JP2000020136A - 流量計測装置及び流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料供給が断続的に行われる蓄熱型交互燃焼
バーナの流量計測を行う場合に不要な警報信号の発生を
防止し、調節弁を閉じないようにする。 【解決手段】 瞬時流量Ｐv が下限値Ｐmin 以下であっ
て所定の閾値Ｐthを超えているときは減算タイマのタイ
マ値を減算し（ステップＳＴ３→５→６）、このタイマ
値が０になったときは警報を出力し、調節弁を閉じるが
（ステップＳＴ７→８→９）、瞬時流量Ｐv が閾値Ｐth
以下のときはタイマ値を初期値にリセットし（ステップ
ＳＴ３→５→４）、警報を出力しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流量計測装置及
び流量制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被測定流体の流量を検出し、
調節弁の開度を制御することによりその流量を制御する
と共に、検出した被測定流体の流量の異常検出を行う流
量計測装置及び流量制御装置が知られている。例えば、
特開昭６１−１０７４０７号公報には、検出値と設定信
号との間に差がある場合に、バルブ駆動電圧に最大値、
最小値及び待機時間を設定し、バルブ駆動電圧がこの待
機時間以上、連続してこの最大値から最小値までの範囲
をはずれたときに異常と判定する流量制御装置が開示さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の流量計測装置及
び流量制御装置は以上のように構成されているので、か
かる装置を例えば、断続的に燃料を供給する蓄熱型交互
燃焼バーナの燃料供給制御用に用いた場合、燃料の供給
が停止する毎に流量信号が異常判定のための下限値を下
回り、その度に警報が発生してしまう。このため、かか
る装置を蓄熱型交互燃焼バーナの燃料供給制御用に用い
るには不向きである。また、これを解決しようとする
と、異常判定用の待機タイマの設定を燃焼の停止時間よ
りも長く設定しておかなければならず、異常が発生した
ことを迅速に検出することができなくなる。つまり、燃
焼しているバーナと待機しているバーナを反転させるま
で（流路が切り替わるまで）には数秒を要する。よって
少なくともこの数秒間よりはエラータイマーを長くして
おかなければならない。また、何らかの原因で（流路切
替器が正常に動作せず切替えが遅れたなど）Ｂバーナの
燃焼開始が遅れた時にエラー検出してしまう恐れがあ
る。

【０００４】さらに、このような装置を蓄熱型交互燃焼
バーナの燃料供給制御用に用いる場合だけでなく、他の
設備機器に流量制御装置を用い、設備機器の保守点検の
ために燃料を遮断した場合にも警報信号が出力されてし
まう。そのため設備機器の保守点検を終了したときには
流量制御装置の警報信号をその都度、リセットする作業
が必要となり、作業効率が低下する。従来の流量計測装
置及び流量制御装置には、このような解決しなければな
らない課題があった。

【０００５】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、被測定流体の流量が断続的であっ
ても不要な警報信号の発生を防止することが可能な流量
計測装置を得ることを目的とする。また、この発明は被
測定流体の流量が断続的であっても不要な制御を行わな
いようにすることが可能な流量制御装置を得ることを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る流量計測
装置は、流路を流れる被測定流体の流量を検出する流量
検出手段と、該流量検出手段によって検出された被測定
流体の流量が予め設定された下限値以下に低下したと
き、下限値以下に低下したときからの時間を計測する時
間計測手段と、該時間計測手段により計測された時間が
所定時間になったとき、警報を出力する警報出力手段と
を備えた流量計測装置において、前記流量検出手段によ
って検出された被測定流体の流量が前記下限値よりもさ
らに低い所定の閾値以下となったときは、時間計測手段
により計測された時間をリセットするリセット手段を備
えたものである。

【０００７】この発明に係る流量制御装置は、流路を流
れる被測定流体の流量を調節する調節弁と、流路を流れ
る被測定流体の流量を検出する流量検出手段と、該流量
検出手段によって検出された被測定流体の流量が予め設
定された下限値以下に低下したとき、下限値以下に低下
したときからの時間を計測する時間計測手段と、該時間
計測手段により計測された時間が所定時間になったと
き、調節弁を閉じるように制御する制御手段とを備えた
流量制御装置において、前記流量検出手段によって検出
された被測定流体の流量が前記下限値よりもさらに低い
所定の閾値以下となったときは、時間計測手段により計
測された時間をリセットするリセット手段を備えたもの
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１.図１は本発明に係る流量計測装置の実施
の形態１の構成を示す図であり、図１において、２１は
流量計測装置である。

