KR100352781B1

KR100352781B1 - 압전형 밸브

Info

Publication number: KR100352781B1
Application number: KR1019997007463A
Authority: KR
Inventors: 미야조에신지; 이시카와마코토
Original assignee: 에스엠씨 가부시키 가이샤
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2002-09-16
Also published as: EP1510741A3; JP3496020B2; US6267146B1; EP0961062B1; JP2003329156A; KR20000071173A; CN1247593A; EP0961062A4; CN1129727C; EP0961062A1; DE69841617D1; EP1510741A2; JP3900112B2; TW392048B; EP1510741B1; WO1999031420A1; DE69841980D1; US6189858B1

Abstract

구동 동력이 압전 요소(42)에 인가되지 않을 때, 다이어프램(38)은 밸브 시트(52)에 접촉되어 다이어프램 체임버들(24a, 24b)을 통로(54)로부터 차단시킨다.이러한 경우에 있어서, 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내로 도입되는 유체의 압력이 변화되더라도, 다이어프램(38)은 변형됨이 없이 밸브 시트(52)에 의해 효과적으로 지지되어, 통로(54)를 효과적으로 폐쇄시킨다. 그러므로, 유체 누출의 가능성이 배제된다. 한편, 구동 동력이 압전 요소(42)에 인가되면, 다이어프램(38)은 굽혀지고, 그러므로 다이어프램 체임버들(24a, 24b)이 통로(54)와 연통되므로써 유체가 통로(54)로 유동될 수 있게 된다. 압전 요소(42)가 과도하게 굽혀지는 경우에는, 압전 요소(42)가 쿠션 부재(56)와 접촉하게 되므로써 그 과도한 변형이 방지된다. 그러므로, 압전 요소(42)가 손상을 입을 가능성이 없게 된다.

Description

압전형 밸브 {PIEZOELECTRIC VALVE}

유체의 유입 및 유출 또는 유속을 제어하기 위해 사용되는 압전형 밸브의 일예가 미합중국 특허 제 5,628,411 호에 기재되어 있다. 도 13에 도시한 바와 같이, 이러한 압전형 밸브(1)는, 압전 요소(2)가 제공되는 다이어프램(3)이 출력 포트(4)의 밸브 시트(5)에 근접되거나 상기 밸브 시트(5)로부터 이격될 수 있도록 하는 방식으로, 구조된다. 이러한 경우에 있어서, 입력 포트(7)로부터 압력 체임버(6)내로 도입되는 압축 공기의 압력을 P라 할 때, 출력 포트(4)에 인가되는 힘 Fp는 이하와 같이 표현된다:

Fp = π/4 x D²x P(D: 출력 포트(4)의 개구부 직경)

한편, 상기 출력 포트(4)를 폐쇄시키기 위해 다이어프램(3)이 변위량 x₁만큼 변위되었을 때, 다이어프램(3)의 회복력 Fs는 이하와 같이 표현된다:

Fs = k₁x x₁(k₁: 스프링 상수)

상기와 같은 압전형 밸브(1)에 었어서, Fp = Fs가 되도록 압축 공기의 압력 P를 세팅하므로써, 폐쇄상태는 유지된다.

한편, 출력 포트(4)가 개방되었을 때, 구동 동력이 상기 압전 요소(2)에 인가되어 압전 요소(2)의 굽힘량을 변화시킴으로써 다이어프램(3)을 밸브 시트(5)로부터 이격시킨다. 이에 따라, 압축 공기가 압력 체임버(6)로부터 출력 포트(4)로 유동할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 구조되는 선행기술에 따른 압전형 밸브에 있어서는, 도 14에 도시한 바와 같이, 압축 공기의 압력 P가 변화되는 경우, 다이어프램(3)에 인가되는 힘 Fp가 변화되며; 회복력 Fs가 상기 힘 Fp보다 크게될때, 다이어프램(3)은 밸브 시트(5)로부터 떨어져서, 압축 공기가 출력 포트(4)를 통하여 누출될 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 공급되는 유체의 압력이 변화되는 경우에도 유체가 압력체임버로부터 누출될 가능성을 배제시키는 압전형 밸브를 제공함에 있다.

본 발명은 압전 요소(piezoelectric element)의 굽힘 작용에 의해 다이어프램을 변위시키고 유체의 유입 및 유출을 제어하며 유속을 제어하는 압전형 밸브(piezoelectric valve)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전형 밸브, 및 상기 압전형 밸브가 장착되는 베이스 플레이트를 나타내는 사시도;

도 2는 커버 플레이트가 제거된 상태를 나타내는 도 1의 압전형 밸브에 대한 정면도;

도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 취한 압전형 밸브의 단면도;

도 4는 도 1의 압전형 밸브에 사용되는 쿠션 부재를 나타내는 사시도;

도 5는 통로가 개방된 상태를 나타내는, 도 3의 압전형 밸브의 종방향 단면도;

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전형 밸브를 나타내는 종방향 단면도;

도 7은 도 6의 압전형 밸브의 쿠션 부재, 코일 스프링 및 착지 부재를 나타내는 분해 사시도;

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전형 밸브를 나타내는 종방향 단면도;

도 9는 밸브 본체들중의 하나가 제거된 상태를 나타내는 도 8의 압전형 밸브에 대한 정면도;

도 10은 하나의 커넥터만이 제공되는 경우의 도 8의 압전형 밸브를 나타내는 확대 종방향 단면도;

도 11은 도 8의 압전형 밸브를 나타내는 분해 사시도;

도 12는 도 8의 압전형 밸브 및 상기 압전형 밸브가 장착되는 베이스 플레이트를 나타내는 사시도;

도 13은 선행기술에 따른 압전형 밸브에 대한 개략적인 종방향 단면도;

도 14는 선행기술에 따른 압전형 밸브에 있어서 압력 유체의 압력에 의해 다이어프램에 인가되는 힘과 다이어프램 회복력 사이의 관계를 나타내는 다이어그램;

도 15는 본 발명의 제 1 또는 제 3 실시예에 따른 압전형 밸브에 있어서 압력 유체의 압력에 의해 다이어프램에 인가되는 힘과 다이어프램 회복력 사이의 관계를 나타내는 다이어그램; 및

도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전형 밸브에 있어서 압력 유체의 압력에 의해 다이어프램에 인가되는 힘과 다이어프램 회복력 사이의 관계를 나타내는 다이어그램.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 압전형 밸브는, 입력 포트로부터 유체가 공급되는 다이어프램 체임버들내에 배설되면서 밸브 본체를 형성하는 다이어프램, 상기 다이어프램의 일 표면상에 제공되어 상기 다어이프램을 변위시키는 압전 요소, 상기 다이어프램 체임버들을 형성하는 하우징상에 상기 압전 요소에 대향되도록 제공되는 쿠션 부재, 및 상기 하우징내에서 개방되는 출력 포트에 제공되면서 상기 다이어프램의 다른 표면이 접촉될 수 있는 밸브 시트,를 구비하고; 상기 압전 요소에 어떠한 구동 동력도 인가되지 않을 때, 상기 다이어프램이 상기 밸브시트와 접촉되어 어떠한 탄성 에너지도 그 내부에 생성되지 않게 되므로써 상기 출력 포트를 폐쇄시킨다.

