JPH06341569A - 比例弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒステリシスが改善でき、且つ占有スペース
が縮小できる比例弁駆動装置の提供。 【構成】 比例弁駆動装置Ａは、通電量に応じた開度を
示す比例弁と直流電源回路２と比例弁コイル１との間に
配される半導体スイッチ回路３と、比例弁コイル１を流
れる平均電流を電圧値に変換して検出する比例弁電流検
出回路４と、指示値信号５１及び方形波５２を送出する
マイクロコンピュータ５と、方形波５２を三角波６１に
変換する積分回路６と、比例弁電流検出回路４の出力電
圧及び指示値信号５１を入力端子７０２、７０１に入力
する演算増幅回路７と、出力７１０と三角波６１とを比
較し、出力を半導体スイッチ回路３に送出する比較回路
８とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、比例弁を制御する比例
弁駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガス等の流体の流量を調節し
たり、二次圧を一定にする為、通電電流に対応した開度
を示す比例弁が用いられ、該比例弁は比例弁駆動手段に
より制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、比例弁１０
０は、プランジャーの摺動抵抗１０１（図５参照）の
為、比例弁電流と流量とが正確に対応せず、比例弁電流
を増加させる時はカーブ１０２となり、減少させる時は
カーブ１０３となるヒステリシス特性を示し（図６参
照）、同じ比例弁電流を流す様にしても同一のガス量が
得られないという不具合がある。

【０００４】そこで、発明者は、図７に示す様に、所定
の周期（例えば２ｍＳ；５００Ｈｚ）でトランジスタ１
０４をスイッチング（比例弁電流をオン・オフ）させる
事により比例弁電流１０５にリップルを載せ、プランジ
ャーを振動状態にする事で摺動抵抗１０１を低減してヒ
ステリシスを改善した比例弁駆動装置Ｂを試作した。

【０００５】しかし、比例弁駆動装置Ｂには、以下に示
す新たな課題が見い出された。 （ア）三角波を発生させる三角波発生回路１０７は、マ
ルチバイブレータ発振回路等であるので、ＣＲのバラツ
キや経年変化、電源電圧や温度変化により周期、振幅、
パルス幅等が変動し易く、特に周期が変動するとプラン
ジャーをヒステリシスが改善可能な振動状態にする事が
困難になる。

【０００６】（イ）三角波発生回路１０７をプリント基
板上に組み付ける必要があり、或る程度のスペースを占
有するとともに、部品代がかかる。

【０００７】本発明の目的は、ヒステリシスが改善で
き、且つ占有スペースが縮小できる比例弁駆動装置の提
供にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明は、通電量に応じた開度を示す比例弁と、直流電
源回路と比例弁コイルとの間に配される半導体スイッチ
手段と、前記比例弁コイルを流れる電流を電圧値に変換
して検出する比例弁電流検出手段と、開度指示値及び所
定周期の方形波を送出するマイクロコンピュータと、前
記方形波を三角波に変換する積分手段と、前記比例弁電
流検出手段の出力電圧及び開度指示値を入力端子に入力
する演算増幅手段と、前記演算増幅手段の出力と前記三
角波とを比較し、出力を前記半導体スイッチ手段の制御
端子に送出する比較手段とを具備する構成を採用した。

【０００９】

【作用】マイクロコンピュータが送出する所定周期の方
形波は、積分手段により三角波に変換され、該三角波は
比較手段に入力される。

【００１０】演算増幅手段は、マイクロコンピュータが
送出する開度指示値、及び比例弁電流検出手段の出力電
圧を各々増幅し、該増幅出力は比較手段に入力される。

【００１１】比較手段は、三角波と増幅出力とを比較
し、その出力を半導体スイッチ手段の制御端子に送出す
る。

【００１２】増幅出力値が三角波以上となる期間、又は
三角波が増幅出力値以上となる期間、演算増幅手段の出
力がハイレベル状態となり、半導体スイッチ手段は、該
ハイレベル状態の間、導通状態となるスイッチング動作
を行なって比例弁コイルに通電を行ない、比例弁はヒス
テリシスを起こす事無く、開度指示値に対応した比例弁
開度となる。

