JPS6228405B2

JPS6228405B2 -

Info

Publication number: JPS6228405B2
Application number: JP7337581A
Authority: JP
Inventors: Moriji Matsumura; Masaharu Seki
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1987-06-19
Also published as: JPS57192824A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、流体を滴下させる滴下部を流路に設
け、該滴下部での流体の滴下速度を検出する滴下
型流量検出装置に関する。

かかる滴下型流量管理装置は、医療用の輸液装
置の点滴筒として公知であるが、数c.c.／min程度
の微少流量が管理ができる点で優れており、近年
工業上の微少流量管理にも使用されるようになつ
てきている。例えば、特開昭52−31110号公報に
は、合成繊維等の製造工程で使用される油剤付与
装置の供給液流量の監視に応用したものが開示さ
れている。

この特開昭52−31110号公報のものは、上記点
滴筒と同様の滴下部での流体の滴下速度を光電的
に検出して管理の自動化を計つたもので、測定流
体に非接触で測定管理ができる点で優れたもので
あるが、以下のような問題がある。すなわち、光
電的に検出するため滴下部は透明に構成してある
が、滴下部の外表面あるいは内表面、発・受光素
子のレンズ面等が測定流体、塵埃等の付着により
汚れると、光透過量が変化して誤動作が発生する
問題がある。特に合成繊維製造工程の機台内の如
く塵埃が多く多湿な場所ではかかる誤動作が重要
な問題となる。又、前述の通り、滴下部を透明材
で構成する必要があり、そのため適用範囲が限定
されるという問題がある。

本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであ
り、光電式検出とは全く異なつた検出原理により
光電式検出が適用できない分野への適用が可能な
滴下型流量管理装置を提供するものである。

すなわち、本発明は、流体を滴下させる滴下部
を流路に設け、該滴下部での流体の滴下速度を検
出するようにした滴下型流量管理装置において、
前記滴下部の流体の滴下路に測定流体の温度と異
なる所定温度に維持される温度検出端を設け、該
温度検出端により流体の滴下を電気信号に変換す
るようになしたことを特徴とする滴下型流量管理
装置である。

以下、本発明を合成繊維の油剤付与装置の油剤
付与量の異常検出装置に適用した例に基いて、図
面により説明する。

第１図は前記実施例を示す概略説明図、第２図
は該実施例の検出部の断面図、第３図は該実施例
の検出回路部の説明図、第４図及び第５図は検出
回路部の動作説明図である。

図において、１は図示しない溶融紡糸口金から
紡出された合成繊維糸条Ｙを冷却固化する紡糸筒
で、その下方位置には引取ローラ２，３、更に下
方に捲取機４が設けられている。５は紡糸筒１と
引取ローラ２との間に配設した油剤付与ヘツド
で、該油剤付与ヘツド５は油剤タンク６から供給
配管７、計量ポンプ８、及び送液配管９を介して
定量供給される油剤を糸条Ｙに付与するものであ
る。

そして、計量ポンプ８と油剤付与ヘツド５との
間の送液配管９からなる流路には、油剤付与量の
異常を検出するための異常検出装置の検出器１０
０が設けてある。該検出器１００の出力信号は、
異常検出装置の検出回路部２００で処理され、そ
の処理結果はその表示部３００で表示される。

検出器１００は第２図に示す如く構成される。
以下これらの関係について詳細に説明する。１０
１は検出器１００の本体で合成樹脂（例えば透明
なアクリル、ポリカーボネート等）のブロツク体
からなり、その中央部には縦方向に貫通孔１０２
が設けられており、貫通孔１０２の上端部と下端
部には管取付金具１０３，１０４が螺着され、そ
れぞれの管取付金具１０３，１０４には送液配管
９が接続されている。又上方の管取付金具１０３
の下部には油剤を滴下させるノズル１０５が螺着
されている。このように、送液配管９の途中に送
液配管９と共に密閉された滴下部が形成してい
る。

