JPH0361828A - 圧力検出器及び流体供給装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガス燃焼システム等に適用され、流体供給源か
ら供給される圧力流体の圧力を最終使用部での使用圧力
に減圧して供給する流体供給装置及び該流体供給装置で
使用される圧力検出器に関するものである。

［従来の技術］ 一般に流体が使用される場合、流体供給源から供給され
る高圧の圧力流体をそのまま使用せずに最終使用部にお
ける使用圧力に減圧された状態で使用される４例えば、
ガス燃焼システムではガス供給源と最終使用部であるバ
ーナとの間に、１次圧力が変化しても一定の２次圧力を
得るように、両者の圧力バランスに基づいて機械的に作
動するガバナが配設されている。又、管路には圧力検出
器が備えられ、圧力異常等を検出するようになっている
。そして、圧力検出器としては半導体圧力センサを使用
したものや、ダイアフラムを使用するとともにダイアフ
ラムの移動量を検出して圧力を検出する装置等がある。

又、２次圧力を制御可能とするため前記ガバナの上部に
比例ソレノイドを設け、比例ソレノイドに加える電流値
に比例してガバナの２次圧力を制御できるようにしたも
のがある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の半導体圧力センサは温度により特性の
変化が大きく、又、正方向に変化するものと負方向に変
化するものとがあり、温度補正が困難であった。一方、
ダイアフラムを使用した圧力検出器では圧力変化に伴う
ダイアフラムの移動量から圧力を検出するので、圧力変
化が大きい場合にはその移動を許容するため圧力検出器
が大型となり設置スペースを広く必要とするという問題
がある。一方、２次圧力を制御するためガバナに比例ソ
レノイドを取付けた場合には、圧力流体の流量範囲すな
わち２次圧力の変更範囲を広く取るとガバナの特性が変
化し、又、低い圧力における制御ができないという問題
がある。又、２次圧力を純機械的にツーイードバックし
ているため、負荷条件によっては振動が大きくなって安
定性が悪くなり、騒音を発生するという不都合もあった
。さらに比例ソレノイドやダイアフラムの温度特性によ
る２次圧力のドリフト発生という問題もあった。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
第１の目的は温度補正が行い易く、測定範囲の各種レン
ジに対応できしかも小型化が可能なダイアフラムを利用
した圧力検出器を提供することにある。又、第２の目的
は負荷の状態に関係なく安定した精度の良い２次圧力の
制御が可能な流体供給装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の第１の目的を達成するため第１請求項記載の圧力
検出器においては、流体供給源から供給される圧力流体
の圧力を管路の途中に設けられた流量調整弁で所定の圧
力に減圧して最終使用部に供給する流体供給装置の管路
に接続されて減圧後の流体が導入されるハウジングと、
該ハウジング内に設けられたダイアフラムと、該ダイア
フラムに取付けられるとともにダイアフラムの受圧力に
比例してダイアフラムと一体的に移動可能な作動体と、
該作動体の位置を検出する位置検出センサと、前記ダイ
アフラムの受圧力に抗した力を発生して前記作動体に作
用させるアクチュエータと、前記作動体の位置を一定に
保持するような電流を前記アクチュエータに加えるとと
もにその電流値に対応した信号を出力する制御回路とを
設けた。

又、第２の目的を達成するため第２ｆｉ１求項記載の発
明においては、流体供給源から供給される圧力流体の圧
力を管路の途中に設けられた流量調整弁で所定の圧力に
減圧して最終使用部に供給する流体供給装置において、
前記流量調整弁より下流側の管路に、減圧後の流体が導
入されるハウジングと、該ハウジング内に設けられたダ
イアフラムと、該ダイアフラムに取付けられるとともに
ダイアフラムの受圧力に比例してダイアフラムと一体的
に移動可能な作動体と、該作動体の位置を検出する位置
検出センサと、前記ダイアフラムの受圧力に抗した力を
発生して前記作動体に作用させるアクチュエータと、前
記作動体の位置を一定に保持するような電流を前記アク
チュエータに加えるとともにその電流値に対応した信号
を出力する制御回路とを備えた圧力検出器を接続し、か
つ、前記圧力検出器の検出信号がフィードバックされて
前記流量調整弁を制御する制御部を設けた。

