JP4501487B2

JP4501487B2 - 電磁弁駆動検査方法

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Publication number: JP4501487B2
Application number: JP2004090458A
Authority: JP
Inventors: 真也三谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-03-25
Filing date: 2004-03-25
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2024-03-25
Also published as: JP2005273835A

Description

電磁弁の開閉駆動を検査する技術に関する。

従来、ソレノイドコイルの中の可動鉄心を励磁電流によって吸引・離間させうることによって、鉄心に直結した弁体を開閉させる電磁弁、いわゆるソレノイドバルブが既に知られている（特許文献１）。これらの電磁弁は、管に流れる流体の流れを制御するために用いられ、例えば電磁弁の弁体を開閉駆動して、管を流れる流体を通水させるまたは止水させる役割を果たす。こうした電磁弁の開閉動作は、ソレノイドコイルに対して開動作のための作動電流と、閉動作のための作動電流とを通電することで行っているが、これらの作動電流は、個々の電磁弁の規格によって定められるものである。このような電磁弁は、製造後にこれらの通電電流の規格が満たされているかの検査・評価がなされる。また、こうした検査を常に行うことを可能とするために、上記作動電流や、または弁の開閉動作をチェックするための検査部が電磁弁に設けられているものもある。
特開平５−８５３５２号公報

ところが、従来のソレノイドコイルへの通電電流や弁の開閉動作のチェックは、流体の流量変化を計測することでなさることが多かった。この場合、流体の下流側の流量変化を計測するセンサ部や、計測された流量変化を演算処理する制御部を必要とする。こうした制御部では、流体の流量変化を絶えず監視する必要があり、その変化量から変曲点を演算する演算処理を行う必要がある。また、流量計測に必要とされる流体に関する他のパラメータ演算を行う必要もあり、制御部の演算回路は複雑化する。従って、こうした制御部と流量変化計測部とを含む電磁弁の検査ユニットは大型化するとともに、コスト高となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、流体の流量計測を行うことなく、簡易に短時間で行うことが可能な電磁弁駆動検査方法と、該検査方法を実施可能な電磁弁の提供である。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の電磁弁駆動検査方法は、ソレノイドコイルに通電し、励磁させることで可動鉄心を移動させ、該可動部材と連動する弁体を開閉駆動させる電磁弁に対して振動センサを設け、前記弁体の前記開閉駆動時に生じる振動を検知し、前記弁体が前記開閉駆動したか否かを検査することを特徴とするものである。

これによって、電磁弁は、ソレノイドへの通電によって励磁し、可動鉄心が動作することによって弁体が開閉駆動する。このとき、可動鉄心の動作および弁体の駆動によって生じる電磁弁の振動を振動センサが検知し、これによって、弁体の開閉駆動を検知することができる。

なお、本発明の電磁弁駆動検査方法では、前記振動センサは、前記ソレノイドコイルを内包するヨークサブアッセンブリに備えられるものであってもよい。また、前記振動センサは、前記弁体が設けられる流体通路を構成し、前記ソレノイドコイルを内包するヨークサブアッセンブリと連結したガイドに備えられるものであってもよい。このように、電磁弁のソレノイドコイルを内包するヨークサブアッセンブリ、またはヨークサブアッセンブリからの振動が伝達されるように連結され、電磁弁の弁体が取り付けられる流体通路をなすガイドに振動センサが取り付けられることによって、電磁弁の駆動による振動を検知することができる。

また、本発明の電磁弁駆動検査方法は、前記振動センサが、前記弁体の開閉駆動時に発生する振動を検知することで、前記ソレノイドコイルへの通電電流が、前記弁体に前記開閉駆動を生じさせる所定の電流レベルをまたいだ変化を生じたかを否かを検査するものであってもよい。

振動センサが振動を検知することで、電磁弁が駆動したことを検知することができるとともに、これによってソレノイドコイルに、弁体を駆動させるための定められた電流の通電がなされたことも確認することができる。

