JPH04357379A - ブレンド型給油装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流路を開閉する流量制
御弁をステッピングモータにより駆動する流量制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車燃料タンクへの給油が満
タンになった場合に給油動作を自動的に停止する給油装
置や、異なる種類の燃料油を給油時に混合して顧客の注
文に合った燃料油を給油するブレンド機能付給油装置に
あっては、燃料油の吐出量を精密に制御する必要上、特
公平１ー１４１１４号公報に示されているようなステッ
ピングモータにより弁体を駆動する流量制御弁の弁開度
を、ステッピングモータへのパルス信号の数により調整
するいわゆるオープンループ型制御を取入れた流量制御
装置が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この流
量制御装置は、弁体が弁座に完全に着座した閉弁位置を
基準として、これからの開度をステッピングモータへの
パルス数でもって制御しているため、閉弁以後に液圧が
変動したり、振動等により弁体に作用する力が変動する
と、弁体と機械的に接続されているステッピングモータ
のロータも従動して基準位置が変動し、起動時の励磁モ
ードとロータの位置とに相違が生じ、起動時にステッピ
ングモータが脱調を起こすことになる。この結果、弁開
度を指令するパルス信号の数と弁開度が一致しなくなっ
て流量に誤差が生じるという問題がある。また、この流
量制御弁は、流入側からの液圧を積極的に弁体に作用さ
せて弁体を弁座に押し付ける力を得ている関係上、流入
側の液圧が無くなると、弁体が弁座から離れ、基準位置
に誤差が生じることになる。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところは
、液圧や振動に関わりなく開弁時には必ず基準位置から
の開度動作を行うことができる流量制御装置を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、流路に設けた流量制御弁を
ステッピングモータにより開閉制御する流量制御装置に
おいて、前記流量制御弁の開弁操作を実行する以前に一
定サイクル数閉弁方向に前記ステッピングモータを駆動
する信号を出力するゼロ調整信号出力手段を設けるよう
にした。

【０００５】

【作用】開弁動作に先立ってステッピングモータを逆転
させるので、弁体が弁座に確実に当接した状態となる。 この段階から必要な開度に相当するステップ数だけ正転
させるので、指令されたステップ数の弁開度を実現でき
、正確な流量制御が可能となる。

【０００６】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明の流量制御装置が
適用される給油装置の一実施例を示すものであって、レ
ギュラーガソリンを計量するラインＬｒと、ハイオクタ
ンガソリンを計量するラインＬｈが設けられ、これら両
方のガソリンは混合されてから給油ホース１により給油
ノズル２に送られるようになっている。給油装置５には
２種類のガソリンの混合比を指令するブレンド比設定釦
３と、給油量を表示する表示器４と、給油ノズル２を給
油装置５から外すとＯＮ信号を出力するノズルスイッチ
６が設けられている。

【０００７】ラインＬｒはポンプモータ７により駆動さ
れるポンプ８と、出力軸に流量パルス発信器９が取り付
けられた流量計１０と、ステッピングモータ１１により
駆動される流量制御弁１２が設けられ、ラインＬｒから
送り出されたガソリンの量を流量パルス発信器９の流量
パルスとして出力するように構成されている。

【０００８】他方のラインＬｈは前述のラインＬｒと同
様に、ポンプモータ１７により駆動されるポンプ１８と
、出力軸に流量パルス発信器１９が取り付けられた流量
計２０と、ステッピングモータ２１により駆動される流
量制御弁２２を備え、ラインＬｈから送り出されたガソ
リンの量を流量パルス発信器１９の流量パルスとして出
力するように構成されている。

【０００９】これらポンプモータ７，１７、流量パルス
発信器９，１９、流量制御弁１２，２２のステッピング
モータ１１，２１、ノズルスイッチ６、ブレンド比設定
釦３、及び表示器４は制御装置２４に接続されている。

【００１０】図２は、前述の制御装置の一実施例を示す
ものであって、中央処理装置３０と、制御用プログラム
やブレンド比計算式や、さらには後述する流量制御装置
の駆動プログラム等を格納したＲＯＭ３１と、設定ブレ
ンド比や現在の弁開度データ、流量パルスの積算値等を
記憶するＲＡＭ３２とからなるマイクロコンピュータ３
３により構成され、インタフェース３４，３５を介して
ブレンド比設定釦３，表示器４，ノズルスイッチ６、流
量パルス発信器９，１９、ポンプモータ７，１７，ステ
ッピングモータ１１，２１に接続されている。

