JPS60104878A - ガス流量制御装置 - 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、カス燃焼器具等に装備され、易６−１い室温
等の燃焼負荷信号に応じてガス流量を連続的に制御し、
所望の湯温、室温が得ら汎るようにした比例制御弁を用
いたカス流量開側ｊ装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種ガス流量制御装置を第１図に示す。

１は流体人Ｄ　２、流体出口３の間に設けた弁座４と、
その弁座４に対向して設けた弁体５及び弁体５と一体的
に設けられ、流体圧を受けて動作するダイヤフラム６を
有する流量制御部であり、周知のガバナ機能を有すると
ともに、弁８４と弁体５の当接部に弾性体７を設け、か
つ弁体５全閉弁方向に付勢する閉止バネ８を設けること
により、ガス流路を遮断する閉弁機能をイＪしている。

９はコイル１０とヨーク１１及び両端を板ハネ１３で支
４情さルだプランジャ１４全イコする電磁駆動部であり
、コイ／ｌ／１０に通′ｉＥすることにより電磁力が弁
体５に作用し、連続的に流１１１−を制御することがで
きる。つ１ジ、湯温舌のｒ′〔倚伯゛号ＳＦ　ｆ：検出
し、設定信号ＳＳどの偏差信号に応じた通電ニーｉ’ｃ
ｋコイ／ｖ１０に供給すれば、必要なガス流量が自動的
に制御され、所望の湯温が得られるものである。

この神のカス流量制御装置でに１、流電化例！ｆｉｌ順
１１機能、ガスガバナ機能、閉弁機能を有しており、カ
ス制御プロ・ツクのコンバクＩ・、低コスト化が実現で
きるが、以下のｒｉｊＪ題点を而している。すなわぢ、
閉弁機能を持たせるためには、閉止バネ８の閉弁カケ人
きくする必要がある。第２図は、コイル１０へ供給する
コイル′ｒ匡流Ｉと電磁力Ｆｅ、すなわち弁体５を下方
に変位させるカの関係を示Ｉ−たものであり、閉止パイ
・のカをＦｓとし、全開流量となる力ｅＦｍとすると流
量制御（て要するコイ／ｌ／電流の範囲はＩｓ〜Ｉｍと
なる。流量制御に必要な力（Ｆｍ−Ｆｓ）は弁座４の１
」径と流体出口３の圧力により決まるが、閉弁力Ｆｓの
１／／３以下となる場合があり、またこの種の電磁駆動
部９では電流１０２乗に比例した電磁力Ｆｅが発生ずる
ため流量制御電流幅が狭くなる。したがって第３図に示
すように流量制御特性のゲインが人となり、微小な電流
の変化△１が生じた場合でも大きな流量変化△Ｑが発生
し、流量制御粘度が悪くなり、丑だハンチングの原因と
なる。したがって電気制御回路側で特別のスＪ策が必要
となジ、ニストアツフ。

要因となっていた。

また制御精度を確保するためには閉弁力Ｆｓを弱くする
必要がるジ、閉ＩＩ：性能に不安があった。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点に鑑み、流量制御特性のゲイ
ンを小さくすることにより流量制御粘度を向」こさせる
とともに、充分な閉弁力が得られるカス流量制御装置を
提供することを１７１的とする。