本発明の電磁弁駆動検査方法は、前記ソレノイドコイルに対して、前記弁体の開状態と閉状態とを交互に切り替える通電を行い、前記振動センサがその切り替えごとに生じる振動をカウントすることによって、前記振動が前記弁体の切り替え回数と同回数検知されたか否かに基づいて、前記ソレノイドコイルの通電電流値が、前記弁体を開状態とする第一電流領域と、前記弁体を閉状態とする第二電流領域との双方に変化したか否かを検査するものであっても良い。

本発明の電磁弁駆動検査方法は、弁体を開閉駆動させるには、ソレノイドコイルへの通電電流を、弁体を開状態とする第一電流領域から、閉状態とする第二電流領域に、またはその逆となるように電流値を変化させる必要がある。このとき、弁体の開閉駆動による開動作・閉動作の双方を交互に行うことで、これら両動作を実行させ、弁体の正常駆動を確認することができるとともに、ソレノイドコイルへの通電電流が正常に変化したことを確認することができる。

本発明の電磁弁駆動検査方法は、前記ソレノイドコイルに通電する通電電流として、前記弁体の開状態を維持する第一電流値、前記弁体を開状態から閉状態にする第二電流値、前記弁体の閉状態を維持する第三電流値、および前記弁体を閉状態から開状態にする第四電流値とを予め定めておき、前記ソレノイドコイルに対して、前記第一電流値と前記第二電流値と前記第三電流値と前記第四電流値とをこの順で通電し、前記第二電流値の通電時と前記第四電流値の通電時との双方において、前記振動センサが振動を検知したか否かを検査するものであっても良い。ソレノイド方式の電磁弁においては、ソレノイドコイルへの通電によって、開閉駆動可能であることの確認だけでなく、開状態及び閉状態が維持されるか否かを確認することも重要である。上記検査方法によれば、開状態の維持、閉状態の維持、開状態から閉状態への閉動作、閉状態から開状態への開動作の、４つの動作に関して動作を確認することができる。これによって、ソレノイドコイルにこれらの動作を正常に行わせる所定の電流が通電されたことを確認することができる。なお、上記第一、第二、第三、第四電流値は、必ずしもこの順で通電される必要はないが、この順で行うことで、効率的に電磁弁の動作確認を行うことができる。

本発明の電磁弁は、前記振動センサを備え、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電磁弁駆動検査方法を実行可能であることを特徴とするものである。

これにより、上記の電磁弁検査方法を実行することができる。流体の流量計測を行う場合に比べると、上記ヨークサブアッセンブリ、またはヨークサブアッセンブリと連結し、流体通路を構成するガイドに振動センサを設けるだけでよいため簡易に構成できる。また、検出された振動は、制御部がその振動の有無だけを判定することができれば、電磁弁の駆動を検知することができるため、制御部の演算処理が複雑となり、演算に時間がかかるようなこともない。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照して説明する。まず、本発明の電磁弁駆動検査方法を行うことが可能な電磁弁の構成について説明を行う。図１はその電磁弁の断面図である。図１の電磁弁１は、コイルを構成するワイヤ（本発明におけるソレノイドコイル）２とプランジャ（本発明における可動鉄心）３と、さらには該プランジャ３と連動して開閉駆動するボール（本発明における弁体）５とを主として構成される。ワイヤ２は、スプール７の周りに巻装されている。該ワイヤ２の内側には、プランジャ３が備えられており、ワイヤ２への励磁に基づいて、図の上下方向に摺動可能とされている。また、ワイヤ２からは、通電用のターミナル８が、ヨーク６の外部に伸びている。これらのワイヤ２、ヨーク６、スプール７、およびターミナル８によって、ヨークサブアッセンブリを構成している。

プランジャ３は、ガイド１０と結合されたスリーブ９に内包されるように配置されており、その内部で図の上下方向に摺動可能に備えられている。このスリーブ９は、スプール７の内側を貫通するように備えられ、プランジャ３の可動範囲を限定している。また、プランジャ３の下部にはボデーバルブ４が設けられ、両者からなるバルブサブアッセンブリを構成している。これらは、例えばプランジャ３の下部に設けられる開口部に、ボデーバルブ４を圧入することで両者を一体結合するように形成される等、プランジャ３の上下動作に連動してボデーバルブ４が上下動作するように構成されている。また、ボデーバルブ４のプランジャ３とは逆側の端部にはボール５が備えられており、該ボール５はプランジャ３の摺動動作に対して連動するように構成されている。

