JPH0410091B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体源からの流体を使用目的に応じ
て所望の高さの圧力に調整し且つ維持するための
圧力制御弁において、特にモータを駆動させて圧
力設定を行うようにしたものに関する。

〔従来の技術〕

一般に、自力式減圧弁は、二次側流体の圧力に
応じて変位するダイアフラムに連動して弁体を開
閉動作させる構造になつており、ダイアフラムの
下側の面には二次側流体圧力が上方に作用し、又
上側の面には圧力設定用の調節ばねの弾性力が下
方に作用していて、この二つの力が釣り合うまで
ダイアフラムが変位し、弁体が開弁又は閉弁方向
に移動して流体の通過量を調節して、二次側流体
圧力を調節ばねによる設定圧力に調整するように
なつている。この自力式減圧弁は制御すべき流体
自身のエネルギーによつて機械的に作動制御さ、
空気圧や電気などの動力を必要としないために簡
便であるが、しかし空気圧や電気等の動力を使用
して作動制御する調節弁と較べるとその調節精度
は低く、従つて高い調節精度を得るには自力式減
圧弁を電気的手段等によつて補助的に作動制御す
る必要がある。

電気的に作動制御を行う減圧弁として、上述の
自力式減圧弁に調節ばねの弾性力制御用の調節ね
じを進退させるモータを取付け、所望の設定圧力
目標値を上限及び下限設定圧力からなる目標範囲
として設定器に入力し、圧力センサーで検出され
た二次側流体圧力が目標範囲内にあるか否かを三
位置式オンオフ調節計によつて比較判定し、目標
範囲外にあるときはこの調節計によつてモータを
駆動させて調節ばねの弾性力を調整し、目標範囲
内に入るとモータを停止させるようにしたものが
知られている。そして、この種の減圧弁は一次側
流体圧力や流量の多少の変動があつても、二次側
流体圧力を常に目標範囲内の圧力値に保持するこ
とができるので高い調節精度を得ることができ
る。又、二次側流体圧力が目標範囲内にあるとき
はモータが停止しているが、多少の負荷変動によ
る二次側流体圧力変化があつても、冒頭の説明の
ように自力式減圧弁として比例動作による二次側
流体圧力の自動調整を行うから、電気的な作動制
御手段が過敏に応答して頻繁にモータが正転及び
逆転したりせず、ギヤ等の機械的伝達部分の摩耗
を生じないので製品寿命が非常に長く、又停電時
にも本来の圧力調節機能は失われないという利点
がある。更に、減圧弁と調節計の接続は信号線で
行うため、調節計は減圧弁から離れた場所に設置
することができ、調節計に内蔵又は外付けされた
設定器によつて目標範囲を遠隔設定することがで
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、この種の減圧弁は、二次側流体圧力を
検出して調節計によつてモータを駆動させ、調節
ばねの弾性力を調整する構造であるから、負荷変
動時に瞬時に圧力調節を行うことは不可能であつ
て、ある程度の応答時間が必要であり、このため
に安全等に係わる不具合が生じることがある。

例えば、繰り返し運転及び停止を行う製造工程
では、上述の減圧弁の一次側に遮断弁が設置され
ていることがあり、一工程が終了するごとに流体
の供給が遮断弁により停止される。流体の供給が
停止されると一次側流体圧力が０になるので二次
側流体圧力も０になり、二次側流体圧力が目標範
囲から外れるので、調節計によりモータが正転す
るが、二次側流体圧力が０であるからモータは正
転を続け、調節ねじが最大限までねじ込まれると
下部位置検出センサーが作動してモータが停止す
る。この状態で調節ばねの弾性力が最大であり、
設定圧力は所要の目標範囲を超えているから、次
の工程開始時に遮断弁が開かれると、圧力調節の
ための応答時間内に一時的に過大な流体圧力が二
次側へ供給されてしまい、製品の不良が発生した
り、二次側の機器を破損するという欠点がある。

本発明はこのような問題点に鑑み、一次側流体
圧力が０になつた後、再び一次側流体を供給した
ときに二次側流体圧力が過大にならないようにし
た圧力制御弁を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による圧力制御弁は、モータの駆動を制
御する三位置式オンオフ調節計によつて二次側流
体圧力を目標範囲に制御しようとするものにおい
て、調節ばねの弾性力を増大させる方向のモータ
の連続駆動時間が一定時間経過すると信号を出力
する計時回路と、この信号が出力された時の二次
側流体圧力がほぼ０の場合にモータを反転駆動さ
せる手段と、調節ねじがフレー位置迄移動すると
三位置式オンオフ調節計への通電を遮断させる手
段とが備えられている。

