TW201722057A - 壓電式線性致動器、壓電驅動閥及流量控制裝置 - Google Patents

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Takashi Hirose
Kouji Nishino
Ryousuke Dohi
Naofumi Yasumoto
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Abstract

將壓電式線性致動器、壓電驅動閥、及流量控制裝置薄型化。本發明之壓電式線性致動器(1)係具備有：積層壓電致動器(2)；支持積層壓電致動器(2)，並且朝該積層壓電致動器(2)的左右側方延伸的下部支持構件(3)；沿著積層壓電致動器(2)的左右兩側延伸，並且可上下動地相對下部支持構件(3)呈交叉而且傳達因積層壓電致動器(2)的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件(5)；及在下部支持構件(3)的下方被扣止在一對位移傳達構件(5)而將兩位移傳達構件(5)的下端部彼此相連結的輸出部(8)，前述位移傳達構件(5)的各個係形成為具有沿著積層壓電致動器(2)的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在各位移傳達構件(5)的下端部，以對向狀形成有插通下部支持構件(3)的縱長的導孔(5a)，在該導孔(5a)的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部(8)，前述輸出部(8)係具備有：上端部被***在一對位移傳達構件(5)的下端部間的圓柱狀部(8a)；及沿著下部支持構件(3)被突出形成在圓柱狀部(8a)的外周面，且被扣止在一對位移傳達構件(5)的導孔(5a)的下方側的內周緣部的一對臂部(8b)，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。

Description

壓電式線性致動器、壓電驅動閥及流量控制裝置
本發明係關於使用積層壓電致動器的壓電式線性致動器、具備有該壓電式線性致動器的壓電驅動閥、及具備有該壓電驅動閥的流量控制裝置者。
以往亦已知一種大多使用在線性致動器的驅動部或閥的驅動部中積層壓電元件所構成的積層壓電致動器，藉由使用積層壓電致動器的壓電驅動閥來控制流量的流量控制裝置。
以該類流量控制裝置之一例而言，圖23所示之流量控制裝置30係可將介在於本體31的內部的流路32的金屬隔膜閥等閥體33，藉由被安裝在本體31的積層壓電致動器34進行開閉操作(專利文獻1~3等)。
圖23所示之流量控制裝置30係被稱為壓力式流量控制裝置，若在介在於流路32的孔口35的下游側壓力P2與上游側壓力P1之間保持有(P1/P2)≧約2的所謂臨界膨脹條件，在孔口35流通的氣體流量Q即成為Q=KP1(其中K為常數)的關係。
利用如上所示之關係，將以壓力檢測器36被檢測的上游側壓力P1使用上游側的閥進行反饋控制，藉此可高精度控制流量Q，而且，可發揮即使閥體33的上游側氣體的壓力大幅改變，控制流量值亦幾乎不會改變的優異特性。上游側壓力P1的高精度控制係可藉由使用響應性優異的積層壓電致動器34的壓電驅動閥而成。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-120832號公報
[專利文獻2]日本特開平8-338546號公報
[專利文獻3]日本特開2010-151698號公報
近年來，尤其在半導體製造裝置的領域中，係圖求氣體供給系小型化，因此針對構成氣體供給系的閥或流量控制裝置，圖求小型化。
但是，閥的開閉動作所需的推力係依流至閥的氣體流量或壓力等條件而決定，因此並無法單純地將積層壓電致動器小型化，而阻礙流量控制裝置全體小型化。
因此，本發明之主要目的在無關於積層壓電致動器與習知相同，將壓電式線性致動器薄型化、將具備 有壓電式線性致動器的壓電驅動閥小型化、及將具備有壓電驅動閥的流量控制裝置小型化。
為達成上述目的，本發明之壓電式線性致動器的第1側面係具備有：圓柱狀的積層壓電致動器；支持前述積層壓電致動器，並且朝該積層壓電致動器的左右側方延伸的下部支持構件；沿著前述積層壓電致動器的左右兩側延伸，並且可滑動地相對前述下部支持構件呈交叉而且傳達因前述積層壓電致動器的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件；及在前述下部支持構件的下方被扣止在前述一對位移傳達構件而將前述兩位移傳達構件的下端部彼此相連結的輸出部，該壓電式線性致動器之特徵為：前述位移傳達構件的各個係形成為具有沿著前述積層壓電致動器的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在前述各位移傳達構件的下端部，以對向狀形成有插通前述下部支持構件的縱長的導孔，在該導孔的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部，前述輸出部係具備有：上端部被***在前述一對位移傳達構件的下端部間的圓柱狀部；及沿著前述下部支持構件被突出形成在前述圓柱狀部的外周面，且被扣止在前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部的一對臂部，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
