JPS6354951B2 - - Google Patents

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JPS6354951B2
JPS6354951B2 JP58236418A JP23641883A JPS6354951B2 JP S6354951 B2 JPS6354951 B2 JP S6354951B2 JP 58236418 A JP58236418 A JP 58236418A JP 23641883 A JP23641883 A JP 23641883A JP S6354951 B2 JPS6354951 B2 JP S6354951B2
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JP
Japan
Prior art keywords
valve
valve seat
holes
valve body
cross
Prior art date
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Expired
Application number
JP58236418A
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English (en)
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JPS60129475A (ja
Inventor
Akira Myasa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP23641883A priority Critical patent/JPS60129475A/ja
Publication of JPS60129475A publication Critical patent/JPS60129475A/ja
Publication of JPS6354951B2 publication Critical patent/JPS6354951B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/30Details
    • F16K3/32Means for additional adjustment of the rate of flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding Valves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は流量調節弁に関する。さらにはn進法
のデジタル式調節弁に関する。 〔従来の技術〕 従来、流量調節弁における流量調節は、通常、
第8図に示したように弁体34と弁座35とで形
成される円錐台状の開口面積37を、弁棒36を
アクチユエータ(図示せず)等で上下方向に移動
させることによつて変化させる方法がとられてい
る。この方法では弁体34と弁座35の相対的位
置に対する誤差がアクチユエータの位置決めの精
度、バルブ品の加工・組立て精度などの影響を受
けて1%以下にすることは困難といわれている。 また、実開昭56−74803号公報にある考案のよ
うに、弁座に貫通孔を設けて、この貫通孔を弁体
によつて塞ぐか塞がないかの操作により流量を調
節する流量調節弁がある。 しかしながら、この方法は、単純に孔の数を増
減して調節する点で従来のアナログ式比例調節弁
と本質的な相違はなく、したがつて、所望の分解
能を得るためには、分解能に匹敵する数の貫通孔
を設けなければならず、それだけ大きな壁面が必
要であり、結果的に大がかりな装置となるばかり
でなく分解能が増加するにつれて流量の調節にお
いて、所望の流量に相当する位置を短時間で探す
ことがそれだけ難しさが増すという点で不経済で
あり、実用的でない。 こうした欠点を解消する一つの装置として、特
開昭47−17019号公報に記載の「流体の流れ制御
装置」がある。 これは上流側と下流側を複数の2進法デジタル
バルブで連結するように構成したもので、仕切壁
に固定した孔を有し、その孔の断面積比が1:
2:4:…:2Nであり、その各々の開閉によつて
任意の開口面積を得るものである。 しかしながら、この構造では弁体の位置が開ま
たは閉のいずれかの状態しかとれない。このため
分解能の高い流量制御のためにはそれだけ多くの
バルブ要素を必要とするという欠点がある。たと
えば、分解能1/2では1個、1/4では2個、…1/25
6では8個、というようになる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、2進法デジタルバルブの利点である
弁体停止位置の誤差が流量に影響しないというこ
と、および高分解能が得られるという利点を残
