(57)【要約】本願発明は、流体分配システムのための、平衡化機能を有するバルブに関している。バルブ閉成部材は、閉成される位置と完全に開成される位置との間で移動可能である。駆動装置が、バルブ閉成部材の位置を変更するために設けられている。制御ユニットが、設けられ、前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の選定された中間の位置を示す開成制限値を受けて記憶するように設定された電気的メモリーを有している。前記制御ユニットは、前記閉成される位置から前記選定された中間の位置までの複数の位置への前記バルブ閉成部材の移動を規制するように、前記駆動装置を制御する。又、本願発明は、バルブシステムと、バルブを駆動させるための方法とに関している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口及び流体出口と、
流体が前記流体入口から流体出口に流れるのが阻止される閉成される位置と、完全に開成される位置との間で移動可能なバルブ閉成部材と、
前記バルブ閉成部材の位置を変更するための駆動装置と、
前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の選定された中間の位置を示す開成制限値を受けて記憶するように設定された電気的メモリーを備えた制御ユニットと、を具備し、
前記制御ユニットは、前記閉成される位置から前記選定された中間の位置までの複数の位置への前記バルブ閉成部材の移動を規制するように、前記駆動装置を制御する、流体分配システムのための平衡化機能を有するバルブ。
【請求項２】
バルブ閉成部材に、これの現在の位置を決定してこの現在の位置に関する入力情報を前記制御ユニットに与えるように、動作的に接続される位置決定手段を具備している請求項１に記載のバルブ。
【請求項３】
前記駆動装置は、前記バルブ閉成部材を移動させるためのモータを含んでいるか、モータに接続されており、又、
前記位置決定手段は、前記モータ、又は、モータに接続されている部品の基準位置に対する前記モータ、又は、モータに接続されている前記部品の実際の位置を測定するように設定されており、前記基準位置と実際の位置との間の関係は、バルブ閉成部材の現在の位置に変換可能である、請求項２に記載のバルブ。
【請求項４】
前記制御ユニットは、制御ユニットに動作的に接続可能な流れ測定装置か、バルブに装着されているかビルディング管理システム(ＢＭＳ)の制御装置のような遠隔地に配設されるユーザインターフェースか、携帯電話、コンピュータ、又はリモートコントローラのようなワィヤレスコミュニケーションシステムとして配置されている専用制御システムから、前記開成制限値及び／又は前記選定された中間の位置を表す平衡化信号を受けるように構成されている請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項５】
前記制御ユニットは、温度、圧力、流れのような物理的性質の所望の値と測定された値との間の相違を補償するための制御信号を受けるように構成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項６】
前記位置決定手段及び／又は制御ユニットは、フィードバックループに、バルブ閉成部材の現在の位置を表示する出力信号を送るように構成されており、前記制御ユニットは、バルブ閉成部材の現在の位置が、バルブ閉成部材の所望の位置と相違しているときには、バルブ閉成部材の矯正移動を果たさせるための入力信号をフィードバックループから受けるように構成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項７】
このバルブは、地区加熱／冷却システムのような加熱／冷却分配システムのための、又は、飲料水分配システムのためのものである請求項１乃至６のいずれか１項に記載のバルブ。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のバルブと、
バルブ内の流体の物理的性質を測定するようにバルブに動作的に接続可能な測定装置とを具備し、前記測定装置は、情報の以下の項目の少なくとも１つを
・前記開成制限値、
・前記選定された中間の位置、
・所望の最大開成が、バルブで生じており、前記所望の最大開成が生じているときに、バルブ閉成部材の位置は、前記選定された中間の位置になること、
制御ユニットに伝達するためにバルブの制御ユニットに動作的に接続可能な伝達手段を有している、バルブシステム。
【請求項９】
バルブの所望の最大開成を決定することと、
閉成されている位置と完全に開成されている位置との間で移動可能なバルブ閉成部材を、前記所望の最大開成が得られる中間の位置に調節することと、
前記中間の位置を表すデータを制御ユニットに記憶させることと、
バルブ閉成部材の最大可能開成位置として前記中間の位置を決定することとを具備する方法
【請求項１０】
前記閉成される位置と前記中間の位置との間の所望の位置を表示する入力信号を前記制御ユニットに与えることと、
前記バルブ閉成部材を前記所望の位置に移動させることとを具備する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記入力信号は、デジタル及び／又はアナログ電気入力信号である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
バルブ閉成部材の現在の位置を決定することと、
前記現在の位置を前記バルブ閉成部材の所望の位置と比較することと、
バルブ閉成部材の前記現在の位置と前記所望の位置との間の相違を補償するために、バルブ閉成部材を矯正位置にすることとを具備する請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記中間の位置に調節することは、バルブ内の流体の物理的性質を測定することと、前記バルブ閉成部材を前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間を移動させることとを含み、又、前記前記中間の位置を表すデータを制御ユニットに記憶させることは、前記所望の最大開成に達していたときに、事前の設定の信号を制御ユニットに送ることの前になされる請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
冬季モード及び夏季モードのような少なくとも２つの事前の設定モードを有し、
