(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁ハウジング内に配置され、駆動電圧を加えることより駆動されて、相互に逆方向の歪曲運動を行うことが可能な少なくとも２つの屈曲変換器を有する屈曲変換器ユニットを備えた圧電弁であって、該２つの屈曲変換器が、相互に平行な歪曲面を有するよう互いに横並びに配置され、共通の軸受部を介して前記屈曲変換器ユニットの末端部分で固定的に連結され、前記屈曲変換器ユニットは、前記歪曲面を横切って延びる回転軸を中心として前記弁ハウジングに対して旋回できるよう前記軸受部の部分にて前記弁ハウジングに対して取り付けられ、少なくとも一つの前記屈曲変換器が少なくとも１つの関連する弁開口部を制御する制御屈曲変換器として構成され、残りの屈曲変換器が制御屈曲変換器の移動と力とのうち少なくとも一方を増大させるための補助屈曲変換器として構成され、該補助屈曲変換器が、駆動電圧を加えることにより、該補助屈曲変換器が動かされる移動パスである歪曲パスに設けられた支持面に対して歪曲されるよう構成されたことを特徴とする圧電弁。
【請求項２】
夫々の前記屈曲変換器が、少なくとも１つの前記弁開口部を制御する制御屈曲変換器として構成され、夫々の前記屈曲変換器の歪曲パスには１つの支持面が設けられ、夫々の前記制御屈曲変換器が残りの前記屈曲変換器に対して補助屈曲変換器として機能するよう該支持面が利用されるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の圧電弁。
【請求項３】
制御対象の前記弁開口部が、関連する前記屈曲変換器の歪曲パスに配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電弁。
【請求項４】
前記支持面が、関連する前記制御屈曲変換器により制御される前記弁開口部を取り囲む弁座として構成されたことを特徴とする請求項３に記載の圧電弁。
【請求項５】
前記制御屈曲変換器により制御される前記弁開口部と、該制御屈曲変換器に隣接する前記補助屈曲変換器に関連する前記支持面とが、前記屈曲変換器ユニットの長手方向上の同じ側に配置されたことを特徴とする請求項３または４に記載の圧電弁。
【請求項６】
２つの前記制御屈曲変換器を有する前記屈曲変換器ユニットを備え、全ての制御対象の前記弁開口部と全ての前記支持面とが前記屈曲変換器ユニットの長手方向上の同じ側に配置されたことを特徴とする請求項５に記載の圧電弁。
【請求項７】
前記屈曲変換器ユニットを旋回するように支持する手段と制御対象の前記弁開口部と前記支持面とが、前記弁ハウジングの同じ部分に設けられたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項８】
少なくとも１つの前記制御屈曲変換器が制御対象の前記弁開口部を閉じさせる方向にバイアス負荷を受けるよう前記屈曲変換器ユニットに作用する弾性手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項９】
関連する前記制御屈曲変換器に駆動電圧が加えられていない場合、前記弾性手段が、当該関連する前記制御屈曲変換器を制御対象の前記弁開口部を閉じる閉位置に保持させるよう構成されたことを特徴とする請求項８に記載の圧電弁。
【請求項１０】
夫々の前記屈曲変換器に同時に逆方向の歪曲運動を発生させる共通の駆動が可能となるよう夫々の前記屈曲変換器が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１１】
絶えず開いていて、前記屈曲変換器の切り替え位置に応じて、少なくとも１つの制御対象の前記弁開口部に対して流量制御のために接続される少なくとも１つの余分な弁開口部を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１２】
２／２、３／２、３／３、又は３／４式の弁機能を備えたことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１３】
前記屈曲変換器ユニットの前記軸受部における一側面が前記弁ハウジングの嵌合部に旋回可能に支持され、前記屈曲変換器ユニットの前記軸受部がこの支持箇所で前記嵌合部とは反対側から少なくとも１つの負荷要素によりバイアス負荷を受けるよう構成されたことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１４】
少なくとも１つの前記負荷要素が、前記弁ハウジングに固定された弾性要素であることを特徴とする請求項１３に記載の圧電弁。
【請求項１５】