１０６は油剤の滴下を検出するためのサーミス
タであり、取付金具１０７により、本体１０１に
下方に傾斜させて設けた貫通孔１０２の中央部に
臨む温度検出端用の挿入孔１０８に装着してあ
る。そして、サーミスタ１０６は、ノズル１０５
から滴下する油剤の個々の油滴ｄを確実に検出で
きるように、ノズル１０５の鉛直下方に形成され
る油剤の滴下経路にその感温部１０６′が位置す
るように装着してある。なお、検出の安定化、そ
の応答性の向上には、サーミスタ１０６の先端部
を下方に傾斜させる（傾斜角度は、10〜45゜位が
良い）と共に、感温部１０６′はできるだけ小さ
くすると良い。又、図の１０９はシールのための
リングパツキンである。

ところで、サーミスタ１０６は配線１１０，１
１０′により第３図に示す検出回路２００と接続
し、検出回路２００によりサーミスタ１０６を所
定温度に維持すると共に、その温度変化より油剤
の滴下速度（単位時間内に油滴ｄが滴下する個
数）を検出するようにしてある。

以下上述の構成の作用を第３図、第４図、第５
図を用いて検出回路の構成と共に説明する。

このような構成からなる装置において、合成繊
維糸条Ｙに付与する油剤を計量ポンプ８で所定流
量で供給すると油剤は送液配管９を通して検出器
１００のノズル１０５へと送られる。油剤はノズ
ル１０５より油滴ｄとなつて落下する。ノズル１
０５より油剤を分離した油滴ｄとして落下させ
る、すなわち滴下させるには通常油剤の流量、粘
度、比重、ノズル１０５のノズル孔１０５′の口
径で決定される。通常に用いられる紡糸油剤では
例えばノズル孔１０５′の口径が４mm、流量２
〜４c.c.／minであれば油剤を毎分60〜90個の滴下
速度で落下させることができる。尚実験例では油
剤流量１〜10c.c.／minでノズル孔１０５′の口径
４mmで油剤を滴下させることが可能であつた。

油剤流量が増加すれば滴下する油滴間の時間間
隔が短かくなり、油剤流量が減少すれば該時間間
隔が長くなる。この時に油剤粘度、比重が変わら
ない場合は油滴ｄとなつて落下する油剤の１個の
重量（体積でも同じ）は大きな変動がなく油剤流
量と油剤の滴下速度（単位時間に油滴ｄが滴下す
る個数）は比例すると考えてよい。従つて単位時
間内の油滴ｄの滴下個数或は油滴ｄの滴下時間間
隔を測定することによつて油剤流量の測定或は油
剤流量の異常発生の検出が可能となる。ノズル１
０５より滴下する油滴ｄはその途中でサーミスタ
１０６の感温部１０６′に落下する。サーミスタ
１０６の感温部１０６′に落下した後、油滴ｄは
貫通孔１０２の下方へ落下する。落下した油滴ｄ
は貫通孔１０２内において所定油剤液位レベル、
所定の圧力に保持された状態で平衡し送液配管９
を経て油剤付与へツド５に所定流量で送られる。

ところで第３図に示す通り、サーミスタ１０６
は直流定電流電源装置２０１に接続されている。
従つてサーミスタ１０６は図に点線で示したよう
に流れる電流ｉによつて発熱する。すなわちサー
ミスタ１０６は、サーミスタ１０６自体をヒータ
とした直流定電流電源装置２０１からなる加熱装
置により所定温度に維持されるようにしてある。
尚、サーミスタ１０６の温度は電流ｉを変更する
ことにより調整できる。

ところでサーミスタ１０６に流す定電流ｉの大
きさは該サーミスタ１０６が自己温度上昇暴走を
起さない範囲内で自己発熱が生じ通常状態（油滴
ｄがサーミスタ１０６の感温部１０６′に落下し
ていない状態）下で前記所定温度に平衡する電流
値とする。

紡糸工程で糸条に付与する油剤温度は通常室温
（20〜30℃）程度であり、前記サーミスタ１０６
の所定温度は検出器１００を設置する雰囲気温度
（サーミスタ１０６の雰囲気温度）、油剤温度によ
つて異なるが50〜100℃程度であれば十分であ
る。

