JP3074709B2 - 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４図に示すようなものが
あった。

第４図において、コイル１と、前記コイル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を有する弁きょう体６と、前記弁きょう体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
の調節穴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。

コイル１に通電すると、第１のスプリング３の付勢力
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の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８が形成され
る。コイル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、コイル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。

制御手段20はコイル１に電流を流す際に微少交流信号
を重畳している。（第５図）これはコイル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、コイル電流に重
畳する微少交流電流がコイル電流の大きさにかかわらず
一定である。

このため、コイル電流が小さい時はコイル電流値より
微少交流信号の振幅の方が大きくなり所望の流量まで絞
れなかったり、振動やハンチングを生じることがある。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、電磁力
発生手段への弁体の共振やハンチングを防止するため駆
動力となる電流値に応じて交流信号発生手段の出力する
交流信号の振幅を調節し流量制御弁を安定に動作するこ
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、流
入路と流出路を有する弁きょう体と、電磁力発生手段
と、前記電磁力発生手段の付勢力で前記弁きょう体内部
を動作し流量を調節する弁体と、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
記電磁力発生手段への駆動信号に交流信号を重畳する交
流信号発生手段を有し、前記交流信号発生手段は前記弁
体の共振やハンチングを防止するため前記電磁力発生手
段への駆動力となる電流値に応じて交流信号の振幅を調
節する構成としたものである。

作用 以上の構成により、流量を調節する弁体の共振やハン
チングを防止するため電磁力発生手段への駆動力となる
電流値に応じて重畳する交流信号の振幅を調節し弁を安
定に動作する。

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４図と同一部品に
ついては同一番号を付している。コイル１はプランジャ
２により電磁力発生手段21を形成している。

流量は流量検出手段22によって検出する。23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は駆動電流設定手段で、26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21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23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21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が流入路に臨む面積の変化で流体の流量を
調節する。

この際、電磁力発生手段21に流す電流が直流電流で
は、コイル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によりシリンダ７を
早く動かし流量の調節を行うことが難しい。

また、電磁力発生手段21に流す電流に単に一定振幅で
一定周波数の交流信号を重畳しても磁気回路のヒステリ
シス特性や駆動開始時の摺動抵抗は少なくなるが規則的
な交流信号により弁体11の共振振動やハンチングを発生
することがある。

さらに小流量まで絞った場合、流量調節が不安定にな
ったり、またはコイル電流より微少交流信号の振幅の方
が大きいと所望の流量まで絞れないことがある。

上記の現象を防ぐ手段を以下に説明する。

流量制御弁はその形状等によって特性が微妙に異なっ
ている。たとえばシリンダ７の調節孔８が流入路４に臨
む面積の変化によって感度が異なり、重畳する交流信号
の影響が一定でない。

したがって、主制御手段24は、駆動量設定手段25への
出力に応じて（電磁力発生手段21への電流値に応じて）
交流信号発生手段26に信号を送り、駆動電流に重畳する
交流信号の振幅を変化するようにする。交流信号発生手
段26の出力は駆動信号に重畳するため駆動量設定手段25
に入力する。

例えば、駆動電流が小さく流量を絞っている場合は、
弁体の感度が高い。このため第３図（ａ）のように駆動
電流が小さくなるにつれて重畳する交流信号も小さくし
ていく。流量が多い領域では微少交流信号は一定でもあ
まり弁体11の感度に影響は無い。したがって、駆動電流
が一定値以上（第３図（ａ）ｘ点）になると微少交流信
号の振幅を一定としても良い。合成した駆動電流は第３
図（ｂ）のようになる。

このように主制御手段24の信号により駆動電流に応じ
て重畳する交流信号の振幅を自由に変化することができ
る。このため、弁体11の共振を抑え、最も効率の良い交
流信号を重畳するため弁体11を安定に早く動作すること
が可能となる。

上記の実施例では重畳する交流信号の振幅のみを変化
しているが周波数を変化したり、また振幅と周波数の２
つを同時に変化してもよい。

また、上記の実施例では電磁力発生手段としてコイル
とプランジャを用いているが、コイルと鉄心を用いた構
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。

第２の実施例を次に説明する。

流量を絞りきり流量制御弁を閉止する場合は、駆動電
流を零にしても微少交流信号が残り弁体11が閉りきれな
いことがある。

この場合、駆動電流があらかじめ設定した値より小さ
くなると（主制御手段24または設定手段23により定め
る）主制御手段24は微少交流信号発生手段26に信号を出
し駆動電流に重畳する交流信号を停止する。重畳する交
流信号は第３図（ｃ）のようになる。ここであらかじめ
設定した駆動電流値は第３図（ｃ）ｙ点とする。

このため流量制御弁を閉止する際、流量を絞っていく
と途中で重畳する交流信号が無くなるため交流信号によ
る振動や弁体11の未閉止ということが無くなり安定な閉
止動作を可能とする。

反対に流量制御弁を開く場合は、駆動電流が一定値以
上になってから交流信号が重畳されるため弁体11の開き
始めで不安定になることは無い。合成した駆動電流は第
３図（ｄ）のようになる。

発明の効果 以上のように本発明の流量制御弁は、流入路と流出路
を有する弁きょう体と、電磁力発生手段と、前記電磁力
発生手段の付勢力で前記弁きょう体内部を動作し流量を
調節する弁体と、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電磁力発生手
段への駆動信号に交流信号を重畳する交流信号発生手段
を有し、前記交流信号発生手段は前記弁体の共振やハン
チングを防止するため前記電磁力発生手段への駆動力と
なる電流値に応じて交流信号の振幅を調節する構成から
なり、駆動電流が小さくすると重畳する微少交流信号も
小さくするため、小流量まで絞っても流量調節は安定に
制御できる。また、弁体の共振やハンチングを防止する
ように最も効率の良い交流信号を重畳できるため弁体を
安定に早く動作することが可能になる。

また、交流発生手段は電磁力発生手段への電流値があ
らかじめ定めた値以下では交流信号の発生を停止する構
成とすると、流量を絞りきり流量制御弁を閉止する場合
に、流量を絞っていくと途中で重畳する交流信号が無く
なるため交流信号による振動や弁体の未閉止ということ
が無くなり安定な閉止動作を可能とする。

反対に流量制御弁を開く場合は、駆動電流が一定値以
上になってから交流信号が重畳されるため弁体の開き始
めで不安定になることは無い。

【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図は同流量制
御弁の制御手段の出力特性図、第４図は従来の流量制御
弁の断面図、第５図は従来の交流信号特性図である。 １……コイル、２……プランジャ、３……第１のスプリ
ング、４……流入路、５……流出路、６……弁きょう
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…
…電磁力発生手段、23……設定手段、26……交流信号発
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 平１−229180（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−193486（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−307578（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−38606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−104878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−49084（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−288784（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−73681（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 31/06 - 31/11

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流入路と流出路を有する弁きょう体と、電
   磁力発生手段と、前記電磁力発生手段の付勢力で前記弁
   きょう体内部を動作し流量を調節する弁体と、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
   制御手段は前記電磁力発生手段への駆動信号に交流信号
   を重畳する交流信号発生手段を有し、前記交流信号発生
   手段は前記弁体の共振やハンチングを防止するため前記
   電磁力発生手段への駆動力となる電流値に応じて交流信
   号の振幅を調節する流量制御弁。
2. 【請求項２】交流信号発生手段は電磁力発生手段への電
   流値があらかじめ定めた値以下になると交流信号の発生
   を停止する構成とした特許請求の範囲第１項記載の流量
   制御弁。