JPH081383U - 流量、熱量を測定制御する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流量あるいは温度差が僅かな場合でも十分な
精度で流量、熱量を測定制御することが可能な、安価な
構成の流量、熱量を測定制御する装置を提供する。 【解決手段】 開と閉の２つの動作位置を有する絞り装
置４と、絞り装置の前方９および後方１０の流体の差圧
を測定する装置８と、測定データから流量あるいは熱量
を計算するコンピュータ１４とが設けられる。流量ある
いは熱量の目標値を示す所定の信号Ｅがコンピュータ１
４に入力され、所定の信号をパルス有り無しの信号に変
換し、その信号により絞り装置が駆動される。絞り装置
は、一定断面の開口部となる位置と閉じた位置の２つの
位置を取るだけであり、差圧発生時の弁開度を測定する
必要がなく、弁開度測定に伴う不正確さが発生しないの
で、正確な流量あるいは熱量の測定が可能になる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、流量、熱量を測定制御する装置、さらに詳細には、開と閉の２つの 動作位置を有する絞り装置と、絞り装置の前方および後方の流体の差圧を測定す る装置と、測定データから流量及び（あるいは）熱量を計算するコンピュータと を備えた流量、熱量を測定制御する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

このような流量、熱量測定制御装置が例えば、ドイツ特許公開公報３３１２１ ４０号に記載されている。同装置では、熱量を測定するために加熱装置の供給流 と還流の温度差、弁の開閉時間比並びに流量の校正値が掛算されている。この流 量の校正値の代わりに弁間の差圧を用いることもできる。また、弁は周囲温度セ ンサを用いて制御されている。

【０００３】 また、ドイツ特許公開公報３７００８９８号には弁の前方および後方の圧力と 温度並びに弁の開口断面積が測定され、コンピュータで処理される装置が記載さ れている。

【０００４】 またヨーロッパ特許公開公報３０９６４３号には弁を介して差圧を測定する手 段を設けた流量制御弁が記載されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

差圧が測定された場合でも、流量が極めて少ない場合あるいは温度差が極めて 少ない場合には無視できない測定誤差が発生する。例えば、雑誌ＤＥーＺ「フェ ルンヴェルメ・インターナショナル(Fernwaerme international)」17(1988) H.1 s.23-35にはこのような問題が指摘されている。また、流量あるいは温度差が変 化するときしばしばその過渡期において流量あるいは温度差が極めて僅かなもの となり、測定範囲外となってしまうという現象が発生する。

【０００６】 従って、本考案は、流量あるいは温度差が僅かな場合でも十分な精度で流量、 熱量を測定制御することが可能な、安価な構成の流量、熱量を測定制御する装置 を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

このような課題は、実用新案登録請求の範囲の請求項１に記載された構成によ って達成される。

【０００８】 本考案では、開と閉の２つの動作位置を有する絞り装置と、絞り装置の前方お よび後方の流体の差圧を測定する装置と、測定データから流量あるいは熱量を計 算するコンピュータとが設けられている。このような装置において、流量あるい は熱量の目標値を示す所定の信号がコンピュータに入力され、所定の信号をパル ス有り無しの信号に変換し、その信号により絞り装置が駆動される。

【０００９】

【考案の実施の形態】

以下図面に示す実施形態に従い本考案を詳細に説明する。

【００１０】 図１において符号１で示すものは加熱装置の供給パイプであり、また２はその 還流パイプを示す。供給パイプ１にはモータ３により作動される絞り装置４が設 けられている。絞り装置４は、絞り装置４の有効断面を形成する開口部５（図示 の位置、以下Ｉの位置という）を有する。この状態では、絞り装置４は開放して おり、流体を通過させる。更に、絞り装置４は、軸６が供給パイプ１の中心軸７ と一致する第２の位置を有する。この第２の位置では、絞り装置４は閉じ、流量 はなくなる。この位置を以下０の位置とする。

【００１１】 符号８で示すものは差圧測定装置であり、この差圧測定装置８は第１の開口部 ９を介して絞り装置４の前方空間と、また第２の開口部１０を介して絞り装置４ の後方空間とそれぞれ接続されている。

【００１２】 符号１１で示すものは温度差測定装置であり、その第１の測定部１２で供給パ イプ１の流体の温度を、また第２の測定部１３で還流パイプ２の流体の温度を測 定し、供給パイプ１と還流パイプ２の温度差を形成する。

