JP2019002508A - Flow control valve and valve opening detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流量制御弁における弁開度検出技術に関するものである。 The present invention relates to a valve opening degree detection technique in a flow control valve.
流量制御弁は、空調システム等の設備で用いられて、配管を流れる冷温水の流量を制御する電動バルブであり、主に弁本体とアクチュエータとから構成されている。弁本体は、流体が流れる流路が内部に形成された金属管からなり、流路の途中には流体の流量を制御するための弁体が回動自在に取り付けられている。アクチュエータは、この弁体の実際の弁開度を検出し、得られた弁開度に基づいて弁体を回動制御することにより、流量制御を行うものとなっている(例えば、特許文献1など参照)。 The flow rate control valve is an electric valve that is used in equipment such as an air conditioning system and controls the flow rate of cold / hot water flowing through a pipe, and mainly includes a valve body and an actuator. The valve body is made of a metal pipe having a flow path through which a fluid flows, and a valve body for controlling the flow rate of the fluid is rotatably attached to the middle of the flow path. The actuator detects the actual valve opening of the valve body, and performs flow control by controlling the rotation of the valve body based on the obtained valve opening (for example, Patent Document 1). Etc.)
従来、流量制御弁は、アクチュエータに、角度センサ、モータ、制御回路、通信回路など、繊細な電子部品や電子回路を搭載している。特に、流体温度などの影響を抑制するため、弁体の実際の弁開度を検出するため角度センサが、アクチュエータ内部に設けられており、弁軸と接続されているモータさらには減速機などの出力軸の回動角度に基づいて弁開度を検出するものとなっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a flow control valve has a delicate electronic component or electronic circuit such as an angle sensor, a motor, a control circuit, or a communication circuit mounted on an actuator. In particular, in order to suppress the influence of fluid temperature and the like, an angle sensor for detecting the actual valve opening of the valve body is provided inside the actuator, and a motor connected to the valve shaft and a reducer, etc. The valve opening is detected based on the rotation angle of the output shaft.
このため、アクチュエータと弁本体とで耐環境性能が大きく異なるものとなり、アクチュエータのみが故障するケースもある。このようなケースでは、弁本体を交換せずアクチュエータのみを交換する方法が考えられる。しかしながら、従来の流量制御弁では、アクチュエータを交換した場合、新たなアクチュエータの出力軸と弁軸との取付角度や、新たなアクチュエータとヨークとの取付角度に誤差が生じてしまう。このため、アクチュエータを交換した場合、アクチュエータ内部の角度センサでは、弁開度の検出精度が再現できなくなり、結果として流量精度を再現できなくなるという問題点があった。 For this reason, the environmental resistance performance differs greatly between the actuator and the valve body, and only the actuator may fail. In such a case, a method of replacing only the actuator without replacing the valve body is conceivable. However, in the conventional flow control valve, when the actuator is replaced, an error occurs in the mounting angle between the output shaft of the new actuator and the valve shaft and the mounting angle between the new actuator and the yoke. For this reason, when the actuator is replaced, the angle sensor inside the actuator cannot reproduce the detection accuracy of the valve opening, resulting in the problem that the flow accuracy cannot be reproduced.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、アクチュエータのみを交換した場合でも、弁開度の検出精度を再現できる弁開度検出技術を提供することを目的としている。 The present invention is for solving such a problem, and an object of the present invention is to provide a valve opening detection technique that can reproduce the detection accuracy of the valve opening even when only the actuator is replaced.
このような目的を達成するために、本発明にかかる流量制御弁は、流体が流れる流路が内部に形成されているとともに、前記流路の途中に前記流体の流量を制御する弁体が回動自在に取り付けられている弁本体と、前記弁本体に取り付けられて、前記弁体の開度現在値に基づいてモータで出力軸を回動させて前記弁体の弁軸を回動制御することにより前記流体の流量を制御するアクチュエータとを備える流量制御弁であって、前記弁本体の外側である本体上面または本体底面に取り付けられて、継手を介して前記アクチュエータの前記出力軸と接続されている前記弁軸の回動角度に応じたセンサ出力値を出力する弁側角度センサと、前記弁側角度センサで検出された前記センサ出力値に基づいて前記弁体の開度現在値を計算する弁開度計算部とを備えている。 In order to achieve such an object, the flow rate control valve according to the present invention has a flow path through which a fluid flows, and a valve body that controls the flow rate of the fluid in the middle of the flow path. A valve body that is movably mounted, and the valve body of the valve body is controlled to rotate by rotating an output shaft by a motor based on a current opening degree value of the valve body that is attached to the valve body. A flow control valve including an actuator for controlling the flow rate of the fluid, and is attached to the upper surface or the bottom surface of the main body, which is outside the valve main body, and is connected to the output shaft of the actuator via a joint. A valve-side angle sensor that outputs a sensor output value corresponding to the rotation angle of the valve shaft, and a current opening degree value of the valve body is calculated based on the sensor output value detected by the valve-side angle sensor Valve opening calculator It is equipped with a.
