JPH049334B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種輸送流体に対する流量制御装置
に関し、詳しくは、弁体の上流側で輸送流体の圧
力を検出する一次圧用センサー、及び、その弁体
の下流側で輸送流体の圧力を検出する二次圧用セ
ンサーを設け、それら両センサーからの情報に基
づいて前記弁体を自動的に開閉する制御器を設け
た流量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、上記流量制御装置として、 (A) 弁体の下流側における輸送流体二次圧検出に
基づいて、その検出二次圧を設定範囲内に維持
するように弁体を自動的に操作する減圧弁。

(B) 弁体の上流側における輸送流体一次圧と前記
輸送流体二次圧との差圧検出に基づいて、その
検出差圧から算出される流量を設定範囲に維持
するように弁体を自動操作する流量制御弁。

(C) 一次圧と二次圧との検出差圧により算出され
る流量が設定未満の時に検出二次圧を設定範囲
に維持し、かつ、算出流量が設定以上の時に弁
全開状態にするように弁体を自動操作する二段
切換式減圧弁。

(D) 一次圧と二次圧との検出差圧から算出される
流量が設定未満の時に弁全開状態に維持し、か
つ、その算出流量が設定以上になると弁全閉状
態とするように弁体を自動操作する緊急遮断弁
があり、それら各弁に夫々固有の単一機能を備
えさせていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、製作メーカーにとつて各弁に固
有の単一機能を備えさせることが製作品種の多種
化となり、製作管理面及び製作コスト面で不利に
なると共に、ユーザーとしての施工業者にとつて
も、それら複数多種の弁を夫々の適切箇所に設置
することが、施工管理の煩雑化を招く問題があつ
た。

本発明の目的は、一仕様の流量制御装置で、従
来各別の弁に備えられていた複数機能を現出でき
るようにする点にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために溝じた本発明の技術
手段は、弁体の上流側で輸送流体の圧力を検出す
る一次圧用センサー、及び、その弁体の下流側で
輸送流体の圧力を検出する二次圧用センサーを設
け、それら両センサーからの情報に基づいて前記
弁体を自動的に開閉する制御器を設けてある流量
制御装置において、下記〔イ〕〜〔ト〕に記載し
た構成を備えたことである。

〔イ〕 前記制御器に対して、複数の制御モードを
選択的に設定するモード指定手段と、流量及び
圧力を設定する設定値入力手段とを連係させて
設けてある。

〔ロ〕 前記制御器は、圧力比較手段と、演算手段
と、流量比較手段と、操作指定手段とから構成
されている。

〔ハ〕 圧力比較手段は、前記二次圧用センサーの
検出圧と前記設定値入力手段の設定圧力とを比
較して比較結果を出力するように構成されてい
る。

〔ニ〕 前記演算手段は、前記一次圧用及び二次圧
用センサーの検出差圧と各弁開度における損失
係数とを予め記憶させたテーブルに、弁開度検
出器で検出した弁体の弁開度を照合して流量を
演算するように構成されている。

〔ホ〕 前記流量比較手段は、前記演算手段で算出
した流量と前記設定値入力手段の設定値とを比
較して比較結果を出力するように構成されてい
る。

〔ヘ〕 前記操作指定手段は、前記モード指定手
段、圧力比較手段及び流量比較手段からの情報
に基づいて、前記複数の制御モードのうち設定
されたものを実行する操作信号を前記弁体の開
閉操作部に付与するように構成されている。

〔ト〕 前記モード指定手段は、前記制御器に次の
(a)〜(d)のモードを選択的に設定するように構成
されている。

(a) 前記二次圧用センサーの検出圧を設定範囲
内に維持する減圧モード。

(b) 前記一次圧用及び二次圧用センサーの検出
差圧と各弁開度における損失係数とを予め記
憶させたテーブルに、検出した弁開度を照合
して演算された流量を設定範囲内に維持する
流量制御モード。

(c) 前記演算手段により演算された流量が設定
流量未満の時に前記二次圧用センサーの検出
圧を設定範囲に維持し、かつ、その演算流量
が設定流量以上の時に前記弁体を全開状態に
する二段切換式減圧モード。

(d) 前記演算手段により演算された流量が設定
流量未満の時に前記弁体を全開状態に維持
し、かつ、その演算流量が設定流量以上にな
ると前記弁体を全開状態にする緊急遮断モー
ド。

