JPH01320382A

JPH01320382A - パルス圧発生弁

Info

Publication number: JPH01320382A
Application number: JP15446888A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamada; 敏夫山田
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1988-06-21
Publication date: 1989-12-26

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、パルス圧発生弁に関し、特に空気圧の信号用
や駆動用のパルス圧を発生させるパルス圧発生弁に適用
して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

圧電素子として、圧電横効果駆動のバイモルフ形圧電素
子と、圧電縦効果駆動の積層形圧電素子とがある。

そして、近時、これらのバイモルフ形圧電素子や積層形
圧電素子によって作動される切換弁等が提案されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記したバイモルフ形圧電素子は、比較的大
きな変位量が得られる反面、発生力やエネルギ変換効率
が小さく、また応答速度が遅いという欠点がある。

これに対し、前記した積層形圧電素子は、発生力やエネ
ルギ変換効率が大きく、応答速度が速いという利点を有
する。更に、積層形圧電素子は、シフトやクリープ等の
現象がほとんどなく、変位量が安定化され、また低コス
トで小形であるという利点を有する。

しかし、反面、積層形圧電素子は、変位量が小さいとい
う欠点がある。

このため、積層形圧電素子を弁に利用する場合には、通
常、てこ等の変位拡大機構によって弁体の変位量を拡大
する手段が採られている。

しかしながら、このような手段によると、てこ等の変位
拡大機構の熱膨張や摩耗等の影響により、弁体のソート
部における変位量やシート圧が不安定とされ、弁として
の信頼性に欠ける。

そこで、積層形圧電素子による衝撃力によって弁体を拡
大変位させる手段があるが、この手段によるとその弁体
の変位を保持することが困難とされる。

したがって、この衝撃力による手段は切換弁に利用する
ことは困難であるが、空気圧の信号用や駆動用のパルス
圧を発生させるパルス圧発生弁に利用することは可能で
ある。

本発明の目的は、信頼性が高く、小形で低コストのパル
ス圧発生弁を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパルス圧発生弁の構造は、積層形圧電素子と、
この積層形圧電素子による衝撃力を受けて該積層形圧電
素子の変位量より大きな変位量で拡大変位される弁体と
、この変位された弁体を復帰させる付勢手段とを備えて
いる構造としたちのである。

この場合に、前記積層形圧電素子による衝撃力が可動部
材を介して前記弁体に伝達される構造とすることが効果
的である。

〔作用〕

前記したパルス圧発生弁によれば、積層形圧電素子にパ
ルス電圧を印加すると、該積層形圧電素子による衝撃力
によって弁体が積層形圧電素子の変位量より大きい変位
量で弁体が拡大変位され、また変位された弁体が付勢手
段によって復帰される。

そして、このような弁体の変位と復帰動作とによって弁
孔が開閉され、パルス圧が発生される。

このように、前記したパルス圧発生弁は、積層形圧電素
子の衝撃力を弁体の作動力としているので、信頼性の向
上、小形化、低コスト化を図ることができる。

この場合に、前記積層形圧電素子による衝撃力が可動部
材を介して前記弁体に伝達される構造とすると、弁体が
積層形圧電素子による衝撃力を直接受けることがないの
で、弁体の長寿命化を図ることができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるパルス圧発生弁を示す
断面図である。

本実施例におけるパルス圧発生弁は、主弁部１と、作動
部２とを備えている。

前記主弁部ｌの外周面には、入力ポート３と出力ポート
４とが夫々開設され、これらの人力ポート３と出力ポー
ト４とは、主弁部ｌ内の弁室５に夫々、連通されている
。

弁室５には、円板状の弁体６が軸方向に沿って変位自在
に設けられ、この弁体６がばね等の付勢手段７によって
弁座８側に付勢され該弁座８の弁孔８ａを閉じるように
なっている。

主弁部１内の上側には可動室９が形成され、この可動室
９には円板状の可動板１０　（可動部材）が軸方向に沿
って変位自在に設けられている。

可動板１０は、ばね等の付勢手段１１によって作動部２
内の積層形圧電素子１２側に付勢され該積層形圧電素子
１２の下端面に当接されるようになっている。

付勢手段１１の付勢力は、付勢手段７よりも小さくされ
ている。

主弁部１における前記弁室５と可動室９との間には、複
数の貫通孔１３が形成されている。

貫通孔１３には、押しピン１４　（可動部材）が０リン
グ等のシール部材１５を介し軸方向に沿って変位自在に
貫通されている。

押しピン１４０両端面は、弁体６と可動板１０とに夫々
当接されている。

作動室１６は、可動室９と結合され、また積層形圧電素
子１２が軸方向に沿って収容されている。

積層形圧電素子１２の上端側は、作動部２に固定されて
いて、電圧の印加によって可動板１０側に伸長され、積
層形圧電素子１２の下端面に当接されている可動板１０
に衝撃力を与えるようになっている。

そして、その衝撃力により可動板ＩＯが付勢手段７，１
１の付勢力に抗して弁室５側に弾き飛ばされるようにし
て変位され、この可動板１０の変位に弁体６が押しビン
１４を介して同伴されることにより、該弁体６が積層形
圧電素子１２の変位量よりも大きな変位量で第１図の下
側に変位される構造とされている。

また、この弁体６や可動板ｌＯ等は、前記した第１図の
下側への変位後に、付勢手段７，１１の付勢力によって
作動部２側に変位され、そして、弁体６が付勢手段７の
付勢力によって弁座８に圧接されるとともに、可動板１
０が付勢手段１１の付勢力によって積層形圧電素子１２
の下端面に当接されて復帰される構造とされている。