【０００９】さらに、図１はこの発明の実施の形態１に
よる燃焼ガス流量測定装置を示す断面図であり、図にお
いて、１は第１の主管路ブロック、２はその第１の主管
路ブロック１と組合せ合体すべき第２の主管路ブロック
であり、これらの第１および第２の主管路ブロック１，
２は、それぞれが対称形状に分離形成されている。

【００１０】１ａは第１の主管路ブロック１に設けられ
て燃焼ガスが流れる上流側の主管路、１ｂはその主管路
１ａの内径を拡大して形成された上流側の拡径部、２ａ
は第２の主管路ブロック２に設けられた下流側の主管
路、２ｂはその主管路２ａの内径を拡大して形成された
下流側の拡径部であり、前記上流側の主管路１ａには上
流側配管３がネジ込み接続され、且つ、前記下流側の主
管路２ａには下流側配管４がネジ込み接続されている。

【００１１】５は第１および第２の主管路ブロック１，
２とは別体の第１のオリフィスプレートであり、この第
１のオリフィスプレート５は前記２つの主管路ブロック
１，２間に挟み込み固定されている。５ａは第１のオリ
フィスプレート５に設けられた複数の第１のオリフィス
孔であり、これらのオリフィス孔５ａによって、前記上
流側の主管路１ａから下流側の主管路２ａに流れる燃焼
ガスの流量が絞られるようになっている。

【００１２】６は第１の主管路ブロック１の拡径部１ｂ
における第１のオリフィスプレート５側の周壁部に設け
られて第１の主管路ブロック１と第１のオリフィスプレ
ート５との間に形成された上流側の環状室、７は第２の
主管路ブロック２の拡径部２ｂにおける第１のオリフィ
スプレート５側の周壁部に設けられて第２の主管路ブロ
ック２と第１のオリフィスプレート５との間に形成され
た下流側の環状室であり、それらの環状室６，７の内周
壁部である環状の隔壁６ａ，７ａのそれぞれの先端と第
１のオリフィスプレート５との間には、前記上流側の拡
径部１ｂと環状室６とを連通する上流側の開口部８ａ
と、前記下流側の拡径部２ｂと環状室７とを連通する下
流側の開口部８ｂとが設けられている。

【００１３】９は燃焼ガスバイパス用としての第３の流
路ブロック、１０はその流路ブロック９に設けられた分
流通路（バイパス路）であり、この分流通路１０は上流
側の分流配管１１と下流側の分流配管１２とを介して上
流側の環状室６と下流側の環状室７とを連通している。
従って、上流側の主管路１ａの拡径部１ｂを流れる燃焼
ガスは、その一部が上流側の開口部８ａから環状室６→
上流側の分流配管１１→分流通路１０→下流側の分流配
管１２→下流側の環状室７を通って下流側の開口部８ｂ
から下流側の主管路２ａの拡径部２ｂにバイパスされる
ようになっている。

【００１４】１３は前記分流通路１０に設けられた第２
のオリフィスプレートであり、この第２のオリフィスプ
レート１３は、前記分流通路１０を流れる燃焼ガスの分
流量を絞ってその分流比を精度よく安定に保つための多
孔または単孔のオリフィス孔を有している。

【００１５】１４は第３の流路ブロック９に設けて分流
通路１０内における第２のオリフィスプレート１３の下
流側に測定部を露出させた検出器（流量検出手段）であ
り、この検出器１４は、前記測定部に接して流れる燃焼
ガスによって当該測定部に引き起こされる熱移動を検出
することで、相対的な流速を極めて速い応答速度で微少
流量範囲まで検出するものである。