上記の技術手段を講じたことによる作用ならび
に効果は次の通りである。

〔作用〕

つまり、上述構成により、モード指定操作だけ
で減圧弁機能、流量制御弁機能、二段切換式減圧
弁機能、及び、緊急遮断弁機能を選択的に現出さ
せることができる。

〔発明の効果〕

その結果、製作メーカーにおいて製作品種を単
一仕様にできて、製作管理を容易にすると共に、
製作能率を向上でき、又、そのことによつて製作
コストの低減を図ることができる。その上、施工
業者サイドにおいては、複数装置の設置完了後に
モード指定を夫々行えば良いから、設置時におけ
る取付箇所の管理を省くことができ、又、たとえ
モード指定を誤つたとしても装置本体の取外し等
を伴うこと無く修正を行うことができて、施工管
理を大巾に容易にすると共に、施工能率を向上で
きた。

〔実施例〕

次に、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、流量制御装置の概略構造を示し、１
は、弁箱内流路Ｆを開閉するクラウン２付き弁
体、 ３は、弁体１よりも上流側の弁箱内流路部分
F₁と、弁体１をピストンとする弁開閉操作用シ
リンダ室４とを連通する第１パイロツト流路５に
介装した第１電磁弁であり、その開き作動に伴い
上流側流路部分F₁の高圧流体をシリンダ室４に
流入させて、弁体１の表裏に作用する流体圧のバ
ランスを変化させることにより、それら表裏に作
用する流体圧の差圧で弁体１を閉じ作動させる。

６は、弁体１よりも下流側の弁箱内流路部分
F₂とシリンダ室４とを連通する第２パイロツト
流路７に介装した第２電磁弁であり、その開き作
動でシリンダ室４を下流側流路部分F₂の低流体
圧雰囲気に連通させて、弁体１の表裏に作用する
流体圧のバランスを変化させることにより、上述
と同様に弁体表裏に作用する流体圧の差圧で弁体
１を開き作動させる。

８は、弁体１の開閉作動に伴う弁棒９のストロ
ーク量を検出して弁体１の開度Ｖを検出するポテ
ンシヨメータ、 １０及び１１は、前記上流側流路部分F₁にお
ける流体圧P₁（以下、一次圧と称する）を検出す
るセンサー、及び、同じく下流側流路部分F₂に
おける流体圧P₂（以下、二次圧と称する）を検出
するセンサー、 １２は、前記ポテンシヨメータ８、及び、両圧
力検出センサー１０，１１からの情報に基づい
て、あらかじめ指定した弁制御状態を現出維持す
るように両電磁弁３，６を操作して弁体１を自動
操作する制御器である。

前記制御器１２による自動弁制御の制御構成を
構成するに、同第１図及び第２図に示すように、
前述の如く構成した流量制御装置を減圧弁として
機能させる減圧モードａ、流量制御弁として機能
させる流量制御モードｂ、二段切換式減圧弁とし
て機能させる二段切換式モードｃ、及び、緊急遮
断弁として機能させる緊急遮断モードｄを制御器
１２に対して選択的に人為設定するモード指定用
スイツチ１３を設けると共に、各制御モードａ〜
ｄにおいて制御目標となる流量Q_s、及び、圧力
P_sを制御器１２に対して人為設定する設定値入力
手段としての設定値入力用キーボード１４を設け
てある。

そして、マイクロコンピユーターで構成した制
御器１２に、 (イ) 前記二次圧用センサー１１の検出圧P₂と設
定値入力用キーボード１４により人為設定した
設定圧力P_sとを比較する圧力比較回路１２Ａ、 (ロ) 一次圧用センサー１０の検出圧P₁と二次圧
用センサー１１の検出圧P₂との差圧ΔPを算出
すると共に、各弁開度における圧力損失係数α
をあらかじめ記憶させたテーブル１２ｂに弁開
度検出器としてのポテンシヨメータ８の検出弁
開度Ｖを照合して、その弁開度Ｖ時点における
圧力損失係数αを求め、それら算出差圧ΔPと
照合損失係数αとを、あらかじめ記憶させた流
量関数式〔Ｑ（ΔP、α）〕に代入する状態で各
時点の流量Ｑを算出する演算回路１２Ｂ、 (ハ) その演算回路１２Ｂで算出した流量Ｑと、設
定値入力用キーボード１４により人為設定した
設定流量Q_sとを比較する流量比較回路１２Ｃ、 (ニ) 前記モード指定用スイツチ１３、圧力比較手
段１２Ａ、及び、流量比較手段１２Ｃからの情
報に基づいて、前記４種の制御モードａないし
ｄのうち指定設定されたモードを、第２図ａ〜
ｄに示す如き制御フローで実行するように、弁
体開閉操作用の前記両電磁弁３，６に操作信号
を付与する操作指定回路１２Ｄ、 の夫々を備えさせてある。

