JPS6057079A - 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、例えばガス燃焼器具等に装備され、湯温、室
温等の負荷信号に応じて力゛ス流量を連続的に制御４１
シ、燃焼負荷の温度等をコントロールする比例制御弁を
用いた流量制御装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種の流量制御装置を第１図に示す。

磁性体としての永久磁石１を備えた弁体２と、永久磁石
１と近接する位！に配設された固定鉄心３を有し、その
永久磁石１とは反発する方向の磁力を発生する電磁コイ
／Ｌ’４と、−次側の流体入口部５における流体圧を受
けて弁体２を閉弁方向に付勢するダイヤフラム６とを備
え、電磁コイ／Ｌ／４に印加する電流１の制御によシミ
磁反発力を制御して弁体２を自由に上下動すると共に、
弁体２に弾性体としてのダイヤフラム６を介して作用す
る流体圧と電磁反発力とのバランスによシ弁体２の二次
側の流体出口部７の流体圧Ｆ’２に比例的に制御するよ
うに構成されている。

かかる構成の流量制御装置において、通電しない時に弁
体２は永久磁石１が固定鉄心３に吸着する力によシ弁体
２に装着した弁ゴム８が弁座９に押し付けられて閉弁し
、流体の流通を遮断するわけである。したがって流量制
御システムにおいて閉止用の電磁弁（図示せず〕を削除
でき、コンパクト、低コスト化を実現できる。

しかしながら、この構成では略球状の弁体２は、弁ゴム
８を介して弁座９側へ押圧されて閉止がなされ、また閉
止力を大きくする必要があるため、弁体２と弁座９の嵌
着及び、長期使用による粘着が発生し、開弁初期もしく
は低流量制御域での制御特性が悪いという問題点を有し
ている。第２図は従来の流量制御装置の制御特性を示し
たものであシ、コイル電流１ｍで最大流量Ｑｍとなるよ
うに設計されている。ここで、前記弁体２と弁座９の嵌
着もしくは粘着が発生すると、閉弁力が所定値より大と
なシ、所定の開弁電流ｉｒを印加しても開弁せず、不特
定の電流１ａで急激に開弁し、所望の流量を得ることが
できなくなる。このことは、ガスバーナ（図示せず）の
緩点火を行なう場合爆発着火につながる。また低流量制
御域での使用に不安があるため、制御範囲を狭くして使
用しなければならない。

特にストーブ等の暖房器具の場合夏場は使用されずに放
置されるため、前記弁体２と弁座９の粘着が発生しやす
く、開弁不能になる場合もあった。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点に鑑み、弁体と弁座の嵌着も
しくは長期使用、放置による粘着を解消する構成とし、
開弁初期あるいは長期使用、放置時においても安定して
低流量域から大流量域まで制御可能とし、かつ充分な弁
閉止力が得られる流量制御装置を提供することを目的と
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、その弁体を閉弁方向に付勢する閉
止バネを有し、前記弁座と弁体の当接部に弾性体を設け
てなる流量制御部と、前記弁体を変位させ、流量を制御
する力を発生する電磁駆動部とから構成される比例制御
弁と、［）１Ｊ記駆動部を直流信号に脈動信号（ディザ
）を重畳させた信号によシ駆動し、且つ前記脈動信号の
振幅を前記駆動部への通電開始から開弁に至るまでの所
定時間内において流量制御時よシも大きい値で制御する
制御回路を設けて構成したものである。

この構成により、開弁初期、すなわち駆動部への通電開
始から開弁に至るまでの所定時間内では電磁力の増加と
ともに、大きな振幅の脈動信号が電磁駆動部に供給され
、前記駆動部は一種のパイプレーダーとして作用し、そ
の電磁力は弁体に伝達される。したがって弁座と弁体の
嵌着もしくは粘着が発生しても効可的に解消され、低流
量域での制御特性が良好となる。流量制御域となると脈
動信号は摩擦抵抗を解消する程度の振幅となシ、低流量
から大流量まで安定した流量制御を行なうことができる
。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を図面とともに説明する第３図は
本発明による流量制御装置を示し、流量制御部１０と′
１Ｅ磁駆動駆動１から（１°４成される比例制御弁１２
と電磁駆動部１１を制御する制御回路１３、湯温等の負
荷の検出信号と設定信号を比較し、その偏差信号を制御
回路１３に与える比較器１４とから構成されている。