【００１６】かかる検出器１４としては、様々なタイプ
のものを用いることが可能であるが、例えば、本願出願
人が特願平３−１０６５２８号に係る明細書等において
開示した半導体ダイアフラム構成の流速センサを用いる
ことができる。すなわち、この流速センサは、図示例を
省略するが、発熱部とこの発熱部の上流側および下流側
に配設された２つの温度検出部を有し、これら２つの温
度検出部によって検出される温度の差を一定に保つため
に必要な発熱部に対する供給電力から流速に対応する流
量を求めたり、あるいは一定電流または一定電力で発熱
部を加熱し、２つの温度検出部によって検出される温度
の差から流量を求めるたりすることができるように形成
されている。そして、この検出器１４は、熱絶縁された
きわめて薄いダイアフラム構造を採用しているため、高
精度かつ高速応答、低消費電力という特長を備えてい
る。

【００１７】３１は信号処理部、３２は信号処理部３１
のＣＰＵ（時間計測手段、警報出力手段、制御手段、リ
セット手段）であり、ＣＰＵ３２は操作部３３からの指
令信号及び検出器１４からのセンサ検出信号を入力し、
これらの信号に基づいてＩ／Ｆ（インタフェース）３４
を介して外部との間で制御信号等の入出力を行う。３５
は設定操作や演算処理のためのアルゴリズム、制御プロ
グラムなどが予め書き込まれているＲＯＭ、３６はその
流量計測装置に応じたパラメータ等を記憶したＥＥＰＲ
ＯＭ、３７は測定された流量データなどを随時保存する
ＲＡＭ、３８は設定値の入力、現在の運転状態等を表示
する表示部である。

【００１８】前述の操作部３３には、モード設定等を行
うときに押すセットスイッチ３３−１と、設定値を下げ
るときに押すダウンスイッチ（△）３３−２と、設定値
を上げるときに押すアップスイッチ（▽）３３−３と、
アップスイッチ３３−３、ダウンスイッチ３３−２によ
り変更した設定値を確定させるときに押すＥＮＴスイッ
チ３３−４と、設定値をリセットするときに押すリセッ
トスイッチ３３−５と、表示切り替え用のＤＩＳＰスイ
ッチ３３−６とが備えられている。図２に示すように、
モードはセットスイッチ（図中、「ＳＥＴ」と記す）３
３−１を押す毎に瞬時流量、上限値設定、下限値設定、
アラーム発生待機時間設定モードに切り替わる。また、
表示部３８には、流量、各設定値を表示する７セグメン
ト表示器３８−１と、セットスイッチ３３−１により選
択されたモードを示すＨｉ表示灯３８−２及びＬｏ表示
灯３８−３と、異常検出時に点灯するＡＬＡＲＭ表示灯
３８−４とが備えられている。７セグメント表示器３８
−１に表示される表示内容は、前述のＤＩＳＰスイッチ
３３−６を押す毎に瞬時ＰＶ値（流量計測値）→瞬時Ｓ
Ｐ値（流量設定値）→積算ＰＶ値→瞬時ＰＶ値→…のよ
うに循環して切り替わる。

【００１９】かかる流量計測装置２１は、例えば蓄熱型
交互燃焼バーナの燃料ガスの流量制御に用いられる。次
にこの蓄熱型交互燃焼バーナについて説明する。図３は
蓄熱型交互燃焼バーナの構成を示す構成図である。図３
において、４１は蓄熱体を内蔵した第１リジェネバー
ナ、４２は同じく蓄熱体を内蔵した第２リジェネバー
ナ、４３は燃焼室であり、第１リジェネバーナ４１と第
２リジェネバーナ４２とは互いに対向するように燃焼室
４３に取り付けられ、燃焼後の排ガスは第１リジェネバ
ーナ４１又は第２リジェネバーナ４２を通り抜けるよう
になっている。また、４４は給気ブロア、４５は排気フ
ァン、４６は流路切替器、４７、４８は調節弁である。
流量計測装置２１は、この蓄熱型交互燃焼バーナの燃料
ガスの供給路に配置されている。尚、流量制御装置は流
量計測装置２１と調節弁４７，４８とを備えて構成され
ている。