少なくとも１つの前記負荷要素と、前記嵌合部とのうち少なくとも一方を介して、前記屈曲変換器に駆動電圧を供給するための電気接触が行われるよう構成されたことを特徴とする請求項１３または１４に記載の圧電弁。
【請求項１６】
前記屈曲変換器ユニットが、前記屈曲変換器ユニットの長手方向の動きが妨げられるよう、旋回軸受点に動かないよう固定されたことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１７】
前記回転軸が、前記軸受部のほぼ正面にあることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１８】
前記回転軸が、前記屈曲変換器が電気的に励起されている時、圧電状態又は非圧電状態となる前記軸受部の一部に位置することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項１９】
制御対象の前記弁開口部を複数個有し、それらの弁開口部に対応する弁座が前記回転軸から異なる距離に配置されたことを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項２０】
制御対象の前記弁開口部を複数個有し、それらの弁開口部に対応する弁座が共通の面、または、前記屈曲変換器の歪曲方向に関連して異なる高さの面に配置されたことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項２１】
夫々の前記屈曲変換器が同一の構造を持つことを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかに記載の圧電弁。
【請求項２２】
２つの前記屈曲変換器が１つ以上の圧電材層及び関連する電極装置を備えたそれぞれ少なくとも１つの圧電体を有し、これら２つの前記屈曲変換器が有する前記圧電体の前記圧電材層が前記軸受部において統合的に接続されることでこれら２つの前記屈曲変換器が接続されたことを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載の圧電弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の圧電屈曲変換器を備えた流量制御用の圧電弁に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
特許公報（国際公開番号ＷＯ  ９８／２５０６１）に開示されている圧電弁の場合、２つの圧電屈曲変換器は、導体を備えた柔軟な接触ストランドによって接続され、弁ハウジング内で互いから離れて配置される。所望の弁機能に応じて、屈曲変換器は電気で駆動されて歪曲運動を起こし、それにより制御されるべき弁開口部を開いたり閉じたりする。
【０００３】
前記特許公報ＷＯ  ９８／２５０６１に基づく設計による屈曲変換器を１つだけ備えた圧電弁の場合、従来の駆動電圧では、屈曲変換器の歪曲により得られる移動、ひいては流れを可能にする弁開口部の最大断面積が比較的小さいという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、１つの圧電屈曲変換器を利用しているにも関わらず確実に大きな移動運動が得られる圧電弁を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本明細書、請求の範囲、図面から明らかな目的やその他の目的を達成するために、本発明の圧電弁は、弁ハウジング内に配置された屈曲変換器ユニットであって、駆動電圧を加えることにより駆動されて相互に逆の歪曲運動を行う少なくとも２つの屈曲変換器を有する屈曲変換器ユニットを備える。この２つの屈曲変換器は、相互に平行な歪曲面を有するよう互いに横並びに配置され、共通の軸受部を介して屈曲変換器ユニットの末端部分で固定的に連結されている。該軸受部にて、屈曲変換器ユニットは、歪曲面を横切って延びる回転軸を中心として屈曲変換器ユニットが旋回できるよう弁ハウジングに対して取り付けられる。該屈曲変換器のうちの少なくとも１つが、それに関連する少なくとも１つの弁開口部を制御する制御屈曲変換器として構成され、残りの屈曲変換器は、制御屈曲変換器の移動と力とのうち少なくとも一方を増大させる補助屈曲変換器として構成される。該補助屈曲変換器は、駆動電圧が加えられることにより、該補助屈曲変換器が動かされる移動パスである歪曲パス（移動パス）に設けられた支持面に対し歪曲されてもよい（換言すれば、該補助屈曲変換器は支持面に向かって付勢されるようバイアス負荷を受けるよう構成されていてもよい）。
【０００６】