本發明之壓電式線性致動器的第2側面係在前述第1側面中，將前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部形成為扣止前述輸出部之各臂的扣止部，在前述輸出部的各臂部的下面，形成有與安裝卸下自如地被嵌合在前述扣止部且定位的前述扣止部為相同形狀的扣止溝。
本發明之壓電式線性致動器的第3側面係在前述第2側面中，前述扣止部及前述扣止溝係形成為在平面形狀中位於同一圓周上的圓弧形狀。
本發明之壓電式線性致動器的第4側面係在前述第1側面中，另外具備有連結前述下部支持構件的罩蓋，在該罩蓋係形成有：收容前述一對位移傳達構件的下端部、前述圓柱狀部的上部、前述一對臂部、及前述彈性體的凹部；及可滑動地***前述圓柱狀部的下部的通孔。
本發明之壓電式線性致動器的第5側面係在前述第4側面中，前述輸出部係透過與形成在前述圓柱狀部的下部外周面的環狀溝相嵌合的環狀的密封構件，可滑動地被支持在前述通孔。
本發明之壓電式線性致動器的第6側面係在前述第4側面中，前述罩蓋係形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
本發明之壓電驅動閥的第1側面之特徵為：具備有：壓電式線性致動器，其係具備有：圓柱狀的積層壓電 致動器；支持前述積層壓電致動器，並且朝該積層壓電致動器的左右側方延伸的下部支持構件；沿著前述積層壓電致動器的左右兩側延伸，並且可滑動地相對前述下部支持構件呈交叉而且傳達因前述積層壓電致動器的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件；及在前述下部支持構件的下方被扣止在前述一對位移傳達構件而將前述兩位移傳達構件的下端部彼此相連結的輸出部的壓電式線性致動器，且前述位移傳達構件的各個係形成為具有沿著前述積層壓電致動器的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在前述各位移傳達構件的下端部，以對向狀形成有插通前述下部支持構件的縱長的導孔，在該導孔的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部，前述輸出部係具備有：上端部被***在前述一對位移傳達構件的下端部間的圓柱狀部；及沿著前述下部支持構件被突出形成在前述圓柱狀部的外周面，且被扣止在前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部的一對臂部，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸；本體，其係安裝有前述壓電式線性致動器，在內部形成有流路；閥棒，其係與前述壓電式線性致動器的前述輸出部兼用；及閥體，其係藉由前述閥棒的操作來開閉前述流路。
本發明之壓電驅動閥的第2側面係在前述壓 電驅動閥的第1側面中，將前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部形成為扣止前述輸出部之各臂的扣止部，在前述輸出部的各臂部的下面，形成有與安裝卸下自如地被嵌合在前述扣止部且定位的前述扣止部為相同形狀的扣止溝。
本發明之壓電驅動閥的第3側面係在前述壓電驅動閥的第2側面中，前述扣止部及前述扣止溝係形成為在平面形狀中位於同一圓周上的圓弧形狀。
本發明之壓電驅動閥的第4側面係在前述壓電驅動閥的第1側面中，另外具備有連結前述下部支持構件的罩蓋，在該罩蓋係形成有：收容前述一對位移傳達構件的下端部、前述圓柱狀部的上部、前述一對臂部、及前述彈性體的凹部；及可滑動地***前述圓柱狀部的下部的通孔。
本發明之壓電驅動閥的第5側面係在前述壓電驅動閥的第4側面中，前述輸出部係透過與形成在前述圓柱狀部的下部外周面的環狀溝相嵌合的環狀的密封構件，可滑動地被支持在前述通孔。
本發明之壓電驅動閥的第6側面係在前述壓電驅動閥的第4側面中，前述罩蓋係形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
本發明之壓電驅動閥的第7側面係在前述壓電驅動閥的第1側面中，前述閥體為金屬隔膜閥體。
