JPS62261778A

JPS62261778A - 電歪素子を用いた弁

Info

Publication number: JPS62261778A
Application number: JP10382986A
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
Also published as: JPH0356342B2

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縮度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、実用上程々の利点を有する
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
位量が比較的小さい上に、弁体を弁座などに押圧する付
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たり、変形を繰
り返す間に電歪素子自体の形状が変化するため、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、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。

［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磁力印加手段を設けたもの
である。

［作用］上記した手段によれば、電歪素子の弯曲変形による押圧
力に加えて、比較的大きく、経時的に安定な磁力印加手
段の付勢力により、弁座に対する弁体の密着が経時的に
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。

［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。

本実施例の弁の本体１は上部本体１ａと下部本体１ｂと
をねじ（図示せず）などで結合した多層状構造である。

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ｌの壁面を貫通して入口流路２　（流体通路
）が形成されている。この入口流路２の弁体室Ａの内部
における開口部には、たとえばゴムなどからなる弁座３
が設けられている。

また、入口流路２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）４が形成され、この排気流
路４の弁体室Ａの内部における開口部にはゴムなどから
なる弁座５が設けられている。

前記弁座３と弁座５との間には、一端の両面に弁体６お
よび弁体７が係止された板状の電歪素子８が位置されて
おり、この電歪素子８の他端部は、絶縁片９および絶縁
片ＩＯを介して、コイルばね１１と本体１に螺着される
調整ねじ１２とによって挟持されることにより本体１に
片持ち式に支持されている。

そして、調整ねじ１２を適宜回動させることにより、対
向する弁体６および７と弁座３および５との間隙が所望
の状態に調整されるものである。

この電歪素子８は、たとえば、第２図に示されるように
、金属板８ａ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８ｂおよび圧電磁器８
Ｃを貼り合わせ、さらに、圧電磁器８ｂおよび８Ｃの各
々の表面には焼付などによって銀などの電極８ｄおよび
電極８ｅ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ＶＤから、金属板８ａと電極８
ｄおよび８ｅ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
変形が得られ、電歪素子８に係止されている弁体６およ
び７の弁座３および５に対する着脱動作が実現されるも
のである。

この場合、入口流路２の弁座３の周囲には、永久磁石な
どの磁力印加手段１３が設けられ、電歪素子８を構成す
る、たとえば鉄系の金属板８ａに磁力を作用させること
により、弁体６を弁座３に接近させる方向に付勢力が発
生される構造とされている。

また、入口流路２と対向する排気流路４の弁座５の周囲
には、永久磁石などの磁力印加手段１４が設けられ、電
歪素子８を構成する金属板８ａに磁力を作用させること
により、弁体７を弁座５に密着させる方向に付勢力が発
生される構造とされている。

また、本体１の壁面には、弁体室Ａと外部とを連通させ
る出口流路１５が形成されており、入口流路２から弁体
室Ａの内部に流入する圧縮空気などが出口流路１５を通
じて外部に供給されるように構成されている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、電歪素子８に対して直流電源ｖｌｌから電圧を印
加せず、電歪素子８が真直な自然状態で、調整ねじ１２
を適宜回動させて電歪素子８の位置を調整することによ
り、電歪素子８に係止された弁体６が入口流路２の弁座
３に当接される。

そして、電歪素子８の金属板８ａと電極８ｄおよび８ｅ
との間に所定の極性の直流電圧を印加し、該電歪素子８
を、コイルばね１１と調整ねじ１２とによって挟持され
た端部を支点として、弁体６が入口流路２の弁座３に接
近する方向の弯曲変形を発生させることにより、弁体６
は、経時的に安定な磁力印加手段１３の付勢力および電
歪素子８の弯曲変形による押圧力によって弁座３に密着
され、入口流路２が確実に閉止される。

