JPS612985A - 流量制御バルブ - 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】 （発明の技術分野〕 この発明は流量制御バルブに関し、詳しくは入力パルス
数に応答して流量を制御できるようにした新規な流量制
御バルブに関する。

〔発明の技術的背景〕

電気信号に応答して流量を制御する流量制御バルブは従
来より知られているが、従来の核種流量制御バルブの場
合、鋸歯状波と可変の基準レベルとを比較回路に加え、
鋸歯状波のレベルが基準レベルより大なる時にバルブを
開くという、所謂パルス幅変調により流量を制御するも
のが一般的であり、この為電気回路が複雑なものとなる
一方、使用できるバルブ本体の機構的な制約から、その
応答性や制御精度は必ずしも好ましものではなかった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、
パルス周波数に応答して流量を正確に制御できるように
した新規な流量制御バルブを提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

要約すれば本発明の流量制御バルブは、インボ−トから
アウトポートに至る流路のインポート側及びアウトボー
１・側にポペットにより開閉される弁座を各々設け、前
記各々の弁座を開閉する各々のポペソＩ・を各々対向す
る圧室に加えられる圧力流体の差圧によって作動させる
とともに、パルス発振器から加えられる可変周波数のパ
ルス信号に同期したタイミングで前記インポート側の圧
室に前記対応するポペットが前記対応する弁座を開く方
向に圧力を加えるとともに、所定の時間を経過したタイ
ミングで前記アウトポート側の圧室に前記対応するポペ
ットが前記対応する弁座を閉しる方向に圧力を加えるよ
うに構成されており、パルス信号の周波数を制御するこ
とにより、インボートからアウトボートに至る流量を正
確に制御できるようにしである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の１実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の好ましい実施例を示す機構図であり、
バルブ本体Ｉのインポート２とアウトボート３との間に
は流路４ａ−ｂが並列に設けられている。

そして、インボート２から流路４ａに至る弁座９ａはポ
ペット５ａで、インボート２から流路４ｂに至る弁座９
ｂはポペット５ｂで、流路４ａからアウトボー］・３に
至る弁座１２ａはボベソ］・６ａで、流路４ｂからアウ
トボー１・３に至る弁座１２ｂはポペット６ｔ＋で各々
開閉される。

そこで、ポペット５ａ−ｂをビン７で連結するとともに
、対向する圧室８ａ−ｂの差圧によりポペット５ａ　−
ｂを各々対向する圧室８ａ−ｂ内で浮遊させれば、ポペ
ット５ａが弁座９ａを閉鎖する時はポペット５ｂは弁座
９ｂを解放し、ボベソ１−５　ａが弁座９ａを解放する
時はポペット５ｂは弁座９ｂを閉鎖することになり、弁
座９ａ−ｂが同時に閉鎖されることも、同時に解放され
ることもない。

同様にボペソｔ・６　ａ−ｂをピン】Ｏで連結するとと
もに、対向する圧室１１ａ−ｂの差圧によりポペット６
ａ−ｂを各々対向する圧室１１ａ−ｂ内で浮遊させれば
、ボペソ）６ａが弁座１２ａを閉鎖する時はボベソ）６
ｂは弁座１２ｂを解放し、ボベソ）６ａが弁座１２ａを
解放する時はポペソ１−６　ｂは弁座１２ｂを閉鎖する
ことになり、弁座１２ａ−ｂが同時に閉鎖されることも
、同時に解放されることもない。

従って、圧室８ｂ及び圧室１１ａにパイロット圧を加え
、弁座９ｂ及び弁座１２ａを閉じるとともに、弁座９ａ
及び弁座１２ｂを開いた状態で、パルス信号がある極性
に反転したことに対応して圧室８ａにパイロット圧を加
えるとともに、所定の時間差を置いて圧室１１ｂにパイ
ロット圧を加えれば、弁座９ｂが開いた後弁座１２ｂが
閉じる迄の時間、流路４ｂを経由してインボート２から
アウトボート３に作動油が流れる。

又、圧室８ａ及び圧室１１ｂにパイロット圧を加えて、
弁座９ａ及び弁座１２ｂを閉じるとともに、弁座９ｂ及
び弁座１２ａを開いた状態で、パルス信号が別の極性に
反転したことに対応して圧室８ｂにパイロット圧を加え
るとともに、所定の時間差を置いて圧室１１ａにパイロ
ット圧を加えれば、弁座９ａが開いた後弁座１２ａが閉
じる迄の時間、流路４ａを経由してインボート２からア
ウトボート３に作動油が流れる。

