JPS63163516A - サーボ圧力調節器付きガス制御装置 - 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） 本発明はサーボ圧力？Ａ節器を備えたガス制御装置に関
する。

（従来の技術） 欧州特許第００６２８５６号には、ガス圧力調節器を有
するガス制御装置として、圧力調節器に装架されている
ソレノイド操作器により調節器の設定値が調節できるも
のが開示されている。この圧力調節器にはスロットルお
よびソレノイド操作弁を通してガス制御装置の入口側に
与えられている供給ガス圧が供給される。そして、この
圧力はサーボ圧力調節器への補助エネルギーとして利用
される。

この調節器はガス制御装置の出口側圧力を制御する。こ
の目的のため、出口側圧力は反対面が制御ばねに係合し
たダイヤフラム上に作用する。この制御ばねの固定支持
具は前記ソレノイド操作器によって調節され、これによ
り圧力調節器の設定値が調節される。

サーボ圧力調節器のソレノイド操作器の他の例として非
線形特性を有する制御ばねを利用したものがあり、制御
される圧力流体に晒され、かつ、ブリードオフ弁の閉止
部材を支持するダイヤフラムと、コイル、コアおよびア
ーマチュアより成るソレノイドをもつ。

このアーマチュアは揺動可能なようにコア部で支持され
ていてばね板を介して圧力調節器のスイッチオン弁の弁
軸に作用するとともに他方では圧力調節器の制御ばねの
ばねバイアスを変えるピンに作用する。この制御ばねの
ばね常数はソレノイドのアーマチュアの実際の位置によ
って定まり、アーマチュアとコアの間の空隙が減少する
ときはばね常数は増加する。このような特性を得るため
に制御ばねとなる板ばねは、上記チーマチ１アの位置に
よってその有効長が変化するよう湾曲面でばねを接触支
持するような支持台により支えられている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は制御装置に接続される負荷の相異なる運
用条件に容易に合わせることのできるより簡単な制御装
置を提供することにある。また前述のような非線形特性
をもつ特殊な制御ばねを使用せず製造し易く調整容易な
ガス制御装置を提供することにある。この目的は特許請
求の範囲第１項に記載された発明によって達成すること
ができる。また、その好ましい変形は第２項以下の特許
請求の範囲に記述されている。以下本発明について図示
の一実施例に基づいて説明する。

（実施例） 第１図においてハウジングの上側部分１はソレノイド２
、サーボ圧力調節器３およびスイッチオン弁４を支持し
ている。第１Ｃ図ではサーボ圧力調節器３とスイッチオ
ン弁４の位置は実際のままに示されているが、第１ｂ図
では部品が互いに隠し合（重なり合）わぬように、スイ
ッチオン弁を、サーボ圧力調節器から左方に長さＡだけ
ずらして示しである。ソレノイド２はヨーク５、ばね板
６によってヨークに取付けられたアーマチュア７、磁気
コア８およびこの磁気コア８の周りのコイル９から成り
立っている。ハウジングの上側部分１により支えられた
サーボ圧力調節器３はダイヤフラム１１、制御ばね１２
、ダイヤフラム１１により支持されている閉止部材１３
およびこの閉止部材１３と協働する弁シート１４とから
成っている。

この閉止部材と弁シート１４とでサーボ弁すなわちブリ
ードオフ弁を構成する。制御ばね１２はダイヤフラム１
１とは反対側の端部が、作動ピン１６の自由端にとりつ
けられた支持片１５によって支持されている。ダイヤフ
ラム１１と弁シート１４の間に位置するダイヤフラム室
１７はチャンネル１８を経てガス調節弁の出口側１９に
通じている。弁シート１４の下の室２０はスインチオン
弁４およびスロットル２１を経てガス制御装置の入口側
２２に接続される一方、ダイヤフラム作動形ガス制御弁
としての作動室を形成する。このダイヤフラム作動形ガ
ス制御弁はガスの入口側２２と出口側１９の間に設けら
れた弁シート２３とこれに対応した閉止部材２５とから
なり、閉止部材２５にはばね２４によって弁の閉方向に
パイアスカが働いている。作動室２０の圧力はダイヤフ
ラム２６により閉止部材２５と開く方向に作用する。

