JPH0997117A

JPH0997117A - 電気自動減圧弁装置

Info

Publication number: JPH0997117A
Application number: JP25522095A
Authority: JP
Inventors: Shigeyasu Shimizu; 茂保清水
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1995-10-02
Publication date: 1997-04-08

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の力平衡機能による機械式自動減圧弁に
代えて、電気制御方式を採用し、安定な制御が可能とな
る電気自動減圧弁装置を提供すること。【解決手段】弁胴１内の弁体２が回転運動を直線運動
に変換する変換器６を介してサーボモータ７に連結さ
れ、このサーボモータ７はモータドライブ信号を受信す
ると正回転または逆回転して前記弁体２の開度を制御
し、弁胴１の１次側より供給される高圧力流体を低圧力
流体に変換して弁胴１の２次側から出力する電気自動減
圧弁ＭＶと、モータドライブ信号をサーボモータ７に出
力する制御装置とから成ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高落差の水力発電
所における冷却水給水系統等、例えば発電用水車或いは
発電機の軸受油冷却水給水系統において、水圧管路を介
して上記の発電用水車に導入され、これを回転駆動する
ための高圧流水から分路して得た高圧力水をその１次側
より供給され、高圧力水の水圧を適当な条件に降圧して
予定の一定値の低圧力水とし、その２次側より出力する
自動減圧弁に関し、特に、サーボモータによって自動減
圧弁の開度調整操作を自動制御することにより、出力す
る低圧力水の流量に無関係にその水圧を予定の一定値に
保持することができるようにした電気自動減圧弁装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動減圧弁は、流体を高圧のままで供給
することが都合の悪い場合における流体供給系統に設け
られ、その１次側より供給される高圧流体の圧力を適当
な条件に降圧し、予定の一定の低圧流体として２次側よ
り出力する自動弁である。したがって、時々刻々と変化
する２次側の使用状況に即応して流体の流量を自動的に
調整する機能が要求され、且つ、２次側より出力する流
体圧力を予定の一定値に保持しなければならないから、
従来の自動減圧弁は、機械式の力平衡機能を有してい
た。

【０００３】図５は、代表的な従来方式の複座形自動減
圧弁の縦断面図であり、下部の弁胴と弁体とから成る主
弁部Ｖと、上部の上記弁体を開閉制御するピストンを内
蔵するシリンダ部Ｓとから構成されている。

【０００４】図５において、１は主弁部Ｖの主体となる
弁胴であり、図示左側が高圧力水が供給される１次側、
右側が１次側から供給された高圧力水の水圧を適宜の低
水圧に降下させ低圧力水を出力する２次側であり、矢線
Ａｐ、Ａｓは、それぞれ１次側、２次側の流水方向を示
す。

【０００５】２は、弁胴１の中心部を上下方向に貫通
し、２個の弁座２ａ、２ｂを有する複座形弁体である。
弁座２ａ、２ｂは上下に一体に連結され、弁座２ａの上
部は上方は延長され、ピストンロッド２ｃを形成すると
共に弁胴１の上部カバー３の中心部の円孔内に装着した
スリーブ３ａ内に挿通されている。

【０００６】そして、ピストンロッド２ｃの頂端近傍に
は、上部カバー３の上部に、上部カバー３と一体に形成
されシリンダ部Ｓの主体となるシリンダ３ｂ内を上・下
に摺動するように設けられたピストン３ｃがロックナッ
ト２ｄにより一体的に固着されている。さらに、弁座２
ｂの下部は下方に延長され、弁胴１の下部カバー４の中
心部の円孔内に装着したスリーブ４ａ内に軸支されてい
る。

【０００７】１ａ、１ｂは、弁胴１の１次側の末端の円
筒部の上下に設けられ、弁胴１の２次側への入口となる
２個の円孔であり、それぞれの内周面には、複座形自動
減圧弁の全閉時に、弁座２ａ、２ｂが当接して漏水を防
止するためのドーナッツ形状のシート１ｃ、１ｄが取付
けられている。詳細は後述するが、ピストン３ｃの上・
下運動に応じて複座形弁体２が上・下に連動して２個の
円孔１ａ、１ｂを開閉して弁機能を果たす。

