CN110914650B - 水分配器及其校正方法 - Google Patents

Abstract

在设有串联设置的流量调节阀和流量传感器的水分配器中，执行：打开流量调节阀直到流量传感器检测的体积变成第一体积的第一过程和打开流量调节阀直到流量传感器检测的体积变成第二体积的第二过程。根据第一体积、第二体积、在第一过程中分配的水的实际量以及在第二过程中分配的水的实际量，计算用于规定表示流量传感器检测结果和校正后的体积之间的关系的线性表达式的两个参数。当进行计量的水分配时，根据所述两个参数来校正流量传感器的检测结果。

Description

水分配器及其校正方法

技术领域

本发明涉及一种水分配器，该水分配器连接至纯水制造装置等，并且响应于需求排出纯水等，并且更具体地涉及当水分配器具有计量的水分配功能时由水分配器对分配的水的量进行校正。

背景技术

当在研究机构等中使用纯水时，通常通过使用相对小的纯水制造装置来生产纯水。连接至纯水制造装置的水分配器被广泛用于在使用时将纯水分配或输送到例如烧杯、烧瓶、试管等中。水分配器包括：用于排放纯水的喷嘴；以及设置在通向喷嘴的纯水路径中的开关阀，用于将纯水供应至喷嘴以及用于切断该供应。水分配器通常设置在与纯水制造装置的主体隔开的位置处，并且通过管道连接到纯水制造装置的主体的纯水出口。通过用户操作开关阀，纯水从喷嘴排出，从而用户可以根据需要分配一定量的纯水。通常将电磁阀用作开关阀，并且当使用电磁阀时，通过可由手指操纵的按钮开关或可用脚操纵的脚踏开关来控制电磁阀，将纯水从喷嘴中排出。此外，在许多水分配器中，流量传感器和电磁阀组合在一起，并且当执行单次开关操作时，电磁阀被打开，直到由流量传感器测量的流率的累积值达到规定值，从而提供计量的水分配功能，从而可以规定待输送的纯净水的体积。

在具有计量的水分配功能的水分配器中，电磁阀基于流量传感器的检测结果而被打开和关闭，但是由于流量传感器中的固有的检测误差等，预期排放的排放量可能与液体的实际排放量不同。因此，有必要预先找出流量传感器的测量值与实际流率之间的关系，并基于该关系来校正流量传感器的测量值，以控制电磁阀，从而可以使液体可以以用户规定的排放量或水分配器中预先设置的排放量排放。

在专利文献1中，公开了一种计算流量计的校正系数的方法，该流量计输出与通过的流量相对应的脉冲，其中，实际流过流量计的流量与对应于脉冲数的流量的比率相对于不为零的特定流量来获得，并且该比率用作校正系数K。一旦确定了校正系数K，就可以将通过将基于来自流量计的脉冲值的流量乘以校正系数K所得的流量用作之后流量的测量值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JPH02218923A

发明内容

技术问题

在具有计量的水分配功能的水分配器中，有必要由设置在水分配器中的流量传感器来校正测量值，以便以分配的水的预期量输送纯水。当通过专利文献1中描述的方法执行校正时，水的分配可能不会以精确到足以满足水分配器的计量的水分配功能的要求的量执行。

本发明的目的是提供一种具有计量的水分配功能的水分配器及其校正方法，该水分配器能够以高精度的体积进行水输送。

问题的解决方案

根据本发明的水分配器是用于分配纯水的水分配器，该水分配器包括：管道，该管道被供应来自从纯水制造装置的纯水并且与用于排出纯水的喷嘴连通；设置在管道中的流量调节阀；与流量调节阀串联设置在管道中的流量传感器；以及用于控制流量调节阀的控制单元，其中，控制单元执行：第一控制，用于打开流量调节阀，直到从流量传感器的检测结果获得的体积达到第一体积为止；第二控制，用于打开流量调节阀，直到从流量传感器的检测结果获得的体积达到与第一体积不同的第二体积为止；当为通过第一控制实际输送的水的量的第一量和为通过第二控制实际输送的水的量的第二量作为输入被供应时，基于第一体积、第二体积、第一量和第二量来计算用于规定表示流量传感器的检测结果与校正后的体积之间的关系的线性表达式的两个参数的过程；以及在通过使用两个参数对流量传感器的检测结果进行校正的同时，控制计量的分配模式，以基于校正后的检测结果打开流量调节阀，直到流过流量调节阀的体积变为规定体积。