次に、本実施例の作用について説明する。

たとえば、第１図に示す状態において、シーケンサ（図
示せず）等からパルス電圧を積層形圧電素子１２に印加
すると、該積層形圧電素子１２が可動板１０側に伸長さ
れ、積層形圧電素子１２の下端面に当接されている可動
板１０に衝撃力を与える。

この衝撃力により′、可動板１０が、付勢手段７゜１１
の付勢力に抗して弁室５側に弾き飛ばされるようにして
変位され、またこの可動板１０の変位に弁体６が押しピ
ン１４を介して同伴されて積層形圧電素子１２の変位量
よりも大きな変位量で第１図の下側に変位される。

そして、弁体６によって閉じられていた弁孔８ａが、そ
の弁体６の変位に伴う弁座８からの離反により開かれ、
人力ポート３に供給されている圧縮空気等の流体圧が弁
室５．弁孔８ａを通じて出力ポート４から流出され、所
定の流体圧機器（図示せず）等に送られる。

次いで、第１図の下側に変位された弁体６や可動板ｌＯ
等は、付勢手段７．１１の付勢力によって同図の上側に
変位され、そして、弁体６が付勢手段７の付勢力によっ
て弁座８に圧接されるとともに、可動板ｌＯが付勢手段
１１の付勢力によって積層形圧電素子１２の下端面に当
接されて同図の状態に復帰され、前記した流体圧の出力
ポート４からの流出が停止される。

次いで、短縮された積層形圧電素子１２が前記したと同
様に、伸長され該可動板１０に衝撃力を与え、弁体６等
が第１図の下側に変位されて弁孔８ａが開かれることに
より、出力ポート４から流体圧が所定の流体圧機器（図
示せず）等に送られる。

このように、本実施例のパルス圧発生弁は、パルス電圧
による積層形圧電素子１２の伸縮の繰り返しによって弁
孔８ａの開閉が交互になされて出力ポート４からパルス
圧が発生される。

この場合に、本実施例のパルス圧発生弁は、積層形圧電
素子１２を弁体６の作動力としているので、該積層形圧
電素子１２の利点である大きな発生力やエネルギ変換効
率、迅速な応答速度、安定した変位量により、パルス圧
発生弁としての信頼性の向上を図ることができる。

一方、積層形圧電素子１２の欠点である小さな変位量に
対しては、前記した各利点を有する積層形圧電素子１２
の衝撃力によって弁体６が大きな変位量で拡大変位され
るという構造により解消され、また熱膨張や摩耗等の影
響を受けるてこ等の変位拡大機構によって弁体６が拡大
変位される構造とされていないので、これらの点からも
パルス圧発生弁としての信頼性の向上を図ることができ
る。

更に、積層形圧電素子１２は、小形で低コストであるの
で、パルス圧発生弁としての小形化や低コスト化を図る
ことができる。

また、本実施例においては、積層形圧電素子１２による
衝撃力が可動板ｌＯおよび押しピン１４を介して弁体６
に伝達される構造とされていることにより、弁体６が積
層形圧電素子１２による衡撃力を直接受けることがない
ので、弁体６の長寿命化を図ることができる。

以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

たとえば、本実施例においては、積層形圧電素子１２に
よる衡撃力が可動板ＩＯおよび押しビン１４を介して弁
体６に伝達される構造とされているが、本発明において
は、積層形圧電素子１２による衝撃力が弁体６に直接伝
達される構造としても良い。

〔発明の効果〕

本発明のパルス圧発生弁の構造によれば、以下のような
効果を得ることができる。

（１）、積層形圧電素子を弁体の作動力としているので
、該積層形圧電素子の利点である大きな発生力やエネル
ギ変換効率、迅速な応答速度、安定した変位量により、
パルス圧発生弁としての信頼性の向上を図ることができ
る。

一方、積層形圧電素子の欠点である小さな変位量に対し
ては、前記した各利点を有する積層形圧電素子の衝撃力
によって弁体が大きな変位量で拡大変位されるという構
造により解消され、また熱膨張や摩耗等の影響を受ける
てこ等の変位拡大機構によって弁体が拡大変位される構
造とされていないので、これらの点からもパルス圧発生
弁としての信頼性の向上を図ることができる。

（２）、積層形圧電素子は、小形で低コストであるので
、パルス圧発生弁としての小形化や低コスト化を図るこ
とができる。

前記した場合に、請求項２記載のパルス圧発生弁のよう
に、積層形圧電素子による衝撃力が可動部材を介して前
記弁体に伝達される構造とすると、弁体が積層形圧電素
子による衝撃力を直接受けることがないので、弁体の長
寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるパルス圧発生弁を示す
断面図である。１・・・主弁部、２・・・作動部、３・・・入力ポート、４・・・出力ポート、５・・・弁室、６・・・弁体、７・・・付勢手段、８・・・弁座、８ａ・・弁孔、９・・・可動室、ｌＯ・・・可動板（可動部材）、１１・・・付勢手段、１２・・・積層形圧電素子、１３・・・貫通孔、１４・・・押しピン（可動部材）、１５・・・シール部材、１６・・・作動室。特　許　出　願　人　　株式会社　小金井製作折代　理
　人　弁理士　　筒　井　大　相同　　　　　弁理士　
　　松　　倉　　秀　　実間　　　　　弁理士　　　中
　　野　　敏　　夫第１図

Claims

【特許請求の範囲】１、積層形圧電素子と、この積層形圧電素子による衝撃
力を受けて該積層形圧電素子の変位量より大きな変位量
で拡大変位される弁体と、この変位された弁体を復帰さ
せる付勢手段とを備えていることを特徴とするパルス圧
発生弁。２、前記積層形圧電素子による衝撃力が可動部材を介し
て前記弁体に伝達されることを特徴とする請求項１記載
のパルス圧発生弁。