圧電駆動装置、バルブおよびブレーキ装置
【課題】圧電素子の変位を拡大して被駆動体に伝えることができ、被駆動体を精度よく移動させることができる圧電駆動装置を提供すること。
【解決手段】圧電駆動装置１０は、ケース２と駆動装置本体１１とを備える。駆動装置本体１１は、第１および第２の圧電素子１７，１８と、圧電素子１７の変位を拡大する第１の変位拡大機構と、第１の変位拡大機構によって圧電素子１７の伸長方向に直交する方向に移動してケース内面に当接する当接部と、圧電素子１８の変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備える。圧電素子１７に電圧を印加すると、第１の変位拡大機構を介して当接部がケース内面に当接して駆動装置本体１１がケース２に対して移動不能に停止される。圧電素子１８に電圧を印加すると、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動される。
【解決手段】圧電駆動装置１０は、ケース２と駆動装置本体１１とを備える。駆動装置本体１１は、第１および第２の圧電素子１７，１８と、圧電素子１７の変位を拡大する第１の変位拡大機構と、第１の変位拡大機構によって圧電素子１７の伸長方向に直交する方向に移動してケース内面に当接する当接部と、圧電素子１８の変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備える。圧電素子１７に電圧を印加すると、第１の変位拡大機構を介して当接部がケース内面に当接して駆動装置本体１１がケース２に対して移動不能に停止される。圧電素子１８に電圧を印加すると、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を駆動源とする圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を用いたバルブおよびブレーキ装置に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、小型でかつ高速応答性能に優れ、電気エネルギから機械エネルギへの変換効率が極めて高いという特性を有するため、機械的駆動源としての利用が試みられている。
例えば、圧電素子は、発生する変位が小さいため、その変位を拡大して弁体に作用させることで空気排出口を開閉する圧電式エアバルブが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、圧電素子に電圧を加えた際に弁体を、てこの原理で移動して弁座から離し、圧電素子の電圧印加を解除した際に弁体を元の位置に戻して弁座に当接させており、弁座に対する弁体の位置調整を精度良く行わなければならないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１では、空気圧力室内と空気排出口との圧力差も利用して前記弁体を弁座に密着させているが、このような圧力差がない場合、弁を閉じる力を大きくすることが困難であるという問題があった。
なお、特許文献１では、弁体をばね部材で支持し、弁体を弁座に当接させる力を大きくすることが試みられているが、弁体を弁座に当接させた際にばね部材を大きく撓ませて当接力を大きくすると、圧電素子に電圧を加えた際には、ばね部材の撓みが無くなるまで弁体が弁座から離れないため、バルブの開放が遅れるという新たな問題が発生してしまう。
【０００６】
また、チューブバルブやダイアフラムバルブのように、弾性変形可能な部材を押圧してバルブの開閉を行う場合、圧電素子に電圧を印加してバルブを閉じるように構成することは比較的容易であるが、圧電素子の電圧印加を解除した際にバルブを閉じるように構成すること、つまりノーマリークローズタイプのバルブを圧電素子で実現することは難しかった。
【０００７】
このような問題は、圧電素子でバルブを開閉する場合に限らず、圧電素子の変位を利用する様々な駆動装置においても共通する問題であった。
【０００８】
本発明の目的は、圧電素子の変位を拡大して被駆動体に伝えることができ、被駆動体を精度よく移動させることができる圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を利用してノーマリークローズの動作も実現できるバルブと、前記圧電駆動装置を利用したブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、第１および第２の圧電素子と、前記第１の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、前記第２の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、前記第１の圧電素子に電圧を印加した際には、第１の変位拡大機構を介して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、前記第２の圧電素子に電圧を印加した際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、前記第２の変位拡大機構は、第１の変位拡大機能に比べて剛性が高く設定され、前記圧電素子が伸長された際には、第１の変位拡大機構が変位して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、さらに圧電素子が伸長され続けた際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とするものでもよい。
【００１１】
このような各発明においては、ケースに対して駆動装置本体を移動可能に設け、圧電素子の伸長に伴い、第１の変位拡大機構を介して当接部をケース内面に当接させているので、圧電素子の駆動によって駆動装置本体の位置を固定することができる。
このため、圧電素子を伸長させて第２の変位拡大機構を介して被駆動体を移動させる際に、駆動装置本体を移動の基準となる位置に移動してから第２の変位拡大機構を変位させて被駆動体を移動でき、被駆動体を常に所定の基準位置から精度良く移動させることができる。
【００１２】
また、第１の変位拡大機構を介して当接部を移動させているので、圧電素子の伸長量が小さい場合でも、その変位量を拡大でき、圧電素子の変位量に比べて大幅に大きい量だけ当接部を移動できる。このため、ケース内面に当接部を比較的大きな圧力で圧接でき、その摩擦力で駆動装置本体を十分に移動停止状態にできる。
さらに、第２の変位拡大機構を介して被駆動体を移動させているので、圧電素子の伸長量に比べて被駆動体の移動量を大きくできる。このため、様々な被駆動体の移動に本発明の圧電駆動装置を利用することができる。
【００１３】
さらに、請求項１の発明では、各変位拡大機構をそれぞれ別々の圧電素子を駆動して変位させているので、各圧電素子の駆動タイミングを制御することで、第１の変位拡大機構による駆動装置本体の移動停止処理を行った後に、第２の変位拡大機構による被駆動体の移動処理を確実に行うことができ、駆動装置本体の位置を決めてから被駆動体を移動できるので、より確実な駆動を行うことができる。
【００１４】
一方、請求項２の発明では、各変位拡大機構の剛性の差を利用して各変位拡大機構の変位タイミングをコントロールすることで、１つの圧電素子のみで駆動できるように構成しているので、コストを低減でき、圧電駆動装置の構造や制御を簡易にできる。
【００１５】
ここで、請求項１の圧電駆動装置において、前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた第1圧電素子および第２圧電素子とを備えて構成され、前記変位拡大板は、長手方向の略中央部分に設けられた基端部と、この基端部から連続して形成されて前記第1圧電素子の第１の端部が取り付けられた第１圧電素子第１端部取付部と、前記基端部から第1圧電素子第１端部取付部と反対側に連続して形成されて前記第２圧電素子の第１の端部が取り付けられた第２圧電素子第１端部取付部と、基端部から前記第1圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第１圧電素子を挟んで設けられた一対の第１連結部と、各第１連結部の端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第1圧電素子の第２の端部が取り付けられた第１圧電素子第２端部取付部と、前記基端部から第２圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第２圧電素子を挟んで設けられた一対の第２連結部と、各第２連結部の端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第２圧電素子の第２の端部が取り付けられた第２圧電素子第２端部取付部と、前記各第２連結部の端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、前記第1の圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、第１連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、前記第２の圧電素子が伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることが好ましい。
【００１６】
また、請求項２の圧電駆動装置において、前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備えて構成され、前記変位拡大板は、前記圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ圧電素子を挟んで設けられた一対の連結部と、各連結部の一端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第１の端部が取り付けられた圧電素子第１端部取付部と、前記連結部の他端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第２の端部が取り付けられた圧電素子第２端部取付部と、前記各連結部の他端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、前記圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、前記連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、前記圧電素子がさらに伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることが好ましい。
【００１７】
これらの各発明によれば、変位拡大板を一体成形したので、圧電素子の伸縮に対応する駆動部の変位量を精度良く設定できる。
すなわち、圧電素子の伸長量は非常に小さいため、変位を伝達する経路途中にピンやカムなどが存在すると、その部分の「がた」で変位が吸入されてしまうおそれがある。これに対し、本発明では、変位拡大板をワイヤカットなどで一体成形したので、変位が吸入されてしまうことがなく、圧電素子の伸長に伴い変位拡大部を所定量だけ確実に変位させることができる。
【００１８】
本発明のバルブは、前記圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置の第２変位拡大機構に取り付けられた弁体と、前記弁体が当接可能な弁座と、前記弁体および弁座によって開閉される流路と、前記弁体を弁座に当接させる方向に弁体または前記駆動装置本体を付勢する付勢手段と、前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記弁体が前記弁座に当接されて前記流路が閉じられ、前記駆動制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止させた後、前記第２の変位拡大機構を変位させて前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を弁座から離して前記流路を開くことを特徴とする。
【００１９】
このようなバルブであれば、圧電駆動装置で駆動される被駆動体としての弁体を、所定の基準位置から精度良く移動できるので、例えば基準位置を弁座に当接する位置にすることで、バルブを確実に開閉できる。また、弁体の移動量は、圧電素子の伸長量つまり圧電素子の印加電圧値によって調整できるので、バルブの開き量を容易にかつ精度良く制御できる。
さらに、例えば、被駆動体として弁体を移動させる際に、ケースに対して駆動装置本体をバネ等で付勢して弁体を弁座に当接させることができる。このため、弁座に弁体が当接している位置を基準とし、圧電素子を駆動することで弁座から弁体を離すことができる。従って、弁座に対する弁体の位置調整も容易にかつ精度良く行うことができ、ノーマリークローズタイプのバルブを容易に構成できる。
また、付勢手段の付勢力を利用して弁体を弁座に当接させているので、バルブを閉じる力を容易に大きくすることができ、バルブクローズ状態を確実に維持できる。その上、駆動装置本体を移動不能に停止させてから、弁体を弁座から離しているので、付勢手段を用いていても、弁体を確実に弁座から離すことができ、バルブの開放操作を確実に行うことができる。
【００２０】
ここで、前記第２の変位拡大機構と前記弁体とは、前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力に設定された連動用付勢手段または磁石によって着脱可能に設けられていることが好ましい。
このように構成すれば、弁体を駆動装置本体から容易に取り外すことができ、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
【００２１】
本発明のブレーキ装置は、前記圧電駆動装置と、回転体と、回転体に対して前記圧電駆動装置によって押圧可能に設けられた摩擦部材と、前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動装置本体は、ケースに対して付勢手段によって前記第２の変位拡大機構がケースの外部側に突出する方向に付勢され、前記摩擦部材は前記第２の変位拡大機構に取り付けられ、前記圧電素子に電圧が印加されておらず圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで摩擦部材が回転体に押圧されて制動力を発生させ、前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧が印加されて前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構がケースの内側に向かう方向に変位されると、前記摩擦部材が回転体から離れてブレーキが解除されることを特徴とする。
【００２２】
このようなブレーキ装置の駆動源として、本発明の圧電駆動装置を用いれば、圧電素子に電圧を印加していない状態では、付勢手段によって第２の変位拡大機構がケース外部に突出する方向に付勢されるため、圧電駆動装置で駆動される摩擦部材がドラムやディスクなどの回転体に当接している状態を基準位置にできる。従って、圧電素子に電圧を印加しない状態でブレーキを掛けて制動力を加えることができるブレーキ装置を提供できる。
また、駆動装置本体を付勢手段で付勢して各摩擦部材を回転体に押し付けているため、摩擦部材における摩擦材（ライニング）が摩耗したり、新しい摩擦材に交換してその厚さ寸法が変化した場合でも、前記付勢手段による付勢で摩擦部材が回転体に押圧される状態に自動的に調整することができる。
さらに、圧電素子は、伸縮方向に変位する間だけ電力を消費し、電圧を印加し続けて圧電素子が伸長された状態を維持している間も電流が流れず、電力を消費しない。このため、圧電素子に電圧を印加し続けてブレーキを解除している場合でも電力消費がなく、ソレノイドで摩擦部材を変位させる場合に比べて消費電力を大幅に低減できる。
また、本発明のブレーキ装置は、無励磁型であり、かつ小型で消費電力も抑えることができるため、例えば、ブレーキモータにおけるブレーキ装置などに好適である。さらに、ブレーキモータ以外でも、車、リフト、コンベアなどの各種回転体のブレーキ装置として広く利用できる。
【００２３】
ここで、前記回転体は、ドラムで構成され、前記摩擦部材は、前記ドラムの内側に配置されて一端側が支持板に回動自在に取り付けられ、かつ摩擦材が設けられた一対のブレーキシューで構成され、各ブレーキシュー間には、各ブレーキシューの摩擦材がドラム内面から離れる方向に各ブレーキシューを移動させるバネが設けられ、前記圧電駆動装置は、各ブレーキシューの他端間に配置され、一方のブレーキシューに前記第２の変位拡大機構が取り付けられ、他方のブレーキシューに前記ケースが取り付けられ、前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで、各ブレーキシューの他端間の間隔が広がってブレーキシューの摩擦材がドラム内面に押圧されて制動力を発生させ、前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構をケースの内側に向かう方向に変位されると、前記各ブレーキシューの摩擦材が前記バネによってドラム内面から離され、ブレーキが解除されることが好ましい。
【００２４】
このような構成のブレーキ装置によれば、リーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキとして利用でき、サーボ効果（自己倍力効果）などのドラムブレーキの特徴を生かしたブレーキ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態のバルブ１が示されている。なお、以下の説明においては、便宜上、図１の上側を上方、下側を下方として説明するが、バルブ１の使用時の向きは図１のものに限らず、水平方向に向けて用いたり、上下を逆にして用いてもよい。
【００２６】
バルブ１は、ダイアフラムバルブであり、駆動部ケース２と、駆動部ケース２の一端に取り付けられた流路ブロック３と、駆動部ケース２の他端に取り付けられた蓋４とを備えている。
【００２７】
蓋４は、図２に示すように、ネジ４１によって駆動部ケース２に固定されている。さらに、蓋４には、ネジ４２によってコネクタ４３が固定されている。コネクタ４３には、駆動制御手段である外部の制御装置（図示略）が接続され、制御装置から出力される駆動信号によって後述する各圧電素子が駆動されるように構成されている。
【００２８】
流路ブロック３は、図３に示すように、バルブ１を各種機械に装着するための取付穴３１と、駆動部ケース２に流路ブロック３を取り付けるためのネジが挿入される取付穴３２が形成されている。
さらに、流路ブロック３には、図１に示すように、液体を供給するパイプが装着されるポート３３，３４が形成されている。各ポート３３，３４は、連通孔３５，３６を介して流路ブロック３に形成されたバルブ面３７に開口されている。すなわち、連通孔３６はバルブ面３７の中心軸部分に開口されている。また、連通孔３５は、バルブ面３７において、連通孔３６の開口の周囲にリング状に形成された凹溝３８に開口されている。
【００２９】
駆動部ケース２の内部には、図４に示すように、断面略矩形状とされ駆動部ケース２の長手方向（上下方向）に沿って連続する空間が形成され、この空間には一対のガイド部材５が配置されている。
ガイド部材５は、それぞれ直方体状に形成されたプレートで構成されている。各ガイド部材５の対向面には凹溝５１が開口されている。また、このガイド部材５は、駆動部ケース２にねじ込まれた押しネジ５２によって互いに近接する方向に位置調整できるように構成されている。
【００３０】
［圧電駆動装置の構成]
バルブ１の圧電駆動装置１０は、駆動部ケース２と、この駆動部ケース２内に内蔵された駆動装置本体１１とを備えて構成されている。
駆動装置本体１１は、変位拡大板１２と、第1のバネ座１３と、第２のバネ座１４と、各バネ座１３，１４間に配置された押しバネ１５と、磁石ホルダ１６と、変位拡大板１２に固定された第１圧電素子１７および第２圧電素子１８とを備えている。
【００３１】
［変位拡大板の構造］
変位拡大板１２は、マルエージ鋼、ステンレス、インバー材などの曲げ変形（弾性変形）可能な部材で構成され、１枚の板材をワイヤカットなどで以下に説明する所定の形状に切断することで製造されている。
すなわち、変位拡大板１２の蓋４側の略半分（上半分）は、図５にも示すように、その長手方向（上下方向）の略中央部分に設けられた基端部１２１と、基端部１２１の軸直交方向つまり幅方向の両端部から蓋４側（上方）に延長された一対の第１連結部１２２と、各第１連結部１２２の蓋４側の端部（上端部１２２Ａ）からそれぞれ第１ヒンジ部１２３を介して連続して形成された一対の第１駆動部１２４と、各第１駆動部１２４から第２ヒンジ部１２５を介して連続して形成された第１圧電素子第２端部取付部である上端側取付部１２６とを備えて構成されている。
【００３２】
一方、前記基端部１２１の蓋４側の端面には、細幅部１２７Ａを介して第１圧電素子第１端部取付部である基端上部側取付部１２７が連続して形成されている。そして、基端上部側取付部１２７には、第１圧電素子１７の軸方向の第１の端部（下端）が取り付けられている。
また、上端側取付部１２６には、スペーサ１２８を介して第１圧電素子１７の軸方向の第２の端部（上端）が取り付けられている。
従って、各第１連結部１２２は、第１圧電素子１７を挟んで設けられ、かつ、第１圧電素子１７の長手方向に沿って延長されて形成されている。
【００３３】
変位拡大板１２の流路ブロック３側の略半分（下半分）は、図１，６に示すように、前記基端部１２１と、基端部１２１の幅方向両端部から流路ブロック３側（下方）に延長された一対の第２連結部１３２と、各第２連結部１３２の流路ブロック３側の端部（下端部１３２Ａ）において互いに近接する方向に延出された部分からそれぞれ第３ヒンジ部１３３を介して連続して形成された一対の第２駆動部１３４と、各第２駆動部１３４から第４ヒンジ部１３５を介して連続して形成された第２圧電素子第２端部取付部である下端側取付部１３６とを備えて構成されている。すなわち、第１ヒンジ部１２３、第１駆動部１２４、第２ヒンジ部１２５が形成された変位拡大板１２の上端部とほぼ同様の構成とされている。
【００３４】
前記下端側取付部１３６には、第２圧電素子１８の軸方向の第２の端部（下端）が取り付けられている。