また、本発明にかかる上記流量制御弁の一構成例は、前記弁側角度センサが、円形差動トランス型角度センサまたは磁気抵抗型角度センサからなるものである。 Also, in one configuration example of the flow control valve according to the present invention, the valve side angle sensor is composed of a circular differential transformer type angle sensor or a magnetoresistive type angle sensor.
また、本発明にかかる上記流量制御弁の一構成例は、前記弁開度計算部が、前記弁側角度センサに関する出力基準値を設定する際、前記弁体が全閉または全開のいずれか一方の状態となるまで前記出力軸を回動し、その時点で前記弁側角度センサにより検出したセンサ出力値を前記出力基準値として設定するようにしたものである。 Further, in one configuration example of the flow control valve according to the present invention, when the valve opening calculation unit sets an output reference value related to the valve side angle sensor, the valve body is either fully closed or fully opened. The output shaft is rotated until the state becomes, and the sensor output value detected by the valve-side angle sensor at that time is set as the output reference value.
また、本発明にかかる弁開度検出方法は、流体が流れる流路が内部に形成されているとともに、前記流路の途中に前記流体の流量を制御する弁体が回動自在に取り付けられている弁本体と、前記弁本体に取り付けられて、前記弁体の開度現在値に基づいてモータで出力軸を回動させて前記弁体の弁軸を回動制御することにより前記流体の流量を制御するアクチュエータとを備える流量制御弁で、弁体の弁開度の検出に用いられる弁開度検出方法であって、前記弁本体の外側である本体上面または本体底面に取り付けられた弁側角度センサが、継手を介して前記アクチュエータの前記出力軸と接続されている前記弁軸の回動角度に応じたセンサ出力値を出力する検出ステップと、弁開度計算部が、前記弁側角度センサで検出された前記センサ出力値に基づいて前記弁体の開度現在値を計算する弁開度計算ステップとを備えている。 In the valve opening degree detection method according to the present invention, a flow path through which a fluid flows is formed inside, and a valve body that controls the flow rate of the fluid is rotatably attached to the middle of the flow path. The valve body, and the flow rate of the fluid by controlling the rotation of the valve shaft of the valve body by rotating the output shaft with a motor based on the current opening degree of the valve body. A valve opening degree detecting method used for detecting a valve opening degree of a valve body, wherein the valve side is attached to a top surface or a bottom surface of the body that is outside the valve body. A detection step in which an angle sensor outputs a sensor output value corresponding to a rotation angle of the valve shaft connected to the output shaft of the actuator via a joint; and a valve opening calculation unit includes the valve side angle The sensor output detected by the sensor And a valve opening degree calculating step of calculating the opening degree current value of the valve body based on the value.
本発明によれば、アクチュエータのみを交換した場合でも、弁開度の検出精度を再現することが可能となり、結果として流量精度を再現することが可能となる。 According to the present invention, even when only the actuator is replaced, the detection accuracy of the valve opening can be reproduced, and as a result, the flow accuracy can be reproduced.
