JPS62296210A - 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】 ３、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流量を設定値
に保つ流量制御装置に関するものであり、例えば家庭用
ガヌ瞬間給湯器等に使われる流量制御装置に関する。

従来の技術 従来この種の流量制御装置として、例えば第５図に示す
装置がよく使われている。第５図において流路１の中に
水の流れにより回転する回転翼２と回転翼２に固定され
た磁石３と磁石３に望んで流路１の外部に設けられた磁
気検出器４とでｌ、Ｍ成された流量センサ５とが設けら
れ、さらに流路１には直流モータ６、減速ギヤ７により
駆動される流量調節弁８が設けられ、磁気検出器４の信
号ばＦ／Ｖ交換部９を経て流量設定信号と比較てれ、そ
の偏差信号が誤差増幅部１０で増幅でれ、直流モークロ
を駆動するよう１黄成てれている。

発明が解決しようとする問題点 上記構成において、回転翼２は流量に比例した速度で回
転し＠気検出器４で流量に比例しだ周波数のパルス信号
となりＦ／Ｖ交換交換部局波数−電圧交換てれて流量に
比例した電圧信号が得られる。この流量信号と流量設定
信号との差を偏差増幅部１０で増幅し直流モータ６を駆
動する。すなわち第６図に示すように流量偏差に比例し
た電圧が直流モータ６に加えられ流量偏差があればそれ
を補正する方向に流量調節弁８を回動して偏差が無くな
ったところで停止し、流量を設定値に等しく調節しよう
とするものである。

家庭用機器に使用される水道水圧の範囲は広く例えばｌ
ｙ／ｃｆｆｌ〜ｓ　ｋｇ／　ｃｒｄの多様な水圧がある
。

流量調節弁８の角度に対する流量の特性は第７図に示す
ように水圧により大きく変化する。水圧の低い同図囚で
は設定流量までの必要動作角度が大きく、単位角度に対
する流量変化すなわち弁感度が小ざい。−力水圧の高い
同図ＦＢ＋では設定流量までの必要動作角度が小さくか
つ弁感度も太きくなる。ここで、高水圧時にハンチング
を起てず安定に動作はせるためには、調節弁８の回転速
度は低くしなければならず、反対に低水圧時の応答速度
を速くするためには調節弁の回転速度は高くしなければ
ならず１０分の１〜数１０分の１の速度調節範囲が必要
となる。第６図のようにモータ電圧を変化させると、直
流モータ６は一定の負荷トｌレクの条件では電圧に比例
した速度で回転するが、直流モータ６には同図（０で示
す起動電圧が存在し、起動電圧以下での速度変化は不可
能であり流量調節精度■）もこれで決まってしまう。起
動電圧は負荷トルクに比例するためこれを下げるために
減速器７のギヤ比を大きくするとこんどはモータの最大
電圧時の速度が低くなってしまう。一般に水道水圧で使
用する調節弁８は、水圧により受ける力、シール性等の
ため大きなトルクが必要であり直流モータ６で調節でき
る回転速度の範囲はせいぜい数分の１の範囲となる。

したがって広い水圧範囲で、調節精度、安定性及び応答
速度の全てを満足するのは困難であり、いずれかを犠牲
にしなければならなかった。

本発明は上記従来例の問題点を解決しようとするもので
、広い動作水圧範囲で流量調節精度が高く、高水圧時の
ハンチング等の不安定動作がなく、かつ応答速度の速い
流量制御装置を実現するものでおる。

問題点を解決するための手段 そのために本発明は、流量偏差に応じて直流モータに印
加する直流電圧及び極性を調節する直流駆動部と、流量
偏差に応じて直流モータに印加するパルス状電圧の波高
値及び極性を調節するパルス駆動部とを設け、流量偏差
が大きい範囲では直流駆動部により、流ガ１偏差が小さ
い範囲ではパルス駆動部により直流モータを駆動するよ
うに構成したものである。

作　　用 上記構成により、流量偏差の大きい範囲では直流モータ
には直流電圧が加えられ起動電圧相当まで速度調節をさ
れ、流量偏差の小ざい範囲では直流モータにはパルス状
電圧が加えられ起動・停止金繰り返すことにより、低い
平均速度となる。σらにパルス状電圧の波高値を調節す
ることにより速度調節される。したがって流量偏差の大
きい時は直流電圧でモータ速度を高くして応答性が速く
なり、偏差が小きくなるとパルス電圧となりゆるやかに
調節弁を動作させ、偏差がほとんど零になるまで流量補
正がされる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図において、流路１１内に旋回流を発生させる固定
翼１２と固定貿１２の下流に旋回流によって円筒状の流
路内径にそって回動する磁性ボール１３と、ポール１３
の動きを流路の外から検出する回転検出器１４とで流量
センサ５を構成し、流量センサの下流に熱交換器１５、
さらに下流に流量調節弁１６が設けられる。流量制御弁
１６は、弁ボデー１７に直流モータ６により減速器７、
駆動ギヤ１８．１９を経て回転駆動てれ、ねじ送り部２
０により直線に移動する駆動軸２１と、弁ボデー１７内
で駆動軸２１にスプリング２２で押てれて連結でれた止
水弁２３と、止水弁２３の下流で駆動軸２１に貫通され
、下流側の軸段差２４に位置規制され軸方向に移動自在
に設けられた調節弁体２５とで構成される。

