JPS5884283A - 弁制御装置及び位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流量を調整する弁体の開閉状態を制御する制
御装置及びこの制御装置に利用できる位置検出装置に関
する。

流量をＡ幀する弁体としては、蝶弁、複座弁、玉形単座
弁等楕の型式の弁が知られている。しかしながら、この
ような弁においては、弁の開閉量と弁を介する流量とが
直線的に対応しないものが多い、このため、弁を介する
流量を自動制御する場合、檀々問題が生じていた。

更に、第１図及び第２図を参照して、従来技術の問題点
を説明する。第１図は、三方流量制御弁装置を示す。こ
の装置は１つの入口部１０と、２つの出口部１１．１４
とを具備し、入口部１０から流入する流体の流入１（即
ち、２つの出口部１！、１４の双方から流出する流体の
流出量の合計）は一定に保たれ、２つの出口９１２　、
１４からの流出量の比は制御できるように構成される。

このような三方流量制御弁装置には、２つの出口部ｌ２
．１４内に弁体１６．１８が設けられる。しかしながら
、多くの型式の弁体は、その開度と流量とが直′−的に
対応しない０例えば、蝶弁の開度と流量とは、第３図に
示した如き関係にある。即ち、蝶弁の駆動軸の角度の変
動とそれによる流量の変動量とは、１ｓ弁の角度によっ
て異なる。従って、３つの蝶弁Ｏ開変の和が９０＠にな
るように、駆動軸を連結して４、三方流量制御弁装置と
しては。

適切に機能しない。

次に、第３図乃至第２図を参照して、本発明に従う弁制
御装置について説明する。

この実施例においては１本弁制御装置は、三方流量制御
弁装置に適用されている。三方流量制御弁装置は、３つ
の弁体１＠、１８ｔ−具備し、最終的には、本弁制御装
置によって弁体１＠、１Ｂの開度、即ち弁の開きの具合
が制御される。

特に第ｓａｍを参照して更に説明する。まず１本弁制御
１ｍ１ｔＫは、電気的制御信号２６が与え、られる、制
御信号２６として一般に用いられている１〜ＳＶの直流
電圧が用いられる。制御信号２６として、他の直流電気
１１！を号、例えば、４〜ｚ　ｏｍｌｏｌ［＃ｌ電流を
用いることができる。直流電圧である場合、制御信号２
６がＶ／Ｆ変換器２８によりて、電圧に比例した周波数
の交流電圧信号に変換せしめられる。Ｖ／Ｆ変４器２＠
の出力はアップカウンター装ｇａｏ及びダウンカウンタ
−装置３意に供給される。アップカウンター装置１３０
に＄Ｐいて所定時間、Ｖ／Ｆ変換器２Ｂの出力を受は取
り、その閣の波数を計数する。従って、アップカウンタ
ー装置１ＩｉｌＧによって針数されたデジタル値Ａは制
＃１！！号！６のｌ［Ｋ対応している。また、アップカ
ウンター装置３０によって計数され九デジタル値Ａは、
本実施例においては、０〜６４０間の値である。他方、
ダウンカウンタ−装置３１′において４、上記所定時間
Ｖ／Ｆ変換器２８の出力を受は取る。しかし、ξの装置
３窒において社、所定値ｃ本実施例においては６４）か
ら、受は取り九波数だけ減算したデジタル値Ｂｔ得る。

従って、アツデカウ／ター３ｅのデジタル１直Ａとダウ
ンカウンタ３！のデジタル値Ｂの和は常に６４である。

アップカウンター装置３Ｇのデジタル値Ａ及びダウンカ
ウンタ−装置３８のデジタル値Ｂは、それぞれの判定回
路３４及び３６に供給される。

下記に詳述する通り、弁体ｔｓ、ｉｓの開度が位置検出
１１ｓＩ１１．４０によってデジタル値ａ、にとして検
出され、このデジタル値が判定回路３４゜３６に供給さ
れる。判定回路８４．３６はアップカウンター鋼量及び
ダウンカウンタ−装置３０゜３！からのデジタル値Ａ、
Ｂと位置検出器３８゜４０からのデジタル値ａ、ｈとの
比較判定し、その結果として、駆動制御信号をそれぞれ
駆動装置４１．４４に供給する。そして、駆動制御信号
に応じて駆動値（＄１４２　、４４が弁体ｔ−駆動し、
これによって弁体１ｇ、１ｇの一度がｌｌｌ１整される
。

