JP6687205B1

JP6687205B1 - Control valve device

Info

Publication number: JP6687205B1
Application number: JP2019023153A
Authority: JP
Inventors: 中川　哲; 哲中川; 陽介中川; 修元田
Original assignee: 株式会社昭和バルブ製作所
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-04-22
Anticipated expiration: 2039-02-13
Also published as: JP2020134993A

Abstract

【課題】流量制御弁を含む配管網を構築するに当たって、設計から施工までに要する労務と時間を軽減でき、且つ、流体の移送運転中においてもオペレータの作業を軽減できる、一連の装備品として予め準備可能な制御弁装置を提供する。【解決手段】制御弁装置１は、アクチュエータ３を備える流量制御弁２と、流量制御弁２のボディ本体から上流側に延出する一次側接続部４と、下流側に延出する二次側接続部５と、一次側接続部４に設けられる一次側検出センサー７と、二次側接続部５に設けられる二次側検出センサー８と、各々の検出センサーから送信される流体の状態信号を受信し、アクチュエータ３に指令信号を送信する制御ユニット６を備える。流体を移送する配管網に制御弁装置１を配置し、流体の状態を検出し、得られた状態信号を基に、制御ユニット６にて演算処理し、アクチュエータ３に信号を送信し、流量制御弁２の開度を自動制御する。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To construct a piping network including a flow control valve, reduce labor and time required from design to construction, and reduce operator's work even during fluid transfer operation as a series of equipment. A control valve device that can be prepared is provided. A control valve device (1) includes a flow control valve (2) including an actuator (3), a primary side connecting part (4) extending from a body of the flow control valve (2) to an upstream side, and a secondary side extending to a downstream side. The connection part 5, the primary side detection sensor 7 provided in the primary side connection part 4, the secondary side detection sensor 8 provided in the secondary side connection part 5, and a fluid state signal transmitted from each detection sensor A control unit 6 for receiving and transmitting a command signal to the actuator 3 is provided. The control valve device 1 is arranged in a piping network for transferring a fluid, the state of the fluid is detected, the control unit 6 performs arithmetic processing based on the obtained state signal, and a signal is transmitted to the actuator 3 to control the flow rate. The opening degree of the valve 2 is automatically controlled. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、制御弁装置に関する The present invention relates to a control valve device

従来から、工場やプラントにおいて、水や蒸気、その他各種流体を所定場所へ供給する配管網を有している。このような配管網において、流体の供給源近傍にはポンプ、配管途中には流量制御弁などの各種弁、流量や圧力を計測する計測機器などが配置され、制御室からの操作により、ポンプの起動停止、流量制御弁の開度制御などが実行される。このような配管網において流量を制御する場合は、バタフライ弁や仕切弁などの流量制御弁を用いるが、配管途中に設けられた流量センサーや圧力センサーから送信される流量や圧力などのデータを制御室でモニターしながら、所定の流量になるように操作する。このため、操作を行うオペレータが必要となり、逐次監視を続けなければならない。 2. Description of the Related Art Conventionally, factories and plants have a piping network that supplies water, steam, and other various fluids to predetermined locations. In such a piping network, a pump is installed near the fluid supply source, various valves such as a flow control valve are installed in the middle of the piping, and measuring instruments for measuring the flow rate and pressure are installed. Startup / shutdown, opening control of the flow control valve, etc. are executed. When controlling the flow rate in such a piping network, use a flow rate control valve such as a butterfly valve or a sluice valve, but control the data such as the flow rate and pressure transmitted from the flow rate sensor or pressure sensor installed in the middle of the pipe. While monitoring in the room, operate so that the flow rate will be the specified value. For this reason, an operator who performs the operation is required, and continuous monitoring must be continued.

また、配管網の構築に当たっては、工場やプラントで各々仕様が異なるため、流量制御弁などの個々の制御機器や配管部品の、仕様の確認や選定を含め、制御系を含めて十分な検討と緻密な設計を要する。設計を終えた後も、流量制御弁の他、各種センサーの準備、配管への組付け、各種制御機器との配線、制御プログラムの作成など、繁雑な準備と作業が必要となり、多くの労務と時間を要する。 In addition, when constructing a piping network, specifications differ between factories and plants.Therefore, a thorough study including confirmation of the specifications of individual control devices such as flow control valves and piping parts, including confirmation and selection, is required. It requires a precise design. Even after the design is completed, complicated preparations and work such as preparation of various sensors other than the flow control valve, assembly to piping, wiring with various control devices, creation of control programs, etc. are required, and many labor and labor is required. It takes time.

特許文献1には、手動バルブ、自動開閉バルブ、流量制御バルブなどのバルブや流量計を設けた配管網において、バルブを集中管理するバルブ管理システムが開示されている。本文献に記載のバルブの管理システムは、製油所のタンクから船舶へ油を移送する配管網において、オペレータがコンピュータの画面上に表示される情報を元に、バルブの開閉を操作するシステムが記載され、安全面と運用面で効率的であることが示されている。しかしながら、逐次、オペレータによる監視と操作が必要であり、複雑な配管網であるほど、オペレータによる判断に依存することが多くなり、オペレータへの負荷が増大する。またこのシステムでは、オペレータが操作するのはバルブの開閉とされているが、さらに複数の流量制御弁の開度を操作し流量を制御するともなると、オペレータの操作数が増えて負荷が増大する。また、流量、圧力、温度など制御すべき状態が多くなるほど、オペレータが適切に操作をすることが困難になり、人的ミスが増えることが予想される。 Patent Document 1 discloses a valve management system for centrally managing valves in a piping network provided with valves such as a manual valve, an automatic opening / closing valve, a flow control valve, and a flow meter. The valve management system described in this document describes a system in which an operator operates the opening and closing of a valve in a piping network that transfers oil from a tank of a refinery to a ship, based on information displayed on a computer screen. It has been shown to be efficient in terms of safety and operation. However, the operator must successively monitor and operate, and the more complicated the network is, the more it depends on the operator's judgment, which increases the load on the operator. Further, in this system, the operator operates the opening and closing of the valve, but when the flow rate is controlled by further operating the openings of a plurality of flow control valves, the number of operations of the operator increases and the load increases. . Moreover, it is expected that as the number of states to be controlled, such as the flow rate, the pressure, and the temperature, increases, it becomes more difficult for the operator to operate properly and human error increases.

特許第５３４２２５０号公報Japanese Patent No. 5342250

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、流量制御弁を含む配管網を構築するに当たって、設計から施工までに要する労務と時間を軽減でき、一連の装備品として予め準備可能な、自らに流体の状態を検出できる検出機能と、弁の開度を自動制御できる制御機能と、を有する制御弁装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and in constructing a piping network including a flow control valve, it is possible to reduce labor and time required from design to construction, and as a series of equipment in advance. An object of the present invention is to provide a control valve device that has a ready detection function capable of detecting the state of a fluid by itself and a control function capable of automatically controlling the opening degree of a valve.

また、本発明は、複雑の配管網において、流量制御などを従来操作していたオペレータの負荷を軽減でき、人的ミスを削減できる、自らに弁の開度を自動制御できる制御機能を有する制御弁装置を提供することを目的とする。 Further, the present invention is a control having a control function capable of reducing the load of an operator who conventionally operates flow rate control and the like in a complicated piping network, reducing human error, and automatically controlling the valve opening degree. An object is to provide a valve device.

本発明に係る制御弁装置は、流体の状態を検出し、検出した状態信号を基に弁の開度を制御する制御弁装置であって、弁箱に弁体と弁座を収容し、該弁体を弁棒を介して開閉駆動するアクチュエータと、前記弁箱から流入路として上流側に延出する一次側接続部と、前記弁箱から流出路として下流側に延出する二次側接続部と、を備える流量制御弁と、前記一次側接続部に配設され、前記流体の状態を検出する一次側検出センサーと、前記二次側接続部に配設され、前記流体の状態を検出する二次側検出センサーと、前記一次側検出センサー及び二次側検出センサーから受信した状態信号を演算処理し、少なくとも前記アクチュエータを駆動する指令信号を送信する制御ユニットと、を予め装備品として具備し、前記制御ユニットにトリガー信号が入力された後に、前記検出センサーから受信する状態信号を基に弁の開度を自動制御することを特徴とする。 A control valve device according to the present invention is a control valve device that detects a fluid state and controls the opening degree of a valve based on the detected state signal, and stores a valve body and a valve seat in a valve box, An actuator that opens and closes the valve body via a valve rod, a primary side connecting portion that extends from the valve box to the upstream side as an inflow path, and a secondary side connection that extends from the valve box to the downstream side as an outflow path. A flow rate control valve having a section, a primary side detection sensor arranged to the primary side connection section for detecting the state of the fluid, and a secondary side connection section arranged to detect the state of the fluid. A secondary side detection sensor, and a control unit for processing the status signals received from the primary side detection sensor and the secondary side detection sensor and transmitting at least a command signal for driving the actuator as equipment. And trigger the control unit No. is after being entered, characterized in that it automatically controls the opening of the valve based on a state signal received from the detecting sensor.