し、バルブ要素の数が増えるという欠点の解消を
目的とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、弁箱弁体と、該弁箱本体の中にあつ
て上流側と下流側を仕切る隔壁と、該隔壁に穿孔
した複数の隔壁貫通孔には該各隔壁貫通孔に接合
した各1個の弁座と該弁座に接する可動の弁体と
からなり、前記弁座はそれ自身壁面を有しかつ該
壁面にはそれぞれ穿孔した複数の弁座貫通孔を有
するものとし、該弁座貫通孔は各同一の弁座壁面
上においては相互に等しい流路断面積であるもの
とし、前記各弁体は直線的または回転的に移動す
るものとし、かつその停止位置がほぼ等間隔で段
階的に設定されたものであつて、該弁体の位置を
変化させることによつて、該弁体に対置する弁座
の壁面に穿孔された弁座貫通孔のうち上流側と下
流側を結ぶ流路を形成するものの数を変化させる
ことによつて流路断面積を変化させ得る流量調節
弁において、各弁座に接する各弁体を停止させる
位置の数をn(正の整数)個所とし、該停止位置
をl(ただし0≦l≦n−1、整数)で表わし、
さらに前記各弁体・弁座の組に番号を付して、k
番目の組における弁座の弁座貫通孔の総断面積を
Skとし、該k番目の弁体が停止位置をlにある
ときk番目の弁座において流路を形成する弁座貫
通孔の断面積の和をSklとするとき、SkとSklと
の関係が Skl=l/n−1Sk で表わされ、かつk+1番目とk番目のそれぞれ
の組の弁座貫通孔の総断面積の比がnに等しいこ
と、すなわち Sk+1/Sk=n であることを特徴とする流量調節弁である。 〔作用〕 本発明の第1の特徴は、弁座が壁面を有するも
のとし、この壁面に適当な間隔で穿孔した弁座貫
通孔を弁体の停止位置によつて、流路断面積が変
化する構造としたことである。このことによつ
て、弁体の停止位置の誤差変動が流路断面積に影
響せず、流路断面積の精度は加工精度に依存する
ことになり、加工精度を向上させることによつ
て、きわめて精度の高い流量のコントロールを行
なうことが可能になつた。 このことは、2進法デジタルバルブの利点と共
通である。 本発明の第2の特徴は、前記弁体・弁座の組み
合わせからなる調節機構の複数組を一体化したこ
とである。こうすることによつてデジタル式調節
における欠点である階段状の変化を、階段の大小
の組み合わせによつて滑らかな変化へと近づける
ことが可能になつた。 本発明の第3の特徴は、粗い調節機構と細かい
調節機構とを相互に数字的に関連づけて弁座貫通
孔の断面積を決めたことである。このことによつ
て総体としての調節機構がコントロール可能な機
能を有するものとなり、デジタル制御機器との結
合も可能になつた。 本発明の第4の特徴は、本質的に多進法のデジ
タル式調節機構にしたことである。すなわちON
−OFF弁の組み合わせでは2進法から拡張でき
ないのに対して、本発明では制限がなくnを大き
くした極限では連続的なアナログ式調節機構にな
る。 〔実施例〕 次に本発明の一実施例について説明する。 第1図〜第5図は本発明の一実施例であり、4
進法4桁のデジタル式流量調節弁の例である。第
1図〜第4図において弁箱本体1の内部に本体隔
壁2と弁体ケース底6とで構成された隔壁を有し
ていて、これら隔壁は流体を上流側(第1図の向
かつて右側)と下流側に分けていて、弁体ケース
底6すなわち隔壁には、隔壁貫通孔3a〜3dが
穿孔されていて、これらの隔壁貫通孔3a〜3d
には円筒形の弁座11〜14が嵌め込まれてい
て、各弁座11〜14の側壁7a〜7dには弁座
貫通孔8a〜8dが180゜および90゜間隔にあけら
れている。各弁座11〜14の内部には弁体シー
ル19a〜19dを介して弁座11〜14の内面
に接し、かつ上下に摺動する弁体9a〜9dが嵌
入し、該弁体9a〜9dはそれぞれ弁棒10a〜
10dに結合している。そしてこれらの弁棒10
a〜10dは、弁箱外部のエアーシリンダーなど
のアクチユエータ(図示せず)の力によつて上下
に移動しかつ後述の4個所で停止するようになつ
ている。 第3図は各弁体・弁座を示す断面図である。説
明の簡略化のため、同一の弁座11〜14におけ
る弁座貫通孔8a〜8dの断面積は同一弁座にお
いては相互に等しいものとし、各弁座11〜14
毎の弁座貫通孔8a〜8dの同一弁座毎の総断面
積を、それぞれSa、Sb、Sc、Sdとするとき、本
実施例ではこれらの比が1:4:16:64となるよ
うに、すなわちSa:Sb:Sc:Sd=1:4:16:
64となるように作つてある。 さらに弁体9a〜9dのとり得る停止位置につ
いては第5図で示した弁座13の例で説明する。 すなわち弁体9cの位置を弁体シール19cの
位置で代表させるものとし、第5図に示すよう
に、弁体9cの停止位置をl=0からl=3まで
等間隔に定めてある。 しかして弁体9cの停止位置(すなわち弁体シ
ール19cの位置)がl=0にあるときは、弁座
