JPH0193678A

JPH0193678A - 自動開閉弁

Info

Publication number: JPH0193678A
Application number: JP62248944A
Authority: JP
Inventors: Osamu Tsutsui; 修筒井; Hisato Haraga; 久人原賀; Hirobumi Takeuchi; 博文竹内
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-04-12

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、流体の流れを制御する自動開閉弁に関する。

（ロ）従来の技術従来、かかる自動開閉弁としては各種形態ものが知られ
ており、例えば、ソレノイドを用いた電磁開閉弁や、モ
ータ駆動の電動弁等がある。

そして、かかる自動開閉弁は、センサや各種スイッチを
用いて、自動的に作動させることができる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点しかし、かかる従来の自動開閉弁は、駆動源がソレノイ
ドやモータであるため、高精度の位置決めを行うことが
できず、流量制御を精密に行うことができなかった。

本発明は、上記問題点を解決することができる自動開閉
弁を提供することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、ケーシングの一側に二つの一側流路を設ける
とともに、地側に一つの他側流路を設け、一側流路を他
側流路と連通し、同連通部に弁体を開閉自在に取付け、
同弁体をともに圧電アクチエエータによって駆動可能と
したことを特徴とする自動開閉弁に係るものである。

（ホ）作用及び効果以上述べてきた構成により、本発明は、以下の作用及び
効果を奏する。

■圧電アクチュエータによって弁体を駆動可能に構成し
たので、電圧の印加回数に応じて、μｍオーダ或いはサ
ブμ曙のオーダによって弁体を進、　退することができ
、精密な流量調整を行うことができる。

■圧電アクチュエータによって弁体を駆動可能に構成し
たので、アクチュエータと弁体との間に減速機構を介在
させなくてもよく、自動開閉弁の全体構造を著しくコン
パクトにすることができる。

（へ）実施例以下、添付図に示す実施例に基づいて、本発明を詳説す
る。なお、本実施例は、本発明に係る自動開閉弁を湯水
混合栓として用いた場合を示して゛　　いる。

第１図において、１０は円筒状の箱体をなすケーシング
であり、同ケーシング１０は、その−例側壁に、二つの
両端開口の筒体１１．１２を突設しており、その内部に
一側流路１３．１４を形成している。

そして、一側流路１３．１４は湯水混合栓の給水流路及
び給湯流路として機能するものであり、その外側開口端
１３ａ、１４ａは、それぞれ給水配管１５と給湯配管１
６と連通している。

一方、一側流路１３．１４の内側開口端１３ｂ、　１４
ｂは、それぞれ、ケーシングｌＯの両端に形成した隔室
１７゜１８と連通している。

また、ケーシング１０の他側側壁には、両端開口の１字
状筒体１９が突設されており、同丁字状筒体１９内には
、１字状の他側流路２０が形成されている。

そして、かかる他側流路２０は、湯水混合栓の混合水流
路として機能するものであり、その外側開口端２０ａは
、混合水配管２１と連通しており、一方、その内側二股
状開口端２０ｂ、　２０ｃは隔室１７．１８と連通して
いる。

さらに、１字状筒体１９の内側二股状開口部には、それ
ぞれ弁座２２．２３が設けられており、同弁座２２．２
３には、ケーシング１０内を軸線方向に進退して弁座２
２．２３と＠離し、内側二股状開口端２０ｂ、２Ｑｃを
開閉するダイアフラム弁からなる弁体２４，２５が配設
されている。

さらに、ケーシング１０の両端には、それぞれ圧電アク
チュエータＡ、Ｂが取付られている。

そして、各圧電アクチュエータＡ、Ｂは、本実施例では
、第２図に示すように、前後壁ａ、ｂを具備する筒状の
アクチュエータケーシングＣ内に、同心円的にかつ軸線
に沿って進退自在にプランジャｄを取付け、同プランジ
ャｄの先端を弁体２４゜２５の後部と当接自在となし、
さらに、プランジャｄの外周面上に、同心円的に、三つ
の圧電素子ｅ。

ｆ、　　ｇからなる圧電素子組立体Ｃを配設することに
よって構成している。

そして、この圧電素子ｅ、ｆ、ｇは、電源をオンした際
に縮むように構成されている。

即ち、圧電素子ｅ、ｆは、通電していない状態では伸び
てプランジャｄ、をクランプするとともに、通電状態で
は縮んでプランジャｄを解除する。−方、圧電素子ｇは
、通電していない状態ではプランジャｄ上を軸線方向に
伸びた状態にあり、通電状態では、プランジ中ｄ上を縮
み、その軸線方向の全長を短くすることになる。゛そして、プランジャｄは、かかる三つの圧電素子ｅ、ｆ
、ｇを適当に制御することにより、軸線方向に移動する
ことができる。

圧電素子ａ、ｆは、第２図及び第３図に示すように、多
数の圧電素子片をプランジ中ｄの軸芯廻りに同心円的に
積層して形成したリング状の素子であり、リングがプラ
ンジャｄと接する内側と同様に外側に電極が取付えられ
ており、電圧が印加されると、このリングが収縮するよ
うに構成されている。