［作用］ 第１請求項に記載の圧力検出器においては、減圧後の流
体圧力（２次圧力）がダイアフラムに作用し、ダイアフ
ラムの受圧力に比例してダイアフラムと一体的に作動体
が移動しようとするが、アクチュエータに対して前記ダ
イアフラムの受圧力に抗して作動体を一定位置に保持す
る電流が加えられ、作動体が一定位置に保持される。そ
して、前記電流値から圧力が検出される。

又、第２請求項に記載の流体供給装置では、流量調整弁
より下流側の管路に接続された前記圧力検出器から検出
された２次圧力が流量調整弁を制御する制御部にフィー
ドバックされ、２次圧力が設定された所定の圧力となる
ように流量調整弁が制御される。

［実施例１］ 以下、本発明をガス燃焼システムに具体化した一実施例
を第１〜４図に従って説明する。第２図に示すように、
一端が流体供給源（図示せず）に接続され他端に最終使
用部としてのバーナ１が連結された管＃１２の途中には
、管路２を介して供給される圧力流体の圧力をバーナ１
で使用される際の所定の圧力（２次圧力）に減圧するた
めの流量調整弁３が配設されている。流量調整弁３とバ
ーナ１との間には２次圧力を検出するための圧力検出器
４が接続されている。

圧力検出器４は第１図に示すように、上方が開放された
ハウジング５の上部にダイアフラム６が配設されて室７
が形成され、室７には減圧後の流体が導入される入ロア
ａが形成されている。ダイアフラム６にはダイアフラム
６の受圧力すなわち室７内の圧力に比例してダイアフラ
ム６と一体的に直線移動可能に作動体８が固定されてい
る。ハウジング５の上部には前記ダイアフラム６の受圧
力に抗した力を発生して前記作動体８に作用させるアク
チュエータ９が装備されている。

アクチュエータ９はムービングコイル式の構成をなし、
円筒状のコイル巻回部１０ａにコイル１１が巻装された
１ランジヤ１０が、アクチュエータ９のケーシング１２
の中心部においてその軸線方向（第１図の上下方向）に
沿って摺動可能に配置されるとともにその基端が前記作
動体８の先端に当接する状態で配設されている。又、コ
イル巻回部１０ａの外側には永久磁石９ａが配設されて
いる。

ダイアフラム６の受圧器６ａの上面とケーンシング１２
の下部との間にはセットスプリング１３が介装されてい
る。又、ハウシング５の底部には調整ねじ１４が螺着さ
れ、調整ねじ１４の先端に固定されたばね受け１５とダ
イアフラム６との間にはキャンセルばね１６が介装され
ている。ケーシング１２の上方にはプランジャ１０の先
端位置を検出することにより前記作動体８の位置を検出
する位置検出センサ１７が配設されている０位置検出セ
ンサ１７としては差動トランス、光センサ、磁気センサ
、超音波センサ等の公知のものが使用されている０位置
検出センサ１７の出力信号はアクチュエータ９のコイル
１１への通電量を制御する制ｔ＃ｊＥＮ　１８に出力さ
れ、制御回路１８は位置検出センサ１７の検出信号に基
づいて前記プランジャ１０の位置が一定位置に保持され
る大きさの電流をコイル１１に通電するようになってい
る。