【００１３】 符号１４で示すものはコンピュータであり、このコンピュータ１４は入力端子 Ｅを有し、この入力端子Ｅに常時制御信号が印加される。コンピュータ１４は、 温度差測定装置１１の出力端子１６と接続された第２の入力端子１５と、差圧測 定装置８の出力端子１８と接続された第３の入力端子１７を有する。またコンピ ュータ１４はモータ３と接続された第１の出力端子１９と表示器２１に接続され た第２の出力端子２０を有する。

【００１４】 次にコンピュータ１４の内部構成を説明する。本実施形態ではアナログのコン ピュータを扱っているが、勿論デジタル構成のコンピュータとすることもできる 。当然デジタルコンピュータとする場合には入出力部にＡ／Ｄ変換器ないしＤ／ Ａ変換器が設けられる。

【００１５】 コンピュータ１４は、流量ならびに熱量を計算する演算部２２と、絞り装置４ の制御を行なう制御部２３から構成されている。演算部２２は、アナログスイッ チ２４、第１の乗算器２５、第２の乗算器２６、第１の積分器２７、第２の積分 器２８並びに切り換えスイッチ２９から構成されている。

【００１６】 また制御部２３は第１の比較スイッチ３０、第２の比較スイッチ３１、第１の インバータ３２、第２のインバータ３３、第１のフリップフロップ３４、第２の フリップフロップ３５、変換器３６、クロック発生器３７、２入力アンドゲート ３８、３入力アンドゲート３９、遅延回路４０、オアゲート４１から構成される 。遅延回路４０は、立ち下がり端を遅延させハイレベルの信号を延ばす機能を有 する。

【００１７】 コンピュータ１４の入力端子１５は、比較スイッチ３０の入力端子並びに乗算 器２６の入力端子に接続される。コンピュータ１４の入力端子１７は比較スイッ チ３１の入力端子並びにアナログスイッチ２４のデータ入力端子Ｄと接続される 。また、アナログスイッチ２４の制御入力端子Ｓｔはオアゲート４１の出力端子 と接続され、アンドゲート２４の出力端子は乗算器２５の入力端子と接続される 。乗算器２５の出力端子は、乗算器２６の入力端子、積分器２７の入力端子、更 にスイッチ２９の第１の接点と接続される。積分器２７の出力端子はスイッチ２ ９の第２の接点と接続される。このスイッチ２９の第３の接点は、乗算器２６の 出力端子と、又第４の接点は積分器２８の出力端子と接続される。スイッチ２９ の中央の接点は、コンピュータの出力端子に導かれている。

【００１８】 制御部２３では、比較スイッチ３０の出力端子がインバータ３２を介してフリ ップフロップ３４のリセット端子Ｒと、また比較スイッチ３１の出力端子がイン バータ３３を介してフリップフロップ３５のリセット端子Ｒとそれぞれ接続され ている。

【００１９】 比較スイッチ３１は以下に述べる切り換え特性を有する。差圧がＰu2以下にな ったときは、出力はローレベルの信号となる。差圧が上昇すると、圧力差が上方 しきい値Ｐu1を越えたときに、出力信号がローレベルからハイレベルに切り変わ り、差圧が減少したときには、その値が下方しきい値Ｐu2以下になったときに出 力信号がハイレベルからローレベルに切り変わる。従ってＰu1−Ｐu2のヒステリ シスが発生する。

【００２０】 また、比較スイッチ３０は以下に述べる切り換え特性を有する。温度差がＴu2 以下になると比較スイッチ３０の出力信号はローレベルとなる。温度差が上昇し 上方しきいＴu1よりも大きくなると出力信号はローレベルからハイレベルに切り 換わり、温度差が減少して下方しきい値Ｔu2よりも小さくなると出力信号はハイ レベルからローレベルに切り換わる。従ってＴu1−Ｔu2のヒステリシスが発生す る。

【００２１】 変換器３６は、コンピュータ１４の入力端子Ｅと変換器の入力端子の接続を介 して入力される制御信号をパルス有り無し（Ｈ−Ｌ）信号に変換する。その場合 、時間特性、すなわちパルスの開始はクロック発生器３７から入力端子４３に印 加される信号によって決められる。このようにして変換器３６の出力端子４４に は同期したパルス有り無し（Ｈ−Ｌ）信号が発生する。この同期化により頻繁に 継続して切り換えが行なわれるのを防止することができる。

【００２２】 変換器３６の出力端子４４並びにクロック発生器３７の出力端子は、アンドゲ ート３８の入力端子に接続される。更に出力端子４４は、アンドゲート３９の第 １の入力端子に接続され、アンドゲート３９の他の入力端子には、フリップフロ ップ３４、３５からの信号が入力される。

