JPH11345026A - 流量制御装置 - Google Patents

流量制御装置

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JPH11345026A
JPH11345026A JP10154787A JP15478798A JPH11345026A JP H11345026 A JPH11345026 A JP H11345026A JP 10154787 A JP10154787 A JP 10154787A JP 15478798 A JP15478798 A JP 15478798A JP H11345026 A JPH11345026 A JP H11345026A
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pump
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成則 西尾
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一のポンプにて、流体の流量を、小流量か
ら大流量まで広い流量範囲に渡って高精度に可変制御す
ることのできる流量制御装置を提供する。 【解決手段】 流体を送流させる主管路5a中にポンプ
2を設け、かつ該主管路5a中におけるポンプ2より吐
出口11側の位置からバイパス管路5bを分岐させ吐出
口11に至る手前で主管路5aと合流させると共に、該
バイパス管路5bに流量計3及び流量調節弁4を設け、
更にその吐出口側の位置に背圧調節弁8bを設けて、流
量計3により検知された計測値に基づいて流量調節弁4
の開度調整が行われるようにすると共に、背圧調節弁8
bにより流量調節弁4の吐出側の圧力変動が抑制される
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、流体の流量を、
小流量から大流量まで広い流量範囲に渡って高精度に制
御することのできる流量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、流体の流量を制御しつつ管路に流
体を送流させる手段としては、ポンプが用いられるのが
一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ポ
ンプは制御できる流量範囲が狭く、最も制御流量範囲が
広いとされるギヤポンプでさえその吐出比(制御可能と
なる最小流量と最大流量の比率)は1:10程度であ
り、流量をもっと広範囲にかつ高精度に可変制御しなけ
ればならない分野、用途においては到底適用することが
できないものであった。
【0004】一方、繊維製品を染色する分野において
は、そのデザインの多様性に対応させるべく、低濃度の
ものから高濃度のものまで極めて幅広い濃度範囲にわた
る染料液を高精度に調整して各供給タンクに送液するこ
とが要請されるのであるが、従来は粉体染料を正確に秤
量し、その複数種類を混合状態に溶解して所望の各濃度
の染液に個々に調整したものを各供給タンクに充填する
といういわゆるバッチ方式で行われていた。しかし、こ
のようなバッチ方式では、多色染色における調整染料液
の種類や濃度のバリエーションの数が増えれば増える程
これら調液作業に要する時間は多大なものとなることか
ら、生産効率の面から染料液の調液作業の時間の短縮化
が希求の課題となっていた。
【0005】そこで、染料液の自動調液システムの開発
が急がれるところであり、前述のように低濃度のものか
ら高濃度のものまで極めて広い濃度範囲にわたる複数種
の染料液を高精度に調整して各供給タンクに送液するこ
とが要請されるが、1つのポンプで制御可能となる吐出
比は最大でも1:10程度であるので、このような広い
濃度範囲に対応できるシステムを構築しようとする場
合、低濃度の染液から高濃度の染液まで複数の濃度領域
に分けて各濃度領域に対応させて個々にポンプを用意す
れば理論上は構築し得るものであり、特開昭63−35
873号公報にはこのような構成が記載されているが、
しかしながらポンプは必要とされる濃度領域の数と同数
必要となり、設備コストが高くつくのみならず、このよ
うな多数のポンプを装備して置く設備スペースも膨大な
ものとなることから、到底工業生産に適したシステムと
なり得るものではなかった。従って1つのポンプにて広
い流量範囲に渡って液体の流量を高精度に制御できる装
置が必要とされていた。
【0006】このような要請に応えるものとして、本出
願人は、先に特願平9−161553号において、一端
に流体を取り込む吸入口と他端に流体の吐出口とを有す
る主管路と、該主管路中に設けられた所定の吐出流量範
囲を有するポンプと、前記主管路中におけるポンプより
吐出口側の位置から分岐して吐出口に至るバイパス管路