【００１１】図３は上述した流量制御弁の一実施例を示
すものであって、流入口４１と流出口４２を有する弁本
体４３を備え、その弁座４４には弁体４５が着座でき、
流入口４１と流出口４２との連通や、遮断を行なうよう
になっている。弁体４５の開閉動作を案内するために流
出口４２には弁ガイド４６が嵌着されている。弁ガイド
４６はその中心に流路４７を有している。弁体４５は円
筒状に形成されていてその側壁４８に弁体４５の位置を
制御するための連通孔４９が穿設され、側壁４８に沿っ
て長手方向に室５６と流路４７とを連結する流路が形成
されている。弁体４５はその流出口４２の反対側でベロ
ー５２とバネ受け５３を介してバネ５４により弁座４４
の方向に付勢されている。弁本体４３には駆動ケーシン
グ５５が取り付けられており、駆動ケーシング５５とベ
ロー５２とにより室５６を形成している。

【００１２】駆動ケーシング５５にはステッピングモー
タ６０の駆動軸６１が延びており、駆動軸６１にレバー
６２が固着されている。ステッピングモータ６０がパル
ス信号の入力を受けて回転すると、レバー６２は実線に
より示す全閉位置と、鎖線６２ａにより示す全開位置と
の間を回動するようになっている。レバー６２の先端は
、弁体駆動杆６３に連結されており、また駆動杆６３は
ピストン５１と一体のニードル弁棒６４にピン６５によ
り間隔を持って接続されており、更にピストン５１はバ
ネ６６により弁座４４の方向に付勢されている。ピスト
ン５１には流路が刻設され、先端には流路４７を開閉す
るためのニードル弁６７が設けられている。

【００１３】このような流量制御弁において流入口４１
にはポンプからの液圧が作用しており、この液圧は穴４
９を通って室５６に入り、弁体４５を弁座方向に押圧す
るので、流入口４１と流出口４２は遮断されることにな
る。この位置を初期位置として、パルス信号が入力する
と、ステッピングモータ６０は入力したパルス信号のパ
ルス数に比例した角度だけ回動する。この回動によって
レバー６２が図面において時計方向に回動する。これに
よりピストン５１が上方向に移動し、孔４９が閉塞され
、室５６内の液は流路５０と流路４７を通って流出し、
その結果室５６の圧力が低下して弁体４５は上方向に移
動して流入口４１と流出口４２とが連通し、液が流れる
ことになる。弁体４５が上方向に移動した結果、孔４９
が少し開かれると、孔４９から室５６内に液が流入し、
この流入量と流路４７からの流出量とが釣り合った位置
出弁体４５の移動が停止する。これにより弁体４５はピ
ストン５１に追従して作動し、結果としてステッピング
モータ６０の回動量に比例して開度が定まることになる
。

【００１４】図４は、前述したステッピングモータ６０
の一実施例を示すものであって、図中符号７０は、ステ
ータで、図５に示したように等間隔に８つの磁極７１，
７１，７１‥‥が設けられ、これの内側にはロータ７２
が回転可能にケーシング７３に支持されている。ロータ
７２は、回転軸７４に軸方向に着磁された円盤状の永久
磁石７５と、これを挟むように軸７４に固定されたロー
タ構成部材７６，７７とにより構成されている。各ロー
タ構成部材７６，７７の外周には図６に示したように等
間隔に歯７６ａ、７６ａ、７６ａ‥‥、７７ａ、７７ａ
、７７ａ‥‥が形成されていて、ロータ構成部材７６と
７７に形成されている歯７６ａ、７６ａ、７６ａ‥‥と
歯７７ａ、７７ａ、７７ａ‥‥とのピッチ差Ｐが１ピッ
チとなるようになっている。またステータ７０の各磁極
７１，７１，７１‥‥の表面にはロータの歯７６ａ、７
６ａ、７６ａ‥‥、７７ａ、７７ａ、７７ａ‥‥と同一
のピッチで歯７１ａ、７１ａ、７１ａ‥‥が形成され、
励磁コイル７８が巻回されている。

