TW392048B

TW392048B - Piezoelectric valve

Info

Publication number: TW392048B
Application number: TW87120618A
Authority: TW
Inventors: Makoto Ishikawa; Shinji Miyazoe
Original assignee: Smc Kk
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2000-06-01
Also published as: US6189858B1; EP0961062A4; WO1999031420A1; EP0961062A1; EP0961062B1; EP1510741A3; DE69841617D1; KR100352781B1; JP2003329156A; DE69841980D1; CN1129727C; EP1510741B1; EP1510741A2; CN1247593A; JP3900112B2; JP3496020B2; US6267146B1; KR20000071173A

Description

附件 SS 87120618 五、發明說明（1) 技術領坺本發明係關於一種在壓電元件之撓曲作用下使膜片移位’以控制流體之出入’且控制流體之流量的壓電閥。背景技術習知以來，使用於流體之出入或是控制其流量用的壓電閥’例如有揭示於美國專利第562841 1號公報中。該壓電閥1 ’如第13圈所示，係構成使設有壓電元件2之膜片3 可接近離開輸出埠4之閥座5。此情況，當將由輸入淳7導入至壓力室6内的壓縮空氣之壓力設為p時，則加在輸出埠 4上的力Fp就為如下。

Fp=?r/4XD2XP(D:輸出埠4之開口部的直徑）另一方面，在只以移位量Xl使膜片3移位且使輸出埠 4閉塞時，該膜片3的復原力Fs就為如下。

Fs =心Xxjk::彈簧常數) 而此種壓電閥1則以能夠成為Fp==Fs之方式設定壓縮空氣之壓力P，以維持閉塞狀態。相對地，欲令輸出埠4開口時，則對壓電元件2上施加驅動電力使壓電元件2之撓曲量變化，以使膜片3離開閥座 5。結果，壓縮空氣會從壓力室6導出至輪出埠4 » 然而，上述之習知技術辛’當壓縮空氣之壓力P有變動時，會如第14圖所示，施加在膜片3上的力Fp會變動，而當復原力Fs大於Fp時，膜片3與閥座5會麟開而有從輸出埠4導出壓縮空氣之虞。一本發明係為了解決前述之課題而為者，其目的係在於

第6頁 C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 附件 SS 87120618 五、發明說明（1) 技術領坺本發明係關於一種在壓電元件之撓曲作用下使膜片移位’以控制流體之出入’且控制流體之流量的壓電閥。背景技術習知以來，使用於流體之出入或是控制其流量用的壓電閥’例如有揭示於美國專利第562841 1號公報中。該壓電閥1 ’如第13圈所示，係構成使設有壓電元件2之膜片3 可接近離開輸出埠4之閥座5。此情況，當將由輸入淳7導入至壓力室6内的壓縮空氣之壓力設為p時，則加在輸出埠 4上的力Fp就為如下。

第6頁 C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 案號 87120618

修正五、發明說明（12) 坦的狀態。此時，膜片38會頂接於閥座52，並閉塞通路54 。另外，膜片38會因螺旋彈簧114之彈力而確實頂接於閱座52，以可防止空氣等從膜片室24a導出至通路54 » 當從輸入埠14a、14b供給壓縮空氣時（參考第2圖），壓縮空氣會被導入於膜片室24a、24b内，膜片38則受到朝箭號A方向之壓縮空氣之壓力。施加在膜片38之箭號A方向之力F的大小，由於為壓缩空氣之壓力P所產生的力Fp與螺旋弹簧114之彈力f的總和，所以當將螺旋彈簧114之彈簧常數為設1^2，而將螺旋彈簧114被配設在緩衝構件106與座落構件116之間時該螺旋彈簧114退縮的長度設為x2時，則 F = Fp + f =π /4 xD2 xP+k2 xx2 其中，Fp=7r/4xD2xP，而 f=k2Xx2» 另一方面，臈片38雖具有彈性，但是該膜片38係由閥座52支撐而保持於平坦的狀態，且沒有萍性能量之蓄積，所以施加在膜片 38之箭號B方向之復原力Fs的大小為：

Fs = 0 將壓縮空氣之壓力P變化時的力F、復原力fs之變化顯示於第16圖中。即使壓縮空氣之壓力P有如此地變動，由於力F經常大於復原力Fs，所以膜片38可維持頂接閥座52 的狀態。又，即使膜片室24a、24b内的壓力p低，且大略與通路54内的壓力相同，膜片38亦可依螺旋彈簧114之彈力f而被彈壓於箭號A方向。因而，即使在膜片室24a、24b

C:\Program Files^atent\310281 .ptc 第17頁五、發明說明（2) 提供一種沒有因所供給之流體壓力變動而從壓力體之虞的壓電閥。發明之描f 為了達成前述之目的，關於本發明之壓電閥在於具備有：膜片’係配設於由輸入埠供給流體的膜片室成閥體；壓電元件’係設於前述膜片之一方的面上，片移位；緩衝構件，與前述壓電元件相對而設在用以膜片室之罩體上；以及間座’係設在開口於前述罩體内的輸出埠上述膜片之另一方的面頂接，而在前述麼電元件上未施加驅動電力的狀態下片係不會蓄積彈性能量地頂接於前述閥座，且使淳成為閉塞狀態所構成。若依據本發明，則在對壓電元件未施加驅動 Η下，由於膜片不會因所供給的流體壓力變化而二‘所以可防止流體起因於壓力變化而自輸出埠述：元件過度變形之際，#由令壓電元件緩衝構件就可規避該壓電元件本身之損傷。 =情況，較佳者為於前述膜片與前述罩體之述聪ηΪ膜片分成二個之前述膜片室的間隙，使至内的流趙能經由前述間隙而流通自如時室導出流 ’其特徵内，以構俾使該膜形成前述，可供前，前述膜前述輸出電力的狀從閥座離導出。且頂接於前間形成可導入於前，則不需

