JPH0449690Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は流量制御装置に係り、特に被側流体の
流量制御範囲を自動的に補正するとともに流量を
制御する弁装置及び流路で発生した異常を検知し
うる構成とした流量制御装置に関する。

従来の技術 一般に流量制御装置は、流路を流れる被側流体
の流量を熱式質量流量計等からなる流量計測部に
より計測し、流量計測部からの流量計測信号と、
流量を設定する設定信号とを比較し、その差がゼ
ロになるように弁装置の弁開度を可変して流量を
制御するようになつている。上記弁装置は例えば
電磁ソレノイドの駆動力により弁体を変位させ、
弁体が弁座に押圧されて閉弁する構成であり、弁
体には閉弁時弁座に当接するパツキンが組付けら
れている。

考案が解決しようとする問題点 しかるに、上記流量制御装置では長時間使用す
ると、徐々に弁体にパツキンが変形し最大流量時
の弁開位置及び流れ始めの開弁位置がずれてしま
い流量を精度良く制御することが難しくなるとい
う問題点がある。また、流体が流量制御装置の流
路を通過するのに伴い、流体中の異物が流路途中
に堆積したり流路内の絞りに付着してしまうこと
がある。このように、弁装置のパツキンが変形し
たり、流路中に異物が発生した場合、弁装置を駆
動しても流量を正確に制御することが困難とな
る。ところが、従来の流量制御装置では、上記の
ような弁装置の異常を検知する手段が何ら設けら
れていないため、流量が制御できなくなるまで上
記弁装置等の異常を発見することができないとう
問題点がある。

そこで、本考案は上記問題点を解決した流量制
御装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段及び作用 本考案は上記流量制御装置において、弁装置が
開き流体が流れ始めたときの電磁ソレノイドの電
流値をオフセツト電流として記憶し、さらに最大
流量時の電磁ソレノイドの電流値を記憶し、オフ
セツト電流及び最大流量電流に基づいて電流値を
監視する手段を具備してなり、流量制御範囲を自
動的に補正するとともに異常発生を検知できるよ
うにしたものである。

実施例 第１図に本考案になる流量制御装置の一実施例
を示す。第１図中、流量制御装置１の流路２には
電磁ソレノイド駆動方式の弁装置３が配設されて
いる。弁装置３の上流側の流路２はセンサ流路４
とバイパス流路５とに分岐している。バイパス流
路５には絞り６が設けられており、センサ流路４
はこの絞り６の上流側でバイパス流路５より分岐
し、絞り６の下流側でバイパス流路５に接続す
る。なお、絞り６は複数の細管よりなり、絞りと
して機能するとともに被側流体の流れを層流にす
る。

被側流体が流路２を流れる際絞り６を通過する
ときの圧力損失により、被側流体は一定の分流比
でセンサ流路４とバイパス流路５とに分流する。
従つて、流路２を流れる被側流体の全体の流量は
センサ流路４の流量を計測することにより求めら
れる。

センサ流路４は細い薄肉パイプよりなるセンサ
パイプ７によつて形成されている。このセンサパ
イプ６の外周には流量計測部８としての熱式質量
流量計を形成する一対の自己加熱抵抗体９ａ，９
ｂが巻回されている。一対の自己加熱抵抗体９
ａ，９ｂは検出回路１０内の一対の抵抗（図示せ
ず）に接続されブリツジ回路を構成する。流量計
測時、自己加熱抵抗体９ａ，９ｂは電流を供給さ
れて加熱する。

自己加熱抵抗体９ａ，９ｂはセンサ流路４内を
流れる被側流体の流量に応じて熱を奪われるた
め、上流側の自己加熱抵抗体９ａと下流側の自己
加熱抵抗体９ｂとの間で温度差が生ずる。よつ
て、上記温度差により自己加熱抵抗体９ａ，９ｂ
の抵抗値が変化して電流値が変化し、ブリツジ回
路平衡がくずれる。その結果、検出回路１０は流
量に比例した電圧を流量計測信号として出力す
る。

検出回路１０より出力された信号は増幅回路１
１で増幅され制御回路１２に供給される。また、
制御回路１２には予め流量を設定するための設定
信号Ｓが入力される。制御回路１２は増幅回路１
１からの流量計測信号ｑと上記設定信号Ｓとを比
較し両者の偏差を出力する。バルブ駆動回路１３
は上記制御回路１２からの偏差信号を入力され、
偏差に応じて電磁ソレノイド１４への電流値を可
変する。

弁装置３を駆動する電磁ソレノイド１４は、バ
ルブ駆動回路１３より偏差に応じた電流を供給さ
れ弁装置３の弁開度を可変する。また制御回路１
２にはバルブ駆動回路１３からの電流が入力され
ている。

制御回路１２は電磁ソレノイド１４の駆動電流
を監視する手段を有し、弁装置３が開き流体が流
れ始めるときの電流値をオフセツト電流Ifとして
記憶する。また、制御回路１２は流体が最大流量
のときの電流値を最大駆動電流Imとして記憶す
る。そして、バルブ駆動回路１３には前記偏差信
号と上記オフセツト電流Ifの信号と合わせた信号
が供給される。電磁ソレノイド１４は偏差信号と
オフセツト電流Ifの信号とを合せた信号による電
流値の駆動電流で駆動され、弁装置３の弁開度を
制御する。

