(57)【要約】【課題】圧力調整弁の出力圧に応じて、この圧力調整弁を開閉制御して所定の出力圧を取出すようにした制御装置において、とくに開弁動作と閉弁動作の差異による応答性の相違に応じて、制御要素が最適な比例定数あるいはパラメータを設定できるようにする。【解決手段】制御要素を構成する比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７がそれぞれ開弁動作および閉弁動作に応じた適正な制御をできるように、正側のパラメータと負側のパラメータとを備えており、目標値と圧力センサ１２の出力とを比較するコンパレータ１３の出力の極性を極性判別器２１によって判別し、これに応じてスイッチ１８、１９、２０を切換えて適正なパラメータの選択を行なう。【選択図】図１
2008294015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力調整弁の出力圧を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差をなくすようにフィードバック制御する制御装置において、
前記コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータを変化させるようにしたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記制御要素が比例要素を含み、該比例要素の比例定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御要素が積分要素を含み、該積分要素の積分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記制御要素が微分要素を含み、該微分要素の微分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記コンパレータおよび前記制御要素がコンピュータ上にソフトウエアによって構築され、前記コンピュータの演算出力に応じて前記圧力調整弁が制御されることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記圧力制御弁が入力圧を設定するノズルフラッパを有し、該ノズルフラッパのフラッパをムービングコイルによって変位させることによってノズルの背圧として入力圧を取出すようになされ、前記制御要素が前記ムービングコイルに印加させる電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項７】
制御対象の出力を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差を無くすようにフィードバック制御する制御装置において、
前記コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータを変化させるようにしたことを特徴とする制御装置。
【請求項８】
前記制御要素が比例要素を含み、該比例要素の比例定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記制御要素が積分要素を含み、該積分要素の積分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記制御要素が微分要素を含み、該微分要素の微分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしたことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御装置に係り、とくに制御対象の出力を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差をなくすようにフィードバック制御するようにした制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−１９７５１６号公報、特開２００５−１９７５１７号公報、特開２００６−９３５３７号公報等に開示されているように、電磁比例弁を積分要素を含む制御系によってフィードバック制御するようにした制御装置が従来より広く知られている。またこのような制御を、ディスクリート形式によって達成するのみならず、コンピュータ上にソフトウエアによって構築された制御系を用い、コンピュータの演算出力に応じて圧力制御弁を制御するようにした離散化形式の制御が用いられる傾向にある。
【０００３】