【００２０】次に蓄熱型交互燃焼バーナの動作について
説明する。まず図４（Ａ）に示すように流路切替器４６
をセットし、給気ブロア４４、排気ファン４５を回し、
調節弁４７を開け、調節弁４８を閉じる。空気は給気ブ
ロア４４によって吸入され、第１リジェネバーナ４１に
空気と燃料ガスが供給される。この燃料ガス供給量は、
燃料ガスの供給路に配置されている流量計測装置２１に
よって検出され、その流量は７セグメント表示器３８−
１に表示される。燃料ガスと空気は第１リジェネバーナ
４１によって燃焼室４３に向けて噴射され、所定の混合
比になって燃焼する。燃焼後の排ガスは第２リジェネバ
ーナ４２を通り抜け、このときの熱が第２リジェネバー
ナ４２に内蔵された蓄熱体に蓄熱される。そして、通り
抜けた排ガスは排気ファン４５を介して外部に放出され
る。

【００２１】数１０秒経過した後、今度は流路切替器４
６を図４（Ｂ）のように切り替えると共に、調節弁４７
を閉じ，調節弁４８を開く。この切り替えにより、第１
リジェネバーナ４１の燃料ガスの燃焼が停止し、燃料ガ
スと空気は第２リジェネバーナ４２から噴射され、燃焼
する。このとき、第２リジェネバーナ４２に内蔵された
蓄熱体の熱により第２リジェネバーナ４２に送り込まれ
た燃料ガスと空気が加熱される。燃料ガスは燃焼し、燃
焼による熱は排ガスが第１リジェネバーナ４１を通り抜
ける際に、第１リジェネバーナ４１に内蔵された蓄熱体
に蓄熱される。このように燃料ガスと空気は交互に噴射
され、この切り替え時に燃料ガスの供給が停止する。

【００２２】次に流量計測装置２１の動作を図５のフロ
ーチャートに基づいて説明する。ステップＳＴ１では、
減算タイマのタイマ値を初期値にセットして初期化し、
スタートさせる。ステップＳＴ２、ステップＳＴ３で
は、瞬時流量Ｐv を予め設定された上限値Ｐmax 、下限
値Ｐmin と比較する。

【００２３】尚、この下限値Ｐmin 、上限値Ｐmax は、
図６に示すように、それぞれ流量がＶ１、Ｖ２のときに
検出された瞬時流量Ｐv の下限値、上限値であって、こ
の瞬時流量Ｐv が上限値Ｐmax 未満であって下限値Ｐmi
n を超えているときは、適正な流量である。瞬時流量Ｐ
v が適正な流量であるときは、ステップＳＴ４に進み、
減算タイマのタイマ値を初期値にリセットしてからステ
ップＳＴ２に戻る。

【００２４】次に、ステップＳＴ２において、瞬時流量
Ｐv が上限値Ｐmax 以上のときは、ステップＳＴ６に進
んで減算タイマのタイマ値を減算する。ステップＳＴ７
では、減算タイマのタイマ値が０であるか否かを判定
し、０でなければ、ステップＳＴ２に戻る。そして、瞬
時流量Ｐv が上限値Ｐmax 以上であって減算タイマのタ
イマ値が０になったときは、ステップＳＴ８に進み、Ａ
ＬＡＲＭ表示灯３８−４を点灯させて燃料ガスの供給又
は流量計測装置２１に何らかの異常が生じたことを知ら
せる。そして、ステップＳＴ９では、調節弁４７，４８
を閉じる。

【００２５】次に、瞬時流量Ｐv が下限値Ｐmin 以下に
なったときは、ステップＳＴ３からステップＳＴ５に進
み、瞬時流量Ｐv が閾値Ｐth以下か否かを判定する。こ
の閾値Ｐthは瞬時流量Ｐv がＶthのときの検出値であっ
て、調節弁４７，７８の切り替え時に異常判定を行わな
いように予め設定された値であり、ＥＥＰＲＯＭ３６に
記憶されている。従って、瞬時流量Ｐv が閾値Ｐth以下
のときは、調節弁４７，４８の切り替え時に燃料ガスの
供給が完全に停止しても異常ではないと判定してステッ
プＳＴ４に進み、減算タイマのタイマ値を初期値にリセ
ットする。