次に、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
[流量制御弁]
まず、図1を参照して、本実施の形態にかかる流量制御弁1について説明する。図1は、流量制御弁の構成を示す説明図である。
この流量制御弁1は、空調システム等の設備で用いられて、配管を流れる冷温水の流量を制御する電動バルブであり、主に弁本体10とアクチュエータ20とから構成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Flow control valve]
First, the
The
[弁本体]
弁本体10は、流体が流れる流路11が内部に形成された金属管からなり、流路11の途中には流体の流量を制御するための弁体12が回動自在に取り付けられている。弁体12には、弁本体10の外部へ一端が導出された弁軸13が結合されており、この弁軸13の回動操作により弁体12が回動し、流路11の断面積、すなわち弁開度が変化して、流体の流量が制御される。
[Valve body]
The
流路11の内壁11Aのうち、弁体12の一次側(流体上流側)には圧力センサS1が配置されており、弁体12の二次側(流体下流側)には圧力センサS2が配置されている。これら圧力センサS1,S2は、それぞれ流路11の一次側圧力P1および二次側圧力P2を検出し、得られた検出結果を示す圧力検出信号をアクチュエータ20へ出力する。これら一次側圧力P1および二次側圧力P2と、検出温度Tvに基づき開度現在値θvを補正して得られた開度現在値θとに基づいて流路11を流れる流体の流量が計測される。
Of the inner wall 11A of the flow path 11, the pressure sensor S1 is disposed on the primary side (fluid upstream side) of the
弁本体10の外側である本体上面10Aには、弁軸13の回動角度を検出し、回動角度に応じたセンサ出力値Svをアクチュエータ20へ出力する弁側角度センサ14が配置されている。弁側角度センサ14は、断熱材を介して弁本体10に取り付けられており、流体温度の影響が抑制されている。また、弁側角度センサ14には温度センサS3が取り付けられており、温度センサS3で検出された検出温度Tvに基づいて、弁側角度センサ14の開度現在値θvが開度現在値θに温度補正される。なお、開度現在値θvの温度補正は、本実施の形態において必須ではなく、弁側角度センサ14のセンサ出力が周囲温度の影響を受けない場合には、温度補正を省くこともできる。
A valve-
弁側角度センサ14としては、例えば円形差動トランス型角度センサ(特許文献2)や磁気抵抗型角度センサ(特許文献3)を用いればよい。本発明は、これら特許文献2および特許文献3に記載されたすべての内容を含むものとする。なお、弁側角度センサ14は、これに限定されるものではなく、ポテンショメータ、インクリメンタルエンコーダ、アブソリュートエンコーダなど、回転角度が計測できるセンサを弁側角度センサ14として用いてもよい。また、弁側角度センサ14が、弁本体10の外側ではなく本体内部に設けられていてもよい。
As the valve
円形差動トランス型角度センサは、弁軸13の回動に応じて円弧状の管内を移動する可動鉄心の位置を、円弧状の管の外周面に巻回された2つの検出コイルを有する差動トランスで検出出力するセンサである。
また、磁気抵抗型角度センサは、弁軸13とともに回動するロータと、ロータを囲うように配置された環状のステータとのギャップを、ステータからロータ側に突出して設けられた2つの検出用巻線で検出出力するセンサである。
The circular differential transformer type angle sensor has a difference in that the position of the movable iron core that moves in the arc-shaped tube according to the rotation of the valve shaft 13 is provided with two detection coils wound around the outer peripheral surface of the arc-shaped tube. It is a sensor that detects and outputs with a dynamic transformer.
In addition, the magnetoresistive angle sensor has two detection windings provided so as to protrude from the stator to the rotor side with a gap between the rotor rotating together with the valve shaft 13 and an annular stator arranged so as to surround the rotor. It is a sensor that detects and outputs with a line.
[アクチュエータ]
アクチュエータ20は、ヨーク31を介して弁本体10の本体上面10Aに取り付けられて、継手30を介して弁軸13と接続されている出力軸25を回動制御することにより、弁体12の弁開度を制御して、流体の流量制御を行う機能を有している。
アクチュエータ20には、主な構成として、流量目標設定部21、モータ駆動部22、モータ23、減速機24、出力軸25、基準値記憶部26、特性テーブル記憶部27、および制御部28が設けられている。
[Actuator]
The
The
流量目標設定部21は、上位装置(図示せず)から出力された流量目標信号を受信して、流量目標信号に含まれる流量目標値Qrefを取得し、制御部28へ出力する機能を有している。
モータ駆動部22は、制御部28から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ23を駆動する機能を有している。
The flow rate
The
モータ23は、モータ駆動部22からの駆動信号により、指定された方向へ指定された角度分だけシャフト23Aを回転させる機能を有している。
減速機24は、端数の異なる複数の歯車が噛合されたギヤボックスからなり、モータ23のシャフト23Aの回転速度を減速して出力軸25を回動させる機能を有している。