本發明之流量控制裝置的第1側面之特徵 為：具備有：壓電式線性致動器，其係具備有：圓柱狀的積層壓電致動器；支持前述積層壓電致動器，並且朝該積層壓電致動器的左右側方延伸的下部支持構件；沿著前述積層壓電致動器的左右兩側延伸，並且可滑動地相對前述下部支持構件呈交叉而且傳達因前述積層壓電致動器的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件；及在前述下部支持構件的下方被扣止在前述一對位移傳達構件而將前述兩位移傳達構件的下端部彼此相連結的輸出部的壓電式線性致動器，且前述位移傳達構件的各個係形成為具有沿著前述積層壓電致動器的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在前述各位移傳達構件的下端部，以對向狀形成有插通前述下部支持構件的縱長的導孔，在該導孔的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部，前述輸出部係具備有：上端部被***在前述一對位移傳達構件的下端部間的圓柱狀部；及沿著前述下部支持構件被突出形成在前述圓柱狀部的外周面，且被扣止在前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部的一對臂部，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸；壓電驅動閥，其係具備有：安裝有前述壓電式線性致動器，在內部形成有流路的本體；與前述輸出部兼用的閥棒；及藉由前述閥棒的操作，將前述流路進行開閉的閥體備；及 將前述壓電驅動閥進行開閉控制的控制裝置。
本發明之流量控制裝置的第2側面係在前述流量控制裝置的第1側面中，將前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部形成為扣止前述輸出部之各臂的扣止部，在前述輸出部的各臂部的下面，形成有與安裝卸下自如地被嵌合在前述扣止部且定位的前述扣止部為相同形狀的扣止溝。
本發明之流量控制裝置的第3側面係在前述流量控制裝置的第2側面中，前述扣止部及前述扣止溝係形成為在平面形狀中位於同一圓周上的圓弧形狀。
本發明之流量控制裝置的第4側面係在前述流量控制裝置的第1側面中，另外具備有連結前述下部支持構件的罩蓋，在該罩蓋係形成有：收容前述一對位移傳達構件的下端部、前述圓柱狀部的上部、前述一對臂部、及前述彈性體的凹部；及可滑動地***前述圓柱狀部的下部的通孔。
本發明之流量控制裝置的第5側面係在前述流量控制裝置的第4側面中，前述輸出部係透過與形成在前述圓柱狀部的下部外周面的環狀溝相嵌合的環狀的密封構件，可滑動地被支持在前述通孔。
本發明之流量控制裝置的第6側面係在前述流量控制裝置的第4側面中，前述罩蓋係形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
本發明之流量控制裝置的第7側面係在前述 流量控制裝置的第1側面中，另外具備有：介在於前述閥體的下游側的流路內的孔口；及檢測前述孔口的上游側的流路內的壓力的壓力檢測器，前述控制裝置係根據前述壓力檢測器的檢測值，將前述壓電驅動閥進行開閉控制。
本發明之流量控制裝置的第8側面係在前述流量控制裝置的第1側面中，另外具備有：被連結在前述本體，具有與前述本體的上游側的流路相連通的入口側流路的入口側區塊；及被連結在前述本體，具有與前述本體的下游側的流路相連通的出口側流路，並且設有檢測前述出口側流路內的壓力的壓力檢測器的出口側區塊。
根據本發明，藉由採用上述構成，在積層壓電致動器的左右匯集構成構件，將構成構件的寬幅尺寸分別形成為與積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸，藉此可將壓電式線性致動器薄型化至極限，亦即，可薄型化至積層壓電致動器的寬幅尺寸，使用該積層壓電致動器的壓電驅動閥及流量控制裝置亦可大幅薄型化。
1‧‧‧壓電式線性致動器
2‧‧‧積層壓電致動器
2a‧‧‧半球狀凸部
3‧‧‧下部支持構件
3a‧‧‧圓錐狀凹陷部
3b‧‧‧貫穿孔
4‧‧‧按壓構件
4a‧‧‧圓錐狀凹陷部
4b‧‧‧盤狀凹陷部
4c‧‧‧切口溝
5‧‧‧位移傳達構件
5a‧‧‧導孔
5b‧‧‧扣止部
5c‧‧‧母螺孔
6‧‧‧上部連結構件
6a‧‧‧平板部
6b‧‧‧圓弧部
6c‧‧‧母螺孔
6d‧‧‧通孔
6e‧‧‧切口溝
7‧‧‧調節螺絲
8‧‧‧輸出部
8a‧‧‧圓柱狀部
8b‧‧‧臂部
8c‧‧‧扣止溝
8d‧‧‧環狀溝
9‧‧‧彈性體
10‧‧‧罩蓋
10a‧‧‧凹部
10b‧‧‧通孔
10c‧‧‧貫穿孔
11‧‧‧平行銷
12‧‧‧止動螺絲
13‧‧‧防鬆螺帽
14‧‧‧密封構件
15‧‧‧壓力式流量控制裝置
16‧‧‧本體
16a‧‧‧流路
16a’‧‧‧垂直通路部
16a”‧‧‧水平通路部
17‧‧‧閥體
18‧‧‧固定螺栓
19‧‧‧閥體固定器
20‧‧‧按壓配接器
21‧‧‧孔口
22‧‧‧上游側的壓力檢測器
23‧‧‧墊片
24‧‧‧入口側區塊
24a‧‧‧入口側流路
25‧‧‧出口側區塊
25a‧‧‧出口側流路
26‧‧‧下游側的壓力檢測器
圖1係顯示本發明之壓電式線性致動器之一實施形態的正面圖。
圖2係壓電式線性致動器的側面圖。
圖3係壓電式線性致動器的平面圖。