そこで、本実施例では圧室８ａ及びＩｌｂに対するバイ
ロンＩ・圧の供給と、圧室８ｂ及び圧室１１ａに対する
パイロン］・圧の供給の切り換えを可変周波数のパルス
発振器１３が発生ずるパルスの極性反転に対応づけると
ともに、圧室８ａにパイロット圧を供給してから圧室１
１ｂにパイロンｉ・圧を供給する迄の時間差をオリフィ
スＩ４の径で設定し、圧室８ｂにパイロット圧を供給し
てから圧室１１ａにパイロット圧を供給するｊ≧の時間
差をオリフィス１５の径で設定することにより、インボ
ート２からアウトボート３に至る流量をパルス発振器】
３が発生するパルス信号の周波数によって制御できるよ
うにしている。

そこで、次ぎにパイロット圧の切り換え及び時間差の設
定をするための機構について、その構成を詳述しよう。

先ず、第１図において、バルブ本体１に固定されたビン
１６には、例えは軟鉄のように残留磁気の少ない強磁性
体で形成されたドライブピン１７の中央が揺動自在に軸
支されており、このドライブビン１７にはコイル１８ａ
−ｂが巻着されている。そして、このコイル１３ａ−ｂ
の各々の一端は、オア結線されてグランドに接続される
とともに、他の各々の一端はオア結線されてパルス発振
器１３の出力に接続されている。

尚、コイル１１３ａ−ｂは、パルス発振器］３の出力が
正の時はドライブビン１７の左端がＮ極でドライブピン
１７の右端がＳ極になるように、又、パルス発振器１３
の出力が負の時はドライブピン１７の左端がＳ極でドラ
イブピン１７の右端がＮ極になるようにドライブビン１
７に対して巻着されている。

又、図中１９ａ−ｂは各々バルブ本体１に固定されたパ
イロットバルブであり、パイロットバルブ１９ａ−ｂに
は昇降ビン２０ａ−ｂが昇降自在に挿入されており、昇
降ビン２０ａ−ｂの上端はは各々ドライブビン１７の左
端及び右端に達している。

尚、バイロン］・バルブ１９ａは圧路２］ａと圧路２２
ａの間を導通・ｆｌＩｌｆｉする為のものであり、昇降
ビン２０ａがパイロット圧に抗して球体２３ａを押し下
げると圧路２１ａと圧路２２ａの間は遮断され、パイロ
ット圧により球体２３ａが押し一トげられると圧１？８
２１ａと圧路２２ａの間は導通する。そしてパイロット
バルブ１９ａを介して加えられるパイロット圧は圧路２
２ａを介して圧室８ａに加えられるとともに、オルフィ
ス１４の径で決定される時間差を置いて圧室１１ｂに加
えられる。

又、パイロットバルブ１９ｂは圧路２１ｂと圧路２２ｂ
の間を導通・ｆｇ断する為のものであり、昇降ビン２０
ｂがパイロット圧に抗して球体２３ｂを押し下げると圧
路２１ｂと圧路２２ｂの間は遮断され、バイロフト圧に
より球体２３ｂが押し上げられると圧路２１ｂと圧路２
２ｂの間は導通ずる。そしてパイロットバルブ１９ｂを
介して加えられるバイロフト圧は圧路２２ｂを介して圧
室８ｂに加えられるとともに、オルフィス１５の径で決
定される時間差を置いて圧室１１８に加えられる。

尚、２４はパイロット圧源を示し、又、ドライブピン１
７の両端の上下には永久磁石２５ａ−ｂ・ｃ−ｄが異な
る極性を内側に向けて対峙している。

それでは、以下において第２図に示すタイミングチャー
トを参照して本実施例の動作を説明しよう。尚、第２図
において、ｔａ＋はパルス発振器１３が発生するパルス
信号、（ｂｌは流路４ｂを作動油が通過する時間Ｔ、（
ｃ１は流路４ａを作動油が通過する時間Ｔを各々示す。

先ず、初期状態でパルス発振器１３が発生しているパル
スの極性が第２図（ａｌに示すように負であったとしよ
う。

既に述べた様に、パルス発振器１３の出力が負の時はド
ライブピン１７の左端がＳ極でドライブビン１７の右端
がＮ極になっているので、ドライブビン１７はピン１６
を中心に反時針用りに回転して、その左端が永久磁石２
５ｂに、その右端が永久磁石２５Ｃに吸着されている。

従って、この初期状態では第１図にも示すように、昇降
ビン２０ａはバイロンＩ・圧に抗して球体２３ａを押し
下げるので圧路２１ａと圧路２２ａの間は遮断され、又
、球体２３ｂはパイロット圧によって押し上げられ圧路
２１ｂと圧路２２ｂとの間は導通するので、バルブ本体
１の圧室８ｂ及び圧室１１ａにパイロット圧が加えられ
ているごとになる。従って、この初期状態では、第１図
にも示す様に、ポペッ）５ａは弁座９ａを開くが、ポペ
ット６ａが弁座１２ａを閉しるので、流路４ａを経由し
てインボート２からアウトボート３には作動油は流れず
、又、ポペット６ｂは弁座１２ｂを開くが、ボベソ）５
ｂが弁座９ｂを閉しるので、流路４ｂを経由してインボ
ート２からアウトボート３にも作動油は流れない。

