JP2851585B2 - 圧力制御弁 - Google Patents
圧力制御弁Info
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- JP2851585B2 JP2851585B2 JP8185890A JP18589096A JP2851585B2 JP 2851585 B2 JP2851585 B2 JP 2851585B2 JP 8185890 A JP8185890 A JP 8185890A JP 18589096 A JP18589096 A JP 18589096A JP 2851585 B2 JP2851585 B2 JP 2851585B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポンプを用いた、
例えば空調用、給水用等の送水設備において、ポンプの
吐出圧や推定末端圧を一定とするために用いられる、圧
力制御弁に関するものである。
例えば空調用、給水用等の送水設備において、ポンプの
吐出圧や推定末端圧を一定とするために用いられる、圧
力制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ポンプ設備におけるポンプの吐出圧や推
定末端圧を一定とするための、従来のシステムとして
は、次のものが知られている。 水力を利用する自力水力制御弁によって、ポンプの吐
出圧の一定制御を行なうシステム。このシステムは、主
に給水用として採用されており、その弁は定圧弁等の名
称で市販されている。
定末端圧を一定とするための、従来のシステムとして
は、次のものが知られている。 水力を利用する自力水力制御弁によって、ポンプの吐
出圧の一定制御を行なうシステム。このシステムは、主
に給水用として採用されており、その弁は定圧弁等の名
称で市販されている。
【０００３】空圧、油圧、電動等によって弁制御を行
ない、それによって、ポンプの吐出圧や推定末端圧の一
定制御を行なうシステム。このシステムは、主に空調用
として一般的に採用されている。
ない、それによって、ポンプの吐出圧や推定末端圧の一
定制御を行なうシステム。このシステムは、主に空調用
として一般的に採用されている。
【０００４】ところで、上記システムでは、一般的に、
汎用特性のある遠心ポンプが使用される。この種のポン
プは、一般に、流れる水量とともに揚程（圧力）が変化
するため、圧力制御を行なうためには、圧力制御弁によ
って上記システムのような制御を加えるか、又は、周波
数制御による速度制御や開放羽根隙間制御等によってポ
ンプ性能自体を変更することが、必要である。
汎用特性のある遠心ポンプが使用される。この種のポン
プは、一般に、流れる水量とともに揚程（圧力）が変化
するため、圧力制御を行なうためには、圧力制御弁によ
って上記システムのような制御を加えるか、又は、周波
数制御による速度制御や開放羽根隙間制御等によってポ
ンプ性能自体を変更することが、必要である。
【０００５】
（Ａ）図５はポンプの吐出圧の一定制御を行なうための
従来の一例であり、従来の定圧弁を示す縦断面図であ
る。この定圧弁では、一次側圧力が大となると、流水の
一部が、ピストン１０１の小孔１０２を通って調圧室１
０３へ入りパイロット弁１０４の作用によりポンプ吸込
口１０５に逃がされることによって、調圧室１０３の圧
力が下がり、弁体１０６が閉動作して、二次側圧力が大
となるのが防止されるようになっている。なお、弁体１
０６が全閉となると、流水は弁体１０６の小孔１０７を
通って二次側へ流れるようになっている。図６は、横軸
が水量、縦軸が揚程であり、上記定圧弁が使用されるポ
ンプの全揚程曲線ａと上記定圧弁の二次側圧力の変化を
示す線ｂを示している。
従来の一例であり、従来の定圧弁を示す縦断面図であ
る。この定圧弁では、一次側圧力が大となると、流水の
一部が、ピストン１０１の小孔１０２を通って調圧室１
０３へ入りパイロット弁１０４の作用によりポンプ吸込
口１０５に逃がされることによって、調圧室１０３の圧
力が下がり、弁体１０６が閉動作して、二次側圧力が大
となるのが防止されるようになっている。なお、弁体１
０６が全閉となると、流水は弁体１０６の小孔１０７を
通って二次側へ流れるようになっている。図６は、横軸
が水量、縦軸が揚程であり、上記定圧弁が使用されるポ
ンプの全揚程曲線ａと上記定圧弁の二次側圧力の変化を
示す線ｂを示している。
【０００６】しかし、上記構成の定圧弁では、次のよう
な不具合があった。 (1) 一次側圧力を検出し、一次側にて圧力制御を行な
い、結果として二次側圧力を定圧とするものであるの
で、二次側の圧力変化に対して厳密な且つ速かな応答が
できない。
な不具合があった。 (1) 一次側圧力を検出し、一次側にて圧力制御を行な
い、結果として二次側圧力を定圧とするものであるの
で、二次側の圧力変化に対して厳密な且つ速かな応答が
できない。
【０００７】(2) ピストン１０１が定圧弁１００内に設
けられているため、ピストン１０１の径に限界があり、