圖4係壓電式線性致動器的放大縱剖正面圖。
圖5係壓電式線性致動器的放大縱剖側面圖。
圖6係作為壓電式線性致動器的構成構件的下部支持構件的平面圖。
圖7係下部支持構件的縱剖正面圖。
圖8係作為壓電式線性致動器的構成構件的按壓構件的平面圖。
圖9係按壓構件的縱剖正面圖。
圖10係作為壓電式線性致動器的構成構件的一對位移傳達構件的斜視圖。
圖11係一對位移傳達構件的側面圖。
圖12係一對位移傳達構件的縱剖正面圖。
圖13係作為壓電式線性致動器的構成構件的上部連結構件的平面圖。
圖14係上部連結構件的縱剖正面圖。
圖15係作為壓電式線性致動器的構成構件的輸出部的平面圖。
圖16係輸出部的底面圖。
圖17係輸出部的縱剖正面圖。
圖18係作為壓電式線性致動器的構成構件的罩蓋的平面圖。
圖19係罩蓋的縱剖正面圖。
圖20係顯示本發明之流量控制裝置之一實施形態的縱剖正面圖。
圖21係流量控制裝置的側面圖。
圖22係流量控制裝置的平面圖。
圖23係顯示習知之壓力式流量控制裝置的縱剖正面圖。
以下根據圖示，詳細說明本發明之實施形態。
圖1~圖4係顯示本發明之壓電式線性致動器1之一實施形態者，該壓電式線性致動器1係具備有：圓柱狀的積層壓電致動器2；支持積層壓電致動器2，並且朝該積層壓電致動器2的左右側方延伸的下部支持構件3；由上部按壓積層壓電致動器2的按壓構件4；沿著積層壓電致動器2的左右兩側延伸，並且可上下動地相對下部支持構件3呈交叉而且傳達因積層壓電致動器2的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件5；將一對位移傳達構件5的上端部彼此相連結的上部連結構件6；設在上部連結構件6，且可調節一對位移傳達構件5對前述按壓構件4的相對高度位置的調節螺絲7；在下部支持構件3的下方被扣止在一對位移傳達構件5而將兩位移傳達構件5的下端部彼此相連結的輸出部8；被介設在下部支持構件3與輸出部8之間，將輸出部8朝下方彈壓的彈性體9； 及固定下部支持構件3的罩蓋10。
在前述積層壓電致動器2係使用在圓筒狀的金屬製殼體內收容有積層型的壓電元件而密封之所謂圓柱狀的金屬密封型積層壓電致動器。該積層壓電致動器2係伴隨壓電元件的伸縮，設在殼體的前端部的半球狀凸部2a沿著積層壓電致動器2的軸心作往返移動。
前述下部支持構件3係藉由不銹鋼材等金屬材，形成為與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為相同或相同程度的寬幅尺寸的板狀構件，如圖4所示，在藉由二支平行銷11被定位的狀態下被設置在罩蓋10上。在此所謂相同程度的尺寸係指相對積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為大約±1mm的範圍內的尺寸。以下，相同程度的尺寸係指前述數值範圍內的尺寸。其中，在本實施形態中，下部支持構件3的最大寬幅尺寸係形成為比積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為稍小的尺寸。
此外，在下部支持構件3的中央部上面，形成有供支持載置積層壓電致動器2的半球狀凸部2a用的圓錐狀凹陷部3a，並且在下部支持構件3的左右兩側係分別形成有供插通固定螺栓用的貫穿孔3b(參照圖6及圖7)。
此外，下部支持構件3係如圖6所示，長形方向的中間部分(與一對位移傳達構件5的下端部相交叉的部分)形成為比兩端部分為更為細幅，當組裝在一對位移傳達構件5時，插通在形成在一對位移傳達構件5的下 端部的導孔5a之後，繞長度方向軸線旋轉90°，藉此形成為使板面成為水平的狀態。
前述按壓構件4係藉由不銹鋼材等金屬材，形成為與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為相同或相同程度的寬幅(直徑)尺寸的圓盤狀構件，在按壓構件4的上面的中央位置係形成有調節螺絲7的前端在按壓狀態下相抵接的圓錐狀凹陷部4a，並且在按壓構件4的下面係形成有積層壓電致動器2的上端在密接狀態下被嵌合的盤狀凹陷部4b(參照圖8及圖9)。其中，在本實施形態中，按壓構件4的寬幅(直徑)尺寸係形成為比積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為稍大的尺寸。
此外，在按壓構件4的外周緣部係如圖8所示，以對向狀形成有用以通過積層壓電致動器2的引線端子(省略圖示)的切口溝4c。
前述一對位移傳達構件5係藉由熱膨脹係數小的因瓦合金(invar)材等金屬材，形成為具有沿著積層壓電致動器2的外周面的圓弧狀內周面，而且具有與圓弧狀內周面相連的平行側面的長形板狀。
亦即，一對位移傳達構件5係呈現將包圍積層壓電致動器2的大小的金屬製圓筒狀構件相對向的部分切割成平行狀，且將圓筒狀構件沿著長形方向分割為二的形態(參照圖10)。結果，一對位移傳達構件5的最大寬幅係形成為與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)為相同或相同程度的尺寸。在該實施形態中，一對位移傳達構件5的最 大寬幅尺寸係形成為比積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為稍大的尺寸。