また、圧電素子ｇは、第２図及び第４図に示すように、
多数の圧電素子片をプランジャｄの軸芯と直角に積層し
て形成した円筒状の素子で、円筒の両端に電極が設けら
れており、この両端に電圧が印加することにより、縮む
ように構成されている。

さらに、ｈは圧電素子ｇの後端と後壁６との間に介設し
た皿バネ等の弾性体であり、圧電素子ｅ。

ｆ、ｇを常時前壁ａに向けて弾性的に押圧して圧電素子
組立体Ｃの一体化を図るものである。−なお、上記構成
において、圧電素子ｅ、ｆ、ｇは、円形断面のみでなく
、例えば、矩形断面等とすることもでき、また、第５図
や第６図に示す如く分割片から構成することもできる。

以下、かかる圧電素子組立体Ｃによるプランジャｄの移
動について説明する。

第７図に示すように、圧電素子ｆをそのままにしてプラ
ンジャｄをクランプさせるとともに、圧電素子ｅに電圧
を印加して縮め、プランジャｅのクランプを解除する。

次に、第８図に示すように、圧電素子ｇに電圧を印加し
て縮めると、圧電素子ｆが矢印方向に移動し、これに伴
って圧電素子ｒがクランプするプランジャｄも同一方向
に移動する。

その後、第９図に示すように、圧電素子ｆに電圧を印加
してプランジャｄのクランプを解除するとともに圧電素
子ｇに加えていた電圧を解除すると、圧電素子ｇは矢印
方向に伸び、圧電素子ｆも同一方向に伸びる。

その後、上記動作を繰り返すことにより、プランジャｄ
を、μｍオーダ或いはサブμｍオーダのストロークで尺
とり生状に移動することができ、弁体２４，２５の開閉
量、即ち、混合水の混合割合を微調整することができる
。

なお、第１図において、４０は他側流路２０内に設けた
温度センサであり、混合水の温度を検出し、検出値を制
御部にフィードバックして、制御部に検出値に基づいて
自動開閉弁の両圧電アクチュエータＡ、Ｂを作動させ、
適温制御をさせるものである。

また、第２図において、４１．４２は圧電アクチュエー
タＡ、Ｂの水密性を高めるために設けたＵパツキンであ
る。

なお、プランジャｄは、圧電素子ｅ＋　　ｆ＋　　ｇに
よって多数回クランプされるものであるため、線膨張係
数が小さく、硬度、強度、耐クリープ性及び耐摩耗性が
大きく、さらに、加工精度が高いものが望ましく、例え
ば、セラミック素材としたものが考えられる。

ついで、上記構成を有する自動開閉弁の作動を、湯水開
閉弁として用いた場合を参照して具体的に説明する。

即ち、温度センサ４０からの検出値を制御部にフィード
バックして、制御部に検出値に基づいて自動開閉弁の両
圧電アクチエエータ＾、Ｂをそれぞれ別個に作動させる
と、弁体２４．２５が設定開度で開閉して、一側流路１
３．１４から他側流路２０に流れる給水量と給湯量を一
定の混合割合で混合することができる。

そして、かかる作用において、弁体２４，２５は圧電ア
クチエエータＡ、Ｂによって作動するようにしているの
で、流量制御をより確実に行うことができ、適温制御を
より確実に行うことができる。

なお、本実施例では、自動開閉弁を湯水混合栓として用
いたが、自動開閉弁は他の用途にも使用可能なものであ
り、例えば、他側流路から一側流路に向けて流体を分岐
させる場合にも用いることができる。

以上述べてきた如（、本実施例に係る発明は、以下の作
用及び効果を奏する。

■圧電アクチエエタ＾、Ｂによって弁体２４．２５を駆
動可能に構成したので、電圧の印加回数に応じて、μｍ
オーダ或いはサブμ細のオーダによって弁体２４．２５
を進退することができ、精密な流量調整を行うことがで
きる。

■圧電アクチエエタＡ、Ｈによって弁体２４，２５を駆
動可能に構成したので、アクチエエータ＾、Ｂと弁体２
４　、２５との間に減速機構を介在させなくてもよく、
自動開閉弁の全体構造を著しくコンパクトにすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動開閉弁の内部構造を示す断面
側面図、第２図は要部拡大説明図、第３図と第４図は第
２図ｔ−ＬＸ線及びｎ−ｎ線による横断面図、第５図及
び第６図は他の実施例の圧電素子の横断面図、第７図〜
第９図は圧電アクチュエータの作動状態説明図である。図中、Ａ：圧電アクチュエータＢ：圧電アクチュエータＣ：圧電素子組立体ｌＯ二ケーシング　　　　１３ニー側流路ｌ４ニー側流
路　　　　　２０：他側流路２４：弁体　　　　　　　
２５：弁体特許出願人　　　東陶機器株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１、ケーシング（１０）の一側に二つの一側流路（１３
）（１４）を設けるとともに、他側に一つの他側流路（
２０）を設け、一側流路（１３）（１４）を他側流路（
２０）と連通し、同連通部に弁体（２４）（２５）を開
閉自在に取付け、同弁体（２４）（２５）をそれぞれ圧
電アクチュエータ（Ａ）（Ｂ）によって駆動可能とした
ことを特徴とする自動開閉弁。