このような設計の場合、既知の方法で屈曲変換器ユニットに駆動電圧を加えると、制御屈曲変換器の歪曲が起こり、この結果、制御屈曲変換器に所定の移動運動が起こる。このとき、制御屈曲変換器の歪曲方向とは逆方向の歪曲方向の歪曲パス上の支持面に向かって移動するよう補助屈曲変換器を励起させると、残りの屈曲変換器ユニットの部分が回転軸を中心に旋回する。これにより、制御屈曲変換器は所望の歪曲方向へさらに移動させられ、結果的に制御屈曲変換器の歪曲パスが大きくされる。さらに、上記の運動は制御屈曲変換器への力を大きくするためにも利用され、その力により制御屈曲変換器は定められた位置に保持される。
【０００７】
１つの制御屈曲変換器及び１つの補助屈曲変換器のみを利用して、単純な停止弁機能を設けることは可能であり、このことが、もう１つの弁開口部と関連して２／２式弁の製造を可能にする。
しかしながら、屈曲変換器ユニットの屈曲変換器は、必要な場合、各屈曲変換器が他の制御屈曲変換器の補助屈曲変換器として同時に機能する制御屈曲変換器となるように、それぞれ複数の機能を奏するように構成されてもよい。この結果、移動と閉じる力とのうち少なくとも一方を大きくするという上記記載の利点を保持しながら、例えば３／２式、３／３式及び３／４式弁のような、各屈曲変換器が自身に関連する弁開口部を閉じるという中間位置をも有する、機能的により高度な圧電弁を設計することも可能になる。このような圧電弁は、予め決められた流量で停止するか止めるといったことが必要な場合に重要な応用例である。
【０００８】
屈曲変換器ユニットの軸受が回転することによるさらなる利点は、熱変形を受けた場合に、圧力関係に影響を与えることなく位置または角度設定の自動訂正がなされるので、熱の影響に関係なく使用特性が常に同じであることである。
結果的に、本発明の設計は圧電弁の製造を容易にもする。なぜなら、屈曲変換器の位置を固定するクランプが必要なくなり、屈曲変換器は軸回転できるように取り付けられるだけでよいからである。
【０００９】
本発明のさらなる有利な展開を、従属請求項に示す。
各屈曲変換器が制御屈曲変換器と補助屈曲変換器との両方の役割を果たすような相互機能を生成することを課題とするならば、確実な補助機能を提供する支持面が、それぞれの変換器と関連する弁開口部の弁座として直接形成されると非常に有利である。これにより弁座とは別に支持面を設けるといった必要がなくなり、その機能は弁座により奏されるからである。さらに、制御対象の弁開口部が２つ存在する場合には、これらの弁開口部を屈曲変換器ユニットからみて一方、即ち、同じ側に設けると都合がよい。これにより製造が簡素化される。なぜなら、全ての制御対象たる弁開口部及び関連する弁座が、弁ハウジングの共通部分に製造されることから、これらの部分の製造時の誤差が最小化されるからである。
【００１０】
少なくとも１つの制御屈曲変換器を当該変換器と関連する弁開口部を閉じる閉位置に位置させるよう、当該変換器にバイアス負荷がかかるようにし、当該変換器が電気的に励起されていない状態にあるときは当該変換器にて弁開口部を閉じたままにさせておくために、バネ手段を設けてもよい。このとき、残りの屈曲変換器が制御屈曲変換器としても設計されている場合には、軸受部におけるねじれに強い接続を介して、同時に残りの屈曲変換器をも確実に閉位置に位置させることが可能になる。
【００１１】
屈曲変換器要素同士を電気的に接続すると都合がよい。なぜなら、共通制御により、同時に同方向への歪曲が起きるからである。しかしながら、独立した制御を用意することも可能であり、その場合、例えば継続的な応用において、変換器の移動の大きさが変更できるように、例えば、変換器の移動と力とのうち少なくとも一方を大きくする所望の効果は、必要に応じて、又は、様々な切り替え運動が起こる時にのみ使用される。
【００１２】
本発明による回転する軸受部の特に有利な点は、屈曲変換器ユニットの軸受部の一側面が弁ハウジング上の嵌合部に設置され、屈曲変換器ユニットにおける軸受部がこの設置箇所で嵌合部とは反対側から少なくとも１つの負荷要素によりバイアス負荷を受けることである。屈曲変換器ユニットは、この場合、旋回軸受点（軸受点）で維持され、確実に所望の回転同調効果を奏するよう軸固定される。少なくとも１つの負荷要素とは、具体的には、例えば、バネ要素を意味する。屈曲変換器ユニットの適切な設計において、動作に必要な駆動電圧は、少なくとも１つの負荷要素を介して、又は、嵌合部を介して直接供給される。また、或いは、動作に必要な駆動電圧は、少なくとも１つの負荷要素と、嵌合部との両方を介して直接供給される。そのため、余分な電気接触手段は不要になる。
【００１３】
それぞれの操作性の要件を考慮に入れて、制御対象である夫々の弁開口部と回転軸との間の距離が、通常存在する等しい距離ではなく、異なる距離となるようにすることも可能である。さらに、制御対象の弁開口部が複数ある場合には、それらに関連する弁座が、少なくともほぼ共通の面にあってもよいし、また異なる高さの面にあってもよい。
