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【专利摘要】提供一种实现高精度的开度控制的旋转阀。流量控制阀(旋转阀)(8)中设有阀开度设定值修正部(20C)和修正表存储部(20D)。使修正表存储部(20D)存储表示与阀芯(14)的开度和阀芯(14)的前后差压的组合相对应的阀开度修正值(α)的修正表(TA)。在阀开度设定值修正部(20C)中，修正值取得部(20C2)从修正表(TA)取得与阀芯(14)的实际开度(θpv)和前后差压(ΔP)相对应的阀开度修正值(α)，作为考虑了阀轴(15)的扭转量的修正值(α)发送给设定值修正部(20C1)。设定值修正部(20C1)用考虑了阀轴(15)的扭转量的修正值(α)对阀开度设定值(θsp)进行修正，并作为被修正了的阀开度设定值(θsp’)发送给阀开度控制部(20A)。
【专利说明】
旋转阀
技术领域
[0001]本发明涉及一种使与阀芯结合的阀轴旋转以对流经流路的流体的流量进行调节的旋转阀。
【背景技术】
[0002]以往，有对流向空调机的冷热水的流量进行控制的空调控制系统(参见例如，专利文献I，2)。在这种空调控制系统中，在空调机的冷热水的供给通道上设置流量控制阀，驱动该流量控制阀内的阀芯，来对冷热水所流经的流路的开闭量进行调节。
[0003]通常，流量控制阀从空调控制装置输入设定开度(阀开度设定值)，另一方面，将利用阀开度检测器检测的阀芯的实际开度作为阀开度实测值，控制阀芯的驱动，以使该阀开度实测值与阀开度设定值一致。
[0004]例如，在专利文献3示出的流量控制阀中，设置使与阀芯结合的阀轴旋转的马达和根据阀轴的旋转位置来检测阀芯的实际开度的阀开度检测器，将利用阀开度检测器检测的阀芯的实际开度作为阀开度实测值，控制利用马达的阀轴的旋转量，以使该阀开度实测值与阀开度设定值一致。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I日本特开平11-211191号公报
[0008]专利文献2日本特开平06-272935号公报
[0009]专利文献3日本特开2009-245096号公报
[0010]专利文献4日本特开2009-115271号公报
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]但是，如专利文献3所示，在使与阀芯结合的阀轴旋转之类型的流量控制阀(旋转阀)中，由于流动的流体的压力，阀轴会产生扭转。即，一旦产生前后差压(流体的压力)，阀芯就将受到压力，阀芯与对阀轴进行支撑的轴承之间就会产生摩擦力。由于该摩擦力阀轴将产生转矩，并将产生与转矩相应的扭转。
[0013]—旦阀轴产生扭转，根据阀轴的旋转位置所检测的阀芯的实际开度(阀开度实测值)和阀芯的实际的开度(阀开度实际值)之间就将产生误差。为此，阀芯的实际的开度(阀开度实际值)和想要的开度(阀开度设定值)之间将产生误差，开度控制的精度则降低。
[0014]本发明是为了解决这样的问题而做出的，其目的在于，提供能够实现高精度的开度控制的旋转阀。
[0015]用于解决课题的手段
[0016]为了达成这样的目的，本发明包括:阀芯，对流体流动的流路的开闭量进行调节；阀轴，与阀芯结合;驱动部，使阀轴旋转；阀开度检测器，根据阀轴的旋转位置来检测阀芯的实际开度；阀开度控制部，将利用阀开度检测器检测的阀芯的实际开度作为阀开度实测值，对驱动部的阀轴的旋转量进行控制，以使该阀开度实测值与阀开度设定值一致;及阀开度设定值修正部，对阀开度设定值用考虑了阀轴的扭转量的修正值来进行修正。
[0017]根据本发明，阀开度设定值以考虑了阀轴的扭转量的修正值来修正，控制阀轴的旋转量，以使该修正了的阀开度设定值与阀开度实测值一致。阀轴的扭转量根据阀芯的开度和扭转量的关系或阀芯的前后差压与扭转量的关系是可以知道的。另外，根据阀芯的开度和阀芯的前后差压的组合与扭转量的关系也是可以知道的。
[0018]在本发明中，着眼于根据这样的关系可以知道的阀轴的扭转量，用考虑了该扭转量的修正值来修正阀开度设定值，通过控制阀轴的旋转量以使该修正了的阀开度设定值与阀开度实测值一致，来消除在实际的开度(阀开度实际值)和想要的开度(阀开度设定值)之间产生的误差。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明，因为用考虑了阀轴的扭转量的修正值来对阀开度设定值进行修正，所以使得实际的开度(阀开度实际值)与想要的开度(阀开度设定值)之间产生的误差消除，因而能够实现高精度的开度控制。
