JPS63316111A - 流量計付流体圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、都市ガス、Ｌ　Ｐガス、ＬＮガスなどを燃料
とする燃焼装置に用いる流量計付流体圧力制御装置に関
し、特に瞬間流量計あるいは８２算流量計を有する流体
圧力制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の例えば都市ガスなどを燃料とするガス燃焼装置を
Ｐｔ５２図に示す。

この第２図は、３台の並列に配置した〃大バーナ１３を
、バーナ燃焼する場合の配管ブｏ　７り図である。

このがスバーナ１３は一定圧力のガスを供給してバーナ
燃焼する型式であるため、ガスパ−す１３の上流側にガ
ス圧力を一定にｉｇ整するガス圧力制御装置Ｇ　（、ｆ
スガバナー）を１台設置し配管しである。しかして、こ
の〃ス〃バナーＧはパイロット式ローディング型がス〃
バナーでこの下流側に３台の電磁弁７Ｌ、７Ｍ、７Ｎを
並列に配管し、さらに各電磁弁７Ｌ、７Ｍ、７Ｎの下流
側に〃スバーナ１３を各１台、計３台設置しである。

このガスバーナ燃焼装置において、ガス燃焼量、すなわ
ち、〃スー流量を測定する必要のある場合が多い。そこ
で、がスバーナ１３の上流側１こＩｉ！１転式がスメー
タの代表的なルーツメータ、７８式がスメータあるいは
オリフィスメータなどのガス流量計を設置する。

これらのガス流量計のうち、ルーツメータと湿式〃ス〆
一タは８２算流量計であり、オリフィスメータは瞬間流
量計である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上、説明したガスバーナ燃焼装置は、ガス燃焼量、ガ
ス流量を測定する場合に、ガス制御装置とともにガス流
量計が必要である。

本発明の目的は、ガス流量計がなくても、ガス流量がα
Ｉ定でさる流体圧力制御８装置を提供することである。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、流体圧力制御装置に一部付属品を設けるだけ
で流体の流量も測定できるもので、Ｎ個（Ｎ≧３）の開
または閉の２位置安定状態を取る要素バルブからなる２
進デジタルバルブと、この２進デジタルバルブの上流側
と下流側とに設けた流体の圧力を検知する圧力センサー
と、この下流側に設けた圧力センサー部の流体圧力値と
流体の比重とを設定し、かつ既知の前記罫素バルブのＣ
ｖ値を既に設定入力された設定器と、この設定器からの
設定流体圧力値と前記下流側の圧力センサーが検知した
流体圧力値との偏差により、前記２進デジタルバルブを
ＰＩＤ制御、ＰＩ副制御Ｐ制御のいずれかの制御をする
ための開度信号、および前記上流側と下流側の圧力セン
サーが検知した流体圧力値と前記設定器からの設定され
た流体の比重と前記設定器からの既に設定された既知の
前記要素バルブのＣｖ値とを演算処理して前記２進デジ
タルバルブを流れる流体の流量信号を出すマイクロコン
ピュータと、このマイクロコンピュータからの開度信号
によって、前記２進デジタルバルブの各要素を作動する
ドライバー回路とからなることを特徴とする流量計付流
体圧力制御装置である。

この発明１こよる流量計付流体圧力制御装置は、流体圧
力制御ＶＣ置における２進デジタルバルブの各要素バル
ブを通過する流体流量を、２進デノクルバルプの上流側
および下流側の流体圧力値と流体の比重と２進デジタル
バルブの要素バルブのＣｖ値とから流体の圧力制御を行
なうマイクロコンピュータにで演算処理して求めている
ので独立した流量計は必要がない。

〔実施例〕

本発明による実施例を第１図に示し、：れに基づいて説
明する。

第１図は３台の〃スパーカ１３に一定のガス圧力を供給
して、バーナ燃焼する場合のガス圧力制御Ｖ装置のブロ
ック図である。

２進デジタルバルブ１２の上流側と下流側とにガス圧力
センサ−４を配管して設け、下流側のガス圧力センサ−
４の下流側に温度センサート１を配管して設け、この温
度センサー１１の下流側に３個の電磁弁７Ｌ、７Ｍ、７
Ｎを並列に配管して設け、これら３個の電磁弁？Ｌ、　
７Ｍ、７Ｎの各々の下流側にガスバーナ１３を１金兄設
置する。

ここで、２進デジタルパルプ１２の下流側の圧力センサ
ー４によ・って検出したガス圧力イｇ号は増幅器８によ
って増幅され、Ａ／Ｄ変換器９によってデノタル信号に
変換されてマイクロコンピュータ５に取り込まれる。

このマイクロフンピユータ５はこのガス圧力信号と、設
定器６によって設定入力された〃ス設定圧力値との偏差
によって、ＰＩＤ制御、Ｐ工制御、Ｐ制御のいずれかの
制御をする。そしてこのマイクロコンピュータ５から、
２進デジタルバルブ１２に出力インター７エース１０お
よびドライバー回路３を経由して開閉される。

