JPS59117614A - 定流量ガバナ - 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、ガス圧力の変動に対してガス流量ンはＶ一定
に維持する５例えばガス′器具等に使用するのに適し、
た定流量ガバナに関する。

この種の定流量ガバナの従来の構造のものとしては、１
夕１１えは巣１図に示されるものがある。この定流量ガ
バナ（以下単にガバナと呼ぶ）は、浮動弁ａがオリフィ
スｂの前後の圧カン下面および上面に受けて圧力差が大
きいと上昇しかつ小さいと下降し、てガス流出口ｃ’ｆ
ｚｔ絞ったり拡げＴこりし５、流入圧力が変化１−ても
弁の上下に生じる圧力差ヲ一定にするように流出口Ｃ欠
目動的に調節（、て定流量ケ保っている。そ［２て流量
は、浮動弁ａの圧力検出有効面積と重量によって決めら
れるが、オリフィスｂの流路の大きさをガス流量調節ね
じｄでｆｉｌＪｄ　ｉ！Ｉｉすることにより流量設定さ
れる。

しかし、ながらこのようなガバナには次のような欠点が
ある。

（１）浮動弁の摺動部が２箇所あり、この間隙にごみか
詰って動作不良を起丁。

■　浮動弁の摺動部の間隙が大きいと性能に影響７及ぼ
すので、部品の加工に高精朋が要求されコスト高となる
。

■　大流量を流すとき、丁なわち浮動弁前後の圧力差を
大きくするときは浮動弁の圧力検出有効面積を小さく１
−るか、重量を大きくする必要があるが、この場合前記
■の問題が生じしかも弁体ｙｔ増のため弁体が大きくな
り、ガスくす自体が大きくなる。また流出口が大きくな
るので浮動弁体の摺動ストロークが増大【、て更に前記
問題が生ずる。

（４）ガスのように供給圧力が低く、尚かつ供給圧力の
変動幅が小さい流体ではガバナ特性を維持できるが、水
道水のように供給圧力が萬く、変動幅が大きい流体では
、第２図に示されるように大流量を流すと高圧のとき流
量が著し、り減少して良好なガバナ特性が得られな（・
。

■　取付は方向を水平にすると浮動弁体の１搦゛が作用
せずにガバナの特性を発揮できず、取付は方向が制限さ
れる。

■　流量設定を電気的に遠隔制御できないため、自動制
御システムに便用［、にくい。

本発明は従来のガバナの前述のような種々の問題に鑑み
なされたものであって、その目的とするところは、供給
圧力の変動に対しても安定して設定流量が維持でき、動
作が′４ｒｆｌ実で、取付は方向に制限のない小型で安
価な定流量ガバナ火得ることＫある。

本発明の他の目的は、流Ｉｉｉ′を電気的に遠隔制御で
きる定流量ガバナア得ることにある。

本願の第１番目の発明の定流量ガバナば、入口と通じる
圧力室内には一端が閉じた出ロ管ケ出口から突出させて
該出口管の周囲に通孔ケ貫通成形し、該出口管には該通
孔の開度量調節し、得る弁体７１ｍ合して該通孔の開度
χ大きくてる方向に弾圧し、該圧力室内ケ用撓性薄膜で
二つの室に区切って該可撓性薄膜を該弁体に固定シ５．
該二つの室の５ち反弁体側の’ｆｆｌ’＆入口と連通（
Ｌ−て構成されている。

本願の第２番目の発明による定流量ガバナは、入口と通
じろ圧力室内には一端が閉じた出口管を出口から突出さ
せて該出口管には該通孔の開度火調節し得る弁体を嵌合
して該通孔の開度を大きくする方向に弾圧し、該圧力室
内を可撓性薄膜で二つの室に区切って該ｎ１撓性Ｍ膜欠
該弁体に固定（−１該二つの室の５ち反弁体１−１１の
呈ン入口と連通し７、該入口と他方の室とχ連通する通
路の途中には外部信号により作動する駆動機構により回
転されかつ弁開度が回転角にはｙ比例する回転弁体欠設
けて構成されている。

Ｊｌ下図面２参照して本発明の実施例について説明″１
−る。

第５図ないし第７図において不実施例による定流量ガバ
ナの一実施例が示されている。この実施例のガバナ１は
、取付は板１０ケ介【７て互いに接続されたガバナ機構
部２と駆動機構５と乞有し、ている。

