JP2002321797A - 給油装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は電磁弁による流量制御の安定性及び
精度を高めることを課題とする。 【解決手段】 給油装置１１は、送液管路２０にポンプ
２２，流量計２４，無段電磁弁２７が配設されている。
無段電磁弁２７は、制御回路２５からの駆動信号の周波
数及びデューティーに応じた弁開度で開弁して給油ノズ
ル１３へ供給される油液の流量を調整する。制御回路２
５は、給油開始時に無段電磁弁２７への駆動信号のデュ
ーティーを５０％にして所定基準流量に対する実流量を
計測して当該無段電磁弁２７固有の特性（電圧印加時間
に対する吐出量との関係）を求めた後、予め記憶された
基準データとの差分を補正値として求め、この補正値に
基づいて当該無段電磁弁２７の吐出量と弁開度の関係が
基準特性となるようにデューティーを補正して無段電磁
弁２７に駆動信号を供給する。そのため、低流量制御の
安定性を確保できると共に、プリセット値に達するまで
の流量制御の精度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は給油装置に係り、特
に油液を供給する送液経路に設けられた電磁弁の弁開度
を変更して給油ノズルへの供給量を調整するよう構成さ
れた給油装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の給油装置としては、計量機本体の
内部に挿入された送液経路にポンプ、流量計、電磁弁を
配置し、電磁弁の弁開度に応じた流量の油液が送液経路
を通過して給油ノズルに供給されるように構成されてい
る。この種の電磁弁としては、例えば口径の大きい第１
の弁と口径の小さい第２の弁を切り替えることにより、
給油ノズルへ供給される流量を段階的に調整するように
構成されている。

【０００３】しかしながら、このような従来の電磁弁で
は、きめ細かな流量制御ができないため、給油ノズルへ
の供給量に応じて弁開度を複数段階に調整される無段電
磁弁を用いることが検討されている。

【０００４】この無段電磁弁では、ソレノイドに入力さ
れる駆動信号の周波数とデューティーの関係から弁開度
が制御される構成である。無段電磁弁を制御する方式と
しては、予め測定された実験データに基づいて無段電
磁弁に弁開度を指示することで吐出量の制御を行う制御
方式と、電磁弁の吐出量を常に測定し、その測定結果
をフィードバックして弁開度を制御する制御方式とがあ
る。

【０００５】そして、無段電磁弁においては、入力され
た駆動信号に対する弁開度（吐出量）が製品毎にばらつ
くため、流量制御を行う前に、弁開度と吐出量との関係
を実験して調べる必要がある。

【０００６】無段電磁弁の特性（弁開度と吐出量との関
係）が製品毎にばらつく理由としては、ソレノイドに
より吸引されて開弁動作する弁体が全開位置（１００％
デューディー）に駆動されたとき、弁体が全開位置に貼
り付いてしまったり、ソレノイドがオフになった後も
ソレノイドの電磁力が残留して吸引力が作用するため、
入力された駆動信号のデューティーで弁開度を制御する
ことができない、という原因が考えられる。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無段電
磁弁を用いて給油ノズルに供給される油液の流量制御を
行う場合、上記のように無段電磁弁の構造上の問題点と
してソレノイドにより吸引されて開弁動作する弁体が全
開位置（１００％デューディー）に駆動されたとき、弁
体が全開位置に貼り付いてしまったり、あるいはソレノ
イドがオフになった後もソレノイドの電磁力が残留して
吸引力が作用するため、弁開度を正確に制御することが
できないという問題がある。

【０００７】また、無段電磁弁では、弁体がバネ力で閉
弁方向に付勢されているので、バネ力が経年変化により
低下すると、閉弁動作が遅れてしまい、流量制御の精度
が低下するおそれがある。そこで、本発明は上記課題を
解決した給油装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、電
磁弁を所定の弁開度に開弁させた状態で前記流量計によ
り計測された流量を読み込み、記憶手段に記憶された基
準データを用いて当該電磁弁が有する弁開度に対する吐
出量との差分を補正値として求め、この補正値に基づい
て基準弁開度に対する吐出量が基準吐出量になるように
電磁弁へ供給される駆動信号のデューティーを変更する
ものであり、各電磁弁が有する電圧印加時間に対する吐
出量との関係にばらつきがあっても電磁弁へ供給される
駆動信号のデューティーを変更して基準弁開度に対する
吐出量が基準吐出量になるように流量制御することがで
きる。