第7頁妒㈣4 _案號 87120618 _ 五、發明說明（14) 年 a 修正閉塞通路54。其次，就關於第三資施形態之壓電閥200，參考第8® 及第9圖加以說明。構成該壓電閥200的罩體202，係具備有互為相對而固定的第一閥體204、第二閥體20 6及被固定在第一閥體2 04 、第二閥艎206之下部的埠塊208。在凹部104、第二閥體206上分別形成凹部210、212，而由凹部210與212形成互相連通的膜片室214a、214b。在第一間體204與第二閥體206之間，如第9圈所示，設有圍繞膜片室214a、214b的密合墊片216，該密合墊片216係用以防止壓力流艎從第一閥體204與第二閥體206之間洩漏。在構成膜片室214a、21 4b之壁部上突出形成有複數個朝向膜片室214a、214b之中央各以90度偏位的支撐部218，在密合墊片216上形成有面向前述膜片室214a、214b的夾持部220 (參考第8圖）。於支撐部218之第一閥體204側上設有第一膜片222，在第二閥體206侧上設有第二膜片224，第一膜片22 2與第二膜片224係由夾持部220互相離開預定間隔而予以支樓β 第一、第二膜片222、224係由如具有彈性之不錄鋼的金屬所形成，其緣部與構成膜片室214a、24 lb的壁部之間形成有間隙225。第一膜片222、平面略圓形的壓電元件226a至 226d係固定在第二膜片224之兩面上。固定壓電元件22 6a 、226b之一方的面之第一膜片222上連接有電線228a，在壓電元件226a、226b之另一方的面上連接有電線228b，各自

C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第19頁五、發明說明（3) 置：以在前述膜片之一面側與另-面側上導入流菔的通路’就可簡單構成該壓電閥。成為Ϊ滑更=把前述間ΐί與前述膜片頂接的部位形而前述前述膜片由具有彈性的金屬板形成， ===度’同時當族片頂接閥座時，就可阻止流體對的’較佳者若在前述緩衝構件之與前述壓電元件相衝構件上形成有溝部時，就可防止前述壓電元件黏在該緩杜若於前述壓電元件與前述罩體之間設有彈性構 2述，片朝前述閥座予以彈壓，另一方面在前述壓士接’設置供前述彈性構件座落的座落構件時’就可姓认你·^件防止前述虔電元件與前述緩衝構件的黏貼，同 ’ 述膜片與前述閥座頂接時可由前述彈性構件就可確實令前述輸出埠成為閉塞狀態。 =數本發明之特徵在於具備有： μ 個膜片’係配設於由輪入埠供給流體的膜片，以構成閥體；位壓電元件，係設於各自的前述膜片上，俾使該膜片移，係設在開口於形成前述膜片室之罩體内的複數 ^ 而了供各自的前述膜片之另一方的面頂接，别逑壓電元件上未施加驅動電力的狀態下，前述膜案號 87120618 Ί ί :七’ 修正五、發明說明（19) 在壓電元件上未施加驅動電力的狀態下，即使導入於膜片室内的流體壓力發生變動，由於膜片經常頂接於閥座，所以沒有流體被導出之虞。又，即使在壓電元件過度變形之情況，由於會頂接於緩衝構件，所以沒有壓電元件損傷之虞。因而，可提高該壓電閥的可靠度。再者，藉由令流體流通於膜片之緣部與膜片室的壁部之間隙，由於不需要供流體導入於膜片之一面側與另一面側用的通路，所以可簡化該壓電閥的構成，並可使愿電間之製造成本低廉化。再者，藉由將壓電元件以彈性構件朝向閥座賦予译力 ’就可在壓電元件未被驅動時確實使膜片頂接，並可阻止壓力流體之洩漏，而更提高壓電閥之可靠度。又，藉由設置複數個膜片，使各自的膜片選擇性地移位，就可以一個壓電閥控制被導出至複數個輸出埠之麼縮空氣的流量’不需要準衡複數個壓電閥，並可簡單構成使用該壓電閥的機器。元件符號說明 1 '10 '100 '200 壓電閥 2 ' 42 ' 226a-226d 壓電元件 3 ' 38 膜片 4 '16 '74 輸出埠 5 閥座 6 壓力室 7、14a、14b、250 輸入埠 7、14a、14b、250 輸入埠