図５は従来のブースタ１０５の出力圧Ｐｏｕｔを設定するための構成の一例を示 している。ここではブースタ１０５に対して入力圧Ｐｉｎを設定するためのトランスデューサ１０６が用いられるようになっている。ブースタ１０５の出力圧Ｐｏｕｔは圧力センサ１０７によって圧力から電気信号に変換されるとともに、この圧 力センサ１０７の出力がコンパレータ１０８によって目標値と比較される。そしてこのコンパレータ１０８の出力である偏差を比例要素１１１と、積分要素１１２と、微分要素１１３とにそれぞれ加えるようにしている。これらの制御要素１１１、１１２、１１３の出力が加算器１１４で加算され、加算された制御出力がトランスデューサ１０６のコイルに印加されるようになる。
【０００４】
ここで比例要素１１１、積分要素１１２、微分要素１１３にはそれぞれ制御を行なうための比例定数あるいはパラメータが予め設定されている。すなわち従来の制御系においては、一旦設定されたパラメータは、変更することなく演算に用いられている。ところがブースタ１０５や電磁制御弁の動作においては、開弁動作と閉弁動作には特性に差があり、応答が異なる。このような開弁動作と閉弁動作の応答が異なるブースタ１０５を制御するために、応答の速い動作側に合わせて比例要素１１１、積分要素１１２、および微分要素１１３のパラメータを設定すると、応答速度の遅い逆側においては応答が遅くなる問題がある。また応答の遅い制御動作に合わせてパラメータを設定すると、逆側においてはオーバシュートを発生することになる。そこで従来は、制御の優先順位が高いものによって制御に最適化を図るようにしており、逆側での制御の動作については、必ずしも最適化が図られなかった。
【特許文献１】特開２００５−１９７５１６号公報
【特許文献２】特開２００５−１９７５１７号公報
【特許文献３】特開２００６−９３５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明の課題は、異なる制御動作、あるいは応答性に応じて、最適なパラメータを選択することができるようにした制御装置を提供することである。
【０００６】
本願発明の別の課題は、圧力調整弁の開弁動作と閉弁動作とに応じて、それぞれ最適なパラメータを設定できるようにした制御装置を提供することである。
【０００７】
本願発明のさらに別の課題は、応答速度の速い動作と応答動作の遅い動作とに応じて、それぞれ最適なパラメータを設定するようにした制御装置を提供することである。
【０００８】
本願発明のさらに別の課題は、異なる２つの制御動作の内の一方の制御動作を優先して制御の最適化を図った場合、他方の制御動作の最適化が妨げられないようにした制御装置を提供することである。
【０００９】
本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の主要な発明は、圧力調整弁の出力圧を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差をなくすようにフィードバック制御する制御装置において、
前記コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータを変化させるようにしたことを特徴とする制御装置に関するものである。
【００１１】
ここで、前記制御要素が比例要素を含み、該比例要素の比例定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしてよい。また前記制御要素が積分要素を含み、該積分要素の積分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしてよい。また前記制御要素が微分要素を含み、該微分要素の微分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしてよい。また前記コンパレータおよび前記制御要素がコンピュータ上にソフトウエアによって構築され、前記コンピュータの演算出力に応じて前記圧力調整弁が制御されてよい。また前記圧力制御弁が入力圧を設定するノズルフラッパを有し、該ノズルフラッパのフラッパをムービングコイルによって変位させることによってノズルの背圧として入力圧を取出すようになされ、前記制御要素が前記ムービングコイルに印加させる電流を制御するようにしてよい。
【００１２】
本願の別の主要な発明は、制御対象の出力を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差を無くすようにフィードバック制御する制御装置において、
前記コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータを変化させるようにしたことを特徴とする制御装置に関するものである。