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明になる給
油装置の一実施例を説明する。図１は本発明になる給油
装置の一実施例の構成図である。図１に示されるよう
に、給油装置１１は給油所の給油現場に設置され、装置
本体１２の側面には給油ノズル１３に接続された給油ホ
ース１５が引き出されている。給油ノズル１３は通常、
装置本体１２の側面に設けられたノズル掛け１４に掛止
されており、例えば顧客の自動車が給油所に到着する
と、操作者は給油ノズル１３をノズル掛け１４から外し
自動車の燃料タンク１６の給油口１６ａに挿入して給油
を行う。

【０００９】また、給油ノズル１３は、ノズル本体の側
面に設けられた継手に給油ホース１５が接続されてお
り、給油ホース１５は装置本体１２内において、送液管
路２０に接続されている。この送液管路２０は、地下タ
ンク２１まで延在して挿入されており、その途中にはポ
ンプ２２，流量計２４，無段電磁弁２７が配設されてい
る。

【００１０】無段電磁弁２７は、駆動信号の周波数及び
デューティーに応じた弁開度で開弁して給油ノズル１３
へ供給される油液の流量を調整する。尚、無段電磁弁２
７の構成については、後述する。

【００１１】また、装置本体１２の前面には、流量計２
４により計測された瞬時流量を積算して得られる給油量
を表示する給油量表示器２６が配設されている。そし
て、上記ノズル掛け１４のノズルスイッチ１４ａ，ポン
プ２２のポンプモータ２２ａ，流量計２４の流量パルス
発信器２４ａ，給油量表示器２６は、制御回路２５に接
続されている。

【００１２】制御回路２５は、給油ノズル１３がノズル
掛け１４より外されてノズルスイッチ１４ａからの信号
が入力されると、ポンプ２２のポンプモータ２２ａが起
動して地下タンク２１内の油液を汲み上げると共に、無
段電磁弁２７を所定の弁開度を保つように所定周波数の
駆動信号を出力すると共に、駆動信号のデューティーを
変更するように制御する。

【００１３】また、給油ノズル１３は、ノズルレバー１
３ａの操作位置によって内蔵された弁の弁開度が調整さ
れる構成となっており、且つノズルレバー１３ａの先端
を任意の操作位置に掛止する掛止部（図示せず）が設け
られている。給油ノズル１３のノズルレバー１３ａが操
作されると、燃料タンク１６への給油が開始され、流量
計２４の流量パルス発信器２４ａから流量パルスが制御
回路２５に出力される。

【００１４】そして、制御回路２５は、流量パルス発信
器２４ａから出力された流量パルスを積算して給油量表
示器２６に給油量を表示させる。また、制御回路２５
は、後述するように満タン給油制御あるいはプリセット
給油制御を行う。図２は制御回路２５の構成を示すブロ
ック図である。

【００１５】図２に示されるように、制御回路２５は、
後述する給油制御処理を実行するＣＰＵ３０と、各デー
タが記憶されるＲＡＭ３１と、プリセット給油制御プロ
グラムが格納されたＲＯＭ３２と、信号の入出力を行う
Ｉ／Ｏインタフェース３３とを有する。ＲＡＭ３１は、
バッテリ３４からの電源供給により記憶状態を維持して
いる。また、Ｉ／Ｏインタフェース３３には、ノズル掛
け１４のノズルスイッチ１４ａと、流量計２４の流量パ
ルス発信器２４ａと、表示器２６と、無段電磁弁２７
と、プリセットスイッチ３５が接続されている。

