JPH0450572A - 流量制御弁 - 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】 産業上の利用分野 本発明の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 従来のこの種の流量制御弁は第５図に示すようなものが
あった。

第５図において、コイルｌ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を有する弁筐対６と、前記弁筺体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７０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火室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
火室１５を連通ずる連通孔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のスブリング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１
６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と］火室１３の差圧によ
り第２のスプリング１日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。コイル■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５、シリンダ７の調節孔８が流入路４に臨み、シリン
ダ７０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小交流信号
を重畳している。（第６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
する微小交流電流がコイル電流の大きさにかかわらず一
定のため流量制御弁を動作するためコイル電流を変化す
る際も一定の微小交流電流が駆動を流に重畳されている
。このため、流量制御弁の特性や流量、さらに圧力等に
よりコイル電流を変化した際、重畳している微小交流信
号によって流量制御弁が行き過ぎたり、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決するもので、電磁力発
生手段への電流値を変化する際交流信号発注手段の振幅
または周波数の少なくとも１つを変化し流量制御弁を高
速かつ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、電磁
力発生手段と、流入路と流出路を有する弁筺体と、前記
１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駆動電
流を調節する制御手段と、流量を設定する設定手段と、
前記制御手段の出力する駆動電流に微小交流信号を重畳
する交流信号発生手段からなり、前記制御手段は前記設
定手段の信号により前記電磁力発生手段への電流値を変
化する際前記交流信号発生手段の振幅または周波数の少
なくとも１つを変化する主制御手段を備えた構成とした
ものである。

作用 以上の構成により、設定手段の信号により電磁力発生手
段への電流値を変化する際、交流信号発生手段の振幅ま
たは周波数の少なくとも１つを変化する。

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ｌとプランジャ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１ｉｉ１ｆｊ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！磁力
発生手段２１に流す電流を可変しシリンダ２のリフト量
を変え、シリンダ２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。

シリンダ２を動作するためコイル１に流す電流を変化す
る際も重畳する微小交流電流が一定であると流量制御弁
の特性や流量、さらに圧力等によリコイル電流を変化し
た際、重畳している微小交流信号によっシリンダ２が行
き過ぎたり、振動やハンチングを生しることがある。

上記の現象を防ぐ手段を以下に説明する。

設定手段２３により流量の設定値が変更されると、主制
御手段２４は設定手段２３よりこの信号を受は取り電子
力発生手段２１への電流をｉｌ１節する。

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。そのため駆動電流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。

たとえば、第３図においてコイル電流を変化した時弁体
１１の動作が遅くなかなか流量がＱｌからＱ２に変化し
ないもの（第３図（ａ）　（１）　）または、コイル電
流を変化した時すぐ弁体１１が動作するため流量がＱｌ
からＱ２になる際オーバーシュドを生じるもの（第３図
（ａ）　（２）　）等がある。

したがって、流量を変更する時に弁体１１を安定にかつ
早く動作するため、設定手段２３により流量の変更が生
じると主制御手段２４は駆動電流設定手段２５に駆動電
流の変更を要求する信号を出すとともに、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
振幅や周波数を変化するようにする。交流信号発生手段
２６の出力は駆動電流に重畳するため駆動電流設定手段
２５に入力する。

たとえば、コイル電流を１１から１２に変化した時弁体
１１の動作が遅くなかなか流量がＱｌからＱ２に変化し
ない時（第３図（ａ）　（１，）　）の場合を説明する
。

駆動電流を変化する時（第３図（ｂ）Ｔ１点）主制御手
段２４は交流信号発生手段２６に信号を出し重畳する微
小交流信号の振幅を大きくする。これにより電磁力発生
手段２１に流れる電流は大きくなり発生する電磁力によ
り弁体１１も早く動作する。電磁力発生手段２１に流れ
る電流は一時的にしかＱ２を維持する電流Ｉ２を上回ら
ないため弁体１１を早く動作しても行き過ぎることは無
い。

また、コイル電流を１１から１２に変化した時すぐ弁体
１１が動作し流量がオーバーシュドを生じる時（第３図
（ａ）　（１）　）の場合を説明する。

駆動電流を変化する時（第３図（ｃ）Ｔ１点）主制御手
段２４は交流信号発生手段２６に信号を出し重畳する微
小交流信号の振幅を小さくする。これにより電磁力発生
手段２１に流れる電流は小さくなり、発生する電磁力に
より弁体１１の動作も緩和される。

電磁力発生手段２１に流れる電流はゆるやかにしか１１
から１２に変化しないが、弁体１１の感度が高いためオ
ーバーシュドをすることなく安定に流量を変化できる。

このように主制御手段２４の信号により流量変更を行う
際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、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良い。また流量を減少する場合も同
様に微小交流信号を調節する。

