JP2008249138A - 液体の入った容器の圧力を調整する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の入った容器の圧力を調整する方法と装置に関し、供給容器の圧力が正確にかつスムーズに調整されることを可能にする方法と装置を提供する。
【解決手段】所定の供給量で、容器（１）にガスを供給する段階と、排出オリフィス（１７）とそれに関連する制御部材（２１）に対向して配置されるバルブ部材（１８）の手段によって、排出流量を調整する段階とを有する、容器（１）の圧力を調整する方法で、ガス供給オリフィス（１２）と圧力調整部装置（１５）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体の入った容器の圧力を調整する方法と装置に関し、特に、錘によってレセプタクルを満たすように、液体を供給する容器に限らない。

レセプタクルを錘によって液体で満たす装置は、一般的な供給容器の底に接続されるフィルターの流出口を有することが知られている。供給容器が大気圧の影響を受けるとき、容器の底の圧力は、容器中の液体の深さによって定まる。適当な大きさを示す供給容器を有すると同時に、多くのフィルターの流出口を介して十分な流量を得るために、液体上に圧縮空気を注入することにより、圧力下に容器を置くことが必要になる。

計量装置により行なわれる正確な計測を可能にするために、フィルターの流出口への入口で圧力ができるだけ一定であることがまた望ましい。この目的のために、供給容器は、通常、液体が一定レベルで維持され、設定圧力に応じて、液体上の圧縮空気の圧力が調整され維持される。

既存の装置では、液体上の空気圧の調整は、加圧下の空気源に接続される入口のオリフィスと、大気に接続される出口のオリフィスとを有するサーボ・バルブ手段によって、行なわれる。サーボ・バルブはまた、出口のオリフィスを閉じるようにまたは、入口のオリフィスを出口のオリフィスに連通するように、または、出口のオリフィスを排出オリフィスに連通するように機能する制御接続部を有する。供給容器の空気圧は、それ故、ポンピング現象をもたらす危険性を制御する脈動により調整される。

本発明の目的は、供給容器の圧力が正確にかつスムーズに調整されることを確実にすることを可能にする、方法と装置を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された圧力調整方法と圧力調整装置が設けられる。

この目的を達成するために、本発明は、加圧ガスが加えられた液体を含む容器の圧力を調整する方法を有し、容器はガスを送るオリフィスとガスを排出するオリフィスを有し、方法は、定められた流量のガスを容器に供給する段階と、設定圧力に対する差に応じて排出流量を調整する段階とを有する。

このようにして、タンク内の圧力は、供給流量と排出流量との間の差に応じ、排出流量の調整は、任意にかつ連続して容器の内側のガスの圧力を変えることを可能にする。

本発明の別の側面によれば、液体を含む容器の圧力を調整する装置が設けられる。この装置は、ガス供給オリフィスと、ガス排出オリフィスと、ガス供給オリフィスとガス排出オリフィスとの間の流量の差を調整する調整部材とを有する。

本発明の有利な実施形態では、調整部材は、排出オリフィスの周りのバルブシートに対して、バルブ部材の位置には依存しない力により押し付けられる、バルブ部材を有する。好ましくは、調整部材は、排出オリフィスのシートを覆って配置されるバルブ部材を有する。

好ましい実施形態では、バルブ部材は好ましくは、バルブ部材に固定され、コイルの内側でスライドするように取り付けられる磁気コアを含む。

適切にコイルに電流を流すことにより、その後、バルブ部材とガス排出オリフィスとの間の圧縮空気の流れによる流体ベアリングと、電流が流されているコイルの一作用である、磁気ベアリングとの間で、バルブ部材が浮遊したままであることを可能にする。

本発明の他の特徴と利点は、明細書と非制限的な実施形態の以下の記載を読むことで明らかになろう。非制限的な実施形態は、フィルターの流出口に接続され、本発明の圧力調整装置に取り付けられる供給容器の図の唯一の添付図面を参照して理解される。

図を参照して、フィルター装置は、従来どおりに、フィルター流出口２を有する供給容器１を有する。図では、２つのみのフィルター流出口２が示されており、供給容器１の底に空けられた穴に入るダクト３を介して、供給容器１に接続される。供給容器１はまた、液体供給オリフィス４に取り付けられる。液体供給オリフィス４は、容器の底に空けられた穴に入る全圧センサー８とガス圧センサー９とによって与えられる情報に応じて、制御ユニット７によって制御されるバルブ６の中に取り付けられる液体供給ダクト５に接続される。ガス圧センサー９は、液体１１より上方のガス１０の容積中にある、容器の上端に空けられた穴に入る。