【０００８】既に述べたように、弁胴１の上部カバー３
の上部には、ピストン３ｃを内蔵するシリンダ３ｂが形
成されているが、さらにシリンダ３ｂの上方開口部に
は、この開口部を覆うように上底３ｄを有する円筒カバ
ー３ｅが設けられている。

【０００９】シリンダ３ｂの下部には、ピストンロッド
２ｃの中間部を囲み且つピストン３ｃを上方に駆動する
ように作用する第１の蔓巻バネ（以下第１のスプリング
と記す）３ｆが設けられており、さらにピストン３ｃの
上方には、ピストン３ｃと円板形のスプリング押え３ｇ
との間に第２の蔓巻バネ（以下第２のスプリングと記
す）３ｈが設けられている。

【００１０】スプリング押え３ｇの上面中心には円穴が
穿設されており、この円孔底に上記の円筒カバー３ｅの
上底３ｄの中心部に設けたネジ孔に螺合され、その回転
によりスプリング押え３ｇの上下方向の位置を調整する
調整ボルト３ｊの下端が当接している。したがって、第
２のスプリング３ｈの弾発力はピストン３ｃを下方に駆
動するように作用すると共に、この下方への駆動力の大
きさは調整ボルト３ｊの回転によるスプリング押え３ｇ
の上・下移動により適宜に調整される。下方への駆動力
の調整後には、ロックナット３ｋを締付けることにより
調整の経年変化を防止すると共に調整値を保持するよう
に考慮されている。

【００１１】３ｍは、上部カバー３の下部の弁胴１のカ
バー部に穿設された横孔であり、シリンダ３ｂの下部に
連通するように設けられ、その入り口には雌ネジが施さ
れており、後述する複座形自動減圧弁の自動制御を行う
ための２次側低圧力水をシリンダ３ｂ内に供給するため
の導入口となる。

【００１２】次に、上記構成の従来の複座形自動減圧弁
の作動を図５を参照してを簡単に説明する。

【００１３】自動減圧弁による流体減圧作用は、弁胴１
の円孔１ａ，１ｂの開口面積（自動減圧弁の開度）を変
化させることによって行われる。すなわち、複座形弁体
２が下方に移動すると、移動量に応じて弁座２ａ、２ｂ
とシート１ｃ、１ｄとの間隙が増し、開口面積が増大し
て２次側圧力は上がり、上方に移動すると、逆に開口面
積は減少して２次側圧力は下がる。

【００１４】弁胴１の１次側より供給される流体の減圧
加減制御は、弁胴１の２次側に出力される流体圧力の上
昇・下降を検出して行う。つまり、２次側に出力される
流体の圧力が予定の一定値より高くなれば弁開度を絞
り、低くなれば弁開度を大きくする必要がある。

【００１５】そのために、図示はしないが、細管を用い
て２次側流体圧力を、上部カバー３の下部に設けた横孔
３ｍを介して直接自動減圧弁に帰還して弁開度を調整す
る。また、２次側流体圧力を、間接的にパイロットとし
て利用して弁開度を調整することもできる。

【００１６】さて、図５において、自動減圧弁のピスト
ン３ｃの下面には、上記のようにして２次側流体圧力が
供給されているので、ピストン３ｃは、ピストン３ｃを
支持している第１のスプリング３ｆが圧縮されて生ずる
上向きの反力と上記の２次側流体圧力との和が、ピスト
ン３ｃの上方に位置しピストン３ｃとスプリング押え３
ｇとの間に設けられた第２のスプリング３ｈの圧縮力に
より生ずる下向きの反力と平衡する位置で安定して自動
減圧弁の弁開度は決定される。

