JP2014170529A - 制御弁の制御ユニット、制御方法及び制御弁装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御ユニット2が、流体の流量を弁の開閉によって制御する制御弁1の開度、制御弁を通過する流体の流量若しくは流体の流速又は他の装置から受信して制御弁の弁開度を操作し得る開度指令値である制御基礎値、並びに、制御弁を通過する流体の弁前後の差圧の関係を示す特性データを記憶した記憶部21と、弁前後の差圧を認識する差圧認識部22と、差圧認識部で認識した差圧並びに記憶部又は他の装置から制御弁の制御に要する制御基礎値を取得し、取得した差圧並びに制御に要する制御基礎値に対応する制御弁の開度を特性データに基づいて求め、当該開度に基づく開度信号を出力する処理部23と、開度信号に基づく開度となるように弁を開閉させる駆動部24と、を備えた。
【選択図】図1
Description
制御弁と当該制御弁の制御ユニットとを有し、
前記制御ユニットが、
流体の流量を弁の開閉によって制御する前記制御弁の開度、
前記制御を行うために用いられる値であって前記制御弁を通過する前記流体の流量若しくは前記流体の流速又は他の装置から受信して前記制御弁の弁開度を操作し得る開度指令値である制御基礎値、並びに、
前記制御弁を通過する前記流体の前記弁前後の差圧、
の関係を示す特性データを記憶した記憶部と、
前記弁前後の差圧を検出するまたは算出することで認識する差圧認識部と、
前記差圧認識部で認識した差圧並びに前記記憶部又は他の装置から前記制御弁の制御に
要する制御基礎値を取得し、前記取得した差圧並びに前記制御に要する制御基礎値に対応する制御弁の開度を前記特性データに基づいて求め、当該開度に基づく開度信号を出力する処理部と、
前記開度信号に基づく開度となるように前記弁を開閉させる駆動部と、を備え、
前記制御弁が、
前記流体の流路と、
開閉によって前記流体の流量を制御する前記弁と、
前記弁前後の差圧を前記差圧認識部へ伝える伝達手段と、
を備えた。
前記処理部が、前記制御弁の開度を前記差圧に該当する特性データに基づいて求めても良い。
流体の流量を弁の開閉によって制御する制御弁の開度、
前記制御を行うために用いられる値であって前記制御弁を通過する前記流体の流量若しくは前記流体の流速又は他の装置から受信して前記制御弁の弁開度を操作し得る開度指令値である制御基礎値、並びに、
前記制御弁を通過する前記流体の前記弁前後の差圧、
の関係を示す特性データを記憶した記憶部から前記特性データを読み出すステップと、
差圧認識部が、前記弁前後の差圧を検出するまたは算出することで認識するステップと、
処理部が、前記差圧認識部で認識した差圧並びに前記記憶部又は他の装置から前記制御弁の制御に要する制御基礎値を取得し、前記取得した差圧並びに前記制御に要する制御基礎値に対応する制御弁の開度を前記特性データに基づいて求め、当該開度に基づく開度信号を出力するステップと、
を実行する。
《装置構成》
図1は、本実施形態に係る制御弁装置10の概略構成図である。図1に示すように、制御弁装置10は、制御弁1と制御ユニット2とを有し、空調システムのダクト等に接続され、制御ユニット2が制御弁1の開閉を制御して、制御弁1内を通過する空気の流量(風量)を制御する。
弁体12の開閉によって、制御弁1を通過する空気の流量(風量)が調整される際に、例えば弁体12が閉じた状態、即ち弁体12による抵抗が高い状態であると、動圧により弁体12の前側で圧力が高くなり、弁体12前後の圧力差は大きくなる。一方、弁体12が開いた状態、即ち弁体12による抵抗が低い状態であると、動圧による弁体12前側で
の圧力の上昇が少なく、弁体12前後の圧力差は小さくなる。
図4は、制御弁1の制御方法の説明図である。制御ユニット2は、電源が投入されると、差圧認識部22や処理部23を動作させて図4の処理(制御方法)を実行する。