根据本发明的用于水分配器的校正方法是一种水分配器的校正方法，该水分配器包括：管道，其被供应来自纯水制造装置的纯水并与用于排出纯水的喷嘴连通；设置在管道中的流量调节阀；以及与流量调节阀串联设置在管道中的流量传感器，该水分配器设置有计量的水分配功能，该方法包括：第一过程，用于打开流量调节阀，直到从流量传感器的检测结果获得的体积达到第一体积为止；第二过程，用于打开流量调节阀，直到从流量传感器的检测结果获得的体积达到不同于第一体积的第二体积为止；基于第一体积、第二体积、为通过第一过程实际输送的水的量的第一量和为通过第二过程实际输送的水的量的第二量来计算用于规定表示流量传感器的检测结果与校正后的体积之间的关系的线性表达式的两个参数的过程。

发明的有益效果

根据本发明，由于计算了用于规定表示水分配器中所设置的流量传感器的检测结果与校正后的体积之间的关系的线性表达式的两个参数，并且基于计算出的参数进行了校正，因此，与基于比例表达式的所谓的一点校正相比，能够以更高的精度进行水的分配。

附图说明

图1是示出纯水制造装置和水分配器的构造的流程图。

图2是示出根据实施例的水分配器的外观的示例的立体图。

图3是示出用于确定流量传感器的校正参数的过程的流程图。

图4是示出在计量的水分配模式下的操作的流程图。

具体实施方式

接下来，将参考附图描述本发明的实施例。根据本发明的水分配器具有计量的水分配功能，并且例如用于与纯水制造装置相结合地分配或输送纯水。图1是示出根据本发明的实施例的水分配器与纯水制造装置相结合的状态的流程图。

纯水制造装置50包括：纯水制造单元51，其被供应自来水等并产生纯水；以及主控制器52，其控制纯水制造单元51的操作。纯水制造单元51由以下组成：例如，初级纯水制造装置，其配备有反渗透膜和离子交换设备并从供应的水产生初级纯水；以及子系统，其包括循环纯化系统，该循环纯化系统包括离子交换设备、超滤膜、紫外线氧化剂等，该子系统进一步提高了初级纯水的纯度。在纯水制造单元51中还设置有各种类型的传感器(未示出)、泵(未示出)和阀(未示出)。主控制器52接收来自传感器的信号，并基于该信号来控制泵(未示出)和阀(未示出)，从而控制纯水制造单元51的操作。用于将纯水供应到水分配器10的多个出口端口53连接至纯水制造单元51的出口。出口端口53是在纯水制造装置50中用作与水分配器10的连接位置的端口。水分配器10通过例如挠性管道55连接到出口端口53中的一个。在所示的示例中，提供了三个出口端口53，并且通过将水分配器10连接到出口端口53中的每一个，总共三个水分配器10连接到纯水制造装置50。当然，出口端口53的数量不限于三个，并且连接到纯水制造装置50的水分配器10的数量可以在出口端口53的数量范围内任意增加或减少。

接下来，将描述水分配器10。图2示出了水分配器10的外观。但是，在图2中未示出用于与纯水制造装置连接的管道55和各种配线。水分配器10通常包括头部单元10a、主单元10b和从主单元10b竖直向上延伸以可移除地保持头部10a的支撑杆10c。头部单元10a和主单元10b通过挠性管道14连接。作为水分配器10的一种用途类型，例如有这样一种应用，即将纯水接连倒入到对齐放置在实验室工作台上的多个试管中。为了应对这种应用，提供可以由用户抓握并移动到期望位置的头部单元10a，并且在头部单元10a中设置了实际上成为纯水的喷口的喷嘴16。头部单元10a设置有手柄25或用于由用户抓握的把手。另外，需要在将头部单元10a保持在支撑杆10c上的同时将纯水分配到具有小容量至大容量的容量瓶或量筒中，有必要使头部10a在支撑杆10c上的保持位置可变化并具有足够长度的支撑杆10c。

头部单元10a从喷嘴16排出从主单元10b通过管道14送出的纯水。如图1所示，除了喷嘴16之外，头部单元10a还配备有连接至管道14的流动路径15。喷嘴16设置在流动路径15的端部处。头部单元10a还包括由用户操作以根据用户的需求排出纯水的开关18。如图2所示，头部10a在用户握持手柄25可以用他或她的手指容易地操作按钮26的位置处设有按钮26。按钮26机械地连接到开关18(参见图1)，并且开关18通过对按钮26的操纵而被操纵。