【００２３】 遅延回路４０の入力端子はアンドゲート３８の出力端子と接続され、またその 出力端子は、オアゲート４１並びにフリップフロップ３４、３５のセット入力端 子Ｓと接続される。更にアンドゲート３９の出力端子はオアゲート４１の第２の 入力端子に、またオアゲート４１の出力端子はコンピュータの出力端子１９とそ れぞれ接続される。

【００２４】 以下にこのように構成された装置の動作を説明する。

【００２５】 絞り装置４は図１に図示された開口部が５となる位置にあるものとする。この 位置はＩの位置となっている。差圧測定装置８の出力信号はアナログスイッチ２ ４のデータ入力端子Ｄに入力される。このアナログスイッチの制御入力端子Ｓｔ には、絞り装置４がＩの位置あるいは０の位置にあるかを示す信号が入力される 。今この信号はＩの位置、すなわちハイレベルの信号となっている。この信号の 切り変えがどのようなときに行なわれるかは、以下で説明する。

【００２６】 入力端子Ｓｔの信号がハイレベルのとき、アナログスイッチ２４がオンとなり 、データ信号がアナログスイッチ２４の出力端子に現れる。一方、入力端子Ｓｔ の信号がローレベルのときは、アナログスイッチ２４はオフとなり、データ信号 はアナログスイッチ２４の出力端子に現れず、ゼロに対応した信号がアナログス イッチの出力端子に発生する。アナログスイッチ２４の出力信号は乗算器２５の 入力端子に印加される。

【００２７】 乗算器２５には絞り装置４のＩの位置における流量を特徴づける係数が格納さ れている。乗算器２５はこの係数と、差圧測定装置からの信号を掛算し、流量を 示す信号を発生させる。この流量を示す信号は乗算器２５の出力端子に導かれ、 対応するスイッチ２９の接点位置を介して表示器２１により表示される。この流 量を示す信号は更に積分器２７に入力され、その積分器２７の出力端子には積算 された流量に対応する信号が発生する。この値も同様にスイッチ２９がそれに対 応する位置にあるときに表示させることができる。

【００２８】 温度差測定装置１１の出力信号は乗算器２６の第１の入力端子に入力され、乗 算器２６の第２の入力端子には流量を示す信号が印加される。これらの両信号が 乗算器２６で掛算され、それにより乗算器２６の出力に熱流量が発生する。この 熱流量はスイッチ２９が対応した位置にあるときに表示させることができる。乗 算器２６の出力信号は更に積分器２８に入力され、そこで熱流量が積算され熱量 に変換される。この熱量もスイッチ２９が対応した位置にあるとき、即ち図１に 図示されている位置にあるときに表示させることができる。

【００２９】 このスイッチ２９はクロック制御され、それにより周期的に、例えば流速（リ ットル／時間）、積算流量（立方メートル）、熱流（Ｋｊ／時間）、熱量（ＫＷ 時間）を順次表示させることができる。

【００３０】 次に、熱量及び（あるいは）流量をどのように制御できるかを説明する。熱量 ないし流量を制御するために、コンピュータ１４の入力端子Ｅ、従って変換器３ ６の入力端子Ｅに、出力すべき熱量ないし流量の目標値に比例する所定の信号が 供給される。この信号は例えば０〜１０ボルトの電圧であって、例えばカスケー ド接続された加熱制御器から供給される。この信号は変換器３６によってパルス 有り無し（マークスペース）信号に変換される。出力すべき熱量ないし流量が大 きいほど信号は大きくなり、変換器３６から出力される個々のパルスは長くなっ て、それに応じてパルス無しの期間は短くなる。なお、パルス有りとは出力端子 ４４にハイレベルの信号が現れることであり、パルス無し期間とは出力端子４４ にローレベルの信号が現れることを意味する。入力端子Ｅからの入力信号から得 られるパルス有り無しの信号列はクロック発生器３７によって同期される。出力 パルスは常にクロック発生器３７からパルスが発生されたときに開始される。

【００３１】 ここで、入力端子Ｅに例えば８ボルトに相当する０.８の信号が印加され、従 って絞り装置４の開放時間は８０％であるものとして説明を行う。クロック発生 器３７からパルスが出力されると出力端子４４にはハイレベルの信号が発生する 。従ってアンドゲート３８の２つの入力はハイレベルとなり、従ってその出力も ハイレベルとなる。遅延回路４０に供給されるパルスは遅延して延長される。オ アゲート４１を介してハイレベルのパルスが出力端子１９に現れ、それによって モータ３が絞り装置４を制御して開放位置（位置Ｉ）へ移動させる。

