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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-21
(45)【発行日】2024-07-01
(54)【発明の名称】バルブインジケーター
(51)【国際特許分類】
F16K 37/00 20060101AFI20240624BHJP
H10N 30/857 20230101ALI20240624BHJP
H10N 30/60 20230101ALI20240624BHJP
H10N 30/30 20230101ALI20240624BHJP
【ＦＩ】
F16K37/00 D
H10N30/857
H10N30/60
H10N30/30
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023569959
(86)(22)【出願日】2023-11-08
(86)【国際出願番号】 JP2023040206
【審査請求日】2023-11-10
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】591264429
【氏名又は名称】コフロック株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390005050
【氏名又は名称】ダイキンファインテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100077012
【弁理士】
【氏名又は名称】岩谷 龍
(72)【発明者】
【氏名】新村 英展
(72)【発明者】
【氏名】小笠原 健
(72)【発明者】
【氏名】清水 聡
【審査官】橋本 敏行
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０３４０５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０４３１３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６３５３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第３８６６２５８（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｋ ３１／００－３１／０５
３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂線に少なくとも１層の金属箔が螺旋状に巻き付けられている芯線と、前記芯線を被覆する有機圧電体層と、前記有機圧電体層を被覆する導電体層とを含み、前記金属箔および前記導電体層が、それらの間に前記有機圧電体層が介挿された電極としてそれぞれ機能する圧電素子からなり、前記圧電素子に対する接触圧の変化によって当該圧電素子の両面の電極間に生じる電圧値によってバルブの開閉を検知するバルブインジケーターを備えたバルブ開閉検知システムであって、流体が流れる流路の上流側から下流側にかけて圧力センサ、温度センサ、流量計、前記バルブインジケーターを備えた流量制御バルブを有し、前記圧力センサ、前記温度センサ、前記流量計及び前記流量制御バルブの作動を制御、監視、演算するコントローラを備え、前記流量制御バルブの下流側の流路に開閉バルブと当該バルブの開閉を検知する前記バルブインジケーターを設けたことを特徴とするバルブ開閉検知システム。
【請求項2】
流量制御バルブの下流側に設けた開閉バルブとバルブインジケーターに代えて、流量計の下流側の流路から前記流量制御バルブを迂回して前記流量制御バルブの下流側の流路に達するようにバイパス流路を設け、当該バイパス流路に第二流量制御バルブと当該バルブの開閉を検知する前記バルブインジケーターを設けたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ開閉検知システム。
【請求項3】
流量制御バルブの下流側に設けた開閉バルブとバルブインジケーターに代えて、前記流量制御バルブの下流側の流路に第二流量制御バルブと当該バルブの開閉を検知する前記バルブインジケーターを設け、さらに、前記流量制御バルブの下流側の流路から前記第二流量制御バルブを迂回して前記第二流量制御バルブの下流側の流路に達するようにバイパス流路を設け、当該バイパス流路に第三流量制御バルブと当該バルブの開閉を検知する前記バルブインジケーターを設けたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ開閉検知システム。
【請求項4】
流量制御バルブの下流側の流路に設けた開閉バルブとバルブインジケーターに加えて、流量計の下流側の流路から前記流量制御バルブを迂回して前記流量制御バルブの下流側の流路であって、前記開閉バルブの上流側の流路に達するようにバイパス流路を設け、当該バイパス流路に第二流量制御バルブと当該バルブの開閉を検知する前記バルブインジケーターを設けたことを特徴とする請求項１に記載のバルブ開閉検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はバルブインジケーターに関し、より詳細には、圧電素子からなるバルブインジケーターに関する。
【背景技術】
【0002】
圧電素子は、圧電体を使用した素子であり、例えば、圧電体の正圧電効果を利用する（圧電体に加えられた外力を電圧に変換する）ことによってセンサとして、また、圧電体の逆圧電効果を利用する（圧電体に印加された電圧を力に変換する）ことによってアクチュエータとして、さまざまな用途において使用されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、「厚み方向を分極方向とする板状の圧電体および前記圧電体の両主面に設けられた一対の電極を有する板状の圧電素子と、前記圧電素子の両主面に固着され、弾性を有する一対の導電性部材と、を備え、前記圧電素子は、前記圧電素子の両主面に固着される前記一対の導電性部材により、前記圧電素子の両主面に平行な方向に圧縮され、外力を加えられたとき、前記圧電体が歪むことにより発電する圧電デバイスと、前記圧電デバイスの前記圧電素子および前記導電性部材に外力を伝達し屈曲させる外力伝達部と、外力を伝達され振動する前記圧電素子により発生した電圧を前記一対の導電性部材から取り出し、電気信号に変換する信号発生回路とを備えることを特徴とする圧電スイッチ」が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示された圧電スイッチは、圧電素子の両主面に固着される一対の導電性部材により、圧電素子の両主面に平行な方向に圧縮され、外力を加えられたとき、圧電体が歪むので、圧電素子の表面に亀裂が入りやすいという欠点がある。
【0004】
また、特許文献２には、「定電位に設定される基準電極と、前記定電位に対する電圧を検出する電圧検出回路が接続された検出電極と、基準電極と検出電極との間に挟持された圧電体とからなる圧電素子を備え、電圧検出回路が所定の第１閾値以上の電圧を検出することから、入力操作体が圧電素子を押圧する入力操作を検出する圧電スイッチであって、前記入力操作体の浮遊容量に一部の電流が流れる交流検出信号を発信する発信手段と、前記検出電極に表れる前記交流検出信号の受信レベルを検出する信号検出手段とを更に備え、前記検出電極に接近する前記入力操作体の浮遊容量に応じて変化する前記交流検出信号の受信レベルから、前記入力操作前の前記検出電極に接近する前記入力操作体を検出することを特徴とする圧電スイッチ。」が開示されている。しかし、特許文献２に開示された圧電スイッチは、入力操作体が入力操作をしなければならないという煩わしさがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第３８６６２５８号明細書
【文献】特開２０１８－１６３５３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、特別な操作を必要とせず、変形や損傷の恐れがなく、正確にバルブの開閉を検知することができるバルブインジケーターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本発明のバルブインジケーターは、樹脂線に少なくとも１層の金属箔が螺旋状に巻き付けられている芯線と、前記芯線を被覆する有機圧電体層と、前記有機圧電体層を被覆する導電体層とを含み、前記金属箔および前記導電体層が、それらの間に前記有機圧電体層が介挿された電極としてそれぞれ機能する圧電素子からなるバルブインジケーターであって、前記圧電素子に対する接触圧の変化によって当該圧電素子の両面の電極間に生じる電圧値によってバルブの開閉を検知することを特徴としている。
【0008】
本発明の１つの態様において、前記樹脂線に２層以上の金属箔が螺旋状に巻き付けられていてよい。
【0009】
本発明の１つの態様において、前記樹脂線に前記少なくとも１層の前記金属箔が螺旋状にギャップ巻されていてよい。かかる態様において、前記金属箔の螺旋ピッチに対するギャップの割合は、０．４～５０％であり得る。
【0010】
本発明の１つの態様において、前記樹脂線は、芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアリレート、ポリオレフィン、ポリウレタン、および炭素繊維からなる群より選択される少なくとも１種の材料から構成されていてよい。
【0011】
本発明の１つの態様において、前記金属箔は、６～１００μｍの厚さを有し得、および／または、０．０２～２ｍｍの幅を有し得る。