貫通孔8cはいずれも上流側と下流側とを結ぶ流
路とはなつていない。つまりl=0における流路
断面積は0である。 しかし、弁体9cがl=1に位置するときは弁
座貫通孔8cのうち最下段に位置するものが流路
となつていて、その断面積はSc/3である。以
下、同様にl=2、3に対しての流路断面積はそ
れぞれ2Sc/3、Scである。 他の弁体・弁座も同様に作つてあるので、各弁
座11〜14において弁体9a〜9dの停止位置
(すわなち弁体シール19a〜19dの位置)l
と各流路断面積の関係は第1表に示すとおりであ
る。 なお、この総断面積と流量との関係は共に比例
するものとする。
【表】 このように本実施例においても、各弁座に接す
る各弁体を停止させる位置の数をl(ただし0≦
l≦n−1)で表わし、さらに各弁座のうちのk
番目の弁座貫通孔の総断面積をSkとするときこ
の総断面積Skと前記弁体が停止位置lにあると
き流路を形成する弁座貫通孔の総断面積Sklとの
関係がSkl=l/n−1・Skで表わされ、かつk
+1番目とk番目の弁座貫通孔の総断面積の比が
nに等しいこと、すなわちSk+1/Sk=nで表
わされることを満足している。 さらに各弁体9a〜9dの位置はそれぞれ独立
に選ぶことができるので、各弁体9a〜9dの位
置lの組み合わせと流路断面積の総計、すなわち
開口面積の関係は第2表に示すとおりである。 すなわち本実施例では、開口面積を全閉状態か
ら最大開口面積(=Sa+Sb+Sc+Sd)まで255
分の1刻みで任意に変化させることができるもの
である。
〔発明の効果〕
このように本発明の実施により多進法のデジタ
ル式流量調節弁を得ることが可能であり、高い分
解能を利用した精密流量コントロール、再現性の
の良さを生かしたオープンループコントロールな
どの用途は広く、しかもデジタル制御システムの
中でコンピユーターに直結できるなど多くの利点
を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す流量調節弁の
正面断面図、第2図は第1図のA−A断面図、第
3図は同じく本発明の一実施例を示す弁体・弁座
の正面展開断面図、第4図は第3図のB−B断面
図、第5図は同じく弁体・弁座の部分断面図、第
6図は本発明の他の実施例を示す弁体・弁座の正
面断面図、第7図は同じく平面断面図、第8図は
従来の流量調節弁の正面断面図である。 1:弁箱本体、2:本体隔壁、3a〜3d:隔
壁貫通孔、4:弁蓋兼弁体ケース、5:弁体ケー
ス側壁、6:弁体ケース底、11〜14:弁座、
7a〜7d:弁座側壁、8a〜8d:弁座貫通
孔、9a〜9d:弁体、18:弁体ケースの窓。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 弁箱本体と、該弁箱本体の中にあつて上流側
    と下流側を仕切る隔壁と、該隔壁に穿孔した複数
    の隔壁貫通孔には該各隔壁貫通孔に接合した各1
    個の弁座と該弁座に接する可動の弁体とからな
    り、前記弁座はそれ自身壁面を有しかつ該壁面に
    はそれぞれ穿孔した複数の弁座貫通孔を有するも
    のとし、該弁座貫通孔は各同一の弁座壁面上にお
    いては相互に等しい流路断面積であるものとし、
    前記各弁体は直線的または回転的に移動するもの
    とし、かつその停止位置がほぼ等間隔で段階的に
    設定されたものであつて、該弁体の位置を変化さ
    せることによつて、該弁体に対置する弁座の壁面
    に穿孔された弁座貫通孔のうち上流側と下流側を
    結ぶ流路を形成するものの数を変化させることに
    よつて流路断面積を変化させ得る流量調節弁にお
    いて、各弁座に接する各弁体を停止させる位置の
    数をn(正の整数)個所とし、該停止位置をl(た
    だし0≦l≦n−1、整数)で表わし、さらに前
    記各弁体・弁座の組に番号を付して、k番目の組
    における弁座の弁座貫通孔の総断面積をSkとし、
    該k番目の弁体が停止位置をlにあるときk番目
    の弁座において流路を形成する弁座貫通孔の断面
    積の和をSklとするとき、SkとSklとの関係が Skl=l/n−1Sk で表わされ、かつk+1番目とk番目のそれぞれ
    の組の弁座貫通孔の総断面積の比がnに等しいこ
    と、すなわち Sk+1/Sk=n であることを特徴とする流量調節弁。
JP23641883A 1983-12-16 1983-12-16 流量調節弁 Granted JPS60129475A (ja)

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JPS60129475A JPS60129475A (ja) 1985-07-10
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