JPH0221665Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電歪素子に設けられた弁体で直接弁
座の開閉を行なう電子弁、さらに詳しく言えば、
前記電歪素子を可撓性のある袋状体に被覆して、
水分、油分あるいは急激な温度変化等から保護す
るようにした電子弁に関する。

〔従来技術〕

空気圧回路に用いられている方向制御弁として
電歪素子を用いて弁座を直接開閉する電子弁が注
目されている。

まず、本件出願人が既に提案している電子弁の
基本構成を説明する。第３図は電子弁の基本構成
を示す断面図、第４図はその電子弁に用いられて
いる電歪素子の例を示した斜視図である。

弁本体１は中央部に上方が開口した空気空間１
００が形成されている。また、本体１にはインポ
ートIN、アウトポートOUT、排気ポートEXH
が設けられている。インポートINは、流路１０
１を介して円環状の空気空間１０２に連通してい
る。アウトポートOUTは、空気空間１００に直
接連通している。排気ポートEXHは流路１０６
を介して円環状の空気空間１０７に連通してい
る。

本体１には弁座部材１１，１２が設けられてい
る。弁座部材１１，１２は先端に弁座１１ａ，１
２ａを有する円筒形の部材であつて、円筒外周に
ねじ部１１ｂ，１２ｂが設けられている。弁座部
材１１，１２の後端は埋金１３，１４で封止され
ており、内部に空気空間１０４，１０９を形成
し、空気空間１０４，１０９には外周の空気空間
１０２，１０７にそれぞれ連通する流路１０３，
１０８と弁座１１ａ，１２ａの開口に連通する流
路１０５，１１０が設けられている。弁座部材１
１，１２には永久磁石２１を位置決め固定するた
めの押圧面１１ｃ，１２ｃが設けられている。

弁座部材１１，１２はＯリング９１，９１ａ，
９２，９２ａを介して本体１に気密を保ちなが
ら、ねじ部１１ｂ，１２ｂで位置決め固定されて
いる。このとき、インポートINに連通する空気
空間１０２は弁座部材１１の流路１０３、空気空
間１０４、流路１０５介して本体１の空気空間１
００に連通する。同様に、排気ポートEXHに連
通する空気空間１０７は弁座部材１２の流路１０
８、空気空間１０９、流路１１０を介して本体１
の空気空間１００に連通する。なお、弁座部材１
１，１２の弁座１１ａ，１２ａは対面して設けら
れている。

電歪素子３は、第４図ａに示すように２枚の圧
電磁器３１，３２と異種材料からなる金属板３３
とを貼り合わせたバイモルフ構造を有する素子で
ある。圧電磁器３１，３２の表面には焼付により
銀電極が設けられている。圧電磁器３１，３２は
圧電係数の比較的大きなものが適しており、例え
ばチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）系の磁器が用
いられる。金属板３３は電極として用いられてお
り、例えば黄銅が適している。第４図ｂのように
電歪素子３を２枚重ね合せれば、歪による力を２
倍にすることができる。

電歪素子３はリード線６に接続されており、２
枚の圧電磁器の表面側および金属板３３側に半田
付けされている。リード線６には抵抗体７が接続
されている。電歪素子３の上端とリード線６と抵
抗体７との接続部は高分子材料８により一体的に
モールドされている。これは電歪素子３の高速作
動に対して接触不良や断線などの事故を防止して
バルブの信頼性を向上させるためである。抵抗体
７が挿入されているのは、非導通にしたときには
電歪素子３に蓄積された電荷を放電して、電歪素
子３を復帰しやすくするためである。蓋５４はね
じ５５，５５で本体１に固定され、蓋５４の中央
部はブツシユ５３で封止されている。電歪素子３
の先端には弁体４１，４２が弁座部材１１，１２
の弁座１１ａ，１２ａに対面して設けられてい
る。素子ホルダ５１は空気空間１００の上部と外
部との空気をシールし、さらに高分子材料８で完
全にシールした。素子ホルダ５１はゴム等の弾性
体で電歪素子３に沿つた長方形に形成され、本体
１に嵌装されている。これはバルブ形状を小さく
して、空気空間１００の容量を小さくし負荷の応
答性を向上させるためである。