かかる状態下で油滴ｄがサーミスタ１０６の感
温部１０６′に落下すると感温部１０６′は油滴ｄ
によつて冷却され温度が下がりサーミスタ１０６
の抵抗値が増加し、第４図ａに示す如くサーミス
タ１０６の両端電圧Viが増加する（これは直流
定電流電源装置２０１よりサーミスタ１０６の抵
抗値変化に関係なくサーミスタ１０６に定電流ｉ
が流れていることによる）。感温部１０６′に落下
した油滴ｄは次いで感温部１０６′から落下す
る。するとサーミスタ１０６は自己発熱によつて
温度上昇が生じ所定の平衡状態温度へ戻り、サー
ミスタ１０６の抵抗値が減りサーミスタ１０６の
両端電圧Viが減少する。両端電圧Viは油滴ｄの
通過に伴ない第４図ａの如く変化する、従つて両
端電圧Viの変化を捕えることによつて油滴ｄの
通過を検知することができ、かつ油剤の流量の監
視、測定もできる。

ところでサーミスタ１０６の両端電圧Viは以
下のように処理される。すなわち両端電圧Viは
まずコンデンサ２０２、抵抗２０３によつて直流
バイアス電圧がカツトされ、変化に関係する交流
分のみとなつて増巾器２０４に入り増巾されて信
号電圧Viとなる。次いで信号電圧Viは抵抗２０
５、コンデンサ２０６によりなる積分回路によつ
てノイズがカツトされた後、再度増巾器２０７で
増巾されて第４図ｂに示す如くの信号電圧V₂と
なり比較器２０８の信号入力端に入力される。比
較器２０８の設定電圧入力端にはスライド抵抗２
０９によつて分圧された設定電圧Ｖ_Sが入力され
ている。ところで比較器２０８は信号電圧V₂と
設定電圧Ｖ_Sとを比較し設定電圧Ｖ_Sより信号電圧
V₂が大（Ｖ_S＜V₂）となると「Ｈ」信号を発信
し、設定電圧Ｖ_Sより信号電圧V₂が小（Ｖ_S＜
V₂）となると「Ｌ」信号を発信するようにしてあ
る。従つて比較器２０８の出力は信号電圧V₂が
設定電圧Ｖ_Sより大の時、すなわち油滴ｄがサー
ミスタ１０６を通過する時のみ「Ｈ」レベルとな
る第４図ｃに示すパルス信号P₁となる。なお、比
較器２０８は動作を安定させるため第４図ｂの巾
Vhなるヒステリシスを持たせてある。そしてパ
ルス信号P₁はモノマルチバイブレータ２１０に入
り、第４図ｄに示す一定のパルス巾Ｗのパルス信
号P₂に整形され、再トリガーモノマルチバイブレ
ータ２１１に伝達される。

ところで再トリガーモノマルチバイブレータ２
１１には、油剤の下限供給量における検出器１０
０の油滴の滴下間隔に対応する時定数Ｔがコンデ
ンサ２１２とスライド抵抗２１３とで設定してあ
る。そして、再トリガーモノマルチバイブレータ
２１１において、パルス信号P₂のパルス間隔すな
わち前述の油滴ｄの滴下間隔が前記時定数Ｔより
大の時、云い換えれば油剤供給量が前記下限供給
量以下になつた時、異常出力として「Ｈ」レベル
を出力する（第４図ｅ参照）。

再トリガーモノマルチバイブレータ２１１の出
力が「Ｈ」レベルになると、抵抗２１４を通して
トランジスタ２１５がオンとなり、リードリレー
２１６がオンとなる。そしてリードリレー２１６
に接続したブザー、表示ランプ、プリンター等か
らなる表示部３００より、油剤流量異常を警報す
ると同時に表示記録する。なお表示部の構成は市
販のものをそのまま適用できるので、その詳細は
省略する。

以上のようにして、検出器１００より上流側の
油剤流路の閉塞等による油剤流量低下は自動監視
できる。一方、検出器１００より下流側の油剤流
路の閉塞等による油剤供給異常は次のようにして
検出器１００により検出される。かかる閉塞が発
生すると検出器１００の貫通孔１０２に油剤が貯
留し、貫通部１０２内の油剤液位が上昇し、サー
ミスタ１０６の感温部１０６′は油剤内へ埋没す
る。感温部１０６′は油剤によつて冷却され、第
５図ａに示す如く温度が下がり、サーミスタ１０
６は第５図ｂに示す如く抵抗値が増加し、サーミ
スタ１０６の両端電圧Viは増加し、一定の値に
平衡する。従つて両端電圧Viの交流分はなくな
るので、前述の流量低下の場合と同様になり、よ
つて警報が表示部３００より発せられる。何らか
の原因により油剤流量が増加して検出器１００内
で連続流になつた場合も又同様である。

