JPH0193679A - Automatic opening/closing valve - Google Patents

Automatic opening/closing valve

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JPH0193679A
JPH0193679A JP24894587A JP24894587A JPH0193679A JP H0193679 A JPH0193679 A JP H0193679A JP 24894587 A JP24894587 A JP 24894587A JP 24894587 A JP24894587 A JP 24894587A JP H0193679 A JPH0193679 A JP H0193679A
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JP
Japan
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valve
piezoelectric actuator
plunger
casing
piezoelectric element
Prior art date
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Pending
Application number
JP24894587A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Tsutsui
修 筒井
Hisato Haraga
久人 原賀
Hirobumi Takeuchi
博文 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
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Publication date
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  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To eliminate precision flow control and a retardation mechanism, and miniaturize the valve by enabling a valve disc to be driven by means of a piezoelectric actuator. CONSTITUTION:A one side passage 12 is provided on one side of a casing 10, an other side passage 17 being provided on the other side of the casing. A valve disc 20 is installed in the connection area of these passages 12, 17 so that it can be freely opened and closed with respect to the connections, and the valve disc 20 can be driven by a piezoelectric actuator A. A control unit or an operating unit operates the piezoelectric actuator A to open and close the valve disc 20 at a preset opening, and thus a preset flow of fluid flows from the one side passage 12 to the the other side passage 17.

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。[Detailed description of the invention] (b) Industrial application field The present invention relates to an automatic on-off valve that controls fluid flow.

(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。
(B) Prior Art Conventionally, various types of automatic on-off valves are known, such as electromagnetic on-off valves using solenoids, electric valves driven by motors, and the like.

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。
Such automatic opening/closing valves can be automatically operated using sensors and various switches.

(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うた。
(c) Problems to be solved by the invention However, since the drive source of such conventional automatic on-off valves is a solenoid or motor, it is not possible to perform highly accurate positioning, and it is difficult to precisely control the flow rate. I can't do it.

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。
An object of the present invention is to provide an automatic on-off valve that can solve the above problems.

(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一側流路を設けるととも
に、他側に他側流路を設け、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、同弁体を圧電
アクチュ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。
(d) Means for solving the problem The present invention provides one side flow path on one side of the casing, and provides the other side flow path on the other side, and communicates the one side flow path with the other side flow path. This invention relates to an automatic opening/closing valve characterized in that a valve body is attached to the communication portion so as to be openable and closable, and the valve body can be driven by a piezoelectric actuator.

(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。
(e) Actions and Effects With the configuration described above, the present invention has the following actions and effects.

■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、μ割オーダ或いは号
プμ翔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。
■Since the valve body is configured so that it can be driven by a piezoelectric actuator, the valve body can be advanced or retreated on the order of μ division or μ increase depending on the number of voltage applications, making it possible to precisely adjust the flow rate. can.

■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。
(2) Since the valve body is configured to be driven by a piezoelectric actuator, there is no need to interpose a speed reduction mechanism between the actuator and the valve body, and the overall structure of the automatic opening/closing valve can be made extremely compact.

(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。
(f) Examples The present invention will now be explained in detail based on examples shown in the accompanying drawings.

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、その一端側の一側側壁に
、両端開口のL字状筒体11を突設しており、その内部
にL字状の一側流路12を形成している。
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a casing in the form of a cylindrical box, and the casing 10 has an L-shaped cylindrical body 11 with openings at both ends protruding from one side wall on one end side of the casing 10. An L-shaped one-side flow path 12 is formed.

そして、一側流路12は、その外側開口端12aを給水
配管13と連通している。
The one-side flow path 12 has its outer open end 12 a communicating with the water supply pipe 13 .

一方、一側流路12の内側開口端12bは、ケーシング
10の一端に形成した隔室14と連通している。
On the other hand, the inner open end 12b of the one-side flow path 12 communicates with a compartment 14 formed at one end of the casing 10.

また、ケーシング10の他側側壁には、両端開口のL字
状筒体15が、隔壁16を介して略対称に突設されてお
り、同り字状筒体15内には、L字状の他側流路17が
形成されている。
Further, on the other side wall of the casing 10, an L-shaped cylindrical body 15 with both ends open is protruded approximately symmetrically through a partition wall 16, and inside the L-shaped cylindrical body 15, an L-shaped cylindrical body 15 is provided. The other side flow path 17 is formed.

そして、かかる他側流路17は、その外側開口端17a
は混合水配管18と連通しており、一方、その内側開口
端17bは隔室14と連通している。
The other side flow path 17 has an outer opening end 17a.
communicates with the mixed water pipe 18, while its inner open end 17b communicates with the compartment 14.

