JPS6336003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は面積式流量計のフロート位置を区分
けして電気式信号として検知し、その検知信号に
より流量調整電動弁をコントロールし、設定流量
を維持する自動流量制御装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕 従来のこの種流量比例制御装置では、流量を検
知する流量検知器と、この流量を調節する電動弁
とを備え、この流量検知器により検知された流量
信号にもとづいて、設定器での偏差信号によつて
電動弁を操作するものがあるが、その流量検知部
が、オリフイスを利用した差圧発信器等の工業計
器を用いた実流量制御方式によるものや、実流量
を検知しないであらかじめ設定した電動弁の弁開
度を見做し流量としてコントロールするものがあ
つた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところでオリフイスを利用した差圧発信器によ
る実流量制御方式は小容量測定には差圧が安定で
なく、測定精度が悪く、故障しやすく、装置が複
雑高価であつた。電動弁の弁開度方式では流量調
整に労苦を費しながら、再現性に劣り、計器指示
値と流量計の目視値が合わず、トラブルが多発
し、しかも微少流量測定は実際上不可能であつ
た。例えば上水の小容量の次亜塩素酸溶液、
PAC溶液や塩素ガス注入では、単にバルブによ
る一定の手動設定値の場合でも、時間の経過につ
れて次第に流量が減少し、定流量値維持が困難で
あつた。このため、簡単で安価な故障の少い定値
制御機構が切望されていた。

また、発信機構を有する面積式流量計では、フ
ロート位置を外部に発信する場合、差動トランス
等のようなフロート自体に発信機構を持つたもの
でなければ発信できなかつた。特に塩素ガス注入
の様な微少流量の場合、フロートに余分な重さを
加えることができず、従つて発信機構を付与でき
ず、自動調節ができなかつたが、本発明では光セ
ンサーで検知するため、フロート自体に何も付与
せず、光センサーと電動弁を組み合わせることに
よつて流量調整を行なえるようにしたものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上記の問題点を解決するため、多く
の実験、試作研究を行なつた結果、設定流量値に
可動しうる位置で、面積式流量計のフロート位置
を検知する上下複数対の投光・受光素子を内装し
た投光器と受光器からなる流量の検知器と電動弁
による流量の調整によつて、フロートを前記検知
器の位置に追従させ、フロートの位置を検知器で
検知することによつて流体流量を一定値にコント
ロールするカスケード流量制御装置を提案するも
のである。

つまりこの発明は面積式流量計で流量を検知す
る流量検置器と、この流量を調節する電動弁とを
備え、この流量検知器により検知された流量にも
とづいて、電動弁を操作するようにした流量制御
装置において、面積式流量計のテーパ管を離隔
し、テーパ管を環状に包囲し、かつテーパ管に沿
つて設定された流量位置に可動調整しうる少なく
とも上下複数対の投光・受光素子を内装した投光
器と受光器からなる流量検知器によつて、この流
量検知器の設定された流量位置で、フロートの位
置を区分けして流出量の多少を検知し、その検知
信号によつて、電動弁の開閉を行なつて、前記フ
ロートをこの検知器の設定位置に追従させて流量
調整を行ない、流体流量を一定値にコントロール
することを特徴とする流量制御装置である。

〔作用〕

次にこの発明について添付図面にしたがつて説
明する。

第１図はこの発明の原理説明図であつて、面積
式流量計１のテーパ管３と並設したねじ軸１１
と、このねじ軸１１とテーパ管３を介して対向し
たガイド３１に取り付けるため、一端をねじ軸１
１にねじ込まれる貫通ねじ穴、他端をガイド３１
に嵌装する貫通穴を有し、テーパ管３と離隔しか
つテーパ管３に沿つてねじ軸１１の回動により移
動する流量の検知器４は、テーパ管３を間に置い
て対向する投光器５と受光器６とからなり、投光
器５には少なくとも上下二個の投光素子７，８が
埋め込まれ、受光器６にはそれぞれの投光素子
７，８に対応する上下二個の受光素子９，１０が
埋め込まれ、上下二対の光電素子でフロート位置
の検知を行うものである。第２図は投光器、受光
器を投・受光器内の上下の光電素子間距離よりや
や長い長さを有する不透光性のフロートの位置が
正常状態を示す説明図であり、第６図はフロート
位置による受光器６の受光・遮光関係を網羅した
受光状態表である。こゝで第２図の点線はフロー
ト位置が第６図の少し上、少し下の状態を示すも
のである。