従って、この状態ではインボー１−２からアウトボート
３の間は遮断されていることになる。

この状態でパルス発振器１３が発生するパルスの極性が
反転して正になると、ドライブピン１７の極性も反転し
て、ドライブピン１７の左端がＮ極に、又、ドライブピ
ン１７の右端がＳ極になって、ドライブピン１７の左端
は永久磁石２５ａに、ドライブピン１７の右端は永久磁
石２５ｄに各々吸着される。

従って、昇降ピン２０ｂはパイロット圧に抗して球体２
３ｂを押し下げるので圧路２１ｂと圧路２２ｂの間は遮
断されて、圧室８ｂと圧室１１ａにはパイロット圧が加
えられなくなる。又、球体２３ｂが昇降ピン２０ｂによ
って押し下げられるのと同時に、球体２３ａはパイロッ
ト圧によって押し上げられ、圧路２１ａと圧路２２ａの
間は導通ずる。

そして圧路２１ａと圧路２２ａが導通ずることによって
圧室８ａにパイロット圧が加えられ、その後オリフィス
１４の径として設定された時間差Ｔを経過した後に圧室
１１ｂにパイロット圧が加えられる。

先ず、圧室８ａにパイロット圧が加えられることにより
弁座９ａは閉じるとともに、弁座９ｂは開く。そしてオ
リフィス１４によって設定された時間Ｔが経過するまで
は弁座１２ｂは開いているので、第２図（ｂｌに示すＴ
の時間内において流路４ｂを介してインボート２からア
ウトボー１・３に作動油が流れる。そしてこのオリフィ
ス１４によって設定された時間Ｔが経過すると圧室１１
ｂに加えられるパイロット圧によって弁座１２ｂは閉じ
るので、流路４ｂを介しての作動油の通過は終了する。

そして、以後はパルス発振器１３が発生ずるパルスの極
性が反転するまでは、ポペット５ａ及びポペット６ｂが
各々弁座９ａ及び弁座１２ｂを閉じるとともに、ポペッ
ト５ｂ及びポペット６ａが各々弁座９ｂ及び弁座１２ａ
を開く状態が継続する。

次ぎに、このようにして圧室８ａ及び圧室１１ｂにパイ
ロット圧が加えられている状態で、パルス発振器］３が
発生ずるパルスの極性が再度反転して負になると、ドラ
イブピン１７の左端がＳ極に、又、ドライブピン１７の
右端がＮ極になって、ドライブピン１７の左端は永久磁
石２５ｂに、ドライブピン１７の右端は永久磁石２５Ｃ
に各々吸着される。

従って、昇降ピン２０ａはバイロフト圧に抗して球体２
３ａを押し下げるので圧路２１ａと圧路２２ａの間は遮
断されて、圧室８ａと圧室］１ｂにはパイロット圧が加
えられなくなる。又、球体２３ａが昇降ピン２０ａによ
って押し下げられるのと同時に、球体２３ｂはパイロッ
ト圧によって押し上げられ、圧路２］ｂと圧路２２ｂの
間は導通ずる。

そして圧路２１ｂと圧路２２ｂが導通することによって
圧室８ｂにパイロット圧が加えられ、その後オリフィス
１５の径として設定された時間差′Ｆを経過した後に圧
室１１ａにパイロット圧が加えられる。

先ず、圧室８ｂにパイロット圧が加えられることにより
弁座９ｂは閉しるとともに、弁座９ａは開く。そしてオ
リフィス１５によって設定された時間１゛が経過するま
では弁座１２ａは開いているので、第２図（ｃ１に示す
Ｔの時間内において流路４ａを介してインボート２から
アウトボート３に作動油が流れる。そしてオリフィス１
５によって設定された時間Ｔが経過すると圧室１１ａに
パイロット圧が加えられることによって弁座１２ａは閉
じるので、流路４ａを介しての作動油の通過は終了する
。そして、以後はパルス発振器１３が発生するパルスの
極性が反転するまでは、ポペット５ｂ及びボベソ）６ａ
が各々弁座９ｂ及び弁座１２ａを閉じるとともに、ポペ
ット５ａ及びポペット６ｂが各々弁座９ａ及び弁座１２
ｂを開く状態が継続する。