第１の設定モードでは、前記中間の位置は、前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の第１の中間の位置であり、
第２の設定モードでは、前記中間の位置は、前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の第２の中間の位置であり、
前記第１の中間の位置は、前記第２の中間の位置とは異なっている、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、流体分配システムのための、平衡化機能(valancing function)を有するバルブに関し、又、このようなバルブを備えているバルブシステムに関している。又、本願発明は、流体分配システムのバルブを駆動させるための方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
例えば、加熱、冷却、及び水の供給のための流体分配システムは、ソースから消費ポイントへと流体を搬送するようにデザインされている。各消費ポイントでは、代表的には、計算され且つデザインされた流れ、又は、異なる圧力の要求がある。しかし、循環システムのタイプに応じて、流れへの要求は、時間と共に変化し、消費ポイントからの負荷を変える季節(例えば、夏な冬)、システムの流体の温度変化、システムの流体の(例えば、飲料水のための)消費での変化のような、ファクターに応じて、代り得る。
【０００３】
制御バルブが、度々、流体分配システムに使用されており、流量が制御され得るような可変の開口を有している。
【０００４】
平衡及び制御バルブが、更なる態様／機能を与える。システムを平衡化させるために、バルブの手動ホイールが、バルブの最大開成を果たすように、即ち、バルブを通る流れを最大にするように事前設定するために回転される。例えば、移動可能なバルブディスクが共同可能であるバルブシートを有しているバルブのために、手動ホイールに組み合わされたメカニズムが、バルブディスクが移動可能となるように、バルブシートから離れる程度を制限する。バルブのアクチュエータは、バルブが更に大きく開成されないで、制御部分が、設定された制限内でのバルブの動きを制御するように校正され得ることは、判るであろう。
【０００５】
既存の平衡及び制御バルブにより得られる事前設定の機能は、例えば、ビルディングの別々の場所で所望の流れを得るためには、有益であるけれども、このようなバルブは、平衡化機能を有していない一般のバルブと比較して、比較的複雑で、コストが高くなる欠点を有している。
【発明の概要】
【０００６】
本願発明の目的は、既存のバルブの上述された欠点を緩和する平衡化機能を有しているバルブを提供することである。以下の説明で明らかになるであろうこの及び他の目的は、添付の独立請求項に規定されている、バルブ、バルブシステム、及びバルブを動作させる方法により達成される。
【０００７】
本願発明のコンセプトは、バルブを通る最大の流れを事前に設定するために既存の手動のホイール及び複雑な機構が、仮定の事前の設定に変換され得るという洞察に基づいている。
【０００８】
本願発明のコンセプトの第１の態様に覆われば、流体分配システムのための平衡化機能を有するバルブが提供される。このバルブ、
流体入口及び流体出口と、
流体が前記流体入口から流体出口に流れるのが阻止される閉成される位置と、完全に開成される位置との間で移動可能なバルブ閉成部材と、
前記バルブ閉成部材の位置を変更するための(電気、空圧、水圧、又は、機械的のような)駆動装置と、
前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の選定された中間の位置を示す開成制限値を受けて記憶するように設定された電気的メモリーを備えた制御ユニットと、を具備し、
前記制御ユニットは、前記閉成される位置から前記選定された中間の位置までの複数の位置への前記バルブ閉成部材の移動を規制するように、前記駆動装置を制御する。
【０００９】
かくして、電気的メモリーを備えた前記制御ユニットは、「仮想の手動ホイール」として機能する。バルブは、これの平衡化機能から離れて、制御機能を有し得る。これは、平衡化及び制御バルブとしてデザインされ得る。同じ制御ユニットが、平衡化機能のためと制御機能のためとの両方に使用され得る。例えば、バルブ閉成部材の完全に開成される位置(fully opened position)が、これの閉成される位置から２０mmであり、又、適切な平衡化のためには、最大開成が閉成される位置から１５mmであることが決定されていると仮定すると、閉成される位置から１５mmに対応している開成制限値が、制御ユニットの電気的メモリーに記憶される。かくして、この制御ユニットは、選定された中間の位置(例えば、閉成される位置から１５mm)が、バルブ閉成部材の最大可能開成となる。換言すれば、制御ユニットの制御機能は、バルブ閉成部材を閉成される位置(閉成される位置から０mm)と選定された中間の位置(例えば、閉成される位置から１５mm)との間での移動のみを可能にする。
【００１０】
再校正は、以下のように例示され得る。制御ユニットのバルブ制御機能が、０V乃至１０Vで可変であり得る入力電圧に基づいていると仮定する。ここで、０Vは、バルブ閉成部材をこれの閉成される位置に移動するように制御ユニットが駆動装置を制御する結果であり、又１０Vは、バルブ閉成部材が最大の開成位置に移動するように制御ユニットが駆動装置を制御する結果である。これらの間の電圧は、開成の種々の度合いの結果である。平衡化／事前の設定が、なされる前に、最大の開成位置が、完全に開成された位置(上記例で２０mm)である。しかし、中間の位置(上記例では１５mm)に事前に設定された後には、制御ユニットは、１０Vの入力が、バルブ閉成部材を前記中間の位置へと、この位置を超えないで、移動させるのみであるように、制御ユニットが駆動装置を制御する結果となるであろう。
【００１１】
上記説明により、制御ユニットバルブを通る流体の次の制御のための仕事領域を事前に設定することにより、流体分配システムを平衡化するように動作され得ることは、理解されるべきである。かくして、前記選定された(所望の)中間の位置は、Ｋｖ値の事前の設定と、かくして流れの制御のためと見なされ得る。かくして、制御ユニットは、少なくとも幾つかの実施の形態では、２つの動作モード、即ち、事前の設定／平衡化のためのモードと制御のためのモードとを有していると見なされる。