第４図及び第Ｓ図を参照して、弁体１６、位置検出装置
３８、判定回路３４及び駆動装置４２を更に説明する。

蝶弁である弁体１６（第４図には駆動軸４６の・み示し
である）は、第１図に示した如き三方流量制御弁装置の
一方の出口４１２内に配置されている。弁体１６は、弁
本体と一体の駆動軸４６を具備する。駆動軸４６を回転
することＫよシ、弁本体を０″の位置から９０’位置ま
で回転することができる。駆動軸４６に、は歯車４８が
固定されておシ、歯車４Ｂは１１１卓５０と係合してい
る。−車４８と歯車５０の歯数比は２対ｌであり、従っ
て、−車４８が９０°回転すると歯車ｇｏは１８０”回
転する。歯車ｓＯの軸には、第Ｓ図に示した通りの位１
ｖ決め円板５２が１定されている。

第１図二第４図及び第Ｓ図を参照して、位置検出装置３
８を説明する。位置検出装置３８は１位置決め円板５雪
と電気光学的検出＠５４と信号処理装置とを備えている
。電気光学的検出器ｓ４は直線的に配置された６個の発
光ダイオード５６゜！１８．１０．＠！、６４＃＃６と
６個のホト・トランジスタ６８０丁０．７２．７４．７
６．７８とを備えている一位置決め円板ｓ２は、６つの
開口列を声する。開口列の各々は同−円弧上に配置され
た開口を有する。−第１の開口列は半径方向の最？ も外側に配置され３２個の開口を有する。そして、順次
半径方向内側に位置する第２乃至第６の開口列は、それ
ぞれ１６個、８個、４個、２個及び１個の開口を有する
。第１の組の発光ダイオード５６とホト・トランジスタ
６１１とはこれらの間を、第１の開口列が移動するよう
に位置付けられている。同様に、第２乃至第６の組の発
光ダイオード５８．６０．６２．６４．６６及びホト・
トランジスタ？０．７２．７４．７６．７８のそれぞれ
の間を、第２乃至第６の開口群が移動するようになって
いる。組をなす発光ダイオードとホト・トランジスタと
の間に開口が存在する場合、ホト・トランジスタはＯＮ
となり、開口が存在しない場合、ホト・トランジスタＦ
ｉＵＦＦとなる。各組の発光ダイオードとホト・トラン
ジスタとの間に開口が存在するか否かが検出され、信号
処理されて、６個の２値信号で表わされる。仮に、第１
と第３の組の発光ダイオードとホト・トランジスタ間の
みに開口が存在するとすると、この２値信号はｔｏｉｏ
ｏｏで表わされる。６組の発光ダイオードとホト・トラ
ンジスタを有するので、この２値信号で、Ｏ〜６４のデ
ジタル値を表わすことができる０位置決め円板ｓ２の各
角度位＃における６つの開口列によって上記の通りに表
わされるデジタル値と、その角度位置での弁体１６の流
量とが線形関係になるように、開口は位置付けられてい
暮。例えば、第１図において、流量が５０慢の弁本体の
角度位置は、６３°である。上記した通り。

弁本体と位置決め円板Ｓ！とけ歯車４ｇ、５０を介して
連結されておシ、位置決め円板Ｓ！の回転角度は弁本体
の２倍であるので、流量５ＯＩＧＫ対応する位置決め円
板５１０角度位置は１２６＠である。他方、上記２値信
号は６桁であるので、その最大値は６４であシ、従って
、そのＳＯ４は３雪である。これを２億信号で表わすと
１１１１１０となる。従って、位置決め円板Ｓ２は角度
１１！６°にて、第１乃至第Ｓの開口列は開口が位置し
、第６の開口列は開口が位置しないように構成される。

位置決め円１［ｓ３の各開口列の各開口は各角度にてこ
のようく形成されているので、位置決め円板５ｇの各角
度位置におけるデジタル値と、その角度位置における弁
体１６の流緻線形的に対応する。このように構成するこ
とによって、任意の特性の弁体に関して、流量と上記デ
ジタル値を線形的に対応せしめることができる。

