JP2024069445A - 比例ソレノイドバルブを制御するための方法、システム、装置、プログラム、記録媒体、および比例ソレノイドバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】比例ソレノイドに交番磁界を生じさせて残留磁気の影響を回避しつつ、駆動電流のレベルによって所望の弁開度を得る。
【解決手段】駆動電流を生成する工程と、前記駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイド２８を励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨーク３２と可動磁極２６を互いに異なる磁極に磁化させる工程と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により弁体１８を移動させる工程と、前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する工程とを含む。
【選択図】図１

Description

本開示はたとえば、燃料ガスの制御弁などに用いられる比例ソレノイドバルブおよびその制御技術に関する。

燃料ガスなどの流体の制御にはバルブが用いられ、このバルブにはソレノイドの励磁によりバルブ開度を制御する比例ソレノイドバルブが知られている。
比例ソレノイドバルブの開度制御にはたとえば、ＰＷＭ（pulse width modulation：パルス幅変調）方式による制御が用いられる。
この比例ソレノイドバルブのＰＷＭによる制御に関し、サスペンション制御装置では通電電流の大きさに関係無く、ディザ振動の周期を加減する制御が知られている（特許文献１）。

特開平１０－２５８６２５号公報

ところで、比例ソレノイドバルブでは、ソレノイドに流す駆動電流を増加させて特定の弁開度に到達させた場合の駆動電流と、該駆動電流を減少させて特定の弁開度に到達させた場合の駆動電流に差が生じる。また、駆動電流を増加させて特定の駆動電流に到達させた場合の弁開度と、該駆動電流を減少させて特定の駆動電流に到達させた場合の弁開度に差が生じる。つまり、駆動電流と弁開度にはヒステリシスが存在し、同一の駆動電流であってもその増減方向で弁開度に相違が生じ、同一の弁開度であっても駆動電流に相違が生じる。
斯かるヒステリシス特性を持つ比例ソレノイドバルブを用いた場合、燃料ガスなどの流体制御に影響し、制御特性の信頼性を損なう。このようなヒステリシスの要因は比例ソレノイドバルブが持つ磁化特性、とりわけ残留磁気にある。磁性体を用いる場合、この残留磁気の影響を無視することができない。

残留磁気とソレノイドの励磁を考察すると、比例ソレノイドが残留磁気と同方向に励磁されるタイミングでは生成磁力に残留磁気が加わるのに対し、比例ソレノイドが残留磁気と反対方向に励磁されるタイミングでは生成磁力の一部が残留磁気で相殺されてしまうという課題がある。
発明者は、斯かる課題に対し、残留磁気の影響を軽減するには比例ソレノイドに交番磁界を生成させればよく、斯かる交番磁界を生じさせる駆動電流であってもそのレベルによって所望の弁開度が得られるとの知見を得た。
そこで、本開示の目的は上記課題や知見に鑑み、比例ソレノイドに交番磁界を生じさせて残留磁気の影響を回避しつつ、駆動電流のレベルによって所望の弁開度を得ることにある。

上記目的を達成するため、本開示の比例ソレノイドバルブの制御方法の一側面によれば、駆動電流を生成する工程と、前記駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる工程と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により弁体を移動させる工程と、前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する工程とを含む。
この比例ソレノイドバルブの制御方法において、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成する工程と、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する工程と、極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比を制御する工程と、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御する工程とを含んでもよい。

上記目的を達成するため、本開示の比例ソレノイドバルブシステムの一側面によれば、比例ソレノイドの励磁によって弁体が制御される比例ソレノイドバルブと、前記比例ソレノイドに流す駆動電流を生成し、この駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドバルブのヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する制御部とを備える。
この比例ソレノイドバルブシステムにおいて、さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成し、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する論理回路と、極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比、または、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御するパルス幅制御部とを備える。