と、該バイパス管路中に設けられた流量計及び調節弁と
からなり、該調節弁の制御流量範囲が、前記ポンプの所
定の吐出流量範囲よりも低流量側の流量範囲を包含する
とともに、前記流量計により検知された計測値に基づい
て調節弁の開度調整が行われるようになされている流量
制御装置を提案している。
【0007】このような構成の装置により、小流量から
大流量まで広い流量範囲に渡って高精度に流量を可変制
御することが可能となるとともに、これが単一のポンプ
にて成し得るものであり、複数のポンプを装備させる必
要がないので、低コスト化、省設備スペース化を図るこ
とが可能となった。
【0008】このように、広い流量範囲に渡る流量制御
の高精度化を達成できたのであるが、しかしながら、小
流量での流量制御の精度と高流量での精度を対比する
と、小流量域での精度が明らかに低下する傾向があり、
この点が課題として残されていた。この小流量域での精
度を更に向上させることができれば、小流量から大流量
まで広い流量範囲に渡って高精度に流量を可変制御でき
る流量制御装置として、染料液の自動調液システムとし
てはもちろんのこと、その他の分野、用途においても極
めて実用価値の高いものとなし得るのである。
【0009】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、単一のポンプにて、流体の流量
を、小流量から大流量まで広い流量範囲に渡って極めて
高精度に可変制御することのできる流量制御装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、まず、前記構成に係る流量制御装置
(特願平9−161553号)において、更なる精度の
向上を図るに当たり、その阻害となる要因について鋭意
検討した。その結果、そもそも、吐出側(2次側)は様
々な要因から圧力変動が常に生じているが、流体の吐出
量は、流量調節弁の吐出側(2次側)の圧力変動の影響
を受けやすく、このような圧力変動の影響を低減しない
限り、更に精度の向上を図るのは難しいと考えられた。
また、小流量域での送流において特に圧力変動の影響を
大きく受けることも判明した。このような知見に基づ
き、流量調節弁の吐出側の圧力変動を抑制する方法を鋭
意研究した結果、前記構成に係る流量制御装置におい
て、その管路中における流量計及び流量調節弁より吐出
口側の位置に背圧調節弁を設け、この背圧調節弁により
流量調節弁の吐出側の圧力変動が抑制されるようにする
ことにより、広い流量範囲に渡ってより一層高精度に流
量を制御することが可能となることを見出すに至り、こ
の発明を完成したものである。
【0011】即ち、請求項1の発明にかかる流量制御装
置は、一端に流体を取り込む吸入口と他端に流体の吐出
口とを有する主管路と、該主管路中に設けられた所定の
吐出流量範囲を有するポンプと、前記主管路中における
ポンプより吐出口側の位置に設けられた流量計及び流量
調節弁と、前記主管路中における流量計及び流量調節弁
より吐出口側の位置に設けられた背圧調節弁とからな
り、前記流量調節弁の制御流量範囲が、前記ポンプの所
定の吐出流量範囲よりも低流量側の流量範囲を包含する
とともに、前記流量計により検知された計測値に基づい
て流量調節弁の開度調整が行われるようになされ、かつ
前記背圧調節弁により流量調節弁の吐出側の圧力変動を
抑制するようになされていることを特徴とするものであ
る。
【0012】流量調節弁を全開状態にしてポンプのみを
開度調整することでポンプ自体の制御可能な吐出流量範
囲内で高精度に流量制御しつつ大流量で流体が送流され
る。一方、ポンプにより一旦低流量に制御されて送流さ
れた流体を更に流量調節弁の開度を調整して絞り込み制
御すれば、ポンプ自体の制御可能な吐出流量範囲の下限
領域をはるかに超える低流量で流体が送流される。しか
も背圧調節弁により流量調節弁の吐出側(流量調節弁と
背圧調節弁との間)の圧力変動が抑制されるから、即ち
外側の圧力変動の影響が阻止されて、外側の圧力変動に
関係なく流量調節弁において常にほぼ一定の差圧(一次
側と二次側の圧力差)を発生させ得るから、広い流量範
囲に渡って極めて高精度に流量を可変制御し得る。
【0013】また、請求項2の発明にかかる流量制御装
置は、一端に流体を取り込む吸入口と他端に流体の吐出
口とを有する主管路と、該主管路中に設けられた所定の
吐出流量範囲を有するポンプと、前記主管路中における
ポンプより吐出口側の位置から分岐して吐出口に至るバ
イパス管路と、該バイパス管路中に設けられた流量計及
び流量調節弁と、前記管路中における流量計及び流量調
節弁より吐出口側の位置に設けられた背圧調節弁とから
なり、前記流量調節弁の制御流量範囲が、前記ポンプの
所定の吐出流量範囲よりも低流量側の流量範囲を包含す
るとともに、前記流量計により検知された計測値に基づ
