JP3025395B2 - Flow control valve device - Google Patents
Flow control valve deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、流体の流量を制御す
るための比例弁，混合弁として用いられる流量制御弁装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow control valve device used as a proportional valve or a mixing valve for controlling a flow rate of a fluid.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より湯沸し器等に用いられるガスや
水の流量制御を行う制御弁として比例弁が用いられてい
る。ガス用の比例弁としては電磁力とバネとのバランス
により出口圧力を制御するものが用いられている。この
ガス用の比例弁は、ゴム製のダイアフラムが弁体と一体
化して用いられており、このダイアフラムからガスの浸
透があっても外部へガスが漏れないようにするために、
通常は開閉弁と組合わせて用いられ、開閉弁の下流側に
比例弁を設置するようにしている。2. Description of the Related Art Conventionally, a proportional valve has been used as a control valve for controlling a flow rate of gas or water used in a water heater or the like. As the proportional valve for gas, a valve that controls the outlet pressure by using a balance between an electromagnetic force and a spring is used. In this proportional valve for gas, a rubber diaphragm is used integrally with the valve body.In order to prevent gas from leaking to the outside even if gas permeates from this diaphragm,
It is usually used in combination with an on-off valve, and a proportional valve is installed downstream of the on-off valve.
【０００３】また、水用の比例弁としては、直動弁はウ
ォーターハンマーを起こし易いため、通常、パイロット
方式の電磁弁が用いられている。また、冷水と温水との
混合比を制御する混合比例弁は、ウォーターハンマー防
止のため、混合比を決めるスロットルの駆動をモータに
より行うようにしている。[0003] As a proportional valve for water, a direct-acting valve is liable to cause water hammer, so that a pilot-type solenoid valve is usually used. A mixing proportional valve that controls the mixing ratio of cold water and hot water uses a motor to drive a throttle that determines the mixing ratio to prevent water hammer.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のガス用
の比例弁は、開閉弁と組合わせて用いるためコストがか
かる。また、開閉等の閉止時には比例弁は全開となって
おり、このため開閉弁の弁開時にはガスが多量に流れて
バーナへの着火が不安定となり、不着火となったり、大
きな音を発生したりする。また、電磁力とバネとのバラ
ンス点は微妙に異るため、初期の弁開度が製品毎に大き
く異り、これを防止するにはフィードバック制御のため
の手段を必要としていた。The above-mentioned conventional proportional valve for gas is costly because it is used in combination with an on-off valve. When the on / off valve is closed, the proportional valve is fully open.When the on / off valve is open, a large amount of gas flows and the ignition of the burner becomes unstable, causing no ignition or generating a loud noise. Or In addition, since the balance between the electromagnetic force and the spring is slightly different, the initial valve opening varies greatly from product to product, and a means for feedback control is required to prevent this.
【０００５】また、水用のパイロット方式による比例弁
は、パイロット孔を小さくすれば、弁の開閉が緩やかに
なり、ウォーターハンマーを防止できるはずであるが、
水の元圧は例えば０．２〜７．５ｋｇ／ｃｍ2 と広範囲
にわたっており、低圧での動作を確実なものとするため
にはパイロット孔をあまり絞ることができず、この結
果、高い圧力程ウォーターハンマーを発生することにな
る。[0005] Further, in a proportional valve using a pilot system for water, if the pilot hole is made small, the opening and closing of the valve becomes gentle, and a water hammer should be prevented.
The original pressure of water is wide, for example, 0.2 to 7.5 kg / cm 2, and the pilot hole cannot be so narrowed to ensure the operation at low pressure. Water hammer will occur.
【０００６】さらに混合比例弁は、スロットルを駆動す
るモータは応答が遅く、このため水温の急激な変化に対
応できず、出湯温度の変化を小さくすることができな
い。Further, in the mixing proportional valve, the response of the motor for driving the throttle is slow, and therefore, the mixing proportional valve cannot cope with a rapid change in the water temperature and cannot reduce the change in the tap water temperature.