また、前記基端部１２１の流路ブロック３側の端面には、細幅部を介して第２圧電素子第１端部取付部である基端下部側取付部１２９が連続して形成されている。そして、基端下部側取付部１２９には、スペーサ１２８を介して第２圧電素子１８の軸方向の一端が取り付けられている。
従って、各第２連結部１３２は、第２圧電素子１８を挟んで設けられ、かつ、第２圧電素子１８の長手方向に沿って延長されて形成されている。
【００３５】
また、前記各第２連結部１３２の下端部１３２Ａのケース２側の端部には、第５ヒンジ部１３７を介して一対の第３駆動部１３８が連続して形成され、各第３駆動部１３８から第６ヒンジ部１３９を介して被駆動体取付部であるホルダ取付部１４０が連続して形成されている。
そして、前記第１ヒンジ部１２３、第１駆動部１２４、第２ヒンジ部１２５を備えて第１の変位拡大機構が構成され、第３ヒンジ部１３３、第２駆動部１３４、第４ヒンジ部１３５、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を備えて第２の変位拡大機構が構成されている。
【００３６】
また、各圧電素子１７，１８に沿って配置される第１連結部１２２、第２連結部１３２の基端部１２１との接続部分は、第１連結部１２２、第２連結部１３２の他の部分に比べて幅寸法が小さな細幅部（ヒンジ部）１２２Ｂ，１３２Ｂとされ、第１連結部１２２の上端部１２２Ａや第２連結部１３２の下端部１３２Ａが、前記各変位拡大機構の作用によってケース２側に押された場合、第１連結部１２２、第２連結部１３２は前記細幅部１２２Ｂ，１３２Ｂから湾曲するように設定されている。
【００３７】
本実施形態においては、制御装置は、第１圧電素子１７に対しては、第１圧電素子用第１設定値から第１圧電素子用第２設定値までの電圧を印加可能に構成され、第２圧電素子１８に対しては、第２圧電素子用第１設定値から第２圧電素子用第２設定値までの電圧を印加可能に構成されている。さらに、本実施形態では、各第１設定値は電圧値「０」に設定され、第２設定値は使用する圧電素子１７，１８やその圧電素子１７，１８に求める変位量に応じて設定されている。
【００３８】
また、圧電素子１７，１８は、熱膨張係数が「０」またはマイナスの数値のものが利用されている。このため、各取付部１２６，１２９および圧電素子１７，１８間に、熱膨張係数の大きなアルミなどの材質からなるスペーサ１２８を挟んで接着し、温度が変化して圧電素子１７，１８の長さ寸法が変化してもその変化分をスペーサ１２８の長さ寸法の変化で補い、圧電素子１７，１８にスペーサ１２８を加えた長さ寸法は温度変化に関係なく常にほぼ一定となるように構成し、温度変化の影響を少なくするようにしている。
なお、上記のように温度変化に対応するには、圧電素子１７，１８とスペーサ１２８とが同じ温度に維持される必要がある。このため、圧電素子１７，１８およびスペーサ１２８と変位拡大板１２との間の隙間部分を、シリコン等の伝熱材で埋めて圧電素子１７，１８とスペーサ１２８とが同じ温度に維持されるように工夫している。
【００３９】
各ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９は、他の部分に比べて幅寸法が狭い細幅に形成され、力が加わると弾性変形可能に形成されている。
また、第１ヒンジ部１２３および第２ヒンジ部１２５は、前記幅方向の位置がずれているため、初期状態では、各ヒンジ部１２３，１２５が略直線上に配置されるように斜めに設けられている。同様に、第３ヒンジ部１３３および第４ヒンジ部１３５と、第５ヒンジ部１３７および第６ヒンジ部１３９も、それぞれ略直線上に配置されるように斜めに設けられている。
【００４０】
第１のバネ座１３は、略リング状に形成され、その上端面はガイド部材５に当接して配置されている。また、バネ座１３の下端面には凹部が形成され、バネ１５の上端部が収納されている。
【００４１】
第２のバネ座１４は、略円筒状に形成され、その下端面は磁石ホルダ１６に当接して配置されている。また、バネ座１４の上端面にも凹部が形成され、バネ１５の下端部が収納されている。
なお、バネ座１４は下端部近くに薄肉部１４Ａが形成され、後述するように、第２圧電素子１８の駆動で、第２連結部１３２の下端部１３２Ａがケース２側に広がるように撓んだ際に、バネ座１４も薄肉部１４Ａ部分で撓んで第２連結部１３２の変形に追従できるように構成されている。
さらに、バネ座１４には、下端が開口された開口溝１４Ｂが形成され、この開口溝１４Ｂ部分に板状の変位拡大板１２やホルダ取付部１４０が配置されている。このため、バネ座１４は、変位拡大板１２やホルダ取付部１４０に干渉することなく、直接磁石ホルダ１６に当接されている。
【００４２】
そして、各バネ座１３，１４間には前記バネ１５が介在されているため、磁石ホルダ１６はバネ座１４を介して前記バネ１５で下方に付勢され、後述するダイアフラムが流路ブロック３のバルブ面に当接されてバルブ１が閉じられるように構成されている。従って、バネ１５によって本発明の付勢手段が構成されている。
なお、磁石ホルダ１６には、変位拡大板１２のホルダ取付部１４０が取り付けられているため、変位拡大板１２と磁石ホルダ１６とは一体で移動するが、後述するように、圧電素子１７に電圧を印加して伸長させない限り、変位拡大板１２はケース２に対して移動可能なフリー状態であるため、バルブ１が閉じられている間は、バネ１５の付勢力（応力）が変位拡大板１２の各ヒンジ部１３７，１３９等や圧電素子１７，１８に加わることはない。
【００４３】
磁石ホルダ１６は、前記変位拡大板１２のホルダ取付部１４０にねじ止めされている。磁石ホルダ１６の下端には磁石１６１が埋設されている。なお、磁石ホルダ１６とケース２との間には、図示しないパッキンおよびパッキン押さえが配置され、仮にダイアフラム２０から液が漏れたとしても駆動装置本体１１側に漏れ出さないようにシールしている。このシール構造は以下の各実施形態でも図示しないが設けられている。
【００４４】
駆動部ケース２および流路ブロック３間には、ダイアフラム２０が配置されている。ダイアフラム２０は、略円板状に形成され、その周囲には肉厚な挟持部２０１が設けられている。そして、この挟持部２０１を駆動部ケース２および流路ブロック３で挟持することで、ダイアフラム２０が固定されている。
また、ダイアフラム２０の中心にも肉厚なバルブ開閉部２０２が設けられている。このバルブ開閉部２０２には、ダイアフラム金具２０３がねじ止めされている。ダイアフラム金具２０３は、前記磁石１６１の磁力によって磁石１６１に吸着され、バルブ開閉部２０２は磁石ホルダ１６つまりはホルダ取付部１４０と一体で動作する。また、磁石１６１およびダイアフラム金具２０３を容易に分離できるので、作業者は分解して流路ブロック３やダイアフラム２０を容易にメンテナンスできる。
【００４５】
ダイアフラム２０の挟持部２０１およびバルブ開閉部２０２間は、肉厚が薄く、かつ湾曲して変位しているので、流路ブロック３に対してホルダ取付部１４０が上方に移動した場合には、図８に示すように、流路ブロック３のバルブ面３７およびダイアフラム２０間に隙間が生じ、各連通孔３５，３６が互いに連通可能となるように構成されている。
一方、流路ブロック３に対してホルダ取付部１４０が下方に移動し、バルブ開閉部２０２がバルブ面３７に当接した場合には、連通孔３６の開口がダイアフラム２０で塞がれ、各連通孔３５，３６は互いに連通されてない状態となるように構成されている。
従って、ポート３３，３４、連通孔３５，３６、凹溝３８によって液体が流れ、かつ、ダイアフラム２０によって開閉される流路が構成されている。
また、ダイアフラム２０によってバルブ１の弁体が構成され、バルブ面３７によって弁座が構成されている。
さらに、駆動部ケース２には、ダイアフラム２０が配置された空間を外部に連通する空気抜き穴２１が形成され、ダイアフラム２０がスムーズに変位するように構成されている。
【００４６】
［バルブ駆動動作］
次に、このような構成のバルブ１の動作について説明する。
【００４７】
［バルブ動作：初期状態］
初期状態では、制御装置は、圧電素子１７，１８に電圧を加えない。すなわち、制御装置は、圧電素子１７，１８に第１設定値の電圧を印加するが、本実施形態では第１設定値は電圧値「０」であるため、駆動信号の入力を行わない。この状態では、図１，５，６に示すように、各ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９が変形しないように構成されている。そして、この状態では、第１連結部１２２とガイド部材５の凹溝５１間には、図５に示すように、寸法Ｌの僅かな隙間５３が形成されている。
【００４８】
そして、変位拡大板１２は、前記隙間５３によってガイド部材５が設けられた駆動部ケース２に対して移動可能に設けられ、変位拡大板１２に固定された磁石ホルダ１６はバネ１５によって下方つまり流路ブロック３側に付勢されている。
このため、磁石ホルダ１６、ダイアフラム金具２０３を介してダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２も下方に付勢され、連通孔３６が開口されたバルブ面３７にダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２が密着してバルブを閉じた状態となっている。すなわち、本実施形態のバルブ１は、圧電素子１７，１８に電圧が印加されていない未駆動状態では、付勢手段であるバネ１５の付勢力でバルブが閉じられるノーマリークローズタイプのバルブである。
【００４９】
［バルブ駆動動作：バルブオープン動作］
次に、圧電素子１７に第２設定値の電圧を印加すると、図７に示すように、圧電素子１７が伸長してその長手方向寸法が長くなる。この際、基端上部側取付部１２７の細幅部１２７Ａよりもヒンジ部１２３，１２５のほうが幅寸法が小さくて変形しやすいため、圧電素子１７の長手方向寸法が長くなると、ヒンジ部１２３，１２５が変形する。この際、各ヒンジ部１２３はヒンジ部１２５に対して外側に配置され、かつ第１連結部１２２に連結されているので、圧電素子１７が変位すると、ヒンジ部１２５を介して第１駆動部１２４は上方側が外側に傾斜するように傾き、さらにヒンジ部１２３を介して第１連結部１２２の上端部１２２Ａが外側に傾斜するように傾く。すると、第１連結部１２２の上端部１２２Ａはガイド部材５の凹溝５１に圧接する。このため、変位拡大板１２は、ガイド部材５つまり駆動部ケース２に対して上下方向に移動不能に固定される。
従って、前述の通り、前記ヒンジ部１２３，１２５、第１駆動部１２４を備えて第1の変位拡大機構が構成され、第１連結部１２２の上端部１２２Ａによって当接部が構成されている。
また、圧電素子１７に第２設定値の電圧を印加した際に、上端部１２２Ａが十分な圧力で凹溝５１に圧接するように、上端部１２２Ａの移動量を考慮して前記隙間寸法Ｌが設定されている。例えば、寸法Ｌは、１００μｍ以下、例えば５０μｍ程度であり、ネジ５２を進退させることで設定されている。
【００５０】
続いて、第２圧電素子１８に第２設定値の電圧を印加すると、図８に示すように、第２圧電素子１８が伸長してその長手方向寸法が長くなる。すると、下端側取付部１３６が下方に移動し、その移動に伴い第３ヒンジ部１３３、第４ヒンジ部１３５がそれぞれ外側（ケース２側）に変位し、第２連結部１３２の下端部１３２Ａも外側に変位する。
下端部１３２Ａが外側に変位すると、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を介してホルダ取付部１４０が上方に移動する。
【００５１】
ここで、図６，８に示すように、第３ヒンジ部１３３、第２駆動部１３４、第４ヒンジ部１３５の駆動装置本体１１の移動方向つまり軸方向の長さをｌａ、幅方向の長さをＬａ、第２圧電素子１８の伸長による下端側取付部１３６の下方への移動量をａとすると、下端部１３２Ａの幅方向への移動量ｂは、式１：ｂ＝（ｌａ／Ｌａ）×ａで求められる。
【００５２】
さらに、図６，８に示すように、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９の軸方向の長さをＬｂ、幅方向の長さをｌｂとすると、ホルダ取付部１４０の上方への移動量ｃは、式２：ｃ＝（ｌｂ／Ｌｂ）×ｂで求められる。
この式２のｂに前記式１を代入すると、ｃ＝（ｌｂ／Ｌｂ）×（ｌａ／Ｌａ）×ａとなり、出力ｃは、各長さの比だけ変位ａが拡大したものとなる。
すなわち、ホルダ取付部１４０の変位量は第２圧電素子１８の変位量の数倍から十数倍程度に拡大される。そして、第２圧電素子１８の変位量は、第２圧電素子１８に印加する電圧値によって調整される。
従って、前述の通り、第３ヒンジ部１３３、第４ヒンジ部１３５、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を備えて第２の変位拡大機構が構成されている。
【００５３】
ホルダ取付部１４０が上方に移動すれば、磁石ホルダ１６、ダイアフラム金具２０３を介してダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２も上方に移動し、図８に示すように、バルブ面３７から離れる。このため、各連通孔３５，３６を介して各ポート３３，３４が連通し、バルブが開かれる。従って、本実施形態では、圧電素子１７，１８に順次電圧を印加することでバルブを開くことができる。
すなわち、磁石ホルダ１６をバネ１５で付勢しているため、第１圧電素子１７を駆動して第１連結部１２２をガイド部材５に圧接させて変位拡大板１２の移動を防止、つまり固定しておかないと、第２圧電素子１８を駆動してホルダ取付部１４０を上方に移動した際に、前記バネ１５で磁石ホルダ１６および変位拡大板１２が下方に移動してしまいバルブを開くことができない。これに対し、本実施計形態では、バルブを開く際に、まず、第１圧電素子１７を駆動して変位拡大板１２を固定してから第２圧電素子１８を駆動してホルダ取付部１４０を上方に移動しているので、流路ブロック３に対して相対的にホルダ取付部１４０、磁石ホルダ１６、バルブ開閉部２０２などを上方に移動でき、バルブを確実に開くことができる。
【００５４】
［バルブ駆動動作：バルブクローズ動作］
次に、バルブ１を閉じる場合には、前記バルブ１を開く場合と逆の手順で制御すればよい。すなわち、まず第２圧電素子１８への電圧印加を無くし、ホルダ取付部１４０を元の位置に戻す。これによりダイアフラム２０がバルブ面３７に密着してバルブ１が閉じられる。
【００５５】
続いて、第１圧電素子１７への電圧印加を無くし、第１連結部１２２の上端部１２２Ａが凹溝５１に圧接する状態を解除する。
すると、変位拡大板１２はガイド部材５や駆動部ケース２に対して移動可能となるため、バネ１５によって下方に付勢され、ダイアフラム２０がバルブ面３７に密着する力を高め、バルブ１を確実に閉じることができる。
以上の動作を繰り返すことで、バルブ１の開閉を制御することができる。また、バルブ１の開き量は、第２圧電素子１８の伸長量つまり印加電圧値によって精度良く制御できる。
なお、各圧電素子１７，１８への電圧印加を無くすには、圧電素子１７，１８に電圧を印加するための端子間を短絡して放電すればよい。
【００５６】
［メンテナンス］
また、バルブ１を介して供給する液体の種類を変更するためや、１日の作業が終了した場合など、液体の流路を洗浄する場合には、流路ブロック３を駆動部ケース２から取り外し、磁石１６１によって磁石ホルダ１６に取り付けられたダイアフラム２０を取り出せばよい。本実施形態においては、液に接するのは、流路ブロック３とダイアフラム２０のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、駆動装置本体１１は分解する必要が無く、メンテナンス作業も容易に行うことができる。
【００５７】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）圧電素子１７，１８を利用してダイアフラム２０を駆動してバルブ１を開閉しているので、バルブ１を小型、軽量化することができる。すなわち、サーボモータ、ソレノイド、カムなどの駆動機構を採用した場合に比べて、バルブ１を容易に小型・軽量化できる。
従って、各種製品の生産ラインにおいて、接着剤や各種液体の流路に本実施形態のバルブ１を利用する際にも、配置スペースを小さくできる。
【００５８】
（２）さらに、圧電素子１７，１８に電圧を印加していない場合には、バネ１５の付勢力で磁石ホルダ１６を下方に付勢してダイアフラム２０をバルブ面３７に密着させているので、バルブ１はバネ１５のバネ力で閉じられる。このため、ダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２の厚さ寸法にバラツキがあったり、バルブ面３７の位置が多少変化したとしても、前記バネ１５によってダイアフラム２０がバルブ面３７に当接するまで付勢されるため、確実にバルブ１を閉じることができる。
すなわち、バルブ１は、電圧を印加しないときにバルブが閉じるノーマリークローズタイプのバルブとすることができる。また、バルブが閉じられている際のダイアフラム２０のバルブ面３７への当接力もバネ１５のばね力のみで設定でき、バルブ１のクローズ状態を安定して維持できる。
【００５９】
（３）また、ダイアフラム２０をバルブ面３７に押し付ける力をバネ１５のばね力のみで設定できるため、例えば、洗浄のためにダイアフラム２０や流路ブロック３を取り外して再度取り付けた際に、ネジの締め付け量などによってその取付位置が微妙に異なる場合があるが、そのような微差があっても前記バネ１５でダイアフラム２０をバルブ面３７に押し付けているので、ダイアフラム２０の押し付け力をほぼ一定にでき、この点でもバルブ１を安定して閉じておくことができる。このため、ダイアフラム２０の交換作業も容易に行うことができる。特に、接液部分であるダイアフラム２０は消耗品でもあるため、交換作業は必須であるが、その作業が容易に行えるため、メンテナンス性も向上できる。
【００６０】
（４）さらに、バルブ１を開く場合、まず第１圧電素子１７に電圧を印加して第１連結部１２２の上端部１２２Ａをガイド部材５の凹溝５１に押し付けて変位拡大板１２が移動しないように固定し、その固定位置を基準として第２圧電素子１８に電圧を印加して磁石ホルダ１６やダイアフラム金具２０３、バルブ開閉部２０２を上方に移動してバルブ１を開いているので、常に安定した開閉動作を行うことができる。
【００６１】
（５）その上、バルブ１の開閉タイミングや、開閉量つまりダイアフラム２０のバルブ面３７に対する移動量は、各圧電素子１７，１８に駆動電圧を加えるタイミングや、第２圧電素子１８に加える電圧値によって容易に調整することができる。このため、バルブの開き量の遠隔設定や、フィードバック制御を実現でき、使い勝手のよいバルブ１を提供できる。
【００６２】
（６）圧電素子１７，１８は高速駆動が可能なため、例えば、１秒間に１００回以上の開閉動作が可能であり、エアシリンダ駆動に比べて高速なバルブ切替動作を実現できる。
【００６３】
（７）液に接するのは、流路ブロック３とダイアフラム２０のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、駆動部ケース２内部は分解する必要が無く、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
また、磁石１６１を用いているので、流路ブロック３を駆動部ケース２から取り外し、磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられたダイアフラム２０を取り出せばよいため、メンテナンス作業をより一層容易に行うことができる。
【００６４】
（８）バネ座１４を磁石ホルダ１６に当接させ、変位拡大板１２には直接当接させておらず、かつ、圧電素子１７に電圧を印加して伸長させない限り、変位拡大板１２はケース２に対して移動可能なフリー状態であるため、バルブ１が閉じられている間は、バネ１５の付勢力が変位拡大板１２の各ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９や、圧電素子１７，１８に加わることがなく、ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９や圧電素子１７，１８にバネの付勢力が加わることによる影響を軽減できる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について図９〜１１を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、前述する各実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第２実施形態のバルブ１Ａは、図９に示すように、前記第１実施形態のバルブ１が２つの圧電素子１７，１８を用いた駆動装置本体１１を利用していたのに対し、１つの圧電素子１９のみを用いた駆動装置本体１１Ａを利用している点と、そのために、変位拡大板１２Ａの構造が第１実施形態の変位拡大板１２に比べて僅かに異なっている点が相違する。
【００６６】
すなわち、変位拡大板１２Ａは、基端部１２１が無く、第１連結部１２２および第２連結部１３２が直接連続して連結部１４２とされている。そして、圧電素子１９は、取付部１２６と取付部１３６との間に架け渡されて配置されている。
また、第３ヒンジ部１３３および第４ヒンジ部１３５は、ヒンジ部１２３，１２５に比べて幅寸法が大きくされるなどで剛性（強度）が大きくされ、ヒンジ部１２３，１２５よりは変形し難く設定されている。すなわち、第１の変位拡大機構よりも第２の変位拡大機構のほうが剛性が高くされ、変形しにくい設定とされている。
【００６７】
このような第２実施形態のバルブ１Ａにおいても前記第１実施形態のバルブ１と同様の動作でバルブの開閉がおこなわれる。
すなわち、圧電素子１９に電圧を印加されていない状態では、変位拡大板１２Ａは、バネ１５によって下方に付勢され、ダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２がバルブ面３７に密着してバルブが閉じられている。
【００６８】
そして、上部側（蓋４側）のヒンジ部１２３，１２５は、下部側（流路ブロック３側）のヒンジ部１３３，１３５に比べて剛性（強度）が小さく、撓みやすいため、圧電素子１９に電圧を印加して圧電素子１９を伸長させると、図１０に示すように、まず、上側のヒンジ部１２３，１２５が撓み、連結部１４２の上端部（当接部）１４２Ａがガイド部材５の凹溝５１に当接し、変位拡大板１２Ａが固定される。