従つて、パツキン等の経時変化により流体が流
れ始めるときのオフセツト電流Ifが変化しても、
制御回路１２がその電流値を記憶し電磁ソレノイ
ド１４に供給する駆動電流を自動的に補正する。
即ち、制御回路１２はオフセツト電流Ifを基準と
して制御電流範囲をオフセツト電流値と最大駆動
電流値の間で設定する。そのため、制御回路１２
が電磁ソレノイド１４の電流をゼロから最大駆動
電流値まで制御範囲とした場合よりも流量制御を
高精度に行なえる。即ち、制御回路１２でデータ
として扱うビツト数（分解能）が決まつているの
で、制御範囲が狭いほど電流値をよりきめ細かく
分割して制御できるため、流量制御の精度が高め
られる。

また、例えば後述するように弁装置３等で異常
が発生した場合、制御回路１２は電磁ソレノイド
１４の駆動電流値を監視することにより、異常発
生を検知し異常発生の信号を出力する手段を有す
る。制御回路１２には異常表示器１５が接続され
ている。この異常表示器１５は、異常発生の信号
を入力されると流量制御装置１で発生した異常内
容を表示し、あるいは警報を発して作業員に知ら
せる。

第２図に弁装置３の内部構造を示す。第２図
中、弁装置３の本体３ａの上部には電磁ソレノイ
ド１４が組付けられている。電磁ソレノイド１４
は環状のコイル部１４ａ内にプランジヤ１４ｂを
挿入してなる。プランジヤ１４ｂの下端には弁体
１６が螺着される。

また、プランジヤ１４ｂの下端と弁体１６との
間にはスリツトを有する円板状の板バネ１７が介
在する。

板バネ１７の周縁部は本体３ａの段部３a₁と、
上面を電磁ソレノイド１４に当接させた当接部材
１８との間で保持されている。従つて、弁体１６
には板バネ１７の附勢力が閉弁方向に作用してお
り、開弁時にはコイル部１４ａの電磁力に吸引さ
れプランジヤ１４ｂが板バネ１７の附勢力に抗し
て上動する。２５はＯリングで、当接部材１８と
本体３ａとの間を液密にシールする。

なお、弁装置３の本体３ａには流路２に連通す
る流入口１９と、下流側の配管２０に連通する流
出口２１とが設けられている。この流入口１９と
流出口２１との間の弁体１６に対向する流路に
は、上面に弁座２２ａを有する弁座部材２２が螺
着されている。

また弁体１６の下面凹部には平板状のパツキン
２３が埋設されており、閉弁時パツキン２３は板
バネ１７の附勢力により弁座面２２ａに押圧され
流路を閉じる。なお、弁座部材２２と本体３ａの
取付面との間にはＯリング２４が介装され液密に
シールする。

ここで、上記制御回路１２が実行する処理につ
き第３図及び第４図を併せ参照して説明する。

制御回路１２は弁装置３を開弁し流量制御を開
始すると、第３図の処理を実行する。

まず、電磁ソレノイド１４には電流が供給され
てプランジヤ１４ｂを上動させると、弁体１６が
弁座面２２ａより離座し開弁する。開弁動作時に
流体が流れ始めたとき、そのときの電磁ソレノイ
ド１４の駆動電流値をオフセツト電流Ifとしてセ
ツトして記憶する（ステツプS1）。

次に、オフセツト電流Ifの電流値がゼロより大
であるか否かをみて異常が発生しているかどうか
を判定する（ステツプS2）。即ち、弁装置３では
閉弁時弁体１６が板バネ１７の附勢力で弁座面２
２ａに押圧されるため、弁座面２２ａが弾性を有
するパツキン２３に食い込む。従つて、閉弁時に
おいては、パツキン２３は弾性変形するものの経
時的にその復元力が弱くなる。そのため、長期の
使用によりパツキン２３の弁座面２２ａに当接す
る部分が次第に変形する。

第４図に示す如く、例えば初期の流量制御特性
の線図とすると、上記パツキン２３の変形に伴
つて流量制御特性が線図に示すように変形す
る。従つて、流体を流し始めたときのオフセツト
電流Ifは、パツキン２３の変形に伴つて次第に低
下する。

しかしながら、オフセツト電流Ifがゼロになる
と、弁装置３を閉弁することしができるなくなる
ので、ステツプS2においてIf＝０のときは弁装置
３で異常が発生したものと判断する（ステツプ
S3）。従つて、異常表示器１５で弁装置３で異常
が発生していることを表示して作業員に知らせ
る。そこで、作業員は異常のまま流量を制御せ
ず、異常個所を点検し除去する。

ステツプS2においてIf＞０のときは弁装置３の
流量制御特性が正常であると判断する。上記のよ
うに弁装置３が正常であるときには、流体が最大
流量で流れたときの電磁ソレノイド１４の駆動電
流値（最大駆動電流値Im）をセツトして記憶す
る（ステツプS4）。