また、第３図（Ｃ）に示すようにＴ１点において設定手
段２３により流量の設定値が変更されると主制御手段２
４は設定手段２３よりこの信号を受は取り、交流信号発
生手段２６の交流信号の発生を停止する。

その後Ｔ２点において駆動電流発生手段２５の電流値を
変化する。電流値が変化した後に主制御手段２４は交流
信号発生手段２６に信号を出し重畳する微小交流信号を
あめためて１２点から始まるように調節する。

これにより重畳する微小交流信号を流量変更時、−時的
に停止することにより敏感な弁については動作を安定に
し、制御アルゴリズムも簡単にする。

さらに、第２の実施例を第４図に示す。第４図（ａ）は
電流値の時間変化、第４図［有］）は電流微分の時間変
化を示す。設定手段により流量を変更する場合、または
流量検出手段２２の信号と設定手段２３の設定する流量
を合わせる場合の電磁力発生手段２１の駆動電流を調節
する方法を以下に説明する。

まず、駆動電流を減少する場合、電流微分が負で大きく
なった時点で駆動電流を減少する。（第４図（２）点） また、駆動電流を増加する場合、電流微分が正で大きく
なった時点で駆動電流を増加する。（第４図（ｙ）点） これにより、微小交流信号によりプランジャおよび弁体
は微小振動しているため、振動の加速度の大きい時点（
電流微分の絶対値が大きい点）で駆動電流を変化すると
高速に弁体を動作することができる。

さらに、感度の高い弁体を用いる場合は電流微分が零の
時点（第４図（Ｚ）点）で駆動電流を変更すると弁体は
安定に動作する。

また、上記の実施例では電磁力発生手段としてコイルと
プランジャをもちいているが、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。

さらに主制御手段２４は駆動電流を変更する際、変更す
る前の電流（第３図（ａ）　Ｉ　１　）と設定手段２３
により変更した流量を維持する電流（第３図（ａ）　１
２）の差に応じて交流信号発生手段２６の振幅または周
波数の少なくとも１つを変化し効率のより駆動を行うこ
とができる。また、流量検出手段２２により流量変更時
の現象を検出しているため、弁の追随が遅くなってくる
と微小交流信号を大きくする等して応答時間を調整する
ことができる。

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筺体と、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、前記を磁力発生手段の駆動電流を調節する
制御手段と、流量を設定する設定手段と、前記制御手段
の出力する駆動電流に微小交流信号を重畳する交流信号
発生手段からなり、前記制御手段は前記設定手段の信号
により前記電磁力発生手段への電流値を変化する際、前
記交流信号発生手段の振幅または周波数の少なくとも１
つを変化する主制御手段を備えた構成からなり、流量を
変更する時、設定手段により流量の変更が生じると交流
信号発生手段により駆動電流に重畳する交流信号の振幅
や周波数を変化するため、駆動電流に重畳する交流信号
を変化することができ、最も効率の良い交流信号を重畳
し弁体を安定に早く動作することが可能となる。

また、重畳する微小交流信号を流量変更時、時的に停止
することにより敏感な弁については動作を安定にし、制
御アルゴリズムも簡単にすることもできる。

さらに、経年変化等で弁の特性が変化しても流量検出手
段でその現象を検知し、微小交流信号発生手段の出力を
変え応答を良くすることができる。

【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図は同制御手
段の出力特性図、第４図は同第２の実施例の制御手段の
出力特性図、第５図は従来の流量制御弁の断面図、第６
図は従来の交流信号特性図である。 ｌ・・・・・・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・・・・・・弁筺体、７・
・・・・・シリンダ、９・・・・・・受圧体、１１・・
・・・・弁体、１２・・・・・・弁軸、１４・・・・・
・前圧室、１６・・・・・・連通孔、１８・・・・・・
第２のスプリング、１９・・・・・・パイロット弁、２
０・・・・・・制御手段、２１・・・・・・ｔｍ力発生
手段、２３・・・・・・設定手段、２６・・・・・・交
流信号発生手段。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 醪） （ｂ） 丁 時間 （Ｃ） 時開 第 区 第 図 区 Ｏフ 鍼 イー ｌｒｉ 区 大か 鑑 第 図 （１〕 嘗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電磁力発生手段と、流入路と流出路を有する弁筐対と、
   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駆
   動電流を調節する制御手段と、流量を設定する設定手段
   と、前記制御手段の出力する駆動電流に微小交流信号を
   重畳する交流信号発生手段からなり、前記制御手段は前
   記設定手段の信号により前記電磁力発生手段への電流値
   を変化する際前記交流信号発生手段の振幅または周波数
   の少なくとも１つを変化する主制御手段を有する流量制
   御弁。