JP2827459B2 - 流量制御弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流体の流量を制御する流量制御弁に関するも
のである。

従来の技術 従来この種の流量制御弁は第８図に示すようなものが
あった。

第８図において、ソレノイド１と、前記ソレノイド１
内部を摺動するプランジャ２と、前記プランジャ２を外
部に押し出す方向に付勢する第１のスプリング３と、流
入路４と流出路５を有する弁筐体６と、前記弁筐体６内
部を摺動するシリンダ７があり、このシリンダ７は複数
の調節孔８を有しており前記プランジャ２と連動してい
る。このシリンダ７の調節孔８が流入路４に臨む面積に
より、シリンダ７の円周方向から中心に向かって流入す
る液体の流量を調節する構成である。

前記シリンダ７内に設けた受圧体９であるピストン10
と、流出路５への開口部を構成する弁体11と、弁軸12が
一体で構成している。ピストン10の周囲から微少にリー
クしながら流入路４の１次室13と仕切られた背圧室14
と、前記弁軸12には背圧室14と弁体11の下流の流出路５
につながる２次室15を連通する連通孔16を設けている。
ピストン10には、弁体11が対応する弁座17に当該する方
向に付勢する第２のスプリング18を設けている。また、
前記弁軸12内の背圧室14側にあって、前記連通孔16を開
閉するパイロット弁19を設け、前記パイロット弁19はプ
ランジャ２と連結している。ソレノイド１に通電する
と、第１のスプリング３の付勢に抗してプランジャ２が
吸引されパイロット弁19はリフトし連通孔16を開く。そ
の時背圧室14の圧力が低下し、ピストン10は背圧室14と
１次室13の差圧により第２のスプリング18にうち勝って
押し上げられ、同時に弁体11が弁座17から離脱して流出
路５への開口部が形成される。ソレノイド１への通電を
さらに増すとパイロット弁19のリフト量が増し、シリン
ダ７をリフトさせ、シリンダ７の調節孔８が流入路４に
臨み、シリンダ７の円周方向から中心方向に向かって流
入する流体の流量が増え始める、つまり、ソレノイド１
へ流す電流値を加減することでシリンダ７のリフト量の
変化が、シリンダ７の調節孔８が流入路５に臨む面積の
変化になり、流体の流量を調節するものである。

設定手段21はこのソレノイドの電流を設定しこれを制
御手段20に送る。制御手段20は設定手段21からの信号に
よりソレノイドの電流量を加減して流体の流量を調節し
ている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、制御手段20が電
流値を変化してもプランジャ２の慣性力や弁体11の特性
により流量はすぐに変化しない。

（第９図参照） 本発明はかかる従来の課題を解消するもので流量を変
更する際、コイル電流を現在の電流値から設定手段の要
求する電流値の方向に一定量一定時間設定値より行き過
ぎた後設定手段の電流値にすることにより、流量制御弁
を安定に早く動作することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の流量制御弁は、電
磁力発生手段と、流入路と流出路を有する弁筐体と、前
記電磁力発生手段の付勢力で前記弁筐体内部を摺動して
流量を調節するシリンダと、前記電磁力発生手段の電流
を設定する設定手段と、前記電磁力発生手段の電流を調
節する制御手段とからなり、前記制御手段は、前記設定
手段からの電流の変化を要求する信号により現在の電流
値から設定手段の要求する電流値の方向に一定量設定値
より行き過ぎる電流値を一定時間出力する第１の電流制
御手段と、電流値を設定手段の値にする第２の電流制御
手段とを備えた構成としたものである。

作用 以上の構成により、設定手段からの電流の変化を要求
する信号によりコイル電流を一定量一定時間だけ設定値
より行き過ぎた後設定手段の値にする。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。な
お、第１図は流量制御弁の断面図で第８図と同一部品に
ついては同一番号を付している。

