壓電驅動式閥和壓電驅動式流量控制裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是于2012年5月31日提交的已進入中國國家階段的PCT專利申請（中國 國家申請號為201080054455. 1，國際申請號為PCT/JP2010/006483,申請日為2010年11月 4日，發明名稱為"壓電驅動式閥和壓電驅動式流量控制裝置"）的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及利用壓電致動器來對閥體進行開閉控制，從而控制流體流量的壓電驅 動式閥和具備該壓電驅動式閥的壓電驅動式流量控制裝置。
【背景技術】
[0003] 一直以來，廣泛地已知這種壓電驅動式閥和壓電驅動式流量控制裝置（例如，專 利文獻1、2等）。
[0004] 以下，參照圖2~圖6,說明具備現有的壓電驅動式閥的壓電驅動式流量控制裝置 的一個示例。在圖2中，1是閥本體，Ia是設在閥本體的孔部，2是金屬隔膜閥體，3是隔膜 按壓件，4是按壓適配器，8a是球，9是下部承受臺，10是壓電致動器，11是上部承受臺，12 是定位用蓋形螺母，13是鎖緊螺母，14是保護外殼，15是連接器，18是碟形彈簧堆疊成的彈 性部件。另外，23是壓電致動器支撐筒體，24是筒體固定導向體，25是0形圈，26是拼合基 座，27是安裝用螺栓，28是軸承。
[0005] 此外，在圖2所示的示例中，將另外形成的球8a插入下部承受臺9和壓電致動器 10之間，但有時候構成為在壓電致動器10的下端面的中央一體地形成前端為球面狀的突 起體并以該突起體作為球8a而使該突起體向下部承受臺9抵接。
[0006] 閥本體1是不銹鋼制，分別具備形成閥室的一部分的孔部Ia和流體入口、流體出 口、流體通路、閥室以及閥座等。另外，金屬隔膜閥體2由鎳鉻合金鋼的薄板形成，形成為中 央部向上方稍微膨出的倒盤形。此外，金屬隔膜閥體2的形狀也可以是平板狀，另外，材質 也可以是不銹鋼、鎳鉻鐵耐熱耐蝕合金或其他合金鋼。而且，金屬隔膜閥體2使用1片隔膜， 或者，有時候也為2~3片隔膜層疊成的隔膜閥體。
[0007] 金屬隔膜閥體2,與上述閥座對置狀地向閥室內配設，通過介入設置有按壓適配器 4、拼合基座26以及筒體固定導向體24并將安裝螺栓27向閥本體1擰入，從而將金屬隔膜 閥體2的外周緣向閥本體1側氣密地保持固定。此外，上述按壓適配器4、筒體固定導向體 24、拼合基座26等是不銹鋼等的金屬制。
[0008] 壓電致動器（壓電堆疊件）10的壓電致動器支撐筒體23由熱膨脹率小的殷鋼材 料形成為圓筒狀，如圖3和圖4所示，上方部形成有收納壓電致動器10的粗徑部23c，另外， 下方部形成有收納下部承受臺9和彈性部件18等的縮徑的圓筒狀的縮徑部23d。
[0009] 另外，支撐筒體23的最下端部形成有用于嵌合安裝隔膜按壓件3的腔部23e，如圖 2所示，隔膜按壓件3插入固定于該腔部23e。
[0010] 圖3是壓電致動器支撐筒體23的縱剖面圖，圖4是圖3的a-a視剖面圖，在壓電 致動器支撐筒體23的粗徑部23c和縮徑部23d的邊界附近，遍及一定的長度和深度而削除 外壁部的兩側部，由此，形成用于將圖5的拼合基座片26a從兩側插入組合成對置狀的孔部 23a。即，將形成后述的拼合基座26的對開狀的拼合基座片26a從孔部23a的兩側組裝成對 置狀，由筒體固定導向體24 -體地保持固定為拼合基座26。此外，在組裝拼合基座片26a 之前，如圖2所示，將彈性部件18向縮徑部23d的底部23b插入安裝。