空気空間１００の下面には案内凹溝１０が設け
られており、その案内凹溝１０には永久磁石２１
が載置されている。永久磁石２１は上面と両側面
の角には弁座部材１１，１２の押圧面１１ｃ，１
２ｃに押圧される傾斜面２１ａ，２１ｂが設けら
れており、下面には本体１の案内凹溝１０と嵌合
する凸部２１ｃが設けられている。一方、電歪素
子３の下端には永久磁石２２が貼着されている。
永久磁石２１，２２の極性は、互いに反発するよ
うに配置されている。永久磁石２１，２２の力が
電歪素子３の力を越えないように両磁石間の間隙
と永久磁石の磁極の強さが決定されている。永久
磁石２１，２２はゴム永久磁石が用いられてい
る。永久磁石２１にゴム永久磁石を用いる理由
は、主に弁座部材１１，１２の押圧面１１ｃ，１
２ｃでゴム永久磁石２１を挟持して固定するた
め、位置決め調整時に撓み代を与えて寸法誤差を
吸収するのに弾性が必要となるためである。ま
た、ゴム永久磁石を用いれば、錆防止の役割も果
たす。永久磁石２２にゴム永久磁石をを用いる理
由は、主に電歪素子３との接着性がよく取付やす
いからである。

つぎに、本考案の電子弁の実施例の動作を説明
する。

リード線６に通電されていないときには、電歪
素子３は歪んでいないので、電歪素子３に設けら
れている弁体４１が弁座１１ａを閉じている。こ
のとき、永久磁石２２は永久磁石２１との反発力
と吸引力で弁座１１ａの押圧力を増している。こ
のため、インポートINから流路１０１、空気空
間１０２、流路１０３、空気空間１０４、流路１
０５を介して供給される空気圧は遮断されてい
る。

いま、リード線６に通電されたとすると、電歪
素子３は右側に歪む。電歪素子３の歪により永久
磁石２２が永久磁石２１と釣合う点を過ぎると永
久磁石２２が永久磁石２１に反発されて、電歪素
子３の歪と永久磁石２１，２２の反発力と吸引力
により右側に瞬時に移動する。したがつて、電歪
素子３に設けられている弁体４１は弁座１１ａを
開き、弁体４２が弁座１２ａを閉じる。このた
め、インポートINから流路１０１、空気空間１
０２、流路１０３、空気空間１０４、流路１０５
を介して供給されてきた空気圧は、空気空間１０
０を通り、アウトポートOUTに流れる。

リード線６への通電が停止されると、電歪素子
３は自らの剛性により元の状態に復帰する。電歪
素子３の歪により永久磁石２２が永久磁石２１と
釣合う点を過ぎると永久磁石２２が永久磁石２１
に反発および吸引されて、電歪素子３の剛性と永
久磁石２１，２２の反発力と吸引力により左側に
瞬時に移動する。したがつて、弁体４１が弁座１
１ａを閉じ、弁体４２が弁座１２ａを開く。この
ため、アウトポートOUTからの空気圧は、空気
空間１００、流路１１０、空気空間１０９、流路
１０８、空気空間１０７、流路１０６を介して排
気ポートEXHから排気される。

〔考案が解決しようとしている問題点） このような電子弁に用いられている電歪素子に
動作流体の中に含まれている水分、油分あるいは
ゴミ等が付着すると、つぎのような不都合が生ず
る。

水分が付着した場合には、絶縁抵抗が低下し、
駆動時に必要以上の電力を消費する。また、セラ
ミツク素子の内部に水分がしみ込んだ場合には、
印加電圧によつて生ずる内部電束密度が乾燥時よ
りも低下するため、圧電諸特性が低下する。さら
に、電極が純銀のため酸化腐食のの危険性があ
る。さらにまた、銀電極間に水分があると、その
両端に直流電圧を長時間加えた場合、電気分解に
似た現象であるシルバー・マイグレーシヨン（銀
結晶の成長移動現象）が生じ、両電極間がシヨー
トする危険性がある。

油分が付着した場合には、油に混入している不
純分により前述の水分と同じような悪影響が生ず
る。ゴミの場合にも、そのゴミが水分を吸収し、
同様の悪影響がある。ゴミが金属粉のように導電
性がある場合には、電極間シヨートの危険性があ
る。

また、動作流体に急激な温度変化があつた場合
には、電歪素子に悪影響を与えていた。つまり、
温度が高くなつた場合でも圧電体のキユーリ点以
下で使用することが必要であり、アクチユエータ
の場合は接着層があるため高温でも100℃以下で
使用することが望ましいからである。

このような問題点を解決するために、電歪素子
に樹脂塗装をすることも考えられるが、歪に対す
る自由度が阻害される恐れがあるとともに、エア
シールが厄介であるという欠点があつた。

