JPH0740132Y2 - 電動弁の操作制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は電動弁の制御装置に係り、特に１つの入力信号
に対応して複数台の電動弁を制御するための電動弁の操
作制御装置に関する。

（従来の技術） 電動弁は、温度制御装置やその他各種の制御装置におい
て、流体の流量を制御するために広く用いられている。
電動弁により流量を制御するためには、温度制御装置や
他の制御装置などの上位装置から流量制御指令信号と入
力される入力信号に対応して各種の操作制御を行うこと
が必要である。温度制御装置などの上位装置では複数台
の電動弁を有効に操作制御して所望の制御を行うことも
要求される。ここで、電動弁の操作制御としては、電流
信号、電圧信号および抵抗要素信号等からなる入力信号
の選定、弁の逆作動と正作動の選定、単独運転か連動運
転かの選定、自動運転／手動運転の選定、スプリットレ
ンジの選定を行うことである。

従来の電動弁の操作制御装置においては、（ａ）入力信
号のうち電流入力信号（４〜20mA）のみに対応するもの
を標準にして在庫製作され、他の電圧要素（０〜5V）や
抵抗要素（０〜135Ω）に対応するものは、オプション
として受注ごとに入力回路部を変更、追加して製作して
いた。（ｂ）弁作動は、入力信号が増加するとき弁が開
方向へ作動することを逆作動と言い、入力信号が増加す
るとき弁が閉方向へ作動することを正作動と言う。しか
るに、逆作動のものを正作動のものに変更するときは、
モータへのリード線３本の内２本の接続替えとポテンシ
ョメータのリード線３本の内２本の接続替えにより行っ
ていた。（ｃ）例えば２台の電動弁を連動させるとき
は、１台の電動弁のポテンショメータを２連にして１個
のポテンショメータを他の電動弁の入力信号とするか、
又は入力信号を直列にして各々２台の電動弁に入力して
いた。（ｄ）スプリットレンジは、入力信号が半分以下
で電動弁を作動させるもので、例えば電流要素が４〜20
mAに対して４〜12mAや12〜20mAの変化に対して作動する
ものを言う。しかるに、スプリットレンジをさせるため
には、操作制御部（ポジショナ部）のゼロ調整、スパン
調整で通常の４〜20mAから変更するため、４〜12mAにす
るにはスパン調整を減少させる（20mA100％に対して200
％）と共に、12〜20mAにするにはゼロ調整を増加（4mA0
％に対して＋50％）させていた。（ｅ）自動／手動運転
において、自動は入力信号による作動であり、手動は押
ボタンスイッチを押している時だけモータを駆動するも
のであるが、電源とモータ間に直接自動／手動切換スイ
ッチを接続していた。

（考案が解決しようとする課題） 従来の電動弁の操作制御装置によれば、（ａ）入力信号
に対して、電流要素、電圧要素、抵抗要素に対応するも
のをそれぞれ別々に製作していたので生産効率が悪く不
経済であった。（ｂ）弁作動を切換えるにはモータとポ
テンショメータのリード線接続替えを行っていたので、
作業が面倒であった。（ｃ）２弁の連動弁を連動させる
ために２連のポテンショメータを用いていたので、精度
誤差が生じていた。（ｄ）スプリットレンジをさせるに
あたって、調整範囲を非常に大きくする必要があり、調
整精度が悪くなっていた。このため、普通はスプリット
レンジをさせるためには、回路の定数を変更して調整精
度を悪くならないように受注時に特殊品として製作する
必要があった。（ｅ）自動／手動切換スイッチにモータ
電流が流れるため、電流定格の大きなスイッチが必要で
あった。

本考案は上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は制御入力信号、弁作動（正−逆）、接続（単独、連
動）、スプリットレンジ、自動／手動をスイッチ回路と
リレー回路を含む操作指令部により切換え制御すること
により、操作性に優れた電動弁の操作制御装置を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段） 本考案は、上述の目的を達成するために、複数台の電動
弁に、それぞれ入力回路と信号処理部と出力回路部から
なる電動弁制御部を電気的に接続し、これらの各電動弁
制御部を操作指令部によって集中制御する。

