JPS59231416A - 流量制御装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、′醒気信号Ｑ′こ応じて流体の流量を制御す
る比例制御弁ケ有するとともＶＣ１流路ｅて流量センサ
を有し、その流量信号と、所望の設定信号の脂差信号Ｖ
こ応じて比例＋１ｆｌＪ御弁をコントロールする方式の
流量制御装置ａｖ’Ｃ関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種流量市ｊｌ　仰装置を第１図（・こ示す。

第１図１こおいて、１は弁装置、２は弁装置１を駆動す
る。駆動−ｉ直、３は弁装置′４１の出１」側に直列接
続された流ｍｌ−セセンサ４は制御回路である。

弁装置１は、流体人口５と流体出口６、流体人１］５と
流体１−■」６間の隔壁Ｖこ形成された通ロア、及び弁
体８、弁体８を閉弁方向に付勢する・くネ９を有する。

駆動装置２は、弁体８と共動するプランジャ１０、グラ
ンジャ１０の両端を支持する軸受１１、プランジャ１０
の外周に設けたコイル１２、及びヨーク１３から構成さ
れ、コイル１２に連成することにより、プランジャ１Ｑ
に酸磁力Ｆｍが作用し、弁体８を押下げ−Ｃ開弁する。

流量センサ３は、流体出口６に連通ずる管状のハウジン
グ１４と、ノ・ウジフグ１４内に収容され、流体の流通
により回転する翼車１６と、翼車１５の縁部に設けた永
久磁石１６と、永久磁石１６に対向して設けられ、パル
ス状の磁束変化を検知するホール素子１７とを有する。

制御卸回路４はホール素子１７の出力をノくルス信号Ｖ
こ変換する検出回路１８と、パルス信号の発生に比ρり
した酸比信号を増幅して出力する積分回路１９と、所望
の設定信号と積分回路１９の信号を比較し、かつ偏差信
号を出力する比較器２０と、この偏差信号によってコイ
ル１２に給電する駆動回路２１を有する。

以−Ｆの構成において設定信号が供給されると、比較器
２０は、積分器１９と設定信号の偏差信号を駆動回路２
１に出力し、コイル１２へ給電がなされる。コイル１２
に連成するとプランジャ１０は−Ｆ方の電磁力Ｆｍを受
け、バネ９に抗して開弁し、流体は流体出口６、回転翼
１５をへて流出する。流体が通過すると回転翼１５は回
転し、永久磁石１６によるパルス状の磁束の変化をホー
ル素子１７で検出し、検出回路１８からパルス信号を出
力させる。このパルス信号は、流−；けセンサ３を通過
する流体の流量して比例している。したがって、設定信
号により設定された流量となるよう常に流はセンサ３に
よって流量が監視され、弁開度がコントｏ−ルされる。

丑だ設定信号を可変ずれば、その信号に比例して高精度
に流量の制御ができるものである。

しかしながら、この従来例では、弁装置１と直列に接続
される通路に流量センサ３が設けられているため、低流
は域では翼車１５を通過する流体の流速が遅く、翼車１
５が回転せず流量を検出できない。つまり第２図に示す
ように、流ｍＱ１で翼車１５の回転が始まり、Ｑ２で停
止してしまうため、広範囲の流量制御が不可能であり、
比較的大流量用に限定される。寸たＱｌで急激に回転が
始丑るため、自動制御系のおくれ要素から流量のハンチ
ングが発生しやすい。

さらに、翼車１６を通過する流体の流速分布が不均一の
場合、スムーズな回転が行なわれず、流■検出特性のリ
ニャリティが悪化し、検出精度すなわち流量制御精度が
悪くなる。

発明の目的 本発明は、このような従来の問題点を除去するためにな
されたもので、低流量域においても流量検出を１■能に
し、流量制御範囲を拡大するとともに、制御精度の向上
を図ることを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するため本発明による流量制御装置は、
流体人口と流体出口との間に設けた弁座と、その弁座に
対向して設けた弁体と、前記弁座に対して弁体を変位さ
せる流体通路面積を調整する駆動装置と、前記弁座の周
壁内に設けられ、通過する流体の流量を一気信号に変換
する回転式流：Ｄ、センナと、１ｊ０記成気信号と所望
の設定信号を比較し、その偏差信号により前記駆動部を
制御する一気回路とから構成したものである。

