JP2014074466A - 比例電磁弁の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弁部2とソレノイド部3を備える比例電磁弁1の制御方法において、比例電磁弁1は、第1ポート22に加圧する正方向加圧時にコイル31に供給する印加電流値と制御流量がリニアな関係となる正方向加圧時流量特性と、第2ポート23に加圧する逆方向加圧時にコイル31に供給する印加電流値と制御流量がリニアな関係となる逆方向加圧時流量特性を有し、正方向加圧時流量特性と逆方向加圧時流量特性に同一の設定流量を当てはめることにより求めた正方向加圧時と逆方向加圧時の印加電流値を加圧するポートに応じて変更し、電流をコイル31に供給する。
【選択図】図1
Description
(1)第1ポートと第2ポートを連通させる弁座に弁体を当接又は離間させることにより流量制御を行う弁部と、コイルに供給される電流の印加電流値に応じて前記弁部に駆動力を与えるソレノイド部を備える比例電磁弁の制御方法において、前記比例制御弁が、第1筒と、第2筒と、前記第1筒と前記第2筒を接続するバイパス配管を備え、前記第1筒の流体と前記第2筒の流体を前記バイパス配管を介して相互に流す装置に対して、前記バイパス配管上に取り付けられ、前記第1ポートから前記第2ポートへ流体を流す正方向加圧時に前記印加電流値と前記第2ポートから出力される流体の制御流量がリニアな関係となる正方向加圧時流量特性と、前記第2ポートから前記第1ポートへ流体を流す逆方向加圧時に前記印加電流値と前記第1ポートから出力される流体の制御流量がリニアな関係となる逆方向加圧時流量特性を有しており、前記正方向加圧時流量特性と前記逆方向加圧時流量特性に同一の設定流量を当てはめることにより、前記正方向加圧時の印加電流値と、前記逆方向加圧時の印加電流値をそれぞれ求め、前記第1筒から前記第2筒へ流体を供給する場合には、前記正方向加圧時の印加電流値で電流を前記コイルに供給し、前記第2吸着筒から前記第1吸着筒へ流体を供給する場合には、前記逆方向加圧時の印加電流値で電流を前記コイルに供給する。
(比例電磁弁の構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る比例電磁弁の制御方法に使用される比例電磁弁1の断面図である。比例電磁弁1は、ソレノイド部3の第2固定鉄心39を弁部2の弁ボディ21に螺合させることにより、弁部2とソレノイド部3が連結されている。弁部2は、第1ポート22と第2ポート23を連通させる弁座26に弁体36を当接又は離間させることにより流量制御を行うよう構成されている。一方、ソレノイド部3は、コイル31に供給される電流の印加電流値に応じて可動鉄心35に吸引力が作用し、弁部2に駆動力を与える構造になっている。
上記比例電磁弁1は、通常時(コイル31に通電していない状態)には、スプリング43によって可動鉄心35が下方へ付勢されているので、可動鉄心35の下端に嵌入されている弁体36が弁座26に当接している。そのため、第1ポート22と第2ポート23の間が遮断されて、弁閉状態となる。
本実施形態の比例電磁弁1は、第1ポート22から第2ポート23へ流体を流す正方向加圧時(図1の黒矢印参照)の印加電流値と制御流量との関係(正方向加圧時流量特性)と、第2ポート23から第1ポート22へ流体を流す逆方向加圧時(図1の白抜き矢印参照)の印加電流値と制御流量との関係(逆方向加圧時流量特性)が、共に、リニア性を有している。
ここで、発明者らは、比例電磁弁1について正方向加圧時と逆方向加圧時の流量特性を検証する試験を行った。その試験で使用した試験回路を、図3に示す。
図8は、図1に示す比例電磁弁1が適用される酸素製造装置61の概略構成を示す図である。酸素製造装置61は、上述した比例電磁弁1を均圧弁122に置き換えて設置し、導通配管123とオリフィス124を省いている点が、図11に示す酸素製造装置101と異なる。比例電磁弁1は、バイパス配管121上に配設されることにより、酸素製造装置61に取り付けられる。比例電磁弁1の動作は、酸素製造装置61の制御手段46により制御される。比例電磁弁1の正方向加圧時と逆方向加圧時の流量特性は、制御手段46に記憶されている。
比例電磁弁1を取り付けられた酸素製造装置61は、従来技術と同様、第1吸着筒102内でゼオライトが吸着動作を行い、第2吸着筒103内でゼオライトが再生動作を行う第1系統と、第1吸着筒102内でゼオライトが再生動作を行い、第2吸着筒103内でゼオライトが吸着動作を行う第2系統とを繰り返し切り替えることにより、酸素タンク104に高濃度酸素を送り続け、患者の呼吸に同期してカニューラ137から患者へ高濃度酸素を送り出す。