【附图说明】
[0021]图1是示出使用本发明涉及的旋转阀的空调控制系统的一个例子的仪器配置图。
[0022]图2是示出该空调控制系统所使用的流量控制阀(旋转阀)的一实施方式(实施方式I)的主要部分的图。
[0023]图3是该流量控制阀所使用的修正表的例示图。
[0024]图4是关于该流量控制阀，对假定修正值为O的情况下，阀芯的实际的开度(阀开度实际值)θρΓ和想要的开度(阀开度设定值)0SP之间产生的误差δ进行说明的图。
[0025]图5是关于该流量控制阀，对阀芯的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ和想要的开度(阀开度设定值)9sp之间产生的误差δ没有了的情况进行说明的图。
[0026]图6是示出实施方式2的流量控制阀的主要部分的图。
[0027]图7是实施方式2的流量控制阀所使用的修正表的例示图。
[0028]图8是关于实施方式2的流量控制阀，在闭方向及开方向变更开度时，与图4对应的图。
[0029]图9是表示阀芯的开度和扭转量的关系的图。
[0030]图10是表示阀芯的前后差压和扭转量的关系的图。
【具体实施方式】
[0031]以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细地说明。图1是示出使用本发明涉及的旋转阀的空调控制系统的一个例子的仪器配置图。
[0032]在图1中，I是生成冷热水的热源机、2是将热源机I生成的冷热水进行输送的栗、3是将来自多台热源机I的冷热水进行混合的供水联箱、4是供水管路、5是接收从供水联箱3经由供水管路4送来的冷热水的供给的空调机、6是回水管路、7是在空调机5中进行热交换并经由回水管路6送来的冷热水返回的回水联箱、8是对从供水联箱3供给至空调机5的冷热水的流量进行控制的流量控制阀(旋转阀)、9是检测从空调机5送出的供气温度的供气温度传感器、10是空调控制装置、11是空调机5的盘管、12是送风机。
[0033]在该空调控制系统中，由栗2压送并通过热源机I添加了热量的冷热水在供水联箱3中被混合，经由供水管路4被供给至空调机5，经过空调机5并通过回水管路6作为回水到达回水联箱7，再次由栗2压送，在上述的路径中循环。例如，在冷气运转时，在热源机I中生成冷水，该冷水在循环。在暖气运转时，在热源机I中生成热水，该热水在循环。
[0034]空调机5利用冷热水经过的盘管11对从控制对象区域返回到空调控制系统的空气(回风)和外部空气的混合空气进行冷却或加热，以该冷却或加热了的空气作为供气经由送风机12送入控制对象区域。空调机5是在冷气运转和暖气运转下采用共同的盘管11的单一类型的空调机，在向该空调机5循环的冷热水的回水管路6中设有本发明涉及的旋转阀作为流量控制阀8。
[0035]〔实施方式I〕
[0036]图2是示出该空调控制系统中所使用的流量控制阀8的主要部分的图。流量控制阀8包括:形成经过了空调机5的冷热水所流入的流路的管路13;对流经该管路13的流体的流量(流路的开闭量)进行调节的阀芯14;与该阀芯14结合的阀轴15;使该阀轴15旋转的马达16;根据与该马达16的驱动轴16-1连结的阀轴15的旋转位置(驱动轴16-1附近的旋转位置)来检测阀芯14的实际开度θρν的阀开度检测器17;将管路13内的阀芯14的I次侧的流体的压力作为I次压力PI进行检测的I次侧压力传感器18;将管路13内的阀芯14的2次侧的流体的压力作为2次压力Ρ2进行检测的2次侧压力传感器19;及处理部20。
[0037]处理部20包括:阀开度控制部20Α;差压检测部20Β;阀开度设定值修正部20C;及修正表存储部20D。阀开度设定值修正部20C包括设定值修正部20C1和修正值取得部20C2。
[0038]差压检测部20Β将来自I次侧压力传感器18的流体的I次压力Pl和来自2次侧压力传感器19的流体的2次压力Ρ2作为输入，将I次压力Pl与2次压力Ρ2的差压作为阀芯14的前后差压A P进行检测。此外，也可以设置差压传感器来代替I次侧压力传感器18及2次侧压力传感器19，利用差压传感器直接对差压△ P进行检测。
[0039]修正表存储部20D存储有表示、与阀芯14的开度和阀芯14的前后差压的组合相对应的阀开度修正值α的修正表ΤΑ(参见图3)。在该修正表TA中，阀开度修正值α是通过实验求得的值，是将与阀芯14的开度和阀芯14的前后差压相对应的阀轴15的扭转量用开度〔％ FS〕来表不的值。
