JPS60156103A - 流量制御装置 - Google Patents

流量制御装置

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JPS60156103A
JPS60156103A JP59012316A JP1231684A JPS60156103A JP S60156103 A JPS60156103 A JP S60156103A JP 59012316 A JP59012316 A JP 59012316A JP 1231684 A JP1231684 A JP 1231684A JP S60156103 A JPS60156103 A JP S60156103A
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JP
Japan
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flow rate
circuit
ratio
rotation
valve
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JP59012316A
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Tomohide Matsumoto
朋秀 松本
Shigeru Shirai
滋 白井
Masaji Nakamura
中村 正次
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D7/00Control of flow
    • G05D7/06Control of flow characterised by the use of electric means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)
  • Flow Control (AREA)

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、電気信号に応じて流体の流量を制御する比例
制御御弁を有するとともに、流路に流量センサを有し、
その流量信号□と、所望の設定信号の偏差信号に応じて
比例IIIJ−弁をコントロールする方式の流量制御装
置に関する。
従来例の構成とその問題点 従来のこの種流量制御装置を第1図に示す。第1図□に
おいて、1aは弁装置1、弁装置1を駆動する駆動装置
2からなる比例制御弁、3は弁装置1の出口側に直列接
続された流量上/す、4は制御回路であ名。
弁装置1は、流体人口5と流体出口6、流体人口5と流
体出口6間の隔壁に形成された通ロア、及び弁体8、弁
体θを閉弁方向に付勢するバネ9を有する。
駆動装置2は、弁体8と共動するプランジャ10、プラ
ンジャ10の両端を支持する軸受11、プランジャ10
の外周に設けたコイル12、及びヨーク13から構成さ
れ、コイル12に通電することにより、プランジャ10
に電磁力Fmが作用し、弁体8を押下げて開弁する。
流量センサ3は、流体出口6に連通ずる管状のハウジン
グ14と、ハウジング14内に収容され、流体の流通に
より回転する翼車15と、翼車15の縁部に設けた永久
磁石16と、永久磁石16に対向して設け、られζ<i
/u四ス状の磁束変化を検知するホール素子17とを有
する。
制御回路4は、ホール素子17の出力をパールス信号に
変換する検出回路18と、パルス信号の発生に比例した
電圧信号を増幅して出力する積分回路19と、所望の設
定信号と、積分回路19の信号を比例し、かつ偏差信号
を出力する比較器20と、この偏差信号によってコイル
12に給電する駆動回路21t−有する。
以上の構成において設定信号が供給されると、比較器2
0は、積分器19と設定信号の偏差信号を駆動回路21
に出力し、コイル12へ給電がなされる。コイル12に
通電するとプランジャ10は下方の電磁力F’ m f
受け、バネ9に抗して開弁し、流体は流体出口6、回転
翼15をへて流出する。流体が通過すると回転翼16は
回転し、永久磁石16によるパルス状の磁束の変化をホ
ール素子17で検出し、検出回路18からパルス信号を
出力させる。このパルス信号は、流量センサ3を通過す
る流体の流量に比例している。したがって設定信号によ
り設定された流量となるよう常に流量センサ3によって
流量が監視され、弁開度がコントロールされる。また設
定信号を可変すれば、その信号に比例して高精度に流量
の制御を行なうことができる。
しかしながら、この従来例では、翼車15の回転数を検
出して流量検出するものであるため、正確な回転が行な
われない場合、流量検出誤差が生じる。すなわち流体に
異物が混入して翼車15とハウジング14間に付着し、
翼車16に部分的に当接する場合、あるいは、長期使用
により流量センサ3の軸受22が摩耗した場合等真車1
6の接触抵抗、摩擦抵抗によシ回転すらが生じ、流量検
出精度が悪化する。第2図は流量センサ3内を通過する
流量と翼車15の回転数の関係を示したものであり、初
期の正常な特性Aに対し、上記回転むらが生じるとBに
示すように同一の流量Qaに対してΔNgの回転数の誤
差が生じる。
その結果、例えば給湯器等にこの種流量制御装置を使用
し1.燃料ガスの流量、すなわち燃焼量全制御する場合
、設定信号よりも高温の出湯がなされ、不快感を与え、
また爆発着火の危険がある。
また給湯量を制御する場合、所定の熱量に対して給湯量
が多くなるため、設定量よりも低い温度の給湯がなされ
る。特に湯量制御を行なう場合、流体が高温となり、か
つスケール等が軸受22の部分に付着し、上記流量検出
精度の悪化が発生しやすく、さらに使用を継続すれば流
量検出不能となり、無制御状態となり危険である。
発明の目的 本発明は、上記従来の間頂点にのぞみ、回転数検出型流
量センサの劣化、すなわち翼車等の回転ムラを検出し、
危険状態となる前に流体通路を遮断し、異常を報知する
ようにした安全性の高い流量制御装置t−提供すること
を目的とする。
発明の構成 この目的を達成するため本発明による流量制御装置は、
電気信号に応じて流体流量を制御する比例制御弁と、流
体通路内に設けられ流量に応じた電気信号を出力する回
転数検出型の流量センサと、この流量センサの出力信号
に応じて前記比例制御弁を駆動する制御口St−有する
とともに、前記回転数検出型流量センサに複数の回転数
検出素子を設け、各々の回転数検出素子間の回転周期の
比率が所定値外となった時動作し、流体通路を遮断する
とともに報知する安全回路を設けて構成したものである
この構成により、流体中の異物及び長期使用による摩耗
による回転数検出型流量センサの内部に設けられた回転
体の回転むらは、複数の回転数検出素子間の回転周期の
比率を検出することにより常時チェックされ、回転むら
が生じた場合、回転周期の比率が所定値外となるため、
安全回路が動作し、不安全状態となる前に流体通路を遮
断し、かつ異常を報知する。
