JPS60263784A

JPS60263784A - パルスモ−タを用いた制御弁

Info

Publication number: JPS60263784A
Application number: JP12105084A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Onda; 信博恩田; Masahiko Akane; 赤根　政彦; Yoji Ogawa; 洋史小川; Ryosuke Doi; 亮介土肥
Original assignee: Fujikin Inc; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd; Chiyoda Corp
Current assignee: Fujikin Inc; Chiyoda Corp
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1985-12-27

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、流体を取扱う装置及び機器に用いられて取扱
流体のとりわけ流量を微少１」っ粕密に制御する為の制
御弁に関する。

（従来の技術）従来、この種の制御弁としては、例えは弁の駆動に空気
圧を利用したタイヤフラム式制御弁やインダクンヨンモ
ータを利用した制御弁等が知られている。

然しなから、何れの制御弁も、その制御性能の優劣をｌ
ｌこめる土たる要件としてのレンジアビリティ並ひに制
御分解能が小さい為に取扱流体の流量を超微少目つ高精
密に制御する事ができなかった。

レンジアビリティとは、周知の如く、制御可能な最大流
計と最小流量の比を云い、これか大きいと制御可能な流
喰範囲が大きくなる。

他方、制御分解能なる用語は、本発明に於ては制御ｒｉ
７能な流汁範囲を制御できる最小流量ｍ位で除した商で
あると定義して用いる事とする。即ち、（６１１宿１−
ｒ１１′能な流計範囲が何個に分割できるかを表ね−Ｊ
−ものであり、この制御分解能か大きいと制御可能な最
小ｌハＬイｉ　ｌｌ（位か制御「１丁能な流宿範囲に比
して小さい事を意味するから、該流率範囲の特に低流吋
１：域ての細かい制御か出来る。

制御分解能は、前記のレンジアビリティと密接な関係を
ｎする。レンジアビリティを火きくして、低’（１ドｉ
：域から人流晴域才ての広いＩｊｊ＞囲での流用制御を
可能にしたとしても、制御分解能か小さいままであると
すると、制御できる最小流量単位が大きい為に低流量域
での細かい制御ができない事を意味する。

これを、数値を挙けて具体的に説明する。

制御可能な流量範囲が１０〜２００　’／ｌ−１ｒて制
御可能な最小流用単位が０．５　’／Ｔ（ｒである制御
弁に於て、夫々の定義からレンジアビリティは２０、制
御分解能は３８０となる。

仮にレンジアビリティが１．０００となり、制御可能な
流量範囲が０．２〜２００　’／Ｔ−（ｒ　と広くなっ
たとしても、制御分解能が３８０のままであるとすると
制御可能な最小流量単位は約０．５３１Ａ４ｒであるか
ら、Ｏ−２ｌ？／ｌ−Ｉｒに近い低流量域での細かい制
御は実際には不可能である。

そこで制御分解能を仮に１０．０００に高める事ができ
れは制御可能な最小流量単位は約０．０２　’／ｌ−１
ｒであるから、上記の様な低流量域に於ても細かい制御
が可能となるのである。従って、レンジアビリティを大
きくする時は、制御分解能をも同時に大きくする必要か
ある。

尚、単位感度なる用語が周知であるが、これは弁棒の動
きのみに着目したものであるから、駆動部に特徴を有す
る本発明の制御弁の制御性能を評価する要因として採用
する事は適当でない。

現在、最も一般的に使用されている空気圧を利用したタ
イヤフラム弐制御弁のレンジアビリティは２０〜４０程
度であるから制御可能な流量範囲が広い場合には複数の
制御弁を組合せて使用するか、又は流量範囲の変化に合
せて弁体を交換する等の処置が必要であった。更に、こ
の形式の°制御弁に於ては、前記の制御分解能は４００
〜６００程度と小さく、特に低流量域で要求される微少
且つ精密な制御を行う事はてきなかった。

（発明か解決しようとする問題点）本発明は、叙上の問題点に鑑み、これを解消する為に創
案されたもので、その目的とする処は、レンジアビリテ
ィと制御分解能の両方を飛躍的に大きくして、取扱流体
のとりわけ流量を従来よりも広い範囲に亘って超微少且
つ高精密に制御できる様にした制御弁を提供するにある
。