又、調節ばねの弾性力が最大のときの調節ねじ
の位置を検出する位置検出センサーが備えられる
と共に、この位置検出センサーによる検出信号が
出力された時の二次側流体圧力がほぼ０の場合に
モータを反転駆動させる手段と、調節ねじがフリ
ー位置迄移動すると三位置式オンオフ調節計への
通電を遮断させる手段とが備えられていてもよ
い。

〔作用〕

一次側からの流体の供給が遮断されると、二次
側流体圧力は目標範囲より小さくなる為、モータ
が駆動させられて調節ばねの弾性力が増大する方
向に調節ねじが移動するが、モータの駆動時間は
計時回路によつて計測され、この計測時間が一定
時間経過した時の二次側流体圧力がほぼ０の場合
にモータが反転して、調節ばねの弾性力が０であ
るフリー位置に調節ねじが退いたときに三位置式
オンオフ調節計への通電が遮断され、モータとこ
の調節計が停止し、圧力制御弁は閉弁する。

又、調節ばねの弾性力が増大する方向にモータ
が駆動させられて、調節ばねの弾性力が最大のと
きの調節ねじの位置が位置検出センサーで検出さ
れ、且つこのときの二次側流体圧力がほぼ０の場
合にモータが反転し、調節ねじがフリー位置に退
いた時に三位置式オンオフ調節計への通電が遮断
され、モータとこの調節計が停止し、圧力制御弁
が閉弁する。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な一実施例を第１図及び第
２図に基づいて説明する。

第１図は電気的な作動制御手段の付加された自
力式減圧弁の概略縦断面図であり、１は従来公知
の減圧弁部、２は減圧弁部１の調節ねじを動作さ
せるモータ部、３はモータ部の駆動を制御する制
御部である。

減圧弁部１において、４は弁箱、５は弁座６に
対して一次側即ち図中下側に位置して弁体ばね７
の弾性力によつて閉じ方向に付勢されている弁
体、８は弁棒９を介して弁体５を圧接するダイア
フラム、１０は検出穴１０ａを通して導入される
二次側流体の圧力をダイアフラム８に作用させる
ダイアフラム室、１１は上下一対のばね受け１２
ａ，１２ｂの間に圧縮されて配設されその弾性力
を下ばね受け１２ｂを介してダイアフラム８に作
用させる調節ばね、１３はその側部が減圧弁本体
に螺合して支持され先端が上ばね受け１２ａに嵌
合されている調節ねじであつて、その左右回転に
より進退して調節ばね１１の弾性力を調整でき
る。そして、始めに一次側に流体が送られると、
最初は、弁体５は弁座６に着座して開口が閉塞さ
れるが、調節ねじ１３が左回転により下降する
と、調節ばね１１の弾性力が増大してダイアフラ
ム８は下方に変位し、弁体５が押し開かれて一次
側流体が二次側に流れ、この二次側流体圧力が検
出穴１０ａを介してダイアフラム室１０へ進入
し、ダイアフラム８を挟んで調節ばね１１の下向
きの圧力と二次側流体圧力の上向きの力とが釣り
合うように、弁体５の開度が調整され、二次側流
体圧力が決定されるようになつている。

次にモータ部２において、Ｍは下部の減速機１
５を介してその軸先端の歯車１５ａにその回転を
減速して伝達するモータ、１６は歯車１５ａと噛
合する歯車１７のボールスプラインと接続され回
転及び上下動可能な出力軸、１８は出力軸１６の
下端及び調節ねじ１３の上端を接続する軸継手で
あつて、モータＭの駆動を受けて出力軸１６が回
転しながら上下動し、軸継手１８を介して調節ね
じ１３を回転させて調節ばね１１の弾性力を調節
できるようになつている。１９は出力軸１６の上
側に固定された位置検出用の円盤、２０ａ，２０
ｂは出力軸１６と平行な位置に夫々設けられた位
置検出センサーであつて、円盤１９を検出するこ
とによつて出力軸１６の上下動における上限位置
及び下限位置（この位置で調節ばね１１の弾性力
は最大になる）を検出するようになつており、こ
の上限及び下限位置の何れかが検出されると後述
する三位置式オンオフ調節計に検出信号が送ら
れ、この調節計では他の信号に優先して停止信号
を出力してモータＭを停止させ、調節ねじ１３の
上下動範囲を規制して、調節ばね１１の弾性力を
調節する機構部分の機械的な破損を防止するよう
になつている。