【００１４】
２つの屈曲変換器間を共通の軸受部で固定的に接続するのには、原則として、どんな適当な取り付け手段を使用してもよい。この接続により、２つの屈曲変換器の間では、トルクの伝達が確実に行われ、回転軸により規定された回転方向に確実に所望の同調効果を起こすことができる。しかしながら、特に好ましいのは、１つ以上の圧電材層を有する少なくとも１つの圧電体をそれぞれ備えた１つ以上の屈曲変換器を設けることである。この圧電体は関連する電極装置を有し、圧電体の圧電材層が軸受部において統合的に接続される。この統合設計は、特に製造面から見て有利である。なぜなら、屈曲変換器ユニットを、その長手方向において部分的に延びる溝穴を備えたプレート又は板とみなすことができるからである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図に関連する一実施例を詳細に説明し、本発明のさらなる有益な展開と便利な構成とを明らかにする。
本発明が適用された一実施例として示された図中の圧電弁１は、細長い弁ハウジング２を有し、弁ハウジング２は、弁室３の境界を画定している。
【００１６】
弁ハウジング２は、底部４と底部４に固定された頂部５との２つの部分で構成されるのが好ましい。図に示された実施例において、底部４は、床部６と床部６の周縁の部分から上方に伸びる側壁７とを備え、その上に頂部５が蓋のように固定されている。
【００１７】
弁室３内には細長い屈曲変換器ユニット８があり、図８にはそれを透視図として示し、図９にはそれを平面図として示している。屈曲変換器ユニット８は、プレート状の平たい形をしており、２つの細長い圧電屈曲変換器１２及び１３を備えている。圧電屈曲変換器１２及び１３は、屈曲変換器ユニット８の後方終端部において軸受部１４を介して永久接続されている。つまり、２つの屈曲変換器１２及び１３は、屈曲変換器ユニット８という形で１つの独立した構造としてまとめられている。
【００１８】
屈曲変換器ユニット８は、軸受部１４の部分にて弁ハウジング２に固定されている。弁ハウジング２上の軸受点は１５で示されている。
実施例の屈曲変換器１２及び１３は、それぞれ、２つの圧電体１６ａ及び１６ｂを備えた２形態構造を有しており、圧電体１６ａ及び１６ｂは、例えば接合により、その長手方向に延びる面において互いに接着されている。圧電体１６ａ及び１６ｂは、それぞれ、１つ以上の圧電材層４５ａ及び４５ｂと、個々の圧電材層または接合された圧電体それぞれの間に既知の方法で延在する電極装置１７ａ及び１７ｂとを有する。図９の平面図においては、２つの屈曲変換器１２及び１３の第１圧電体１６ａ（図１では上部に示されている第１圧電体１６ａ）の電極装置１７ａの最も外部の電極層の２つが、陰影により強調されている。屈曲変換器１２及び１３の下部においても、同様の電極構造とされている。
【００１９】
電気接触手段１８ａ及び１８ｂを介して、電極装置１７ａ及び１７ｂに外部から駆動電圧を加えることが可能である。これにより、非励起状態の屈曲変換器ユニット８が延在する主面に対して垂直に延在する歪曲面２２及び２３内において各屈曲変換器１２及び１３の歪曲が生じる。歪曲運動は屈曲運動であり、双方向矢印２１で示される。歪曲運動は、電極装置１７ａ及び１７ｂを介して加えられる電界による圧電材の伸縮により起こる。
【００２０】
実施例において、屈曲変換器１２及び１３は、屈曲変換器ユニット８が延在する主面に沿ってこれらの変換器１２及び１３が延在する定位置（ホームポジション）を起点として、その主面の一方または他方の側に選択的に歪曲するように設計されている。
【００２１】
原則的に、屈曲変換器１２及び１３は、異なる構造であってもよく、例えば、１形態または３形態構造の屈曲圧電変換器として構成されていてもよい。
屈曲変換器ユニット８において、２つの屈曲変換器１２及び１３は両者間に少しの間隔を空けて横並びに配置され、その歪曲面２２及び２３は互いに平行に延びている。電極装置１７ａ及び１７ｂは、屈曲変換器１２及び１３に駆動電圧を加えると屈曲変換器１２及び１３が互いに対して逆方向の歪曲運動を実行するように電気接続されるのが好ましい。歪曲運動の方向は、加えられた駆動電圧の極性に左右される。この動作を確実に行う電気接続の部分は、例えば電気接続手段１８ａ及び１８ｂと、電極装置１７ａ及び１７ｂと、のうちの少なくとも一方を適切に電気接続することにより、圧電弁１に統合されることもできるが、もちろん外部に用意してもよい。
【００２２】
