JPS6235179A

JPS6235179A - 流量制御装置

Info

Publication number: JPS6235179A
Application number: JP17338885A
Authority: JP
Inventors: Shozo Miyazawa; 昌三宮澤; Kazuaki Aoki; 一明青木
Original assignee: KANBAYASHI SEISAKUSHO KK
Current assignee: KANBAYASHI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1987-02-16

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）本発明は電磁開閉弁を用いた流体の流量制御装置に関す
る。

（従来の技術）従来、流体（ガス、水等）の流量制御を電気的に行う場
合、専らアナログ制御により行っている。具体的には流
路（流管）における断面積の大きさを物理的に可変する
もので、例えば流路を横切る開閉板等の開閉部材をモー
タの減速駆動力で変位させたり、或いは電磁比例制御弁
（例えば特公昭６０−２９８５２号公報参照）を用いた
装置が知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、従来の流量制御装置は、いずれもアナログ制御
のため一定の物理的変位量（ストローク）を確保しなけ
ればならなないとともに、そのための特別の装置を構成
する必要がある。したがって、装置が大型化し、しかも
複雑化する傾向にある。

また、一定の変位量を得るための駆動電力を要し、゛さ
らに正確な制御が困難となる問題がある。

（問題点を解決するための手段）本発明は以上の問題点を解決したもので、以下に示す流
量制御装置によって達成することができる。

つまり、本発明に係る流量制御装置は図面のようにガス
等の流路Ｗを開閉する電磁開閉弁２と、この電磁開閉弁
２に接続して少なくとも駆動用のパルス信号を供給する
とともに、このパルス信号の周期及び（又は）パルス幅
を可変設定できるコントローラ３を備えてなることを特
徴とする特（作用）次に、本発明の作用について説明する。

本発明に係る流量制御装置１は例えば直流駆動電力を供
給又は停止することにより流路Ｗを開閉する電磁開閉弁
２を利用する。この電磁開閉弁２に所定の周期（例えば
ｌＱｍｓｅｃ程度）及びパルス幅（例えば３ｍ５ｅｃ程
度）を有するパルス信号を供給すると、一定の時間間隔
ごとに短時間だけ電磁開閉弁２を開く作動を行う。この
結果開閉弁２を通過する流体量はパルス信号の周期が短
いほど、またパルス幅が大きいほど多（なり、反対に周
期が長いほど、またパルス幅が小さいほど少なくなる。

これによりパルス信号の周期及び（又は）パルス幅を可
変せしめることにより、流量の制御をディジタル的に行
うことができる。

（実施例）以下には本発明に係る好適な実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本発明に係る流量制御装置のブロック構成図、
第２図は同装置における電磁開閉弁の縦断側面図、第３
図は同装置のコントローラに備える周波数可変発振部の
電気的回路図、第４図は同装置における電磁開閉弁に供
給するパルス信号の波形図である。

先ず、電磁開閉弁２の構成について第２図を参照して説
明する。

電磁開閉弁２は内部に流路Ｗを有する流管１０に取付け
る。入口側流路Ｗ１は弁部２１が臨む弁室Ｅに連通ずる
。また、弁室Ｅ内には弁部２１に対向した筒状の弁座部
１１を設け、この弁座部１１から下流は出口側流路Ｗ２
となる。この出口側流路Ｗ２はガスバーナ１２内に形成
し、このバーナ１２の先端に設けた小径のノズル孔１３
に連通ずる。

一方、電磁開閉弁２は当該流管１０に取付けられる。

電磁開閉弁２は前記弁部２１と、この弁部２１を駆動す
るソレノイド部２０からなる。

ソレノイド部２０はアーマチアガイド２２を備え、この
アーマチアガイド２２は筒状のガイド部２３とこのガイ
ド部２３の下縁からラジアル方向へ延出形成した弁室形
成部２４からなり、このガイド２２によって、弁室Ｅは
密閉される。なお、弁室形成部２４と流管１０間には０
リング２５を介在させる。また、弁室形成部２４の弁室
側にはリング状の緩衝用突起２５を一体形成し、アーマ
チアが引込まれ、弁部２１が衝突した際の緩衝を行う。

アーマチアガイド２２はその弁室形成部２４に重ねた板
状の第１ヨーク２６と、カップ状に形成した第２ヨーク
２７の縁に設けたフランジ部２７ａによって挾まれ、ね
じ２８・・・によって流管１０に固定される。

また、ガイド部２３の外周部にはソレノイドコイル２９
を巻装したボビン３０を嵌め入れる。

なお、ボビン３０の後端面から後内周面に至る部分には
円筒部とリング部を一体化してなる後補助極３１を、ま
た、第１ヨーク２６の前端面からボビン３０の前内周面
に至る部分には同じく円筒部とリング部を一体化してな
る前補助極３２を介在させ、磁気回路の一部とアーマチ
アガイド２２の端部の補強を兼ねる。