さらに、圧電素子１９への電圧印加を継続して圧電素子１９をより伸長すると、ガイド部材５に連結部１４２が当接しているために、上部のヒンジ部１２３，１２５はそれ以上変形できない。
このため、圧電素子１９の伸長に伴い、下端側取付部１３６が下方に移動し、その移動に伴い第３ヒンジ部１３３、第４ヒンジ部１３５がそれぞれ外側（ケース２側）に変位し、連結部１４２の下端部１４２Ｂも外側に変位する。
下端部１３２Ａが外側に変位すると、前記第１実施形態と同じく、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を介してホルダ取付部１４０が上方に移動する。
【００６９】
ホルダ取付部１４０が移動すると、前記第１実施形態と同じく、磁石ホルダ１６やダイアフラム金具２０３を介してダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２が上方に移動してバルブ面３７から離れる。このため、バルブが開放されて液が流通できるようになる。
従って、バルブの開き量は圧電素子１９の伸長量つまり圧電素子１９に印加する電圧値によって調整される。
【００７０】
次に、圧電素子１９への電圧印加を解除し、圧電素子１９が縮小すると、撓んでいたヒンジ部１３３，１３５が最初に元の状態に戻り、左右に広がっていた連結部１４２の下端部１４２Ｂが元の状態に戻り、これに伴い、ヒンジ部１３７，１３９や第３駆動部１３８も元の状態になる。このため、ホルダ取付部１４０や磁石ホルダ１６も下方に移動し、ダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２もバルブ面３７に密着し、バルブが閉じられる。
続いて、上部のヒンジ部１２３，１２５や第１駆動部１２４も元の状態に戻り、連結部１４２の上端部１４２Ａはガイド部材５の凹溝５１から離れる。このため、磁石ホルダ１６は、バネ１５の付勢力で下方に付勢され、ダイアフラム２０のバルブ面３７への密着力も高まり、バルブが確実に閉じられる。
【００７１】
以上のように、バルブ１Ａは、圧電素子１９に電圧を印加したり、印加を解除することで開閉されるため、電圧を印加していない際にバルブが閉じられるノーマリークローズタイプのバルブ１Ａとすることができる。
【００７２】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、次のような効果も得られる。
すなわち、１つの圧電素子１９のみを設ければよいため、２つの圧電素子１７，１８を用いた第１実施形態に比べて、構造を簡易にでき、小型化も容易となり、コストを削減できる。また、制御対象が１つの圧電素子１９であるから、２つの圧電素子１７，１８を制御する場合に比べて容易に駆動を制御できる。さらに、各圧電素子１７，１８に順次電圧を印加する前記第１実施形態に比べて１つの圧電素子１９への電圧印加を制御するだけで、バルブのオン・オフ制御を行うことができるので、バルブの動作スピードも向上できる。
但し、本実施形態では、各ヒンジ部１２３，１２５および１３３，１３５が撓むタイミングの設定を、各ヒンジ部１２３，１２５および１３３，１３５の剛性の差によって設定しなければならず、変位拡大板１２Ａの設計や圧電素子１９の調整が難しい。この点では、前記第１実施形態のように２つの圧電素子１７，１８を設け、変位拡大板１２をガイド部材５に固定する動作を行うための圧電素子１７と、その固定後にバルブの開閉を行うための圧電素子１８とを独立して別々に設ければ、変位拡大板１２の設計が容易になり、かつ、各動作を確実に実行できる利点がある。
【００７３】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について図１２〜１４を参照して説明する。
第３実施形態のバルブ１Ｂは、図１２に示すように、駆動装置本体１１Ｂによって駆動されるポペット弁タイプのバルブである。
バルブ１Ｂでは、流路を有する流路ブロック３Ｂに形成された弁座３００対して、弁体３１０を密着させたり、離したりすることで、バルブを開閉するように構成されている。
【００７４】
このため、駆動装置本体１１Ｂは、圧電素子１９に対して電圧を印加した際に、ホルダ取付部１４０が下方に移動して前記弁体３１０を下方に押すことができるように設計された変位拡大板１２Ｂを備える。具体的には、変位拡大板１２Ｂは、上部側は変位拡大板１２Ａと同一構造とされている。
一方、下部側は、連結部１４２の下端部１４２Ｂが圧電素子１９の伸長に伴って左右に開かれると、ホルダ取付部１４０が下方に移動するように、ヒンジ部１３７，１３９および第３駆動部１３８が設定されている。各ヒンジ部１３７，１３９および第３駆動部１３８は、前記実施形態の変位拡大板１２Ａとは異なり、連結部１４２に連結された部分からホルダ取付部１４０に連結される部分に向かって、斜め上方に各ヒンジ部１３７，１３９が向かうように設計されている。
【００７５】
なお、変位拡大板１２Ｂでは、第３ヒンジ部１３３は、連結部１４２の下端部１４２Ｂから互いに近接する方向に延出されて形成され、第２駆動部１３４は、第３ヒンジ部１３３から上方（基端部１２１側つまり蓋４側）に向かって延長されて形成され、第４ヒンジ部１３５は、第２駆動部１３４の上端部において互いに連結された部分で形成されている。
そして、これらのヒンジ部１３３，１３５は、ヒンジ部１２３，１２５に比べて幅寸法が大きいために剛性も高くされ、圧電素子１９が伸長した際には、先にヒンジ部１２３，１２５側が変形するように設定されている。
【００７６】
そして、ホルダ取付部１４０にはホルダ取付部１４０の変位を弁体３１０に伝えるための連動用ホルダ１６Ａが取り付けられ、この連動用ホルダ１６Ａの下端は弁体３１０を保持する弁体ホルダ３２０に当接されている。
【００７７】
変位拡大板１２Ｂが内蔵された駆動部ケース２Ｂと、弁体３１０で開閉される流路が形成された流路ブロック３Ｂとの間にはスペーサ部材７が介在されている。前記弁体ホルダ３２０は、スペーサ部材７の中心軸部分を貫通して配置され、スペーサ部材７と弁体ホルダ３２０との間に配置された付勢手段としてのコイルバネ３３０によって上方に付勢され、連動用ホルダ１６Ａに当接されている。
また、スペーサ部材７と流路ブロック３Ｂとの間には、ダイアフラム３４０が挟持されている。ダイアフラム３４０は、流路ブロック３Ｂ内を通過する液体が駆動部ケース２Ｂ側に流入しないようにシールするために設けられている。
【００７８】
前記弁体３１０は、前記ダイアフラム３４０を介して弁体ホルダ３２０にねじ込まれたボルトによって弁体ホルダ３２０およびダイアフラム３４０に取り付けられている。そして、弁体３１０は、前記コイルバネ３３０の付勢力で弁体ホルダ３２０が上方に付勢されていることで上方に付勢され、流路ブロック３Ｂの下面に形成された弁座３００に対し、下方から当接してバルブを閉じるように構成されている。
【００７９】
このような本実施形態においては、圧電素子１９に電圧が印加されていない状態では、変位拡大板１２Ｂは連動用バネ１５０によって下方に付勢され、連動用ホルダ１６Ａは弁体ホルダ３２０に当接している。ここで、前記連動用バネ１５０は、付勢手段であるコイルバネ３３０の付勢力よりも小さく設定されており、連動用ホルダ１６Ａを弁体ホルダ３２０に常時当接させるために設けられている。
そして、弁体ホルダ３２０はコイルバネ３３０の付勢力によって、前記弁体３１０が弁座３００に当接する位置まで上方に移動されている。従って、バルブ１Ｂもノーマリークローズタイプのバルブ（ポペット弁）とされている。
【００８０】
なお、本実施形態では、バネ座１４は変位拡大板１２Ｂの連結部１４２に形成された下端部１４２Ｂに当接して配置されている。この場合、連動用バネ１５０の応力がヒンジ部１３７，１３９等に加わることになるが、連動用バネ１５０の付勢力は小さいため、その影響は殆ど無い。
【００８１】
次に、圧電素子１９に電圧を印加して伸長させると、前記第２実施形態と同様に、まず、各ヒンジ部１２３，１２５が撓んで連結部１４２の上端部１４２Ａがガイド部材５に当接し、変位拡大板１２Ｂは固定される。
さらに、圧電素子１９に電圧を印加して伸長させると、図１４に示すように、ヒンジ部１３３，１３５が撓んで連結部１４２の下端部１４２Ｂが左右に広がり、その変位に伴って各ヒンジ部１３７，１３９が変形し、ホルダ取付部１４０が下方に移動する。すると、連動用ホルダ１６Ａを介して弁体ホルダ３２０および弁体３１０がコイルバネ３３０の付勢力に抗して下方に移動され、弁体３１０が弁座３００から離れてバルブが開かれる。
弁体３１０の移動量つまりバルブの開き量は、前記第２実施形態と同様に圧電素子１９の伸長量つまり圧電素子１９に加える印加電圧値によって制御される。
【００８２】
また、圧電素子１９に加える印加電圧を減らしていくと、ヒンジ部１３３，１３５および連結部１４２の下端部１４２Ｂが元の状態に戻り、ホルダ取付部１４０が上方に移動し、コイルバネ３３０によって弁体ホルダ３２０が上方に移動し、弁体３１０が弁座３００に当接してバルブが閉じられる。さらに、上方のヒンジ部１２３，１２５が元の状態に戻り、変位拡大板１２Ｂの固定が解除される。
【００８３】
このような本実施形態においても、前記第１，２実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、次のような効果も得られる。
すなわち、弁座３００の開口面に対して垂直方向に移動する弁体３１０を用いたポペット弁１Ｂを圧電素子１９で駆動できるため、液漏れを少なくできるというポペット弁の特徴を生かしたバルブ１Ｂを構成できる。
【００８４】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について図１５を参照して説明する。
第４実施形態のバルブ１Ｃは、図１５に示すように、駆動装置本体１１Ｃによって駆動されるピンチバルブである。
駆動装置本体１１Ｃは、その変位拡大板１２Ｃが、駆動装置本体１１Ｂの変位拡大板１２Ｂに対し、ヒンジ部１３７，１３９および第３駆動部１３８が変位拡大板１２Ａと同様の向きに配置されている点のみが相違し、他の構成は同一である。
また、バルブ１Ｃの駆動部ケース２には、内部にチューブ４００が挿通されたチューブブロック４０１が取り付けられている。チューブブロック４０１と駆動部ケース２との間には、チューブ押しガイド４０３が介装され、このガイド４０３によって案内されるチューブ押し４０４が配置されている。
【００８５】
チューブ押し４０４は金属製とされ、前記磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられている。
チューブ押し４０４の先端（下端）は、断面三角形状（山形）に形成され、チューブ押し４０４を下方に移動してその先端で前記チューブ４００を押し潰すことでバルブを閉じ、チューブ押し４０４を上方に移動してチューブ４００の押しつぶしを解除することでバルブを開くように構成されている。
なお、その他の構成は前記実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００８６】
このような第４実施形態においても、圧電素子１９に電圧を印加していない状態では、バネ１５によって変位拡大板１２Ｃが下方に付勢され、その付勢力によって前記チューブ押し４０４が下方に移動されてチューブ４００を押し潰し、バルブを閉じている。このため、本実施形態のバルブ１Ｃも、ノーマリークローズタイプのバルブとされている。
次に、圧電素子１９に電圧を印加すると、圧電素子１９が伸長され、上側のヒンジ部１２３，１２５が撓み、連結部１４２の上端部１４２Ａがガイド部材５に当接し、変位拡大板１２Ｃが固定される。さらに、圧電素子１９への電圧印加を継続して圧電素子１９をより伸長すると、前記第２実施形態と同様に、ヒンジ部１３３，１３５が左右に開き、下部のヒンジ部１３７，１３９が撓んで変形し、ホルダ取付部１４０が上方に移動する。
【００８７】
ホルダ取付部１４０が移動すると、前記実施形態と同じく、磁石ホルダ１６を介してチューブ押し４０４が上方に移動し、チューブ４００の閉塞状態が解除され、バルブが開放されて液が流通できるようになる。従って、バルブ１Ｃの開き量も圧電素子１９に印加する電圧値によって調整される。
【００８８】
次に、圧電素子１９への電圧印加を解除し、圧電素子１９が縮小すると、ヒンジ部１３３，１３５、下端部１４２Ｂ、ヒンジ部１３７，１３９、第３駆動部１３８も元の状態になる。このため、ホルダ取付部１４０およびチューブ押し４０４も下方に移動し、チューブ４００を押し潰してバルブが閉じられる。
続いて、上部のヒンジ部１２３，１２５や第１駆動部１２４も元の状態に戻り、連結部１４２の上部はガイド部材５の凹溝５１から離れる。このため、変位拡大板１２Ｃは、バネ１５の付勢力で下方に付勢され、チューブ押し４０４がチューブ４００を押し潰す力も高まり、バルブが確実に閉じられる。
【００８９】
このような本実施形態のピンチバルブ１Ｃにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９０】
［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態について図１６を参照して説明する。
第５実施形態のバルブ１Ｄは、図１６に示すように、前記駆動装置本体１１Ｃによって駆動されるディスペンシングバルブである。
すなわち、バルブ１Ｄの駆動部ケース２には、流路ブロック５００が取り付けられている。流路ブロック５００には、図１６の上下方向つまり磁石ホルダ１６の進退方向に沿った貫通孔５０１が形成され、この貫通孔５０１にはニードルバルブ５０２が挿入されている。
【００９１】
ニードルバルブ５０２は、大径の基端部５０２Ａと小径のニードル部５０２Ｂとを備えて構成された金属材であり、基端部５０２Ａが前記磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられている。
また、貫通孔５０１には貫通孔５０１の大径部とニードルバルブ５０２間をシールするガイドシール５０３と、ガイドシール押さえ５０４が配置されている。ガイドシール押さえ５０４は、駆動部ケース２と流路ブロック５００とで挟持されて固定されている。
【００９２】
貫通孔５０１の下端には、バルブシート受け５０５で固定されたバルブシート５０６が配置されている。バルブシート５０６には、ニードルバルブ５０２の先端が当接可能なテーパ状のバルブ面が形成され、このバルブ面に開口された吐出孔５０７をニードルバルブ５０２で閉塞できるように構成されている。
この吐出孔５０７は、ノズル袋ナット５０８によってバルブシート５０６の下面に取り付けられたノズル５０９に連通されている。
【００９３】
また、流路ブロック５００には、流路ブロック５００の側面および貫通孔５０１間を連通する連通路５１０が形成され、この連通路５１０はシリンジホルダ袋ナット５１１によって流路ブロック５００に取り付けられたシリンジホルダ５１２に連通されている。
【００９４】
このような本実施形態では、圧電素子１９に電圧を印加していない状態では、バネ１５によって変位拡大板１２Ｃが下方に付勢されて前記ニードルバルブ５０２がバルブシート５０６に当接し、吐出孔５０７が塞がれるために、バルブが閉じられている。従って、このバルブ１Ｄもノーマリークローズタイプのバルブとされている。
【００９５】
そして、供給する液体が収納されたシリンジを、シリンジホルダ５１２に装着し、圧電素子１９に電圧を印加すると、前記各実施形態と同様の作用で、変位拡大板１２Ｃが固定され、かつ、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ５０２が上方に移動し、ニードルバルブ５０２がバルブシート５０６から離れて吐出孔５０７が開口し、バルブが開かれる。そして、シリンジから、連通路５１０、貫通孔５０１、吐出孔５０７を介して液が吐出される。
一方、圧電素子１９の電圧印加を解除すると、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ５０２が下方に移動してニードルバルブ５０２がバルブシート５０６に当接し、吐出孔５０７つまりバルブが閉じられる。そして、変位拡大板１２Ｃの固定も解除されるため、ニードルバルブ５０２はバネ１５の付勢力でバルブシート５０６に当接してバルブが閉じられ、液の吐出も中断される。従って、圧電素子１９への電圧印加を制御して、バルブを開閉することで、液を断続的に吐出することができる。
【００９６】
このような本実施形態のディスペンシングバルブ１Ｄにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、ニードルバルブ５０２をバルブシート５０６に当接させて吐出孔５０７を塞ぐことでバルブを閉じているので、吐出液の液切れを良くでき、バルブを閉じた際に液が垂れることを防止できる。
【００９７】
［第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態について図１７を参照して説明する。
第６実施形態は、ディスペンサのバルブ（ディスペンシングバルブ）１Ｅに本発明を用いたものである。すなわち、ディスペンサの駆動部ケース２には、第１アダプタ６０１が取り付けられている。この第１アダプタ６０１の内側には、略円筒状の第２アダプタ６０２が配置され、さらにその内側には第３アダプタ６０３が配置されている。
第３アダプタ６０３の中心軸部分に形成された貫通孔６０４には、ニードルバルブ６０５の上端部が挿通されている。
【００９８】
ニードルバルブ６０５は、大径の基端部６０５Ａ，６０５Ｂと小径のニードル部６０５Ｃとを備えて構成された金属材であり、基端部６０５Ａが前記磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられている。
また、各基端部６０５Ａ，６０５Ｂ間にはニードルパッキン６０６が配置され、貫通孔６０４とニードルバルブ６０５の隙間から液が駆動部ケース２側に漏れ出さないようにシールしている。
さらに、第３アダプタ６０３とケース２との間、第２アダプタ６０２と第１アダプタ６０１との間には、それぞれ上Ｏリング６０７、下Ｏリング６０８が介装され、液漏れを防止している。
【００９９】
第１アダプタ６０１には、シリンジ６１０の上端部が取り付けられている。このシリンジ６１０の上部開口には、前記第２アダプタ６０２が挿入され、第２アダプタ６０２およびシリンジ６１０内面間にはシリンジＯリング６１１が介装され、液漏れを防止している。
シリンジ６１０の下端開口にはテーパ状のバルブ面が形成されたバルブシートノズル６１２が取り付けられている。前記ニードルバルブ６０５のニードル部６０５Ｃの先端（下端）は、シリンジ６１０の下端開口を挿通してバルブシートノズル６１２のバルブ面に当接可能に配置されている。そして、このバルブ面に開口された吐出孔６１３をニードルバルブ６０５で閉塞できるように構成されている。
【０１００】
このような本実施形態では、供給する液体が収納されたシリンジ６１０を予め第１アダプタ６０１に取り付けておく。そして、圧電素子１９に電圧を印加していない状態では、バネ１５によって変位拡大板１２Ｃが下方に付勢されて前記ニードルバルブ６０５がバルブシートノズル６１２のバルブ面に当接し、吐出孔６１３が塞がれるために、バルブが閉じられている。従って、このバルブ１Ｅもノーマリークローズタイプのバルブとされている。
【０１０１】
次に、圧電素子１９に電圧を印加すると、前記各実施形態と同様の作用で、変位拡大板１２Ｃが固定され、かつ、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ６０５が上方に移動し、ニードルバルブ６０５がバルブシートノズル６１２から離れて吐出孔６１３が開口し、バルブが開かれる。
一方、圧電素子１９の電圧印加を解除すると、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ６０５が下方に移動してニードルバルブ６０５がバルブシートノズル６１２に当接し、吐出孔６１３つまりバルブが閉じられる。そして、変位拡大板１２Ｃの固定も解除されるため、ニードルバルブ６０５はバネ１５の付勢力でバルブシートノズル６１２に当接してバルブが閉じられる。
【０１０２】
そして、圧電素子１９に電圧が印加されてバルブが開かれている際には、シリンジ６１０内の液体が吐出孔６１３から吐出され、電圧印加が解除されてバルブが閉じられると液体吐出が中断されるため、前記圧電素子１９への電圧印加および解除を制御することで、液体を吐出するディスペンサとして機能させることができる。
【０１０３】
このような本実施形態のディスペンシングバルブ１Ｅにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、ニードルバルブ６０５をバルブシートノズル６１２に当接させて吐出孔６１３を塞ぐことでバルブを閉じているので、吐出液の液切れを良くでき、バルブを閉じた際に液が垂れることを防止できる。
【０１０４】
なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明のバルブとしては、前記各実施形態に記載したものに限らない。例えば、図１８に示すように、各種エンジンの吸気弁や排気弁に用いられるきのこ弁（ポペットバルブ）に本発明を適用してもよい。
要するに、本発明の圧電駆動装置は、被駆動体を進退移動できるため、このような進退駆動を利用してバルブを開閉する各種のバルブに適用できる。
【０１０５】
さらに、前記各実施形態では、圧電素子１７〜１９に電圧を印加していない状態でバルブを閉じるノーマリークローズタイプのバルブとしていたが、圧電素子１７〜１９に電圧を印加していない状態でバルブを開くノーマリーオープンタイプのバルブに本発明の圧電駆動装置を適用することもできる。例えば、第１、２実施形態のダイアフラムバルブ１，１Ａにおいて、第３実施形態の駆動装置本体１１Ｂを組み込むとともに、第３実施形態のコイルバネ３３０のように、磁石ホルダ１６等を介してバルブ開閉部２０２を上方に付勢する付勢手段を組み込むことで、圧電素子１７〜１９に電圧を印加していない状態では付勢手段によってバルブ開閉部２０２が上方に移動されてバルブがオープンとされ、圧電素子１７〜１９に電圧を印加するとバルブ開閉部２０２が下方に移動されてバルブ面３７に当接し、バルブがクローズとされるように構成してもよい。
【０１０６】