本実施例の圧電弁は、３／３式弁の形式で設計されている。圧電弁は、２つの制御対象の弁開口部２４及び２５を有していて、第１の弁開口部２４は第１屈曲変換器１２と関連付けられ、第２の弁開口部２５は第２屈曲変換器１３と関連付けられている。それぞれの屈曲変換器１２及び１３の位置に応じて、それらに関連する弁開口部２４及び２５は閉じたり開いたりする。２つの制御対象の弁開口部２４及び２５は、弁ハウジング２の内部面として境界が画定される弁室３内に配置される。ここには、さらに第３の弁開口部２６が設けられている。第３の弁開口部２６は管理されても制御されてもおらず、屈曲変換器ユニット８の励起の状態に関わらず、常に弁室３に通じている。
【００２３】
各弁開口部２４、２５、２６は、弁ハウジング２の壁を通して弁ダクト２７と接続されていて、弁ダクト２７は外部へつながっている。第１弁開口部２４と関連する弁ダクト２７は、動作の間、圧力源と接続される供給ダクト２７ａである。圧力媒体は、具体的には気体圧力媒体であり、より厳密には圧縮空気である。しかしながら、水圧媒体もまた利用可能である。
【００２４】
制御対象の第２弁開口部２５に接続された弁ダクト２７は換気ダクト２７ｂであり、例えば大気に通じている。非制御対象の第３弁開口部２６に接続されているもう一つの弁ダクト２７は動力ダクト２７ｃであり、それには駆動される負荷、例えば流体動力負荷、が接続される。
【００２５】
適切な電気操作を行い、その結果、歪曲状態又は非歪曲状態を生むことにより、２つの屈曲変換器１２及び１３を特定の位置に導くことが可能である。本実施例において、その位置とは、図２及び５に記載の閉位置と、図３及び６に記載の供給位置と、図４及び７に記載の換気位置である。
【００２６】
閉位置にされると、２つの制御対象の弁開口部２４及び２５は、関連する屈曲変換器１２及び１３によりシーリングされる。そのため、弁室３及び負荷に通じる動力ダクト２７ｃ内の圧力媒体は閉じ込められる。
供給位置にされると、供給ダクト２７ａに関連する第１弁開口部２４が開かれると同時に、換気ダクト２７ｂに接続されている制御対象の第２弁開口部２５が閉じられる。これにより動力ダクト２７ｃは、弁室３から供給ダクト２７ａを介して圧力媒体を確実に供給される。
【００２７】
供給位置の逆となる換気位置にされると、供給ダクト２７ａは閉じられ、換気ダクト２７ｂは開かれる。そのため、動力ダクト２７ｃを介して接続された負荷は、弁室３を介した換気ダクト２７ｂを通じて換気（排出）状態とされる。
上述の機能は、切り替え機能として生成されることができる。しかしながらまた、制御対象の弁開口部２４及び２５の流断面積の設定寸法を様々に変化させて一連の制御を行うことによっても同じ効果が得られる。
【００２８】
実施例の圧電弁１をまた、３／４式弁として操作してもよい。第４の切り替え位置は、制御対象の弁開口部２４及び２５の両方を同時に開くことにより実現される。
原則として、制御対象の弁開口部２４及び２５を、歪曲パス（移動パス）から離して配置すること、具体的には、開き具合の制御が屈曲変換器１２及び１３それぞれの端面でなされるように、関連する屈曲変換器１２及び１３と横並びに又は終端部で隣接するように配置することが可能である。しかしながら、通常は図に記す構造が好ましく、その場合には、制御対象の弁開口部２４及び２５は、関連する屈曲変換器１２及び１３の歪曲パス中に直接配置され、好ましくはわずかに突出した弁座２８により境界を画定される。屈曲変換器１２及び１３はそれぞれ、閉位置では弁座２８上に載り、そこから、利用可能となる流断面積に応じて大きくあるいは小さく動かされる。従って、それは、一種の弁座の問題である。
【００２９】
２つの屈曲変換器１２及び１３は、制御対象の弁開口部２４及び２５に対する流量の制御を行うものなので、これらの変換器を制御屈曲変換器と呼ぶこともできる。制御対象の弁開口部２４及び２５は、屈曲変換器ユニット８からみて同じ側に設けられ、実施例では、屈曲変換器ユニット８が延在する主面の下部に位置している。複数部品からなる弁ハウジング設計との関連で、このことは、対応する手段が鋳型の半分をなす一部分に配設できるという点で製造上有利となる点である。
【００３０】
圧電弁１のさらに重要な特徴は、屈曲変換器ユニット８が、通常の圧電弁の場合のように、軸受部１４でしっかりと固定されないことである。この代わりに、軸受点１５において、軸受部１４は、弁ハウジング２に対して旋回するための回転軸３２を中心に旋回できるように支えられている（双方向矢印３１）。この軸は、歪曲面２２及び２３を横切って、具体的には歪曲面２２及び２３に直角に、設定される。回転軸３２が、好ましくは屈曲変換器ユニット８の後方終端面３３から軸方向（長手方向）に離れて設定され、具体的には、軸受部１４の（屈曲変換器１２及び１３に面する）正面に直接隣接して設けられることから、屈曲変換器ユニット８は、回転可能に取り付けられた２本の腕部を備えたレバーのようになる。レバーは、シーソーのように揺れ、２つの屈曲変換器１２及び１３が同時に上方に移動すると、図１の軸受部１４は下方に移動し、下方に移動すると上方に移動する。