この構成により、低流量制御域、すなわち、弁座と弁体
とで形成される流体通路面積が小さい場合においても弁
座の全周から流体が、略均−の流速分布で整流されて流
出し、前記流体通路ＱノＩｋＬＷもしくは、直前に設け
られた翼車式流量センサの　　′内側周面にそって通過
する。ここで翼車式流量センサの場合翼車の外周部を流
体が通過するほど回転力が大きくなる。つまり流量セン
サの内側周面を通過する流体は、流量センサの翼車の外
周物を通過する流体は、流量センサの翼車の外周部を通
過することとなり、低流量域における回転数も検出でき
る。したがって低流量域から大流量域までの流量制御卸
が可能となり、また、回転数を大きくできるため、流量
検出精度が向上し、流量制御精度の向上を図ることがで
きる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第３図及び第４図にもとづいて
説明する。

第３図、第４図において、２３は流体人口５と流体出口
６の間に設けた弁座であり、その弁座２３の周壁２４に
は、翼車式流量センサ３ａが止め輪２５Ｖこよって外周
からの洩れなきよう固定されている。

流量センサ３ａは、上流側に流体の通過によって旋回流
を生じる固定翼車２６と、その旋回流中に設けられ、樹
脂等の比重の小さい材料の外周に磁１１体層２７を形成
し、さらに耐ＩＪｆ８耗性を有する樹脂膜２８を設けた
球体２９と、球体２９を回動自在に保持するホルダー３
０と永久磁石３１と、永久磁石３１によって生じる所定
の磁界に球体２９の磁性体層２７が近接した時の磁界の
変化をパルス信号として検出する磁気抵抗素子からなる
検出素Ｊ”−３２から構成されている。３３は永久磁石
３１と検出索子３２のモールド材である。

弁体８と共動するプランジャ１０の上部には、バネ受３
４が設けられ、その上部ＶＣは弁体８を閉弁方向Ｖこ付
勢するバネ９ａか調節子３５によって調節可能ｅこ設け
られている。３６はキャップ、３７は連通孔である。な
お図示していないが、駆動装置２の各部材は、シール部
材によって大気と遮断されている。

他は、第１図従来ビリと同じであり、同一記号を付して
説明を省略する。

以上の構成において、設定信号が供給されると比較器２
０は積分器１９と設定信号の偏差信号を駆動回路２１Ｖ
Ｃ出力し、コイル１２へ偏差信号に応じた通祇最が供給
される。コイル１２へ通’ｉｌｆ、されると、プランジ
ャ１０は、上方゛の坂磁力Ｆｍを受け、バネ９ａに接し
て開弁じ、流体は流量センサ３ａをへて流体出口６側へ
流出する。この時弁体８と弁座２３によって形成される
流体通路を通過した流体は第４図矢印に示したように流
量センサ３ａの内壁面３８側の全周を流体の流＠に応じ
た流速で通過する。すなわち弁体８と弁座２３によって
形成される流体通路によって整流されて流星センサ３ａ
の固定翼車２６へ至る。

流量センサ３ａの内壁面３８１１４！ｌを通過する流体
は流Ｍｋセセン３ａ内に設けた固定翼車２６の外周側を
通過し、効率よく旋回流を発生し、その旋回流中に設け
られた球体２９はホルダー３０によって規制され、流量
センサ３ａ内金径方向に回転する。

永久磁石３１によって生じる所定の磁界に球体２９の磁
性体層２７が近接すると、磁束が変化し、その変化は磁
気抵抗素子からなる検出素子３２によりパルス信号とし
て検出される。このパルス信号、すなわち球体２９０回
転数は、流計センサ３ａ内を通過する流星に比例する。

検出回路１８によって検出された流量信号Ｉ′ｉ、積分
回路１９をへて比較器２０へと送られ、比較器２ｏで設
定信号と比較され、その偏差に応じてコイル１２への通
ｆ４Ｌｍが制御される。つまり流量センサ３ａによって
常時流体流量を検出し、設定信号に等しくなるよう流体
流量のフィルドパック系が構成されており、流体流星を
高精度に制御することができ、また設定信号を変化させ
れば、その信号に比レリして流量をコントロールできる
。