The
The
これにより、制御部28から出力されたモータ制御信号に基づいて、モータ駆動部22から駆動信号がモータ23に出力される。また、この駆動信号に応じてモータ23のシャフト23Aが回転し、その回転出力が減速機24で減速されて出力軸25を回動させ、継手30および弁軸13を介して弁体12が所定の回動角度すなわち弁開度まで回動することになる。
As a result, a drive signal is output from the
基準値記憶部26は、不揮発性の半導体メモリからなり、弁側角度センサ14のセンサ出力値Svと弁体12の弁開度との対応関係の基準となる出力基準値Ssを記憶する機能を有している。出力基準値Ssは、弁体12の50%開度分のスパンに相当する、弁側角度センサ14のセンサ出力値Svを示している。
The reference
特性テーブル記憶部27は、不揮発性の半導体メモリからなり、流量現在値Qの計算に用いる弁体12に固有の流量係数Cvを特定するための特性テーブルを記憶する機能を有している。この特性テーブルには、流路11の一次側圧力P1および二次側圧力P2の差圧ΔP=P1−P2と弁体12の開度現在値θとの組み合わせごとに、弁体12に固有の流量係数Cvが予め登録されている。これら特性テーブルの各データは、形状や材質などの弁体12の特徴に基づいて別途計算されたものである。
The characteristic
制御部28は、流路11を流れる流体の流量現在値Qと、流量目標設定部21からの流量目標値Qrefとの偏差ΔQに基づいて、弁体12の弁開度を調整することにより流量現在値Qを制御する機能を有している。
制御部28には、主な処理部として、弁開度計算部28Aと流量制御部28Bとが設けられている。これら処理部は、中央処理装置(CPU)と予め登録されているプログラムとが協働することにより実現されている。
The
The
弁開度計算部28Aは、弁側角度センサ14で検出されたセンサ出力値Svと基準値記憶部26の出力基準値Ssとに基づいて、弁体12の開度現在値θvを計算する機能と、温度センサS3で検出された検出温度Tvに基づいて、開度現在値θvを補正することにより開度現在値θを計算する機能と、弁体12が全閉または全開のいずれか一方の状態となるまで出力軸25を回動し、その時点で弁側角度センサ14により検出したセンサ出力値Svを、弁側角度センサ14に関する出力基準値Ssとして基準値記憶部26に設定する機能とを有している。
The valve
流量制御部28Bは、圧力センサS1,S2から出力された圧力検出信号が示す一次側圧力P1および二次側圧力P2と、弁開度計算部28Aで計算された補正後の開度現在値θとに基づいて、流路11を流れる流体の流量現在値Qを計算する機能と、この流量現在値Qと流量目標値Qrefとの偏差ΔQに基づいて、所定のモータ制御信号をモータ駆動部22へ出力することにより、弁体12の弁開度を調整して流量現在値Qを制御する機能とを有している。
The flow
図2は、流量制御弁の他の構成を示す説明図である。図1では、弁側角度センサ14を本体上面10Aに取り付けた場合を例として説明したが、取り付け位置については弁本体10の外側である本体底面10Bであってもよい。
弁体12を弁本体10内の流路11に回動自在に取り付ける際、内壁11Aの上側部と下側部とで弁軸13を係止している。このため、弁軸13の下端を本体底面10Bから弁本体10の外部へ導出することが可能であり、弁本体10の外側へ導出した弁軸13の下端の回動角度を弁側角度センサ14で検出すればよい。
FIG. 2 is an explanatory view showing another configuration of the flow control valve. In FIG. 1, the case where the valve
When the
[流量制御動作]
次に、図3を参照して、本実施の形態にかかる流量制御弁1の流量制御動作について説明する。図3は、流量制御処理を示すフローチャートである。
制御部28は、流路11を流れる流体の流量を制御する場合、図3の流量制御処理を実行する。なお、流量目標設定部21には、予め流量目標値Qrefが設定されているものとする。また、基準値記憶部26には、出力基準値Ssが設定されており、特性テーブル記憶部27には、弁体12に関する特性テーブルが予め登録されているものとする。
[Flow control operation]
Next, the flow control operation of the
When the flow rate of the fluid flowing through the flow path 11 is controlled, the
まず、弁開度計算部28Aは、弁側角度センサ14からセンサ出力値Svを取得し(ステップ100)、基準値記憶部26から読み出した出力基準値Ssに基づいて、Svから開度現在値θv=50×(1+Sv/Ss)[%]を計算する(ステップ101)。
続いて、弁開度計算部28Aは、温度センサS3から検出温度Tvを取得し(ステップ102)、Tvに基づいて開度現在値θvを補正した開度現在値θを計算する(ステップ103)。温度補正については、予め設定されている弁側角度センサ14に固有の温度特性式に基づいて補正すればよい。
First, the valve opening
Subsequently, the valve opening
次に、流量制御部28Bは、圧力センサS1,S2から出力された圧力検出信号が示す一次側圧力P1および二次側圧力P2を取得し(ステップ104)、これらP1,P2の差圧ΔP=P1−P2を計算する(ステップ105)。
続いて、流量制御部28Bは、ΔPとθに対応する流量係数Cvを特性テーブル記憶部27の特性テーブルから取得し(ステップ106)、CvとΔPに基づいて、流路11を流れる流体の流量現在値Qを計算する(ステップ107)。この際、流路11の口径などによって定まる定数をAとした場合、流量現在値Qは、Q=A・Cv・(ΔP)1/2で求められる。
Next, the
Subsequently, the flow
この後、流量制御部28Bは、QとQrefの偏差ΔQ=Q−Qrefを計算し(ステップ108)、ΔQとゼロとを比較する(ステップ109)。
ここで、ΔQがゼロと等しくΔQ=0である場合(ステップ109:ΔQ=0)、流量制御部28Bは、弁開度を変更することはないが、流量目標値が変更にならなくても、管路の状態により流量現在値Qが変化するため、ステップ100に戻る。
Thereafter, the