ガス制御弁２３〜２６はハウジングの下側部分２７に配
置されていて、この下側部分２７はハウジングの上側部
分１に、その間にシール板２８を挟んでねじ込まれてい
る。

もし作動室２０に高い制御圧力があると、これはダイヤ
フラム２６を介して低い制御圧力の場合よりも制御弁２
３〜２５をさらに開くようにする。

作動室２０の制御圧力を減圧するために、作動室２０の
中の制御圧力がダイヤフラム室１７およびチャンネル１
８を経てガス制御装置の出口側１９に抜けるように閉止
部材１３は弁シート１４より上がって離れる。このよう
なサーボ圧力調節器はたとえば欧州特許第００６２８５
６号および第００３９０００号によって公知である。

ハウジングの上側部分１はまた第１ｂ図と第１Ｃ図に示
すようにスイッチオン弁４を備えていて、このスイッチ
オン弁４は弁シート３１および弁軸３２に支持された閉
止部材３３とからなり、さらに弁シート３１０反対側に
ある第２弁シート３４およびガス制御装置の出口側１９
への通路３５を有している。弁軸３２はシールダイヤフ
ラム３６を貫いて延び、このシールダイヤフラム３６は
弁シート３１の上側の室３７をシールし、室３７はスロ
ットル２１を介してガス制御装置の入口側２２に接続さ
れている。スイッチオン弁の二つの弁シート３１と３４
の間の空間は通路３８を経て作動室２０と接続されてい
る（第１ｂ図参照）。

閉止用ばね（「リセットばね」ともいう）３９はその一
端がハウジングの上側部分１により支持され、他の一端
は弁軸３２のカラー４０に係合する。

このばねはスイッチオン弁４の閉止部材３３に弁シート
３１に対し閉じる方向のハイアスカを与えている。

スイッチオン弁３１．３３が開いたとき入口圧力はスロ
ットル２１を経て作動室２０に導かれる。

このように制御弁２３〜２６の作動室２０には必要とす
る補助エネルギとして入口ガス圧力が供給される。もし
出口側１９のガス圧力が、制御ばね１２を介して作動ピ
ンから与えられる設定値より高（なると、制ｔｆｆ［Ｉ
ダイヤフラム１１の下側面に働らくこの圧力により閉止
部材１３は弁シート１４からもち上がり、このダイヤフ
ラムを動かし、作動室２０の中の制御圧力の一部が弁１
３．１４を経て出口側１９に排気される。この作動室２
０の中の制御圧力の低下によって制御弁のばね２４はそ
の閉止部材２５をして弁を閉じる位置方向に動かす。こ
れにより閉止部材２５は入口側２２と出口側１９の間の
ガス流量を減少させガス制御装置の出口圧力を減少させ
る。もし逆に出口側１９のガス圧力が設定値より減少し
たときは、同時に制御ダイヤフラム１１の下側から働く
力も減少し、このため制御ばね１２の力によってブリー
ドオフ弁１３．１４の閉止が保たれるため作動室２０に
は高い制御圧力が生ずる。このようにして作動室２０の
圧力が増加するとダイヤフラム２６が下方に動きこれに
よりガス制御弁２３．２５の閉止部材が下方に動きこの
結果制御弁はより太き（開いて出口圧力が再び増加する
。

２つのリベット４Ｉによって薄板ばね４２はソレノイド
のアーマチュア７に同定され、この薄板ばね４２の自由
端４３はスイッチオン弁４の弁軸３２に作用する。この
目的のため弁軸３２にはカラー４４が設けられていてこ
こで薄板ばね４２の自由端４３が係合し、かつ、この自
由端４３には孔がおいていて弁軸３２の端がこれを貫通
している。この弁軸３２の端部４５は直径が細くなって
おり、かつ、円周みぞに嵌め込まれたリング４６を有し
ている。弁軸３２はリセットばね３９によってバイアス
されており、このリセットばね３９の一方の端は中間壁
４７に固定支持され、他方の端は弁軸３２のカラー４０
によって支持されている。、二のリセットばね３９はス
イッチオン弁３１〜３３が閉まる方向に働いている。