본 발명에 따라, 어떠한 구동 동력도 압전 요소에 인가되지 않을 때, 공급되는 유체의 압력 변화에 의해, 다이어프램이 밸브 시트로부터 격리되지는 않게 되며, 그러므로 압력 변화에 기인한 출력 포트로부터의 유체의 누출이 방지된다. 부가하여, 압전 요소가 과도하게 변형되면, 압전 요소는 쿠션 부재와 접촉하게 되고, 이에 따라 압전 요소가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 경우에 있어서, 상기 다이어프램에 의해 구획되는 다이어프램 체임버들을 서로 연통시키는 공간부가 다이어프램과 하우징 사이에 형성되고, 다이어프램 체임버들내로 도입되는 유체가 상기 공간부를 통하여 자유롭게 유동될 수 있다면, 유체를 다이어프램의 일측면 및 다른 측면으로 도입시키기 위해 다른 통로를 제공해야할 필요가 없게 되며, 이에 따라 압전형 밸브의 구성이 유리한 방식으로 간소화될 수 있게 된다.

부가하여, 다이어프램과 접촉되는 밸브 시트의 부분이 평탄하고 매끄럽게 형성되며 다이어프램이 금속 시트로 성형되고 상기 밸브 시트와 접촉되는 다이어프램의 부분이 평탄하고 매끄럽게 형성된다면, 다이어프램의 강도가 개선될 수 있으며, 다이어프램이 밸브 시트와 접촉될 때, 밸브 시트로부터 유체가 누출되는 것을 방지할 수 있게 되어 장점이 도출된다.

또한, 압전 요소와 대향되는 쿠션 부재의 표면에 홈들이 형성되면, 압전 요소가 상기 쿠션 부재에 고착되는 것을 바람직한 방식으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 다이어프램을 밸브 시트를 향하여 압압하기 위한 탄성 부재가 압전 요소와 하우징 사이에 제공되고 상기 탄성 부재가 착지될 수 있도록 하는 착지 부재가 압전 요소상에 제공되면, 압전 요소가 쿠션 부재에 고착되는 것을 탄성 부재에 의해 방지할 수 있게 되며, 다이어프램이 밸브 시트와 접촉될 때, 상기 출력 포트가 상기 탄성 부재에 의해 효과적으로 폐쇄될 수 있게 된다.

부가하여, 본 발명에 따른 압전형 밸브는, 입력 포트로부터 유체가 공급되는 다이어프램 체임버들내에 배설되면서 밸브 본체를 형성하는 다수의 다이어프램들, 상기 다이어프램들상에 각각 제공되어 상기 다어이프램들을 변위시키는 압전 요소들, 및 상기 다이어프램 체임버들을 형성하는 하우징내에서 개방되는 다수의 출력포트들에 제공되면서 상기 다이어프램들이 각각 접촉될 수 있는 밸브 시트들,을 구비하고; 상기 압전 요소들에 어떠한 구동 동력도 인가되지 않을 때, 상기 다이어프램들이 상기 밸브 시트들과 접촉되어 어떠한 탄성 에너지도 그 내부에 생성되지 않게 되므로써 상기 출력 포트들을 폐쇄시키고, 상기 다수의 다이어프램들을 선택적으로 또는 동시에 변위시킴으로써 상기 유체가 상기 다수의 출력 포트들로 선택적으로 또는 동시에 도입된다.

본 발명에 따라, 다수의 출력 포트들로 도입되는 압축 공기의 유속들이 단일의 압전형 밸브에 의해 제어될 수 있게 되고, 이에 따라, 다수의 압전형 밸브들을 제공해야할 필요성이 배제되며, 그러므로 상기 압전형 밸브를 이용하여 장치의 구조를 간략화할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조로하여 본 발명에 따른 압전형 밸브의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 도면 부호 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전형 밸브를 나타낸다. 상기 압전형 밸브(10)는 하우징(12)을 구비하고; 상기 하우징(12)의 외부에는, 압축 공기의 출력 포트(16)가 돌출되는 방식으로 형성된다. 입력 포트들(14a, 14b) 및 출력 포트(16)의 원주방향 외면들에는 O-링(18)이 각각 제공된다. 하우징(12)에는, 압전형 밸브(10)를 장착시키기 위해 사용되면서탄성적으로 자유롭게 굽혀질 수 있는 레버 부분들(20a, 20b)이 형성되며; 상기 레버 부분들(20a, 20b)의 단부들에는, 계합 폴들(engaging pawls)(22a, 22b)이 각각 형성된다.

하우징(12)의 내부에는, 상기 입력 포트들(14a, 14b)에 연결되는 다이어프램 체임버(24a)가 마련되고, 상기 다이어프램 체임버(24a)는 커버 부재(26)에 의해 폐쇄되며, 상기 하우징(12) 및 상기 커버 부재(26)는 다른 다이어프램 체임버(24b)를 형성한다. 커버 부재(26)에 의해 폐쇄되는 상기 하우징(12)의 개구부 근처에는, 실링 부재(28)가 제공되고, 상기 실링 부재(28)에 의해, 다이어프램 체임버들(24a, 24b)로부터의 압축 공기의 누출이 방지된다. 다이어프램 체임버(24a)를 형성하는 벽 부분상에는 다수의 지지 부분들(30)이 형성되며, 각각의 지지 부분들(30)은 근접한 지지 부분(30)으로부터 90°의 각도만큼 격설되고 다이어프램 체임버들(24a, 24b)의 중심을 향하여 돌출되며, 각각의 지지 부분들(30)내에는 가이드 구멍(32)이 마련된다. 커버 부재(26)에 형성되는 볼록 부분들(convex portions)(34)이 상기 가이드 구멍들(32)에 각각 계합되므로써, 커버 부재(26)가 정위치에 유지될 수 있게 된다. 각각의 지지 부분(30)에는 계단 부분(step portion)(36)이 마련된다. 계단 부분들(36)에는 요구부(37)가 마련되고, 실링 부재(39)가 상기 요구부(37)내에 계합된다.