ボール５は、流体通路である一次側通路１０１と二次側通路１０２との間の中間通路１０３に設けられ、該中間通路１０３を開閉することで、これらの通路からなる流体通路１００内の流体の流れを制御する。この流体通路１００は、筒状に形成されたガイド１０に囲まれて構成されており、該ガイド１０は、図１のヨーク６に嵌合されることで、両者は一体化されている。

このボール５は、中間領域１０３に設けられ、流体通路１００に流れる流体の流れを制御する制御弁であり、この場合一次側通路１０１から二次側通路１０２に流れる流体に対して止水・通水を行う開閉駆動を行うものである。なお、本発明に用いる電磁弁は、ワイヤ（ソレノイドコイル）の励磁・消磁に基づいて駆動するバルブであればよく、本構成に限定されるものではない。また、本構成のように、開閉駆動用の制御弁ではなく、例えば流れ方向を変化させる切換制御や方向制御等を行うものであってもよい。

プランジャ３は、ボール５が開状態となるように常に付勢されており、本実施例では、中間通路１０３内に設けられた弾性部材１５のばね力によって図の上方向に付勢されている。ワイヤ２は、電磁弁１の外部からターミナル８を介して通電を受けることで励磁され、このプランジャ３を図の下方に押圧する。これにより、プランジャ３は付勢力に打ち勝って図の下方向に移動し、ボール５は変位し、閉状態となる。逆に、ワイヤ２への通電が解除されると、プランジャ３を下方に押圧する力がなくなり、プランジャ３は弾性部材１５の付勢力にまかせて上方向に移動し、ボール５は開状態となる。なお、本発明の可動鉄心に働く付勢力は、弾性部材によるものでなくともよい。

通常、このボール５は開状態を維持しており、このときワイヤ２は非通電状態、または開状態を維持できるだけの電流が通電されており、プランジャ３は、弾性部材１５の付勢に基づいて図１の上方に保持されている。この保持位置（第一保持位置）は、プランジャ３が図１のスリーブ９に対して当接することで定められる位置である。これに対して、ボール５の閉状態とは、ワイヤ２にボール５を閉状態とする電流が通電されている状態であり、プランジャ３は、弾性部材１５の付勢力に打ち勝って図１の下方に移動し、ガイド１０のプランジャ３側の端面と当接する位置（第二保持位置）に保持されている。このように構成された電磁弁１は、ワイヤ２への励磁による押圧力や、弾性部材などによる付勢力によって、プランジャ３が上記の第一保持位置、第二保持位置に移動した際に、プランジャ３が他の構成部材と当接した際の衝撃により、振動を生じることとなる。

本発明は、このような２位置を交互に移動可能とするプランジャ（可動鉄心）を備えた電磁弁に振動センサ２０を備え、これによって電磁弁のボデーバルブが保持位置に達する際の振動を検知することのできる電磁弁であり、このような構成を有する電磁弁に対して、弁体の駆動を検査し、さらにはワイヤ（ソレノイドコイル）にプランジャ（可動鉄心）を動作させるための所定の電流が通電されたか否かを検査する検査方法である。

なお、本実施例の振動センサ２０には、振動加速度を検知するものを用いている。電磁弁１のワイヤ２が備えられるヨークサブアッセンブリと流体の流れる流体通路を構成するガイド１０とが結合されており、その流路の一次側通路１０３の下部に振動センサ２０が備えられている。

また、図１の振動センサ２０が検出した振動は、ＣＰＵを有して構成される電磁弁検査用制御部（以下、制御部と略す）３０に検出振動信号として入力される。このとき、入力される検出振動信号は振動加速度の経時変化信号であるが、本実施例の制御部３０では、振動加速度が所定の振動加速度Ａを超えた場合に、これをボール５の駆動に伴う振動と検知する。また、ボール５を開閉駆動させるためのソレノイド駆動要求信号の入力も受ける。これにより、ボール５への開閉駆動要求の有無を確認できる。ソレノイド駆動信号の入力から所定時間内にボール５の駆動に伴う振動が検知されるか否かによって、ボール５の開閉駆動要求に応じたボール５の駆動を確認することができる。