【００１２】
前記制御ユニットは、種々の用途で既に使用されている商業的に入手可能な制御ユニットであり得る。このような制御ユニットの例は、ＴＡ  Ｈｙｄｒｏｎｉｃｓにより提供されているＴＡ−ＭＣ−５５，ＴＡ−ＭＣ５５Ｙ，及び、ＴＡ−ＭＣ１００である。制御ユニットは、適切なプリントサーキットボードに及び／又は適切なソフトウエアに更新され得る。又は、既存のソフトウエアが、電気的メモリーを可能にするように再プログラミングされ得る。そして、前記開成制限値が機械的な制限に代わってソフトウエア値として記憶され得る。かくして、従来技術とは異なり、本願発明のコンセプトでは、平衡化／事前の設定が、即ち、最大の可能な位置に所望の中間の位置を選定することが、人が手動のホイールを回転させることが無く、なされ得る。更に、バルブの複雑さ(及び関連したコスト)が、減じられる。
【００１３】
前記バルブ閉成部材は、流体の物理的性質を規定するように操作され得る。この物理的性質は、例えば、入口から出口への流れ、入口と出口との間の圧力降下、Ｋｖ値、及び、温度であり得る。
【００１４】
本願発明のコンセプトは、種々のタイプのバルブ閉成部材に対して利用され得る。例えば、バルブ閉成部材は、回転、又は、揺動し得る。この場合、前記選定された中間の位置は、バルブ閉成部材の閉成される位置と完全に開成される位置との間の回転位置となるであろう。このような回転バルブの例は、ボールバルブ、及び、バタフライバルブである。他の実施の形態では、バルブ閉成部材は、線形、及び、並進移動をなし得る。例えば、バルブ閉成部材は、バルブステムに装着されうるか、これを有し得る。このバルブステムは、バルブ閉成部材の閉成位置から種々の開成度へと、軸方向に適切に上昇され得る。かくして、前記開成制限値は、この場合には、上昇制限値と見なされ得る。
【００１５】
少なくとも１つの実施の形態に係われば、位置決定手段が、バルブ閉成部材に、このバルブ閉成部材の現在位置を決定して、現在位置についての入力を前記制御ユニットに与えるように動作的に接続されている。
【００１６】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記駆動装置は、前記バルブ閉成部材を移動させるためのモータを有しており、又、前記位置決定手段は、前記モータの基準位置に対する前記モータの実際の位置を測定するように設定されており、前記基準位置と実際の位置との間の関係は、バルブ閉成部材の現在の位置に変換可能である。
【００１７】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記駆動装置は、バルブ閉成部材を動かすために、モータに接続されおり、又、前記位置決定手段は、モータに接続されている部品の基準位置に対するモータに接続されている前記部品の実際の位置を測定するように設定されており、前記基準位置と実際の位置との間の関係は、バルブ閉成部材の現在の位置に変換可能である。
【００１８】
前記位置決定手段は、多くの想定され得るオプションのうちの１又は複数で有り得る。例えば、位置決定手段は、磁気、超音波、又は光学センサーのような位置決めセンサーで良い。又、この位置決定手段は、バルブ閉成部材の位置を間接的に決定し得る。例えば、バルブ閉成部材の移動は、動きがバルブ閉成部材の移動に変換され得る他の動き装置により影響され得る。このような装置の例は、シリンダーの中で移動し、適切なリンク機構によりバルブ閉成部材に接続されているピストンである。このピストンの位置は、バルブ閉成部材の位置を決定するように利用され得る。他のオプションは、可撓性の膜もしくは移動可能なピストンのような分離部材を備えた容量が可変のチャンバである。このチャンバ内の容量又は圧力が、バルブ閉成部材の位置の決定／算出のために使用され得る。他の可能性は、モータの駆動シャフト回転方向を検出すること、例えば、駆動シャフトの１又は複数の歯の位置を検出することである。更なる他のオプションは、バルブ閉成部材に動作的に接続され、基準位置からのステップの数がバルブ閉成部材の位置に変換され得るステッパーモータを使用することであろう。
【００１９】
ステッパーモータに関しては、少なくとも１つの実施の形態に係われば、前記駆動装置は、バルブ閉成部材を移動させるようにステッパーモータに接続されており、又、前記位置決定手段は、ステッパーモータの始動位置又は基準位置に対するステッパーモータによりなされるステップの数をカウントするように構成され、なされたステップの数がバルブ閉成部材の現在の位置に変換され得ることが、判る。この変換は、制御ユニットにより適切になされ得るけれども、この変換は、遠隔計算装置、例えば、ビルディング管理システム(ＢＭＳ)の制御装置又はコンピュータによりなされるであろう。このＢＭＳは、入力信号を制御ユニットに送信し得る。前記入力信号は、取られたステップの数を含んでおり、かくして、制御ユニットは、適切な制御信号をステッパーモータに送る。代わって、入力信号は、バルブ閉成部材の位置の変化を表す情報を含んでおり、又、制御ユニットが、ステッパーモータのどのくらいのステップの数が前記変化に対応するのかを算出し得る。
【００２０】
少なくとも１つの実施の形態に係われば、このバルブ、ギアと移動変換器(motion converter)とを有しており、ステッパーモータが、前記ギアの入力側に動作的に接続されており、又、前記移動変換器は、ギアの出力側に動作的に接続されており、そして、移動変換器は、ギアの動きをバルブ閉成部材の移動に変換するために、バルブ閉成部材に動作的に接続されている。前記入力側は、出力側／高トルク側にギア接続されている適切には低トルク側で有り得る。かくして、移動変換器は、ギア回転動を線形動に変換し得る。例えば、移動変換器は、互いに歯合している２つのねじ付スピンドル部分を備えているスピンドルを有し得る。他の実施の形態では、移動変換器は、ラックギアと歯合しているギアホイールを有し得る。
【００２１】
