(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体作動式の常開弁および常閉弁と、前記常開弁に対する作動流体の供給制御を行う第１の電磁弁と、前記常閉弁に対する作動流体の供給制御を行う第２の電磁弁とを有し、流路切り換えのために前記常開弁を閉じた後に前記常閉弁を開ける流体作動弁の切り換え方法において、
前記常開弁が開位置から閉位置に到る動作期間内の時点で、前記第２の電磁弁に通電するための接点をオンにすることを特徴とする流体作動弁の切り換え方法。
【請求項２】
請求項１において、前記常開弁が完全に閉じる時点から前記常閉弁の開き動作が開始する時点までの流路閉鎖時間幅が予め設定した目標時間幅以下となるように、前記第２の電磁弁に通電するための接点をオンにする時点を定めることを特徴とする流体作動弁の切り換え方法。
【請求項３】
請求項２において、前記常開弁に対する作動流体の供給条件を制御して、当該常開弁の動作速度を調整することを特徴とする流体作動弁の切り換え方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体作動式の常開弁が配置された流体流路を常閉弁が配置された流体流路に切り換えるための動作を高速で行うことの可能な流体作動弁の切り換え方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
質量法による質量流量の精密計測等の場合、測定対象の気体、液体等の流体の流路を切り換えるための機構としては、その切り換え動作の確実性、切り換え時の流路の気密性、動作速度等の点から空圧弁が使用されることが多い。詳細に説明すると、このような質量流量計等に使用される流体流路の切り換え弁として必要とされる重要な性能として次の事項を挙げることができる。
【０００３】
（１）  流路の切り換え時に、同時に双方の出口側に流体が流れ出ることがない
こと。
【０００４】
（２）  流れている流体の流れ状態が、計測に影響を及ぼさない程度に、切り換
え時間が短いこと（例えば、１０ｍｓ以内であること）。
【０００５】
（３）  弁の動作時間が短いこと。
【０００６】
ここで、市販の空圧弁は、その駆動用の空気圧を許容最大圧力で駆動させると、動作速度を１〜３ｍｓ程度の速度で動作させることができる。しかし、空圧弁駆動用の空気（作動流体）をオン／オフするために使用されている電磁弁の動作時間は１０〜３０ｍｓ必要である。すなわち、電磁弁を駆動するための通電用の接点を閉じることによって、当該電磁弁に通電されてから実際に当該電磁弁が開き始めるまでに通常は１０〜３０ｍｓの時間が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、空圧弁の動作速度を高めても、実際の流路切り換え動作に必要な時間は１０ｍｓ以上掛かってしまうのが実情である。すなわち、一般的に利用可能な空圧弁を用いて流路を切り換える場合には、一方の流路の側の空圧弁を完全に閉鎖した時点から、他方の流路の側の空圧弁を完全に開け終わる時点までの所要時間は、これらの弁を駆動するための作動流体を供給する電磁弁の動作時間を考慮すると、１０ｍｓ以内となるように短くすることは不可能である。このため、質量流量等の精密計測における測定対象の流体の流路切り換えのために空圧弁を使用できない場合もある。
【０００８】
本発明の課題は、空圧弁等の流体作動弁を用いて流体流路の切り換えを行う流体作動弁の切り換え方法において、その切り換え動作を高速化できるようにする点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、流体作動式の常開弁および常閉弁と、前記常開弁に対する作動流体の供給制御を行う第１の電磁弁と、前記常閉弁に対する作動流体の供給制御を行う第２の電磁弁とを有し、流路切り換えのために前記常開弁を閉じた後に前記常閉弁を開ける流体作動弁の切り換え方法において、前記常開弁が開位置から閉位置に到る動作期間内の時点で、前記第２の電磁弁に通電するための接点をオンにするようにしている。