従って、２進デジタルバルブ１２の下流側のガス圧力は
、設定器６にて設定した〃ス設定圧力となりがスバーナ
１３の燃焼に適したガス圧力であり、このガス圧力は維
持される。

２進デジタルバルブ１２は、開または閉の２位置安定状
態を取る２進法の要素バルブ３個以上からなっている。

各要素バルブ１２Ａ、１２１”３．１２Ｃ・・・・・・
・・・は、各々バルブ本体　ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・・
・・・・・およびアクチュエータ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ・・
・・・・・・・　を有しており、アクチュエータ２Ａ、
２Ｂ、２Ｃ・・・・・・・・・・・・の駆動によりバル
ブ本体１Ａ、ＩＢ、ＩＣ・・・・・・・・・の各弁部を
上下移動させて、各要素バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ
・・・・・・・・・は、各々開または閏のいずれかの状
態を取ることができる。

ここで各要素バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・・・
・・・・の各ガス通過断面積は、比が例えば　１：　２
　　：　　４　　：　ｔＪ　　・・・・・・・・・・・
・　となっている。そこで要素バルブ１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ，１２Ｄが４個の２進デジタルバルブ１２とする
と、各要素バルブ１２Δ、１２Ｂ、１２Ｃ１１２Ｄがい
ずれも閉のとき、２進デジタルバルブ１２も閉で開度０
、要素バルブ１２Ａのみ閑のとき２進デジタルバルブ１
２は開度１、要素バルブ１２Ｂのみ開のとき２進デジタ
ルバルブ１２は開度２である。

同じように、各要素バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ，１
２Ｄの開閉を組み合わせることによって、２進デジタル
バルブ１２の１３１１度はＯがら１＋２＋４＋８＝１５
までのいずれかの整数を取ることができる。この２進デ
ジタルバルブ１２は開度０，１．２．３．４．５　・・
・・・・・・・・・　１５のいずれかを取る、すなわち
、２進デジタルバルブ１２の通過流量を調節す゛ること
によって２次側の圧力を制御し、本実施例の場合は一定
にする。

ユーザの希望するガスバーナ部の圧力を一定に設定し、
ガス設定圧力値を設定器６によりマイクロコンピュータ
５へ入力する。

一方、前記したように圧力センサー４によって検出し増
幅し、デジタル信号に変換されたガス圧力デジタル信号
も、マイクロフンピユータ５へ入力される。

マイクロフンピユータ５はＣＰＵ％ＲＯＭ。

ＲＡＭ入出力ボートを持つワンチップマイクロコンビエ
ータで、前記マイクロコンピュータ５に入力されたガス
設定圧力値とガス圧力デジタル信号との偏差により、Ｐ
ＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｐ制御のいずれかの制御を行なう
ため演算処理等を行ない、２進デジタルバルブ１２への
開度信号を出力インター７エイス１０を通じて出力する
。

このインターフェイス１０を通じて出力された２進デジ
タルバルブ１２への開度信号はドライバー回路３を経て
各要素バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・・・・・・
・・−・の各７クナエエータ２Ａ１２Ｂ、２Ｃ・・・・
・・・・・・・・　を作動させ、この差動によって各要
素バルブ本体１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・・・・・・
・・・・は開または閉のいずれかの状態を取り、２進デ
ジタルバルブ１２の開度が決まってきて２進デジタルバ
ルブ１２を通過する〃入流量が決まり、２次側のガス圧
力制御、本実施例の場合は一定にすることができる。

一方、積算流量および瞬間流量の測定は次のようにして
行なう。

まず、流体がバルブを通過する瞬間流量Ｑ？／ｍｉｎは
、バルブのＣｖ値とバルブ前後の流体圧力Ｐ、　、Ｐ２
と流体の比重ｒとによって表わすことがでさる。

例えば、流体がガスの場合 Ｑ　”　Ｑ−Ｃｖ　　　（Ｐ　１２Ｐ　２”）／　ｒ（
ａは定数） となる。

従って、２進デジタルバルブを通過するガスの流量は各
要素バルブ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・・・・・・・
の各Ｃｖ値、Ｃｖ　Ａ、Ｃｖ　Ｂ、Ｃｖ　Ｃと２進デジ
タルバルブの１ｉｉｆ後のガス圧力（厳密にいえは各要
素バルブ＋ｉｉｒ　ｆ＆のガス圧力　）Ｐｌ、Ｂ２とガ
スの比重「とによって表わすことができる。そ、二て゛
〃ガスｔｌ力　Ｐ：とＢ２　とは、２進テ″ノタルバル
ブ１２のに？Ｒｆｆｉ＋圧力センサー４で、ガス圧力Ｐ
１　を、同じく！’流側のノ王カセンサー・ｔでガス圧
力ｅ２を検知し、この検知信号を各々増１べ１ン）阜８
で増幅しＡ　／　Ｄ変換謬９；こでデノタルイシ号に変
換してマイクロフンピユータ５に取り込む。