上記目的を達成するため、本開示の比例ソレノイドバルブの制御装置の一側面によれば、比例ソレノイドの励磁によって弁体が制御される比例ソレノイドバルブの制御装置であって、前記比例ソレノイドに流す駆動電流を生成し、この駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドバルブのヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する制御部とを備える。
この比例ソレノイドバルブの制御装置において、前記制御部には、さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成し、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する論理回路と、極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比、または、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御するパルス幅制御部とを含んでもよい。

上記目的を達成するため、本開示のプログラムの一側面によれば、コンピュータにより実現するプログラムであって、比例ソレノイドを励磁する駆動電流を生成するための制御情報を生成する機能と、前記駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる機能と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺させる機能とを前記コンピュータにより実現する。
このプログラムにおいて、さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成する機能と、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する機能と、極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比を制御する機能と、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御する機能とを前記コンピュータにより実現してもよい。
上記目的を達成するため、本開示の記録媒体の一側面によれば、前記プログラムを格納した記録媒体である。

上記目的を達成するため、本開示の比例ソレノイドバルブの一側面によれば、比例ソレノイドの励磁によって弁体が制御される弁機構と、前記駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する前記弁体の移動より速い周期で反転させて残留磁気を相殺する制御部とを備える。

上記目的を達成するため、本開示の比例ソレノイドバルブの一側面によれば、弁機構と、前記弁機構を励磁によって制御する比例ソレノイドと、前記駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させ、前記駆動電流の電流レベルによって弁開度を制御する制御部とを備える。
前記比例ソレノイドバルブにおいて、前記制御部には、さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成し、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する論理回路と、極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比、または、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御するパルス幅制御部とを含んでもよい。

本開示によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) ソレノイドに流す駆動電流の極性を反転させてソレノイドに交番磁界を生じさせ、この交番磁界によって残留磁気を相殺できるので、残留磁気によるヒステリシスを軽減できる。
(2) 残留磁気の影響を受けることなく、駆動電流のレベルによって弁開度を制御することができる。
(3) ソレノイドに流す駆動電流を増加させて特定の開度に制御した際の駆動電流と、該駆動電流を減少させて特定の弁開度に制御した場合の駆動電流の差を軽減することができる。
(4) ソレノイドに流す駆動電流を増加させて特定の駆動電流に到達させた場合の弁開度と、該駆動電流を減少させて特定の駆動電流に制御した場合の弁開度の差を軽減することができる。

第１の実施の形態に係る比例ソレノイドバルブシステムを示す図である。 比例ソレノイドバルブの弁機構を示す図である。 比例ソレノイドバルブの弁駆動機構を示す図である。 比例ソレノイドバルブの制御工程を示すフローチャートである。 ＰＷＭ制御による駆動電流の極性反転、レベル制御および吸引力の生成を示す図である。 第２の実施の形態に係る比例ソレノイドバルブシステムを示す図である。 第３の実施の形態に係る比例ソレノイドバルブを示す図である。 極性反転を伴わない駆動電流で駆動した比例ソレノイドバルブの動作特性を示す図である。 極性反転を伴う駆動電流で駆動した比例ソレノイドバルブの動作特性を示す図である。

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る比例ソレノイドバルブシステム２を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本開示が限定されるものではない。
この比例ソレノイドバルブシステム２は、比例ソレノイドバルブ４および制御装置６を備える。比例ソレノイドバルブ４はたとえば、燃料ガスなどの流体Ｇを流す流体路８に設置される。弁室１０には入側ポート１２－１および出側ポート１２－２が形成されている。流体路８に流れる流体Ｇは入側ポート１２－１から弁室１０に導入され、弁室１０から弁機構１４を経て出側ポート１２－２より流体路８に流れる。矢印で示す流体Ｇの流れ方向は一例に過ぎない。

弁機構１４は弁座１６および弁体１８を備える。弁座１６は弁室１０の壁面に固定され、弁体１８は弁座１６の弁座面に対して直交方向に移動する。
弁体１８の中心軸上に形成された軸部２０には支持部材２２によりダイヤフラム２４が取り付けられている。弁室１０の内壁の間にはダイヤフラム２４の外縁が支持されている。したがって、弁体１８は弁室１０に上下動可能にダイヤフラム２４によって支持されており、流体Ｇの圧力が弁室１０内に作用すると、ダイヤフラム２４の膨出で弁体１８が引き下げられる。