C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第24頁 1999.12.03.024 五、發明說明（4) = 地頂接於前述間座，且使前述輸出同時導==别述複數個輸出缚上選擇性地或是個輪t據ί發明’則可控❹—㈣電間而導出至複數，能接热二：：量不需要準備複數個壓電閥犯精簡使用該壓電閥的機器之構成。凰之簡簞說明該第1囷為關於本發明第一實施形態的壓電閥與安裝有壓電閥的底板之斜視圖。第2圏顯示拆下第1圖之壓電閥之外蓋構件的狀態前視圏0 第3圖為第2圖之壓電閥的m_m線截面圖。第4圖為第1圊壓電閥所使用之緩衝構件的斜視圖。 •第5圖顯示第3圖之壓電閥的通路被開放的狀態縱截面圖。第6圖為關於本發明第二實施形態之壓電閥的縱截面圖。第7圖為第6圖之壓電閥之緩衝構件、螺旋彈簧及座落構件的局部分解斜視圖，圖第8圖為關於本發明第三實施形態之壓電閥的縱截面第9圖顯示拆下第8圖之壓電閥一方之閥本體的狀態前第9頁案號 87120618 -年-- 修正五、發明說明丨〔20) 12、 202 罩體 18 環 20a 、20b 桿部 22a 、22b 繫止爪 24a 、24b 、214a 、 214b 膜片室 26 ' 102 外蓋構件 28 ' 39 封閉構件 30、 218 支撐部 32 導孔 34、 108 凸部 36 段部 37 ' 44 ' 57 、 104 、 210 、 212 凹部 43 平滑面 45、 225 間隙 4 6、 48、 228a-228d 電線 50 ' 230 、232 ' 233 連接器 52 閥座 54、66、240 > 242、253、254、25 5、256 通路 56 '106 緩衝構件 58、64a '64b '110 溝部 60 ' 260 底板 62 安裝溝 66 > 264 供給通路 68 供給孔 70 '112 、258a、258b 孔部

C:\Program files\Patent\310281.ptc 第24-1頁 1999.12.03.025 五、發明說明（5) 一視圖。第10圖為在第8圖之擊電閥中，設置—個連接器之情況的局部放大縱截面圖。第11圖顯示第8圖之壓電閥的局部分解斜視圖。第12圖為第8圖之壓電閥與安裝有該壓電閥之底板的

斜視圖。第13圖為關於習知技術之壓電閥的概略縱結面圖。第14圖顯示依關於習知技術之壓電閥中之壓力流體的壓力而施加在膜片上的力與膜片之復原力的關係圖。第15圖顯示依關於第一、第三實施形態之壓電閥中之壓力流體的壓力而施加在唭片上的力與膜片之復原力的關係圏。第16圖顯示依關於第二實施形態之壓電閥中之壓力流體的麼力而施加在膜片上的力與膜片之〃復原力的關係圖。登明所實施之最佳形態就本發明之壓電閥列舉較佳的實施形態，且一面參考附圖而一面詳細說明如下》第1圖至第3圖中’元件符號1〇係顯示關於本發明之第一實施形態的壓電閥。該壓電閥10具備有罩體12，於罩想 12之外部突出形成有壓縮空氣之輪入埠丨^^、14b及輪出淳 16。輸入埠14a、14b及輸出埠16之外周分別設有〇環18。於罩體12上’係用於安裝該壓電閥1〇之際，形成有彈性撓曲自如的桿部20a、20b，且於桿部2〇a、2〇b上形成有繫爪22a 、 22b 。

第10頁案號 87120618 正！修正

五、發明說明（21) 72 107 114 116 204 206 208 216 220 222 224 236 238 244 246 251 252a 、 252b 257a 、 257b 262a 、 262b 266 270 272 A ' B Ai 、 A2 、 B! 、 B2 D 輸出孔段差部螺旋彈簧（彈性構件）座落構件第一閥體第二閥體埠塊密合墊片夾持部第一膜片第二膜片第一閥座第二閥座第一輸出埠第二輸出埠板狀部安裝部螺釘螺孔供給孔第一輸出孔第二箭號箭號直徑孔

C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第24-2頁 1999.12.03.026 五、發明說明（6) 於前述罩體12之内部劃分成連通至輸入埠14a、14b的膜片室24a，膜片室2 4a係依外蓋構件26而閉塞，依罩體12 與外蓋構件26更可劃分成膜片室24b »依罩體12之外蓋構件26所閉塞的開口部近旁設有封閉構件28，藉由該封閉構件28可阻止來自膜片室24a、24b的壓縮空氣之洩漏。在構成膜片室24a的壁部上朝向膜片室24a、24b之中央突出形成有各以90度偏位的複數個支撐部3〇，在支撐部3〇上劃分成導孔32 °在導孔32上繫合被形成於外蓋構件26的凸部34 而外蓋構件26會被定位。在各自的支撐部3〇上形成有段部 36。於段部36上劃分成凹部37，於凹部37上繫合有封閉件39。前述封閉構件39係用以壓接支撐構成閥趙的膜片38，膜片38可依封閉構件39與外蓋構件26被夾持。另外膜片 38之晃動（chattering)亦可由封閉構件39來防止。膜片38 係由如具有彈性之不銹鋼的金屬形成略圓形，且在膜片38 之一方的面上疊層固裝有略圓形之壓電元件42。膜片Μ之另一方的面係形成平滑面43。於膜片38之周緣部上形以90度離開的複數個彆曲凹部44，該凹部“係繫合部30上以將膜片38予以定位（參考第2囷）。在犋片之壁部之間形成有間隊45二 ^45可與膜片室24a及24b處於連通狀態。在固裝壓電 π於壓ί : LI且由金屬所形成的膜片38上連接有電線46 46 : 48 :::遠=一面側上連接有電線48，各自的電線 46 48係透過連接器5〇連接在未圖示控制裝