一方、２次圧力を調整する流量調整弁３には第３図に示
すように、比例ソレノイド１９により弁体２０が作動さ
れる比例弁が使用されている。弁体２０は流体通路２１
の入口２１ａ及び出口２１ｂとの間に設けられた弁座２
２と当接する閉成位置と、弁座２２から離間する開放位
置とに移動可能に配設され、ケーシング２３の底面と弁
体２０の下面との間に介装されたばね２４により、弁体
２０の上端がプランジャ２５の下端に当接する状態で弾
性体２０ａが弁座２２と当接する方向へ押圧付勢されて
いる。比例ソレノイド１９は制御部２６により制御され
、制御部２６は前記圧力検出器４の制御回路１８から出
力される２次圧力値に対応する信号を入力し、検出され
た２次圧力値と設定された２次圧力値とを比較して両者
が等しくなるように比例ソレノイド１９のコイル１９ａ
への通電量を制御するようになっている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。管
路２を経て流体供給源から供給される圧力流体はその圧
力が流量調整弁３で所定の２次圧力に変更されてバーナ
１に供給される。流量調整弁３とバーナ１との間に接続
された圧力検出器４には入ロアａから圧力流体が導入さ
れる。圧力流体が入ロアａから室７内に導入されるとダ
イアフラム６がその圧力を受け、作動体８がダイアフラ
ム６とともにその受圧力に比例した距離だけ第１図の上
方へ移動しようとする。そして、作動体８と当接するプ
ランジャ１０が作動体８ととともに上方へ移動してその
先端部の位置が変化しようとする。一方、位置検出セン
サ１７は常にプランジャ１０の先端の位置を検出すると
ともにその検出信号を制御回路１８に出力しており、制
御回路１８はダイアフラム６が２次圧力を受けることに
より作動体８を移動させる力が発生した場合、その力に
抗した力を発生するようにアクチュエータ９のコイル１
１に電流を供給する。

ダイアフラム６の受圧力と室７内の２次圧力とは第４図
（ａ）に示すように比例関係にあり、アクチュエータ９
のコイル１１に通電される電流値とアクチュエータ９に
発生する力も一般に第４図（ｂ）に実線で示す比例関係
がある。従って、ダイアフラム６に２次圧力が作用した
場合、作動体８を一定の位置に保持するためコイル１１
に供給される電流値の大きさから２次圧力が求められる
。

アクチュエータ９の特性が第４図（ｂ）に点線で示すよ
うに直線関係でなくとも、予めその特性を調べておくこ
とによりコイル１１に供給される電流値から２次圧力が
求められる。ダイアフラム６の受圧力と室７内の圧力と
の関係は、ダイアフラム６の径あるいは材質により異な
り、径あるいは材質を選択することにより各種のレンジ
に対応できる。

一方、制御部ＦＩ＠ｔｓからはコイル１１に供給される
電流値を知らせる信号が制御部２６に出力され、制御部
２６はその信号と予め設定された２次圧力に相当する値
とを比較し、制御回路１８からの信号値が設定値と異な
る場合にはその差を零とする方向に流量調整弁３の弁体
２０の開度を調整するように、比例ソレノイド１９への
通電電流値を変更する。従って、圧力検出器４を接続し
た所定箇所の２次圧力が負荷の状態に関係なく設定され
た圧力となるように制御される。

［実施例２］ 次に圧力検出器４の別の実施例を第５図に従って説明す
る。この実施例の圧力検出器４はアクチュエータ９に非
摺動タイプのものが使用されている点が前記実施例のも
のと異なっている。ハウジング５はその内部がダイアフ
ラム６により２つの室７．２７に区画され、上部の室２
７はバランス孔２７ａを介して外部と連通されている。

室２７内には作動体８の上部に固定された支持体２８に
永久磁石２９が固定されている。又、作動体８の下端に
も永久磁石３０が固着されている。ハウジング５の外側
、作動体８と対応する位置にはホール素子からなる位置
検出センサ１７が配置されている。又、アクチュエータ
９にはその中心部すなわち前記永久磁石２９と対向する
位置に鉄芯３１が固定配置された比例ソレノイド３２が
使用されている。そして、コイル３３に通電されると永
久磁石２９を反発させる磁力が発生し、作動体８に対し
てダイアフラム６の受圧力に抗した力を作用させるよう
になっている。