【0012】
本発明の１つの態様において、前記芯線は、０．０５～１．５ｍｍの外形寸法を有し得る。
【0013】
本発明の１つの態様において、前記有機圧電体層は、１～２００μｍの厚さを有し得る。
【0014】
本発明の１つの態様において、前記有機圧電体層は、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、およびフッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体から成る群より選択される少なくとも１種を含むものであり得る。
【0015】
本発明の１つの態様において、前記圧電素子は、前記導電体層を被覆する絶縁体層を更に含んでいてよい。
【発明の効果】
【0016】
本発明のバルブインジケーターは、樹脂線に少なくとも１層の金属箔が螺旋状に巻き付けられている芯線を被覆する有機圧電体層と、前記有機圧電体層を被覆する導電体層とを含み、前記金属箔および導電体層が、それらの間に前記有機圧電体層が介挿された電極として機能する圧電素子からなるので、全体として細長い線状の形態を有するバルブインジケーターとすることができる。本発明のバルブインジケーターは、樹脂線に少なくとも１層の金属箔が螺旋状に巻き付けられている芯線を用いているので、小さな曲率半径で曲げても芯線に歪みが残り難く、よって、柔軟性に優れ、かつ、繰り返し曲げても芯線が破断して導通が切断され難く、よって、耐屈曲性に優れるバルブインジケーターとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】図１は本発明の１つの実施形態における圧電素子を示す概略図であって、図１（ａ）は圧電素子の部分切除側面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図を示し、図１（ｃ）は図１（ｂ）の改変例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。なお、添付の図面中、電極端子を黒丸にて模式的に示す。
【0019】
図１を参照して、本実施形態の圧電素子２０は、樹脂線１に少なくとも１層の金属箔３が螺旋状に巻き付けられている芯線５と、芯線５を被覆する有機圧電体層７と、有機圧電体層７を被覆する導電体層９とを有し、場合により、導電体層９を被覆する絶縁体層１１を更に有する。圧電素子２０において、金属箔３および導電体層９が、それらの間に有機圧電体層７が介挿された電極としてそれぞれ機能する（図１（ｂ）参照）。かかる圧電素子２０は、ケーブル状またはワイヤー状などと称され得る、全体として細長い線状の形態を有し、圧電素子全体として柔軟性を有するように構成される。圧電素子２０において、芯線５、有機圧電層７、導電体層９、および存在する場合には絶縁体層１１は、略同軸上に配置され得るが、本発明はかかる構成に限定されない。
【0020】
本実施形態の圧電素子２０は以下のようにして製造され得る。
【0021】
図２に示すように、本実施形態に使用可能な芯線５は、樹脂線１に少なくとも１層の金属箔３が螺旋状に巻き付けられた構成を有するものであればよい。芯線５は、かかる構成を有することにより、引っ張った場合に引張り応力が主として樹脂線１に作用して芯線５全体が伸長し得、好ましくは３％以上の引張伸度を示し得、比較的小さな曲率半径で曲げた場合（例えば、後述する柔軟性試験に付した場合）にも、芯線５に歪みが残留せず、優れた柔軟性を示す。また、芯線５は、かかる構成を有することにより、繰り返し曲げても導通が切断され難く（例えば、後述する耐屈曲性試験において５０００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持でき）、優れた耐屈曲性を示す。従って、かかる芯線５を用いた本実施形態の圧電素子２０は、柔軟性および耐屈曲性に優れるという効果を奏し得る。
【0022】
樹脂線１は、樹脂材料から構成される全体として線状の部材であればよい。かかる樹脂材料の例としては、芳香族ポリアミド（アラミド、例えばパラ型アラミド、メタ型アラミド等）、脂肪族ポリアミド（ナイロン）、ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリアリレート、ポリオレフィン、ポリウレタン、および炭素繊維（例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等）からなる群より選択される少なくとも１種の材料が挙げられる。
【0023】
樹脂線１は、実質的に円形、楕円、矩形、多角形などの任意の断面形状を有し得、中空および中実のいずれであってもよく、単線、撚り線および編み線などであってもよい。樹脂線１の外形寸法Ｄ１（非円形断面を有する場合は断面の最大の外形寸法、円形断面を有する場合は外径、以下同様）は、特に限定されず、芯線５に所望される外形寸法および樹脂線１に巻き付けられる金属箔３の厚さ（２層以上の金属箔の場合には、それらの総厚さ）等を考慮して適宜選択され得る。樹脂線１の外形寸法Ｄ１は、例えば０．０５～２ｍｍであり得、特に１ｍｍ以下、より特に０．５ｍｍ以下であり得る。
【0024】
金属箔３は、金属材料から構成される箔状（または層状）の部材であればよい。金属材料としては、電極として機能するのに適した高い導電性を示す（従って、圧電素子全体として低い抵抗値を示すのに寄与する）任意の適切な金属材料を使用でき、単一の金属材料が使用されていても、複数の金属材料が使用されていても（例えば、ある金属材料の母材に他の金属材料のメッキが施されていても）よい。かかる金属材料の好ましい例としては、銅および銅含有合金（例えば銅錫合金、銅銀合金等）が挙げられ、例えば錫等のメッキを有していても、有していなくてもよい。これらは、高い導電性を示すうえ、銅が高い延性を示すことから機械的強度に優れ、圧電素子２０の柔軟性および耐屈曲性を一層高めることができる。
【0025】
金属箔３は、金属箔の単層であっても、２層以上の金属箔が重ね合わされたもの（即ち、２層以上の金属箔の積層体）であってよい。後者の場合、樹脂線１に２層以上の金属箔が螺旋状に巻き付けられる。例えば、図２（ｃ）に示すように、金属箔３ａおよび金属箔３ｂが重ね合わされて、樹脂線１に螺旋状に巻き付けられ得る。互いに隣接する二層の金属箔は、少なくとも部分的に重ね合わさっていればよく（図２（ｃ）参照）、例えば金属箔の幅の２０％以上、特に４０％以上で重ね合わさっていればよい。
【0026】
金属箔３として、２層以上の金属箔の積層体を使用する場合、例えば繰り返し曲げ等により、２層以上の金属箔のうちいずれかが破断しても、金属箔の積層体全体では導通が切断されることを回避できるため、圧電素子２０が故障することをより効果的に防止できる。金属箔の層数は、例えば２～４層であり得、特に３層以下、より特に２層であり得る。
【0027】
金属箔３の厚さおよび幅は、芯線５に所望される外形寸法、柔軟性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。樹脂線１の外形寸法Ｄ１に対する金属箔３の厚さの割合は、例えば０．４～１００％であり得、金属箔３の厚さは、例えば６～１００μｍであり得、特に３０μｍ以下、より特に１５μｍ以下であり得る。金属箔３の幅は、例えば０．０２～２ｍｍであり得、特に１ｍｍ以下、より特に０．５ｍｍ以下であり得る。なお、金属箔３の厚さは、１層の金属箔が使用される場合には、その厚さを言い、２層以上の金属箔が重ね合わされて使用される場合には、それらの総厚さを言うものとする。金属箔３の幅は、樹脂線１に螺旋状に巻き付けられ得る金属箔３の長手方向に沿った中心線に対して垂直な方向における寸法（または金属箔３の長手方向に沿った両側部間の最短距離）を言うものとする。２層以上の金属箔が重ね合わされて使用される場合、各金属箔の厚さおよび幅は互いに同じであっても、異なっていてもよいが、典型的には同じであり得る。
【0028】
芯線５において、樹脂線１に少なくとも１層の金属箔３が螺旋状に、好ましくは一定の螺旋ピッチＰで巻き付けられ、重ね巻きされていない。螺旋ピッチＰの寸法は、金属箔３の幅より大きければよく、特に限定されない。芯線５（または圧電素子２０）に応力が作用していない状態において、樹脂線１の外形寸法Ｄ１に対する螺旋ピッチＰの割合は、例えば２～４７００％、特に１００～５００％であり得、かかる範囲において、芯線５ひいては圧電素子２０の柔軟性および耐屈曲性を一層高めることができる。螺旋ピッチＰは、例えば０．０３ｍｍ～２．３５ｍｍ、特に０．０５～０．６ｍｍであり得る。
【0029】
芯線５において、樹脂線１に少なくとも１層の金属箔３が螺旋状にギャップ巻されていることが好ましい。「ギャップ巻」とは、間隔巻きとも呼ばれ、図１～２に示すように、樹脂線１に金属箔３を螺旋状に巻き付ける際に、金属箔３にギャップＧ（図２（ａ）参照）を設けて巻き付けることを意味する。ギャップＧは、樹脂線１の露出部に一致し、ギャップＧの寸法は樹脂線１の露出部に基づいて計測され得る（特に、２層以上の金属箔が重ね合わされて使用され、かつこれら金属箔が互いにずれている場合に、かかる計測方法が適用される）。芯線５（または圧電素子２０）に応力が作用していない状態において、螺旋ピッチＰに対するギャップＧの割合は、例えば０．４～５０％、特に５～４０％であり得、かかる範囲において、芯線５ひいては圧電素子２０の柔軟性および耐屈曲性を一層高めることができる。ギャップＧは、例えば０．０１～０．３５ｍｍ、特に０．１ｍｍ以下であり得る。
【0030】
芯線５の外形寸法Ｄ２（図２（ｂ）に示すように非円形断面を有する場合は断面の最大の外形寸法、円形断面を有する場合は外径、以下同様）は、特に限定されず、圧電素子２０に求められる仕様に応じて様々であり得る。芯線５は、極めて細くすることが可能であり、その外径寸法Ｄ２は、例えば０．０５～１．５ｍｍであり得、特に１．０ｍｍ以下、より特に０．５ｍｍ以下、より一層特に０．３ｍｍ以下であり得る。