また、本発明に係る制御弁装置は、前記一次側接続部は、弁箱と分離した、少なくとも一の一次側配管ユニットであることを特徴とする。 Further, the control valve device according to the present invention is characterized in that the primary side connecting portion is at least one primary side piping unit separated from the valve box.

さらに、本発明に係る弁制御装置は、前記二次側接続部は、弁箱と分離した、少なくとも一の二次側配管ユニットであることを特徴とする。 Further, the valve control device according to the present invention is characterized in that the secondary side connecting portion is at least one secondary side piping unit separated from the valve box.

また、本発明に係る制御弁装置は、前記制御ユニットは、前記流量制御弁以外の他の装置との信号を送受信するための出入端子を有していることを特徴とする。 Further, the control valve device according to the present invention is characterized in that the control unit has an input / output terminal for transmitting / receiving a signal to / from a device other than the flow rate control valve.

さらにまた、本発明に係る制御弁装置は、前記流量制御弁を全閉にした時、少なくとも弁体と弁箱の内周面で囲われる閉鎖空間に、該閉鎖空間の状態を検出する検出センサーを設けることを特徴とする。 Furthermore, the control valve device according to the present invention is a detection sensor for detecting a state of the closed space at least in a closed space surrounded by the inner peripheral surface of the valve body and the valve body when the flow control valve is fully closed. Is provided.

さらに、本発明に係る制御弁装置は、バタフライ弁、仕切弁、ボール弁、玉形弁から選択されることを特徴とする。 Further, the control valve device according to the present invention is characterized by being selected from a butterfly valve, a sluice valve, a ball valve, and a globe valve.

本発明によれば、自らに流体の状態を検出する検出機能と弁の開度を自動制御する制御機能を有する流量制御弁を、装備品として製品化できるため、設計段階における検討や決定および施工段階における迅速な手配や作業が容易となり、配管網の構築に要する労務と工数を大幅に低減できる。 According to the present invention, a flow control valve having a detection function for detecting the state of fluid and a control function for automatically controlling the opening degree of the valve can be commercialized as an accessory, and therefore, examination, decision and construction in the design stage are required. This will facilitate quick arrangements and work in stages, and will significantly reduce the labor and man-hours required to construct the piping network.

また、本発明によれば、複雑な配管網に、制御弁装置として自ら流体の状態を検出する機能と弁の開度を自動制御する制御機能を有する流量制御弁を配置できるため、流量制御などの操作に従事するオペレータの負荷を大幅に軽減でき、人的ミスを低減できる。 Further, according to the present invention, since a flow control valve having a function of detecting a fluid state by itself as a control valve device and a control function of automatically controlling the opening of the valve can be arranged in a complicated piping network, flow control, etc. It is possible to significantly reduce the load on the operator who is engaged in the operation, and to reduce human error.

本発明の実施形態に係る流量制御弁に仕切弁を用いた制御弁装置の概略図。The schematic diagram of the control valve device which used the gate valve for the flow control valve concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る流量制御弁にバタフライ弁を用いた制御弁装置の概略図。The schematic diagram of the control valve device which used the butterfly valve for the flow control valve concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る流量制御弁に、弁箱と分離した一次側配管ユニットと二次側配管ユニットを設けた制御弁装置の概略図。The schematic diagram of the control valve device which provided the primary side piping unit and the secondary side piping unit which were separated from the valve box in the flow control valve concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御弁装置を用いた配管網。A piping network using a control valve device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御弁装置の駆動時におけるフローチャート。6 is a flowchart when the control valve device according to the embodiment of the present invention is driven. 本発明の実施形態に係る制御弁装置の駆動時におけるフローチャート。6 is a flowchart when the control valve device according to the embodiment of the present invention is driven. 本発明の実施形態に係る制御弁装置を用いた配管網。A piping network using a control valve device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御弁装置を用いた配管網。A piping network using a control valve device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る流量制御弁において、弁全閉時に形成される閉鎖空間に検出センサーを設けた制御弁装置の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of a control valve device in which a detection sensor is provided in a closed space formed when the valve is fully closed in the flow control valve according to the embodiment of the present invention. 図９に示す流量制御弁に仕切弁を用いた制御弁装置の概略図。FIG. 10 is a schematic view of a control valve device using a sluice valve as the flow control valve shown in FIG. 9.

本発明の実施形態について、図に基づいて詳細に説明する。なお、各図に亘って示される同じ符号は、同一または同様のものを示す。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol shown through each figure shows the same or similar thing.

また、本発明で示される流体とは、液体、気体、粒体、粉体、または気体と液体、液体と粉体などの混合体であり、配管内を移送できる物体をいう。流体の状態とは、圧力、流量、温度、電気伝導度、透明度、色、ＰＨ度などを示し、流体の状態信号とは、その状態を検出した時に得られる信号であり、圧力信号、流量信号、温度信号、電気伝導度信号、透明度信号、色信号、ＰＨ度信号などを示す。 The fluid described in the present invention is a liquid, a gas, a particle, a powder, or a mixture of a gas and a liquid, a liquid and a powder, and refers to an object that can be transferred in a pipe. The fluid state refers to pressure, flow rate, temperature, electrical conductivity, transparency, color, PH degree, etc., and the fluid state signal is a signal obtained when the state is detected. , Temperature signal, electrical conductivity signal, transparency signal, color signal, PH degree signal, etc.

本発明の実施形態を図１及び図２の断面を含む概略図に基づいて説明する。図１に示す制御弁装置１は、流量制御弁２としてアクチュエータ３を備えた仕切弁２０を採用している。仕切弁２０のボディ本体を構成する弁箱２１から一次側（上流側）、二次側（下流側）に延出するように、一次側接続部４と二次側接続部５が設けられている。 Embodiments of the present invention will be described based on schematic diagrams including the cross sections of FIGS. 1 and 2. The control valve device 1 shown in FIG. 1 employs a sluice valve 20 having an actuator 3 as a flow control valve 2. A primary side connecting portion 4 and a secondary side connecting portion 5 are provided so as to extend from a valve box 21 constituting the body of the sluice valve 20 to a primary side (upstream side) and a secondary side (downstream side). There is.

仕切弁２０の弁箱２１内には、弁体２２と弁座２３が収容され、弁体２２を接続する弁棒２４を、アクチュエータ３で直線的に作動させることにより開度を調整する。弁箱２１から一次側に延出する一次側接続部４には、配管内を流れる流体の状態を検出する一次側検出センサー７として、圧力センサー７１と流量センサー７２が設けられる。同様に弁箱２１から二次側に延出する二次側接続部５にも、二次側検出センサー８として、圧力センサー８１と流量センサー８２が設けられる。上記の構成に加え、一次側接続部４と二次側接続部５に設けられた一次側検出センサー７と二次側検出センサー８からの状態信号を受信し、演算処理した後、開度を決定するアクチュエータ３に指令信号を送信する制御ユニット６が設けられている。制御ユニット６と検出センサー７、８との間、制御ユニット６とアクチュエータ３との間は、信号を送受信する伝送ケーブルで接続されている。伝送ケーブル（有線）に替えて無線による接続でも良い。 The valve body 22 and the valve seat 23 are accommodated in the valve box 21 of the sluice valve 20, and the valve rod 24 connecting the valve body 22 is linearly operated by the actuator 3 to adjust the opening degree. A pressure sensor 71 and a flow rate sensor 72 are provided on the primary side connection portion 4 extending from the valve box 21 to the primary side as a primary side detection sensor 7 for detecting the state of the fluid flowing in the pipe. Similarly, the secondary side connection portion 5 extending from the valve box 21 to the secondary side is also provided with a pressure sensor 81 and a flow rate sensor 82 as the secondary side detection sensor 8. In addition to the above configuration, the opening degree is changed after receiving the status signals from the primary side detection sensor 7 and the secondary side detection sensor 8 provided in the primary side connection section 4 and the secondary side connection section 5 and performing arithmetic processing. A control unit 6 is provided which sends a command signal to the actuator 3 to determine. The control unit 6 and the detection sensors 7 and 8 are connected with each other, and the control unit 6 and the actuator 3 are connected with a transmission cable for transmitting and receiving signals. A wireless connection may be used instead of the transmission cable (wired).

一次側接続部４と二次側接続部５に設ける検出センサー７、８は、検出すべき状態に応じて適宜選択され、１個〜複数個の範囲で選ばれる。予め複数の検出センサーを取付け可能なように一次側接続部４と二次側接続部５に取付け用の螺子部、またはセンサー取付け部の位置やスペースを確保しておく。複数の螺子部を前もって形成していた場合、実際に使用しない螺子部ができた場合は、流体が漏れないように漏れ防止用の螺子栓で塞ぐようにしてもよい。 The detection sensors 7 and 8 provided in the primary side connection part 4 and the secondary side connection part 5 are appropriately selected according to the state to be detected, and are selected in the range of one to a plurality. The positions and spaces of the mounting screw parts or the sensor mounting parts are secured in advance on the primary side connecting part 4 and the secondary side connecting part 5 so that a plurality of detection sensors can be mounted. When a plurality of screw parts are formed in advance, and when a screw part that is not actually used is formed, a leak preventing screw plug may be closed to prevent fluid from leaking.