また、ガイド部材５の位置を調整する押しネジ５２を設けていたが、変位拡大板１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを精度良く加工・組立することなどで、ネジ５２等の位置調整手段を無くしても良い。また、位置調整手段としては、前記実施形態の構成に限らず、変位拡大板１２に対するガイド部材５の位置を、各ヒンジ部１２３，１２５を変形させて第１連結部１２２や連結部１４２の上端部（当接部）を外側に撓ませてガイド部材５に当接させる際の変形量等に応じて調整できるものであればよい。
【０１０７】
前記実施形態では、圧電素子１７，１８，１９に印加する第１設定値の電圧は「０」としていたが、所定の値の電圧を印加するようにしてもよい。要するに、第１設定値を印加した状態から第２設定値を印加した状態間で圧電素子１７，１８，１９の長さ寸法が変化するように各電圧値を設定すればよい。
【０１０８】
前記実施形態では、駆動装置本体１１〜１１Ｂと、被駆動体（弁体）とを磁石１６１や、連動用バネ１５０を利用して容易に着脱できるように連結していたが、ネジ等で連結しても良い。但し、前記実施形態のように容易に着脱できるようにしたほうが、洗浄などのメンテナンスを容易に行うことができる利点がある。
【０１０９】
また、駆動装置本体１１〜１１Ｂにおける変位拡大板１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの具体的な構成は前記各実施形態に例示したものに限らない。
例えば、変位拡大板としては、図１９〜２１に示すような変位拡大板１２Ｄを用いてもよい。
変位拡大板１２Ｄは、圧電素子１９を挟んで配置された一対の連結部２４２を備えている。各連結部２４２の一端（図１９中上端）および他端には、第１の変位拡大機構および第２の変位拡大機構がそれぞれ設けられている。
第１の変位拡大機構は、連結部２４２の一端に連続して形成された一対の第１ヒンジ部２２３と、この第１ヒンジ部２２３に連続して形成された一対の第１駆動部２２４と、各第１駆動部２２４に連続して形成された一対の第２ヒンジ部２２５とを備えて構成されている。第２ヒンジ部２２５には、圧電素子第１端部取付部である上端側取付部２２６が連続して形成されている。上端側取付部２２６には、スペーサ１２８を介して圧電素子１９の一端（第１の端部）が取り付けられている。
【０１１０】
第２の変位拡大機構は、連結部２４２の他端に連続して形成された一対の第３ヒンジ部２３３と、第３ヒンジ部２３３に連続して形成された一対の第２駆動部２３４と、第２駆動部２３４に連続して形成された一対の第４ヒンジ部２３５と、各第２駆動部２３４の先端に順次連続して形成された一対の第５ヒンジ部２３７、一対の第３駆動部２３８、一対の第６ヒンジ部２３９とを備えて構成されている。各第６ヒンジ部２３９は、被駆動体に連結される取付部２４０に接続されている。また、第４ヒンジ部２３５には、圧電素子第２端部取付部である下端側取付部２３６が連続して形成されている。下端側取付部２３６には、圧電素子１９の他端（第２の端部）が取り付けられている。
【０１１１】
このような構成の変位拡大板１２Ｄにおいて、電圧を印加されていない圧電素子１９と、スペーサ１２８、上端側取付部２２６、下端側取付部２３６の合計軸方向寸法と、連結部２４２の軸方向寸法はほぼ同一とされ、各第１ヒンジ部２２３および第２ヒンジ部２２５と、第３ヒンジ部２３３および第４ヒンジ部２３５は互いに平行に設けられている。
また、第１ヒンジ部２２３および第２ヒンジ部２２５間の寸法は、第３ヒンジ部２３３および第４ヒンジ部２３５間の寸法に比べて長く設定されている。このため、第１の変位拡大機構よりも第２の変位拡大機構のほうが剛性が高くされ、圧電素子１９を伸長した際には、先に第１の変位拡大機構が変位するようにされている。
さらに、各第１駆動部２２４、第２駆動部２３４は、それぞれ各ヒンジ部２２３，２２５，２３３，２３５が接合された基部から斜め外側に向かって延長されている。
【０１１２】
このような変位拡大板１２Ｄでは、圧電素子１９に電圧を印加して伸長させると、図２０，２１に示すように、第１ヒンジ部２２３および第３ヒンジ部２３３が支点、第２ヒンジ部２２５、第４ヒンジ部２３５が力点となるため、第１駆動部２２４、第２駆動部２３４の先端がそれぞれ外側に傾くように変位する。この際、第１の変位拡大機構におけるヒンジ部２２３，２２５間の寸法に比べて、第２の変位拡大機構におけるヒンジ部２３３，２３５間の寸法が短いため、ヒンジ部の剛性は第２の変位拡大機構のほうが、第１の変位拡大機構よりも大きくなる。このため、圧電素子１９が伸長すると、図２０に示すように、まず第１の変位拡大機構の第１駆動部２２４が傾く。従って、前記各実施形態と同様に、第１駆動部２２４の先端（当接部）をケース側に圧接させることで変位拡大板１２Ｄを軸方向に移動しないように固定することができる。
そして、第１駆動部２２４がケース側に当接すると、第１の変位拡大機構はそれ以上変形できないため、図２１に示すように、圧電素子１９の伸長に伴い、第２の変位拡大機構の第２駆動部２３４が傾く。すると、第２駆動部２３４の先端間の距離が広がるため、各先端間に設けられた第５ヒンジ部２３７、第３駆動部２３８、第６ヒンジ部２３９、取付部２４０は上方に変位する。
従って、変位拡大板１２Ｄを用いた場合でも、前記各実施形態と同様の動作を行うことができる。
【０１１３】
なお、第５ヒンジ部２３７、第３駆動部２３８、第６ヒンジ部２３９は、ほぼ直線状のまま変位させることができるので、第３駆動部２３８部分の厚さ寸法をヒンジ部２３７，２３９に比べて厚くしなくてもよい。この場合、実体的には、ヒンジ部２３７，２３９および第３駆動部２３８の区別はなくなり、これらの全体でヒンジ部を構成するものとなる。
【０１１４】
さらに、変位拡大板の構成は、以上に説明したものに限定されるものではない。
要するに、圧電素子の伸長に伴いその変位を拡大する第１の変位拡大機構と、その第1の変位拡大機構によってケースに対して当接されて変位拡大板を移動不能に固定する当接部と、圧電素子の伸長に伴いその変位を拡大する第２の変位拡大機構とを備えていればよい。例えば、２つの圧電素子１７，１８を用いる場合、圧電素子１７や当接部が設けられた上部側と、圧電素子１８や被駆動体取付部が設けられた下部側とを別々の板材で形成し、各板材を接合して用いてもよい。
【０１１５】
また、第３〜５実施形態では、バネ座１４を変位拡大板に当接させていたが、第１、２実施形態のように磁石ホルダ１６にバネ座１４を直接当接させてもよい。逆に、第１，２実施形態において、バネ座１４を変位拡大板に当接させてもよい。但し、バネ座１４を変位拡大板に当接させると、ヒンジ部１３７，１３９等にばねの付勢力が加わるため、磁石ホルダ１６等の被駆動体側にバネ座１４を当接させることが好ましい。
【０１１６】
前記実施形態では、各圧電素子１７，１８，１９は印加電圧値で制御していたが、例えば、変位拡大板１２，１２Ａ，１２Ｂの変位部分に歪みゲージを設けたり、バルブの弁体の位置を検出するセンサなどを設けて、駆動状態を検出し、その検出値に基づいてフィードバック制御を行うように設定してもよい。
【０１１７】
さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記各実施形態のようなバルブの駆動用に限定されるものではなく、図２２，２３に示すようなブレーキ装置７００の駆動源にも利用できる。
ブレーキ装置７００は、いわゆるリーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキであり、圧電駆動装置７１０と、支持板７２０と、一対のブレーキシュー７３０と、スプリングコイル（バネ）７４０と、回転体であるドラム７５０とを備えている。
【０１１８】
各ブレーキシュー７３０の一端側は、固定ピン７３１によって支持板７２０に対して回動自在に支持されている。
また、各ブレーキシュー７３０の他端側には、前記スプリングコイル７４０が架け渡され、各ブレーキシュー７３０の他端同士を互いに近接する方向に、つまり各他端間の間隔が小さくなる方向に付勢している。
さらに、各ブレーキシュー７３０の対向面にはガイド部７３２が突出して形成され、ブレーキシュー７３０のドラム７５０に対向する外周面には、摩擦材（ライニング）７３３が設けられている。
【０１１９】
前記ガイド部７３２間には前記圧電駆動装置７１０が配置されている。
圧電駆動装置７１０は、前記第２実施形態の圧電駆動装置と略同じ構造である。
その蓋４には、一方のブレーキシュー７３０のガイド部７３２が挿入される凹部が形成されている。また、変位拡大板１２Ａのホルダ取付部１４０にはホルダ７１１が取り付けられ、このホルダ７１１には他方のブレーキシュー７３０のガイド部７３２が挿入される凹部が形成されている。
【０１２０】
このような構成のブレーキ装置７００では、圧電素子１９に電圧を印加しない状態では、内部のバネ１５によってホルダ７１１がケース２から突出する方向に付勢される。このバネ１５の付勢力は、スプリングコイル７４０の付勢力よりも大きいため、各ブレーキシュー７３０はドラム７５０側に押し付けられ、図２２に示すように、摩擦材７３３がドラム７５０内面に押圧されて制動力が働き、ブレーキを掛けた状態とされる。
一方、圧電素子１９に電圧を印加すると、変位拡大板１２Ｃの作用でホルダ７１１がケース２内部に向かう方向に移動する。このため、各ブレーキシュー７３０はスプリングコイル７４０の付勢力で互いに近づく方向に変位し、図２３に示すように、摩擦材７３３はドラム７５０内面から離れ、ブレーキ状態が解除される。
【０１２１】
このような構成のブレーキ装置７００によれば、リーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキとして利用でき、サーボ効果（自己倍力効果）などのドラムブレーキの特徴を生かしたブレーキ装置を提供できる。
さらに、バネ１５の付勢力で、各ブレーキシュー７３０をドラム７５０内周面に押し付けているため、摩擦材７３３が摩耗等して厚さ寸法が変化しても、その変化分を自動的に調整できて摩擦材７３３を確実にドラム７５０に押圧させて所定の制動力を得ることができる。
さらに、圧電素子１９は、伸縮方向に変位する間だけ電力を消費し、電圧を印加し続けて圧電素子１９が伸長された状態を維持している間も電流が流れず、電力を消費しない。このため、圧電素子１９に電圧を印加し続けてブレーキを解除している場合でも電力消費がなく、ソレノイドでブレーキシュー７３０を変位させる場合に比べて消費電力を大幅に低減できる。
さらに、ブレーキ装置７００は、無励磁型であり、かつ小型で消費電力も抑えることができるため、例えば、ブレーキモータにおけるブレーキ装置などに好適である。さらに、ブレーキモータ以外でも、車、リフト、コンベアなどの各種回転体のブレーキ装置として広く利用できる。
【０１２２】
なお、ブレーキ装置としては、ドラムブレーキに限らず、ディスクブレーキでもよく、要するに、本発明の圧電駆動装置でドラムやディスクなどの回転体に摩擦部材を押圧させて制動力を得られるものであればよい。
さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記バルブやブレーキ装置の駆動源だけでなく、様々な機械の駆動源として利用できる。特に、圧電素子を用いており、かつ、変位拡大機構によってある程度の変位量を確保できるため、小型の機器の駆動源に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１実施形態のバルブを示す縦断面図である。
【図２】前記第１実施形態のバルブの上面図である。
【図３】前記第１実施形態のバルブの下面図である。
【図４】前記第１実施形態のバルブの平断面図である。
【図５】前記第１実施形態における駆動装置本体の上部側を示す図である。
【図６】前記第１実施形態における駆動装置本体の下部側を示す図である。
【図７】前記第１実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図８】前記第１実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態のバルブを示す縦断面図である。
【図１０】前記第２実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図１１】前記第２実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態のバルブを示す縦断面図である。
【図１３】前記第３実施形態におけるバルブクローズ時の状態を示す図である。
【図１４】前記第３実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の変形例を示す縦断面図である。
【図１９】本発明の他の変形例の変位拡大板を示す図である。
【図２０】図１９の変位拡大板の変位状態を示す図である。
【図２１】図１９の変位拡大板の変位状態を示す図である。
【図２２】本発明の他の変形例であるブレーキ装置を示す図である。
【図２３】本発明の他の変形例であるブレーキ装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１Ａ…ダイアフラムバルブ、１Ｂ…ポペット弁、１Ｃ…ピンチバルブ、１Ｄ…ディスペンシングバルブ、１Ｅ…ディスペンシングバルブ、２，２Ｂ…駆動部ケース、４…蓋、１０…圧電駆動装置、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…駆動装置本体、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…変位拡大板、１３，１４…バネ座、１５…バネ、１６…磁石ホルダ、１７，１８，１９…圧電素子、２０…ダイアフラム、３７…バルブ面、１２１…基端部、１２２…第１連結部、１２２Ａ…上端部、１２３，２２３…第１ヒンジ部、１２４，２２４…第１駆動部、１２５，２２５…第２ヒンジ部、１２６…上端側取付部、１２７…基端上部側取付部、１２９…基端下部側取付部、１３２…第２連結部、１３３，２３３…第３ヒンジ部、１３４，２３４…第２駆動部、１３５，２３５…第４ヒンジ部、１３６，２３６…下端側取付部、１３７，２３７…第５ヒンジ部、１３８，２３８…第３駆動部、１３９，２３９…第６ヒンジ部、１４０…ホルダ取付部、１４２…連結部、１６１…磁石、２０２…バルブ開閉部、２０３…ダイアフラム金具、２４２…連結部、３００…弁座、３１０…弁体、３４０…ダイアフラム、４００…チューブ、５００…流路ブロック、５０２，６０５…ニードルバルブ、７００…ブレーキ装置、７１０…圧電駆動装置、７３０…ブレーキシュー、７３３…摩擦材（ライニング）、７４０…スプリングコイル（バネ）、７５０…ドラム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を駆動源とする圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を用いたバルブおよびブレーキ装置に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、小型でかつ高速応答性能に優れ、電気エネルギから機械エネルギへの変換効率が極めて高いという特性を有するため、機械的駆動源としての利用が試みられている。
例えば、圧電素子は、発生する変位が小さいため、その変位を拡大して弁体に作用させることで空気排出口を開閉する圧電式エアバルブが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、圧電素子に電圧を加えた際に弁体を、てこの原理で移動して弁座から離し、圧電素子の電圧印加を解除した際に弁体を元の位置に戻して弁座に当接させており、弁座に対する弁体の位置調整を精度良く行わなければならないという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１では、空気圧力室内と空気排出口との圧力差も利用して前記弁体を弁座に密着させているが、このような圧力差がない場合、弁を閉じる力を大きくすることが困難であるという問題があった。
なお、特許文献１では、弁体をばね部材で支持し、弁体を弁座に当接させる力を大きくすることが試みられているが、弁体を弁座に当接させた際にばね部材を大きく撓ませて当接力を大きくすると、圧電素子に電圧を加えた際には、ばね部材の撓みが無くなるまで弁体が弁座から離れないため、バルブの開放が遅れるという新たな問題が発生してしまう。
【０００６】
また、チューブバルブやダイアフラムバルブのように、弾性変形可能な部材を押圧してバルブの開閉を行う場合、圧電素子に電圧を印加してバルブを閉じるように構成することは比較的容易であるが、圧電素子の電圧印加を解除した際にバルブを閉じるように構成すること、つまりノーマリークローズタイプのバルブを圧電素子で実現することは難しかった。
【０００７】
このような問題は、圧電素子でバルブを開閉する場合に限らず、圧電素子の変位を利用する様々な駆動装置においても共通する問題であった。
【０００８】
本発明の目的は、圧電素子の変位を拡大して被駆動体に伝えることができ、被駆動体を精度よく移動させることができる圧電駆動装置と、この圧電駆動装置を利用してノーマリークローズの動作も実現できるバルブと、前記圧電駆動装置を利用したブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、第１および第２の圧電素子と、前記第１の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、前記第２の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、前記第１の圧電素子に電圧を印加した際には、第１の変位拡大機構を介して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、前記第２の圧電素子に電圧を印加した際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の圧電駆動装置は、ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、前記駆動装置本体は、圧電素子と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、前記第２の変位拡大機構は、第１の変位拡大機能に比べて剛性が高く設定され、前記圧電素子が伸長された際には、第１の変位拡大機構が変位して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、さらに圧電素子が伸長され続けた際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とするものでもよい。
【００１１】
このような各発明においては、ケースに対して駆動装置本体を移動可能に設け、圧電素子の伸長に伴い、第１の変位拡大機構を介して当接部をケース内面に当接させているので、圧電素子の駆動によって駆動装置本体の位置を固定することができる。
このため、圧電素子を伸長させて第２の変位拡大機構を介して被駆動体を移動させる際に、駆動装置本体を移動の基準となる位置に移動してから第２の変位拡大機構を変位させて被駆動体を移動でき、被駆動体を常に所定の基準位置から精度良く移動させることができる。
【００１２】
また、第１の変位拡大機構を介して当接部を移動させているので、圧電素子の伸長量が小さい場合でも、その変位量を拡大でき、圧電素子の変位量に比べて大幅に大きい量だけ当接部を移動できる。このため、ケース内面に当接部を比較的大きな圧力で圧接でき、その摩擦力で駆動装置本体を十分に移動停止状態にできる。
さらに、第２の変位拡大機構を介して被駆動体を移動させているので、圧電素子の伸長量に比べて被駆動体の移動量を大きくできる。このため、様々な被駆動体の移動に本発明の圧電駆動装置を利用することができる。
【００１３】
さらに、請求項１の発明では、各変位拡大機構をそれぞれ別々の圧電素子を駆動して変位させているので、各圧電素子の駆動タイミングを制御することで、第１の変位拡大機構による駆動装置本体の移動停止処理を行った後に、第２の変位拡大機構による被駆動体の移動処理を確実に行うことができ、駆動装置本体の位置を決めてから被駆動体を移動できるので、より確実な駆動を行うことができる。
【００１４】
一方、請求項２の発明では、各変位拡大機構の剛性の差を利用して各変位拡大機構の変位タイミングをコントロールすることで、１つの圧電素子のみで駆動できるように構成しているので、コストを低減でき、圧電駆動装置の構造や制御を簡易にできる。
【００１５】
ここで、請求項１の圧電駆動装置において、前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた第1圧電素子および第２圧電素子とを備えて構成され、前記変位拡大板は、長手方向の略中央部分に設けられた基端部と、この基端部から連続して形成されて前記第1圧電素子の第１の端部が取り付けられた第１圧電素子第１端部取付部と、前記基端部から第1圧電素子第１端部取付部と反対側に連続して形成されて前記第２圧電素子の第１の端部が取り付けられた第２圧電素子第１端部取付部と、基端部から前記第1圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第１圧電素子を挟んで設けられた一対の第１連結部と、各第１連結部の端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第1圧電素子の第２の端部が取り付けられた第１圧電素子第２端部取付部と、前記基端部から第２圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第２圧電素子を挟んで設けられた一対の第２連結部と、各第２連結部の端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第２圧電素子の第２の端部が取り付けられた第２圧電素子第２端部取付部と、前記各第２連結部の端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、前記第1の圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、第１連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、前記第２の圧電素子が伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることが好ましい。
【００１６】
