JPH087441Y2 - 流量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、大きく変化する流量の制御を行う流量制御
装置に関し、更に詳しくは、大小制御範囲の異なる大弁
と小弁の２つの弁を使用して流量制御を行う制御装置に
関する。

〈従来の技術〉 第４図は、従来のこの種の流量制御装置の構成ブロッ
ク図である。

図において、１は制御しようとする流体が流れている
管路であり、途中が２つの管路11,12に分岐していて、
一方の管路11には制御範囲の大きい大弁21が設置され、
他方の管路12には制御範囲の小さい小弁22が設置されて
いる。

３は流量調節計で、管路１に設置した流量検出器４か
らの流量信号Qmを入力し、これが設定値Qsに等しくなる
ように制御信号MVを出力する。

51,52は流量調節計３からの制御信号MVを入力し、そ
れぞれ対応する大弁21と小弁22とに操作信号OUT1,OUT2
を出力する第1,第２の演算回路である。

第５図は、各演算回路51,52の動作を示す線図であ
る。

（ａ）は第１の演算回路51の動作特性であり、（ｂ）は
第２の演算回路52の動作特性である。

制御すべき流量が少ない範囲では、はじめに第２の演
算回路52からの出力信号OUT2だけが出力され、これにし
たがって、小弁22が入力制御信号MVに応じて開き、通過
する流量を制御する。小弁22の制御範囲を越えると、第
１の演算回路51からの出力信号OUT1が出力され、大弁21
が開きはじめ、通過する流量を制御する。

〈考案が解決しようとする課題〉 このような構成の従来の流量制御装置は、流量調節計
の１つの制御出力により大小２つの弁を制御するため
に、大弁21により流量が制御されている時に小弁22は全
開になっている。そのため、大弁21にバイパス管路があ
るのと同じ効果となって大弁21の制御特性を悪化させ、
最悪の場合には流量調節計の演算定数のチューニングが
困難になるという問題があった。

そこで、本考案は、大流量から小流量範囲まで連続し
て良好な制御を行うために制御範囲の大小異なる弁を用
いて、大（小）弁で流量制御をする範囲では小（大）弁
を閉止することと、これら大小の弁の切替えをバンプレ
スに行うことにより安定性及び応答性の良好な流量制御
装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 前記した目的を達成する本考案は、 制御範囲の異なる小弁と大弁の２つの弁を使用して流
量制御を行う制御装置において、 同一の流量信号と共通の設定値信号とがそれぞれ印加
される第1,第２の流量調節計と、 開始トリガー信号を受け、前記小弁と大弁の制御範囲
に応じた値から時間と共に減少してゼロになる関数信号
をそれぞれ出力する第1,第２のファンクションジェネレ
ータと、 第１の流量調節計からの制御信号と第１のファンクシ
ョンジェネレータからの関数信号とを切り替えて前記小
弁に印加する第１の切替えスイッチと、 第２の流量調節計からの制御信号と第２のファンクシ
ョンジェネレータからの関数信号とを切り替えて前記大
弁に印加する第２の切替えスイッチと、 前記第１の切替えスイッチで選択された信号を係数回
路およびスイッチを介して前記第２の切替えスイッチに
よって選択された信号に加算する加算器と、 前記第２の切替えスイッチで選択された信号を係数回
路およびスイッチを介して前記第１の切替えスイッチに
よって選択された信号に加算する加算器と、 前記設定値信号が印加されその大きさに応じて前記第
1,第２の切替えスイッチおよび各スイッチを制御すると
共に、前記第1,第２のファンクションジェネレータに開
始トリガー信号を出力するシーケンシャル制御装置とを
設けて構成される。

〈作用〉 第１の流量調節計は流量の制御範囲が小さい範囲にお
いて小弁の制御を行い、第２の流量調節計は流量の制御
範囲が大きくなると大弁の制御を行う。小弁による制御
から大弁による制御への切替え時は、小弁には第１のフ
ァンクションジェネレータからの函数信号が印加され弁
は徐々に閉止する。大弁による制御から小弁による制御
への切替え時は、大弁には第２のファンクションジェネ
レータからの関数信号が印加され弁は徐々に閉止する。
ファンクションジェネレータの最初の出力値は、トリガ
ー信号により切り替わる直前の流量になるよう流量調節
計の出力値と連動させる（トラッキング回路）ことによ
り切替えをバンプレスに行う。

