JPH0248712A - 自動設定定流量弁 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は管内を流れる流体の量を制御する弁に関し、特
に流体の圧力変動に拘らず流量を一定に保つ為に用いら
れる定流量弁に関する。

〈従来の技術〉 一般に定流量弁はダイヤフラム等の圧力応動部材で主弁
を直接操作する構造であり、ダイヤフラムの一面には一
次側の流体圧力を、（（！２面には二次側の流体圧力を
作用せしめ、−次側と二次側の圧力差に応じて圧力応動
部材が変位し、弁体を操作して弁口面積を調節し流体の
通過量を一定に保つものである。

設定流量を変更する場合は、−次側の圧力が作用するダ
イヤフラムと二次側圧力が作用するダイヤフラムを別々
に設け、その面積比を変えるか、或いはダイヤフラムの
面積はそのままで弁口径を種々選択していた。従って、
設定流量を頻繁に変更する場合は極めて不便である。ま
た、遠隔操作や自動制御は出来ない。

そこで従来はこのような場合、自動制御弁が用いられて
いる。自動制御弁は制御対象の制御量の検出、目標値と
の比較、偏差に基づく判断、指令等を信号的に処理して
、弁体を操作する電動機や流体アクチュエータ等の操作
部を制御するものである。

定流量弁として用いる場合は、電気的信号を出力する流
量計で管内の流量を検出し、これを設定機構を通して入
力した目標値と比較し、信号的に処理して電動機等のア
クチュエータを介して、比例、微分、積分動作、いわゆ
るＰＩＤ！ＩＪ御を行う。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、上述したＰＩＤ制御を行う場合、弁の操作量を
決定する為のＰ、１．Ｄの夫々の定数を決定するのが困
難であり、高い技術と経験が必要とされる。また、この
制御方法では実測値が目標値に近付くように両者を比較
しながら弁を操作するので応答性が非常に悪く、目標値
になるまで時間を要したり、行き過ぎたりする。これは
、制御しているのは流量ではなく、弁の開度を調整した
結果として流量制御を行っているもので、アクチュエー
タ等の操作部が弁に与える操作量と流量とが線形関係に
なく、制御が複雑になるからである。

また、上記自動制御弁は高価である。これは電動機等の
アクチュエータで直接に、しかも常時小刻みに素早く弁
体を操作しなければならないので大出力のアクチュエー
タと、複雑な信号処理をする制御Ｉ機器を必要とするか
らである。

従って本発明の技術的課題は、簡単な制御方法で応答性
が早く、遠隔操作や自動制御ができ、設定流量の変更が
容易な自動設定定流量弁を、しかも安価に提供すること
にある。

〈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講じた本発明の技術的手段
は、入口、出口を形成する弁ケーシング内に設けられた
弁口を、ダイヤフラム等の圧力応動部材と連結された弁
体で開閉せしめるようにし、圧力応動部材の一面に弁口
に対して一次側の流体圧力を作用せしめ、圧力応動部材
の他面には設定ばねの付勢力を作用せしめ、その両力の
釣り合いにより弁口を開閉して流量を一定量通過させる
ようにした定流量弁で、設定ばねの付勢力を変化させて
設定流量を調整する為の調整手段を設け、その調整手段
を駆動する為の駆動手段を取り付け、設定流量と前記調
整手段の変位量の関係を設定入力手段を具備する調節計
に記憶させておき、設定入力手段から所望の設定流量を
入力すれば、前記調節計で調整手段の最適の変位量を演
算し、その演算した変位量だけ前記駆動手段を駆動せし
めるようにしたものでおる。

く作用〉 上記の技術的手段の作用は下記の通りである。

ダイヤフラムの一面には設定ばねの弾性力が作用し、他
面には一次側圧力が作用してその両力のバランスにより
ダイヤフラムが変位する。そして、その変位に応じてダ
イヤフラムと連結された弁体が弁口を開閉して弁口面積
を変化させ流量を調整する。−次側圧力が高くなるとそ
の弁の前後の圧力差も大きくなり弁の開度が同じなら流
量も多くなる。しかし、−次側圧力が高くなれば、設定
ばねの付勢力に抗してダイヤフラムを更に変位させるの
で弁体も弁口を塞ぐように作用し、弁口面積が小さくな
って流量が増加するのを防ぐ。