ここで制御基礎値は要求流速であってもよく、取得した要求流速と予め取得しておいた流路断面積とで「流量=流路断面積×流速」の式により、流速を流量に置き換えて制御に用いればよい。
また、流路の開口率を制御により変化させる場合の当該箇所における要求流速を制御基礎値とする場合は、「流量=流路断面積×開口率×流速」の式により、入力された開口率と、予め取得しておいた流路断面積と、取得した要求流速とで、流量に置き換えて制御に用いればよい。
駆動部24は、開度信号に従って弁体12を回転させ、弁体12の角度をθ2とする(T4)。
駆動部24は、開度信号に従って弁体12を回転させ、弁体12の角度をθ3とする(T7)。
のような特性は、弁体の動作速度に依存しないため、動作速度をモータ性能の限界まで早く設定してもハンチングの無い安定した動作が確保できる。
、風速V=4m/sの特性曲線35と風速V=5m/sの特性曲線36から値Iaと対応する開度θ35,θ36を求め、夫々の開度θ35,θ36から風速Vaに相当する開度θaを近似する
。
駆動部24は、開度信号に従って弁体12を回転させ、弁体12の角度をθcとする(T14)。
駆動部24は、開度信号に従って弁体12を回転させ、弁体12の角度をθbとする(T17)。
最終的に風量が要求風量Qaとなるときには、例えば差圧がΔPcよりも高いΔPa、開度がθcよりも小さいθaで収束する(T19)。
以上のように本実施形態によれば、要求風量と弁体12前後の差圧から一意に弁体12の開度が求まるため、フィードバック制御と比べて速やかに要求風量を達成するように制御弁1を制御できる。
前述の実施形態1では、差圧及び制御基礎値と対応する開度の関係を示す特性データに基づいて開度を求める構成としたが、これに限らず、本変形例1は、差圧と対応する開度の関係を制御基礎値毎に示す特性データに基づいて開度を求める構成とした。なお、この他の構成は、実施形態1と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
先ず設定風速9.2m/sを挟む2本の特性曲線、即ち風速9.2m/sより風速Vの低い特性曲線と風速Vの高い特性曲線を選択する。図10では、風速Vの低い特性曲線のうち最も設定風速9.2m/sに近い特性曲線55と、風速Vの高い特性曲線のうち最も設定風速9
.2m/sに近い特性曲線54とが選択される。
で按分して開度θsを求める。
記憶しているため、制御時に、検出した差圧ΔPをそのまま用いて、対応する弁体12の開度θを求めることができ、制御時の処理を簡素化できる。
前述の実施形態1では、差圧及び制御基礎値と対応する開度の関係を示す特性データに基づいて開度を求める構成としたが、これに限らず、本変形例2は、制御基礎値と対応する開度との関係を差圧毎に示す特性データに基づいて弁体の開度を求める構成とした。なお、この他の構成は、実施形態1と同じであるので、同一の要素には同符号を付すなどして再度の説明を省略する。
本実施形態2は、前記制御弁装置10を空調システム100の排気経路に適用した例について示す。図13は、本実施形態2に係る空調システム100を示す概略図である。
制御弁装置10は、前述の実施形態1と同様の構成である。このため同一の要素には同符号を付す等して再度の説明は省略する。
、補正曲線(特性データ)を記憶部21から読み出し(ステップS13)、前記開度信号と対応する弁体12の開度を補正曲線に基づいて求め、開度信号として駆動部24に送信する(ステップS14)。
2 制御ユニット
4 空調機
5 定風量制御装置
6 室圧計
7 調節計
8 部屋
10 制御弁装置
11 本体
12 弁体
13 差圧チューブ
21 記憶部
22 差圧認識部
23 処理部
24 駆動部
100 空調システム
Claims (6)