【００３２】 ローレベルからハイレベルへの切り換えによって２つのフリップフロップ３４ と３５もセットされ、それによってその出力はハイレベルに変化する。ハイレベ ル信号はフリップフロップ３４と３５がリセットされるまで持続するが、このこ とについては後述する。ハイレベルの信号がフリップフロップ３４と３５に印加 されかつ出力されることによってアンドゲート３９は出力端子４４からのハイレ ベル信号を通過させる。従ってアンドゲート３９の出力はハイレベルとなる。そ れによってモータ３はクロック発生器３７のパルスが無くなった後も、そして遅 延回路４０によってもたらされた遅延が終了した後も駆動状態を保ち、絞り装置 ４を開放状態に維持する。この状態は、いずれかのフリップフロップ３４あるい は３５が以前リセットされていたとしても上述したようにフリップフロップがセ ットされるので、出力端子４４がハイレベルを保っている間は開放状態が維持さ れる。

【００３３】 出力端子４４のパルスがパルス終端に達すると、アンドゲート３９の出力がロ ーレベルに変化する。クロック発生器３７からクロックが出力されない場合は（ クロック発生器３７は約１５分毎にひとつのパルスを発生する）、オアゲート４ １の出力もローレベルに変化する。というのは現在オアゲートの入力はローレベ ルを有するからである。そのときモータ３は駆動されず、絞り装置は０の位置へ 移行する（閉鎖する）。

【００３４】 その他、アンドゲート３８によってクロック発生器３７単独では絞り装置４を 開放できないようになっている。入力端子Ｅの入力信号がゼロから変化して出力 端子４４にもパルスが発生した場合にだけ、絞り装置は開放することができる。

【００３５】 上述の方法によって絞り装置４は入力端子Ｅの入力信号に従って制御される。 入力信号が０の場合には、絞り装置４は閉鎖したままである。入力信号が１の場 合には、フリップフロップ３４、３５の一方がリセットされていても、１の入力 信号により再びセットされるので絞り装置は開放したままである。入力信号が０ から１と間の値をとる場合は、絞り装置４はそれぞれ信号の長さに従って異なる 期間開放される。それによって熱量が連続的に制御される。同時に流量と熱量に 関するデータも演算部２２によって前述のように求められる。

【００３６】 差圧測定装置８の差圧がＰu2より低くなった場合には、事情が異なってくる。 この場合圧力差Ｐu2は十分な精度で測定の行なえる下限値を示している。差圧が この値を下回ると、比較スイッチ３１の出力がハイレベルからローレベルに変化 する。従ってインバータ３３の出力端子の信号もローレベルからハイレベルに変 化し、ローレベルからハイレベルへの立ち上がり端によってフリップフロップ３ ５がリセットされる。従ってフリップフロップ３５の出力はローレベルに変化す る。それによってアンドゲート３９の出力端子の信号もローレベルに変化し、ク ロック発生器３７から次のクロックが発生されない限りオアゲート４１の出力端 子の信号はローレベルになっている。モータ３はローレベルの信号によって作動 され、絞り装置４を０の位置（閉鎖位置）に移動させる。

【００３７】 Ｉの位置から０の位置へ変化し絞り装置４が閉鎖されると、絞り装置４を介し て所定の大きさの差圧が生じ、それが差圧測定装置８によって検出される。この 差圧が比較スイッチ３１の上方のしきい値Ｐu1よりも高くなった場合でも、絞り 装置４は開放されない。というのはフリップフロップ３５がそれを阻止している からである。比較スイッチ３１の出力にはハイレベルの信号が発生し、インバー タ３３の出力端子とフリップフロップ３５のリセット端子Ｒにはローレベルの信 号が発生する。従ってフリップフロップ３５の出力信号はこの信号の変化によっ て影響を受けない。

【００３８】 これはクロック発生器３７から次のクロックパルスが出力されることによって 変化する。すなわち、アンドゲート３８によってクロック発生器３７のクロック パルスは、変換器３６の出力がハイレベルの信号を持ったときにフリップフロッ プ３４と３５のセット入力端子Ｓに入力されるからである。この状態は、変換器 の入力端子４２の入力信号がゼロと異なる値を持つ場合のときにのみ発生する。 このようにして、両フリップフロップ３４、３５は再びセットされる。それによ ってアンドゲート３９の出力端子には再びハイレベルの信号が発生し、モータ３ が絞り装置４を開放させる。従って差圧がＰu2より低くなった後は、クロック発 生器３７から次のクロックパルスが出力されるまでは絞り装置４は閉鎖したまま になる。

【００３９】 温度差がＴu2より低くなった場合にも、同様になる。その場合、上述の説明の ようにフリップフロップ３４がリセットされて、それにより絞り装置が閉鎖し、 絞り装置４はクロック発生器３７から次のクロック信号が発生されるまではフリ ップフロップ３４がリセットのままになっていることにより閉じたままになって いる。