ガバナ機構部２は互いに接続され１こ二つの部分２１お
よび２２からなる本体２０欠有し、一方の部分２１には
圧力室２６と出口２４とが形成され。

他方の部分２２には入口２６と圧力室２６とン連通する
通路２７と、通路２７の途中の後述する回転弁体用の断
面円形の弁室２８とが形成されている。

出口２４には円筒状の出口管６０が圧力室２６に突出さ
せて嵌められ、部分２１に固定されたコネクタ６１によ
り固定保持されている。出口管６０の端部は間軸されて
いて周囲には通孔６２が貫通形成されている。出口管６
０の外４１１１１には通孔６２の開度乞調節する円筒状
の弁体６６が移動可能にＩＲぬられている。弁体６６内
には弁体６６を通孔５２の開度が大きくなる方向に弾圧
（〜得るばね６４が醗設されている。なお弁体５乙には
その内イ則と外４４１＋１とを連通する通孔６５が形成
されている。

圧力室２６内は可撓性薄膜６６が設けられて、圧力室２
６はその薄膜によって二つの部分２５ａと２５ｂとに区
切られている。可撓性薄膜６６の外周部は本体の部分２
１とその部分に固定されるカバー５７との間に挟まれて
固定され、中央部は押え販６８により弁体６６の端部に
固定されている。一方の部分２６ｂｋＬ通孔２９’＆介
して入口２６と連通している。

弁室２８内には円筒状の回転弁体４０が回転用能に挿入
され、弁室開口端に嵌められ１こ環状の軸受部材４１に
よりその中に保持されている。回転弁体４０は第２図お
よび第７図に示されるように約半周にわたって伸びる切
欠４２が形成され、その切欠４２を介して通路２７０よ
流イ１（１と下流側と欠連通するようになっている。回
転弁体４２の土面には多角形断面の穴４６が形成され、
その穴内には軸受部材４１内に回転可能に支持されたコ
ネクタ４４の多角形先端が嵌められている。回転弁体は
、回転により通路２７（２７ａ又は２７ｂ）（Ｉｌｌに
回く切欠４２の有効面積ヲ変化させ、それによって通路
の有効断面積を変化させるようになっている。そしてそ
の有効断面積ば、回転弁体の回転角にはｙ比例する。

駆動機構５は二つの部分５１および５２から成りかつ取
付は板に固定されたケース５０と、ケース５０に回転目
在に取り付けられ一端がコネクタ４４を介して回転弁体
４０に接続された出力軸５６と、出力情の他４に回転軸
が接続された可変抵抗器５４と、ケースに固定された電
動モータ５５と。

モータ５５の出力佃１５６の回転を出力軸５６に伝える
歯車セット５７とを有し−でいる。そしてモータにより
回転弁体４０′？どちらかの方向に必要な角度だけ選択
的に回転【−て通路の有効断面積ン調所１し、流路２７
内を流れる流体の流量を調節するようになっている。

駆動機構５のモータ５５および可変抵抗器５４は第８図
に示されるような原理構成′ｆ？−有１−る制御回路に
接続されて制御される。

次に本実施例のガバナの動作について説明する。

第８図の制御回路において、流量設定部からの入力をｅ
ｌ、可変抵抗器からの入力Ｆｌｌ’　ｅ２．出力をｅ３
と１−ると、ｅｌとｅ２の差を演算してｅ＝　（ｉ　十
ｋ　）　（ｅ２　　ｅｌ）により決まる出力でモータは
駆動される。

この出力ｅ３＆ｊ−１ｅ２　）　ｅｌのとき正でモータ
５５は例えば右回転【１、ｅ２　（ｅｌのとき負でモー
タ５５は例えば左回転し、モータの回転方向を出力ｅ３
の正負により制御する。そしてモータ５５が回転すると
歯車セット５７および出力軸５５を介して可変抵抗器５
４が回転されるためｅ２が変化り、　ｅ、＝ｅ２となっ
たところでｅ３−０となってモータの回転は停止する。

したがって出力軸５６ＶＣ接続された回転弁体４０およ
び可変抵抗器５４の回転角と回転弁体４０の切欠４２の
開度とが予め一定の比例関係にあれば設定入力ｅ１を任
意に決定づ−ることにより回転弁体４０を通し、て流れ
る流体の流量を電気的に設定できることになる。

以下それについて詳細に説明する。

今入口２６より流入する流体は、通孔２７を介して圧力
室２６の一方すなわち高圧室２５ｂ内に入って可撓性薄
膜すなわちベロフラム５６ＶＣ作用り１、ベロフラム６
６および弁体６６に左方（第６図において）に押圧する
。一方通路２７、回転弁体４０を通して圧力室の他方す
なわち低圧室２６ａに流入Ｌ−、出ロ管６００通孔５１
を介して出口から外部に流出する。そしてベロフラム６
６と弁体６６とは、高圧室の圧力と、低圧室の圧力およ
びばね６４の力とが釣合った所で止まり、低圧室２３ａ
から出口に流出する流量が設定される。

