JPH0220548Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は圧電素子弁に関し、特に核融合装置の
ガス注入装置において、核融合装置用真空容器内
に原料ガスを注入するための圧電素子弁に関す
る。

従来の技術 この種の圧電素子弁は、圧電素子、シールゴ
ム、弁座、セラミツクス台、調整バネ等から構成
され圧電素子に電圧を印加することにより圧電素
子に保持されたシールゴムは調整ばねの力に抗し
て弁座から引き離され、そのときシールゴムと弁
座との間に生じる間隙を通つてガスが流出し、圧
電素子への電圧がOVになれば、シールゴムは弁
座に着座しガス流は遮断され、上記電圧の印加が
パルス波形で行われるように構成されている。従
来の圧電素子弁はシールゴムの材質としてふつ素
ゴムを使用し、また弁座にはステンレス鋼を使用
していた。

考案が解決しようとする問題点 ところで、圧電素子の不使用時には、シールゴ
ムは弁座に当接されているので、両者は加圧下に
おいて衝合状態にあり、したがつて経済的には一
般汎用ゴムに比べ耐熱性、耐油性に優れているふ
つ素ゴムであつても弁座に粘着する傾向を生じる
とともに歪みの残留による変形を避けられなかつ
た。

一方、核融合装置に使用する圧電素子弁は、事
前に測定しておいた流量一電圧特性に基づき設定
流量をパルス波形で導入する駆動方式により設定
流量と実際流量とを一致させようとするものであ
るから、圧電素子弁の流量−電圧特性は経時変化
をせず常に一定不変であることが極めて重要なこ
とである。

本考案は上記の点に鑑み、圧電素子弁の流量−
電圧特性に対する再現性性能を向上させることを
目的とするものである。

問題を解決するための手段 本考案は、そのためにシールゴムと弁座との当
接面における粘着現象、永久歪みに基づく変形等
に着目し、これを極力軽減するため、多数かつ多
種にわたる実験を繰返した結果、シールゴムの材
質として圧縮処理を行つたニトリルゴムを採用す
るとともに、シールゴムおよび弁座のいずれか一
方または両方の当接面にふつ素樹脂コーテイング
を行うこととし、両者を組合わせることにより再
現性性能の極めて良好な圧電素子弁を得ることを
可能にしたものである。

作 用 本考案の圧電素子弁は、圧電素子３に電圧を印
加することにより圧電素子３が第１図で左方向に
変位し、それに伴い圧電素子３に接着したシール
ゴム１と弁座２の間に隙間ができ、ガスが流れ、
また圧電素子３への電圧をもとにOVにすれば圧
電素子３の変位がもとに戻りシールゴム１と弁座
２の間でシールが保たれることとなる。シールゴ
ム１に使用する材料としてニトリルゴムを採用す
るとともに永久ひずみを最小にするよう圧縮処理
がされており、更に弁座２の当接面には粘着防止
のためのふつ素樹脂膜４がコーテイングされてい
るので非常に良い再現性性能が得られる。なおふ
つ素樹脂膜４のコーテイングは弁座２の当接面だ
けでなくシールゴム１の当接面のいずれか一方も
しくは両方に適宜施される。

実施例 次に本考案の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図は、第２図の要部断面図であり、シール
ゴム１はニトリルゴムを圧縮処理したものであつ
て、圧電素子３に通常は接着により保持されてお
り、一方弁座２は例えばステンレス鋼からなり、
シールゴム１との少くとも当接面またはその周面
を含む当接面にはふつ素樹脂膜４のコーテイング
が施されている。このふつ素樹脂膜はシールゴム
側の当接面にコーテイングすることもでき、また
は両者にともに施すことも可能である。