そのため、制御機能に限界がある。
けられているため、ピストン１０１の径に限界があり、
そのため、制御機能に限界がある。
【０００８】(3) ピストン１０１に対する駆動力が小さ
いために、一次側圧力と二次側圧力との間に大きな差圧
を必要とし、その差圧を得るために、吸込口１０５から
のポンプ吸込圧力を利用して調圧室１０３の圧力低下を
図るという工夫が必要である。また、駆動力が小さいた
めに、小さい圧力変化に対応できない。
いために、一次側圧力と二次側圧力との間に大きな差圧
を必要とし、その差圧を得るために、吸込口１０５から
のポンプ吸込圧力を利用して調圧室１０３の圧力低下を
図るという工夫が必要である。また、駆動力が小さいた
めに、小さい圧力変化に対応できない。
【０００９】(4) シリンダ１０８の面積が小さいので、
ピストン１０１、ひいては弁体１０６の作動速度が大き
く、そのため、弁体１０６が開き過ぎたり全閉したりす
ることを繰返す、所謂ハンチングを起こす。
ピストン１０１、ひいては弁体１０６の作動速度が大き
く、そのため、弁体１０６が開き過ぎたり全閉したりす
ることを繰返す、所謂ハンチングを起こす。
【００１０】(5) ハンチング防止を目的として、弁体１
０６の全閉を回避するために弁体１０６に小孔１０７を
設けているが、そのため、全閉時には二次側へ流水が流
れ、二次側圧力が上昇し、制御不能となる。例えば、過
小水量では、二次側圧力の上昇を抑えることができず、
二次側圧力は例えば図６のＨS まで上昇し、二次側圧力
が一次側圧力と等しくなってしまい、給水等において快
適さが損なわれる。
０６の全閉を回避するために弁体１０６に小孔１０７を
設けているが、そのため、全閉時には二次側へ流水が流
れ、二次側圧力が上昇し、制御不能となる。例えば、過
小水量では、二次側圧力の上昇を抑えることができず、
二次側圧力は例えば図６のＨS まで上昇し、二次側圧力
が一次側圧力と等しくなってしまい、給水等において快
適さが損なわれる。
【００１１】(6) 現実的には、設定可能な二次側圧力は
一次側圧力に対して５０％程度である。
一次側圧力に対して５０％程度である。
【００１２】(7) 内部損失が大きい等の理由により、二
次側圧力は、図６の線ｂのように変化し、定圧となるの
はｂ1 〜ｂ2 間であり、全揚程の１００％利用は不可能
であり、定圧時の流量が小さい。
次側圧力は、図６の線ｂのように変化し、定圧となるの
はｂ1 〜ｂ2 間であり、全揚程の１００％利用は不可能
であり、定圧時の流量が小さい。
【００１３】（Ｂ）図７はポンプの吐出圧の一定制御を
行なうための従来の別の例であり、空圧による制御弁を
採用したシステムを示す構成図である。このシステムで
は、弁本体２００の制御弁２０１より下流側の圧力がセ
ンサー２０２及び圧力検出装置２０３によって検出さ
れ、その検出値が目標設定装置２０４により指定される
目標値と比較・調節装置２０５によって比較され、その
結果に基づいて操作装置２０６により空圧源２０７を制
御する弁２０８が制御され、制御弁２０１が制御される
ようになっている。制御弁２０１は、内蔵されているダ
イヤフラム２０１ａが空圧を受けて変動することによっ
て弁体２０１ｂを開閉駆動するようになっている。
行なうための従来の別の例であり、空圧による制御弁を
採用したシステムを示す構成図である。このシステムで
は、弁本体２００の制御弁２０１より下流側の圧力がセ
ンサー２０２及び圧力検出装置２０３によって検出さ
れ、その検出値が目標設定装置２０４により指定される
目標値と比較・調節装置２０５によって比較され、その
結果に基づいて操作装置２０６により空圧源２０７を制
御する弁２０８が制御され、制御弁２０１が制御される
ようになっている。制御弁２０１は、内蔵されているダ
イヤフラム２０１ａが空圧を受けて変動することによっ
て弁体２０１ｂを開閉駆動するようになっている。
【００１４】しかし、上記構成のシステムでは、次のよ
うな不具合があった。 (1) 圧力検出装置２０３、目標設定装置２０４、比較・
調節装置２０５、操作装置２０６、空圧源２０７、弁２
０８等を必要とするため、コスト高であり、維持管理費
も高い。
うな不具合があった。 (1) 圧力検出装置２０３、目標設定装置２０４、比較・
調節装置２０５、操作装置２０６、空圧源２０７、弁２
０８等を必要とするため、コスト高であり、維持管理費
も高い。
【００１５】(2) 二次側圧力（弁本体の制御弁２０１よ
り下流側の圧力）の設定が面倒である。
り下流側の圧力）の設定が面倒である。
【００１６】(3) 直動型であるので、全体が頑丈に構成
されていることが必要である。
されていることが必要である。
【００１７】(4) 外部に駆動エネルギー源を必要とす
る。
る。
【００１８】（Ｃ）図８はポンプを用いた送水設備にお
ける推定末端圧の一定制御を行なうための従来のシステ
ムを示す構成図である。このシステムでは、汎用ポンプ
３００の弁本体３０１にて、圧力センサー３０２及び圧
力検出装置３０３により圧力が検出されると同時に、流