主单元10b设置有管道11，其一个端部连接到纯水制造装置50的管道55，并且另一端部连接到头部单元10a的管道14。在管道11中，流量传感器12和流量调节阀13以从上游侧(即从靠近纯水制造装置50的一侧)开始的这种顺序设置。此外，主单元10b设置有：用于控制水分配器10的操作的控制单元20；和连接到控制单元20的操作面板19。流量调节阀13例如是电磁型的，并且可以通过来自控制单元20的信号来控制阀的打开和关闭，并且能够改变纯水通过阀的流率。流量传感器12例如是脉冲型的，其每当一定体积的液体流动时就输出电脉冲。操作面板19接受来自用户的例如待分配的水量和水分配模式的建立，并且为用户执行必要的显示。关于水分配模式，有用于允许分配任意量的水的任意量水分配模式，以及计量的水分配模式，其是基于计量的水分配功能的水分配模式，并且在该计量的水分配模式中，从喷嘴16排出用户规定的体积的纯水。此外，可以提供另一种水分配模式。

控制单元20控制整个水分配器10。例如，当控制单元20经由头部单元10a的开关18接受来自用户输入的水分配需求并且水分配模式是计量的水分配模式时，控制单元20控制打开流量调节阀13，直到由流量传感器12检测的流率的累计值(即体积值)变为设定值，以使得由该设定值所表示的量的纯水被输送至头部单元10a。稍后将描述以计量的水分配模式输送水的细节。当水分配模式是任意量水分配模式时，控制单元20执行控制以仅在开关18被操纵的时间段期间打开流量调节阀13。在任意量水分配模式下，用户可以经由操作面板19来规定来自喷嘴的纯水的流率，即每单位时间的排出量，并且控制单元20控制流量调节阀13以实现该规定的流率。这是因为，有一些情况：在一种情况中，例如当在将水输送到清洗瓶中时，强调速度，而在另一种情况中，例如当将水输送到容量瓶中直到标记处时，强调分配水的操作精确度。此外，控制单元20通过图中虚线所示的电线连接到纯水制造装置50的主控制器52，并且从主控制器52获取关于纯水制造装置50的操作条件的信息，特别是产生的纯水的质量数据，比如总有机碳(TOC)值、电阻率、温度值等。控制单元20在操作面板19上以预定格式显示获取的水质量数据。

在构成水分配器10的主单元10b的元件中，管道11、流量传感器12、流量调节阀13以及控制单元20设置在图2所示的壳体21的内部。操作面板19具有平坦的形状，并且在其一端通过铰链23附接到壳体21。在操作面板19的一个表面上设置有触控面板22，触控面板22中集成有液晶显示面板和触控传感器。触控面板22用作用于向用户显示的显示单元，并且当用户触摸触摸面板22上的预定位置时接收来自用户的输入。

接下来，将详细描述本实施例的水分配器10中的计量的水分配模式。在计量的水分配模式中，当用户将所需的待分配的水量设定为设定值L时，控制单元20控制以打开流量调节阀13，对来自流量传感器12的脉冲进行计数以计算通过的液体的体积，并且当通过的体积达到设定值L时关闭流量调节阀13。因此，从喷嘴16排出的纯水的体积的精度取决于流量传感器12的精度。在本实施例的水分配器10中，在执行以计量的水分配模式分配水之前，例如在安装水分配器10时，获取用于来自流量传感器12的脉冲的计数值的校正参数。在本实施例中，假设来自流量传感器12的脉冲的计数值所表示的体积由X表示，并且校正后的体积(其更好地表示实际流过流量传感器12的液体的体积)由Q表示，则获取两个校正参数a和b，从而满足等式(1)中所示的线性表达式的关系。

Q＝a·X+b (1)。

在本实施例中，操作水分配器10以排出具有两个不同体积值的纯水，在每种情况下测量实际排出的纯水的体积，并基于这些测量结果获得校正参数a和b。

图3示出了用于确定校正参数a和b的具体过程。首先，在步骤101中，将体积A₁设定为设定值L，并且在步骤102中，以设定值L操作水分配器10以排出纯水。在步骤103中，将排出的纯水收集在例如量筒中，并测量其体积。实际测量的体积表示为B₁。接下来，类似地，在步骤104中将与体积A₁不同的体积A₂设定为设定值L，在步骤105中以设定值L操作水分配器10以排出纯水，并且在步骤106中测量排出的纯水的体积B₂。如上所述，当测量与设定体积A₁、A₂对应的实际排出的纯水的体积B₁、B₂时，在步骤107中基于等式(2)和(3)来确定校正参数a和b。

