JP2906548B2 - 流量制御装置 - Google Patents
流量制御装置Info
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
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- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/34—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
- G05D7/0629—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means
- G05D7/0635—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials characterised by the type of regulator means by action on throttling means
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Description
る。
象となる流体の圧力を圧力調整器により一定の値とし、
この一定の圧力となった気体を流路の断面積が可変な流
量調整器に導くようにした構成が一般的である。このよ
うな構成により、流量調整器における流路の断面積を制
御することによって、気体の流量の制御が可能である。
の断面積を精密に制御する必要があるので、機構が複雑
になり、コスト高となるとともに故障が生じやすい。ま
た、流路の断面積を厳密に制御することは難しいので微
小流量を精密に制御することが困難である。さらに流量
を自動的に変更しようとすると、流路の断面積を連続的
に変化させるための複雑な機構(その駆動装置を含
む。)が必要となり、コスト高となるとともに、この流
路の断面積の制御のための機構の配置のために大きなス
ペースが必要となる。このため、流量の変更の自動化が
困難である。
の精密な制御が可能で、また流量の変更の自動化にも容
易に対応できるとともに、構成を簡単にして、低コスト
化および耐久性の向上にも寄与することができる流量制
御装置を提供することを目的とする。
示す概念図である。気体は、流体入口1から制御手段2
により開閉制御される弁3を介して流体溜め部4に流入
する。流入した気体は、一定容量を持つ密閉構造の流体
溜め部4において一時的に保持された後、流体溜め部4
に形成した開口部5から出口6を介して流出する。開口
部5の開口面積は、気体の性質および流体溜め部4にお
ける気体の圧力の変化量などに対応した所定の値に定め
られており、流量はこの開口面積に依存する。
って、弁3をT1秒間隔で開放し、かつ一回の開放時間が
T2秒となるように開閉制御した場合に、流体出口6から
流出する気体の平均流量F(/分)は下記第(1)式
で表される。
る直前の流体溜め部4内の気体の圧力(単位:気圧)で
あり、P2は弁3を開閉した直後の流体溜め部4内の気体
の圧力(単位:気圧)を示す。さらに、aは、開口部5
の開口面積、開口部5の前後における気体の圧力差およ
び気体の物性により決定される定数(単位:/分)で
ある。さらに、Vは流体溜め部4の容積である(単位:
)。
御装置では、パラメータとなるP1,P2,V,aを予め設定し
ておけば、弁3を開放させる時間間隔T1と、一回の開放
時間T2との制御によって、弁3の開閉前後における流体
溜め部4内の圧力変化を利用して、所定の平均流量を得
ることができる。
V、および弁2が開閉する流路の断面積を適当な条件に
設定すれば、或る範囲内の弁2の開閉時間間隔T1および
或る範囲内の一回の開放時間T2を設定した場合におい
て、圧力P2は流体入口1における気体の圧力に等しくな
り、圧力P1は流体出口6における気体の圧力と等しくな
る。このような条件下では、圧力P1,P2をほぼ一定とす
ることができるので、圧力P1,P2の測定を伴うことな
く、弁3の開閉制御のみによって流量の制御を行うこと
ができる。
れる結果、流路の断面積を変化させることによって流量
を制御を行っていた従来技術に比較して、構成が簡単に
なり、また精密な流量の制御が容易に実現される。しか
も、弁3の開閉時間間隔や一回の開放時間の変更によっ
て容易に流量を変更できるので、流量の変更の自動化に
も容易に対応することができる。
この変更例では、流体入口1における気体の圧力を検出
する第1の圧力検出手段S1と、流体出口6における気体
の圧力を検出する第2の圧力検出手段S2とが設けられ、
これらの第1および第2の圧力検出手段S1,S2の出力は
制御手段2に与えられている。このような構成によれ
ば、上述の第(1)式におけるパラメータP1,P2が制御
手段2に与えられることになるので、流体入口1または
流体出口6における気体の圧力の時間変化が無視できな
い場合でも、所望の流量Fを得ることができる時間T1,T
2を随時設定して、気体の流量を高精度で所期の流量F
に制御することができる。
れている。この変更例では、流体溜め部4における気体
の圧力を検出する圧力検出手段S3が設けられ、この圧力
検出手段S3の出力が制御手段2に与えられている。この
ような構成によれば、弁3を開放する直前の流体溜め部
4内の気体の圧力P1と、弁3を閉鎖した直後の流体溜め
部4内の気体の圧力P2とを検出手段S3で共通に検出させ
ることができる。この結果、1個の圧力検出手段S3を用
いて、圧力P1,P2が時間的に変化する場合にも良好に対
応して高精度で所期の流量Fを得ることができる。
る。この第4図において、前述の第1図に示された各部
に対応する部分には同一の参照符号を付して示す。本発