次に制御部３において、２２は二次側配管に設
けられ二次側流体の圧力を検出するための圧力セ
ンサー、２３は所望する上限及び下限設定圧力値
からなる目標範囲が設定された設定器、２４は設
定器２３、圧力センサー２２及び位置検出センサ
ー２０ａ，２０ｂに夫々信号線で接続された三位
置式オンオフ調節計であつて、アナログ又はマイ
クロコンピユータ等から成つていて、設定器２３
で設定された目標範囲と圧力センサー２２の検出
値とを比較し、検出値が目標範囲外であればモー
タＭに対し駆動信号を出力し、検出値が目標範囲
内であれば停止信号を出力するようになつてい
る。２５は調節計２４からの駆動信号又は停止信
号を受けてモータＭの駆動及び停止を制御する駆
動回路、２６は調節計２４及び駆動回路２５に信
号線で接続された計時回路であつて、調節計２４
から調節ねじ１３を正回転即ちねじ込むための駆
動信号が一定時間継続して出力された場合、これ
を計測して調節計２４に信号を出力するようにな
つている。そしてこのとき圧力センサー２２から
の二次側圧力の検出値がほぼ０の場合、調節計２
４で調節ねじ１３を逆転させる駆動信号を出力
し、調節ねじ１３をフリー位置即ち調節ばね１１
の設定圧力が０の位置へ移動させた後、調節計２
４への通電が遮断されるようになつている。尚、
上述の一定時間とは、例えば調節ねじ１３のフル
ストローク時間、即ち調節ばね１１の設定圧力が
０である調節ねじ１３のフリー位置（上述の上限
位置）と調節ばね１１の弾性力が最大である上述
の下限位置との間を移動する時間をいう。又、調
節ねじ１３のフリー位置への移動を検知して調節
計２４の通電を遮断する手段は、例えば調節ねじ
１３のフリー位置にセンサーを配置して検知し、
停止信号を出力するようにしてもよいし、或いは
計時回路２６で逆転時の調節ねじ１３のフルスト
ローク時間を計測して調節計２４に信号を出力す
るようにしてもよい。

本実施例は以上のように構成されており、次に
その作用を第２図に示すフローチヤートに基づい
て説明する。

まず、設定器２３で設定された目標範囲内に二
次側流体圧力値が設定されているように、調節ね
じ１３が位置制御されて調節ばね１１の弾性力と
二次側流体圧力とが釣り合つている状態から、図
示しない遮断弁の作動により流体の供給が停止さ
れると、一次側及び二次側流体圧力は０になる。
すると目標範囲から二次側流体圧力値が外れる
（ステツプ101）ので、調節計２４から駆動信号が
出力され、計時回路２６で計測がスタートする
（ステツプ102）と共にモータＭが正転（ステツプ
103）して調節ねじ１３は下方へねじ込まれ、調
節ばね１１の弾性力が増大する。それでも二次側
流体圧力は目標範囲外にある（ステツプ104）か
ら調節ねじ１３は更に下方へねじ込まれ、計則時
間がフルストローク時間経過する前に下限位置に
到達し、この下限位置で下部位置検出センサー２
０ｂによつて円盤１９が検出され、調節計２４に
よりモータＭが強制的に停止させられる。しか
し、目標範囲と圧力センサー２２の検出値との差
異により駆動信号はなお継続して出力され（ステ
ツプ103〜105）、計測時間がフルストローク時間
を経過した時（ステツプ105）に計時回路２６か
ら調節計２４に信号が送られ、このとき圧力セン
サー２２の検出値がほぼ０であれば（ステツプ
106）、調節計２４からモータＭを逆転させるため
の駆動信号が出力され（ステツプ107）、調節ねじ
１３は調節ばね１１の設定圧力が０になるフリー
位置まで上昇させられて、調節計２４への通電が
遮断され、調節計２４はモータＭと共に停止する
（ステツプ108）。この状態で減圧弁部１の弁体５
は閉弁しており、次の工程で遮断弁が解放されて
も流体は二次側へ流れない。そして調節計２４へ
通電すると、モータＭの駆動回路２５へ駆動信号
が送られ、予め設定された目標範囲に二次側流体
圧力が調節させられる。