少なくとも１つの実施の形態に係われば、前記制御ユニットは、前記開成制限値及び／又は前記選定された中間の位置を表している、電気的な平衡化信号のような平衡化信号を受けるように構成されている。この電気的な平衡化信号は、幾つかの想定可能な源のいずれか１つから送られ得る。例えば、平衡化信号は、制御ユニットに動作的に接続され得る流れ測定装置から送られ得る。このような流れ測定装置は、例えば、バルブの圧力ポートに接続され得る。流れ測定装置が、平衡化の目的のために所望最大流れを検出するまで、流れを調節した後に、流れ測定装置は、平衡化信号を制御ユニットに送り得る。これは、有線又は無線を介して、例えば、ブルートゥース(登録商標)を介してなされ得る。流れ測定装置は、使用者が電気的な平衡化信号の伝送を果たさせるユーザインターフェースを有し得る。他の想定され得る解決策は、流れ測定装置が、特定の流れを検出うるように事前にプログラミングされ、そして、検出するとすぐに、平衡化信号を制御ユニットに自動的に送ることが、考えられる。平衡化信号を送るための流れ測定装置に代えて、又は、加えて、バルブ自身が、平衡化信号を送り、かくして、開成制限値を記憶する制御パネル又はプッシュボタンのようなユーザインターフェースを有し得る。他の実施の形態において、ユーザインターフェースが、ＢＭＳの制御装置、専用のコントロールパネルのような遠隔地に配設されるか、携帯電話、コンピュータ、又はリモートコントローラのようなワィヤレスコミュニケーションシステムとして配置され得る。
【００２２】
平衡化がなされ、且つ、前の事前の設定から事前正しく構成されていないときには、制御ユニットが再校正されるとすぐに、制御ユニットは、流体分配システムでの揺らぎ又は歪み、もしくは、他の環教状態の変化を補償するためにバルブの位置を調節するように使用され得る。例えば、所定の温度が、ルーム内に望まれ、窓が冷気を取り入れるように開かれている場合には、制御ユニットは、バルブ閉成部材が大きく開成し、この結果、(加熱)水の流れが増して、バルブに関連した、例えば、ラジエータから放射される熱を増すために移動するように、駆動装置を制御するであろう。これは、制御ユニットが、温度、圧力、又は、流れのような物理的性質の測定された値と所望の値との間の相違を補償するための制御信号を受けるように構成されている少なくとも１つの例示的な実施の形態で、反映される。前記測定された値は、温度センサー、圧力センサー、又は、流量計により、夫々検出され得る。前記制御信号は、電気信号、圧力信号、又は、他の適切な信号で有り得る。
【００２３】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記位置決定手段及び／又は制御ユニットは、フィードバックループに、バルブ閉成部材の現在の位置を表示する、即ち、バルブ閉成部材の現在の位置についての情報を含んでいる出力信号を送るように構成されており、前記制御ユニットは、バルブ閉成部材の現在の位置が、バルブ閉成部材の所望の位置と相違しているときには、バルブ閉成部材の矯正移動を果たさせるための入力信号をフィードバックループから受けるように構成されている。かくして、入力信号は、例えば、前述されたように、物理的性質の現在の値と測定された値との間の相違を補償するための制御信号で有り得る。前記フィードバックループは、ビルディング又は他の施設にある複数のバルブと繋がっているビルディング管理システムに含まれ得る。
【００２４】
バルブは、１つ以上の入口と出口とを有し得る。例えば、バルブは、２つの入口と１つの出口とを、１つの入口と２つの出口とを、又は、２つの入口と２つの出口とを有し得る。また、２よりも多くの入口／出口を有することも、想定される。
【００２５】
バルブ内を流れる流体は、気体、又は、液体、例えば、加熱／冷却水、又は、飲料水で有り得ることは、理解されるであろう。かくして、少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、バルブ、区域の(district)加熱／冷却システムのような加熱／冷却分配システムのため、又は、飲料水分配システムのためのものである。
【００２６】
本願発明のコンセプトの第２の態様に係われば、バルブシステムが提供される。このバルブシステムは、
本願発明のコンセプトの第１の態様のバルブと、
バルブ内の流体の物理的性質を測定するようにバルブに動作的に接続可能な測定装置とを具備し、前記測定装置は、情報の以下の項目の少なくとも１つを制御ユニットに伝達するためにバルブの制御ユニットに動作的に接続可能な伝達手段を有している。  
・前記開成制限値、
・前記選定された中間の位置、
・所望の最大開成が、バルブで生じており、前記所望の最大開成が生じているときに、バルブ閉成部材の位置は、前記選定された中間の位置になること。
【００２７】
このバルブは、測定装置が流れを決定するために接続され得る圧力ポートを有し得る。
【００２８】
前記測定装置は、バルブを通る流れを測定するための流量(flow)測定装置であり得、又、前記所望の最大開成は、所望の最大流量に対応し得る。前記測定装置は、又、もしくは、代わって、規制されるように意図された物理的性質に応じて、流体の圧力又は温度を測定し得る。
【００２９】
本願発明のコンセプトの第３の態様に係われば、流体分布システムのバルブを動作させる方法が提供される。この方法は、
バルブの所望の最大開成を決定することと、
閉成されている位置と完全に開成されている位置との間で移動可能なバルブ閉成部材を、前記所望の最大開成が得られる中間の位置に調節することと、
前記中間の位置を表すデータを制御ユニットに記憶させることと、
バルブ閉成部材の最大可能開成位置として前記中間の位置を決定することとを含んでいる。
【００３０】
前記最大開成は、上述されたように、所望の最大の流量に基づき得るけれども、これは、バルブにより手で制御されるように意図されている物理的性質に応じた他のパラメータにも基づき得る。このような物理的パラメータは、例えば、圧力、差圧、流量、及び／又は、Ｋｖ値であり得る。
【００３１】
バルブの平衡化又は事前の設定は、第１及び第２の態様に関連して上述されたような流量及び／又は圧力測定装置を使用することにより、なされ得る。流量測定装置の場合には、これは、現在、バルブを通る流体の流量が、事前に選定又は算出された所望の最大流量のレベルであることを示す又は有するときには、バルブ閉成部材の現在の中間の位置が、制御ユニットにデータ／ソフトウエア値として記憶される。続いて、制御ユニットは、流体分配システムでの揺らぎ又は歪みを調節且つ補償するように動作され得る。バルブ閉成部材は、前記中間の位置を超えるように移動することは、記憶された値により防止されている。しかし、バルブ閉成部材は、閉成された位置と前記中間の位置との間では更に移動可能である。これは、以下の少なくとも１つの例示的な実施の形態で反映される。