【0031】
再び図１を参照して、芯線５を有機圧電体層７により被覆する。有機圧電体層７は、芯線５の金属箔３と導電体層９との間に、これらが互いに接触しないように設けられ、かつ、好ましくは金属箔３と密着して設けられる。
【0032】
有機圧電体層７は、有機圧電体として既知の任意の材料から構成され得る。有機圧電体は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電セラミックスで代表される無機圧電体に比べて高い耐衝撃性および耐屈曲性を有する。有機圧電体層７を成す材料は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン系共重合体（フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ））を包含する）などを使用してよい。このうち、有機圧電体層７は、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）およびＰ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ）から成る群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【0033】
有機圧電体層７の厚さは、特に限定されず、圧電素子２０に所望される圧電特性（正圧電効果および／または逆圧電効果）、柔軟性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。有機圧電体層７の厚さは、例えば１～２００μｍであり得、特に１００μｍ以下、より特に５０μｍ以下であり得る。
【0034】
有機圧電体層７を成す材料は、実際に使用する材料に応じて、圧電性を発現するために必要な処理、例えば延伸および／または分極処理などが、芯線５を被覆する前、被覆形成している間およびその後の任意の適切なタイミングで施され得る。
【0035】
例えば、有機圧電体層７を成す材料としてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いる場合、有機圧電体層７は次のようにして形成され得る。ＰＶＤＦは、α、β、γの３種の結晶構造をとり得、通常は、エネルギー的に最も安定なα型であり得るが、α型の結晶構造を多く含むＰＶＤＦを、例えば一軸延伸することにより、β型の結晶構造を多く含むＰＶＤＦに変換することができる。β型の結晶構造を多く含むＰＶＤＦは、強誘電性を示し、これを分極処理に付すことによって、双極子が整列し、圧電性を示すものとなる。よって、ＰＶＤＦフィルムを一軸延伸して成る延伸ＰＶＤＦフィルムを芯線５の周囲に隙間無く巻き付け（好ましくは重ね巻きし）、その後、例えばコロナ放電などの分極処理に付すことによって、圧電性を示すＰＶＤＦ層を得ることができ、この結果、芯線５を有機圧電体層（より詳細にはＰＶＤＦ層）７で被覆することができる。
【0036】
また例えば、有機圧電体層７を成す材料としてフッ化ビニリデン系共重合体を用いる場合、有機圧電体層７は次のようにして形成され得る。フッ化ビニリデン系共重合体、特にＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）およびＰ（ＶＤＦ／ＴｅＦＥ）は、ＰＶＤＦよりもβ型結晶構造を多く含み得る。よって、かかるフッ化ビニリデン系共重合体は、延伸なしに、分極処理を施すだけで、芯線５を有機圧電体層７で被覆した巻線７を容易に作製することができる。具体的には、下記の溶媒コーティング法または溶融押出法により有機圧電体層７を形成することができる。
【0037】
溶媒コーティング法では、まず、フッ化ビニリデン系共重合体を溶媒に溶解または分散させた樹脂液を調製し、この樹脂液を芯線５の表面に適用（例えば塗布）し、これを加熱して溶媒を実質的に除去してフッ化ビニリデン系共重合体層を得、その後、例えばコロナ放電などの分極処理に付すことによって、圧電性を示すフッ化ビニリデン系共重合体層を得ることができ、この結果、芯線５を有機圧電体層（より詳細にはフッ化ビニリデン系共重合体層）７で被覆することができる。溶媒には、ケトン系溶媒（例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、アセトン、ジエチルケトン、ジプロピルケトン）、エステル系溶媒（例えば酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸エチル）、エーテル系溶媒（例えばテトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン）、アミド系溶媒（例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド）、ピロリドン系溶媒（例えばＮ－メチルピロリドン）などを使用できる。加熱温度は、使用する溶媒に応じて様々であり得るが、例えば８０～１８０℃であり得る。
【0038】
溶融押出法では、まず、例えばペレット状のフッ化ビニリデン共重合体を加熱溶融して溶融樹脂を得る。加熱温度は、使用するフッ化ビニリデン共重合体の融点以上であればよいが、例えば１２０～２５０℃であり得る。この溶融樹脂を芯線５の表面に適用（例えばその周囲に押出被覆）してフッ化ビニリデン系共重合体層を得、その後、例えばコロナ放電などの分極処理に付すことによって、圧電性を示すフッ化ビニリデン系共重合体層を得ることができ、この結果、芯線５を有機圧電体層（より詳細にはフッ化ビニリデン系共重合体層）７で被覆することができる。
【0039】
ＰＶＤＦおよび／またはフッ化ビニリデン系共重合体を用いた有機圧電体層７は、例えば８５℃以上の高い耐熱性を示すので好ましい。ＰＶＤＦおよびフッ化ビニリデン系共重合体の分子量は特に限定されない。フッ化ビニリデン系共重合体は、フッ化ビニリデンと、フッ化ビニリデンと共重合可能な１種またはそれ以上のフッ素系モノマー（以下、単に他のフッ素系モノマーとも言う）との共重合体である。他のフッ素系モノマーは、トリフルオロエチレンおよびテトラフルオロエチレンの一方または双方であり得る。フッ化ビニリデン系共重合体において、フッ化ビニリデンに由来するユニットは、５０モル％以上であり得、好ましくは６０モル％以上であり、他のフッ素系モノマーに由来するユニットとフッ化ビニリデンに由来するユニットとのモル比は、適宜選択され得る。
【0040】
しかしながら、有機圧電体層７を成す材料は、上記で詳述した材料に限定されず、任意の適切な他の成分（例えば圧電セラミックス等の添加剤）を例えば比較的少量で更に含んでいてもよく、あるいは、他の既知の圧電性を示す有機材料を用いてもよい。
【0041】
かかる有機圧電体層７を導電体層９により被覆する。導電体層９は、有機圧電体層７を少なくとも部分的に被覆するように設けられ、好ましくは有機圧電体層７と密着して設けられる。
【0042】
導電体層９は、少なくとも有機圧電体層７に接触する表面が導電性を示す材料から構成される可撓性部材であればよい。導電体層９には、シールドとして既知の導電体層を利用してよく、例えば金属素線の編組シールドおよび横巻きシールドを使用できる。また、導電体層９は、有機圧電体層７に螺旋状に巻き付けられた少なくとも１層の金属箔であってもよい。この場合、有機圧電体層７に少なくとも１層の金属箔９’が螺旋状に、好ましくは一定の螺旋ピッチＰで巻き付けられ、重ね巻きされていても、重ね巻きされていなくてもよく、更に、例えば図１（ｃ）に示すように、ギャップ巻されていてもよい。２層以上の金属箔が重ね合わされて使用される場合、互いに隣接する二層の金属箔は、少なくとも部分的に重ね合わさっていればよく、例えば金属箔の幅の２０％以上、特に４０％以上で重ね合わさっていればよい。金属素線や金属箔を構成する金属材料の好ましい例としては、銅および銅含有合金（例えば銅錫合金、銅銀合金等）が挙げられ、例えば錫等のメッキを有していても、有していなくてもよい。これらは、高い導電性を示すうえ、銅が高い延性を示すことから機械的強度に優れ、圧電素子２０の柔軟性および耐屈曲性を一層高めることができる。
【0043】
導電体層９の厚さは、特に限定されず、圧電素子２０に所望される柔軟性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。導電体層９の厚さは、例えば５～５００μｍであり得、特に２００μｍ以下、より特に１００μｍ以下であり得る。
【0044】
導電体層９の外形寸法は、圧電素子２０が絶縁体層１１を有しない場合の圧電素子２０の外形寸法に一致し得、特に限定されないが、例えば０．０５～２．２ｍｍであり得、特に１．５ｍｍ以下、より特に１ｍｍ以下であり得る。
【0045】
更に、本実施形態に必須ではないが、かかる導電体層９を絶縁体層１１により被覆してよい。絶縁体層１１は、圧電素子２０を電気的および／または物理的に保護するために設けられ得る。かかる絶縁体層１１は、シース（または外被）としても理解され得る。
【0046】
絶縁体層１１は、少なくとも表面が絶縁性を示す材料から構成される可撓性部材であればよい。絶縁体層１１は、例えば、絶縁性素線（例えばナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリオレフィン、ゴム、シリコーン、ウレタン、ポリアリレート、芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド等の絶縁性材料から成る素線）の組紐であってよい。また、絶縁体層１１は、導電体層９の周囲に絶縁性材料（例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、エチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリオレフィン、フッ素樹脂（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ＰＶＤＦ等）、ゴム等）を押出被覆することにより形成してもよい。