既知の方法と同様に、容器は、制御ユニット７に接続される、制御される膨張器１４を含む圧縮空気ダクト１３に接続されるガス供給オリフィス１２を備えている。

本発明では、供給容器１は、参照符号１５で全体が示される圧力調整装置に接続される。

図で示される、詳細な実施形態では、圧力調整装置は、垂直に配置され、供給容器１中の圧縮ガス１０の容積中に入る、穴が空けられた底端部を有するガス排出ダクト１６を含む。排出ダクト１６の上端部は、排出オリフィス１７を形成し、バルブシートの上部に配置される錘１８によって構成されるバルブ部材用のシートを形成し、バルブ部材に対向している。そしてバルブ部材は、バルブシートを覆ってはめ込む空洞２９を有している。空洞２９の側壁は、バルブ部材１８が移動しながら、バルブ部材１８を中心に移動する間に、排出オリフィス１７を介して、排出ガスが排出されることを可能にするように好ましくは円錐台形状である。

バルブ部材１８はその頂部で、ロッド２０に接続される。ロッド２０は、参照番号２１で全体が示される制御部材に接続される。説明した実施形態では、制御部材２１は、２つの永久磁石１９からなる磁気コアを有している。２つの永久磁石１９は、永久磁石１９を囲むコイル２２と同軸上に磁束を生成するように配置されている。コイル２２は、排出ダクト１６にしっかりと固定される、固定構造部２６に取り付けられる。永久磁石１９は、好ましくは、同じ極性の端部が互いに向かい合うように取り付けられる。コイル２２は、接続用電線２３を介して制御ユニットに接続される上端部を有していて、コイルの反対の端部は、接続用電線２４を介して制御ユニットに接続される。

圧縮ガス供給ダクト１３は、また調整されたオリフィス２５を有している。オリフィス２５は、膨張器１４による設定圧力に応じて、容器１に、加圧されたガスを、正確に定められた流量で供給することを可能にする。

リセプタクルへの液体の供給が開始されると、液体を詰めるために供給容器１に液体が注入され、圧力センサー８によって送られる信号に応じてバルブ６を制御することにより、液体が既知の方法で一定を保つレベルに到達するまで注入される。その後、コイル２２には、適切な方向に直流電流（ＤＣ）が流される。これは、永久磁石１９の合成磁力がバルブ部材１８の重さに加わり、バルブ部材１８を、排出オリフィス１７を取り囲むシートに対して押圧するためである。

加圧された空気は、ガス供給オリフィス１２を介して容器１に収容される。そして、容積１０の圧力が上昇するにつれて、制御ユニット７に保存される圧力設定値に対しての差に応じて排出オリフィス１７を介する排出流量を修正するために、コイル２２に流される電流が、ガス圧センサー９によって得られる圧力情報に応じて制御ユニット７によって修正される。

液体のレベルは、圧力センサー８と９によって送られる信号間の差に応じて、制御バルブ６によって、一定に保たれ続ける。

コイル２２に電力が供給されないときには、バルブ部材に加えられる力は、その位置に無関係であり、錘１８とそれに関連する永久磁石１９を組み合わせた全重量による。本発明の好ましい実施形態では、錘１８とそれに関連する永久磁石１９の大きさは、容器１の容積１０の圧力が設定圧力に等しいときに、コイル２２に電気を流す必要なしに、パイプ部材とこれに関連する要素とを加えた重さが、排出オリフィス１７を介して流れるガスの流量による合成圧力と釣り合うように作られる。このことは、コイル２２が発熱する範囲を最小化し、また電気消費量を最小化する。コイル２２と磁力コアは、好ましくは、図面で示される位置に配置され、二つの永久磁石の対向した極間の中間の平面が、コイルの半分の高さの平面に一致する。容積１０の圧力が変化するときには、磁力コアは、この位置から離れる方向に動く。コイルには、その後、設定圧力に対する圧力差を修正するように、排出オリフィス１７を介するガスの流れを調整するのに適切な方向に電流が流される。二つの永久磁石１９からの磁束が、それぞれ反対方向なので、永久磁石の一つが引っ張り力の影響を受け、同時に他の永久磁石は、反発力の影響を受ける。その結果、磁気コアは、コイルを通って延びる１つの永久磁石を有する磁気コアを使用して得られる力の２倍の力にさらされる。更に、圧力を調整するためのバルブ部材によって行なわれる動きが小さいと仮定すると、この構造部は、その位置とは関係なく、バルブ部材に、元の位置に戻す力を働かすことを可能にする。