流量制御部１０は流体入口１５、流体出口１６の間に設
けた弾性体の弁座１７、弁座１７に対向して設けた弁体
１８と弁体１８を閉弁方向に（１Ｊ勢する閉止バネ１９
を有し、弁体１８の上部には流体人口１５側の圧力を受
けて作動するダイヤフラム２０が膜板２１を介してピン
２２によって気密に装着されている。

第４図は弁座１７の要部拡大断面図であシ、弾性体製で
ありシートリング状に別体で形成し、ロックリング２３
によって弁ボデイ２４内へ気密に固定されている。なお
弁ボディ２４には段部２５を形成し、ロックリング２３
の圧入時、必要以上に弁座１７が変形しないようにして
いる。

２６はベースキャップであシ、パ・ｙキン２７を介して
弁ボディ２４へ気密に装着されている。

２８はダイヤフラム２０の背圧室２０ａを形成するとと
もにダイヤフラム２０の外周ビードを圧接し気密に保持
するダイヤフラムプラケットである。

電磁駆動部１１は、コイ／Ｌ’２９とヨーク３０と継鉄
板３１と、コイ／ｖ２９の中心部に貫通した摺動パイプ
３２と、摺動パイプ３２内を上下動可能に設ケたプラン
ジャ３３及び１ランジヤ３３とピン２２の間に設けた非
磁性体からなるスペーサ３４を有する。プランジャ３３
及びスペーサ３４には連通孔３５を設けている。ダイヤ
フラムプラケット２８と摺動パイプ３２の間にはシール
材３６を設け、また摺動ノ（イブ３２の上部には、弁振
動を防止するためのダン／く一作用をはだすベント３７
を設けたキヤ・ｙプ３８が圧入固着されておりダイヤフ
ラム２０の背圧室２０ａはベント３７のみにより大気と
連通している。３９は閉止／くネ１９よシも弱いプラン
ジャ３１の固定／くネである。

制御回路１３は第５図に示すように湯温、室温等の負荷
信号と設定信号を比較し、その偏差信号を出力する比較
器１４の出力信号を増幅して駆動電流としてコイル２９
に供給する駆動回路と、コイル２９に供給される電流全
検出する電流検出回路と、その電流値のレベ７ｖｉ判定
する判ｙ３１１１川ｆｌ各と、判別回路の信号に応じて
大きい振幅、もしくは／ｈさい振幅の脈動信号を駆動回
路からの直流信号に重畳させる脈動信号発生回路及び判
別回路の信号に応じて駆動回路からコイル２９への供給
信号を一定時間遅延させる遅延回路から構成されている
。

ここで駆動回路からの出力電流が通電開始から開弁、す
なわち弁体１８が弁座１７よシ離反し流体が流体出口１
６へ流出するまでの所定範囲内では遅延回路が動作して
駆動回路からの信号は遅延されてコイＪＶ２９へ供給さ
れると同時に脈動信号発生回路は大きい振幅の脈動信号
を発生し、また開弁後、すなわち流量制御範囲では遅延
回路は動作せず、脈動信号発生回路はプランジャ３３と
摺動パイ１３２間の厚擦を解消する程度の比較的小さな
振幅の脈動信号を発生するよう構成されている。

以上の構成において通電されていない場合は第３図に示
すように弁体１８は閉止バネ１９の作用によシ充分な閉
止力で弾性体製の弁座１７に押しつけられ流体の閉止が
なされている。

通″屯されると設定信号と湯温等の負荷の検出信号が比
較器１４で比較され、そのＩＩＲ’＋差信号に応じて制
御回路１３を介してコイル２９へ通電され、プランジャ
３３は閉止バネ１９の閉止力に抗する方向の力を受ける
。第６図は比例制御弁１２０制御特性を示し、横軸はコ
イル電流、縦軸は流体出口１６側への流出流量を示す。

コイル２９への通電を開始すると、その通電量に応じた
電磁力がスペーサ３４を介して弁体１８に作用し、閉止
バネ１９による閉止力に前記電磁ツＪが打勝つまで弁体
１８は下方に父位存ず、流体は流体出口１６側へは流出
しない。そしてさらに通電量を増加すると閉止バネ１９
の閉止力に抗して開弁し、流体（は流体出口１６側へ流
出する。ここで弁体１８とダイヤフラム２０の有効受圧
面積は等しくしているため、弁体１８の有効受圧面積に
作用する流体出口１６側の圧力による上向きの力と′電
磁力がバランスする点で弁開成がきまり、’ＩＩＪ：磁
力つまりコイル電流を制御することにより流体出口１６
側の圧力（流量）を制御でき、また流体人口１５側の圧
力が変化しても流体出口１６側の圧力を一定に保つ周知
のガバナ作用を有する。