【００４０】 このような手段によって、差圧及び（あるいは）温度差がもはや十分な精度で 検出できないほど小さくなった場合には絞り装置４を閉鎖状態に維持することが できる。それによって流量と熱量の検出精度が向上し、全体として測定誤差が小 さくなる。

【００４１】 図１に図示した実施形態では、絞り装置４は閉じた位置（０の位置）並びに開 放した位置（Ｉの位置）の２つの位置しか移動しない。しかし、絞り装置に異な る有効断面を有するさらに多くの開放位置を設けるのが好ましい。作用圧を測定 する原理によって流量を測定制御する装置においては、基本的に差圧の測定量が 流速の平方根の関数となる問題がある。これは測定精度に関連した問題を発生さ せる。差圧の測定が測定装置の定額流量の１０〜１００％の領域、即ち１：１０ の領域で十分に正確に行なわれた場合、流速は１：１０の平方根の比となってし まう。従って通常の流体速度測定装置では十分な測定精度をもった領域はわずか なものとなり、熱量測定においても精度のある測定領域はそれに対応してわずか なものとなる。

【００４２】 異なる流れ抵抗を有する種々の開口断面を設けることにより測定領域を拡張す ることができる。図２に図示した絞り装置は、２つの異なる開口部５ａと５ｂを 有する。絞り装置は、図１に示した０の位置以外に、有効断面の小さい開口部５ ａとなるＩの位置と有効断面の大きな開口部５ｂとなるＩＩの位置をとる。

【００４３】 このような３段構成の絞り装置を駆動するために、コンピュータ１４の構成を 少し複雑にする。第２のコンピュータは、図１のものと比較して演算部が相違し 、乗算器２５に更に入力端子４５が設けられている。この意味は後で説明する。 更に、図１と図２の制御部２３に構成の相違が見られる。図２では、更に比較ス イッチ４６、遅延回路４７、４８、入力端子５１、５２を有する変換器５０が設 けられる。インバータ３３の代りにノアゲート５３が設けられる。遅延回路４７ 、４８は立ち下がり端を遅延させ、ハイレベルの信号を引き伸ばす働きをする。

【００４４】 比較スイッチ４６は以下に述べる切り換え特性を有する。差圧がＰ2以下にな ったときは、出力はローレベルの信号となる。差圧が上昇すると、圧力差が上方 しきい値Ｐ1を越えたときに、出力信号がローレベルからハイレベルに切り変わ り、差圧が減少したときには、その値が下方しきい値Ｐ2以下になったときに出 力信号がハイレベルからローレベルに切り変わる。従ってＰ1−Ｐ2のヒステリシ スが発生する。その場合、しきい値Ｐ1、Ｐ2は、しきい値Ｐu1より大きい値に設 定されている。

【００４５】 このような装置の動作を説明する前に、まず変換器５０の機能について説明し ておく。変換器５０は２つの入力端子５１、５２を有し、その入力端子に前段に 接続された回路の切り換え状態に従ってハイレベル信号あるいはローレベルの信 号が入力される。従ってこれは２点動作の信号となる。変換器５０によって３点 動作の信号に切り換えられる。オアゲート４１に接続された入力端子５１にロー レベルの信号が印加されると、変換器５０の出力はローレベルとなる。これは他 の入力端子の状態と無関係に行なわれる。オアゲート４１に接続された入力端子 ５１にハイレベルの信号が印加され、かつオアゲート４９に接続された入力端子 ５２にローレベルの信号が印加されると、変換器５０の出力端子は「１」の信号 となる。変換器５０の両入力端子にハイレベル信号が印加されると変換器５０の 出力端子は「２」の信号となる。

【００４６】 従って、変換器５０の出力は３つの状態となる。即ち「ローレベル」、「１」 及び「２」の信号が現われる。変換器５０の出力により駆動モータ３が駆動され るので同様にモータは「０」（閉鎖）、Ｉの位置（小さな開口部）、ＩＩの位置 （大きな開口部）の３つの位置をとることになる。即ち変換器４２の出力信号が 「ローレベル」のときは「０」の位置にモータ３が制御され、また出力が「１」 のときにはモータはＩの位置に、また出力信号が「２」のときはＩＩの位置に制 御される。