실링 부재(39)는 압력 접촉식 밸브 본체를 형성하는 다이어프램(38)을 지지하며, 상기 다이어프램(38)은 상기 실링 부재(39)와 커버 부재(26) 사이에서 샌드위치된다(sandwiched). 상기 실링 부재(39)는 또한 다이어프램(38)의 놀음(play)을 방지하는 역할을 한다. 다이어프램(38)은 스테인리스강과 같은 탄성을 갖는 금속에 의해 거의 원형의 형상을 갖도록 성형되며; 상기 다이어프램(38)의 표면들중의 하나에는 거의 원형인 압전 요소(42)가 적층되는 방식으로 고정된다. 상기 다이어프램(38)의 다른 표면은 평탄하고 매끄러운 표면(43)으로서 성형된다. 다이어프램(38)의 연부 부분에는, 다수의 커어브되는 요구부들(recesses)(44)이 형성되며, 상기 각각의 요구부들(44)은 근접한 요구부(44)로부터 90°의 각도만큼 격설되고; 상기 요구부들(44)에는 상기 지지 부분들(30)이 계합되어 다이어프램(38)을 정위치에 유지시키게 된다(도 2 참조). 다이어프램(38)의 연부 부분과 다이어프램 체임버(24a, 24b)를 형성하는 벽 부분 사이에는, 공간부(clearance)(45)가 형성되며, 상기 공간부(45)는 상기 다이어프램 체임버들(24a, 24b)을 서로 연통시킨다. 압전 요소(42)의 일 표면이 고정되면서 금속으로 성형되는 다이어프램(38)에는, 전선(46)이 연결되며; 압전 요소(42)의 다른 표면에는, 전선(48)이 연결되고; 상기 각각의 전선들(46 및 48)은 커넥터(50)를 경유하여 제어장치(도시안됨)에 연결된다. 그러므로, 상기 제어장치로부터 입력되는 구동 신호가 상기 압전 요소(42)의 일 표면 및 다른 표면에 인가된다.

다이어프램 체임버(24a)의 중심 부분에는, 환형 밸브 시트(52)가 상기 다어이프램(38)과 접촉되도록 돌출되는 방식으로 형성되고; 상기 밸브 시트(52)에는, 출력 포트(16)와 연통되는 통로(54)가 형성된다. 밸브 시트(52)에 있어서, 다이어프램(38)과 접촉되는 부분은 평탄하고 매끄럽게 형성되며; 그러므로, 다이어프램(38)의 평탄하고 매끄러운 표면(43)이 밸브 시트(52)와 접촉될 때, 다이어프램(38)은 특정의 틈새를 남기지 않으면서 밸브 시트(52)에 밀착 접촉되고; 그러므로, 다이어프램 체임버(24a)로부터 상기 통로(54)로의 유체의 누출이 방지된다.

한편, 커버 부재(26)에 있어서, 수지 및 러버와 같은 탄성을 갖는 재료로 성형되는 쿠션 부재(56)는 다이어프램 체임버(24b)측에 고정된다. 다시 말하면, 밸브 시트(52)에 대향되는 커버 부재(26)의 표면상에, 원형 요구부(57)가 형성되며; 상기 원형 요구부(57)에는, 상기 쿠션 부재(56)가 끼워맞춤된다. 쿠션 부재(56)는 도 4에 도시한 바와 같이 거의 디스크형 형상으로 성형되고, 그 양 표면들에 다수의 홈 부분들(58)이 반경방향으로 마련된다.

압전형 밸브(10)는 연신된 베이스 플레이트(60)상에 장착된다(도 1 참조). 베이스 플레이트(60)의 바닥면에는, 상기 베이스 플레이트(60)를 다른 부재에 장착시키기 위해 거의 T형인 횡간 단면을 갖는 장착 홈 부분들(62)이 형성된다. 부가하여, 상기 베이스 플레이트(60)의 정부면(top surface)에는, 거의 L형인 횡간 단면을 갖는 홈 부분들(64a, 64b)이 형성되며; 상기 홈 부분들(64a, 64b)의 벽 부분에는 레버 부분들(20a, 20b)의 계합 폴들(22a, 22b)이 자유롭게 계합될 수 있다. 즉, 레버 부분들(20a, 20b)이 서로 근접되도록 상기 레버 부분들(20a, 20b)을 굽혀서 상기 홈 부분들(64a, 64b)내로 상기 계합 폴들(22a, 22b)을 삽입시키고나서 레버 부분들(20a, 20b)을 놓음으로써, 계합 폴들(22a, 22b)이 홈 부분들(64a, 64b)에 계합되어, 베이스 플레이트(60)로부터의 압전형 밸브(10)의 이탈이 방지된다. 상기 베이스 플레이트(60)내에는, 그 종방향을 따라, 압력 유체의 공급 통로(66)가형성되고; 상기 공급 통로(66)는 압축 공기 공급원(도시안됨)에 연결된다. 공급통로(66)에는, 상기 베이스 플레이트(60)의 정부(top)에서 개방되는 공급 구멍(68)이 연결되며; 상기 공급 구멍(68)에는, 압전형 밸브(10)의 하나의 입력 포트(14a)가 탈착가능한 방식으로 장착된다. 부가하여, 상기 베이스 플레이트(60)의 정부에는, 다른 입력 포트(14b)가 장착되는 구멍 부분(70) 및 상기 출력 포트(16)가 장착되는 출력 구멍(72)이 형성된다. 상기 출력 구멍(72)은, 베이스 플레이트(60)의 측면에서 개방되는 출력 포트(74)에 연결된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전형 밸브(10)는 기본적으로 상기한 바와 같이 구성되며, 그 작용을 이하에 상술하기로 한다.

어떠한 구동 동력도 제어장치(도시안됨)로부터 커넥터(50)를 통하여 압전 요소(42)에 인가되지 않을 때, 압전 요소(42)는 변형되지 않으며; 다이어프램 체임버(24a, 24b)내의 압력이 통로(54)내의 압력과 동일하게 되거나 또는 통로(54)내의 압력보다 높게 되는한, 다이어프램(38)내에는 탄성 에너지가 생성되지 않으며, 다이어프램(38)은 평탄한 상태로 유지된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 다이어프램(38)은 밸브 시트(52)에 접촉되어 통로(54)를 폐쇄시킨다.

압축 공기 공급원(도시안됨)이 충전되고(energized) 압축 공기가 베이스 플레이트(60)내의 공급 통로(66)로 공급되면, 상기 압축 공기는 입력 포트(14a)를 관통하여 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내로 도입된다. 이것은, 다이어프램(38)의 연부 부분과 다이어프램 체임버(24a, 24b)의 벽 부분 사이의 공간부(45)를 통하여 상기 다이어프램 체임버들(24a, 24b)이 서로 연통되기 때문에 가능하게 된다. 이러한 경우에 있어서, 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내의 압력은 상기 압축 공기에 의해 상기 통로(54)내의 압력보다 높도록 상승되며, 그러므로, 압축 공기의 압력은 화살표 A의 방향에서 상기 다이어프램(38)에 인가된다(도 3 참조).