すなわち、本考案は電流要素、電圧要素および抵抗要素
のいずれかの信号を含む１つの制御入力信号を共通の入
力とする複数の入力回路部と、これらの各入力回路部に
それぞれ前記制御入力信号の各要素の選定を操作パネル
に配置したスイッチの変化に応じて指令する操作指令部
と、この操作指令部の操作指令に基づいて選定された前
記各入力回路部の出力信号をそれぞれ処理する複数の信
号処理部と、これらの各信号処理部の処理出力信号を入
力としそれぞれ対応する電動弁を駆動制御する複数出力
回路部によって構成したことを特徴とする。

（作用） 本考案による電動弁の操作制御装置によれば、制御入力
信号１つに対して複数台の電動弁を制御することができ
る。入力信号は電流要素（４〜20mA）、電圧要素（０〜
5V）、抵抗要素（０〜135Ω）の中から選択し、操作指
令部のスイッチ操作などによって切換できる。弁作動は
正／逆、逆／正、正／正、逆／逆、単独正／逆の切換も
可能である。スプリットレンジも操作指令部の指令によ
って可能であり、制御入力信号による自動運転と手動押
しボタン操作による手動操作も可能である。

（実施例） 以下に本考案の実施例を第１図〜第７図を参照しながら
説明する。

第１図は本考案の実施例による電動弁の操作制御装置の
全体構成を示し、（10）は複数台たとえば２台の電動弁
を制御するための操作指令信号を発生する操作指令部、
（20A）は第１の入力回路部、（20B）は第２の入力回路
部でこれらの入力回路部は温度制御装置などの上位装置
からの入力信号を入力とする。（30A）は第１のゼロ・
スパン調整部、（30B）は第２のゼロ・スパン調整部
で、制御電圧電流のゼロ調整とスパン調整を行う。（40
A）は第１の比較回路部、（40B）は第２の比較回路部
で、入力信号と基準設定信号を比較しそれらの大、小に
応じて出力信号を発する。（50A）は第１の動作遅延
部、（50B）は第２の動作遅延部で短時間の入力信号の
変化では作動せず、作動頻度を少なくするために調整出
来る。（60A）は第１の出力回路部でその出力信号によ
り第１のモータ（90A）を駆動制御して第１の弁（AV）
（100A）の開度を制御する。（60B）は第２の出力回路
部でその出力信号により第２の弁（BV）（100B）の開度
を制御する。（70A）は第１のフィードバック回路部、
（70B）は第２のフィードバック回路部で、それぞれフ
ィードバックポテンショメータの電気信号をゼロ・スパ
ン調整部（40A）、（40B）にフィードバックする（80
A）は第１の表示部、（80B）は第２の表示部である。

第１図において、第１の入力回路部（20A）、第１のゼ
ロ・スパン調整部（30A）、フィードバック回路（70
a）、第１の比較回路（40A）、第１の動作遅延部（50
A）および第１の出力回路部（60A）によって第１の電動
弁制御部（AVC）を構成し、第２の入力回路部（20B）、
第２のゼロ・スパン調整部（30B）、フィードバック回
路（70B）、第２の比較回路部（40B）、第２の動作遅延
部（50B）および第２の出力回路部（60B）によって第２
の電動弁制御部（BVC）を構成する。