弁体１８に対して可動磁極２６が設置され、この可動磁極２６と弁体１８の軸部２０が接している。つまり、可動磁極２６がプランジャを構成する。この可動磁極２６は、比例ソレノイド２８に挿入され、弁体１８の中心軸方向に移動可能である。比例ソレノイド２８にはコイル３０を挟んでヨーク３２が設置されている。コイル３０はコイルボビン３４に巻回されて比例ソレノイド２８に設置されている。したがって、ヨーク３２は可動磁極２６に対して固定磁極を構成する。
ヨーク３２側には支持フレーム３６が固定され、この支持フレーム３６にはダイヤフラム２４の膨出を許容する空間部３８が形成されている。
ヨーク３２には支持部材４０が固定されており、この支持部材４０はスプリング支持部４２を備える。可動磁極２６にはスプリング挿入部４４が形成され、このスプリング挿入部４４とスプリング支持部４２との間にコイル状のスプリング４６が設置されている。したがって、スプリング４６の復元力が可動磁極２６に作用する。

制御装置６はたとえば、駆動部４８および制御部５０を備え、駆動電流ｉｄの生成、極性反転およびレベル制御を行う。駆動部４８は、制御部５０の制御により駆動電流ｉｄを生成し、この駆動電流ｉｄを比例ソレノイド２８に流す。制御部５０はたとえば、コンピュータを備え、制御信号Ｓｉｎとしてたとえば、温度センサ、水量センサなどの各種センサの検出出力を受け、比例ソレノイドバルブ４を制御するための情報処理を行う。この情報処理には、
(a) 駆動電流ｉｄの生成のための制御
(b) 弁体１８の移動より速い周期による駆動電流ｉｄの極性反転
(c) 駆動電流ｉｄの電流レベルによる弁開度の制御
などが含まれる。

＜弁機構１４＞
図２は、比例ソレノイドバルブ４の弁機構１４を拡大して示している。弁座１６は弁室１０に保持枠５１により固定され、弁座１６と弁室１０の内壁面の間はＯリング５２によって封止されている。
弁体１８は円錐状面部５４を備え、この円錐状面部５４と弁座１６の弁口部５６とで弁機能を果たす。
弁室１０には弁体１８に対向し、弁体１８の中心軸上にたとえば、円形の凹部５８が形成されている。この凹部５８に対向し、弁体１８の径大面部には凸部６０が形成されている。弁体１８が移動した際、凸部６０が弁室１０側の凹部５８に進入し、弁体１８の移動を許容する。

＜弁駆動機構６２および吸引力Ｆの生成＞
図３は、比例ソレノイドバルブ４の弁駆動機構６２を示している。弁駆動機構６２は、駆動電流ｉｄの励磁によって弁体１８を上下方向に駆動する。
比例ソレノイド２８に駆動電流ｉｄが流れると、比例ソレノイド２８に磁界φが発生する。これによって可動磁極２６およびヨーク３２（固定磁極）が磁化され、可動磁極２６およびヨーク３２には互いに異なる磁極Ｎ、磁極Ｓが生成され、この磁極Ｎ－Ｓによる吸引力Ｆを受け、可動磁極２６は吸引力Ｆの方向に移動する。駆動電流ｉｄの方向に関係なく、可動磁極２６およびヨーク３２には互いに異なる磁極Ｎ、磁極Ｓが生成されるので、磁極Ｎ－Ｓによる吸引力Ｆが働く。

＜駆動電流ｉｄの極性反転＞
駆動電流ｉｄを一定の周期で極性を反転させると、可動磁極２６およびヨーク３２には磁極Ｎ、磁極Ｓの極性が反転するも、両者間には同方向の吸引力Ｆが作用する。この結果、極性に関係なく、駆動電流ｉｄの電流レベルに応じた弁開度が得られる。
駆動電流ｉｄの反転により、可動磁極２６およびヨーク３２の着磁方向が反転するため、残留磁気が反転電流によって相殺され、残留磁気による影響を除くことができる。