상기 통로(54)의 직경을 D라 할 때, 압축 공기의 압력 P에 의해 화살표 A의 방향에서 다이어프램(38)에 인가되는 힘 Fp의 크기는 이하와 같이 표현된다:

Fp = π/4 x D²x P

한편, 상기 다이어프램(38)은 탄성을 가지지만 상기 밸브 시트(52)에 의해 지지되기 때문에, 압축 공기의 압력에 의해 상기 다이어프램(38)이 변형되지는 않으며, 그러므로, 상기 다이어프램(38)은 그 내부에 탄성 에너지가 생성되지 않으면서 평탄한 상태로 유지된다. 그러므로, 화살표 B의 방향에서 상기 다이어프램(38)에 인가되는 회복력 Fs는 이하와 같이 표현된다:

Fs = 0

도 15에는 압축 공기의 압력 P가 변화될 때의 힘 Fp 및 회복력 Fs에 있어서 의 변화를 나타낸다. 그러므로, 압축 공기의 압력 P가 변화되면, 힘 Fp의 크기는 항상 회복력 Fs보다 크게 되고, 그러므로, 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내의 압력이 통로(54)내의 압력과 동일하게 되거나 통로(54)내의 압력보다 높게 되는한 다이어프램(38)이 밸브 시트(52)에 접촉되는 상태는 유지될 수 있게 된다. 밸브 시트(52)에 있어서, 다이어프램(38)과 접촉되는 부분은 평탄하고 매끄럽게 형성되며, 다이어프램(38)의 표면도 또한 평탄하고 매끄러운 표면(43)으로서 평탄하고 매끄럽게 형성되고; 그러므로, 상기 밸브 시트(52)는 특정의 틈새를 남기지 않으면서 다이어프램(38)과 밀착 접촉되고, 이에 따라 압축 공기가 다이어프램 체임버들(24a, 24b)로부터 통로(54)내로 누출되지는 않게 된다.

한편, 구동 신호가 제어장치(도시안됨)로부터 상기 커넥터(50)를 통하여 압전 요소(42)로 인가될 때, 상기 압전 요소(42)는 굽혀지며, 이에 따라 다이어프램(38)을 화살표 B의 방향으로 변위시키기 위한 힘이 발생된다. 상기 힘이 압축 공기에 의해 다이어프램(38)에 인가되는 힘 Fp와 통로(54)내의 압력에 의해 다이어프램(38)에 인가되는 힘 사이의 차이보다 크게 될 때, 다이어프램(38)은 밸브시트(52)로부터 떨어지며, 이에 따라 다이어프램 체임버(24a)가 통로(54)와 연통된다. 그러므로, 압축된 공기가 출력 포트(16)를 관통하여 상기 통로(54)로부터 출력 포트(74)로 유동하게 된다.

구동 신호가 상기 압전 요소(42)에 더욱 인가되어 압전 요소(42)가 과도하게 굽혀지면, 압전 요소(42) 자체가 충격을 받거나 특정의 경우에는 파괴될 가능성이 있게 된다. 그러나, 본 실시예에 있어서, 압전 요소(42)는 쿠션 부재(56)와 접촉되며; 쿠션 부재(56)는 충격을 완화시키고 압전 요소(42)가 과도하게 굽혀지는 것을 방지하며; 그러므로, 상기한 바와 같이 압전 요소(42)가 파괴될 가능성이 배제된다.

압전 요소(42)가 상기한 바와 같이 쿠션 부재(56)와 접촉될 때, 압전 요소(42)가 쿠션 부재(56)에 고착될(들러붙을) 가능성이 있게 되고, 이에 따라 압전 요소(42)의 화살표 A의 방향을 따른 복귀가 저지될 수 있지만, 본 발명에 있어서, 압축 공기가 쿠션 부재(56)에 마련되는 홈 부분들(58)을 통하여 압전 요소(42)와 쿠션 부재(56) 사이의 간극으로 도입되기 때문에, 압전 요소(42)의 쿠션 부재(56)에 대한 고착이 방지되며, 그러므로, 상기 압전 요소(42)는 아무런 장애없이 그 본래의 위치로 복귀될 수 있게 된다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전형 밸브(10)에 있어서, 어떠한 구동 신호도 압전 요소(42)에 인가되지 않는 상태에서 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내로 도입되는 압축 공기의 압력이 변화되면, 다이어프램(38)은 항상 밸브 시트(52)에 접촉되는 상태로 유지되고, 그러므로 압축 공기가 상기와 같은 압력 변화에 기인하여 다이어프램 체임버들(24a, 24b)로부터 통로(54)내로 유동될 가능성은 없게 된다.

구동 신호가 압전 요소(42)를 굽히기 위해 상기 압전 요소(42)에 인가될 때, 상기 압전 요소(42)는 상기 쿠션 부재(56)와 접촉되며, 이에 따라 압전 요소(42)의 과도한 변형이 방지되고 그러므로 압전 요소(42)가 손상될 가능성이 없게 된다.

또한, 다이어프램 체임버(24a)를 구성하는 벽 부분과 상기 다이어프램(38)의 연부 부분 사이에 공간부(45)가 형성되어 다이어프램 체임버들(24a, 24b)이 서로 연통되도록 하기 때문에, 압축 공기가 다이어프램(38)의 일측면 및 다른 측면 사이에서 즉, 다이어프램 체임버들(24a, 24b) 사이에서 자유롭게 이동될 수 있게 된다. 그러므로, 다이어프램(38)의 일측면 및 다른 측면으로 압축 공기를 도입시키기 위해 별도의 통로를 제공하여야할 필요가 없게 되며, 이에 따라 이러한 형태의 압전형 밸브(10)의 구성이 단순화될 수 있게 된다.

또한, 밸브 시트(52)에 있어서, 다이어프램(38)과 접촉되는 부분이 평탄하고 매끄럽게 형성되고, 밸브 시트(52)와 접촉되는 다이어프램(38)의 표면이 평탄하고 매끄러운 표면(43)으로서 형성되기 때문에, 다이어프램(38)이 상기 밸브 시트(52)에 접촉될 때, 다이어프램(38)은 특정의 틈새를 남기지 않으면서 밸브 시트(52)와 밀착 접촉되고; 따라서, 다이어프램 체임버(24a)로부터 통로(54)로의 유체의 누출이 원천적으로 방지된다.

다음으로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전형 밸브(100)를 도 6을 참조로 하여 설명하기로 한다. 이하, 상기 제 1 실시예의 부품과 동일한 부품에는 동일한 도면부호를 사용하며 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

압전형 밸브(100)를 위해 제공되는 커버 부재(102)의 내부 벽에는, 요구부(104)가 형성되고; 상기 요구부(104)내에는 수지 및 러버와 같은 탄성을 갖는 재료를 이용하여 거의 디스크형인 형상을 성형되는 쿠션 부재(106)가 끼워맞춤된다. 상기 쿠션 부재(106)의 일 표면상에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 볼록 부분(108)이 형성되며; 상기 볼록 부분(108)에는, 다수의 홈 부분들(110)이 반경방향으로 마련된다. 상기 쿠션 부재(106)의 중심 부분에는, 구멍 부분(112)이 마련된다.