【００１０】
この方法によれば、常開弁の動作時間を利用して、常閉弁に作動流体を供給するための電磁弁を動作させている。従って、常開弁が完全に閉じた後に常閉弁駆動用の電磁弁に対して通電を開始する場合に比べて、常開弁が完全に閉じてから常閉弁が開き始めるまでの時間幅、換言すると、流路が完全に閉鎖している流路閉鎖時間幅を短くすることができる。
【００１１】
本発明において、常閉弁駆動用の電磁弁に対する通電を開始する時点は、常開弁が閉じた時点から常閉弁が開き始める時点までの流路閉鎖時間幅が予め設定した目標時間幅以下となるように、設定すればよい。例えば、質量法による質量流量の精密測定等の場合には、切り換え用の時間幅が１０ｍｓ以下となるようにすればよい。
【００１２】
ここで、電磁弁に対する通電開始の時点を、常開弁の動作期間中に設定できない場合には、常開弁に対する作動流体の供給条件を制御して、当該常開弁の動作速度を調整すればよい。例えば、動作速度を遅くして、動作期間を長くすればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の方法を適用した空圧弁の高速切り換え装置を説明する。本例の切り換え装置は、例えば、質量法による質量流量の精密計測を行う場合に、測定対象の流体の流路を切り換えるための使用することができる。
【００１４】
図１（Ａ）には本例の高速切り換え装置の全体構成を示してあり、図１（Ｂ）には空圧弁の開閉動作のタイミングチャートを示してある。高速切り換え装置１は、空圧弁である常開弁ＡＶ１と、同じく空圧弁である常閉弁ＡＶ２とを備えている。測定対象の流体が流れる流体流路４は、二股に分岐しており、その一方の分岐流路５には常開弁ＡＶ１が配置され、他方の分岐流路６には常閉弁ＡＶ２が配置されている。従って、流体は、通常は、流路４から常開弁ＡＶ１の側の分岐流路５を経由して下流側に流れている。
【００１５】
常開弁ＡＶ１および常閉弁ＡＶ２には、作動流体源である空気供給源１０から供給路７、８を介して、それぞれ空気圧を供給可能となっている。これらの供給路７、８には、それぞれ、弁制御用の電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２が配置されている。これらの電磁弁ＳＶ１、ＳＶ２は、接点Ｓ１および接点Ｓ２を介して、電源１３から駆動電流が供給されるようになっている。
【００１６】
ここで、上記の常開弁ＡＶ１および常閉弁ＡＶ２には、それぞれの弁動作状態を検出するために、各弁体の移動位置を検出可能な位置センサ１１、１２が取付けられている。これらの位置センサ１１、１２は、各弁体の移動位置に対応した直流電圧１１Ｓ、１２Ｓを出力可能となっている。これの検出信号１１Ｓ、１２Ｓは、それぞれ比較回路１３、１４に供給されて、これらの比較回路１３、１４において、各弁ＡＶ１、ＡＶ２の動作位置が判別される。すなわち、常開弁ＡＶ１の閉じ動作開始時点Ｔ０、その閉じ動作終了時点（完全に閉じた時点）Ｔ２が検出され、常閉弁ＡＶ２の開き動作開始時点Ｔ３、開き動作終了時点（完全に開いた時点）Ｔ４が判別される。
【００１７】
これらの判別結果は、制御回路１５に供給される。制御回路１５では、このらの判別結果に基づき、流路閉鎖時間幅ｔ１（時点Ｔ２から時点Ｔ３までの時間幅）および常閉弁ＡＶ２の動作時間幅ｔ２（時点Ｔ３から時点Ｔ４までの時間幅）を算出し、この算出結果を表示器１８に表示する。この制御回路１５に対しては、操作部１７から、常閉弁ＡＶ２を駆動するための電磁弁ＳＶ２に対する通電開始時点Ｔ１を入力可能となっている。制御回路１５では、入力された時点Ｔ１に対応する電圧値を、電圧比較器１６の基準電圧として設定する。
【００１８】
電圧比較器１６には、常開弁ＡＶ１の動作位置を表すセンサ出力１１Ｓが供給されている。センサ出力１１Ｓの電圧値が、基準電圧に一致すると、他方の常閉弁駆動用の電磁弁ＳＶ２の接点Ｓ２をオンするための駆動信号を出力する。