【０００７】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたもので、流量制御をスムースに行うことが
できると共に、流量変動の少い、また応答性の早い混合
弁として用いることのできる流量制御弁装置を提供する
ことを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be used as a mixing valve having a small flow rate fluctuation and a quick response while controlling the flow rate smoothly. It is an object to provide a flow control valve device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明においては、ハ
ウジング内に１次側流路と２次側流路とパイロット室と
を設けると共に、１次側，２次側流路とパイロット室と
を画するように弁体を設け、さらに１次側流路とパイロ
ット室とを連通する絞り孔と２次側流路とパイロット室
とを連通するパイロット孔とを設け、このパイロット孔
をパイロット弁により開閉するように成し、このパイロ
ット弁をパルス幅制御される電磁手段によりＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御するようにしたものである。According to the present invention, a primary flow path, a secondary flow path, and a pilot chamber are provided in a housing, and a primary flow path, a secondary flow path, and a pilot chamber are formed in the housing. And a throttle hole communicating the primary flow path with the pilot chamber, and a pilot hole communicating the secondary flow path with the pilot chamber. The pilot valve is opened / closed, and the pilot valve is turned on / off by electromagnetic means controlled in pulse width.
The F control is performed.
【０００９】[0009]
【作用】上記弁体が移動することにより、１次側流路か
ら２次側流路への流体の流量が制御される。弁体及びパ
イロット弁の閉止時には１次側流路の流体が絞り孔を通
じてパイロット室に流れ込み、このため１次側流路とパ
イロット室とは同じ圧力となっている。この状態でパイ
ロット弁を動かしパイロット孔を開くと、パイロット室
の流体がパイロット孔を通じて２次側流路に流れ込み、
パイロット室の圧力が徐々に下がる。このため弁体が１
次側流路の圧力により押圧されて移動し、弁開状態とな
って１次側流路から２次側流路に流体が流れ込む。The flow of the fluid from the primary flow path to the secondary flow path is controlled by the movement of the valve element. When the valve body and the pilot valve are closed, the fluid in the primary flow path flows into the pilot chamber through the throttle hole, so that the primary flow path and the pilot chamber have the same pressure. In this state, when the pilot valve is moved to open the pilot hole, the fluid in the pilot chamber flows into the secondary flow path through the pilot hole,
The pressure in the pilot chamber gradually decreases. Therefore, the valve element is 1
The fluid is pressed and moved by the pressure of the secondary flow path, the valve is opened, and the fluid flows from the primary flow path into the secondary flow path.
【００１０】パイロット弁は電磁手段により駆動される
が、電磁手段をパルス幅制御することにより、パイロッ
ト弁の開閉動作に対する通電時間と非通電時間とがパル
スのデューティ比に応じて制御される。このように、パ
イロット孔の開閉をパルス幅制御するため急に全開又は
全閉とはならないので直ぐに弁体は駆動されず、パイロ
ット室の圧力の変化に応じて徐々に弁体が移動するの
で、パルス幅制御によるＯＮ／ＯＦＦ制御であるにも拘
らず、スムーズな動作が行われ、また、流量の変動も少
い。遅れ時間発生部２１ａによって、コントローラ２９
の演算時間を確保できるため、流量の急変に会っても温
度変動を無くすことができる。The pilot valve is driven by electromagnetic means, and by controlling the pulse width of the electromagnetic means, the energizing time and the non-energizing time for the opening and closing operation of the pilot valve are controlled according to the duty ratio of the pulse. As described above, since the opening and closing of the pilot hole is pulse width controlled, it does not suddenly become fully open or fully closed, so the valve body is not immediately driven, and the valve body gradually moves according to the change in the pressure of the pilot chamber, Despite the ON / OFF control by the pulse width control, a smooth operation is performed and the fluctuation of the flow rate is small. The delay time generation unit 21a controls the controller 29.
Can be secured, so that temperature fluctuation can be eliminated even when a sudden change in the flow rate is encountered.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１はハウジング、２はハウジング
１内に設けられた１次側流路、３は同じく２次側流路、
４は１次側流路２と２次側流路３とを連通・遮断して流
量制御を行うメイン弁として動作する弁体、５は弁体４
を支持すると共にシールを兼ねるゴム等からなる弾性部
材、６はハウジング１に設けられたパイロット室で、１
次側及び２次側流路２，３とは弁体４及び弾性部材５に
より画されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, 1 is a housing, 2 is a primary flow path provided in the housing 1, 3 is a secondary flow path,
Reference numeral 4 denotes a valve element which operates as a main valve for controlling the flow rate by connecting / disconnecting the primary side flow path 2 and the secondary side flow path 3 and 5 denotes a valve element 4
6 is an elastic member made of rubber or the like which also serves as a seal and is a pilot chamber provided in the housing 1.
The secondary and secondary flow paths 2 and 3 are defined by the valve element 4 and the elastic member 5.