도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 쿠션 부재(106)의 연부 부분의 근처에는, 계단 부분(107)이 형성되고; 상기 계단 부분(107)상에는, 코일 스프링(탄성 부재)(114)의 일단부가 착지되며, 코일 스프링(114)의 다른 단부는 압전 요소(42)에 고정되는 착지 부재(116)상에 착지된다. 상기 착지 부재(116)는 수지 및 러버와 같이 탄성을 갖는 재료를 이용하여 거의 디스크형의 형상을 갖도록 성형되며, 그 연부 부분은 상기 쿠션 부재(106)를 향하여 커어브된다. 상기와 같이 구성되는 것으로서, 상기 압전 요소(42)는 항상 화살표 A의 방향에서 코일 스프링(114)에 의해 압압되며, 상기 압전 요소(42)가 코일 스프링(114)에 의해 손상을 입을 가능성은 없게 된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전형 밸브(100)는 기본적으로 상기한 바와 같이 구성되며, 그 작용을 이하에 상술하기로 한다.

어떠한 구동 동력도 제어장치(도시안됨)로부터 압전 요소(42)에 인가되지 않을 때, 압전 요소(42)는 변형되지 않으며; 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내의 압력이 통로(54)내의 압력과 동일하게 되거나 또는 통로(54)내의 압력보다 높게 되는한, 다이어프램(38)내에는 탄성 에너지가 생성되지 않으며, 다이어프램(38)은 평탄한 상태로 유지된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 다이어프램(38)은 밸브 시트(52)에 접촉되어 통로(54)를 폐쇄시킨다. 상기 다이어프램(38)은 코일 스프링(114)의 탄성력에 의해 밸브 시트(52)에 효과적으로 접촉되고, 이에 따라 공기 등이 상기 다어이프램 체임버(24a)로부터 상기 통로(54)로 누출되는 것이 방지된다.

압축 공기가 입력 포트들(14a, 14b)(도 2 참조)로부터 공급되면, 압축 공기는 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내로 도입되며, 압축 공기의 압력은 화살표 A의 방향에서 다이어프램(38)에 인가된다.

화살표 A의 방향에서 다이어프램(38)에 인가되는 힘 F의 크기는 압축 공기의압력 P에 의한 힘 Fp와 코일 스프링(114)의 탄성력 f의 합으로서 나타나며, 그러므로 코일 스프링(114)의 스프링 상수를 k₂라 하고 코일 스프링(114)이 쿠션부재(106)와 착지 부재(116) 사이에 설치되어 신축되는 길이를 x₂라 할 때, 힘 F는 이하와 같이 표현된다:

F = Fp + f

= π/4 x D₂x P + k₂x x₂

상기 식에서, Fp = π/4 x D²x P이고, f = k₂x x₂이다.

한편, 상기 다이어프램(38)은 탄성을 가지지만 그 내부에 탄성 에너지가 생성되지 않으면서 상기 밸브 시트(52)에 의해 지지되어 평탄한 상태로 유지되기 때문에, 화살표 B의 방향에서 상기 다이어프램(38)에 인가되는 회복력 Fs는 이하와 같이 표현된다:

Fs = 0

도 16에는 압축 공기의 압력 P가 변화될 때의 힘 F 및 회복력 Fs에 있어서의 변화를 나타낸다. 따라서, 압축 공기의 압력 P가 변화되더라도, 힘 F가 항상 회복력 Fs보다 크게 되므로, 다이어프램(38)이 밸브 시트(52)에 접촉되는 상태는 유지될 수 있게 된다. 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내의 압력 P가 통로(54)내의 압력만큼 낮게 되더라도, 다이어프램(38)은 코일 스프링(114)의 탄성력 f에 의해 화살표 A의 방향에서 압압된다. 그러므로, 다이어프램 체임버들(24a, 24b) 또는 통로(54)내의 압력이 변화되더라도, 다이어프램(38)은 통로(54)를 효과적으로 폐쇄시킬 수 있게 된다.

구동 신호가 제어장치(도시안됨)로부터 압전 요소(42)로 인가될 때, 상기 압전 요소(42)는 굽혀지며, 이에 따라 다이어프램(38)을 화살표 B의 방향으로 변위시키기 위한 힘이 발생된다. 상기 힘이 압축 공기에 의해 다이어프램(38)에 인가되는 힘 Fp와 코일 스프링(114)의 탄성력 f의 합과 통로(54)내의 압력에 의해 다이어프램(38)에 인가되는 힘 사이의 차이보다 크게 되면, 상기 다이어프램(38)은 밸브시트(52)로부터 떨어지며, 이에 따라 다이어프램 체임버(24a)가 통로(54)와 연통된다. 그러므로, 압축된 공기가 통로(54)로부터 출력 포트(16)로 유동될 수 있게 된다.

구동 신호가 상기 압전 요소(42)에 더욱 인가되어 압전 요소(42)가 과도하게 굽혀지면, 압전 요소(42) 자체가 충격을 받거나 특정의 경우에는 파괴될 가능성이 있게 된다. 그러나, 본 실시예에 있어서, 압전 요소(42)가 착지 부재(116)를 통하여 쿠션 부재(106)와 접촉되며; 상기 쿠션 부재(106)가 충격을 완화시키고 압전 요소(42)가 과도하게 굽혀지는 것을 방지하므로써; 상기한 바와 같이 압전 요소(42)가 파괴될 가능성은 배제된다.

착지 부재(116)가 쿠션 부재(106)와 접촉될 때, 착지 부재(116)가 쿠션 부재(106)에 고착될 가능성이 있게 되고, 이에 따라 압전 요소(42)의 화살표 A의 방향을 따른 복귀가 저지될 수 있다. 그러나, 상기 압전 요소(42)가 코일스프링(114)에 의해 화살표 A의 방향에서 압압되고 압축 공기가 쿠션부재(106)에 형성되는 홈 부분들(110)로부터 착지 부재(116)와 쿠션 부재(106) 사이로 도입되기 때문에, 쿠션 부재(106)에 대한 착지 부재(116)의 고착이 방지된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전형 밸브(100)에 있어서는, 코일 스프링(114)에 의해 압전 요소(42)를 밸브 시트(52)를 향하여 압압하므로써, 상기 다이어프램(38)은 밸브 시트(52)에 효과적으로 접촉되어 압전 요소(42)가 구동되지 않을 때 상기 통로(54)를 폐쇄시키게 된다.

다음으로, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전형 밸브(200)를 도 8 및 9를 참조로 하여 설명하기로 한다.

상기 압전형 밸브(200)를 구성하는 하우징(202)은, 서로 대향된 상태에서 고정되는 제 1 밸브 본체(204)와 제 2 밸브 본체(206), 및 상기 제 1 밸브 본체(204)와 제 2 밸브 본체(206)의 바닥에 고정되는 포트 블록(208)을 구비한다.