流量センサー７２、８２は、図１では配管の外周に取り付けられる電磁式流量センサーを設けた状態を表示しているが、配管への取付け容易性や流体の種類等の必要条件に応じて、適宜選択して設ければよい。流量センサー７２、８２は、差圧式流量センサー、羽根車式流量センサー、超音波式流量センサー、電磁式流量センサーなどの各種流量センサーから選択される。 The flow rate sensors 72 and 82 are shown in FIG. 1 as being provided with an electromagnetic flow rate sensor that is attached to the outer circumference of the pipe, but depending on required conditions such as ease of attachment to the pipe and the type of fluid, it is appropriate. It may be selected and provided. The flow rate sensors 72 and 82 are selected from various flow rate sensors such as a differential pressure type flow rate sensor, an impeller type flow rate sensor, an ultrasonic flow rate sensor, and an electromagnetic flow rate sensor.

弁体２２を駆動するアクチュエータ３は、直線的に作動すればよく、電動、油圧、空圧による直動のアクチュエータ３が用いられる。正逆転可能な電動モータ、またはステッピングモータやサーボモータなどの制御モータを、ギヤ等を用い、直動に変換し弁体２２の開閉駆動に用いてもよい。アクチュエータ３には、リニアスケール等の位置センサーや、エンコーダ等の回転位置検出センサーを設けて、弁体２２の位置を検出し、制御ユニット６に位置信号を送信しても良い。 The actuator 3 that drives the valve body 22 may be linearly operated, and a linear actuator 3 that is electrically operated, hydraulically operated, or pneumatically operated is used. A forward or reverse electric motor or a control motor such as a stepping motor or a servo motor may be converted into a direct motion by using a gear or the like and used for opening and closing the valve body 22. The actuator 3 may be provided with a position sensor such as a linear scale or a rotational position detection sensor such as an encoder to detect the position of the valve body 22 and send a position signal to the control unit 6.

制御ユニット６は、演算処理部と記憶部を備えるマイクロコンピュータ６１と、流量制御弁２の開度を決定するアクチュエータ３に指令信号を送信する駆動回路６２と、を有する。一次側検出センサー７と二次側検出センサー８から送信される状態信号を受信し、あらかじめ記憶部に保存された制御プログラムにて演算処理を実行し、駆動回路６２を介してアクチュエータ３に指令信号を送信し作動させる。制御ユニット６には、流量制御弁２の開度を制御するアクチュエータ３以外の、他の制御機器と信号を送受信するための出入端子（不図示）を設けることができる。例えば、制御弁装置外に設置される流体供給用のポンプ(不図示)と制御ユニット６の出入端子とを伝送ケーブルで接続し、ポンプを起動したときの信号を制御ユニット６に送信し、制御弁装置１を起動するためのトリガー信号にしてよい。トリガー信号により制御弁装置１を起動後、流量制御弁２の一次側接続部４と二次側接続部５に配置される一次側検出センサー７と二次側検出センサー８で測定された状態信号を基に開度制御を実施する。また、本発明に用いる制御弁装置外に設けられる電動制御弁（不図示）と制御ユニット６を伝送ケーブルとで接続し、制御弁装置１から送信される信号により、電動制御弁を開度制御してもよい。 The control unit 6 includes a microcomputer 61 including an arithmetic processing unit and a storage unit, and a drive circuit 62 that transmits a command signal to the actuator 3 that determines the opening degree of the flow control valve 2. A status signal transmitted from the primary side detection sensor 7 and the secondary side detection sensor 8 is received, arithmetic processing is executed by a control program stored in a storage unit in advance, and a command signal is sent to the actuator 3 via the drive circuit 62. Send and activate. The control unit 6 can be provided with an input / output terminal (not shown) for transmitting / receiving a signal to / from another control device other than the actuator 3 that controls the opening degree of the flow control valve 2. For example, a pump (not shown) for fluid supply installed outside the control valve device is connected to an input / output terminal of the control unit 6 with a transmission cable, and a signal when the pump is started is transmitted to the control unit 6 for control. It may be a trigger signal for activating the valve device 1. After the control valve device 1 is activated by the trigger signal, the status signal measured by the primary side detection sensor 7 and the secondary side detection sensor 8 arranged in the primary side connection part 4 and the secondary side connection part 5 of the flow control valve 2 The opening degree is controlled based on Further, an electric control valve (not shown) provided outside the control valve device used in the present invention and a control unit 6 are connected by a transmission cable, and the opening of the electric control valve is controlled by a signal transmitted from the control valve device 1. You may.

制御弁装置１の制御を実行する制御プログラムとしては、設定する目標値を達成するように、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御、フィードフォーワード制御、最適制御、また複数の状態変数を制御する多変数制御などの制御プログラムを採用でき、適宜保存し実行すればよい。制御プログラムや、流量、圧力、温度などの制御目標値は、マイクロコンピュータ６１の記憶部に書き込み可能に設けておいて、適宜変更すれば良い。データやプログラムを送受信する伝送ケーブルを配することにより、遠隔のパソコンからプログラムや目標値を制御ユニット６に送信したり、制御弁装置１の作動データや流体の検出データをパソコンに取り入れたりすることができる。記憶部に保存されるデータは、逐次更新するようにして、最新のデータを保存するようにしてよい。 The control program for controlling the control valve device 1 includes feedback control such as PID control, feedforward control, optimum control, and multi-variable control for controlling a plurality of state variables so as to achieve a set target value. A control program such as the above can be adopted, and may be saved and executed as appropriate. The control program and the control target values such as the flow rate, the pressure, and the temperature may be provided in the storage unit of the microcomputer 61 in a writable manner and appropriately changed. By arranging a transmission cable for sending and receiving data and programs, sending programs and target values from a remote PC to the control unit 6 and incorporating operation data of the control valve device 1 and fluid detection data into the PC. You can The data stored in the storage unit may be sequentially updated to store the latest data.

制御ユニット６に、スマートフォンなどの通信機器にデータを送信する送信機能を設け、マイクロコンピュータ６１の記憶部に保存されたデータを送信するようにしてよい。スマートフォンなどの通信機器やパソコンに移送されたデータは、インターネットを介して遠隔のウェブサーバーに接続して保存し、監視や管理に利用することができる。 The control unit 6 may be provided with a transmission function for transmitting data to a communication device such as a smartphone, and may transmit data stored in the storage unit of the microcomputer 61. The data transferred to a communication device such as a smartphone or a personal computer can be connected to a remote web server via the Internet, stored, and used for monitoring and management.

一次側接続部４と二次側接続部５に、各々圧力センサー７１，８１と流量センサー７２，８２を設け、例えば、開度を全開にし流体の状態を測定すれば、一次側、二次側の圧力データ、流量データを比較することにより、センサーの故障や不具合の確認をすることができる。すなわち、弁全開の時、通過する流体が流量制御弁内部で抵抗を受けなければ、一次側の圧力データ、流量データと、二次側の圧力データ、流量データは、ほぼ同値であると考えられる。ほぼ同値でなく差があればセンサーの故障や不具合と考えられる。 The primary side connection part 4 and the secondary side connection part 5 are provided with pressure sensors 71, 81 and flow rate sensors 72, 82, respectively. For example, if the opening is fully opened and the fluid state is measured, the primary side and the secondary side are By comparing the pressure data and the flow rate data of, it is possible to confirm the failure or malfunction of the sensor. That is, if the fluid passing through does not receive resistance inside the flow control valve when the valve is fully opened, it is considered that the pressure data and flow rate data on the primary side and the pressure data and flow rate data on the secondary side are almost the same value. . If the values are not the same and there is a difference, it is considered to be a sensor failure or malfunction.

本発明の制御弁装置１に用いられる流量制御弁２は限定されるものではないが、図１に示す仕切弁２０の他、バタフライ弁、ボール弁、玉型弁などが採用できる。図２に示す制御弁装置１は、流量制御弁２にバタフライ弁２５を採用した実施形態である。本実施形態において、制御弁装置１は、弁体２２を回動して開閉させるアクチュエータ３を備え、弁箱２１から一次側に延びる一次側接続部４と二次側に延びる二次側接続部５を設けたバタフライ弁２５と、一次側接続部４と二次側接続部５に配設された検出センサー７、８と、検出センサー７，８からの状態信号を受信し、演算処理後、アクチュエータ３に指令信号を送信する制御ユニット６を備えて構成される。 Although the flow control valve 2 used in the control valve device 1 of the present invention is not limited, a butterfly valve, a ball valve, a lens valve, etc. can be adopted in addition to the sluice valve 20 shown in FIG. The control valve device 1 shown in FIG. 2 is an embodiment in which a butterfly valve 25 is adopted as the flow control valve 2. In the present embodiment, the control valve device 1 includes an actuator 3 that opens and closes the valve body 22 by rotating it, and has a primary side connecting portion 4 extending from the valve box 21 to the primary side and a secondary side connecting portion extending to the secondary side. 5, the butterfly valve 25, the detection sensors 7 and 8 arranged on the primary side connection part 4 and the secondary side connection part 5, and the status signals from the detection sensors 7 and 8 are received, and after arithmetic processing, The control unit 6 is configured to send a command signal to the actuator 3.

