掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

流量控制装置及方法、以及冷却器

文献发布时间:2023-06-19 18:35:48


流量控制装置及方法、以及冷却器

技术领域

本发明涉及一种对从泵或送风机等流体机械排出的流体的流量进行控制的流量控制装置及方法、以及具备该流量控制装置的冷却器。

背景技术

以往已知有具备对从泵排出的液体的流量进行检测的流量计、及根据流量计的检测值与目标流量的差分来控制泵的驱动的控制器的流量控制装置(JP4569324B)。

在这样的流量控制装置中,作为流量计,有时使用叶轮式流量计。叶轮式流量计根据液体的流通反复生成脉冲信号。液体的流量越大,所生成的脉冲信号的脉冲宽度越小。即,周期变小,频率变大。因此,在叶轮式流量计中,所测量的液体的流量越大,在一定期间内生成的脉冲信号越多。

在上述控制器使用CPU的情况下,CPU以规定的采样周期获取由叶轮式流量计反复生成的脉冲信号构成的脉冲输入波的电位电平,能够通过判定脉冲信号的电位电平是高电平还是低电平来确定当前的流量。即,例如能够根据夹着电位电平连续地呈高电平的区域的相邻的低电平检测点间的时间间隔来确定脉冲信号的脉冲宽度,由此能够确定当前的流量。此时,脉冲宽度越小,可确定到越大的流量。

发明内容

发明要解决的技术问题

迄今为止,本案发明人将如上所述地通过CPU对来自叶轮式流量计的脉冲信号进行采样的流量控制装置应用于大量系统。但是,在这样的系统中,可能极少见地产生流量控制变得不稳定的现象。

本案发明人进行了深入研究,结果查明上述现象是由脉冲信号的检测遗漏引起的。一般的CPU(所谓的单核)在实施一个处理的期间停止其他处理。因此,CPU基本上在实施与脉冲信号的采样处理不同的处理的期间,停止脉冲信号的采样处理。在通过CPU确定脉冲宽度时,CPU需要连续地实施采样处理,以便跨越整个脉冲宽度。但是,存在想要实施采样处理时若正在实施其他处理,则无法立即实施采样处理的情况。此外,存在若在采样处理中穿插其他处理,则无法实施适当的采样处理的情况。在这种情况下,可能产生检测遗漏。

如上所述的检测遗漏例如可以通过具有高处理能力的CPU的使用、多个CPU的使用、双核的CPU的使用等对策来消除。但是,这些对策均会产生硬件资源的高成本化及复杂化的问题。此外,在使用多个CPU或者使用双核的CPU的情况下,软件的处理也可能复杂化。

此外,虽然在流量控制中一般使用P I D控制,但在想要通过CPU执行P I D控制的情况下,CPU的处理负荷变大,担心响应性的降低。关于此,如果使用具有高处理能力的CPU,则可得到良好的响应性,但在该情况下,会产生硬件资源的高成本化的问题。此外,不容易制作用于由CPU执行PI D控制的软件。另一方面,虽然能够在市场上获得能够应用于各种领域的PI D控制器,但与上述同样地产生硬件资源的高成本化的问题,并且还产生装置的占用空间(footpr i nt)增大的问题。例如,为了提高上述P I D控制那样的处理负荷高的运算的实施自由度,也期望简化采样处理等不同于P I D控制的处理,并抑制用于这样的不同处理的硬件资源的高成本化及复杂化。

本发明是着眼于上述情况而完成的,其目的在于提供一种能够通过精简的硬件资源及软件的处理来适当地实施流量控制的流量控制装置及方法以及冷却器。

用于解决上述技术问题的方案

本发明的一实施方式的流量控制装置是如下的流量控制装置,其具备:流量计,根据由无刷电机或交流电机的驱动而从流体机械排出的流体的流通反复生成脉冲信号,以所述脉冲信号的脉冲宽度与所述流体的流量成反比的方式形成所述脉冲信号;FV转换部,对所述脉冲信号进行频率/电压转换,生成与所述脉冲信号对应的电压值;控制器,根据基于由所述FV转换部生成的所述电压值而换算的所述流体的换算流量与预先设定的目标流量的差分,变更用于驱动所述无刷电机或交流电机的驱动输入电压的频率。