以上説明したように、本実施形態の比例電磁弁1の制御方法では、第1ポート22から第2ポート23へ高濃度酸素を流す正方向加圧時と、第2ポート23から第1ポート22へ高濃度酸素を流す逆方向加圧時の何れも、コイル31に供給する電流の印加電流値と流体の制御流量がリニアな関係となる流量特性を有する比例電磁弁1を使用する。そして、正方向加圧時流量特性と逆方向加圧時流量特性に同一流量を当てはめることにより、第1ポート22から第2ポート23へ高濃度酸素を流す正方向加圧時の印加電流値と、第2ポート23から第1ポート22へ高濃度酸素を流す逆方向加圧時の印加電流値を求める。そして、酸素製造装置61が第1吸着筒102から第2吸着筒103へ高濃度酸素を流す場合には、正方向加圧時の印加電流値で電流をコイル31に供給する。一方、酸素製造装置61が第2吸着筒103から第1吸着筒102へ高濃度酸素を流す場合には、逆方向加圧時の印加電流値で電流をコイル31に供給する。これにより、酸素製造装置61が第1吸着筒102から第2吸着筒103へ高濃度酸素を流す場合の流量と第2吸着筒103から第1吸着筒102へ高濃度酸素を流す場合に印加電流値を変えるだけで、第1吸着筒102の高濃度酸素と第2吸着筒103の高濃度酸素をバイパス配管121を介して相互に流す流量を均一に制御できる。よって、上記比例電磁弁1の制御方法によれば、第1吸着筒102と第2吸着筒103との間で高濃度酸素を同等の流量で双方向に流すために、比例電磁弁1のバルブサイズを大きくしたり、流量を絞るオリフィスを比例電磁弁1と別に設ける必要がなく、適切なバルブサイズの比例電磁弁1を使用することができる。また、上記比例電磁弁1の制御方法によれば、比例電磁弁1が第1及び第2吸着筒102,103の間で相互に供給する流体の流量が安定するので、流量の変動を吸収するために第1及び第2吸着筒102,103の容量を大きくする必要がなく、第1及び第2吸着筒102,103をコンパクトにして酸素製造装置61のサイズを小型化できる。
続いて、本発明の第2実施形態に係る比例電磁弁の制御方法を説明する。図9は、本発明の第2実施形態に係る比例電磁弁の制御方法が適用される酸素製造装置71の概略構成を示す図である。酸素製造装置71は、バイパス配管121に、酸素濃度を検知する酸素センサ72が配設されている点のみが、第1実施形態の酸素製造装置61と相違する。
次に、本発明の第3実施形態に係る比例電磁弁の制御方法について説明する。図10は、本発明の第3実施形態に係る比例電磁弁の制御方法が適用される酸素製造装置81の概略構成を示す図である。酸素製造装置81は、バイパス配管121に、流量を測定するための流量センサ82が配設されている点のみが、第1実施形態の流量製造装置61と相違する。
2 弁部
3 ソレノイド部
22 第1ポート
23 第2ポート
26 弁座
31 コイル
36 弁体
61,71,81 酸素製造装置(装置の一例)
72 酸素センサ
73 制御手段(第1補正手段の一例)
82 流量センサ
83 制御手段(第2補正手段の一例)
102 第1吸着筒(第1筒の一例)
103 第2吸着筒(第2筒の一例)
Claims (4)
- 第1ポートと第2ポートを連通させる弁座に弁体を当接又は離間させることにより流量制御を行う弁部と、コイルに供給される電流の印加電流値に応じて前記弁部に駆動力を与えるソレノイド部を備える比例電磁弁の制御方法において、
前記比例制御弁が、
第1筒と、第2筒と、前記第1筒と前記第2筒を接続するバイパス配管を備え、前記第1筒の流体と前記第2筒の流体を前記バイパス配管を介して相互に流す装置に対して、前記バイパス配管上に取り付けられ、
前記第1ポートから前記第2ポートへ流体を流す正方向加圧時に前記印加電流値と前記第2ポートから出力される流体の制御流量がリニアな関係となる正方向加圧時流量特性と、前記第2ポートから前記第1ポートへ流体を流す逆方向加圧時に前記印加電流値と前記第1ポートから出力される流体の制御流量がリニアな関係となる逆方向加圧時流量特性を有しており、
前記正方向加圧時流量特性と前記逆方向加圧時流量特性に同一の設定流量を当てはめることにより、前記正方向加圧時の印加電流値と、前記逆方向加圧時の印加電流値をそれぞれ求め、
前記第1筒から前記第2筒へ流体を供給する場合には、前記正方向加圧時の印加電流値で電流を前記コイルに供給し、前記第2筒から前記第1筒へ流体を供給する場合には、前記逆方向加圧時の印加電流値で電流を前記コイルに供給することを特徴とする比例電磁弁の制御方法。 - 請求項1に記載する比例電磁弁の制御方法において、
前記装置が、高濃度の酸素又は窒素を製造するものであって、空気に含まれる窒素又は酸素を吸着する吸着剤が前記第1筒及び前記第2筒に入れられていることを特徴とする比例電磁弁の制御方法。 - 請求項1又は請求項2に記載する比例電磁弁の制御方法において、
前記バイパス配管上に配設され、流体の濃度を検出する濃度センサと、
前記濃度センサの測定結果に基づいて、前記正方向加圧時の印加電流値と前記逆方向加圧時の印加電流値の少なくとも一方を補正する第1補正手段を有することを特徴とする比例電磁弁の制御方法。 - 請求項1乃至請求項3の何れか一つに記載する比例電磁弁の制御方法において、
前記バイパス配管上に配設され、流量を検出する流量センサと、
前記流量センサの測定結果に基づいて、前記正方向加圧時の印加電流値と前記逆方向加圧時の印加電流値の少なくとも一方を補正する第2補正手段を有することを特徴とする比例電磁弁の制御方法。
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