案號 87120618 0^-1 ^ n t __ί- 修正五、發明說明（22) F、Fp 力 f 彈力 Fs 復原力 P 壓力 Xl 移位量 C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第24-3頁 1999.12. 03. 027 五、發明說明（7) 由控制裝置輸入的驅動信號可施加在壓電元件42之一面侧與另一面側上。於前述膜片室24a之中央突出形成有可供膜片38頂接之環狀閥座52，於該閥座52上形成有連通輸出埠16的通路 54 °閥座52之與膜片38頂接的部位係形成為平滑，因此，當膜片38之平滑面43頂接閥座52時，膜片38與閥座52會毫無間隙地密接’可防止流體從膜片室24a洩漏至通路54。另一方面’在前述外蓋構件2 6上固裝緩衝構件56，該緩衝構件56係在膜片室24b側以具有樹脂、橡膠等的彈性材枓形成。亦即，在該外蓋構件26之與前述閥座52相對的面上形成有圖形狀的©部5?，在該凹部5?上嵌接有前述緩衝構件56。緩衝構件56，係如第4圖所示，形成略圓盤狀 ’於其兩面上則形成複數個放射狀的溝部58。該壓電閥10係安裝在較長的底板60(參考第1圖）。在底板60之下部形成有用以將該底板6〇安裝在另一構件之截面略呈T字狀的安裝溝62。又’在底板6〇之上面形成截面略呈L字狀的溝部64a、64b，桿部20a、20b之繫止爪22a、 22b自如地繫合在溝部64a、64b上。亦即，以令桿部2〇a、 2 0b互相接近之狀態使之撓曲以使繫止爪22&、22b插通在前述溝部64a、64b内後放開桿部2〇a、2〇b，則前述繫止爪 22a、22b會繫合在溝部64a、64b上而壓電閥1〇會被固定而不會脫離。在底板60上沿著其長度方向形成壓力流艎的供給通路66 ’供給通路66連通至未圖示的壓縮空氣供給源上。在供給通路66上連通有開口於底板6〇之上面的供給孔68

’壓電閥10之一方的輸入埠14a係可裝卸自如地裝接於供給孔68上。又，於底板60之上面形成供裝接另一方之輸入痒14a的孔部70、及供裝接輸出埠16的輸出孔72。輸出孔 72連通至開口於底板6〇之側方的輸出埠74上。關於第一實施形態的壓電閥10，基本上係由以上所構成者，以下就其動作加以說明。當未在壓電元件42上從控制裝置（未圖示）透過連接器 50施加驅動信號時，壓電元件42沒有變形，又，只要膜片室24a、24b内之壓力與通路54内的壓力相同，或是高於通路54内的壓力，則在膜片38内不會蓄積彈性能量，而膜片 38會保持平坦的狀態。此時，膜片38會頂接於閥座52 ,並閉塞通路54。當未圖示的壓縮空氣供給源受到增能，而使壓縮空氣供給至底板60之供給通路66時，由於膜片室24a、24b係經由透過膜片38之緣部與膜片室24a、24b的壁部之間隙45而相連通，因此’壓縮空氣就會經由輸入埠14a，導入至膜片室24a、24b。此時’膜片室24a、24b内的壓力即因麼縮空氣而變得比通路54内高，所以膜片38會受到朝箭號A方向之壓縮空氣之壓力（參考第3圖）。設通路54之直徑為D時，膜片38因壓縮空氣之壓力p而受到的箭號A方向之Fp的大小為：