他方、アーマチアガイド２２の内部にはこのガイド２２
の内径と略同じ外径を有するステンレス（磁性体）製で
形成した棒状の固定コア３３を嵌入する。固定コア３３
の後端部は小径の筒軸部３３ｂとして一体形成するとと
もに、外周面には周方向に沿った凹溝を形成し、これに
Ｏリング３５を嵌入してシーリングする。これにより固
定コア３３とアーマチアガイド２２の気密性は十分とな
る。

一方、ガイド２２の後端面部２２ａは前記筒軸部３３ｂ
と略同径の孔部３６を形成し、さらに第２ヨーク２７に
も孔部３７を形成する。よって前記筒軸部３３ｂはアー
マチアガイド２２の内部から各孔部３６．３７を通して
外部へ突出させ、第２ヨーク２７の後面に押広げてかし
めれば、ヨーク２７、アーマチアガイド２２、固定コア
３３は一体化する。

また、アーマチアガイド２２における固定コア３３の前
方にはアーマチア３８を挿入する。このアーマチア３８
はアーマチアガイド２２の内径より若干小径としたステ
ンレス（磁性体）型棒状に形成し、これによりアーマチ
アガイド２２内に摺動自在となる。アーマチア３８の前
端にはアーマチアより大径のフランジ状の弁体取付部３
９を形成する。そして、ゴム等の弾性体で形成した前記
弁部２１はその後部で当該取付部３９を把持して取付け
る。なお、弁部２１の先端は球状面に形成する。また、
弁体取付部３９と弁室形成部２４間にはコイルスプリン
グ４０を介装し、自然の状態ではスプリング４０の弾発
力により弁部２１が弁座部１１に圧接し流路Ｗを遮断し
ている。

一方、アーマチア３８の後端面と固定コア３３の前端面
はそれぞれ吸着時における対接面３８ａと３３ａになる
が固定コア３３の対接面３３ａは凹状、他方アーマチア
３８の対接面３８ａは凸状のテーパ面を夫々形成し吸着
時に相嵌合する。これにより吸着面積の実質的拡大を図
ることができる。

なお、本実施例では固定コア３３と第２ヨーク２７はア
ーマチアガイド２２を貫通して結合一体化する。従って
、従来は気密性のためにアーマチアガイド２２には孔部
等は一切形成できなかったが本構成によって高気密性も
十分維持できる。

また、ソレノイド部２０をこのような構造にすることに
より、固定コアによる軸方向への強力な吸引力を得る。

したがって、バッテリ又は電池によっても十分な弁部の
駆動を行うことができ、省電力化、さらには小型コンパ
クト化を図ることができるとともに停電時にも使用可能
となる。

次にコントローラ３の構成について説明する。

第１図のようにコントローラ３は周波数可変発振部５０
と、制御部６０とを備える。

先ず、周波数可変発振部５０は例えば第３図に示すよう
に一対のフリップフロップ５１．５２からなるパルス発
振器５３で構成できる。

この発振器５３はフリップフロップ５２の反転出力端子
るから第４図に示すパルス信号Ｓを出力し、パルス信号
Ｓの周期は抵抗Ｒ２を可変して変更できる。またパルス
幅は抵抗Ｒ１、Ｒ２、コンデンサＣ１、Ｃ２の時定数を
変えることにより変更できる。

出力端子ｄの出力信号（パルス信号）はフリップフロッ
プの能力により直接電磁開閉弁２のコイル２９に供給し
てもよいし、或いは所定の電磁開閉弁ドライブ回路を介
してコイル２９を励磁してもよい。また、抵抗Ｒ２の可
変方法は連続的に可変できる形式でもよいし、選択して
切換えることにより段階的に可変できる形式でもよい。

発振器５３において入力端子Ｋにはハイレベルを付与し
て発振し、ローレベルを付与して発振が停止する。なお
、入力端子には制御部６０に接続する。

一方、制御部６０はマイクロコンピュータ等で構成する
ことができ、例えばコントローラ３の操作パネル（不図
示）の操作入力によって流量をマニュアルで制御したり
、或いは各種センサ等と組あわせることにより各種自動
制御を行うことができる。

次に、流量制御装置１の全体的動作について説明する。

最も単純な制御例として、次の流量制御を挙げることが
できる。

今、ガスバーナ１２において弁部２１が閉じている場合
を想定する。

この場合において、ガスバーナ１２を使用する際は先ず
コントローラの例えば押釦等をマニュアルで操作しＯＮ
せしめる。これにより、前記に入力゛端子にはハイレベ
ルが付与され、さらにパルス信号Ｓが電磁開閉弁２に供
給される。パルス信号Ｓの周期（又はパルス幅）は外部
から可変できるため、例えば周期を第４図（ａ）〜（Ｃ
）に示すＴ１〜Ｔ３に変化させることができる。