【００１２】７は１次側流路２とパイロット室６とを連
通するために弁体４及び弾性部材５に設けられた絞り
孔、８は２次側流路３とパイロット室６とを連通するた
めに弁体４に設けられたパイロット孔、９はパイロット
孔８の開閉を行うパイロット弁、１０はパイロット弁９
と一体的に上下動可能に設けられたプランジャ、１１は
プランジャ１０を駆動するコイルで、プランジャ１０と
共に電磁手段を構成する。１２はバネで、パイロット弁
９がパイロット孔８を閉止する方向に、即ち、プランジ
ャ１０を下降方向に付勢している。Reference numeral 7 denotes a throttle hole provided in the valve element 4 and the elastic member 5 for communicating the primary flow path 2 with the pilot chamber 6, and 8 communicates the secondary flow path 3 with the pilot chamber 6. The pilot hole 9 provided in the valve body 4 for opening and closing is a pilot valve for opening and closing the pilot hole 8, and 10 is a pilot valve 9.
A plunger 11, which is provided so as to be able to move up and down integrally therewith, is a coil for driving the plunger 10, and constitutes electromagnetic means together with the plunger 10. A spring 12 biases the plunger 10 in a direction in which the pilot valve 9 closes the pilot hole 8, that is, in a downward direction.
【００１３】次に上記構成による動作について説明す
る。図１（ａ）はメイン弁の閉状態を示し、同図（ｂ）
はコイル１１が通電されたメイン弁の開状態を示す。
（ａ）において、１次側流路２に流入した流体は絞り孔
７を通じてパイロット室６へも流れ込み、１次側流路２
とパイロット室６の圧力は同じになる。この状態では、
プランジャ１０がバネ１２により押し下げられてパイロ
ット弁９がパイロット孔８を閉止している。Next, the operation of the above configuration will be described. FIG. 1A shows a closed state of the main valve, and FIG.
Indicates an open state of the main valve to which the coil 11 is energized.
In (a), the fluid that has flowed into the primary flow path 2 also flows into the pilot chamber 6 through the throttle hole 7,
And the pilot chamber 6 have the same pressure. In this state,
The plunger 10 is pushed down by the spring 12 and the pilot valve 9 closes the pilot hole 8.
【００１４】この状態でコイル１１に通電すると、プラ
ンジャ１０はパイロット弁９と共にバネ１２に抗して上
方に移動し、パイロット孔８が開く。このためパイロッ
ト室６内の流体がパイロット孔８を通じて２次側流路３
に流れ込み、従って、パイロット室６の圧力が徐々に下
っていく。この結果、図１（ｂ）に示すように、１次側
流路２の圧力によって弁体４が弾性部材５を変形させな
がら押し上げられ、これによって１次側流路２と２次側
流路３とが連通し、１次側流路２の流体が２次側流路３
に流入する。When the coil 11 is energized in this state, the plunger 10 moves upward together with the pilot valve 9 against the spring 12, and the pilot hole 8 is opened. Therefore, the fluid in the pilot chamber 6 flows through the pilot hole 8 to the secondary side flow path 3.
Therefore, the pressure in the pilot chamber 6 gradually decreases. As a result, as shown in FIG. 1B, the valve element 4 is pushed up while deforming the elastic member 5 by the pressure of the primary flow path 2, whereby the primary flow path 2 and the secondary flow path are formed. 3 communicates with the fluid in the primary flow path 2 and the secondary flow path 3
Flows into.
【００１５】この弁開状態からコイル１１の通電を解除
すると、プランジャ１０はバネ１２により下方に移動
し、パイロット弁９がパイロット孔８を閉止し、さらに
弁体４を押し下げて、１次側流路２と２次側流路３とが
再び遮断される。従って、コイル１１の通電を解除して
から少し遅れて弁体４が徐々に閉状態となる。When the coil 11 is de-energized from this valve-open state, the plunger 10 is moved downward by the spring 12, the pilot valve 9 closes the pilot hole 8, and further pushes down the valve body 4 to move the primary side flow. The path 2 and the secondary flow path 3 are shut off again. Therefore, the valve 4 gradually closes a little after the energization of the coil 11 is released.