【００１９】
図２は切り換え装置１の動作を示すタイミングチャートである。この図に示すように、常開弁ＡＶ１、常閉弁ＡＶ２に取付けた位置センサ１１、１２の検出信号１１Ｓ、１２Ｓは、それぞれの弁の動作に対応した電圧信号となって現れる。比較器１３においては、検出信号１１Ｓを高低の２つの参照基準電圧と比較することにより、常開弁ＡＶ１の閉じ動作開始時点Ｔ０でオンからオフに立ち下がる信号ＯＰＮ１、および常開弁ＡＶ１の閉じ動作終了時点Ｔ２でオフからオンに立ち上がる信号ＣＬＳ１を生成して、制御回路１５に出力する。また、比較器１４では、検出信号１２Ｓを高低の２つの参照基準電圧と比較することにより、常閉弁ＡＶ２の開き動作開始時点Ｔ３でオンからオフに立ち下がる信号ＣＬＳ２、および常閉弁ＡＶ２の開き動作終了時点Ｔ４でオフからオンに立ち上がる信号ＯＰＮ２を生成して、制御回路１５に出力する。
【００２０】
制御回路１５では、信号ＣＬＳ２および信号ＯＰＮ２に基づき、常閉弁ＡＶ２の開弁動作時間幅ｔ２を表すパルス信号Ｔ（３−４）を求める。また、信号ＣＬＳ１、ＣＬＳ２に基づき、流路閉鎖時間幅ｔ１を表すパルス信号Ｔ（２−３）を求める。求まった時間幅ｔ２、ｔ１は、表示器１８に表示される。操作者は、この表示内容に基づき、接点Ｓ２をオンに切り換える時点Ｔ１を決定して、操作部１７からその値を入力する。入力値は、制御回路１５において、その時点Ｔ１に対応する電圧値に変換されて、この電圧値が電圧比較回路１６における参照基準電圧値として設定される。
【００２１】
この結果、流路切り換え動作においては、常開弁ＡＶ１の閉じ動作が開始されると、その移動状態、すなわち、弁体の移動位置が電圧値（信号１１Ｓ）として検出され、電圧比較器１６に供給される。電圧比較器１６は、検出された常開弁の位置、すなわち電圧値が、時点Ｔ１を示す基準電圧に一致すると、接点Ｓ２駆動用の信号を出力する。これにより、時点Ｔ１において接点Ｓ２がオンして電磁弁ＳＶ２に対する通電が開始する。この時点Ｔ１を適切に設定することにより、常開弁ＡＶ１の閉じた時点Ｔ２から常閉弁ＡＶ２が開き始める時点Ｔ３までの所要時間を目標時間幅以下の値に設定できる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流体作動弁の切り換え方法においては、常開弁が開位置から閉位置に到る動作期間内の時点で、常閉弁駆動用の電磁弁に通電するための接点をオンしている。従って、本発明の方法によれば、常開弁の動作時間を利用して、常閉弁に作動流体を供給するための電磁弁を動作させることができるので、常開弁が完全に閉じた後に常閉弁駆動用の電磁弁に対して通電を開始する場合に比べて、常開弁が完全に閉じてから常開弁が開き始めるまでの時間幅、換言すると、流路の閉鎖時間幅を短くできる。よって、弁の動作速度を高めることなく、流路の切り換え動作時間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）には本例の高速切り換え装置の全体構成を示す概略構成図、（Ｂ）は弁の開閉動作を示すタイミングチャートである。
【図２】図１の装置の各部分の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１    流路切り換え制御装置
ＡＶ１  常開弁
ＡＶ２  常閉弁
ＳＶ１  電磁弁
ＳＶ２  電磁弁
Ｓ１    接点
Ｓ２    接点
１３，１４  比較回路
１５  制御回路
１６  ドライバ
１７  操作部
Ｔ０  常開弁の閉じ動作開始時点
Ｔ１  接点Ｓ２のオン時点
Ｔ２  常開弁の閉じ動作終了時点
Ｔ３  常閉弁の開き動作開始時点
Ｔ４  常閉弁の開き動作終了時点
ｔ１  流路閉鎖時間幅
ｔ２  常閉弁の開き動作時間幅
【図１】
0003742709.tif 000002
【図２】
0003742709.tif 000003