Here, when ΔQ is equal to zero and ΔQ = 0 (step 109: ΔQ = 0), the flow
一方、ΔQがゼロより小さくΔQ<0である場合(ステップ109:ΔQ<0)、流量制御部28Bは、所定のモータ制御信号をモータ駆動部22へ出力することにより、モータ23をΔQに相当する弁開度分だけ開方向に駆動し(ステップ110)、ステップ100に戻る。
また、ΔQがゼロより大きくΔQ>0である場合(ステップ109:ΔQ>0)、流量制御部28Bは、所定のモータ制御信号をモータ駆動部22へ出力することにより、モータ23をΔQに相当する弁開度分だけ閉方向に駆動し(ステップ111)、ステップ100に戻る。
On the other hand, when ΔQ is smaller than zero and ΔQ <0 (step 109: ΔQ <0), the flow
Further, when ΔQ is larger than zero and ΔQ> 0 (step 109: ΔQ> 0), the flow
[アクチュエータ交換作業手順]
次に、図4を参照して、本実施の形態にかかる流量制御弁1におけるアクチュエータ交換時の作業手順について説明する。図4は、アクチュエータ交換作業手順を示すフローチャートである。
[Actuator replacement procedure]
Next, with reference to FIG. 4, the work procedure at the time of actuator replacement in the
まず、新たなアクチュエータ20の交換前に、弁本体10の弁体12に固有の特性テーブルを、外部装置や記録媒体(図示せず)から取得して特性テーブル記憶部27に保存する(ステップ200)。この作業については、流量制御弁1の設置現場で実行してもよく、工場やサービス拠点など設置現場へ出向く前に実行しておいてもよい。
First, before replacing the
続いて、作業者が設置現場で、元のアクチュエータを取り外した後、新たなアクチュエータ20を弁本体10に取り付ける(ステップ201)。この際、継手30により弁軸13と出力軸25とを接続するとともに、新たなアクチュエータ20をヨーク31に固定し(ステップ202)、一連のアクチュエータ交換作業手順を終了する。
この際、弁側角度センサ14が、円形差動トランス型角度センサまたは磁気抵抗型角度センサの場合、定電流で角度をセンシングするため、アクチュエータ20の交換時における弁側角度センサ14の再調整は不要である。
Subsequently, after the operator removes the original actuator at the installation site, a
At this time, when the valve
[弁側角度センサ交換作業手順]
次に、図5を参照して、本実施の形態にかかる流量制御弁1における弁側角度センサ交換時の作業手順について説明する。図5は、弁側角度センサ交換作業手順を示すフローチャートである。ここでは、弁側角度センサ14が、円形差動トランス型角度センサまたは磁気抵抗型角度センサからなるものとして説明する。
[Valve angle sensor replacement procedure]
Next, with reference to FIG. 5, the work procedure at the time of replacement | exchange of the valve side angle sensor in the
まず、作業者が設置現場で、以前の弁側角度センサ14を取り外した後、新たな弁側角度センサ14を弁本体10に取り付ける(ステップ300)。
この後、制御部28は、例えばアクチュエータ20の通電に応じて、ステップ301−306に示す基準値設定処理を実行する。
First, the operator removes the previous valve
Thereafter, the
まず、制御部28は、弁側角度センサ14からのセンサ出力値SvをA/D変換器でデジタル化し、各種演算処理に用いる。この際、電圧値[V]からなるセンサ出力値Svを百分率[%]で示される開度現在値θvに変換するには、弁体12が全開状態または全閉状態であるときのSv、すなわち出力基準値Ssが必要となる。
ここで、Ssを示す電圧値は、弁側角度センサ14ごとにバラツキを含んでいる。このため、アクチュエータ20を交換した場合、弁本体10に取り付けられている弁側角度センサ14に固有のSsを、基準値設定動作により基準値記憶部26に設定する必要がある。
First, the
Here, the voltage value indicating Ss includes variation for each valve-
図6は、センサ出力値と開度現在値との関係を示すグラフである。弁側角度センサ14として用いられる、これら円形差動トランス型角度センサおよび磁気抵抗型角度センサは、前述したように、弁軸13の中間位置角度すなわち50%開度を中心として、全閉方向および全開方向に対称となるセンサ出力値Svを出力する構造を有している。したがって、図6に示すように、センサ出力値Svと開度現在値θvとの関係は線形比例するとともに、全閉および全開を示す電圧値は、50%開度を示す電圧値=0vを中心として、等しい電圧幅Ssだけ離れた電圧値−Ss,Ssとなる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the sensor output value and the current opening degree value. As described above, the circular differential transformer type angle sensor and the magnetoresistive type angle sensor used as the valve
本発明は、このような円形差動トランス型角度センサおよび磁気抵抗型角度センサの出力特性に着目し、弁体12の50%開度分のスパンに相当するSvを計測し、得られたSvを出力基準値Ssとして、特性テーブル記憶部27に設定するようにしたものである。
The present invention pays attention to the output characteristics of such a circular differential transformer type angle sensor and a magnetoresistive type angle sensor, measures Sv corresponding to a span corresponding to 50% opening of the