さらに、L字状筒体15の内側開口部には、弁座 ′1
9が設けられており、同弁座19には、ケーシング10
内を軸線方向に進退して弁座19と接離し、内側開口端
17bを開閉するダイアフラム弁からなる弁体20が配
設されている。
Further, a valve seat '1 is provided at the inner opening of the L-shaped cylinder 15.
9 is provided, and the valve seat 19 is provided with a casing 10
A valve element 20 is provided which is a diaphragm valve that moves forward and backward in the axial direction to come into contact with and separate from the valve seat 19 to open and close the inner opening end 17b.

さらに、ケーシング10の他端には、圧電アクチュエー
タAが取付られている。
Furthermore, a piezoelectric actuator A is attached to the other end of the casing 10.

そして、各圧電アクチュエータAは、本実施例では、第
1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2o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。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, each piezoelectric actuator A has a plunger movable in a cylindrical actuator casing C having front and rear walls a and b, so that it can move back and forth concentrically and along its axis. d and the same plunger d.
The tip of the plunger 2o can freely come into contact with the rear part of the valve body 2o, and three piezoelectric elements e and f are arranged concentrically on the outer peripheral surface of the plunger d.

gからなる圧電素子組立体Bを配設することによって構
成している。
It is constructed by arranging a piezoelectric element assembly B consisting of g.

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。
The piezoelectric elements e, f, and g are configured to contract when the power is turned on.

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、プランジャd上を
縮み、その軸線方向の全長を短くすることになる。
That is, the piezoelectric elements e and f extend and clamp the plunger d when not energized, and contract and release the plunger d when energized. - side, piezoelectric element g
is extended in the axial direction on the plunger d when it is not energized, and when it is energized, it contracts on the plunger d, shortening its total length in the axial direction.

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。
The plunger d then connects these three piezoelectric elements e and f.
, g can be appropriately controlled to move in the axial direction.

圧電素子e、  fは、第1図及び第2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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric elements e and f are ring-shaped elements formed by laminating a large number of piezoelectric element pieces concentrically around the axis of the plunger d, and the ring is attached to the plunger d. Electrodes are attached to the outside as well as the inside in contact with d, and the ring is configured to contract when a voltage is applied.

また、圧電素子gは、第1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、この両端に電圧を印加することにより、縮む
ように構成されている。
Moreover, as shown in FIGS. 1 and 3, the piezoelectric element g is
It is a cylindrical element formed by laminating a large number of piezoelectric element pieces at right angles to the axis of the plunger d. Electrodes are provided at both ends of the cylinder, and it is configured to contract by applying a voltage to both ends. ing.

さらに、hは圧電素子gの後端と後壁すとの間に介設し
た皿バネ等の弾性体であり、圧電素子e。
Furthermore, h is an elastic body such as a disc spring interposed between the rear end of the piezoelectric element g and the rear wall, and the piezoelectric element 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Bの一体化を図るものである。
The piezoelectric element assembly B is integrated by always elastically pressing f and g toward the front wall a.

なお、上記構成において、圧電素子e、  r、  g
は、円形断面のみでな(、例えば、矩形断面等とするこ
ともでき、また、第4図及び第5図に示す分割片から構
成することもできる。
Note that in the above configuration, piezoelectric elements e, r, g
has not only a circular cross section (for example, it can also have a rectangular cross section, etc.), and can also be composed of divided pieces shown in FIGS. 4 and 5.

以下、かかる圧電素子組立体Bによるプランジャdの移
動について、第6図〜第8図を参照して説明する。
The movement of the plunger d by the piezoelectric element assembly B will be explained below with reference to FIGS. 6 to 8.

第6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、圧型素子eに電圧
を印加して縮め、プランジャdのクランプを解除する。
As shown in FIG. 6, the plunger d is clamped while leaving the piezoelectric element f as it is, and a voltage is applied to the piezoelectric element e to contract it, thereby releasing the clamp on the plunger d.

次に、第7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fがクランプするプランジャdも同一方向
に移動する。
Next, as shown in FIG. 7, when a voltage is applied to the piezoelectric element g to contract it, the piezoelectric element f moves in the direction of the arrow, and the plunger d, which the piezoelectric element f clamps, also moves in the same direction. do.

その後、第8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。
Thereafter, as shown in FIG. 8, when a voltage is applied to the piezoelectric element f to release the clamp of the plunger d and at the same time the voltage applied to the piezoelectric element g is released, the piezoelectric element g extends in the direction of the arrow, and the piezoelectric element f also extends in the same direction.