〈実施例〉 以下図面を用いて、本考案の一実施例を詳細に説明す
る。第１図は、本考案の一実施例を示す構成ブロック図
である。図において、第４図の各部分と同じものには同
一符号を付して示し、その説明を省略する。

31,32は第1,第２の流量調節計で、いずれも流量検出
器４からの流量信号Qmを入力すると共に、設定値信号Qs
が共通に与えられている。61,62はそれぞれ小弁22,大弁
21に応じて設けられている第1,第２のファンクションジ
ェネレータ、S1は第１の流量調節計31からの制御信号MV
1と第１のファンクションジェネレータ61の出力F1とを
切り替える第１の切替えスイッチ、S2は第２の流量調節
計32からの制御信号MV2のファンクションジェネレータ6
2の出力F2とを切り替える第２の切替えスイッチであ
る。

71は第１の加算器で、第１の流量調節計31から小弁22
への信号経路中に設けられている。72は第２の加算器
で、第２の流量調節計32から大弁21への信号経路中に設
けられている。第１の加算器71には、第２の切替えスイ
ッチS2で選択された信号が係数回路82、スイッチS4を介
して印加され、第２の加算器72には、第１の切替えスイ
ッチS1で選択された信号が係数回路81、スイッチS3を介
して印加されている。

９は第1,第２の流量調節計31,32に与えられている設
定値信号Qsの大きさに応じて各切替えスイッチS1,S2及
びスイッチS3,S4を制御するシーケンシャル制御装置で
ある。

なお、第1,第２の各流量調節計は、いずれも速度形の
ものが用いられていて、スイッチS1,S2を切り替えて
も、その出力は急変しないものとする。

この様に構成した装置の動作を説明すれば以下の通り
である。

第２図は、第1,第２のファンクションジェネレータ6
1,62に開始トリガーが与えられてから時間と共に出力さ
れる関数信号の様子を示す図である。第１のファンクシ
ョンジェネレータ61は、（ａ）に示すように開始トリガ
ーが与えられた時点で、小弁22の流量に見合った値F1ma
xを出力し、その後次第に減少しt1の時点でゼロになる
関数信号を出力する。これに対して、第２のファンクシ
ョンジェネレータ62は、（ｂ）に示すように開始トリガ
ーが与えられた時点で、大弁21の流量に見合った値F21m
axを出力し、その後t2の時点（t1＞t2）でゼロになる関
数信号を出力する。

第３図は動作の一例を示すタイムチャートである。い
ま、第1,第２の流量調節計31,32に与える設定値Qsを、
第３図（ａ）に示すように徐々に増大させ、一定値に維
持した後徐々に減少させる場合を想定する。

この場合、シーケンシャル制御装置９は、設定値Qsが
切替え設定値Qs1に到達するまでは、（ｂ）〜（ｅ）に
示すように切替えスイッチS1を調節計側に、切替えスイ
ッチS2は第２のファンクションジェネレータ62側に、ス
イッチS3はオフに、スイッチS4はオンにそれぞれ駆動し
ている。この状態では、第１の流量調節計31からの制御
信号MV1が、切替えスイッチS1、加算器71を経て小弁22
に出力され、小弁22は（ｈ）に示すように設定値Qsに応
じてその開度を調節し、流量を制御する。なお、この状
態では、第２のファンクションジェネレータ62は動作し
ておらず、加算器71において第１の流量調節計からの制
御信号MV1への加算信号は無く、また大弁21も（ｉ）に
示すように閉じられた状態にある。

設定値Qsが、（ａ）に示す切替え設定値Qs1に達する
と、シーケンシャル制御装置９は、（ｂ）〜（ｅ）に示
すように切替えスイッチS1を第１のファンクションジェ
ネレータ61側に、切替えスイッチS2を第２の流量調節計
32側に、スイッチS3をオンに、スイッチS4をオフにそれ
ぞれ駆動する。また、（ｆ）に示すように第１のファン
クションジェネレータ61に開始トリガー信号を出力す
る。この状態では、第２の流量調節計32からの制御信号
MV2が切替えスイッチS2、加算器72を経て大弁21に出力
され、大弁21は（ｉ）に示すように設定値Qsに応じてそ
の開度を調節し、流量を制御する。これに対して小弁22
には、切替えスイッチS1を介して第１のファンクション
ジェネレータ61からの関数信号F1が印加される。この関
数信号F1は、シーケンシャル制御装置９からの開始トリ
ガーを受けて出力されるもので、小弁22は、（ｈ）に示
すように開始トリガーを受けてから、t1時間を経て開度
を減少させ、最終的に閉じる動作を行う。

