連するピエゾクリス
タル部材を有する。電気的に作動している時しこ、弁座
をＩＭｌじる部材は、電気的に中立の場合は、弁座に対
して作動しないので、極めて信頼性の高いしゃ断効果が
得られる。

本発明の更にもう一つの特徴は、ピエゾクリスタル装置
で、１個のピエゾクリスタル部材で構成されることであ
る。このピエゾクリスタル部材の両面には、弁部材が設
けられており、電気的に作動していない時は、ピエゾク
リスタル部材は、機械的付勢手段の影響を受けて一方の
弁座を押しつける、そして電気的に作動している時は、
もう一方の弁座を押しつける。

本発明のこの形式には、三方弁の役目を果すのに１個の
ピエゾクリスタル部材で済むという利点がある。

電気的に作動していない時に、弁座を確実に閉じるため
に、使用されるピエゾクリスタル部材は、ばねの力で機
械的付勢を受は弁座を押しつける。

このばねは、コイルばねであってもよい。そして、ばね
の一端が弁部材を支持し、／？１部に取すイ・１けＪ″
。

れており、もう一方の端は、弁座４（！°する孔の一部
分の周囲に取り付けられている。

製作費を安く押えるために、ハウジングは、合成樹脂で
製造され角形である。ハウジングが、２つの部分で構成
されていれば、組立がより［貼で修理がより容易になる
。２つの部分は、ピエゾクリスタル装置がはさみ込まれ
る場所で嵌合する。

〔実施例〕

次に、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図及び第２図に示すように、樹脂製の角形ハウジン
グ（１０）は、−に部材（１１）と下部材（１２）とか
らなり、その内部空間（１３）もやはり角形になってい
る。

供給孔（１４）（Ｐ）、排出孔（１５）（Ｒ）、及び作
動孔（１６）　（Ａ）は、すべてこの内部空間（１３）
に通している。ハウジング（１０）の内部空間（１３）
の中に突入している供給孔（１４）と排出孔（１５）の
内端突部（１９）（２０）の端面ば、それぞれ弁座（１
７）（１８）となってぃ−８＝る。弁座（１７）（１８）、即ち各孔の突部（１９）　
（２０）は、円錐形をなしている。つまり、面取りがな
されている。もっとも、この突部は台形でもよいし、あ
るいは、弁部材が傾斜して当接しても満足な密閉作用が
得られるのであれば、このような形状でもよい。

２本の細長い板状の圧水晶部材、すなわちピエゾクリス
タル部材（２］）（２２）が、ハウジング（１０）の左
側において１．」二部材（１１）と下部材（１２）の間
に。

シールに取り付けられている。ピエゾクリスタル部材（
２］）（２２）は、その間に設けたスペーサ（２３）に
よって、互いに平行に、かつ一定の距離を保っている。

ピエゾクリスタル部材の自由端（２４）（２５）は、内
部空間（１３）中における」二部の突部（１０）（２０
）の弁座（１７）（１８）の間まで、それぞれ伸びてい
る。

円板状のやわらかい弁部材（２６）が、下の弁座（１７
）と対向するようにして、下のピエゾクリスタル部材（
２１）に取り付けられている。同様の弁部材（２７）が
、上の弁座（１８）と対向するようにして、−１−のピ
エゾクリスタル部材（２２）に取り付けられている。

この弁は、常時は非作動状態となるように設計されてい
る。つまり、電気が流れていない時は、下の弁部材（２
６）は、対向する下の弁座（１７）へ当接して、下の供
給孔（１４）をふさぎ、−にのピエゾクリスタル部材（
２２）は、−にの弁座（１８）から離れている。

このような機械的な付勢は、ピエゾクリスタル部材（２
１）の取り付は要領を適切にしたり、あるいは突部（１
９）の長さを適切に定めることによって骨板（ＰＸＥ板
）のようなものが適当である２つの極性を持つピエゾク
リスタル部材（２］）　（２２）の基端には、図示しな
い直流電源に接続される端子（２８）がある。