【００１６】図２はコイル１１を通電するためのパルス
信号を示すもので、一定周期のパルスのデューティ比を
制御することにより、パイロット孔８の開方向への通電
時間と閉方向への非通電時間が制御される。この図２で
は（ａ）（ｂ）（ｃ）の順に、即ち、デューティ比が大
きくなる程、通電時間が長くなり、従って、流量が大き
くなることを示している。図３はデューティ比と流量と
の関係を示すグラフである。FIG. 2 shows a pulse signal for energizing the coil 11. The energizing time of the pilot hole 8 in the opening direction and the closing direction of the pilot hole 8 are controlled by controlling the duty ratio of a pulse having a constant period. non energizing time is controlled to. FIG. 2 shows that the energization time becomes longer and the flow rate becomes larger in the order of (a), (b) and (c), that is, as the duty ratio increases. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the duty ratio and the flow rate.
【００１７】本実施例では、電磁手段をパルス幅制御し
てパイロット孔８をＯＮ／ＯＦＦのデューティ比で制御
している。前述したように、パイロット孔８の開方向へ
の通電時間及び閉方向への非通電時間のデューティ比を
徐々に変える制御であるために、メイン弁としての弁体
４の閉から開、開から閉への移行は徐々に行われるの
で、２次側流路３からの流体の流量が急激に変化するこ
とがない。このため流体がガスの場合はバーナが不着火
となることがなく、また流体が水の場合はウォーターハ
ンマーが生じることはない。In this embodiment, the pilot means 8 is controlled at a duty ratio of ON / OFF by controlling the pulse width of the electromagnetic means. As described above, in the opening direction of the pilot hole 8
Since the control is such that the duty ratio of the energizing time and the non-energizing time in the closing direction is gradually changed, the transition from closing to opening and from opening to closing of the valve element 4 as the main valve is performed gradually. The flow rate of the fluid from the secondary flow path 3 does not suddenly change. Therefore, when the fluid is gas, the burner does not misfire, and when the fluid is water, no water hammer occurs.
【００１８】図４はこの発明による流量制御弁装置を２
個用いて混合比例弁として用いた場合のシステムを示す
構成図である。図４において、２０は冷水用のパイプ、
２１は熱水用のパイプ、２２は冷水と熱水とを混合した
温水を得るパイプ、２３Ａはパイプ２１の冷水の流量制
御を行う図１の構成を有する流量制御弁装置、２３Ｂは
パイプ２１の流量を制御する流量制御弁装置、２４は冷
水の温度を検出する温度センサ、２５は熱水の温度を検
出する温度センサ、２６は温水の温度を検出する温度セ
ンサである。FIG. 4 shows a flow control valve device 2 according to the present invention.
It is a block diagram which shows the system at the time of using it as a mixing proportional valve. In FIG. 4, 20 is a pipe for cold water,
21 is a pipe for hot water, 22 is a pipe for obtaining hot water obtained by mixing cold water and hot water, 23A is a flow control valve device having the configuration of FIG. A flow control valve device for controlling the flow rate, 24 is a temperature sensor for detecting the temperature of cold water, 25 is a temperature sensor for detecting the temperature of hot water, and 26 is a temperature sensor for detecting the temperature of hot water.
【００１９】２７は冷水の流量を検出する流量センサ、
２８は熱水の流量を検出する流量センサ、２１ａは温度
センサ２５の下流側のパイプ２１の一部に一定の容積又
は長さを用意した遅れ時間発生部、２９は各温度センサ
２４，２５，２６及び各流量センサの検出値に基づいて
流量制御弁装置２３Ａ，２３Ｂをパルス幅制御するコン
トローラである。Reference numeral 27 denotes a flow rate sensor for detecting the flow rate of cold water,
28 is a flow rate sensor for detecting the flow rate of hot water, 21a is a delay time generating unit having a fixed volume or length provided in a part of the pipe 21 on the downstream side of the temperature sensor 25, and 29 is each of the temperature sensors 24, 25, 26 is a controller that controls the pulse width of the flow control valve devices 23A and 23B based on the detection values of the respective flow sensors.