【００３１】
回転軸３２は、例えば屈曲変換器ユニット８の２つの長手方向に延びる端面のどちらかの側に突出したピン状の形のシャフトとして、直接規定することができる。このピンは、自由に回転する一方で、弁ハウジング２において旋回するように支持される。
【００３２】
回転軸３２を規定することはまた、製造技術に関連して非常に有益であり、このことは本実施例にも採用されている。本実施例では、屈曲変換器ユニット８における軸受部１４であって、好ましくは長方形又は正方形の形状とされる軸受部１４が、（弁ハウジング２上の）嵌合部３５上で支えられ、屈曲変換器ユニット８は、軸受部１４の嵌合部３５と反対側の部分に作用する２つの負荷要素３６により嵌合部３５に向かって弾力的にバイアス負荷を受ける。実施例における嵌合部３５は、弁ハウジング２の壁上で弁室３内部に向かって突出する突起物として構成され、嵌合部３５の突出方向は歪曲面２２及び２３に垂直な方向であり、その突出方向の端部には軸受部１４が載置される支持端面３７が画定されている。この場合、軸受部１４は、詳細には図示されない凹部を備えていて、その中に支持端面３７が浅く収まる。その結果、嵌合部３５と軸受部１４との間の係合により、屈曲変換器ユニット８が弁ハウジング２に対して長手方向に動くことは防止される。
【００３３】
なお、屈曲変換器ユニット８の長手方向上の位置や、これを所定位置に維持することは、他の手段を採ることによっても影響を受けることは明らかである。
本実施例において、回転軸３２は、軸受部１４の部分内に位置する。そして、軸受部１４が電気的に励起された状態にある場合は、屈曲変換器１２及び１３もまた圧電的に活性化された状態（圧電状態）とされる。なぜなら、電極装置１７ａ及び１７ｂが回転可能に載置された部分に至る程度にまで延出しているからである。しかしながら、別の実施例として、回転軸３２を、屈曲変換器１２及び１３の動作状態に関わらず常に非圧電状態にある屈曲変換器ユニット８の部分に設けることも可能である。屈曲変換器ユニット８の弁ハウジング２に対する長手方向の位置に安定させ、屈曲変換器ユニット８がその主面に対して回転してしまわないようにするために、弁ハウジング２に統合された中心突出部３８がさらに設けられる。中心突出部３８は、２つの屈曲変換器１２及び１３の間のスロット状の中間空間４２に収まる刀のような形をしている。
【００３４】
中心突出部３８は、軸受部１４の前面３４の正面に直接配置されるのが好ましく、屈曲変換器１２及び１３の長手方向に延びる面の一部に沿って延在する。
嵌合部３５は、弁ハウジング２において制御対象の弁開口部２４及び２５が設けられた部分と同じ部分に設けられるのが好ましい。中心突出部３８も、好ましくはこのような弁ハウジング２の部分に設けられる。そして、このような弁ハウジング２の部分は、本実施例においては、底部４である。
【００３５】
負荷要素３６は、弁ハウジング２に固定された弾力性のある要素であるのが好ましく、軸受部１４に作用している各負荷要素３６は、本実施例の場合、２つの屈曲変換器１２及び１３のうちの一方に対する延出部として配置される。この理由は、負荷要素３６が、電気接触手段１８ａとして同時に利用されるからである。電気接触手段１８ａを介して、各屈曲変換器１２及び１３それぞれの電極装置１７ａが駆動電圧又は制御電圧を印加される。
【００３６】
嵌合部３５がまた、上記と同様に２つの機能を有することが好ましい。なぜなら、そのような構成において、嵌合部３５は、電気接触手段１８ｂの一部として設計されていて、電気接触手段１８ｂを介して、第２圧電体１６ｂの電極装置１７ｂに電流を流せるからである。この目的のため、圧電体１６ａ及び１６ｂの最上部及び最下部の電極層が露出し、電気接触が直接、軸受部１４と関連する電気接触手段１８ａ及び１８ｂを介して起こる。
【００３７】
２つの負荷要素３６を備える代わりに、１つの負荷要素を備えることもまた原則的に可能である。さらに、駆動電圧の供給は、旋回する軸受機能を設けるために用意された別の手段で行ってもよい。
軸受部１４で２つの屈曲変換器１２及び１３間をしっかりと接続したことにより、歪曲方向２１上の力を２つの屈曲変換器１２及び１３間で伝達させることができる。一方の屈曲変換器が一方の屈曲方向に歪曲する場合、他の特別な適用がなされない限り、他方の屈曲変換器の同調が起きる。
【００３８】
本実施例の圧電弁の場合、この効果は、とりわけ、屈曲変換器１２及び１３が励起されていない場合に当該屈曲変換器１２及び１３を確実に閉位置（図２及び５）に配置させる簡単な方法として用いられる。弁ハウジング２と一方の屈曲変換器１２との間には有効に機能する弾性手段４３が設けられ、この屈曲変換器１２は当該屈曲変換器１２を閉位置に位置させるよう弾性手段４３からバイアス負荷を受ける。軸受部１４における比較的しっかりとした接続のため、もう一方の屈曲変換器１３もまた、当該屈曲変換器１３に作用する別の弾性手段がなくても閉位置に位置するようバイアス負荷を受ける。つまり、弾性手段４３により直接関連する屈曲変換器１２に行使された閉じる力は、他方の屈曲変換器１３にもまた同様に働く。