明における前述の第1の発明の構成との最も特徴的な差
異は、流体入口1からの流体を、所定の開口面積を有す
る開口部5から流体溜め部4に流入させ、この流体溜め
部4に保持された気体を弁3を介して流体出口6から流
出させるようにしたことである。換言すれば、本発明で
は、流体溜め部4と流体出口6との間に制御手段2によ
って開閉制御される弁3が設けられている。
同様に、弁3を、所定の時間間隔T1秒毎に開放させ、か
つ一回の開放時間をT2秒となるように開閉制御した場合
には、流体出口6から流出する気体の平均流量F′(
/分)は、近似的に下記第(2)式で表される。ただ
し、下記第(2)式は、弁3が開閉する流路の断面積が
開口部5の開口面積よりも充分に大きく、かつ流体溜め
部4の容積Vが充分に大きいという条件下で成立する。
流体溜め部4内の気体の圧力(単位:気圧)を示し、P3
は弁3を閉鎖する直前の流体溜め部4内に気体の圧力
(単位:気圧)を示す。
るP4,P3,Vなどを予め所定の値に設定しておけば、弁3
の開放の時間間隔T1などを制御することによって、流量
F′の制御が可能である。すなわち、本発明において
も、弁3の開閉制御のみによって流量を制御することが
できる。なお、開口部5の開口面積、流体溜め部4の容
積V、および弁2が開閉する流路の面積を適当な条件に
設定し、弁2の開閉時間間隔T1および一回の開放時間T2
をそれぞれ或る範囲とすることによって、圧力P4,P3を
それぞれ流体入口1、流体出口6における気体の圧力に
等しくできるのは前述の第1の発明の場合と同様であ
る。
と同様に第3図または第4図図示の構成と類似の変更例
を構成することができる。すなわち、流体入口1と流体
出口6との気体の圧力をそれぞれ検出する検出手段を設
け、各検出手段の出力を制御手段2に入力するようにす
れば、時間的に変化する圧力P3,P4に対応することがで
きる。また、流体溜め部4内の気体の圧力を検出する圧
力検出手段を設け、この圧力検出手段の出力を制御手段
2に入力するようにすれば、上記第(2)式における圧
力P3,P4が制御手段2に与えられるので、1個の圧力検
出手段を用いて、圧力P3,P4が時間液に変動する場合に
良好に対応することができる。
置をガス分圧測定用センサの較正装置に応用した実施例
を示す概念図である。ガス分圧測定用センサは、たとえ
ば血液中の炭酸ガスや酸素ガスなどのガス分圧を測定す
るためなどに用いられるもので、一般にガス分圧に1対
1に対応した出力を得ることができる電気化学的センサ
により構成される。このような電気化学的センサにおい
て、たとえば炭酸ガスの分圧を測定するものでは、その
使用に当たり、既知の炭酸ガス濃度を有する2種類の空
気混合ガス(標準ガス)を用いた2点較正が行われる。
詳細はたとえば特開昭63−143035号公報、特開昭63−14
3036号公報に開示されており、本願第5図にはその一部
の構成が示されている。この装置は、ガス分圧測定用セ
ンサ31が載置されるセンサ載置部21に、一定流量でセン
サ較正用の標準ガスを供給し、このときのセンサ31の出
力を検出するようにしたものである。センサ載置部21に
たとえば炭酸ガスの濃度を異ならせた2種類の標準ガス
を導入し、各標準ガスに対応したセンサ31の出力に基づ
いて、当該センサ31の較正が行われる。
ッジ22と、センサ載置部21との間に接続されて、ガスカ
ートリッジ22からの標準ガスの流量を制御する。ガスカ
ートリッジ22からの標準ガスは流量制御装置20の配管23
から電磁弁24を介して密閉構造のガス溜め部25に導入さ
れる。このガス溜め部25に一時保持された標準ガスは、
流路絞り26を介し、配管27からセンサ載置部21に供給さ
れる。
されており、このマイクロコンピュータ28には、配管23
内の標準ガスの圧力を検出する半導体圧力センサ29の出
力がアナログ/ディジタル変換器30(以下「A/D変換器3
0」という)を介して与えられている。
ートリッジ22から供給される標準ガスの圧力は、このガ
スカートリッジ22内の標準ガスの残量に応じて、0.5〜
7気圧(相対圧)の間で変動する。一方、配管27からの
標準ガスが供給されるセンサ載置部21における標準ガス
の圧力は常時大気圧と等しく(相対圧が0気圧)なって
いる。すなわち、この構成では、上記第(1)式におけ
る圧力P1が一定であって、圧力P2がガスカートリッジ22
内の標準ガスの残量に対応して時間的に変化する。
の圧力P2を監視し、その出力をA/D変換器30を介してマ
イクロコンピュータ28に与えることとしている。これに
より、圧力P2の時間変化に対応して、上記第(1)式に
おける時間T1,T2を随時変更しながら、確実に所期の流
量で標準ガスをセンサ載置部21に供給することができ
る。
ス溜め部25の容積を0.22mlとし、流路絞り26において第
1図図示の開口部5に対応する部分の開口面積を変更す
ることにより第(1)式の定数aを5〜20ml/分に調整
した条件で、標準ガスの圧力に応じて3.5〜47秒の時間
間隔で電磁弁24を0.1秒間開放することによって、セン
サ載置部21に供給される標準ガスの供給量を約2ml/分と
することができる。
圧測定用センサの較正装置に適用した実施例を示す概念
図である。この第6図において、前述の第5図に示され
た各部に対応する部分には同一の参照符号を付して示
す。この実施例の構成における第5図図示の実施例の構
成との最も特徴的な差異は、ガス溜め部25に関して弁24
と流路絞り26との配置を逆転させたことである。弁24を
制御するマイクロコンピュータ28には、配管23における
標準ガスの圧力を検出する半導体圧力センサ29の出力が
A/D変換器30を介して与えられている。これによって、
ガスカートリッジ22内の標準ガスの残量の減少に伴う、