さらに２つのリベット５１によって比較的剛い片持ち梁
５２がアーマチュア７に固定されている。

この片持ち梁５２は平らな薄板で、その自由端５３に穴
５４が設けられている。作動ビン１６の端部５５は直径
が細くなっていて前述の穴５４を貫いている。ビン１６
にはカラー５６があり片持ち梁５２の自由端５３はビン
１６を動かす動作のときにこのカラー５６と係合する。

ビン１６の軸方向の動きはリング５７と５８によって制
限される。

リング５７はねじ付きスリーブ５９と関連して働く。そ
してスリーブ５９の位置はブッシング６０の中にねじ込
むことによって調節することができる。またブッシング
６０は固定管６２の内側のねじ６１の範囲で調節するこ
とができる。

片持ち梁５２は第１ｂ図に示すようにその自由端がアー
マチュア７の表面より外側に曲げられていてねじ６３の
張力によってアーマチュアの方向に押しつけられている
。ねじ６３はアーマチュア７のねし穴にねじ込まれてい
る。チーマチ１ア７は第１Ｃ図に示すようにリセットば
ね６４によって磁気コア８のポールピース６５から離れ
る方向に押されている。この目的のためばね６４はその
一方の端がハウジングの上側部分１によって支持され、
他方の端は、伝動部材６６の自由端と係合し、伝動部材
６６の中にはビン状の突起６８をもった調節用ねじ６７
が突出している。ねじ６７はアーマチュア７に対して調
節することができる。ビン状突起６８が伝動部材の円筒
状孔の底部と係合すると、リセットばね６４は調節用ね
じ６７によってアーマチュア７をポールピース６５から
離すように押す。アーマチュア７はさらに閉止用ばね３
９でバイアス力を受けている弁軸３２の力も受けている
。弁軸３２はカラー４４と薄板ばね４２を介してアーマ
チュア７をポールピース６５か離すように押している。

つぎに本発明にか＼るガス制御装置の動作について説明
する。

もしコイル９に電流が流れていなければ、閉止用ばね３
９はカラー４０と弁軸３２を介してスイッチオン弁３１
〜３３を閉位置に保持する。ばね２４も同様にガス制御
弁の閉止部材２５を閉位置に保持する。これによりガス
制御装置の出口側１９における出口圧力ＰはＯである。

この場合制御ばね１２の力で作動ピン１６はブッシング
６０をリング５８と係合させる。このとき制御ばね１２
はもっとも小さいパイアスカとして働いている。以上に
説明した状態は第２ａ図によって示され第３図では出口
圧力ＰがＯの場合である。

コイル９に電流がスイッチオンされ所定の最小値に達す
ると、ばね板６を支点としてアーマチュア７が傾き、ば
ね薄板４２によって弁軸３２をリセットばね３９の力に
抗して押し下げる。これにより閉止部材３３は弁シート
３１から離れてガスはガス制′ａ装置の入力２２からス
ロットル２１を経由しスイッチオン弁３１．３３を通っ
て、ガス制御弁２３〜２６のダイヤフラム操作器の作動
室２０へと流れることができる。同時に閉止部材３３は
反対側の弁シート３４を閉止し、これによって作動室２
０と出口側１９の間の通路３５を閉止する。作動室２０
の中の圧力が充分に高まるとダイヤフラム２６は閉止部
材２５のピン２９を押し下げ、閉止部材２５を弁シート
２３から離すようにこれを動かす。これによりガスは入
口側２２から出口側１９に流れることができる。同時に
出口側１９の圧力は通路１日を経て圧力調節器のダイヤ
フラム室１７へ供給される。もし出口側圧力が高くなっ
てダイヤフラム１１が下側、すなわち、ダイヤフラム室
１７から受けるガス圧による力の方が、ダイヤフラム１
１が上側から受ける力よりも大きくなると、閉止部材１
３は弁シート１４より上って作動室２０の中の圧力は制
御弁１３．１４および通路１８を経て出口側１９に放出
される。すると作動室２０の圧力は減少し、ダイヤプラ
ム２６の上に働く力が減少する結果となり、制御弁２３
〜２６の閉止ばね２４が閉止部材２５をガス流量を減少
させるような位置に動かす。