【００２６】一方、瞬時流量Ｐv が閾値Ｐthを超えてい
るときは、ステップＳＴ６に進み、減算タイマのタイマ
値を減算し、減算タイマのタイマ値が０になったとき
は、ステップＳＴ８に進み、ＡＬＡＲＭ表示灯３８−４
を点灯させて異常が生じたことを知らせる。従って、図
６に示すように、斜線を施した領域では警報が発生し、
瞬時流量Ｐv が０からＶthの領域では警報は発生しない
ことになる。尚、ステップＳＴ１，６が時間計測手段
に、ステップＳＴ４がリセット手段に、ステップＳＴ８
が警報出力手段に、ステップＳＴ９が制御手段に相当す
る。

【００２７】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、瞬時流量Ｐv が閾値Ｐth以下のときは、調節弁４
７，７８の切り替え時であって異常ではないと判定する
ようにしたので、燃料供給が断続的に行われる蓄熱型交
互燃焼バーナの流量計測に用いることができるという効
果を得ることができる。

【００２８】また、蓄熱型交互燃焼バーナではなくても
他の設備機器の保守作業等で流量がゼロにしたときでも
不要な警報信号の発生させることがない。

【００２９】さらに、本実施の形態１では、アナログ式
の流量計測装置について説明したが、これに限らずデジ
タル式の流量計測装置でもよい。デジタル式の流量計測
装置では、図７に示すように、瞬時流量Ｐv が０からＶ
thであって、検出値が０からＰthの領域が流量計測装置
２１の分解能以下となるように閾値Ｐthを設定しておけ
ばよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、燃料
供給が断続的に行われる蓄熱型交互燃焼バーナの流量計
測に用いることができるという効果を得ることができ
る。また、蓄熱型交互燃焼バーナではない他の設備機器
の保守作業等で流量がゼロになったときに不要な警報信
号の発生を防止することができるという効果を得ること
ができる。

【００３１】この発明によれば、調節弁を備えたものに
おいても、燃料供給が断続的に行われる蓄熱型交互燃焼
バーナの流量計測あるいは制御に用いることができる。
また、蓄熱型交互燃焼バーナではない他の設備機器の保
守作業等で流量がゼロになったときでも不要な警報を出
力せずにすむという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る流量計測装置の実施の形態１を
示す構成図である。

【図２】図１の流量計測装置において設定されるモード
の説明図である。

【図３】この発明に係る流量制御装置が適用される蓄熱
型交互燃焼バーナの構成を示す説明図である。

【図４】図３の蓄熱型交互燃焼バーナの動作を示す説明
図である。

【図５】この発明の流量計測装置の動作を示すフローチ
ャートである。

【図６】この発明の流量計測装置のアナログ式のものに
おける瞬時流量と検出値との関係を示す説明図である。

【図７】この発明の流量計測装置のデジタル式のものに
おける瞬時流量と検出値との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１４ 検出器（流量検出手段） ３２ ＣＰＵ（時間計測手段、警報出力手段、制御手
段、リセット手段） ４７，４８ 調節弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路を流れる被測定流体の流量を検出す
   る流量検出手段と、該流量検出手段によって検出された
   被測定流体の流量が予め設定された下限値以下に低下し
   たとき、下限値以下に低下したときからの時間を計測す
   る時間計測手段と、該時間計測手段により計測された時
   間が所定時間になったとき、警報を出力する警報出力手
   段とを備えた流量計測装置において、 前記流量検出手段によって検出された被測定流体の流量
   が前記下限値よりもさらに低い所定の閾値以下となった
   ときは、時間計測手段により計測された時間をリセット
   するリセット手段を備えたことを特徴とする流量計測装
   置。
2. 【請求項２】 流路を流れる被測定流体の流量を調節す
   る調節弁と、流路を流れる被測定流体の流量を検出する
   流量検出手段と、該流量検出手段によって検出された被
   測定流体の流量が予め設定された下限値以下に低下した
   とき、下限値以下に低下したときからの時間を計測する
   時間計測手段と、該時間計測手段により計測された時間
   が所定時間になったとき、調節弁を閉じるように制御す
   る制御手段とを備えた流量制御装置において、 前記流量検出手段によって検出された被測定流体の流量
   が前記下限値よりもさらに低い所定の閾値以下となった
   ときは、時間計測手段により計測された時間をリセット
   するリセット手段を備えたことを特徴とする流量制御装
   置。