設定流量を変更する時は、調整手段を調整して設定ばね
の付勢力を変更すればよく、従って調整手段の調整量（
位置）と設定流量の関係を調節計内の記憶装置に記憶さ
せておき、設定入力手段から所望の設定流量を入力すれ
ば、調節計内の演算装置で上記関係から調整手段の最適
の調整量を演算する。演算された調整量に基づく制御信
号が駆動部に送られて運転され、調整手段が所望値まで
動いて停止する。駆動手段を演算された調整量だけ動い
て停止させるには、ポテンショメータ等の位置検出手段
を用いるか、ステッピングモータにより調整手段、又は
駆動部自体の操作軸の制御を行う。

〈実施例〉 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する。（
第１図参照） 本実施例は駆動部１と弁部３からなる。入口２、出口４
を形成する弁ケーシング６内に互いに向い合った第１弁
座８と第２弁座１０を配置する。入口２からの流路は２
方向に分岐し、夫々前述の２個の弁座と連通する。弁ケ
ーシング６の上部にダイヤフラムケーシング１２をボル
ト１４で固定し、ダイヤフラムケーシングの上部フラン
ジとばねケース１６のフランジの間にダイヤフラム１８
を挟み込んで固定する。ダイヤフラム１８の中央部には
ばね受け２０と弁軸２２がダイヤフラム１８を挟むよう
にねじ結合する。弁軸２２はダイヤフラムケーシング１
２の内部を摺動可能に貫通し、その下端は第１弁体２４
を形成して第１弁座８を出口４側から付勢させる。一方
、弁ケーシング６の下部には底フランジ２８をボルト３
４で固定し、第２弁座１０の入口２側に第２弁体２６を
配置する。第２弁体２６の軸部は底フランジ２８の軸受
は部３０内をｔｇ動するようにし、付勢ばね３２で常時
第２弁座方向に付勢されている。参照番号３６は連通孔
である。上記構成の弁軸２２、第１弁体２４、第２弁体
２６は同一軸上に配置されている。ダイヤフラムケーシ
ング１２のダイヤフラム室３８を形成する部分に接続口
４０を開け、−次側配管４２とを連通管４４で連通する
。

ばねケース１６内に設定ばね４６を収容し、その下端は
前記ばね受け２０に当接し、上端はばね押え４８、鋼球
５０を介して調整ねじ５２の下端に当接している。ナツ
ト５４はばねケース１６の上部内部から嵌合せしめ、外
側からホルダー５６で締付けて固定する。調整ねじ５２
で設定ばね４６の弾性力を変更することにより、設定流
量を任意に設定することができる。

弁部の作用は以下の通りでおる。ダイヤフラム１８の上
面には設定ばね４６の付勢力が作用し、その下面には一
次側流体圧力が作用して、そのバランス状態によりダイ
ヤフラム１８に連結された弁軸２２を操作する。弁軸２
２の動きにより第１弁体２４、及び第２弁体２６が夫々
の対向する弁座との距離を調整しながら弁口の開口面積
を変え流量を調整する。−次側の流体圧力は第１弁体に
開弁の方向に作用し、第２弁体には閉弁方向に作用する
。従って両力は相殺されて一次側の流体圧力は両弁体に
作用せず、付勢ばね３２の付勢力のみが両弁体を閉弁方
向に作用する。

−次側圧力が高くなるとその弁の前後の圧力差も大きく
なり弁口の開度が同じなら流量も多くなる。しかし、−
次側圧力が高くなれば、設定ばね４６の付勢力に抗して
ダイヤフラム１８が上へ凸状に変位するので弁体も弁口
を塞ぐ方向に作用し、弁口の開口面積が小ざくなって流
量が増加するのを防ぐ。−次側圧力が低下すれば前述と
は逆にダイヤフラム１８は下へ凸状に撓み弁口の開口面
積は大きくなり、小ざな差圧でも元の流量を維持する。

