JPS6371711A - 自動温度制御弁 - 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 本発明は二次側の蒸気温度を自動的に制御する弁に関し
、特に、二次側を一定圧力に維持するように一次側の流
体を減圧して通過せしめる減圧弁を用いて、二次側を一
定温度に維持する自動温度制御弁に関する。

従来の技術 自動温度制御弁は、制御対象の制御量の検出、目標値と
の比較、偏差に基づく判断・指令等を信号的に処理して
、弁体を操作する電動機や流体アクチュエータ等の操作
部を制御するものである。

即ち、温度センサーで二次側の温度を検出し、これを設
定機構を通して入力した目標値と比較し、信号的に処理
して、電動機等のアクチュエータを操作して比例動作、
あるいは微分・積分動作、いわゆるＰＩＤ動作をせしめ
る。従って、設定したい所望の目標値を入力するだけで
、二次側の流体温度を所望の値に自動的に調節すること
ができる。

発明が解決しようとする問題点 しかし、自動制御弁は高価である。これは電動機等のア
クチュエータで直接に、しかも、常時小刻みに素早く弁
体を操作しなければならないので、大出力のアクチュエ
ータ、複雑な信号処理をする制御器を必要とするからで
ある。

更にＰＩＤの定数設定が、制御対象により異なる為に困
難であり、うまく設定するには知識・経験を要する。

又、設定値に対して目標とする弁の開度が不明の為、指
示値の反応を見ながら徐々に開度を調節しなければなら
ないので応答時間が非常に遅くなる。

本発明の技術的課題は、設定温度の変更が容易で、遠隔
制御や自動制御ができ、難しい操作は必要とせず、素早
い応答性を持つ自動温度制御弁を、小出力のアクチュエ
ータを用いて作ることである。

問題点を解決するための手段 上記の技術的課題を解決するために講じた本発明の技術
的手段は、ダイヤフラム構造の減圧弁に圧力設定ばねの
弾性力を調節する手段を操作するアクチュエータを取り
付け、圧力設定ばねの弾性力を調節する手段の軸方向の
変位を電気信号に変換する検出比を設け、圧力設定ばね
の弾性力を調節する手段の絶対位置と設定温度目標値と
の関係をコンピューターに記憶させておき、任意の設定
温度に対し、上記関係から操作変位量を演算し、瞬時に
して目標値に近づく様に圧力設定ばねの弾性力を調節す
る手段を操作せしめる様にした、ものである。

作用 上記の技術的手段の作用は下記の通りである。

一般的に減圧弁と言われているものは、ダイヤフラムの
変位で主弁を直接に操作し、又はパイロット弁を操作し
てピストン弁等の主弁を間接的に操作する構造である。

ダイヤフラムには一面に二次側の流体圧力を他面に圧力
設定ばねの弾性力を作用せしめる。両刃が不平衡であれ
ばダイヤフラムが変位し、弁体を操作して流体の通過徂
を調節せしめ、二次側の圧力を圧力設定ばねの弾性力に
対応した値に維持する。

調節計内のコンピューターには圧力設定ばねの弾性力を
調節する手段、例えば調節ねじの軸方向の絶対位置と設
定温度目標値との関係を記憶させておく。この関係は直
接実検で求めたり、あるいは実験で絶対位置と設定圧力
目標値との関係を求め、蒸気圧力と温度の関係から演算
して求めることもできる。その調節計を通して所望の設
定温度目標値を入力すれば、比較調節器で位置検出セン
サーからの調節ねじの位置信号と上記絶対位置と設定温
度目標値との関係から操作変位量が演算される。

ドライバーでアクチュエータが運転され、調節ねじが右
又は左に目標値に向かって一気に回転し、圧力設定ばね
の弾性力が調節される。操作変位量に達したときにアク
チュエータが停止する。この結果、ダイヤフラムが変位
して弁体が操作される。

蒸気圧力と温度）９は一定の関係があるので、減圧弁を
用いて温度を制御することができる。

二次側の流体温度と設定温度目標値との偏差検出値が、
偏差基準値よりも大きいときには同様に、比較調節器で
操作変位量が演算してこの操作変位量の信号をドライバ
ーに送り、ドライバーでアクチュエータを運転する。偏
差基準値以内であれば、アクチュエータは作動せず、ダ
イヤフラムによるメカニカルな作動で、圧力つまり温度
制御を行う。

この様にアクチュエーターは目標値に向かって一気に調
節ねじを操作するので、従来のＰＩＤ制御に比べて非常
に早い温度設定が可能である。即ち、応答性が向上する
。

また、アクチュエータは弾性力調節手段を操作するもの
で、弁体を直接に素早く操作するような苛酷な状態にな
いから、小出力のものでよい。しかも、弁体は従来同様
にダイヤフラム構造でメカニカルに素早く敏感に操作さ
れる。

特有の効果 本発明は下記の特有の効果を生じる。

アクチュエータは目標値に向かって作動した後は停止状
態にあるから、運転機会が少なく、運転時間が短いので
、自動制御弁よも寿命が遥かに艮い。

パイロット式減圧弁は、小さな力でパイロット弁を操作
して、大きな力を必要とする主弁を開閉するものである
。従って、この場合は、圧力８２定ばねの弾性力が小さ
いので、アクチュエータは小出力のものでよい。

取付構造上は、アクチュエータでばねの調節ねじを進退
操作するようにしたものであるから、既設の減圧弁にも
容易に取り付けることができる。

実施例 上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する（第
１図参照）。

本実施例の自動設定減圧弁は、メカニカルな減圧弁部１
と、電動機部と、制御部とから成る。

減圧弁部１は従来のものと同様である。流体の入口２と
出口３はそれぞれ一次側通路４と二次側通路５に接続し
て取り付けられる。主弁ロアは主弁体６で開閉する。主
弁体６はばねで閉弁方向に付勢して配置し、弁棒を介し
てピストン８に連結する。