상기 제 1 밸브 본체(204)와 제 2 밸브 본체(206)에는, 요구부들(210, 212)이 각각 형성되며; 상기 요구부들(210, 212)에 의해, 서로 연통되는 다이어프램 체임버들(214a, 214b)이 형성된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 밸브 본체(204) 및 제 2 밸브 본체(206) 사이에는, 개스킷(216)이 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)을 둘러싸는 방식으로 제공되고, 상기 개스킷(216)은 압력 유체가 상기 제 1 밸브 본체(204)와 제 2 밸브 본체(206)의 사이에서 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)을 구성하는 벽 부분들 상에는, 다수의 지지 부분들(218)이 형성되고; 각각의 지지 부분들(218)은 근접한 지지 부분(218)으로부터 90°의 거리만큼 격설되며, 다이어프램 체임버들(214a,214b)의 중심을 향하여 돌출되고; 상기 개스킷(216)상에는, 샌드위치 부분들(220)이 다이어프램 체임버들(214a, 214b)을 향하도록 형성된다(도 8 참조).

상기 지지 부분(218)내에서, 상기 제 1 밸브 본체(204)측에는 제 1 다이어프램(222)이 제공되며, 제 2 다이어프램(224)은 제 2 밸브 본체(206)측에 제공되고; 상기 제 1 다이어프램(222) 및 제 2 다이어프램(224)은 그들 사이에 예정된 중심거리가 세팅된 상태에서 상기 샌드위치 부분들(220)에 의해 지지된다. 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)은 스테인리스강과 같은 탄성을 갖는 금속으로 성형되며; 그들의 연부와 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)을 구성하는 상기 벽 부분 사이에는, 공간부(225)가 형성된다. 상기 제 1 다이어프램(222)과 제 2 다이어프램(224)의 양 표면들상에는, 평탄하고 거의 원형인 압전 요소들(226a 내지 226d)이 고정된다. 압전 요소들(226a, 226b)의 일 표면들이 고정되는 상기 제 1 다이어프램(222)에는 전선(228a)이 연결되고, 상기 압전 요소들(226a, 226b)의 다른 표면들에는 전선(228b)이 연결되며, 각각의 전선들(228a, 228b)은 커넥터(230)를 통하여 제어장치(도시안됨)에 연결된다. 상기 압전 요소들(226c, 226d)의 일 표면들이 고정되는 상기 제 2 다이어프램(224)에는 전선(228c)이 연결되고, 상기 압전 요소들(226c, 226d)의 다른 표면들에는 전선(228d)이 연결되며, 각각의 전선들(228c, 228d)은 커넥터(232)를 통하여 제어장치(도시안됨)에 연결된다. 그러므로, 상기 제어장치로부터 입력되는 구동 신호는 상기 압전 요소들(226a 내지 226d)의 일 표면 및 다른 표면에 인가된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224) 및 상기 압전 요소들(226a 내지 226d)은, 도 10에 도시한 바와 같이, 단일의 커넥터(233)에 연결될 수 있다.

상기 요구부들(210, 212)의 바닥에는, 제 1 밸브 시트(236) 및 제 밸브 시트(238)가 각각 형성되며, 상기 제 1 밸브 시트(236) 및 제 2 밸브 시트(238)는 원형의 형상을 갖는다. 상기 제 1 밸브 시트(236) 및 상기 제 2 밸브 시트(238)에는 상기 제 1 다이어프램(222) 및 제 2 다이어프램(224)의 압전 요소들(226a, 226d)가 각각 접촉될 수 있게 된다. 상기 제 1 밸브 시트(236) 및 제 2 밸브 시트(238)의 중심 부분에는, 통로들(240, 242)이 각각 제공된다. 상기 통로들(240, 242)은 상기 포트 블록(208)내에 형성되는 제 1 출력 포트(244) 및 제 2 출력 포트(246)에 각각 연결된다.

상기 포트 블록(208)내에는, 입력 포트(250)가 형성되며; 상기 입력 포트(250)내의 통로는, 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)과 연통되도록 상기 제 1 밸브 본체(204) 및 제 2 밸브 본체(206)에 형성되는 통로들(254, 256)과 연결되도록, 상기 포트 블록(208)내에서 분기된다(도시안됨)(도 11 참조). 상기 제 1 밸브 본체(204) 및 제 2 밸브 본체(206)내에는, 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)과 연통되는 통로들(253, 255)이 형성되며, 상기 포트 블록(208)이 180°회전된 상태에서 상기 제 1 밸브 본체(204) 및 제 2 밸브 본체(206)에 장착되었을 때, 상기 통로들(253, 255)은 상기 입력 포트(250)에 연결된다. 상기 포트 블록(208)내에는, 상기 제 1 밸브 본체(204) 및 제 2 밸브 본체(206)에 장착되는 플레이트형부분(251)이 형성된다. 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 플레이트형 부분(251)의 짧은 길이를 갖는 짧은 연부 부분들에는, 장착 부분들(252a, 252b)이 상기 제 1 밸브 본체(204) 및 상기 제 2 밸브 본체(206)로부터 일정한 각도로 돌출되도록 형성되며; 상기 장착 부분들(252a, 252b)에는, 스크루우들(257a, 257b)이 삽입되는 구멍 부분들(258a, 258b)이 형성된다.

상기 압전형 밸브(200)는 연신된 플레이트(260)상에 장착되고; 나사구멍들(262a, 262b)내로 스크루우들(257a, 257b)을 조임으로써, 상기 압전형 밸브(200)는 상기 베이스 플레이트(260)에 고정된다. 상기 베이스 플레이트(260)내에는, 그 종방향을 따라, 압력 유체, 바람직하게는, 압축 공기의 공급 통로(264)가 형성되며, 상기 공급 통로(264)는 압축 공기 공급원(도시안됨)에 연결된다. 상기 공급 통로(264)에는, 상기 베이스 플레이트(260)의 정부에서 개방되는 공급 구멍(266)이 연결되며; 상기 공급 구멍(266)에는, 상기 압전형 밸브(200)용 입력 포트(250)가 장착된다. 부가하여, 상기 베이스 플레이트(260)의 정부면상에는, 제 1 출력 포트(244)가 장착되는 제 1 출력 구멍(270) 및 제 2 출력 포트(246)가 장착되는 제 2 출력 구멍(272)가 형성되고; 상기 제 1 출력 구멍(270) 및 제 2 출력 구멍(272)은 굽혀지는 방식으로 형성되어 베이스 플레이트(260)의 측면에서 개방된다.

상기 베이스 플레이트(260)내에는, 다수의 공급 구멍들(266)과 제 1 및 제 2 출력 구멍들(270, 272)이, 다수의 압전형 밸브(200)들이 장착될 수 있도록 하는 방식으로, 형성된다.

본 발명의 제 3 실시예에 따른 상기 압전형 밸브(200)는 기본적으로 상기한 바와 같이 구성되며, 그 작용을 이하에 상술하기로 한다.