【００４７】 ここで、図２の回路の接続を図１の回路と相違するところを中心に説明する。 第３の比較スイッチ４６は、比較スイッチ３１と同様に入力端子１７に接続され 、その出力端子は遅延回路４７の入力端子に接続される。比較スイッチ３１の出 力端子はノアゲート５３の入力端子に、またその第２の入力端子は遅延回路４８ の出力端子と、またノアゲート５３の出力端子はフリップフロップ３５のリセッ ト端子Ｒと接続される。さらにオアゲート４９の出力端子と遅延回路４８の入力 端子が接続される。

【００４８】 またオアゲート４９の入力端子は遅延回路４７の出力端子と、オアゲート４９ の他の入力端子は、遅延回路４０の出力端子と接続される。オアゲート４１の出 力は、直接出力端子１９に導かれるのではなく、変換器５０の入力端子１５に接 続される。第２の入力端子５２にはオアゲート４９の出力端子が接続される。ま たオアゲート４９は、乗算器２５の入力端子４５と接続される。さらに、変換器 ５０とコンピュータ１４の出力端子１９の接続が行なわれる。

【００４９】 以下にこのように構成された装置の動作を説明する。

【００５０】 いま、絞り装置４が開口部５ａが有効となるＩの位置にあるとする。この位置 の条件として、フリップフロップ３４、３５がセットされ、変換器３６の出力端 子４４にハイレベルの信号が発生することが必要である。オアゲート４１の出力 端子並びに変換器５０の入力端子５１にハイレベルの信号が現れる。さらに、比 較スイッチ４６の出力端子はローレベルになるので、オアゲート４９の出力端子 並びに変換器５０の入力端子５２はローレベルとなる。このように、変換器５０ の出力は「１」の状態となる。

【００５１】 変換器５０の入力端子５２と乗算器２５の入力端子４５は互いに接続されるの で、入力端子４５には入力端子５２に現れるのと同じ信号が現れる。これは、上 述したように、絞り装置４がＩの位置（開口部５ａが有効）にあるとき入力端子 ４５の信号はローレベルとなり、またＩＩの位置（開口部５ｂが有効）にあると きは、ハイレベルとなるからである。乗算器２５には各位置、すなわちそれぞれ の位置における流量を特徴づける係数（Ｉの位置のときの第１の係数と、ＩＩの 位置のときの第２の係数）が格納されている。乗算器２５はこの係数と、アナロ グスイッチ２４から得られる差圧からの信号を掛算し、流量を示す信号を発生さ せる。入力端子４５がローレベルのときは、第１の係数を用いて、またハイレベ ルのときは第２の係数を用いて掛算が行なわれる。

【００５２】 ここで差圧がＰ1以上に上昇するとする。それにより比較スイッチ４６の出力 端子はローレベルからハイレベルに切り替わる。それによりハイレベルの信号が 、オアゲート４９と出力端子と変換器５０の入力端子５２に現れる。それにより モータ３は、絞り装置４の開口部が５ｂとなるＩＩの位置に移動する。同時にハ イレベルの信号が、乗算器２５の入力端子４５に現れるので、掛算時ＩＩの位置 に対する係数が用いられる。

【００５３】 差圧がＰ2以下になると、比較スイッチ４６の出力信号は、ハイレベルからロ ーレベルに変化し、それによりモータ３は、絞り装置がＩの位置に移動するよう に作動される。同時に乗算器２５の入力端子４５の信号は、再びローレベルにな るので、掛算時にはＩの位置の係数が用いられる。遅延回路４８によってもたら される遅延時間後出力信号はローレベルになるので、フリップフロップ３５の出 力信号は比較スイッチ３１の出力信号によって決まるようになる。

【００５４】 差圧がさらに減少し、Ｐu2以下になると、比較スイッチ３１の出力信号はハイ レベルからローレベルに変化する。それにより、上述したように遅延回路４８と 接続されたノアゲート５３の入力端子がローレベルとなっているので、ノアゲー ト５３の出力信号は、ローレベルからハイレベルに切り替わる。ハイレベルの信 号によりフリップフロップ３５がリセットされる。それによりアンドゲート３９ が遮断され、オアゲート４１の出力信号は、ローレベルに変わりモータ３は０の 位置に移動する。この位置はクロック発生器３７から次のパルスが現れるまで保 持される。

【００５５】 有効断面の大きさが異なるＩの位置とＩＩの位置により流量を精度よく測定で きる領域が拡大する。さらに２つ以上の有効断面の異なる位置を設けることも可 能である。その場合、それに応じて比較スイッチのしきい値を変化させ、乗算器 に２つ以上の係数を設け、また２つ以上の開口位置に切り換える変換器５０とモ ータ３の機構が必要となる。