＜比例ソレノイドバルブ４の制御工程＞
図４のＡは、比例ソレノイドバルブ４の制御工程の一例を示している。この制御工程には駆動電流ｉｄの生成（Ｓ１０１）、駆動電流ｉｄの極性反転（Ｓ１０２）、駆動電流ｉｄの電流レベル制御（Ｓ１０３）などが含まれる。
駆動電流ｉｄの生成（Ｓ１０１）： 制御装置６は、比例ソレノイド２８に流す駆動電流ｉｄを生成する。
駆動電流ｉｄの極性反転（Ｓ１０２）： 制御装置６は、弁体１８の移動速度より速い周期で駆動電流ｉｄの極性を反転させる。弁体１８の移動は駆動電流ｉｄの電流レベルの変動に依存し、駆動電流ｉｄの極性反転は弁体１８の移動速度により速い周期たとえば、ディザ周期Ｔｄの１／２の周期で行う。
駆動電流ｉｄの電流レベル制御（Ｓ１０３）： 制御装置６は、駆動電流ｉｄの電流レベルを制御し、電流レベルに応じた弁開度に弁機構１４を制御する。

図４のＢは、この制御工程における駆動電流ｉｄの極性反転およびレベル制御の一例を示している。この制御工程には制御信号Ｓｉｎの入力（Ｓ２０１）、順方向パルスのデューティ比の算出（Ｓ２０２）、逆方向パルスのデューティ比の算出（Ｓ２０３）、順方向パルスの生成（算出したデューティ比によるパルス制御の実行）（Ｓ２０４）、逆方向パルスの生成（算出したデューティ比によるパルス制御の実行）（Ｓ２０５）、弁開度の制御（Ｓ２０６）などが含まれる。
制御信号Ｓｉｎの入力（Ｓ２０１）： 制御装置６は、弁機構１４の弁開度を制御するための制御信号Ｓｉｎを受ける。この制御信号Ｓｉｎの信号レベルによって弁開度が制御される。

順方向パルスのデューティ比の算出（Ｓ２０２）： 制御装置６は、後述する極性制御パルスＰｓｗ１（極性反転部）を除く順方向パルスのデューティ比を算出する。
逆方向パルスのデューティ比の算出（Ｓ２０３）： 制御装置６は、後述する極性制御パルスＰｓｗ２（極性反転部）を除く逆方向パルスのデューティ比を算出する。

順方向パルスの生成（算出したデューティ比によるパルス制御の実行）（Ｓ２０４）： 制御装置６は、比例ソレノイド２８に流す順方向の駆動電流ｉｄを生成するための順方向パルスを生成する。この順方向パルスには、先頭部に極性反転部として、弁体１８の移動より速く駆動電流ｉｄの電流方向を反転させるための極性制御パルスＰｓｗ１が含まれる。この極性制御パルスＰｓｗ１は、他の順方向パルスよりパルス幅が大きく、高デューティ比パルスとなっている。順方向パルスにおける極性反転部は、逆方向の駆動電流ｉｄの極性を順方向の駆動電流ｉｄに切り替えるために用いられる。
逆方向パルスの生成（算出したデューティ比によるパルス制御の実行）（Ｓ２０５）： 制御装置６は、比例ソレノイド２８に流す逆方向の駆動電流ｉｄを生成するための逆方向パルスを生成する。この逆方向パルスには、先頭部に極性反転部として、弁体１８の移動より速く駆動電流ｉｄの電流方向を反転させるための極性制御パルスＰｓｗ２が含まれる。この極性制御パルスＰｓｗ２は、他の逆方向パルスよりパルス幅が大きく、高デューティ比パルスとなっている。逆方向パルスにおける極性反転部は、順方向の駆動電流ｉｄの極性を逆方向の駆動電流ｉｄに切り替えるために用いられる。
弁開度の制御（Ｓ２０６）： 制御装置６は、制御信号Ｓｉｎの信号レベルに応じて駆動電流ｉｄの電流レベルを制御し、弁開度を制御する。