【００１３】

【発明の効果】所定周期の方形波はマイクロコンピュー
タにより作られているので、電源電圧や温度等が変化し
ても、周期、振幅、パルス幅等が変動せず、プランジャ
ーを、ヒステリシスが改善できる振動状態に維持する事
ができる。

【００１４】マイクロコンピュータ内で方形波を発生さ
せている為、外付けの方形波発生手段が不要となり、占
有スペースを少なくする事ができるとともに、部品代が
節約できる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図４に基づいて説
明する。比例弁駆動装置Ａは、図１及び図２に示す様
に、比例弁と、直流電源回路２と比例弁コイル１との間
に配される半導体スイッチ回路３と、平均比例弁電流を
検出する比例弁電流検出回路４と、指示値信号５１及び
方形波５２を送出するマイクロコンピュータ５と、方形
波５２を三角波６１に変換する積分回路６と、演算増幅
回路７と、比較回路８とを具備する。

【００１６】比例弁は、比例弁コイル１、バネ、弁体、
及びプランジャー等を有し、通電量に応じた開度を示
し、通過するガスの流量を所望の値にする。尚、１１は
フライホイルダイオードである。

【００１７】直流電源回路２は、交流１００ボルトを降
圧するトランス２１、二次側電圧を整流するブリッジダ
イオード２２、平滑用コンデンサ２３、及びブリーダー
抵抗２４により構成され、約４０ボルトの直流（電源リ
ップルを含む）を発生する。

【００１８】半導体スイッチ回路３は、パワートランジ
スタ３１（２ＳＡタイプ）、バイアス抵抗３２、ベース
抵抗３３、及び駆動用のトランジスタ３４（２ＳＣタイ
プ）で構成される。

【００１９】パワートランジスタ３１は、エミッタを直
流電源回路２のプラス側出力端子２５に接続し、コレク
タを比例弁コイル１の非接地側１２に接続している。

【００２０】トランジスタ３４は、エミッタが接地し、
コレクタがベース抵抗３３の一端に接続され、ベース
（半導体スイッチ回路の制御端子に相当）には比較回路
８の出力が入力される。

【００２１】比例弁電流検出回路４は、比例弁コイル１
の接地側１３と接地ライン２６との間に結線される抵抗
４１、抵抗４２、及び遅延用のコンデンサ４３とで構成
され、コンデンサ４３の両端には比例弁コイル１を流れ
る比例弁電流の平均値に対応した電圧が発生する。

【００２２】マイクロコンピュータ５は、演算により決
定した指示値信号５１を出力ポート５１０から送出し、
５００Ｈｚの方形波５２｛図３の（ａ）参照｝を出力ポ
ート５２０から送出する。

【００２３】ここで、マイクロコンピュータ５による方
形波５２の作成方法を図４のフローチャートに基づいて
説明する。ステップｓ１で、タイマＴの経過時間ｔをゼ
ロにするとともに、出力をハイレベルに維持してタイマ
Ｔをスタートさせ、ステップｓ２に進む。ステップｓ２
で、経過時間ｔ＝１ｍＳであるか否か判定し、ｔ＝１ｍ
Ｓである場合（ＹＥＳ）はステップｓ３に進む。ステッ
プｓ３で、出力をローレベルに維持し、ステップｓ４に
進む。ステップｓ４で、経過時間ｔ＝２ｍＳであるか否
か判定し、ｔ＝２ｍＳである場合（ＹＥＳ）はステップ
ｓ１に戻る。

【００２４】積分回路６は、抵抗６２とコンデンサ６３
とによりＣＲ積分回路を構成し、方形波５２を三角波６
１｛図３の（ｂ）参照｝に変換する。

【００２５】演算増幅回路７は、オペアンプ７１、コン
デンサ７２、７３、及び抵抗７４、７５により構成さ
れ、一方入力端子７０１にはマイクロコンピュータ５が
送出した指示値信号５１が入力され、他方入力端子７０
２（＝反転入力端子７１２）には比例弁電流検出回路４
の出力電圧が入力される。尚、指示値信号５１は、抵抗
７４、７５により分圧されてオペアンプ７１の非反転入
力端子７１１に入力される。