第２図は、核融合装置用真空容器（図示しな
い）内に原料ガスを注入するための圧電素子弁の
全体図を示し、それぞれ核融合装置用真空容器側
およびガス供給側に連通する管を固着した出口側
フランジ１９および入口側フランジ９は両フラン
ジ周縁でボルト連結されており、出口側フランジ
１９は出口側側壁を形成している。出口側フラン
ジ１９の内壁には中心に通路が穿設され、頭部を
截頭円錐形に形成した弁座２がボルトで固着され
ており、出口側フランジ１９には電流導入端子１
６が設置されている。圧電素子３は中心にシール
ゴム１を接着し、シールゴム１は圧電素子３を弁
座２に対して絶縁するとともに圧電素子３に対す
る印加電圧の有無により弁座２との間隙を開また
は閉とする弁体を構成する。シールゴム１は高温
下または常温で圧縮処理を施したニトリルゴムか
らなり、アクリルニトリルとブタジエンとの組成
割合は耐老化性、耐摩耗性等を考慮し適宜選定さ
れる。シールゴム１と通常はステンレスからなる
弁座２との当接面のいずれか一方または両方には
ふつ素樹脂膜コーテイングが施されている。圧電
素子３はシールゴム１の反対側同位置に、後述す
るスプリング１４またはスプリングホルダ１０に
対し絶縁するためのゴムシート１１を接着してい
る。

圧電素子３は環状の絶縁板６および絶縁板６上
に円周方向にほぼ等間隔に配置されている３個の
扇形押し板７により周縁を挟持され絶縁板６側か
ら挿通するボルト２０に嵌挿したナツトと押し板
７との間に介装されたスプリング１５により圧着
固定されており、ロツクピン１７はナツトのゆる
み止めである。スプリングホルダ１０は圧電素子
３を弁座２側に押圧するスプリング１４を調整可
能に備えており、中心から放射方向に延びる保持
腕を有する。絶縁板６およびスプリングホルダ１
０を出口側フランジ１９に固定するため、出口側
フランジ１９内面に順次環状の調整板５、環状の
絶縁板６、絶縁リング８およびスプリングホルダ
１０の保持腕を重合し、ボルトで調整座１８に固
着している。

第３図および第４図は本考案による圧電素子弁
および従来例による圧電素子弁の試験結果を対比
して示す図表であつて、いずれもそれぞれ同一圧
電素子弁について異つた日に４回試験を行い、
（第３図では12月28日、翌年の１月７日、２月21
日、３月７日計４回、第４図では４月23日、４月
28日、８月２日、８月22日の計４回）経時的に電
圧−流量特性がいかに変化したかを示したもので
ある。第３図によれば本件考案による圧電素子弁
を実施した場合、ほぼ経時変化が無視できる程度
でしかなく、しかもどの特性も明確に線型性を示
すのに対し、第４図によれば従来の圧電素子弁が
経時変化が甚だしいばかりでなく線型性について
も正確さを期待できないことがわかる 考案の効果 以上の通り、本考案によれば、シールゴム１を
構成するニトリルゴムは永久ひずみが最小になる
ように圧縮処理が施してあり、さらに、弁座２ま
たはシールゴム１には粘着防止のためのふつ素樹
脂膜がコーテイングされているので優れた再現性
性能を得ることができるばかりでなく、個々の電
圧−流量特性も明確な線型性を示し、設定流量に
対する印加電圧を容易かつ正確に決定し得ること
ができるようになつたものであり、原料ガスの注
入が再現性の劣化により正確さを欠き、運転の失
敗を招くおそれがなく、ひいては大電力を消費す
る運転が効率よく行なわれるので、電力の節約に
寄与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の要部の拡大断面図、第２図は
本考案の一実施例を示す全体縦断面図、第３図は
本考案による電圧−流量線図、第４図は従来例の
電圧−流量線図、第５図は第２図におけるＡ矢視
図である。 １……シールゴム、２……弁座、３……圧電素
子、４……ふつ素樹脂膜、６……絶縁板、７……
押え板、９……入口側フランジ、１０……スプリ
ングホルダ、１４……スプリング、１６……電流
導入端子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 核融合装置用真空容器内に原料ガスを注入する
   圧電素子弁において、弁座に当接するシールゴム
   は圧縮処理されたニトリルゴムからなり、該シー
   ルゴムと弁座の当接面のいずれか一方または双方
   にふつ素樹脂コーテイングを施してなる圧電素子
   弁。