【００３２】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、この方法は、前記閉成される位置と前記中間の位置との間の所望の位置を表示する入力信号を前記制御ユニットに与えることと、前記バルブ閉成部材を前記所望の位置に移動させることとを、更に含んでいる。
【００３３】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記入力信号は、デジタル及び／又はアナログ電気入力信号である。デジタル信号の場合には、この信号は、データ信号である。このようなデータ信号は、無線手段、又は、有線手段により送られ得る。アナログ電気入力信号は、入力電流、及び／又は、入力電圧であり得る。
【００３４】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記入力信号は、前記制御ユニットへの入力電圧で有り得、この入力電圧は、予め設定された第１の電圧と予め設定された第２の電圧との間で可変であり、又、前記バルブ閉成部材の開成度は、前記電圧の値に対応し、そして、前記第１の電圧が、制御ユニットに受け入れられた場合には、制御ユニットは、バルブ閉成部材を閉成される位置へと調節し、又第２の電圧が制御ユニットに受け入れられた場合には、制御ユニットは、バルブ閉成部材を前記中間の位置へと調節する。前記第１の電圧は、例えば、０Vで有り得る。しかし、第１の電圧が異なる値であることも想定され得る。前記第２の電圧は、前記入力信号に対して最大の信号電圧の１００%が適している。しかし、他の想定し得る変更が可能である。例えば、第２の電圧は、最大電圧の１００%よりも低く、ここでは、比較的高い電圧の信号がバルブ閉成部材の位置付けに関連している情報以外の他の情報を伝えるために使用され得る。
【００３５】
前記入力信号は、必ずしも電圧として伝えられる必要は無い。これは、無線で伝送される入力信号でも良い。入力信号は、第１の電圧と第２の電圧のような２つの値の間で可変であり得る代りに、この入力信号は、制限された数の不連続な値でも良い。例えば、入力信号は、開成のための第１の値と、閉成のための第２の値とを有し得る。このような場合には、入力信号が制御ユニットにより受けられている限りは、バルブ閉成部材は、閉成方向と開成方向とに夫々移動され得る。入力信号が停止されたときには、バルブ閉成部材の移動も、又停止される。
【００３６】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、この方法は、バルブ閉成部材の現在の位置を決定することと、前記現在の位置を前記バルブ閉成部材の所望の位置と比較することと、バルブ閉成部材の前記現在の位置と前記所望の位置との間の相違を補償するために、バルブ閉成部材を矯正位置にすることとを、更に含んでいる。
【００３７】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記バルブ閉成部材の移動は、ステッパーモータによりなされ、又、バルブ閉成部材の変更される位置へ移動させることは、バルブ閉成部材を変更される位置へと移動させるステッパーモータによりなされるステップの数を決定することと、前記数のステップを果たすようにステッパーモータに制御ユニットから位置決め信号を与えることとを含んでいる。
【００３８】
?? バルブ閉成部材を調節する工程は、バルブ閉成部材を中間の位置に来ていると信じられる近くで、即ち、所望の最大流量が得られる位置に、他の実施の形態では、最初の構成のために、移動させることにより果たされるけれども、バルブ閉成部材は、開成度合を測定しながら、閉成された位置から完全に開成される位置へと、及び／又は、その逆に、完全に移動される。
【００３９】
少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、前記バルブ閉成部材を中間の位置に調節する工程は、バルブ内の流体の(流量、Ｋｖ値、圧力、差圧、温度、及び／又は、示差温度のような)物理的性質を測定することと、前記バルブ閉成部材を前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間を移動させることとを含み、又、前記前記中間の位置を表すデータを制御ユニットに記憶させることは、前記所望の最大開成に達していたときに、事前の設定の信号を制御ユニットに送ることの前になされる。
【００４０】
幾つかの例では、事前の設定を変えることが、即ち、新たな中間の位置を選定することが、かくして、流体分配システムを再平衡化することが望まれ得る。例えば、冬季には、選定された中間の位置が、夏季よりも完全に開成される位置の近くに有り得る。これは、少なくとも１つの例示的な実施の形態で反映されている。
【００４１】
かくして、少なくとも１つの例示的な実施の形態に係われば、この方法は、冬季モード及び夏季モードのような少なくとも２つの事前の設定モードを有し、
第１の設定モードでは、前記中間の位置は、前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の第１の中間の位置であり、
第２の設定モードでは、前記中間の位置は、前記閉成される位置と前記完全に開成される位置との間の第２の中間の位置であり、
前記第１の中間の位置は、前記第２の中間の位置とは異なっている。
【００４２】
上述されたことに加えて、第３の態様に係わる方法は、第１及び第２の態様に関連して説明された如何なる実施の形態及び特徴を有し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、従来技術に係わるバルブを示している。
【図２】図２は、従来技術に係わるバルブを示している。
【図３】図３は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの例示的な実施の形態を概略的に示している。
【図４ａ】図４ａは、図３のバルブ閉成部材の異なる位置の詳細な図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図３のバルブ閉成部材の異なる位置の詳細な図である。
【図４ｃ】図４ｃは、図３のバルブ閉成部材の異なる位置の詳細な図である。
【図４ｄ】図４ｄは、図３のバルブ閉成部材の異なる位置の詳細な図である。
【図５】図５は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの例示的な実施の形態に係わる、部分的に断面したバルブを示している。