設定流量を変更する時は、調節ねじ５２を調整して設定
ばね４６の付勢力を変更すればよい。つまり、設定流量
と調整ねじ５２の調整量（変位量）の関係を知ることが
できる。

一方、駆動部１のフランジ部５８とばねケース１６の上
部フランジ部６０を断熱材６２を介してボルトで取り付
ける。駆動部１はモータ６４．ポテンショメータ６６、
減速機６８及び図示していないが、モータ駆動の為の電
子部品とからなる。

減速機６８の出力軸７０は調整ねじ５２とスプライン結
合させる。このスプライン嵌合部は、出力軸７０に径方
向に貫通したローラ軸にローラ７２ａ、ｂを設ける。一
方、調整ねじ５２の上部を円筒形に形成し、その円筒部
に軸方向に溝７４ａ。

ｂを形成し、その溝に前記ローラ５２ａ、ｂを嵌合せし
めたものである。従って出力軸７０が左右に回転すると
、ローラ７２ａ、ｂと溝７４ａ、ｂが噛合ってその回転
を調整ねじ５２に伝達する。

調整ねじ５２はナツト５４とのねじ結合により軸方向に
変位し、その変位は＠７４ａ、ｂでスライドさせて吸収
させる。部材番号７６．７８はスラストベアリングであ
る。

調節計８０内のコンピュータには前述した設定流量と調
整ねじ５２の調整量（変位量）の関係が記憶されている
。従って設定入力器８２から設定流量を入力すれば、調
節計８０内で記憶させた上記関係から調整ねじ５２の調
整量（変位量）を演算する。

演算された調整量に基づく制御信号によりモータ６４が
駆動され、同時に調整ねじ５２の変位はポテンショメー
タ６６で検出される。この信号が演算された制御信号に
一致すればモータ６４は停止する。

更に精度の高い制御を必要とするならば、電気的信号が
出力可能な流量計で流量を検出し、実測値と目標値と常
時比較して、設定完了後偏差が発生すれば設定流量と調
整ねじ５２の調整量（変位量）の関係から、その流量差
に相当する調整ねじの調整量（変位量）を再演算して修
正動作を行わせることができる。

〈発明の効果〉 本発明は下記の特有の効果を生じる。

本発明の自動設定定流量弁はＰ、Ｉ、Ｄの定数を決定す
る必要がないので制御が簡単であり、しかも目標値と実
測値を比較しながら駆動部を介して弁口関度を操作する
制御方法ではないので、目標値に向かって一気に駆動部
が必要量操作され、弁は従来同様にメカニカルに素早く
操作され、応答性の早い制御ができ、設定流量の変更も
容易に行うことができる。

また、流量計を設置しないで運転をする場合、駆動部は
初期設定が終われば、次に設定圧力を変更するまで運転
機会がなく、またその運転時間が短いので自動制御弁よ
りもその寿命が遥かに長い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動設定定流量弁の実施例の断面図で
ある。 ：駆動部 ：弁部 ：弁ケーシング ：第２弁座 ：第２弁体 ２：入口 ４：出口 ８：第１弁座 １８：ダイヤフラム ２６：第２弁体 ４６：設定ばね ８０：調節計 ５２：調整ねじ ８２：設定入力器 ？＋１１￥１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入口、出口を形成する弁ケーシング内に設けられた
   弁口を、ダイヤフラム等の圧力応動部材と連結された弁
   体で開閉せしめるようにし、圧力応動部材の一面に弁口
   に対して一次側の流体圧力を作用せしめ、圧力応動部材
   の他面には設定ばねの付勢力を作用せしめ、その両力の
   釣り合いにより弁口を開閉して流量を一定量通過させる
   ようにした定流量弁で、設定ばねの付勢力を変化させて
   設定流量を調整する為の調整手段を設け、その調整手段
   を駆動する為の駆動手段を取り付け、設定流量と前記調
   整手段の変位量の関係を設定入力手段を具備する調節計
   に記憶させておき、設定入力手段から所望の設定流量を
   入力すれば、前記調節計で調整手段の最適の変位量を演
   算し、その演算した変位量だけ前記駆動手段を駆動せし
   めるようにしたことを特徴とする自動設定定流量弁。