【0047】
絶縁体層１１の厚さは、特に限定されず、圧電素子２０に所望される柔軟性および耐屈曲性等を考慮して適宜選択され得る。絶縁体層１１の厚さは、例えば１０～１０００μｍであり得、特に７００μｍ以下、より特に４００μｍ以下であり得る。
【0048】
絶縁体層１１の外形寸法は、圧電素子２０が絶縁体層１１を有する場合の圧電素子２０の外形寸法に一致し得、特に限定されないが、例えば０．０７～４．２ｍｍであり得、特に１．５ｍｍ以下、より特に１ｍｍ以下であり得る。
【0049】
導電体層９と絶縁体層１１との間には空気層が少なくとも部分的に存在していてよく、この場合、絶縁体層１１を、ワイヤーストリッパー等で容易に除去して導電体層９を露出させて電極端子を取り出すことができる。
【0050】
以上のようにして本実施形態の圧電素子２０を得ることができる。本実施形態の圧電素子２０は、柔軟性および耐屈曲性に優れる。金属箔３および導電体層９は、電極として機能する（添付の図面中、電極端子を黒丸にて模式的に示す）。導電体層９は、グランドであってよく、その場合、シールドとしても機能し得る。
【0051】
以上、本発明の１つの実施形態における圧電素子について詳述したが、本実施形態は種々の改変が可能である。
【実施例】
【0052】
（実施例１）
実施形態１にて図１～２を参照して詳述した構成を有する圧電素子を下記の通り作製した。
実施形態１にて図１～２を参照して詳述した構成を有する圧電素子を下記の通り作製した。
【0053】
樹脂線１として、パラ型アラミド繊維からなる直径約１５μｍの素線５０本を撚って構成されている直径約０．１５ｍｍの撚り線を使用し、この樹脂線１に、金属箔３として、錫メッキが施された銅錫合金から成る箔が２層積層された積層体であって、各箔の幅約０．１７ｍｍであり、積層体の総厚さ約０．０１２ｍｍであるものをギャップ巻きして、芯線５を準備した。芯線５の外径は約０．１７ｍｍであり、ピッチＰは約０．２７ｍｍであり、ギャップＧは約０．０８ｍｍであった（Ｇ／Ｐ＝約３０％）。
【0054】
他方、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体３３ｇをメチルエチルケトン６７ｇに７０℃に加温しながら溶解し、日本エマソン社製の超音波ホモジナイザー“ＢＲＡＮＳＯＮ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｏｎｉｆｉｒｅ”で３０分間攪拌して樹脂液を調製した。
【0055】
上記で準備した芯線５に、上記樹脂液をディップコーティング法で塗工し、１５０℃で２分間加熱して、メチルエチルケトンを気化させて除去して、芯線５の表面にフッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体層を形成した。このフッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体層を、芯線５をグランド電極として、直流高圧安定化電源（エレメント有限会社製）により直流電圧１２ｋＶを３０秒間コロナ放電することにより、分極処理を施して、有機圧電体層７を得た。有機圧電体層７の厚さは、約４０μｍであった。
【0056】
次に、この有機圧電体層７の周囲を、導電体層９として、錫メッキが施された錫銅合金から成る箔の単層を螺旋状に巻き付けて（ギャップなしで）被覆した。導電体層９の厚さは、約０．０１２ｍｍであった。
【0057】
そして、この導電体層９の周囲を低密度ポリエチレンにより押出被覆し、絶縁体層１１を形成した。絶縁体層１１の厚さは約２００μｍであった。絶縁体層１１の外径（すなわち、圧電素子２０の外径）は、約０．６７ｍｍであった。
【0058】
以上のようにして本実施例の圧電素子２０を作製した。
【0059】
（実施例２）
樹脂線１として、パラ型アラミド繊維からなる直径約１４μｍの素線５０本を撚って構成されている直径約０．１４ｍｍの撚り線を使用し、この樹脂線１に、金属箔３として、銅銀合金から成る箔が２層積層された積層体であって、各箔の幅約０．１７ｍｍであり、積層体の総厚さ約０．０１２ｍｍであるものをギャップ巻きして、芯線５を準備した。芯線５の外径は約０．１６ｍｍであり、ピッチＰは約０．３４ｍｍであり、ギャップＧは約０．０４ｍｍであった（Ｇ／Ｐ＝約１２％）。
樹脂線１として、パラ型アラミド繊維からなる直径約１４μｍの素線５０本を撚って構成されている直径約０．１４ｍｍの撚り線を使用し、この樹脂線１に、金属箔３として、銅銀合金から成る箔が２層積層された積層体であって、各箔の幅約０．１７ｍｍであり、積層体の総厚さ約０．０１２ｍｍであるものをギャップ巻きして、芯線５を準備した。芯線５の外径は約０．１６ｍｍであり、ピッチＰは約０．３４ｍｍであり、ギャップＧは約０．０４ｍｍであった（Ｇ／Ｐ＝約１２％）。
【0060】
上記で準備した芯線を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0061】
（実施例３）
樹脂線１として、ポリエステルからなる直径約１５μｍの素線５０本を撚って構成されている直径約０．１５ｍｍの撚り線を使用し、この樹脂線１に、金属箔３として、銅錫合金から成る箔の単層であって、箔の幅約０．２７ｍｍであり、厚さ約０．０１９ｍｍであるものをギャップ巻きして、芯線５を準備した。芯線５の外径は約０．１９ｍｍであり、ピッチＰは約０．２３ｍｍであり、ギャップＧは約０．０２ｍｍであった（Ｇ／Ｐ＝約９％）。
樹脂線１として、ポリエステルからなる直径約１５μｍの素線５０本を撚って構成されている直径約０．１５ｍｍの撚り線を使用し、この樹脂線１に、金属箔３として、銅錫合金から成る箔の単層であって、箔の幅約０．２７ｍｍであり、厚さ約０．０１９ｍｍであるものをギャップ巻きして、芯線５を準備した。芯線５の外径は約０．１９ｍｍであり、ピッチＰは約０．２３ｍｍであり、ギャップＧは約０．０２ｍｍであった（Ｇ／Ｐ＝約９％）。
【0062】
上記で準備した芯線を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0063】
（比較例１）
芯線として、表面に銀メッキを施したナイロン糸（外径約０．１１ｍｍ、ミツフジ株式会社製、商品名：ＡＧｐｏｓｓ（登録商標）銀メッキ繊維（フィラメント）、７０ｄ／３４ｆ、但し、ｄはデニール、ｆはフィラメント本数を意味する）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
芯線として、表面に銀メッキを施したナイロン糸（外径約０．１１ｍｍ、ミツフジ株式会社製、商品名：ＡＧｐｏｓｓ（登録商標）銀メッキ繊維（フィラメント）、７０ｄ／３４ｆ、但し、ｄはデニール、ｆはフィラメント本数を意味する）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0064】
（比較例２）
芯線として、表面に銀メッキを施したナイロン糸（外径約０．１６ｍｍ、ミツフジ株式会社製、商品名：ＡＧｐｏｓｓ（登録商標）銀メッキ繊維（フィラメント）、１００ｄ／３４ｆ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
芯線として、表面に銀メッキを施したナイロン糸（外径約０．１６ｍｍ、ミツフジ株式会社製、商品名：ＡＧｐｏｓｓ（登録商標）銀メッキ繊維（フィラメント）、１００ｄ／３４ｆ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0065】
（比較例３）
芯線として、表面に黄銅メッキを施した高張力ピアノ線の単線（外径約０．０５ｍｍ、日鉄住金ＳＧワイヤ株式会社製、品名：ＳＰＷＨ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
芯線として、表面に黄銅メッキを施した高張力ピアノ線の単線（外径約０．０５ｍｍ、日鉄住金ＳＧワイヤ株式会社製、品名：ＳＰＷＨ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0066】
（比較例４）
芯線として、表面に銀メッキを施した銅錫合金からなる素線７本を撚って構成されている撚り線（外径約０．０７５ｍｍ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
芯線として、表面に銀メッキを施した銅錫合金からなる素線７本を撚って構成されている撚り線（外径約０．０７５ｍｍ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0067】
（比較例５）
芯線として、ＳＵＳ３１６（ＪＩＳ Ｇ４３０９）の単線（外径約０．０６ｍｍ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
芯線として、ＳＵＳ３１６（ＪＩＳ Ｇ４３０９）の単線（外径約０．０６ｍｍ）を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、圧電素子を作製した。
【0068】
（測定および評価）
実施例１～３および比較例１～５で作製した各圧電素子について、下記に従って、抵抗値および引張伸度を測定すると共に柔軟性試験および耐屈曲性試験に付して評価した。結果を表１に示す。