Fp= π / i XD2 XP 另一方面’膜片38雖然具有彈性，但是該犋片38由於被閥座52所支撐，所以不會因壓縮空氣之壓力而變形，可

第13頁五、發明說明（9) 保持平坦的狀態，而無彈性能量之蓄積。因此，施加在膜片38上的箭號B方向之復原力Fs的大小為 Fs = 0 壓縮空氣壓力P變化時的力Fp、復原力Fs的變化顯示在第15圖中。壓縮空氣之壓力P即使有如此之變動，由於力Fp的大小經常仍大於復原力Fs，所以膜片室24a、24b内的壓力只要與通路54内的Μ力相同，或是高於通路54内的壓力’膜片38就可維持頂接於閥座52的狀態。閥座52由於與膜片38頂接的部位係形成為平滑，而且，膜片38之表面亦形成為平滑的平滑面43 ’所以閥座52與膜片38會毫無間隙地密接，使得壓縮空氣不會從膜片室24a、24b導出至通路54。另一方面，當由控制裝置（未圖示）透過連接器50當對壓電元件42施加驅動信號時，壓電元件42會撓曲且會產生使膜片38向箭號B方向移位的力。當該力大於膜片38因壓縮空氣而受到的力Fp與琪片38因通路54内的壓力而受到的力之差時，膜片38就會從閥座52離開，使膜片室24a與通路54連通。因而，壓縮空氣會從通路54經過輸出埠16而導出至輸出埠74。另外’當在壓電元件4 2上更進一步施加驅動信號，而使壓電元件42過度撓曲時，壓電元件42本身就會撞擊性地碰接，且依情況而恐有破損之虞。然而，在本實施形態中 ’則令壓電元件42，碰接於緩衝構件56而得以緣衝推擊，同時可阻止該壓電元件42過度撓曲，可消除如前述般壓電第14頁五、發明說明（10) 元件42破損之虞。又’當壓電元件42與緩衝構件56做如此地碰接時，雖有壓電元件42與緩衝構件56會因黏貼而使壓電元件42無法回復到箭號A方向上之虞，但是由於壓縮空氣會從形成於緩衝構件56上的溝部58導入至壓電元件42與緩衝構件56之間’所以可阻止壓電元件42與緩衝構件56之黏貼，故無礙於該壓電元件42復原至原位置β 若依據關於前述本發明第一實施形態的壓電閥1〇，則在媒動信號未施加在壓電元件42上的狀態下，即使被導入於膜片室24a、24b内的壓縮空氣之壓力發生變動，由於膜片38經常頂接於閥座52 ’所以可消除因壓力變動而使壓縮空氣從膜片室24a、24b導出至通路54之虞。又’壓電元件42，在被施加驅動信號而撓曲時，由於可藉由頂接緩衝構件56而阻止過度變形之情形，所以沒有壓電元件42損傷之虞。再者’由於在構成膜片室2 4a之壁部與膜片38之緣部，間形成間隙45 ’使膜片室24a與24b相連通，所以壓縮空氣可在膜片38之一面側與另一面側，亦即，膜片室24a與 24b之間自由流通。因而，沒有必要另外設導入於前述-面側與另一面侧之用的通路，可簡：該種氣壓電閥1 〇之構成。再者，由於閥座52係使其與膜片38頂接的部分形成為平β，相對地，膜片38之與閥座52頂接的面也形成為平滑面，所以當膜片38頂接閥座52時，膜片38與閥座52就會毫

五、發明說明（11) 無間隙地密接，可防止流體從膜片室24a導出至通路54。其次，就關於第二實施形態之壓電閥100，參考第6圖加以說明。另外，在與第一實施形態相同的構成要件上附上相同的參考符號並省略其詳細說明。在設於該壓電閥1〇〇上的外蓋構件102之内壁部形成凹部1 04，在凹部1 04則嵌入有以樹脂、橡膠等之具有彈性的材料形成略圓盤狀的緩衝構件1〇6。在緩衝構件106之一方的面上，如第7圖所示，形成有凸部1〇8，於凸部1〇8上則形成複數個放射狀的溝部11〇。又，於緩衝構件1〇6之中央形成孔部11 2。 ' 於缓衝構件106之緣部近旁，如第6圖及第7圖所示，形成有段差部107，螺旋彈簧（彈性構件）114之一端部座落在該段差部107上，螺旋彈簧114之另一端部座落在被固定於壓電兀件42之座落構件U6上。座落構件116係以樹脂、橡膠等之具有彈性的材料形成為略圓盤狀，其緣部係朝向緩衝構件106寶曲。藉由如此構成，壓電元件“可由螺旋彈簧114經常賦予向箭號A方向的彈簧力，同時壓電元件^ 不致有因螺旋彈簧114而損傷之虞。關於第二實施形態之壓電閥1〇〇，基本上係由以上所構成’其次就其動作加以說明。當在厘件42上從控制裝置（未圏示）未施加驅動^ 號時，壓電元件42不會變形’而且只要獏片室2乜、2枕ρ 的麼力與通路54内的壓力相同，或是高於通路“内的壓；，就不會在膜片38上蓄積彈性能量’而犋片⑼就可保^ 案號 87120618

C:\Program Files^atent\310281 .ptc 第17頁五、發明說明（13) 或是通路54内發生壓力變動，膜片38亦可確實閉塞通路 54。當對壓電元件42從控制裝置（未圏示）施加驅動信號時，壓電元件42會撓曲且會產生使膜片38移位於箭號β方向的力。當該力大於膜片38因壓縮空氣施加在所受到之力 Fp及螺旋彈簧114之彈力f的總和、與膜片38因通路54内之壓力而受到之力的差時’膜片38會從閥座52離開，使膜片室24a與通路54連通。因而，壓縮空氣會從通路54導出至輪出埠16。另外’當在壓電元件42上更進一步施加驅動信號，使壓電π件42過度撓曲時，壓電元件42本身就有撞擊性地碰接而破損之虞。然而，壓電元件42，可藉由頂接緩衝構件 106而得以緩衝撞擊，同時可阻止該壓電元件42過度撓曲，而消除如前述般壓電元件42破損之虞。又，當座落構件116與緩衝構件1〇6頂接時，座落構件 1 ^與緩衝構件1 06則有因黏貼而使壓電元件42無法向箭號向回復之虞。然而，由於壓電元件42可由螺旋彈簧1 i 4 衝播^予向箭方向之彈力’且魔縮空氣會從形成於緩〇6、上的溝部U〇導入於座落構件116與緩衝構件1〇6 a ，所以可阻止座落構件116與緩衝構件1〇6黏貼在一則由關於前述本發明第二實施形態的壓電閱100，由螺旋彈著114朝向閥座52彈壓壓電元件42，因驅動壓電70件42時確實使膜片38頂接於閱座52並