具体的には、図5に示すように、まず、弁開度計算部28Aは、弁側角度センサ14で検出されたセンサ出力値Sv(電圧値)を取得し(ステップ301)、Sv≧0[v]かどうか確認する(ステップ302)。
ここで、Sv>0であり、弁体12が50%開度を超えて開いている場合(ステップ302:YES)、弁開度計算部28Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動部22へ出力することにより、弁体12が全開になるまでモータ23を駆動する(ステップ303)。
Specifically, as shown in FIG. 5, first, the valve opening
Here, when Sv> 0 and the
一方、Sv≦0であり、弁体12が50%開度以下で閉まっている場合(ステップ302:NO)、弁開度計算部28Aは、所定のモータ制御信号をモータ駆動部22へ出力することにより、弁体12が全閉になるまでモータ23を駆動する(ステップ304)。
全閉および全開への到達は、例えば、モータ23は、機械的あるいは電気的にモータを停止させるので、停止したことあるいは停止によって出力される信号を検知すればよい。
On the other hand, when Sv ≦ 0 and the
For example, since the
次に、弁開度計算部28Aは、弁側角度センサ14で検出されたセンサ出力値Svを取得し(ステップ305)、得られたSvの絶対値を計算し、得られた出力基準値Ssとして特性テーブル記憶部27に設定し(ステップ306)、一連の基準値設定処理を終了する。
これにより、基準値設定処理の開始時における弁体12の開度に応じて、全開または全閉のうち、いずれか近い方へモータ23が駆動されることになる。このため、最も短い時間で、出力基準値Ssを計測して設定することができる。
Next, the valve opening
As a result, the
[アクチュエータと弁側角度センサの同時交換作業手順]
次に、アクチュエータと弁側角度センサを同時に交換する作業手順について説明する。
まず、前述の図4で説明した、アクチュエータ交換作業手順に従って、流量制御弁1のアクチュエータ20を交換した後、前述の図5で説明した、弁側角度センサ交換作業手順に従って、弁本体10の弁側角度センサ14を交換する。
[Procedure for simultaneous replacement of actuator and valve side angle sensor]
Next, an operation procedure for simultaneously exchanging the actuator and the valve side angle sensor will be described.
First, after exchanging the
[本実施の形態の効果] [Effects of the present embodiment]
一般に、アクチュエータ20は、ヨーク31を介して弁本体10に接続されており、アクチュエータ20の出力軸25は、継手30を介して弁本体10の弁軸13と接続されている。したがって、アクチュエータ20のみを交換する場合、元のアクチュエータをヨーク31から取り外すとともに、継手30を緩めて元のアクチュエータの出力軸25と弁軸13とを一旦切り離し、その後、新たなアクチュエータ20の出力軸25と弁軸13とを継手30で接続するとともに、新たなアクチュエータ20をヨーク31に接続する必要がある。
In general, the
前述した従来の流量制御弁では、アクチュエータ20内部の角度センサで検出した出力軸25の回動角度を、弁本体10の弁軸13の回動角度と見なし、この回動角度に基づいて弁開度を検出するものとなっている。
このため、アクチュエータ20の交換により、新たなアクチュエータ20とヨーク31との取付角度や、新たなアクチュエータ20の出力軸25と弁軸13との取付角度に誤差が生じた場合、アクチュエータ20内部の角度センサで検出した出力軸25の回動角度と、実際の弁軸13の回動角度との誤差となって現れることになる。なお、出力軸25が弁体12に連結されているような、アクチュエータ20のみの交換を考慮していない流量制御弁では、このような課題は生じない。
In the above-described conventional flow control valve, the rotation angle of the output shaft 25 detected by the angle sensor inside the
Therefore, if an error occurs in the mounting angle between the
ここで、新たなアクチュエータ20をヨーク31に接続する際や、継手30で新たなアクチュエータ20の出力軸25を弁軸13に接続する際、これら取付角度を元のアクチュエータの取付角度と誤差なく接続することは、現場での実際の作業を考慮すると極めて困難である。
したがって、従来の流量制御弁では、アクチュエータ20のみを交換した場合、取付角度の誤差により弁開度の検出精度が再現できなくなり、流量精度を再現できなくなる恐れがあった。このため、アクチュエータ20のみが故障した場合でも、アクチュエータ20と弁本体10の両方を交換する必要があった。
Here, when the
Therefore, in the conventional flow control valve, when only the
一方、本実施の形態は、弁本体10の本体上面10Aまたは本体底面10Bに、継手30を介してアクチュエータ20の出力軸25と接続されている弁軸13の回動角度に応じたセンサ出力値Svを出力する弁側角度センサ14を取り付け、弁開度計算部28Aが、弁側角度センサ14で検出されたセンサ出力値Svに基づいて弁体12の開度現在値θvを計算するようにしたものである。
On the other hand, in the present embodiment, the sensor output value corresponding to the rotation angle of the valve shaft 13 connected to the output shaft 25 of the
