JPH01307579A - 圧電センサ付き弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ この発明は弁体の開閉に伴う流体の圧力変化を検出して
弁の作動状態を確認することができる圧電センサ付き弁
に関するものである。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］弁の作
動状態を確認する場合、弁内の流体圧力の変化を直接検
出するのが望ましい。

例えば電磁弁においては、コイルの電圧変化を検出する
ことにより弁の作動状態を確認することはできるが、弁
内の流体圧力を直接検出することはできないため、実際
に弁体が開いているのか閉じているのか番確認すること
は不可能であった。

弁内の流体圧力を検出する場合、従来から存在する各種
圧力センサや圧力スイッチを利用することができるが、
その場合電磁弁にそれらを一体的に組込んで°小形化す
ることが望ましい。又、電磁弁の作動検出により他の動
作を行う場合、それらの応答性は良好なことが必要であ
る。

本発明の目的はこれらのことに鑑み、センサとして圧電
素子を利用することにより、弁に圧電センサを一体的に
組込んで弁全体を小形化するとともに、良好な応答性を
得ることにある。

°発明の構成 ［ｙ、題を解決するための手段］ 本発明はこの目的に鑑み、弁体により開閉される一次側
通路と二次側通路とのうち少なくとも一方の通路に、同
通路内の流体圧力を受ける圧電素子を組込み、同通路内
の圧力変化に伴う圧電素子の電圧変化を検出する検出回
路を設けたものである。

又、本発明はソレノイドにより弁体を作動して一次側通
路と二次側通路とを開閉する電磁弁において、二次側通
路の流体圧力を受ける圧電素子を組込み、閉弁時に前記
ソレノイドのコイルに印加した電圧と圧電素子に生じる
電圧とにより閉弁出力を取り出す回路と、開弁時に同コ
イルの電圧と圧電素子に生じる電圧とにより開弁出力を
取り出す回路とからなる検出回路を設けたものである。

［作用］ 本発明においては、弁体の開閉に伴う流体圧力の変化を
圧電素子により検知してその電圧変化を検出することに
より、弁の作動状態を確認することができる。又、電磁
弁の場合、コイルの電圧と圧電素子の電圧とから取り出
した弁動作出力を監視することにより、弁が正常に動作
をしているか否かを判定することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。

第１図に示すように、電磁弁１は弁本体２とそれに取着
されたソレノイド３とからなり、弁本体２内において一
次側通路４と二次側通路５とが弁室６に連通ずるように
なっている。弁室６内には弁座７が形成され、ソレノイ
ド３のプランジャ８に嵌着された弁体９が弁室６内でこ
の弁座７に対しスプリング１０の弾性力により圧接され
て一次側通路４と二次側通路５とがこの弁体９により互
いに閉じられている。そして、ソレノイド３のコイル１
１に通電されると、プランジャ８がスプリング１０の弾
性力に抗して吸引され、プランジャ８の弁体９が弁座７
から離れて一次側通路４と二次側通路５とが弁室６を介
して連通される。

第２〜４図に示すように、前記弁本体２には圧電センサ
組立体１２のハウジング１３が螺着されて電磁弁１に圧
電センナ組立体１２が一体的に組込まれている。このハ
ウジング１３の内端部には金属製の薄い基盤１４が嵌着
され、この基盤１４は受圧孔１５を通じて二次側通路５
に面し、二次側通路５とハウジング１３内とを遮断して
いる。

ハウジング１３内において基盤１４には圧電素子１６が
貼着されている。

第５．６図に示すように、前記ソレノイド３のコイル１
１及び圧電素子１６はコントローラ１７に対し３本のリ
ード線１８．１９．２０により接続されている。コイル
１１の両端にはリード線１８．１９が接続され、リード
線１８はスイッチ２１を介して直流電源に接続されてい
る。圧電素子１６の両端にはコイル１１と共通なリード
線１９とリード線２０とが接続され、リード線２０はコ
ント０−ラ１７内の検出回路２２に接続されている。

すなわち、リード線２０は第１のオペアンプ２３の非反
転入力端子に接続され、同オペアンプ２３の出力端子は
第１のシュミット回路２４を介して第１のアンド回路２
５に接続されている。又、第１のオペアンプ２３の出力
端子は第２のオペアンプ２６の反転入力端子に接続され
、同オペアンプ２６の出力端子は第２のシュミット回路
２７を介して第２のアンド回路２８に接続されている。

一方、第３のシュミット回路２９には直流電源がスイッ
チ２１を介して接続され、同シュミット回路２９の出力
端子は第１のアンド回路２５に接続されているとともに
、第２のアンド回路２８にノット回路３０゛を介して接
続されている。両アンド回路２５．２８はラッチ回路３
１に接続されている。

さて、スイッチ２１をオンにすると、ソレノイド３のコ
イル１１に第７図（イ）に示すような電圧が印加される
。そのため、プランジャ８がスプリング１０の弾性力に
抗して吸引され、弁体９が開いて流体が一次側通路４か
ら弁室６を経て二次側通路５に流れる。二次側通路５の
圧力が［昇すると、受圧孔１５を通して基盤１４が加圧
される。

このとき、基盤１４の変形が短時間に生じるため、圧電
素子１６はプラスの電圧を発生して第７図（ロ）に示す
ような波形を生じる。この出力波形は第１のオペアンプ
２３により増幅後、第１のシュミット回路２４により第
７図（ハ）に示すようにパルス化されて第１のアンド回
路２５に入力される。コイル１１への電圧印加信号は第
３のシュミット回路２９によりパルス化されて第１のア
ンド回路２５に入力される。第１のアンド回路２５は両
人力信号により第７図（ホ）に示すように出力し、その
出力信号はラッチ回路３１に入力される。