電磁開閉弁２にパルス信号Ｓが供給されるとパルス信号
Ｓのパルス部分が到来したときのみ当該パルス幅Ｔｐの
時間だけコイル２９が励磁されアーマチア３８が吸引さ
れる。この結果弁部２１が開いて流路Ｗを開放する。し
たがって、周期が短いほど、またパルス幅が長いほど一
定時間当りの流量は大きくなる。

次に、ガスバーナを用いた具体的実施データを示す。

〔条件〕

（イ）供給ガス：ＬＰガス（ロ）ガス圧カニ　３００ｍＡｑ（ハ）弁座部径：　８ｍｍ（ニ）アーマチアストローク：　３ｍｍ（ホ）バーナノ
ズル穴径：　０．９　ｍｍ（へ）電磁開閉弁動作電圧：
　２４ＶＤＣ以上の条件下において、パルス信号の周期
を下記条件で可変した場合の火力の結果を示す。

〔データ〕

このように、パルス信号の周期を可変することにより火
力を“微弱火”〜“強火”まで完全にコントロールする
ことができた。

なお、実際の使用においては振動騒音が若干生ずるおそ
れがあるため、次のような振動音対策を施こしである。

先ず、振動音で一番問題となるのはアーマチア３８が固
定コア３３に当接する場合である。実施例ではアーマチ
ア３日が固定コア３３に当接する寸前に弁部２１の後端
（弾性体）が突起２５に衝突し、且つＷａ　ｔＥされる
ようにしである。

しかし、実際には周期の選定、つまり繰り返しパルスの
周波数を５０ｔｌｚ以上に設定すれば当該衝突が起こる
ことなしに振動し、振動音は著しく低減され、実用上十
分な結果を得ている。したがって、以上の理由から予め
振動音の最も少ない周波数（周期）範囲を設定し、これ
に対応してパルス幅（デユーティ比）を設定することが
できる。

以上は最も単純な制御例を挙げたが、次に例示するよう
な各種自動制御を容易に行うことができる６例えば、ガスバーナ１２によって加熱する被加熱物の温
度を一定に保つため温度センサの検知結果を制御部６０
ヘインプツトし、電磁開閉弁２をフィードバック制御し
たり、或いは、タイマ等と組合せて一定の時刻に一定の
時間ガスバーナを作動制御したりすることができるし、
さらにガス漏れセンサにより自動閉成することもできる
。

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこの
ような実施例に限定されるものではない。

例えば流体としてガスを例示したが、水、油等の任意の
流体に適用できるし、用途も例示のガスバーナをはじめ
水道用蛇口、油圧回路等各種用途に利用できる。

また、細部において、パルス信号の波形条件も任意に設
定できるし、電磁開閉弁や流管の形状、構成等も任意に
実施できる。さらにまたコントローラにおいてもセンサ
等の各種付属装置が付加された形式であってもよいし、
周波数可変発振部のみが設けられた形式であってもよい
。

（発明の効果）このように本発明に係る流量制御装置は、流体の流路を
開閉する電磁開閉弁と、当該電磁開閉弁に接続して少な
くとも駆動用のパルス信号を供給するとともに当該パル
ス信号の周期及び（又は）パルス幅を可変設定できるコ
ントローラを備えてなるため次の如き著効を得る。

■原理的に開閉機能のみをもつ同一の電磁開閉弁により
流路の開閉と、流体の流量制御を行わしめることができ
る。このため小型コンパクト化が図れ、低コストに実施
できる。

■電磁開閉弁の弁の制御はアナログ式と異なり、いわば
ディジタル的に制御するため、可動ストロークが小さく
てよく、また、パルス信号そのものが流量を可変する要
素となるため、他のメカニカル機構が不要となり構造簡
易でさらなる小型コンパクト化を図ることができる。

■ディジタル的に処理して流量制御を行えるため電子制
御がきわめて容易であり、またマイクロコンピュータに
より複雑なプログラム制御を容易に行える。

■各種用途に利用でき、汎用性、発展性に優れる。

例えばパイロット方式電磁給水弁（特願昭６０＝１４６
１４６号参照）と組合せることにより水道蛇口の制御等
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る流量制御装置のブロック構成図、
第２図は同装置における電磁開閉弁の縦断側面図、第３
図は同装置のコントローラに備える周波数可変発振部の
電気的回路図、第４図は同装置における電磁開閉弁に供
給するパルス信号の、波形図。尚図面中、１・・・流量制御装置、２・・・電磁開閉弁、　３・・・コントローラ、Ｗ・・
・流路。

Claims

【特許請求の範囲】

１．流体の流路を開閉する電磁開閉弁と、当該電磁開閉
弁に接続して少なくとも駆動用のパルス信号を供給する
とともに当該パルス信号の周期及び（又は）パルス幅を
可変設定できるコントローラを備えてなる流量制御装置
。