JP2592595B2 - 自動設定減圧弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は弁の二次側を一定圧力に維持するように一次
側の流体を減圧する減圧弁に関し、特に減圧弁の設定圧
力をモータ等のアクチュエータにより自動的に設定する
自動設定減圧弁に関する。

一般的に減圧弁と呼ばれるものは、ダイヤフラムの変
位で弁体を直接に操作するか、又はパイロット弁を介し
てピストン弁等の主弁を間接的に操作する構造である。
ダイヤフラムには一面に二次側の流体圧力を作用させ、
他面に圧力設定ばねの弾性力を作用させる。二次側流体
圧力とばねの弾性力が不平衡であればダイヤフラムが変
位し、弁体を操作して流体の通過量を調節して、二次側
の流体圧力を圧力設定ばねの弾性力に対応した設定圧力
値に維持する。

二次側の流体圧力を所望値に設定する場合は、二次側
の圧力を圧力ゲージ等で確認しながら、弁ケーシングね
じ結合した調節ねじ手動で操作し、圧力設定ばねの弾性
力を調節して、圧力ゲージが所望の圧力値となるように
設定する。従って、設定圧力を頻繁に変更する場合は、
その都度手動操作が必要となり極めて不便である。ま
た、遠隔操作や自動車制御操作を行なうこともできな
い。

従来技術 そこで、従来は本件出願人が特願昭59−207779号とし
て提案したように、減圧弁の圧力設定ばねの弾性力を調
節する手段にモーター駆動のアクチュエーターを取り付
け、二次側の流体圧力と設定圧力目標値との偏差を検出
し、その値が偏差基準値よりも大きい場合には、モータ
ーを駆動させ、偏差検出値が零になるように調節ねじを
操作し、ほぼ零になればモーターを停止する自動設定減
圧弁が用いられていた。

圧力制御弁として従来から用いられているいわゆる自
動制御弁と比較して、安価で、複雑な制御を必要とせ
ず、素早い応答性を持つことを特徴とするものである。

発明が解決しようとする問題点 減圧弁の流量特性として、流量が増加すると設定圧力
が下がる現象がある。これは、減圧弁の二次側の流体使
用量が増し、減圧弁からの供給量に不足を来たすためで
ある。この圧力低下を補うために上記従来の自動設定減
圧弁は、二次側流体圧力と設定圧力目標値との偏差が零
になるようにモータを駆動させ、減圧弁の設定圧力を高
めるように調節ねじを締め込み、主弁口を更に開弁して
流量を増加し、圧力が上昇するように作動する。しかし
ながら、主弁口の開度にも限界があり、主弁口が全開に
なってしまえば、いくら調節ねじを締め込んでも圧力は
それ以上に上昇することがない。

通常なら減圧弁の流量が減少してくると、圧力は回復
し上昇してくるのであるが、この場合前の状態におい
て、必要以上に調節ねじを締め込んでいると、流量が減
少してくると今度は逆に二次圧が設定目標値より高く行
きすぎてしまうこととなる。そしてこの状態から設定圧
力目標値に向かって再度モーターが駆動して、圧力を元
へ戻そうと動く。このように行きすぎた量だけ元へ戻る
分、圧力設定の応答性が悪い制御になってしまう問題が
あった。

問題点を解決するための手段 上記の技術的課題を解決するために講じた本発明の技
術的手段は、減圧弁の設定圧力を調節する圧力設定ばね
と、該圧力設定ばねの弾性力を調節する調節ねじと、該
調節ねじを回転作動させるアクチュエータとからなり、
減圧弁の二次側の圧力を検出する二次側圧力検出手段を
配置して、二次側の流体圧力と設定圧力値との偏差検出
値が偏差基準値よりも大きくなるとアクチュエータが作
動され、上記偏差検出値が偏差基準値内になるとアクチ
ュエータが停止されるものにおいて、前記アクチュエー
タの作動中に減圧弁の二次側圧力が上昇しなくなった時
点からアクチュエータが作動される一定時間を検出する
一定時間検出手段を設け、該一定時間検出手段により検
出した一定時間内に上記偏差検出値が偏差基準値内にな
らない場合にアクチュエータを停止させる停止信号発生
手段を設けて、該停止信号発生手段からの信号によりア
クチュエータを停止させると共に、アクチュエータを逆
転して調節ねじを圧力が上昇しなくなった時点の状態に
戻すものである。

作用 上記の技術的手段の作用は下記の通りである。

二次側圧力検出手段により減圧弁の二次側圧力が検出
され、減圧弁の設定圧力との偏差が検出される。検出さ
れた偏差が所定の偏差基準値よりも大きい場合には、ア
クチュエータが操作され、偏差基準値内に入るまで減圧
弁の設定圧力が調節される。アクチュエータの作動中に
減圧弁の二次側圧力が上昇しなくなった時点からアクチ
ュエータの操作される時間が、一定時間検出手段により
検出され、この一定時間内に偏差検出値が基準値内にな
らなければ、停止信号発生手段からアクチュエータの停
止信号が発せられ、アクチュエータが停止されると共
に、逆転して調節ねじを圧力が上昇しなくなった時点の
状態に戻す。