第２図〜第４図は電動弁の操作制御装置の各部の回路構
成を詳細に示したものである。操作指令部（10）は、第
２図に示すように、スイッチ回路（11）とリレー回路
（12）およびデッドバンド（DB）設定部（13）によって
構成される。スイッチ回路（11）は自動（Ａ）／手動
（Ｍ）運転切換スイッチ（Ａ−Ｍ切換スイッチ）１、電
流要素（４〜20mA）選択スイッチ２、電圧要素（０〜5
V）選択スイッチ３、抵抗要素（０〜135Ω）選択スイッ
チ４、第１の電動弁の正／逆作動切換スイッチ５、第２
の電動弁の正／逆作動切換スイッチ６、スプリット指令
スイッチ７および単独／連動選択スイッチ８からなるデ
ィップスイッチと、押ボタンスイッチ（14a）、（14
b）、（15a）、（15b）によって構成されている。リレ
ー回路（12）はリレーR1〜R8によって構成され、図示の
ように接続されている。デッドバンド設定部（13）は調
整抵抗（13a）、（13b）によって構成される。ディップ
スイッチ、各押ボタンスイッチおよびデッドバンド設定
部（13）は第５図に示すようにそれぞれ操作パネルに配
設されている。なお、第２図におけるA1〜10、B1〜10、
C1〜10およびCN1〜５は接続端子であって、それぞれ第
３図および第４図に示す対応する符号の端子に接続され
る。第１、第２の入力回路部（20A）（20B）は、第３図
に示すように、それぞれ定電流回路（21a）、（21b）、
演算増幅器（オペアンプ）（22a）、（22b）、オペアン
プ（23a）、（23b）、ゲイン調整回路（24a）、（24b）
によって構成されている。ゲイン調整回路（24a）、（2
4b）はそれぞれリレーR1の常開接点（ａ接点）R1a、可
変抵抗器（25a）、（25b）、ゲイン調整抵抗（26a）、
（26b）、（27a）、（27b）、（28a）、（28b）、リレ
ーR2のａ接点R2a、常閉接点（ｂ接点）R2bおよびリレー
R3のａ接点R3a、ｂ接点R3bによって構成され、図示のよ
うに接続されている。

第１、第２のゼロ・スパン調整部（30A）、（30B）は、
第３図に示すように、それぞれオペアンプ（31a）、（3
1b）、ゼロ調整抵抗（32a）、（32b）からなるゼロ調整
回路（33a）、（33b）と、オペアンプ（34a）、（34
b）、スパン調整抵抗（35a）、（35b）からなるスパン
調整回路（36b）と、オペアンプ（37a）とリレーR4のａ
接点R4a、ｂ接点R4bからなる極性反転バッファ（38a）
およびオペアンプ（34b）とリレーR5のａ接点R5a、ｂ接
点R4bからなる極性反転バッファ38bによって構成されて
いる。

第１、第２のフィードバック回路部（70A）、（70B）
は、それぞれオペアンプ（71a）を含む定電圧回路（72
a）と、オペアンプ（71b）を含む定電圧回路（72b）
と、オペアンプ（73a）、（74a）およびリレーR4のａ接
点R4a、ｂ接点R4bからなるフィードバック回路（75
a）、およびオペアンプ（73b）、（74b）およびリレーR
5のａ接点R5a、ｂ接点R5bからなるフィードバック回路
（75b）によって構成される。

第１、第２の比較回路部（40A）、（40B）は、第４図に
示すように、それぞれリレーR8のａ接点R8a、ｂ接点R8b
と、オペアンプ（41a）を含む極性反転バッファ（42
a）、オペアンプ（43a）、（44a）を含む第１の比較回
路（46a）、オペアンプ（41b）を含む極性反転バッファ
（42b）、オペアンプ（43b）（44b）を含む第２の比較
回路（46b）によって構成されている。

第１の動作遅延部（50A）は遅延回路（51a）、（52a）
によって構成され、第２の動作遅延部（50B）は遅延回
路（51b）、（52b）によって構成されている。また、第
１の出力回路（60A）は優先回路（61a）、無接点リレー
（Solid State Relay:SSR）（62a）、（63a）によって
構成され、第２の遅延動作部（50B）は優先回路（61
b）、SSR（62b）、（63b）によって構成されている。

第１、第２の表示部（80A）、（80B）は第２図に示すよ
うに構成されている。すなわち、第１の表示部（80A）
は表示駆動回路（81a）と表示灯群（82）によって構成
され、第２の表示部（80B）は表示駆動回路（81b）と表
示灯群（83）によって構成されている。