【００１７】ここで、２次側での使用流量が増加して２
次側流体圧力が下がると、上向きの駆動力が減少するの
で、上記の平衡は破れてピストン３ｃは下方に押し下げ
られるから、複座形弁体２も下方に押し下げられる。し
たがって弁胴１の円孔１ａ、１ｂの開口面積は増加し、
２次側流体圧力が上昇して再び安定する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明の従来方式の自動減圧弁にあっては、ピストンの大き
さに対応するスプリングの強さを適切に選定する必要が
あるが、自動減圧弁の使用条件によっては、スプリング
の調整によってスプリングと予定の２次側流体使用圧力
との平衡をとることが困難になる場合がある。またスプ
リングの強さの経年的な変化やスプリングに発生する錆
の影響等により、次第にスプリングの調整が厄介になる
場合が多い。特に、２次側における出力流体の使用流量
が頻繁に変化するような場合には、弁体の位置が不安定
になって定まらず、最悪の場合には、弁体の自励振動現
象によって圧力上昇が生じるような非常に危険な状態に
陥る可能性があり、使用不能になる場合もある。

【００１９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、従来より用いられて
きた力平衡機能による機械式自動減圧弁に代わって、電
気制御方式を採用することにより安定な制御が可能とな
る電気自動減圧弁装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、弁胴内に設けられた弁体が回転運動を直
線運動に変換する変換器を介してサーボモータに連結さ
れ、このサーボモータはモータドライブ信号を受信する
と、正回転または逆回転して前記弁体の開度を制御し、
前記弁胴の１次側より供給される高圧力流体の圧力を前
記弁体の開度に応ずる予定の一定の低圧力を有する低圧
力流体に変換して前記弁胴の２次側から出力する電気自
動減圧弁と、前記モータドライブ信号を前記サーボモー
タに出力する制御装置と、から成ることを特徴とする。

【００２１】電気自動減圧弁の弁胴内に設けた弁体を、
回転運動を直線運動に変換する変換器を介してサーボモ
ータに連結し、制御装置よりサーボモータにモータドラ
イブ信号を出力してサーボモータを正回転または逆回転
させ、弁体の開度を制御することにより高圧力流体を低
圧力流体に変換するようにしたから、安定な制御が可能
となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面（図１〜図４）を
参照して本発明を説明する。

【００２３】図１は、本発明に係る電気自動減圧弁装置
の主要素となる電気自動減圧弁の一実施例を示す構成図
で、下方の主弁部Ｖと中間のボールネジ部Ｂとを縦断面
で示している。図２は、本発明の電気自動減圧弁の開度
制御に適用される減圧弁制御関数の一例を示す曲線図、
図３は電気自動減圧弁装置の制御システム構成を示すブ
ロック図、図４は、本発明の作動を説明するための曲線
図で、図２の一部を拡大したものである。

【００２４】本発明の電気自動減圧弁装置は、図１に示
す電気自動減圧弁ＭＶと図３に示す制御装置とから構成
されている。

【００２５】図１に示すようには、電気自動減圧弁ＭＶ
は、下方の主弁部Ｖと、この主弁部Ｖの開度制御を行う
ために主弁部Ｖの上方に取付けられたＡＣサーボモータ
７を主体とするサーボモータ部Ｓと、このサーボモータ
部Ｓと、下方の主弁部Ｖとの中間に設けられ、ＡＣサー
ボモータ７の回転駆動力を主弁部Ｖに伝達するボールネ
ジ６を内蔵するボールネジ部Ｂとから構成される。

【００２６】主弁部Ｖは、図５に示した従来方式の複座
形自動減圧弁の主弁部Ｖと略々同一の構成を有するの
で、それらの構成については、その名称のみを記し詳細
な説明は省略する。

【００２７】すなわち、１は、主弁部Ｖの主体をなす弁
胴で、図示左側が１次側、右側が２次側であり、矢線Ａ
ｐ、Ａｓは、それぞれ１次側、２次側の流水方向を示
す。１ａ、１ｂは円孔、１ｃ、１ｄはシートである。

【００２８】２は複座形弁体で、２ａ、２ｂはその弁
座、２ｃは弁座２ａの上方に延長されたロッドである。

【００２９】５は、ボールネジ部Ｂの主体をなし、その
詳細を後述するボールネジ６を内蔵する中空円筒状のボ
ールネジカバーである。ボールネジカバー５は、その上
・下に略々対象の下フランジ５ａ、上フランジ５ｂを有
し、下フランジ５ａは弁胴１の上部カバーとしての機能
を果している。