流体流量を一定にコントロールするため、以下
に記述するスライド抵抗の電気信号と関連した調
節計１７からの設定信号により、サーボモータ２
６が作動し、それに連動したねじ軸１１が回動す
ると、流量の検知器４はテーパ管３上を移動し、
設定流量位置に静止する。あるいは手動ハンドル
１３を回して任意設定位置にセツトすることもで
きる。次に前記設定信号に応じて弁サーボモータ
２７の駆動により電動弁１４が作動して、流体が
入口２９から出口３０に向けて計量計を通して流
れると、フロート２は浮動するが、フロート２の
位置は初期段階では第６図の上すぎるか、下すぎ
るかのいずれかの位置である。上すぎるとは電動
弁１４を開いた瞬間に流体が突発的に流れ、フロ
ート２が上部位置まで浮動し、その位置を維持す
る場合である。すなわち、上下の受光素子９，１
０が受光のとき、一定時間だけ電動弁１４の弁サ
ーボモータ２７の駆動時間を電動弁１４の全閉、
全開する時間にあらかじめタイマでセツトして作
動するようにすれば、そのタイマセツトの時間内
に電動弁１４は全閉、全開を一回行なうので、流
量は増大又は減少し、それに応じてフロート２は
上下に動く、その間にフロート２は第６図のフロ
ート位置が、正常、少し上あるいは少し下のいず
れかが受光器によつて検知され、タイマセツトは
終了する。少し上すなわち上の受光素子７が遮
光、下の受光素子１０が受光のとき、フロート２
は検知器４に対し多少上方に位置し、流量は少し
流れ過ぎているのであるから、ビームスイツチ回
路１８及びそのコントロールリレー回路１９の一
連の制御装置２１により、電動弁に閉弁方向の信
号を出す。少し下の場合はその逆である。そのよ
うな操作をしてフロート位置が第２図に示すよう
に正常すなわち上下の受光素子が遮光のとき、フ
ロートが検知器の設定位置に検知され、制御装置
２１により電動弁の開度を一定に維持して一定流
量が流れるようになる。

別の実施例を示す第３図は、上中下三対の投
光・受光素子からなる検知状態図であり、投・受
光器内の上下の光電素子間距離よりも短い長さを
有するフロート２′の検知を行うものである。フ
ロート２′が中受光素子３４によつて遮光される
ときが正常状態を示し、フロート２′位置が上受
光素子９′に検知されるとき、すなわちフロート
位置が少し上のとき、流量は出すぎるを示し、フ
ロート２′位置が下受光素子１０′に検知されると
き、すなわち少し下のとき、流量は少なすぎるを
示し、あるいはフロートがいずれの受光素子にも
検知されない上すぎる又は下すぎるときの一連の
制御装置について、前記第１，２図と同様の制御
で操作できるものである。

さらに別の実施例として、フロート検知軸端を
検知する第４図は、面積式流量計テーパ管上部に
連結する透明直管内にフロート中心部に植設等し
てフロートと一体化した検知軸２５を挿入し、こ
の検知軸２５の軸端を検知器によつて検知するも
のである。検知軸２５がフロート２″と一体のた
め、制御装置は多少異なり、下受光素子１０″の
検知を正常位置とするが、制御操作は第１，２図
の検知状態と同様に行うものである。

次に検知器のフロート位置をリニヤ電気信号に
変換するリニヤライズカムリンク機構の原理図を
第５図に示す。検知器４に固定した傾斜カム２２
の斜面は検知器の流量値が０〜最大の範囲の上下
移動距離を傾斜カム２２を媒体にして支持杆２３
によつて支持された摺動ローラピン２８を介して
水平移動距離に変換するものである。検知器４の
流量値の０〜最大に対比したスライド軸２４の水
平移動距離を例えば０〜200Ωのスライド抵抗器
１５に比例させることによつて、検知器の流量値
を電気信号として読み取ることができ、流量計２
０に指示される。更にテーパ管の目盛スパンに応
じた修正を傾斜カム２２の傾斜面に補正すること
で、リニヤライズ機構とすることができ、それだ
け測定精度を高めることができる。