【００１６】尚、本実施例においては、ＲＯＭ３２は、
無段電磁弁２７への電圧印加時間に対する吐出量との関
係を表す基準データを予め記憶する記憶手段として機能
する。また、ＲＯＭ３２には、無段電磁弁２７を所定の
弁開度に開弁させた状態で流量計２４により計測された
流量を読み込み、予め記憶された基準データを用いて当
該無段電磁弁２７が有する弁開度に対する吐出量との差
分を補正値として求める制御プログラムＩ（補正値演算
手段）と、演算された補正値に基づいて基準弁開度に対
する吐出量が基準吐出量になるように無段電磁弁２７へ
供給される駆動信号のデューティーを変更する制御プロ
グラムII（制御手段）とが格納されている。また、ＲＡ
Ｍ３１は、上記補正値を記憶する記憶手段として機能す
る。

【００１７】従って、制御回路２５は、給油する際に無
段電磁弁２７の特性（電圧印加時間に対する吐出量との
関係）を求めた後、予め記憶された基準データとの差分
を補正値として求め、この補正値に基づいて当該無段電
磁弁２７の吐出量と弁開度の関係が基準特性となるよう
にデューティーを補正して無段電磁弁２７に駆動信号を
供給する。

【００１８】プリセットスイッチ３５は、例えばノズル
掛け１４の近傍に設置されており、プリセット給油を行
う場合のみ操作される。従って、給油を開始する前にプ
リセットスイッチ３５を操作してプリセット値が入力さ
れると、プリセット給油モードが設定される。

【００１９】図３は無段電磁弁２７の構成を示す縦断面
図である。図３に示されるように、無段電磁弁２７は、
弁本体３０と、弁本体３０の弁座３１に離着座する弁体
３２と、弁体３２の弁軸３２ａが挿入されるソレノイド
３３と、弁体３２の弁軸３２ａを閉弁方向に付勢するコ
イルバネ３４とを有する。また、弁本体３０は、油液が
流入する流入口３５と、弁座３１の開口３１ａを通過し
た油液が給油ノズル１３へ吐出される流出口３６とを有
する。弁体３２は、コイルバネ３４のバネ力により弁座
３１に当接する閉弁位置に付勢されており、油液の圧力
が作用しても開弁しないように押圧されている。

【００２０】また、ソレノイド３３は、制御回路２５か
らの駆動信号により励磁されると、弁体３２の弁軸３２
ａを上方に吸引する方向の電磁力を発生し、弁体３２を
コイルバネ３４のバネ力に抗して開弁動作させる。そし
て、無段電磁弁２７は、ソレノイド３３に入力される駆
動信号の１周期当りのデューティー比によって開弁方向
の電磁力を弁体３２に作用させることにより、所望とす
る流量の吐出量が得られるように、弁体３２の弁開度が
調整される。従って、弁体３２は、ソレノイド３３のあ
る周波数の周期的な電磁力と、コイルバネ３４のバネ力
とがバランスする弁開度の位置に微少振動した状態で保
持される。

【００２１】制御回路２５は、後述するように給油開始
当初、低流量で無段電磁弁１７を開弁させ、駆動信号の
デューティーで決まる弁開度に対する吐出量を測定して
当該無段電磁弁２７との関係を求める。そして、制御回
路２５は、無段電磁弁１７の特性が基準弁開度に対して
基準流量が吐出されるように駆動信号のデューティーを
補正する。

【００２２】図４は無段電磁弁２７の弁開度（デューテ
ィー）と吐出量との関係を示すグラフである。図４に示
されるように、グラフＡ，Ｂ，Ｃは、３種類の無段電磁
弁２７のデューティーを０〜１００％に上昇させたとき
の吐出量の変化を示すものである。グラフＡ，Ｂ，Ｃか
ら分かるように、無段電磁弁２７は、例えば弁体３２の
動作特性（コイルバネ３４のバネ力にばらつき、あるい
はソレノイド３３の電磁力のばらつき等による弁開度）
によって弁開度（デューティー）と吐出量との関係がグ
ラフＡ，Ｂ，Ｃに示すようにスライドする。本実施例の
無段電磁弁２７では、例えば、グラフＡの場合はデュー
ティー３８％付近から吐出量が上昇し、グラフＢの場合
はデューティー４１％付近から吐出量が上昇し、グラフ
Ｃの場合はデューティー４８％付近から吐出量が上昇す
る。