【００３０】上記のロッド２ｃは、下フランジ５ａの中
心部を上記のボールネジカバー５内に貫通する円孔内に
装着したスリーブ５ｃ内に挿通され、さらに上方に延長
されて、その上端部には前述のボールネジ６を構成する
ボールネジ軸６ａが形成されている。４は弁胴１の下部
カバーであり、弁座２ｂの下部は下方に延長され、下部
カバー４の中心部の円孔内に装着したスリーブ４ａ内に
軸支されている。

【００３１】７は、サーボモータ部Ｓの主体のＡＣサー
ボモータで、上記のボールネジカバー５の上フランジ５
ｂの上方に、そのフランジ７ａを介して取付けられ、こ
の場合、ＡＣサーボモータとしてシンクロナスモータが
使用される。

【００３２】７ｂは、ＡＣサーボモータ（シンクロナス
モータ）７のフレーム内の図示下部に内蔵され、このシ
ンクロナスモータ７により回転駆動される図示しない減
速ギヤの減速出力軸で、フランジ７ａおよび上フランジ
５ｂを貫通してボールネジカバー５内に突出し、その下
部は中空円筒状に形成されている。そして、この中空円
筒状をなす減速出力軸７ｂの下端には、それに一体的に
上記のボールネジ軸６ａに螺合するボールネジナット６
ｂが取付けられている。

【００３３】上記のようにボールネジ６は、上記のボー
ルネジ軸６ａとこのボールネジ軸６ａに螺合するボール
ネジナット６ｂとから構成されるが、特殊なネジである
のでここで簡単に説明しておく。

【００３４】通常のボルト（ネジ軸）とナットの場合に
は、ナットとネジ軸とは、ナットのネジ孔の内周面に設
けたネジ溝と、ネジ軸の表面に設けたネジ山とが、ネジ
軸をナットのネジ孔内に挿入して回転させることにより
螺合させる構造が採られているが、ボールネジ６の場合
には、そのボールネジナット６ｂのネジ孔とボールネジ
軸６ａとの間に、同一半径を有する多数の鋼球を介在さ
せて、この鋼球が転動しながら循環する構成を採ってい
る。

【００３５】そしてその構造は、ボールネジナット６ｂ
のネジ孔の内周面とボールネジ軸６ａの表面の両方にそ
れぞれ、その断面が上記の鋼球の半径より極めて僅かに
大きく且つ同一半径の半円形で同一ピッチのつる巻き状
に連続するボールネジ溝が設けられており、ボールネジ
ナット６ｂのネジ孔内にボールネジ軸６ａを挿入した
時、これらの２つの半円形のボールネジ溝によって形成
される円形のボールネジ溝内に、上記の多数の鋼球が連
続するように充填される。そしてボールネジナット６ｂ
とボールネジ軸６ａとの相対的な回転に応じて、多数の
鋼球が転動しつつ循環部６ｃを介して循環しながら、ボ
ールネジナット６ｂの回転運動をボールネジ軸６ａの直
線運動（複座形弁体２の上・下運動）に変換する変換器
６として構成されている。

【００３６】なお、回転運動を直線運動に変換する変換
器６としてボールネジを使用する理由は、ボールネジ６
は、回転運動を直線運動に変換すること、および直線運
動を回転運動に変換する可逆変換が可能であるから、シ
ンクロナスモータ７の電源故障等により、主弁部Ｖが開
状態で動作不能になった場合でも、手動による主弁部Ｖ
の閉動作が可能だからである。

【００３７】図２は、後述の図３に示す電気自動減圧弁
装置の制御システムに適用されて、電気自動減圧弁ＭＶ
の開度制御に使用される減圧弁制御関数の一例を示す曲
線図で、電気自動減圧弁ＭＶの１次側供給水圧をパラメ
ータとし、横軸には自動減圧弁の２次側出力水圧Ｐを、
縦軸には減圧弁開度ａをとっている。