量センサー３０４及び流量検出装置３０５により流量が
検出され、各検出値が目標設定装置３０６により指定さ
れる目標値と比較・調節装置３０７によって比較され、
その結果に基づいて操作装置３０８及びインバータ３０
９により可変速モータ３１０が制御され、汎用ポンプ３
００の速度制御が行なわれ、従って、ポンプ性能が変更
されるようになっている。
ける推定末端圧の一定制御を行なうための従来のシステ
ムを示す構成図である。このシステムでは、汎用ポンプ
３００の弁本体３０１にて、圧力センサー３０２及び圧
力検出装置３０３により圧力が検出されると同時に、流
量センサー３０４及び流量検出装置３０５により流量が
検出され、各検出値が目標設定装置３０６により指定さ
れる目標値と比較・調節装置３０７によって比較され、
その結果に基づいて操作装置３０８及びインバータ３０
９により可変速モータ３１０が制御され、汎用ポンプ３
００の速度制御が行なわれ、従って、ポンプ性能が変更
されるようになっている。
【００１９】しかし、上記構成のシステムでは、次のよ
うな不具合があった。 (1) インバータ３０９や可変速モータ３１０を用いるた
め、コスト高である。また、構造が複雑であるため、維
持管理費も高い。
うな不具合があった。 (1) インバータ３０９や可変速モータ３１０を用いるた
め、コスト高である。また、構造が複雑であるため、維
持管理費も高い。
【００２０】(2) インバータ３０９により制御している
ので、ハンチングが生じやすく、そのため、図９に示す
ように、圧力制御目標を示す線ｂは管路抵抗を示す線ｃ
とはかなり異なった緩かな傾きとなる。なお、ａはポン
プ３００の揚程曲線である。
ので、ハンチングが生じやすく、そのため、図９に示す
ように、圧力制御目標を示す線ｂは管路抵抗を示す線ｃ
とはかなり異なった緩かな傾きとなる。なお、ａはポン
プ３００の揚程曲線である。
【００２１】（Ｄ）図１０は図８のシステムにおいてポ
ンプの速度制御を行なう代わりにポンプの開放羽根の隙
間制御を行なうようにしたシステムによる場合の、揚程
曲線を示す図であり、このシステムは、図８のシステム
と同様に、ポンプ設備における推定末端圧の一定制御を
行なう。
ンプの速度制御を行なう代わりにポンプの開放羽根の隙
間制御を行なうようにしたシステムによる場合の、揚程
曲線を示す図であり、このシステムは、図８のシステム
と同様に、ポンプ設備における推定末端圧の一定制御を
行なう。
【００２２】このシステムによれば、次のような不具合
があった。即ち、図１０に示すように、制御不可の範囲
が大きい。即ち、ポンプ入口に対する押込圧力が広範囲
に変化した場合に十分対応できない。図１０において、
ａはポンプ３００の最大揚程曲線、ｂは最小揚程曲線で
ある。図１０に示すように、上記システムでは、最小揚
程以下はポンプの隙間を拡大制御しても殆んど揚程は低
下しない。それ故、吐出圧を一定に制御できる範囲は、
最大揚程の定格点（ポンプ圧力）Ｐ1 と最小揚程の締切
点Ｐ2 との比となり、せいぜい０．３程度である。即
ち、Ｐ2 ＝０．３Ｐ1 である。一方、ポンプ入口に対し
て押込圧力Ｐb がかかると、吐出圧Ｐd は、Ｐd ＝Ｐ1
＋Ｐb となる。Ｐ1 がＰ2 に変化した時、Ｐb は最大Ｐ
b max となり、Ｐd ＝Ｐ2 ＋Ｐb max である。ところ
で、Ｐ2 ＝０．３Ｐ1 であるから、Ｐb max ＝Ｐd −
０．３Ｐ1 となる。例として、吐出圧８Ｋｇ／ｃｍ2 ＝
押込圧力５Ｋｇ／ｃｍ2 ＋ポンプ圧力３Ｋｇ／ｃｍ2 と
すると、Ｐb max ＝８−０．３×３＝７．１となる。即
ち、上記システムの一例によれば、押込圧力が最大７．
１Ｋｇ／ｃｍ2 となる範囲でしか制御できない。
があった。即ち、図１０に示すように、制御不可の範囲
が大きい。即ち、ポンプ入口に対する押込圧力が広範囲
に変化した場合に十分対応できない。図１０において、
ａはポンプ３００の最大揚程曲線、ｂは最小揚程曲線で
ある。図１０に示すように、上記システムでは、最小揚
程以下はポンプの隙間を拡大制御しても殆んど揚程は低
下しない。それ故、吐出圧を一定に制御できる範囲は、
最大揚程の定格点（ポンプ圧力）Ｐ1 と最小揚程の締切
点Ｐ2 との比となり、せいぜい０．３程度である。即
ち、Ｐ2 ＝０．３Ｐ1 である。一方、ポンプ入口に対し
て押込圧力Ｐb がかかると、吐出圧Ｐd は、Ｐd ＝Ｐ1
＋Ｐb となる。Ｐ1 がＰ2 に変化した時、Ｐb は最大Ｐ
b max となり、Ｐd ＝Ｐ2 ＋Ｐb max である。ところ
で、Ｐ2 ＝０．３Ｐ1 であるから、Ｐb max ＝Ｐd −
０．３Ｐ1 となる。例として、吐出圧８Ｋｇ／ｃｍ2 ＝
押込圧力５Ｋｇ／ｃｍ2 ＋ポンプ圧力３Ｋｇ／ｃｍ2 と
すると、Ｐb max ＝８−０．３×３＝７．１となる。即
ち、上記システムの一例によれば、押込圧力が最大７．
１Ｋｇ／ｃｍ2 となる範囲でしか制御できない。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来例の