いて流量調節弁の開度調整が行われるようになされ、か
つ前記背圧調節弁により流量調節弁の吐出側の圧力変動
を抑制するようになされていることを特徴とするもので
ある。
【0014】主管路のみを流路として、ポンプのみを開
度調整することでポンプ自体の制御可能な吐出流量範囲
内で高精度に流量制御しつつ大流量で流体が送流され
る。一方、ポンプにより一旦低流量に制御されて送流さ
れた流体をバイパス管路に送流して流量調節弁の開度を
調整して更に絞り込み制御すれば、ポンプ自体の制御可
能な吐出流量範囲の下限領域をはるかに超える低流量で
流体が送流される。しかも背圧調節弁により流量調節弁
の吐出側(流量調節弁と背圧調節弁との間)の圧力変動
が抑制されるから、即ち外側の圧力変動の影響が阻止さ
れて、外側の圧力変動に関係なく流量調節弁において常
にほぼ一定の差圧(一次側と二次側の圧力差)を発生さ
せ得るから、広い流量範囲に渡って極めて高精度に流量
を可変制御し得る。
【0015】また、請求項3の発明は、上記請求項2の
流量制御装置において、背圧調節弁が、バイパス管路中
における流量計及び流量調節弁より吐出口側の位置に設
けられている構成を採用したものである。
【0016】背圧調節弁がバイパス管路中に設けられ、
流量調節弁と背圧調節弁との間に管路の分岐部が存在し
ないから、圧力変動の影響がより確実に阻止され得る。
よって、広い流量範囲に渡ってより一層高精度に流量を
可変制御し得る。
【0017】更に、請求項4の発明は、上記請求項3の
流量制御装置において、主管路中におけるバイパス管路
との分岐点から合流点までの位置にも背圧調節弁が設け
られている構成を採用したものである。
【0018】主管路中にも背圧調節弁が配置されている
から、主管路のみを流路として大流量で流体を送流する
際も、その流量制御をより一層高精度になし得る。
【0019】請求項5の発明は、上記請求項1〜4のい
ずれかの流量制御装置において、管路中におけるポンプ
から流量計に至るまでの位置と、主管路のうちポンプよ
り吸入口側の位置とを連通接続する戻り管路が設けられ
ている構成を採用したものである。
【0020】流量調節弁の絞り込みにより余分となる流
体が無駄にされることなく戻り管路を通じて再度主管路
に戻されて再利用されるから、経済的である。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
示例とともに説明する。
【0022】図1は、この発明にかかる流量制御装置
(1)の構成を示す系統図、図2(イ)は流体を大流量
で送流する場合の流路を示す説明図、同図(ロ)は流体
を小流量で送流する場合の流路を示す説明図である。
【0023】これらの図において、(2)はポンプ、
(3)はバイパス管路流量計、(4)は流量調節弁、
(5)は管路、(8a)は主管路背圧調節弁、(8b)
はバイパス管路背圧調節弁である。前記管路(5)は主
管路(5a)、バイパス管路(5b)、戻り管路(5
c)より構成される。
【0024】主管路(5a)は、一端に流体を取り込む
吸入口(10)と他端に流体の吐出口(11)とを有
し、該主管路(5a)の吸入口(10)側の位置にポン
プ(2)が設けられている。ポンプ(2)としては、吐
出比が大きく精度に優れる点から、容積式ポンプ、中で
もギヤポンプが好適に用いられる。
【0025】更に、前記主管路(5a)には、ポンプ
(2)より吐出口(11)側の位置に主管路流量計
(6)が設けられている。前記流量計(6)としては、
レンジアビリティーが大きく精度に優れる点から、電磁
流量計が好適に用いられる。この流量計(6)により検
知された流量計測値は制御装置(20)に送信され、こ
の計測値に基づき該制御装置(20)によりポンプ
(2)からの吐出量の調整が行われるようになされてい
る。なお、この主管路流量計(6)は必ずしも設ける必
要はないものであるが、より流量制御の精度を高める観
点からは、設けるものとするのが望ましい。
【0026】また、前記主管路(5a)中における主管
路流量計(6)より吐出口(11)側の位置からバイパ
ス管路(5b)が分岐し、該分岐部には切替バルブ(1
2)が設けられる一方、前記バイパス管路(5b)の他
端は吐出口(11)に至る手前で主管路(5a)と合流
するものとなされている。この切替バルブ(12)の切
替により、ポンプ(2)を通過して主管路(5a)を流
れて前記分岐部に到達した流体を、そのまま主管路(5
a)に送流するか、またはバイパス管路(5b)に送流
するかの選択がなされるのであるが、この切替バルブ
(12)の切替制御は前記制御装置(20)により行わ
れるようになされている。
【0027】前記バイパス管路(5b)には、バイパス
管路流量計(3)及び流量調節弁(4)が設けられ、更
にその吐出口(11)側にバイパス管路背圧調節弁(8