また、請求項２の圧電駆動装置において、前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備えて構成され、前記変位拡大板は、前記圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ圧電素子を挟んで設けられた一対の連結部と、各連結部の一端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第１の端部が取り付けられた圧電素子第１端部取付部と、前記連結部の他端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第２の端部が取り付けられた圧電素子第２端部取付部と、前記各連結部の他端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、前記圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、前記連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、前記圧電素子がさらに伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることが好ましい。
【００１７】
これらの各発明によれば、変位拡大板を一体成形したので、圧電素子の伸縮に対応する駆動部の変位量を精度良く設定できる。
すなわち、圧電素子の伸長量は非常に小さいため、変位を伝達する経路途中にピンやカムなどが存在すると、その部分の「がた」で変位が吸入されてしまうおそれがある。これに対し、本発明では、変位拡大板をワイヤカットなどで一体成形したので、変位が吸入されてしまうことがなく、圧電素子の伸長に伴い変位拡大部を所定量だけ確実に変位させることができる。
【００１８】
本発明のバルブは、前記圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置の第２変位拡大機構に取り付けられた弁体と、前記弁体が当接可能な弁座と、前記弁体および弁座によって開閉される流路と、前記弁体を弁座に当接させる方向に弁体または前記駆動装置本体を付勢する付勢手段と、前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記弁体が前記弁座に当接されて前記流路が閉じられ、前記駆動制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止させた後、前記第２の変位拡大機構を変位させて前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を弁座から離して前記流路を開くことを特徴とする。
【００１９】
このようなバルブであれば、圧電駆動装置で駆動される被駆動体としての弁体を、所定の基準位置から精度良く移動できるので、例えば基準位置を弁座に当接する位置にすることで、バルブを確実に開閉できる。また、弁体の移動量は、圧電素子の伸長量つまり圧電素子の印加電圧値によって調整できるので、バルブの開き量を容易にかつ精度良く制御できる。
さらに、例えば、被駆動体として弁体を移動させる際に、ケースに対して駆動装置本体をバネ等で付勢して弁体を弁座に当接させることができる。このため、弁座に弁体が当接している位置を基準とし、圧電素子を駆動することで弁座から弁体を離すことができる。従って、弁座に対する弁体の位置調整も容易にかつ精度良く行うことができ、ノーマリークローズタイプのバルブを容易に構成できる。
また、付勢手段の付勢力を利用して弁体を弁座に当接させているので、バルブを閉じる力を容易に大きくすることができ、バルブクローズ状態を確実に維持できる。その上、駆動装置本体を移動不能に停止させてから、弁体を弁座から離しているので、付勢手段を用いていても、弁体を確実に弁座から離すことができ、バルブの開放操作を確実に行うことができる。
【００２０】
ここで、前記第２の変位拡大機構と前記弁体とは、前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力に設定された連動用付勢手段または磁石によって着脱可能に設けられていることが好ましい。
このように構成すれば、弁体を駆動装置本体から容易に取り外すことができ、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
【００２１】
本発明のブレーキ装置は、前記圧電駆動装置と、回転体と、回転体に対して前記圧電駆動装置によって押圧可能に設けられた摩擦部材と、前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動装置本体は、ケースに対して付勢手段によって前記第２の変位拡大機構がケースの外部側に突出する方向に付勢され、前記摩擦部材は前記第２の変位拡大機構に取り付けられ、前記圧電素子に電圧が印加されておらず圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで摩擦部材が回転体に押圧されて制動力を発生させ、前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧が印加されて前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構がケースの内側に向かう方向に変位されると、前記摩擦部材が回転体から離れてブレーキが解除されることを特徴とする。
【００２２】
このようなブレーキ装置の駆動源として、本発明の圧電駆動装置を用いれば、圧電素子に電圧を印加していない状態では、付勢手段によって第２の変位拡大機構がケース外部に突出する方向に付勢されるため、圧電駆動装置で駆動される摩擦部材がドラムやディスクなどの回転体に当接している状態を基準位置にできる。従って、圧電素子に電圧を印加しない状態でブレーキを掛けて制動力を加えることができるブレーキ装置を提供できる。
また、駆動装置本体を付勢手段で付勢して各摩擦部材を回転体に押し付けているため、摩擦部材における摩擦材（ライニング）が摩耗したり、新しい摩擦材に交換してその厚さ寸法が変化した場合でも、前記付勢手段による付勢で摩擦部材が回転体に押圧される状態に自動的に調整することができる。
さらに、圧電素子は、伸縮方向に変位する間だけ電力を消費し、電圧を印加し続けて圧電素子が伸長された状態を維持している間も電流が流れず、電力を消費しない。このため、圧電素子に電圧を印加し続けてブレーキを解除している場合でも電力消費がなく、ソレノイドで摩擦部材を変位させる場合に比べて消費電力を大幅に低減できる。
また、本発明のブレーキ装置は、無励磁型であり、かつ小型で消費電力も抑えることができるため、例えば、ブレーキモータにおけるブレーキ装置などに好適である。さらに、ブレーキモータ以外でも、車、リフト、コンベアなどの各種回転体のブレーキ装置として広く利用できる。
【００２３】
ここで、前記回転体は、ドラムで構成され、前記摩擦部材は、前記ドラムの内側に配置されて一端側が支持板に回動自在に取り付けられ、かつ摩擦材が設けられた一対のブレーキシューで構成され、各ブレーキシュー間には、各ブレーキシューの摩擦材がドラム内面から離れる方向に各ブレーキシューを移動させるバネが設けられ、前記圧電駆動装置は、各ブレーキシューの他端間に配置され、一方のブレーキシューに前記第２の変位拡大機構が取り付けられ、他方のブレーキシューに前記ケースが取り付けられ、前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで、各ブレーキシューの他端間の間隔が広がってブレーキシューの摩擦材がドラム内面に押圧されて制動力を発生させ、前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構をケースの内側に向かう方向に変位されると、前記各ブレーキシューの摩擦材が前記バネによってドラム内面から離され、ブレーキが解除されることが好ましい。
【００２４】
このような構成のブレーキ装置によれば、リーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキとして利用でき、サーボ効果（自己倍力効果）などのドラムブレーキの特徴を生かしたブレーキ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態のバルブ１が示されている。なお、以下の説明においては、便宜上、図１の上側を上方、下側を下方として説明するが、バルブ１の使用時の向きは図１のものに限らず、水平方向に向けて用いたり、上下を逆にして用いてもよい。
【００２６】
バルブ１は、ダイアフラムバルブであり、駆動部ケース２と、駆動部ケース２の一端に取り付けられた流路ブロック３と、駆動部ケース２の他端に取り付けられた蓋４とを備えている。
【００２７】
蓋４は、図２に示すように、ネジ４１によって駆動部ケース２に固定されている。さらに、蓋４には、ネジ４２によってコネクタ４３が固定されている。コネクタ４３には、駆動制御手段である外部の制御装置（図示略）が接続され、制御装置から出力される駆動信号によって後述する各圧電素子が駆動されるように構成されている。
【００２８】
流路ブロック３は、図３に示すように、バルブ１を各種機械に装着するための取付穴３１と、駆動部ケース２に流路ブロック３を取り付けるためのネジが挿入される取付穴３２が形成されている。
さらに、流路ブロック３には、図１に示すように、液体を供給するパイプが装着されるポート３３，３４が形成されている。各ポート３３，３４は、連通孔３５，３６を介して流路ブロック３に形成されたバルブ面３７に開口されている。すなわち、連通孔３６はバルブ面３７の中心軸部分に開口されている。また、連通孔３５は、バルブ面３７において、連通孔３６の開口の周囲にリング状に形成された凹溝３８に開口されている。
【００２９】
駆動部ケース２の内部には、図４に示すように、断面略矩形状とされ駆動部ケース２の長手方向（上下方向）に沿って連続する空間が形成され、この空間には一対のガイド部材５が配置されている。
ガイド部材５は、それぞれ直方体状に形成されたプレートで構成されている。各ガイド部材５の対向面には凹溝５１が開口されている。また、このガイド部材５は、駆動部ケース２にねじ込まれた押しネジ５２によって互いに近接する方向に位置調整できるように構成されている。
【００３０】
［圧電駆動装置の構成]
バルブ１の圧電駆動装置１０は、駆動部ケース２と、この駆動部ケース２内に内蔵された駆動装置本体１１とを備えて構成されている。
駆動装置本体１１は、変位拡大板１２と、第1のバネ座１３と、第２のバネ座１４と、各バネ座１３，１４間に配置された押しバネ１５と、磁石ホルダ１６と、変位拡大板１２に固定された第１圧電素子１７および第２圧電素子１８とを備えている。
【００３１】
［変位拡大板の構造］
変位拡大板１２は、マルエージ鋼、ステンレス、インバー材などの曲げ変形（弾性変形）可能な部材で構成され、１枚の板材をワイヤカットなどで以下に説明する所定の形状に切断することで製造されている。
すなわち、変位拡大板１２の蓋４側の略半分（上半分）は、図５にも示すように、その長手方向（上下方向）の略中央部分に設けられた基端部１２１と、基端部１２１の軸直交方向つまり幅方向の両端部から蓋４側（上方）に延長された一対の第１連結部１２２と、各第１連結部１２２の蓋４側の端部（上端部１２２Ａ）からそれぞれ第１ヒンジ部１２３を介して連続して形成された一対の第１駆動部１２４と、各第１駆動部１２４から第２ヒンジ部１２５を介して連続して形成された第１圧電素子第２端部取付部である上端側取付部１２６とを備えて構成されている。
【００３２】
一方、前記基端部１２１の蓋４側の端面には、細幅部１２７Ａを介して第１圧電素子第１端部取付部である基端上部側取付部１２７が連続して形成されている。そして、基端上部側取付部１２７には、第１圧電素子１７の軸方向の第１の端部（下端）が取り付けられている。
また、上端側取付部１２６には、スペーサ１２８を介して第１圧電素子１７の軸方向の第２の端部（上端）が取り付けられている。
従って、各第１連結部１２２は、第１圧電素子１７を挟んで設けられ、かつ、第１圧電素子１７の長手方向に沿って延長されて形成されている。
【００３３】
変位拡大板１２の流路ブロック３側の略半分（下半分）は、図１，６に示すように、前記基端部１２１と、基端部１２１の幅方向両端部から流路ブロック３側（下方）に延長された一対の第２連結部１３２と、各第２連結部１３２の流路ブロック３側の端部（下端部１３２Ａ）において互いに近接する方向に延出された部分からそれぞれ第３ヒンジ部１３３を介して連続して形成された一対の第２駆動部１３４と、各第２駆動部１３４から第４ヒンジ部１３５を介して連続して形成された第２圧電素子第２端部取付部である下端側取付部１３６とを備えて構成されている。すなわち、第１ヒンジ部１２３、第１駆動部１２４、第２ヒンジ部１２５が形成された変位拡大板１２の上端部とほぼ同様の構成とされている。
【００３４】
前記下端側取付部１３６には、第２圧電素子１８の軸方向の第２の端部（下端）が取り付けられている。
また、前記基端部１２１の流路ブロック３側の端面には、細幅部を介して第２圧電素子第１端部取付部である基端下部側取付部１２９が連続して形成されている。そして、基端下部側取付部１２９には、スペーサ１２８を介して第２圧電素子１８の軸方向の一端が取り付けられている。
従って、各第２連結部１３２は、第２圧電素子１８を挟んで設けられ、かつ、第２圧電素子１８の長手方向に沿って延長されて形成されている。
【００３５】
また、前記各第２連結部１３２の下端部１３２Ａのケース２側の端部には、第５ヒンジ部１３７を介して一対の第３駆動部１３８が連続して形成され、各第３駆動部１３８から第６ヒンジ部１３９を介して被駆動体取付部であるホルダ取付部１４０が連続して形成されている。
そして、前記第１ヒンジ部１２３、第１駆動部１２４、第２ヒンジ部１２５を備えて第１の変位拡大機構が構成され、第３ヒンジ部１３３、第２駆動部１３４、第４ヒンジ部１３５、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を備えて第２の変位拡大機構が構成されている。
【００３６】
また、各圧電素子１７，１８に沿って配置される第１連結部１２２、第２連結部１３２の基端部１２１との接続部分は、第１連結部１２２、第２連結部１３２の他の部分に比べて幅寸法が小さな細幅部（ヒンジ部）１２２Ｂ，１３２Ｂとされ、第１連結部１２２の上端部１２２Ａや第２連結部１３２の下端部１３２Ａが、前記各変位拡大機構の作用によってケース２側に押された場合、第１連結部１２２、第２連結部１３２は前記細幅部１２２Ｂ，１３２Ｂから湾曲するように設定されている。
【００３７】
本実施形態においては、制御装置は、第１圧電素子１７に対しては、第１圧電素子用第１設定値から第１圧電素子用第２設定値までの電圧を印加可能に構成され、第２圧電素子１８に対しては、第２圧電素子用第１設定値から第２圧電素子用第２設定値までの電圧を印加可能に構成されている。さらに、本実施形態では、各第１設定値は電圧値「０」に設定され、第２設定値は使用する圧電素子１７，１８やその圧電素子１７，１８に求める変位量に応じて設定されている。
【００３８】
また、圧電素子１７，１８は、熱膨張係数が「０」またはマイナスの数値のものが利用されている。このため、各取付部１２６，１２９および圧電素子１７，１８間に、熱膨張係数の大きなアルミなどの材質からなるスペーサ１２８を挟んで接着し、温度が変化して圧電素子１７，１８の長さ寸法が変化してもその変化分をスペーサ１２８の長さ寸法の変化で補い、圧電素子１７，１８にスペーサ１２８を加えた長さ寸法は温度変化に関係なく常にほぼ一定となるように構成し、温度変化の影響を少なくするようにしている。
なお、上記のように温度変化に対応するには、圧電素子１７，１８とスペーサ１２８とが同じ温度に維持される必要がある。このため、圧電素子１７，１８およびスペーサ１２８と変位拡大板１２との間の隙間部分を、シリコン等の伝熱材で埋めて圧電素子１７，１８とスペーサ１２８とが同じ温度に維持されるように工夫している。
【００３９】
各ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９は、他の部分に比べて幅寸法が狭い細幅に形成され、力が加わると弾性変形可能に形成されている。
また、第１ヒンジ部１２３および第２ヒンジ部１２５は、前記幅方向の位置がずれているため、初期状態では、各ヒンジ部１２３，１２５が略直線上に配置されるように斜めに設けられている。同様に、第３ヒンジ部１３３および第４ヒンジ部１３５と、第５ヒンジ部１３７および第６ヒンジ部１３９も、それぞれ略直線上に配置されるように斜めに設けられている。
【００４０】
第１のバネ座１３は、略リング状に形成され、その上端面はガイド部材５に当接して配置されている。また、バネ座１３の下端面には凹部が形成され、バネ１５の上端部が収納されている。
【００４１】
第２のバネ座１４は、略円筒状に形成され、その下端面は磁石ホルダ１６に当接して配置されている。また、バネ座１４の上端面にも凹部が形成され、バネ１５の下端部が収納されている。
なお、バネ座１４は下端部近くに薄肉部１４Ａが形成され、後述するように、第２圧電素子１８の駆動で、第２連結部１３２の下端部１３２Ａがケース２側に広がるように撓んだ際に、バネ座１４も薄肉部１４Ａ部分で撓んで第２連結部１３２の変形に追従できるように構成されている。
さらに、バネ座１４には、下端が開口された開口溝１４Ｂが形成され、この開口溝１４Ｂ部分に板状の変位拡大板１２やホルダ取付部１４０が配置されている。このため、バネ座１４は、変位拡大板１２やホルダ取付部１４０に干渉することなく、直接磁石ホルダ１６に当接されている。
【００４２】
そして、各バネ座１３，１４間には前記バネ１５が介在されているため、磁石ホルダ１６はバネ座１４を介して前記バネ１５で下方に付勢され、後述するダイアフラムが流路ブロック３のバルブ面に当接されてバルブ１が閉じられるように構成されている。従って、バネ１５によって本発明の付勢手段が構成されている。
なお、磁石ホルダ１６には、変位拡大板１２のホルダ取付部１４０が取り付けられているため、変位拡大板１２と磁石ホルダ１６とは一体で移動するが、後述するように、圧電素子１７に電圧を印加して伸長させない限り、変位拡大板１２はケース２に対して移動可能なフリー状態であるため、バルブ１が閉じられている間は、バネ１５の付勢力（応力）が変位拡大板１２の各ヒンジ部１３７，１３９等や圧電素子１７，１８に加わることはない。
【００４３】
磁石ホルダ１６は、前記変位拡大板１２のホルダ取付部１４０にねじ止めされている。磁石ホルダ１６の下端には磁石１６１が埋設されている。なお、磁石ホルダ１６とケース２との間には、図示しないパッキンおよびパッキン押さえが配置され、仮にダイアフラム２０から液が漏れたとしても駆動装置本体１１側に漏れ出さないようにシールしている。このシール構造は以下の各実施形態でも図示しないが設けられている。
【００４４】
駆動部ケース２および流路ブロック３間には、ダイアフラム２０が配置されている。ダイアフラム２０は、略円板状に形成され、その周囲には肉厚な挟持部２０１が設けられている。そして、この挟持部２０１を駆動部ケース２および流路ブロック３で挟持することで、ダイアフラム２０が固定されている。
また、ダイアフラム２０の中心にも肉厚なバルブ開閉部２０２が設けられている。このバルブ開閉部２０２には、ダイアフラム金具２０３がねじ止めされている。ダイアフラム金具２０３は、前記磁石１６１の磁力によって磁石１６１に吸着され、バルブ開閉部２０２は磁石ホルダ１６つまりはホルダ取付部１４０と一体で動作する。また、磁石１６１およびダイアフラム金具２０３を容易に分離できるので、作業者は分解して流路ブロック３やダイアフラム２０を容易にメンテナンスできる。
【００４５】
ダイアフラム２０の挟持部２０１およびバルブ開閉部２０２間は、肉厚が薄く、かつ湾曲して変位しているので、流路ブロック３に対してホルダ取付部１４０が上方に移動した場合には、図８に示すように、流路ブロック３のバルブ面３７およびダイアフラム２０間に隙間が生じ、各連通孔３５，３６が互いに連通可能となるように構成されている。
一方、流路ブロック３に対してホルダ取付部１４０が下方に移動し、バルブ開閉部２０２がバルブ面３７に当接した場合には、連通孔３６の開口がダイアフラム２０で塞がれ、各連通孔３５，３６は互いに連通されてない状態となるように構成されている。
従って、ポート３３，３４、連通孔３５，３６、凹溝３８によって液体が流れ、かつ、ダイアフラム２０によって開閉される流路が構成されている。
また、ダイアフラム２０によってバルブ１の弁体が構成され、バルブ面３７によって弁座が構成されている。
さらに、駆動部ケース２には、ダイアフラム２０が配置された空間を外部に連通する空気抜き穴２１が形成され、ダイアフラム２０がスムーズに変位するように構成されている。
【００４６】
［バルブ駆動動作］
次に、このような構成のバルブ１の動作について説明する。
【００４７】
［バルブ動作：初期状態］
初期状態では、制御装置は、圧電素子１７，１８に電圧を加えない。すなわち、制御装置は、圧電素子１７，１８に第１設定値の電圧を印加するが、本実施形態では第１設定値は電圧値「０」であるため、駆動信号の入力を行わない。この状態では、図１，５，６に示すように、各ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９が変形しないように構成されている。そして、この状態では、第１連結部１２２とガイド部材５の凹溝５１間には、図５に示すように、寸法Ｌの僅かな隙間５３が形成されている。
【００４８】
そして、変位拡大板１２は、前記隙間５３によってガイド部材５が設けられた駆動部ケース２に対して移動可能に設けられ、変位拡大板１２に固定された磁石ホルダ１６はバネ１５によって下方つまり流路ブロック３側に付勢されている。
このため、磁石ホルダ１６、ダイアフラム金具２０３を介してダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２も下方に付勢され、連通孔３６が開口されたバルブ面３７にダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２が密着してバルブを閉じた状態となっている。すなわち、本実施形態のバルブ１は、圧電素子１７，１８に電圧が印加されていない未駆動状態では、付勢手段であるバネ１５の付勢力でバルブが閉じられるノーマリークローズタイプのバルブである。
【００４９】
［バルブ駆動動作：バルブオープン動作］
