JPH0260913B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、１方向から流体が流入し、２方向に
分流するごとき構造をなし、２方向に分流された
流体の流量の合計が常に略一定になるような流量
特性を得ることができるようにした三方流量制御
弁装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来一般にこのような目的に使用されている三
方流量制御弁としては、例えば、玉形弁形式のも
のがある。すなわち、この種形式の弁装置は、第
１図に示すように、要求される流量特性に対応さ
せてその内弁１の曲面を加工して、該内弁１と弁
座２，３との間に形成される開口の面積の和が内
弁１の動作範囲のいかなる位置においても常に一
定になるように設計されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかして、このような玉形弁形式の三方流量制
御弁は、内弁１の曲面加工を正確に行つておきさ
えすれば良好な制御性を示すが、口径が大きくな
ると形状が大形になり、重量の増加などの理由で
非常に高価なものになるという欠点がある。すな
わち、このような構成のものは、弁箱４内に１本
流入通路５と、２本の流出通路６，７を形成し、
その流入通路５の終端と各流出通路６，７の始端
との間に前記弁座２，３を軸心を一致させて設け
る必要があるため、円滑な流体の流れを確保する
には前記弁箱４を鋳物製のものにせざるを得な
い。このため、この弁箱４は、一体構造物となり
分解が不可能であるばかりでなく、鋳造時の湯流
れや強度上の問題から薄肉化には一定の制限を受
けるものであり、口径が大きくなると、嵩が高く
なるとともに重量の極めて大きなものになつてし
まうのが現状である。したがつて、運搬や設置の
際の取り扱いが困難である上に、鋳造後必要な箇
所に機械加工を加えるのに大形の工作機械が必要
になり、安価に製品を提供するのが難しいという
問題がある。

本発明は、以上のような課題を解消することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような目的を達成するために、次
のような手段を講じたもである。

すなわち、本発明に係る三方流量制御弁装置
は、流体流通路１１を途中から２方向に分岐さ
せ、分岐後の流体流通路１１ａ，１１ｂに、蝶弁
形式の弁機構１２，２２をそれぞれ介挿し、一方
の弁機構１２に対して、該弁機構１２の弁体１４
を開閉動作させる第１の電動駆動機１５と、前記
弁体１４の動作位置を検出する第１の負帰還用ポ
テンシヨメータ１６と、入力される第１の指令信
号ａと前記負帰還用ポテンシヨメータ１６からの
負帰還信号とを比較しその差が略零になるまで前
記電動駆動機１５を所要方向に作動させる第１の
差動アンプ１７と、前記弁体１４の開閉位置の変
化量に比例した第２の指令信号ｂを出力する指令
用ポテンシヨメー２８とを設けるとともに、他方
の弁機構２２に対して、該弁機構２２の弁体２４
を開閉作動させる第２の電動駆動機２５と、この
弁体２４の動作位置を検出する第２の負帰還用ポ
テンシヨメータ２６と、前記指令用ポテンシヨメ
ータ２８から入力される第２の指令信号ｂと第２
の負帰還用ポテンシヨメータ２６からの負帰還信
号とを比較しその差が略零になるまで第２の電動
駆動機２５を所要方向に作動させる第２の差動ア
ンプ２７とを設け、第１の指令信号ａに基いて一
方の弁機構１２を開閉させるとともに、第２の指
令信号ｂに基いて他方の弁機構２２を一方の弁機
構１２とは逆の方向に開閉させるように設定して
なるものである。そして、前記第２の負帰還用ポ
テンシヨメータ２６を、摺動子３１が接触する主
抵抗器３２を複数の区域ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，
ｈ，ｉに区分したものにし、前記両弁機構１２，
２２の開口面積の和が常に略一定になるように、
その主抵抗器３２の所要区域ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ
に補助抵抗器３３，３４，３５，３６，３７をそ
れぞれ並列に接続したことを特徴とする。

［作用］ このような構成のものであれば、一方の弁機構
１２は、外部から入力される第１の指令信号ａに
基いてフイードバツク制御され、他方の弁機構２
２は、一方の弁機構１２の弁体１２の開度に応じ
て変化する第２の指令信号ｂに基いてフイードバ
ツク制御される。一般に、このような構成の場
合、動作特性の正負を選択することによつて、他
方の弁機構２２を一方の弁機構１２と同一方向に
同期開閉動作させるか、または、逆方向に背反開
閉動作させることが可能であるが、本発明では、
両弁機構１２，２２が背反的に開閉動作し得るよ
うに設してある。