【００２０】上記構成によれば、コントローラ２９は各
センサの検出に応じて流量制御弁装置２３Ａ，２３Ｂを
制御して冷水と熱水との混合比を変えることにより、パ
イプ２２から得られる温水の温度を制御することができ
る。この場合、パイプ２１の遅れ時間発生部２１ａによ
って温度センサ２５による熱水温度の検出から演算出力
までの時間を確保することができる。また、流量センサ
２７，２８により流量制御弁装置２３Ａ，２３Ｂの弁の
漏れを検出することができる。さらに流量センサ２７，
２８とパイロット弁９のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比制
御によって応答性が速く、かつ滑らかに動作する混合弁
を得ることができる。なお、熱水と冷水を混合する比例
弁の複数の組み合せにおいて、混合前の温度を検知する
センサと混合部の間に一定の容積部分を用意してむだ時
間を与えるようにすることもできる。According to the above configuration, the controller 29 controls the flow control valve devices 23A and 23B in accordance with the detection of each sensor to change the mixing ratio of the cold water and the hot water so that the hot water obtained from the pipe 22 is changed. Temperature can be controlled. In this case, the time from the detection of the hot water temperature by the temperature sensor 25 to the calculation output can be secured by the delay time generation unit 21a of the pipe 21. Further, the leakage of the valves of the flow control valve devices 23A and 23B can be detected by the flow sensors 27 and 28. Further, the flow sensor 27,
By controlling the ON / OFF duty ratio of the pilot valve 28 and the pilot valve 9, a mixing valve having a quick response and operating smoothly can be obtained. Incidentally, in a plurality of combinations of proportional valves for mixing hot water and cold water, it is also possible to provide a fixed volume portion between the sensor for detecting the temperature before mixing and the mixing section to give a dead time.
【００２１】[0021]
【発明の効果】この発明によればパイロット弁をパルス
幅制御により開閉することによってメイン弁を徐々に駆
動するように構成したので、ＯＮ／ＯＦＦ制御であるに
も拘らずスムースな流量制御を行うことができ、流量の
急激な変化にも対応することができる。このため流体が
ガスの場合は、バーナの不着火や大きな音が発生するこ
とがなくなる。また流体が液体の場合は、ウォーターハ
ンマーを防止することができ、さらに応答の早い混合弁
として用いることもでき、簡単な構成で安価な流量制御
弁装置を得ることができる効果がある。According to the present invention, since the main valve is gradually driven by opening and closing the pilot valve by pulse width control, a smooth flow control is performed in spite of ON / OFF control. It is possible to cope with a sudden change in the flow rate. For this reason, when the fluid is a gas, the burner does not ignite or generate a loud noise. Further, when the fluid is a liquid, water hammer can be prevented, and it can be used as a quick-response mixing valve, so that an inexpensive flow control valve device with a simple configuration can be obtained.
【図１】この発明の一実施例による流量制御弁装置を示
す側面断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a flow control valve device according to an embodiment of the present invention.
【図２】同装置の動作を示すタイミングチャートであ
る。FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the device.
【図３】同装置の動作を示すグラフ図である。FIG. 3 is a graph showing the operation of the apparatus.
【図４】同装置を混合弁として用いた場合のシステムの
構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a system when the same device is used as a mixing valve.
１ ハウジング ２ １次側流路 ３ ２次側流路 ４ 弁体 ６ パイロット室 ７ 絞り孔 ８ パイロット孔 ９ パイロット弁 １０ プランジャ（電磁手段） １１ コイル（電磁手段） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2 Primary side flow path 3 Secondary side flow path 4 Valve body 6 Pilot chamber 7 Throttle hole 8 Pilot hole 9 Pilot valve 10 Plunger (electromagnetic means) 11 Coil (electromagnetic means)
Claims (1)
とが形成されたハウジングと、上記１次側流路と２次側
流路との連通・遮断を行うと共に、この１次側流路及び
２次側流路と上記パイロット室とを画する弁体と、上記
１次側流路と上記パイロット室とを連通する絞り孔と、
上記２次側流路と上記パイロット室とを連通するパイロ
ット孔と、上記パイロット孔の開閉を行うパイロット弁
と、上記パイロット弁を駆動する電磁手段と、上記電磁
手段をパルス幅制御する制御手段とをそれぞれ具備して
成る流量制御弁装置。And a housing in which a primary side flow path, a secondary side flow path, and a pilot chamber are formed, which communicates and shuts off the primary side flow path and the secondary side flow path. A valve body defining a secondary flow path and a secondary flow path and the pilot chamber, a throttle hole communicating the primary flow path and the pilot chamber,
A pilot hole communicating the secondary flow path and the pilot chamber, a pilot valve for opening and closing the pilot hole, electromagnetic means for driving the pilot valve, and control means for controlling the pulse width of the electromagnetic means. A flow control valve device comprising:
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| JP5171760A JP3025395B2 (en) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | Flow control valve device |
Publications (2)
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| JP5171760A Expired - Fee Related JP3025395B2 (en) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | Flow control valve device |
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