JPH0378512B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、液圧シリンダ等の流体圧アクチエー
タへの作動流体の供給用回路内に用いられる流体
制御弁で、詳しくは、電気信号によつて開閉する
流体制御弁に関するものである。

従来の技術 従来のこの種の流体制御弁は第４図に示すよう
になつていて、入力ポートａと出力ポートｂとの
間に介装したポペツト弁ｃの作動杆ｄがソレノイ
ドｅ内に延設した構成となつていて、ソレノイド
ｅに通電することによりばねｆに抗してポペツト
弁ｃが開となり、上記通電を断つとばねｆにより
閉となるようになつている。

また上記ソレノイドによるもののほかに、圧電
素子を多数枚積層し、この各圧電素子の累積変形
によりポペツト弁を作動するようにしたものもあ
る。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の構成の流体制御弁にあつては、ソレ
ノイドによる電磁駆動方式であるため、高出力を
得るためにはコイルの巻数を増やすか、電流値を
増やす必要があるが、これではインダクタンスが
増加してしまい、応答速度が制限されてしまう。

また積層型圧電素子による駆動方式では、応答
速度は高くなるが、ストロークを大きくとるため
に素子の積層枚数を多くしたり、断面積差を利用
した流体式の変位増幅機構を組込んだりしなけれ
ばならないため、弁全体が大型化するという問題
があつた。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は上記のことにかんがみなされたもの
で、作動流体の高速制御ができ、また作動に要す
る消費電力をソレノイドによる電磁駆動方式に比
較して極めて少なくすることができ、さらに積層
型圧電素子を用いた場合に比較してバルブストロ
ークが大きな流体制御弁を小型化、及び構成の簡
素化を図ることができるようにし、さらに、ポペ
ツトを大きな剛性力でもつて支持でき、バルブボ
デイ内に流れる流体に乱流が生じたとしても、ポ
ペツト弁が軸方向及び軸直角方向のいずれへもふ
らつくことがなく、常に正確な流量制御を行なう
ことができるようにした流体制御弁を提供しよう
とするもので、その構成は、流入ポートと流出ポ
ートとを有するバルブボデイの上記流出ポートの
内側開口部に、ポペツトにて開閉する弁座を設
け、上記ポペツトに、細板状で、かつ通電するこ
とにより板厚方向に湾曲変形する複数個のバイモ
ルフ型の圧電素子を、それぞれの一端をポペツト
に固着して等間隔の放射状に結合し、この各圧電
素子の他端部をバルブボデイに上記弁座７を中心
とする同心円上等間隔に設けた支持台に固着した
構成となつており、圧電素子に通電することによ
り、圧電素子が板厚方向に湾曲してポペツトを開
動あるいは閉動して弁座が開閉される。

実施例 本発明の実施例を第１図、第２図に基づいて説
明する。

図中１はバルブボデイであり、このバルブボデ
イ１はベースプレート２とカバー３により構成さ
れ、この両部材はシール４により気密に結合され
ている。カバー３には流入ポート５が、またベー
スプレート２には流出ポート６が設けられてお
り、これらはそれぞれ外部回路に接続されてい
る。またベースプレート２の内側には上記流出ポ
ート６のバルブボデイ１の内側開口部となる弁座
７が設けてある。そしてこの弁座７を中心とする
同心円上等間隔に４個の支持台８が設けてある。

９は上記弁座７に対向するポペツトであり、こ
のポペツト９には４個のバイモルフ型の圧電素子
１０の一端部が円周方向等間隔位置に放射状に固
着されている。そしてこの各バイモルフ型の圧電
素子１０の他端部が上記支持台８に固着されてい
る。各圧電素子１０の他端にはリード線１１がモ
ールド１２にて接続されている。このバイモルフ
型の圧電素子１０は第３図に示すように、２枚の
圧電板１２ａ，１２ｂを中央電極１３を介して貼
り合わせ、さらに両圧電板１２ａ，１２ｂの外面
に表面電極１４ａ，１４ｂを焼きつけ固着した構
成となつており、両電極１３，１４ａ，１４ｂに
電圧を加えることにより、厚み方向の一側部が長
さ方向に縮み、他方が伸びて全体として厚さ方向
に湾曲変位するようになつている。上記実施例で
はこのバイモルフ型の圧電素子１０は、通電する
ことにより上方へ湾曲されるようになつている。
なおこの実施例では、圧電板の表面電極１４ａ，
１４ｂ及び中央電極１３は漏電防止のための絶縁
材でコーテイングしてある。

上記構成において、リード線１１に通電されて
いないときには圧電素子１０は歪んでいないの
で、ポペツト９は弁座７に着座してこれを閉じて
いる。

リード線１１に通電すると、圧電素子１０は上
方へ湾曲してポペツト９を上動させ、弁座７は開
となり、流入ポート５からバルブボデイ１内に供
給された流体が流出ポート６へ流れる。

リード線１１への通電を停止すると、圧電素子
１０は自らの剛性により元の状態に復帰してポペ
ツト９は下動して弁座７が閉じられる。

上記した実施例では断、続切換弁として説明し
たが、圧電素子１０に印加する電圧を制御するこ
とによりポペツト９の開度を調整し、流量制御弁
とすることも可能である。

またポペツト９を作動する圧電素子１０の数は
限定されないが、２個以上は必要である。

さらに、上記実施例では、ポペツト９と弁座７
の材質をそれぞれ金属を想定しているが、シール
性が良好でない場合は、一方の材質を樹脂等に変
えてもよい。

耐久性に関し、素子体の寿命は、許容電界
400V／mm以内で10⁷回以上であることが確認され
ている。またDC100Vで駆動時の定格電流は１ｍ
Ａ以下である消費電力も極めて小さい。

発明の効果 本発明によれば、作動流体の高速制御ができ、
また作動に要する消費電力をソレノイドによる電
磁駆動方式に比較して極めて少なくすることがで
き、また積層型圧電素子を用いた場合に比較し
て、バルブストロークが大きな流体制御弁を小型
化、及び構成の簡素化を図ることができる。さら
に、本発明によれば、ポペツト９に複数個の細板
状のバイモルフ型の圧電素子１０を放射状に結合
すると共に、この各圧電素子１０の他端部をバル
ブボデイ１設けた支持台８に固着したことによ
り、ポペツト９を大きな剛性力でもつて支持で
き、バルブボデイ１内に流れる流体に乱流が生じ
たとしても、ポペツト弁９が軸方向及び軸直角方
向のいずれへもふらつくことがなく、常に正確な
流量制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は縦断正面図、第２図は第１図の−
線断面矢視図、第３図はバイモルフ型の圧電素
子の構成説明図、第４図は従来の電極ソレノイド
型の流体制御弁を示す縦断面図である。 １はバルブボデイ、５は流入ポート、６は流出
ポート、７は弁座、８は支持台、９はポペツト、
１０はバイモルフ型の圧電素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流入ポート５と流出ポート６とを有するバル
   ブボデイ１の上記流出ポート５の内側開口部に、
   ポペツト９にて開閉する弁座７を設け、上記ポペ
   ツト９に、細板状で、かつ通電することにより板
   厚方向に湾曲変形する複数個のバイモルフ型の圧
   電素子１０を、それぞれの一端をポペツト９に固
   着して等間隔の放射状に結合し、この各圧電素子
   １０の他端部をバルブボデイ１に上記弁座７を中
   心とする同心円上等間隔に設けた支持台８に固着
   したことを特徴とする流体制御弁。