【００１５】この実施例では、ロータ構成部材７６，７
７には１００個の歯が形成され、またステータの各磁極
７１には８個の歯が形成されていて、１サイクル、つま
り磁極７１の１つを移動するに必要なステップ数が８と
なり、また１ステップによる回動角が３．６度となるよ
うに構成されている。

【００１６】この結果、励磁シーケンスは励磁モード　
　０　　１　　２　　３　　４　　５　　６　　７第１
相　　　　　　＋　　＋　　＋　　　　　　−　　−　
　−第２相　　　　　　−　　　　　　＋　　＋　　＋
　　　　　　−　　−第３相　　　　　　−　　−　　
−　　　　　　＋　　＋　　＋第４相　　　　　　＋　
　　　　　−　　−　　−　　　　　　＋　　＋となり
、これら励磁モ−ド０乃至７により１ステップを形成し
、起動時点においては常に定まった励磁モード、例えば
励磁モード０に対応する励磁信号、つまりパルス信号が
励磁コイル７８に供給され、これ以降励磁モード１乃至
７により励磁され、再び励磁モード０に戻って次のサイ
クルを繰り返すことにより回転が継続される。このため
、起動時には常に励磁モード０に対応する位置にロータ
が停止していないと、現在停止している位置、例えば励
磁モード６に対応する位置で停止していると、起動時に
送出されてくる励磁モード０乃至励磁モード５のパルス
信号では脱調を起こして６ステップ分が回動不能となる
。

【００１７】このように構成されたステッピングモータ
を前述した流量制御弁（図３）に取り付ける場合には、
弁体４５が弁座４４に当接させて機械的な基準位置を割
出しておき、またステッピングモータについては特定の
励磁モード、つまり起動時に出力される最初の励磁モー
ドに一致する位置にロータを位置合せしておく。これに
より、流量制御弁を全閉状態にするれば、ステッピング
モータのロータも起動時の励磁モードに対応する位置で
停止することになる。

【００１８】次にこのように構成した装置の動作を図７
、図８に示したフローチャート、及びタイミング図に基
づいて説明する。給油装置の電源が投入されると（ステ
ップ　　イ）、制御装置２４は弁体４５を閉弁させる方
向に全開状態から全閉状態に戻すに必要なステップ数、
例えば８８ステップと、更に追加分、例えば８ステップ
分、つまり９６ステップ分の基準位置設定に相当する数
のパルス信号を出力する（ステップ　　ロ）。

【００１９】これにより、たとえ弁体は全開状態に放置
されていたとしても、弁座４４に当接して機械的な基準
位置に設定されることになる。この戻しの過程において
ステッピングモータ６０がたとえ脱調状態で停止してい
たとしても、少なくとも７ステップ分のパルス信号を受
けた段階では同調状態となるので、ステッピングモータ
は確実に回転を開始して弁体４５を弁座４４に当接させ
、起動時の励磁モードと一致する位置でロータ７２が停
止することになる。この状態で更に余分にパルス信号が
入力しても、ロータ７２はスリップを起こして起動時の
励磁モードに一致した位置を維持する。

【００２０】給油を行なうためにノズル２がノズル掛か
ら外されてノズルスイッチ６からＯＮ信号が出力すると
（ステップ　　ハ）、制御装置２４はポンプモータ７，
１７を駆動して燃料油を流量制御弁１２，２２に送り出
し、同時に流量制御弁１２，２２の弁体を基準位置に位
置させるために所定ステップ数、例えば２４ステップ分
の逆転用のパルス信号を出力する（ステップ　　ニ）。 これにより、ステッピングモータ１１，２１は逆転し、
弁体４５を弁座４４の方向に移動させる。この結果、給
油開始当初に弁体が基準位置からずれていたとしても、
基準位置に設定されることになる。

【００２１】なお、この場合もステップ（ロ）により行
なった基準位置設定動作と同様に、ロータ７２は、逆転
の途中で弁体４５が弁座４４に当接して起動時の励磁モ
ード０に対応する位置に設定された後に入力するパルス
信号に対してはスリップを起こすから、基準位置から移
動したり、弁体４５に無理な力を与えない。

