JPH0620164Y2 - 自動圧力制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この考案は、供給された流体の圧力を予め設定された圧
力に調整する自動圧力制御装置に関する。

＜従来技術＞ 従来、上記の自動圧力制御装置には、第３図に示すよう
なものがある。これは、流体の２次側圧力を調整する弁
２として、ゲージ型、トップガイド型等の直動式、ある
いはバタフライ型、ボール型等の回転式の弁を用い、こ
の弁２にその弁開度を外部から操作するように空気式、
あるいは電気式等の駆動部４を設けて、この駆動部４で
弁開度を調整することによって流体の圧力を調整するも
のである。この圧力調整のため、弁２の２次側圧力を圧
力センサ６によって検出し、この検出された圧力をＰＩ
Ｄコントローラ８に入力し、この検出された圧力と予め
設定された設定圧力と予め定めたＰＩＤ定数とに基づい
て駆動部４を制御して、弁２の開度を調整し、弁２の圧
力を設定圧力にする。

＜考案が解決しようとする課題＞ しかし、このような自動圧力制御装置では、定常運転状
態において、弁２の１次側圧力や２次側の負荷が変動し
たとき、即ち外乱が生じたとき、制御対象である２次側
圧力が変動し、これを圧力センサ６によって検出し、Ｐ
ＩＤコントローラ８で弁２の開度を演算し、駆動部４に
供給することを繰返すので、外乱が生じてからそれを収
斂させるまでに時間がかかり、応答性が悪いという問題
点があった。また、制御しているのは、圧力ではなく弁
の開度であり、この弁の開度を調整した結果として圧力
制御を行なっているので、弁２へ駆動部４が与える操作
量と圧力とが線形関係になく、制御が複雑になるという
問題点もあった。また、ＰＩＤコントローラ８は、上述
したような定常運転状態における外乱の発生時に速やか
に収斂させることの他に、設定圧力が変更されたとき
に、その変更された設定圧力に速やかに収斂させるよう
にも制御できなければならない。しかし、定常状態での
外乱の発生を収斂させるのに最適なＰＩＤ定数と、設定
圧力を変更し、変更された設定圧力に速やかに収斂させ
る場合に最適なＰＩＤ定数とが異なることが多く、この
点からも制御が複雑になっていた。また、定常状態にお
ける外乱は頻繁に発生することが多く、外乱が発生する
たびに駆動部４が作動して、弁２の開度を調整している
ので、駆動部４の運転機会が多く、それだけ駆動部４の
寿命が短いという問題点もあった。

＜課題を解決するための手段＞ この考案は、上記の各問題点を解決することを目的と
し、そのため、供給された流体の圧力を予め設定された
圧力に自己調整する自己調整弁と、この自己調整弁の上
記設定圧力を自己の移動量に比例して変更する設定圧力
変更手段と、制御対象である上記自己調整弁の流体圧力
を検出する圧力検出手段と、上記設定圧力を変更すると
き上記圧力検出手段の出力と変更後の上記設定圧力とが
入力され、上記自己調整弁の上記流体圧力を速やかに上
記変更後の上記設定圧力とする値に選択したPID制御定
数を用いて、上記入力された上記圧力検出手段の出力と
上記変更後の上記設定圧力とを演算し、その演算結果に
よって上記設定圧力変更手段を制御する制御部とを、 具備するものである。

＜作用＞ この考案によれば、自己調整弁が、自己に供給されてい
る流体の圧力を自己調整するので、定常状態における外
乱は、自己調整弁自体が収斂させる。また、設定圧力の
変更時には、新たに設定さされた設定圧力と、圧力検出
手段の出力と制御定数とに基づいて制御部が設定圧力変
更手段を制御する。これによって、設定圧力変更手段が
自己調整弁の設定圧力を変更して、新たな設定圧力に自
己調整弁の流体圧力を速やかに収斂させる。

＜実施例＞ 第１図において、10は自己調整弁の一種である減圧弁
で、予め設定された設定圧力に２次圧を自己調整するも
のである。この減圧弁10の設定圧力は、設定圧力変更手
段である駆動部14によって変更される。この駆動部14
は、ＰＩＤコントローラ16によって制御され、ＰＩＤコ
ントローラ16は、圧力検出手段である圧力センサ18から
供給される減圧弁の２次圧を表わす信号と、予め設定さ
れているＰＩＤ定数と設定圧力信号とに基づいて、減圧
弁10の２次側圧力がＰＩＤコントローラ16に設定された
設定圧力となるように制御するものである。