本考案は、水分、油分あるいは急激な温度変化
から電歪素子を保護することができる電子弁を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本考案による電子
弁は、第１のポートが空気空間に向かう第１の弁
座に第２のポーが前記第１の弁座に対向する第２
の弁座に第３のポートが前記空気空間にそれぞれ
接続されている弁本体と、先端が前記第１および
第２の弁座を越えるように前記本体に基部で固定
されているバイモルフ構造の電歪素子と、前記電
歪素子にかぶせられ基部で密封された耐水性、耐
油性および断熱性の可撓性の袋状体と、前記第１
および第２の弁座に対面するように前記袋状体を
介して前記電歪素子に設けられた第１および第２
の弁体とからなり前記電歪素子を駆動して第１お
よび第２の弁座を開閉することにより動作流体の
方向を切換えるように構成されている。

（実施例） 以下、図面等を参照して本考案をさらに詳しく
説明する。

第１図は本考案による電子弁の実施例を示した
断面図、第２図は本考案による電子弁に用いられ
る袋状体の一例を示した斜視図である。なお、前
述の基本構成と同様の部分には同一の符号が付し
てある。

電歪素子３は、第１図に示すように袋状体３０
で被覆されている。

袋状体３０は、第２図に示すように、袋部３０
ａと、鍔部３０ｂと、リブ３０ｃとから構成され
ている。

袋部３０ａは電歪素子３を密着して覆うための
ものである。袋部３０ａき厚さは0.3mm位が最適
である。なお、袋部３０ａに弁体４１，４２を一
体に形成してもよい。

鍔部３０ｂは袋部３０ａを本体１に取り付ける
ためのものである。

リブ３０ｃは鍔部３０ｂの本体１側に設けられ
ている。リブ３０ｃは長手方向に両側に２条ずつ
設けられており、短手方向には両側に１条ずつ設
けられている。リブ３０ｃが設けられているの
は、本体１との滑り止めになるとともに、気密を
保持するためである。

袋状体３０の材質は、耐水性、耐油性、断熱性
のある可撓性の材料であればよい。本実施例で
は、袋状体３０はゴム製の袋が用いられている。

なお、ゴムには硫黄分が入つていないことが必
要である。この理由は、圧電素子の銀電極が、硫
黄と化合して硫化銀となるからである。硫化銀は
導電性がないので電極としての役目を果たさなく
なつてしまう。

つぎに、袋状体３０の組立手順を説明する。

先端に永久磁石２２が貼着されている電歪素子
３を袋状体３０に挿入し、袋状体３０の両側の表
面に弁体４１，４２を貼着する。永久磁石２２は
電歪素子３に接着により固定されるが、さらにそ
の固定を保護するために、袋状体３０の中に入れ
てある。

この袋状体３０の袋部３０ａを本体１の空気空
間１００に挿入し、鍔部３０ｂのリブ３０ｃを本
体１側に対向して配置し、上側から押え具５６で
押さえる。電歪素子３の充電部および抵抗体７は
高分子材料８で一体にモールドされる。

（考案の効果） 以上詳しく説明したように、本考案によれば、
電歪素子を耐水性、耐油性、断熱性のある可撓性
のある袋状体に挿入してあるので、電歪素子を水
分、油分および急激な温度変化から保護すること
ができ、前述の不都合はすべて解消することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による電子弁の実施例を示した
断面図、第２図は本考案による電子弁に用いられ
る袋状体の一例を示した斜視図である。第３図は
電子弁の基本構成を示す断面図、第４図はその電
子弁に用いられている電歪素子の例を示した斜視
図である。 １……本体、１０……案内凹溝、１１，１２…
…弁座部材、１１ａ，１２ａ……弁座、１１ｂ，
１２ｂ……ねじ部、１１ｃ，１２ｃ……押圧面、
２１，２２……永久磁石、３……電歪素子、３０
……袋状体、３１，３２……圧電磁器、３３……
金属板、４１，４２……弁体、５１……素子ホル
ダ、５３……ブツシユ、５４……蓋、５５……ね
じ、５６……押え具、６……リード線、７……抵
抗体、８……高分子材料、９１，９１ａ，９２，
９２ａ……Ｏリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 第１のポートが空気空間に向かう第１の弁座に
   第２のポートが前記第１の弁座に対向する第２の
   弁座に第３のポートが前記空気空間にそれぞれ接
   続されている弁本体と、先端が前記第１および第
   ２の弁座を越えるように前記本体に基部で固定さ
   れているバイモルフ構造の電歪素子と、前記電歪
   素子にかぶせられ基部で密封された耐水性、耐油
   性および断熱性の可撓性の袋状体と、前記第１お
   よび第２の弁座に対面するように前記袋状体を介
   して前記電歪素子に設けられた第１および第２の
   弁体とからなり前記電歪素子を駆動して第１およ
   び第２の弁座を開閉することにより動作流体の方
   向を切換えるように構成した電子弁。