各種不具合を解消するためになされたものであり、ポン
プを用いた送水設備においてポンプの吐出側に設けられ
る圧力制御弁であって、 弁本体内にて流路を開閉制御
する弁体と、 弁本体外に配設され、弁体による開閉制
御を駆動するピストン機構と、 ピストン機構を制御す
るパイロット弁とで構成されており、 ピストン機構
は、シリンダと、ピストンと、ピストンと弁体とを連結
する棒体とからなり、シリンダ内は、ピストンによっ
て、弁体側に位置する第１室とその反対側に位置する第
２室とに仕切られており、第２室は弁本体の弁体より下
流側に接続して該圧力に同調するようになっており、
パイロット弁は、弁本体の弁体より下流側の圧力を、そ
れが増大するとその増大分を増幅させた上で、及びそれ
が減少すると減少したままで、シリンダ内の第１室に伝
えるよう設けられており、 ピストン機構は、第１室の
圧力が第２室より大きくなると、弁体を閉動作するよう
駆動するようになっていることを特徴としている。
各種不具合を解消するためになされたものであり、ポン
プを用いた送水設備においてポンプの吐出側に設けられ
る圧力制御弁であって、 弁本体内にて流路を開閉制御
する弁体と、 弁本体外に配設され、弁体による開閉制
御を駆動するピストン機構と、 ピストン機構を制御す
るパイロット弁とで構成されており、 ピストン機構
は、シリンダと、ピストンと、ピストンと弁体とを連結
する棒体とからなり、シリンダ内は、ピストンによっ
て、弁体側に位置する第１室とその反対側に位置する第
２室とに仕切られており、第２室は弁本体の弁体より下
流側に接続して該圧力に同調するようになっており、
パイロット弁は、弁本体の弁体より下流側の圧力を、そ
れが増大するとその増大分を増幅させた上で、及びそれ
が減少すると減少したままで、シリンダ内の第１室に伝
えるよう設けられており、 ピストン機構は、第１室の
圧力が第２室より大きくなると、弁体を閉動作するよう
駆動するようになっていることを特徴としている。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の圧力制御弁の模式
構成図、図２は同じく拡大縦断面図である。図におい
て、１は弁本体であり、図中右側の流入口１ａから左側
の流出口１ｂに向けて２つの曲管を重ねた形状となって
いる。勿論、１次側から２次側へ向けて直線状となって
いてもよい。流入口１ａには汎用特性を有する遠心ポン
プ（図示せず）が連結されており、流出口１ｂには吐出
配管が接続されている。２は弁本体１以外の圧力制御機
構部を示し、弁体３と、ピストン機構４と、パイロット
弁５とで構成されている。
構成図、図２は同じく拡大縦断面図である。図におい
て、１は弁本体であり、図中右側の流入口１ａから左側
の流出口１ｂに向けて２つの曲管を重ねた形状となって
いる。勿論、１次側から２次側へ向けて直線状となって
いてもよい。流入口１ａには汎用特性を有する遠心ポン
プ（図示せず）が連結されており、流出口１ｂには吐出
配管が接続されている。２は弁本体１以外の圧力制御機
構部を示し、弁体３と、ピストン機構４と、パイロット
弁５とで構成されている。
【００２５】弁体３は、弁本体１の一部である弁箱１１
内に弁本体１に対して直角に配置されており、弁座１２
に対して離脱・当接することにより弁本体１を開閉する
ように設けられている。弁体３は、弁本体１の側壁１３
を貫通したスピンドル（棒体）４１の先端に固定されて
いる。
内に弁本体１に対して直角に配置されており、弁座１２
に対して離脱・当接することにより弁本体１を開閉する
ように設けられている。弁体３は、弁本体１の側壁１３
を貫通したスピンドル（棒体）４１の先端に固定されて
いる。
【００２６】ピストン機構４は、シリンダ４２と、ピス
トン４３と、スピンドル４１とで構成されている。ピス
トン４３は、シリンダ４２内をバランス室（第１室）４
２１及び定圧室（第２室）４２２の２室に仕切って、シ
リンダ４２内を摺動自在に設けられている。スピンドル
４１の弁体３とは反対側の端部はピストン４３に固定さ
れている。シリンダ４２はアーム４４を介して弁本体１
に支持されている。スピンドル４１はアーム４４内を貫
通している。スピンドル４１は、シリンダ４２の壁４２
３、アーム４４、及び弁本体１の側壁１３に対して摺動
自在となっている。
トン４３と、スピンドル４１とで構成されている。ピス
トン４３は、シリンダ４２内をバランス室（第１室）４
２１及び定圧室（第２室）４２２の２室に仕切って、シ
リンダ４２内を摺動自在に設けられている。スピンドル
４１の弁体３とは反対側の端部はピストン４３に固定さ
れている。シリンダ４２はアーム４４を介して弁本体１
に支持されている。スピンドル４１はアーム４４内を貫
通している。スピンドル４１は、シリンダ４２の壁４２
３、アーム４４、及び弁本体１の側壁１３に対して摺動
自在となっている。
【００２７】弁本体１の弁体３より下流側には、弁本体
１から流体を分流させる分流口１４が形成されている。
分流口１４は、パイロット弁５を介してシリンダ４２の