尚、再トリガーモノマルチバイブレータ２１１
の時定数時間の設定はスライド抵抗２１３の抵抗
値を変えることによつて変更が可能であり、スラ
イド抵抗２１３には時間目盛２１８を設けてある
から時定数時間の設定変更は容易に行える。

このように、本実施例によれば、流量の下限異
常は勿論全流路の閉塞、及び過大流量までも監視
でき、非常に優れた油剤付与量の異常検出装置が
得られるのである。

以上、本発明を実施例に基いて説明したが、本
発明はかかる実施例に限定されるものではない。

実施例では、滴下部での流体の滴下間隔を設定
値と比較して流量異常を検出するものを示した
が、その原理から微小流量測定に適用できること
は云うまでもない。例えば、第４図ｄのパルス信
号P₂をカウンターに導き、単位時間当りの個数を
計数し、あらかじめ求めておいた較正曲線から流
量を求めるようにすれば、極微小流量計が実現で
きる。このように流量計として、あるいは流量監
視計としての構成が可能であり、その総称として
流量管理装置と称する。

又、流体の滴下間隔を測定するものを示した
が、上述のように単位時間当りの滴下個数を測定
しても流量管理は可能であり、これらを含むもの
として滴下速度を測定するという。

更に、滴下速度を電気信号として検出するもの
としてサーミスタを自己加熱するものを、構成が
簡単となり、応答性が優れているため示したが、
その検出原理から測定流体と異なる所定温度に維
持される温度検出端であれば適用できる。従つ
て、測定流体が、大気の常温とは異なつた温度の
場合は、温度検出端は常温維持できるので何らの
温度維持装置を設ける必要はない。又、若干構成
は複雑となるが、温度検出端にヒーターを巻くな
どしても良く、又、温度維持手段を設けて、積極
的に温度検出端を所定温度に維持すると、検出の
安定化、その応答性の改善に効果がある。更に所
定温度に温度検出端の温度を温度制御するように
すると、雰囲気温度に左右されない検出が可能と
なる。なお、所定温度は測定流体と異なる温度で
あれば良いが、検出感度の問題から測定流体との
温度差は大きい方が良く、少なくとも数℃以上の
温度差が好しい。そして温度検出端の維持温度
は、測定流体の温度より高くても低くても良く、
又温度維持装置は加熱装置でも冷却装置でも良
い。

以上の通り、本発明では、滴下型流量管理装置
において、測定流体と異なる温度に維持される温
度検出端を設けて該温度検出端により流体の滴下
を電気信号にするようになしたので、耐雰囲気性
に優れ、汚れ等による誤動作のない、安定な滴下
型流量管理装置が得られた。

従つて、本発明は、今後、医療用の輸液装置の
管理の自動化、工業上の微小流量管理、特に分析
計等の微小流量管理等多方面への応用が期待さ
れ、工業上非常に大きな効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
前記実施例の検出部の断面図、第３図は前記実施
例の検出回路路の回路図、第４図、第５図は検出
回路の動作説明のための波形図である。１００は検出部、２００は検出回路部、３００
は表示部。

Claims

【特許請求の範囲】１流体を滴下させるようにした滴下部を流路に
設け、該滴下部での流体の滴下速度を検出するよ
うにした滴下型流量管理装置において、前記滴下
部の流体の滴下路に測定流体の温度と異なる所定
温度に維持される温度検出端を設け、該温度検出
端により流体の滴下を電気信号に変換するように
なしたことを特徴とする滴下型流量管理装置。２前記温度検出端を温度維持装置により前記所
定温度に維持するようにした特許請求の範囲第１
項記載の滴下型流量管理装置。３前記温度維持装置を加熱装置となした特許請
求の範囲第２項記載の滴下型流量管理装置。４前記温度検出端を抵抗型測温体となすと共
に、該温度検出端を前記加熱装置のヒーターとな
し、自己加熱により前記温度検出端を前記所定温
度に維持するようにした特許請求の範囲第３項記
載の滴下型流量管理装置。５前記温度検出端をサーミスタとした特許請求
の範囲第４項記載の滴下型流量管理装置。