b)が設けられている。
【0028】バイパス管路流量計(3)としては、レン
ジアビリティーが大きく精度に優れる点から、電磁流量
計が好適に用いられる。そして、この流量計(3)によ
り検知された流量計測値が制御装置(20)に送信され
るとともに、この計測値に基づき該制御装置(20)に
より流量調節弁(4)の開度調整が行われるようになさ
れている。
【0029】流量調節弁(4)としては、少なくとも前
記ポンプ(2)の制御可能な吐出流量範囲よりも低流量
側の流量範囲を制御しうるものを用いる。この時、ポン
プ(2)の制御可能な吐出流量範囲の下限領域と、流量
調節弁(4)の制御可能な流量範囲の上限領域とが、図
5(イ)に示されるように一部重なるように設定される
か、もしくは図5(ロ)に示されるようにポンプ(2)
の制御可能下限値と、流量調節弁(4)の制御可能上限
値とがほぼ一致するように設定されているのが良い。こ
のように設定すれば、ポンプ(2)の制御可能な流量範
囲と、流量調節弁(4)の制御可能な流量範囲との間に
制御不可能な領域が存在しないから、小流量から大流量
まで制御不可能領域を存在させることなく、広い流量範
囲に渡って高精度に可変制御することが可能となる。も
ちろん、ポンプ(2)および流量調節弁(4)のそれぞ
れの制御可能な流量範囲の重なり領域が、図5(イ)に
示される重なり範囲よりももっと大きくなされていても
良いが、この場合には高精度に可変制御可能となる流量
範囲が前者よりも減縮されることとなる。
【0030】バイパス管路背圧調節弁(8b)として
は、流量調節弁(4)の吐出側の圧力変動を抑制し得る
ようになされた調節弁であれば、どのような形式のもの
でも良い。例えば、タクミナ社製背圧弁(型番:BV−
F10SE、圧力調整範囲0.5〜2.5kgf/cm
2 )、ヨシタケ社製1次圧調節弁(型番:GD−20
R、圧力調整範囲0.5〜2.5kgf/cm2 )、フ
シマン社製背圧弁(型番:RPD52−2、圧力調整範
囲0.7〜2.0kgf/cm2 )等が挙げられる。こ
のような背圧調節弁(8b)が流量調節弁(4)より吐
出口側の位置に設けられることで、流量調節弁(4)の
吐出側の圧力変動を十分に抑制でき、流量調節弁(4)
においてほぼ一定の差圧を発生させることができるか
ら、流量制御をより高精度に行うことができる。
【0031】更に、前記バイパス管路(5b)における
流量計(3)より吸入口(10)側の位置と、前記主管
路(5a)のうちポンプ(2)より吸入口(10)側の
位置とを連通接続する態様で、戻り管路(5c)が設け
られている。この戻り管路(5c)は、バイパス管路
(5b)に流体を流す場合において、流量調節弁(4)
により流量制御がなされることにより余分となる流体
を、主管路(5a)のポンプ(2)設置位置より吸入口
(10)側の位置で、吸入口(10)から供給されてく
る流体と合流させて、再度主管路(5a)に戻すことに
よって、流体を無駄にすることなく有効利用するために
設けられたものである。
【0032】前記戻り管路(5c)には、該戻り管路
(5c)の流路を開閉するニードル弁(13)が設けら
れている。このニードル弁(13)は制御装置(20)
により開閉操作が行われるようになされており、主管路
(5a)のみに流体を通じる場合には、該ニードル弁
(13)は流体が戻り管路(5c)に逆流することのな
いよう閉じられるようになされている。
【0033】しかして、上記構成の流量制御装置(1)
を用いて流体をその流量を制御しつつ送流するに際して
は、まず予め制御装置(20)に所望の流量値あるいは
流量設定プログラムを入力する。制御装置(20)は、
前記設定流量値がポンプ(2)のみにより流量制御でき
る大流量範囲にあるものか、あるいはポンプ(2)及び
流量調節弁(4)の協働により流量制御可能となる小流
量範囲にあるものかを判断して、前者の場合には切替バ
ルブ(12)を主管路(5a)に通じるように切替えを
行い、一方後者の場合には切替バルブ(12)をバイパ
ス管路(5b)に通じるように切替えを行うようになさ
れている。
【0034】図2(イ)は流体を大流量で送流する場合
の流路を示す図である。前述の通り制御装置(20)に
より、切替バルブ(12)が主管路(5a)に通じるよ
うに切替制御される一方、戻り管路(5c)に配設され
たニードル弁(13)は閉じられる。従って、ポンプ
(2)の駆動により吸入口(10)より吸入された流体
は、図2(イ)に示すように主管路(5a)のみを流過
して吐出口(11)より吐出される。この時、ポンプ
(2)により送流される流量は、主管路流量計(6)に
より逐一モニターされるとともに、モニターされた流量
値が所望の流量値を逸脱しているような場合には制御装
置(20)からの信号によりポンプ(2)の開度調整が
行われるようになされているから、常に精度高く流量制