次に、圧電素子１７に第２設定値の電圧を印加すると、図７に示すように、圧電素子１７が伸長してその長手方向寸法が長くなる。この際、基端上部側取付部１２７の細幅部１２７Ａよりもヒンジ部１２３，１２５のほうが幅寸法が小さくて変形しやすいため、圧電素子１７の長手方向寸法が長くなると、ヒンジ部１２３，１２５が変形する。この際、各ヒンジ部１２３はヒンジ部１２５に対して外側に配置され、かつ第１連結部１２２に連結されているので、圧電素子１７が変位すると、ヒンジ部１２５を介して第１駆動部１２４は上方側が外側に傾斜するように傾き、さらにヒンジ部１２３を介して第１連結部１２２の上端部１２２Ａが外側に傾斜するように傾く。すると、第１連結部１２２の上端部１２２Ａはガイド部材５の凹溝５１に圧接する。このため、変位拡大板１２は、ガイド部材５つまり駆動部ケース２に対して上下方向に移動不能に固定される。
従って、前述の通り、前記ヒンジ部１２３，１２５、第１駆動部１２４を備えて第1の変位拡大機構が構成され、第１連結部１２２の上端部１２２Ａによって当接部が構成されている。
また、圧電素子１７に第２設定値の電圧を印加した際に、上端部１２２Ａが十分な圧力で凹溝５１に圧接するように、上端部１２２Ａの移動量を考慮して前記隙間寸法Ｌが設定されている。例えば、寸法Ｌは、１００μｍ以下、例えば５０μｍ程度であり、ネジ５２を進退させることで設定されている。
【００５０】
続いて、第２圧電素子１８に第２設定値の電圧を印加すると、図８に示すように、第２圧電素子１８が伸長してその長手方向寸法が長くなる。すると、下端側取付部１３６が下方に移動し、その移動に伴い第３ヒンジ部１３３、第４ヒンジ部１３５がそれぞれ外側（ケース２側）に変位し、第２連結部１３２の下端部１３２Ａも外側に変位する。
下端部１３２Ａが外側に変位すると、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を介してホルダ取付部１４０が上方に移動する。
【００５１】
ここで、図６，８に示すように、第３ヒンジ部１３３、第２駆動部１３４、第４ヒンジ部１３５の駆動装置本体１１の移動方向つまり軸方向の長さをｌａ、幅方向の長さをＬａ、第２圧電素子１８の伸長による下端側取付部１３６の下方への移動量をａとすると、下端部１３２Ａの幅方向への移動量ｂは、式１：ｂ＝（ｌａ／Ｌａ）×ａで求められる。
【００５２】
さらに、図６，８に示すように、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９の軸方向の長さをＬｂ、幅方向の長さをｌｂとすると、ホルダ取付部１４０の上方への移動量ｃは、式２：ｃ＝（ｌｂ／Ｌｂ）×ｂで求められる。
この式２のｂに前記式１を代入すると、ｃ＝（ｌｂ／Ｌｂ）×（ｌａ／Ｌａ）×ａとなり、出力ｃは、各長さの比だけ変位ａが拡大したものとなる。
すなわち、ホルダ取付部１４０の変位量は第２圧電素子１８の変位量の数倍から十数倍程度に拡大される。そして、第２圧電素子１８の変位量は、第２圧電素子１８に印加する電圧値によって調整される。
従って、前述の通り、第３ヒンジ部１３３、第４ヒンジ部１３５、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を備えて第２の変位拡大機構が構成されている。
【００５３】
ホルダ取付部１４０が上方に移動すれば、磁石ホルダ１６、ダイアフラム金具２０３を介してダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２も上方に移動し、図８に示すように、バルブ面３７から離れる。このため、各連通孔３５，３６を介して各ポート３３，３４が連通し、バルブが開かれる。従って、本実施形態では、圧電素子１７，１８に順次電圧を印加することでバルブを開くことができる。
すなわち、磁石ホルダ１６をバネ１５で付勢しているため、第１圧電素子１７を駆動して第１連結部１２２をガイド部材５に圧接させて変位拡大板１２の移動を防止、つまり固定しておかないと、第２圧電素子１８を駆動してホルダ取付部１４０を上方に移動した際に、前記バネ１５で磁石ホルダ１６および変位拡大板１２が下方に移動してしまいバルブを開くことができない。これに対し、本実施計形態では、バルブを開く際に、まず、第１圧電素子１７を駆動して変位拡大板１２を固定してから第２圧電素子１８を駆動してホルダ取付部１４０を上方に移動しているので、流路ブロック３に対して相対的にホルダ取付部１４０、磁石ホルダ１６、バルブ開閉部２０２などを上方に移動でき、バルブを確実に開くことができる。
【００５４】
［バルブ駆動動作：バルブクローズ動作］
次に、バルブ１を閉じる場合には、前記バルブ１を開く場合と逆の手順で制御すればよい。すなわち、まず第２圧電素子１８への電圧印加を無くし、ホルダ取付部１４０を元の位置に戻す。これによりダイアフラム２０がバルブ面３７に密着してバルブ１が閉じられる。
【００５５】
続いて、第１圧電素子１７への電圧印加を無くし、第１連結部１２２の上端部１２２Ａが凹溝５１に圧接する状態を解除する。
すると、変位拡大板１２はガイド部材５や駆動部ケース２に対して移動可能となるため、バネ１５によって下方に付勢され、ダイアフラム２０がバルブ面３７に密着する力を高め、バルブ１を確実に閉じることができる。
以上の動作を繰り返すことで、バルブ１の開閉を制御することができる。また、バルブ１の開き量は、第２圧電素子１８の伸長量つまり印加電圧値によって精度良く制御できる。
なお、各圧電素子１７，１８への電圧印加を無くすには、圧電素子１７，１８に電圧を印加するための端子間を短絡して放電すればよい。
【００５６】
［メンテナンス］
また、バルブ１を介して供給する液体の種類を変更するためや、１日の作業が終了した場合など、液体の流路を洗浄する場合には、流路ブロック３を駆動部ケース２から取り外し、磁石１６１によって磁石ホルダ１６に取り付けられたダイアフラム２０を取り出せばよい。本実施形態においては、液に接するのは、流路ブロック３とダイアフラム２０のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、駆動装置本体１１は分解する必要が無く、メンテナンス作業も容易に行うことができる。
【００５７】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）圧電素子１７，１８を利用してダイアフラム２０を駆動してバルブ１を開閉しているので、バルブ１を小型、軽量化することができる。すなわち、サーボモータ、ソレノイド、カムなどの駆動機構を採用した場合に比べて、バルブ１を容易に小型・軽量化できる。
従って、各種製品の生産ラインにおいて、接着剤や各種液体の流路に本実施形態のバルブ１を利用する際にも、配置スペースを小さくできる。
【００５８】
（２）さらに、圧電素子１７，１８に電圧を印加していない場合には、バネ１５の付勢力で磁石ホルダ１６を下方に付勢してダイアフラム２０をバルブ面３７に密着させているので、バルブ１はバネ１５のバネ力で閉じられる。このため、ダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２の厚さ寸法にバラツキがあったり、バルブ面３７の位置が多少変化したとしても、前記バネ１５によってダイアフラム２０がバルブ面３７に当接するまで付勢されるため、確実にバルブ１を閉じることができる。
すなわち、バルブ１は、電圧を印加しないときにバルブが閉じるノーマリークローズタイプのバルブとすることができる。また、バルブが閉じられている際のダイアフラム２０のバルブ面３７への当接力もバネ１５のばね力のみで設定でき、バルブ１のクローズ状態を安定して維持できる。
【００５９】
（３）また、ダイアフラム２０をバルブ面３７に押し付ける力をバネ１５のばね力のみで設定できるため、例えば、洗浄のためにダイアフラム２０や流路ブロック３を取り外して再度取り付けた際に、ネジの締め付け量などによってその取付位置が微妙に異なる場合があるが、そのような微差があっても前記バネ１５でダイアフラム２０をバルブ面３７に押し付けているので、ダイアフラム２０の押し付け力をほぼ一定にでき、この点でもバルブ１を安定して閉じておくことができる。このため、ダイアフラム２０の交換作業も容易に行うことができる。特に、接液部分であるダイアフラム２０は消耗品でもあるため、交換作業は必須であるが、その作業が容易に行えるため、メンテナンス性も向上できる。
【００６０】
（４）さらに、バルブ１を開く場合、まず第１圧電素子１７に電圧を印加して第１連結部１２２の上端部１２２Ａをガイド部材５の凹溝５１に押し付けて変位拡大板１２が移動しないように固定し、その固定位置を基準として第２圧電素子１８に電圧を印加して磁石ホルダ１６やダイアフラム金具２０３、バルブ開閉部２０２を上方に移動してバルブ１を開いているので、常に安定した開閉動作を行うことができる。
【００６１】
（５）その上、バルブ１の開閉タイミングや、開閉量つまりダイアフラム２０のバルブ面３７に対する移動量は、各圧電素子１７，１８に駆動電圧を加えるタイミングや、第２圧電素子１８に加える電圧値によって容易に調整することができる。このため、バルブの開き量の遠隔設定や、フィードバック制御を実現でき、使い勝手のよいバルブ１を提供できる。
【００６２】
（６）圧電素子１７，１８は高速駆動が可能なため、例えば、１秒間に１００回以上の開閉動作が可能であり、エアシリンダ駆動に比べて高速なバルブ切替動作を実現できる。
【００６３】
（７）液に接するのは、流路ブロック３とダイアフラム２０のみであるため、これらを取り外して洗浄すれば、駆動部ケース２内部は分解する必要が無く、洗浄などのメンテナンス作業も容易に行うことができる。
また、磁石１６１を用いているので、流路ブロック３を駆動部ケース２から取り外し、磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられたダイアフラム２０を取り出せばよいため、メンテナンス作業をより一層容易に行うことができる。
【００６４】
（８）バネ座１４を磁石ホルダ１６に当接させ、変位拡大板１２には直接当接させておらず、かつ、圧電素子１７に電圧を印加して伸長させない限り、変位拡大板１２はケース２に対して移動可能なフリー状態であるため、バルブ１が閉じられている間は、バネ１５の付勢力が変位拡大板１２の各ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９や、圧電素子１７，１８に加わることがなく、ヒンジ部１２３，１２５，１３３，１３５，１３７，１３９や圧電素子１７，１８にバネの付勢力が加わることによる影響を軽減できる。
【００６５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について図９〜１１を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、前述する各実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略または簡略する。
第２実施形態のバルブ１Ａは、図９に示すように、前記第１実施形態のバルブ１が２つの圧電素子１７，１８を用いた駆動装置本体１１を利用していたのに対し、１つの圧電素子１９のみを用いた駆動装置本体１１Ａを利用している点と、そのために、変位拡大板１２Ａの構造が第１実施形態の変位拡大板１２に比べて僅かに異なっている点が相違する。
【００６６】
すなわち、変位拡大板１２Ａは、基端部１２１が無く、第１連結部１２２および第２連結部１３２が直接連続して連結部１４２とされている。そして、圧電素子１９は、取付部１２６と取付部１３６との間に架け渡されて配置されている。
また、第３ヒンジ部１３３および第４ヒンジ部１３５は、ヒンジ部１２３，１２５に比べて幅寸法が大きくされるなどで剛性（強度）が大きくされ、ヒンジ部１２３，１２５よりは変形し難く設定されている。すなわち、第１の変位拡大機構よりも第２の変位拡大機構のほうが剛性が高くされ、変形しにくい設定とされている。
【００６７】
このような第２実施形態のバルブ１Ａにおいても前記第１実施形態のバルブ１と同様の動作でバルブの開閉がおこなわれる。
すなわち、圧電素子１９に電圧を印加されていない状態では、変位拡大板１２Ａは、バネ１５によって下方に付勢され、ダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２がバルブ面３７に密着してバルブが閉じられている。
【００６８】
そして、上部側（蓋４側）のヒンジ部１２３，１２５は、下部側（流路ブロック３側）のヒンジ部１３３，１３５に比べて剛性（強度）が小さく、撓みやすいため、圧電素子１９に電圧を印加して圧電素子１９を伸長させると、図１０に示すように、まず、上側のヒンジ部１２３，１２５が撓み、連結部１４２の上端部（当接部）１４２Ａがガイド部材５の凹溝５１に当接し、変位拡大板１２Ａが固定される。
さらに、圧電素子１９への電圧印加を継続して圧電素子１９をより伸長すると、ガイド部材５に連結部１４２が当接しているために、上部のヒンジ部１２３，１２５はそれ以上変形できない。
このため、圧電素子１９の伸長に伴い、下端側取付部１３６が下方に移動し、その移動に伴い第３ヒンジ部１３３、第４ヒンジ部１３５がそれぞれ外側（ケース２側）に変位し、連結部１４２の下端部１４２Ｂも外側に変位する。
下端部１３２Ａが外側に変位すると、前記第１実施形態と同じく、第５ヒンジ部１３７、第３駆動部１３８、第６ヒンジ部１３９を介してホルダ取付部１４０が上方に移動する。
【００６９】
ホルダ取付部１４０が移動すると、前記第１実施形態と同じく、磁石ホルダ１６やダイアフラム金具２０３を介してダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２が上方に移動してバルブ面３７から離れる。このため、バルブが開放されて液が流通できるようになる。
従って、バルブの開き量は圧電素子１９の伸長量つまり圧電素子１９に印加する電圧値によって調整される。
【００７０】
次に、圧電素子１９への電圧印加を解除し、圧電素子１９が縮小すると、撓んでいたヒンジ部１３３，１３５が最初に元の状態に戻り、左右に広がっていた連結部１４２の下端部１４２Ｂが元の状態に戻り、これに伴い、ヒンジ部１３７，１３９や第３駆動部１３８も元の状態になる。このため、ホルダ取付部１４０や磁石ホルダ１６も下方に移動し、ダイアフラム２０のバルブ開閉部２０２もバルブ面３７に密着し、バルブが閉じられる。
続いて、上部のヒンジ部１２３，１２５や第１駆動部１２４も元の状態に戻り、連結部１４２の上端部１４２Ａはガイド部材５の凹溝５１から離れる。このため、磁石ホルダ１６は、バネ１５の付勢力で下方に付勢され、ダイアフラム２０のバルブ面３７への密着力も高まり、バルブが確実に閉じられる。
【００７１】
以上のように、バルブ１Ａは、圧電素子１９に電圧を印加したり、印加を解除することで開閉されるため、電圧を印加していない際にバルブが閉じられるノーマリークローズタイプのバルブ１Ａとすることができる。
【００７２】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、次のような効果も得られる。
すなわち、１つの圧電素子１９のみを設ければよいため、２つの圧電素子１７，１８を用いた第１実施形態に比べて、構造を簡易にでき、小型化も容易となり、コストを削減できる。また、制御対象が１つの圧電素子１９であるから、２つの圧電素子１７，１８を制御する場合に比べて容易に駆動を制御できる。さらに、各圧電素子１７，１８に順次電圧を印加する前記第１実施形態に比べて１つの圧電素子１９への電圧印加を制御するだけで、バルブのオン・オフ制御を行うことができるので、バルブの動作スピードも向上できる。
但し、本実施形態では、各ヒンジ部１２３，１２５および１３３，１３５が撓むタイミングの設定を、各ヒンジ部１２３，１２５および１３３，１３５の剛性の差によって設定しなければならず、変位拡大板１２Ａの設計や圧電素子１９の調整が難しい。この点では、前記第１実施形態のように２つの圧電素子１７，１８を設け、変位拡大板１２をガイド部材５に固定する動作を行うための圧電素子１７と、その固定後にバルブの開閉を行うための圧電素子１８とを独立して別々に設ければ、変位拡大板１２の設計が容易になり、かつ、各動作を確実に実行できる利点がある。
【００７３】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について図１２〜１４を参照して説明する。
第３実施形態のバルブ１Ｂは、図１２に示すように、駆動装置本体１１Ｂによって駆動されるポペット弁タイプのバルブである。
バルブ１Ｂでは、流路を有する流路ブロック３Ｂに形成された弁座３００対して、弁体３１０を密着させたり、離したりすることで、バルブを開閉するように構成されている。
【００７４】
このため、駆動装置本体１１Ｂは、圧電素子１９に対して電圧を印加した際に、ホルダ取付部１４０が下方に移動して前記弁体３１０を下方に押すことができるように設計された変位拡大板１２Ｂを備える。具体的には、変位拡大板１２Ｂは、上部側は変位拡大板１２Ａと同一構造とされている。
一方、下部側は、連結部１４２の下端部１４２Ｂが圧電素子１９の伸長に伴って左右に開かれると、ホルダ取付部１４０が下方に移動するように、ヒンジ部１３７，１３９および第３駆動部１３８が設定されている。各ヒンジ部１３７，１３９および第３駆動部１３８は、前記実施形態の変位拡大板１２Ａとは異なり、連結部１４２に連結された部分からホルダ取付部１４０に連結される部分に向かって、斜め上方に各ヒンジ部１３７，１３９が向かうように設計されている。
【００７５】
なお、変位拡大板１２Ｂでは、第３ヒンジ部１３３は、連結部１４２の下端部１４２Ｂから互いに近接する方向に延出されて形成され、第２駆動部１３４は、第３ヒンジ部１３３から上方（基端部１２１側つまり蓋４側）に向かって延長されて形成され、第４ヒンジ部１３５は、第２駆動部１３４の上端部において互いに連結された部分で形成されている。
そして、これらのヒンジ部１３３，１３５は、ヒンジ部１２３，１２５に比べて幅寸法が大きいために剛性も高くされ、圧電素子１９が伸長した際には、先にヒンジ部１２３，１２５側が変形するように設定されている。
【００７６】
そして、ホルダ取付部１４０にはホルダ取付部１４０の変位を弁体３１０に伝えるための連動用ホルダ１６Ａが取り付けられ、この連動用ホルダ１６Ａの下端は弁体３１０を保持する弁体ホルダ３２０に当接されている。
【００７７】
変位拡大板１２Ｂが内蔵された駆動部ケース２Ｂと、弁体３１０で開閉される流路が形成された流路ブロック３Ｂとの間にはスペーサ部材７が介在されている。前記弁体ホルダ３２０は、スペーサ部材７の中心軸部分を貫通して配置され、スペーサ部材７と弁体ホルダ３２０との間に配置された付勢手段としてのコイルバネ３３０によって上方に付勢され、連動用ホルダ１６Ａに当接されている。
また、スペーサ部材７と流路ブロック３Ｂとの間には、ダイアフラム３４０が挟持されている。ダイアフラム３４０は、流路ブロック３Ｂ内を通過する液体が駆動部ケース２Ｂ側に流入しないようにシールするために設けられている。
【００７８】
前記弁体３１０は、前記ダイアフラム３４０を介して弁体ホルダ３２０にねじ込まれたボルトによって弁体ホルダ３２０およびダイアフラム３４０に取り付けられている。そして、弁体３１０は、前記コイルバネ３３０の付勢力で弁体ホルダ３２０が上方に付勢されていることで上方に付勢され、流路ブロック３Ｂの下面に形成された弁座３００に対し、下方から当接してバルブを閉じるように構成されている。
【００７９】
このような本実施形態においては、圧電素子１９に電圧が印加されていない状態では、変位拡大板１２Ｂは連動用バネ１５０によって下方に付勢され、連動用ホルダ１６Ａは弁体ホルダ３２０に当接している。ここで、前記連動用バネ１５０は、付勢手段であるコイルバネ３３０の付勢力よりも小さく設定されており、連動用ホルダ１６Ａを弁体ホルダ３２０に常時当接させるために設けられている。
そして、弁体ホルダ３２０はコイルバネ３３０の付勢力によって、前記弁体３１０が弁座３００に当接する位置まで上方に移動されている。従って、バルブ１Ｂもノーマリークローズタイプのバルブ（ポペット弁）とされている。
【００８０】
なお、本実施形態では、バネ座１４は変位拡大板１２Ｂの連結部１４２に形成された下端部１４２Ｂに当接して配置されている。この場合、連動用バネ１５０の応力がヒンジ部１３７，１３９等に加わることになるが、連動用バネ１５０の付勢力は小さいため、その影響は殆ど無い。
【００８１】
次に、圧電素子１９に電圧を印加して伸長させると、前記第２実施形態と同様に、まず、各ヒンジ部１２３，１２５が撓んで連結部１４２の上端部１４２Ａがガイド部材５に当接し、変位拡大板１２Ｂは固定される。
さらに、圧電素子１９に電圧を印加して伸長させると、図１４に示すように、ヒンジ部１３３，１３５が撓んで連結部１４２の下端部１４２Ｂが左右に広がり、その変位に伴って各ヒンジ部１３７，１３９が変形し、ホルダ取付部１４０が下方に移動する。すると、連動用ホルダ１６Ａを介して弁体ホルダ３２０および弁体３１０がコイルバネ３３０の付勢力に抗して下方に移動され、弁体３１０が弁座３００から離れてバルブが開かれる。
弁体３１０の移動量つまりバルブの開き量は、前記第２実施形態と同様に圧電素子１９の伸長量つまり圧電素子１９に加える印加電圧値によって制御される。
【００８２】
また、圧電素子１９に加える印加電圧を減らしていくと、ヒンジ部１３３，１３５および連結部１４２の下端部１４２Ｂが元の状態に戻り、ホルダ取付部１４０が上方に移動し、コイルバネ３３０によって弁体ホルダ３２０が上方に移動し、弁体３１０が弁座３００に当接してバルブが閉じられる。さらに、上方のヒンジ部１２３，１２５が元の状態に戻り、変位拡大板１２Ｂの固定が解除される。
【００８３】
このような本実施形態においても、前記第１，２実施形態と同様の作用効果を奏することができる上、次のような効果も得られる。
すなわち、弁座３００の開口面に対して垂直方向に移動する弁体３１０を用いたポペット弁１Ｂを圧電素子１９で駆動できるため、液漏れを少なくできるというポペット弁の特徴を生かしたバルブ１Ｂを構成できる。
【００８４】
［第４実施形態］
次に本発明の第４実施形態について図１５を参照して説明する。
第４実施形態のバルブ１Ｃは、図１５に示すように、駆動装置本体１１Ｃによって駆動されるピンチバルブである。
駆動装置本体１１Ｃは、その変位拡大板１２Ｃが、駆動装置本体１１Ｂの変位拡大板１２Ｂに対し、ヒンジ部１３７，１３９および第３駆動部１３８が変位拡大板１２Ａと同様の向きに配置されている点のみが相違し、他の構成は同一である。