実施例１～３および比較例１～５で作製した各圧電素子について、下記に従って、抵抗値および引張伸度を測定すると共に柔軟性試験および耐屈曲性試験に付して評価した。結果を表１に示す。
【0069】
・抵抗値測定
圧電素子から、芯線の金属箔（実施例）または金属部分（比較例）と、導電体層とを、それぞれ露出させて電極とし、テスター（株式会社カスタム製、デジタルマルチメータＣＤＭ－１１Ｄ）を使用して、これら電極間に電圧を印加して抵抗値を測定する。圧電素子として実用に耐え得るには、抵抗値は低いほうがよく、具体的には、５０Ω／ｍ以下が好ましく、２０Ω／ｍ以下がより好ましい。
圧電素子から、芯線の金属箔（実施例）または金属部分（比較例）と、導電体層とを、それぞれ露出させて電極とし、テスター（株式会社カスタム製、デジタルマルチメータＣＤＭ－１１Ｄ）を使用して、これら電極間に電圧を印加して抵抗値を測定する。圧電素子として実用に耐え得るには、抵抗値は低いほうがよく、具体的には、５０Ω／ｍ以下が好ましく、２０Ω／ｍ以下がより好ましい。
【0070】
・引張伸度測定
引張試験機（島津製作所製、型番：ＡＧＳ－Ｈ）を使用して、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠して、長さ約１００ｍｍに切り出した圧電素子の長手方向両端部をつかみ具でつかんで、１０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張って、破断したときの圧電素子の長さを測定し、試験前の圧電素子の長さに対する、破断したときの圧電素子の伸びの割合（％）を求める（引張伸度は、破断伸度と同義である）。圧電素子の柔軟性に寄与するには、引張伸度は大きいほうがよく、具体的には、３％以上が好ましい。
引張試験機（島津製作所製、型番：ＡＧＳ－Ｈ）を使用して、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠して、長さ約１００ｍｍに切り出した圧電素子の長手方向両端部をつかみ具でつかんで、１０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張って、破断したときの圧電素子の長さを測定し、試験前の圧電素子の長さに対する、破断したときの圧電素子の伸びの割合（％）を求める（引張伸度は、破断伸度と同義である）。圧電素子の柔軟性に寄与するには、引張伸度は大きいほうがよく、具体的には、３％以上が好ましい。
【0071】
・柔軟性試験
長尺の圧電素子を、内径１０ｍｍの輪の形態に交差させて曲げ、その輪がほどけないように交差部をできるだけ維持しながら、輪が縮小するように圧電素子の長手方向両端部を反対方向に引っ張る。その後、圧電素子（より詳細には芯線）に歪みが残留しているか否かを目視により観察して判定する。圧電素子として実用に耐え得るには、歪みが残留していないことが好ましい。
長尺の圧電素子を、内径１０ｍｍの輪の形態に交差させて曲げ、その輪がほどけないように交差部をできるだけ維持しながら、輪が縮小するように圧電素子の長手方向両端部を反対方向に引っ張る。その後、圧電素子（より詳細には芯線）に歪みが残留しているか否かを目視により観察して判定する。圧電素子として実用に耐え得るには、歪みが残留していないことが好ましい。
【0072】
・耐屈曲性試験
耐久試験機（ユアサシステム機器株式会社製、型番：ＤＭＬＨＢ－Ｐ１５０）を使用して、荷重１００ｇおよび速度６０ｒｐｍで、圧電素子を±９０°繰り返し屈曲させて、圧電素子の電極間の導通が切断されるまでの回数を測定した。圧電素子として実用に耐え得るには、５０００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持できることが好ましく、１００００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持できることがより好ましい。
耐久試験機（ユアサシステム機器株式会社製、型番：ＤＭＬＨＢ－Ｐ１５０）を使用して、荷重１００ｇおよび速度６０ｒｐｍで、圧電素子を±９０°繰り返し屈曲させて、圧電素子の電極間の導通が切断されるまでの回数を測定した。圧電素子として実用に耐え得るには、５０００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持できることが好ましく、１００００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持できることがより好ましい。
【0073】
【表1】
【0074】
表１から理解されるように、実施例１～３の圧電素子は、５０Ω／ｍ以下の低い抵抗値を示し、３％以上の引張伸度を示し、柔軟性試験に付した場合にも歪みが残留せず、優れた柔軟性を示した。これは、曲げ応力が主に芯線の樹脂線に作用し、金属箔には直接作用しなかったため、樹脂線の弾性変形により、変形が生じても、元の状態に戻ることができたためであると考えられる。また、実施例１～３の圧電素子は、耐屈曲性試験において５０００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持でき、優れた耐屈曲性を示した。特に、実施例１～２の圧電素子は、耐屈曲性試験において１５０００回以上の繰り返し曲げに付しても導通を維持でき、極めて優れた耐屈曲性を示した。これは、芯線に２層以上の金属箔の積層体を使用したため、繰り返し曲げにより、２層の金属箔のうちいずれかが破断しても、金属箔の積層体全体では導通が切断されることを回避できたためであると考えられる。他方、比較例１～２の圧電素子は、抵抗値が高くて実用に適さなかった。比較例３～５の圧電素子は、引張伸度が３％未満であり、柔軟性試験において芯線に歪みが残留した。歪みが残留したのは、曲げ応力が芯線の金属部分に直接作用し、金属の塑性変形が生じて、元の状態に戻れなくなったためであると考えられる。また、比較例３～５の圧電素子は、耐屈曲性試験において、５０００回未満の繰り返し曲げにより導通が切断された。これは、芯線の金属部分に曲げ応力が直接作用し、金属の塑性変形の蓄積により容易に破断されたためであると考えられる。
【0075】
前記のように構成される圧電素子からなるバルブインジケーターによってバルブの開閉を検知することができるバルブ開閉検知システムの実施形態について、以下に説明する。
【0076】
(第一実施形態)
図３の全体模式図に示すように、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１は、流体が流れる流路２２と、その流路２２内を流れる流体の圧力を検知する圧力センサ２３と、その流路２２内を流れる流体の温度を検知する温度センサ２４と、その流路２２内を流れる流体の流量を測定する流量計２５と、その流路２２内を流れる流体の流量を制御する流量制御バルブ２６と、その流量制御バルブ２６の開閉を検知することができる圧電素子からなるバルブインジケーター２７と、圧力センサ２３、温度センサ２４、流量計２５および流量制御バルブ２６の作動を制御・監視・演算する機能を備えたコントローラ２８とを備えている。２９は半導体の製造において使用されるシリコンウエハである。流量制御バルブ２６は配線２６ａによってコントローラ２８に接続され、バルブインジケーター２７は配線２７ａによってコントローラ２８に接続されている。図３に示すバルブ開閉検知システム２１の流路２２内を流れる純水またはエッチング処理用の薬液は、流量制御バルブ２６によって適切な流量に制御された後、シリコンウエハ２９に吹き付けられる。
図３の全体模式図に示すように、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１は、流体が流れる流路２２と、その流路２２内を流れる流体の圧力を検知する圧力センサ２３と、その流路２２内を流れる流体の温度を検知する温度センサ２４と、その流路２２内を流れる流体の流量を測定する流量計２５と、その流路２２内を流れる流体の流量を制御する流量制御バルブ２６と、その流量制御バルブ２６の開閉を検知することができる圧電素子からなるバルブインジケーター２７と、圧力センサ２３、温度センサ２４、流量計２５および流量制御バルブ２６の作動を制御・監視・演算する機能を備えたコントローラ２８とを備えている。２９は半導体の製造において使用されるシリコンウエハである。流量制御バルブ２６は配線２６ａによってコントローラ２８に接続され、バルブインジケーター２７は配線２７ａによってコントローラ２８に接続されている。図３に示すバルブ開閉検知システム２１の流路２２内を流れる純水またはエッチング処理用の薬液は、流量制御バルブ２６によって適切な流量に制御された後、シリコンウエハ２９に吹き付けられる。
【0077】
半導体の製造において、シリコンウエハの洗浄用の純水やエッチング処理用の薬液等の流体には極めて高い清浄度が求められる。具体的には、半導体製造における大規模集積化、加工の微細化が進み、国際半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳ）において、２０１５年に３２ｎｍプロセスとなることが定められている。プロセスで表される数字（３２ｎｍ）は、ＭＰＵにおける最下層の最も狭い配線のピッチ（線幅＋線間隔）の半分（ハーフピッチ）として定義されている。このように配線幅が定められる中にあっては、半導体製造工程内における流体の流通経路への汚れや微細なゴミ（パーティクル）の混入は、製品の歩留まりに大きな影響を与える。パーティクルは、配線ピッチの４分の１（２０１５年のプロセスの場合、８ｎｍ）以下とする必要があることから、流体の清浄度を維持しながら流通させる部材は大きな意味を持つ。
【0078】