御を行いつつ大流量で流体を送流することができる。し
かも、主管路背圧調節弁(8a)が、吐出口(11)側
の位置に配置されて、主管路(5a)における吐出側の
圧力変動を抑制するようになされているから、前記流量
制御の精度を一層高めることができる。
【0035】一方、図2(ロ)は流体を小流量で送流す
る場合の流路を示す図である。制御装置(20)によ
り、切替バルブ(12)がバイパス管路(5b)に通じ
るように切替制御される一方、戻り管路(5c)に配設
されたニードル弁(13)は全開状態に設定される。か
つ制御装置(20)により、ポンプ(2)は高精度に制
御し得る範囲内で最小流量または低流量になるよう開度
調整が行われる一方、流量調節弁(4)は吐出される流
量が所望の流量値となるよう、前記ポンプ(2)の開度
との相関関係に基づいて開度調整がなされる。従って、
ポンプ(2)の駆動により吸入口(10)より吸入され
た流体は、図2(ロ)に示すように主管路(5a)を流
過して切替バルブ(12)に到達し、ここからバイパス
管路(5b)に流入し、流量調節弁(4)により流量制
御された後、バイパス管路背圧調節弁(8b)を介して
更にバイパス管路(5b)を流過して吐出口(11)よ
り吐出される。この時、バイパス管路(5b)を送流さ
れる流量は、バイパス管路流量計(3)により逐一モニ
ターされるとともに、モニターされた流量値が所望の流
量値を逸脱しているような場合には制御装置(20)か
らの信号により流量調節弁(4)の開度調整が行われる
ようになされているから、常に精度高く流量制御を行い
つつ小流量で流体を送流することができる。しかも、バ
イパス管路背圧調節弁(8b)が、管路中におけるバイ
パス管路流量計(3)及び流量調節弁(4)より吐出口
側の位置に配置されて、流量調節弁(4)の吐出側の圧
力変動を抑制するようになされているから、流量制御の
精度を一層高めることができる。特に、本実施形態にお
いては、バイパス管路背圧調節弁(8b)がバイパス管
路(5b)中に設けられているから、すなわち流量調節
弁(4)とバイパス管路背圧調節弁(8b)との間に管
路の分岐部が存在しないから、圧力変動の影響をより確
実に回避することができて、より一層高精度に流量を制
御することができるのである。
【0036】なお、前記流量調節弁(4)の絞り込みに
より余分となる流体は戻り管路(5c)を流過して、主
管路(5a)のポンプ(2)設置位置より吸入口(1
0)側の位置で、吸入口(10)から供給されてくる流
体と合流する。このような戻り管路(5c)を設けるこ
とで、余分となった流体を無駄にすることなく再度主管
路(5a)に戻すことが可能となり、経済的である。
【0037】この発明に係る流量制御装置(1)によれ
ば、大流量で流体を送流する場合には、主管路(5a)
のみを流路とし、ポンプ(2)のみを開度調整すること
により、ポンプ(2)本来の制御可能な吐出流量範囲内
で、高精度に流量制御しつつ大流量で送流することがで
きる。かつ、吐出側に主管路背圧調節弁(8a)を配置
しているから前記流量制御の精度をより一層高めること
ができる。
【0038】一方、小流量で流体を送流する場合には、
ポンプ(2)により一旦低流量に制御されて送流された
流体をバイパス管路(5b)に送流し、該バイパス管路
(5b)において更に流量調節弁(4)の開度調整をす
ることで更に絞り込み制御して吐出するから、ポンプ
(2)本来の制御可能な吐出流量範囲の下限領域をはる
かに超える低流量で送流することができる。しかもバイ
パス管路(5b)における流量調節弁(4)の吐出側に
バイパス管路背圧調節弁(8b)を配置しているから前
記流量制御の精度をより一層高めることができる。
【0039】このようにこの発明の流量制御装置(1)
によれば、単一のポンプにて、ポンプ(2)自体が有す
る制御可能な吐出流量範囲の上限領域にあたる高流量か
ら、流量調節弁(4)の制御可能な流量範囲の下限領域
にあたる小流量に至るまで極めて高精度に流量制御する
ことが可能となる。また、複数のポンプを装備させる必
要がないので、低コスト、省設備スペース化を達成する
ことができる。
【0040】なお、本実施形態においては、各管路(5
a)(5b)ごとに、その吐出側にそれぞれ背圧調節弁
(8a)(8b)を設ける構成としているが、特にこの
ような構成に限定されるものではなく、例えば吐出口
(11)の直前位置に、即ち主管路(5a)におけるバ
イパス管路(5b)との合流点と吐出口(11)との間
の位置に、背圧調節弁を設ける構成としても良いし、あ
るいはバイパス管路(5b)における吐出側にのみ背圧
調節弁を設ける構成としても良い。ただ、小流量から大
流量まで幅広い流量範囲に渡ってより一層高精度に制御
する観点からすると、本実施形態のような構成とするの
が望ましい。
【0041】この発明の流量制御装置は、上記のように