これによって出口側１９の圧力は再び減少する。

こうして出口側１９における最小ガス圧力を決めるよう
な力平衡を生ずる。第３図で電流ｉが０からｉ、の間の
レンジではアーマチュア７は動くがスイッチオン弁４は
まだ開かない。電流ｉ＝ｉ、でスイッチオン弁４が開き
始め前に述べたようにして最小出口側圧力Ｐｍ１ｎが生
起される。この圧力の大きさはブッシング６０によって
調整することができる。すなわちブッシング６０は前述
したように作動ピン１６のリング５８と協働している。

スイッチオン弁が働いている間すなわち第２ａ図のよう
な部品の位置から第２ｂ図に示す位置へ変化する途中で
は調節用ねじ６７は未だリセットばね６４の伝動部材６
６に係合しておらず、一方片持ち梁５２もカラー５６を
介して作動ピン１６に作動していない。

電流ｉがさらに増加して１２の値に達すると、部品の位
置は第２ｂ図に示すようになる。ここでは調節ねじ６７
の円筒状突起６８が伝動部材６６の底部６９に係合する
。さらに片持ち梁５２は不感帯域Ｚを通過して作動ピン
１６のカラー５６まで移動する。電流がさらに増加する
と前述のカラー５６によって作動ピン１６に係合する。

このようになる以前において薄板ばね４２は弁軸３２を
動かし、リセットばね３９は強く圧縮され偏倚して閉止
部材３３は反対側の弁シート３４に着座する。

これによって閉止部材３３はガス制御装置の出口側１９
への通路３５を閉止する。もし電流ｉが１２の値以上に
増加し、調節区間を通りｉ、の値まで変化すると、片持
ち梁５２は第２ｃ図に示すように作動ピン１６を下方に
動かし、制御ばね１２を圧縮する。これによってダイヤ
フラムの上側面に働く力が増加する。ガス制御装置の出
口圧力はこの力によって決定される。作動ピン１６が下
方に動くぼどこの力は強くなる。また、通路を介してダ
イヤフラム室１７に供給される出口圧力も高くなるが、
それは出口圧力によってダイヤフラム１１がブリードオ
フ弁１３．１４の閉止部材１３を弁シート１４から離す
前までである。この出力側圧力の増加による力が制御ば
ね１２の増加した力を超えるとこれは弁１３．１４を開
き作動室２０の制御圧力は弁１３．１４および通路１８
を経て出口側１９に放出される。これにより制御弁のば
ね２４は制御弁の閉止部材を上方に動かし、このため弁
を通過するガス流量が減少し同時に出口側圧力Ｐもまた
減少する。コイルに通じる電流の増加とともに出口側圧
力Ｐは電流１２とｉ３の間の調節範囲内で増加する。

この状況は第２ｃ図に示されている。

最後に電流値がｉ３に達すると作動ビン１６は大きく下
方に動かされてリング５７がねじ付きスリーブ５９に係
合するまでになり、これとともに最大の出口圧Ｐ　ｍａ
ｘが得られる。この最大圧力はブッシング６０内の回転
スリーブ５９によって調節することができる。一方最小
の出口圧Ｐｍ１ｎは固定筒状管６２のねじ６１内のブッ
シング６０をねじることで調節することができる。

第２ｂ図で示されるようにアーマチュア７が動いて調節
ねじ６７が伝動部材６６に係合するとリセットばね６４
も同様に圧縮下に置かれる。また制御ばね１２について
も同様である。このアーマチュア７に加えられるリセッ
トばね６４によるリセット力の量あるいは影響度は調節
用ねじ６７を調節することにより変えることができる。

こうして調節区域内での圧力／電流値特性の勾配を変え
ることができる。不惑帯域Ｚの長さはねじ６３により調
節される。すなわちねじ６３が片持ち梁５２と係合して
いる頭部によって片持ち梁５２がアーマチュア７の面か
らどの程度持ち上げられているかが定められる。非磁性
体のスペーサ（図示しない）がアーマチュアに付いてい
てアーマチュアがポールピース６５に係合したり固着し
たりする状況にならないようになっている。