発明の構成 この１」重金達成するため′＋、光明発明る流Ｊｌ制（
Ｉｌｌ皆１１５゛ば、弁座と弁体の当接部に弾性体をイ
コし、前記弁体全閉弁方向に付勢する閉１」ソく不を設
けた流ｊＩｉ制釧１部と、その流量制御部を駆動する電
磁駆動部とから構成される比例制御弁と、燃焼負荷信号
と１１ジだ信号の伽）差信号に応じて１３ｉＪ記゛１五
イｌＬＡ駆（ＩＷ部を制１ｉＬＩＩする制御回路を右し
、前記制御回路は前記偏ｉ（″イ１を号に応じて直流信
号を発生する直流信号制御回路と、その直流信号に応じ
たディザ周波数を設定するディザ酸だ回路と、ディザ信
号を発生し、１ｉｉＪ記直流信号に重畳さぜるディザ発
生回路と、そのディザ発生回路から出力されるディザ信
υ°の周波数を４実出する周波数構１］１１回路と、ｒ
ｉｉＪ記ディザ設Ｗ回路と周波数検出回路の１．、（力
信号全比較するディザ信υ比較器を設けてディザ周波数
のフィードパ・ツク系を構成し、ディザ信号比較器のｌ
１ｉｉｉ差信号に応じてディザ開生回路の制匠１１１を
行なうごとく構成したものである。

この構成により、少ない直流信号、すなわちコイ／ｌ／
電流の時はディザ設定器は低周波数のディザ信にｊ−全
設定し、ディザ発生回路から低周波数のディザ信号が直
流信−号に重畳されコイルへ供給される。低周波数のデ
ィザが供給された場合、弁の応答がよくなり、ディザの
等測的直流信号成分が直流信号に加わり少ないコイル電
流で開弁が始まる。

一方、大きなコイル電流の場合はディザ設定器は高周波
数の信号を設定し、高周波数のディザが供給される。こ
の場合逆に弁の応答が。凸〈なり大きなコイル電流が必
要となる。すなわち直流伝号（コイル？ｌｊ流〕の大き
さに応じてディザ信号の周波数を変化させることにより
、流量制御特性のゲインを小さくすることができる。

丑たディザ設定回路の出力信号に一致するように常にデ
ィザ周波数が検出さ几て補正されるため高精度の流量制
御が可能となる。したがって充分な閉弁力全保持しなが
ら流量側Ｅｌ　ｉｉ’を度を向」ニすることができる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面とともに説明する。

第４図（は本発明（（よるガス流油制御装置を示し、流
量制御部１５とｉｆ磁磁動動部１６ら構成される比例制
御弁１７と電磁駆動部１６（ｒｌ−制御する制御回路１
８、湯温等の負荷の検出（５−＞３と設定信号Ｓｓを比
較し、その偏差信号を制御回路１８に与える比較器１９
七から構成されてｂる。

流量制御部１５は流作人口２ｏＸ流体ａ：ｉ’１．’−
、、’、Ｉ　２１の間に設けた弾性体の弁座２２、弁座
２２に対向して設けた弁体２３と弁体２３全閉弁方向に
付勢する閉止バネ２４を有し、弁体２３の上部には流体
入口２０側の圧力を受けて作動するダイヤフラム２５が
膜板２６を介してビン２７によって気密に装着されてい
る。

２８は弾性体の弁座２２の口・ツクリンクであり、圧入
により弁ボデイ２９内に気″１“ｆ”ｌ’　ＶＣ固定さ
九ている。

３０はベースギヤツブであり、バラギン３１を介シテ弁
ホティ２９へ気密に装着されている。

３２はダイヤフラム２５の背圧室２５ａ’ｉ形成すると
ともにダイヤフラム２５の外周ビードを圧接し気密に保
持するダイヤフラムプラケットである。

電磁駆動部１６は、コイ／ｖ３３とコーク３４と継鉄板
３５と、コイル３３の中心部に貫通した摺動パイプ３６
と、摺動パイプ３６内を上下動可能に設けたプランジャ
３７及びプランジャ３７（！：ピン２７の間に設けた非
磁性体からなるスペーサ３８を有する。

ダイＡフラムプラケ・ノド３２と摺動パイプ３６の間に
はシール材３９を設け、丑た摺動パイプ３６の上部に（
は、非振ｇｖＪを防止するためのダンパー作用をはだす
ペン）　４０４設けたギャップ４１が圧入固着されてお
りダイＡｒフラム２５の背圧室２５ａはペン）４０のみ
によジ大気と連通している。