小流量から大流量まで広い流量範囲に渡って極めて高精
度に流量を可変制御することができるから、例えば繊維
製品を染色するための染料液の調整に好適に使用され
る。
【0042】即ち、繊維製品を染色する染料液として
は、そのデザインの多様性等に対応させるべく、低濃度
のものから高濃度のものまで極めて幅広い濃度範囲にわ
たる染料液を高精度に調整して各供給タンクに送液する
ことが要求されるが、図3に示すような調液システムの
染料原液供給管(32)にこの発明の流量制御装置
(1)を組み込めば、染料原液(30)を小流量から大
流量まで広い流量範囲に渡って高精度に制御して、染料
原液供給管(32)を介して、一定流量の水(31)が
供給されてくる主供給管(33)に吐出することができ
るから、その結果単一の染料原液(30)を用いて低濃
度のものから高濃度のものまで極めて幅広い濃度範囲に
わたる染料液を高精度に調整して供給することが可能と
なる。なお、上記供給水は、ポンプ(34)、流量計
(35)及び制御装置(36)の協働により一定流量に
制御されるようになされている。
【0043】なお、この発明の流量制御装置のバイパス
管路(5b)に更に第2バイパス管路(5d)を設ける
ものとしても良い。すなわち、例えば図4に示すよう
に、バイパス管路(5b)のうち流量調節弁(4)とバ
イパス管路背圧調節弁(8b)の間の位置から第2切替
バルブ(12d)を介して第2バイパス管路(5d)が
分岐され、該第2バイパス管路(5d)に第2バイパス
管路流量計(3d)、第2バイパス管路流量調節弁(4
d)および第2バイパス管路背圧調節弁(8d)が設け
られ、該第2バイパス管路(5d)の他端が吐出口(1
1)の手前で主管路(5a)に合流するものとなされる
とともに、前記第2バイパス管路(5d)における第2
バイパス管路流量計(3d)より吸入口(10)側の位
置と、前記戻り管路(5c)とを連通接続する態様で、
第2ニードル弁(13d)を備えた第2戻り管路(5
e)が設けられている。このようにバイパス管路が2段
階で構成されているから、即ちバイパス管路(5b)で
低流量に制御された流体を第2バイパス管路(5d)に
送流し、該第2バイパス管路(5d)の第2バイパス管
路流量調節弁(4d)により更に低流量に絞り込むこと
が可能となるから、前述したバイパス管路(5b)が1
段で構成されているものよりも、一層広い流量範囲に渡
って高精度に流量を可変制御することが可能となる。し
かも、各管路(5a)(5b)(5d)ごとにその吐出
側にそれぞれ背圧調節弁(8a)(8b)(8d)が設
けられているから、各管路を用いたいずれの送流におい
ても流量制御の精度をより一層高めることができる。
【0044】もちろん、前記第2バイパス管路に対して
前記同様の態様で更に第3バイパス管路を設けるものと
しても良い。これにより、より一層広い流量範囲に渡っ
て高精度に流量を可変制御することが可能となる。
【0045】
【実施例】次に、この発明の具体的実施例について説明
する。
【0046】<実施例1>上述した図1に示す構成を有
する流量制御装置を用いて、染料原液の流量制御を行っ
た。すなわち、流量制御装置の主管路の吸入口を、染料
原液が貯留された染料原液タンクの底部に連通接続し、
表1に示す各設定流量に設定して流量制御装置を駆動さ
せ、染料原液をそれぞれ1時間送流した時の実際の流量
を、大流量(2〜20L/分)で送流する場合には主管
路流量計からの流量値出力をA/D変換ボードを介し、
パソコンでモニターし、データ処理、記録し、一方、小
流量(0.2〜2L/分)で送流する場合にはバイパス
管路流量計からの流量値出力を同じくA/D変換ボード
を介し、パソコンでモニターし、データ処理、記録し
た。そして、これらより、実際の流量の変動率((実際
の流量−設定流量)÷設定流量×100)の最大値を求
めた。これらの結果を表1に示す。
【0047】上記流量制御装置を構成するポンプとして
はギヤポンプ(制御可能流量範囲2〜20L/分)を用
い、また流量調節弁として山武ハネウエル社製調節弁
(調節弁:型番HLS ACT.HA1R、単動形HE
P電気−空気式バルブポジショナ:型番HEP15−1
14、制御可能流量範囲0.2〜2L/分)を、バイパ
ス管路背圧調節弁としてタクミナ社製背圧弁(型番:B
V−F10SE、圧力調整範囲0.5〜2.5kgf/
cm2 )を、主管路背圧調節弁としてタクミナ社製背圧
弁(型番:BV−F25SE、圧力調整範囲0.5〜
2.5kgf/cm2 )を、バイパス管路流量計として
電磁流量計(検出可能流量範囲0.2〜2L/分)を、
主管路流量計として電磁流量計(検出可能流量範囲2〜
20L/分)を用いた。
【0048】なお、流体を大流量(2〜20L/分)で
送流する場合には、切替バルブの切替えにより主管路の
みを流路として用いた。一方、流体を小流量(0.2〜
