JPS62261777A

JPS62261777A - 電歪素子を用いた弁

Info

Publication number: JPS62261777A
Application number: JP10382886A
Authority: JP
Inventors: Takahide Kawamura; 川村　敬秀
Original assignee: KOGANEI SEISAKUSHO KK; Koganei Corp
Current assignee: KOGANEI SEISAKUSHO KK; Koganei Corp
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1986-05-08
Publication date: 1987-11-13

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、電歪素子を用いた弁に関し、特に、電歪素子
の弯曲変形によって弁体を駆動する構造の電歪素子を用
いた弁に関する。

［従来の技術］通常、電歪素子によって弁体を駆動する構造の弁におい
ては、弁体の比較的大きな変位を実現するため、いわゆ
るバイモルフ構造の電歪素子が用いられる。

すなわち、所定の金属板を介して圧電磁器などを貼り合
わせ、さらに、各々の圧電磁器の表面に電極を被着させ
て電歪素子を構成し、金属板と電極との間に所定の直流
電圧を印加することによって、一方の圧電磁器の伸び変
形と他方の圧電磁器の種変形を同時に発生させ、電歪素
子全体を所定の厚さ方向に弯曲させるとともに、印加さ
れる直流電圧の極性を逆にすることにより、弯曲の方向
が逆転されるようにしたものである。

また、金属板の一面に圧電磁器などを貼り付けた、いわ
ゆるユニモルフ構造のものでも、同様に上記のような弯
曲変形を得ることができる。

このような電歪素子によって弁体を駆動する構造の弁で
は、弁の駆動電力の低減や小型化、さらには動作時の騒
音の低減などが可能であり、実用工種々の利点を有する
ものである。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、一般にバイモルフまたはユニモルフ構造
の電歪素子によって弁体を駆動する構造では、弁体の変
位量が小さい他、弁体を弁座に押圧する付勢力が比較的
小さく、さらに、電歪素子の弯曲変形による付勢力が時
間の経過とともに弛緩され電歪素子に曲がりが発生する
ため、初期シート力が低下し、弁体と弁座の密着状態、
すなわち弁の閉止状態を安定かつ確実に維持できず、流
体の漏洩を生じやすいという問題がある。

本発明の目的は、流体通路の閉止状態を安定かつ確実に
維持することが可能な電歪素子を用いた弁を提供するこ
とにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］本発明は、電歪素子によって駆動される弁体を流体通路
の開口部に設けられた弁座に接離させることによって流
体通路の開閉を行う電歪素子を用いた弁で、弁体を弁座
に密着させる方向に付勢する弾性部材を設けたものであ
る。

［作用］上記した手段によれば、電歪素子の電歪作用に加えて、
比較的大きく、経時的に安定な弾性部材の付勢力により
、弁座に対する弁体の密着が安定かつ確実に行われるの
で初期シート力の低下が補われ、弁の閉止状態を安定か
つ確実に維持することができる。

［実施例１］第１図は、本発明の一実施例である電歪素子を用いた弁
の断面図である。

この弁の本体１は上部本体１ａと下部本体１ｂとを相互
間にシールリングＩＣを介してねしく図示せず）で結合
してなる多層状構造よりなる。

本体１の内部には、弁体室Ａが形成され、この弁体室Ａ
には、本体１の壁面を貫通して入口流路３（流体通路）
が形成されている。この入口流路３の弁体室Ａの内部に
おける開口部には弁座４が設けられている。

また、入口流路３と対向する位置には、本体１の壁面を
貫通して排気流路（ＥＸＨ）５が形成され、この排気流
路５の弁体室Ａの内部における開口部には弁座６が設け
られている。

前記弁座４と弁座６との間には、両端部が本体１の凹部
２ａおよび２ｂに緩く嵌合して両持ち式に支持される板
状の電歪素子７が設けられている。

この電歪素子７は、たとえば、第２図に示されるように
、金属板７ａを介して、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ
）系の磁器などからなる圧電磁器７ｂおよび圧電磁器７
Ｃを貼り合わせ、さらに、圧電磁器７ｂおよび７Ｃの各
々の表面には焼付などによって銀などの電極７ｄおよび
電極７ｅが被着された、いわゆるバイモルフとして構成
されている。

そして、所定の直流電源Ｖゎから、金属板７ａと電極７
ｄおよび７ｅとの間に所望の極性で直流電圧を印加する
ことにより、破線で示されるような所望の方向への弯曲
変形が随時得られるものである。

この電歪素子７の両面において前記弁座４および６にそ
れぞれ対応する部位には、ゴムなどの弾性体からなる弁
体８および弁体９が固定されており、入口流路３の弁座
４に面する弁体８は、電歪素子７に直流電源Ｖ、から所
定極性の直流電圧を印加した場合には弁座４の方向に付
勢され反対極性の直流電圧が印加された場合には弁体９
が弁座６に接触するように構成されている。

この場合、前記電歪素子７と排気流路５が形成された本
体１の壁面との間には、弁体８を弁座４に対して密着さ
せる方向に付勢するコイルばねなどの弾性部材１０が設
けられ、入口流路３の弁体８による閉止状態が安定かつ
確実に維持される構造とされている。

また、排気流路５の近傍には、本体１の壁面を貫通して
出口流路１１が形成され排気流路５が弁体９によって閉
止された時に、入口流路３からの流体が弁体室Ａを経て
出口流路１１に導かれて流出するよう構成されている。

すなわち、電歪素子７に所定の極性の直流電圧を印加し
、弾性部材１０の付勢力に抗して電歪素子７を排気流路
５の側に弯曲させることにより、入口流路３が開放され
るとともに弁体９が排気流路５の弁座６に密着されて排
気流路５が閉止され、弁体室Ａを介して入口流路３と出
口流路１１とが連通されるものである。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、入口流路３には、図示しない配管などを介して図
示しない圧縮空気圧源などが接続され、出口流路１１に
は、図示しない配管を介して図示しない単動形シリンダ
装置などが接続される。