此外，在一對位移傳達構件5的下端部係以對向狀形成有以水平姿勢插通下部支持構件3的縱長的導孔5a，並且將該導孔5a的下方側的內周緣部形成為扣止輸出部8的扣止部5b(參照圖10~圖12)。其中，縱長的導孔5a係形成為可將一對位移傳達構件5的下端部相對下部支持構件3上下動的尺寸。此外，扣止部5b係在平面形狀中形成為圓弧形狀。
此外，在一對位移傳達構件5的上端部係以對向狀形成有用以藉由止動螺絲12來固定上部連結構件6的母螺孔5c。
前述上部連結構件6係藉由不銹鋼材等金屬材，形成為與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為相同或相同程度的寬幅尺寸的大致倒U字狀構件，具備有：與按壓構件4相對向的平板部6a；及在平板部6a的兩端連設，與一對位移傳達構件5的上端部外周面作面接觸的一對圓弧部6b(參照圖13及圖14)。在該實施形態中，上部連結構件6的最大寬幅尺寸係形成為比積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為稍大的尺寸。
此外，在上部連結構件6的平板部6a的中央位置係形成有可上下動地螺接調節螺絲7的母螺孔6c，並且在上部連結構件6的一對圓弧部6b係以對向狀形成有通孔6d(參照圖13)。
此外，在上部連結構件6的平板部6a的兩側面，係如圖13所示，以對向狀形成有與按壓構件4的切口溝4c相一致且用以通過積層壓電致動器2的引線端子(省略圖示)的切口溝6e。
接著，前述上部連結構件6係被覆在一對位移傳達構件5的上端部，且將插通在上部連結構件6的通孔6d的止動螺絲12緊固在一對位移傳達構件5的母螺孔5c，藉此可將一對位移傳達構件5的上端部彼此相連結，此外，在上部連結構件6的母螺孔6c螺插調節螺絲7，且使調節螺絲7的前端抵接在按壓構件4的圓錐狀凹陷部4a，藉由調節調節螺絲7的緊固程度，可調節一對位移傳達構件5對按壓構件4的相對高度位置。其中，在調節螺絲7係螺接有防鬆螺帽13。
前述輸出部8係藉由不銹鋼材等金屬材所形成，具備有：上端部被***在一對位移傳達構件5的下端部間的圓柱狀部8a；及以沿著下部支持構件3的姿勢突出形成在圓柱狀部8a的中間部外周面，分別扣止在一對位移傳達構件5的各扣止部5b的一對臂部8b(參照圖15~圖17)。該輸出部8的圓柱狀部8a的最大寬幅(最大直徑)尺寸係形成為與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為相同或相同程度的寬幅尺寸，在本實施形態中，輸出部8的圓柱狀部8a的最大寬幅(最大直徑)尺寸係形成為比積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為稍小的尺寸。
此外，在輸出部8的各臂部8b的下面係如圖 16及圖17所示，分別形成有與安裝卸下自如地被嵌合在一對位移傳達構件5的扣止部5b而定位的前述扣止部5b為相同的圓弧形狀的扣止溝8c。前述一對位移傳達構件5的扣止部5b與輸出部8的扣止溝8c係在平面形狀中位於同一圓周上。
此外，在輸出部8的圓柱狀部8a的下部外周面係如圖17所示，形成有嵌合環狀密封構件14(例如O型環)的環狀溝8d。
接著，前述輸出部8係將該圓柱狀部8a的上端部***在一對位移傳達構件5的下端部間，且使一對臂部8b的扣止溝8c分別扣止在一對位移傳達構件5的各扣止部5b，藉此可將一對位移傳達構件5的下端部彼此相連結。如上所示，僅使輸出部8的扣止溝8c扣止在一對位移傳達構件5的扣止部5b，可將兩位移傳達構件5的下端部彼此在定位的狀態下相連結，因此可簡單且容易進行一對位移傳達構件5的下端部彼此的連結。
前述彈性體9係在被外嵌在輸出部8的圓柱狀部8a的上端部的狀態下被介設在下部支持構件3與輸出部8之間，將輸出部8及一對位移傳達構件5朝下方彈壓。在該實施形態中，在彈性體9係使用形成為直徑與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為相同或相同程度的尺寸的複數個圓形簧。藉由該圓形簧的彈性力，一對位移傳達構件5以較強作用力被推壓，透過按壓構件4等，將積層壓電致動器2朝下部支持構件3按壓，因此可防止積層 壓電致動器2及一對位移傳達構件5振動。
前述罩蓋10係藉由不銹鋼材等金屬材而形成為具有與積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為相同或相同程度的寬幅尺寸的橫長的板狀構件，在上端部係設有二支平行銷11。在該實施形態中，罩蓋10的最大寬幅尺寸係形成為比積層壓電致動器2的寬幅(直徑)尺寸為稍大的尺寸。其中，前述二支平行銷11亦可省略。