図３に基づいて、本発明の一実施形態である、流量制御弁２のボディ本体と分離した一次側配管ユニット９と二次側配管ユニット１０を備える制御弁装置１について説明する。本実施形態の制御弁装置１は、アクチュエータ３により弁体２２を回動させて開度を調整するバタフライ弁３５を備え、バタフライ弁３５の弁箱２１の両端部を挟み込むように、弁本体と別体の一次側配管ユニット９の端部及び二次側配管ユニット１０の端部とが、フランジ部１１を介して螺子１２により締結されている。さらに制御弁装置１は、一次側配管ユニット９に一次側検出センサー７として圧力センサー７１と流量センサー７２を備え、二次側配管ユニット１０に二次側検出センサー８として圧力センサー８１と流量センサー８２を備え、これらの検出センサー７、８で検出した状態信号を受信し、演算処理後、アクチュエータ３に指令信号を送信する制御ユニット６を備える。弁体２２を回動させ開度を決定するアクチュエータ３は、電動、油圧、空圧による回転制御可能なアクチュエータ３であればよい。アクチュエータ３には、エンコーダなどの回転位置検出センサー（不図示）を設け、弁体２２の位置を検出し、回転位置制御してもよい。また、流体供給を停止した場合に、弁体２２が原点復帰するように流量制御弁２を作動させて、全閉、全開になるように回転位置制御しても良い。 A control valve device 1 including a primary side piping unit 9 and a secondary side piping unit 10 which are separate from the body of the flow rate control valve 2, which is an embodiment of the present invention, will be described based on FIG. 3. The control valve device 1 according to the present embodiment includes a butterfly valve 35 that adjusts the opening degree by rotating the valve body 22 by the actuator 3, and inserts the valve body into the valve body 21 so as to sandwich both ends of the valve box 21 of the butterfly valve 35. An end of the separate primary side piping unit 9 and an end of the secondary side piping unit 10 are fastened with a screw 12 via a flange 11. Further, the control valve device 1 includes a pressure sensor 71 and a flow rate sensor 72 as the primary side detection sensor 7 in the primary side piping unit 9, and a pressure sensor 81 and a flow rate sensor 82 as the secondary side detection sensor 8 in the secondary side piping unit 10. And a control unit 6 that receives the status signals detected by these detection sensors 7 and 8 and, after arithmetic processing, transmits a command signal to the actuator 3. The actuator 3 that rotates the valve body 22 to determine the opening degree may be an actuator 3 that can be rotationally controlled by electric, hydraulic, or pneumatic pressure. The actuator 3 may be provided with a rotational position detection sensor (not shown) such as an encoder to detect the position of the valve body 22 and control the rotational position. Further, when the fluid supply is stopped, the flow rate control valve 2 may be operated so that the valve body 22 returns to the origin, and the rotational position may be controlled so as to be fully closed or fully opened.

本実施形態の制御弁装置１に用いられる流量制御弁２は限定されるものでなく、仕切弁、バタフライ弁、ボール弁、玉形弁などから適宜選択すればよい。さらに、一次側配管ユニット９、二次側配管ユニット１０は、各々１ユニットを配置するに限らず、それぞれ複数のユニットを配置してもよい。さらに検出センサー７，８は、流体の状態を検出するセンサーであればよく、１個〜複数個の範囲で検出対象に応じて適宜選択すればよい。 The flow rate control valve 2 used in the control valve device 1 of the present embodiment is not limited, and may be appropriately selected from a gate valve, a butterfly valve, a ball valve, a ball valve, and the like. Furthermore, the primary side piping unit 9 and the secondary side piping unit 10 are not limited to arranging one unit each, but a plurality of units may be arranged respectively. Furthermore, the detection sensors 7 and 8 may be any sensors that detect the state of the fluid, and may be appropriately selected within the range of one to a plurality of depending on the detection target.

図１〜図３で示した本発明の制御弁装置１の動作について図４〜図６を用いて説明する。図４は、制御弁装置１を配管網１３に用いた実施例である。配管網１３は、上流側から順にタンクＴ１、インバータを介して回転数制御可能なポンプＰ１、本発明の制御弁装置１を配置し、タンクＴ１からポンプＰ１で流体を汲み上げ、流量制御して下流側に移送するラインである。制御弁装置１の一次側配管ユニット９には、一次側検出センサー７として圧力センサー７１と流量センサー７２が設けられ、二次側配管ユニット１０にも、二次側検出センサー８として圧力センサー８１と流量センサー８２が設けられている。図４〜図６では、一次側配管ユニット９と二次側配管ユニット１０は、便宜上、流量制御弁２のボディ本体と分離したユニットとして説明しているが、ボディ本体と一体化した一次側接続部と二次側接続部と置き換えてよい。 The operation of the control valve device 1 of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an embodiment in which the control valve device 1 is used for the piping network 13. In the piping network 13, a tank T1, a pump P1 whose rotation speed can be controlled via an inverter, and a control valve device 1 of the present invention are arranged in order from the upstream side, and a fluid is pumped up from the tank T1 by the pump P1 and the flow rate is controlled to the downstream side. It is a line to transfer to the side. The pressure sensor 71 and the flow rate sensor 72 are provided as the primary detection sensor 7 in the primary side piping unit 9 of the control valve device 1, and the secondary side piping unit 10 also has the pressure sensor 81 as the secondary side detection sensor 8. A flow sensor 82 is provided. In FIGS. 4 to 6, the primary-side piping unit 9 and the secondary-side piping unit 10 are described as units separated from the body of the flow control valve 2 for convenience, but the primary-side connection integrated with the body is connected. Part and secondary side connection part may be replaced.

図５は、図４の配管網１３において、制御弁装置１を構成する流量制御弁２が、全閉した状態から制御が開始される場合のフローチャートを示している。最初にポンプＰ１が起動される。ポンプＰ１の起動信号が、トリガー信号として制御弁装置１に送信され、制御弁装置１が起動される。流体がタンクＴ１から汲み上げられ、移送が開始される。流体は、制御弁装置１を構成する流量制御弁２まで到達する。弁体が全閉の状態であるため、一次側配管ユニット９の流体圧力が上昇する。一次側検出センサー７（圧力センサー７１）で検出された圧力信号が制御ユニット６に送信される。所定圧力に達すると、制御ユニット６にて一次側配管ユニット９に流体が存在すると認識され、制御ユニット６の開度制御がスタートする。制御ユニット６から、流量制御弁２のアクチュエータ３に指令信号が送信され、弁体の開き動作が開始されて、流体が二次側配管ユニット１０を通過し始める。二次側配管ユニット１０に配される二次側検出センサー８（流量センサー８２）が、流量を逐次検出し、制御ユニット６に状態信号として送信する。制御ユニット６に送信された状態信号は、演算処理部において、流量の制御目標値と比較演算される。流量が制御目標値に到達したと演算処理された場合には、制御ユニット６からアクチュエータ３に指令信号が送信され、その時の開度を維持するように作動する。二次側配管ユニット１０を流れる流量に変化があり、設定目標値を外れることがあれば、制御目標値に到達するように自動的に開度が制御される。 FIG. 5 shows a flow chart in the case where the flow control valve 2 constituting the control valve device 1 in the piping network 13 of FIG. 4 is controlled from the fully closed state. First, the pump P1 is started. The activation signal of the pump P1 is transmitted to the control valve device 1 as a trigger signal, and the control valve device 1 is activated. The fluid is pumped from the tank T1 and the transfer is started. The fluid reaches the flow control valve 2 that constitutes the control valve device 1. Since the valve body is fully closed, the fluid pressure in the primary side piping unit 9 rises. The pressure signal detected by the primary side detection sensor 7 (pressure sensor 71) is transmitted to the control unit 6. When the predetermined pressure is reached, the control unit 6 recognizes that the fluid exists in the primary side piping unit 9, and the opening degree control of the control unit 6 starts. A command signal is transmitted from the control unit 6 to the actuator 3 of the flow control valve 2, the opening operation of the valve element is started, and the fluid starts to pass through the secondary side piping unit 10. The secondary side detection sensor 8 (flow rate sensor 82) arranged in the secondary side piping unit 10 sequentially detects the flow rate and transmits it to the control unit 6 as a status signal. The state signal transmitted to the control unit 6 is compared and calculated with the control target value of the flow rate in the arithmetic processing section. When it is calculated that the flow rate has reached the control target value, a command signal is transmitted from the control unit 6 to the actuator 3, and the actuator operates so as to maintain the opening degree at that time. If there is a change in the flow rate flowing through the secondary-side piping unit 10 and it deviates from the set target value, the opening is automatically controlled so as to reach the control target value.