ここで、第１のファンクションジェネレータ61からの
函数信号F1は、ゲイン−KAを乗じる係数回路81、スイッ
チS3を介して加算器72に印加され、制御信号MV2に加算
されるようになっており、これにより大弁と小弁の特性
比の相違を補償するようにしている。

このように小弁22による流量制御状態から大弁21への
制御状態への移行は、両者がオーバラップする期間を経
て速やかに行われるため、バンプレスにできる上に、設
定値QsがQs1以上の状態では、大弁21だけによって流量
制御が安定に行われる。

設定値Qsが徐々に減少し、切替え設定値Qs2に到達す
ると、シーケンシャル制御装置９は、（ｂ）〜（ｅ）に
示すように切替えスイッチS1を調節計側に、切替えスイ
ッチS2は第２のファンクションジェネレータ62側に、ス
イッチS3はオフに、スイッチS4はオンに再び駆動する。

この状態になると、第１の流量調節計31からの制御信
号MV1が、切替えスイッチS1、加算器71を経て小弁22に
出力され、小弁22は（ｈ）に示すように設定値Qsに応じ
てその開度を調節し、流量を制御する。また、（ｇ）に
示すように第２のファンクションジェネレータ62に開始
トリガーを出力するので、この時点から、関数信号F2が
大弁21に印加される。従って大弁21は、（ｉ）に示すよ
うに開始トリガーを受けてから、t2時間かけて速やかに
開度を減少させ、閉じる動作を行う。

ここで、第２のファンクションジェネレータ62からの
関数信号F2は、ゲイン−KBを乗じる係数回路82、スイッ
チS4を介して加算器71に印加され、制御信号MV1に加算
されるようになっており、これにより切り替えの初期に
発生する大弁と小弁の流量の差異を補償するようにして
いる。

なお、シーケンシャル制御装置９において、切替え設
定値Qs1,Qs2は、制御すべき流量の性質や、小弁，大弁
の特性を考慮して適当に設定される。

〈考案の効果〉 以上詳細に説明田したように、本考案によれば制御範
囲の大小異なる２つの弁を用いて大流量から小流量まで
連続的な流量制御を行う場合に、流量調節計と弁との組
合せによる制御を、小弁による制御から大弁による制御
へ、大弁による制御から小弁による制御へと切り替えを
バンプレスに行うことにより安定性、応答性の良好な流
量制御装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は第１図において第1,第２のファンクションジェネレ
ータに開始トリガーが与えられてから時間と共に出力さ
れる関数信号の様子を示す線図、第３図は動作の一例を
示すタイムチャート、第４図は従来の流量制御装置の構
成ブロック図、第５図は第４図における各演算回路の動
作を示す線図である。 1,11,12……管路 21……大弁、22……小弁 31,32……第1,第２の流量調節計 ４……流量検出器 61,62……第1,第２のファクションジェネレータ S1,S2……切替えスイッチ S3,S4……スイッチ 71,72……加算器 ９……シーケンシャル制御装置

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】制御範囲の異なる大弁と小弁の２つの弁を
   使用して流量制御を行う制御装置において、 同一の流量信号と共通の設定値信号とがそれぞれ印加さ
   れる第１、第２の流量調節計と、 開始トリガー信号を受け、前記流量調節計の制御信号に
   基づいた、その時の前記小弁と大弁の流量に応じた値か
   ら時間と共に減少してゼロになる函数信号をそれぞれ出
   力する第１、第２のファンクションジェネレータと、 第１の流量調節計からの制御信号と第１のファンクショ
   ンジェネレータからの函数信号とを切り替えて前記小弁
   に印可する第１の切替えスイッチと、 第２の流量調節計からの制御信号と第２のファンクショ
   ンジェネレータからの函数信号とを切り替えて前記大弁
   に印可する第２の切り替えスイッチと、 前記第１の切替えスイッチで選択された信号を係数回路
   およびスイッチを介して前記第２の切替えスイッチによ
   って選択された信号に加算する加算器と、 前記第２の切替えスイッチで選択された信号を係数回路
   およびスイッチを介して前記第１の切替えスイッチによ
   って選択された信号に加算する加算器と、 前記設定値信号が印加されその大きさに応じて前記第
   １、第２の切替えスイッチおよびスイッチを制御すると
   共に、前記第１、第２のファンクションジェネレータに
   開始トリガー信号を出力するシーケンシャル制御装置と
   を設けたことを特徴とする流量制御装置。