上記のように本実施例の電磁弁１は、振動センサ２０によって、プランジャ３、ボール５の可動に応じて生じる振動を検知することが可能となっている。以下、その振動センサ２０を用いた弁体の駆動検知、およびワイヤ２への通電状態の検査を行う方法について述べる。

電磁弁に備えられるワイヤ（ソレノイドコイル）への通電チェックは、ボール５を開状態に維持することを可能とする電流値Ｉ１と、ボール５を開状態から閉状態に駆動（閉駆動）させることを可能とする電流値Ｉ２と、ボール５を閉状態に維持することを可能とする電流値Ｉ３と、ボール５を閉状態から開状態に駆動（開駆動）させることを可能とする電流値Ｉ４とをそれぞれ通電した際に、ボール５がそれぞれの場合の所望の動作を実行するか否かに基づいて行うことができる。通常、これら４つ電流値は、電磁弁の弁体開閉駆動のための電流仕様規格として予め規格値が設定されるものであり、本実施例では、これらの規格が満足されているかの検査を行う。

図２は、図１の電磁弁１に対して、本発明の電磁弁駆動検査方法を実際に行った場合の結果を示すものであり、上のグラフにはワイヤ２への通電電流の経時変化が示され、下のグラフにはそのとき振動センサ２０が検出した振動加速度が示されている。なお、図２では、ボール５を開状態に維持させる電流値Ｉ１をＩ−Ｉａ、ボール５を閉駆動させる電流値Ｉ２をＩ＋Ｉａ、ボール５を閉状態に維持させる電流値Ｉ３をＩ＋Ｉｂ、ボール５を開駆動させる電流値Ｉ４をＩ−Ｉｂとして、上記電流仕様規格が定められている。また、振動センサ２０によって検知され振動は、検出した振動の振動加速度が所定の振動加速度Ａの値より大きかった場合のみを、ボール５の開閉駆動に基づく振動として検知するものとする。これにより、微小振動による誤検出を避けることが可能となる。

図２において、検査開始前の初期状態では、ボール５が開状態となっている。なお、このとき図２では、ワイヤ２への通電電流がＩ−Ｉａとされているが、少なくともボール５の開状態を維持できる電流値であればよい。

検査が開始されると、ワイヤ２への通電電流を、Ｉ−Ｉａに変化させ、この電流Ｉ−Ｉａを時間ｔ_１の間通電する。図２の場合、振動センサ２０は、この時間ｔ_１の間で振動加速度Ａを超えるような振動を検知していないため、プランジャ３およびボール５は、初期状態である開状態を維持していることがわかり、従って、電流仕様規格Ｉ１を満足していると判定できる。このとき振動センサ２０が振動加速度Ａを超える振動を検知した場合は、ボール５が閉駆動し、開状態を維持できなかったと判定され、規格Ｉ１を満足しない、すなわち異常と判断される。

次いで、ワイヤ２への通電電流を、Ｉ−ＩａからＩ＋Ｉａに変化させ、Ｉ＋Ｉａの電流を時間ｔ_２の間通電する。このとき振動センサ２０は、この時間ｔ_２の間で振動加速度Ａを超える振動を検知している。これにより、プランジャ３およびボール５が、開状態から閉状態となるように駆動したことがわかり、従って、電流仕様規格Ｉ２を満足していると判定できる。このとき振動センサ２０が振動加速度Ａを超える振動を検知しなかった場合は、ボール５が閉駆動しなかったと判定され、規格Ｉ２を満足しない、すなわち異常と判断される。