此外，在罩蓋10係分別形成有：收容一對位移傳達構件5的下端部、輸出部8的圓柱狀部8a的上部、輸出部8的一對臂部8b、及彈性體9的凹部10a；及可上下動地***輸出部8的圓柱狀部8a的下部的通孔10b(參照圖18及圖19)。在前述通孔10b係可透過密封構件14而朝上下方向收納地支持有輸出部8的圓柱狀部8a的下端部。
此外，在罩蓋10的左右兩側係與下部支持構件3的貫穿孔3b相一致而分別形成有插通固定螺栓的貫穿孔10c。
上述構成的壓電式線性致動器1係藉由對積層壓電致動器2施加電壓，積層壓電致動器2會伸長，抵抗彈性體9的彈性力而將按壓構件4、上部連結構件6、及一對位移傳達構件5上推，且使輸出部8上升。此外，藉由遮斷施加電壓，藉由彈性體9的彈性力，按壓構件4、上部連結構件6、及一對位移傳達構件5恢復至原來位置，輸出部8亦降下而恢復至原本位置。
在前述壓電式線性致動器1中，下部支持構件3、按壓構件4、一對位移傳達構件5、上部連結構件6、調節螺絲7、輸出部8、彈性體9、及罩蓋10分別形成為與積層壓電致動器2的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸，因此達成壓電式線性致動器1本身大幅薄型化。與習知之壓電式線性致動器1相比較，該壓電式線性致動器1係可在一半以下的寬幅尺寸內。
圖20~圖22係顯示具備有上述構成的壓電式線性致動器1的流量控制裝置。圖20~圖22之例係壓力式流量控制裝置15，壓力式流量控制裝置15的基本構成與習知相同，因此適當省略詳細說明。
前述壓力式流量控制裝置15係具備有：壓電驅動閥，其包含：安裝有壓電式線性致動器1，並且在內部形成有流路16a的本體16；與壓電式線性致動器1的輸出部8兼用的閥棒；藉由與輸出部8兼用的閥棒的操作，將本體16的流路16a進行開閉的閥體17。
其中，壓電式線性致動器1係將固定螺栓18插通在形成在下部支持構件3及罩蓋10的貫穿孔3b、10c，將固定螺栓18的前端部螺接在本體16，藉此安裝固定在罩蓋10。此外，在構成閥棒的輸出部8的前端係安裝有按壓閥體17的合成樹脂製的閥體固定器19。此外，閥體17係金屬隔膜閥體，藉由罩蓋10的下端及環狀的按壓配接器20，外周緣部以氣密狀被按壓固定在本體16側。
此外，壓力式流量控制裝置15係具備有：介在於閥體17的下游側的流路16a內的孔口21(在本實施形態中為墊片型孔口)；檢測孔口21的上游側的流路16a內的壓力的上游側的壓力檢測器22；透過密封用的墊片23，藉由固定螺栓18被連結在本體16，具有與本體16的上游側的流路16a相連通的入口側流路24a的入口側區塊24；藉由固定螺栓18被連結在本體16，具有與本體16的下游側的流路16a相連通的出口側流路25a，並且設有檢測出口側流路25a內的壓力的下游側的壓力檢測器26的出口側區塊25；及根據各壓力檢測器22、26的檢測值，將壓電驅動閥進行開閉控制的控制裝置(省略圖示)。
其中，為了將入口側區塊24固定在本體16，係使用2支固定螺栓18，但是其中一方固定螺栓18係由入口側區塊24側被***，另一方固定螺栓18係由本體16側被***(參照圖20)。如上所示，藉由以對向狀配置2支固定螺栓18來使用，避免固定螺栓18干擾入口側流路24a。
同樣地，為了將出口側區塊25固定在本體16，係使用2支固定螺栓18，但是其中一方固定螺栓18係由出口側區塊25側被***，另一方固定螺栓18係由本體16側被***(參照圖20)。如上所示，藉由以對向狀配置2支固定螺栓18來使用，避免固定螺栓18干擾出口側流路25a。
此外，密封用墊片23亦有僅為墊片的情形， 亦可形成為兼具過濾器功能的墊片型過濾器的情形。兼具該過濾器功能的墊片型過濾器為了確保氣體的流量，並不太能小型化(減小外徑)。因此，若使用前述墊片型過濾器，將墊片型過濾器相對向的外周緣部切割成平行狀，使得墊片型過濾器經切割的部分的寬幅(直徑)在本體16及入口側區塊24的寬幅尺寸的範圍內。藉此，即使使用墊片型過濾器，亦可達成壓力式流量控制裝置15全體薄型化。
此外，壓力式流量控制裝置15係壓電驅動閥與上游側的壓力檢測器22相對本體16被配置成對向狀，並且墊片型孔口21相對壓電驅動閥被配置成正交狀，將壓電驅動閥的閥體17與上游側的壓力檢測器22儘可能接近配置，並且，將墊片型孔口21儘可能接近壓電驅動閥側來作配置。
接著，形成在本體16的流路16a係具備有：與上游側的壓力檢測器22相連接的垂直通路部16a’、及將垂直通路部16a’與墊片型孔口21相連接的水平通路部16a”。前述垂直通路部16a’及水平通路部16a”係為了儘可能減小其內容積，因此以形成為儘可能小的內徑為佳。在該實施形態中，垂直通路部16a’及水平通路部16a”係均將剖面形狀形成為圓形，將其內徑形成為0.5mm~1.0mm。結果，將壓電驅動閥的閥體17與墊片型孔口21之間的流路16a的內容積與習知之壓力式流量控制裝置相比較，可形成為大致一半以下，可使壓力式流量控制裝置 15的下降特性提升。
其中，前述本體16、各壓力檢測器22、26、入口側區塊24、及出口側區塊25係設計成與積層壓電致動器2為大致同幅。