バランス室４２１に接続するとともに、直接にシリンダ
４２の定圧室４２２に接続している。また、バランス室
４２１及び定圧室４２２は、それぞれポンプの吸込み側
等の低圧側へ抜けるようになっている。従って、定圧室
４２２は、弁本体１内の弁体３より下流側の圧力変動に
同調するようになっている。５１はオリフィスである。
１から流体を分流させる分流口１４が形成されている。
分流口１４は、パイロット弁５を介してシリンダ４２の
バランス室４２１に接続するとともに、直接にシリンダ
４２の定圧室４２２に接続している。また、バランス室
４２１及び定圧室４２２は、それぞれポンプの吸込み側
等の低圧側へ抜けるようになっている。従って、定圧室
４２２は、弁本体１内の弁体３より下流側の圧力変動に
同調するようになっている。５１はオリフィスである。
【００２８】パイロット弁５は、それ自体において、一
次側圧力が増大すると、その増大分を増幅させて二次側
圧力を更に大とするよう機能するものであり、従って、
弁本体１の弁体３より下流側の圧力を、それが増大する
とその増大分を増幅させた上で、及びそれが減少すると
減少したままで、シリンダ４２内のバランス室４２１
（第１室）に伝えるよう機能する。
次側圧力が増大すると、その増大分を増幅させて二次側
圧力を更に大とするよう機能するものであり、従って、
弁本体１の弁体３より下流側の圧力を、それが増大する
とその増大分を増幅させた上で、及びそれが減少すると
減少したままで、シリンダ４２内のバランス室４２１
（第１室）に伝えるよう機能する。
【００２９】次に、上記構成の圧力制御弁の作動につい
て説明する。弁本体１内の流体の圧力即ち吐出圧が所定
値である場合には、分流口１４からの圧力はバランス室
４２１及び定圧室４２２にそのまま伝わって、ピストン
４３に働く力は釣合っており、従って、ピストン４３
は、静止状態を保持し、弁体３を弁本体１内にて所定の
開度で維持している。
て説明する。弁本体１内の流体の圧力即ち吐出圧が所定
値である場合には、分流口１４からの圧力はバランス室
４２１及び定圧室４２２にそのまま伝わって、ピストン
４３に働く力は釣合っており、従って、ピストン４３
は、静止状態を保持し、弁体３を弁本体１内にて所定の
開度で維持している。
【００３０】吐出圧が所定値の状態から増大した場合に
は、次のように作動して、吐出圧を低減する。即ち、分
流口１４からの圧力はそのまま定圧室４２２に伝わり、
定圧室４２２の圧力は増大した吐出圧と同じとなるが、
バランス室４２１の圧力は、パイロット弁５が分流口１
４からの圧力を更に増大させてバランス室４２１に伝え
るので、定圧室４２２の圧力よりも大きくなる。即ち、
シリンダ４２内においてバランス室４２１の圧力が定圧
室４２２の圧力より大きくなり、このため、ピストン４
３が矢印Ａ方向に移動し、即ち弁体３が閉じる方向に移
動し、これにより、弁体３の開度が小さくなり、弁本体
１内の弁体３より下流側への流体の流通量が抑制され
る。従って、弁本体１内の弁体３より下流側における吐
出圧が低減される。
は、次のように作動して、吐出圧を低減する。即ち、分
流口１４からの圧力はそのまま定圧室４２２に伝わり、
定圧室４２２の圧力は増大した吐出圧と同じとなるが、
バランス室４２１の圧力は、パイロット弁５が分流口１
４からの圧力を更に増大させてバランス室４２１に伝え
るので、定圧室４２２の圧力よりも大きくなる。即ち、
シリンダ４２内においてバランス室４２１の圧力が定圧
室４２２の圧力より大きくなり、このため、ピストン４
３が矢印Ａ方向に移動し、即ち弁体３が閉じる方向に移
動し、これにより、弁体３の開度が小さくなり、弁本体
１内の弁体３より下流側への流体の流通量が抑制され
る。従って、弁本体１内の弁体３より下流側における吐
出圧が低減される。
【００３１】弁本体１内の弁体３より下流側における吐
出圧が所定値より低減された場合には、次のように作動
して、吐出圧を増大させる。即ち、分流口１４からの圧
力はバランス室４２１及び定圧室４２２にそのまま伝わ
り、ピストン４３に働く力は釣合うようになり、このた
め、矢印Ａ方向に移動していたピストン４３が矢印Ｂ方
向に移動し、即ち弁体３が開く方向に移動し、これによ
り、弁体３の開度が大きくなり、弁本体１内の弁体３よ
り下流側への流体の流通量が増大し、従って、弁本体１
内の弁体３より下流側における吐出圧が増大する。
出圧が所定値より低減された場合には、次のように作動
して、吐出圧を増大させる。即ち、分流口１４からの圧
力はバランス室４２１及び定圧室４２２にそのまま伝わ
り、ピストン４３に働く力は釣合うようになり、このた
め、矢印Ａ方向に移動していたピストン４３が矢印Ｂ方
向に移動し、即ち弁体３が開く方向に移動し、これによ
り、弁体３の開度が大きくなり、弁本体１内の弁体３よ
り下流側への流体の流通量が増大し、従って、弁本体１
内の弁体３より下流側における吐出圧が増大する。
【００３２】このように、上記構成の圧力制御弁は、分
流口１４からの圧力に応じてピストン４３を移動させて