ソレノイド１とプランジャ２により電磁力発生手段22
を形成している。流量は流量検出手段23によって検出す
る。21は流量を設定する設定手段である。

第２図は制御手段20の例である。24は主制御手段で、
25は第１の電流制御手段で、26は第２の電流制御手段
で、27は交流信号発生手段である。

次に本発明の構成の動作を説明する。

従来の技術で説明したのと同様に電磁力発生手段22に
流す電流により流量を調節している。制御手段20は流量
検出手段22の信号と設定手段21の信号を入力することに
より流量が設定流量になるように電磁力発生手段22に流
す電流を可変しシリンダ７のリフト量を変え、シリンダ
７の調節孔８が流入路４に臨む面積の変化で流体の流量
を調節する。

第９図において流量を変更するため電磁力発生手段22
に流す電流を例えばI1からI2に変更してもプランジャ２
の慣性力等により弁体11はすぐに動作せず流量がQ1から
Q2に変化するのに時間がかかっている。

上記の現象を防ぐ手段を以下に説明する。

第３図の時刻T1において流量をQ1からQ2に変更するた
めに設定手段21から電磁力発生手段22の設定電流値の変
更を求める信号を制御手段20が入力すると、主制御手段
24は現在電磁力発生手段22に流れている電流（I1）と設
定手段から要求されている電流値（I2）を比べ電流を増
加するのか減少するのかを検出し第１の電流制御手段25
に信号を送る。

第１の電流制御手段25は主制御手段24からの信号によ
り現在の電流値（I1）から設定手段の要求する電流値
（I2）の方向に一定量設定値より行き過ぎる（この場合
増加する方向に）電流値（I2＋dI）を一定時間（dT）電
磁力発生手段22に出力する。主制御手段24は第１の電流
制御手段25に信号を出力してから一定時間（dT）経過後
第２の電流制御手段26に信号を出す。第２の電流制御手
段26は主制御手段24からの信号により設定手段21の要求
する電流値（I2）を電磁力発生手段22に出力する。

これにより流量を変更する際一定時間だけ設定電流よ
り行きすぎる電流を流すことによりプランジャ２の慣性
力等に打ち勝つ力を電磁力発生手段22が発生することが
できプランジャ２から弁体11までの可動部を早く動作し
流量を高速に変更できる。

次に本発明の他の実施例を説明する。

第４図（ａ）において時刻T1において流量をQ1からQ2
に変更するために設定手段21から電磁力発生手段22の設
定電流値の変更を求める信号を制御手段20が入力する
と、主制御手段24は現在電磁力発生手段22に流れている
電流（I1）と設定手段から要求されている電流値（I2）
を比べ電流を増加するのか減少するのかを検出し第１の
電流制御手段25に信号を送る。

第１の電流制御手段25は主制御手段24からの信号によ
り電流差（I2−I1）の応じて現在の電流値（I1）から設
定手段の要求する電流値（I2）の方向に一定量設定値よ
り行き過ぎる（この場合増加する方向に）電流値（I2＋
dI1）を一定時間（dT）電磁力発生手段22に出力する。
主制御手段24は第１の電流制御手段25に信号を出力して
から一定時間（dT）経過後第２の電流制御手段26に信号
を出す。第２の電流制御手段26は主制御手段24からの信
号により設定手段21の要求する電流値（I2）を電磁力発
生手段22に出力する。

同様に第４図（ｂ）においては、第１の電流制御手段
25は主制御手段24からの信号により電流差（I3−I1）の
応じて現在の電流値（I1）から設定手段の要求する電流
値（I3）の方向に一定量設定値より行き過ぎる（この場
合増加する方向に）電流値（I3＋dI2）を一定時間（d
T）電磁力発生手段22に出力する。第４図（ａ）に比べ
電流差が小さいためdI2はdI1より小さい。

このように、現在電磁力発生手段22に流れている電流
と設定手段から要求されている電流値の差に応じて現在
の電流値から設定手段の要求する電流値の方向に一定量
設定値より行き過ぎる電流値を一定時間電磁力発生手段
22に出力するため、プランジャ２の慣性力等に打ち勝つ
力を流量変更量に応じて電磁力発生手段22が発生するこ
とができプランジャ２から弁体11までの可動部を早く動
作しかつオーバシュトすること無く流量を高速に変更で
きる。