【００１３】
ここで、前記制御要素が比例要素を含み、該比例要素の比例定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしてよい。また前記制御要素が積分要素を含み、該積分要素の積分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしてよい。また前記制御要素が微分要素を含み、該微分要素の微分定数を偏差の極性に応じて変化させるようにしてよい。
【発明の効果】
【００１４】
本願の主要な発明は、圧力調整弁の出力圧を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差をなくすようにフィードバック制御する制御装置において、コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータを変化させるようにしたものである。
【００１５】
従ってこのような制御装置によると、コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータが変化されることになり、このために偏差の極性に応じてそれぞれ最適なパラメータを選択して制御要素が制御動作を行なうことが可能になる。
【００１６】
本願の別の主要な発明は、制御対象の出力を取出して電気信号に変換し、コンパレータによって目標値と比較して偏差を無くすようにフィードバック制御する制御装置において、コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータを変化させるようにしたものである。
【００１７】
従ってこのような制御装置によると、コンパレータの出力として得られる偏差の極性に応じて制御要素のパラメータが変化されることになり、このために偏差の極性に応じてそれぞれ最適なパラメータを選択して制御要素が制御動作を行なうことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図１は本実施の形態に係る圧力制御弁の制御装置の全体のシステム構成を示している。ここでは、圧力調整弁を構成するブースタ１０に対して入力圧Ｐｉｎを設定するトランスデューサ１１が用いられている。このトランスデューサ１１によってブースタ１０に対して入力圧Ｐｉｎが印加されるとともに、このブースタ１０の出力Ｐｏｕｔが圧力センサ １２によって取出され、この圧力センサ１２の出力がフィードバックされてコンパレータ１３に供給されるようになっている。そしてこのコンパレータ１３の偏差が供給されるように、上記コンパレータ１３の後段には比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７が互いに並列に接続される。
【００１９】
そしてこれらの比例要素１５、積分要素１６、微分要素１７は、それぞれ偏差の極性に応じた２種類のパラメータを備えている。すなわち比例要素１５は、正側のＫＰＰと負側のＫＰＮとを備えている。積分要素１６は、正側のＫＩＰと負側のＫＩＮとを備えている。また微分要素１７は、正側のＫＤＰと負側のＫＤＮとを備えている。
【００２０】
比例要素１５の入力側にはスイッチ１８が設けられ、このスイッチ１８によって比例要素１５の２つのパラメータの内の何れかを選択するようにしている。また積分要素１６の前段にはスイッチ１９が接続され、積分要素１６の互いに異なる極性の２つのパラメータを選択するようにしている。また微分要素１７は２種類のパラメータを備えており、スイッチ２０によってその何れかを選択するようにしている。そしてスイッチ１８、１９、２０は、極性判別器２１の出力によって切換え動作が行なわれるようになっている。極性判別器２１は、上記コンパレータ１３の出力が印加される。従ってコンパレータ１３の出力に応じて、極性判別器２１で、極性に応じてスイッチ１８、１９の切換えが行なわれる。比例要素１５、積分要素１６、微分要素１７の出力は、加算器２２に供給されて加算されるようになっている。そして加算器２２の出力端子がトランスデューサ１１のコイルに接続されている。
【００２１】