弁体３を開閉作動させることにより、弁本体１内の弁体
３より下流側への流体の流通量を増減させて吐出圧を増
減させ、それにより、吐出圧を所定値に一定制御するよ
う、作動する。
流口１４からの圧力に応じてピストン４３を移動させて
弁体３を開閉作動させることにより、弁本体１内の弁体
３より下流側への流体の流通量を増減させて吐出圧を増
減させ、それにより、吐出圧を所定値に一定制御するよ
う、作動する。
【００３３】上記構成の圧力制御弁によれば、次のよう
な作用を奏する。即ち、例えば、図５に示す従来例に比
して次のような利点を有する。 (1) 弁体３の二次側圧力を検出し、その圧力を利用して
二次側圧力を一定制御するので、二次側圧力を一定とす
るという目的に対して厳格に且つ速かに対応できる。
な作用を奏する。即ち、例えば、図５に示す従来例に比
して次のような利点を有する。 (1) 弁体３の二次側圧力を検出し、その圧力を利用して
二次側圧力を一定制御するので、二次側圧力を一定とす
るという目的に対して厳格に且つ速かに対応できる。
【００３４】(2) ピストン機構４が外装であるので、そ
の大きさに制限がなく、従って、制御機能にも制限がな
い。
の大きさに制限がなく、従って、制御機能にも制限がな
い。
【００３５】(3) バランス室４２１の圧力はパイロット
弁５の１０数倍に及ぶ増幅作用により増幅されるので、
シリンダ４２の面積が大きいことと相俟って、弁体３の
一次側圧力と二次側圧力との差圧が小さくても、ピスト
ン機構４は十分に駆動される。即ち、駆動力が大きいの
で、小さい圧力変化に十分に対応できる。
弁５の１０数倍に及ぶ増幅作用により増幅されるので、
シリンダ４２の面積が大きいことと相俟って、弁体３の
一次側圧力と二次側圧力との差圧が小さくても、ピスト
ン機構４は十分に駆動される。即ち、駆動力が大きいの
で、小さい圧力変化に十分に対応できる。
【００３６】(4) シリンダ４２の面積が大きいので、ピ
ストン４３、ひいては弁体３の作動速度は緩かであり、
そのため、ハンチングが起こりにくい。
ストン４３、ひいては弁体３の作動速度は緩かであり、
そのため、ハンチングが起こりにくい。
【００３７】(5) 過小水量となっても、制御は行なわ
れ、水量がゼロとなるまで、吐出圧は一定制御される。
れ、水量がゼロとなるまで、吐出圧は一定制御される。
【００３８】(6) 実験によれば、設定可能な二次側圧力
は一次側圧力に対して３０％であり、利用範囲が広い。
は一次側圧力に対して３０％であり、利用範囲が広い。
【００３９】(7) 図３において、ａはポンプの全揚程曲
線、ｂは上記圧力制御弁の二次側圧力の変化を示す線で
ある。図３に示すように、全揚程の１００％利用が可能
であり、定圧時の流量が大きい。
線、ｂは上記圧力制御弁の二次側圧力の変化を示す線で
ある。図３に示すように、全揚程の１００％利用が可能
であり、定圧時の流量が大きい。
【００４０】また、図７に示す従来例に比して次のよう
な利点を有する。 (1) 周囲の水力を駆動源として利用するに過ぎないの
で、構成が簡単で、コスト安であり、維持管理費も低
い。
な利点を有する。 (1) 周囲の水力を駆動源として利用するに過ぎないの
で、構成が簡単で、コスト安であり、維持管理費も低
い。
【００４１】(2) パイロット弁５を調節するだけで二次
側圧力を設定できるので、二次側圧力の設定が容易であ
る。
側圧力を設定できるので、二次側圧力の設定が容易であ
る。
【００４２】(3) パイロット弁５による間接動型である
ので、全体を頑丈に構成する必要はない。
ので、全体を頑丈に構成する必要はない。
【００４３】(4) 周囲の水力を駆動源としており、他に
駆動源を必要としないので、省エネルギーに有効であ
り、コスト安である。
駆動源を必要としないので、省エネルギーに有効であ
り、コスト安である。
【００４４】また、上記圧力制御弁２を図４のように用
いた場合には、図８に示す従来例に比して次のような利
点を有する。なお、図４において、図８と同一符号は同
じものを示す。 (1) 図８のインバータ３０９や可変速モータ３１０に相
当する部分がパイロット弁５であるので、コスト安であ
り、構成も簡単であり、維持管理費も低い。
いた場合には、図８に示す従来例に比して次のような利
点を有する。なお、図４において、図８と同一符号は同
じものを示す。 (1) 図８のインバータ３０９や可変速モータ３１０に相
当する部分がパイロット弁５であるので、コスト安であ
り、構成も簡単であり、維持管理費も低い。
【００４５】(2) 二次側圧力の変化に対する追従性が良
く、制御は厳格に行なわれ、ハンチングも起こらないの
で、図９の管路抵抗を示す線ｃに、より接近した制御を
行なうことができる。
く、制御は厳格に行なわれ、ハンチングも起こらないの
で、図９の管路抵抗を示す線ｃに、より接近した制御を
行なうことができる。
【００４６】更に、上記圧力制御弁２を図４のように用
いた場合には、図１０に示す従来例に比して次のような
利点を有する。即ち、上記圧力制御弁２では、圧力絞り
