(57)【要約】【課題】蒸気が過熱蒸気であっても流量を精度良く演算できる調節弁を提供する。【解決手段】調節弁１００は、弁体１６を有する弁本体１０と、弁本体１０の開度を制御することによって弁本体１０を流通する蒸気の流量Ｑを調節する制御部３０とを備えている。調節弁１００は、弁体１６の上流側の蒸気の圧力である第１圧力Ｐ１及び弁体１６の上流側の蒸気の温度である第１温度Ｔ１を検出する第１センサ４１と、弁体１６の下流側の蒸気の圧力である第２圧力Ｐ２を検出する第２センサ４２と、弁本体１０の開度とＣｖ値との関係であるＣｖ値特性を記憶したメモリ５０とをさらに備えている。制御部３０は、弁本体１０の開度とメモリ５０のＣｖ値特性とに基づいて求めた、弁本体１０の開度に対応するＣｖ値と、第１圧力Ｐ１と、第１温度Ｔ１と、第２圧力Ｐ２とに基づいて蒸気の流量Ｑを演算する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体を有する弁本体と、
前記弁本体の開度を制御することによって前記弁本体を流通する蒸気の流量を調節する制御部とを備えた調節弁であって、
前記弁体の上流側の蒸気の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出部と、
前記弁体の上流側の蒸気の温度である第１温度を検出する温度検出部と、
前記弁体の下流側の蒸気の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出部と、
前記弁本体の開度とＣｖ値との関係であるＣｖ値特性を記憶した記憶部とをさらに備え、
前記制御部は、前記弁本体の開度と前記記憶部の前記Ｃｖ値特性とに基づいて求めた、該弁本体の開度に対応するＣｖ値と、前記第１圧力検出部により検出された第１圧力と、前記温度検出部により検出された第１温度と、前記第２圧力検出部により検出された第２圧力とに基づいて、前記弁本体を流通する蒸気の流量を演算することを特徴とする調節弁。
【請求項２】
請求項１に記載の調節弁において、
前記制御部は、前記第１圧力と前記第１温度とに基づいて蒸気が過熱蒸気か否かを判定し、蒸気が過熱蒸気の場合には過熱度を考慮して前記弁本体を流通する蒸気の流量を演算することを特徴とする調節弁。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の調節弁において、
前記温度検出部は、蒸気の流路において前記第１圧力検出部と同じ位置において前記第１温度を検出することを特徴とする調節弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、調節弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流通する蒸気の流量を調節する調節弁であって、流量の計算が可能なものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の調節弁では、弁の上流側の温度と下流側の温度を求め、これらの温度を上流側の蒸気の圧力と下流側の蒸気の圧力に換算し、これらの圧力を用いて蒸気の流量を演算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４０６４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の調節弁では、飽和温度と飽和蒸気圧との関係を用いて蒸気の温度を圧力に換算している。つまり、蒸気が飽和蒸気であることを前提として流量を演算している。そのため、蒸気が過熱蒸気である場合には、流量の演算精度が低下してしまう。
【０００６】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蒸気が過熱蒸気であっても流量を精度良く演算できる調節弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示された技術は、弁体を有する弁本体と、前記弁本体の開度を制御することによって前記弁本体を流通する蒸気の流量を調節する制御部とを備えた調節弁を対象とする。調節弁は、前記弁体の上流側の蒸気の圧力である第１圧力を検出する第１圧力検出部と、前記弁体の上流側の蒸気の温度である第１温度を検出する温度検出部と、前記弁体の下流側の蒸気の圧力である第２圧力を検出する第２圧力検出部と、前記弁本体の開度とＣｖ値との関係であるＣｖ値特性を記憶した記憶部とをさらに備え、前記制御部は、前記弁本体の開度と前記記憶部の前記Ｃｖ値特性とに基づいて求めた、該弁本体の開度に対応するＣｖ値と、前記第１圧力検出部により検出された第１圧力と、前記温度検出部により検出された第１温度と、前記第２圧力検出部により検出された第２圧力とに基づいて、前記弁本体を流通する蒸気の流量を演算する。
【発明の効果】
【０００８】
ここに開示された調節弁によれば、蒸気が過熱蒸気であっても流量を精度良く演算できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、調節弁の概略的な構成図である。
【図２】図２は、流量の演算処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は、調節弁の概略的な構成図である。