[0040]此外，在修正表TA中，表示阀轴15的扭转量的阀开度修正值α也可以是另外用角度I〕、动作时间〔S〕、动作量〔mm〕、控制信号量〔V或A〕等来表示的值。在该实施方式中，将阀轴15的扭转量作为用^^3(相对于满刻度的百分比)来表示的开度值。
[0041]另外，在本实施方式中，处理部20是通过由处理器及存储装置构成的硬件、以及与这些硬件协作并使各种功能实现的程序来实现的。
[0042]以下，夹杂着将处理部20中的阀开度控制部20A及阀开度设定值修正部20C的功能交叉，对该流量控制阀8的特征性的处理动作进行说明。
[0043]此外，在此例中，为了将控制对象区域的温度保持为设定温度，将取O?100%的值的设定开度(阀开度设定值)9sp由空调控制装置10提供给流量控制阀8。
[0044]在流量控制阀8中，来自空调控制装置10的阀开度设定值0SP通过阀开度设定值修正部20C修正为0SP’，并送至阀开度控制部20A。在此，为使说明易于理解，最初假定阀开度设定值修正部20C中的修正值α为O，阀开度设定值0sp就照原样作为0Sp’被送至阀开度控制部 20A。
[0045]阀开度控制部20A将来自阀开度检测器17的实际开度θρν设为阀开度实测值，将指令发送给马达16，以使该阀开度实测值θρν与阀开度设定值0SP’( = 0SP)—致。由此，阀轴15旋转，且阀开度实测值θρν与阀开度设定值0SP’( = 0SP)—致(参见图4)。
[0046]但是，在该流量控制阀8中，由于流动的流体的压力而使阀轴15产生扭转。为此，阀开度检测器17根据阀轴15的旋转位置检测的阀芯14的实际开度(阀开度实测值)θρν与阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ之间将产生误差δ。为此，即使阀芯14的实际开度(阀开度实测值)θρν与想要的开度(阀开度设定值)0SP—致，阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ与想要的开度(阀开度设定值)Θ8Ρ之间也将会产生误差δ。
[0047]但是，在本实施方式中，在阀开度控制部20Α的前段设有阀开度设定值修正部20C，通过对该阀开度设定值修正部20C中的阀开度设定值0SP进行修正，阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)θρΓ与想要的开度(阀开度设定值)0SP之间产生的误差δ将消除。以下，对该阀开度设定值修正部20C中的阀开度设定值0SP的修正进行说明。
[0048]在阀开度设定值修正部20C中，修正值取得部20C2从修正表TA中取得阀开度修正值α，该阀开度修正值α与所输入的利用阀开度检测器17检测出的阀芯14的实际开度θρν和利用差压检测部20Β检测出的阀芯14的前后差压△ P相对应，将该取得的阀开度设定值α作为考虑了阀轴15的扭转量的修正值α送至设定值修正部20C1。
[0049]设定值修正部20C1用从修正值取得部20C2发送来的考虑了阀轴15的扭转量的修正值α对来自空调控制装置10的阀开度设定值0sp进行修正，将该修正了的阀开度设定值Θsp作为阀开度设定值0sp’发送给阀开度控制部20Α。在此例中，将考虑了阀轴15的扭转量的修正值α与阀开度设定值θ8ρ加在一起，且将加上了该修正值α的阀开度设定值0SP设为被修正了的阀开度设定值9sp ’( Θsp ’ = Θsp+α)。
[0050]阀开度控制部20A将来自阀开度检测器17的实际开度θρν设为阀开度实测值，将指令发送给马达16，以使该阀开度实测值θρν与被修正了的阀开度设定值0sp’( = 0sp+a) —致。
[0051 ]由此，阀轴15旋转，且阀开度实测值θρν与阀开度设定值0sp’( = 0sp+a)—致(参见图5的(a))。在这种情况下，阀芯14也伴随阀轴15的旋转，而仅旋转考虑了阀轴15的扭转量的修正值α部分(参见图5的(b))。由此，阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ与想要的开度(阀开度设定值)9sp之间产生的误差δ将消除。