判定回路３４は、例えば、東芝製ＩＣＴＤ８ＳＯ！Ｐで
あるデジタルコンノダレータで構成される。

判定回路３４ＫＦｉ、アップカウンター装置３ｏからの
デジタル値Ａと、位置決め円板５２の角度位置に対応す
る電気光学的検出器ｓ４がらのデジタル値ａが加えられ
る。判定回路３４はこれらのデジタル値の比較判定して
、第１の制御信号ｉ＞６）、第２の制御信号（Ａ＝ａ）
及び第３の制御信号ＬＡ（ａ）を出す。

駆動装置４ｍは、第４図に示す如く、電動機８０と例え
ばソリッドステートリレーでそれぞれ構成された雪つの
リレー８２．８４を備えている。

冨つのリレー８１．８４の導通状態にて、電動機８０が
正転、逆転及び停止せしめられる。電動機＠Ｏは歯車８
６を介して、弁体１６に結合された歯車４８に連結され
る。電動機８０が正転せしめられると、駆動軸４６が弁
体１６を開く方向に回転せしめられる。駆動軸４６が回
転せしめられることにより、歯車ＳＯを介して、位置決
め円板５８も角度が増大する向Ｉ！に回転せしめられる
ようになっている。電動機８０が逆転せしめられると、
弁体１６が閉じるように回転し、これに従って、位置決
め円板ｓ３も逆転する。判定回路３４が。

デジタル値Ａがデジタル値αよシも大きいと判定した場
合、第１の制御信号（Ａ）ａ）がリレー８３．８４に加
えられる。これＫよって、リレー８亀８４の一方が導通
して、電動機°゛８０が正転せしめられ、弁体１６は開
く方向に回転せしめられる。

同様に、第Ｓｔ＞制御信号（Ａ＝ａ）又は第３０制御信
号（Ａ＜ａ）がリレー８２．８４に加えられると、電動
機５Ｏｒｉ、停止又は逆転する。

第３図にで、弁体１Ｂ１判定回路３６、駆動装置４４、
位置検出装置４０は、上記した通りの弁体１６、判定回
６３４、駆動装置ＩＩＬ４２、位置検出装置３８と同様
に構成されている。

上記の通りに構成されているので、仮に、第１の弁体１
６を介して７０チの流量を流し一１第２の弁体１８を介
して３０％の流量を供給するζよを希望する場合、制御
１６号２６、Ｖ／Ｆ変換器２８及びアップカウンター装
置３０によって、デジタル値４５（Ａ−１４Ｘｏ、７が
判定回路８４に供給される。他方、ダウンカウンタ−装
置３２からはデジ、タル１ＩｉＬ１９（Ｂ＝６４−．４
）が供給される。

仮に弁体１６の角度位、ｗｌが８０°であるとすると、
これは流量１１０％に相当し、位［検出装置３８は、位
置決め円板５２及び醒気光学的慣出器５４等によって、
判定回路３４にデジタル値５８（ａ−ｓ４×α・）を供
給する。この値は前記デジタル値４！Ｉ（Ａ）よｐ大輪
い０で１判定回路３４は第３０制御信号（Ａ＜Ｉ）を駆
動装置４２に供給し。

弁体ｌ＠を閉じる方向に回転せしめる。これによって、
位置検出装置３８からのデジタル値６は順次減少する。

そして、デジタル値ａが４ｓになると１判定回路３！は
第３制御信号（Ａ−６）を駆動装置４意に供給、弁体１
６の閉じる方向の回転を停止せしめる。弁体１８もダウ
ンカウンタ−装置３２からのデジタル値Ｂと位置検出装
置４ｏからのデジタル値すとが一致するよう圧制御され
る。

上記の通り、デジタル値Ａ及びＢの合計が常に６４にな
るように制御されているので、弁体１６及び１８を介す
る流体の総量が一定になるように制御されることになる
。

上記実施例においては、６組の発光ダイオード及びホト
・トランジスタを備えているが、これに代えて攬々の発
光素子及び受光素子を用いることができる。更Ｋｍ度を
上けるため、７組又はそれ以上の組の発光ダイオード及
びホト・トランジスタｔｆ＆けることもできる。