【００１２】
調節弁１００は、空気駆動式の調節弁であって、流量計機能が付加されている。調節弁１００は、弁体１６を有する弁本体１０と、弁本体１０を駆動する駆動部２０と、駆動部２０を制御する制御部３０と、弁体１６の上流側の蒸気の圧力である第１圧力Ｐ１及び弁体１６の上流側の蒸気の温度である第１温度Ｔ１を検出する第１センサ４１と、弁体１６の下流側の蒸気の圧力である第２圧力Ｐ２を検出する第２センサ４２と、弁本体１０の開度とＣｖ値との関係であるＣｖ値特性を記憶したメモリ５０とを備えている。
【００１３】
弁本体１０は、入口１２及び出口１３を有するケーシング１１と、弁口１４を有し、ケーシング１１内に収容された弁座１５と、弁口１４を開閉する弁体１６と、弁体１６に連結されたステム１７とを有している。
【００１４】
入口１２には、上流側配管６１が接続されている。出口１３には、下流側配管６２が接続されている。入口１２と出口１３とは、ケーシング１１内において弁口１４を介して連通している。上流側配管６１からの蒸気が入口１２を介してケーシング１１内に流入し、弁口１４を通過した蒸気は出口１３を介して下流側配管６２へ流出する。
【００１５】
弁口１４の開度は、弁体１６によって調節される。弁口１４は、弁体１６が弁座１５に着座することによって閉じられる。弁体１６が弁座１５から離れるに従って、弁口１４の開度は大きくなる。ステム１７は、駆動部２０にも連結されている。弁体１６は、ステム１７を介して駆動部２０に駆動される。
【００１６】
駆動部２０は、ケーシング２１と、ケーシング２１内の空間を上部空間２１ａと下部空間２１ｂとに仕切るダイヤフラム２２と、ダイヤフラム２２を上方に付勢するバネ２３と、弁体１６の位置を調節するバルブポジショナ２４とを有している。
【００１７】
バルブポジショナ２４には、供給配管２５を介して駆動用の空気が供給されている。バルブポジショナ２４は、制御部３０からの指令を受け、供給配管２５から供給された空気の圧力を該指令に基づいて調節し、圧力調節後の空気をケーシング２１の上部空間２１ａに導管２６を介して供給する。ダイヤフラム２２は、上部空間２１ａとバネ２３の付勢力とのバランスによって上下に変位する。ダイヤフラム２２には、ステム１７が連結されている。ダイヤフラム２２が上下に変位することによって、ステム１７を介して弁体１６が変位する。
【００１８】
また、バルブポジショナ２４は、ステム１７に連結されたレバー２７を有している。つまり、バルブポジショナ２４は、レバー２７の変位に基づいてステム１７の変位、即ち、弁体１６の変位を検出する。
【００１９】
第１センサ４１は、流体の圧力及び温度の両方を検出するセンサである。第１センサ４１は、ケーシング１１の入口１２に取り付けられている。第１センサ４１は、入口１２を通過する流体の圧力及び温度を検出する。第２センサ４２は、流体の圧力を検出するセンサである。第２センサ４２は、ケーシング１１の出口１３に取り付けられている。第２センサ４２は、出口１３を通過する流体の圧力を検出する。第１センサ４１は、第１圧力検出部及び温度検出部の一例である。第２センサ４２は、第２圧力検出部の一例である。
【００２０】
制御部３０は、プロセッサで構成され、メモリ５０と信号の授受が可能に接続されている。また、制御部３０には、第１センサ４１及び第２センサ４２が接続され、第１センサ４１及び第２センサ４２の検出信号が入力される。制御部３０は、弁本体１０の開度を目標開度にすべく、バルブポジショナ２４に指令を出力する。すなわち、制御部３０は、弁体１６の位置が目標開度に対応する位置となるようにバルブポジショナ２４に指令を出力する。それに加えて、制御部３０は、弁本体１０を流通する蒸気の流量Ｑを演算する。
【００２１】
メモリ５０には、弁本体１０の開度とＣｖ値との関係であるＣｖ値特性、及び、蒸気の飽和温度と飽和蒸気圧との関係である飽和蒸気圧特性が予め記憶されている。メモリ５０は、記憶部の一例である。
【００２２】
以下、図２のフローチャートを参照しながら、流量Ｑの演算について説明する。
【００２３】
制御部３０は、ステップＳ１において、バルブポジショナ２４へ出力した指令に対応する弁本体１０の目標開度を読み出し、目標開度をメモリ５０のＣｖ値特性に照らし合わせて目標開度に対応するＣｖ値を求める。
【００２４】
そして、制御部３０は、ステップＳ２において、第１センサ４１の検出結果である第１圧力Ｐ１及び第１温度Ｔ１、並びに、第２センサ４２の検出結果である第２圧力Ｐ２を読み込む。
【００２５】
続いて、制御部３０は、ステップＳ３において、弁本体１０を流通する蒸気が過熱蒸気か否かを判定する。具体的には、制御部３０は、第１圧力Ｐ１をメモリ５０の飽和蒸気圧特性に照らし合わせて第１圧力Ｐ１に対応する飽和温度を求め、第１温度Ｔ１が飽和温度よりも高いか否かを判定する。第１温度Ｔ１が飽和温度よりも高い場合には、制御部３０は、蒸気が過熱蒸気であると判定する一方、第１温度Ｔ１が飽和温度以下である場合には、制御部３０は、蒸気が過熱蒸気ではないと判定する。
【００２６】
蒸気が過熱蒸気である場合、制御部３０は、ステップＳ４において、過熱度Ｓ（＝第１温度Ｔ１−飽和温度）を算出する。一方、蒸気が過熱蒸気でない場合、制御部３０は、ステップＳ５において、過熱度Ｓ＝０とする。
