JPH0193679A - 自動開閉弁 - Google Patents

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うた。

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。

（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、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。

■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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

■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。

■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。

【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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。