＜駆動電流ｉｄの極性反転、そのレベル制御および吸引力Ｆ＞
図５のＡは、順方向パルスの一例である順方向ＰＷＭパルスを示している。この順方向パルスは、ディザ周期Ｔｄの１／２（＝Ｔｄ／２）の期間で生成され、先頭部に極性反転部として極性制御パルスＰｓｗ１が含まれる。極性制御パルスＰｓｗ１は、逆方向の駆動電流ｉｄを順方向に切り替える極性反転期間を短くするために一定のパルス幅を有する。
これに対し、極性制御パルスＰｓｗ１を除く順方向ＰＷＭパルスのデューティ比は制御信号Ｓｉｎによって制御される。図５のＡでは説明の都合上、一定のデューティ比としているが、弁開度に応じて異なるデューティ比に制御される。

図５のＢは、逆方向パルスの一例である逆方向ＰＷＭパルスを示している。この逆方向パルスは、ディザ周期Ｔｄの１／２（＝Ｔｄ／２）の期間で生成され、先頭部に極性反転部として極性制御パルスＰｓｗ２が含まれる。極性制御パルスＰｓｗ２は、順方向の駆動電流ｉｄを逆方向に切り替える極性反転期間を短くするために一定のパルス幅を有する。この実施の形態では、極性制御パルスＰｓｗ１、Ｐｓｗ２は同一パルス幅である。
これに対し、極性制御パルスＰｓｗ２を除く逆方向ＰＷＭパルスのデューティ比は制御信号Ｓｉｎによって制御される。図５のＢでは説明の都合上、一定のデューティ比としているが、弁開度に応じて異なるデューティ比に制御される。

図５のＣは、順方向または逆方向に流れる駆動電流ｉｄを示している。駆動電流ｉｄは、ディザ周期Ｔｄの２分の１の周期ごとに極性制御パルスＰｓｗ１と極性制御パルスＰｓｗ２が交互に生成されることで、逆方向の駆動電流ｉｄから順方向の駆動電流ｉｄ、さらに順方向の駆動電流ｉｄから逆方向の駆動電流ｉｄへの切り替えが繰り返される。
この極性反転を伴う駆動電流ｉｄは、順方向ＰＷＭパルスまたは逆方向ＰＷＭパルスのデューティ比に依存し、その電流レベルが制御される。

図５のＤは、可動磁極２６およびヨーク３２（固定磁極）に作用する吸引力Ｆを示している。比例ソレノイド２８は、極性反転を伴い且つレベル制御された駆動電流ｉｄによって励磁され、可動磁極２６およびヨーク３２が磁化される。ディザ周期Ｔｄの２分の１の周期ごとに異なる磁極対に反転するが、可動磁極２６およびヨーク３２間に生じる吸引力Ｆは、駆動電流ｉｄのレベルに依存する。

＜第１の実施の形態の効果＞
第１の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) ディザ周期Ｔｄの２分の１周期（＝Ｔｄ／２）で駆動電流ｉｄの極性を反転させて比例ソレノイド２８による可動磁極２６およびヨーク３２間の磁極を反転させるので、残留磁気を相殺できる。この極性反転は、弁機構１４の開閉より速い周期で行われるので、弁開度の制御に影響しない。
(2) 極性反転の時間間隔において、駆動電流ｉｄは順方向ＰＷＭパルスまたは逆方向ＰＷＭパルスのデューティ比により電流レベルを制御するので、駆動電流ｉｄの極性反転に影響されることなく、駆動電流ｉｄの電流レベルによって弁機構１４の弁開度を制御できる。

〔第２の実施の形態〕
図６は、第２の実施の形態に係る比例ソレノイドバルブシステム２を示している。図６の構成において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
駆動部４８には、電源６４、駆動ブリッジ回路６６、順方向駆動回路６８－１、逆方向駆動回路６８－２が含まれる。電源６４は駆動電流ｉｄの電流源を構成する。
駆動ブリッジ回路６６は、Ｐｃｈ－ＦＥＴ（Ｐチャネル－電界効果トランジスタ）７１、７２、Ｎｃｈ－ＦＥＴ（Ｎチャネル－電界効果トランジスタ）７３、７４を含む。