図６は、図４の配管網１３において、制御弁装置１を構成する流量制御弁２が、全開した状態から制御が開始される場合のフローチャートを示している。最初にポンプＰ１が起動される。ポンプＰ１の起動信号が、トリガー信号として制御弁装置１に送信され、制御弁装置１が起動される。制御弁装置１を構成する流量制御弁２は全開の状態にあるため、流体は一次側配管ユニット９を通過し、下流側の二次側配管ユニット１０に到達する。二次側配管ユニット１０内の圧力が増加する。二次側検出センサー８（圧力センサー８１）により検出された圧力値が所定圧力に達すると、制御ユニット６にて流体が存在すると判断され、流量制御弁２の開度制御が開始される。スタート時点で全開状態にあるので、閉動作が開始される。二次側配管ユニット１０に配される二次側検出センサー８（流量センサー８２）にて流量を逐次検出し、制御ユニット６に状態信号として送信する。制御ユニット６に送信された状態信号は、演算処理部において、流量の制御目標値と比較演算される。流量が制御目標値に到達したと演算処理された場合には、制御ユニット６からアクチュエータ３に指令信号が送信され、その時の開度を維持するように作動する。二次側配管ユニット１０を流れる流量に変化があり、設定目標値を外れることがあれば、制御目標値に到達するように自動的に開度が制御される。 FIG. 6 shows a flow chart in the case where the flow control valve 2 constituting the control valve device 1 in the piping network 13 of FIG. 4 is controlled from the fully opened state. First, the pump P1 is started. The activation signal of the pump P1 is transmitted to the control valve device 1 as a trigger signal, and the control valve device 1 is activated. Since the flow rate control valve 2 constituting the control valve device 1 is in the fully open state, the fluid passes through the primary side piping unit 9 and reaches the downstream side secondary piping unit 10. The pressure in the secondary side piping unit 10 increases. When the pressure value detected by the secondary side detection sensor 8 (pressure sensor 81) reaches a predetermined pressure, the control unit 6 determines that the fluid exists, and the opening degree control of the flow control valve 2 is started. Since it is in the fully open state at the time of start, the closing operation is started. The secondary side detection sensor 8 (flow rate sensor 82) arranged in the secondary side piping unit 10 sequentially detects the flow rate and transmits it to the control unit 6 as a status signal. The state signal transmitted to the control unit 6 is compared and calculated with the control target value of the flow rate in the arithmetic processing section. When it is calculated that the flow rate has reached the control target value, a command signal is transmitted from the control unit 6 to the actuator 3, and the actuator operates so as to maintain the opening degree at that time. If there is a change in the flow rate flowing through the secondary-side piping unit 10 and it deviates from the set target value, the opening is automatically controlled so as to reach the control target value.

このように、自ら流体の状態を検出する検出機能と弁の開度を自動制御する制御機能を有する制御弁装置１を配管網１３に配置すれば、流量の制御目標値を制御ユニット６に入力することにより、ポンプＰ１を起動するだけで流量の目標値を達成でき、オペレータの流量制御の操作を低減できる。また、制御弁装置１は、自ら流体の状態を検出する検出機能と弁の開度を自動制御する制御機能を有する装備品として予め準備されるため、一から流量制御弁の選定や制御系の設計を行う必要がなく、配管系の設計や制御系の設計、施工が容易となる。 In this way, if the control valve device 1 having the detection function of detecting the state of the fluid by itself and the control function of automatically controlling the opening degree of the valve is arranged in the piping network 13, the control target value of the flow rate is input to the control unit 6. By doing so, the target value of the flow rate can be achieved only by activating the pump P1, and the operation of the flow rate control by the operator can be reduced. Further, since the control valve device 1 is prepared in advance as an equipment having a detection function of detecting the state of the fluid itself and a control function of automatically controlling the opening degree of the valve, selection of the flow rate control valve and control of the control system are performed from the beginning. There is no need to design, and piping system design, control system design, and construction become easy.

さらに、制御弁装置１において、流体の流量だけでなく、流量と圧力の２つの状態を制御できる。例えば、制御弁装置１から下流に、流量値Ｑ１と圧力値Ｚ１の状態である流体を移送する場合、以下の動作をする。制御弁装置１が、全閉の状態から動作を開始する。ポンプＰ１を起動する。一次側配管ユニット９が流体で満たされて圧力が上昇する。一次側配管ユニット９に備えられる圧力センサー７１で検出された圧力が、圧力値Ｚ１に近づく。制御ユニット６は、圧力値Ｚ１に近づいたと判断をした時、アクチュエータ３に指令信号を送信し、開度制御を開始する。弁体が開き、二次側配管ユニット１０に流体が通過する。二次側配管ユニット１０に設けられた流量センサー８２と圧力センサー８１で流量と圧力を検出する。開度制御開始時は、二次側配管ユニット１０における流体の圧力値は、Ｚ１より低い状態に落ちる。ポンプＰ１に制御ユニット６から指令信号を送信し、ポンプＰ１の回転数を上げ、流体の移送量を増加させる。最終的に、二次側配管ユニット１０を通過する流体の流量と圧力が、制御目標値の流量Ｑ１と圧力Ｚ１の状態になるように流量制御弁２の開度制御とポンプ３の回転数制御を実施する。 Further, in the control valve device 1, not only the flow rate of the fluid but also the two states of the flow rate and the pressure can be controlled. For example, when the fluid having the flow rate value Q1 and the pressure value Z1 is transferred downstream from the control valve device 1, the following operation is performed. The control valve device 1 starts operation from the fully closed state. Start the pump P1. The primary side piping unit 9 is filled with fluid and the pressure rises. The pressure detected by the pressure sensor 71 provided in the primary side piping unit 9 approaches the pressure value Z1. When the control unit 6 determines that the pressure value Z1 is approached, it sends a command signal to the actuator 3 to start the opening degree control. The valve body opens and the fluid passes through the secondary side piping unit 10. The flow rate sensor 82 and the pressure sensor 81 provided in the secondary side piping unit 10 detect the flow rate and the pressure. At the start of the opening degree control, the pressure value of the fluid in the secondary piping unit 10 drops to a state lower than Z1. A command signal is transmitted from the control unit 6 to the pump P1, the rotation speed of the pump P1 is increased, and the amount of fluid transferred is increased. Finally, the opening degree control of the flow rate control valve 2 and the rotation speed control of the pump 3 are performed so that the flow rate and the pressure of the fluid passing through the secondary side piping unit 10 become the states of the control target value of the flow rate Q1 and the pressure Z1. Carry out.

このように、制御弁装置１の一次側配管ユニット９または二次側配管ユニット１０に複数の検出センサー７、８を備えることができるため、例えば、圧力、流量、温度などの複数の状態量を制御できる。また、一次側配管ユニット９と二次側配管ユニット１０の両方に複数の検出センサーを設けてよい。 As described above, since the primary side piping unit 9 or the secondary side piping unit 10 of the control valve device 1 can be provided with the plurality of detection sensors 7 and 8, for example, a plurality of state quantities such as pressure, flow rate, and temperature can be detected. You can control. Further, a plurality of detection sensors may be provided in both the primary side piping unit 9 and the secondary side piping unit 10.

図７及び図８において、配管網に本発明の制御弁装置１を適用した実施形態を示す。図７に示す配管網１４は、タンクＴ２から常温水Ａを回転数制御可能なポンプＰ２にて供給し、熱水タンクＴ３から熱水Ｂを回転数制御可能なポンプＰ３にて供給し、混水した後、制御弁装置１を用いて流量制御し、所定温度の混水を所定流量で下流側に供給することを目的とする。 7 and 8 show an embodiment in which the control valve device 1 of the present invention is applied to a piping network. In the piping network 14 shown in FIG. 7, the room temperature water A is supplied from the tank T2 by the pump P2 whose rotation speed is controllable, and the hot water B is supplied from the hot water tank T3 by the pump P3 whose rotation speed is controllable. After watering, the flow rate is controlled by using the control valve device 1, and the purpose is to supply the mixed water at a predetermined temperature to the downstream side at a predetermined flow rate.

この配管網１４に用いる制御弁装置１は、流量制御弁２の近傍上流側に１本の一次側配管ユニット９（一次側検出センサー７として圧力センサー７１と温度センサー７３を備える）と、流量制御弁２と離れた上流側の位置に１本の一次側配管ユニット１５（一次側検出センサー７として流量センサー１５２を備える）と、流量制御弁２の近傍下流側に１本の二次側配管ユニット１０（二次側検出センサー８として流量センサー８２を備える）と、を備える。また、制御弁装置１の制御ユニット６から指令信号を受けて開度制御可能な電動流量制御弁３０が、ポンプＰ３の下流に設けられる。 The control valve device 1 used for this piping network 14 includes one primary side piping unit 9 (which includes a pressure sensor 71 and a temperature sensor 73 as the primary side detection sensor 7) on the upstream side in the vicinity of the flow rate control valve 2, and the flow rate control. One primary side piping unit 15 (provided with a flow rate sensor 152 as the primary side detection sensor 7) at a position upstream from the valve 2 and one secondary side piping unit near the flow rate control valve 2 on the downstream side. 10 (the flow rate sensor 82 is provided as the secondary side detection sensor 8). In addition, an electric flow control valve 30 that can control the opening degree by receiving a command signal from the control unit 6 of the control valve device 1 is provided downstream of the pump P3.