次いで、ワイヤ２への通電電流を、Ｉ＋ＩａからＩ＋Ｉｂに変化させ、Ｉ＋Ｉａの電流を時間ｔ_３の間通電する。このとき、振動センサ２０は、この時間ｔ_３の間で振動加速度Ａを超えるような振動を検知していないため、プランジャ３およびボール５は、引き続き閉状態を維持していることがわかり、従って、電流仕様規格Ｉ３を満足していると判定できる。このとき振動センサ２０が振動加速度Ａを超える振動を検知した場合は、ボール５が開駆動し、閉状態を維持できなかったと判定され、規格Ｉ３を満足しない、すなわち異常と判断される。

次いで、ワイヤ２への通電電流を、Ｉ＋ＩｂからＩ−Ｉｂに変化させ、Ｉ−Ｉｂの電流が時間ｔ_４の間通電される。このとき振動センサ２０は、この時間ｔ_４の間で振動加速度Ａを超える振動を検知している。これにより、プランジャ３およびボール５が、閉状態から開状態となるように駆動したことがわかり、従って、電流仕様規格Ｉ４を満足していると判定できる。このとき振動センサ２０が振動加速度Ａを超える振動を検知しなかった場合は、ボール５が開駆動しなかったと判定され、規格Ｉ４を満足しない、すなわち異常と判断される。

以上によって、図１の電磁弁１のボール５が正常に開閉駆動されたか否かを検査することができ、また、開閉駆動の際のワイヤ２への通電電流として定められている電流仕様規格が満たされたか否かについても、検査を行うことができた。なお、このとき設定される振動加速度Ａの値については、ボール５が開閉駆動した際に確実に超えるような値であり、かつ開閉駆動以外の振動等によって超えることのない値である必要がある。また、図２のように初期状態を開状態とする必要はなく、閉状態から行うものであっても良い。

なお、図１の電磁弁によれば、上記のようなワイヤ（ソレノイドコイル）への通電電流を検査することも可能であるが、単純にボール（弁体）５の開閉動作のみを検査し、その開閉状態の維持に関しては検査しない場合であれば、ワイヤ２に対して電流Ｉ＋Ｉａと、電流Ｉ−Ｉｂとを交互に通電し、その双方で振動が生じたか否かを検出することで行うことができる。つまり、電磁弁の駆動のみを確認するには、振動センサが、弁体の開閉駆動時に発生する振動を検知することが可能であればよい。さらに、ワイヤ（ソレノイドコイル）２に対して、ボール（弁体）５の開状態と閉状態とを交互に切り替える通電を行い、振動センサがその切り替えごとに生じる振動をカウントすることによって、振動が弁開閉の切り替え回数と同回数検知されたか否かによって、ワイヤ（ソレノイドコイル）２の通電電流値が、ボール（弁体）５を開状態とする第一電流領域（図２の場合、Ｉ＋Ｉａ以上の電流領域）と、ボール（弁体）５を閉状態とする第二電流領域（図２の場合、Ｉ−Ｉｂ以下の電流領域）との双方に変化したか否かを検査することもできる。

なお、本実施例は、電磁弁１に振動センサ２０が備えられたものであるため、その駆動状態を常に確認することができる。なお、本発明の電磁弁１に備えられる振動センサ２０は、電磁弁１製造直後の駆動確認用に取り付けられ、後取り外されるものであってもよい。また、このような動作確認のために行われる場合であれば、マニュアル制御によってワイヤ２に対して電流Ｉ＋Ｉａと電流Ｉ−Ｉｂとを交互に通電し、その通電の切り替え回数に応じた振動を検知することで行うこともできる。このとき、振動は音として検知することも可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、これらはあくまで例示にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づく種々の変更が可能である。

本発明の電磁弁の一実施例を示す概略図。本発明の電磁弁駆動検査方法を行った結果を示すグラフ。

符号の説明

１電磁弁
２ワイヤ（ソレノイドコイル）
３プランジャ（可動鉄心）
４ボデーバルブ
５ボール（弁体）
６ヨーク
７スプール
８ターミナル
１０ガイド
２０振動センサ
３０駆動検査用制御部
１００流体通路
１０１一次側通路
１０２二次側通路
１０３中間通路