- 流体の流量または流速を弁の開閉によって制御する制御弁の開度、
前記制御を行うために用いられる値であって前記制御弁を通過する前記流体の流量若しくは前記流体の流速又は他の装置から受信して前記制御弁の弁開度を操作し得る開度指令値である制御基礎値、並びに、
前記制御弁を通過する前記流体の前記弁前後の差圧、
の関係を示す特性データを記憶した記憶部と、
前記弁前後の差圧を検出または算出することで認識する差圧認識部と、
前記差圧認識部で認識した差圧、並びに前記記憶部又は他の装置から前記制御弁の制御に要する制御基礎値を取得し、前記取得した差圧並びに前記制御に要する制御基礎値に対応する制御弁の開度を前記特性データに基づいて求め、当該開度に基づく開度信号を出力する処理部と、
を備えた制御弁の制御ユニット。 - 前記制御基礎値は前記制御弁を通過する前記流体の流量または前記流体の流速であり、
前記制御に要する制御基礎値は前記制御弁を通過すべき要求流量または要求流速であり、
前記特性データは、前記弁開度を、流量または流速と弁前後差圧との関数で示したデータである
請求項1に記載の制御ユニット。 - 前記制御基礎値は前記制御弁を通過する前記流体の流量または前記流体の流速であり、
前記制御に要する制御基礎値は前記制御弁を通過すべき要求流量または要求流速であり、
前記特性データは、前記制御弁を通過する前記流体の流量または流速毎に設定され、
前記処理部は、前記制御弁の開度を前記流体の流量または流速に該当する特性データに基づいて求める
請求項1または2に記載の制御ユニット。 - 前記特性データは、前記差圧毎に設定され、
前記処理部は、前記制御弁の開度を前記差圧に該当する特性データに基づいて求める
請求項1または2に記載の制御ユニット。 - 制御弁と当該制御弁の制御ユニットとを有する制御弁装置であって、
前記制御ユニットが、
流体の流量を弁の開閉によって制御する前記制御弁の開度、
前記制御を行うために用いられる値であって前記制御弁を通過する前記流体の流量若しくは前記流体の流速又は他の装置から受信して前記制御弁の弁開度を操作し得る開度指令値である制御基礎値、並びに、
前記制御弁を通過する前記流体の前記弁前後の差圧、
の関係を示す特性データを記憶した記憶部と、
前記弁前後の差圧を検出するまたは算出することで認識する差圧認識部と、
前記差圧認識部で認識した差圧並びに前記記憶部又は他の装置から前記制御弁の制御に要する制御基礎値を取得し、前記取得した差圧並びに前記制御に要する制御基礎値に対応する制御弁の開度を前記特性データに基づいて求め、当該開度に基づく開度信号を出力する処理部と、
前記開度信号に基づく開度となるように前記弁を開閉させる駆動部と、を備え、
前記制御弁が、
前記流体の流路と、
開閉によって前記流体の流量を制御する前記弁と、
前記弁前後の差圧を前記差圧認識部へ伝える伝達手段と、
を備えた制御弁装置。 - 流体の流量を弁の開閉によって制御する制御弁の開度、
前記制御を行うために用いられる値であって前記制御弁を通過する前記流体の流量若しくは前記流体の流速又は他の装置から受信して前記制御弁の弁開度を操作し得る開度指令値である制御基礎値、並びに、
前記制御弁を通過する前記流体の前記弁前後の差圧、
の関係を示す特性データを記憶した記憶部から前記特性データを読み出すステップと、
差圧認識部が、前記弁前後の差圧を検出するまたは算出することで認識するステップと、
処理部が、前記差圧認識部で認識した差圧並びに前記記憶部又は他の装置から前記制御弁の制御に要する制御基礎値を取得し、前記取得した差圧並びに前記制御に要する制御基礎値に対応する制御弁の開度を前記特性データに基づいて求め、当該開度に基づく開度信号を出力するステップと、
を実行する制御弁の制御方法。
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