【００２６】比較回路８は、三角波６１が入力される反
転入力端子８１１及びオペアンプ７１の出力が入力され
る非反転入力端子８１２を有するコンパレータ８１、抵
抗８２、及びコンデンサ８３により構成され、三角波６
１とオペアンプ７１の出力７１０とを比較し、出力をト
ランジスタ３４のベースに送出する。

【００２７】尚、コンパレータ８１の出力はオペアンプ
７１の出力７１０の値が三角波６１以上となる期間｛図
３（ｃ）の斜線部分｝中ハイレベル状態となり、このハ
イレベル状態の間、トランジスタ３４、３１が導通状態
となって比例弁コイル１に通電が成される。

【００２８】つぎに、本実施例の比例弁駆動装置Ａの利
点を述べる。 〔あ〕５００Ｈｚの方形波５２をマイクロコンピュータ
５で作っているので、電源電圧や温度変化が生じても、
方形波５２の周期、振幅、及びパルス幅が変動しない。
この為、その比例弁のヒステリシスを最も改善できる方
形波５２の周期を維持する事ができ（本実施例では１ｍ
Ｓ、５００Ｈｚ）、ヒステリシスの改善性に優れる。

【００２９】〔い〕５００Ｈｚの方形波５２をマイクロ
コンピュータ５内で作っているので、比例弁駆動装置Ｂ
の三角波発生回路１０７が不要となる。この為、比例弁
駆動装置Ａは、三角波発生回路１０７が不要な分、占有
スペースを少なくする事ができるとともに、その分、部
品代が節約できる。

【００３０】〔う〕方形波の周期は比例弁の種類によっ
て異なり、比例弁の種類によって最適な値が異なる為、
比例弁駆動装置Ｂの三角波発生回路１０７ではＣＲ等の
部品定数を変更していた。しかし、比例弁駆動装置Ａ
は、方形波５２をマイクロコンピュータ５で作っている
ので、方形波の生成プログラムを変更するだけで所望の
周期の方形波を作る事ができ、部品定数を変更する必要
がない。

【００３１】本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施
態様を含む。 α．方形波の周波数（周期）は、比例弁の種類に応じて
１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの間で適宜、決めれば良い。

【００３２】β．三角波６１がオペアンプ７１の出力７
１０の値以上となる期間、コンパレータ８１の出力がハ
イレベル状態となり、このハイレベル状態の間、トラン
ジスタ３４、３１が導通状態となって比例弁コイル１に
通電を行なう構成であっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る比例弁駆動装置のブロ
ック図である。

【図２】その比例弁駆動装置の電気回路図である。

【図３】その比例弁駆動装置に係る波形図である。

【図４】その比例弁駆動装置が有するマイクロコンピュ
ータによる方形波の作成方法を示すフローチャートであ
る。

【図５】比例弁のプランジャーの摺動抵抗を説明する説
明図である。

【図６】比例弁のヒステリシスを示すグラフである。

【図７】試作した比例弁駆動装置の電気回路図である。

【符号の説明】

Ａ 比例弁駆動装置 １ 比例弁コイル ３ 半導体スイッチ回路（半導体スイッチ手段） ４ 比例弁電流検出回路（比例弁電流検出手段） ５ マイクロコンピュータ ６ 積分回路（積分手段） ７ 演算増幅回路（演算増幅手段） ８ 比較回路（比較手段） ５１ 指示値信号（開度指示値） ５２ 方形波 ６１ 三角波 ７０１ 一方入力端子（入力端子） ７０２ 他方入力端子（入力端子） ７１０ 出力

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電量に応じた開度を示す比例弁と、 直流電源回路と比例弁コイルとの間に配される半導体ス
   イッチ手段と、 前記比例弁コイルを流れる電流を電圧値に変換して検出
   する比例弁電流検出手段と、 開度指示値及び所定周期の方形波を送出するマイクロコ
   ンピュータと、 前記方形波を三角波に変換する積分手段と、 前記比例弁電流検出手段の出力電圧及び開度指示値を入
   力端子に入力する演算増幅手段と、 前記演算増幅手段の出力と前記三角波とを比較し、出力
   を前記半導体スイッチ手段の制御端子に送出する比較手
   段とを具備する比例弁駆動装置。