流路lb。在孔30c和閥體2之間的流體流路lb，配設有壓力傳感 器31a。設在壓電驅動式流量控制裝置的外部的控制部（圖中未顯示），基于壓力傳感器 31a的檢測值而控制壓電致動器10。圖中未顯示的上述控制部，通過在例如將孔上游側壓 力Pl (壓力傳感器31a的檢測值）保持為下游側壓力P2 (圖中未顯示的壓力檢測器的檢測 值）的約2倍以上的狀態下，利用孔上游側的控制閥（應當被控制的閥體2)調整上述壓力 P1，從而以根據Qc=KPK但是，K是常數）而運算孔下游側的流量Qc，成為規定的設定值的 方式控制壓電致動器10。
[0054] 關于具有上述構成的壓電驅動式流量控制裝置，由于散熱隔件40舉起并支撐壓 電致動器10,因而壓電致動器10配置于對閥體2進行開閉驅動的驅動路徑上。即，散熱隔 件40形成實質上延長壓電致動器10的伸長方向，即壓電元件層疊方向的長度尺寸的延長 構造。
[0055] 另外，散熱隔件將壓電致動器10以從流體流路Ib遠離的方式支撐于升起的位置， 因而流動于流體流路Ib的高溫流體的熱的一部分，在傳熱至壓電致動器10之前，被散熱隔 件40散熱。結果，即使流動于流體流路Ib的流體的溫度超過壓電致動器的容許溫度范圍， 也能夠將壓電致動器10的溫度抑制在容許溫度范圍內。
[0056] 所以，散熱隔件40起到確保壓電致動器10對閥體2的開閉驅動，同時，將壓電致 動器10從成為熱源的流體流路遠離的作用。
[0057] 再者，容納并支撐散熱隔件40和壓電致動器10的支撐筒體23A的至少容納散熱 隔件40的部分，由與散熱隔件40相同的材料形成，因而能夠使散熱隔件40的熱所導致的 伸展和包圍散熱隔件40的周圍的部分的支撐筒體23A的熱所導致的伸展相等或幾乎相等。 結果，即使在控制例如50 μπι以下的微小升程的閥升程的情況下，也能夠精度良好地控制。
[0058] 接著，作為實施例，在表1中顯示了測量溫度下降的實驗結果。在實驗中使用的 壓電驅動式流量控制裝置為與圖1所示的裝置相同的構造。所使用的壓電致動器是日本 Ceratech股份有限公司制的金屬密封型層疊壓電致動器PRB3060,直徑13mm，高度尺寸 47. 4mm，規格說明書的使用溫度范圍是-20~120° C。所使用的散熱隔件由殷鋼（Fe-36%Ni) 形成。關于支撐筒體，上部筒體、下部筒體均為殷鋼（Fe_36%Ni)制。彈性部件（碟形彈簧） 為SUS631制。將流動于流體流路的流體的溫度調整為250° C，由熱電偶溫度計測量圖1 所示的各測量點A點~D點。
從上述表1的結果得知，與金屬隔膜部的溫度相比，壓電致動器下部的溫度相當低。 即，即使所控制的流體的溫度是250° C，壓電致動器下部的溫度也成為90° C，處于所保障 的使用溫度范圍內。
[0060] 接著，作為比較例，關于圖2所示的形式的現有的壓電驅動式流量控制裝置，在下 表2中顯示了通過測量圖2所示的各測量點E點~H點，從而實施同樣的溫度下降測量試驗 的結果。此外，比較例的實驗裝置使用與上述實施例相同的金屬密封型層疊壓電致動器，構 成材料也使用相同的材料。流動于流體流路的流體溫度設定為150° C。
[0061] [表 2] CN 105179799 A 說明書 7/7 頁
從上述表2的結果得知，與流體溫度（150° C)相比，壓電致動器下部的溫度不太下 降。在比較例中，在所控制的流體的溫度是150° C的情況下，壓電致動器下部的溫度是 130° C，超過使用保證溫度范圍。