在本发明的流量控制装置中,通过由FV转换部对流量计生成的脉冲信号进行频率/电压转换,从而能够将根据流体的流通而反复生成的脉冲信号转换为由电压值构成的连续的物理量(模拟信号)。由此,控制器例如能够通过在任意的时机进行的1点的采样,确定示出流量的电压值并且能够确定从流体机械排出的流体的流量。由此,能够抑制信号处理的负荷并且抑制控制器中的流量的检测遗漏,从而能够适当地实施基于流量检测的流量控制。因此,能够通过精简的硬件资源及软件的处理来适当地实施流量控制。

也可以是,所述FV转换部对一个所述脉冲信号生成一个所述电压值,通过多个所述电压值的移动平均来计算参照用电压值,所述控制器根据所述参照用电压值换算所述换算流量。

在该情况下,即使在FV转换部生成的电压值中有可能包含可靠性低的值的情况下,也使得控制器所采样的信息成为由多个电压值的移动平均计算出的参照用电压值,因此能够提高用于判断流量的信息的可靠性,能够提高所确定的流量的可靠性。

也可以是,所述FV转换部通过40个以上80个以下的所述电压值的移动平均来计算所述参照用电压值。

也可以是,所述FV转换部将由所述流量计生成的所述脉冲信号以1秒钟内10个以上120个以下的速度进行频率/电压转换。

在该情况下,能够有效地提高作为控制器所采样的信息的参照用电压值的可靠性。

也可以是,所述控制器保持有调整频率表格,所述调整频率表格记录多个差分范围与分别对应于所述多个差分范围而决定的多个调整频率的关系,所述多个差分范围是对于所述换算流量与所述目标流量的差分的绝对值所属的范围通过各自具有的下限值及上限值而决定的,所述控制器基于所述换算流量与所述目标流量的差分和所述调整频率表格,从所述多个调整频率之中确定对应于所述换算流量与所述目标流量的差分的所述调整频率,输出用于对确定该调整频率时的所述驱动输入电压的频率加上或减去该确定的所述调整频率的指令,由此变更所述驱动输入电压的频率。

在该情况下,能够使用简单地构成的调整频率表格来控制无刷电机或交流电机,以使流体的流量接近目标流量,由于能够在不进行复杂的逻辑运算的情况下实施流量控制,因此能够有效地实现硬件资源及软件的处理的简化。

也可以是,所述控制器首先进行通过以下方式动作的前级调整动作:在实施了1次加上或减去所述调整频率(Δf)后,所述流体的流量与所述目标流量的差分相对于确定所述调整频率(Δf)时的所述换算流量与所述目标流量的差分即频率确定时差分的符号没有反转或者没有消失的情况下,进一步进行1次或反复多次加上或减去所述调整频率(Δf),直到所述流体的流量与所述目标流量的差分相对于确定所述调整频率(Δf)时的所述频率确定时差分的符号反转或者消失为止,

在所述前级调整动作后,在所述流体的流量与所述目标流量的差分没有消失的情况下,进行如下所述的后级调整动作:进行n次微调单位处理直到所述流体的流量与所述目标流量一致为止,在所述微调单位处理中,以对所述驱动输入电压进行1次或反复多次加上或减去比在所述前级调整动作中使用的所述调整频率(Δf)小的微调频率(Δfn)的方式动作。

此时,也可以是,在进行多次(n≥2)所述微调单位处理的情况下,将在所述微调单位处理中使用的所述微调频率(Δfn)设定为比前1次的所述微调单位处理中使用的所述微调频率(Δfn)小。

在此,也可以是,将所述前级调整动作定义为第0次的所述微调单位处理时,

在所述后级调整动作中的第n次的所述微调单位处理中,

在第n-1次的所述微调单位处理后计算出的所述流体的流量超过所述目标流量的情况下,进行用于对第n-1次的所述微调单位处理后的所述驱动输入电压的频率进行1次或反复多次减去所述微调频率(Δfn)的动作,直到所述流体的流量与所述目标流量的差分的符号转为负或者所述流体的流量与所述目标流量的差分消失为止,

在第n-1次的所述微调单位处理后计算出的所述流体的流量低于所述目标流量的情况下,进行用于对第n-1次的所述微调单位处理后的所述驱动输入电压的频率进行1次或反复多次加上所述微调频率(Δfn)的动作,直到所述流体的流量与所述目标流量的差分的符号转为正或者所述流体的流量与所述目标流量的差分消失为止。