従って図１に示す制御系において、ブースタ１０の出力圧Ｐｏｕｔが取出される とともに、この出力圧Ｐｏｕｔは圧力センサ１２で圧力から電気信号に変換される 。そして圧力センサ１２の出力圧がコンパレータ１３において目標値と比較される。そしてコンパレータ１３は目標値と圧力センサ１２の出力との差によって偏差を演算し、この偏差を比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７にそれぞれ印加する。ここでコンパレータ１３の出力として取出される偏差に応じて、極性判別器２１が極性を検出し、これに応じてスイッチ１８、１９、２０を切換える。すなわち偏差が正の場合には、比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７の比例定数として、ＫＰＰ、ＫＩＰ、ＫＤＰがそれぞれ選択される。これに対してコンパレータ１３の出力である偏差が負の場合には、比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７のパラメータとして、ＫＰＮ、ＫＩＮ、ＫＤＮがそれぞれ選択される。従って比例要素１５、積分要素１６、微分要素１７はそれぞれ選択されたパラメータを用いて制御動作を行ない、その出力を加算器２２で加算重畳したものがブースタ１０のトランスデューサ１１のコイルに印加される。ブースタ１０は、その開弁動作と閉弁動作の相違によって、応答性が異なる。そしてこのような応答性の差に応じて、それぞれ最適なパラメータが比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７に設定されており、応答性の要求に応じて常に適切な制御が行なわれる。これによって制御の最適化が図られる。
【００２２】
次に変形例を図２によって説明する。この変形例は、上記比例要素１５、積分要素１６、および微分要素１７の出力が入力される加算器２２の後段側に、変化率制限器２３とリミッタ２４とを直列に接続し、リミッタ２４の出力をブースタ１０のトランスデューサ１１に印加する構成を採っている。なおそれ以外の構成は上記の図１に示す構成と同様である。
【００２３】
変化率制限器２３を設けることによって、オーバシュートとアンダーシュートとがそれぞれ防止される。また変化率制限器２３によって、積分要素１６の積分時間を速くし、ブースタ１０の開弁動作あるいは閉弁動作に適切に対応することが可能になり、このブースタ１０の応答スピードにより的確に合わせることが可能になる。またリミッタ２４を設けることによって、積分要素１６による不要な積分制御の出力をキャンセルできるようになり、これによってとくに積分要素１６による制御を安定化させることが可能になる。
【００２４】
図１あるいは図２に示す制御系は、ディスクリート構成とすることが可能であるが、一般にはコンピュータ上におけるソフトウエアによって構築され、このコンピュータの演算動作として実行される。図３はこのようなコンピュータ上に構築される離散化形式の制御動作の場合における、とくに３つのスイッチ１８、１９、２０によるパラメータの切換えの動作を示している。すなわち目標値からフィードバック値を差引いた偏差が正か負かに応じて、パラメータを変更するようにしており、上記の偏差が正の場合には、比例要素１５のＫＰＰが選択され、積分要素１６のＫＩＰが選択され、微分要素１７のＫＤＰが選択される。これに対して偏差が負の場合には、比例要素１５のＫＰＮが選択され、積分要素１６のＫＩＮが選択され、微分要素１７のＫＤＮが選択される。なおこのような演算動作を行なうコンピュータの出力が加算され、ブースタ１０に対して入力圧Ｐｉｎを設定するトランスデューサ１１のコイルに印加される。
【００２５】
次に図１あるいは図２に示す制御系によって制御されかつトランスデューサ１１を備えるブースタ１０の構成について説明する。図４はこのブースタ１０の構成を示しており、このブースタ１０はベース３１と、ブースタの本体部を構成するバランスブースタ３２と、排気アダプタ３３と、入力信号発生部３４と、フォースモータ３５とを備えている。なおベース３１には供給ポート３６と出力ポート３７とが設けられ、排気アダプタ３３には排気ポート３８が設けられる。
【００２６】
上記ベース３１の供給ポート３６は通路４２からバランスブースタ３２の通路４３、排気アダプタ３３の通路４４、および入力信号発生部３４の通路４５を通して入力信号発生部３４の空間４６に接続されている。また上記ベース３１の出力ポート３７と連通する通路４８はこのベース３１の上面に臨む凹部４９に連通されている。
【００２７】
バランスブースタ３２の下部には凹部５２が形成され、この凹部５２が上記ベース３１の凹部４９と連通される。そして凹部５２内に弁体５３が配されている。弁体５３は中心孔５４の出口側の部分に設けられたシールリングから成るバルブシート５５と接触することによって閉弁動作を行なうようになっている。なお中心孔５４は供給圧が供給される通路４３に横孔５６を介して連通されている。
【００２８】