Claims

ソレノイドコイルに通電し、励磁させることで可動鉄心を移動させ、該可動鉄心と連動する弁体を開閉駆動させる電磁弁に対して振動センサを設け、
前記ソレノイドコイルに対し前記弁体に前記開閉駆動を生じさせる所定の電流レベルをまたぐ通電電流変化を与えた時に、前記弁体の開閉駆動に伴い発生する振動を前記振動センサが検知し、その振動検知結果により、前記弁体が前記開閉駆動したか否かを検査するとともに、当該ソレノイドコイルに対し実際に前記通電電流変化が生じたか否かを検査することを特徴とする電磁弁駆動検査方法。
ソレノイドコイルに通電し、励磁させることで可動鉄心を移動させ、該可動鉄心と連動する弁体を開閉駆動させる電磁弁に対して振動センサを設け、
前記電磁弁において弁体開閉駆動のための電流仕様規格として予め定められている前記ソレノイドコイルへの通電電流の規格値には、前記弁体を開状態とする第一の規格値と、該第一の規格値から所定の電流レベルをまたいだ先に定められる、前記弁体を閉状態とする第二の規格値とがあり、
前記弁体に前記開閉駆動を生じさせるために前記ソレノイドコイルへの通電電流値を前記第一の規格値と前記第二の規格値との間で切り替えた時に、前記振動センサが前記弁体の開閉駆動に伴い発生する振動を検知し、その振動検知結果により、前記弁体が前記開閉駆動したか否かを検査するとともに、当該ソレノイドコイルに対し実際に前記第一の規格値と前記第二の規格値との双方の通電電流値が通電されたか否かを検査することを特徴とする電磁弁駆動検査方法。
ソレノイドコイルに通電し、励磁させることで可動鉄心を移動させ、該可動鉄心と連動する弁体を開閉駆動させる電磁弁に対して振動センサを設け、
前記ソレノイドコイルに対し前記弁体に前記開閉駆動を生じさせるための所定の電流レベルをまたぐ通電電流変化を与えた時に、前記弁体の開閉駆動に伴い発生する振動を前記振動センサが検知し、その振動検知結果により、前記弁体が前記開閉駆動したか否かを検査するとともに、
前記ソレノイドコイルに通電する通電電流には、前記弁体の開状態を維持する第一電流値、前記弁体を開状態から閉状態にする第二電流値、前記弁体の閉状態を維持する第三電流値および前記弁体を閉状態から開状態にする第四電流値が、前記電磁弁の電流仕様規格として予め定められており、
前記ソレノイドコイルに与えられる前記通電電流変化は、当該ソレノイドコイルの通電電流値を、前記第一電流値、前記第二電流値、前記第三電流値、前記第四電流値の順で切り替える通電電流変化、あるいは、前記第三電流値、前記第四電流値、前記第一電流値、前記第二電流値の順で切り替える通電電流変化であり、当該通電電流変化が与えられた時に、前記第二電流値の通電時と前記第四電流値の通電時との双方において前記振動センサが振動を検知し、なおかつ前記第一電流値の通電時と前記第三電流値の通電時との双方において前記振動センサが振動を検知しなかった場合には、前記第一電流値と前記第二電流値と前記第三電流値と前記第四電流値とが全て正常に通電されたと判定し、前記電流仕様規格を満たすと判定する一方で、前記第二電流値の通電時において前記振動センサが振動を検知しなかった場合、前記第四電流値の通電時において前記振動センサが振動を検知しなかった場合、前記第一電流値の通電時において前記振動センサが振動を検知した場合および前記第三電流値の通電時において前記振動センサが振動を検知した場合のうちのいずれかに該当する場合には、該当した電流値の通電を異常と判定し、前記電流仕様規格を満たしていないと判定することを特徴とする電磁弁駆動検査方法。
前記振動センサは、前記ソレノイドコイルを内包するヨークサブアッセンブリに備えられる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電磁弁駆動検査方法。
前記振動センサは、前記弁体が設けられる流体通路を構成し、前記ソレノイドコイルを内包するヨークサブアッセンブリと連結するガイドに備えられる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電磁弁駆動検査方法。