このときの流量Ｑは、回転弁体の開口（開度）面積をＳ
、高圧室２６ｂと低圧室２６ａとの圧力差ンΔｐとする
と、 ＱヴＳ−ｐ下　・・・・・・・・・・・・・・・ｆｉｌ
またベロフラム両側間の圧力差は、ベロフラムの有効受
圧面積をＡ、ばね６４の荷ＮンＦｓとすると、Δｐ　ｏ
ｃ　Ｆｓ／Ａ　　　・・・・・・・・・・・・・・・（
２）＋１１式、（２）式より （３）式において、Ａはベロフラムにより決定される一
定値でＦｓは、セット荷重Ｙ　Ｆｏ　＊セット位置から
の移動距離アＸ、ばね定数をｋとすると。

Ｆｓ　＝　Ｆｏ　十ｘｋ・・・・・・・・・・・・・・
・（４）で表わされる。

ところがガバナが動作するのはＦｓ　＝　Ｆｏであるか
ら、＋３１式においてガバナが動作する時点での流量Ｑ
は、 となる。ところが、Ａ　、　Ｆｏは一定であるからＱヴ
Ｓ　　・・・・・・・・・・・・・・・（６１となる。

このことは、流量Ｑは回転弁体４０の開度面積に比例す
ること示しており、このＳ’２変えればＱは任意に変化
できることになる。

なお（３）式、（４）式から供給圧力が増加してＦＳ　
””　Ｆｏ　＋　ｘｋ　となると、ｘｋによる荷重の増
加分だけ流量Ｑも増加してＱ’＝Ｑ＋ΔＱとなる。この
原理ケ利用して第２図に示されるような扁圧での流量の
減少を補うようにばね定数乞設定し５て良好な特性が得
られる。したがって、流量火任意に設定できると同時に
、供給圧力の変動に対してそれ欠一定に維持するように
動作する。

一方間転弁体４０の形状を第４図および第７図に示され
るようにしているため、回転弁体４０の開度面積５（Ｓ
ｌ、Ｓ２．Ｓ３・・・・・・）と、回転角θ（θ□。

θ２．θ３・・・・・・、開度がちょうど零となった位
置からの回転角）との間には第９図に示されるようには
ｇ比例関係が成立する。また開度面積Ｓと流量Ｑとは（
６）式のように比例関係にあるから、流量Ｑと回転角θ
との間にも第１０図に′示されるようにはｙ比例関係が
成立する。

まＴこ、圧力の変動に対して設定流量を保持できるので
流ｔＱと供給圧力ｐおよび回転弁体の回転角θとの関係
は第１１図に示されるようになっている。

仄に回転弁体４０とｐ■変低抵抗器５４０回転軸出力軸
５６によって同時に同速で回転されるので、ｏｉ変低抵
抗器回転軸の回転角の変化と抵抗値の変化が比例関係に
あれば抵抗比率Ｂと回転弁体の回転角とは第１２図に示
されるようにはｙ比例関係にある。なお抵抗比率Ｂ（％
）は第８図の端子１し、たがって流量Ｑは、供給圧力ｐ
が一定値以上のとき、第１６図および第１４図に示され
るように、比例関係が成立し、制御回路により流ｔＱＹ
電気電気熱段階に設定し制岬できるとともに供給圧力が
変動しても設定流量を維持できる。

第１番目の発明は次のような効果を奏することができる
。

（イ）　高圧室と低圧室との間に間隙がないので、ごみ
などの異物が詰らず動作が確実となる。

（口１　高圧室と低圧室の間に間隙がないので、従来の
浮動弁のように性能への影響が無く、高い加工精度を要
求されない。

（ハ）大流量ケ流丁ために流出口火大きくしても、ベロ
フラムは長ストロークの作動が容易である。

−１：Ｔこベロフラムは径が小さくても長ストロークが
司能である。

に）大流量、高圧力で使用″１−るときに、ばね定数７
大きくすることにより、第２図のようにガバナ特性が損
われるのを防止できる。

（ホ））　ばね荷重によりガバナ特性が設定されており
、浮動弁のように弁重量ではないので、取付は方向に制
限がなく使い易い、 また第２番目の発明は、前記第１番目の発明の効果の外
に以下の効果乞奏し得る。