上述の第(2)式における圧力P4の時間変化に良好に対
応して、所望の流量を確実に達成することができる。
の較正用以外の任意の用途に応用し得るものであり、ま
た発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の設計
変更を施すことが可能である。
制御は、制御手段によって弁の開閉の時間間隔と一回の
開放時間とを制御することにより達成されるので、従来
のように流路の面積を変化させたりする必要がない。こ
れにより、簡単な構成で流量の制御が達成され、しかも
流量の精密な制御が可能となる。また構成が簡単になる
結果、コストを低減できるとともに、故障が生じにくく
なるので耐久性を向上することもできる。さらに、弁の
開閉の時間間隔および一回の開放時間を変更することに
よって、容易に流量を変更させることができるので、流
量の変更の自動化にも容易に対応することができる。
す概念図、 第2図および第3図は前記第1の発明の変更例をそれぞ
れ示す概念図、 第4図は第2の発明の基本的な構成を示す概念図、 第5図は前記第1の発明の流量制御装置をガス分圧セン
サの較正装置に適用した実施例を示す概念図、 第6図は前記第2の発明の流量制御装置をガス分圧セン
サの較正装置に適用した実施例を示す概念図である。 1……流体入口、2……制御手段、3……弁、4……流
体溜め部、5……開口部、6……流体出口、S1,S2,S3…
…圧力検出手段、20,40……流量制御装置、24……弁、2
5……ガス溜め部、26……流路絞り、28……マイクロコ
ンピュータ、29……半導体圧力センサ
Claims (2)
- 【請求項1】流体入口からの気体を一時的に保持し、こ
の保持した気体を所定の開口面積を有する開口部から流
出させる、一定容量を持つ密閉構造の流体溜め部と、 この流体溜め部と前記流体入口との間を開閉する弁と、 この弁を開閉制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、所望の流量に対応して、前記弁の開閉
の時間間隔および一回の開放時間を制御し、前記弁の開
閉に伴う前記流体溜め部内の圧力変化を利用して、前記
開口部から流出する流体の流量を制御するものであるこ
とを特徴とする流量制御装置。 - 【請求項2】流体入口からの気体を所定の開口面積を有
する開口部から取り入り、取り入れた気体を一時的に保
持する、一定容量を持つ密閉構造の流体溜め部と、 この流体溜め部と、この流体溜め部からの気体が導かれ
る流体出口との間を開閉する弁と、 この弁を開閉制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、所望の流量に対応して、前記弁の開閉
の時間間隔および一回の開放時間を制御し、前記弁の開
閉に伴う前記流体溜め部内の圧力変化を利用して、前記
流体出口から流出する流体の流量を制御するものである
ことを特徴とする流量制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2063538A JP2906548B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 流量制御装置 |
EP19910103943 EP0446920A3 (en) | 1990-03-14 | 1991-03-14 | Fluid flow control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2063538A JP2906548B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 流量制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03263209A JPH03263209A (ja) | 1991-11-22 |
JP2906548B2 true JP2906548B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=13232095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2063538A Expired - Lifetime JP2906548B2 (ja) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | 流量制御装置 |
Country Status (2)
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EP (1) | EP0446920A3 (ja) |
JP (1) | JP2906548B2 (ja) |
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1990
- 1990-03-14 JP JP2063538A patent/JP2906548B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1991
- 1991-03-14 EP EP19910103943 patent/EP0446920A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP0446920A3 (en) | 1992-08-05 |
JPH03263209A (ja) | 1991-11-22 |
EP0446920A2 (en) | 1991-09-18 |
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