一方、ガスの比重ｒは、２進デジタルバルブ１２を流れ
るガスの比重ｒを設定器６に上ってマイクロフンピユー
タ５へ設定入力され取り込まれる。

さら；こ、２進デジタルバルブ１２の各要素パル７’１
２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・・・・・・・・・・の各々
のＣｖ値、Ｃｖ　Ａ、Ｃｖ　Ｂ、Ｃｖ　Ｃ・・・・・・
・・・・・・は既知であるので設定器６によりあらかじ
めマイクロコンピュータ５に取り込んでおいてもよ一ゝ
。

マイクロコンピュータ５は圧力センサー４によって検知
されたＰｌ　とＢ２と設定器６によって設定したＣｖ　
Ａ、Ｃｖ　ＢｌＣｖ　Ｃ・・・・・・・・・・・・と　
ガスの比重「の信号値を取り込んで演算処理等を行ない
、この演算処理等の結果を出力して２進デジタルバルブ
１２を通過するガス瞬間流量を知ることができる。

さらに、このガス瞬間流量をマイクロフンピユータ５に
より時間経過による積算をして時間経過間の積算流量ら
知ることができる。もし、流体ガスの温度が常温ではな
く、高温のときがある場合には、流量は前記したＣｖ値
とＰｌ　とＢ２と　ｒと　さらに温度Ｔとによって表わ
される。

従って、ガスの温度Ｔを温度センサー】］によって検知
し、この検知信号を増１ｔｌｉＩｌおよびデノタル信号
に変換してマイクロコンピュータ５に取り込み演ＳＴ処
理等する。

また、ガスの温度Ｔが変化はするが比較的長時間にわた
って変化しない場合に設定器６により温度Ｔをマイクロ
コンビよ−タ５に取り込んでもよい。

以上説明した本実施例の流量計付〃ス圧力制ａｌｌ装置
は、ガス圧力制御を行なう２進デジタルバルブ１２とマ
イクロコンピュータ５と圧力センサー４と設定器６とか
らなるガス圧力制御装置に、圧力センサー４を追加し設
定器６の設定人力信号に各要素バルブのＣｖ値とガスの
比重ｒとを追加しマイクロコンピュータ５のガス流量演
算処理を追加しマイクロコンピュータ５のガス流量演算
処理を追加して流量も測定できるようにしたものであり
、単独に流量計を追加しなくても流量が測定できる効果
がある。

また、以上説明した本実施例では、２進デジタルバルブ
の各要素バルブのＣｖ値とガス圧力Ｐ、とＢ２とガスの
比重ｒとによって〃ス流量Ｑを計算したが、Ｃｖ値の代
わりにＣｖ値に関連のある各要素バルブのオリフィス面
積やオリフィス口径によってガス流＋ｆｉＱを計算して
もよ１１１゜ さらに、ｐ、＞Ｂ２の場合は、Ｐｌ　とＢ２との代わり
にＰｌのみで近似のガス流量Ｑを計算してもよい。

〔発明の効果〕

本発明（こよる流量計付流体圧力制御装置は独立した単
独の流量計がない流量計付流体圧力制御゛装置である。

【図面の簡単な説明】

ｐｔＳ１図は本発明による実施例の流量計付流体圧力制
御装置のブロック図、第２図は従来の流体圧力制御装置
とバーナとを配管したブロック図である。 １：バルブ本体、　　２　：アクチュエータ、３　ニド
ライバー回路、　　４　：圧力センサー、５：マイクロ
コンピュータ、　　６　：設定器、１２　：２進デジタ
ルバルブ、　　　１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ・・・・・・
・・・：要素バルブ、　　１３：バーナ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｎ個（Ｎ≧３）の開または閉の２位置安定状態を取る要
   素バルブからなる２進デジタルバルブと、この２進デジ
   タルバルブの上流側と下流側とに設けた流体の圧力を検
   知する圧力センサーと、この下流側に設けた圧力センサ
   ー部の流体圧力値と流体の比重とを設定し、かつ既知の
   前記要素バルブのＣｖ値を既に設定入力された設定器と
   、この設定器からの設定流体圧力値と前記下流側の圧力
   センサーが検知した流体圧力値との偏差により、前記２
   進デジタルバルブをＰＩＤ制御、ＰＩ制御、Ｐ制御のい
   ずれかの制御をするための開度信号、および前記上流側
   と下流側の圧力センサーが検知した流体圧力値と前記設
   定器からの設定された流体の比重と前記設定器からの既
   に設定された既知の前記要素バルブのＣｖ値とを演算処
   理して前記２進デジタルバルブを流れる流体の流量信号
   を出すマイクロコンピュータと、このマイクロコンピュ
   ータからの開度信号によって、前記２進デジタルバルブ
   の各要素を作動するドライバー回路とからなることを特
   徴とする流量計付流体圧力制御装置。