[0052]例如，在图4所示的状态下，阀芯14的实际开度θρν为5O%(0sp = 5O%)、阀芯14的前后差压Δ P为300kPa时，修正值取得部20C1从修正表TA中取得0.1 %FS作为阀开度修正值α，由设定值修正部20CI所修正了的阀开度设定值Θsp’则变为Θsp’ =θ8ρ+α = 50%+0.1% =50.1 %。其结果，阀开度控制部20Α驱动马达16，使阀轴15旋转直到阀芯14的实际开度θρν变成50.1%为止。由此，阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ与想要的开度(阀开度设定值)Qsp = 50%便成为一致。
[0053]这样，根据本实施方式，通过用考虑了阀轴15的扭转量的修正值来对阀开度设定值0SP进行修正，使实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ与想要的开度(阀开度设定值)Θ8Ρ之间产生的误差S消除，并能够实现高精度的开度控制。
[0054]此外，在修正表TA中设定的阀开度修正值α不是以开度〔%FS)，而是以角度t〕、动作时间〔S〕、动作量〔mm〕、控制信号量〔V或A〕等其他的值来表示的情况下，也同样地，通过对阀开度设定值9sp进行修正，能够使得阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ与想要的开度(阀开度设定值)9sp之间产生的误差δ消除。
[0055]另外，只要将本发明适用于如专利文献3及专利文献4等所示那样的配置上下游的压力传感器的流量控制阀，就不需要具有专用的传感器及检测用的回路，没有因硬件而引起的成本上升，能够实现开度控制的高精度化。
[0056]〔实施方式2〕
[0057]虽然在图2示例(实施方式I)中，将修正表存储部20D中存储的修正表设为I个，但也可以如图6中作为实施方式2所示的那样，考虑阀开度设定值0Sp的变更方向，使闭方向变更用的修正表(第I修正表)ΤΑ1(参见图7的(a))和开方向变更用的修正表(第2修正表)ΤΑ2(参见图7的(b))这2个修正表存储于修正表存储部20D中。
[0058]在这种情况下，在闭方向变更用的修正表TAl中，设定与阀芯14的开度和阀芯14的前后差压的组合相对应的第I阀开度修正值α?，将该第I阀开度修正值α?分别设为负的值(负值)。另外，在开方向变更用的修正表ΤΑ2中，设定与阀芯14的开度和阀芯14的前后差压的组合相对应的第2阀开度修正值α2，将该第2阀开度修正值α2分别设为正的值(正值)。
[0059]另外，在修正值取得部20C2中，对阀开度设定值0SP的变更方向进行判断，在阀开度设定值Gsp朝减少的方向(闭方向)变更时，从闭方向变更用的修正表(第I修正表)ΤΑ1来取得与利用阀开度检测器17检测出的阀芯14的实际开度θρν和利用差压检测部20Β检测出的阀芯14的前后差压△ P相对应的第I阀开度修正值α?。另外，在阀开度设定值0SP朝增大的方向(开方向)变更时，从开方向变更用的修正表(第2修正表)ΤΑ2来取得与利用阀开度检测器17检测出的阀芯的实际开度θρν和利用差压检测部20Β检测出的阀芯14的前后差压Δ P相对应的第2阀开度修正值α2。并且，将取得的第I阀开度设定值α?或第2阀开度设定值α2作为阀开度设定值α发送至设定值修正部20C1。
[0060]此外，将闭方向变更用的修正表TAl中的各第I阀开度修正值α?设为负值，且将开方向变更用的修正表ΤΑ2中的第2各阀开度修正值α2设为正值的理由如下。
[0061 ]图8的(a)是示出将开度设定值Θsp从例如60 %变更到50 %时的与图4对应的图。在这种情况下，在阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ和想要的开度(阀开度设定值)Θ8Ρ之间将产生误差I为了消除该误差I则有必要让阀开度设定值9sp = 50%进行减少。为此，将第I阀开度修正值α?作为负值，让阀开度设定值9sp减少。
[0062]图8的(b)是示出将开度设定值Θsp从例如40%变更到50 %时的与图4对应的图。在这种情况下，在阀芯14的实际的开度(阀开度实际值)ΘΡΓ和想要的开度(阀开度设定值)Θ8Ρ之间产生误差I为了消除该误差I则有必要让阀开度设定值9sp = 50%进行增大。为此，将第2阀开度修正值α2作为正值，让阀开度设定值0SP增大。
[0063]此外，在实施方式I(图2中示例)中，在考虑阀开度设定值0SP的变更方向的情况下，在设定值修正部20C1中，判断阀开度设定值0SP的变更方向，在阀开度设定值Θ8Ρ朝减少的方向变更时，将修正值α以负值加上阀开度设定值Qsp;在阀开度设定值0sp朝增大的方向变更时，将修正值α以正值加上阀开度设定值0sp即可。