【図６】図６は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの他の例示的な実施の形態に係わる、部分的に断面したバルブを示している。
【図７】図７は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの例示的な実施の形態に係わるバルブに動作的に接続されている測定装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１及び２は、従来技術に係わるバルブを示している。図１は、手動ホイール４を備えている制御バルブ２を示している。アクチユエータが、制御バルブ２のバルブ本体８に接続されているバルブ首部６に配置されている。バルブスピンドル１０が、バルブ首部の中の中心に配置されている。前記バルブ首部６は、所望の最大開成の、この場合には、バルブ２のオプションのKvs値の、制御及び事前のためのスリーブ形状で円筒の内側プラグ１２を有している。この内側プラグ１２は、バルブスピンドルに対して静止しており、又、前記内側プラグ１２は、流れの流入のための、開口した底部１４と、胴部に位置された、流体の流れ出のための開口１６とを有している。
【００４５】
前記バルブ首部６は、更に、内側プラグ１２の上部を部分的に囲んでいる、スリーブ形状で円筒の外側プラグ１８を有している。外側プラグ１８は、特に、内側プラグ１２の開口１６を所望の開口面積を有するように閉じるために、設けられている。外側プラグ１８は、バルブ首部６内に移動可能に配置されており、更に、平衡化のために、内側プラグ１２と外側プラグ１８とは、相対的に移動可能である。
【００４６】
バルブ２は、又、入口接続部２０と出口接続部２２とを有している。流路２４は、バルブ首部６の下部とバルブシートと２６との間に、設けられている。バルブ２は、又、測定ニップルのための２つの接続部２８を有している。
【００４７】
流体は、入口接続部２０から入り、底部１４を通って、内側プラグの胴部に形成された開口１６を外方へと通り、この後に更に流路２４を通って、出口接続部２２へと、バルブ２内を流れ得る。
【００４８】
前記手動ホイール４は、歯が形成されているカウンターギア３０と係合している。この歯は、事前設定ねじ３２と歯合し、事前設定のときには、外側プラグ１８は、バルブシート２６に対して最大に離れた位置である、上方位置にある。事前設定することにより、バルブシート２６に対する、内側プラグ１２の開口１６の位置／距離が、設定される。手動ホイール４の回転動は、カウンターギア３０を介して事前設定ねじ３２に伝えられる。この事前設定ねじ３２の下部には、内側プラグ１２の上部に形成された雄ねじと共働する雌ねじが形成されている。かくして、事前設定ねじ３２の回転は、内側プラグ１２の軸移動に変換される。このようにして、内側プラグ１２は、バルブシート２６に向かうかバルブシート２６から離れる方向へと軸方向に移動される。前記外側プラグ１８は、この事前設定動作の間には、移動しないで、これの上方位置に留まっていることに留意すべきである。事前設定が完了して、バルブ２が制御の準備ができると、この事前設定により与えられた内側プラグ１２と外側プラグ１８との間の相対位置が、変更しないで維持される。バルブ２の制御の間、内側プラグ１２と外側プラグ１８とが、上方又は下方に移動するのに従って、内側プラグ１２の胴部に形成された開口１６は、バルブシート２６により、大きく又は小さくなるように、シールドされる。バルブ２の制御のために、アクチュエータ(図示されていない)が、バルブスピンドル１０の上端部を押して、バルブスピンドルが下方へと移動し、かくして、内側プラグ１２と外側プラグ１８とを、ばねの付勢力に抗して下方に移動させるように、設けられている。
【００４９】
図２は、他の従来技術のバルブ４０を示している。このバルブ４０は、入口４２と出口４４と、これら入口と出口との間の流路４６とを有している。流路４６は、ゴム部材５０を有するプラグ４８により、ゴム部材５０がバルブシート５２に当接されているときに、閉じるようにシールされ得る。プラグ４８は、プラグ４８の中心を通る軸を有しているシャフト５４に支持されている。
【００５０】
ステム５６が、プラグ４８の移動方向とは直交する、と共に、歯部５８の形態のプラグの面と平行な方向に延びている。歯部５８は、シャフト５４に、ギア及びカム機構６０を介して、動作的に接続されている。ステム５６の軸方向の移動は、シャフト５４の軸方向の(ステム５６の移動に直交する)移動に変換される。かくして、シャフト５４に支持されているプラグ４８は、プラグ４８とシート５２との離間を調節するように、軸方向に移動される。バルブ４０にかかる差圧は、プラグ４８の両側にあるポート６２を使用して、モニターされる。
【００５１】
図１の従来技術のバルブと同様に、図２のバルブ４０の最大可能開成は、又、事前設定され得る。機械的ストッパー６４が、ステム５６の移動を規制するように配置されている。詳述すると、ステム５６の外周のフランジ６６が、機械的ストッパー６４と接触するようになると、ステム５６は、さらなる移動(図２で上方)が不可能となる。図２は、バルブ４０の完全に開成された位置を示している。バルブ４０を事前設定するために、ナット６８が緩められ、機械的ストッパー６４とステム５６とが、プラグ４８が所望の位置に来るまで、即ち、バルブ４０の最大可能開成を制限するまで、下方に移動される。そして、ナット６８は締められ、機械的ストッパー６４が移動できないようにして、事前設定が完了される。バルブ４０の次の制御のために、アクチュエータ(図示されていない)が、ステム５６の上端部７０を押して、ステムを下方に移動させて、プラグ４８を、ばね７２の付勢力に抗して、バルブシート５２の方向に移動させるために、設けられている。ステム５６に下方への力が加えられない場合には、バルブを開成方向に付勢しているばね７２は、ステム５６の上方への移動(stroke)を生じさせるが、この移動は、機械的ストッパー６４により規制される。
【００５２】
図３は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの例示的な実施の形態を概略的に示している。図３は、平衡化機能を有するバルブ１００のほぼ概略的な表示であり、本願発明のコンセプトの基礎の原理を単に示すように意図されていることに、注意する必要がある。しかし、この原理は、図１及び図２に示されたバルブに類似しているような種々のタイプのバルブに使用され得る。
【００５３】
