JPS6213879A - 水量制御弁 - 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、水圧や負荷の変動にかかわらず水量を設定値
に保つとともに流路の開閉機能を有する水量制御弁に関
するものであり、例えば家庭用ガス瞬間湯沸器等に使わ
れる水量制御弁に関する。

従来の技術 従来この種の水量制御弁には第４図の示す物がある。第
４図において流量１に水の流れによって回転する羽根車
を有する水量センサ２とモータバルブ３を設け、水量セ
ンサ２の回転を検出する回転検出器４から得られる周波
数信号をＦ／Ｖ変換器５で流量に比例した電圧信号とし
たのち水量設定信号との誤差を誤差増幅器６で増幅しモ
ータバルブ３のサーボモータを駆動する。この構成にお
いて流路の水量が設定値と異っていれば、モータバルブ
３に電圧が印加されて水量を補正する。一般に水の流れ
には乱れがあり、水量センサ２はその乱れを検出して変
動した出力を発生する。従って水量がほぼ設定値と等し
く調節されたあともモータには常に水量の乱れに起因す
る駆動電圧が印加され、細かな動きを続けることになリ
モータ及び弁の寿命に影響をおよぼす。また水量の調節
精度を上げるほど顕著になる。これは特に、無保守で長
時間伐われる家庭用機器に使用する場合に大きな問題と
なる。

発明が解決しようとする問題点 本発明は上記の従来例の問題点を解決するもので、動作
が安定で、寿命が長く、かつ調節精度を向上する水量調
節弁を実現するものである。

問題点を解決するための手段 そのために本発明は、水量誤差信号を不感帯制御部を通
して比例演算部で増幅するとともに、前記不感帯制御部
で設定された不感帯内でのみ有効となる積分演算部で誤
差信号を積分し、前記比例演算部と積分演算部の各出力
を加算してモータを駆動するモータ駆動部を設ける様構
成したものである。

作　　　用 上記構成により、水量が調節され設定値に近づくと、乱
れ成分を含んだ誤差信号が不感帯の幅よりも小さくなり
、モータへの通電は停止する。さらに不感帯の幅の中で
の誤差信号は積分演算部にて積分される。水量の乱れ成
分は積分動作により平均化され、水量の平均誤差が零に
なるまで積分演算部の出力によりモータが駆動され、水
量が補正される。

実施例 第１図において、本体１０内の流路に設けられた旋回流
を作るボール軌道１１とその中で周回する磁性ボール１
２と流路の外から磁性の変化を検出する磁気抵抗素子１
３とバイアス磁界を与える磁石１４とからなる水量セン
サづと、水量を調節する調節弁１６と弁軸１７を回転駆
動する直流モータ１８及びギヤ１９と、水量センサ」の
周波数信号の周期を測定し水量を求める水量演算部２０
と水量設定部２１と水量誤差信号２２を不感帯制御部２
３を通して比例演算する比例演算部２４と、水量誤差信
号が不感帯の幅の中でのみ有効となる積分スイッチ２５
を有する積分演算部２６と積分演算部２６の出力が一定
値以上でモータ駆動信号を出す積分出力調節部２７と、
比例演算部２４と積分出力調節部２７の各出力を加算し
て直流モータ１８を駆動するモータ駆動部２８とが設け
られる。第２図は不感帯制御部２３を通した比例演算部
２４に得られる、水量誤差に対するモータ電圧の特性図
であり、不感帯２９は水量演算部で得られる水量信号の
乱れ成分よりも大きく設定される。

上記構成において、水量設定部２１より設定信号が与え
られるか又は設定値が変更されると、水量誤差が不感帯
の幅を越えるため、比例演算部２４の出力で急速に直流
モータ１８が駆動され、水量は設定値に近づく、第３図
ａはこの時の水量誤差信号の時間変化を示す。水量セン
サ１５の信号は流れの乱れの影響を受け、誤差信号には
乱れ成分３０が含まれる。ここでは、流量信号の検出速
度を速くするため、周波数パルス信号の１ＦＩａ期の時
間より水量を求めているため、乱れを平均化する部分が
ないため、乱れの影響を受けやすくなっている。すなわ
ち系の応答速度を高くするためには乱れの影響は避は難
い。第３図（ａｌでｄ点に達すると不感帯の幅の中に入
るので比例演算部からの出力は零となり乱れ成分よりも
大きい不感帯としであるためモータ駆動電圧は発生しな
い。同図（ｂ）はモータ電圧の変化で、比例演算部３１
の電圧を示す。ｄ点より積分スイッチ２５が入り積分動
作が開始される。同図（ｃ）に示す積分演算部２６の出
力、積分信号３２は積分動作により乱れ成分の平均化さ
れた滑らかな信号となる。さらに動作の安定化のため、
積分出力調節幅３３が設けられ、積分信号３２がこれを
越えた時モータ駆動信号の積分演算成分ａ４が発生し直
流モータを駆動して、水量を微調節する。水量の平均値
が設定値に達すると、積分演算成分３４も零となり直流
モータ１８は完全に停止する。

以上の動作により系の応答速度及び水量調節精度を損な
うことなく、流れの乱れ成分の影響を除去して、不要な
モータへの通電を抑制でき、動作の安定性、モータ及び
弁の長寿命化を図ることができる。特にブラシを有する
直流モータを使った場合に効果大である。

発明の効果 上記のように、本発明によれば、水量センサとその信号
の周期により水量を算出する水量演算部と設定信号との
誤差信号を不感帯制御部を通して比例演算する比例演算
部と、不感帯の幅内で有効な誤差信号の積分演算部と比
例演算部と積分演算部との各出力の加算信号をもとにモ
ータを駆動するモータ駆動部とを設けたことにより、（
１）水量信号の乱れの成分があっても、不感帯制御部の
働きで、モータへの無駄な通電を抑え動作を安定化し、
モータ、弁等の長寿命化できる効果がある。

（２）不感帯内での水量の補正を積分演算部の働きで行
なうので水量調節精度を向上でき、前項の安定度、長寿
命を損なうことはない。

等の効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の水量制御弁の構成図、第２
図は不感帯制御部の特性図、第３図は同１２・・・・・
・磁性ボール、１３・中・・磁気抵抗素子、Ｌ［・・・
・・水量センサ、１６・・・・・・調節弁、１８・川・
・直流モータ、１９・・・・・・ギヤ、２０・・川・水
量演算部、２３・・・・・不感帯制御部、２４・・・・
・・比例演算部、２５・・・・・・積分スイッチ、２６
・・・・・積分演算部、２８・・・・・・モータ駆動部
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流路中で水の流れによって回動する回転体と回転
   検出器とからなる水量センサと、ギヤーモータにより駆
   動される調節弁と、及び前記水量センサの周波数信号の
   周期より水量を求め、水量信号を得る水量演算部と、設
   定水量信号を発生する水量設定部と、設定水量信号と水
   量信号の誤差信号を不感帯制御部を通して比例演算する
   比例演算部と、前記誤差信号を積分演算部と前記不感帯
   制御部で設定された不感帯内で前記積分演算部を有効と
   する積分スイッチと、前記比例演算部及び前記積分演算
   部の各出力を加算した信号で前記ギヤーモータを制御す
   るモータ駆動部とからなる制御回路とを有する水量制御
   弁。
2. （２）ギヤモータが直流ブラシモータを使った特許請求
   の範囲第１項記載の水量制御弁。
3. （３）不感帯制御部で設定される不感帯の幅が、水量セ
   ンサの信号の乱れの成分よりも大きい特許請求の範囲第
   １項記載の水量制御弁。