これにより、弁軸13の回動角度は、弁本体10に取り付けられた弁側角度センサ14で直接検出されることになり、アクチュエータ20のみを交換しても弁側角度センサ14は交換されない。このため、アクチュエータ20のみを交換して、新たなアクチュエータ20の出力軸25と弁軸13との取付角度や、新たなアクチュエータ20とヨークと31の取付角度に誤差が生じても、弁側角度センサ14で検出される弁軸13の回動角度での誤差は生じない。したがって、アクチュエータ20のみを交換した場合でも、弁開度の検出精度を再現することが可能となり、結果として流量再現を確保することが可能となる。
As a result, the rotation angle of the valve shaft 13 is directly detected by the valve
また、空調システム等の設備で流量制御弁1を用いる場合、配管を流れる流体が蒸気の場合、弁本体10も100℃近くまで上昇する。このため、弁本体10の内部に弁側角度センサ14を設けた場合、弁側角度センサ14が、常時、熱負荷に曝されることになり、弁軸13の回動角度の検出誤差だけでなく、早期に劣化する原因にもなる。本実施の形態では、弁側角度センサ14を弁本体10の外側である本体上面10Aまたは本体底面10Bに取り付けているため、弁本体10の内部に弁側角度センサ14を設けた場合と比較して、流路11を流れる流体の流体温度の影響を抑制することができる。
When the
また、弁本体10の内部に弁側角度センサ14を設けるためには、弁本体10の内部に弁側角度センサ14を配置する空間を新たに形成する必要があり、具体的には、弁本体10の金型を変更する必要がある。ここで、金型変更に伴う作業コストは比較的高く、流路11の口径が大きいほど金型も大きいため、金型変更に伴う作業コストは極めて大きくなる。
In order to provide the valve
これに対して、本実施の形態では、弁側角度センサ14を弁本体10の外側に取り付けているため、金型を変更する必要はなく、金型変更に伴う作業コストを必要とすることなく、弁軸13の回動角度を、直接、弁側角度センサ14で検出することが可能となる。また、これにより、従前の弁本体10を継続して用いることができ、金型変更に伴う流量制御への影響を回避でき、流量制御においてこれまでに培われた高い信頼性が得られる。
On the other hand, in this embodiment, since the valve
また、流量制御弁1では、一般に、流路の経年変化において、弁体12と弁本体10との間の堆積物により弁体12を回動させるのに大きなトルクを必要とした場合、弁軸13のねじれが大きくなる。また、弁体12を回動させる際、流路の口径が大きい場合、差圧が大きい場合、あるいは、流体流量が多い場合、弁体12に大きな負荷トルクが発生する場合がある。したがって、角度センサをアクチュエータ20側に設けた場合、このような出力軸と弁軸との間のねじれの影響を受けやすい。一方、本実施の形態は、弁側角度センサ14を弁本体10の外側に取り付けているため、このような出力軸と弁軸との間のねじれの影響について優位性が得られる。
Further, in the
また、本実施の形態において、弁側角度センサ14として、円形差動トランス型角度センサまたは磁気抵抗型角度センサを用いてもよい。これら角度センサは、非接触なため高寿命であり、主な構成部品が巻線と電磁鋼板であるため耐環境性が高い。また、弁側角度センサ14は、弁本体10の外側に搭載されているため、簡単に交換することができる。また、定電流でセンシングするため、アクチュエータ20交換時における現場での再調整が不要である。さらに、構造的に中空機構なので、ロータとステータとが分離で、弁軸13に対して容易に取り付けることができる。
In the present embodiment, a circular differential transformer type angle sensor or a magnetoresistive type angle sensor may be used as the valve
また、本実施の形態において、弁開度計算部28Aが、弁側角度センサ14に関する出力基準値を設定する際、弁体12が全閉または全開のいずれか一方の状態となるまで出力軸25を回動し、その時点で弁側角度センサ14により検出したセンサ出力値Svを、弁側角度センサ14に関する出力基準値Ssとして設定するようにしてもよい。これにより、基準値設定時に、弁体12を全閉から全開まで駆動する必要がなくなるため、短い時間で全閉および全開の出力基準値を設定することが可能となる。
Further, in the present embodiment, when the valve opening
[実施の形態の拡張]
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
[Extended embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
1…流量制御弁、10…弁本体、10A…本体上面、10B…本体底面、11…流路、11A…内壁、12…弁体、13…弁軸、14…弁側角度センサ、20…アクチュエータ、21…流量目標設定部、22…モータ駆動部、23…モータ、24…減速機、25…出力軸、26…基準値記憶部、27…特性テーブル記憶部、28…制御部、28A…弁開度計算部、28B…流量制御部、30…継手、31…ヨーク、S1,S2…圧力センサ、S3…温度センサ、Qref…流量目標値、Q…流量現在値、ΔQ…偏差、Sv…センサ出力値、Ss…出力基準値、θv,θ…開度現在値、Tv…検出温度、P1…一次側圧力、P2…二次側圧力、ΔP…差圧、Cv…流量係数。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記弁本体の外側である本体上面または本体底面に取り付けられて、継手を介して前記アクチュエータの前記出力軸と接続されている前記弁軸の回動角度に応じたセンサ出力値を出力する弁側角度センサと、
前記弁側角度センサで検出された前記センサ出力値に基づいて前記弁体の開度現在値を計算する弁開度計算部と