順方向駆動回路６８－１は、制御部５０から順方向ＰＷＭパルスを受け、駆動ブリッジ回路６６から比例ソレノイド２８に順方向の駆動電流ｉｄを流す。これに対し、逆方向駆動回路６８－２は、制御部５０から逆方向ＰＷＭパルスを受け、駆動ブリッジ回路６６から比例ソレノイド２８に逆方向の駆動電流ｉｄを流す。つまり、ディザ周期Ｔｄの半周期（＝Ｔｄ／２）でＰｃｈ－ＦＥＴ７２およびＮｃｈ－ＦＥＴ７３の導通により順方向の駆動電流ｉｄが比例ソレノイド２８に流れ、ディザ周期Ｔｄの次の半周期（＝Ｔｄ／２）でＰｃｈ－ＦＥＴ７１およびＮｃｈ－ＦＥＴ７４の導通により逆方向の駆動電流ｉｄが比例ソレノイド２８に流れる。

制御部５０は制御回路７６、パルス発生部７８、ＰＷＭ生成部８０、論理回路８２を備える。制御回路７６はマイクロコンピュータで構成され、プロセッサ８４、記憶部８６、入出力部（Ｉ／Ｏ）８８を備える。プロセッサ８４は、記憶部８６にある制御プログラムを実行し、制御信号Ｓｉｎに応じたパルス幅制御などの制御を実行する。
斯かる制御および制御情報には、
ａ）駆動電流ｉｄを生成するための制御情報
ｂ）弁体１８の移動より速い周期で駆動電流ｉｄの極性を反転させる制御情報
ｃ）駆動電流ｉｄの電流レベルによって弁開度を制御する制御情報
ｄ）極性制御パルスを除く順方向パルスのデューティ比の算出
ｅ）極性制御パルスを除く逆方向パルスのデューティ比の算出
ｆ）逆方向の駆動電流ｉｄの極性を順方向に切り替える制御パルスを含む順方向パルスの生成（算出したパルス制御の実行）
ｇ）順方向の駆動電流ｉｄの極性を逆方向に切り替える制御パルスを含む逆方向パルスの生成（算出したパルス制御の実行）
が含まれる。

記憶部８６は本開示のプログラムを格納する記録媒体の一例である。この記憶部８６にはＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory ）などの記憶素子が用いられ、各種制御情報の生成や記憶に用いられる。
Ｉ／Ｏ８８は、制御信号Ｓｉｎの取込みや制御情報の生成を行う。
パルス発生部７８は、一定周期のクロックパルスを生成し、このクロックパルスの分周または倍周により一定周期のパルスを生成する。

ＰＷＭ生成部８０には順方向ＰＷＭパルス生成機能および逆方向ＰＷＭパルス生成機能を備え、制御信号Ｓｉｎの信号レベルに応じたデューティ比を持つ順方向ＰＷＭパルスまたは逆方向ＰＷＭパルスを生成し、論理回路８２に出力する。
論理回路８２は、パルス発生部７８からディザ周期Ｔｄの２分の１の周期に同期する制御パルスを受け、Ｔｄ／２に同期して順方向ＰＷＭパルスと逆方向ＰＷＭパルスを出力する。順方向ＰＷＭパルスは順方向駆動回路６８－１に提供され、逆方向ＰＷＭパルスは逆方向駆動回路６８－２に提供される。

＜第２の実施の形態の効果＞
第２の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) ディザ周期Ｔｄの２分の１周期（＝Ｔｄ／２）で駆動電流ｉｄの極性を反転させて比例ソレノイド２８による可動磁極２６およびヨーク３２間の磁極を反転させるので、残留磁気を相殺でき、ヒステリシス特性を改善できる。
(2) 極性反転の時間間隔において、駆動電流ｉｄは順方向ＰＷＭパルスまたは逆方向ＰＷＭパルスのデューティ比により電流レベルを制御でき、駆動電流ｉｄの極性反転に影響されることなく、駆動電流ｉｄの電流レベルによって弁機構１４の弁開度の制御性を高めることができる。

