JPH117323A - 流量制御装置 - Google Patents
流量制御装置Info
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- JPH117323A JPH117323A JP9161553A JP16155397A JPH117323A JP H117323 A JPH117323 A JP H117323A JP 9161553 A JP9161553 A JP 9161553A JP 16155397 A JP16155397 A JP 16155397A JP H117323 A JPH117323 A JP H117323A
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Abstract
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側の位置に流量計3及び調節弁4を設けるとと
もに、該流量計3により検知された計測値に基づいて調
節弁4の開度調整が行われるようにする。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
に、本発明者らは鋭意研究の結果、流体を送流させる主
管路中にポンプを設け、かつ該主管路中におけるポンプ
より吐出口側の位置に流量計及び調節弁を設けるととも
に、該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することにより、広い流量
範囲に渡って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。
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
ことを特徴とするものである。
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。
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
ていることを特徴とするものである。
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。
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。
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。
示例とともに説明する。
(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。
(3)はバイパス管路流量計、(4)は調節弁、(5)
は管路であり、該管路(5)は主管路(5a)、バイパ
ス管路(5b)、戻り管路(5c)より構成される。
吸入口(10)と他端に流体の吐出口(11)とを有
し、該主管路(2a)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。
(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。
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(2a)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(2a)を流
れて前記分岐部に到達した流体を、そのまま主管路(2
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。
管路流量計(3)及び調節弁(4)が設けられている。
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
より調節弁(4)の開度調整が行われるようになされて
いる。
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、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、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、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。
流量計(3)より吸入口(10)側の位置と、前記主管
路(2a)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、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(2a)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
体と合流させて、再度主管路(2a)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。
(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
(2a)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。
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
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(2a)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。
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(2a)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(2a)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。
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、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(2a)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、調節弁(4)により流量制御された
後、更にバイパス管路(5b)を流過して吐出口(1
1)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(2
0)からの信号により調節弁(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。
余分となる流体は戻り管路(5c)を流過して、主管路
(2a)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(2
a)に戻すことが可能となり、経済的である。
ば、大流量で流体を送流する場合には、主管路(2a)
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。
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。
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、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。
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。
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。
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)のうちバイパス管路流量計
(3)及び調節弁(4)が設けられた位置よりも吐出口
側の位置から第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)及び第2バ
イパス管路調節弁(4d)が設けられ、該第2バイパス
管路(5d)の他端が吐出口(11)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(1
3d)を備えた第2戻り管路(5e)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。
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。
する。
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。
はギヤポンプ(制御可能流量範囲2〜20L/分)を用
い、また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HEP電気
−空気式バルブポジショナ:型番HEP15−114、
制御可能流量範囲0.2〜2L/分)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0.2〜2
L/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。
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。
(101) に設けられたポンプ(102) とからなる、図6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(1
04) 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。
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±0.5%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。
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。
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。このように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。
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、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。このように小流量から
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。
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。
構成を示す系統図である。
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。
ある。
す系統図である。
の相対関係の例を示す説明図である。
図である。
Claims (3)
- 【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ことを特徴とす
る流量制御装置。 - 【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ことを特徴とす
る流量制御装置。 - 【請求項3】 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または2に記載の流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16155397A JP3553320B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP16155397A JP3553320B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 流量制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH117323A true JPH117323A (ja) | 1999-01-12 |
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ID=15737308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16155397A Expired - Fee Related JP3553320B2 (ja) | 1997-06-18 | 1997-06-18 | 流量制御装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3553320B2 (ja) |
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