【００３８】電気自動減圧弁ＭＶの開度制御に適用され
る減圧弁制御関数、すなわち弁開度ａと２次側出力水圧
Ｐとの関係は、自動減圧弁の構造によりそれぞれ相違す
るので、関数データは工場試験により自動減圧弁毎にそ
の都度作成される。

【００３９】自動減圧弁により供給水の水圧の理想的減
圧制御を行うには、所望の流量において、自動減圧弁の
１次側供給水圧の変化に応じて減圧弁制御関数をその都
度変化させなければならないが、そのような理想的制御
は不可能であり、またその必要もないので、実際には、
所望の流量において、１次側供給水圧の許容される所定
の幅の変動範囲に対して、変動幅の中心水圧に対応する
１つの減圧弁制御関数が使用される。すなわち、曲線Ｃ
１、Ｃ２およびＣ３は、自動減圧弁の１次側に供給され
る高圧力水の所定幅の変動範囲の中心水圧が、それぞれ
異なる大きさの水圧に対応する減圧弁制御関数曲線であ
り、曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の順に水圧の変動範囲の中心
水圧を大きくしたもので、１次側より供給される高圧力
水の水圧が大きくなるに応じて、より小さな減圧弁開度
で同一の２次側出力水圧が得られることを示している。

【００４０】図３は、本発明の電気自動減圧弁装置の制
御システム構成を示すブロック図である。全体を一点鎖
線で囲んだ部分が電気自動減圧弁ＭＶで、Ｖが主弁部、
Ｂがボールネジ６を内蔵するボールネジ部、Ｓがサーボ
モータ部であり、その他の部分が主弁部Ｖの開度制御を
行うための制御装置である。

【００４１】電気自動減圧弁ＭＶは、その図示左側が１
次側、右側が２次側であり、矢線Ａｐ、Ａｓは、それぞ
れ１次側、２次側の流水方向を示すことは図１の場合と
同様である。

【００４２】図３において、１０は、１次側圧力変換器
であり、１次側に供給された高圧力水の水圧を電圧に変
換して出力する。１１は、２次側圧力変換器であり、主
弁部Ｖにより減圧された２次側低圧力水の出力水圧を電
圧に変換して出力する。

【００４３】１３は、２次側低圧力水の出力水圧を予定
の値に設定するための圧力設定器であり、１４、１５お
よび１６は、それぞれ、入力されたアナログ信号をディ
ジタル信号に変換して出力する第１、第２および第３の
アナログ／ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と記
す）である。

【００４４】１８および１９は、それぞれ、入力された
ディジタル水圧信号の大きさに応じて入力水圧信号を電
気自動減圧弁ＭＶの弁開度に換算し、換算した弁開度を
出力する第１および第２の弁開度換算器であり、それぞ
れが図２に曲線Ｃ１、Ｃ２およびＣ３として表され、入
力水圧信号を弁開度に換算する際に使用される第１、第
２および第３の３つの減圧弁制御関数が記憶されてい
る。

【００４５】２０は、関数選択器で、１次側圧力変換器
１０から第２のＡ／Ｄ変換器１５を介して１次側高圧力
水の水圧値を入力され、上記の第１および第２の弁開度
換算器１８および１９にそれぞれ記憶された３つの減圧
弁制御関数の中から、入力された水圧値の大きさに最も
近い減圧弁制御関数例えば曲線Ｃ２で表される減圧弁制
御関数を選択する選択信号を、それぞれ第１および第２
の弁開度換算器１８および１９に出力する。

【００４６】弁開度換算器１８および１９においては、
上記の選択信号を受信すると、それぞれ曲線Ｃ２で表さ
れる第２の減圧弁制御関数が選択され、選択後において
は、選択された第２の減圧弁制御関数によって入力水圧
値が弁開度に換算され、換算された弁開度信号を出力す
る。