実施例の説明 以下本発明の実施例を図面とともに説明する。
第3図は本発明による流量制御装置の一実施例における
構成図を示し、2aは安全回路であり、検出回路18に
よってパルス信号に変換された信号が入力される。流量
センサ3の内部に設けた回転体である翼車15には第4
図に示すように複数の永久磁石16a、16bが翼車1
5の周方向において同一の間隔をへだてて固着されてお
り、永久磁石16a、18bが接近した時の磁束の変化
を検知し、電気信号全出力するホール素子17が対向し
て設けられ、永久磁石16a+16b、ホ−ル素子17
により回転数検出素子Srが構成されている。なおここ
では、永久磁石16a、16bを複数としホール素子1
7を1個として回転数検出素子Srを構成しているが、
必要に応じて永久磁石IQ−1個としホール素子17を
複数設けてもよいし、また永久磁石16、ホール素子1
7ともに複数設けて構成してもよい。
安全回W123に入力されたパルス信号は、パルス周期
比検出回路24に入力され、パルス周期の比率、つまり
永久磁石16aがホール素子17に近接してから永久磁
石16bがホール素子17に近接するまでの時間T1 
と、さらに翼車16が回転し、永久磁石16bがホール
素子17に近接してから永久磁石16aが近接するまで
に要する時間T2の比T2/T1が演算される。演算さ
れた回転周期T2 /T 1は、比較器25で、設手器
26で設定される所定の比率T8と比較され、所定値T
sより外れた時のみ判別回路27vi−オンさせる。こ
こでT2 /T 1は、’r1 >T2の場合もあれば
TI <T2 +の場合もあるため、設定器26の設定
値Tsは所定の範囲全限定するものである。
回転周期T2/TIが設定値Ts外となると、判別回l
Il!I28及びタイマー回W129がオンし、T2/
T1がTs外となる状態がタイマー回路29によって設
定される時間継続されると、判別回路28によって遮断
回W130及び報知回路31が動作し、比例制御弁1a
’5遮断するとともにLED(図示せず)等により報知
される。その他は従来例左同様であり同一番号を付して
説明を省略する。
以上の構成において、設定信号が投入されると駆動回路
21はコイル12に通電し、プランジャ10は下方に変
位して弁体8をバネ9の力に抗して開弁し、流体は流体
出口6へ流入し、さらに流量センサ3の翼車15を通過
し、翼車15は通過流量に比例して回転する。翼車15
に固着された永久磁石16a、16bFjホール素子1
7に一回転周期に応じたパルス状の磁束変化を与え、そ
の信号は検出回路18によってパルス信号に変換され、
さらに積分器18によって積分されるとともに増幅され
て比較器20に入力される。比較器2oは積分回路19
の信号と設定信号の偏差を駆動回路21に与え、前記の
制御ループによって設定信号に等しくなるよう弁の開度
がコントロールされ、設定信号を変化させれば、その信
号に応じた流量が高精度に得られる。
一方、検出口Fl1118のパルス信号ハ、パルス周期
比検出回路24にも入力され、パルス信号の周期、T2
/T1すなわち翼車15の回転周期が演算され、設定器
26で設定されたTsの範囲内、つまり第5図における
正常状態の出力信号であれば、判別回路28は動作せず
、遮断回路30、報知回l@31は動作しない。
そして、長期使用もしくは流体への異物混入により翼車
15の回転がスムーズでなくなり回転むら金主じてきた
場合、第6図異常状態の出力信号がパルス周期比検出回
路24に入力され、T2 /T1 がTsO値より外れ
るため、判別回Fj1128及びタイマー回路29がオ
ンする。そしてこの状態がタイマー回路29の設定時間
だけ継続すると、判別回路28は遮断回路30及び報知
回路31を動動作させ、駆動回W121オフして比例制
御弁1aの遮断するとともに、異常状態全報知する。
なお本実施例では、遮断回路30で比例制御弁1ai遮
断する例を説明したが、流体通路に電磁弁等の専用の遮
断弁(図示せず)を設けて遮断してもよい。
以上説明した本実施例によれば、比例制御弁1aに流量
センサ3を設け、流量センサ3の信号と設定信号の偏差
に応じて比例制御弁1aiフイードバツク制御するため
、高精度の流量制御が可能であり、また流体人口5の上
流に流体圧を一定に保つガバナを設ける必要がない。
また流体への異物混入、長期使用により翼車15の回転
がスムーズでなくなり、流量検出精度が悪化してきた場
合、翼車15に設けられた複数の永久磁石’16a、j
abとホール素子17から゛なる回転数検出素子Srに
よって翼車150回転周期の比T2/T1が検出され、
その値が不安全状態となる以前に流体通路を遮断すると
ともに報知するため、安全性が向上する。
また、ホール素子17の信号をパルス信号に変換し、そ
のパルス信号の周期を検出して回転周期の比率T2/T
1 f検出するようにしたため、電気回路側で翼車15
の回転周期が検出可能となり、演算、検出が容易となる
さらに、安全圏W12Gにタイマー回路29”&設け、
異常状感が所定時間継続した段階で流体通路孕遮断する
ため、安全回路23の信頼性が向上し、誤動作の発生が
極めて少ないなどの実用的効果を有する。 − 発明の効果 以上詳述したように本発明による流量制御装置は、比例
制御弁全回転数検出型の流量センサ全役けてフィードバ
ック制御するとともに、回転数検出型流量セ/すに複数
の回転数検出素子を設け、各々の回転数検出素子間での
回転周期の比率が所定値外となった時、流体通路を遮断
するとともに異常を報知する安全圏11Th設けて構成
したものであり、高精度の流量制御が可能であるととも
に、流体への異物混入、長期使用等による回転数検出 
I型流量センサの精度劣化を、複数の回転数検出素(間
での回転周期の比率を検出することにより判別し、自動
的に流体通路全遮断するとともに報知するため、危険状
組となる前に安全側に動作し、安全性が向上する。特に
給湯器に使用され、燃料ガスの流量すなわち燃焼量を制
御する場合の爆発着火、急激な湯温上昇による不安全を
未然に防ぐことができる。
また複数の回転数検出素子を設けるため、流量センサに
設けた回転体の1回転当りの検出信号が多くとれ、流量
センサの分解能が向上し、高精度に流量検出が可能であ
るとともに、低流量まで制御が可能となるという効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す流量制御装置の構成図、第2図は
同流量セ/すの流量と回転数の関係を示す特性図、第3
図は本発明の一実施例を示す流量制御装置の構成図、第
4図は同流量センサの断面図、第5図は同検出回路の出
力信号波形図である01a・・・・・・比例制御弁、3
・・・・・・回転数検出型流量センサ、4・・・・・・
制御回路、23・・・・・・安全回路、24・・・・・
・パルス周期比検出回路%29°・・°・°タイマー回
路、Sr・・・・・・回転数検出素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
1 面 4 訊 2 図 ″ 汎重O−一伽