上記弁体５３は複数の縦方向に延びるロッド５７を介してバランスブースタ３２の上側の凹部５８に配された圧力板５９と連結されるようになっている。圧力板５９はその下面に突部６０を備え、この突部６０が圧力板５９の下側に配された小ダイヤフラム６１を上から押圧するようになっている。小ダイヤフラム６１は中心孔５４と凹部５８との連通を遮断している。また上記バランスブースタ３２の上下の凹部５８、５２は互いに連通路６２によって連通される。
【００２９】
次に排気アダプタ３３の構成について説明する。排気アダプタ３３内にはそのほぼ中心部を縦方向に貫通するように凹部６５が形成され、この凹部６５内に伝達ブロック６６が配される。伝達ブロック６６はその外周側に配されるばね６７によって上方に弾性的に付勢される。そして伝達ブロック６６が排気アダプタ３３の上面に取付けられたダイヤフラム６８の下面を受けるようになっている。
【００３０】
これに対して伝達ブロック６６の下面にはプレート６９が取付けられ、このプレート６９の中心部に形成された筒状ボス７０が伝達ブロック６６の中心孔７１に嵌着されている。なおプレート６９は伝達ブロック６６の中心部を貫通する皿ビス７５によってこの伝達ブロック６６の下面に固着される。そしてプレート６９の中心孔７１はこの伝達ブロック６６の排気孔７２に連通される。またプレート６９と伝達ブロック６６の下面との間には補助ダイヤフラム７３が配される。また補助ダイヤフラム７３にはその中心部に連通孔７４が形成され、この連通孔７４に上記プレート６９の筒状ボス７０が挿入されている。
【００３１】
次に入力信号発生部の構成について説明すると、入力信号発生部３４を構成するブロックには側面に開放された断面が円形の凹部８０が形成され、この凹部８０にはノズル８１の基部８２が嵌着されている。なおノズル８１はこのブロックにばね８３に抗してねじ込まれている。そして基部８２の外周面に形成された一対の周溝に装着されたＯリング８４、８５によって凹部８０がシールされている。
【００３２】
上記ノズル８１の先端部に開放される中心孔８６は基部８２の横孔８７と連通されるとともに、入力信号発生部３４のブロックの通路８８を通してこのブロックの下面の凹部８９に連通される。
【００３３】
フォースモータ３５には、上記ノズル８１の先端部と対向するようにフラッパ９２が配される。フラッパ９２はその外周側に開口９３が形成され、これによってその両面の圧力を等しくしている。フラッパ９２はムービングコイル９４を巻装したボビン９５を備えている。そしてヨーク９６とセンタコア９７とマグネット９８とによって磁気回路が形成され、とくにヨーク９６とセンタコア９７とのエアギャップの部分にムービングコイル９４が配され、このムービングコイル９４に電流を通ずることによって、フラッパ９２を軸線方向に移動させるようにしている。
【００３４】
次に以上のような構成になるこの圧力調整装置の初期調整の動作を説明する。入力信号発生部３４のノズル８１をねじ込み調整し、このノズル８１の先端部とフラッパ９２との間のギャップ調整を行なう。このときのギャップは、ノズル８１の背圧であって凹部８９に生ずる圧力であり、ダイヤフラム６８の上面に加わる入力圧が所定の値となるように調整する。
【００３５】
例えばこの圧力調整装置をｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇのためのパッドに対する圧力調整装置として使用する場合には、出力ポート３７を通してパッドに加えられる圧力が、パッドの重量をキャンセルするような圧力に調整される。このような初期調整が出荷時の０点調整になる。なお出荷時の圧力調整が必ずしもパッドの自重をキャンセルする値でなくてもよく、目的に応じて種々の値が設定可能である。
【００３６】
次に通常の圧力調整の動作を説明する。フォースモータ３５のムービングコイル９４に電流を通ずると、スピーカのボイスコイルの原理と同様の原理によって、ボビン９５が軸線方向の力を受ける。従ってこれにより、ノズル８１の先端部に対するフラッパ９２の距離を調整できる。フラッパ９２のノズル８１に対するギャップを調整することによって、供給圧が印加されているノズル８１の背圧が変化する。背圧は中心孔８６、横孔８７、通路８８、および凹部８９を通してダイヤフラム６８の上面に入力圧あるいは信号圧Ｐｉｎとして印加される。
【００３７】
ここでノズル８１に対してフラッパ９２を近づけるようにムービングコイル９４に電流を通ずると、ノズル８１の背圧であってダイヤフラム６８の上面に加わる圧力が上昇する。従って伝達ブロック６６がダイヤフラム６８によって下方へ押され、ばね６７に抗して下方へ移動する。従ってこの伝達ブロック６６の下部のプレート６９が圧力板５９を下方へ押圧する。従って圧力板５９とロッド５７を介して連結されている下側の弁体５３が下方へ移動し、この弁体５３がバルブシート５５から離間する。