また、電歪素子７に対して直流電源ＶＤから電圧が印加
されない状態では、該電歪素子７は真直な自然状態にあ
り、この時、弁体８は、比較的大きくかつ経時的に安定
な弾性部材１０の付勢力によって弁座４の方向に付勢さ
れている。

次に、電歪素子７の金属板７ａと電極７ｄおよび７ｅと
の間に所定の極性の直流電圧を印加すると、該電歪素子
７は、本体ｌの凹部２ａおよび２ｂに緩く支持された両
端部を支点として、入口流路３の側に弯曲し、弁体８は
弁座４に密着するので、入口流路３が閉止され、弁体室
Ａには流体が導入されない。

一方、前記とは反対極性の直流電圧が電歪素子７に印加
されると、電歪素子７は前記とは逆に、弾性部材ｌＯの
付勢力に抗して排気流路５の弁座６の側に弯曲し、弁体
８が弁座４から離脱されて入口流路３が開放され、弁体
９が弁座６に密着されて排気流路５が閉止され、外部か
ら入口流路３に作用される圧縮空気は弁体室Ａを介して
出口流路１１に作用され、該出口流路１１に接続されて
いるシリンダ装置などが駆動される。

さらに、電歪素子７に対して再び前記所定極性の直流電
圧を印加することにより、電歪素子７は入口流路３の方
向に再び弯曲変形するとともに、その電歪作用に加えて
、弾性部材１０の付勢力によって弁体８が弁座４に密着
し、入口流路３が安定かつ確実に閉止されると同時に、
弁体９が弁座６から離脱して排気流路５が開放され、出
口流路１１および弁体室Ａの内部の残圧などが速やかに
外部に排出される。

このように、本実施例においては、比較的大きくかつ経
時的に安定な弾性部材１０の付勢力によって弁体８を弁
座４の方向に付勢しておくことにより、たとえば、入口
流路３の閉止を電歪素子７の弯曲変形のみによって行う
場合などに比較して、弁体８と弁座４とを比較的大きな
付勢力で密着させることができるとともに、電歪素子７
の繰り返し変形によって曲がりが生じても、該電歪素子
７自体の電歪作用に加えて弾性部材１０の付勢力により
、弁体８と弁座４との密着、すなわち入口流路３の閉止
が、長時間にわたって安定かつ確実に行われ、入口流路
３の閉止状態における圧縮空気などの流体の漏洩を防止
できる。

〔実施例２１第３図は、本発明の他の実施例である電歪素子を用いた
弁の断面図である。

本実施例においては、本体１の凹部２ｃに電歪素子７の
一端が緩く嵌合して片持ち式に支持され、他端部に弁体
８および９が固定されているところが前記実施例１の場
合と異なるものであり、作用および得られる効果は実施
例１の場合と同様である。

なお、本発明は、前記実施例になんら限定されるもので
はなく、たとえば、弾性部材としては、コイルばねなど
に限らず、板ばねや、ゴム、さらには樹脂など、弾発力
を有するものであればいかなるものであってもよい。

また、電歪素子としては、バイモルフを多重にして用い
てもよく、あるいはユニモルフなどであってもよい。

［発明の効果］口）、電歪素子によって駆動される弁体を、流体通路の
開口部に設けられた弁座に接離させることによって該流
体通路の開閉を行う電歪素子を用いた弁で、前記弁体を
前記弁座に密着させる方向に付勢する弾性部材が設けら
れているため、電歪素子による電歪作用に加えて、比較
的大きく経時的な変化のない弾性部材の付勢力により、
弁座に対する弁体の密着が安定かつ確実に行われ、弁の
閉止状態を安定かつ確実に維持することができる。

（２）、前記（１）により、電歪素子が繰り返し変形に
より曲がりなどの歪を生じても、電歪素子の電歪作用と
弾性部材の付勢力とにより流体通路を確実かつ安定に閉
止でき、初期シート力を維持できる。

（３）、前記（１）、（２）の結果、電歪素子を用いた
弁の動作の信頼性が向上される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である電歪素子を用いた弁の
断面図、第２図は電歪素子の拡大略断面図、第３図は本
発明の他の実施例である電歪素子を用いた弁の断面図で
ある。１・・・・本体、ｌａ・・・上部本体、ｌｂ・・・下部本体、１ｃ・・・シールリング、２ａ、２ｂ、２ｃ・・・凹部、３・・・・入口流路（流体通路）、４・・・・弁座、５・・・・排気流路、６・・・・弁座、７・・・・電歪素子、７ａ・・・金属板、７ｂ、７ｃ・・・圧電磁器、７ｄ、７ｅ・・・電極、８．９・・弁体、１０・・・・弾性部材、１１・・・・出口流路、Ａ・・・・弁体室、ｖｅ　　・・・直流電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．電歪素子によって駆動される弁体を、流体通路
の開口部に設けられた弁座に接離させることによって該
流体通路の開閉を行う電歪素子を用いた弁であって、前
記弁体を前記弁座に密着させる方向に付勢する弾性部材
が設けられていることを特徴とする電歪素子を用いた弁
。
（２）．前記電歪素子のほぼ中央部に前記弁体が係止さ
れ、両端部を支点とする該電歪素子の変形によって前記
弁体が駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の電歪素子を用いた弁。
（３）．前記電歪素子の一端に前記弁体が係止され、他
端部を支点とする該電歪素子の変形によって前記弁体が
駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の電歪素子を用いた弁。