従って、流路２２内を半導体の製造において使用されるシリコンウエハの洗浄用の純水やエッチング処理用の薬液等の流体が流れる場合、流路２２はもちろん、圧力センサ２３、温度センサ２４、流量計２５、流量制御バルブ２６およびバルブインジケーター２７は、それら純水や薬液の浸食に耐える耐薬品性素材（腐食性薬液の浸食に耐える素材）で形成されていることが必要である。例えば、この耐薬品性素材としては、耐酸性、耐アルカリ性及び耐有機溶剤性に優れているＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が好ましい。
【0079】
図４は、図３に示すバルブ開閉検知システムの一実施形態で使用することができる流量制御バルブの縦断面を含む概略構成図である。図４において、３１はダイアフラム、３２はバルブブロック、３３はピエゾアクチュエータ、３４はピエゾアクチュエータ３３の入出力端である。この入出力端３４はダイアフラム３１に接続されている。バルブブロック３２の上流側部分３２ａ内に形成された一方の流路（図４の右方への矢示）に流入した流体を、ピエゾアクチュエータ３３の入出力端３４から受ける微小圧力によってダイアフラム３１が伸縮すると、バルブブロック３２の上流側部分３２ａ内に形成された流路（図４の右方への矢示）から、バルブブロック３２の内側面とダイアフラム３１の内側面との間隙を経て、バルブブロック３２の下流側部分３２ｂ内に形成された流路（図４の右方ヘの矢示）から当該流体を排出することができる。
【0080】
図４において、ダイアフラム３１の周縁部とバルブブロック３２の上端面とが溶着されて一体化し（図４のＣで示す小さな円で囲んだ箇所参照）、当該溶着部のダイアフラム３１の内周面とバルブブロック３２の内周面との間に段差及び隙間がなく、ダイアフラム３１の内周面とバルブブロック３２の内周面が面一であるから、溶着箇所に異物は発生せず、異物が溶着箇所に蓄積せず、滞留することもなく、被制御流体の高度な清浄度を維持することができる。
【0081】
次に、図４に示す流量制御バルブの動作について説明する。
【0082】
（１）初期パージ
流量制御を始める前に、図４に示す流路を含む全流路に純水を流して洗浄する。
（２）流量制御
図４はノーマルクローズタイプの場合の流量制御を示している。図示しない電極と図４に示すピエゾアクチュエータ３３を接続し、上記電極に電圧を印加することによりピエゾアクチュエータ３３内部に電界を発生させ、これによりピエゾアクチュエータ３３の入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３に向かって僅かに引き込み、入出力端３４を介してダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙を生じて、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体が流れるようにする。すなわち、ノーマルクローズタイプの場合を示す図４において、入出力端３４がピエゾアクチュエータ３３に向かって僅かに引き込まれることによって、ダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙が生じる。なお、ピエゾアクチュエータ３３内には、入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３から外方に向かって伸長させようとするためのスプリングが挿入されているので、入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３に向かって引き込むようにするためには、このスプリング力に打ち勝つ必要がある。従って、ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度を増減することにより、微小間隙を流れる流体流量を調整することができる。ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度が上記スプリング力よりも小さくなれば、入出力端３４は元の位置に戻ろうとするのでダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙は形成されず、流体の流路は閉じられるので、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体は流れない。
流量制御を始める前に、図４に示す流路を含む全流路に純水を流して洗浄する。
（２）流量制御
図４はノーマルクローズタイプの場合の流量制御を示している。図示しない電極と図４に示すピエゾアクチュエータ３３を接続し、上記電極に電圧を印加することによりピエゾアクチュエータ３３内部に電界を発生させ、これによりピエゾアクチュエータ３３の入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３に向かって僅かに引き込み、入出力端３４を介してダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙を生じて、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体が流れるようにする。すなわち、ノーマルクローズタイプの場合を示す図４において、入出力端３４がピエゾアクチュエータ３３に向かって僅かに引き込まれることによって、ダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙が生じる。なお、ピエゾアクチュエータ３３内には、入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３から外方に向かって伸長させようとするためのスプリングが挿入されているので、入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３に向かって引き込むようにするためには、このスプリング力に打ち勝つ必要がある。従って、ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度を増減することにより、微小間隙を流れる流体流量を調整することができる。ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度が上記スプリング力よりも小さくなれば、入出力端３４は元の位置に戻ろうとするのでダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙は形成されず、流体の流路は閉じられるので、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体は流れない。
【0083】
ノーマルオープンタイプの場合の流量制御は下記のように行うことができる。ノーマルオープンタイプの場合は、図４において、ダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙がある。そこで、図示しない電極と図４に示すピエゾアクチュエータ３３を接続し、上記電極に電圧を印加することによりピエゾアクチュエータ３３内部に電界を発生させ、これによりピエゾアクチュエータ３３の入出力端３４が伸長し、入出力端３４を介してダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだの微小間隙が閉じられて（図４に示すように）、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体は流れない。なお、ピエゾアクチュエータ３３内には、入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３に向かって引き戻そうとするためのスプリングが挿入されているので、入出力端３４が伸張するためには、このスプリング力に打ち勝つ必要がある。従って、ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度がこのスプリング力よりも小さくなれば、入出力端３４は元の位置に戻ろうとするので、ダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙が生じて、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体が流れる。従って、ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度を増減することにより、微小間隙を流れる流体流量を調整することができる。
【0084】
図４において、３５は、段落００８２と００８３において説明した、ダイアフラム３１の伸縮に伴う流量制御バルブの開閉動作によって昇降動作をする突起である。図４に示す流量制御バルブを図３の流量制御バルブ２６として使用した場合、流量制御バルブ２６が閉じられているときには、突起３５はバルブインジケーター２７に接触せず、流量制御バルブ２６が開いているときには、突起３５はバルブインジケーター２７に接触する。このようにして、圧電素子に対する接触圧の変化によって当該圧電素子の両面の電極間に生じる電圧値によってバルブの開閉を検知することができる。
【0085】
圧電素子の両面の電極間に生じる電圧値によってバルブの開閉を検知するためには、電圧値に閾値を設け、圧電素子の両面の電極間に生じる電圧値が前記閾値を超えたときにはバルブが開状態であると判別し、圧電素子の両面の電極間に生じる電圧値が前記閾値を超えないときにはバルブが閉状態であると判別する演算機能をコントローラ２８は備えている。
【0086】