圖20~圖22所示之壓力式流量控制裝置15係本體16、各壓力檢測器22、26、入口側區塊24、及出口側區塊25亦形成為與積層壓電致動器2為大致同幅，因此達成裝置全體薄型化。
在上述實施形態中，係說明壓力式流量控制裝置15，但是亦可適用於利用本發明之積層壓電致動器2的其他流量控制裝置。
1‧‧‧壓電式線性致動器
2‧‧‧積層壓電致動器
2a‧‧‧半球狀凸部
3‧‧‧下部支持構件
3a‧‧‧圓錐狀凹陷部
3b‧‧‧貫穿孔
4‧‧‧按壓構件
4a‧‧‧圓錐狀凹陷部
4b‧‧‧盤狀凹陷部
5‧‧‧位移傳達構件
5a‧‧‧導孔
5b‧‧‧扣止部
5c‧‧‧母螺孔
6‧‧‧上部連結構件
6a‧‧‧平板部
6b‧‧‧圓弧部
6c‧‧‧母螺孔
6d‧‧‧通孔
7‧‧‧調節螺絲
8‧‧‧輸出部
8a‧‧‧圓柱狀部
8b‧‧‧臂部
8c‧‧‧扣止溝
8d‧‧‧環狀溝
9‧‧‧彈性體
10‧‧‧罩蓋
10a‧‧‧凹部
10b‧‧‧通孔
10c‧‧‧貫穿孔
11‧‧‧平行銷
12‧‧‧止動螺絲
13‧‧‧防鬆螺帽
14‧‧‧密封構件

Claims (21)

  1. 一種壓電式線性致動器，其係具備有：圓柱狀的積層壓電致動器；支持前述積層壓電致動器，並且朝該積層壓電致動器的左右側方延伸的下部支持構件；沿著前述積層壓電致動器的左右兩側延伸，並且可滑動地相對前述下部支持構件呈交叉而且傳達因前述積層壓電致動器的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件；及在前述下部支持構件的下方被扣止在前述一對位移傳達構件而將前述兩位移傳達構件的下端部彼此相連結的輸出部，該壓電式線性致動器之特徵為：前述位移傳達構件的各個係形成為具有沿著前述積層壓電致動器的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在前述各位移傳達構件的下端部，以對向狀形成有插通前述下部支持構件的縱長的導孔，在該導孔的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部，前述輸出部係具備有：上端部被***在前述一對位移傳達構件的下端部間的圓柱狀部；及沿著前述下部支持構件被突出形成在前述圓柱狀部的外周面，且被扣止在前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部的一對臂部，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
  2. 如申請專利範圍第1項之壓電式線性致動器，其中，將前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部形成為扣止前述輸出部之各臂的扣止部，在前述輸出部的各臂部的下面，形成有與安裝卸下自如地被嵌合在前述扣 止部且定位的前述扣止部為相同形狀的扣止溝。
  3. 如申請專利範圍第2項之壓電式線性致動器，其中，前述扣止部及前述扣止溝係形成為在平面形狀中位於同一圓周上的圓弧形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項之壓電式線性致動器，其中，另外具備有連結前述下部支持構件的罩蓋，在該罩蓋係形成有：收容前述一對位移傳達構件的下端部、前述圓柱狀部的上部、前述一對臂部、及前述彈性體的凹部；及可滑動地***前述圓柱狀部的下部的通孔。
  5. 如申請專利範圍第4項之壓電式線性致動器，其中，前述輸出部係透過與形成在前述圓柱狀部的下部外周面的環狀溝相嵌合的環狀的密封構件，可滑動地被支持在前述通孔。
  6. 如申請專利範圍第4項之壓電式線性致動器，其中，前述罩蓋係形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
  7. 一種壓電驅動閥，其特徵為：具備有：壓電式線性致動器，其係具備有：圓柱狀的積層壓電致動器；支持前述積層壓電致動器，並且朝該積層壓電致動器的左右側方延伸的下部支持構件；沿著前述積層壓電致動器的左右兩側延伸，並且可滑動地相對前述下部支持構件呈交叉而且傳達因前述積層壓電致動器的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件；及在前述下部支持構件的 下方被扣止在前述一對位移傳達構件而將前述兩位移傳達構件的下端部彼此相連結的輸出部的壓電式線性致動器，且前述位移傳達構件的各個係形成為具有沿著前述積層壓電致動器的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在前述各位移傳達構件的下端部，以對向狀形成有插通前述下部支持構件的縱長的導孔，在該導孔的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部，前述輸出部係具備有：上端部被***在前述一對位移傳達構件的下端部間的圓柱狀部；及沿著前述下部支持構件被突出形成在前述圓柱狀部的外周面，且被扣止在前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部的一對臂部，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸；本體，其係安裝有前述壓電式線性致動器，在內部形成有流路；閥棒，其係與前述壓電式線性致動器的前述輸出部兼用；及閥體，其係藉由前述閥棒的操作來開閉前述流路。