ピストン８の下面には出口３側の流体圧力が作用し、上
面には通路９．１１を通して入口２側の流体圧力がパイ
ロット弁体１２で制御されて導入される。パイロット弁
体１２は閉弁方向にばねで付勢され、弁棒を介してダイ
ヤフラム１３の下面に当り、その変位により開弁方向の
操作力を受ける。

従って、ダイヤフラム１３が下方に変位するとパイロッ
ト弁体１２が押し下げられ、入口２の流体が通路９，１
１を通ってピストン８の上方に導入され、主弁体６がピ
ストン８で押し下げられて主弁ロアが開かれ、入口２の
流体が出口３に流れる。また、ダイヤフラム１３が上方
に変位するとパイロット弁体１２がばねで押し上げられ
、通路９が塞がれ、ピストン８の上方の流体が通路１１
、パイロット弁体１２の弁棒の周囲の空き間、通路１０
を通って出口３に逃げ、ピストン８と主弁体６がばねで
押し上げられ、主弁ロアが塞がれる。

ダイヤフラム１３の上方は細孔１４を通して外気に連結
し、はぼ一定の外気圧に保たれる。また、ダイヤフラム
１３の上面には圧力設定ばね１６の下端が当り、弾性力
が作用する。圧力設定ばね１６の上端にはばね受は部材
を介して調節ねじ１７の下端が当り、調節ねじ１７の回
転による進退で、圧力設定ばねの圧縮二を調節して、ダ
イヤフラム１３に作用する弾性力を調節できるようにな
っている。調節ねじ１７は、弁ケーシングの一部を成す
ばね収容ケース１５に取り付けためねじ部材にねじ結合
している。

電動機部をヨーク部材１８をばね収容ケース１５に固定
することによって取り付ける。このとぎ、調節ねじ１７
と出力軸２０を同一軸上に整合して、六角頭部４２と出
力軸２０の下端部を連結する。

出力軸２０はボール・スプライン２１の軸を成し、上端
に係上部材２３を設ける。ボールスプライン２１の外周
部材１９には円筒状の連結部材２２を固定する。出力軸
２０の下部に円盤２４を形成する。位置検出センサー２
６が取付台２５の下面に取り付けられ、その検出棒３３
が円盤２４の側面に当たる様に配置される。

電動殿２９と減速１２８を取付台２５に固定し、その出
力軸２７を連結部材２２に挿入固定する。

従って、電動機２９を回転させると減速機２８の出力軸
２７が回転し、連結部材２２と共にスプライン２１の外
周部材が回転し、その回転方向に応じて、出力軸２０が
上下動しながら回転し、調節ねじ１７が右又は左に回転
する。

この時同時にセンサー２６の検出棒３３が円盤２４の上
下運動に追従して上下に移動し、その移動聞を位置信号
としてとらえる。

電動機２９の横にドライバー３０を配置して、カバー３
６で覆い、防塵、防湿対策を講じる。動力線及びその引
込口の図示は簡略化しである。

制御部は上記の位置検出センサー２６と、比較調節器３
１と、設定温度目標値を入力する調節計３２と、二次側
通路に取り付けた温度センサー４０とから成る。参照番
号３４は端子台であり、モータードライバー３０、セン
サー２６に結線されている。端子台３４と比較調節器３
１を信号線３７で、温度センサー４０は信号線３つで、
調節計３２も信号線で比較調節器３１に連結する。比較
調節器３１は端子台３４の位置に配置してもよい。

二次側通路５の流体温度は温度センサー４０で検出して
調節計３２に常時、あるいは比較的短い間隔で送る。

調節計内のコンピューターには圧力設定ばね１６の弾性
力を調節する調節ねじ１７の軸方向の絶対位置、即ち円
盤２４の軸方向の変位と設定温度目標値との関係が記憶
されており、調節計３２を通して所望の設定温度目標値
を入力すれば、比較調節器３１で位置検出センサー２６
からの調節ねじ１７の位置信号と上記絶対位置と設定温
度目標値との関係から操作変位量が演算される。

ドライバー３０で電動機２つが運転され、調節ねじ１７
が右又は左に目標値に向かって一気に回転し、圧力設定
ばね１６の弾性力が調節される。

操作変位量に達したときに電動機２９は停止する。

温度センサー４０による検出温度値と設定温度目標値と
の偏差検出値が、偏差基準値よりも大きいときには同様
に、比較調節器３１で操作変位量を演算してこの操作変
位量の信号をドライバー３０に送り、電動ｖ１２９を運
転するａ偏差基準値以内であれば、電動機２９は作動せ
ず、ダイヤフラム１３によるメカニカルな作動で、圧力
つまり温度制御を行う。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の自動温度制御弁の断面図に制
御部のブロック図を重ねて表示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ダイヤフラム構造の減圧弁に圧力設定ばねの弾性力
   を調節する手段を操作するアクチュエータを取り付け、
   圧力設定ばねの弾性力を調節する手段の軸方向の変位を
   電気信号に変換する検出器を設け、圧力設定ばねの弾性
   力を調節する手段の絶対位置と設定温度目標値との関係
   をコンピューターに記憶させておき、任意の設定温度に
   対し、上記関係から操作変位量を演算し、瞬時にして目
   標値に近づく様に圧力設定ばねの弾性力を調節する手段
   を操作せしめる様にした自動温度制御弁。