コイル１１への電圧印加信号は第３のシュミット回路２
９によりパルス化された後、ノット回路３０にも入力さ
れるため、第２のアンド回路２８にはコイル１１への電
圧印加信号が入力されず、第２のアンド回路２８は出力
されない。従って、第１のアンド回路２５からの出力信
号のみによりラッチ回路３１がセットされ、このラッチ
回路３１は第７図（ト）に示すように増幅器３２を介し
て閉弁出力を発生する。

又、スイッチ２１をオフにすると、コイル１１への印加
電圧がなくなる。そのため、プランジャ８への吸引力が
なくなって弁体９がスプリング１０の弾性力により閉じ
られ、−次側通路４と二次側通路５とが遮断される。二
次側通路５の圧力が減少すると、圧電素子１６はマイナ
スの電圧を発生して第７図（ロ）に示すような波形を生
じる。

この出力波形は第１のオペアンプ２３により増幅後、第
２のオペアンプ２６により増幅及び反転され、第２のシ
ュミット回路２７により第７図（ニ）に示ずようにパル
ス化されて第２のアンド回路２８に入力される。コイル
１１への電圧印加信号がなくなると、ノット回路３０へ
の入力がなくなり、ノット回路３０からの出力信号が第
２のアンド回路２８に入力される。第２のアンド回路２
８は両人力信号により第７図（へ）に示すように出力し
、その出力信号はラッチ回路３１に入力される。

コイル１１への電圧印加信号がなくなると、第１のアン
ド回路２５への入力がなくなり、第１のアンド回路２５
は出力されない。従って、第２のアンド回路２８からの
出力信号のみによりラッチ回路３１がリセットされ、こ
のラッチ回路３１は第７図（ト）に示すように増幅器３
２を介して閉弁出力を発生する。

このようにして、コイル１１の電圧と圧電素子１６の電
圧とから取り出した弁動作出力のオン又はオフを監視す
ることにより、弁が正常に動作をしているか否かを判定
することができる。

特に本実施例においては、弁体９の開閉が正常に行われ
ると、二次側通路５内の流体圧力が変化することに鑑み
、その圧力変化を圧電素子１６の電圧変化として直接検
知しているので、応答性が良くなる。

又、圧電素子１６は電磁弁１に対し一体的に組込み易く
、スペース上の制約もなくなる。

さらに、電磁弁１が正常に動作しているか否かを判定す
るに当たって、ソレノイド３のコイル１１に電圧が印加
されているか否かを判定する従来からの検出手段に加え
、二次側通路５内の圧力変化に伴う圧電素子１６の電圧
変化も検出しているので、弁動作の判定をより一層確実
に行うことができる。

なお、本実施例では空圧用電磁弁１を例示したが、その
他の各種弁にも応用可能である。

発明の効果 本発明によれば、弁体の開閉が正常に行われると、通路
内の流体圧力が変化することに鑑み、その圧力変化を圧
電素子の電圧変化として直接検知しているので、応答性
が良くなる。又、圧電素子は弁に対し一体的に組込み易
く、スペース上の制約もなくなる。

さらに、電磁弁の場合、それが正常に動作しているか否
かを判定するに当たって、ソレノイドのコイルに電圧が
印加されているか否かを判定する従来からの検出手段に
加え、二次側通路内の圧力変化に伴う圧電素子の電圧変
化も検出しているので、弁動作の判定をより一層確実に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る電磁弁の断面図、第２図は第１
図のＸ−Ｘ線断面図、第３図は第１図のＹ−Ｙ線断面図
、第４図は電磁弁から取り外さ机た圧電センサ組立体を
示す断面図、第５図は電磁弁にコント０−ラを接続した
状態を示す使用説明図、第６図は電磁弁及びコントロー
ラの回路図、第７図は同回路の波形図である。 １・・・電磁弁、３・・・ソレノイド、４・・・−次側
通路、５・・・二次側通路、９・・・弁体、１１・・・
コイル、１２・・・圧電センサ組立体、１６・・・圧電
素子、２２・・・検出回路。 特許出願人　　　シーク−デイ　株式会社第１図 Ｘ′−１ −ｊ 第４　図　　　　図面そのａ 第５Ｆ！Ａ 第７因

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弁体（９）により開閉される一次側通路（４）と二
   次側通路（５）とのうち少なくとも一方の通路（５）に
   、同通路（５）内の流体圧力を受ける圧電素子（１６）
   を組込み、同通路（５）内の圧力変化に伴う圧電素子（
   １６）の電圧変化を検出する検出回路（２２）を設けた
   ことを特徴とする圧電センサ付き弁。 ２、ソレノイド（３）により弁体（９）を作動して一次
   側通路（４）と二次側通路（５）とを開閉する電磁弁に
   おいて、 二次側通路（５）の流体圧力を受ける圧電素子（１６）
   を組込み、 閉弁時に前記ソレノイド（３）のコイル（１１）に印加
   した電圧と圧電素子（１６）に生じる電圧とにより閉弁
   出力を取り出す回路と、開弁時に同コイル（１１）の電
   圧と圧電素子（１６）に生じる電圧とにより開弁出力を
   取り出す回路とからなる検出回路（２２）を設けたこと
   を特徴とする圧電センサ付き弁。