【００２７】
続いて、制御部３０は、ステップＳ６において、Ｃｖ値、第１圧力Ｐ１［ＭＰａ（abs）］、第１温度Ｔ１［℃］、第２圧力Ｐ２［ＭＰａ（abs）］及び過熱度Ｓ［℃］を用いて、以下の式（１）に基づいて流量Ｑ［ｋｇ／ｈ］を算出する。尚、ΔＰ＝Ｐ１−Ｐ２であ
【００２８】
【数１】
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ただし、第２圧力Ｐ２がＰ１／２よりも小さいときには、制御部３０は、以下の式（２）に基づいて流量Ｑ［ｋｇ／ｈ］を算出す
【００２９】
【数２】
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式（１）、（２）によれば、過熱度Ｓを考慮して流量Ｑが算出されるので、蒸気が過熱蒸気の場合であっても、流量Ｑを精度良く演算することができる。一方、蒸気が過熱蒸気でない場合には、過熱度Ｓ＝０とすることによって流量Ｑを精度良く演算することができる。
【００３０】
以上のように、調節弁１００は、弁体１６を有する弁本体１０と、弁本体１０の開度を制御することによって弁本体１０を流通する蒸気の流量を調節する制御部３０とを備えている。調節弁１００は、弁体１６の上流側の蒸気の圧力である第１圧力Ｐ１及び弁体１６の上流側の蒸気の温度である第１温度Ｔ１を検出する第１センサ４１（第１圧力検出部、温度検出部）と、弁体１６の下流側の蒸気の圧力である第２圧力Ｐ２を検出する第２センサ４２（第２圧力検出部）と、弁本体１０の開度とＣｖ値との関係であるＣｖ値特性を記憶したメモリ５０（記憶部）とをさらに備え、制御部３０は、弁本体１０の開度とメモリ５０のＣｖ値特性とに基づいて求めた、弁本体１０の開度に対応するＣｖ値と、第１センサ４１により検出された第１圧力Ｐ１と、第１センサ４１により検出された第１温度Ｔ１と、第２センサ４２により検出された第２圧力Ｐ２とに基づいて、弁本体１０を流通する蒸気の流量Ｑを演算する。
【００３１】
この構成によれば、弁体１６の上流側及び下流側の蒸気の圧力（第１圧力Ｐ１及び第２圧力Ｐ２）だけでなく、弁体１６の上流側の蒸気の温度（第１温度Ｔ１）も考慮して流量Ｑが求められる。そのため、蒸気が過熱蒸気であっても、流量Ｑを精度良く求めることができる。
【００３２】
具体的には、制御部３０は、第１圧力Ｐ１と第１温度Ｔ１とに基づいて蒸気が過熱蒸気か否かを判定し、蒸気が過熱蒸気の場合には過熱度Ｓを考慮して弁本体１０を流通する蒸気の流量Ｑを演算する。
【００３３】
この構成によれば、蒸気が過熱蒸気であるか否かを判定できると共に、蒸気が過熱蒸気の場合には過熱度Ｓを考慮して流量Ｑが求められる。
【００３４】
さらに、第１センサ４１は、蒸気の流路における同じ位置において第１圧力Ｐ１及び第１温度Ｔ１を検出する。
【００３５】
この構成によれば、蒸気が過熱蒸気か否かの判定精度及び過熱度の算出精度を向上させることができる。
【００３６】
《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００３７】
前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００３８】
調節弁１０の構成は、一例に過ぎず、これに限定されない。例えば、弁口１４の開度は、バルブポジショナ２４以外の手段で調節する構成であってもよい。
【００３９】
第１センサ４１は、第１圧力Ｐ１と第１温度Ｔ１との両方を検出するセンサであるが、第１圧力Ｐ１を検出するセンサと第１温度Ｔ１を検出するセンサとを別々に設けてもよい。その場合、第１圧力Ｐ１を検出するセンサと第１温度Ｔ１を検出するセンサとは、蒸気の流路における異なる位置に設けられていてもよい。
【００４０】
また、第１センサ４１及び第２センサ４２は、ケーシング１１（具体的には、入口１２及び出口１３）に設けられているが、それぞれ上流側配管６１及び下流側配管６２に設けてもよい。
【００４１】
第１センサ４１は、蒸気の温度を直接検出しているが、ケーシング１１の表面温度又は上流側配管６１の表面温度を検出することによって、蒸気の温度を間接的に検出するものであってもよい。
【００４２】
図２に示すフローチャートは、一例に過ぎず、流量Ｑを求めることができる限りは、ステップの順番を変更したり、ステップを省略してもよい。例えば、ステップＳ１とステップＳ２の順番を入れ替えたり、両者を並行して処理してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、ここに開示された技術は、調節弁について有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１００      調節弁
１０        弁本体
１６        弁体
３０        制御部
４１        第１センサ（第１圧力検出部、温度検出部）
４２        第２センサ（第２圧力検出部）
５０        メモリ（記憶部）
【図１】
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【図２】
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