〔第３の実施の形態〕
図７は、第３の実施の形態に係る比例ソレノイドバルブ４０４を示している。図７の構成において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
この第３の実施の形態において、比例ソレノイドバルブ本体４００は第１の実施の形態の比例ソレノイドバルブ４のバルブ機能部である。
筐体４０２には比例ソレノイドバルブ本体４００、駆動部４８および制御部５０が設置されている。したがって、この実施の形態では、制御機能を一体に備える比例ソレノイドバルブ４０４が構成されている。

〔実験結果〕
図８は、横軸に時間、縦軸に弁開度を取り、極性切替えを伴わない駆動電流ｉｄで駆動した比例ソレノイドバルブ４、４０４の動作特性を示している。
極性反転を伴わない駆動電流ｉｄで比例ソレノイド２８を励磁した場合には、一方向の駆動電流ｉｄで励磁されるため、残留磁気の影響を除くことができない。つまり、残留磁気と同方向となる駆動電流ｉｄでは、磁化が強調されるのに対し、残留磁気と逆方向となる駆動電流ｉｄでは、残留磁気の相殺のために、駆動電流ｉｄによる磁化が損なわれる。この結果、制御信号Ｓｉｎと弁開度の間にヒステリシスｈの影響が顕著になる。

図９は、同様に、横軸に時間、縦軸に弁開度を取り、極性切替えを伴う駆動電流ｉｄで駆動した比例ソレノイドバルブ４、４０４の動作特性を示している。
極性反転を伴う駆動電流ｉｄで比例ソレノイド２８を励磁した場合には、極性反転によって駆動電流ｉｄで残留磁気が相殺され、残留磁気の影響がない駆動電流ｉｄと弁開度の関係が得られる。この結果、制御信号Ｓｉｎと弁開度の間にヒステリシスｈの影響は無視できる程度に改善される。

〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態では、ＰＷＭ制御を例示しているが、比例ソレノイドバルブの制御をＰＷＭ制御以外の制御を用いてもよい。
(2) 駆動電流ｉｄの反転周期をディザ周期Ｔｄの２分の１に設定しているが、弁体１８の移動速度より速ければよく、実施例の周期に限定されない。
(3) 上記実施の形態では、順方向パルスまたは逆方向パルスに含まれる極性反転部に極性制御パルスを例示しているが、この極性制御パルスは、ＰＷＭ制御で生成されるパルスの他、ＰＷＭ制御と別個に生成される極性反転パルスを用いてもよい。この極性反転パルスは、駆動電流ｉｄの極性反転に最適な極性反転タイミングを含む周期を備え、且つ最適な時間幅に設定されたパルス幅を備えればよい。

以上説明したように、本発明の構成の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明によれば、駆動電流によって可動磁極と固定磁極（ヨーク）の磁極関係を反転させて残留磁気を相殺でき、残留磁気の影響を受けない磁力によって弁機構を駆動でき、ヒステリシス特性を改善できる。

２ 比例ソレノイドバルブシステム
４、４０４ 比例ソレノイドバルブ
６ 制御装置
Ｇ 流体
８ 流体路
１０ 弁室
１２－１ 入側ポート
１２－２ 出側ポート
１４ 弁機構
１６ 弁座
１８ 弁体
２０ 軸部
２２ 支持部材
２４ ダイヤフラム
２６ 可動磁極
２８ 比例ソレノイド
３０ コイル
３２ ヨーク
３４ コイルボビン
３６ 支持フレーム
３８ 空間部
４０ 支持部材
４２ スプリング支持部
４４ スプリング挿入部
４６ スプリング
４８ 駆動部
５０ 制御部
５１ 保持枠
５２ Ｏリング
５４ 円錐状面部
５６ 弁口部
５８ 凹部
６０ 凸部
６２ 弁駆動機構
６４ 電源
６６ 駆動ブリッジ回路
６８－１ 順方向駆動回路
６８－２ 逆方向駆動回路
７１、７２ Ｐｃｈ－ＦＥＴ
７３、７４ Ｎｃｈ－ＦＥＴ
７６ 制御回路
７８ パルス発生部
８０ ＰＷＭ生成部
８２ 論理回路
８４ プロセッサ
８６ 記憶部
８８ 入出力部（Ｉ／Ｏ）
４００ 比例ソレノイドバルブ本体
４０２ 筐体