そのため、第１の指令信号ａを変化させると、
まず、この第１の指令信号ａと第１の負帰還用ポ
テンシヨメータ１６からの負帰還信号との間に差
が生じる。その結果、第１の差動アンプ１７によ
つてその差が零に近づく方向へ第１の電動駆動機
１５が作動させられ、弁体１４が開方向または閉
方向に駆動される。そして、第１の差動アンプ１
７で比較される第１の指令信号ａと第１の負帰還
用ポテンシヨメータ１６からの負帰還信号との差
が略零（すなわち、零または微小な許容範囲内の
値）に収まつた時点で、第１の電動駆動機１５が
停止させられる。そのため、第１の弁体１４は第
１の指令信号ａに対応する位置にまで移行して停
止する。このようにして一方の弁機構１２の弁体
１４が開閉動作すると、それに伴つて第２の指令
信号ｂが変化する。その結果、第２の指令信号ｂ
と、第２の負帰還用ポテンシヨメータ２６からの
負帰還信号との間に差が生じ、第２の差動アンプ
２７によつて、その差が零に近づく方向へ第２の
電動駆動機２５が作動させられ、他方の弁機構２
２の弁体２４が閉方向または開方向に駆動され
る。そして、第２の差動アンプ２７で比較される
第２の指令信号ｂと第２の負帰還用ポテンシヨメ
ータ２６からの負帰還信号との差が略零に収まつ
た時点で、第２の電動駆動機２５が停止させられ
る。そのため、第２の弁体２４は第２の指令信号
ｂに対応する位置にまで移行して停止する。した
がつて、第１の指令信号ａを変化させることによ
つて、一方の弁機構１２が開方向または閉方向に
駆動されるとともに、他方の弁機構２２が閉方向
または開方向に作動することになり、分岐後の各
流体流通路１１ａ，１１ｂの開度が背反的に変化
することになる。

なお、従来、このようなフイードバツク制御に
使用されている一般的な負帰還用ポテンシヨメー
タは、周知のように、摺動子が接触する抵抗器に
一定の電圧を印加しておき、その摺動子に作動位
置を検出すべき回転軸等の動作を伝達するように
したものであり、その摺動子から前記回転軸等の
動作量に比例した信号を取り出すことができるよ
うになつている。仮に、以上の制御を、このよう
な一般的な負帰還用ポテンシヨメータを用いて行
つて場合には、一方の弁機構の弁体と、他方の弁
機構の弁体とは、比例した状態で背反的に開閉動
作を行うことになる。ところが、蝶弁形式の弁機
構は、後述するようにその弁体の動作位置と、そ
の開口面積とが正比例するものではない。そのた
め、前述した両弁機構の弁体が比例して背反動作
する場合には、一方の弁機構の開口面積と、他方
の弁機構の開口面積との和と常時一定にすること
とは不可能である。

これに対して、本発明では、第２の負帰還用ポ
テンシヨメータ２６を、摺動子３１が接触する主
抵抗器３２を複数の区域ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，
ｈ，ｉに区分したものにし、その主抵抗器３２の
所要区域ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈに補助抵抗器３３，
３４，３５，３６，３７をそれぞれ並列に接続し
ている。そのため、補助抵抗器３３，３４，３
５，３６，３７の抵抗値を適宜選定することによ
つて、各区域ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈの抵抗値をそれ
ぞれ自由に設定することができ、摺動子３１の動
作位置と、取り出される負帰還用信号とが正比例
しないようにすることができきる。すなわち、所
要の区域ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈに補助抵抗器３３，
３４，３５，３６，３７を並列に接続しその補助
抵抗器３３，３４，３５，３６，３７の抵抗値を
適宜選定すれば、弁体２４に接続された摺動子３
１の動作量と、この負帰還用ポテンシヨメータ２
６から取り出される負帰還信号との関係を、直線
ではなく、種々の曲線に近似させることが可能と
なる。しかして、本発明では、前記両弁機構１
２，２２の開口面積の和が常に略一定になるよう
に、補助抵抗器３３，３４，３５，３６，３７を
並列接続する区域ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈと、その補
助抵抗器３３，３４，３５，３６，３７の抵抗値
とを選定しているが、その選定は、実験により試
行錯誤で行うこともできるし、また、予め計算に
より行うことも可能である。