[0062] 本發明不限定于上述實施方式，在不脫離本發明的要旨的范圍內，能夠進行變更。 例如，在上述實施方式中，對壓力控制式的流量控制裝置進行了說明，但本發明也能夠適用 于壓力控制式以外的控制方式，例如利用熱式傳感器的熱式的流量控制裝置（所謂質量流 量控制器，MFC)。另外，在上述實施方式中，對具備利用自身彈性的彈性復位型的金屬隔膜 閥體的流體控制裝置進行了說明，但是，只要是本領域的技術人員，就能夠明白，本發明也 能夠對金屬隔膜以外的閥體適用。
【主權項】
1. 一種壓電驅動式閥，具有： 閥本體，其具備流體流路； 閥體，其用于將流體流路開閉； 壓電致動器，其用于利用壓電元件的伸長而對所述閥體進行開閉驅動； 散熱隔件，其用于將所述壓電致動器以從所述流體流路遠離的方式舉起并支撐，并且 將從流動于所述流體流路的流體向所述壓電致動器傳導的熱散熱；以及 支撐筒體，其容納并支撐所述壓電致動器和所述散熱隔件雙方，并且以能夠相對于所 述閥本體上下運動的方式被支撐， 該支撐筒體由具有與該散熱隔件相同的熱膨脹系數的材料形成， 所述閥體由自身彈性復位型的金屬隔膜形成， 具有：彈性部件，其對所述支撐筒體施力，使得所述閥體將所述流體流路閉鎖；以及支 撐部，其通過所述支撐筒體的側壁而延伸至所述散熱隔件的下部，支撐所述散熱隔件，從而 在所述壓電致動器伸長時，抵抗所述彈性部件的彈性力而將所述支撐筒體舉起，所述閥體 使所述流體流路開通， 所述散熱隔件的下端部和上端部之間的長度被設定成，通過從流動于所述流體流路的 流體受到的熱從該散熱隔件的所述下端部向所述上端部傳熱期間的散熱，使得該上端部的 溫度成為所述壓電致動器的耐熱溫度以下。2. 根據權利要求1所述的壓電驅動式閥，其特征在于，所述支撐筒體具有容納所述壓 電致動器的第1筒部和容納所述散熱隔件的第2筒部，所述第1筒部和第2筒部可聯接地 構成，從而形成共同的容納空間，所述第1筒部和所述第2筒部由具有與所述散熱隔件相同 的熱膨脹系數的材料形成。3. 根據權利要求1所述的壓電驅動式閥，其特征在于，所述散熱隔件由殷鋼材料形成。4. 根據權利要求1所述的壓電驅動式閥，其特征在于，所述散熱隔件具有與所述壓電 致動器相同的形狀和尺寸。5. -種壓電驅動式流量控制裝置，具備根據權利要求1至4中的任一項所述的壓電驅 動式閥。6. 根據權利要求5所述的壓電驅動式流量控制裝置，其特征在于，還具有介入所述閥 體的下游側的流體流路的孔、配設于該孔和所述閥體之間的流體流路的壓力傳感器、以及 基于該壓力傳感器的檢測值而控制所述壓電致動器的控制部。7. 根據權利要求5所述的壓電驅動式流量控制裝置，其特征在于，通過配置于所述閥 體的上游側的熱式的流量傳感器來控制所述壓電致動器。
【專利摘要】本發明一種提供即使是超過壓電致動器的使用范圍溫度的溫度的流體，也能夠控制的壓電驅動式閥和壓電驅動式流體控制裝置。本發明具備用于將流體流路(1b)開閉的閥體(2)、用于利用壓電元件的伸長而對閥體(2)進行開閉驅動的壓電致動器(10)以及用于將壓電致動器(10)以從流體流路(1b)遠離的方式舉起并支撐且將從流動于流體流路(1b)的流體向壓電致動器(10)傳導的熱散熱的散熱隔件(40)，而且，優選，具有容納并支撐壓電致動器(10)和散熱隔件(40)的雙方的支撐筒體(23A)，支撐筒體(23A)的至少容納散熱隔件(40)的部分由具有與散熱隔件(40)相同的熱膨脹系數的材料形成。
【IPC分類】F16K49/00, G05D7/06, F16K37/00, F16K31/00, F16K7/14
【公開號】CN105179799
【申請號】
【發明人】日高敦志, 平田薰, 永瀨正明, 池田信一, 土肥亮介, 西野功二
【申請人】株式會社富士金
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2010年11月4日