a＝(B₁-B₂)/(A₁-A₂) (2)，

b＝B₁-a·A₁ (3)。

当用户经由操作面板19输入用于确定校正参数的命令时，控制单元20执行图3所示的过程中的步骤101、102、104、105和107的处理，在操作面板19上显示消息，提示用户执行步骤103和106的处理，并接受来自用户的关于测量的体积B₁、B₂的输入。待设定的体积A₁、A₂不为零，并且必须彼此不同，但优选的是，一个体积是稍大于或等于水分配器10中的分配的水的常用量的值，而另一个体积是相对较小的值。例如，假设A₁＞A₂，并且假设水分配器10的计量的水分配模式下的分配的水的常用量或通常使用的分配的水的最大量为V，则优选的是，将A₁设定为A₁＝V，即，将常规量设定为A₁，或者将A₁设定为大约A₁＝1.1×V。另一方面，优选将A₂设定为大约A₂＝0.1×V。然而，当流量传感器12是脉冲型传感器并且由脉冲测量引起的量化误差在大约0.1×V的体积中不能被忽略时，A₂优选地被设定为大于0.1×V的值，从而可以获得令人满意的脉冲数。体积A₁、A₂的值可以被预先编程在控制单元20中，或者可以由用户预先输入。如果在水分配器10中的分配的水的常用量为1000mL，则将A₁设定为例如1100mL，并且将A₂设定为例如100mL。

接下来，将描述步骤102和105中的分配水的操作。步骤102和105中的处理是用于从喷嘴16排出具有由设定值L表示的体积的纯水的处理，并且是与以计量的水分配模式分配水基本相同的处理。图4是示出排出具有由设定值L表示的体积的纯水的过程的流程图。假设已经设定了设定值L。

首先，在步骤111中，清除体积测量值P，即，将其设定为0。体积测量值P是在利用校正参数a和b进行校正之前通过对来自流量传感器12的脉冲进行计数(即积分)而获得的体积值。接下来，在步骤112中，完全打开流量调节阀13。结果，开始从喷嘴16排出纯水，并且流量传感器12继续产生用于测量流量的脉冲。控制单元20连续地对来自流量传感器12的脉冲进行计数，并且，如步骤113所示，基于在任意时间处的脉冲计数，将通过从设定值L减去参数Δ而获得的值与体积测量值P进行比较。重复步骤113直到P≥L-Δ，即直到体积测量值P达到通过从设定值L减去参数Δ而获得的值。当体积测量值P达到通过从设定值L减去参数Δ而获得的值时，在步骤114中，控制单元20减小流量调节阀13的打开程度并减小流过流量调节阀13的纯水的流率。这是因为，如果当体积测量值P达到设定值L时，流量调节阀13从完全打开突然被控制成完全关闭，那么由于过冲现象等而不可能排出精确的量。L-Δ的值是用于确定减小流量调节阀13的打开程度的时机的阈值。Δ的值是在管道11、流量传感器12和流量调节阀13的尺寸和构造的基础上确定的正值，并且可以例如是例如设定值L的大约百分之几的值，或者，如果流量传感器12是脉冲型的，则等于几十到几百个脉冲。例如，在设定值L为1000mL的情况下，Δ可以为70mL。

此后，在步骤115中，控制单元20确定体积测量值P是否达到设定值L，并且重复步骤115直到P≥L，即直到体积测量值P达到设定值L。当测量的体积值P达到设定值L时，在步骤116中，控制单元20立即将流量调节阀13完全关闭。在本实施例中，由于流量调节阀13的打开程度预先变窄，因此当体积测量值P达到设定值L时，能够完全停止从喷嘴16排出纯水，而不会引起过冲现象。

接下来，将描述在确定校正参数a和b之后的计量的水分配。计量的水分配的过程以与上述图4所示的过程相同的方式执行。但是，待分配的体积被设定为设定值L，并且用作体积测量值P的值是在校正后根据以上等式(1)随时计算的体积Q。在本实施例中，由于校正参数a和b是通过测量针对待设定的体积值A₁、A₂的两个点中每一个的实际体积B₁、B₂来确定的，并且根据校正参数a和b对流量传感器12的测量值进行了校正，因此，与例如专利文献1中所述的所谓的一点校正的情况相比，可以提高流率和体积的精度。此外，通过使用参数Δ而在纯水排出开始时使流率增加到最大值，并且通过在停止排出的时刻之前立即减小流率，可以在不过度延长排出时间的情况下以精确的量进行排出。尽管这里已经描述了计量的水分配时的处理，但是在任意量水分配模式下也可以在根据校正参数a和b校正之后随时计算体积Q，并且如果Q的计算值显示在操作面板19上，则进一步增强了用户的便利性。