供給容器１を完全に空にするのが望ましいときに、その中の液体レベルを維持するための制御が中断され、容器の液体の深さを減らすために補正するように、容器１０の設定圧力が徐々に増加される。

もちろん、本発明は、説明された実施形態に制限されず、請求の範囲で明確にされた発明の範囲を超えることなしに、変形した実施形態を本発明に適用することが可能である。

特に、説明した装置は、一つの永久磁石から作られることもできるし、一つも永久磁石を使用しないで作ることもできる。一つも永久磁石がないときには、コイル内のコアの位置は、単に、コイルに流される電流の大きさによって定まる。そのような状況下では、コイルより短いコアを備えることが望ましく、コイル内のコアの位置は、大きな磁力を、錘１８によって表される力に加えて、またはその反対に、働かせることを可能にする。発明の利点は、磁気コアへ適切な力を働かすように、独立して電気が流される複数のコイルを使用して実行することも可能である。コイル２２は、例えば、コントロールユニット７によって制御される駆動部材に関連する帯磁リングのような、他の磁気吸引部材によって置き換えることもできる。

全圧センサーは、いくつかの特別な構成の液体の供給を考慮して、供給容器の底のセンサーを他のセンサーに置き換えてもよい。特に、フィルターの流出口２がタンクに直接接続されないで、マニフォールドを介するときには、センサー８は、好ましくはマニフォールドに固定されて、計測される全圧は、容器１のマニフォールドに接続されるパイプの損失水頭を考慮している。

磁気装置手段による制御は、空気圧式手段または水圧式手段による制御に置き換えることができる。これらの手段もバルブ手段の位置に無関係の元の位置に戻す力を備えている。この戻す力は、圧縮または引っ張りを受ける範囲で戻す力が変化する、戻りばねとは異なっている。

液体をリセプタクルに供給するサイクルの始まりと終わりを、より早く行なうために、さまざまな大きさの調整されたオリフィスを使用することにより、または膨張器１４の手段により供給圧力を変えることによって、設定圧力に対する差に応じて供給流量を調整するための装置が作られてもよい。

フィルター流出口に接続され、本発明の圧力調整装置に取り付けられる供給容器を示す。

Claims (10)

1. 圧縮ガスが上部にある液体を含む容器（１）内の圧力調整方法であって、
   前記容器がガス供給オリフィス（１２）とガス排出オリフィス（１７）とを有し、
   前記方法が、所定の流量のガスを容器に供給する段階と、設定圧力に対する差に応じて排出流量を調整する段階とを有することを特徴とする方法。
2. 前記設定圧力に対する差に応じて、前記供給流量を調整する段階も含むことを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整方法。
3. ガス供給オリフィス（１２）とガス排出オリフィス（１７）とを有する容器（１）の圧力を調整する、圧力調整装置であって、
   前記装置は、ガス供給流量とガス排出流量間の流量の差を調整する部材（１５）を有することを特徴とする、装置。
4. 前記ガス排出オリフィス（１７）に対向して配置され、該バルブ部材の位置に関係なく該バルブ部材に力を働かす制御部材（２１）に接続される、バルブ部材を含むことを特徴とする、請求項３に記載の圧力調整装置。
5. 前記調整部材は、前記排出オリフィス（１７）を取り囲むバルブシートを覆って配置されるバルブ部材（１８）を有することを特徴とする、請求項３に記載の圧力調整装置。
6. 前記バルブ部材（１８）は制御部材（２１）に接続されることを特徴とする、請求項５に記載の圧力調整装置。
7. 前記制御部材（２１）は、前記バルブ部材（１８）に固定され、磁力部材（２２）に関連付けられた磁気コア（１９）を有することを特徴とする、請求項６に記載の圧力調整装置。
8. 前記磁気コアは、磁力部材（２２）に同軸な領域を有する、少なくとも一つの永久磁石（１９）を有することを特徴とする、請求項３に記載の圧力調整装置。
9. 互いに対向する同じ極性の極を有する、二つの永久磁石（１９）を有することを特徴とする、請求項８に記載の圧力調整装置。
10. 前記磁力部材は、コイル（２２）であり、バルブ部材と、バルブ部材に関連する磁気コアの大きさは、電流が流れていない場合に容器内の圧力が設定圧力と等しくなるように作られ、前記コアは、前記２つの磁石の対向する極間の中間の平面がコイル（２２）の中間の高さの平面と一致するように、配置されることを特徴とする、請求項９に記載の圧力調整装置。

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