次に、外部からの設定操作により所望の流量の
設定信号Ｓが入力される（ステツプS5）。

流量計測部８からの流量計測信号を入力され、
この信号に基づいて流量を計測し算出する（ステ
ツプS6）。

ここで、設定信号ｓと流量計測信号ｑとを比較
し、その偏差を求める（ステツプS7）。ステツプ
S7において、流量計測信号ｑが設定信号ｓと等
しくないとき（ｓ≠ｑ）、流量計測信号ｑと設定
信号ｓとの差に応じた信号とオフセツト電流信号
Ifとをバルブ駆動回路１３に供給し、電磁ソレノ
イド１４に駆動電流を入力する。従つて、電磁ソ
レノイド１４のプランジヤ１４ｂが駆動電流に応
じて変位し、弁装置３の弁開度を可変させ流量を
設定した流量に制御する（ステツプS8）。

なお、ステツプS8ではステツプS1で記憶した
オフセツト電流値Ifと、ステツプS4で記憶した最
大駆動電流値Imとの範囲で流量制御を行なう。
即ち、第４図に示す線図の場合If〜Imの制御
範囲ａで制御することになり、この制御範囲ａを
データとして扱うビツト数（分解能）で決まるき
め細かい単位で分割でき、高精度に流量を制御す
る。また、弁装置３のパツキン２３が変形した場
合には、その分流量制御特性を例えば第４図線図
で示す制御範囲ｂに設定し、この範囲で流量を
制御する。従つて、弁装置３の開弁位置で経時的
に変化しても、それに対応して流量制御特性を自
動的に補正し精度良く流量を制御する。

また、ステツプS8の動作後、流量計測信号ｑ
が設定信号ｓに等しくなるまでステツプS6〜S8
の処理を繰り返す。次に、ステツプS7において、
ｓ＝ｑになつた場合にはその弁開度を保ち、ステ
ツプS9で電磁ソレノイド１４の駆動電流Ｉが最
大駆動電流Imより小さいか否かを判定する。即
ち、流路２内に異物が堆積したりあるいは絞り６
に異物が付着した場合等の異物による詰まりで流
路断面積が狭くなることがある。この場合、電磁
ソレノイド１４の最大駆動電流がステツプS4で
記憶した電流値Imより大きくなる。

従つて、ステツプS9では最大駆動電流ＩがＩ
＜Imであることを確認して、流路の詰まり等が
発生していないことを検知する。また、ステツプ
S9で駆動電流Ｉが大となりＩ＞Imとなつたとき
には、流路内で異常が発生したものと判断し、異
常表示器１５で異常発生を表示する。

作業員は異常表示器１５の表示より流路２で異
常が発生したことを知り速やかに異常を除去す
る。なお、上記処理は電源をオフにするとともに
終了する。

このように、電磁ソレノイド１４の駆動電流を
監視することにより電磁ソレノイド１４のオフセ
ツト電流値Ifの変化に応じて制御範囲を自動的に
補正して流量を高精度に制御できるとともに、弁
装置３及び流路２での異常発生を検知して表示で
きる。

なお、上記実施例では流量計測部として熱式質
量流量計を用いて説明したが、これに限らないの
は勿論である。

考案の効果 上述の如く、本考案になる流量制御装置は、電
磁ソレノイドの電流値を監視することにより、流
体が流れ始めたときのオフセツト電流の変化より
流量制御範囲を自動的に補正することができ、流
量制御範囲をオフセツト電流値と最大駆動電流値
との間に設定することにより、制御範囲を狭くし
て電流値をよりきめ細かく分割し、高精度に流量
を制御できる。また、オフセツト電流値及び最大
駆動電流値に基づいて、例えば弁装置における異
常発生及び流路で詰まり等の異常が発生したこと
を検知でき、異常発生のまま流量制御を行なうこ
とがなく速やかに異常を除去するように対処する
ことができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる流量制御装置の一実施例
の概略構成図、第２図は弁装置の縦断面図、第３
図は制御回路が実行する処理を説明するためのフ
ローチヤート、第４図は流量制御特性を示す図で
ある。 １……流量制御装置、２……流路、３……弁装
置、４……センサ流路、８，９……自己加熱抵抗
体、１２……制御回路、１３……バルブ駆動回
路、１４……電磁ソレノイド、１５……異常表示
器、１６……弁体、１７……板バネ、２３……パ
ツキン。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 流路内を流れる被測流体の質量流量を計測する
   流量計測部と、前記流量計測部からの流量計測信
   号と予め設定された設定信号とを比較する制御回
   路と、前記制御回路から出力された偏差に基づい
   て駆動される電磁ソレノイドと、前記電磁ソレノ
   イドの駆動により弁開度を可変する弁装置とを有
   する流量制御装置において、前記弁装置が開き流
   体が流れ始めたときの該電磁ソレノイドの電流値
   をオフセツト電流として記憶し、さらに最大流量
   時の該電磁ソレノイドの電流値を記憶し、前記オ
   フセツト電流及び最大流量電流に基づいて該電流
   値を監視する手段を具備してなる流量制御装置。