上記の実施例では、第１の電流制御手段は設定手段に
よる電流値と現在の電流値との変化の大きさにより電流
の行き過ぎ量を可変しているが、行き過ぎる時間を可変
しても良い。

次に本発明のさらに他の実施例を説明する。

第５図に設定手段21の他の実施例を示す。211は第１
の電流値設定手段で、212は第２の電流値設定手段で、2
13は主設定手段で、214はタイマ手段である。動作を第
６図（ａ）を用いて説明する。流量を連続して切換える
場合、設定手段21はタイマ手段214を用いて複数の電流
値設定手段（第１の電流値設定手段211、第２の電流値
設定手段21・・・）を切り替え電磁力発生手段の電流を
設定する。例えば第６図において流量をQ1とQ2の間で繰
り返す場合、時刻T1において主設定手段213は第１の電
流値設定手段211の出力を主制御手段24の送る。この
時、主設定手段213はタイマ手段214にも信号を出す。タ
イマ手段214はあらかじめ設定してある時間を経過する
と主設定手段213に信号を出す（第６図（ａ）T2点）。
主設定手段213はこのタイマ手段214からの信号により主
制御手段24の送る信号を第２の電流値設定手段212の出
力に切換える。この際、主設定手段213は再度タイマ手
段214に信号を出し以下この動作を繰り返す。主制御手
段は上記の実施例で説明したのと同様に電流値を切換え
る時dIだけ設定電流値をオーバし流量の変更を高速に行
なっている。

T1からT2の時間間隔dT1をだんだん短くしていくと第
６図（ｂ）のようになる。従来の制御のようにdIだけ行
きすぎる処理を行なわないと電流値設定手段を切換えて
も（３）のように流量が追随しなくなり狭い流量範囲で
脈動しているだけになってしまう。しかし、（１）のよ
うにdIだけ行きすぎる電流制御を行なっていると流量は
（２）のように追随し、希望の流量変動を得られる。

本実施例ではタイマ手段214の出力は一定周期として
いるが複数の時間を切換えても良い。

次に本発明のさらに他の実施例を説明する。

第５図において主設定手段213は電流値設定手段の出
力とタイマ手段214の信号を主制御手段24に送る。主設
定手段213からの信号を主制御手段24が入力する時現在
電磁力発生手段22に流れている電流と設定手段から要求
されている電流値を比べ電流を増加するのか減少するの
かを検出し第１の電流制御手段25に信号を送る。この
時、タイマ手段214の信号も第１の電流制御手段25に送
る。第１の電流制御手段25は主制御手段24からの信号に
より現在の電流値）から設定手段の要求する電流値の方
向に一定量設定値より行き過ぎる電流値をタイマ手段の
出力に応じて一定時間電磁力発生手段22に出力する。第
７図に一例を示す。従来の制御のようにdIだけ行きすぎ
る処理を行なわなかったり、dIを一定量とすると高速に
流量を切換えた場合（３）のように流量が追随しなくな
る。しかし、（１）のようにタイマ手段214の出力によ
り電流の行きすぎる量dIを時間が短い時は大きくし、時
間が長いときは小さくする電流制御を行なっていると流
量は（２）のように追随し、希望の流量変動を得られ
る。

もし、流量変動幅が（３）のように追随しなくなると
流量検出手段23によりその現象を検出できる。したがっ
て、この時は電流の行きすぎ量dIをさらに大きくした
り、またはタイマ手段214の周期を変化したりして電流
の変化に対して流量の追随を良くすることができる。

このように流量を変更する際、設定電流より行きすぎ
る電流を流すことによりプランジャ２の慣性力等に打ち
勝つ力を電磁力発生手段22が発生することができプラン
ジャ２から弁体11までの可動部を早く動作し流量を高速
に変更できる。

また、上記の実施例では電磁力発生手段としてソレノ
イドとプランジャをもちいているが、ソレノイドと鉄心
を用いた構成としシリンダに磁石を備え付勢力を非接触
で伝えるようにしてもよい。