妒㈣4 _案號 87120618 _ 五、發明說明（14) 年 a 修正閉塞通路54。其次，就關於第三資施形態之壓電閥200，參考第8® 及第9圖加以說明。構成該壓電閥200的罩體202，係具備有互為相對而固定的第一閥體204、第二閥體20 6及被固定在第一閥體2 04 、第二閥艎206之下部的埠塊208。在凹部104、第二閥體206上分別形成凹部210、212，而由凹部210與212形成互相連通的膜片室214a、214b。在第一間體204與第二閥體206之間，如第9圈所示，設有圍繞膜片室214a、214b的密合墊片216，該密合墊片216係用以防止壓力流艎從第一閥體204與第二閥體206之間洩漏。在構成膜片室214a、21 4b之壁部上突出形成有複數個朝向膜片室214a、214b之中央各以90度偏位的支撐部218，在密合墊片216上形成有面向前述膜片室214a、214b的夾持部220 (參考第8圖）。於支撐部218之第一閥體204側上設有第一膜片222，在第二閥體206侧上設有第二膜片224，第一膜片22 2與第二膜片224係由夾持部220互相離開預定間隔而予以支樓β 第一、第二膜片222、224係由如具有彈性之不錄鋼的金屬所形成，其緣部與構成膜片室214a、24 lb的壁部之間形成有間隙225。第一膜片222、平面略圓形的壓電元件226a至 226d係固定在第二膜片224之兩面上。固定壓電元件22 6a 、226b之一方的面之第一膜片222上連接有電線228a，在壓電元件226a、226b之另一方的面上連接有電線228b，各自

C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第19頁五、發明說明（15) 的228a、228b係透過連接器230連接在未圖示的控制裝置上。又’固定壓電元件226a、226d之一方的面之第二膜片 224上連接有電線228c ’在壓電元件226a、226b之另一方的面上連接有電線2 28d，各自的228c、228d係經由連接器 2 32連接在未囷示的控制裝置上。因此，由控制裝置輸入的驅動信號係施加在壓電元件226a至226d之一方的面與另一方的面上。此情況時，第一、第二膜片222、224及壓電元件226a、226d，如第1〇圖所示。亦可連接在一個連接器 233 上。在構成凹部210、212的底部上形成有可供第一膜片 222第二膜片224之壓電元件226a、226d頂接的環狀之第一閥座236、第二閥座238，而於第一閥座236、第二閥座238 之中央則形成有通路240、242。通路240、242係連接通分形成於埠塊208之第一輸出埠244、第二輸出淳246上。在埠塊208上形成有輸入埠250，輸入埠250内之通路係在蟀塊208内分岐（未圖示），且連通於通路254、256，該通路係與形成在第一閥體204、第二閥體2〇6之膜片室 214a、214b相連通（參考第11圖）。又，在第一閥體2〇4、第一閥體206上形成與膜片室214a、214b連通的通路253、 255 ’在皡塊208以轉動180度的狀態下安裝於第一閥體2〇4 、第二閥趙206上時’通路253、25 5會連通輸入埠25〇。在谭塊208上形成有用以安裝於第一閥艘204、第二閥體2〇6 上的板狀部251。該板狀部251之較短的短緣部上，如第12 圖所示，在從第一閥體204、第二閥體2〇6傾斜突出下形成

有安裝部252a、252b，在安裝部25 2a、2 52b上則形成供螺釘 257a、25 7b 插通的孔部 258a、258b p 此壓電閥200係被安裝在較長的底板26〇上，並藉螺釘 257a、257b鎖緊在螺孔262a、262b，即能使壓電閥2〇〇固定在底板260上。在底板260則沿著其長度形成壓力流體，較佳者為壓縮空氣用的供給通路264，而該供給通路264則連通未圖示的壓縮空氣供給源。開口於底板26〇之上面的供給孔266係連通供給通路264，壓電閥200之輸入埠250係裝接在供給孔266。又’在底板260之上面則形成供裝接第一輸出埠244的第一輸出孔2 70、及裝接第二輸出埠24 6的第二輸出孔272，而第一輸出孔270、第二輸出孔272係被彎曲成形而開口於底板2 6 0之側方。在底板260形成有複數個供給孔266，第一、第二輸出孔270、272，俾安裝複數之壓電閥200。關於第三實施形態之壓電閥2〇〇，基本上係由以上所構成，其次就其動作加以說明。當驅動信號未從控制裝置（未圖示）經由連接器230、 232施加在壓電元件226a至226d上時，壓電元件226a至 2 26d不會變形。又，只要膜片室214a、214b内的壓力與通路240、242内的壓力相同，或是高於通路240、242内的壓力，就不會在第一、第二膜片222、224上蓄積彈性能量，而第一、第二膜片222、224會保持平坦的狀態。此時，因定在第一、第二膜片222、224上的壓電元件226a、226b會分

第21頁五、發明說明（17) 別頂接於第一、第二閥座236、238 ’且閉塞通路240、 242 » 當未圖示的壓縮空氣供給源被增能，而壓縮空氣供給至底板260之供給通路264時，壓縮空氣會經由輸入埠250 而導入於膜片室214a、214b内。此時，膜片室214a、214b 内的壓力即因壓縮空氣會高於通路240、242内的壓力，所以第一、第二膜片222、224會受到朝向第一、第二閥座 236、238的方向，亦即在第一膜片222會受到箭號A,方向，而在第二膜片224則會受到箭號A2方向之壓縮空氣壓力〇另一方面，第一、第二膜片222、224雖具有彈性，但是該第一、第二膜片222、224由於係分別由第一、第二閥座236、238加以支撐，所以不會因壓縮空氣之壓力而變形，可保持於平坦的狀態，並無蓄積彈性能量。因此，第一、第二膜片222、224所受到朝箭號A1、A2 方向的力Fp及施加於其相反方向之箭號&、β2方向的復原力F s之大小，則與第一實施形態相同地，各自的第一、第二膜片222、224均為：