制御回路１８は第５図に示すように湯温、室温等の燃焼
負荷信号と所望の設定信号を比較し、そ９偏差信号ケ出
力する比較器１９の信号に応じて　）直流信号を発生し
、駆動電流としてコイル３３に供給する直流信号制御回
路４２と、その直流信号に応じたディザ周波数倍は金膜
′、１１するディザ設定回路４３と、ディザ信号を発生
し、直流信号制御回路４２の出力信号に重畳さぜコイＪ
ｌｚ３３に供給するディザ発生回路４４と、ｆ　イ”Ｊ
’発生回路４４から出力されるディザ信号の周波数ケ検
出する周波数検出回路４５、及びディザ設定回路４３の
信号と周波数検出回路４５の出力信−υ−全比較し、そ
の偏差信号に応じてディザ発生回路４４を制御するディ
ザ信号比較器４６から６Ｈ１，成さｎている。

以、にの構成において通電しない状態では、閉１１−。

ハネ２４の作用」により充分な閉１１．力で弁体２３は
弾性体製の弁座２２に押圧され、流体入に１２０側にカ
ス圧が作用しても流体出口２１へ流出せず弁閉止がなさ
れる。

辿？１工されると設定信−号と燃焼負荷信号が比較器１
９で比較さｎ、その偏差信号が直流信号制朝１巨１７１
１４２に人力され、直流信号が決定される。一方前記偏
差信り′はテ゛イザ設定回路４３にも入力され、その信
号レベ／Ｉ／に応じたティザ周波数信号に変換さ八、デ
ィザ信号比較器４８に入力される。ディザ発生回路４４
では、ディザ設定回路４３で設定された周波数のディザ
信号を出力するが、その出力信号の周波数は周波数検出
回路４５で検出され、その信号はディザ信号比較器４６
へフィードバックされる。

ディザ信号比較器４６ではディザ設定器４３と周波数検
出回路４５の信号が比較され、その偏差信号に応じてデ
ィザ発生回路４４から出力されるディザ周波数が制御さ
れる。つまり、つねに設定周波数が得られるように閉ル
ープ制御がなされ、最適周波数のディザ信号が直流信号
制御回路４２の出力信号に重畳され、コイ）ｖ３３に供
給さ九る。

なおここでのディザ倣幅は一定である。

制御回路１８からコイ／ｖ３３に通電されると、プラン
ジャ３７は電磁力によって下向きの力を受け、閉［１−
パイ・２４の力に抗して弁体２３全開弁じ、ガスは流体
呂口２１をへてバーナー（図示せず）・へと流出する。

そして比較器１９の偏差信号が変化すると、その信号に
応じて直流信号制御回路４２の出力とディザ設定回路４
３からの周波数レベルが自動的に変化し、ガス流量が制
碩１される。

ここで比較器１９の偏差信号、すなわち直流信号制御回
路４２の出力値−号とディザ設定回路４３で設定される
周波数の関係について説明する。

第６図はディザ周波数ｆａ・・・ｆｎをパラメータとし
た場合におけるコイノゾ准流１（直流信号）と比例制御
弁１７によるガス流量、Ｑ、の制御特性全示したもので
ある。ここでディザ振幅は一定であり、捷プ辷ｆａ側（
は低周波数、ｆ、側は高周波数である。

第６図かられかるように、低周波数ｆａでは比較的少な
いコイル電流で開弁が始−；ｊ：！１１　、高周波数ｆ
ｎでは大きなコイル電流で開弁が始址る。１だ低周波数
側はど周波数の影響が顕苫であり数Ｈ２の変化に苅して
も流量Ｑ８に大きく変る。、？Ｃ，ｆＬは第７図に示す
ように低周波数の場合、弁体２３、プランジャ３７を含
む７ｊＪ８Ｉ１．Ｉｌ四素の応ｒ″とが良くなり、直流
信号成分にディザ信号の等測的直流成分ｗａが加わるた
めであり、高周波数となると等測的直流成分がｗｂと小
さくなるためである。つまりコイル電流１に応じてａ・
・ｈのごとく周波数全変化させれば流量制御特性のゲイ
ンを小さくすること可能であることがわかる。