減圧弁10及び駆動部14は、例えば第２図に示すように構
成されている。即ち、本体20内の上部に設けたモータ22
の回転を減速器24、スプライン軸26を介して調節ねじ28
に伝達すると、調節ねじ28の先端に削設されたおねじ30
は、本体20内に固定しためねじ部32に螺合しているの
で、調節ねじ28は降下し、調節ねじ28の先端に当接して
いるボール34、ばね受け36を介して圧力調整ばね38の一
端を圧縮する。この圧縮によって、圧力調整ばね38の他
端に設けられているばね受け40を介してダイヤフラム42
を圧縮し、パイロットガイド44を降下させ、パイロット
弁46をコイルばね48の作用力に抗して押し下げる。この
状態において、導入口49から１次圧流体、例えば１次圧
蒸気が導入されると、この１次圧蒸気の一部は、第１の
通路50を通ってパイロット弁46の下方の部屋に入り、開
かれたパイロット弁46、第２の通路52を通ってピストン
54の上方の部屋に入る。これによってピストン54はコイ
ルばね55の作用力に抗して降下し、主弁体56を開く。導
入口49から導入された１次圧蒸気の大部分は開かれた主
弁体56を介して２次圧蒸気として送出口58から送り出さ
れる。この２次圧蒸気の一部は第３の通路60を通ってダ
イヤフラム42の下部の部屋に入る。この２次圧蒸気の圧
力が圧力調整ばね38で設定した設定圧力よりも高いと、
ダイヤフラム42はコイルばね48の作用力に抗して押し上
げられ、パイロット弁46の開度が小さくなる。従ってピ
ストン54にかかる蒸気圧が小さくなり、コイルばね55の
作用力によって主弁体56の開度が小さくなり、２次圧を
小さくして、設定圧力に保持する。一方、２次圧が設定
圧力よりも小さいと、上記と逆の動作で２次圧を大きく
して、設定圧力に保持する。このように、減圧弁10で
は、設定した設定圧力に２次圧が自己調整される。この
ようにモータ22、減速機24、スプライン26、調整ねじ2
8、めねじ部32、ボール34が、駆動部14、即ち設定圧力
変更手段を構成し、第２図に示す残りの部分が減圧弁1
0、即ち自己調整弁を構成する。

圧力設定は、圧力調整ねじ28を移動させることによって
行なわれる。この圧力調整ねじ28の移動距離（操作量）
と設定圧力とは比例関係にあり、モータ22で圧力調整ね
じ28を移動させることによって、その操作量に比例した
圧力に設定できる。モータ22の制御を第１図に示す制御
部であるＰＩＤコントローラ16が行なっている。上述し
たように操作量と設定圧力とは比例関係にあるので、こ
のＰＩＤコントローラ16がモータ22に与える制御信号
は、設定圧力に比例したものである。このＰＩＤコント
ローラ16が行なう制御は、第２図に示す送出口58に接続
された配管62（第１図参照）に設けられた圧力検出手段
としての圧力センサ18によって測定した減圧弁10の２次
圧が、ＰＩＤコントローラ16に入力されている設定圧力
となるようにするＰＩＤ制御である。このＰＩＤ制御に
用いるＰＩＤ定数は、運転中に設定圧力を変更したと
き、２次圧が速やかに新たに設定された設定圧力に収斂
するように選択されている。

このように構成した自動圧力制御弁では、減圧弁10が或
る設定圧力に設定されている状態において、１次圧の変
動または負荷の変動によって２次圧が変動した場合、上
述したように減圧弁10の主弁体56の開度が自動的に変更
され、２次圧を設定圧力に維持する。

また、設定圧力を変更した場合、ＰＩＤコントローラ16
が新たに設定された設定圧力と圧力センサ18から入力し
た２次圧とＰＩＤ定数とにより、減圧弁10の２次圧が新
たに設定された設定圧力に速やかに収斂するようにモー
タ22を制御する。

上記の実施例では、自己調整弁として減圧弁10を用いた
が、他の自己調整弁、例えば１次圧調整弁、差圧弁、逃
がし弁等を用いることもできる。また、駆動部はモータ
２２を用いた電気式としたが、空気式とすることもでき
る。また、ＰＩＤコントローラ16を用いてＰＩＤ制御を
行なったが、これに代えて他の制御、例えばＰ制御、Ｐ
Ｉ制御を行なってもよい。

＜考案の効果＞ 以上のように、この考案によれば、定常状態における入
口圧変動や負荷の変動等の外乱に対しては、自己調整弁
が自己調整をして圧力を設定圧力に維持するので、従来
の自動圧力調整弁よりも圧力変動が少なく応答性が良
い。また、上述したように、定常状態における外乱に対
しては自己調整弁が対応しているので、定常状態におい
て制御部が自己調整弁を制御する必要がない。よって、
制御部をＰＩＤコントローラとするときは、設定圧力の
変更時に速やかに収斂させるような最適ＰＩＤ定数のみ
を設定しておけばよく、制御が簡単になる。また、制御
部は、従来のもののＰＩＤコントローラのように直接に
弁開度を制御するのではなく、自己調整弁の設定圧力を
制御するものであるから、設定しようとする設定圧力に
比例した制御信号を供給すればよいので、簡単な制御を
行なうだけでよい。さらに、駆動部は、設定圧力を変更
するときのみ作動するものであるから、頻繁に作動する
ことがなく、長寿命を保つことができる。また、この実
施例のように自己調整弁にパイロット機能を持つものを
用いれば、駆動部には小出力で小型のものを使用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による自動圧力制御弁の１実施例の概
略図、第２図は同実施例に用いる減圧弁の部分省略縦断
面図、第３図は従来の自動圧力制御弁の概略図である。 10……減圧弁（自己調整弁）、14……駆動部（設定圧力
変更手段）、16……ＰＩＤコントローラ（制御部）、18
……圧力センサ（圧力検出手段）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】供給された流体の圧力を予め設定された圧
   力に自己調整する自己調整弁と、 この自己調整弁の上記設定圧力を自己の移動量に比例し
   て変更する設定圧力変更手段と、 制御対象である上記自己調整弁の流体圧力を検出する圧
   力検出手段と、 上記設定圧力を変更するとき上記圧力検出手段の出力と
   変更後の上記設定圧力とが入力され、上記自己調整弁の
   上記流体圧力を速やかに上記変更後の上記設定圧力とす
   る値に選択したPID制御定数を用いて、上記入力された
   上記圧力検出手段の出力と上記変更後の上記設定圧力と
   を演算し、その演算結果によって上記設定圧力変更手段
   を制御する制御部とを、 具備する自動圧力制御装置。