段落００８２と００８３において説明したように、流量制御バルブ２６を開閉させた場合の図３に示す開閉検知システムの動作について説明する。ノーマルクローズタイプの場合の流量制御を示す図４において、バルブブロック３２の上流側部分３２ａに流体を流さずに、ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度が上記スプリング力よりも小さければ、入出力端３４は元の位置に戻ろうとするのでダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙は形成されず、流体の流路は閉じられ、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体は流れない。このとき、図４に示す流量制御バルブの突起３５はバルブインジケーター２７に接触せず、コントローラ２８によって算出された電圧値は０ｍＶであり、閾値３０ｍＶを下回っていた。
【0087】
次に、バルブブロック３２の上流側部分３２ａに液体を３００ｍｌ／min流入させると、ピエゾアクチュエータ３３内部に発生した電界強度が上記スプリング力よりも大きくなって、ピエゾアクチュエータ３３の入出力端３４をピエゾアクチュエータ３３に向かって僅かに引き込み、入出力端３４を介してダイアフラム３１とバルブブロック３２内部の突起部３２ｃおよびバルブブロック３２の下流側部分３２ｂとのあいだに微小間隙を生じて、バルブブロック３２の上流側部分３２ａからバルブブロック３２の下流側部分３２ｂへ流体が流れた。このとき、図４に示す流量制御バルブの突起３５はバルブインジケーター２７に接触し、コントローラ２８によって算出された電圧値は１７０ｍＶであり、閾値３０ｍＶを上回っていた。
【0088】
本発明は、特別な操作を必要とせず、変形や損傷の恐れがなく、正確にバルブの開閉を検知することができるバルブインジケーターを提供することを目的としているので、有機圧電体層によって圧電素子を構成することは好ましく、例えば、強誘電体高分子であるフッ素系化合物を使用することができる。圧電材料の特性を表す指標として、圧電歪定数ｄ、電圧出力定数ｇ及び圧電応力定数ｅ、ｈがあるが、特に、電圧出力係数ｇは、「生じた電界の強さ」を「与えられた応力」で除することによって得られるものであり、電圧出力定数ｇが高い有機圧電体層を採用することは本発明の目的を達成する上において有利である。例えば、無極性α型のポリフッ化ビニリデンを一軸延伸し、一軸延伸後に分極処理を施すことによって得られるβ型ポリフッ化ビニリデンのｇ３１電圧出力定数は０．１７４（Ｖ・ｍ／Ｎ）、フッ化ビニリデンが５５％で残部がトリフルオロエチレンである共重合体のｇ３１電圧出力定数は０．１６０（Ｖ・ｍ／Ｎ）、フッ化ビニリデンが７５％で残部がトリフルオロエチレンである共重合体のｇ３１電圧出力定数は０．１１０（Ｖ・ｍ／Ｎ）であるが、水晶のｇ３１電圧出力定数は０．０５０（Ｖ・ｍ／Ｎ）であり、チタン酸ジルコン酸鉛のｇ３１電圧出力定数は０．０１０（Ｖ・ｍ／Ｎ）であり、上記フッ素系化合物は、本発明の有機圧電体層形成材料として好ましい。上記の電圧出力定数ｇの添え字３１は、「応力が１軸方向、電極面の法線方向が３軸方向であること」を意味する。
【0089】
図３に示すバルブ開閉検知システム２１を半導体の製造装置に適用して、シリコンウエハの洗浄用の純水やエッチング処理用の薬液等の流量を制御した場合、流路２２を経てシリコンウエハ２９に吹き付けられる薬液の一部が揮発して、可燃性ガスが室内雰囲気に含有されることがある。そのとき、流量制御バルブ２６の開閉を検知するための電気エネルギー量が大きいと、可燃性ガスが引火して、最悪の場合、爆発に至ることがある。ところが、圧電素子は、正圧電効果（圧電素子に加えられた外力を電圧に変換する機能）を発揮するときのエネルギー量は極めて小さいので、以下に説明するように、そのような爆発事故が起こることはない。
【0090】
いま、圧電素子の開閉検知センサのインピーダンスＲを１ＭΩ～１ＧΩとし、発生電圧Ｖを１７０ｍＶとすると、圧電素子の正圧電効果発揮時のエネルギーＷ（Ｊ／秒）＝（Ｖ×Ｖ）／Ｒより、Ｗ＝２．８９×１０－１１～１０－８（Ｊ／秒）となる。エネルギー量の大きい方をｍＪに換算すると、２．８９×１０－５（ｍＪ／秒）になる。開閉検知センサの検知時間である約２５０ミリ秒のあいだ同上電圧を発生したと仮定すると、０．７２３×１０－５（ｍＪ）のエネルギーが発生することになる。例えば、図３の流路２２内を流れる流体にイソプロピルアルコールが含まれている場合、イソプロピルアルコールの引火点は１１．７℃であり、非常に引火しやすいので危険である。しかし、その最小着火エネルギーは０．５１ｍＪであるから、たとえ、イソプロピルアルコールの一部が揮発して室内雰囲気に含有されたとしても、イソプロピルアルコールが着火することはない。
【0091】
(第二実施形態)
図５の全体模式図に示すように、第二実施形態のバルブ開閉検知システム４１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路４２と、圧力センサ４３と、温度センサ４４と、流量計４５と、流量制御バルブ４６と、バルブインジケーター４７と、コントローラ４８と、シリコンウエハ４９とを備えている。第二実施形態のバルブ開閉検知システム４１は、流量制御バルブ４６の下流側に開閉バルブ４６ａと、第二バルブインジケーター４７ａとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路４２に対して直列方向に複数のバルブとバルブインジケーターとを備えれば、上流側の流量制御バルブ４６とバルブインジケーター４７の組合せにより流量制御を検知し、下流側の開閉バルブ４６ａと第二バルブインジケーター４７ａの組合せによりバルブの開閉を検知することができるという効果がある。一般的に、流量制御構造としてニードルバルブが採用されることが多く、流路中の流体の流れを止めるためにはニードルバルブのテーパ部が流路を形成するオリフイス部に接触するのでパーティクルが発生しやすい。従って、下流側にパーティクルが発生しにくい構造の開閉バルブを配置する。上流側に開閉バルブを配置すると、開閉バルブの全閉時に流路を流れる純水や薬液等の流体中のパーティクルが、ニードルバルブのテーパ部と流路を形成する配管とのあいだに蓄積しやすくなる。そこで、上流側に流量制御バルブを配置し、下流側に開閉バルブを配置するのが好ましい。さらに、必要に応じて、開閉バルブ４６ａの下流側に、第二開閉バルブと第三バルブインジケーターの組合せを備えることもできるし、第三開閉バルブと第四バルブインジケーターの組合せを備えることもできる。
図５の全体模式図に示すように、第二実施形態のバルブ開閉検知システム４１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路４２と、圧力センサ４３と、温度センサ４４と、流量計４５と、流量制御バルブ４６と、バルブインジケーター４７と、コントローラ４８と、シリコンウエハ４９とを備えている。第二実施形態のバルブ開閉検知システム４１は、流量制御バルブ４６の下流側に開閉バルブ４６ａと、第二バルブインジケーター４７ａとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路４２に対して直列方向に複数のバルブとバルブインジケーターとを備えれば、上流側の流量制御バルブ４６とバルブインジケーター４７の組合せにより流量制御を検知し、下流側の開閉バルブ４６ａと第二バルブインジケーター４７ａの組合せによりバルブの開閉を検知することができるという効果がある。一般的に、流量制御構造としてニードルバルブが採用されることが多く、流路中の流体の流れを止めるためにはニードルバルブのテーパ部が流路を形成するオリフイス部に接触するのでパーティクルが発生しやすい。従って、下流側にパーティクルが発生しにくい構造の開閉バルブを配置する。上流側に開閉バルブを配置すると、開閉バルブの全閉時に流路を流れる純水や薬液等の流体中のパーティクルが、ニードルバルブのテーパ部と流路を形成する配管とのあいだに蓄積しやすくなる。そこで、上流側に流量制御バルブを配置し、下流側に開閉バルブを配置するのが好ましい。さらに、必要に応じて、開閉バルブ４６ａの下流側に、第二開閉バルブと第三バルブインジケーターの組合せを備えることもできるし、第三開閉バルブと第四バルブインジケーターの組合せを備えることもできる。
【0092】
(第三実施形態)
図６の全体模式図に示すように、第三実施形態のバルブ開閉検知システム５１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路５２と、圧力センサ５３と、温度センサ５４と、流量計５５と、流量制御バルブ５６と、バルブインジケーター５７と、コントローラ５８と、シリコンウエハ５９とを備えている。第三実施形態のバルブ開閉検知システム５１は、流路５２を迂回するように第一バイパス流路５２ａを設け、第一バイパス流路５２ａに第二流量制御バルブ５６ａと、第二バルブインジケーター５７ａとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路５２に対して並列方向に流量制御バルブとバルブインジケーターとを備えれば、流路５２に設けた流量制御バルブ５６とバルブインジケーター５７の組合せと、第一バイパス流路５２ａに設けた第二流量制御バルブ５６ａと第二バルブインジケーター５７ａの組合せにより、設定流量が異なる流量制御バルブの開閉を検知することができるという効果がある。さらに、必要に応じて、第一バイパス流路５２ａに加えて、流路５２を迂回するように第二バイパス流路を設けたり、さらに第三バイパス流路を設けることによって、各バイパス流路に、流量制御バルブとバルブインジケーターの組合せを備えることもできる。