【００４７】２１は加算器で、それぞれ第１および第２
の弁開度換算器１８および１９から出力された弁開度信
号を入力され、両入力信号の偏差信号を出力する。

【００４８】２２は、偏差信号を入力され、入力された
弁開度の偏差信号を弁開度指令信号に変換して出力する
弁開度出力演算回路である。

【００４９】２３は、弁開度指令信号を入力され、この
弁開度指令信号をＡＣサーボモータとして作動するシン
クロナスモータ７へのモータドライブ信号に変換して出
力する一般に使用されている周知のＡＣサーボアンプで
ある。このＡＣサーボアンプ２３の主回路の最終段を構
成する図示しないインバータの交流出力端は、導線２３
ａを介してシンクロナスモータ７の交流入力端子に接続
される。このインバータは、上記の加算器２１の出力す
る偏差信号の絶対値の大きさに応ずる周波数の交流電力
（モータドライブ信号）を出力し、シンクロナスモータ
７はこの交流電力により回転される。なお、ＡＣサーボ
アンプ２３の図示しない主回路を構成するコンバータと
インバータとを接続する導線に、非常用直流電源を接続
することにより、商用電源が喪失した場合でも電気自動
減圧弁の制御は可能となる。

【００５０】以上、制御システムの構成要素の説明をし
たので、次に、図２、図３および図４を参照して電気自
動減圧弁装置の作動を説明する。

【００５１】先ず、電気自動減圧弁ＭＶの１次側に高圧
力水が供給されると、高圧力水の水圧は、１次側圧力変
換器１０により電圧信号に変換されて第２のＡ／Ｄ変換
器１５に入力され、さらにこの電圧信号は、第２のＡ／
Ｄ変換器１５によりディジタル水圧信号に変換されて関
数選択器２０に入力される。

【００５２】関数選択器２０は、ディジタル信号に変換
された１次側水圧信号を受信すると、予め第１および第
２の弁開度換算器１８および１９に記憶された第１、第
２および第３の３つの減圧弁制御関数の中から、受信し
た１次側水圧信号の大きさに応ずる減圧弁制御関数例え
ば曲線Ｃ２で表される第２の減圧弁制御関数を選択する
選択信号を第１および第２の弁開度換算器１８および１
９に出力する。

【００５３】第１および第２の弁開度換算器１８および
１９においては、上記の選択信号を受信すると、それぞ
れ第２の減圧弁制御関数Ｃ２が選択され、Ｃ２の選択後
においては、選択した第２の減圧弁制御関数Ｃ２によっ
て入力水圧値を弁開度に換算し、換算した弁開度を出力
するように設定される。

【００５４】一方、圧力設定器１３には、電気自動減圧
弁ＭＶにより減圧され、その２次側より出力されるべき
予定の低圧力水の水圧値が設定され、第１のＡ／Ｄ変換
器１４に入力される。入力された水圧値は、第１のＡ／
Ｄ変換器１４によりディジタル水圧信号ｐ_oに変換され
た後、第１の弁開度換算器１８に入力される。

【００５５】第１の弁開度換算器１８においては、既述
のように第２の減圧弁制御関数Ｃ２によって弁開度換算
が行われるように設定されているから、図４に示すよう
に、水圧信号ｐ_oが入力されると、所望の流量におい
て、２次側出力水圧をｐ_oとすべき電動自動減圧弁ＭＶ
の弁開度信号ａ_oを出力し、この弁開度信号ａ_oは加算
器２１に加算信号として入力される。なお、この弁開度
信号ａ_oは、以降の電気自動減圧弁ＭＶの弁開度制御の
ための基準値となる。

【００５６】この時、電気自動減圧弁ＭＶは全閉状態に
あるから、その２次側出力水圧値は低い値である。この
水圧値は２次側圧力変換器１１により電圧に変換され、
さらに第３のＡ／Ｄ変換器１６によりディジタル水圧信
号ｐ₁に変換された後、第２の弁開度換算器１９に入力
される。

【００５７】第２の弁開度換算器１９においては、前述
と同様に第２の減圧弁制御関数Ｃ２によって弁開度換算
が行われるように設定されているから、図４に示すよう
に、水圧信号ｐ₁が入力されると、所望の流量におい
て、２次側出力水圧をｐ₁とすべき電気自動減圧弁ＭＶ
の弁開度信号ａ₁（ａ₁＜ａ_o）を出力し、この弁開度
信号ａ₁は加算器２１に減算信号として入力される。