ガス制御装置とスイッチオンするためには電流を遮断す
る。するとリセットばね６４および制御ばね１２の働き
でアーマチュア７は第１図および第２ａ図に示すような
停止位置にもどるように動く。アーマチュアの薄板ばね
４２は弁軸３２を解放し、このためリセットばね３９は
閉止部材３３を第２ａ図に示すような閉止位置に動かす
ことができる。これに従って圧力調節器は閉止部材によ
って入口側圧力から切り離され、室２０内部の制御圧力
は通路３５を通じて出口側に排気される。

この制御圧力の減少の結果ガス制御装置の閉止ばね２４
は閉止部材２５を閉止位置に動かす。

本発明の本質的な利点は単一ソレノイド操作器によりま
た通常のばね類と他の要素を使用することによりスイッ
チオンソレノイド弁の動作とサーボ圧力調節器の設定点
の制御とを電流によって得ることができるという点に見
られる。このとき設定点は最小と最大の出口側圧力の間
に連続的に変化させることができる。最小圧力は最大圧
力と同様に独自に変えることができ、調節区域内の制御
特性の勾配も同様に単独に変えることができる。

本発明のガス制御装置によって種々の異る動作条件にも
容易に適用できる多様な応用が開示された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガス制御装置の上面図（第１ａ図
）および主要な部品としてソレノイド操作器、スイッチ
オン弁、サーボ圧力制御器および主制御弁を断面で示す
縦断面図（第１ｂ図。 第１ｃ図）である。 第２図はソレノイドのアーマチュアとこれに対するスイ
ッチオン弁の弁軸および圧力制御作動ピンの各動作段階
での係合の状態を示す概略図で、装置がスイッチオフさ
れスイッチオン弁が閉状態のとき（第１ａ図）、スイッ
チオン弁が開状態であるがサーボ圧力制御器が未作動の
とき（第２ｂ図）およびサーボ圧力制御器がある設定圧
力の調節の作動状態のとき（第２ｃ図）を示す。 第３図はソレノイドのコイルに流れる電流ｉに対する圧
力制御器の出力圧力Ｐを示す曲線である。 １・・・ハウジングの上側部分 ２・・・ソレノイド ３・・・サーボ圧力調節器 ４・・・スイッチオン弁 ５・・・ヨーク ６・・・ばね板 ７・・・アーマチュア ８・・・磁気コア ９・・・コイル １１・・・ダイヤフラム １２・・・制御ばね １３・・・閉止部材 １４・・・弁シート １６・・・作動ピン １７・・・ダイヤフラム室 １９・・・出口倶１ ２０・・・作動室 ２２・・・入口側 ２３・・・弁シート ２５・・・閉止部材 ２６・・・ダイヤフラム ２７・・・ハウジングの下側部分 ３１・・・弁シート ３２・・・弁　軸 ３３・・・閉止部材 ３４・・・第２弁シート ３７・・・（圧力）室 ３９・・・リセットばね ４２・・・薄板ばね ４４・・・カラー ５２・・・片持ち梁 ５６・・・カラー ５７．５８・・・リング（ストッパ） ５９・・・スリーブ ６０・・・ブッシング ６４・・・リセットばね ６６・・・伝動部材 ６７・・・調節用ばね ６８・・・ビン状の突起 特許出願人　山武ハネウェル株式会社 代理人　弁理士　　松　下　義　治 第２０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ばね（２４）によって閉止方向にバイアス力を加え
   た制御弁（２３〜２５）の閉止部材（２５）を有するサ
   ーボ圧力調節器（３）により出力圧力を制御することが
   でき、 ａ）制御されるべき流体圧力に接面し、かつ、制御装置
   の出口側（１９）に制御弁の作動室（２０）を接続する
   サーボ弁（１３、１４）の閉止部材（１３）を装架した
   サーボ圧力調節器（３）のダイヤフラム（１１）を備え
   、 ｂ）ガス圧力の設定値を決めるべくダイヤフラム（１１
   ）の上に作用する制御ばね（１２）と前記ダイヤフラム