【００２３】従って、無段電磁弁２７の吐出量と駆動信
号のデューティーとの関係は、各製品毎にばらつくが、
デューティーに対して平行移動するようにずれるため、
各グラフＡ〜Ｃによって吐出開始時点がデューティーに
対してスライドしている。

【００２４】そして、本実施例においては、グラフＢに
示す特性を無段電磁弁２７の基準特性（基準データ）と
する。そのため、制御回路２５は、無段電磁弁２７が製
品によって、上記グラフＡの特性を有する場合には、デ
ューティー５０％のときの基準特性との差（Ｓａ％）を
補正値として駆動信号のデューティーに加算してソレノ
イド３３に供給する。また、制御回路２５は、無段電磁
弁２７が製品によって、上記グラフＣの特性を有する場
合には、基準特性との差（Ｓｂ％）を補正値として駆動
信号のデューティーから減算してソレノイド３３に供給
する。

【００２５】このように、制御回路２５は、無段電磁弁
２７の特性に応じて駆動信号のデューティーをスライド
して補正することにより、無段電磁弁２７を常に基準特
性で流量制御することが可能になり、給油時の流量制御
が安定して給油精度を高めることができる。

【００２６】ここで、制御回路２５が実行する給油時の
制御処理につき図５のフローチャートを併せ参照して説
明する。図５において、制御回路２５は、電源がオンに
投入されると、ステップＳ１１（以下「ステップ」を省
略する）で、プリセット給油値が入力されたかどうかを
チェックする。Ｓ１１において、プリセットスイッチ３
５を操作してプリセット値が入力されたときは、Ｓ１２
に進み、入力されたプリセット値を目標給油量として設
定してＳ１３に進む。

【００２７】また、Ｓ１１において、プリセットスイッ
チ３５を操作してプリセット値が入力されないときは、
Ｓ１２の処理を省略してＳ１３に進む。Ｓ１３では、ノ
ズルスイッチ１４ａの状態を監視しており、給油ノズル
１３がノズル掛け１４から外されたか否かを確認する。
Ｓ１３において、ノズルスイッチ１４ａがオフになる
と、給油ノズル１３がノズル掛け１４から外されたもの
と判断してＳ１４に進み、給油量表示器２６に表示され
た給油量をゼロリセットする。

【００２８】次のＳ１５では、給油開始時の初期デュー
ティーＲ０を５０％に設定する。この初期デューティー
Ｒ０を５０％としたのは、図４のグラフＡ〜Ｃがオーバ
ラップする位置であるからである。すなわち、初期デュ
ーティーＲ０の値は、各製品毎のばらつきを考慮し、且
つ給油ノズル１３のノズルレバー１３ａの操作位置（給
油ノズル１３に内蔵された弁の弁開度）によっても影響
を受けない流量域（例えば、１２Ｌ／ｍｉｎ以下）とな
るデューティー値を設定するものとする。続いて、Ｓ１
６に進み、給油開始時に無段電磁弁２７の特性（電圧印
加時間に対する吐出量との関係）を判別するための電磁
弁制御モード１を設定する。

【００２９】また、Ｓ１７に進み、ポンプ２２のポンプ
モータ２２ａを起動させると共に、無段電磁弁２７のデ
ューティーを初期デューティーＲ０（＝５０％、弁開度
を半開）に設定する。続いて、Ｓ１８では、給油開始に
より流量計２４から出力された流量パルスを積算して給
油量を計測すると共に、給油量表示器２６に計測した積
算給油量を表示する。

【００３０】Ｓ１９では、電磁弁制御モード１且つ給油
量が０．２リットルかどうかをチェックする。Ｓ１９に
おいて、電磁弁制御モード１且つ給油量が０．２リット
ルであるときは、Ｓ２０に進み、現在給油されている油
液の流速Ｆ１を測定する。