【００５６】 なお、前回の絞り装置の位置と無関係に入力端子Ｅに０と異なる信号が同時に 発生する場合には、クロック発生器３７のクロック信号によりオアゲート４１、 ４９により変換器５０の入力端子５１、５２にはハイレベルの信号が現れるので 、絞り装置４は強制的にＩＩの位置に移動される。クロックパルスがなくなった あとは、絞り装置４は作用する差圧、温度差に従って３つの比較スイッチ３０、 ３１、４６の切り換え特性に応じて定まる位置をとる。

【００５７】 また、上述した装置を、例えば、入力端子Ｅに常時１の信号を印加することに より流量、熱量あるいはその両方を測定する装置としてのみに用いるようにする ことも可能である。

【００５８】 図３には、３つの位置に切り換え可能な絞り装置の好ましい実施形態が図示さ れている。筺体６０には流体の通路６１が設けられる。通路６１には流れの方向 を横切る方向に開口絞り６２が配置されている。この開口絞り６２の開口部分に 絞り棒６３が侵入する。それにより絞り装置の有効断面を示す空隙部６４が形成 される。絞り棒６３は、段差の付いた異なる外径を有するシリンダ６５、６６か ら構成される。絞り棒６３は軸６７により筺体中をその軸方向に沿って摺動可能 に配置される。その場合、絞り棒６３の位置はモータ３により変えることができ る。

【００５９】 絞り棒６３は平板部６８を有し、その平板部６８の外径は開口絞り６２の開口 部よりも大きいので、平板部６８によって開口絞り６２を閉じることができる。 この位置は０の位置に対応する。シリンダ６６が開口絞り６２の内部にありかつ 平板部６８が開口絞り６２に接触しない位置が、Ｉの位置に対応する。図３に図 示したように、シリンダ６５が開口絞り６２内部にある状態が、ＩＩの位置にな る。これにより図１、図２の実施形態に示した異なる大きさの開口部５ａ、５ｂ （図２）並びに開口なしの領域が得られる（図１）。

【００６０】 図示した大きさの異なる２つのシリンダ６５、６６の代わりに３つあるいはそ れ以上のシリンダを設け、それにより空隙部６４の大きさを更に種々のものにす ることも可能である。それによって絞り装置を多段に切り換えることが可能にな る。

【００６１】 上述した例では、単に軸６７を筐体の中を移動させ、密封するだけでよいので 、特にシーリングの問題が発生しないという利点がある。更に絞り棒６３の位置 決め精度はそれ程問題ではなく、絞り棒６３にわずかな差があっても空隙部６４ の大きさには影響しない。従ってモータ３を非常に簡単なものにすることができ る。更に熱的な要素でストロークに変化が起こっても空隙部６４の大きさには影 響がないという利点がある。

【００６２】 更に好ましくは、開口絞り６２の内周面を鋭いエッジとすることができる。そ れにより絞り棒６３の位置の精度が不正確であっても、発生する問題を減少させ ることができる。

【００６３】 好ましくは絞り棒６３内に差圧測定装置を配置するようにする。図４にはその ような絞り棒６３の構成が図示されている。絞り棒６３内に圧力測定素子７０が 配置される。この圧力測定素子７０は、絞り棒６３と緊密に結合されており、第 １の開口部９、第２の開口部１０を介して流れの方向で見て開口絞り６２の前方 空間ならびに後方部空間と連絡されているので、圧力測定素子７０は直接差圧を 測定することができる。圧力測定素子７０に生じる変形はロッド７３を介して磁 石７４とホール素子７５から構成される測定装置に伝達される。従って差圧は移 動量となって現われ、それがホール素子７５の電圧として検出される。この電圧 値は図１、図２に図示した実施形態においてコンピュータ１４に入力される。

【００６４】 更に開口部９、１０を以下のように配置すると好ましくなる。すなわち図５に 図示したように開口部９、１０を平板部６８によって密閉される絞り装置の一方 の側に来るように配置する。平板部６８は閉じた位置（０の位置）で筐体６０の 着座部８１に当たる密閉面８０を有している。それにより閉じた状態では、圧力 測定素子７０で測定される差圧が常に０となる。それにより磁石７４とホール素 子７５とから構成される装置の出力信号を０に調節（校正）することができる。 この調節は好ましくはコンピュータ１４内で行なわれ、絞り装置が０の位置とな った時に行なわれる。このようにして絞り装置４が閉じた場合に差圧の測定値の 補正を行なうことができる。