コイル電流０〜１ａつま９通電開始から開弁に至るまで
の範囲を閉弁域とし、閉弁から最大流ｉＪｋＱｍとなる
コイル電流ｉｍまでを特徴とする特許第５図に示す駆動
回路の電流値は電流検出回路によ・って検出され、閉弁
域である場合、判別回路によって遅延回路が動作し、駆
動回路の直流信号は遅延され、所定の速度でコイ／ｌ’
２９へ供給されると同時に脈動信号発生回路は第７図Ｗ
ａに示すように比較的大きな振幅の脈動信号を発生し、
前記直流信号に重畳されコイル２９に供給される。ここ
でこの種の弾性体を介して閉弁する構造では、閉止の信
頼性を向上させるため、閉止バネ１９の閉弁力を大きく
しなければならない。この値は弁座１７と弁体１８が線
接触とすると、２　、５　ｆ／。

程度であシ弁座径がφ３ｏとすると２３６（Ｓ’）必要
である。したがって弁体１８が弾性体の弁座１７にくい
込んで嵌着が発生したシ、長期使用もしくは長期放置に
ょシ粘ｊ＝が発生し従来例で述べたような問題点が発生
するが本実施例では、閉弁域に所定時間大きな振幅の脈
動信号を供給するため、弁座１７と弁体１８の尚接面に
おいてバイブレータ作用を生じ効率よく嵌着、粘着を解
消できる。

したがって前記脈動信号の振幅、周波数は嵌着、粘着を
解消できる最適な値を選定する必要がある。

閉弁域をこえ制御域に入ると電流検出回路及び判別回路
によって遅延回路は動作を停止し、同時に脈動信号発生
回路は第７図Ｗａに示すように摺動パイプ３２と１ラン
ジヤ３３の摺動摩擦を解消する程度の小さな振幅の脈動
信号を発生し、駆動回路の直流信号に重畳されてコイ／
ｌ／２９に供給され、摺動摩擦の影響を受けない良好な
流量制御特性を得ることができる。

以上詳述したように本実施例によれば、（１）閉弁域で
は大きい振幅の脈動信号を供給し、制御域では摺動パイ
プ３２と１ランシヤ３３との摺動摩擦を解消する程度の
小さい振幅の脈動信号をコイル２９に供給するためパイ
プレーク作用によって嵌着、長期使用及び放置による粘
５ｆｔ等による開弁時の制御特性の悪化もしくは動作不
能を解消でき、低流量から大流量まで制御可能であシか
つ充分な閉弁力が得られる。

（−流量制御部を圧力制御型、すなわちガバナで構成し
たため、ガバナ、閉止弁、比例制御弁の３つの機能を集
約でき流量制御装置全体のコンパクト化、低コスト化を
実現する。また圧力制御型のため弁座１７と弁体１８の
当接部が摩耗しても流体呂ロ１６側の圧力、すなわち流
量は変化しない。

（３）制御回路１３に遅延回路を設け、閉弁域ではコイ
ル２９への供給速度を遅延する遅延回路を設けたため、
閉弁域の時間を長くとれ、確実に嵌着、粘着を解消でき
る。まだ制御域では遅延回路は動作しないため制御応答
速度が高い。

（４摺動パイプ３２とダイヤフラムブラケット２日の間
にシー）ｖ拐３６を設け、背圧室２０ａを密閉化しベン
ト３７のみによシ大気と連通可能としたため、ベント３
７で空気の粘性抵抗によるダンパー作用が生じ、弁振動
の発生を防ぐことができる。ここでベント３７の径は振
動系における粘性抵抗に応じた最適な径を選定し、丑だ
ダンパーブラケット２８の背圧室２０ａは、可能なかぎ
シ小容積としている。

またダンパーブラケット２８を弁ボデイ２４内に保持し
、継鉄板３１によってダイヤフラム２゜とシー／Ｌ／利
３６を圧縮しシールするため、流量制御部１０をコンパ
クトｉ／ｉ：構成できる。