次に、電歪素子８の金属板８ａと電極８ｄおよび８ｅと
の間に前記の場合と逆の極性の直流電圧を印加すると、
該電歪素子８は、コイルばね１１と調整ねじ１２とによ
って挟持された端部を支点として、磁力印加手段１３の
磁力に抗して排気流路４の弁座５の側に弯曲し、弁体６
が弁座３から離脱されて入口流路２が開放されるととも
に、磁力印加手段１４の付勢力および電歪素子８の弯曲
変形による押圧力によって弁体７が弁座５に密着されて
排気流路４が閉止され、外部から入口流路２に作用され
る圧縮空気は弁体室Ａを介して出口流路１５に作用され
、該出口流路１５に接続されている図示しないシリンダ
装置などが作動される。

さらに、電歪素子８に印加される直流電圧の極性を逆転
させると、電歪素子８は、弁体６を弁座３に密着させる
方向に再び変形され、磁力印加手段１３の付勢力および
電歪素子８の弯曲変形にょる押圧力によって弁体６が弁
座３に密着し、入口流路２が安定かつ確実に閉止される
と同時に、弁体７が弁座５から離脱して排気流路４が開
放され、出口流路１５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、経時的に安定な磁力
印加手段１３の付勢力および電歪素子８の弯曲変形によ
る押圧力によって弁体６を弁座３に密着させることによ
り入口流路２の閉止が行われる構造であるため、たとえ
ば、入口流路２の閉止を電歪素子８の弯曲変形による比
較的小さく不安定な押圧力のみによって行う場合などに
比較して、弁体６と弁座３とを比較的大きな力で密着さ
せることができるとともに、開閉動作を繰り返す間に、
電歪素子８に残留する歪などに起因して弁体６を弁座３
に密着させる力が経時的に不安定となることがなく、弁
体６と弁座３との密着、すなわち入口流路２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２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２］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の内部の弁体室Ａに位置さ
れる電歪素子８の中央部の両面に弁体６および７が係止
され、両端部をコイルばねｌｌａと調整ねじ１２ａおよ
びコイルばねｌｌｂと調整ねじ１２ｂとでそれぞれ挟持
されることによって本体ｌに両持ち式に支持されている
ものである。

また、電歪素子８とコイルばねｌｌａおよび１２ａとの
間には、絶縁片９ａおよび１０ａが介設され、同様に、
電歪素子８とコイルばねｌｌｂおよび調整ねじ１２ｂと
の間には絶縁片９ｂおよび絶縁片１０ｂが介設されてい
る。

本実施例２の両持ち式の構造においても、前記実施例１
の片持ち式の構造の場合と同様の効果を得ることができ
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、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であ
ることは言うまでもない。

たとえば、電歪素子に係止された弁体の周辺に強磁性体
を配設し、この強磁性体に対して磁力印加手段から磁力
を作用させることにより、弁体を弁座に密着させる方向
の付勢力を得る構造としてもよい。

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］（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、前記弁体
を前記弁座に密着させる方向に付勢する磁力印加手段が
設けられているため、電歪素子の弯曲変形による押圧力
と比較的大きく経時的な変化のない磁力印加手段の付勢
力とにより、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
磁力印加手段の付勢力とにより、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）、　Ｔ２１の結果、電歪素子を用い
た弁の動作の信顛性が向上される。

【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、１ａ・・・上部本体、１ｂ・・・下部本体、２・・・・入口流路（流体通路）、３・・・・弁座、４・・・・排気流路、５・・・・弁座、６．７・・弁体、８・・・・電歪素子、８ａ・・・金属板、８ｂ、８ｃ・・・・圧電磁器、８ｄ、８ｅ・・・・電極、９．９ａ、９ｂ・・絶縁片、１０．１０ａ、１０ｂ・・・絶縁片、１１、ｌｌａ、１ｌｂ−・・コイルばね、１２．１２ａ
、１２ｂ・−・調整ねし、１３．１４・・・・・磁力印
加手段、１５・・・・出口流路、Ａ・・・・弁体室、 ■Ｄ　・・・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磁力印加
手段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。