この実施例の圧力検出器４においても室７内に圧力流体
が導入されると、ダイアフラム６がその受圧力に比例し
た力で作動体８とともに第５図の上方に移動しようとし
、作動体８の下端に固定された永久磁石３０と位置検出
センサ１７との距離が変化しようとする。そして、コイ
ル３３には作動体８の力に抗して作動体８の移動を阻止
し、永久磁石３０と位置検出センサ１７との距離を一定
に保持するように電流が供給される。コイル３３に供給
される電流値に対応して磁力すなわち作動体８に作用す
る力の大きさが変化するので、該電流値から２次圧力が
求められる。又、この実施例の場合には摺動部がないの
で、耐久性が向上する。

なお、本発明は前記両実總例に限定されるものではなく
、例えば、流量調整弁３として前記構成以外のものを使
用したり、ガス燃焼システム以外のものに適用してもよ
い。

［発明の効果］ 以上詳述したように第１請求項記載の圧力検出器は、温
度補正が容易に行われるとともに、圧力の測定範囲が広
い場合にも検出器が大型とならず、しかも、ダイアフラ
ムの径あるいは材質を選択することにより測定圧力の各
種レンジに対応できる。

又、第２請求項記載の発明においては必要とする箇所の
２次圧力を、負荷の状態に関係なく精度よく安定した状
態で制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は第１実施例を示すものであって、第１図は
圧力検出器の断面図、第２図はブロック図、第３図は流
量調整弁の断面図、第４図（ａ）は２次圧力とダイアフ
ラムの受圧力との関係を示す線図、第４図（ｂ）はアク
チュエータの発生力と電流値の関係を示す線図、第５図
は第２実方麺例の圧力検出器の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体供給源から供給される圧力流体の圧力を管路（
   ２）の途中に設けられた流量調整弁（３）で所定の圧力
   に減圧して最終使用部（１）に供給する流体供給装置の
   管路（２）に接続されて減圧後の流体が導入されるハウ
   ジング（５）と、該ハウジング（５）内に設けられたダ
   イアフラム（６）と、該ダイアフラム（６）に取付けら
   れるとともにダイアフラム（６）の受圧力に比例してダ
   イアフラム（６）と一体的に移動可能な作動体（８）と
   、該作動体（８）の位置を検出する位置検出センサ（１
   ７）と、前記ダイアフラム（６）の受圧力に抗した力を
   発生して前記作動体（８）に作用させるアクチュエータ
   （９）と、前記作動体（８）の位置を一定に保持するよ
   うな電流を前記アクチュエータ（９）に加えるとともに
   その電流値に対応した信号を出力する制御回路（１８）
   とを設けたことを特徴とする圧力検出器。 ２、流体供給源から供給される圧力流体の圧力を管路（
   ２）の途中に設けられた流量調整弁（３）で所定の圧力
   に減圧して最終使用部（１）に供給する流体供給装置に
   おいて、前記流量調整弁（３）より下流側の管路（２）
   に、減圧後の流体が導入されるハウジング（５）と、該
   ハウジング（５）内に設けられたダイアフラム（６）と
   、該ダイアフラム（６）に取付けられるとともにダイア
   フラム（６）の受圧力に比例してダイアフラム（６）と
   一体的に移動可能な作動体（８）と、該作動体（８）の
   位置を検出する位置検出センサ（１７）と、前記ダイア
   フラム（６）の受圧力に抗した力を発生して前記作動体
   （８）に作用させるアクチュエータ（９）と、前記作動
   体（８）の位置を一定に保持するような電流を前記アク
   チュエータ（９）に加えるとともにその電流値に対応し
   た信号を出力する制御回路（１８）とを備えた圧力検出
   器（４）を接続し、かつ、前記圧力検出器（４）の検出
   信号がフィードバックされて前記流量調整弁（３）を制
   御する制御部（２６）を設けた流体供給装置。