また、バルブ１Ｃの駆動部ケース２には、内部にチューブ４００が挿通されたチューブブロック４０１が取り付けられている。チューブブロック４０１と駆動部ケース２との間には、チューブ押しガイド４０３が介装され、このガイド４０３によって案内されるチューブ押し４０４が配置されている。
【００８５】
チューブ押し４０４は金属製とされ、前記磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられている。
チューブ押し４０４の先端（下端）は、断面三角形状（山形）に形成され、チューブ押し４０４を下方に移動してその先端で前記チューブ４００を押し潰すことでバルブを閉じ、チューブ押し４０４を上方に移動してチューブ４００の押しつぶしを解除することでバルブを開くように構成されている。
なお、その他の構成は前記実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００８６】
このような第４実施形態においても、圧電素子１９に電圧を印加していない状態では、バネ１５によって変位拡大板１２Ｃが下方に付勢され、その付勢力によって前記チューブ押し４０４が下方に移動されてチューブ４００を押し潰し、バルブを閉じている。このため、本実施形態のバルブ１Ｃも、ノーマリークローズタイプのバルブとされている。
次に、圧電素子１９に電圧を印加すると、圧電素子１９が伸長され、上側のヒンジ部１２３，１２５が撓み、連結部１４２の上端部１４２Ａがガイド部材５に当接し、変位拡大板１２Ｃが固定される。さらに、圧電素子１９への電圧印加を継続して圧電素子１９をより伸長すると、前記第２実施形態と同様に、ヒンジ部１３３，１３５が左右に開き、下部のヒンジ部１３７，１３９が撓んで変形し、ホルダ取付部１４０が上方に移動する。
【００８７】
ホルダ取付部１４０が移動すると、前記実施形態と同じく、磁石ホルダ１６を介してチューブ押し４０４が上方に移動し、チューブ４００の閉塞状態が解除され、バルブが開放されて液が流通できるようになる。従って、バルブ１Ｃの開き量も圧電素子１９に印加する電圧値によって調整される。
【００８８】
次に、圧電素子１９への電圧印加を解除し、圧電素子１９が縮小すると、ヒンジ部１３３，１３５、下端部１４２Ｂ、ヒンジ部１３７，１３９、第３駆動部１３８も元の状態になる。このため、ホルダ取付部１４０およびチューブ押し４０４も下方に移動し、チューブ４００を押し潰してバルブが閉じられる。
続いて、上部のヒンジ部１２３，１２５や第１駆動部１２４も元の状態に戻り、連結部１４２の上部はガイド部材５の凹溝５１から離れる。このため、変位拡大板１２Ｃは、バネ１５の付勢力で下方に付勢され、チューブ押し４０４がチューブ４００を押し潰す力も高まり、バルブが確実に閉じられる。
【００８９】
このような本実施形態のピンチバルブ１Ｃにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００９０】
［第５実施形態］
次に本発明の第５実施形態について図１６を参照して説明する。
第５実施形態のバルブ１Ｄは、図１６に示すように、前記駆動装置本体１１Ｃによって駆動されるディスペンシングバルブである。
すなわち、バルブ１Ｄの駆動部ケース２には、流路ブロック５００が取り付けられている。流路ブロック５００には、図１６の上下方向つまり磁石ホルダ１６の進退方向に沿った貫通孔５０１が形成され、この貫通孔５０１にはニードルバルブ５０２が挿入されている。
【００９１】
ニードルバルブ５０２は、大径の基端部５０２Ａと小径のニードル部５０２Ｂとを備えて構成された金属材であり、基端部５０２Ａが前記磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられている。
また、貫通孔５０１には貫通孔５０１の大径部とニードルバルブ５０２間をシールするガイドシール５０３と、ガイドシール押さえ５０４が配置されている。ガイドシール押さえ５０４は、駆動部ケース２と流路ブロック５００とで挟持されて固定されている。
【００９２】
貫通孔５０１の下端には、バルブシート受け５０５で固定されたバルブシート５０６が配置されている。バルブシート５０６には、ニードルバルブ５０２の先端が当接可能なテーパ状のバルブ面が形成され、このバルブ面に開口された吐出孔５０７をニードルバルブ５０２で閉塞できるように構成されている。
この吐出孔５０７は、ノズル袋ナット５０８によってバルブシート５０６の下面に取り付けられたノズル５０９に連通されている。
【００９３】
また、流路ブロック５００には、流路ブロック５００の側面および貫通孔５０１間を連通する連通路５１０が形成され、この連通路５１０はシリンジホルダ袋ナット５１１によって流路ブロック５００に取り付けられたシリンジホルダ５１２に連通されている。
【００９４】
このような本実施形態では、圧電素子１９に電圧を印加していない状態では、バネ１５によって変位拡大板１２Ｃが下方に付勢されて前記ニードルバルブ５０２がバルブシート５０６に当接し、吐出孔５０７が塞がれるために、バルブが閉じられている。従って、このバルブ１Ｄもノーマリークローズタイプのバルブとされている。
【００９５】
そして、供給する液体が収納されたシリンジを、シリンジホルダ５１２に装着し、圧電素子１９に電圧を印加すると、前記各実施形態と同様の作用で、変位拡大板１２Ｃが固定され、かつ、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ５０２が上方に移動し、ニードルバルブ５０２がバルブシート５０６から離れて吐出孔５０７が開口し、バルブが開かれる。そして、シリンジから、連通路５１０、貫通孔５０１、吐出孔５０７を介して液が吐出される。
一方、圧電素子１９の電圧印加を解除すると、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ５０２が下方に移動してニードルバルブ５０２がバルブシート５０６に当接し、吐出孔５０７つまりバルブが閉じられる。そして、変位拡大板１２Ｃの固定も解除されるため、ニードルバルブ５０２はバネ１５の付勢力でバルブシート５０６に当接してバルブが閉じられ、液の吐出も中断される。従って、圧電素子１９への電圧印加を制御して、バルブを開閉することで、液を断続的に吐出することができる。
【００９６】
このような本実施形態のディスペンシングバルブ１Ｄにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、ニードルバルブ５０２をバルブシート５０６に当接させて吐出孔５０７を塞ぐことでバルブを閉じているので、吐出液の液切れを良くでき、バルブを閉じた際に液が垂れることを防止できる。
【００９７】
［第６実施形態］
次に本発明の第６実施形態について図１７を参照して説明する。
第６実施形態は、ディスペンサのバルブ（ディスペンシングバルブ）１Ｅに本発明を用いたものである。すなわち、ディスペンサの駆動部ケース２には、第１アダプタ６０１が取り付けられている。この第１アダプタ６０１の内側には、略円筒状の第２アダプタ６０２が配置され、さらにその内側には第３アダプタ６０３が配置されている。
第３アダプタ６０３の中心軸部分に形成された貫通孔６０４には、ニードルバルブ６０５の上端部が挿通されている。
【００９８】
ニードルバルブ６０５は、大径の基端部６０５Ａ，６０５Ｂと小径のニードル部６０５Ｃとを備えて構成された金属材であり、基端部６０５Ａが前記磁石１６１の磁力によって磁石ホルダ１６に取り付けられている。
また、各基端部６０５Ａ，６０５Ｂ間にはニードルパッキン６０６が配置され、貫通孔６０４とニードルバルブ６０５の隙間から液が駆動部ケース２側に漏れ出さないようにシールしている。
さらに、第３アダプタ６０３とケース２との間、第２アダプタ６０２と第１アダプタ６０１との間には、それぞれ上Ｏリング６０７、下Ｏリング６０８が介装され、液漏れを防止している。
【００９９】
第１アダプタ６０１には、シリンジ６１０の上端部が取り付けられている。このシリンジ６１０の上部開口には、前記第２アダプタ６０２が挿入され、第２アダプタ６０２およびシリンジ６１０内面間にはシリンジＯリング６１１が介装され、液漏れを防止している。
シリンジ６１０の下端開口にはテーパ状のバルブ面が形成されたバルブシートノズル６１２が取り付けられている。前記ニードルバルブ６０５のニードル部６０５Ｃの先端（下端）は、シリンジ６１０の下端開口を挿通してバルブシートノズル６１２のバルブ面に当接可能に配置されている。そして、このバルブ面に開口された吐出孔６１３をニードルバルブ６０５で閉塞できるように構成されている。
【０１００】
このような本実施形態では、供給する液体が収納されたシリンジ６１０を予め第１アダプタ６０１に取り付けておく。そして、圧電素子１９に電圧を印加していない状態では、バネ１５によって変位拡大板１２Ｃが下方に付勢されて前記ニードルバルブ６０５がバルブシートノズル６１２のバルブ面に当接し、吐出孔６１３が塞がれるために、バルブが閉じられている。従って、このバルブ１Ｅもノーマリークローズタイプのバルブとされている。
【０１０１】
次に、圧電素子１９に電圧を印加すると、前記各実施形態と同様の作用で、変位拡大板１２Ｃが固定され、かつ、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ６０５が上方に移動し、ニードルバルブ６０５がバルブシートノズル６１２から離れて吐出孔６１３が開口し、バルブが開かれる。
一方、圧電素子１９の電圧印加を解除すると、磁石ホルダ１６およびニードルバルブ６０５が下方に移動してニードルバルブ６０５がバルブシートノズル６１２に当接し、吐出孔６１３つまりバルブが閉じられる。そして、変位拡大板１２Ｃの固定も解除されるため、ニードルバルブ６０５はバネ１５の付勢力でバルブシートノズル６１２に当接してバルブが閉じられる。
【０１０２】
そして、圧電素子１９に電圧が印加されてバルブが開かれている際には、シリンジ６１０内の液体が吐出孔６１３から吐出され、電圧印加が解除されてバルブが閉じられると液体吐出が中断されるため、前記圧電素子１９への電圧印加および解除を制御することで、液体を吐出するディスペンサとして機能させることができる。
【０１０３】
このような本実施形態のディスペンシングバルブ１Ｅにおいても、前記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、ニードルバルブ６０５をバルブシートノズル６１２に当接させて吐出孔６１３を塞ぐことでバルブを閉じているので、吐出液の液切れを良くでき、バルブを閉じた際に液が垂れることを防止できる。
【０１０４】
なお、本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明のバルブとしては、前記各実施形態に記載したものに限らない。例えば、図１８に示すように、各種エンジンの吸気弁や排気弁に用いられるきのこ弁（ポペットバルブ）に本発明を適用してもよい。
要するに、本発明の圧電駆動装置は、被駆動体を進退移動できるため、このような進退駆動を利用してバルブを開閉する各種のバルブに適用できる。
【０１０５】
さらに、前記各実施形態では、圧電素子１７〜１９に電圧を印加していない状態でバルブを閉じるノーマリークローズタイプのバルブとしていたが、圧電素子１７〜１９に電圧を印加していない状態でバルブを開くノーマリーオープンタイプのバルブに本発明の圧電駆動装置を適用することもできる。例えば、第１、２実施形態のダイアフラムバルブ１，１Ａにおいて、第３実施形態の駆動装置本体１１Ｂを組み込むとともに、第３実施形態のコイルバネ３３０のように、磁石ホルダ１６等を介してバルブ開閉部２０２を上方に付勢する付勢手段を組み込むことで、圧電素子１７〜１９に電圧を印加していない状態では付勢手段によってバルブ開閉部２０２が上方に移動されてバルブがオープンとされ、圧電素子１７〜１９に電圧を印加するとバルブ開閉部２０２が下方に移動されてバルブ面３７に当接し、バルブがクローズとされるように構成してもよい。
【０１０６】
また、ガイド部材５の位置を調整する押しネジ５２を設けていたが、変位拡大板１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを精度良く加工・組立することなどで、ネジ５２等の位置調整手段を無くしても良い。また、位置調整手段としては、前記実施形態の構成に限らず、変位拡大板１２に対するガイド部材５の位置を、各ヒンジ部１２３，１２５を変形させて第１連結部１２２や連結部１４２の上端部（当接部）を外側に撓ませてガイド部材５に当接させる際の変形量等に応じて調整できるものであればよい。
【０１０７】
前記実施形態では、圧電素子１７，１８，１９に印加する第１設定値の電圧は「０」としていたが、所定の値の電圧を印加するようにしてもよい。要するに、第１設定値を印加した状態から第２設定値を印加した状態間で圧電素子１７，１８，１９の長さ寸法が変化するように各電圧値を設定すればよい。
【０１０８】
前記実施形態では、駆動装置本体１１〜１１Ｂと、被駆動体（弁体）とを磁石１６１や、連動用バネ１５０を利用して容易に着脱できるように連結していたが、ネジ等で連結しても良い。但し、前記実施形態のように容易に着脱できるようにしたほうが、洗浄などのメンテナンスを容易に行うことができる利点がある。
【０１０９】
また、駆動装置本体１１〜１１Ｂにおける変位拡大板１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの具体的な構成は前記各実施形態に例示したものに限らない。
例えば、変位拡大板としては、図１９〜２１に示すような変位拡大板１２Ｄを用いてもよい。
変位拡大板１２Ｄは、圧電素子１９を挟んで配置された一対の連結部２４２を備えている。各連結部２４２の一端（図１９中上端）および他端には、第１の変位拡大機構および第２の変位拡大機構がそれぞれ設けられている。
第１の変位拡大機構は、連結部２４２の一端に連続して形成された一対の第１ヒンジ部２２３と、この第１ヒンジ部２２３に連続して形成された一対の第１駆動部２２４と、各第１駆動部２２４に連続して形成された一対の第２ヒンジ部２２５とを備えて構成されている。第２ヒンジ部２２５には、圧電素子第１端部取付部である上端側取付部２２６が連続して形成されている。上端側取付部２２６には、スペーサ１２８を介して圧電素子１９の一端（第１の端部）が取り付けられている。
【０１１０】
第２の変位拡大機構は、連結部２４２の他端に連続して形成された一対の第３ヒンジ部２３３と、第３ヒンジ部２３３に連続して形成された一対の第２駆動部２３４と、第２駆動部２３４に連続して形成された一対の第４ヒンジ部２３５と、各第２駆動部２３４の先端に順次連続して形成された一対の第５ヒンジ部２３７、一対の第３駆動部２３８、一対の第６ヒンジ部２３９とを備えて構成されている。各第６ヒンジ部２３９は、被駆動体に連結される取付部２４０に接続されている。また、第４ヒンジ部２３５には、圧電素子第２端部取付部である下端側取付部２３６が連続して形成されている。下端側取付部２３６には、圧電素子１９の他端（第２の端部）が取り付けられている。
【０１１１】
このような構成の変位拡大板１２Ｄにおいて、電圧を印加されていない圧電素子１９と、スペーサ１２８、上端側取付部２２６、下端側取付部２３６の合計軸方向寸法と、連結部２４２の軸方向寸法はほぼ同一とされ、各第１ヒンジ部２２３および第２ヒンジ部２２５と、第３ヒンジ部２３３および第４ヒンジ部２３５は互いに平行に設けられている。
また、第１ヒンジ部２２３および第２ヒンジ部２２５間の寸法は、第３ヒンジ部２３３および第４ヒンジ部２３５間の寸法に比べて長く設定されている。このため、第１の変位拡大機構よりも第２の変位拡大機構のほうが剛性が高くされ、圧電素子１９を伸長した際には、先に第１の変位拡大機構が変位するようにされている。
さらに、各第１駆動部２２４、第２駆動部２３４は、それぞれ各ヒンジ部２２３，２２５，２３３，２３５が接合された基部から斜め外側に向かって延長されている。
【０１１２】
このような変位拡大板１２Ｄでは、圧電素子１９に電圧を印加して伸長させると、図２０，２１に示すように、第１ヒンジ部２２３および第３ヒンジ部２３３が支点、第２ヒンジ部２２５、第４ヒンジ部２３５が力点となるため、第１駆動部２２４、第２駆動部２３４の先端がそれぞれ外側に傾くように変位する。この際、第１の変位拡大機構におけるヒンジ部２２３，２２５間の寸法に比べて、第２の変位拡大機構におけるヒンジ部２３３，２３５間の寸法が短いため、ヒンジ部の剛性は第２の変位拡大機構のほうが、第１の変位拡大機構よりも大きくなる。このため、圧電素子１９が伸長すると、図２０に示すように、まず第１の変位拡大機構の第１駆動部２２４が傾く。従って、前記各実施形態と同様に、第１駆動部２２４の先端（当接部）をケース側に圧接させることで変位拡大板１２Ｄを軸方向に移動しないように固定することができる。
そして、第１駆動部２２４がケース側に当接すると、第１の変位拡大機構はそれ以上変形できないため、図２１に示すように、圧電素子１９の伸長に伴い、第２の変位拡大機構の第２駆動部２３４が傾く。すると、第２駆動部２３４の先端間の距離が広がるため、各先端間に設けられた第５ヒンジ部２３７、第３駆動部２３８、第６ヒンジ部２３９、取付部２４０は上方に変位する。
従って、変位拡大板１２Ｄを用いた場合でも、前記各実施形態と同様の動作を行うことができる。
【０１１３】
なお、第５ヒンジ部２３７、第３駆動部２３８、第６ヒンジ部２３９は、ほぼ直線状のまま変位させることができるので、第３駆動部２３８部分の厚さ寸法をヒンジ部２３７，２３９に比べて厚くしなくてもよい。この場合、実体的には、ヒンジ部２３７，２３９および第３駆動部２３８の区別はなくなり、これらの全体でヒンジ部を構成するものとなる。
【０１１４】
さらに、変位拡大板の構成は、以上に説明したものに限定されるものではない。
要するに、圧電素子の伸長に伴いその変位を拡大する第１の変位拡大機構と、その第1の変位拡大機構によってケースに対して当接されて変位拡大板を移動不能に固定する当接部と、圧電素子の伸長に伴いその変位を拡大する第２の変位拡大機構とを備えていればよい。例えば、２つの圧電素子１７，１８を用いる場合、圧電素子１７や当接部が設けられた上部側と、圧電素子１８や被駆動体取付部が設けられた下部側とを別々の板材で形成し、各板材を接合して用いてもよい。
【０１１５】
また、第３〜５実施形態では、バネ座１４を変位拡大板に当接させていたが、第１、２実施形態のように磁石ホルダ１６にバネ座１４を直接当接させてもよい。逆に、第１，２実施形態において、バネ座１４を変位拡大板に当接させてもよい。但し、バネ座１４を変位拡大板に当接させると、ヒンジ部１３７，１３９等にばねの付勢力が加わるため、磁石ホルダ１６等の被駆動体側にバネ座１４を当接させることが好ましい。
【０１１６】
前記実施形態では、各圧電素子１７，１８，１９は印加電圧値で制御していたが、例えば、変位拡大板１２，１２Ａ，１２Ｂの変位部分に歪みゲージを設けたり、バルブの弁体の位置を検出するセンサなどを設けて、駆動状態を検出し、その検出値に基づいてフィードバック制御を行うように設定してもよい。
【０１１７】
さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記各実施形態のようなバルブの駆動用に限定されるものではなく、図２２，２３に示すようなブレーキ装置７００の駆動源にも利用できる。
ブレーキ装置７００は、いわゆるリーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキであり、圧電駆動装置７１０と、支持板７２０と、一対のブレーキシュー７３０と、スプリングコイル（バネ）７４０と、回転体であるドラム７５０とを備えている。
【０１１８】
各ブレーキシュー７３０の一端側は、固定ピン７３１によって支持板７２０に対して回動自在に支持されている。
また、各ブレーキシュー７３０の他端側には、前記スプリングコイル７４０が架け渡され、各ブレーキシュー７３０の他端同士を互いに近接する方向に、つまり各他端間の間隔が小さくなる方向に付勢している。
さらに、各ブレーキシュー７３０の対向面にはガイド部７３２が突出して形成され、ブレーキシュー７３０のドラム７５０に対向する外周面には、摩擦材（ライニング）７３３が設けられている。
【０１１９】
前記ガイド部７３２間には前記圧電駆動装置７１０が配置されている。
圧電駆動装置７１０は、前記第２実施形態の圧電駆動装置と略同じ構造である。
その蓋４には、一方のブレーキシュー７３０のガイド部７３２が挿入される凹部が形成されている。また、変位拡大板１２Ａのホルダ取付部１４０にはホルダ７１１が取り付けられ、このホルダ７１１には他方のブレーキシュー７３０のガイド部７３２が挿入される凹部が形成されている。
【０１２０】
このような構成のブレーキ装置７００では、圧電素子１９に電圧を印加しない状態では、内部のバネ１５によってホルダ７１１がケース２から突出する方向に付勢される。このバネ１５の付勢力は、スプリングコイル７４０の付勢力よりも大きいため、各ブレーキシュー７３０はドラム７５０側に押し付けられ、図２２に示すように、摩擦材７３３がドラム７５０内面に押圧されて制動力が働き、ブレーキを掛けた状態とされる。
一方、圧電素子１９に電圧を印加すると、変位拡大板１２Ｃの作用でホルダ７１１がケース２内部に向かう方向に移動する。このため、各ブレーキシュー７３０はスプリングコイル７４０の付勢力で互いに近づく方向に変位し、図２３に示すように、摩擦材７３３はドラム７５０内面から離れ、ブレーキ状態が解除される。
【０１２１】
このような構成のブレーキ装置７００によれば、リーディングトレーディングシュー型ドラムブレーキとして利用でき、サーボ効果（自己倍力効果）などのドラムブレーキの特徴を生かしたブレーキ装置を提供できる。
さらに、バネ１５の付勢力で、各ブレーキシュー７３０をドラム７５０内周面に押し付けているため、摩擦材７３３が摩耗等して厚さ寸法が変化しても、その変化分を自動的に調整できて摩擦材７３３を確実にドラム７５０に押圧させて所定の制動力を得ることができる。
さらに、圧電素子１９は、伸縮方向に変位する間だけ電力を消費し、電圧を印加し続けて圧電素子１９が伸長された状態を維持している間も電流が流れず、電力を消費しない。このため、圧電素子１９に電圧を印加し続けてブレーキを解除している場合でも電力消費がなく、ソレノイドでブレーキシュー７３０を変位させる場合に比べて消費電力を大幅に低減できる。