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1〕電気信号に応じて流体通路面積を可変し、流量を制
    御する比例制御弁と、流体通路内に設けられ流量に応じ
    た電気信号を出力する回転数検出型流量センサと、この
    流量センサの出力信号に応じて前記比例制御弁を駆動す
    る制御回路を有するとともに、前記回転数検出型流量セ
    ンサに複数の回転数検出素子を設け、各々の回転数検出
    素子間の回転周期の比率が所定値外となった時流体通1
    i1−遮断するとともに報知する安全回路を設けた流量
    制御装置。 2)回転数検出型流量センサの出力をパルス信号に変換
    し、前記パルス信号の周期の比率を検出するパルス周期
    地検出回mt設けることにより回転周期の比率を検出す
    る特許請求の範囲第1項記載の流量制御装置。 3)安全回路にタイマー回路を設け、回転数検出素子間
    の回転周期の゛比率が所定値外となる状態が所定時間継
    続した時流体通路を遮断するとともに報知する特許請求
    の範囲第1項記載の流量制御装置。″
JP59012316A 1984-01-25 1984-01-25 流量制御装置 Granted JPS60156103A (ja)

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JP59012316A JPS60156103A (ja) 1984-01-25 1984-01-25 流量制御装置

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JPS60156103A true JPS60156103A (ja) 1985-08-16
JPH0417441B2 JPH0417441B2 (ja) 1992-03-26

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JP59012316A Granted JPS60156103A (ja) 1984-01-25 1984-01-25 流量制御装置

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JP (1) JPS60156103A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0374007U (ja) * 1989-11-15 1991-07-25
JP2013178187A (ja) * 2012-02-29 2013-09-09 Aichi Tokei Denki Co Ltd 羽根車式流量計の自己診断装置
US20220269294A1 (en) * 2021-02-25 2022-08-25 Hayward Industries, Inc. Fluid distribution manifold

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US20220269294A1 (en) * 2021-02-25 2022-08-25 Hayward Industries, Inc. Fluid distribution manifold

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Publication number Publication date
JPH0417441B2 (ja) 1992-03-26

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