流量センサ５からの流量周波数信号は周期測定・逆数演
算を行なう流量検出部２６を経て設定信号２７と比較さ
れ偏差増幅部２８を経て、直流駆動部２９及びパルス駆
動部３０に導かれ、直流駆動部２９及びパルス駆動部３
０により選択的に直流モータ６が駆動される様構成きれ
る。

上記構成において、第２図に示すように、流量偏差に応
じてその絶対値が大きい同図（４）の範囲では直流駆動
部２９により流量に応じた電圧値の直流電圧が、偏差絶
対値の小さい同図（Ｂ）の範囲では流量偏差に応じた波
高値を持つパルス電圧が選択的に直流モータに加えられ
る。第３図にモータ電圧とモータ速度の関係を示す。同
図の）が直流駆動域であり、（Ｅ３がパルス駆動域であ
る。パルス駆動域ではモータの起動停止を絆り返すこと
により、直流駆動域よりはるかに低速まで速度を制御で
きる。なお、第２図（Ｑは流量が設定信号にほぼ等しい
範囲であり直流モークロへの通電は停止される。

いま、止水弁２３及び流量調節弁体２５が共に閉じてい
る状態から設定信号２７が加えられると、偏差が大とな
り直流モータ６には直流駆動部２９により直流電圧の大
きな値が加えられ、（第４図（Ｆ））高速で駆動軸２１
が駆動され、止水弁２３を開けさらに同軸に配置された
流量制御弁体２５が段差２４に押されて開く。流路に水
が流れると磁性ボール１３が（ロ）動して流量信号を発
生し、流量が増え偏差が小きくなると第４図（０に示す
ように電圧値を小さくして直流モータ６を減速していく
。

さらに偏差が小さくなるとパルス駆動部３０によりパフ
レス状電圧がモータに加えられ、その波高値が下げられ
弁軸２１が移動速度が充分に小きくなった状態で偏差が
ほぼ零となり、第４図（Ｉ）に示すように流量の行き過
ぎを生じることなく設定値に達する。第４図Ｕ）は従来
の直流駆動のみの場合であり、モータ速度の調節範囲が
狭いため、最低速度で設定値まで調節しようとしても充
分減速されていないため行き過ぎを生じていたが、本実
施例ではそれが解消されている。

なお、パルス駆動部３０のパルス繰返し同期をモータ６
の時定数より長く設定することにより、モータの起動後
定常速度に達しないうちにパルス通電が止まるため、よ
り低速の範囲まで速度の調節ができる。またパルス駆動
部３０に非通電期間に、抵抗制動あるいは短絡制動等の
電飽的制動機能を持たせることでよりこまかな微小送り
の繰返し動作となりなお一層、モータの平均速度の低い
範囲まで調節が可能となり、より安定でかつより流量精
度の高い流量制御が可能になる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、偏差の小さい範囲でパル
ス状電圧の波高値を調節して直流モータを駆動するパル
ス駆動部を設けたことにより、より、より広い範囲の速
度調節ができるようになり、モータの直流駆動時の最高
速度を落とすことなく、より低速の微小調節ができ、高
い応答速度と高水圧時でも高い安定性と、調節精度を兼
ねそなえた高性能の流量制御装置を実現できるという大
きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の流量制御装置の構成図、第
２図は同装置の流量偏差に対するモータ電圧の特性図、
第３図は同装置のモータ電圧に対するモータ速度の特性
図、第４図は同装置の時間に対するモータ電圧及び流量
の変化を示す特性図、第５図は従来の流量制御装置の構
成図、第６図は同装置の流量偏差に対するモータ電圧の
特性図、第７図は同装置の調節弁角度に対する流量の特
性図である。 ５・・・・・・流量センサ、６・・・・・直流モータ、
７・・・・・減速器、１６・・・・・・流量制御弁、２
８・・・・・・偏差増幅部、２９・・・・・・直流駆動
部、３０・・・・・パルス駆動部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 誦設奇角度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流路中に瞬時流量に比例した電気信号を発生する
   流量センサと、直流モータにより減速器を介して駆動さ
   れる流量調節弁とを設け、前記流量センサの信号より設
   定流量との流量偏差を求める偏差演算部と、前記直流モ
   ータに印加する直流電圧値及び極性を調節する直流駆動
   部と、前記直流モータに印加するパルス状電圧の波高値
   及び極性を調節するパルス駆動部とを設け、前記流量偏
   差が大きい範囲では前記直流駆動部により、前記流量偏
   差小さい範囲では前記パルス駆動部により前記直流モー
   タを駆動する流量制御装置。
2. （２）パルス駆動部のパルス繰返し周期を前記直流モー
   タの時定数よりも長い周期とした特許請求の範囲第１項
   記載の流量制御装置。
3. （３）パルス駆動部は、非電圧印加時に前記直流モータ
   に電気的制動を与える制動回路を有する特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の流量制御装置。