어떠한 구동 신호도 제어장치(도시안됨)로부터 상기 커넥터들(230, 232)을 통하여 상기 압전 요소들(226a 내지 226d)에 인가되지 않을 때, 압전 요소들(226a 내지 226d)은 변형되지 않는다. 다이어프램 체임버들(214a, 214b)내의 압력이 통로들(240, 242)내의 압력과 동일하게 되거나 또는 통로들(240, 242)내의 압력보다 높게 되는한, 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)내에는 탄성 에너지가 생성되지 않으며, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)은 평탄한 상태로 유지된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)에 고정되는 상기 압전 요소들(226a 내지 226d)은 상기 제 1 및 제 2 밸브 시트들(236, 238)에 각각 접촉되어 상기 통로들(240, 242)을 폐쇄시킨다.

압축 공기 공급원(도시안됨)이 충전되고 압축 공기가 베이스 플레이트(260)내의 공급 통로(264)로 공급되면, 압축 공기는 입력 포트(250)를 관통하여 다이어프램 체임버들(214a, 214b)내로 도입된다. 이러한 경우에 있어서, 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)내의 압력은 상기 압축 공기에 의해 통로(240, 242)내의 압력보다 높게 되도록 상승되며; 그러므로, 상기 압축 공기의 압력은 상기 제 1 및 제 2 밸브 시트들(236, 238)을 향하는 방향에서 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)에 인가되며, 즉, 화살표 A₁의 방향에서 상기 제 1 다이어프램(222)에 인가되고, 화살표 A₂의 방향에서 상기 제 2 다이어프램(224)에 인가된다.

한편, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)은 탄성을 갖지만, 제 1 및 제 2 밸브 시트들(236, 238)에 의해 각각 지지되기 때문에, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)은 압축 공기의 압력에 의해 변형되지 않으며, 어떠한 탄성 에너지도 발생시키지 않는 상태에서 평탄한 상태로 유지된다.

그러므로, 화살표 A₁, A₂의 방향들에서 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)에 인가되는 힘 Fp의 크기 및 상기 화살표 A₁, A₂와는 반대 방향인 화살표 B₁, B₂의 방향에서 인가되는 회복력 Fs의 크기는, 제 1 실시예에 있어서와 마찬가지로, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)의 각각에 대해, 이하와 같이 표현된다:

Fp = π/4 x D²x P

Fs = 0

그리고, 도 15에 도시한 바와 같이, 압축 공기의 압력 P가 변화되는 경우에는, 상기 힘 Fp는 상기 회복력 Fs보다 항상 크게 된다. 그러므로, 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)내의 압력이 상기 통로들(240, 242)내의 압력과 동일하거나 상기 통로들(240, 242)내의 압력보다 높게 되는한, 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)이 밸브 시트들(236, 238)에 접촉되는 상태가 유지될 수 있으며, 상기 통로들(240, 242)은 폐쇄된다.

구동 신호가 제어장치(도시안됨)로부터 상기 제 1 다이어프램(222)용 압전 요소들(226a, 226b)에 인가될 때, 상기 압전 요소들(226a, 226b)은 굽혀지며, 이에 따라 상기 제 1 다이어프램(222)을 화살표 B₁의 방향으로 변위시키기 위한 힘이 발생된다. 이러한 힘이 압축 공기에 의해 상기 제 1 다이어프램(222)에 인가되는 힘 Fp와 통로(240)내의 압력에 의해 상기 제 1 다이어프램(222)에 인가되는 힘 사이의 차이보다 크게 되면, 상기 제 1 다이어프램(222)은 상기 제 1 밸브 시트(236)로부터 떨어지며, 이에 따라 상기 다이어프램 체임버(214a)가 통로(240)와 연통된다. 그러므로, 압축 공기가 통로(240)로부터 상기 제 1 출력 포트(244)를 관통하여 상기 제 1 출력 구멍(270)으로 유동될 수 있게 된다.

구동 신호가 상기 제 2 다이어프램(224)용의 압전 요소들(226c, 226d)로 인가되면, 상기 제 2 다이어프램(224)을 화살표 B₂의 방향에서 변위시키기 위한 힘이 전기한 바와 마찬가지 방식으로 발생되며, 압축된 공기는 상기 통로(242)로부터 상기 제 2 출력 구멍(272)으로 유동된다.

또한, 화살표 B₁및 B₂의 방향에서 상기 제 1 및 제 2 다이어프램들(222, 224)을 각각 변위시키기 위해, 상기 제 1 다이어프램(222)용 압전 요소들(226a, 226b) 및 상기 제 2 다이어프램(224)용 압전 요소들(226c, 226d) 모두에 구동 신호를 인가하므로써, 상기 압축 공기는 상기 제 1 및 제 2 출력 구멍들(270, 272) 모두로 동시에 도입될 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전형 밸브(200)에 있어서는, 압축 공기가 단일의 압전형 밸브(200)에 의해 상기 제 1 출력 포트(244) 및 제 2 출력 포트(246)의 모두로 또는 어느 하나로 도입될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 압전형 밸브에 의해, 이하에 설명하는 바와 같은 효과들 및 장점들이 얻어진다.

어떠한 구동 동력도 압전 요소에 인가되지 않는 상태에서 다이어프램 체임버내로 도입되는 유체의 압력이 변화되는 경우에 있어서도, 다이어프램이 항상 밸브시트에 접촉된 상태로 유지되기 때문에, 유체가 누출될 가능성은 없게 된다. 부가하여, 상기 압전 요소가 과도하게 변형되는 경우에 있어서도, 상기 압전 요소는 쿠션 부재들과 접촉되며, 그러므로, 압전 요소가 손상될 가능성이 없게 된다. 따라서, 압전형 밸브의 신뢰성이 향상된다.

또한, 다이어프램의 연부 부분과 상기 다이어프램 체임버의 벽 부분 사이의 공간부를 통하여 유체가 유동될 수 있게 되므로써, 상기 다이어프램의 일 측면 및 다른 측면 사이로 유체를 도입시키기 위한 통로를 별도로 제공할 필요성이 없게 되며, 이에 따라, 압전형 밸브의 구성이 단순화되고, 압전형 밸브의 제조비용이 감소될 수 있게 된다.

또한, 탄성 부재에 의해 상기 압전 요소를 밸브 시트를 향하여 압압하므로써, 상기 압전 요소가 구동되지 않을 때 상기 다이어프램이 밸브 시트에 효과적으로 접촉된 상태로 유지되고, 이에 따라, 압력 유체의 누출이 방지되며, 압전형 밸브의 신뢰성이 더욱 증대될 수 있게 된다.

부가적으로, 다수의 다이어프램들을 제공하고 각각의 다이어프램들을 선택적으로 변위시킴으로써, 다수의 출력 포트들로 도입되는 압축 공기의 유속들이 단일의 압전형 밸브에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 다수의 압전형 밸브들을 제공할 필요가 없게 되고, 그러므로, 압전형 밸브를 사용하는 장치의 구성이 단순화될 수 있게 된다.