図６の全体模式図に示すように、第三実施形態のバルブ開閉検知システム５１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路５２と、圧力センサ５３と、温度センサ５４と、流量計５５と、流量制御バルブ５６と、バルブインジケーター５７と、コントローラ５８と、シリコンウエハ５９とを備えている。第三実施形態のバルブ開閉検知システム５１は、流路５２を迂回するように第一バイパス流路５２ａを設け、第一バイパス流路５２ａに第二流量制御バルブ５６ａと、第二バルブインジケーター５７ａとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路５２に対して並列方向に流量制御バルブとバルブインジケーターとを備えれば、流路５２に設けた流量制御バルブ５６とバルブインジケーター５７の組合せと、第一バイパス流路５２ａに設けた第二流量制御バルブ５６ａと第二バルブインジケーター５７ａの組合せにより、設定流量が異なる流量制御バルブの開閉を検知することができるという効果がある。さらに、必要に応じて、第一バイパス流路５２ａに加えて、流路５２を迂回するように第二バイパス流路を設けたり、さらに第三バイパス流路を設けることによって、各バイパス流路に、流量制御バルブとバルブインジケーターの組合せを備えることもできる。
【0093】
（第四実施形態）
図７の全体模式図に示すように、第四実施形態のバルブ開閉検知システム６１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路６２と、圧力センサ６３と、温度センサ６４と、流量計６５と、流量制御バルブ６６と、バルブインジケーター６７と、コントローラ６８と、シリコンウエハ６９とを備えている。第四実施形態のバルブ開閉検知システム６１は、流量制御バルブ６６の下流側に第二流量制御バルブ６６ａと、第二バルブインジケーター６７ａとを備え、流路６２を迂回するように第一バイパス流路６２ａを設け、第一バイパス流路６２ａに第三流量制御バルブ６６ｂと、第三バルブインジケーター６７ｂとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路６２に対して直列方向及び並列方向に複数の流量制御バルブとバルブインジケーターとを備えれば、上流側の流量制御バルブ６６とバルブインジケーター６７の組合せにより主流路の流量制御バルブの開閉を検知し、下流側の第二流量制御バルブ６６ａと第二バルブインジケーター６７ａの組合せと、第一バイパス流路６２ａに設けた第三流量制御バルブ６６ｂと第三バルブインジケーター６７ｂの組合せにより、設定流量が異なる流量制御バルブの開閉を検知することができるという効果がある。
図７の全体模式図に示すように、第四実施形態のバルブ開閉検知システム６１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路６２と、圧力センサ６３と、温度センサ６４と、流量計６５と、流量制御バルブ６６と、バルブインジケーター６７と、コントローラ６８と、シリコンウエハ６９とを備えている。第四実施形態のバルブ開閉検知システム６１は、流量制御バルブ６６の下流側に第二流量制御バルブ６６ａと、第二バルブインジケーター６７ａとを備え、流路６２を迂回するように第一バイパス流路６２ａを設け、第一バイパス流路６２ａに第三流量制御バルブ６６ｂと、第三バルブインジケーター６７ｂとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路６２に対して直列方向及び並列方向に複数の流量制御バルブとバルブインジケーターとを備えれば、上流側の流量制御バルブ６６とバルブインジケーター６７の組合せにより主流路の流量制御バルブの開閉を検知し、下流側の第二流量制御バルブ６６ａと第二バルブインジケーター６７ａの組合せと、第一バイパス流路６２ａに設けた第三流量制御バルブ６６ｂと第三バルブインジケーター６７ｂの組合せにより、設定流量が異なる流量制御バルブの開閉を検知することができるという効果がある。
【0094】
（第五実施形態）
図８の全体模式図に示すように、第五実施形態のバルブ開閉検知システム７１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路７２と、圧力センサ７３と、温度センサ７４と、流量計７５と、コントローラ７８と、シリコンウエハ７９とを備えている。第五実施形態のバルブ開閉検知システム７１は、流路７２に流量制御バルブ７６とバルブインジケーター７７を設け、流路７２を迂回するように第一バイパス流路７２ａを設け、第一バイパス流路７２ａに第二流量制御バルブ７６ａと、第二バルブインジケーター７７ａとを備え、流量制御バルブ７６の下流側に開閉バルブ７６ｂと、第三バルブインジケーター７７ｂとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路７２に対して直列方向及び並列方向に複数のバルブとバルブインジケーターとを備えれば、上流側の流量制御バルブ７６とバルブインジケーター７７の組合せと、第一バイパス流路７２ａに設けた第二流量制御バルブ７６ａと第二バルブインジケーター７７ａの組合せにより、設定流量が異なる流量制御バルブの開閉を検知し、下流側の開閉バルブ７６ｂと第三バルブインジケーター７７ｂの組合せによりバルブの開閉を検知することができるという効果がある。
図８の全体模式図に示すように、第五実施形態のバルブ開閉検知システム７１は、図３に示す第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と同様の働きをする、流路７２と、圧力センサ７３と、温度センサ７４と、流量計７５と、コントローラ７８と、シリコンウエハ７９とを備えている。第五実施形態のバルブ開閉検知システム７１は、流路７２に流量制御バルブ７６とバルブインジケーター７７を設け、流路７２を迂回するように第一バイパス流路７２ａを設け、第一バイパス流路７２ａに第二流量制御バルブ７６ａと、第二バルブインジケーター７７ａとを備え、流量制御バルブ７６の下流側に開閉バルブ７６ｂと、第三バルブインジケーター７７ｂとを備えている点が、第一実施形態のバルブ開閉検知システム２１と異なる。このように、流路７２に対して直列方向及び並列方向に複数のバルブとバルブインジケーターとを備えれば、上流側の流量制御バルブ７６とバルブインジケーター７７の組合せと、第一バイパス流路７２ａに設けた第二流量制御バルブ７６ａと第二バルブインジケーター７７ａの組合せにより、設定流量が異なる流量制御バルブの開閉を検知し、下流側の開閉バルブ７６ｂと第三バルブインジケーター７７ｂの組合せによりバルブの開閉を検知することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本発明のバルブインジケーターは、各種液体や気体の流量を制御するバルブの開閉を検知する器具として様々な工業用途において利用され得る。
【符号の説明】
【0096】
１ 樹脂線
３、３ａ、３ｂ 金属箔
５ 芯線
７ 有機圧電体層
９ 導電体層
１１ 絶縁体層
２０ 圧電素子
２１ バルブ開閉検知システム
２２、４２、５２、６２、７２ 流路
２３、４３、５３、６３、７３ 圧力センサ
２４、４４、５４、６４、７４ 温度センサ
２５、４５、５５、６５，７５ 流量計
２６、４６、５６、６６、７６ 流量制御バルブ
２７、４７、５７、６７、７７ バルブインジケーター
２８、４８、５８、６８、７８ コントローラ
２９、４９、５９、６９、７９ シリコンウエハ
３１ ダイアフラム
３２ バルブブロック
３２ａ 上流側部分
３２ｂ 下流側部分
３３ ピエゾアクチュエータ
３４ ピエゾアクチュエータ３３の入出力端
３５ 突起
４６ａ、７６ｂ 開閉バルブ
５６ａ、６６ａ ７６ａ 第二流量制御バルブ
４７ａ、５７ａ、６７ａ、７７ａ 第二バルブインジケーター
５２ａ、６２ａ、７２ａ 第一バイパス流路
６６ｂ 第三流量制御バルブ
６７ｂ、７７ｂ 第三バルブインジケーター
Ｄ１、Ｄ２ 外形寸法
Ｐ 螺旋ピッチ
Ｇ ギャップ
３、３ａ、３ｂ 金属箔
５ 芯線
７ 有機圧電体層
９ 導電体層
１１ 絶縁体層
２０ 圧電素子
２１ バルブ開閉検知システム
２２、４２、５２、６２、７２ 流路
２３、４３、５３、６３、７３ 圧力センサ
２４、４４、５４、６４、７４ 温度センサ
２５、４５、５５、６５，７５ 流量計
２６、４６、５６、６６、７６ 流量制御バルブ
２７、４７、５７、６７、７７ バルブインジケーター
２８、４８、５８、６８、７８ コントローラ
２９、４９、５９、６９、７９ シリコンウエハ
３１ ダイアフラム
３２ バルブブロック
３２ａ 上流側部分
３２ｂ 下流側部分
３３ ピエゾアクチュエータ
３４ ピエゾアクチュエータ３３の入出力端
３５ 突起
４６ａ、７６ｂ 開閉バルブ
５６ａ、６６ａ ７６ａ 第二流量制御バルブ
４７ａ、５７ａ、６７ａ、７７ａ 第二バルブインジケーター
５２ａ、６２ａ、７２ａ 第一バイパス流路
６６ｂ 第三流量制御バルブ
６７ｂ、７７ｂ 第三バルブインジケーター
Ｄ１、Ｄ２ 外形寸法
Ｐ 螺旋ピッチ
Ｇ ギャップ
【要約】
特別な操作を必要とせず、変形や損傷の恐れがなく、正確にバルブの開閉を検知することができるバルブインジケーターを提供する。樹脂線に少なくとも１層の金属箔が螺旋状に巻き付けられている芯線と、前記芯線を被覆する有機圧電体層と、前記有機圧電体層を被覆する導電体層とを含み、前記金属箔および前記導電体層が、それらの間に前記有機圧電体層が介挿された電極としてそれぞれ機能する圧電素子からなるバルブインジケーターである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】