上記実施Ｈにおいては、分流型の三方流量制御弁装置に
適用したが、合流型の三方流量制御弁装置、あるいは、
第３図の制＃信−ｗｊ２ｇ、Ｖ７’Ｆ変換器！８、アッ
プカウンター装置１ａｏ、判定回路１４、駆動装ｇＩｔ
４２、位置検出装置３８及び弁体１６のみを用いて、三
方流量制御弁装置として利用することができることは明
らかである。また、判定回路、位置検出装置等を多数個
め多数個の弁体を同時に制御するように構成することも
できる。

ま九、位１＃決め円板ｓ２の変形態様として、第６ｆｊ
！Ｊに示した如く、弁体！６の駆動軸４６と中心軸と同
軸的に位置する位置決め円筒５２′を設け、位置決め円
筒内に単一の白熱灯等の発光素子を設け、これによって
、位置決め円板ｓ８と同様の機能を達成せしめることが
できる。

上記説明においては、位置決め円板Ｓ２及び位置決め円
筒６３′は複数個、の開口を有し、そして、この開口を
介して進む光を検出する電気光学的検出器Ｉｓ４を有し
ていたが、これらの開口の代シに。

位置決め円板ｓ！、位置決め円筒５２′に、光吸収部材
及び光反射部材を設けこれらによって複数の列を形成す
ることもできる。

また、制御信号として、電圧又は電流が与えられると説
明したが、これは、圧力、温度、光量、時間等からのア
ナログ信号から得る仁とができる。

上記説明においては、弁体が駆動軸の回転によって制御
される。しかじなｉら、直線的に駆動部材を変動せしめ
、弁体を流れる流量を調整する型式の弁体もある。この
ような弁体のためＫＦｉ、各々直線上に配置された開口
等によって構成された複数の列を備えた略矩形の位置決
め部材を上記駆′１ＩｈｉＩＩ材に連結し、適切に電気
光学的検出器を位置付ける仁とＫよって、上記実施例と
同様の機能を果九すむとができる。

更に項九、別の態様として、位置検出装置３８によって
得られたデジタル値を、デジタル・アナログ変換器によ
って、アナログ値Ｃに変換し、このアナログ値６とアナ
ログ値である制御信号Ｃとをアナログ判定回路で、判定
するように構成することがてきる。同様に、ダウンカウ
ンタ−装置３３の代りに、アナログ減算回路を用いて、
弁体ｌＳ１位置検出装置４Ｇ、デジタル・アナログ変換
器によって得られたアナログ’＋＊ｄと制御信号８−。