上記構成の電動弁の操作制御装置において、第２図に示
すスイッチ回路（11）のスイッチ２をオンにするとリレ
ー１が動作し、第３図に示す第１、第２の入力回路（20
A）、（20B）においてオペアンプ（22a）、（23a）、
（22b）、（23b）に入力信号が供給される。この入力信
号にはａ接点R1aのオンにより＋Vcによる電流信号が印
加されると共のゲイン調整され、電流要素４〜20mAのう
ち所望の電流信号を選定する。スイッチ３をオンにする
とリレーR2が動作し、オペアンプ（22a）（22b）、（23
a）（23b）に供給され、ゲイン調整抵抗（27a）（27b）
によってゲイン調整した後、電圧信号を０〜5Vに設定す
る。スイッチ４をオンにするとリレーR3が動作し、ａ接
点R3aがオン、ｂ接点R3bがオフになり、定電流回路（21
a）（21b）によって入力信号の抵抗要素が０〜135Ωの
ときにオペアンプ（22a）（22b）に定電流が供給される
と共に、ゲイン調整抵抗（28a）（28b）によってゲイン
調整されゼロ調整回路（31a）（31b）に電圧要素０〜5V
の定電流が供給される。したがって、第１、第２の入力
回路（20A）、（20B）は入力信号の電流要素、電圧要素
および抵抗要素のいずれにも対応して０〜5Vの電圧信号
を生成する。第１、第２のゼロ・スパン調整部（30A）
（30B）は、ゼロ調整回路（33a）（33b）によって出力
回路からの信号の極性を反転してゼロ調整抵抗（32a）
（32b）の電位に対する入力差が無いときは出力を発せ
ず、入力差が有るときに出力を発する。

次にスイッチ（５）をオンにすると、リレーR4が動作
し、ａ接点R4aがオン、ｂ接点R4bがオフになり、第１の
フィードバック回路部（70A）におけるフィードバック
回路（75a）のオペアンプ（73a）、（73b）および接点R
4aを通してフィードバックポテンショメータからフィー
ドバック信号がスパン調整回路（36a）のオペアンプ（3
4a）に供給される。オペアンプ（74a）は信号を反転し
て０〜5Vの信号を５〜0Vにする。スパン調整回路（36
a）は０〜5Vの信号を０〜2.5Vから０〜10Vまで可変でき
るようにしてスパン調整を行う。フィードバック信号
は、スパン調整回路（36a）によってスパン調整された
後、ゼロ調整回路（33a）によって調整され、極性反転
回路（38a）によって極性反転され、接点R4aを通して第
１の比較回路部（40A）の極性反転バッファ（42a）と比
較回路（46a）に入力される。比較回路（46a）は分圧回
路（45a）によって＋Vc（2.5V）を分圧し数mVにされた
電圧を基準電圧とし、オペアンプ（43a）はその入力信
号の電圧が基準電圧を越えているときはオフであり、基
準電圧以下であるときはオンになる。一方、オペアンプ
（44a）は基準電圧以上のときオン、以下のときはオフ
である。比較回路（46a）のオペアンプ（43a）の出力は
遅延回路（51a）を通して優先回路（61a）に入力される
と共に、オペアンプ（44a）の出力は遅延回路（52a）に
入力される。遅延回路（51a）（52a）の出力は第１の出
力回路（60A）の優先回路（61a）に入力され、無接点リ
レー（62a）又は（63a）を介して第１のモータ（90A）
に入力される。これにより第１の弁AVの正／逆作動変換
が実行される。

操作指令部（10）のスイッチ６をオンにすると、リレー
R5が動作し、ａ接点R5aがオン、ｂ接点R5bがオフにな
り、第２のフィードバック回路部（70B）、第２のゼロ
・スパン調整部（30B）、第２の比較回路部（40B）、第
２の動作遅延部（50B）および第２の出力回路（60B）か
らなりループによって上述の動作と同様な回路動作が逆
行され、第２の弁BV（100b）の正／逆作動変換が実行さ
れる。

スイッチ７をオンにするとリレーR7が動作し、ａ接点R7
aがオンになりスプリット運転が行われる。スプリット
レンジ12mA〜20mAにするためにオペアンプ（23b）の出
力にリレーR7のａ接点R7aによって＋Vc（＋12V）を印加
して、ゼロ調整を4mAから12mAに変更している。流量制
御範囲が広い場合、１台の制御弁ではレンジャビリティ
がとれないので、第６図に示すように大口径弁（101）
と小口径弁（102）を並列配管し、第７図に示すように
小流量は小口径弁（102）で制御しその後大口径弁（10
1）で制御する場合にスプリットレンジを用いる。