【００３９】
本実施例において、弾性手段４３は、圧縮バネ手段として構成されたものであり、屈曲変換器１２の自由端の部分とこの自由端の部分に対向する弁ハウジング２の部分との間に配置される。しかしながら、原則的に他の種類の弾性手段を用いることも、弾性手段が係合され機能する箇所を別の箇所とすることも可能である。
【００４０】
弾性手段４３が、供給ダクト２７ａを制御する第１屈曲変換器１２と協働するよう構成すると都合がよい。なぜなら、所定のゲージ圧力として得られる最大の反力が加えられるのはこの部分だからである。
完全さを求める場合、屈曲変換器１２及び１３の両方を予め決められた位置に配置させるようこれら両方に弾性手段によりバイアス負荷を加えてもよい。
【００４１】
圧電弁１の特に好都合な点は、屈曲変換器１２及び１３が操作中にそれぞれ反対の方向に移動する時に表れる。この場合、屈曲変換器１２及び１３と上述の旋回する手段とのしっかりした接続により、各制御屈曲変換器が動かされるパスである歪曲パス（移動パス）、すなわち、各制御屈曲変換器と各制御屈曲変換器が開位置において配置される関連する制御対象の弁開口部との間に置かれる距離は大きくなる。
【００４２】
これを説明するのが、図２及び５に示す閉位置と、図３及び６に示す供給位置である。励起されていない状態では閉位置になっていて、２つの屈曲変換器１２及び１３は弾性手段４３により関連する弁開口部２４及び２５の弁座２８に押し付けられている。その結果、弁開口部２４及び２５は閉じられ、各屈曲変換器１２及び１３は閉位置に配置される。
【００４３】
供給位置に持っていくためには、第１屈曲変換器１２をそれが関連する弁座２８から持ち上がるように操作する。それと同時に第２屈曲変換器１３には第１屈曲変換器１２と反対方向に歪曲するように作用を受けさせる。こうして第２屈曲変換器１３は、関連する弁座２８に更に押し付けられる。この弁座２８は支持面４４として機能し、実際、第２弁開口部２５の部分にて第２屈曲変換器１３の歪曲を妨げる働きをする。しかしながら、加えられた歪曲力により、第２屈曲変換器１３は図６に示すように湾曲する又は曲げられることになり、それに伴って軸受部１４は回転軸３２の周りで旋回することになる。そして、このとき、上述の同調作用により、第１屈曲変換器１２は関連する弁開口部２４の弁座２８からさらに離れるように移動される。
【００４４】
この場合、第２屈曲変換器１３は、補助屈曲変換器として機能し、制御屈曲変換器として機能している第１屈曲変換器１２の往復運動をさらに大きくする。
駆動電圧の極性を逆にすることにより逆の操作が可能であり、第１屈曲変換器１２は閉位置に向かって押し付けられ、第２屈曲変換器１３は関連する制御対象の第２弁開口部２５から離される。この場合、第１屈曲変換器１２は、補助屈曲変換器として働き、関連する第１弁開口部２４の弁座２８に向かってバイアス負荷を受ける。この弁座２８はこの時、支持面として機能する。この結果が図４及び７に示す換気位置であり、第２屈曲変換器１３の移動位置はまた、上述の効果により大きくなる。
【００４５】
駆動動作または制御に応じて、２つの屈曲変換器１２及び１３は交互に他方の屈曲変換器の補助屈曲変換器として機能し、上述のように移動可能な範囲を広げる。
屈曲変換器の補助はさらに、必要に応じて、他方の屈曲変換器を関連する弁開口部に押し付ける閉じる力を大きくするために実行することもできる。この場合、制御対象の弁開口部と補助屈曲変換器に関連する支持面とは、屈曲変換器ユニット８が延在する主面を挟んで両側に配置されるのが好ましい。尚、この設計は図示されていない。
【００４６】
例えば、２／２切り替え機能を有するものとして設計された圧電弁に関しては、２つの屈曲変換器を交互に補助屈曲変換器として機能させる相互動作をなさないようにすることも可能である。この場合は、一方の屈曲変換器だけが、１つの弁開口部を制御するための制御屈曲変換器として機能し、他方の屈曲変換器は補助屈曲変換器としてのみ機能するといった構成とすることができる。支持面は弁開口部と関連することはなくハウジング上のどの面であってもよい。補助屈曲変換器は、それ自身としての流体制御機能を持たず、制御屈曲変換器として機能している他方の屈曲変換器の移動と力とのうち少なくとも一方を大きくするためにのみ動作する。
【００４７】