Ｃ問題点を解決するための手段）本発明の制御弁は、移動可能な弁棒をイｍ１えて取扱流
体を制御し得る弁本体と、弁本体に支持されたパルスモ
ータと、パルスモータに連繋されてその回転を減速し得
るウオーム減速機構と、ウオーム減速機ｆｆ／；と弁本
体の弁棒との間に介設されて回転運動を直線運動に変換
する螺子機構とから１１４成した事に特徴が存する。

つまり、パルスモータとウオーム減速機（１４と螺子機
構を用いる事に依り弁本体の弁棒を超微動できる様にし
たものである。

（作　用）パルスモータを回転駆動させると、その回転はこれに連
繋されたウオーム減速機］７４て減速されだ後、螺子機
構に依り回転運動が直線運動に変換されて弁棒が可動さ
れる。

即ち、パルスモータを正逆回転さぜると、弁棒に設けた
弁体を弁箱の弁座に対して当離座てき、これに依り取扱
流体の通断と流量制御が行なえる。

（実　施　例）次に、本発明の実施例を、図面に基ついて説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る制御弁の構造を示す縦
断正面図。第２図は、第１図の■−■描断平而図面ある
。

制御弁１は、弁本体２、パルスモータ３、ウオーム減速
機構４、螺子機構５からその主要部か構成されている。

弁本体２は、取扱流体を通断並Ｏに流量制御し得るもの
であり、入口６及び出［１７とこれらを連通ずる流路の
途中に形成した弁座８を有する弁箱９と、弁箱９の弁座
８に当離座する弁体１０と、弁体１０に設けられて弁箱
９にノールされつつ移動可能に支持された弁棒１１とか
ら成って居り、この例ではニードル弁型式で特性がリニ
アのものを用いている。

パルスモータ３は、弁本体２に支持されたモノであり、
具体的には弁本体２の上部に取付けられた箱型のハウジ
ング１２を介して設けられている。

パルスモーク３は、周知の如く、フィードバックがない
と共に、所定の角度で高精度に回転停止できるものであ
り、その総回転角は入力パルス数の総数に比例し、回転
速度は単位時間当りの入力パルス数に比例するものであ
る。

この例ては、１パルスて１．８度（つまり、２００パル
スで１回転）だけ回転するものを用いている。

ウオーム減速機構４は、パルスモータ３に連繋されてそ
の回転を減速し得るものてあり、ウオーム１３とこれに
噛合するウオームホイール１４とから成す、ウオーム１
３はハウジンク１２に回転自在に支持された水平なる駆
動軸１５に楔着されていると共に、ウオームホイール１
４は同しくハウジンク１２に回転自在に支持された垂直
なる従動軸１６に楔着されて層り、駆動軸１５とパルス
モータ３の出力軸とはカップリング１７に依り連繋され
ている。

螺子機構５は、ウオーム減速機構４と弁本体２の弁棒１
１との間に介設されて回転運動を直線運動に変換するも
のであり、この例では多数のホールを内装したボールガ
イドナツト１８とこれに螺合させた螺子棒〕９とから成
るホール螺子２０が用いられ、ホールカイ１ぐナツト１
８は従動軸１６に取付けられていると共に、螺子棒１９
は連結部材２Ｊを介して弁棒１１に連結されている。

ポール螺子２０の螺子ピッチは、１．５ｍ＋ｎてあり、
弁体１０のリフト量か８ｍになる様にしている。

而して、螺子機構５は、廻止機構２２を含んて居り、こ
れは連結部材２１に形設した縦長のガイド部２３と、ガ
イド部２３を両側から挾むべくハウジング１２に軸設さ
れた一対のガイドローラ２４とから成り、連結部材２１
の昇降運動を許容すると共に回転運動を不能にする機能
を果す。

次に、この様な構成に於て、作用を連射する。

パルスモータ３を正逆回転すると、その回転力は、カッ
プリンク１７→駆動軸Ｉ５→ウオーム減速機構４のウオ
ーム１３→同じくウオームホイール１４→従う動軸１６
を経て螺子機構５のボールガイドナツト１８に伝達され
る。

そして、螺子機構５のボールガイドナツト１８が回転す
ると、連結部材２１が廻止機構２２１こ依り昇降可能に
廻止めされているので、螺子棒１９が昇降し、連結部材
２１、弁棒１１、弁体１ｏは夫々廻止めされつつ昇降す
る。