によって制御するので、ポンプ圧力Ｐ1 と押込圧力Ｐb
との和を１とした場合にこれを０．３まで低下させるこ
とができる。従って、図１０の従来例のように、ポンプ
性能を低下させることができる範囲に縛られることな
く、押込圧力の変化を大きくとることができ、ポンプ入
口に対する押込圧力が広範囲に変化した場合に十分対応
できる。即ち、ポンプ入口に対する押込圧力Ｐb がかか
ると、吐出圧Ｐdは、Ｐd ＝Ｐ1 ＋Ｐb となる。一方、
（Ｐ1 ＋Ｐb ）×０．３の時、Ｐb は最大Ｐb max とな
る。従って、Ｐd ＝０．３（Ｐ1 ＋Ｐb max ）＝０．３
Ｐ1 ＋０．３Ｐb maxであるので、Ｐb max ＝（Ｐd −
０．３Ｐ1 ）／０．３となる。例として、吐出圧８Ｋｇ
／ｃｍ2 ＝押込圧力５Ｋｇ／ｃｍ2 ＋ポンプ圧力３Ｋｇ
／ｃｍ2 とすると、Ｐb max ＝（８−０．３×３）÷
０．３＝２３．７となる。即ち、図４のシステムによれ
ば、押込圧力が最大２３．７Ｋｇ／ｃｍ2 となる範囲ま
で制御できることとなり、図１０の従来例に比して押込
圧力を３．３倍高くとることができる。
いた場合には、図１０に示す従来例に比して次のような
利点を有する。即ち、上記圧力制御弁２では、圧力絞り
によって制御するので、ポンプ圧力Ｐ1 と押込圧力Ｐb
との和を１とした場合にこれを０．３まで低下させるこ
とができる。従って、図１０の従来例のように、ポンプ
性能を低下させることができる範囲に縛られることな
く、押込圧力の変化を大きくとることができ、ポンプ入
口に対する押込圧力が広範囲に変化した場合に十分対応
できる。即ち、ポンプ入口に対する押込圧力Ｐb がかか
ると、吐出圧Ｐdは、Ｐd ＝Ｐ1 ＋Ｐb となる。一方、
（Ｐ1 ＋Ｐb ）×０．３の時、Ｐb は最大Ｐb max とな
る。従って、Ｐd ＝０．３（Ｐ1 ＋Ｐb max ）＝０．３
Ｐ1 ＋０．３Ｐb maxであるので、Ｐb max ＝（Ｐd −
０．３Ｐ1 ）／０．３となる。例として、吐出圧８Ｋｇ
／ｃｍ2 ＝押込圧力５Ｋｇ／ｃｍ2 ＋ポンプ圧力３Ｋｇ
／ｃｍ2 とすると、Ｐb max ＝（８−０．３×３）÷
０．３＝２３．７となる。即ち、図４のシステムによれ
ば、押込圧力が最大２３．７Ｋｇ／ｃｍ2 となる範囲ま
で制御できることとなり、図１０の従来例に比して押込
圧力を３．３倍高くとることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明の圧力制御弁によ
れば、弁本体１の二次側圧力に応じてピストン機構４の
ピストン４３を移動させて弁本体１内の弁体３を開閉作
動させ、これにより、弁本体１の二次側への流体の流通
量を増減させて二次側圧力を増減させ、二次側圧力即ち
吐出圧を所定値に一定制御するようにしているので、主
として、次のような効果を奏する。
れば、弁本体１の二次側圧力に応じてピストン機構４の
ピストン４３を移動させて弁本体１内の弁体３を開閉作
動させ、これにより、弁本体１の二次側への流体の流通
量を増減させて二次側圧力を増減させ、二次側圧力即ち
吐出圧を所定値に一定制御するようにしているので、主
として、次のような効果を奏する。
【００４８】(1) 弁体の開閉制御を、弁体の二次側圧力
に対して追従性良く且つ厳格に行うことができ、二次側
圧力を一定とするという目的に対して厳格に且つ速かに
対応できる。
に対して追従性良く且つ厳格に行うことができ、二次側
圧力を一定とするという目的に対して厳格に且つ速かに
対応できる。
【００４９】(2) ピストン機構４の大きさに制限がない
ので、制御機能にも制限がない。
ので、制御機能にも制限がない。
【００５０】(3) 駆動力が大きいので、小さい圧力変化
に十分に対応できる。
に十分に対応できる。
【００５１】(4) 弁体３の作動速度は緩かであるので、
ハンチングが起こるのを防止できる。
ハンチングが起こるのを防止できる。
【００５２】(5) 水量が定格点からゼロに達するまでの
間、吐出圧を一定制御できる。
間、吐出圧を一定制御できる。
【００５３】(6) 全揚程の１００％利用が可能であり、
定圧時の最大流量が従来方式より大きい。
定圧時の最大流量が従来方式より大きい。
【００５４】(7) 周囲の水力を駆動源として利用するに
過ぎないので、構成が簡単で、コスト安であり、維持管
理費も低い。
過ぎないので、構成が簡単で、コスト安であり、維持管
理費も低い。
【００５５】(8) パイロット弁５により、二次側圧力の
設定が容易である。
設定が容易である。
【００５６】(9) 周囲の水力を駆動源としており、他に
駆動源を必要としないので、省エネルギーに有効であ
り、コスト安である。
駆動源を必要としないので、省エネルギーに有効であ
り、コスト安である。
【００５７】(10)図９の管路抵抗を示す線ｃに、より接
近した制御を行なうことができる。
近した制御を行なうことができる。
【００５８】(11)ポンプ入口に対する押込圧力が広範囲
に変化した場合に十分対応できる。
に変化した場合に十分対応できる。
【図１】 本発明の圧力制御弁の模式構成図である。