したがつて、本発明によれば、単純なフイード
バツク制御により対をなす蝶弁形式の弁機構１
２，２２を制御しているにもかかわらず、それら
両弁機構１２，２２の開口面積の和が常に略一定
になるように作動させることが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第２図〜第６図を参
照して説明する。

流体流通路１１を途中から２方向に分岐させ、
分岐後の流体流通路１１ａ，１１ｂに弁機構１
２，２２をそれぞれ介挿している。弁機構１２，
２２は、環状のフレーム１３，２３内に蝶形の弁
体（以下「蝶弁」と称す）１４，２４を軸支して
なる蝶弁形式のものである。そして、第３図に示
すように一方の弁機構１２に対して、該弁機構１
２の蝶弁１４を開閉動作させるための第１の電動
駆動機１５と、前記蝶弁１４の動作位置を検出す
るための第１の負帰還用ポテンシヨメータ１６
と、入力された第１の指令信号ａと前記ポテンシ
ヨメータ１６からの負帰還信号とを比較しその差
が零または微小な許容範囲内に収まるまで前記電
動駆動機１５を作動させて前記蝶弁１４を前記指
令信号ａに対応する動作位置まで移動させる第１
の差動アンプ１７とを設けている。なお、前記第
１の負帰還用ポテンシヨメータ１６は、直線的な
抵抗特性を有した抵抗器に摺動子を摺接させてな
る通常のものであり、この摺動子に蝶弁１４の回
動動作を伝達することにより、その動作量に正比
例した負帰還信号を得ることができるようになつ
ている。そして、このポテンシヨメータ１６から
の負帰還信号と、調節計１８から入力される第１
の指令信号ａとを前記差動アンプ１７に入力して
前記第１の電動駆動機１５をフイードバツク制御
することにより、前記蝶弁１４を前記指令信号ａ
に比例するように動作させるようになつている。
また、他方の弁機構２２に対して、該弁機構２２
の蝶弁２４を開閉動作させるための第２の電動駆
動機２５と、前記蝶弁２４の動作位置を検出する
ための第２の負帰還用ポテンシヨメータ２６と、
入力された指令信号ｂと前記ポテンシヨメータ２
６からの負帰還信号とを比較しその差が零または
微小な許容範囲内に収まるまで前記第２の電動駆
動機２５を作動させる第２の差動アンプ２７とを
設けている。第２の電動駆動機２５と第２の差動
アンプ２７とは前記第１の伝動駆動機１５および
第１の差動アンプ１７とそれぞれ同様な構成のも
ので、前記指令信号ｂは前記ポテンシヨメータ１
６に連動する通常のポテンシヨメータ２８から前
記差動アンプ２７に伝達されるようになつてい
る。すなわち、前記調節計１８を操作して該調節
計１８から前記第１の差動アンプ１７に向けて出
力される指令信号ａを変化させると一方の蝶弁１
４が前記指令信号ａに対応する動作位置まで回動
するとともに、該蝶弁１４に応動するポテンシヨ
メータ２８から前記差動アンプ２７に向けて出力
される指令信号ｂが変化して、他方の蝶弁２４が
該指令信号ｂに対応する動作位置まで回動するよ
うになつている。なお、前記蝶弁１４と蝶弁２４
とは、常に逆方向に作動するように設定してあ
る。換言すれば、蝶弁１４が開成方向に作動すれ
ば蝶弁２４が開成方向に作動し、蝶弁１４が開成
方向に作動すれば蝶弁２４が開成方向に作動する
ようにしてある。