従って、弁箱９の弁座８に対して弁体１ｏが当離座する
ので、弁本体２としては開閉弁し、取扱流体の通断は元
より流量の制御が行なえる。

而して、本実施例の制御弁１に就いて実験を行なった結
果、制御可能な流量範囲が約０１５５〜１７５　’ＡＩ
ｒ　で、制御てきる最小流量単位が約ｏ　、ｏｉ’／１
−１　＋−であった。従って、レンジアビリティは約１
．１３０、制御分解能は約１’７．５００　テ、Ｆ、　
ッた。

又、現在最も一般的に利用されている空気圧を利用した
タイヤプラム式制瀧弁に就いて同様の実験をした結果、
制御可能な流量範囲が約４．６〜１５０　’／Ｈｒ　て
、制御てきる最小流量単位が約０．２７’／Ｈｒ　てあ
った。従って、レンジアビリティは約３３、制御分解能
は約５４０であった。

但し、本実施例の制御弁１とタイヤフラム式制御弁とは
、駆動部分のみを交換し、何れもＭａｘＧＶ値か０．０
０３５、ΔＰが１００￥ａテ実験シタ。

従って、現在最も一般的に利用されている空気圧を利用
したダイヤフラム式制御弁と比較した場合、本実施例の
制御弁１の方が、レンジアビリティで約３４倍、制御分
解能で約３２倍優れている事が判明した。

尚、弁本体２は、先の実施例では、ニードル弁型式のも
のを用いたか、これに限らず、各種の型式並ひに構造の
ものを採用する事かできる。

パルスモータ３は、先の実施例では、■パルスで１．８
度たけ回転するものを用いたが、これに限らす、例えは
Ｉパルスで帆９度だけ回転するものであっても良い。

＋Ｒ子ａ　’１８５は、先の実施例では、ヒステリシス
等の関係からポール螺子２ｏを用いたが、これに限らず
、例えは単なる螺子駒吉これＩこ螺合する螺子棒から成
るものでも差支えなく、螺子ピッチも１．５ｍｍに限ら
す、適宜の値に選定できる。

螺子機構５は、先の実施例では、ボールガイドナツト１
８をウオームホイール１３側へ、螺子棒１９を弁棒１１
側へ夫々連繋したか、これに限らす、逆にしても差支え
ない。

甥子機構５に含まれる廻止機構２２は、先の実施例では
、ハウジング１２と連結部材２１との間に介設したかこ
れに限らす、弁棒１工が廻止めされつツ昇降するのであ
れは適宜の位置並びに構造にする事ができる。

（発明の効果）以上既述した如く、本発明に依れば次の様な諸種の効果
を奏する事ができる。

（１）　レンジアビリティと制御分解能の両方を例えは
３０倍以上という様に飛躍的に大きくする小かてき、取
扱流′体のとりわけ流量を従来よりも広い範囲に亘って
超微少且つ高精密に制御できる。

その結果、制御可能な流量範囲に於て従来３〜５台の制
御弁を要していた処を、１台でまかなう事かできるので
頗る経済的であると共に、取扱流体の流量が頻繁に変わ
る多品種少搦生産型のプラント等に採用した場合には極
めて有効である。

（２）　ウオーム減速機構並ひに螺子機構を設けたので
、パルスモータの回転力を増大させて弁体に伝達する事
かてき、取扱流体の圧力が高い場合でも使用する事がで
きる。

（３）　ウオーム減速機構を設けたので、取扱流体の圧
力が変動した場合でも弁体か所定の開度位置に保持され
、パルスモータに逆転力が伝達される事がない。

従って、故障の誘発を防止でき、常に安定して極めて正
確な流量制御が行なえる。

（４）　空気圧を利用しない構造であるので、嫌気性条
件か課せられる処では極めて有効である。

（５）　パルスモータの制御を直接コンピュータで行な
う事がてき、この為に自動化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る制御弁の構造を示す縦
断正面図。第２図は、第１図の■−■横断平面回である。ｌ　・・・制　御　弁２・・・弁　本　体３　パルスモータ４　ウオーム減速機構５・・・螺子機構第７図１第２図制　佃　弁升　本　体パルスモ−タ

Claims

【特許請求の範囲】

移動可能な弁棒を備えて取扱流体を制御し得る弁本体と
、弁本体に支持されたパルスモータと、パルスモータに
連繋されてその回転を減速し７得るウオーム減速機構上
、ウオーム減速機構と弁本体の弁棒との間に介設されて
回転運動を直線運動に変換する螺子機１１〜とから構成
した事を特徴とするパルスモータを用いた制御弁。