つまり、設定モードに応じて下記(i)〜(iv)の如く
自動制御させる。

(i) 設定モードが減圧モードａにある場合。第２
図ａに示す制御フローで二次圧用センサー１１
の検出圧P₂を、設定圧力P_sの許容範囲 ［｜P_s−P₂｜＜｜d₁｜］ 内に維持するように弁体１を自動操作させる。

（図中d₂はフロー途中の比較に用いる別の許
容値を示し、｜d₁｜＞｜d₂｜である。） この第２図ａのフローを簡単に説明すると、
次のとおりである。

つまり、二次圧検出用センサー１１の検出圧
P₂を読み込み、これを比較判断し、P₂＞P_s＋
d₁であれば、電磁弁３を「開」操作し、その
後、新たにその時点での二次圧を読み込んで前
記二次圧検出用センサー１１の検出圧P₂がP₂
＜Ps＋d₂に達した後に電磁弁３を「閉」操作
し、達するまでは前記電磁弁３の開放状態を維
持する。

また、前記の比較判断でP₂＜Ps＋d₁であれ
ば、続いてP₂＜Ps−d₁を比較判断し、この時
点での二次圧検出用センサー１１での検出圧
P₂が設定圧Psと許容値d₁との差よりも大であ
れば弁の開閉制御の必要なしと判断する。そし
て、前記差よりも小であれば電磁弁６を「開」
操作し、その後、新たにその時点での二次圧を
読み込んで二次圧検出用センサー１１の検出圧
P₂がP₂＞Ps−d₂に達した後に電磁弁６を「閉」
操作し、達するまでは前記電磁弁６の開放状態
を維持する。尚、前記別の許容値d₂を用いるの
は、Ps＋d₁、及びPs−d₁の線上で、電磁弁３，
６が入り切りを頻繁に繰り返すことを防止する
ためである。

(ii) 設定モードが流量制御モードｂにある場合。

第２図ｂに示す制御フローで、前記演算回路
１２Ｂにより算出された流量Ｑを、設定流量
Q_sの許容範囲 ［｜Q_s−Ｑ｜＜｜d₃｜］ 内に維持するように弁体１を自動操作させる。

(iii) 設定モードが二段切換式減圧モードｃにある
場合。

第２図ｃに示す制御フローで、演算回路１２
Ｂにより算出された流量Ｑが設定流量Q_s未満
の時に、二次圧用センサー１１の検出圧P₂を、
設定圧力P_sの許容範囲 ［｜P_s−P₂｜＜｜d₄｜］ 内に維持し、かつ、算出流量Ｑが設定流量Q_s
以上の時に弁全開状態とするように弁体１を自
動操作させる。

(iv) 設定モードが緊急遮断モードｄにある場合。

第２図ｄに示す制御フローで、演算回路１２
Ｂにより算出された流量Ｑが設定流量Q_s未満
の時に弁全開状態を維持し、かつ、算出流量Ｑ
が設定流量Q_sになると弁全閉状態とするよう
に弁体１を自動操作させる。

〔別実施例〕

制御器１２により自動操作される弁体１の流路
開閉型式は、仕切弁型やバタフライ弁型、あるい
は、ボール弁型等種々の型式を適用できる。

弁体１の駆動構成は、前述実施例の如く流体圧
を利用して開閉作動させるに代えて、外部動力を
駆動源とするモータや、油圧シリンダ等の弁体駆
動装置を設ける等、種々の構成変更が可能であ
り、又、制御器１２からの操作信号に基づいて弁
体駆動構成を操作する前記電磁弁等の弁体開閉操
作部３，６の具体構成も種々の構成変更が可能で
ある。

一次圧用及び二次圧用センサー１０，１１の検
出に基づいて流量Ｑを算出させるに、一次圧の変
動が少ない場合、ポテンシヨメータ８の検出弁開
度Ｖに基づいた弁体開度に対する補正を省略した
状態で、検出一次圧P₁と検出二次圧P₂との差圧
ΔPのみを流量値記憶テーブルに照合して流量Ｑ
を近似的に求めるようにしても良く、又、流量Ｑ
を算出するための具体的演算構成も種々の改良が
可能であり、それら演算構成を総称して演算手段
１２Ｂと称する。

