[发明专利]压电执行元件、异常检测电路、以及压电式阀门系统

说明书

本发明提供不需要更换异常检测电路的保险丝电阻且部件成本低，能够在装置的运转中只检测出不正常动作的压电元件的压电执行元件。压电执行元件具备：压电元件；电源，其向上述压电元件施加电压；驱动电路，其通过脉冲状的充电信号和放电信号，从上述电源向上述压电元件施加电压并充电，并且将所充电的电荷放电来驱动上述压电元件；异常检测电路，其检测上述压电元件的绝缘不良所造成的异常；以及控制部，其根据异常检测信号，判定上述压电元件是否正常。上述异常检测电路输出检测出与在充电时从电流开始流过上述压电元件到不再流过电流为止的期间相对应的时间的异常检测信号，在该时间为设定时间以上时，判定为上述压电元件异常。

技术领域

本发明涉及利用压电元件的变位进行预定的驱动动作的压电执行元件、异常检测电路、以及压电式阀门系统。

背景技术

通过向压电元件施加电压而产生与施加电压对应的伸缩变位的压电执行元件具有能量效率高、能够高速响应、适合于小型化、薄型化等优点，因此被应用为各种领域的驱动装置。

例如，作为能够高速响应的阀门，已知使用压电执行元件作为驱动机构的压电式阀门，提出了在光学式粒状物挑选机中使用这样的压电式阀门(例如专利文献1)。

另一方面，在这样的压电执行元件中，如果压电元件产生异常而无法进行正常的伸缩动作，则压电执行元件无法进行正常的动作，另外由于造成为了驱动压电元件而施加高电压的电源电路、驱动电路的损伤，因此希望迅速地检测压电元件的异常。

因此，以前在压电阀门所使用的压电执行元件中，设置有异常检测电路。例如如图8所示，压电执行元件具备：驱动电路402，其从电源(未图示)向作为电容性元件的压电元件401施加高电压而充电，并且对所充电的电荷进行放电来驱动压电元件401，在压电元件401发生了绝缘不良等异常的情况下，切断设置在供电线路中的保险丝电阻403，异常检测电路404对其检测并向控制部输出异常检测信号。

另外，在专利文献2～5中，记载了检测包含压电元件的驱动电路的异常的技术。

另一方面，作为能够事先检测出因压电执行元件所使用的压电元件的绝缘特性的劣化所造成的异常的技术，本发明的申请人率先提出了以下的技术：具备：异常检测电路，其与压电元件的接地侧的端子连接；以及开关，其在压电执行元件的动作时，将压电元件的接地侧端子与动作侧线路连接，在异常检测电路的异常检测时，设为上述压电元件的接地侧端子不与上述动作侧线路连接的状态，异常检测电路具备：与压电元件的接地侧的端子连接的接地的线路；电阻器，其设置在线路的中途，相对于上述压电元件串联连接；以及异常判定部，其检测基于电阻器的电压，根据该电压值进行异常判定(日本特愿2015-185455(日本特开2017-60356号公报))。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-316835号公报

专利文献2：日本特开2002-10658号公报

专利文献3：日本特开平1-202177号公报

专利文献4：日本特开2002-134804号公报

专利文献5：日本特开2002-246667号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在使用了保险丝电阻的异常检测电路的情况下，需要在显示警报的时刻停止使用了阀门的装置，进行保险丝电阻更换或基板更换。另外，在切断保险丝电阻之前，不知道是压电元件的绝缘电阻降低、还是动作不良。

另外，上述专利文献2～5是在应用了压电执行元件的装置运转时，检测包含压电元件的驱动电路的断线、短路等异常的技术，而不是检测压电元件自身的异常的技术，并且电路结构也复杂。