【００５８】この様にして、加算器２１には、加算信号
ａ_oと減算信号ａ₁とが入力されるから、加算器２１は
両入力信号ａ_oとａ₁との偏差信号ａ_d（ａ_o−ａ₁）
を出力し、この偏差信号ａ_dは弁開度出力演算回路２２
に入力される。

【００５９】弁開度出力演算回路２２は、入力された弁
開度の偏差信号ａ_dを開度指令信号ｓｋに変換して出力
し、この開度指令信号ｓｋは、ＡＣサーボアンプ２３に
入力される。

【００６０】開度指令信号ｓｋを受信すると、ＡＣサー
ボアンプ２３は図示しない内蔵の主回路最終段を構成す
るインバータより、シンクロナスモータ７を回転させる
交流電力（モータドライブ信号）を導線２３を介して出
力し、シンクロナスモータ７を正回転させる。

【００６１】この場合、シンクロナスモータ７の正・逆
の回転方向は、上記の加算器２１から出力される偏差信
号ａ_dの符号によって決定される。すなわち、シンクロ
ナスモータ７は、偏差信号ａ_dの符号が「正」の時には
正回転し、「負」の時には逆回転する。

【００６２】上記のようにして、シンクロナスモータ７
が正方向に回転すると、ボールネジカバ５内のシンクロ
ナスモータ７の減速ギヤの減速出力軸７ｂも、正方向に
回転する。したがって、減速出力軸７ｂに一体的に連結
されたボールネジ６のボールネジナット６ｂも同様に正
回転するから、ボールネジナット６ｂに螺合しているボ
ールネジ軸６ａは、ボールネジナット６ｂの正回転に応
じて図示下方に移動しこのボールネジ軸６ａに一体に連
結されている複座形弁体２も、同様に下方に移動して電
気自動減圧弁ＭＶの主弁部Ｖの開制御が開始される。

【００６３】主弁部Ｖの開制御が開始されると、１次側
高圧力水が２次側に流入するから、２次側出力水圧は徐
々に上昇する。そしてこの開制御は、２次側出力水圧が
圧力設定器１３に設定された予定の水圧値にまで上昇し
て、第２の弁開度換算器１９より出力される弁開度信号
ａ₁が第１の弁開度換算器１８より出力される弁開度信
号ａ_oと等しく（ａ₁＝ａ_o）となり、加算器２１から
出力される弁開度の偏差信号ａ_dが０（ａ_d＝ａ_o−ａ
₁＝０）になるまで継続される。

【００６４】そして、主弁部Ｖの開制御は、２次側出力
水圧が圧力設定器１３に設定した予定の水圧値に達する
と停止し、主弁部Ｖの開度は一定に保持され、その１次
側より供給された高圧力水を一定圧力の低圧力水に変換
して２次側より出力する。

【００６５】上記の状態で運転中に、２次側より出力さ
れる一定圧力の低圧力水の流量が減少すると、２次側の
水圧は上昇する。その結果、２次側圧力変換器１１によ
り検出され、第３のＡ／Ｄ変換器１６を介して第２の弁
開度換算器１９に２次側水圧信号ｐ₂（ｐ₂＞ｐ_o）が
入力されると、図４に示すように、第２の弁開度換算器
１９は電動自動減圧弁ＭＶの弁開度信号ａ₂（ａ₂＞ａ
_o）を出力し、この弁開度信号ａ₂は加算器２１に減算
信号として入力される。

【００６６】よって、加算器２１は「負」の偏差信号ａ
_d（ａ_o−ａ₂＜０）を出力するから、シンクロナスモ
ータ７は逆方向に回転して、主弁部Ｖの閉制御を行い、
この閉制御は、２次側出力水圧が圧力設定器１３に設定
した予定の水圧値に下降すると停止して主弁部Ｖの開度
は一定に保持され、その１次側より供給された高圧力水
を予定の一定圧力の低圧力水に変換して２次側より出力
する。

【００６７】なお、上記の実施の形態においては、図１
における電気自動減圧弁ＭＶの主弁部Ｖの弁体として複
座形弁体２を使用したが、単座形弁体の使用も可能であ
り、回転運動を直線運動に変換する変換器としてボール
ネジ６を用いたが、通常のボルト（ネジ軸）とナットと
から成る変換器でもよい。