屈曲変換器ユニット８を旋回するように支持するためのあらゆる処置及び手段と、制御対象の弁開口部２４及び２５と、支持面とが、弁ハウジング２の同じ部分（例えば、本実施例のように底部４）に設けられると有利である。
圧電弁１のさらに好都合な点は、屈曲変換器ユニット８の配置場所に、バイアス負荷力に対応して特別に設計される必要のある堅固な固定手段を設ける必要がないことである。これにより屈曲変換器ユニット８の取り付けが単純になる。
【００４８】
弁ハウジングの寸法及び制御される弁開口部の関連付けの最適化を行った上でではあるが、２つの屈曲変換器１２及び１３間に機械運動学的な連結がされていることにより、広い範囲の操作特性を備えた非常に単純な構成の圧力弁を製造することが可能である。例を挙げると、２つの弁開口部２４及び２５を（回転軸３２から同じ距離に置く）実施例のようにではなく、異なる距離に配置することも可能である。さらに、屈曲変換器１２及び１３は、実施例のように同じ長さを有するものではなく異なる長さを有するものであってもよい。最後に、弁開口部２４及び２５の弁座２８を、実施例のように同じ１つの平面に配置するのではなく、異なる高さの面に配置することも可能である。この結果、図２に示された態様とは異なり、一方の屈曲変換器が対応する弁座に対して行う歪曲運動（当該一方の屈曲変換器が閉位置され対応する弁座にバイアス負荷を掛けること）が、同時に他方の屈曲変換器を閉位置に留めることはなくなり、実際それに関連する弁開口部は開いたままにされる。
【００４９】
圧電弁はまた、少なくとも１つの屈曲要素（屈曲変換器）に対し、当該屈曲要素の長手方向上の両側に配置された２つの弁開口部が制御対象のものとして対応するよう構成されていても良い。
２つの屈曲変換器１２及び１３間の軸受点１５におけるねじりに強い接続は、さらに適当な手段、例えば、２つの屈曲変換器１２及び１３を機械的接続手段により互いに固定することと、互いを固定することとのうちの少なくとも一方により、あるいは当該屈曲変換器を接着または溶接することにより、なされ得る。しかしながら、実施例に従うのが特に有利であり、その場合には、変換器１２及び１３の共通面に配置されている圧電体が、圧電材の層４５ａ及び４５ｂをなして統合的に連結される。これにより、同じ面に配置されている圧電材層は、例えば、圧電材のプレートに中間空間４２を規定する縦スロットを設けることより製造される１つの層となる。
【００５０】
このような屈曲変換器１２及び１３の統合設計により、非常に簡単な方法で２つの屈曲変換器１２及び１３を同一の構造を有するものとして製造することができ、この結果、屈曲変換器１２及び１３間に同一の操作特性が保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２に示された本発明の一実施例としての３／３式の圧電弁を図２中の一点鎖線Ｉ−Ｉで切断した場合の縦断面図である。
【図２】図１の圧電弁を一点鎖線ＩＩ―ＩＩで切断した場合の横断面図であり、各屈曲変換器が各屈曲変換器の制御対象たる弁開口部を閉じて閉位置に配置された状態を示す図である。
【図３】図２と同様の方法で示された圧電弁の横断面図であり、供給ダクトに接続する弁開口部は開かれ、換気ダクトに接続する弁開口部は閉じられるよう各屈曲変換器が供給位置に配置された状態を示す図である。
【図４】図２及び３と同様の方法で示された圧電弁の横断面図であり、換気ダクトの弁開口部は開かれ、供給ダクトの弁開口部は閉じられるよう各屈曲変換器が換気位置に配置された状態を示す図である。
【図５】図１に示された圧電弁の縦断面図の略図であり、各屈曲変換器が閉位置に配置された状態を示す図である。
【図６】図１に示された圧電弁の縦断面図の略図であり、各屈曲変換器が供給位置に配置された状態を示す図である。
【図７】図１に示された圧電弁の縦断面図の略図であり、各屈曲変換器が換気位置に配置された状態を示す図である。
【図８】弁ハウジングが部分的にのみ表示された実施例の圧電弁の透視図である。
【図９】上方から屈曲変換器ユニットの一方の面（平面部）を眺めた状態を示す図である。
【符号の説明】
１…圧電弁、２…弁ハウジング、３…弁室、４…底部、８…屈曲変換器ユニット、１２，１３…屈曲変換器、１４…軸受部、１５…軸受点、１６ａ，１６ｂ…圧電体、１７ａ，１７ｂ…電極装置、１８ａ，１８ｂ…電気接触手段、２２，２３…歪曲面、２４，２５…制御対象の弁開口部、２６…非制御対象の弁開口部、２７…弁ダクト、２８…弁座、３２…回転軸、３５…嵌合部、３６…負荷要素、３８…中心突出部、４２…中間空間、４３…弾性手段、４４…支持面、４５ａ，４５ｂ…圧電材層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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