[0011] 圖5是顯示拼合基座26的組裝狀態的平面圖，圖6是圖5的a-a視剖面圖。如從 圖5和圖6也顯而易見的是，各拼合基座片26a是將在具備上壁26b的短圓筒體的下端外 周形成有凸緣部26c并在上壁26b形成有插入貫通孔26d和嵌合部26e的部件從中央部分 割成二個而形成的，將兩個拼合基座片26a組裝成對置狀，由此，形成拼合基座26。
[0012] 即，如圖2所示，凸緣部26c起到從筒體固定導向體24的下端受到按壓力而按壓 按壓適配器4的作用，另外，上述插入貫通孔26d使壓電致動器支撐筒體23的縮徑部23d 的壁體插入貫通，而且，上述嵌合部26e位于下部承受臺9和支撐筒體23的壁體之間，起到 進行3個部件9、23、26的定位的作用。
[0013] 軸承28由軸承接受部28a和小球28b形成，配設于上部承受臺11的上方，使定位 用蓋形螺母12的轉動順利化。
[0014] 此外，由于圖2所示的控制閥主要用作壓力式流量控制裝置用的控制閥，因而如 圖2所示，在閥本體1設有由孔導向部30a、墊片30b、孔30c等構成的孔安裝部30,由壓力 傳感器31a、墊片31b、連接器31c、按壓凸緣31d、固定用螺栓31e等構成的壓力傳感器安裝 部31以及由連接導向部29a、墊片29b等構成的一次連接部29等。另外，32是用于設在保 護外殼14內的壓電致動器等的控制電路安裝板。
[0015] 壓力式流量控制裝置的基本原理在于，在將孔上游側壓力Pl保持為下游側壓力 P2的約2倍以上的狀態下，由孔上游側的控制閥調整上述壓力P1，由此，根據Qc=KPl (但 是，K是常數）而運算孔下游側的流量Qc并將該流量Qc控制成規定的設定值，該壓力式流 量控制裝置被日本特開平8-338546號等公開。
[0016] 關于控制閥的裝配，向閥本體1的孔部Ia內按照金屬隔膜閥體2、按壓適配器4、 固定有隔膜按壓件3的壓電致動器支撐筒體23、彈性部件18、拼合基座26、下部承受臺9的 順序組裝，經由筒體固定導向體24而向閥本體1插入安裝壓電致動器支撐筒體23。接著， 向壓電致動器支撐筒體23內按照球8a、壓電致動器10、上部承受臺11、軸承28的順序插入 安裝，調整形成定位件的定位用蓋形螺母12的擰入量，由此，將壓電致動器10對金屬隔膜 閥體2的工作行程微調整為設定值。
[0017] 通過擰入固定筒體固定導向體24,從而如前所述，拼合基座26、支撐筒體23、下部 承受臺9、彈性部件18、隔膜按壓件3以及隔膜閥體2等均有條不紊地自動地固定于規定的 位置，并且，通過擰入定位用蓋形螺母12,使得球8a和壓電致動器10、支撐筒體23等的軸 芯極高精度地一致。
[0018] 參照圖2,如果從控制電路（圖示省略）經由連接器15而輸入（輸入電壓0~120v) 開閥信號，那么，壓電致動器10伸長設定值（〇~45 μ m之間）。
[0019] 由此，約40~80kgf的上推力作用于壓電致動器支撐筒體23,在由筒體固定導向體 24的0形圈25保持軸芯的狀態下，壓電致動器支撐筒體23抵抗彈性部件18的彈性力而上 升上述設定值。結果，利用彈性力使隔膜閥體2從閥座離位，開閥。
[0020] 相反，如果開閥輸入成為Off，那么，壓電致動器10復位至原來的長度尺寸的狀 態，結果，彈性部件18的彈性力向下方向下推壓電致動器支撐筒體23的底部，隔膜按壓件 3使金屬隔膜閥體2向閥座就位，成為閉閥狀態。
[0021] 此外，在開閥行程為45 μ m且閥座的口徑為1mm Φ的情況下，從閥的全閉至全開 的所需工作時間是約30msec以下。
[0022] 專利文獻1 :日本專利第4119109號公報。
[0023] 專利文獻2 :日本專利第4113425號公報。
【發明內容】
[0024] 發明要解決的問題 內置于上述壓電驅動式閥的