【００６８】また、図３における制御装置を構成する第
１、第２の弁開度換算器１８、１９には、それぞれ３つ
の減圧弁制御関数を記憶させ、１次側圧力変換器１０に
よって検出した主弁部Ｖの１次側圧力に応ずる関数選択
器２０の出力する選択信号により適宜の減圧弁制御関数
を選択して使用し、高精度の制御を行うようにしたが、
第１、第２の弁開度換算器１８、１９には、それぞれ等
価の減圧弁制御関数を記憶させ、この減圧弁制御関数の
みを用いて制御を行うようにしてもよい。この場合に
は、１次側圧力変換器１０、第２のＡ／Ｄ変換器１５お
よび関数選択器２０が不要となることは言うまでもな
い。

【００６９】さらに、制御装置の主要部にはディジタル
装置を使用したが、アナログ装置で構成すれば第１〜第
３のＡ／Ｄ変換器１４、１５、１６および弁開度出力演
算回路２２も不要となる。

【００７０】

【発明の効果】以上、本発明について詳細に説明した
が、本発明によれば、自動減圧弁の開度制御に電気制御
方式を採用したから、応答性に優れ且つ安定な制御が可
能となり自励振動現象の発生が抑制される電気自動減圧
弁装置が得られる利点があり、さらに減圧弁本体の構造
が簡易となり、高い信頼性が期待できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気自動減圧弁装置の電気自動減
圧弁の一実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の電気自動減圧弁の開度制御に適用され
る減圧弁制御関数の一例を示す曲線図である。

【図３】本発明の電気自動減圧弁装置の制御システム構
成を示すブロック図である。

【図４】本発明の作動を説明するための曲線図である。

【図５】代表的な従来方式の複座形自動減圧弁の縦断面
図である。

【符号の説明】

ＭＶ電気自動減圧弁Ｖ主弁部１弁胴２複座形弁体４弁胴の下カバーＢボールネジ部５ボールネジカバー６ボールネジ（変換器）６ａボールネジ軸６ｂボールネジナットＳサーボモータ部７ＡＣサーボモータ（シンクロナスモータ）１０１次側圧力変換器１１２次側圧力変換器１３圧力設定器１４、１５、１６第１、第２、第３のアナログ／ディ
ジタル変換器１８、１９第１、第２の弁開度換算器２０関数選択器２１加算器２２弁開度出力演算回路２３ＡＣサーボアンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁胴内に設けられた弁体が回転運動を直
線運動に変換する変換器を介してサーボモータに連結さ
れ、このサーボモータはモータドライブ信号を受信する
と、正回転または逆回転して前記弁体の開度を制御し、
前記弁胴の１次側より供給される高圧力流体の圧力を前
記弁体の開度に応ずる予定の一定の低圧力を有する低圧
力流体に変換して前記弁胴の２次側から出力する電気自
動減圧弁と、前記モータドライブ信号を前記サーボモー
タに出力する制御装置と、から成ることを特徴とする電
動自動減圧弁装置。
【請求項２】制御装置は、前記弁胴の２次側から出力
される前記低圧力流体の予定の圧力が設定され、設定さ
れた圧力信号を出力する圧力設定器と、減圧弁制御関数
が記憶され、前記設定圧力信号が入力されると、これを
弁開度に換算して弁開度信号を出力する第１の弁開度換
算器と、前記弁胴の２次側に設けられ前記低圧力流体の
圧力を検出して検出圧力信号を出力する２次側圧力変換
器と、前記減圧弁制御関数と等価の減圧弁制御関数が記
憶され、前記検出圧力信号が入力されると、これを弁開
度に換算して弁開度信号を出力する第２の弁開度換算器
と、前記第１および第２の弁開度換算器の各々の出力す
る弁開度信号が入力され、両入力の偏差信号を出力する
加算器と、前記偏差信号が入力され前記サーボモータに
モータドライブ信号を出力するサーボアンプと、から成
ることを特徴とする請求項１記載の電気自動減圧弁装
置。