   側とは反対側にあたる制御 ばね（１２）の端に可調整支持部材（１５）を備え、ｃ
   ）閉止用ばね（３９）によってバイアス力を加えられた
   スイッチオン弁（３１、３３）がガス制御装置の入口側
   （２２）と圧力調節器（３）の間に装備され、 ｄ）コイル（９）、磁気コア（８）及びアーマチュア（
   ７）から成り、前記アーマチュア（７）とともに、一方
   でスイッチオン弁（３１、３３）の弁軸に、かつ他方で
   はダイヤフラム（１１）と対向している制御ばね（１２
   ）の支持部材（１５）を備えたピン（１６）の上に作用
   するソレノイド（２）を備え、 ｅ）一端に固定支持台を有し、アーマチュア（７）がス
   イッチオン弁（３１、３３）を開成するに充分なすきま
   のストロークを動いてから後 にこのアーマチュアと係合するようにした アーマチュアリセットばね（６４）を備えることを特徴
   とするサーボ圧力調節器付きガス 制御装置。 ２、第１項において、薄板ばね（４２）がアーマチュア
   （７）に固定され、前記薄板ばねの自由端（４３）は弁
   軸（３２）上に作用し、また前記薄板ばね（４２）とは
   ほぼ平行に延びて、その一端はアーマチュア（７）に同
   じく固定された片持ち粱を有することを特徴としたサー
   ボ圧力調節器付きガス制御装置。 ３、第２項において片持ち梁（５２）とアーマチュア（
   ７）の相対的位置がピン（１６）の操作の向きにそって
   調節できることを特徴とするサーボ圧力調節器付きガス
   制御装置。 ４、第３項において、片持ち梁（５２）は比較的剛い金
   属板でその自由端（５３）とアーマチュア（７）との固
   定点の間でアーマチュアから離れるように反っており、
   前記片持ち梁（５２）の孔を通して調節ねじ（６３）が
   アーマチュア（７）にねじ込まれ、前記片持ち梁は前記
   調節ねじの頭部によってアーマチュア（７）の方向にば
   ね力がバイアスされることを特徴とするサーボ圧力調節
   器付きガス制御装置。 ５、第１項においてアーマチュアリセットばね（６４）
   はその自由端に軸さや状の伝動部材（６６）を有し、ア
   ーマチュア（７）にねじ込まれて調節可能な調節用ねじ
   （６７）の突起ピン（６８）が伝動部材（６６）の中に
   まで突き出しておりスイッチオン弁が開成された以後に
   突起ピン（６８）は伝動部材（６６）の底部と係合し、
   然る後は調節ねじ（６７）がアーマチュアリセットばね
   （６４）に対して作用することを特徴とするサーボ圧力
   調節器付きガス制御装置。 ６、第１項において片持ち梁（５２）と圧力調節器の作
   動ピン（１６）との間に調節ねじ（６３）によってその
   幅を調節することができるむだストロークが設けられ、
   その幅は片持ち梁（５２）による作動ピン（１６）の動
   きとアーマチュア（７）のアーマチュアリセットばね（
   ６４）の動作が同時に始まるような大きさであることを
   特徴とするサーボ圧力調節器付きガス制御装置。 ７、第１項において操作ピン（１６）には２つのストッ
   パ（５７、５８）があって、それぞれがハウジング内に
   設けられかつ調節可能な対抗部材 （５９、６１）と協働して装置の出口圧力の最大値、最
   小値を調節できることを特徴とするサーボ圧力調節器付
   きガス制御装置。 ８、第７項において、前記２つの対抗部材（５９、６１
   ）は筒状部材（６２）の中を動くことができるねじ付き
   スリーブおよびねじとして形成されていることを特徴と
   するサーボ圧力調節器付きガス制御装置。 ９、第１項においてアーマチュアリセットばね（６４）
   およびまたは制御用ばね（１２）はヘリカルばねである
   ことを特徴とするサーボ圧力調節器付きガス制御装置。