特有の効果 本発明は下記の特有の効果を生じる。

減圧弁の圧力設定ばねの弾性力を調節する調節ねじの
行き過ぎ動作がなく元へ戻す必要がなくなり、圧力設定
の応答性の早い性能が可能となると共に、必要以上にモ
ーター等のアクチュエータが操作されないので、アクチ
ュエータ部の消費電力が少なくて済み、且つ寿命も長く
なる。

実施例 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する
（第１図参照）。

本実施例の自動設定減圧弁は、メカニカルな減圧弁部
１と、電動機部と、制御部とから成る。

減圧弁部１は従来のものと同様である。流体の入口２
と出口３をそれぞれ一次側通路４と二次側通路５に接続
して取り付けられる。主弁口７は主弁体６で開閉する。
主弁体６はばねで閉弁方向に付勢されて配置し、弁棒を
介してピストン８に連結する。

ピストン８の下面には出口３側の流体圧力が作用し、
上面には通路9,11を通して入口２側の流体圧力がパイロ
ット弁体12で制御されて導入される。パイロット弁体12
は閉弁方向にばね付勢され、弁棒を介してダイヤフラム
13の下面に当り、その変位により開弁方向の操作力を受
ける。

従って、ダイヤフラム13が下方に変位するとパイロッ
ト弁体12が押し下げられ、入口２の流体が通路9,11を通
ってピストン８の上方に導入され、主弁体６がピストン
８で押し下げられて主弁口７が開かれ、入口２の流体が
出口３に流れる。また、ダイヤフラム13が上方に変位す
るとパイロット弁体12がばねで押し上げられ、通路９が
塞がれ、ピストン８の上方の流体がオリィス50を通って
出口３に逃げ、ピストン８と主弁体６がばねで押し上げ
られ、主弁口７が塞がれる。

ダイヤフラム13の上方は細孔14を通して外気に連結
し、ほぼ一定の外気圧に保たれる。また、ダイヤフラム
13の上面には圧力設定ばね16の下端が当り、弾性力が作
用する。圧力設定ばね16の上端にはばね受け部材を介し
て調節ねじ17の下端が当り、調節ねじ17の回転による進
退で、圧力設定ばね16の圧縮量を調節して、ダイヤフラ
ム13に作用する弾性力を調節できるようになっている。
調節ねじ17は、弁ケーシングの一部を成すばね収容ケー
ス15に取り付けためねじ部材にねじ結合している。

ヨーク部材18をばね収容ケース15に取り付ける。この
とき、調節ねじ17と出力軸20は同一軸上に整合して、六
角頭部42と出力軸20の下端部を連結する。

出力軸20はボール・スプライン21の軸を成し、上端は
係止部材23を設ける。ボールスプライン21の外周部材19
には円筒状の連結部材22を固定する。出力軸20の下部に
円盤24を形成する。位置検出センサー26が取付台25の下
面に取り付けられ、その検出棒33が円盤24の側面に当た
る様に配置される。

電動機29と減速機28を取付台25に固定し、その出力軸
27を連結部材22に挿入固定する。

従って、電動機29を回転させると減速機28の出力軸27
が回転し、連結部材22と共にスプライン21の外周部材19
が回転し、その回転方向に応じて、出力軸20が上下動し
ながら回転し、調節ねじ17が右又は左に回転する。

この時同時にセンサー26の検出棒33が円盤24の上下運
動に追従して上下に移動し、その移動量を位置信号とし
てとらえる。

電動機29の横にドライバー30を配置して、カバー36で
覆い、防塵、防湿対策を講じる。動力線及びその引込口
の図示は簡略化してある。

制御部は上記の位置検出センサー26と、比較調節器31
と、設定圧力目標値を入力する調節計32と、二次側通路
に取り付けた二次側圧力検出手段としての圧力センサー
40とから成る。参照番号34は端子台であり、モータード
ライバー30、センサー26に結線されている。端子台34と
比較調節器31を信号線37で、圧力センサー40は信号線39
で、調節計32も信号線で比較調節器31に連結する。比較
調節器31は端子台34の位置に配置してもよい。