上述の配管網１４の動作について説明する。制御ユニット６内のマイクロコンピュータに、下流側に移送する流体の制御目標値を流量Ｑｍと温度Ｈｍとして入力し設定する。ポンプＰ２とポンプＰ３の起動前において、制御弁装置１の流量制御弁２は全閉の状態とする。ポンプＰ２とポンプＰ３の一方を起動することにより、制御弁装置１が起動される。ポンプＰ２、Ｐ３を起動した後、常温水Ａが、タンクＴ２から下流側に移送され、熱水Ｂが、タンクＴ３から一次側配管ユニット１５を通過し、下流側に移送される。常温水Ａと熱水Ｂは、合流点Ｙで混水され、温度Ｈ１の温水となり下流側に移送される。熱水Ｂの流量は一次側配管ユニット１５通過時に、流量センサー１５２から状態信号として制御ユニット６に送信され、逐次データとして採取される。温水は、一次側配管ユニット９に到達し、圧力センサー７１と温度センサー７３で圧力と温度が計測される。圧力と温度は状態信号として逐次制御ユニット６に送信される。圧力が所定圧力に達すると、制御ユニット６から流量制御弁２のアクチュエータ３に指令信号が送信され、開度制御が始動する。流量制御弁２は、開方向に動作する。温水は、二次側配管ユニット１０を経由して、下流側に移送される。二次側配管ユニット１０に配置される流量センサー８２により、流量が計測され、状態信号として逐次、制御ユニット６に送信される。ポンプＰ２の移送流量を一定とする場合、温水の温度Ｈ１は温水の目標温度Ｈｍに到達するように、制御ユニット６からポンプＰ３または電動流量制御弁１６の電動アクチュエータ１７に指令信号が送信され、温度Ｈｍになるように熱水Ｂの流量が制御される。また、制御目標の流量ＱｍになるようにポンプＰ２または流量制御弁２のアクチュエータ３に指令信号を送信し、流量を制御する。最終的に、制御目標である流量Ｑｍ、温度Ｈｍの温水を下流側に供給する。 The operation of the above-mentioned piping network 14 will be described. A control target value of the fluid to be transferred downstream is input and set as a flow rate Qm and a temperature Hm to a microcomputer in the control unit 6. Before starting the pumps P2 and P3, the flow control valve 2 of the control valve device 1 is fully closed. The control valve device 1 is activated by activating one of the pump P2 and the pump P3. After activating the pumps P2 and P3, the room temperature water A is transferred from the tank T2 to the downstream side, and the hot water B is transferred from the tank T3 through the primary side piping unit 15 to the downstream side. The room temperature water A and the hot water B are mixed at the confluence point Y, become warm water of the temperature H1, and are transferred to the downstream side. The flow rate of the hot water B is transmitted from the flow rate sensor 152 to the control unit 6 as a status signal when passing through the primary side piping unit 15, and is sequentially collected as data. The hot water reaches the primary side piping unit 9, and the pressure sensor 71 and the temperature sensor 73 measure the pressure and temperature. The pressure and the temperature are transmitted to the control unit 6 as a status signal. When the pressure reaches a predetermined pressure, a command signal is transmitted from the control unit 6 to the actuator 3 of the flow rate control valve 2, and the opening degree control is started. The flow control valve 2 operates in the opening direction. The warm water is transferred to the downstream side via the secondary side piping unit 10. The flow rate sensor 82 arranged in the secondary side piping unit 10 measures the flow rate and sequentially transmits it as a state signal to the control unit 6. When the transfer flow rate of the pump P2 is constant, a command signal is transmitted from the control unit 6 to the pump P3 or the electric actuator 17 of the electric flow control valve 16 so that the temperature H1 of the hot water reaches the target temperature Hm of the hot water. The flow rate of the hot water B is controlled so as to reach the temperature Hm. Further, a command signal is transmitted to the pump P2 or the actuator 3 of the flow rate control valve 2 so as to achieve the control target flow rate Qm to control the flow rate. Finally, hot water having a flow rate Qm and a temperature Hm, which are control targets, is supplied to the downstream side.

このように、自らに流体の状態を検出する検出機能と開度を制御する制御機能を有する制御弁装置１を配管網に配置すれば、流量の制御目標値を制御ユニット６に入力しておけば、ポンプＰ３を起動する操作を行うことにより、制御目標値の流量を達成でき、オペレータが流量を制御するための操作を低減できる。また、一次側検出センサー７を備える一次側配管ユニット９を複数備えた制御弁装置１を装備品として準備しておくことにより、流量制御弁２と制御系の選定や設計を一から行うことを省くことができ、流量制御弁２を含む配管網の設計、施工が容易となる。さらに、一次側配管ユニット９、二次側配管ユニット１０に複数の検出センサー７、８を備えることにより、流体の複数の状態量を制御できる。 In this way, if the control valve device 1 having the detection function for detecting the state of the fluid and the control function for controlling the opening degree is arranged in the piping network in this way, the control target value of the flow rate can be input to the control unit 6. For example, by performing the operation of starting the pump P3, the flow rate of the control target value can be achieved, and the operation for the operator to control the flow rate can be reduced. Further, by preparing the control valve device 1 including a plurality of primary side piping units 9 including the primary side detection sensor 7 as an accessory, the flow rate control valve 2 and the control system can be selected and designed from scratch. It can be omitted, and the piping network including the flow control valve 2 can be easily designed and constructed. Furthermore, by providing the primary side piping unit 9 and the secondary side piping unit 10 with a plurality of detection sensors 7 and 8, a plurality of state quantities of the fluid can be controlled.

図８に示す配管網１６は、タンクＴ４から流体を回転数制御可能なポンプＰ４にて汲み上げて移送し、制御弁装置１により流量制御し、下流側に設けられた分岐ラインＥａ、Ｅｂ，Ｅｃ、Ｅｄへ流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄで分配する分配管路システムである。 The piping network 16 shown in FIG. 8 pumps up and transfers the fluid from the tank T4 by the pump P4 capable of controlling the number of revolutions, the flow rate is controlled by the control valve device 1, and the branch lines Ea, Eb, Ec provided on the downstream side. , Ed at the flow rates Qa, Qb, Qc, Qd.

この配管網１６に用いる制御弁装置１は、複数の二次側配管ユニットを備える。配管ユニットは、流量制御弁２の上流側近傍に１個の一次側配管ユニット９（圧力センサー７１を備える）と、流量制御弁２の下流側近傍に１個の二次側配管ユニット１０（圧力センサー８１と流量センサー８２を備える）と、本流量制御弁２の下流側に位置する４本の分岐ラインＥａ、Ｅｂ，Ｅｃ、Ｅｄに設けられた４個の二次側配管ユニット１０１、１０２、１０３、１０４（流量センサー８２１、８２２、８２３、８２４を備える）よりなる。 The control valve device 1 used for this piping network 16 includes a plurality of secondary side piping units. The piping unit includes one primary piping unit 9 (including a pressure sensor 71) near the upstream side of the flow control valve 2 and one secondary piping unit 10 (pressure near the downstream side of the flow control valve 2). Sensor 81 and flow rate sensor 82), and four secondary side piping units 101, 102 provided on four branch lines Ea, Eb, Ec, Ed located on the downstream side of the main flow control valve 2. 103, 104 (including flow rate sensors 821, 822, 823, 824).