【００２２】この段階で、ブレンド比指令釦３からブレ
ンド比データが入力されると、制御装置２４はブレンド
比に相当する弁開度に一致する数Ｎ１、Ｎ’１のパルス
信号をそれぞれの流量制御弁１２，２２のステッピング
モータ１１，２１に出力するとともに（ステップ　　ホ
）、今出力したパルス信号の数Ｎ１、Ｎ’１を記憶する
。これにより、それぞれの流量制御弁１２，２２のステ
ッピングモータ１１，２１は、弁体４５が移動して指令
に対応した弁開度を形成する（ステップ　　ヘ）。いう
までもなく、ステッピングモータ１１，２１のロータは
、電気的零点つまり起動時の励磁モードに一致する位置
に設定されているから、入力してくるパルス信号の数に
一致しながら回転を行なうことになり、パルス信号の数
と弁解度が一致することになる。

【００２３】この状態で給油ノズル２の弁開レバーを引
上げると、ノズル２から燃料油が吐出する。この段階で
一方の燃料油の吐出量が多い場合には、制御装置２４は
弁開度を調整すべきステップ数Ｎ２、Ｎ’２の逆転方向
のパルス信号を出力し（ステップ　　ト）、この時のパ
ルス信号の数Ｎ２と前回の数Ｎ１との差分Ｎ１−Ｎ２を
格納する。これにより流量制御弁１２，２２の弁体４５
が移動して流量が減少することになる。以下、ブレンド
比に一致するまでステップ（ホ）乃至ステップ（チ）の
動作を繰り返してブレンド比を精密に制御する。

【００２４】給油が終了してノズル２がノズル掛に戻さ
れてノズルスイッチ６がＯＦＦになると（ステップ　　
リ）、制御装置２４は給油時に開いていた開度に相当す
る数（Ｎ１−Ｎ２）、（Ｎ’１−Ｎ’２）を逆転用のパ
ルス信号を出力してステッピングモータ１１，２１を逆
回転させる。これにより流量制御弁１２，２２の弁体４
５は初期位置に復帰して流路を閉鎖する（ステップヌ）
。所定時間、例えば１秒が経過した時点で（ステップ　
　ル）、ポンプモータ７，１７を停止させる（ステップ
　　オ）。なお、この実施例においては、ブレンド機能
を備えた給油装置に適用した場合に例を採って説明した
が、他の形式の給油装置に適用しても同様な作用を奏す
ることは明かである。また、この実施例では突出歯型の
ステッピングモータに例を採って説明したが、他の形式
のパルスモータを用いる流量制御装置に適用しても同様
の作用を奏することは明かである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては流
路に設けた弁体をステッピングモータにより開閉制御す
る流量制御装置において、前記弁体の開弁操作を実行す
る以前に一定サイクル数閉弁方向に前記ステッピングモ
ータを駆動する信号を出力するゼロ調整信号出力手段を
備えるようにしたので、前回の閉弁状態に関わりなく弁
体が弁座に当接した状態から弁開度を決定することがで
き、脱調を防止して弁開度を指令するパルス信号数に一
致した弁開度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流量制御装置を用いたブレンド式給油
装置の一実施例を示す装置の構成図である。

【図２】同上装置の制御装置の一実施例を示すブロック
図である。

【図３】同上装置に使用する流量制御弁の一実施例を示
す断面図である。

【図４】本発明の流量制御装置に使用するステッピング
モータの一実施例を示す一部断面斜視図である。

【図５】図４のステッピングモータの極構造を示す断面
図である。

【図６】図４のステッピングモータのロータの構造を示
す側面図である。

【図７】同上装置の動作を示すフローチャートである。

【図８】同上装置の動作を示すタイミング図である。

【符号の説明】

２　　給油ノズル ３　　ブレンド比設定釦 ４　　表示器 ５　　給油装置 ６　　ノズルスイッチ ７，１７　　ポンプモータ ８，１８　　ポンプ ９，１９　　流量パルス発信器 １０，２０　　流量計 １１，２１　　ステッピングモータ １２，２２　　流量制御弁 ４４　　弁座 ４５　　弁体 ６０　　ステッピングモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流路に設けた流量制御弁をステッピングモ
   ータにより開閉制御する流量制御装置において、前記流
   量制御弁の開弁操作を実行する以前に一定サイクル数閉
   弁方向に前記ステッピングモータを駆動する信号を出力
   するゼロ調整信号出力手段を設けてなる流量制御装置。