このように本実施例では、パルス発振器１３が発生ずる
パルスの極性が負から正に反転すると第２回出）に示す
ようにオリフィス１４で設定された微少時間Ｔが経過す
る迄の間流路４ｂを介して作動油が通過するとともに、
パルス発振器１３が発生するパルスの極性が正から負に
反転すると第２図（ｃ１に示すようにオリフィス］５で
設定された微少時間Ｔが経過する迄の間流路４ａを介し
て作動油が通過する等、パルスの極性が反転する毎に微
少時間Ｔだけ作動油が通過する。

そして、１パルスあたりのインボート２からアウトボー
ト３への作動油の流量は流路４ａあるいは流路４ｂが開
通している微少時間Ｔの長さに比例して定まり、この微
少時間Ｔはオリフィス１４及びオリフィス１５の経によ
って決定される。従って、本実施例ではオリフィス１４
及びオリフィス１５の径を決定することにより、上記の
微少時間差Ｔを予め決定しておけば、インボート２から
アウトボート３に流れる作動油の１パルスあたりの量は
画一的に定まることになる。

そして単位時間（例えば１秒間）あたりのインボート２
からアウトボート３に至る作動油の流量は１パルスあた
りの作動油の流量に単位時間（例えば１秒間）あたりの
パルス数を乗じたものであるので、パルス発振器１３が
発生するパルスの周波数をパルス発振器１３の時定数に
より制御すれば、単位時間（例えば１秒間）あたりの流
量を正確に制御することができる。

尚、上記では流路４ａ・ｂを並列に設け、パルスの極性
が正から負に反転する時及び、負から正に反転する時の
双方において、作動油が吐出されるようにした例を示し
たが、流路４ａ−ｂのいづれかを省略してもパルス周波
数によって流量制御をすることは可能である。尚、この
場合はパルスの極性が正から負に反転する時あるいは負
から正に反転する時のいづれかのタイミングで作動油が
吐出されることになる。

又、上記では、ドライブビン１７をピン１６を中心に揺
動させることによって昇降ビン２０ａ・ｂを昇降させて
、パイロット圧の切り換えを行うようにした例を示した
が、ピン２Ｑａ−ｂを例えば各々独立したソレノイドで
昇降させるようにしてもよい。

又、上記では圧室８ａ又は圧室８ｂにパイロット圧が加
えられてから圧室１１ｂ又は圧室１１ａにパイロット圧
が加えられる迄の時間差Ｔをオリフィス１４及びオリフ
ィス１５の径によって設定するようにした例を示したが
、圧室８ａ又は圧室８ｂにパイロット圧が加えられてか
ら圧室１１ｂ又は圧室１１ａにパイロット圧が加えられ
る迄の時間差Ｔを正確に設定できるものである限りどの
ような手法を採用することも可能であり、例えばコンデ
ンサ等の充電時間により、電気回路的に時間差Ｔを設定
してもよい。

更に、上記ではパイロ７）バルブ１９ａ−ｂの切り換え
によって中独のパイロット圧源２４から得られるパイロ
ット圧を圧室８ａ及び圧室１１ｂ或いは圧室８ｂ及び圧
室１　］、　ａのいづれかに供給するようにした例を示
したが、パイロットバルブ１９ａ−ｂ毎に独立したパイ
ロット圧源を設けてもよく、又、圧室８ａ−ｂ及び圧室
１１ａ−ｂ毎にパイロット圧源を設け、ＣＲ等を使用し
た遅延回路によって時間差Ｔを設定するようにしてもよ
い。

更に、上記した実施例の場合、パルス発振器の周波数を
調整するのみならず、その出力電圧を調整したり、又、
オリフィスの径を調整したりする１に とによって理想的な制御特性を得ることができることは
容易に理解できよう。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、パルス周波数を制
御することにより正確な流量制御ができる。又、ポペッ
トと弁座の嵌合により作動油の漏れも確実に防止できる
ので、】パルス当たりの流量を正確なものとすることが
でき、流量のフィードバンク等の高度な制御手法を講じ
ることも不要になり、その制御手段を極めて簡略化する
ことが可能になる。

又、ポペットと弁座の嵌合により所謂反力を確実に受は
止めることができるので、反力の大きい装置の駆動手段
としても充分な機能を果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す機構図、第２図は第１
図に示す実施例の動作タイミング図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）、インポートからアウトポートに至る流路のイン
   ポート側及びアウトポート側にポペットにより開閉され
   る弁座を各々設け、 （ｂ）、前記各々の弁座を開閉する各々のポペットを各
   々対向する圧室に加えられる圧力流体の差圧によって作
   動させるとともに、 （ｃ）、可変周波数のパルス信号に同期したタイミング
   で前記インポート側の圧室に前記対応するポペットが前
   記対応する弁座を開く方向に圧力を加えるとともに、所
   定の時間を経過したタイミングで前記アウトポート側の
   圧室に前記対応するポペットが前記対応する弁座を閉じ
   る方向に圧力を加えるようにしたことを特徴とする流量
   制御バルブ。