【００３１】Ｓ２１では、基準となる無段電磁弁２７の
吐出量とデューティーとの関係から求めた基準式ｆ
（ｘ）に上記流速Ｆ１を代入して基準無段電磁弁に相当
する基準デューティーＲ１を算出する。続いて、Ｓ２２
に進み、実際に使用される当該無段電磁弁２７の基準無
段電磁弁に対するデューティーのずれ量（差分）、すな
わちデューティーを基準値に補正するためのスライド値
（補正値）Ｓ＝Ｒ０−Ｒ１を算出する。

【００３２】次のＳ２３では、無段電磁弁２７の特性
（電圧印加時間に対する吐出量との関係）に応じてデュ
ーティーを補正（図４参照）するための電磁弁制御モー
ド２を設定する。そして、Ｓ２４では、無段電磁弁２７
のデューティーを１００％（弁開度を全開状態とする）
に設定する。これで、無段電磁弁２７が全開状態での給
油が行われる。

【００３３】上記Ｓ１９において、電磁弁制御モード
１、且つ給油量が０．２リットルでないとき、あるいは
Ｓ２４の処理を終了した後は、Ｓ２５において、目標給
油量が設定されているかどうかをチェックする。Ｓ２５
で、プリセット値が目標給油量として設定されていると
きは、Ｓ２８に進み、電磁弁制御モード２、且つ積算給
油量が目標給油量の０．５リットル手前に達したかどう
かをチェックする。また、上記Ｓ２５において、プリセ
ット値が目標給油量として設定されていないときは、満
タン給油であるので、Ｓ２８〜Ｓ３３の処理を省略して
Ｓ２６に進む。

【００３４】Ｓ２８において、電磁弁制御モード２、且
つ積算給油量が目標給油量の０．５リットル手前に達す
るまでは、Ｓ３１に移行して積算給油量が目標給油量に
達したかどうかをチェックする。そして、Ｓ３１におい
て、積算給油量が目標給油量に達していないときは、Ｓ
２６に移行してノズルスイッチ１４ａの状態を監視して
おり、ノズルスイッチ１４ａがオフになったかどうかを
チェックする。Ｓ２６において、ノズルスイッチ１４ａ
がオフであることが検出された場合には、給油ノズル１
３による給油が継続しているものと判断して前述したＳ
１８に戻り、Ｓ１８以降の処理を実行する。また、Ｓ２
６において、ノズルスイッチ１４ａがオンに切り替わっ
たときは、給油ノズル１３がノズル掛け１４に戻された
ため、今回の給油処理を終了すべく後述のＳ２７の処理
に移行する。

【００３５】また、上記Ｓ２８において、電磁弁制御モ
ード２、且つ積算給油量が目標給油量の０．５リットル
手前に達したときは、Ｓ２９に進み、無段電磁弁２７へ
のデューティー４５％に上記Ｓ２２で演算したスライド
値Ｓを加算または減算して吐出量が基準値になるように
デューティーを補正する。すなわち、プリセット値に達
する直前値になると、無段電磁弁２７の弁開度を半開に
して吐出量を絞る。

【００３６】そして、Ｓ３０では、プリセット値の直前
給油処理を行うための電磁弁制御モード３を設定し、次
のＳ３１において、積算給油量が目標給油量に達したか
否かを判断する。そして、Ｓ３１において、積算給油量
が目標給油量に達していないと判断した場合には、前述
のＳ２６の処理に移行する。

【００３７】また、Ｓ３１において、積算給油量が目標
給油量に達したと判断したときは、Ｓ３２に進み、ポン
プ２２のポンプモータ２２ａを停止させると共に、無段
電磁弁２７のデューティーを０％（弁開度を全閉）に設
定する。続いて、Ｓ３３に進み、ノズルスイッチ１４ａ
がオンに切り替わったかどうかをチェックする。Ｓ３３
において、ノズルスイッチ１４ａがオンに切り替わった
ときは、給油ノズル１３がノズル掛け１４に戻されたこ
とを確認して今回の給油処理を終了する。