第８図は本実施例によるカス流量制御特性の流量制御特
性を示し、制御特性のゲインが小さく、かつヒステリシ
スがなく、また直線性に優れた制白１特性が＃）られる
。

以」二のごとく本実施例によれば、弁座２２を弾性体で
構成し、閉止バネ２４で充分な閉弁力を与えて弁閉止信
頼性を向上させるとともに、直流信号にディザ信号を重
畳させて比例制御弁１７の電磁駆動部１６を制御する制
御回路１８を設け、かつ直流信号に応じてディザ周波数
を設定するディザ設定回路４３と、その設定周波数が正
確（で得られるように周波数検出回路４５を設けてフィ
ードバック制御倉行ない、精度よくティザ周波数を設定
、可変できる／こめ、流量制御特性のゲインを小さくす
ることが可能とな夕、高精度な流量制御ができるととも
にハンチング全防ぐことができる。

１だ直流信号にディザ信号ヲ４１畳させるためプランン
ヤ３７の摺動摩擦及びプランジャ３７、ヨーク３４、継
鉄板３５からなる磁性４Ｊ′＃ｌの磁気ヒステリシスに
起因する流１１に制御！１．１性のヒステリシスを解消
することができる。さらにダ・ｒヤフラム２５を設け、
カハナ機能をイコする／こめ、比例制御弁、閉市弁、ガ
ス力ハナの３機［ｉヒを集約でき、流量側（、＋１装置
全体のコノバクＩ・、低コメ１−化を実肚１する１、 丑だシール（Ａ３９を設けてり゛イー＼′フラＪ・背圧
室２５ａｉベン１−４０のみにより人気と連通したため
窄λの粘性抵抗によるダンパー作用があり、弁］異動の
発生を防ぐことかできるなとの効果が偵）られる。

第９図は本発明の他の実施例を示す制御回路１８の安部
プロ・ツク図であり、ディザ設定回路４３は周波数と］
放幅の両方を設定、１−ｉｆ変がｉｉＪ能とし、ディザ
イｈ（幅検出回路４７　ｆ　（ｊジけ、ディザ周波数、
振幅の両方の検出信号と設定（Ｆｊ号の１１！Ｒ差信号
によジディザ発生回路４４を制御するように構成したも
のである。この実施例によれｆｄ、さらに正確なディザ
信号が併らｎるため、さらに高精度な流量制御が可能と
なる効果が付加される。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、弁座と弁体の当接部に弾
性体を設けるとともに閉＋ｔバネにより充分な閉弁力を
与えて弁閉止信頼性ケ向−」二きせるとともに、直流信
号にディザ信漫を重畳させて電磁駆動部を制御する制御
回路を設け、その制御回路は直流信号に応じてディザ周
波数を設定するディーり普役定回路と、そのディザ１投
定回路での周波数を正確に得られるようＶこ周波数検出
回路を設けてノイードハックし、その偏差信号に応じて
ディザ信号を出力するものであるため、直流信号に応じ
て高精度にディザ周波数を制御できる。特に流量特性へ
の影響の大きい低周波数域でその効果が発揮される。し
たがって流量制佃腓５５性のゲインを小きくすることが
でき、充分な弁閉止信頼性を保持しながら制御回路のば
らつき、温度特性（Ｃ左右されず、１１０１勺度な流量
制御が用能と乃ごろ。１だハンチングが発生しにくくな
る。さらンこディザ信号を重畳させるため電磁ｙＪＶ２
動部の４ｊｅ！動抵抗、及び磁気月利の磁気ヒスプリシ
スによる流ｊｉ１制イｉｌｌ　！ｉ、Ｊｔ’ｌのヒスプ
リシスを解消することができる。