さらに、ブレーキ装置７００は、無励磁型であり、かつ小型で消費電力も抑えることができるため、例えば、ブレーキモータにおけるブレーキ装置などに好適である。さらに、ブレーキモータ以外でも、車、リフト、コンベアなどの各種回転体のブレーキ装置として広く利用できる。
【０１２２】
なお、ブレーキ装置としては、ドラムブレーキに限らず、ディスクブレーキでもよく、要するに、本発明の圧電駆動装置でドラムやディスクなどの回転体に摩擦部材を押圧させて制動力を得られるものであればよい。
さらに、本発明の圧電駆動装置は、前記バルブやブレーキ装置の駆動源だけでなく、様々な機械の駆動源として利用できる。特に、圧電素子を用いており、かつ、変位拡大機構によってある程度の変位量を確保できるため、小型の機器の駆動源に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１実施形態のバルブを示す縦断面図である。
【図２】前記第１実施形態のバルブの上面図である。
【図３】前記第１実施形態のバルブの下面図である。
【図４】前記第１実施形態のバルブの平断面図である。
【図５】前記第１実施形態における駆動装置本体の上部側を示す図である。
【図６】前記第１実施形態における駆動装置本体の下部側を示す図である。
【図７】前記第１実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図８】前記第１実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態のバルブを示す縦断面図である。
【図１０】前記第２実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図１１】前記第２実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態のバルブを示す縦断面図である。
【図１３】前記第３実施形態におけるバルブクローズ時の状態を示す図である。
【図１４】前記第３実施形態におけるバルブオープン時の駆動状態を示す図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図１８】本発明の変形例を示す縦断面図である。
【図１９】本発明の他の変形例の変位拡大板を示す図である。
【図２０】図１９の変位拡大板の変位状態を示す図である。
【図２１】図１９の変位拡大板の変位状態を示す図である。
【図２２】本発明の他の変形例であるブレーキ装置を示す図である。
【図２３】本発明の他の変形例であるブレーキ装置を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１，１Ａ…ダイアフラムバルブ、１Ｂ…ポペット弁、１Ｃ…ピンチバルブ、１Ｄ…ディスペンシングバルブ、１Ｅ…ディスペンシングバルブ、２，２Ｂ…駆動部ケース、４…蓋、１０…圧電駆動装置、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…駆動装置本体、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…変位拡大板、１３，１４…バネ座、１５…バネ、１６…磁石ホルダ、１７，１８，１９…圧電素子、２０…ダイアフラム、３７…バルブ面、１２１…基端部、１２２…第１連結部、１２２Ａ…上端部、１２３，２２３…第１ヒンジ部、１２４，２２４…第１駆動部、１２５，２２５…第２ヒンジ部、１２６…上端側取付部、１２７…基端上部側取付部、１２９…基端下部側取付部、１３２…第２連結部、１３３，２３３…第３ヒンジ部、１３４，２３４…第２駆動部、１３５，２３５…第４ヒンジ部、１３６，２３６…下端側取付部、１３７，２３７…第５ヒンジ部、１３８，２３８…第３駆動部、１３９，２３９…第６ヒンジ部、１４０…ホルダ取付部、１４２…連結部、１６１…磁石、２０２…バルブ開閉部、２０３…ダイアフラム金具、２４２…連結部、３００…弁座、３１０…弁体、３４０…ダイアフラム、４００…チューブ、５００…流路ブロック、５０２，６０５…ニードルバルブ、７００…ブレーキ装置、７１０…圧電駆動装置、７３０…ブレーキシュー、７３３…摩擦材（ライニング）、７４０…スプリングコイル（バネ）、７５０…ドラム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、
前記駆動装置本体は、
第１および第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、
前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、
前記第２の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、
前記第１の圧電素子に電圧を印加した際には、第１の変位拡大機構を介して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、
前記第２の圧電素子に電圧を印加した際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項２】
ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、
前記駆動装置本体は、
圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、
前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、
前記第２の変位拡大機構は、第１の変位拡大機能に比べて剛性が高く設定され、
前記圧電素子が伸長された際には、第１の変位拡大機構が変位して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、
さらに圧電素子が伸長され続けた際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた第1圧電素子および第２圧電素子とを備えて構成され、
前記変位拡大板は、長手方向の略中央部分に設けられた基端部と、この基端部から連続して形成されて前記第1圧電素子の第１の端部が取り付けられた第１圧電素子第１端部取付部と、前記基端部から第1圧電素子第１端部取付部と反対側に連続して形成されて前記第２圧電素子の第１の端部が取り付けられた第２圧電素子第１端部取付部と、基端部から前記第1圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第１圧電素子を挟んで設けられた一対の第１連結部と、各第１連結部の端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第1圧電素子の第２の端部が取り付けられた第１圧電素子第２端部取付部と、前記基端部から第２圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第２圧電素子を挟んで設けられた一対の第２連結部と、各第２連結部の端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第２圧電素子の第２の端部が取り付けられた第２圧電素子第２端部取付部と、前記各第２連結部の端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、
前記第1の圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、第１連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、
前記第２の圧電素子が伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備えて構成され、
前記変位拡大板は、前記圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ圧電素子を挟んで設けられた一対の連結部と、各連結部の一端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第１の端部が取り付けられた圧電素子第１端部取付部と、前記連結部の他端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第２の端部が取り付けられた圧電素子第２端部取付部と、前記各連結部の他端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、
前記圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、前記連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、
前記圧電素子がさらに伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置の第２変位拡大機構に取り付けられた弁体と、
前記弁体が当接可能な弁座と、
前記弁体および弁座によって開閉される流路と、
前記弁体を弁座に当接させる方向に弁体または前記駆動装置本体を付勢する付勢手段と、
前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記弁体が前記弁座に当接されて前記流路が閉じられ、
前記駆動制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止させた後、前記第２の変位拡大機構を変位させて前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を弁座から離して前記流路を開くことを特徴とするバルブ。
【請求項６】
請求項５に記載のバルブにおいて、
前記第２の変位拡大機構と前記弁体とは、前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力に設定された連動用付勢手段または磁石によって着脱可能に設けられていることを特徴とするバルブ。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
回転体と、
回転体に対して前記圧電駆動装置によって押圧可能に設けられた摩擦部材と、
前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動装置本体は、ケースに対して付勢手段によって前記第２の変位拡大機構がケースの外部側に突出する方向に付勢され、
前記摩擦部材は前記第２の変位拡大機構に取り付けられ、
前記圧電素子に電圧が印加されておらず圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで摩擦部材が回転体に押圧されて制動力を発生させ、
前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧が印加されて前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構がケースの内側に向かう方向に変位されると、前記摩擦部材が回転体から離れてブレーキが解除されることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のブレーキ装置において、
前記回転体は、ドラムで構成され、
前記摩擦部材は、前記ドラムの内側に配置されて一端側が支持板に回動自在に取り付けられ、かつ摩擦材が設けられた一対のブレーキシューで構成され、
各ブレーキシュー間には、各ブレーキシューの摩擦材がドラム内面から離れる方向に各ブレーキシューを移動させるバネが設けられ、
前記圧電駆動装置は、各ブレーキシューの他端間に配置され、一方のブレーキシューに前記第２の変位拡大機構が取り付けられ、他方のブレーキシューに前記ケースが取り付けられ、
前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで、各ブレーキシューの他端間の間隔が広がってブレーキシューの摩擦材がドラム内面に押圧されて制動力を発生させ、
前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構をケースの内側に向かう方向に変位されると、前記各ブレーキシューの摩擦材が前記バネによってドラム内面から離され、ブレーキが解除されることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項１】
ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、
前記駆動装置本体は、
第１および第２の圧電素子と、
前記第１の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、
前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、
前記第２の圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、
前記第１の圧電素子に電圧を印加した際には、第１の変位拡大機構を介して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、
前記第２の圧電素子に電圧を印加した際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項２】
ケースと、前記ケース内に移動可能に設けられた駆動装置本体とを備え、
前記駆動装置本体は、
圧電素子と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大し、かつ圧電素子の伸長方向に直交する方向に変位させる第１の変位拡大機構と、
前記第１の変位拡大機構によって圧電素子の伸長方向に直交する方向に移動して前記ケース内面に当接する当接部と、
前記圧電素子に電圧を印加して圧電素子が伸長した際に、その変位を拡大して被駆動体を移動させる第２の変位拡大機構とを備え、
前記第２の変位拡大機構は、第１の変位拡大機能に比べて剛性が高く設定され、
前記圧電素子が伸長された際には、第１の変位拡大機構が変位して前記当接部がケース内面に当接して前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止され、
さらに圧電素子が伸長され続けた際には、第２の変位拡大機構が変位して被駆動体が移動されることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた第1圧電素子および第２圧電素子とを備えて構成され、
前記変位拡大板は、長手方向の略中央部分に設けられた基端部と、この基端部から連続して形成されて前記第1圧電素子の第１の端部が取り付けられた第１圧電素子第１端部取付部と、前記基端部から第1圧電素子第１端部取付部と反対側に連続して形成されて前記第２圧電素子の第１の端部が取り付けられた第２圧電素子第１端部取付部と、基端部から前記第1圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第１圧電素子を挟んで設けられた一対の第１連結部と、各第１連結部の端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第1圧電素子の第２の端部が取り付けられた第１圧電素子第２端部取付部と、前記基端部から第２圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ第２圧電素子を挟んで設けられた一対の第２連結部と、各第２連結部の端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記第２圧電素子の第２の端部が取り付けられた第２圧電素子第２端部取付部と、前記各第２連結部の端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、
前記第1の圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、第１連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、
前記第２の圧電素子が伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動装置本体は、一体成形された変位拡大板と、変位拡大板に取り付けられた圧電素子とを備えて構成され、
前記変位拡大板は、前記圧電素子の長手方向に沿って延長されかつ圧電素子を挟んで設けられた一対の連結部と、各連結部の一端部からそれぞれ第１ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第１駆動部と、各第１駆動部から第２ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第１の端部が取り付けられた圧電素子第１端部取付部と、前記連結部の他端部からそれぞれ第３ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第２駆動部と、各第２駆動部から第４ヒンジ部を介して連続して形成されて前記圧電素子の第２の端部が取り付けられた圧電素子第２端部取付部と、前記各連結部の他端部から第５ヒンジ部を介して連続して形成された一対の第３駆動部と、各第３駆動部から第６ヒンジ部を介して連続して形成された被駆動体取付部とを備えて形成され、
前記圧電素子が伸長した際には、前記第1ヒンジ部、第1駆動部、第２ヒンジ部が第１の変位拡大機構として機能し、前記連結部または第１駆動部に設けられた当接部を前記ケース内面に当接させ、
前記圧電素子がさらに伸長した際には、前記第３ヒンジ部、第２駆動部、第４ヒンジ部、第５ヒンジ部、第３駆動部、第６ヒンジ部が第２の変位拡大機構として機能し、被駆動体取付部を圧電素子の長手方向に移動させることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
前記圧電駆動装置の第２変位拡大機構に取り付けられた弁体と、
前記弁体が当接可能な弁座と、
前記弁体および弁座によって開閉される流路と、
前記弁体を弁座に当接させる方向に弁体または前記駆動装置本体を付勢する付勢手段と、
前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記弁体が前記弁座に当接されて前記流路が閉じられ、
前記駆動制御手段は、前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止させた後、前記第２の変位拡大機構を変位させて前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を弁座から離して前記流路を開くことを特徴とするバルブ。
【請求項６】
請求項５に記載のバルブにおいて、
前記第２の変位拡大機構と前記弁体とは、前記付勢手段の付勢力より弱い付勢力に設定された連動用付勢手段または磁石によって着脱可能に設けられていることを特徴とするバルブ。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
回転体と、
回転体に対して前記圧電駆動装置によって押圧可能に設けられた摩擦部材と、
前記圧電素子の駆動を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動装置本体は、ケースに対して付勢手段によって前記第２の変位拡大機構がケースの外部側に突出する方向に付勢され、
前記摩擦部材は前記第２の変位拡大機構に取り付けられ、
前記圧電素子に電圧が印加されておらず圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで摩擦部材が回転体に押圧されて制動力を発生させ、
前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧が印加されて前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体がケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構がケースの内側に向かう方向に変位されると、前記摩擦部材が回転体から離れてブレーキが解除されることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のブレーキ装置において、
前記回転体は、ドラムで構成され、
前記摩擦部材は、前記ドラムの内側に配置されて一端側が支持板に回動自在に取り付けられ、かつ摩擦材が設けられた一対のブレーキシューで構成され、
各ブレーキシュー間には、各ブレーキシューの摩擦材がドラム内面から離れる方向に各ブレーキシューを移動させるバネが設けられ、
前記圧電駆動装置は、各ブレーキシューの他端間に配置され、一方のブレーキシューに前記第２の変位拡大機構が取り付けられ、他方のブレーキシューに前記ケースが取り付けられ、
前記圧電素子が伸長していない状態では、前記付勢手段の付勢力によって前記ケースに対して第２の変位拡大機構が外部に突出する方向に変位されることで、各ブレーキシューの他端間の間隔が広がってブレーキシューの摩擦材がドラム内面に押圧されて制動力を発生させ、
前記駆動制御手段によって前記圧電素子に電圧を印加して前記第１の変位拡大機構を変位させて前記駆動装置本体をケースに対して移動不能に停止された後、前記第２の変位拡大機構をケースの内側に向かう方向に変位されると、前記各ブレーキシューの摩擦材が前記バネによってドラム内面から離され、ブレーキが解除されることを特徴とするブレーキ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−８３５６（Ｐ２００８−８３５６Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１７８００８（Ｐ２００６−１７８００８）
【出願日】平成１８年６月２８日（２００６．６．２８）
【出願人】（０００１１１３７３）ノイベルク有限会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２８日（２００６．６．２８）
【出願人】（０００１１１３７３）ノイベルク有限会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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