などの効果が得られる。

発明の効果 以上のごとく本発明の流量制御装置は弁座とその弁座に
対向して設けた弁体と前記弁体を閉弁方向に付勢する閉
止バネを有し、前記弁体の当接部に弾性体を設けた流量
制御部と前記弁体を変位させ流量を制御する力を発生す
る電磁駆動部とから構成される比例制御弁と、前記電磁
駆動部を直流信号に脈動信号を重畳させた信号によシ駆
動するとともに、前記脈動信号の振幅を前記電磁駆動部
への通電開始から開弁に至る壕での所定時間内において
流量制御時よシも大きい値で制御する制御回路ｆ：設け
たものであシ、閉弁力の増加による弁体の嵌着、長期使
用もしくは長期放置による粘着を開弁直前の所定時間、
流量制御時よシも大きな振幅の脈動信号を与えることに
よりパイプレーク作用を生じさせて解消し開弁初期ある
いは長期使用、長期放置時においても安定して低流量域
から大流量域まで制御が可能となυ、かつ充分な閉弁力
を与えることができるため安全信頼性が向」ニする。こ
のことは特にストーブ等冬場のみ使用し、その他は比較
的高温となる場所に放置される器具の流量制御装置とし
て好適である。

また充分な閉弁力が得られるため通常の電磁弁の機能を
有し、閉止電磁弁を兼ねることができ、装置の小型コン
パクト化を実現する。

さらに開弁前に嵌着、粘着等の外乱を解消した後に流量
制御に移行するため、最良の状態で開弁が始まシ、低流
量制御域での精度が向上し、最小絞シ流量を小さくでき
る。つまシ最小絞シ比（Ｔ・Ｄ−Ｒ）を大きくとれる。

などの特有の効果が得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量制御装置の断面構造図、第２図は同
装置の流量制御特性図、第３図は本発明の一実施例を示
す流気゛制御装置の構成図、第４図は同装置における弁
座の要部拡大断、面図、第５図は同制御回路のブロック
図、第６図は同装置における流量制御特性図、第７図は
同脈動信号発生回路の高力波形図である。 １０・・・・・・流量制御部、１１・・・・・・電磁駆
動部、１２・・・・・・比例制御弁、１３・・・・・・
制御回路、１５・・・・・・流体入口、１６・・・・・
・流体出口、１７・・・・・・弁座（弾性体〕、１８・
・・・・・弁体、１９・・・・・・閉止バネ、２０・・
・・・・ダイヤフラム、２０ａ・・・・・・背圧室、２
８・・・・・・ダイヤフラムブラケッｌ−１２９・・・
・・・コイル、３０・・・・・・ヨーク、３２・・・・
・・摺動パイプ、３３・・・・・・プランジャ、３６・
・・・・・シール材、３７・・・・・・ベント。 代理人の氏名　弁坤士　中　尾　敏　男　他１名第１図 第２図 コイル電流Ｌ（飢Ａ） 第３図 第４図 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体入口と流体出口の間に設けた弁座と、この弁
   座に対向して設けた弁体と、この弁体を閉弁方向に付勢
   する閉止ノ（ネを有し、前記弁座と弁体の当接部に弾性
   体を設けてなる流量制御部と、前記弁体を変位させ、流
   量を制御する力を発生する電磁駆動部とから構成される
   比例制御弁と、前記電磁駆動部を直流信号に脈動信号を
   重畳させた信号によシ駆動するとともに、前記脈動信号
   の振幅を前記電磁駆動部への通電開始から開弁に至るま
   での所定時間内において流量制御時よりも大きい値で制
   御する制御回路を設けた流量制御装置。
2. （２）流量制御部は弁体の上部に流体圧を受けて動作す
   るダイヤフラムを設けた圧力制御型とした特許請求の範
   囲第１項記載の流量制御装置。
3. （３）制御回路は駆動回路と駆動回路の出力電流を検出
   する電流検出回路とその判別回路、と、この判別回路の
   信号を受けて前記駆動回路の出力信号を遅延させる遅延
   回路と脈動信号を前記駆動回路の出力信号に重畳させる
   脈動信号発生回路とから構成した特許請求の範囲第１項
   記載の流量制御装置。 （４１駆動部はコイルとヨークとプランジャとからなる
   １ランジヤ型とし、前記プランジャ全摺動保持する摺動
   パイプとダイヤフラム背圧室を形成するダイヤフラム背
   圧室ツ１−の間にシール材を介シて前記背圧室を密閉化
   するとともに、前記背圧室と大気とを連通ずるベントを
   設けた特許請求の範囲第１項または第２項記載の流量制
   御装置。