在本实施例中，三个水分配器10连接到纯水制造装置50。由于流量传感器10的误差对于每个水分配器10都是不同的，因此针对每个水分配器10确定校正参数a和b，并且确定的校正参数a和b存储在每个水分配器10的控制单元20中。然而，为了减少确定校正参数a和b的任务的工作量，可以通过向水分配器10中的任意一个中输入用于确定校正参数的命令，来将每个水分配器10切换到用于确定校正参数的模式。在这种情况下，命令从该命令被输入到的水分配器10经由纯水制造装置50的主控制器52传递到另一水分配器10。

符号说明

10 水分配器；

10a 头部单元；

10b 主单元；

12 流量传感器；

13 流量调节阀；

16 喷嘴；

18 开关；

19 操作面板；

20 控制单元；

50 纯水制造装置。

Claims (8)

1.一种用于分配纯水的水分配器，所述水分配器包括：

管道，所述管道被供应来自纯水制造装置的纯水并且与用于排出所述纯水的喷嘴连通；

设置在所述管道中的流量调节阀；

在所述管道中与所述流量调节阀串联地设置的流量传感器；和

用于控制所述流量调节阀的控制单元，其中，

所述控制单元执行：

第一控制，用于打开所述流量调节阀直到从所述流量传感器的检测结果获得的体积达到第一体积；

第二控制，用于打开所述流量调节阀直到从所述流量传感器的检测结果获得的体积达到与所述第一体积不同的第二体积；

当作为输入供应为通过所述第一控制实际输送的水的量的第一量和为通过所述第二控制实际输送的水的量的第二量时，基于所述第一体积、所述第二体积、所述第一量和所述第二量来计算用于规定表示所述流量传感器的检测结果和校正后的体积之间的关系的线性表达式的两个参数的过程，以及

计量的水分配模式的控制，用于在使用所述两个参数对所述流量传感器的检测结果进行校正的同时，基于校正后的检测结果打开所述流量调节阀，直到流过所述流量调节阀的体积变为规定体积。

2.根据权利要求1所述的水分配器，其中，

当将所述流量调节阀从关闭状态控制为打开状态时，所述控制单元将流过所述流量调节阀的流率控制为第一流率，并且

当在从所述流量传感器的检测结果获得的所述体积达到规定值时而执行关闭所述流量调节阀的控制时，所述控制单元执行以下控制：当所述体积达到小于所述规定值的阈值时，将流过所述流量调节阀的所述流率减小到小于所述第一流率的值，并且当所述体积达到所述规定值时完全关闭所述流量调节阀。

3.根据权利要求1或2所述的水分配器，其中，所述第一量是基于所述水分配器中分配的水的常用量来设定的。

4.一种水分配器的校正方法，所述水分配器包括：被供应来自纯水制造装置的纯水并与用于排出所述纯水的喷嘴连通的管道、设置在所述管道中的流量调节阀、以及在所述管道中与所述流量调节阀串联地设置的流量传感器，所述水分配器设置有计量的水分配功能，所述方法包括：

第一过程，用于打开所述流量调节阀直到从所述流量传感器的检测结果获得的体积达到第一体积；

第二过程，用于打开所述流量调节阀直到从所述流量传感器的检测结果获得的体积达到不同于所述第一体积的第二体积；

用于基于所述第一体积、所述第二体积、为通过所述第一过程实际输送的水的量的第一量和为通过所述第二过程实际输送的水的量的第二量来计算用于规定表示所述流量传感器的检测结果与校正后的体积之间的关系的线性表达式的两个参数的过程。

5.根据权利要求4所述的校正方法，还包括以下过程：在使用所述两个参数来对所述流量传感器的检测结果进行校正的同时，基于校正后的检测结果打开所述流量调节阀，直到流过所述流量调节阀的体积达到规定体积。

6.根据权利要求4或5所述的校正方法，其中，

当将所述流量调节阀从关闭状态被控制为打开状态时，将流过所述流量调节阀的流率设定为第一流率，

当在从所述流量传感器的检测结果获得的所述体积达到规定值时而对所述流量调节阀进行关闭时，当所述体积达到小于所述规定值的阈值时，将流过所述流量调节阀的流率减小到小于所述第一流率的值，并且当所述体积达到所述规定值时，完全关闭所述流量调节阀。

7.根据权利要求4或5所述的校正方法，其中，基于所述水分配器中分配的水的常用量来设定所述第一量。

8.根据权利要求6所述的校正方法，其中，基于所述水分配器中分配的水的常用量来设定所述第一量。

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