【図２】 本発明の圧力制御弁の拡大縦断面図である。
【図３】 ポンプの全揚程と本発明の圧力制御弁により
制御される二次側圧力との変化を示す図である。
制御される二次側圧力との変化を示す図である。
【図４】 本発明の圧力制御弁によりポンプ設備の推定
末端圧の一定制御を行なうシステムを示す構成図であ
る。
末端圧の一定制御を行なうシステムを示す構成図であ
る。
【図５】 ポンプの吐出圧の一定制御を行なうための従
来の定圧弁を示す縦断面図である。
来の定圧弁を示す縦断面図である。
【図６】 ポンプの全揚程と図５のシステムにおいて制
御される二次側圧力との変化を示す図である。
御される二次側圧力との変化を示す図である。
【図７】 ポンプの吐出圧の一定制御を行なうための空
圧による制御弁を採用した従来のシステムを示す構成図
である。
圧による制御弁を採用した従来のシステムを示す構成図
である。
【図８】 ポンプ設備の推定末端圧の一定制御を行なう
ための可変速モータ等を採用した従来のシステムを示す
構成図である。
ための可変速モータ等を採用した従来のシステムを示す
構成図である。
【図９】 図８のシステムにおける、ポンプの全揚程と
管路抵抗と圧力制御目標との変化を示す図である。
管路抵抗と圧力制御目標との変化を示す図である。
【図１０】 図８のシステムにおいてポンプの速度制御
を行なう代わりにポンプの開放羽根の隙間制御を行なう
ようにした従来のシステムにおける、揚程の変化を示す
図である。
を行なう代わりにポンプの開放羽根の隙間制御を行なう
ようにした従来のシステムにおける、揚程の変化を示す
図である。
１ 弁本体 ２ 圧力制御弁 ３ 弁体 ４ ピストン機構 ４１ スピンドル（棒体） ４２ シリンダ ４３ ピストン ４２１ バランス室（第１室） ４２２ 定圧室（第２室）
Claims (1)
- 【請求項１】 ポンプを用いた送水設備においてポンプ
の吐出側に設けられる圧力制御弁であって、 弁本体内にて流路を開閉制御する弁体と、 弁本体外に配設され、弁体による開閉制御を駆動するピ
ストン機構と、 ピストン機構を制御するパイロット弁とで構成されてお
り、 ピストン機構は、シリンダと、ピストンと、ピストンと
弁体とを連結する棒体とからなり、シリンダ内は、ピス
トンによって、弁体側に位置する第１室とその反対側に
位置する第２室とに仕切られており、第２室は弁本体の
弁体より下流側に接続して該圧力に同調するようになっ
ており、 パイロット弁は、弁本体の弁体より下流側の圧力を、そ
れが増大するとその増大分を増幅させた上で、及びそれ
が減少すると減少したままで、シリンダ内の第１室に伝
えるよう設けられており、 ピストン機構は、第１室の圧力が第２室より大きくなる
と、弁体を閉動作するよう駆動するようになっているこ
とを特徴とする圧力制御弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8185890A JP2851585B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 圧力制御弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8185890A JP2851585B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 圧力制御弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1031520A JPH1031520A (ja) | 1998-02-03 |
| JP2851585B2 true JP2851585B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=16178677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8185890A Expired - Lifetime JP2851585B2 (ja) | 1996-07-16 | 1996-07-16 | 圧力制御弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2851585B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102182380B1 (ko) * | 2019-04-29 | 2020-11-24 | 주식회사 미래보 | 반도체 공정의 반응부산물 포집장치용 가스 가압형 밸브 |
-
1996
- 1996-07-16 JP JP8185890A patent/JP2851585B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1031520A (ja) | 1998-02-03 |
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