Fp= 7t/4 XD2 XP F s = 0 且如第15圖所示，即使壓縮空氣之壓力p有所變動，力F P的大小由於經常大於復原力F s，所以只要膜片室214 a 、214b内的壓力與通路240、242内的壓力相同，或是高於通路24 0、242内的壓力，則第一、第二膜片222、224仍可

第22頁五、發明說明（18) 維持頂接於第一、第二閥座236、238的狀態，而可閉蓋通路240 、 242 。當在第一膜片222之壓電元件226a、226b上從控制裝置（未圖示）施加驅動信號時，壓電元件226a、22 6b就會撓曲且產生使第一膜片222移位於箭號1方向的力。當該力大於由壓縮空氣施加在第一膜片222上之力Fp、以及由通路24 0内之壓力而施加在第一膜片2 22上之力的差時，第一膜片222會從第一閥座236離開，使膜片室214a與通路240 連通°因而’壓縮空氣會從通路240經由第一輸出埠244而導出至第一輸出孔270。又’當驅動信號施加在第一膜片224之壓電元件 226c、22 6d上時，與前述相同，會產生使第二膜片224移位於箭號匕方向的力，以使壓縮空氣從通路242導出至第二輸出孔272。再者’也可在第一膜片222之壓電元件226a、226b與第二膜片224之壓電元件2 2 6c、226d之雙方施加驅動信號以使第一、第二膜片222、224移位於箭號&、B2方向，就可同時將壓縮空氣導出至第一、第二輪出孔2 7 0、2 72之雙方上。如以上所述，若依據關於第三實施形態的壓電閥2 00 ’則可由一個壓電閥2〇〇將壓縮空氣導出至第一輸出埠244 與第二輪出埠246之任一方或是雙方上。

若依據本發明之壓電閥，則可獲得以下之效果及優點

第23頁案號 87120618 Ί ί :七’ 修正五、發明說明（19) 在壓電元件上未施加驅動電力的狀態下，即使導入於膜片室内的流體壓力發生變動，由於膜片經常頂接於閥座，所以沒有流體被導出之虞。又，即使在壓電元件過度變形之情況，由於會頂接於緩衝構件，所以沒有壓電元件損傷之虞。因而，可提高該壓電閥的可靠度。再者，藉由令流體流通於膜片之緣部與膜片室的壁部之間隙，由於不需要供流體導入於膜片之一面側與另一面側用的通路，所以可簡化該壓電閥的構成，並可使愿電間之製造成本低廉化。再者，藉由將壓電元件以彈性構件朝向閥座賦予译力 ’就可在壓電元件未被驅動時確實使膜片頂接，並可阻止壓力流體之洩漏，而更提高壓電閥之可靠度。又，藉由設置複數個膜片，使各自的膜片選擇性地移位，就可以一個壓電閥控制被導出至複數個輸出埠之麼縮空氣的流量’不需要準衡複數個壓電閥，並可簡單構成使用該壓電閥的機器。元件符號說明 1 '10 '100 '200 壓電閥 2 ' 42 ' 226a-226d 壓電元件 3 ' 38 膜片 4 '16 '74 輸出埠 5 閥座 6 壓力室 7、14a、14b、250 輸入埠 7、14a、14b、250 輸入埠

C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第24頁 1999.12.03.024 案號 87120618 -年-- 修正五、發明說明丨〔20) 12、 202 罩體 18 環 20a 、20b 桿部 22a 、22b 繫止爪 24a 、24b 、214a 、 214b 膜片室 26 ' 102 外蓋構件 28 ' 39 封閉構件 30、 218 支撐部 32 導孔 34、 108 凸部 36 段部 37 ' 44 ' 57 、 104 、 210 、 212 凹部 43 平滑面 45、 225 間隙 4 6、 48、 228a-228d 電線 50 ' 230 、232 ' 233 連接器 52 閥座 54、66、240 > 242、253、254、25 5、256 通路 56 '106 緩衝構件 58、64a '64b '110 溝部 60 ' 260 底板 62 安裝溝 66 > 264 供給通路 68 供給孔 70 '112 、258a、258b 孔部

C:\Program files\Patent\310281.ptc 第24-1頁 1999.12.03.025 案號 87120618 正！修正

C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第24-2頁 1999.12.03.026 案號 87120618 0^-1 ^ n t __ί- 修正五、發明說明（22) F、Fp 力 f 彈力 Fs 復原力 P 壓力 Xl 移位量 C:\Program Files\Patent\310281 .ptc 第24-3頁 1999.12. 03. 027