そして、前記第２の負帰還用ポテンシヨメータ
２６を、摺動子３１が接触する主抵抗器３２を長
手方向に複数の区間ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ
に区分して、所要の区間ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈに補
助抵抗器３３，３４，３５，３６，３７をそれぞ
れ並列に接続してなるものにし、前記補助抵抗器
３３，３４，３５，３６，３７の抵抗値を、前記
両蝶弁１４，２４の開口面積の和が常に略一定に
なるように設定している。すなわち、蝶弁１４，
２４は、その開閉動作量と開口面積とが第５図に
示すように正確に比例しないため、差動アンプ２
７に負帰還信号を与えるポテンシヨメータ２６が
仮に、他のポテンシヨメータ１６，２８と同様に
直線的な抵抗特性を有した抵抗器のみからなる通
常のポテンシヨメータである場合には、前記第５
図に示すように前記両蝶弁１４，２４の複合開口
面積が蝶弁１４，２４の作動に伴つて大きく変化
してしまうことになるが、ポテンシヨメータ２６
を前記のような構成のものにすれば、補助抵抗器
３３，３４，３５，３６，３７の抵抗値を選定す
ることによつて負帰還特性を比較的に自由に変更
することができるので第６図に示すように蝶弁２
４の動作特性を改変して両蝶弁１４，２４の複合
開口面積が常に略一定になるように調整すること
が可能なわけである。具体的に説明すれば、次の
ようである。すなわち、第４図において、端子３
８と端子３９との間に設けられた主抵抗器３２は
直線的な抵抗特性を有した通常の抵抗器である。
そして、この主抵抗器３２の区間ｃにおける抵抗
値をR₁、区間ｄにおける抵抗値をR₂この区間ｄ
に並列接続した補助抵抗器３３の抵抗値をR₃、
主抵抗器３２の区間ｅにおける抵抗値をR₄、こ
の区間ｅに並列接続した補助抵抗器３４の抵抗値
をR₅とし、また、摺動子３１の端子４１から見
て区間ｅの端子と接触点との間の抵抗値R₆とす
ると、端子３８と端子４１との間の抵抗値Ｒは、 Ｒ＝R₁＋R₂×R₃／R₂＋R₃＋（R₄−R₆−R₅）×R₆／R₄＋
R₅ なる式で表現される。したがつて、抵抗値R₂、
R₄が抵抗値R₁に対して直線的な変化をするもの
であつても、補助抵抗器３３，３４の抵抗値R₃、
R₅を選定して取付けることによつて要求する曲
線に近接した特性が得られるわけである。

このような構成のものであれば、２方向に分岐
させた流体通路１１ａ，１１ｂに介挿した対をな
す弁機構１２，２２の弁体（蝶弁１４，２４）の
開口面積の和を常に略一定に維持することができ
るので、従来の玉形弁形式の三方流量制御弁等を
用いる場合と同様に、２方向に分流された流体の
合計が常に略一定になるような流体特性を得るこ
とができるものである。しかも、弁機構１２，２
２として、前述したような蝶弁形式のものを採用
しているので、大流量を扱う場合でも設備の大形
化や大重量化を招くことがないという利点があ
る。すなわち、蝶弁形式の弁機構１２，２２は、
環状のフレーム１３，２３内に蝶弁１４，２４を
軸支しただけのものであり、そのフレーム１３，
２３を鋼管等により構成された流体流通路１１
ａ，１１ｂの途中に介在させるだけでよいため、
内部に流体通路と２種類の流出通路を有した鋳物
製の弁箱が不要となる。そのため、従来の球形弁
形式の三法流量制御弁に比べて軽量化が可能とな
る。しかも、各弁機構１２，２２のフレーム１
３，２３や蝶弁１４，２４は、各別に加工するこ
とが可能であるため、口径が大きくなつても、前
記弁箱を加工する場合に比べて、はるかに小規模
な工作機械を用いて製造することが可能である。
第７図は、口径Ｄが同一の球形弁形式の三法流量
制御弁Ａと、本発明にかかる三法流量制御弁装置
Ｂとを同一縮尺で表したものであり、第１図〜第
６図に示すものと同様の部分には同一の符号を付
してある。