本実施例では、弁座２３の周壁２４内にｂ′α車式の流
はセンサ３ａを設けたため、低流量制呻域でのｉｌｊ！
ｌ　＃も＋ｊｆ　ｆ７昌となる。つまり低流計時は弁体
８と弁座２３で形成される流体通路は小さくなり、流ｊ
Ｉｉ′七ンサセン内の固定翼車２６の外周部を流体が通
過する。したがって固定翼車２６による回転力が大とな
り、効率よく旋回流が得られ球体２９を回転することが
でき、小流量から大流量までの流量制御ができる。これ
ＶＣより、流量のハンチングを発生しにくくできる。

また、弁体８と弁座２３による流体通路を通過する流体
は、流体通路の全周よりその流量に対応した略均−の流
速分布で流れるため、球体２９の回転がスムーズであり
、流量検出特性のリニャリティが良くなり、また単位流
量当りの球体２９の回転数を大きくできるため、より高
精度な流量制御が可能になる。

第５図は本実施例による流量と球体２９の回転数の関係
を示したものであり、小流量から大流量までの流量検出
が可能であることを示している。

さらに本実施例では、流量センサ３ごとして固定翼車２
６によって旋回流を生じさせ、球体２９を回転さぜる球
周回型としたため、ｉｌ？Ｉ＋受が不要であり、流体中
の異物による軸受部の劣化がなく耐久性を有する。つま
り信頼性が高いという効果を有する。

発明の効果 以上詳述したように本発明は、流体入口と流体出口の間
に設けた弁座と、その弁座に対向して設けた弁体と、１
）ＩＪ記弁座に対して弁体を変化させて流体通路面積を
調整する駆動装置と、［）４記弁座の周壁内Ｖ（二設け
た翼車式の流量センサと、その流量センサの信号と設定
信号の偏差信号によって前記駆動部を’＋ｆｊ！Ｉ呻す
る判御回路とから流量制御装置を４７４成したものであ
り、弁座の周壁内に翼車式流星セン−リーを設けたため
、弁ＩＩと弁体によって流体が整流され、流はセンサ内
に設けた翼車の外周部を通過することとなり、大きな回
転力が効率的に得られる。したがって感度流ｉ−゛を低
くてき、流量の・・ンブーングが発生しにくくなるとと
もに、流量制御範囲を拡大することができる。また単位
流１ｄ当りの回転数が大きくできるとともに、整流され
るため、弁体と弁座によって形成される流体通路を＋１
．１１１過する流体は流体通路の全周よりその流量に対
応した略均−の流速分布となって流量センサへ流入し、
回転がスムーズに行なわれる。したがって流量検出精度
が向−１ニし、より高精度な流星制御が可能となる。

さらにより効率的に固転力を得ることができるため、流
ｍセンサを小型化でき、流量制御装置全体の小型化が”
Ｊ　ｔｆ’ｆＪｌとなる。などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量制御装置における構造図、第２図は
同流−社センサの流量検出特性図、第３図は本発明の一
実施例を示す流量制御装置の構造図、第４図は同流量セ
ンサを示す要部拡大断面図、第５図は同流量センサの流
量検出特性図である。 ２・・・・・ｊ駆動装置、３ａ・・・・・流量センサ、
４・・・・・ｔｆｉｌＪ呻回路、５・・・・・・流体入
口、６・・・・・・流体出口、８・・・・・・弁体、２
３・・・・・弁座、２４・・・・・周壁、２６・・・・
・・固定翼車、２９・・・・・球体、３２・・・・・・
検出素子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ＠２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体人口と流体用１」との間に設けた弁座と、そ
   の弁座に対向して設けた弁体と、前記弁座に対して弁体
   を変位させ流体通路面積を調整する駆動装Ｅθと、前記
   弁座の周壁内に設けられ、通過する流体の流はを電気信
   号に変換する免車式流喰センサと、＋ｊｒＪ記戚気４４
   号と所望の設定信号を比較し、その偏差信号（ｆこより
   ＋ｉｉＪ記駆動装置を制御する制御回路を設けた流量副
   脚装置。
2. （２）流１４１センザば、流体の通過によって旋回流を
   発生する固定翼車と、前記旋回流中を・で設けられて回
   転する球体と、その回転数を検出する検出素子を有する
   球周回型とした特許請求の範囲第１項記載の流量制＠１
   １装置。