更に、モードａ〜ｄを選択的に設定するための
構成、流量Q_s及び圧力P_sを設定するための構成、
検出二次圧P₂と設定圧力P_sとを比較する構成、
算出流量Ｑと設定流量Q_sとを比較する構成、設
定モードａ〜ｂを実行するように弁体１の開閉操
作部３，６に操作信号を付与する構成は夫々種々
の構成変更が可能であり、それら構成の各々を総
称して、モード指定手段１３、設定値入力手段１
４、圧力比較手段１２Ａ、流量比較手段１２Ｃ、
及び、操作指定手段１２Ｄと称する。

又、各モードａ〜ｂを実行するための制御フロ
ーも種々の変更が可能である。

本発明による流量制御装置が制御対象とする輸
送流体の種別は不問である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は概略縦
断面図、第２図ａ〜ｄは、夫々各モードの制御フ
ローを示す図である。 １……弁体、３，６……開閉操作部、８……ポ
テンシヨメーター、１０……一次圧用センサー、
１１……二次圧用センサー、１２……制御器、１
２Ａ……圧力比較手段、１２Ｂ……演算手段、１
２Ｃ……流量比較手段、１２Ｄ……操作指定手
段、１２ｄ……テーブル、１３……モード指定手
段、１４……設定値入力手段、ａ〜ｂ……モー
ド、P₁，P₂……検出圧、ΔP……差圧、P_s……設
定圧力、Ｑ……算出流量、Q_s……設定流量。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 弁体１の上流側で輸送流体の圧力を検出する
   一次圧用センサー１０、及び、その弁体１の下流
   側で輸送流体の圧力を検出する二次圧用センサー
   １１を設け、それら両センサー１０，１１からの
   情報に基づいて前記弁体１を自動的に開閉する制
   御器１２を設けてあるとともに、下記〔イ〕〜
   〔ト〕に記載した構成を備える流量制御装置。 〔イ〕 前記制御器１２に対して、複数の制御モー
   ドを選択的に設定するモード指定手段１３と、
   流量Qs及び圧力Psを設定する設定値入力手段
   １４とを連係させて設けてある。 〔ロ〕 前記制御器１２は、圧力比較手段１２Ａ
   と、演算手段１２Ｂと、流量比較手段１２Ｃ
   と、操作指定手段１２Ｄとから構成されてい
   る。 〔ハ〕 圧力比較手段１２Ａは、前記二次圧用セン
   サー１１の検出圧P₂と前記設定値入力手段１
   ４の設定圧力Psとを比較して比較結果を出力
   するように構成されている。 〔ニ〕 前記演算手段１２Ｂは、前記一次圧用及び
   二次圧用センサー１０，１１の検出差圧ΔPと
   各弁開度における損失係数αとを予め記憶させ
   たテーブル１２ｂに、弁開度検出器８で検出し
   た弁体１の弁開度を照合して流量Ｑを演算する
   ように構成されている。 〔ホ〕 前記流量比較手段１２Ｃは、前記演算手段
   １２Ｂで算出した流量Ｑと前記設定値入力手段
   １４の設定値Qsとを比較して比較結果を出力
   するように構成されている。 〔ヘ〕 前記操作指定手段１２Ｄは、前記モード指
   定手段１３、圧力比較手段１２Ａ及び流量比較
   手段１２Ｃからの情報に基づいて、前記複数の
   制御モードのうち設定されたものを実行する操
   作信号を前記弁体１の開閉操作部３，６に付与
   するように構成されている。 〔ト〕 前記モード指定手段１３は、前記制御器１
   ２に次の(a)〜(d)のモードを選択的に設定するよ
   うに構成されている。 (a) 前記二次圧用センサー１１の検出圧P₂を
   設定範囲内に維持する減圧モード。 (b) 前記一次圧用及び二次圧用センサー１０，
   １１の検出差圧ΔPと各弁開度における損失
   係数αとを予め記憶させたテーブル１２ｂ
   に、検出した弁開度を照合して演算された流
   量Ｑを設定範囲内に維持する流量制御モー
   ド。 (c) 前記演算手段１２Ｂにより演算された流量
   Ｑが設定流量Qs未満の時に前記二次圧用セ
   ンサー１１の検出圧P₂を設定範囲に維持し、
   かつ、その演算流量Ｑが設定流量Qs以上の
   時に前記弁体１を全開状態にする二段切換式
   減圧モード。 (d) 前記演算手段１２Ｂにより演算された流量
   Ｑが設定流量Qs未満の時に前記弁体１を全
   開状態に維持し、かつ、その演算流量Ｑが設
   定流量Qs以上になると前記弁体１を全開状
   態にする緊急遮断モード。