を備えることを特徴とする流量制御弁。 A valve body in which a flow path through which a fluid flows is formed, and a valve body that controls the flow rate of the fluid is rotatably attached in the middle of the flow path, and an opening current value of the valve body A flow control valve comprising an actuator that controls the flow rate of the fluid by rotating the output shaft with a motor based on the control of the valve shaft of the valve body,
A valve side that is attached to the upper surface or the bottom surface of the main body, which is outside the valve main body, and that outputs a sensor output value corresponding to the rotation angle of the valve shaft connected to the output shaft of the actuator via a joint. An angle sensor;
A flow rate control valve, comprising: a valve opening degree calculation unit that calculates a current opening degree value of the valve body based on the sensor output value detected by the valve side angle sensor.
前記弁側角度センサは、円形差動トランス型角度センサまたは磁気抵抗型角度センサからなることを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 1,
The valve-side angle sensor comprises a circular differential transformer type angle sensor or a magnetoresistive type angle sensor.
前記弁開度計算部は、前記弁側角度センサに関する出力基準値を設定する際、前記弁体が全閉または全開のいずれか一方の状態となるまで前記出力軸を回動し、その時点で前記弁側角度センサにより検出したセンサ出力値を前記出力基準値として設定することを特徴とする流量制御弁。 The flow control valve according to claim 2,
When setting the output reference value for the valve side angle sensor, the valve opening calculation unit rotates the output shaft until the valve body is in a fully closed state or a fully open state. A flow rate control valve characterized in that a sensor output value detected by the valve side angle sensor is set as the output reference value.
前記弁本体の外側である本体上面または本体底面に取り付けられた弁側角度センサが、継手を介して前記アクチュエータの前記出力軸と接続されている前記弁軸の回動角度に応じたセンサ出力値を出力する検出ステップと、
弁開度計算部が、前記弁側角度センサで検出された前記センサ出力値に基づいて前記弁体の開度現在値を計算する弁開度計算ステップと
を備えることを特徴とする弁開度検出方法。 A flow channel through which a fluid flows is formed inside, a valve body in which a valve body for controlling the flow rate of the fluid is rotatably attached in the middle of the flow channel, and the valve body is attached to the valve body, A flow control valve comprising an actuator for controlling the flow rate of the fluid by rotating the output shaft by a motor based on the current opening degree value of the valve body and controlling the valve shaft of the valve body; A valve opening degree detection method used for detecting a body valve opening degree,
A sensor-side output value corresponding to a rotation angle of the valve shaft connected to the output shaft of the actuator via a joint by a valve-side angle sensor attached to the top surface or the bottom surface of the body that is outside the valve body Detecting step for outputting,
A valve opening calculation unit comprising: a valve opening calculation step of calculating a current opening value of the valve body based on the sensor output value detected by the valve-side angle sensor. Detection method.
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