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
とり主伐に移動することができ、弁体20の開閉量、即
ち、流量を微調整することができる。
After that, by repeating the above operation, plunger d
can be moved gradually with a stroke on the μm order or sub-μm order, and the opening/closing amount of the valve body 20, that is, the flow rate can be finely adjusted.

また、第1図において、21.22は圧電アクチュエー
タAの水密性を高めるために設けたUパツキンである。
Further, in FIG. 1, reference numerals 21 and 22 indicate U seals provided to improve the watertightness of the piezoelectric actuator A.

なお、プランジャdは、圧電素子e+’+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
(、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。
In addition, since the plunger d is clamped many times by the piezoelectric element e+'+g, the linear expansion coefficient is small (hardness, strength, creep resistance and wear resistance are large,
Furthermore, it is desirable to have a material with high processing accuracy, and for example, a material made of a ceramic material can be considered.

ついで、上記構成を有する自動開閉弁の作動を、第1図
を参照して説明する。
Next, the operation of the automatic on-off valve having the above structure will be explained with reference to FIG.

即ち、所望の制御部または操作部を作動して、自動開閉
弁の圧電アクチュエータAを作動させると、弁体20が
設定開度で開閉して、一側流路12から他側流路17へ
設定流量の流体を流すことになる。
That is, when a desired control section or operation section is actuated to operate the piezoelectric actuator A of the automatic opening/closing valve, the valve body 20 opens and closes at the set opening degree, and the flow path 12 from one side flows to the other side flow path 17. Fluid will flow at the set flow rate.

そして、かかる作用において、本実施例においては、弁
体20は圧電アクチュエータA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かつ精密に行うこと
ができる。
In this embodiment, since the valve body 20 is operated by the piezoelectric actuator A, the flow rate can be controlled more reliably and precisely.

以上述べてきた如く、本実施例に係る発明は、以下の作
用及び効果を奏する。
As described above, the invention according to this embodiment has the following functions and effects.

■圧電アクチュエータAによって弁体20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μmのオーダによって弁体20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。
■Since the valve body 20 is configured to be driven by the piezoelectric actuator A, the valve body 20 can be moved forward or backward on the μm order or sub-μm order depending on the number of voltage applications, making it possible to perform precise flow rate adjustment. can.

■圧電アクチュエータAによって弁体20を駆動可能に
構成したので、アクチエエータAと弁体20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。
■Since the valve body 20 is configured to be driven by the piezoelectric actuator A, there is no need to interpose a speed reduction mechanism between the actuator A and the valve body 20, and the overall structure of the automatic opening/closing valve can be made extremely compact. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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図及び第3図は第1図I−■線及びn−n
線による横断面図、第4図及び第5図は他の実施例に係
る圧電素子の横断面図、第6図〜第8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:圧電素子組立体 10:ケーシング    12ニー側流路17:他側流
路     20:弁体 第1図 第7図 日
FIG. 1 is a cross-sectional side view showing the internal structure of the automatic on-off valve according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are line I-■ and n-n in FIG.
4 and 5 are cross-sectional views of piezoelectric elements according to other embodiments, and FIGS. 6 to 8 are diagrams illustrating operating states of the piezoelectric actuator. In the figure, A: piezoelectric actuator B: piezoelectric element assembly 10: casing 12 knee side passage 17: other side passage 20: valve body Fig. 1 Fig. 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、ケーシング(10)の一側に一側流路(12)を設
けるとともに他側に他側流路(17)を設け、一側流路
(12)を他側流路(17)と連通し、同連通部に弁体
(20)を開閉自在に取付け、同弁体(20)を圧電ア
クチュエータ(A)によって駆動可能としたことを特徴
とする自動開閉弁。
1. One side flow path (12) is provided on one side of the casing (10), and the other side flow path (17) is provided on the other side, and the one side flow path (12) is communicated with the other side flow path (17). An automatic opening/closing valve characterized in that a valve body (20) is attached to the communication portion so as to be openable and closable, and the valve body (20) can be driven by a piezoelectric actuator (A).
JP24894587A 1987-09-30 1987-09-30 Automatic opening/closing valve Pending JPH0193679A (en)

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JP24894587A JPH0193679A (en) 1987-09-30 1987-09-30 Automatic opening/closing valve

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JP24894587A JPH0193679A (en) 1987-09-30 1987-09-30 Automatic opening/closing valve

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