制御手段20は電磁力発生手段22に電流を流す際に交流
信号発生手段27により微小交流信号を重畳している。こ
れはソレノイド１とプランジャ２からなる磁気回路のヒ
ステリシス特性や駆動開始時の摺動抵抗を軽減するため
である。

発明の効果 以上のように本発明の流量制御弁は、電磁力発生手段
と、流入路と流出路を有する弁筐体と、前記電磁力発生
手段の付勢力で前記弁筐体内部を摺動して流量を調節す
るシリンダと、前記電磁力発生手段の電流を設定する設
定手段と、前記電磁力発生手段の電流を調節する制御手
段とからなり、前記制御手段は、前記設定手段からの電
流の変化を要求する信号により現在の電流値から設定手
段の要求する電流値の方向に一定量設定値より行き過ぎ
る電流値を一定時間出力する第１の電流制御手段と、電
流値を設定手段の値にする第２の電流制御手段とを備え
た構成からなり以下の効果を有する。

（１） 流量を変更する際、必要な電流値以上の電流を
一定時間流すことによりプランジャの慣性力等に打ち勝
つ力を電磁力発生手段が発生することができプランジャ
から弁体までの可動部を早く動作し流量を高速に変更で
きる。

（２） 変更する流量幅に応じて行き過ぎる電流値を可
変するためプランジャ２から弁体11までの可動部をオー
バシュトすること無く安定に動作できる。

（３） 流量を連続して変更する際、タイマ手段の出力
により行き過ぎる電流値を可変するためプランジャ２か
ら弁体11までの可動部の追随が良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の流量制御弁の断面図、第２
図は同流量制御弁の制御ブロック図、第３図は制御手段
の出力特性図、第４図は第２の実施例の制御手段の出力
特性図、第５図は第３の実施例の設定手段のブロック
図、第６図は第３の実施例の制御手段の出力特性図、第
７図は第４の実施例の制御手段の出力特性図、第８図は
従来の流量制御弁の断面図、第９図は従来の制御手段の
出力特性図である。 １……ソレノイド、２……プランジャ、３……第１のス
プリング、４……流入路、５……流出路、６……弁筐
体、７……シリンダ、９……受圧体、11……弁体、12…
…弁軸、14……背圧室、16……連通孔、18……第２のス
プリング、19……パイロット弁、20……制御手段、21…
…設定手段、22……電磁力発生手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長岡 行夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 城戸内 康夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−106484（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−145884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−152783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170640（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−164169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−41085（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−18173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−65383（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−128884（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭61−20722（ＪＰ，Ｙ２) 実公 平１−12038（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 31/00 - 31/11

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁力発生手段と、流入路と流出路を有す
   る弁筐体と、前記電磁力発生手段の付勢力で前記弁筐体
   内部を摺動して流量を調節するシリンダと、前記電磁力
   発生手段の電流を設定する設定手段と、前記電磁力発生
   手段の電流を調節する制御手段とからなり、前記制御手
   段は、前記設定手段からの電流の変化を要求する信号に
   より現在の電流値から設定手段の要求する電流値の方向
   に一定量設定値より行き過ぎる電流値を一定時間出力す
   る第１の電流制御手段と、電流値を設定手段の値にする
   第２の電流制御手段とを有する流量制御弁。
2. 【請求項２】第１の電流制御手段は設定手段による電流
   値と現在の電流値との変化の大きさにより電流の行き過
   ぎ量、または行き過ぎる時間の少なくとも１つを変化す
   る特許請求の範囲第１項記載の流量制御弁。
3. 【請求項３】設定手段はタイマ手段と、複数の電流値設
   定手段を有し、タイマ手段の出力により前記複数の電流
   値設定手段を切り替え電磁力発生手段の電流を設定する
   特許請求の範囲第１項記載の流量制御弁。
4. 【請求項４】第１の電流制御手段は特許請求の範囲第３
   項記載のタイマ手段の出力により、設定手段による電流
   値と現在の電流値との変化の大きさにより電流の行き過
   ぎ量、または行き過ぎる時間の少なくとも１つを変化す
   る特許請求の範囲第１項記載の流量制御弁。