【００３８】このように、給油開始時に無段電磁弁２７
への駆動信号のデューティーを５０％にして所定基準流
量に対する実流量を計測して当該無段電磁弁２７固有の
特性（電圧印加時間に対する吐出量との関係）を求めた
後、予め記憶された基準データとの差分を補正値として
求め、この補正値に基づいて当該無段電磁弁２７の吐出
量と弁開度の関係が基準特性となるようにデューティー
を補正して無段電磁弁２７に駆動信号を供給することが
できる。そのため、プリセット給油を行う場合のプリセ
ット値直前の低流量制御の安定性を確保できると共に、
プリセット値に達するまでの流量制御の精度を高めるこ
とができる。

【００３９】また、本実施例によれば、無段電磁弁２７
の特性に応じてデューティー制御を行うため、例えば、
従来のように無段電磁弁２７の弁開度をフィードバック
制御により調整する場合、給油を行う操作者が給油ノズ
ル１３のノズルレバー１３ａを操作して流量を絞ってい
るのに、フィードバック制御により無段電磁弁２７の吐
出量を目的の流量となるようにデューティーを上昇させ
てもノズルレバー１３ａを操作位置が低流量の位置にあ
っても、給油ノズル１３からの吐出量を増加させること
ができず、給油ノズル１３の操作フィーリングが異常に
なったり、流量制御ができない状態になることがない。
尚、上記実施例では、無段電磁弁２７の弁開度をデュー
ティーの変更により調整する構成を一例として挙げた
が、これに限らず、無段電磁弁２７の代わりに複数段階
に弁開度を切り替えることができる電磁弁であれば良
い。

【００４０】また、上記実施例では、給油開始時に無段
電磁弁２７の特性を判別するための処理を行ったが、こ
れに限らず、例えば、給油途中で電磁弁の判別処理を実
行するようにしても良い。

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、電磁弁を
所定の弁開度に開弁させた状態で前記流量計により計測
された流量を読み込み、記憶手段に記憶された基準デー
タを用いて当該電磁弁が有する弁開度に対する吐出量と
の差分を補正値として求め、この補正値に基づいて基準
弁開度に対する吐出量が基準吐出量になるように電磁弁
へ供給される駆動信号のデューティーを変更するため、
各電磁弁が有する電圧印加時間に対する吐出量との関係
にばらつきがあっても電磁弁へ供給される駆動信号のデ
ューティーを変更して基準弁開度に対する吐出量が基準
吐出量になるように流量制御することができる。特に、
プリセット給油を行う場合、プリセット値直前の低流量
制御の安定性を確保できると共に、プリセット値に達す
るまでの流量制御の精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる給油装置の一実施例の概略構成を
示す構成図である。

【図２】制御回路２５の構成を示すブロック図である。

【図３】無段電磁弁２７の構成を示す縦断面図である。

【図４】無段電磁弁２７の弁開度（デューティー）と吐
出量との関係を示すグラフである。

【図５】制御回路２５が実行する給油時の制御処理のフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１１ 給油装置 １３ 給油ノズル １４ ノズル掛け １５ 給油ホース １６ 燃料タンク １７ 吐出パイプ ２０ 送液管路 ２２ ポンプ ２２ａ ポンプモータ ２４ 流量計 ２５ 制御回路 ２７ 無段電磁弁 ３５ プリセットスイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６７Ｄ 5/30 Ｂ６７Ｄ 5/30 Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油液を給油するための給油ノズルと、 該給油ノズルへ油液を送液する送液経路と、 該送液経路に油液を送液するポンプと、 前記送液経路を流れる油液の流量を計測する流量計と、 前記送液経路に設けられ、供給される駆動信号のデュー
   ティーの大きさに応じて弁開度が調整される電磁弁とを
   備えてなる給油装置において、 前記電磁弁への電圧印加時間に対する吐出量との関係を
   表す基準データを予め記憶する記憶手段と、 前記電磁弁を所定の弁開度に開弁させた状態で前記流量
   計により計測された流量を読み込み、前記記憶手段に記
   憶された基準データを用いて当該電磁弁が有する弁開度
   に対する吐出量との差分を補正値として求める補正値演
   算手段と、 該補正値演算手段により演算された補正値に基づいて基
   準弁開度に対する吐出量が基準吐出量になるように前記
   電磁弁へ供給される駆動信号のデューティーを変更する
   制御手段と、 を備えてなることを特徴とする給油装置。