Claims

六申請專利範圍一種壓電閥，其特徵在於具備有：膜片（38) ’係配設於由輸入埠（14a、14b)供給流體的膜片室（2 4a、2 4b)内’以構成閥體；壓電元件（42)，係設於前述膜片（38)之一方的面上、’俾使該膜片（38)移位；緩衝構件（56、106)，與前述壓電元件（42)相對而設在用以形成前述膜片室（24a、24b)之罩體（12)上. 以及 . ’ 閥座（52)，係設在開口於前述罩體（12)内的輸出埠（16)上，可供前述膜片（38)上另一方的面頂接而 &在刖述壓電元件（42)上未施加驅動電力的狀態下 ^前述膜片（38)係不會蓄積彈性能量地頂接於前述閥 52)，且使前述輸出埠（16)成為閉塞狀態所構成。 ::請專利範圍第1項之壓電閥’其，於前述膜片（38) 加月1述罩體（12)之間形成有連通由該膜片（38)分成二述膜片室（24a、24b)的間隙（45)，而導入於前片室（24a、24b)内的流體會經由前述間隙通自如。專利範圍以項之壓電閥，其中前述閥座（52)之二=膜片（38)頂接的部位係形成為平滑，另一方面係由具有彈性的金屬板所形成，而前述膜片(38)之與前述閥座(52)頂接之部第25頁申請專利範圍如申請專利範圍第3項之壓電閱，其中對前述壓電元件 (42)之被固定於由前述金屬板所形成的膜片（38)之面’透過該膜片（38)而施加驅動$號 ^請2利範圍第丨項之壓電閥/其;;前述膜片（38)係由如不銹鋼之金屬板所形成。 =申請專利範圍第！項之壓電閥，其中在前述緩衝構件 (5 、106)上則在相對於該壓電元件（42)之面形成有溝 4(58、110)用以防止該緩衝構件（56、1〇電元件（42)黏在一起。蜃電 7 如申請專利範圍第丨項之壓電閥，其中前述緩衝構件 (56、106)係嵌入在形成於前述罩體（12)上的凹、104)内。 8. 如申請專利範圍第1項之壓電閥，其中前述緩衝構件、（56、106)係由具有彈性的樹脂或是橡膠所形成。 9. 如申請專利範圍第1項之壓電閥，其中於前述壓電元件 .(42)與前述罩體（12)之間設有用以朝前述閥座（5 2)彈壓前述之膜片（38)之彈性構件（114)，另一方面，在前述屢電元件（42)上設有可供前述彈性構件（ι14)座落的座落構件（11 6 )。 1 0.如申請專利範圍第9嗶之壓電閥，其中前述彈性構件 (1 1 4 )為螺旋彈簧。 11.如申請專利範圍第9項之壓電間，其中前述座落構件 (116)係由如具有彈性之樹脂、橡膠的材料所形成。 12·如申請專利範圍第1項之壓電閥，其中於前述罩體（12)

第26頁六、申請專利範圍上設有朝向前述膜片室（24a、24b)突出的支撐部（3〇) ，而前述膜片（38)係保持在前述支撐部（3〇)上。 13.如申請專利範圍第1項之壓電閥，其中於前述罩體（12) 上設有既彈性又撓曲自如的桿部（2〇a、2〇b)用以安裝前述麼電閥（10、100)，而於前述桿部（20a、2〇b)上形成有繫止爪（22a、22b)俾使之繫合在安裝有前述壓電閥（10、100)的機器上。 14· 一種壓電閥，其特徵在於具備有：複數個膜片（222、224)，係配設於由輸入埠（250) 供給流想的膜片室（214a、214b)内，以構成閥體；壓電元件（226a至226d)，係設於各自的前述膜片 (222、224)上，俾使該膜片（22 2、224)移位；閥座（236、238) ’係設在開口於形成前述膜片室 (214a、214b)之罩體（202)内的複數個輸出埠（244、 246)上，而可供各自的前述膜片（222、224)之另一方的面頂接，而在前述壓電元件（226a至226d)上未施加驅動電力的狀態下，前述膜片（222、224)係不會蓄積彈性能量地頂接於前述閥座（236、238)，且使前述輸出埠（244 、246)成為閉塞狀態所構成，同時藉由選擇性地或是同時使前述複數個膜片（222、224)移位以在前述複數個輸出埠（244、246 )上選擇性地或是同時導出前述流體。 15.如申請專利範圍第14項之壓電閥，其中前述膜片（222

第27頁

六、申請專利範圍 224)、坪〗述輸出缚（244、246)及前述閥座（236、238 )係各別設置二個，而前述二個閥座（236、238)係互為相對配設’有前述二個膜片（222、224)係以互相平行配設於前述閥座（236、238)之間。 16.如申請專利範圍第14項之壓電閥，其中於前述膜片（ 222、224)與前述罩體（2〇2)之間形成有連通由該膜片 (2 22、2 24)分成二個之前述膜片室（2Ua、2Ub)的間隙（45)，而被導入於前述膜片室（214a、214b)内的流體會經由前述間隙（225)流通自如。 17. 如申請專利範圍第14項之壓電閥，其中前述膜片（222 、224)係由具有彈性的金屬板所形成。 18. 如申請專利範圍第17項之壓電閥，其中對前述壓電元件（226a至226d)之被固定於由折.+，么g & Λ y ,999 99/1、很U疋方、由别述金屬板所形成的膜 :(222、224)之面，透過該模片(222、224)而施加驅動信號。 19. 如申請專利範圍第1 4項之壓電間，、224)係由如不銹鋼之金屬板所形其中前诚暝片（222 成。