その上、このようなものであれば、弁体１４，
２４の開閉面積とその開口面積とが正確に比例し
ない固有特性を有した蝶弁形式の弁機構１２，２
２を使用しているのにもかかわらず、これら各弁
機構１２，２２を、一般のフイードバツクによる
比例制御に用いる標準化された電動駆動機１５，
２５、ポテンシヨメータ１６，２８および差動ア
ンプ１７，２７等を使用して開閉制御することが
可能である。そして、唯一、特殊な部品であるポ
テンシヨメータ２６も、通常のポテンシヨメータ
に、適当な補助抵抗器３３，３４，３５，３６，
３７を付加しただけのものである。そのため、構
成が簡単で実施が容易であり少量しか生産しない
場合でも安価で信頼性の高い製品を提供できるも
のである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は対をなす蝶弁形
式の弁機構を用いたものであるため、大流量を扱
う場合でも大重量化を招いたり製造設備が大掛か
りになるのを防ぐことができる。すなわち、蝶弁
形式の弁機構は、環状のフレーム内に板状の弁体
を軸支しただけのものであり、そのフレームを鋼
管等により構成された流体流通路の途中に介在さ
せるだけでよいため、内部に流入通路と２種類の
流出通路を有した鋳物製の弁箱が不要となる。そ
のため、従来の球形弁形式の三法流量制御弁に比
べて軽量化が可能となる。しかも、各弁機構のフ
レームや弁体は、各別に加工することが可能であ
るため、口径が大きくなつても、前記弁箱を加工
する場合に比べて、はるかに小規模な工作機械を
用いて製造することが可能である。

その上、本発明によれば、弁体の開閉動作とそ
の開口面積とが正確に比例しない固有特性を有し
た蝶弁形式の弁機構を使用しているのにもかかわ
らず、これら各弁機構を、一般のフイードバツク
制御に用いる標準化された電動駆動機や差動アン
プ等を使用して、両弁機構の開口面積の和が常に
略一定になるように開閉制御することが可能であ
る。そして、唯一、特殊な部品である第２の負帰
還用ポテンシヨメータも、通常のポテンシヨメー
タの主抵抗器に補助抵抗器を付加しただけのもの
である。そのため、容易に実施することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図である。第２図〜
第６図は本発明の一実施例を示し、第２図は断面
図、第３図は回路説明図、第４図は要部を示す回
路説明図、第５図、第６図は作用を説明するため
の特性曲線図である。第７図は本発明の効果を説
明するための説明図である。 １１，１１ａ，１１ｂ……流体流通路、１２，
２２……弁機構、１４，２４……弁体（蝶弁）、
１５，２５……電動駆動機、１６，２６……負帰
還用ポテンシヨメータ、１７，２７……差動アン
プ、３１……摺動子、３２……主抵抗器、３３，
３４，３５，３６，３７……補助抵抗器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流体流通路１１を途中から２方向に分岐さ
   せ、分岐後の流体流通路１１ａ，１１ｂに、蝶弁
   形式の弁機構１２，２２をそれぞれ介挿し、一方
   の弁機構１２に対して、該弁機構１２の弁体１４
   を開閉動作させる第１の電動駆動機１５と、前記
   弁体１４の動作位置を検出する第１の負帰還用ポ
   テンシヨメータ１６と、入力される第１の指令信
   号ａと前記負帰還用ポテンシヨメータ１６からの
   負帰還信号とを比較しその差が略零になるまで前
   記電動駆動機１５を所要方向に作動させる第１の
   差動アンプ１７と、前記弁体１４の開閉位置の変
   化量に比例した第２の指令信号ｂを出力する指令
   用ポテンシヨメータ２８とを設けるとともに、他
   方の弁機構２２に対して、該弁機構２２の弁体２
   ４を開閉動作させる第２の電動駆動機２５と、こ
   の弁体２４の動作位置を検出する第２の負帰還用
   ポテンシヨメータ２６と、前記指令用ポテンシヨ
   メータ２８から入力される第２の指令信号ｂと第
   ２の負帰還用ポテンシヨメータ２６からの負帰還
   信号とを比較しその差が略零になるまで第２の電
   動駆動機２５を所要方向に作動させる第２の差動
   アンプ２７とを設け、第１の指令信号ａに基いて
   一方の弁機構１２を開閉させるとともに、第２の
   指令信号ｂに基いて他方の弁機構２２を一方の弁
   機構１２とは逆の方向に開閉させるように設定し
   てなる三方流量制御弁装置であつて、前記第２の
   負帰還用ポテンシヨメータ２６を、摺動子３１が
   接触する主抵抗器３２を複数の区域ｃ，ｄ，ｅ，
   ｆ，ｇ，ｈ，ｉに区分したものにし、前記両弁機
   構１２，２２の開口面積の和が常に略一定になる
   よう、その主抵抗器３２の所要区域ｄ，ｅ，ｆ，
   ｇ，ｈに補助抵抗器３３，３４，３５，３６，３
   ７をそれぞれ並列に接続したことを特徴とする三
   方流量制御弁装置。