１だディサ周波数のけ友により流ｔｊ１．制御特性のリ
ニー＼′リテイがきするため、リニャリテイが良好であ
り、′電磁駆動部の電磁力４ｔｊ’　ｌ’ｌの形態に左
右されることなく常に直線的な流Ｒ′（：ｌｉ制御ｊｊ
、、ｉ性かｔ）られるため制６１１ｊが容易となるなど
の！１ζ冒Ｊの効果ケ有するガス流１５１制〈［１ｊ装
置Ｋ’ｉ　ｋ提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すガス流ｊ１を制御装置の断面図、
’、’Ｊ５２図は同装置１ａの電磁力Ｉ特性図、第３図
は同流量制御特性図、第４図は本発明の一実施例を示す
ガス流量制御装置の構成図、第５図は同制御回路のゾロ
ツク図、第６図はディザ周波数をハラメータとした流量
側（Ｉ４１　！Ｉ’ｉ’ｆ性図、第７図ディザ周肢と弁
開度の関係を示す波形図、第８１ンｊは本発明の実施例
における流計制御特性図、第９図は他の実施例を示す制
御回路の要部プロ・７り図である。 １５・・・・流量制御部、１６・・電磁駆動部、１７・
・・・・比例制御弁、１８　・・・制御回路、２２・・
・・・弁座（１］！ｉｊ性体）、２３・　弁体、２４・
・閉止バネ、４２・・・・・直流信号制御回路、４３・
・・ティザ設定回路、４４・・・・ディザ発生回路、４
５・自−周波数検出回路、４６・・・・ディザ信号比較
器、４７・・・振幅検出回路。 代ｌｌｊ人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　他１名第
１図 第２図　産３図 第４図 弔５図 第６図 第７図 特開昭ＧＯ−１０４８７８（６） 第８図 第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体人口と流体量［１の間に設けた弁座と、この
   弁座にネ］面して設けた弁体と、この弁体を閉弁方向に
   イス１勢する閉１」−ハネを有し、かつ＋？ｉＪ記弁座
   と弁体の当ｊ妾部に弾性体を設けた流ｔ１］、制御部と
   、両ｉＪ記弁体を変位させ、流Ｌ１１−を制御するため
   の力を発／１する′ｉｌＬ磁駆動部とから鯖成さＪする
   比例制御弁と、燃焼色６；工１ｉｆｉ号と設定信号のｌ
   ｕｆ　ノ≧＜、　イｉ−、号に応じて前記’ＩＩＪ：磁
   駆動部全駆動部る制御回路を有し、自ｉｊ記制笹１１回
   路ば［）１百ｉ２１ＩｉＩｊ差信号に応じて直〆ｊｆｆ
   ｆｉ　Ｉ、’３号ケ元生する曲流１ｄ号制御１１回路と
   、その直流１菖ジノに応じたディザ周波数を設定するテ
   ィザ設定回路と、ディザ信号全発生し、：ｉｉ＋記直流
   （８＋ｊ−に重畳させるディザ発生回路と、そのディザ
   発生回路から出力されるディザ信号の周波数を検出する
   周波数検出旧１路と、前記ティザ設定回路と周波数検出
   回路の出）Ｊ信−号音比較するディザ信υ比較器とから
   ＩＩ成し、そのディザ信号比較器の偏差信号に応じてデ
   ィザ発生回路の制御を行う構成としたガス流量制御装置
   。
2. （２）　ディザ設定回路は周波数と振幅の両方を設定可
   能とするとともに、ディザｊ異幅検出回路を設け、ディ
   ザ周波数、振幅の両方の設定信号と検出信号の偏差信号
   によジテ゛イザ発生回路を制御する構成とした特許請求
   の範囲第１項記載のガス流量制御装置。