アナログ減算回路によ□って得られたアナログ値りとを
アナログ判定回路で判定するように構成することができ
る。

上記の通勤であるので、本発明に従う弁制御装置は、位
置決め円板又は同筒を交換することＫより、異なる特性
を有する弁体にも容易に対応する仁とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の弁制御装置が適用される三方流量制
御弁装置の簡略図。 ＪＩｇ２図は、Ｓ弁の開度−流量特性を示す図。 ｓ３図は、本発明の一実施例に従う弁制御装置のブロッ
ク図。 第４図は、本発明の一実施例に従う弁制御装置が備えて
いる位置検出装置及び駆動装置の簡略図。 第６図祉１本発明の一実施例に従う弁制御装置が備えて
いゐ位置決め円板の平面■。 第６図は、本発明の一実施例に従う弁制御装置が備えて
いる位置決め円筒の簡略図。 １６．１＠・・・弁体 ３６・・・制御信号 ３０・・・アップカウンター装置 ３！・−・ダウンカウンタ−装置 ８４．３１１Φ・−判定回路 ３８．４０・・・位置検出装置 ４１．４４・・・駆動装置 ８ｍ・・・位置決め円板 ８４・・・電気光学的検出装置 ＳＯ・・・電動機 特許出願人　株式会社果村製作所 外２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　位置決め部材と電気光学的検出器とを具備し、該位
   置決め部材が、各々光学的特性の異なる２種の部分から
   構成されている複数の列を有し、該電気光学的検出器が
   、該複数の列の各々の該２種の部分を検出する発光素子
   と受光素子とを備えていることを特徴とする位置検出装
   置。 ！Ｌ　　蚊位置決め部材が円板状であり、該複数の列の
   各々が同一円弧上に位置付けられた開口によって構成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の位置検出装置。 ＆　該位置決め部材が円筒状であり、該複数の列の各々
   が同一円周上に位置付けられ九光吸収部材と光反射部材
   とで構成されている特許請求の範囲第１項記載の位置検
   出装置。 表　該位置決め装置が矩形板状であり、該複数の列の各
   々が直線上に位置付けられた開口によって構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の位置検出装置。 翫　デジタル設建値を提供する設定値提供装置と、弁体
   の開閉状態を検出して弁体め開閉状態に対応したデジタ
   ル検出値を提供する検出値提供装置と、上記デジタル設
   定ｕｉと上記デジタル検出値とめ大小関係を判定する判
   定回路と、該判定回路に接続されていて弁体の開閉状態
   を調整する駆動装置とを具備することを特徴とする弁制
   御装置。 ｔｇ設定値提供装置がアナログデジタル変換器を備えて
   いる特許請求の範囲第５項記載の弁制御装置。 １、　該設定値提供装置が、電圧周波数変換器とカウン
   ターとを備えている特許請求の範囲第５項記載の弁制御
   装置。 亀　該検出値提供装置が、弁体を介する流量に直線的に
   対応するデジタル値を提供する部材を備えている特許請
   求の範囲第２項記載の弁制御装置。 甑　該検出値提供装置が位置決め円板と電気光学的検出
   器とを備えておシ、該位置決め円板が複数の列を構成す
   る開口を有し、該複数の列の各々の開口が同−円弧上に
   配置されており、該電気光学的検出装置が咳複数の列の
   それぞれの開口を検出する複数組の発光素子と受光素子
   を備えている特許請求の範囲第５項記載の弁制御装置。 ｔａ　　該検出値提供装置が位置決め円筒と電気光学的
   検出器とを備えており、該位置決め円筒が複数の列を構
   成する開口を有し、ａ＊＊数の列の各々の開口が同一円
   周上に配置されており、該電気光学的検出装置が単一の
   発光素子と該複数の列のそれぞれの開口を検出する複数
   個の受光素子を備えている特許請求の範囲第５項記載の
   弁制御装置。 ＩＬ　　該検出値提供装置が位１決め円板と電気光学的
   検出器とを備えており、各々が同−円弧上に配置された
   光吸収部材と光反射部材とで形成されている複数の列を
   該位置決め円板が備えており、該電気光学的検出器が該
   複数の列の各々の光吸収部材と光反射部材を検出する特
   許請求の範囲第５項記載の弁制御装置。 １１　＃検出値提供装置が位置決め円筒と電気光学的検
   出装置とを備えており、各々が同一円周上に配置され走
   光吸収部材と光反射部材とで形成されている複数の列を
   該位置決め円筒が備えており、該電気光学的検出器が該
   複数の列の光吸収部材と光反射部材とを検出する特許請
   求の範囲第Ｓ項記載の弁制御装置。 ｌλ　それぞれデジタル設定値を提供する意つの設定値
   提供装置と、２つの弁体のそれぞれの開閉状態を検出し
   てその弁体の開閉状態に対応し九デジタル検出値を提供
   する２つの検出値提供装置と、上記３つのデジタル設定
   値と上記８つのデジタル検出値との大小関係をそれぞれ
   判定する鵞つＯ判定回路と、該判定回路Ｋ（−れぞれ接
   続されていて２つの弁体の開閉状態をそれぞれ調整する
   駆動装置とを具備する、三方流量制御弁装置に用いられ
   る特許請求の範囲第移項記載の弁制御装置。 １４　鋏３つの設定値提供装置によって提供されるデジ
   タル値の和が一定である特許請求の範囲第１３項記載の
   弁制御装置。 １！Ｌ　皺鴬つの設定値提供装置の一方がアップカウン
   ター装置を備えており、他方がダウンカウンタ−装置を
   備えている特許請求の範囲第１４項記載の弁制御装置。