  8. 如申請專利範圍第7項之壓電驅動閥，其中，將前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部形成為扣止前述輸出部之各臂的扣止部，在前述輸出部的各臂部的下面，形成有與安裝卸下自如地被嵌合在前述扣止部且定位的前述扣止部為相同形狀的扣止溝。
  9. 如申請專利範圍第8項之壓電驅動閥，其中，前述 扣止部及前述扣止溝係形成為在平面形狀中位於同一圓周上的圓弧形狀。
  10. 如申請專利範圍第7項之壓電驅動閥，其中，另外具備有連結前述下部支持構件的罩蓋，在該罩蓋係形成有：收容前述一對位移傳達構件的下端部、前述圓柱狀部的上部、前述一對臂部、及前述彈性體的凹部；及可滑動地***前述圓柱狀部的下部的通孔。
  11. 如申請專利範圍第10項之壓電驅動閥，其中，前述輸出部係透過與形成在前述圓柱狀部的下部外周面的環狀溝相嵌合的環狀的密封構件，可滑動地被支持在前述通孔。
  12. 如申請專利範圍第10項之壓電驅動閥，其中，前述罩蓋係形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
  13. 如申請專利範圍第7項之壓電驅動閥，其中，前述閥體為金屬隔膜閥體。
  14. 一種流量控制裝置，其特徵為：具備有：壓電式線性致動器，其係具備有：圓柱狀的積層壓電致動器；支持前述積層壓電致動器，並且朝該積層壓電致動器的左右側方延伸的下部支持構件；沿著前述積層壓電致動器的左右兩側延伸，並且可滑動地相對前述下部支持構件呈交叉而且傳達因前述積層壓電致動器的壓電效果所致之位移的一對位移傳達構件；及在前述下部支持構件的 下方被扣止在前述一對位移傳達構件而將前述兩位移傳達構件的下端部彼此相連結的輸出部的壓電式線性致動器，且前述位移傳達構件的各個係形成為具有沿著前述積層壓電致動器的外周面的圓弧狀內周面而且具有與圓弧狀內周面相連的側面的長形構件狀，在前述各位移傳達構件的下端部，以對向狀形成有插通前述下部支持構件的縱長的導孔，在該導孔的下方側的內周緣部被扣止前述輸出部，前述輸出部係具備有：上端部被***在前述一對位移傳達構件的下端部間的圓柱狀部；及沿著前述下部支持構件被突出形成在前述圓柱狀部的外周面，且被扣止在前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部的一對臂部，前述一對位移傳達構件的寬幅尺寸形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸；壓電驅動閥，其係具備有：安裝有前述壓電式線性致動器，在內部形成有流路的本體；與前述輸出部兼用的閥棒；及藉由前述閥棒的操作，將前述流路進行開閉的閥體備；及將前述壓電驅動閥進行開閉控制的控制裝置。
  15. 如申請專利範圍第14項之流量控制裝置，其中，將前述一對位移傳達構件的導孔的下方側的內周緣部形成為扣止前述輸出部之各臂的扣止部，在前述輸出部的各臂部的下面，形成有與安裝卸下自如地被嵌合在前述扣止部且定位的前述扣止部為相同形狀的扣止溝。
  16. 如申請專利範圍第15項之流量控制裝置，其中， 前述扣止部及前述扣止溝係形成為在平面形狀中位於同一圓周上的圓弧形狀。
  17. 如申請專利範圍第14項之流量控制裝置，其中，另外具備有連結前述下部支持構件的罩蓋，在該罩蓋係形成有：收容前述一對位移傳達構件的下端部、前述圓柱狀部的上部、前述一對臂部、及前述彈性體的凹部；及可滑動地***前述圓柱狀部的下部的通孔。
  18. 如申請專利範圍第17項之流量控制裝置，其中，前述輸出部係透過與形成在前述圓柱狀部的下部外周面的環狀溝相嵌合的環狀的密封構件，可滑動地被支持在前述通孔。
  19. 如申請專利範圍第17項之流量控制裝置，其中，前述罩蓋係形成為與前述積層壓電致動器的寬幅尺寸為相同或相同程度的尺寸。
  20. 如申請專利範圍第14項之流量控制裝置，其中，另外具備有：介在於前述閥體的下游側的流路內的孔口；及檢測前述孔口的上游側的流路內的壓力的壓力檢測器，前述控制裝置係根據前述壓力檢測器的檢測值，將前述壓電驅動閥進行開閉控制。
  21. 如申請專利範圍第14項之流量控制裝置，其中，另外具備有：被連結在前述本體，具有與前述本體的上游側的流路相連通的入口側流路的入口側區塊；及被連結在前述本體，具有與前述本體的下游側的流路相連通的出口側流路，並且設有檢測前述出口側流路內的壓力的壓力檢 測器的出口側區塊。
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