第１図は、電気が流れていない状態を示し、第２図は、
電気が流れている状態を示している。

」二部のピエゾクリスタル部材（２１）（２２）がそれ
ぞれ電源に接続されているときには、ピエゾクリスタル
部材（２］）　（２２）が曲げられるので、下の弁部材
（２６）は、弁座（１７）から離れ、上の弁部材（２７
）は上の弁座（１８）に押しつけられる。

第１図に示すように電気が通っていない状態では、作動
孔（１６）　（弁で作動する装置へ流体を供給するため
の孔）は、排出孔（１５）とつながっている。

そのため、圧縮空気の場合には、排出孔（］５）から大
気中へ出て行き、液体の場合には、タンクへ戻っていく
。

第２図で示すように、電気が流れている時は、供給孔（
１４）は、作動孔（１６）とつながる。そして弁で作動
する装置には、圧力のかかった流体が供給される。その
間、排出孔（１５）は、閉じたままである。

圧力のかかった流体は、流体式作動もしくは制御装置の
操作に使用されるいかなる流体でもよい。

ハウジング（１０）は、別の材料、例えば、金属でも製
作が可能である。ハウジング（１０）は、異った形状、
例えば、円柱あるいは球のような形状としてもよい。

この弁の利点の一つは、ハウジング（ｌＯ）が、薄かっ
たり厚かったり、あるいはどのような形状で一１■＝あっても利用できることである。

第３図及び第４図に示されている本発明のハウジング（
１０）の別の例は、概ね第１図及び第２図に示した最初
の例と同じである。従って、簡単に説明する。

ハウジング（１０）の上下部材（１１）（１２）の間に
は、ピエゾクリスタル部材（３０）があり、適切な位置
にはさみ込まれている。

ピエゾクリスタル部材（３０）の右端たる自由端（３１
）の」二部には、弁部材（３３）　（３２）がついてい
る。

上の弁部材（３３）は、上の弁座（１８）と対向し、下
の弁部材（３２）は、下の弁座（１７）と対向するよう
にしである。

コイルばね（３４）が設けられ、その下端は、上の弁部
材（３３）の肩部（３５）に嵌合されている。コイルば
ね（３４）の上端は、内部空間（１３）の下面に当接し
ている。コイルばね（３４）の上端は、排出孔（１５）
の突部（２０）に嵌合されており、コイルばね（３４）
は、しっかり固定されている。

第３図に示すように、電気が通っていない時は、コイル
ばね（３４）は、下の弁部材（３２）を下の弁座（１７
）へ押しつける。その結果、作動孔（１６）は排出孔（
１５）とつながる。

ピエゾクリスタル部材（３０）に端子（２８）から直流
電流が供給されると、ピエゾクリスタル部材（３０）は
、コイルばね（３４）の力に打ち克って一ヒの方へ曲が
る。その結果、弁部材（３３）は、」−の弁座（１８）
に接触して、排出孔（１５）を閉じる。このとき、供給
孔（１４）は、作動孔（１６）とつながる。

第３図及び第４図に示す例において、最初の例のように
密閉するために、電気の通っていない自由状態ではピエ
ゾクリスタル部材（３０）が、弁座（１７）の方へ押さ
れるようになっていればコイルばね（３４）を省いても
よい。また、機械付勢手段とばねを組合せてもよい。