二次側通路５の流体圧力は圧力センサー40で検出して
調節計32に常時、あるいは比較的短い間隔で送る。

調節計32内のコンピュータには図示しないが記憶部や
比較部や演算部や発信部や表示部等を設ける。この調節
計32内のコンピューターには、圧力設定ばね16の弾性力
を調節する調節ねじ17の軸方向の絶対位置、即ち円盤24
の軸方向の変位と設定圧力目標値との関係が記憶されて
いる。まず最初に、減圧弁の使用を開始する場合に、調
節計32を通して所望の設定圧力目標値を入力することに
より、調節ねじ17の位置信号としての設定信号が演算さ
れ比較調節器31へ送られる。端子台34を介して位置検出
センサー26と接続された比較調節器31で、位置検出セン
サー26からの信号と上記設定信号が比較され、偏差検出
値が偏差基準値よりも大きいときには、偏差検出値がほ
ぼ零になるようにアクチュエータとしての電動機29を操
作する信号がドライバー30に送られる。その後、電動機
29が運転され一気に目標値へ調節ねじ17を変位せしめ
る。

偏差検出値がぼぼ零になったとき、即ち、偏差検出値
が上記の偏差基準値よりも充分に小さい別の所定の微少
偏差基準値の範囲に入ったときに、電動機29を停止せし
める操作信号をドライバー30に送る。この時の比較ルー
プは比較調節器31、ドライバー30、電動機29、位置検出
センサー26、再び比較調節器31をループする。

次に減圧弁の通常の使用時においては、減圧弁の二次
側の圧力を検出する圧力センサー40の検出信号と設定圧
力目標値とを比較して、この偏差が微少偏差基準値より
も大きい場合には、調節計32内で記憶している設定圧力
目標値と調節ねじ17の移動量との関係から、後いくら調
節ねじ17を変位させれば良いかを演算処理し、その信号
を比較調節器31へ送り、減圧弁の二次側圧力を微調整す
る。

次に減圧弁の通常の使用時において流量が増加し、減
圧弁の二次側圧力が偏差基準値を越えて低下した場合、
その低下を圧力センサー40が検知して調節計32と比較調
節器31とを介して電動機29を作動する信号を送り、調節
ねじ17を締め込んで減圧弁の設定圧力を高くすることに
よって減圧弁の二次側圧力を上昇させようとする。しか
しながら減圧弁の主弁体６の開度には限度があり、主弁
体６が全開になってしまえば、更に調節ねじ17を締め込
んでも二次側圧力がそれ以上の値まで上昇することはな
い。

そこで本発明の実施例においては、一定時間検出手段
を設けて、減圧弁の二次側圧力が上昇しなくなった時点
から電動機29が作動されるこの一定時間経過後におい
て、圧力センサー40の検出信号と設定圧力目標値との差
としての偏差検出値が、偏差基準値内に入らなければ、
停止信号発生手段からの信号により電動機29を停止させ
ると共に、更に電動機29を逆転して二次側圧力が上昇し
なくなった時点の調節ねじ17の状態まで、すなわち、上
記一定時間経過前の状態まで、戻すことができるもので
ある。

調節ねじ17を二次側圧力が上昇しなくなった状態まで
戻すことによって、調節ねじ17のねじ込み過ぎを防止す
ることができ、減圧弁の通常の使用時において一旦増加
した流量が減少することにより減圧弁の二次側圧力が上
昇し始めても、ねじ込み過ぎが無い分だけ応答性良く減
圧弁の設定圧力を調節することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動設定減圧弁の実施例の断面図に制
御部のブロック図を重ねて表示した構成図である。 1:減圧弁部、5:二次側通路 6:主弁体、8:ピストン 12:パイロット弁体、13:ダイヤフラム 15:ばね収容ケース、16:圧力設定ばね 17:調節ねじ、20:出力軸 21:スプライン、26:位置検出センサー 27:減速機の出力軸、29:電動機 30:ドライバー、31:比較調節器 32:調節計、40:圧力センサー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】減圧弁の設定圧力を調節する圧力設定ばね
   と、該圧力設定ばねの弾性力を調節する調節ねじと、該
   調節ねじを回転作動させるアクチュエータとからなり、
   減圧弁の二次側の圧力を検出する二次側圧力検出手段を
   配置して、二次側の流体圧力と設定圧力値との偏差検出
   値が偏差基準値よりも大きくなるとアクチュエータが作
   動され、上記偏差検出値が偏差基準値内になるとアクチ
   ュエータが停止されるものにおいて、前記アクチュエー
   タの作動中に減圧弁の二次側圧力が上昇しなくなった時
   点からアクチュエータが作動される一定時間を検出する
   一定時間検出手段を設け、該一定時間検出手段により検
   出した一定時間内に上記偏差検出値が偏差基準値内にな
   らない場合にアクチュエータを停止させる停止信号発生
   手段を設けて、該停止信号発生手段からの信号によりア
   クチュエータを停止させると共に、アクチュエータを逆
   転して調節ねじを圧力が上昇しなくなった時点の状態に
   戻すことを特徴とする自動設定減圧弁。