バルブ１００は、流体の入口１０２と、流体の出口１０４と、これら入口１０２と出口１０４との間の流路１０６とを有している。この実施の形態では、バルブ１００は、透孔１１０が形成された隔壁１０８を有するバルブ本体として示されている。この透孔１１０の周りの領域は、バルブシート１１２を形成している。この実施の形態では、バルブステムにより支持されたプレートとして示されているバルブ閉成部材１１４が、バルブシート１１２に対して調節可能である。このバルブプレートは、バルブ閉成部材１１４の位置を変えるための駆動装置１１６に動作的に接続されている。この駆動装置１１６は、ここではモータとして示されている。ギア機構１１８が、モータ１１６の回転動をバルブ閉成部材１１４の線形移動に変換する。制御ユニット１２０が、図４ａ乃至４ｄを参照して後述される開成制限値を受けて記憶するように設定されている電気的メモリーを有している。
【００５４】
図４ａ乃至４ｄは、図３のバルブ閉成部材の夫々異なる位置の詳細な図である。図４ａは、バルブ閉成部材１１４の完全に開成されている位置を、即ち、バルブシート１１２からの最大離間状態を示している。図４ｄは、バルブ閉成部材１１４の閉成位置を示している。この位置では、バルブ閉成部材１１４は、バルブシート１１２と当接して透孔１１０を閉成するようにシールしている。
【００５５】
バルブを平衡化させるために、バルブの最大の所望の開成が決定される。このような最大の所望の開成は、バルブ閉成部材１１４の中間の位置、即ち、図４ａの完全に開成される位置と図４ｄの閉成される位置との間の位置である。例えば、図４ｂは、このような中間の位置を示している。選定された中間の位置は、制御ユニット１２０(図３)の電気的メモリーに記憶されている開成制限値として表され得る。制御ユニット１２０は、バルブ閉成部材がバルブシート１１２から前記中間の位置を超えて離れ得ないように、バルブ閉成部材１１４の移動を制限するために、駆動装置１１６を制御する。
【００５６】
中間の位置のこのような選定は、即ち、バルブ１００の事前設定は、種々のパラメータ及び／又は動作状態に依存し得る。例えば、年間の異なる季節の間に、加熱の必要性は、ビルディグ内で変わり得る。一例とし、又、簡単にするために、一年を通じて同じ流体温度を有する所定の加熱流体が、システム内にあることを想定すると、図４ｂは、より多くの加熱流体が必要とされる冬期の状態での選定された中間の位置を表している。一方、バルブ閉成部材１１４がバルブシート１１２に近づいている図４ｃは、夏期での前記選定された中間の位置を表している。そして、しかし、実際には、動作状態は、１年を通し、又種々の季節で変化し得る。流体温度は、例えば、異なる時間で変化し得る。実際には、大きい最大可能開成が、度々、加熱の目的よりも冷却の目的のために必要とされ得る。かくして図４ｂ及び４ｃの概略的な例は、逆にされる特別な動作状態に依存し得る。図４ｂは、冷却が望まれている中間の位置を示し得、図４ｃは、加熱又は少しの冷却が望まれている中間の位置を示し得る。
【００５７】
換言すれば、制御ユニット１２０は、新たな開成制限値を受けたときには、記憶されている開成制限値を変更するように構成されている。他の実施の形態では、制御ユニット１２０は、同時に記憶された幾つかの開成制限値を有するように構成され得る。これにおいて、使用者が所定のモード(例えば、冬又は夏のモード)を選定するときに、透孔１１０は、バルブ閉成部材１１４が、前記開成制限値と関連している中間の位置を超えて移動する(更に大きく開成する)のを防止するように、駆動装置１１６を制御するための対応している開成制限値を使用するであろう。
【００５８】
バルブ１００の平衡化又は事前の設定が、この出願で他の箇所で記載されているように、種々の方法でなされ得る。図３には、ビルディング管理システム(ＢＭＳ)１２２が、制御ユニット１２０と動作的に接続されるようにして概略的に示されている。このＢＭＳ１２２は、開成制限値及び／又は選定された中間の位置(これ又はこれらは、電気的メモリーに記憶されるための開成制限値に制御ユニットにより変換され得る)を表している電気的な平衡化信号を送り得る。
【００５９】
図３は、更に、ここでは光学又は高周波センサーとしてとして示されている位置決定手段１２４を示している。このセンサーは、バルブ閉成部材１１４の現在位置を決定し、そして、制御ユニット１２０に現在位置についてのフイードバックを与えるように構成されている。図示の目的のために、バルブステムには、センサー１２４により検出可能なレベルマーカ１２６が設けられている。しかし、この出願で他の箇所で記載されているように、バルブ閉成部材１１４の位置は、ギアの歯の移動又は位置をモニターする、ステッパーモータによりなされるステップをカウントしたり、等の種々の方法で決定され得る。
【００６０】
バルブ１００が平衡化され、又、開成制限値が電気的メモリーにより記憶された後の動作の間に、制御ユニット１２０は、バルブを制御する。図３に示されている又他のような位置決定手段１２４、及び／又は、制御ユニット１２０が、出力信号をフィードバックループに送るように設定されている。この出力信号は、バルブ閉成部材１１４の現在位置についての情報を含んでいる。ここで、制御ユニット１２０は、バルブ閉成部材の現在位置がバルブ閉成部材の所望の位置から外れているときには、バルブ閉成部材１１４の矯正移動を果たさせるために、フィードバックループからの出力信号を受けるように、設定されている。開成制限値が、記憶されているので、制御ユニット１２０は、「最大開成」を表す入力信号が、図４ａの完全に開成される位置へと開成させないで、選定された中間の位置(例えば、図４ｂ)にのみ開成させるように、再校正されている。
【００６１】
バルブ１００を動作させるこの方法は、加熱／冷却(例えば、局部)分配システム、又は、飲料水分配システムのような種々のタイプの流体分配システムで使用され得る。
【００６２】
図５、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの例示的な実施の形態に係わる、部分的に断面したバルブ２００を示している。この例示的な実施の形態と図２の従来技術のバルブ４０との間の相違は、事前設定に関してである。かくして、ステム２５６、カム機構２６０、シャフト２５４、バルブシート２５２、及び、プラグ２４８(バルブ閉成部材として機能する)等は、従来技術と同じであり得る(これら符号は、図２での参照符号に２００を足している)。しかし、図５の実施の形態は、機械的なストッパー(図２の機械的なストッパー６４と比較して)を有していない。