第１図及び第２図に示す最初の例においても、歯車やコ
イルばねの力で代用して、ピエゾクリスタル部材（２１
）を機械的付勢することが可能である。

番孔（１４）（１６）の配置は、用途により変更するこ
とも可能である。

」−下の弁部材（＋１３）（３２）の代わりに、シール
面をピエゾクリスタル部材（３０）で作成した一体物の
弁部材としてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、２個のピエゾクリスタル部材を使
った本発明の第１実施例の２つの動作状態を示す断面図
である。第３図及び第４図は、１個のピエゾクリスタル部材を使
った本発明の第２実施例の２つの動作状態を示す断面図
である。（１０）ハウジング　　　　　　　（１１）上部材（１
２）下部材　　　　　　　　　（１３）内部空間（１４
）供給孔　　　　　　　　　（１５）排出孔（１６）作
動孔　　　　　　　　　（１７）　（１８）弁座（１９
）　（２０）突部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部空間のあるハウジングと、前記ハウジングの内部空間の中に突入するように前記ハ
ウジングの一端に設けられた細長いピエゾクリスタル部
材と、前記ピエゾクリスタル部材により支持された弁部材と、前記ピエゾクリスタル部材に取り付けられた電気的操作
用の端子よりなる流体制御弁であって、前記ハウジングには、少なくとも第１、第２、第３の孔
があり、その孔は、内部空間に通じており、前記の第１
と第２の孔は、対向するように設けられ、かつ、弁座で
終わっており、前記弁部材は排出孔と供給孔として作用している第１と
第２の孔を介して接続されている前記弁座の間に、前記
の対向する弁座を交互に密閉するために、設けられてお
り、前記内部空間に通じる前記の第３の孔は、前記ピエゾク
リスタル部材によりひき起こされる前記弁部材の動作に
応じて前記第１か第２の孔とつながるようになっている
流体制御弁。
（２）弁座がパイプ状の第１、及び第２の孔が設けられ
た内部空間の中の突部の内端に設けられている特許請求
の範囲第（１）項に記載の流体制御弁。
（３）弁座が、外面が、円錐状をした突部に設けられて
いる特許請求の範囲第（２）項に記載の流体制御弁。
（４）弁座が、一部が球状である特許請求の範囲第（２
）項に記載の流体制御弁。
（５）ピエゾクリスタル装置が、概ね平行でそれぞれ弁
部材を有する２本のピエゾクリスタル部材からなり、弁
装置が作動していない時は、一方のピエゾクリスタル部
材の弁部材は、機械的に付勢されて弁座の方へ押しつけ
られ、前記弁装置が、電気的に作動している時は、他方
のピエゾクリスタル部材の弁部材が、もう一方の弁座に
押しつけられるようになっている特許請求の範囲第（１
）項に記載の流体制御弁。
（６）ピエゾクリスタル装置が、両方の面に弁部材を支
持する１本のピエゾクリスタル部材よりなり、弁装置が
作動していない時は、弁部材は、機械的付勢により一方
の弁座に押しつけられ、通電状態の時には、ピエゾクリ
スタル部材が、もう一方の弁座の方向へもう一方の弁部
材を押しつけるようになっている特許請求の範囲第（１
）項に記載の流体制御弁。
（７）ピエゾクリスタル部材自体が、機械的に付勢され
るようになっている特許請求の範囲第（６）項に記載の
流体制御弁。
（８）電気的に作動していない時、即ち、弁部材が弁座
と接触している時は、ピエゾクリスタル部材を所定の位
置に固定させるためのばねを含むことを特許請求の範囲
第（７）項に記載の流体制御弁。
（９）ばねが、コイルばねである特許請求の範囲第（８
）項に記載の流体制御弁。
（１０）ばねの一端が、弁部材の肩部を支持し、もう一
方の端は、弁座に設けられた孔の一部分に嵌合した特許
請求の範囲第（９）項に記載の流体制御弁。
（１１）ハウジングが、合成樹脂製である特許請求の範
囲第（１）項に記載の流体制御弁。
（１２）ハウジングが、角形である特許請求の範囲第（
１）項に記載の流体制御弁。
（１３）ハウジングが、２つの部分よりなり、その間に
ピエゾクリスタル装置の一端が挟み込まれている特許請
求の範囲第（１）項に記載の流体制御弁。
（１４）ピエゾクリスタル装置が、少くとも１個のピエ
ゾオキサイドバイモルフ板を備えている特許請求の範囲
第（１）項に記載の流体制御弁。