以上のように本実施例によれば、一次側流体圧
力が０になつた後、再び一次側に流体が供給され
たときに過大な流体圧力を二次側に供給しないよ
うにすることができる。

次に本発明の第二実施例を、第３図及び第４図
に基づいて説明する。

第３図は第１図と同様な自力式減圧弁の概略縦
断面図であるが、計時回路２６は設けられていな
い。そして、本実施例では、調節ねじ１３が下限
位置迄下降して調節ばね１１の弾性力が最大にな
つて、この下限位置を検出する下部の位置検出セ
ンサー２０ｂから検出信号が出力された時に圧力
センサー２２の検出値がほぼ０である場合に、モ
ータＭを反転駆動させて調節ねじ１３をフリー位
置に移動させるように、プログラムが調節計２４
に組み込まれている。

以下、第４図のフローチヤートにより説明する
と、調節ばね１１の弾性力と二次側流体圧力とが
釣り合つている状態から、遮断弁の作動により流
体の供給が停止されると、二次側圧力が目標範囲
から外れ（ステツプ201）、調節計２４から出力さ
れる駆動信号によりモータＭが正転して（ステツ
プ202）調節ねじ１３は下方へねじ込まれ、調節
ばね１１の弾性力が最大となる下限位置迄移動す
る。そして、その位置で下部の位置検出センサー
２０ｂに検出され（ステツプ204）、検出信号が調
節計２４に送られるが、同時に圧力センサー２２
の検出値が０であれば（ステツプ205）、モータは
反転駆動させられ（ステツプ206）、調節ねじ１３
のフリー位置で調節計２４への通電が遮断され、
モータＭ及び調節計２４が停止する（ステツプ
207）。

尚、上記各実施例では自力式直動形減圧弁を用
いて説明したが、本発明はこれに限定されること
なく、パイロツト作動形減圧弁、差圧弁、背圧弁
等の圧力調整弁や、温度調整弁にも適用すること
ができ、本明細書ではこれらを総称して圧力制御
弁とする。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明に係わる圧力製御弁によれ
ば、流体の供給が一時的に停止され、調節ばねに
よる設定圧力が最大になる場合、このときの調節
ねじの移動時間又は移動位置を検出して、設定圧
力を０の状態にして通電を遮断するようにしたか
ら、流体を再び供給するときに二次側に過大な圧
力がかからず、製品の不良や機器の破損等を引き
起こす虞れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧力制御弁の第一実施例
を示す概略縦断面図、第２図は第一実施例のフロ
ーチヤート、第３図は本発明に係る圧力制御弁の
第二実施例を示す概略縦断面図、第４図は第二実
施例のフローチヤートである。 ４……弁箱、５……弁体、６……弁座、８……
ダイアフラム、１１……調節ばね、１３……調節
ねじ、Ｍ……モータ、１９……円盤、２０ａ，２
０ｂ……位置検出センサー、２２……圧力センサ
ー、２３……設定器、２４……三位置式オンオフ
調節計、２６……計時回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧力設定用の調節ばねの弾性力を調整する調
   節ねじを進退させるモータを取付け、流体の二次
   側圧力が予め設定された目標範囲外にあるとき
   は、前記モータの駆動を制御する三位置式オンオ
   フ調節計によつてモータを駆動させて前記調節ば
   ねの弾性力を調整し、流体の二次側圧力が目標範
   囲内に入ると前記モータを停止させるようにした
   圧力制御弁において、 前記調節ばねの弾性力を増大させる方向のモー
   タの連続駆動時間が一定時間経過すると信号を出
   力する計時回路と、 該計時回路から信号が出力された時の二次側流
   体圧力がほぼ０の場合に前記モータを反転駆動さ
   せる手段と、 前記調節ねじがフリー位置迄移動すると三位置
   式オンオフ調節計への通電を遮断させる手段と、 を備えたことを特徴とする圧力制御弁。 ２ 圧力設定用の調節ばねの弾性力を調整する調
   節ねじを進退させるモータを取付け、流体の二次
   側流体圧力が予め設定された目標範囲外にあると
   きは、前記モータの駆動を制御する三位置式オン
   オフ調節計によつてモータを駆動させて前記調節
   ばねの弾性力を調整し、流体の二次側圧力が目標
   範囲内に入ると前記モータを停止させるようにし
   た圧力制御弁において、 前記調節ばねの弾性力が最大のときの調節ねじ
   の位置を検出する位置検出センサーと、 該位置検出センサーによる検出信号が出力され
   た時の二次側流体圧力がほぼ０の場合に前記モー
   タを反転駆動させる手段と、 前記調節ねじがフリー位置迄移動すると三位置
   式オンオフ調節計への通電を遮断させる手段と、 を備えたことを特徴とする圧力制御弁。