上述の配管網１６の動作について説明する。制御ユニット６内のマイクロコンピュータに、下流側に移送する流体の制御目標値を、分岐ラインＥａ、Ｅｂ，Ｅｃ、Ｅｄでの流量Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄとし、流量制御弁２の二次側配管ユニット１０での流量を（Ｑａ＋Ｑｂ＋Ｑｃ＋Ｑｄ）以上と設定し入力する。また、配管網１６に配置する制御弁装置１の流量制御弁２は、制御前は全開の状態にあるとする。ポンプＰ４が起動され、制御弁装置１が起動される。同時に、タンクＴ４から下流側に、流体の移送が開始される。流体が制御弁装置１の二次側配管ユニット１０に到達する。二次側検出センサー（圧力センサー８１）が検出した信号を基に、制御ユニット６で所定圧力に達したと処理された時、制御弁装置１の開度制御がスタートする。二次側配管ユニット１０を通過した流体は、分岐ラインＥａ、Ｅｂ，Ｅｃ、Ｅｄへと流れる。それぞれの分岐ラインには、制御弁装置１の制御ユニット６と送受信可能な電動流量制御弁３１、３２、３３、３４が設けられている。各分岐ラインに配置される二次側検出センサー（流量センサー８２１、８２２、８２３、８２４）で検出された流量信号は、制御ユニット６に送信される。制御ユニット６で比較演算され、各二次側配管ユニットでの流量が制御目標値に達したと判断された時に、流量制御弁２及び電動流量制御弁３１、３２、３３、３４は、開度を維持するように制御される。各分岐ラインにおいて流量の変動があり、流量が制御目標値と差があると判断された場合は、制御ユニット６からの指令信号により、ポンプＰ４の回転数制御、流量制御弁２及び電動流量制御弁３１、３２、３３、３４の開度制御の適切な制御が行われる。 The operation of the above-mentioned piping network 16 will be described. The control target value of the fluid transferred downstream is set to the microcomputer in the control unit 6 as the flow rates Qa, Qb, Qc, Qd at the branch lines Ea, Eb, Ec, Ed, and the secondary side of the flow rate control valve 2. Set the flow rate in the piping unit 10 to (Qa + Qb + Qc + Qd) or more and input. Further, the flow control valve 2 of the control valve device 1 arranged in the piping network 16 is assumed to be in a fully open state before control. The pump P4 is activated and the control valve device 1 is activated. At the same time, the transfer of the fluid is started from the tank T4 to the downstream side. The fluid reaches the secondary side piping unit 10 of the control valve device 1. When the control unit 6 processes that the predetermined pressure has been reached based on the signal detected by the secondary side detection sensor (pressure sensor 81), the opening control of the control valve device 1 is started. The fluid passing through the secondary side piping unit 10 flows to the branch lines Ea, Eb, Ec, Ed. Each branch line is provided with electric flow control valves 31, 32, 33, 34 capable of transmitting / receiving to / from the control unit 6 of the control valve device 1. The flow rate signals detected by the secondary side detection sensors (flow rate sensors 821, 822, 823, 824) arranged on each branch line are transmitted to the control unit 6. When it is determined by the control unit 6 that the flow rate in each secondary side piping unit has reached the control target value, the flow rate control valve 2 and the electric flow rate control valves 31, 32, 33, 34 are opened. Controlled to maintain. When it is determined that the flow rate varies in each branch line and the flow rate has a difference with the control target value, the rotation speed control of the pump P4, the flow rate control valve 2 and the electric flow rate control are performed by a command signal from the control unit 6. Appropriate control of the opening degree control of the valves 31, 32, 33, 34 is performed.

分岐ラインＥａ、Ｅｂ，Ｅｃ、Ｅｄでの制御目標値の流量が、各々Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄとして制御ユニット６のマイクロコンピュータに書き換えられた場合は、ポンプＰ４に指令信号を送信し、流量を（Ｑａ′＋Ｑｂ′＋Ｑｃ′＋Ｑｄ′）以上になるように回転数を制御し流量を増減する。 When the flow rates of the control target values in the branch lines Ea, Eb, Ec, Ed are rewritten by the microcomputer of the control unit 6 as Qa, Qb, Qc, Qd, a command signal is transmitted to the pump P4 to change the flow rate. (Qa '+ Qb' + Qc '+ Qd') or more so that the rotational speed is controlled to increase or decrease the flow rate.

このように、自ら流体の状態を検出する検出機能と弁の開度を自動制御する制御機能と、を有する制御弁装置１を配管網に配置すれば、流量の制御目標値を制御ユニット６に入力しておけば、ポンプＰ４を起動する操作を行うことにより、制御目標値の流量を達成でき、オペレータが流量を制御するための操作を低減できる。また、二次側検出センサー８を備える二次側配管ユニット１０を複数備えた制御弁装置１を装備品として準備しておくことにより、流量制御弁２と制御系の選定や設計を一から行うことを省くことができ、流量制御弁２を含む配管網の設計、施工が容易となる。 As described above, if the control valve device 1 having the detection function of detecting the state of the fluid by itself and the control function of automatically controlling the opening degree of the valve is arranged in the piping network, the control target value of the flow rate is set in the control unit 6. If input, the flow rate of the control target value can be achieved by performing the operation of starting the pump P4, and the operation for the operator to control the flow rate can be reduced. Further, by preparing the control valve device 1 including a plurality of secondary side piping units 10 including the secondary side detection sensor 8 as an accessory, the flow rate control valve 2 and the control system are selected and designed from scratch. This can be omitted, and the piping network including the flow control valve 2 can be easily designed and constructed.

図９〜図１０に基づいて、弁全閉時に、少なくとも弁箱２１の内周面３６と弁体２２と弁座２３で囲われて形成される閉鎖空間２７に、状態を検出する検出センサー２８、２９が設けられた流量制御弁２を有する制御弁装置１を説明する。図示する流量制御弁２は、弁本体から延出する一次側接続部４、二次側接続部５としているが、弁本体と分離した一次側配管ユニット、二次側配管ユニットとしてもよい。 9 to 10, when the valve is fully closed, a detection sensor 28 for detecting a state is formed in a closed space 27 formed by at least the inner peripheral surface 36 of the valve box 21, the valve body 22 and the valve seat 23. , 29 is provided, the control valve device 1 having the flow control valve 2 will be described. The illustrated flow rate control valve 2 has the primary side connecting portion 4 and the secondary side connecting portion 5 extending from the valve main body, but may be a primary side piping unit and a secondary side piping unit which are separated from the valve main body.

図９に示す制御弁装置１は、流量制御弁２としてボール弁２６を用いて構成され、一次側接続部４に圧力センサー７１と流量センサー７２、二次側接続部５に圧力センサー８１と流量センサー８２が設けられている。ボール弁２６は、全閉時と全開時に、弁箱２１の内周面３６と弁座２３と弁体２２に囲われた閉鎖空間２７が形成される。ボール弁２６の場合、閉鎖空間２７は、周方向に３６０度に亘って環状に形成される。閉鎖空間２７に対応する弁箱２１の部位には、閉鎖空間２７の状態を検出する検出センサー２８、２９が設けられる。下方の閉鎖空間２７に対応する弁箱２１の部位には圧力センサー２８が設けられ、上方の閉鎖空間２７に対応する弁箱２１の部位には、検出センサーとして温度センサー２９が設けられている。 The control valve device 1 shown in FIG. 9 is configured by using the ball valve 26 as the flow rate control valve 2, the pressure sensor 71 and the flow rate sensor 72 at the primary side connecting portion 4, and the pressure sensor 81 and the flow rate at the secondary side connecting portion 5. A sensor 82 is provided. The ball valve 26 has a closed space 27 surrounded by the inner peripheral surface 36 of the valve box 21, the valve seat 23, and the valve body 22 when the ball valve 26 is fully closed and fully opened. In the case of the ball valve 26, the closed space 27 is formed annularly over 360 degrees in the circumferential direction. Detection sensors 28 and 29 that detect the state of the closed space 27 are provided at the portion of the valve box 21 corresponding to the closed space 27. A pressure sensor 28 is provided in a portion of the valve box 21 corresponding to the lower closed space 27, and a temperature sensor 29 is provided as a detection sensor in a portion of the valve box 21 corresponding to the upper closed space 27.

ボール弁２６が流量制御を終えて全閉となり、閉鎖空間２７に流体が滞留したとき、例えば流体が水の場合、外気温度が０℃以下になると氷に状態変化する。水から氷に変化する時、液体と比べて体積が膨張する。体積が膨張することにより閉鎖空間２７の内圧が高まり、閉鎖空間２７を覆う弁箱２１の強度限界を超えると破損する。下方の閉鎖空間２７のように、圧力センサー２８を設けておけば、所定の圧力値に達した時に、制御ユニット６からアクチュエータ３に指令信号を送信し、弁体２２を自動的に所定の角度、回動させて閉鎖空間２７を開放させる。閉鎖空間２７を開放して水を流通させることにより、内圧が緩和され弁箱２１の破損を防ぐことができる。例として水が氷に状態変化する場合をあげたが、水が高温になり膨張する場合も、弁を開いて閉鎖空間２７の内圧を下げることにより、弁箱２１などの破損を防ぐことができる。 When the ball valve 26 completes the flow rate control and is fully closed, and the fluid stays in the closed space 27, for example, when the fluid is water, when the outside air temperature becomes 0 ° C. or less, the state changes to ice. When it changes from water to ice, it expands in volume compared to liquid. The expansion of the volume increases the internal pressure of the closed space 27, and when the valve box 21 covering the closed space 27 exceeds the strength limit, it breaks. If the pressure sensor 28 is provided like the lower closed space 27, when the predetermined pressure value is reached, the control unit 6 sends a command signal to the actuator 3 to automatically move the valve body 22 at a predetermined angle. , Is rotated to open the closed space 27. By opening the closed space 27 and circulating water, the internal pressure is relieved and the damage of the valve box 21 can be prevented. As an example, the case where water changes into ice has been described. However, even when the water becomes hot and expands, the valve box is opened to reduce the internal pressure of the closed space 27, so that the damage of the valve box 21 and the like can be prevented. .