Claims

압전형 밸브(10, 100)에 있어서,

입력 포트(14a, 14b)로부터 유체가 공급되는 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내에 배설되고 밸브 본체를 형성하는 다이어프램(38),

상기 다이어프램(38)의 일 표면상에 제공되어 다어이프램(38)을 변위시키는 압전 요소(42),

상기 압전 요소(42)와 대향하여 상기 다이어프램 체임버들(24a, 24b)을 형성하는 하우징(12)에 설치되고, 상기 다이어프램(38)이 구부러질 때에만 상기 압전요소(42)에 접촉되는 쿠션 부재(56, 106), 및

상기 하우징(12)내에서 개방되는 출력 포트(16)에 설치되고, 상기 다이어프램(38)의 다른 표면이 접촉될 수 있는 밸브 시트(52)를 구비하며;

상기 압전 요소(42)에 어떠한 구동 동력도 인가되지 않을 때, 상기 다이어프램(38)이 상기 밸브 시트(52)와 접촉되어 어떠한 탄성 에너지도 그 내부에 생성되지 않게 되므로써 상기 출력 포트(16)를 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 다이어프램(38)에 의해 구획되는 상기 다이어프램 체임버들(24a, 24b)을 서로 연통시키는 공간부(45)가 상기 다이어프램(38)과 하우징(12) 사이에 형성되며; 다이어프램 체임버들(24a, 24b)내로 도입되는 유체가 상기 공간부(45)를 통하여 자유롭게 유동될 수 있는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 다이어프램(38)과 접촉되는 밸브 시트(52)의 부분이 평탄하고 매끄럽게 형성되며, 상기 다이어프램(38)은 탄성을 갖는 금속 시트로 성형되고, 상기 밸브 시트(52)와 접촉되는 상기 다이어프램(38)의 부분도 평탄하고 매끄럽게 형성되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 3 항에 있어서,

상기 금속 시트로 성형되는 상기 다이어프램(38)에 고정되는 상기 압전 요소(42)의 표면에 상기 다이어프램(38)을 통하여 구동 동력이 인가되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 다이어프램(38)이 스테인리스강과 같은 금속 시트로 성형되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 압전 요소(42)와 대향되는 상기 쿠션 부재(56, 106)의 표면에, 상기 쿠션 부재(56, 106)와 상기 압전 요소(42)가 서로 고착되는 것을 방지하기 위한홈들(58, 110)이 마련되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 쿠션 부재(56, 106)가 상기 하우징(12)에 형성되는 요구부(57, 104)내에 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 쿠션 부재(56, 106)가 탄성을 갖는 수지 또는 러버로 성형되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 다이어프램(38)을 상기 밸브 시트(52)를 향하여 압압하기 위한 탄성 부재(114)가 상기 압전 요소(42)와 상기 하우징(12) 사이에 제공되며; 상기 압전 요소(42)상에는, 상기 탄성 부재(114)가 착지되는 착지 부재(116)가 제공되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(100).
제 9 항에 있어서,

상기 탄성 부재(114)가 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(100).
제 9 항에 있어서,

상기 착지 부재(116)가 수지 또는 러버와 같은 탄성을 갖는 재료로 성형되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(100).
제 1 항에 있어서,

상기 하우징(12)상에 제공되어 상기 다이어프램 체임버들(24a, 24b)을 향하여 돌출되는 지지 부분(30)을 추가로 구비하고; 상기 다이어프램(38)이 상기 지지부분(30)에 의해 유지되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 압전형 밸브(10, 100)를 장착시키기 위해 상기 하우징(12)상에 형성되어 탄성적으로 자유롭게 굽혀질 수 있는 레버 부분(20a, 20b); 및

상기 압전형 밸브(10, 100)가 장착되는 장치에 계합되기 위해 상기 레버 부분(20a, 20b)에 형성되는 계합 폴(22a, 22b);을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
압전형 밸브(200)에 있어서,

입력 포트(250)로부터 유체가 공급되는 다이어프램 체임버들(214a, 214b)내에 배설되면서 밸브 본체를 형성하는 다수의 다이어프램들(222, 224),

상기 다이어프램들(222, 224)상에 각각 제공되어 상기 다어이프램들(222,224)을 변위시키는 압전 요소들(226a 내지 226d), 및

상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)을 형성하는 하우징(202)내에서 개방되는 다수의 출력 포트들(244, 246)에 제공되면서 상기 다이어프램들(222, 224)이 각각 접촉될 수 있는 밸브 시트들(236, 238),을 구비하고;

상기 압전 요소들(226a 내지 226d)에 어떠한 구동 동력도 인가되지 않을 때, 상기 다이어프램들(222, 224)이 상기 밸브 시트들(236, 238)과 접촉되어 어떠한 탄성 에너지도 그 내부에 생성되지 않게 되므로써 상기 출력 포트들(244, 246)을 폐쇄시키고, 상기 다수의 다이어프램들(222, 224)을 선택적으로 또는 동시에 변위시킴으로써 상기 유체가 상기 다수의 출력 포트들(244, 246)로 선택적으로 또는 동시에 도입되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(200).
제 14 항에 있어서,

상기 다이어프램들(222, 224), 상기 출력 포트들(244, 246), 및 상기 밸브 시트들(236, 238)이 세트를 이루도록 두 개씩 각각 제공되고, 상기 두 개의 밸브 시트들(236, 238)은 서로 대향되게 배설되며, 상기 두 개의 다이어프램들(222, 224)은 상기 두 개의 밸브 시트들(236, 238) 사이에서 서로 평행하게 배설되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(200).
제 14 항에 있어서,

상기 다이어프램들(222, 224)에 의해 구획되는 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)을 서로 연통시키는 공간부(225)가 상기 다이어프램들(222, 224)과 상기 하우징(202) 사이에 형성되며; 상기 다이어프램 체임버들(214a, 214b)내로 도입되는 유체가 상기 공간부(225)를 통하여 자유롭게 유동될 수 있는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(200).
제 14 항에 있어서,

상기 다이어프램들(222, 224)이 탄성을 갖는 금속 시트로 성형되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(200).
제 17 항에 있어서,

금속 시트로 성형되는 상기 다이어프램들(222, 224)에 고정되는 상기 압전 요소들(226a 내지 226d)의 표면들에, 상기 다이어프램들(222, 224)을 통하여 구동동력이 인가되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(200).
제 14 항에 있어서,

상기 다이어프램들(222, 224)이 스테인리스강과 같은 금속 시트로 성형되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(200).
제 1 항에 있어서,

상기 다이어프램(38)이 상기 하우징(12)내의 요구부(37)내에 탑재되는 실링 부재(39)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).
제 1 항에 있어서,

상기 하우징(12)에 커버 부재(26)가 연결되며, 상기 다이어프램 체임버들(24a, 24b)은 상기 하우징(12) 및 상기 커버 부재(26) 사이에 개재되는 실링 부재(28)에 의해 기밀이 보장되는 것을 특징으로 하는 압전형 밸브(10, 100).