[0064]另外，在上述实施方式中，虽然将考虑了阀轴15的扭转量的修正值设为与阀芯14的实际开度θρν和阀芯14的前后差压△ P相对应的值，但也可以不一定是与阀芯14的实际开度θρν和阀芯14的前后差压Δ P相对应的值。
[0065]例如，阀轴15的扭转量也可以由阀芯14的开度和扭转量的关系(参见图9)或阀芯14的前后差压和扭转量的关系(参见图10)可知。也可以利用这种关系，以与阀芯14的实际开度θρν对应的值，来确定考虑了阀轴15的扭转量的修正值，或以与阀芯14的前后差压△ P对应的值，来确定考虑了阀轴15的扭转量的修正值。
[0066]另外，在上述实施方式中，虽然从表中来取得考虑了阀轴15的扭转量的修正值(表方式)，但也可以确定计算式并通过计算来求得(算术方式)。
[0067]另外，在上述实施方式中，虽然以空调控制系统中的使用例进行说明，但也可以应用于工业领域。尤其是能够适用于过程控制的流量控制系统的。另外，流体也不限于冷水/热水，对气体等各种各样的流体是可以应用的。
[0068]〔实施方式的扩展〕
[0069]以上，虽然参照实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。对于本发明的构成及细节，可以在本发明的技术思想的范围内，进行本领域技术人员能够理解的各种各样的变更。
[0070]符号说明
[0071 ] 8…流量控制阀(旋转阀)、13…管路、14...阀芯、15...阀轴、16...马达、17…阀开度检测器、18...1次侧压力传感器、19...2次侧压力传感器、20...处理部、20Α…阀开度控制部、20Β…差压检测部、20C…阀开度设定值修正部、20C1...设定值修正部、20C2...修正值取得部、20D…修正表存储部、TA...修正表、TAl…闭方向变更用的修正表(第I修正表)、ΤΑ2...开方向变更用的修正表(第2修正表)。
【主权项】
1.一种旋转阀，其特征在于，包括: 阀芯，其对流体所流经的流路的开闭量进行调节； 阀轴，其与所述阀芯结合； 驱动部，其使所述阀轴旋转； 阀开度检测器，其根据所述阀轴的旋转位置来检测所述阀芯的实际开度； 阀开度控制部，其将利用所述阀开度检测器检测出的所述阀芯的实际开度作为阀开度实测值，并对所述驱动部的所述阀轴的旋转量进行控制，以使该阀开度实测值与阀开度设定值一致;及 阀开度设定值修正部，其用考虑了所述阀轴的扭转量的修正值对所述阀开度设定值进行修正。2.根据权利要求1所述的旋转阀，其特征在于， 包括差压检测部，所述差压检测部检测出所述阀芯的I次侧的流体的压力与2次侧的流体的压力的差压作为阀芯的前后差压， 所述阀开度设定值修正部根据利用所述阀开度检测器检测出的阀芯的实际开度和利用所述差压检测部检测出的阀芯的前后差压，求出考虑了所述阀轴的扭转量的修正值，用该求得的修正值来对所述阀开度设定值进行修正。3.根据权利要求2所述的旋转阀，其特征在于， 包括表示与所述阀芯的开度和所述阀芯的前后差压的组合相对应的阀开度修正值的修正表， 所述阀开度设定值修正部从所述修正表取得与利用所述阀开度检测器检测出的阀芯的实际开度和利用所述差压检测部检测出的阀芯的前后差压相对应的阀开度修正值，将该取得的阀开度修正值作为考虑了所述阀轴的扭转量的修正值。4.根据权利要求2所述的旋转阀，其特征在于，包括: 表示与所述阀芯的开度和所述阀芯的前后差压的组合相对应的第I阀开度修正值的第I修正表;及 表示与所述阀芯的开度和所述阀芯的前后差压的组合相对应的第2阀开度修正值的第2修正表， 在所述阀开度设定值朝减少的方向变更的情况下，所述阀开度设定值修正部从所述第I修正表取得与利用所述阀开度检测器检测出的阀芯的实际开度和利用所述差压检测部检测出的阀芯的前后差压相对应的第I阀开度修正值， 在所述阀开度设定值朝增大的方向变更的情况下，所述阀开度设定值修正部从所述第2修正表取得与利用所述阀开度检测器检测出的阀芯的实际开度和利用所述差压检测部检测出的阀芯的前后差压相对应的第2阀开度修正值， 将该取得的阀开度修正值作为考虑了所述阀轴的扭转量的修正值。5.根据权利要求4所述的旋转阀，其特征在于， 所述第I修正表中所设定的各个第I阀开度修正值为负的值， 所述第2修正表中所设定的各个第2阀开度修正值为正的值。
【文档编号】F16K37/00GK106015686SQ201610197457
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】大桥智文, 染谷秀明
【申请人】阿自倍尔株式会社