また、上方の閉鎖空間２７のように、温度センサー２９を設けることができる。マイクロコンピュータ６１の記憶部に、例えば流体が水である場合、水が氷に状態変化する手前の温度を所定値として保存しておく。閉鎖空間内２７の温度が所定値に達したと検出された時、制御ユニット６からアクチュエータ３に指令信号が送信され、弁体２２が自動的に回動され、閉鎖空間２７が開放される。閉鎖空間２７が開放され、流体が流出することにより、閉鎖空間２７の内圧を緩和することができる。また、水が高温になり蒸気に変化し内圧が高くなる場合も、所定温度に到達した時に制御ユニット６からアクチュエータ３に指令信号を送信し、弁を開いて閉鎖空間２７の蒸気を逃して内圧を下げ、弁箱２１などの破損を防ぐことができる。 Further, a temperature sensor 29 can be provided like the upper closed space 27. For example, when the fluid is water, the temperature before the water changes into ice is stored as a predetermined value in the storage unit of the microcomputer 61. When it is detected that the temperature of the closed space 27 has reached a predetermined value, a command signal is transmitted from the control unit 6 to the actuator 3, the valve body 22 is automatically rotated, and the closed space 27 is opened. When the closed space 27 is opened and the fluid flows out, the internal pressure of the closed space 27 can be relieved. Also, when the temperature of the water becomes high and changes to steam to increase the internal pressure, when the predetermined temperature is reached, the control unit 6 sends a command signal to the actuator 3 to open the valve and allow the steam in the closed space 27 to escape to the internal pressure. Can be lowered to prevent damage to the valve box 21 and the like.

図１０は、図９のボール弁に代えて、仕切弁２０を用いた制御弁装置１を示す。制御弁装置１において、弁全閉時における閉鎖空間２７が、弁箱２１の上方と下方に２箇所形成される。下方の閉鎖空間２７は、弁箱２１の内周面３６と、弁体２２と、弁座２３に囲われて形成され、検出センサーとして圧力センサー２８が設けられている。上方の閉鎖空間２７は、弁箱２１の内周面３６と、弁蓋３８の内周面３７と、弁体２２と、弁座２３に囲われて形成され、検出センサーとして温度センサー２９が設けられている。このように閉鎖空間２７に圧力センサー２８を設けることにより、閉鎖空間２７の内圧が所定圧力を超えたときに、弁を開いて圧力を逃し、弁箱２１等の破損を防ぐことができる。また、閉鎖空間２７に温度センサー２９を設けることにより、所定温度に到達した時、弁を開いて流体の状態変化により上昇した内圧を下げ、弁箱２１等の破損を防ぐことができる。 FIG. 10 shows a control valve device 1 using a gate valve 20 instead of the ball valve of FIG. In the control valve device 1, two closed spaces 27 are formed above and below the valve box 21 when the valve is fully closed. The lower closed space 27 is formed by being surrounded by the inner peripheral surface 36 of the valve box 21, the valve body 22, and the valve seat 23, and a pressure sensor 28 is provided as a detection sensor. The upper closed space 27 is formed by being surrounded by the inner peripheral surface 36 of the valve box 21, the inner peripheral surface 37 of the valve lid 38, the valve body 22, and the valve seat 23, and the temperature sensor 29 is provided as a detection sensor. Has been. By thus providing the pressure sensor 28 in the closed space 27, when the internal pressure of the closed space 27 exceeds a predetermined pressure, the valve is opened to release the pressure and damage to the valve box 21 and the like can be prevented. Further, by providing the temperature sensor 29 in the closed space 27, when the predetermined temperature is reached, the valve is opened to reduce the internal pressure increased due to the change in the state of the fluid, and the damage to the valve box 21 and the like can be prevented.

図９〜図１０に示す制御弁装置１に用いる流量制御弁２は限定されるものでなく、仕切弁、バタフライ弁、ボール弁、玉形弁などから適宜選択すればよい。さらに、検出センサー２８，２９は、一の閉鎖空間に一個設けても複数個設けてもよく、検出対象に応じて各種センサーを適宜選択すればよい。例えば、閉鎖空間２７に対応する弁箱２１の外周部に歪ゲージを設ければ、閉鎖空間２７の内圧が高くなり弁箱２１に所定の歪を生じさせた時に状態信号を送信し、弁を開くことができる。また、流量制御弁２の一次側接続部４、二次側接続部５に検出センサー７、８を配設せずに、閉鎖空間２７の状態を検出する検出センサーのみを取り付けるようにしてもよい。 The flow rate control valve 2 used in the control valve device 1 shown in FIGS. 9 to 10 is not limited, and may be appropriately selected from a gate valve, a butterfly valve, a ball valve, a ball valve, and the like. Further, the detection sensors 28 and 29 may be provided one or plural in one closed space, and various sensors may be appropriately selected depending on the detection target. For example, if a strain gauge is provided on the outer peripheral portion of the valve box 21 corresponding to the closed space 27, a state signal is transmitted when the internal pressure of the closed space 27 becomes high and a predetermined strain is generated in the valve box 21 to open the valve. Can be opened. Further, the detection sensors 7 and 8 may not be provided on the primary side connection portion 4 and the secondary side connection portion 5 of the flow rate control valve 2, and only the detection sensor that detects the state of the closed space 27 may be attached. .

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の範囲に属するものである。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be carried out in a mode in which various improvements, modifications and variations are added based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. All the embodiments belong to the scope of the present invention.

本発明によれば、自らに流体の状態を検出できる検出機能と、弁の開度を自動制御できる制御機能と、を有する制御弁装置１を予め準備しておけば、流量制御を要する多種多様な配管網の設計から施工までを、効率よく、柔軟に構築できる。また、流量制御に要する操作と監視に従事するオペレータの負荷を低減できる。 According to the present invention, if a control valve device 1 having a detection function capable of detecting the state of a fluid by itself and a control function capable of automatically controlling the opening degree of a valve is prepared in advance, various types of flow rate control are required. It is possible to construct efficiently and flexibly from designing to construction of various piping networks. Further, it is possible to reduce the load on the operator who is engaged in the operation and monitoring required for the flow rate control.

１：制御弁装置
２：流量制御弁
３：アクチュエータ
４：一次側接続部
５：二次側接続部
９、１５：一次側配管ユニット
１０、１０１、１０２、１０３、１０４：二次側配管ユニット
６：制御ユニット
７：一次側検出センサー
８：二次側検出センサー
２０：仕切弁
２１：弁箱
２２：弁体
２３：弁座
２４：弁棒
２５、３５：バタフライ弁
２６：ボール弁
２７：閉鎖空間
２８：圧力センサー
２９：温度センサー
３６、３７：内周面
３８：弁蓋 1: Control valve device 2: Flow control valve 3: Actuator 4: Primary side connecting part 5: Secondary side connecting part 9, 15: Primary side piping units 10, 101, 102, 103, 104: Secondary side piping unit 6 : Control unit 7: Primary side detection sensor 8: Secondary side detection sensor 20: Gate valve 21: Valve box 22: Valve body 23: Valve seat 24: Valve rod 25, 35: Butterfly valve 26: Ball valve 27: Closed space 28: Pressure sensor 29: Temperature sensor 36, 37: Inner peripheral surface 38: Valve lid

Claims

A control valve device for detecting a fluid state and controlling the opening degree of a valve based on the detected state signal,
An actuator for accommodating a valve element and a valve seat in a valve box, and driving the valve element to open and close through a valve rod, and a detection sensor attached to the valve box to extend upstream as an inflow path to detect a fluid state in advance. A primary side connecting part having a plurality of screw parts formed therein, and a plurality of screw parts extending in the downstream side as an outflow passage from the valve box for attaching a detection sensor for detecting a fluid state in advance. A flow control valve having a secondary side connection part,
A primary side detection sensor that is disposed in the primary side connection portion and detects the state of the fluid,
A secondary side detection sensor that is disposed in the secondary side connection portion and detects the state of the fluid,
When a screw part that is not used for attaching the detection sensor is formed in the primary side connecting part and the secondary side connecting part, a screw plug to be attached to the screw part,
A control unit that processes the status signal received from the primary side detection sensor and the secondary side detection sensor, and transmits at least a command signal for driving the actuator,
Is equipped in advance as equipment,
After the trigger signal is input to the control unit, the opening degree of the valve is automatically controlled based on the status signal received from the primary side detection sensor and the secondary side detection sensor ,
In the flow control valve, when the valve is fully closed and the flow of the fluid is stopped, at least the inner peripheral surface of the valve box, the valve body and the valve seat are surrounded to form a closed space in which the fluid stays. , A detection sensor for detecting a state of the closed space is provided at a portion of the valve box corresponding to the closed space,
When it is detected by the status signal from the detection sensor that the state of the closed space has reached a predetermined value, the valve body of the flow control valve is driven to allow the fluid to flow, and the closed space is opened and closed. A control valve device characterized in that a fluid is circulated in a space .

The control valve device according to claim 1, wherein the primary-side connecting portion is at least one primary-side piping unit separated from the valve box.

The control valve device according to claim 1, wherein the secondary side connecting portion is at least one secondary side piping unit separated from the valve box.

The control valve device according to claim 1, wherein the control unit has an input / output terminal for transmitting / receiving a signal to / from a device other than the flow control valve.