（へ）回転弁体の回転角と流量とがはｇ比例するので比
例制御が可能である。

（ト）回転弁体の回転角を電動モータにより電気的に制
御できるので、流量乞電気的に無段階に制御できる。

チ）　供給圧力が変動しても設定流量を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定流量ガバナの断面図、第２囚は圧力差
の増加に伴なう流量の減少を示す図、第６図は本発明に
よる定流量ガバナの一実施例の平面図、第４図は第６図
の線ＩＶ−ＩＶＫ沿って見た図で一部を断面で示１−図
、第５図は第６図の線■−Ｖ　Ｋ　Ｇつて見た図で一部
を断面で示す図、第６図は第４図の線Ｖｌ−Ｖ１．に沿
った断面図、第７図は回転弁体の拡大斜視図、第８図は
定流量ガバナ用制御回路の原理図、第９図は回転弁体と
回転角との関係を示す図、第１０図は回転弁体の回転角
とガバナの流量の関係ン示す図、第１１図は供給圧力と
流量との関係を示す図、第１２図は回転弁体の回転角と
ｎ１変抵抗器の抵抗比率の関係を示す図。 第１５図は抵抗比率と流量との関係を示す図、第１４図
は供給圧力と流量との関係ヶ抵抗比率について示す図で
ある。 １：定流量ガバナ ２：ガバナ機構部 ２０：本　　体　　２６：圧力室 ２６：入　　口　　２７：通　　路 ろ０：出　口管　　６６：弁　　体 ６５：通　　　孔　　　６６：可撓性薄膜４０：回転弁
体　　４２：切　　欠 ５：駆動機構 ５０：ケース　５６：出力軸 ５４：可変抵抗器　　　５５：モ　−　タ５７：歯車セ
ット 特許出願人　　シーケーデイコントロールズ株式会社井
１圧（Ｋ９ 第７図 Ｐ７　　Ｐ２　　Ｐ３　　Ｐ４ 伝藝（ダｉカ　（にｇ４６々メ〕 事３１ブＬ）Ｌ牟１５−ノ θ１　　θ２　　θ３ 回車云内（庚） 第７４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　入口側圧力と出口側圧力との圧力差により弁体ン
   移動させて出口側から流出する流体を絞り、それによっ
   て出口（ｉｌｌからはｇ一定の流量を送り出す定１！ｊ
   ｌｉ、量ガバナにおいて、入口と通じる圧力室内には一
   端が閉じた出口管を出口から突出させて該出口管の周囲
   に通孔乞貫通形成し、、該出口管には該通孔の開度ケ調
   節し得る弁体火嵌合１て該通孔の開度ケ大きくする方間
   に弾圧１２、該圧力室内ン可撓性薄膜で二つの室に区切
   って該可撓性薄膜ン該弁体に固定し、該二つの室の５ち
   反弁体側の室を入口と連通したこと７特徴とした定流量
   ガバナ。 ２、該可撓性薄膜がベロフラム又はダイヤフラムである
   特許請求の範囲１に記載の定流量ガバナ。 ３、入口１１１１圧力と出口（ｔｉｎ圧力との圧力差に
   より弁体火移動させて出口（ｌＩｌｌから流出する流体
   ７絞り。 それによって出口１１１１からはｇ一定の流量を送り出
   す定流量ガバナにおいて、入口と通じる圧力室内には一
   端が閉じ１こ出口管乞出口から突出させて該出口管の周
   囲に通孔を貫辿、形成シフ、該出口管には該通孔の開度
   ７調節し得る弁体を嵌合して該通孔の開度を大きくする
   方間に弾圧１〜．該圧力室内乞町撓性薄膜で二つの室に
   区切って該可撓性薄膜ケ該弁体に固定【−５該二つの室
   のうち反弁体側の一方の呈欠入口と連通し１、該入口と
   他方の室と欠連通する通路の途中には外部信号により作
   １ｉＬｊＪｆる駆動機構により回転される回転弁体を設
   けたことケ特徴とまた定流量ガバナ。 ４、該駆動機構が電動モータおよび該電動モータと該回
   転弁体と７接続する歯止セントケ有１−る特許請求の範
   囲５に記載の定流量ガバナ。 ５、該電動モータが該回転弁体に接続され１こ町変抵抗
   器乞介し２て制徂１されろ特許請求の範囲４に記載の定
   流量ガバナ。 ６、該回転弁体の弁開度が回転角に比例１−ること欠特
   徴とし１こ特許請求の範囲ろ、４又は５に記載の定流量
   ガバナ。