温度制御などでは複数台の電動弁を正作動、逆作動させ
１ケ所の温度を一定に制御することが多い。この要望を
満たすために、操作指令部（10）のスイッチ８をオンに
するとリレーR6が動作しそのａ接点R6aがオンになり、
第１のゼロ・スパン調整部（30A）と第２ゼロ・スパン
調整部（30B）が接続され２台の電動弁のうち１台のみ
の単独運転となる。

操作指令部（10）のスイッチ回路（11）におけるスイッ
チがオフのときは、入力信号に対応した自動運転（AUT
O）が実行される。ここで、スイッチ１をオンにすると
リレーR8が動作し第４図に示す該リレーR8のａ接点R8a
がオン、ｂ接点R8bがオフになるので、電動弁AV、BVと
もに手動運転（MANU）に切換えられる。このとき、第２
図のスイッチ回路（11）における押ボタンスイッチ（14
a）をオンにすれば第１の電動弁（AV）は開方向に動作
し、押ボタンスイッチ（14b）をオンにすれば閉方向に
動作する。また第２の電動弁（BV）は、押ボタンスイッ
チ（15a）がオンで開方向に動作し、押ボタンスイッチ
（15b）がオンで閉方向に動作する。

上述したディップスイッチNo.1〜８のオン、オフ状態に
対応する操作制御装置に動作態様を要約すると、次表の
ようになる。

（考案の効果） 本考案は、以上の如くであって、制御入力信号としては
電流要素が例えば４〜20mAが多く要求されるが、空調な
どでは低価格の温度調節計は出力の抵抗要素として例え
ば０〜135Ωのことがある。受注短納期対応のために
は、切換可能であるから便利である。弁作動に関して
は、受注仕様で決定されるものもあるが、ポジショナの
入力に接続される調節計の出力は調節計の内部で正動
作、逆動作をスイッチ等で切換えが可能なものが多くな
っているため、納入後現地で弁作動を反対にすることも
出てくるので、簡単に切換えが出来て便利である。ま
た、連動−単独運転に関して、複数台の電動弁のポジシ
ョナを１つにまとめることでコンパクトにでき配線工数
も少なくできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本考案の実施例を示すもので、第１図は本
考案の実施例による電動弁の操作制御装置のブロック
図、第２図は操作指令部と表示部の回路図、第３図は第
１図における入力回路部、ゼロ・スパン調整部、および
フィードバック回路部の回路図、第４図は第１図におけ
る比較回路部、動作遅延部および出力回路部の回路図、
第５図は前面パネル図、第６図はスプリットレンジの構
成図、第７図はスプリットレンジの特性図である。 （10）…操作指令部 （20A）…第１の入力回路部 （20B）…第２の入力回路部 （30A）…第１のゼロ・スパン調整部 （30B）…第２のゼロ・スパン調整部 （40A）…第１の比較回路部 （40B）…第２の比較回路部 （50A）…第１の動作遅延部 （50B）…第２の動作遅延部 （60A）…第１の出力回路部 （60B）…第２の出力回路部 （70A）…第１のフィードバック回路部 （70B）…第２のフィードバック回路部 （90A）…第１のモータ、（90B）…第２のモータ （100A）…第１の弁、（100B）…第２の弁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電流要素、電圧要素および抵抗要素のいず
   れかの信号を含む１つの制御入力信号を共通の入力とす
   る複数の入力回路部と、これらの各入力回路部にそれぞ
   れ前記制御入力信号の各要素の選定を操作パネルに配置
   したスイッチの変化に応じて指令する操作指令部と、こ
   の操作指令部の操作指令に基づいて選定された前記各入
   力回路部の出力信号をそれぞれ処理する複数の信号処理
   部と、これらの各信号処理部の処理出力信号を入力とし
   それぞれ対応する電動弁を駆動制御する複数出力回路部
   によって構成したことを特徴とする電動弁の操作制御装
   置。