【００３８】
このようにして弁体５３が開かれると、供給ポート３６から通路４２、４３、横孔５６、および中心孔５４を通して凹部５２に供給圧が印加され、この供給圧がさらに連通路６２を通して上側の凹部５８に供給される。従って伝達ブロック６６の下側の補助ダイヤフラム７３に対してその下面に作用する上方への力が増加する。そしてやがて上側のダイヤフラム６８に加わる入力圧による下方への力と上記の補助ダイヤフラム７３に加わる上方への力とがバランスする位置で、弁体５３がバルブシート５４に接触して閉じることになり、ここで供給圧が遮断される。
【００３９】
上記のダイヤフラム６８の上面に作用する入力圧が増加することによる圧力調整動作は、基本的に伝達ブロック６６が下方に移動する動作であって、バランスブースタ３２の圧力板５９の上面をプレート６９が押す動作である。従ってこの動作の際にはプレート６９の筒状ボス７０の中心孔７１が圧力板５９の上面で閉じられており、排気動作が行なわれない。従ってこの圧力調整の動作時には排気ポート３８を通して真空ポンプ側へ空気が流れることはない。
【００４０】
次に減圧動作を説明する。フォースモータ３５のコイル９４に逆方向の電流を通じ、これによってフラッパ９２をノズル８１の先端部から離間させると、このノズル８１の背圧が低下する。従って凹部８９に生ずる入力圧であってダイヤフラム６８の上面に加わる圧力が低下する。従って伝達ブロック６６はばね６７によって上方に移動される。ところが下側の弁体５３がバルブシート５５に着座しており、それ以上に上方へ移動できないために圧力板５９も上方に移動できず、伝達ブロック６６の下面のプレート６９の筒状ボス７０が圧力板５９の上面から離間する。
【００４１】
従って互いに連通路６２によって連通されているバランスブースタ３２の上下の凹部５８、５２内の空気が上記プレート６９の筒状ボス７０の中心孔７１および排気孔７２から凹部６５を通って排気ポート３８側に流れ、排気動作が行なわれる。すると凹部５８内の圧力であって補助ダイヤフラム７３に対して下側から印加される圧力が低下するために、上側のダイヤフラム６８に加わる上方からの圧力と補助ダイヤフラム７３に下方から印加される圧力とがバランスした状態で、再び力が釣合うようになり、このときにプレート６９の筒状ボス７０の中心孔７１が圧力板５９によって閉塞されて排気動作を停止する。
【００４２】
このように図４に示すブースタは、入力圧Ｐｉｎを受けるダイヤフラム６８と、出力圧Ｐｏｕｔを受ける補助ダイヤフラム７３とを備えており、伝達ブロック６６ および圧力プレート６９によって対向する力に変換される。Ｐｉｎ＞Ｐｏｕｔの場合 には、弁体５３がバルブシート５５から離間してバランスブースタ３２が開放されて供給圧Ｐｓが印加され、これによって出力圧Ｐｏｕｔが上昇される。一方Ｐｉｎ＜Ｐｏｕｔの場合には、排気アダプタ３３の筒状ボス７０が圧力板５９から離れて中 心孔７１が開かれ、これによって排気ポート３８を通して排気されることになり、これによって出力圧Ｐｏｕｔが下降される。何れの場合においても、Ｐｏｕｔ＝Ｋ・Ｐｉｎの状態で、入出力がバランスされるようになる。なおここで比例定数Ｋとして、１〜４倍程度の値が任意に選択されるように設定される。
【００４３】
このように本実施の形態の圧力調整装置は、ムービングコイル型のフォースモータ３５を有する入力信号発生部３４、真空ポンプあるいは真空圧力と接続される排気アダプタ３３、流量増幅を行なうバランスブースタ３２から構成され、これらによって連成型電空レギュレータを構成したものである。
【００４４】
ここでフォースモータ３５と連動する圧力信号発生部３４で発生する入力信号によって、排気アダプタ３３への入力信号圧Ｐｉｎが決定される。排気アダプタ３３には排気ポート３８を通して負圧供給圧力（真空圧）が接続され、この圧力が常にバランス状態にある。また排気アダプタ３３には減算スプリングを構成するばね６７が内蔵され、そのばね力と負圧出力による力とがバランスされており、入力圧Ｐｉｎが０の状態で、最大の負圧が出力される。この状態で排気アダプタ３３はバランス状態である。このような状態から入力圧Ｐｉｎが上昇すると、バランスが崩れて新たなバランス状態になるので出力圧Ｐｏｕｔが上昇する。
【００４５】
いま上側のダイヤフラム６８の有効面積をＳ１とし、伝達ブロック６６の下側
の補助ダイヤフラム７３の有効面積をＳ２とし、減算スプリングを構成するばね ６７のばね力をＦとすると、入力圧Ｐｉｎと出力圧Ｐｏｕｔとは力平衡原理に基いて 次の式が成立する。
【００４６】
Ｐｉｎ・Ｓ１−Ｆ＝Ｐｏｕｔ・Ｓ２