2L/分)で送流する場合には、切替バルブの切替えに
より主管路からバイパス管路を経由する流路を用いると
ともに、ギヤポンプの開度はいずれの場合にも流量が2
L/分となるように設定して行った。
【0049】
【表1】
【0050】<比較例1>1本の管路(101) と、該管路
(101) に設けられたポンプ(102) とからなる、図6
(イ)に示す構成を有する流量制御装置(100) を用い
て、染料原液の流量制御を行った。すなわち、流量制御
装置(100) の管路の吸入口(103) を、染料原液が貯留さ
れた染料原液タンクの底部に連通接続し、表1に示す各
設定流量に設定して流量制御装置(100) を駆動させ、染
料原液をそれぞれ1時間送流した時の実際の流量を、管
路の吐出口(104) 側に設けた流量計を用いて実施例1と
同様にしてパソコンでモニターし、データ処理、記録し
た。そして、これらより実際の流量の変動率の最大値を
求めた。結果を表2に示す。なお、ポンプは実施例1と
同一のギヤポンプを用いた。
【0051】
【表2】
【0052】<比較例2>前記実施例1で用いた流量制
御装置において、バイパス管路背圧調節弁(8d)およ
び主管路背圧調節弁(8a)を共に設けない構成とした
流量制御装置(図6(ロ)に示す装置)を用いて実施例
1と同様にして各設定流量での実際の流量の変動率の最
大値を求めた。結果を表3に示す。
【0053】
【表3】
【0054】<評価結果>表1から明らかなように、こ
の発明の実施例1の流量制御装置によれば、0.2〜2
0L/分という幅広い流量範囲にわたって最大変動率が
ほぼ±0.38%以内となっており、幅広い流量範囲に
わたって極めて高精度に流量を制御しつつ染料原液を送
流することができる。中でも、0.5〜20L/分の流
量範囲においては最大変動率が0.19%以内となって
おり特に高精度となっている。
【0055】これに対し、この発明の範囲を逸脱する比
較例1の流量制御装置では、0.2〜2L/分の小流量
範囲においては最大変動率が非常に大きく流量制御の精
度が悪くなっており、このように0.2〜20L/分と
いう幅広い流量範囲においては精度良く流量を制御して
染料原液を送流することができなかった。
【0056】また、比較例2の流量制御装置では、比較
例1と比較すると小流量範囲(0.2〜2L/分)にお
ける流量制御の精度が相当に改善されている(最大変動
率がほぼ±0.5%以内)ものの、大流量範囲での精度
と比べると小流量範囲での精度は十分ではなかった。
【0057】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、流量調節弁を
全開状態にしてポンプのみを開度調整することでポンプ
自体の吐出流量範囲内で高精度に流量制御しつつ大流量
で流体を送流することができる一方、ポンプにより一旦
低流量に制御して送流した流体を更に流量調節弁の開度
を調整して絞り込み制御すれば、ポンプ自体の吐出流量
範囲の下限領域をはるかに超える低流量で流体を送流す
ることができる。かつ背圧調節弁により流量調節弁の吐
出側の圧力変動を抑制し得るものとなされているから、
前記流量制御の精度をより一層高めることができる。こ
のように小流量から大流量まで幅広い流量範囲に渡って
高精度に流量を可変制御することができるとともに、こ
れが単一のポンプにて成し得るものであり、複数のポン
プを装備させる必要がないので、低コスト、省設備スペ
ース化を図ることができる。
【0058】請求項2の発明によれば、主管路のみを流
路とし、ポンプのみを開度調整することにより、ポンプ
本来の吐出流量範囲内で高精度に流量制御しつつ大流量
で送流することができる一方、ポンプにより一旦低流量
に制御して送流した流体をバイパス管路に送流し、流量
調節弁の開度調整により更に絞り込み制御することによ
り、ポンプ本来の吐出流量範囲の下限領域をはるかに超
える低流量で送流することができる。かつ背圧調節弁に
より流量調節弁の吐出側の圧力変動を抑制し得るものと
なされているから、前記流量制御の精度をより一層高め
ることができる。このように小流量から大流量まで幅広
い流量範囲に渡って高精度に流量を可変制御することが
できるとともに、これが単一のポンプにて成し得るもの
であり、複数のポンプを装備させる必要がないので、低
コスト、省設備スペース化を図ることができる。
【0059】この発明の流量制御装置を用いて例えば図
3に示されるような染料液の自動調液システムを構築す
れば、従来において無人化が不可能であった連続染色な
どの繊維製品の染色における調液工程を完全に無人化工
程とすることができ、更には生産の効率化、生産工程管
理の質的向上、省エネルギー化を図ることができ、ひい
ては従来の労働集約型の体制からオンライン化学プラン
ト型の体制への移行を可能ならしめることができるので