〔発明の効果〕

この発明は上記のように構成機能する少なくと
も上下二対の光電素子による検知方式であるの
で、機械的部分が簡素で故障は少なく、機構が簡
単であつて、従来のものと比べてはるかに安価で
ある。

この発明では常に検知器４の流量設定位置にフ
ロートが追従制御されるので、実流量が測定で
き、実精度が維持される。

特に上下水や工業用水への滅菌用として使用す
る気泡の発生し易い次亜塩素酸溶液の流量制御に
用いれば、発生した気泡のかたまりの突発的な流
出による流量変動でも、常にフロートを追従させ
ているので、直ちに復帰できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理説明図、第２図はフロ
ート位置が正常状態を示す説明図、第３図は三対
の投光・受光素子による検知状態図、第４図はフ
ロート検知軸による検知状態図、第５図はフロー
ト位置を電気信号に変換するカム機構の説明図
で、第６図は受光状態を示す表である。 なお図において、１……面積式流量計、２，
２′，２″……フロート、３……テーパ管、４……
流量の検知器、５，５′……投光器、６，６′……
受光器、７，７′，７″……上投光素子、８，８′，
８″……下投光素子、９，９′，９″……上受光素
子、１０，１０′，１０″……下受光素子、１４…
…電動弁である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 面積式流量計で流量を検知する流量検置器
   と、この流量を調節する電動弁とを備え、この流
   量検知器により検知された流量にもとづいて、電
   動弁を操作するようにした流量制御装置におい
   て、面積式流量計のテーパ管を離隔し、テーパ管
   を環状に包囲し、かつテーパ管に沿つて設定され
   た流量位置に可動調整しうる少なくとも上下複数
   対の投光・受光素子を内装した投光器と受光器か
   らなる流量検知器によつて、この流量検知器の設
   定された流量位置で、フロートの位置を区分けし
   て流出量の多少を検知し、その検知信号によつ
   て、電動弁の開閉を行なつて、前記フロートをこ
   の検知器の設定位置に追従させて流量調整を行な
   い、流体流量を一定値にコントロールすることを
   特徴とする流量制御装置。 ２ 流量の検知器が面積式流量計の透明テーパ管
   を介在して、このテーパ管を移動する上下二対の
   投光・受光素子を内蔵した投光器と受光器とを一
   体化したもので、前記検知器に検知されるフロー
   トが二対の投光・受光素子間距離よりもやや長い
   長さを有したものからなり、前記検知器でフロー
   ト位置を検知する特許請求の範囲第１項記載の流
   量制御装置。 ３ 流量の検知器が面積式流量計の透明テーパ管
   を介在してこのテーパ管上を移動する上中下三対
   の投光・受光素子を内蔵した投光器と受光器とを
   一体化したもので、前記検知器に検知されるフロ
   ートが上下素子間距離よりも短い長さを有したも
   のからなり、前記検知器でフロート位置を検知す
   る特許請求の範囲第１項記載の流量制御装置。 ４ 流量の検知器が面積式流量計の上部に連結す
   る透明直管を介在して、この直管上を移動する上
   下二対の投光・受光素子を内蔵した投光器と受光
   器とを一体化したもので、前記検知器に検知され
   るフロート中心部に検知軸を一体化して設けたも
   のからなり、前記直管部に挿入した前記フロート
   検知軸端位置を検知する特許請求の範囲第１項記
   載の流量制御装置。 ５ 流量の検知器のテーパ管あるいはテーパ管上
   部に連結した直管上を移動する機構が検知器の一
   端に貫通したねじ穴とテーパ管あるいは直管に並
   設したねじ軸との係合で、サーボモータの駆動に
   より回動するねじ軸に応動するものである特許請
   求の範囲第２項、第３項又は第４項のいずれかに
   記載の流量制御装置。