Claims (12)

1. 駆動電流を生成する工程と、
   前記駆動電流の電流レベルに応じて比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる工程と、
   前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により弁体を移動させる工程と、
   前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する工程と、
   を含むことを特徴とする比例ソレノイドバルブの制御方法。
2. 逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成する工程と、
   順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する工程と、
   極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比を制御する工程と、
   極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の比例ソレノイドバルブの制御方法。
3. 比例ソレノイドの励磁によって弁体が制御される比例ソレノイドバルブと、
   前記比例ソレノイドに流す駆動電流を生成し、この駆動電流の電流レベルに応じて前記比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、
   前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する制御部と、
   を備えることを特徴とする比例ソレノイドバルブシステム。
4. さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成し、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する論理回路と、
   極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比、または、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御するパルス幅制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の比例ソレノイドバルブシステム。
5. 比例ソレノイドの励磁によって弁体が制御される比例ソレノイドバルブの制御装置であって、
   前記比例ソレノイドに流す駆動電流を生成し、この駆動電流の電流レベルに応じて前記比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、
   前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する制御部と、
   を備えることを特徴とする比例ソレノイドバルブの制御装置。
6. 前記制御部には、さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成し、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する論理回路と、
   極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比、または、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御するパルス幅制御部と、
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の比例ソレノイドバルブの制御装置。
7. コンピュータにより実現するプログラムであって、
   比例ソレノイドを励磁する駆動電流を生成するための制御情報を生成する機能と、
   前記駆動電流の電流レベルに応じて前記比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる機能と、
   前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺させる機能と、
   を前記コンピュータにより実現するプログラム。
8. さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成する機能と、
   順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する機能と、
   極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比を制御する機能と、
   極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御する機能と、
   を前記コンピュータにより実現する請求項７に記載のプログラム。
9. 請求項７または請求項８に記載のプログラムを格納したことを特徴とする記録媒体。
10. 比例ソレノイドの励磁によって弁体が制御される弁機構と、
    前記比例ソレノイドに流す駆動電流を生成し、この駆動電流の電流レベルに応じて前記比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、
    前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する前記弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させて交番磁界を生じさせ、少なくとも前記可動磁極の残留磁気を相殺する制御部と、
    を備えることを特徴とする比例ソレノイドバルブ。
11. 弁機構と、
    前記弁機構を励磁によって制御する比例ソレノイドと、
    駆動電流の電流レベルに応じて前記比例ソレノイドを励磁し、前記駆動電流の流れ方向に関係なく前記比例ソレノイドの励磁によりヨークと可動磁極を互いに異なる磁極に磁化させる駆動部と、
    前記可動磁極と前記ヨークに生じる前記磁極の吸引力により移動する弁体の移動より速い周期で前記駆動電流の極性を反転させ、前記駆動電流の電流レベルによって弁開度を制御する制御部と、
    を備えることを特徴とする比例ソレノイドバルブ。
12. 前記制御部には、さらに、逆方向の前記駆動電流の極性を順方向に反転させる極性反転部を含む順方向パルスを生成し、順方向の前記駆動電流の極性を逆方向に反転させる極性反転部を含む逆方向パルスを生成する論理回路と、
    極性反転部を除く前記順方向パルスのデューティ比、または、極性反転部を除く前記逆方向パルスのデューティ比を制御するパルス幅制御部と、
    を含むことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の比例ソレノイドバルブ。

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