【００６５】 また上述した実施形態では絞り装置４を付属部材と共に加熱装置の供給パイプ に組み込んだが、絞り装置４を還流パイプ２に組み込むことも可能である。

【００６６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案では、絞り装置が、流量あるいは熱量の目標値信 号に対応するパルス有り無し信号により駆動され、そのパルス有り無しの割合に 応じて一定有効断面の開口部が得られる開放位置と閉鎖位置に移動されるので、 絞り装置は、一定断面の開口部となる位置と閉じた位置の２つの位置を取るだけ であり、流量を測定するために、差圧発生時の弁開度を測定する必要がなくなる とともに、弁開度測定に伴う不正確さが発生しないので、全ての測定範囲に渡っ て正確な流量あるいは熱量の測定が可能になる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２段構成の絞り装置を有する本考案装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】３段構成の絞り装置を有する本考案装置の構成
を示すブロック図である。

【図３】３段構成の絞り装置の構造を示す断面図であ
る。

【図４】差圧測定装置を組み込んだ絞り装置の断面図で
ある。

【図５】閉じた位置で差圧測定装置の調節を可能とする
構成の絞り装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 供給パイプ ２ 還流パイプ ４ 絞り装置 ６ 差圧測定装置 ９ 温度差測定装置 １４ コンピュータ ２２ 演算部 ２３ 制御部

Claims (12)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の動作位置では開放して一定有効断
   面の開口部を形成し、第２の動作位置では閉じる絞り装
   置（４；６２、６３）と、絞り装置の前方および後方の
   流体の差圧を検出する手段（８；７０、７４、７５）
   と、検出データから流量あるいは熱量を計算するコンピ
   ュータ（１４）とを備えた流量、熱量を測定制御する装
   置において、 前記コンピュータ（１４）が流量あるいは熱量の目標値
   を示す所定の信号により駆動され、 前記所定の信号はコンピュータ（１４）により前記絞り
   装置の駆動装置（３）用にパルス有り無しの信号に変換
   され、 前記絞り装置が前記変換された信号のパルス有り無しの
   割合に応じて前記駆動装置（３）により第１と第２の動
   作位置に移動されることを特徴とする流量、熱量を測定
   制御する装置。
2. 【請求項２】 前記コンピュータ（１４）は、クロック
   発生器（３７）により同期化される変換器（３６）を有
   し、その変換器により前記所定の信号がパルス有り無し
   の信号に変換されることを特徴とする請求項１に記載の
   装置。
3. 【請求項３】 前記コンピュータ（１４）は比較スイッ
   チ（３０）を有し、供給パイプにおける流体の温度と還
   流パイプにおける流体の温度の差が所定のしきい値（Ｔ
   u2）を下回った場合前記比較スイッチにより絞り装置が
   第２の動作位置に移動されることを特徴とする請求項１
   または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記コンピュータ（１４）は比較スイッ
   チ（３１）を有し、絞り装置の前方と後方の圧力差が所
   定のしきい値（Ｐu2）を下回った場合前記比較スイッチ
   により絞り装置が第２の動作位置に移動されることを特
   徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の装
   置。
5. 【請求項５】 前記コンピュータ（１４）は、実際の差
   圧に無関係に絞り装置を第２の動作位置に保持させる手
   段（３３、３５）を有することを特徴とする請求項４に
   記載の装置。
6. 【請求項６】 前記絞り装置は、有効断面が異る少なく
   とも２つの開口部（５ａ、５ｂ；６４）を有し、差圧に
   応じて開口部のいずれかに切り換える比較スイッチ（４
   ６）が設けられ、乗算器（２５）に各断面に関して流量
   特性を特徴付ける係数が格納されており、その係数と差
   圧測定値が掛算されることを特徴とする請求項１から５
   までのいずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記絞り装置は、開口絞り（６２）と、
   この開口絞りにおいて段差のある異る断面（６５，６
   ６）を有する摺動可能に配置された絞り棒（６３）から
   構成されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記開口絞り（６２）はエッジが先鋭に
   なっていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記絞り棒（６３）はその軸に関して回
   転対称であり、段差の付いた異る外径の各シリンダ（６
   ５、６６）から構成されることを特徴とする請求項７ま
   たは８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記差圧を検出する手段（７０）が絞
    り棒（６３）内に配置されることを特徴とする請求項７
    から９までのいずれか１項に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記絞り棒（６３）は、筐体（６０）
    に配置された着座部（８１）に移動可能な密閉面（８
    ０）を有する平板部（６８）を有し、差圧を検出する手
    段（７０）と絞り装置の前方および後方空間を接続する
    開口部（９、１０）が流れの方向で見て前記平板部（６
    ８）の同じ側に配置されることを特徴とする請求項１０
    に記載の装置。
12. 【請求項１２】 絞り装置が閉じた場合コンピュータ
    （１４）により差圧測定値の補正が行なわれることを特
    徴とする請求項１１に記載の装置。