あり、このような技術的変革を実現できるという意味に
おいても重要な技術的意義を有するのである。
【0060】また、繊維製品の染色分野における調液に
限らず、その他の分野、用途、例えば製紙、塗料、印
刷、食料品、化粧品、化学薬品等の連続混合または連続
着色工程等への適用も可能であり、このような工程にお
ける無人化、効率化、生産工程管理の質的向上、省エネ
ルギー化等に十分に寄与することができる。
【0061】請求項3の発明によれば、流量調節弁と背
圧調節弁との間に管路の分岐部が存在しないから、流量
調節弁の吐出側の圧力変動をより確実に防止することが
でき、従って幅広い流量範囲に亘ってより一層高精度に
流量を可変制御することができる。
【0062】請求項4の発明によれば、主管路のみを流
路として大流量で流体を送流する際も、一層高精度にそ
の流量制御を行うことができる。
【0063】請求項5の発明によれば、流量調節弁の絞
り込みにより余分となる流体を無駄にすることなく戻り
管路を通じて再度主管路に戻して再利用することができ
るから、流体を経済的に送流することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態にかかる流量制御装置の
構成を示す系統図である。
【図2】流体の流路を示す説明図であって、同図(イ)
は大流量で送流する場合、同図(ロ)は小流量で送流す
る場合をそれぞれ示すものである。
【図3】自動調液システムの構成の一例を示す系統図で
ある。
【図4】別の実施形態にかかる流量制御装置の構成を示
す系統図である。
【図5】ポンプの吐出流量範囲と調整弁の制御流量範囲
の相対関係の例を示す説明図である。
【図6】比較例にかかる流量制御装置の構成を示す系統
図であり、同図(イ)は比較例1に係る流量制御装置の
構成を、同図(ロ)は比較例2に係る流量制御装置の構
成を示す。
【符号の説明】
1…流量制御装置 2…ポンプ 3…流量計 4…流量調節弁 5…管路 5a…主管路 5b…バイパス管路 5c…戻り管路 8a…主管路背圧調節弁 8b…バイパス管路背圧調節弁 10…吸入口 11…吐出口

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端に流体を取り込む吸入口と、他端に
    流体の吐出口とを有する主管路と、 該主管路中に設けられた所定の吐出流量範囲を有するポ
    ンプと、 前記主管路中におけるポンプより吐出口側の位置に設け
    られた流量計及び流量調節弁と、 前記主管路中における流量計及び流量調節弁より吐出口
    側の位置に設けられた背圧調節弁とからなり、 前記流量調節弁の制御流量範囲が、前記ポンプの所定の
    吐出流量範囲よりも低流量側の流量範囲を包含するとと
    もに、前記流量計により検知された計測値に基づいて流
    量調節弁の開度調整が行われるようになされ、かつ前記
    背圧調節弁により流量調節弁の吐出側の圧力変動を抑制
    するようになされていることを特徴とする流量制御装
    置。
  2. 【請求項2】 一端に流体を取り込む吸入口と、他端に
    流体の吐出口とを有する主管路と、 該主管路中に設けられた所定の吐出流量範囲を有するポ
    ンプと、 前記主管路中におけるポンプより吐出口側の位置から分
    岐して吐出口に至るバイパス管路と、 該バイパス管路中に設けられた流量計及び流量調節弁
    と、 前記管路中における流量計及び流量調節弁より吐出口側
    の位置に設けられた背圧調節弁とからなり、 前記流量調節弁の制御流量範囲が、前記ポンプの所定の
    吐出流量範囲よりも低流量側の流量範囲を包含するとと
    もに、前記流量計により検知された計測値に基づいて流
    量調節弁の開度調整が行われるようになされ、かつ前記
    背圧調節弁により流量調節弁の吐出側の圧力変動を抑制
    するようになされていることを特徴とする流量制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記背圧調節弁が、前記バイパス管路中
    における流量計及び流量調節弁より吐出口側の位置に設
    けられている請求項2に記載の流量制御装置。
  4. 【請求項4】 前記主管路中におけるバイパス管路との
    分岐点から合流点までの位置にも背圧調節弁が設けられ
    ている請求項3に記載の流量制御装置。
  5. 【請求項5】 前記管路中におけるポンプから流量計に
    至るまでの位置と、前記主管路のうちポンプより吸入口
    側の位置とを連通接続する戻り管路が設けられている請
    求項1〜4のいずれか1項に記載の流量制御装置。
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