【００６３】
図５及び他の実施の形態で、バルブ閉成部材２４８の移動は、電気制御装置２０１により制御される。この電気制御装置２０１は、制御ユニットと、駆動装置(図示されていない)、例えば、電気的な駆動装置とを有している。図５で、ステム２５６は、電気制御装置２０１に接続されているように示されている。バルブ２００を平衡化するために、電気制御装置２０１は、制御ユニットの電気的メモリーに、開成制限値を記憶する。これは、この出願ですでに説明されているように種々の方法でなされ得る。例えば、バルブ閉成部材２４８が、平衡化のための所望の流れ特性が得られているような位置にあるときに、この中間の位置は、バルブの新たな最大可能開成となり、これの情報は、開成制限値として電気的メモリーに記憶されであろう。バルブのこれに続く制御では、制御ユニットは、駆動装置を、駆動装置がばね２７２の付勢力に抗して機能して、バルブ閉成部材２４８が、前記中間の位置へよりも更にシート２５２からはなれるようには移動しないように、制御するであろう。
【００６４】
図６は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの他の例示的な実施の形態に係わる、部分的に断面したバルブ３００を示している。このバルブ３００は、入口接続部３０２と、出口接続部３０４と、これら接続部間の流路３０６とを有している。バルブ３００は、回転可能なバルブ閉成部材３０８を有している。ここでは、これは、ボールバルブ部材３０８として示されている。しかし、他の可能なものは、バタフライバルブ部材、又は、他の適切なタイプの回転可能なバルブ部材でも良い。ボールバルブ部材３０８には、透孔３１０が設けられている。この透孔３１０は、ボールバルブ部材３０８を通る開口を規定するように、流路３０６に大きい又は小さい度合いでアラインメントされ得る。透孔３１０が、流路３０６と完全にアラインメントされているときには、ボールバルブ部材３０８は、完全に開成されている位置にある。透孔３１０が、流路３０６を規定している壁に、流体がボールバルブ部材３０８を流れることができないように面しているときには、これは、閉成されている位置にある。前の実施の形態の記載と同様に、制御ユニット(ここでは電気制御装置３１２の構成部品として表されている)が、バルブ３００を平衡化するために設けられ得る。流量のような流れ特性が、所望の最大可能レベルのときには、ボールバルブ部材３０８の回転位置が、制御ユニットの電気的メモリーに開成制限値として記憶されるであろう。駆動装置(これも又、電気制御装置３１２に適切に組み入れられている)が、バルブの動作の間に、閉成される位置と、開成制限値として記憶されている前記回転位置との間でボールバルブ部材３０８が回転可能なように、制御ユニットにより制御される(前記回転位置は、閉成される位置と完全に開成される位置との間の中間の位置である)。
【００６５】
図７は、本願発明のコンセプトの少なくとも１つの例示的な実施の形態に係わるバルブ４０２に動作的に接続されている測定装置４０８を示している。バルブ４０２は、流体分配システムのパイプ４００に設けられているように示されている。バルブ４０２は、測定装置４０８に夫々装着されたライン４０４，４０６を接続するための２つの接続部４１２，４１４を有している。このような配置により、測定装置４０８は、バルブ４０２、又はバルブ４０２の中の流体の１又は複数の物理的性質についての情報を測定する。このような物理的性質は、例えば、流れ、圧力、差圧、Ｋｖ値、温度、及び／又は、開成度で有り得る。バルブ４０２を平衡化／事前設定をするときには、最大開成は、例えば、最大所望流れ、及び／又は、他の１又は複数の特性に基づき得る。
【００６６】
測定装置４０８は、手持ちの装置４１０に、無線又は有線で連絡する。この手持ちの装置は、測定された物理的性質、又は、測定された特性から算出された物理的性質についての情報をオペレータに与える。バルブ４０２の所望の最大開成が決定された後に、オペレータは、この測定情報に基づいて、バルブ閉成部材を、前記最大開成が得られるように、調節し得る。手持ちの装置４１０が、バルブ４０２内の流体流れ／差圧／Ｋｖ値、等が、このときに、予め設定された最大レベルであることを示しているときには、バルブ閉成部材の位置が、この出願で前述されたように、データ／ソフトウエア値として制御ユニット(図示されていない)に記憶される。物理的性質が、予め設定された最大レベルに達しているとき、及び／又は、オペレータが、前記手持ちの装置に、情報を制御ユニットに送るように、積極的に指示し得たときには、手持ちの装置４１０は、前記位置を制御ユニットに自動的に伝え得る。他の可能性は、使用者が、例えば、制御ユニットの所のユーザインターフェースにより、前記情報を直接に制御ユニットに与えることである。続いて、制御ユニットが、流体分配システムでの揺らぎ又は歪み(fluctuations or distortion)を調節又は補償するように、動作され得る。
【００６７】
図３乃至７の上述された例示的な実施の形態の各々、又は、他の実施の形態において、事前の設定の後に、即ち、開成制限値が、記憶された後に、制御ユニットは、バルブ閉成部材の中間の位置(開成制限値として記憶されている)と、閉成される位置との間の所望の位置についての情報を含んでいる入力信号を受け得る。この入力信号は、例えば、前に説明されたように、物理的性質の所望の値と、測定された値との間の相違を補償するための制御信号であり得る。この信号は、データ信号のようなデジタル信号、もしくは、電流又は電圧信号のようなアナログ信号であり得る。事前の設定によって、制御ユニットは、開成制限値に基づいて再校正されている。かくして、中間の位置は、機能的な１００%の開成位置として考えられるであろう。この結果、７５%の開成がバルブに要求されている入力信号は、中間の位置の開成の７５%として判断されるであろう。
【００６８】
本願発明のコンセプトは、上述された例示的な実施の形態に限定されるものではなく、範囲は、添付の特許請求の範囲に一般的に規定されていることを、理解すべきである。
【図１】
2017503127.tif 000003
【図２】
2017503127.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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