ここで上下のダイヤフラム６８、７３の面積を等しくし、Ｓ１＝Ｓ２とすると、真空ポンプの圧力変動が出力ノイズとならず、排気ポート３８と接続される負圧供給圧力（真空圧）の影響を受けなくなる。またＳ１＝Ｓ２とすることによって、上記の式は次のようになる。
【００４７】
Ｐｏｕｔ＝Ｐｉｎ−Ｆ／Ｓ２
この状態では出力側のバルブシート５５および排気側のバルブシートを構成する筒状ボス７０の中心孔７１が何れも遮断状態にあり、真空ポンプと出力圧とは互いに独立の状態になる。
【００４８】
このような圧力調整装置によれば、上述の如く上下のダイヤフラム６８、７３の面積を等しくすることによって、真空ポンプの圧力変動の影響を受けず、出力ノイズが減少する。また真空ポンプと出力ポート３７とは、減圧動作時以外は常に排気通路が閉じて遮断されているために、従来の装置における絞りに相当する固定抵抗が不要になり、圧力降下を高速で行なうことが出来、圧力降下のための時間が短縮される。また真空ポンプは減圧動作時のみしか負荷が加わらないために、真空ポンプの負荷を最小限にしてそのトラブルの発生を防止することが可能になる。
【００４９】
さらに図４に示す構成によれば、圧力板５９の下面の突部６０が小ダイヤフラム６１を押すようになっており、この小ダイヤフラム６１の有効面積をバルブシート５５の有効面積と等しくすることによって、横孔５６から中心孔５４を通して上方に働く力と下方に働く力とが互いにバランスする。従って供給圧の影響を受けなくなり、供給圧が出力圧に対してノイズとならない。
【００５０】
以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願に含まれる発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば図１あるいは図２に示す制御系によって制御されるブースタ１０の構成については、必ずしも上記実施の形態のものに限定れることなく、その他各種の圧力調整弁に広く適用可能である。また本願発明は、圧力以外の変位や温度等の他の物理量の制御に適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本願発明は、レーザ加工機のアシストガスの供給のための圧力調整弁の制御や、救急車用呼吸器のガスの制御弁の制御、プレス機械のバランス圧力制御のための制御弁の制御等に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本願発明の一実施の形態に係る制御系を示すブロック図である。
【図２】変形例に係る構成を示すブロック図である。
【図３】制御系をコンピュータ上に離散化形式で構築した場合における制御動作を示すフローチャートである。
【図４】トランスデューサを備えるブースタの構成を示す縦断面図である。
【図５】従来の圧力調整弁の制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ブースタ
１１  トランスデューサ
１２  圧力センサ
１３  コンパレータ
１５  比例要素
１６  積分要素
１７  微分要素
１８、１９、２０  スイッチ
２１  極性判別器
２２  加算器
２３  変化率制限器
２４  リミッタ
３１  ベース
３２  バランスブースタ
３３  排気アダプタ
３４  入力信号発生部
３５  フォースモータ
３６  供給ポート
３７  出力ポート
３８  排気ポート
４２〜４５  通路
４６  空間
４８  通路
４９  凹部
５２  凹部
５３  弁体
５４  中心孔
５５  バルブシート（シールリング）
５６  横孔
５７  ロッド
５８  凹部
５９  圧力板
６０  突部
６１  小ダイヤフラム
６２、６３  連通路
６５  凹部
６６  伝達ブロック
６７  ばね
６８  ダイヤフラム
６９  プレート
７０  筒状ボス
７１  中心孔
７２  排気孔
７３  補助ダイヤフラム
７４  連通孔
７５  皿ビス
８０  凹部
８１  ノズル
８２  基部
８３  ばね
８４、８５  Ｏリング
８６  中心孔
８７  横孔
８８  通路
８９  凹部
９２  フラッパ
９３  開口
９４  ムービングコイル
９５  ボビン
９６  ヨーク
９７  センタコア
９８  マグネット
１０５  ブースタ
１０６  トランスデューサ
１０７  圧力センサ
１０８  コンパレータ
１１１  比例要素
１１２  積分要素
１１３  微分要素
１１４  加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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