并且,也可以是,在第n次的所述微调单位处理后所述流体的流量与所述目标流量的差分没有消失的情况下,所述控制器在所述后级调整动作中进行下一次的所述微调单位处理。

在此,也可以是,将在第n次的所述微调单位处理中使用的所述微调频率(Δfn)设定为在所述前级调整动作中使用的所述调整频率(Δf)除以2的n次方而得的值。

在该情况下,无需进行复杂的逻辑运算,就能够控制无刷电机或交流电机,以使流体的流量逐渐接近目标流量。详细而言,在进行多次微调单位处理的情况下,只要将微调单位处理中使用的微调频率(Δfn)以变得比前1次小的方式按照简易的规定规则进行导出,就能够有效地抑制对用于使流体的流量逐渐接近目标流量的操作量的运算的负荷。

特别是在通过将最初确定的调整频率除以2的n次方来决定在第n次微调单位处理中使用的微调频率的情况下,能够有效地抑制对用于使流体的流量逐渐接近目标流量的操作量的运算的负荷。进而,能够抑制由于流量大幅变动而可能产生的对目标流量的响应性降低及对流体机械的负荷。

此外,也可以是,所述调整频率(Δf)被设定为,对所述驱动输入电压的频率加上或减去所述调整频率(Δf)时增加或减少的所述流体的流量变化量的绝对值小于与所述调整频率(Δf)对应的所述差分范围的所述下限值。

在该情况下,能够抑制由于调整的流量大幅变动而可能产生的对目标流量的响应性降低。

此外,也可以是,将所述上限值设定为比2倍于所述下限值而得的值小,所述调整频率(Δf)被设定为,对所述驱动输入电压的频率加上或减去所述调整频率(Δf)时增加或减少的所述流体的流量变化量的绝对值大于与所述调整频率(Δf)对应的所述差分范围的所述上限值的一半的值。

在该情况下,能够抑制由于流量调整过小而导致的对目标流量的响应性降低。

也可以是,所述控制器通过单核的CPU进行所述电压值的获取处理、基于所述电压值的所述流体的流量换算处理、所述换算流量与所述目标流量的差分的确定处理及所述驱动输入电压的频率变更处理。

在该情况下,能够通过精简的硬件资源在避免高成本化的同时实施适当的流量控制。

此外,本发明的一实施方式的流量控制方法是如下的流量控制方法,其具备:脉冲信号获取工序,从根据由无刷电机或交流电机的驱动而从流体机械排出的流体的流通反复生成脉冲信号、以所述脉冲信号的脉冲宽度与所述流体的流量成反比的方式形成所述脉冲信号的流量计中获取所述脉冲信号;FV转换工序,对所述脉冲信号进行频率/电压转换,生成与所述脉冲信号对应的电压值;控制工序,根据基于由所述FV转换工序生成的所述电压值而换算的所述流体的换算流量与预先设定的目标流量的差分,变更用于驱动所述无刷电机或交流电机的驱动输入电压的频率。

此外,本发明的一实施方式的冷却器是如下的冷却器:具备所述流量控制装置与使冷却后的液体流通的液体流通装置,通过所述流量控制装置来控制所述液体的流量。

发明效果

根据本发明,能够通过精简的硬件资源及软件的处理来适当地实施流量控制。

附图说明

图1是示出具备本发明的一实施方式的流量控制装置的冷却器的概略构成的图。

图2是示出本发明的一实施方式的流量控制装置的功能构成的框图。

图3是说明由本发明的一实施方式的流量控制装置所具备的流量计生成的脉冲信号、以及通过流量控制装置所具备的FV转换部实现的频率/电压转换的图。

图4是概念性地示出本发明的一实施方式的流量控制装置所具备的控制器所保持的调整频率表格的一例的图。

图5是示出表示由本发明的一实施方式的流量控制装置进行流量控制时的流量变化的状态的图表的图。

图6是示出对由本发明的一实施方式的流量控制装置进行的流量控制的动作的一例进行说明的流程图的图。

具体实施方式

以下,对具备本发明的一实施方式的流量控制装置100的冷却器1进行说明。图1是示出冷却器1的概略构成的图。

如图1所示,冷却器1具备泵10、与泵10的吸入口连接的上游侧流路20、与泵10的排出口连接的下游侧流路30、流量控制装置100。

泵10具有将叶轮收纳在壳体内的泵主体11与使叶轮旋转的电机12。

冷却器1通过利用电机12使泵主体11的叶轮旋转,将从上游侧流路20吸入至泵10内的液体向下游侧流路30排出。流入下游侧流路30的液体被热交换器40冷却后,从下游侧流路30的出口供给至未图示的温度控制对象。

在本实施方式中,从下游侧流路30的出口供给至温度控制对象的液体在通过温度控制对象后,流入上游侧流路20,再次被泵10吸入。即,冷却器1构成为使液体循环。

其中,冷却器1不限于上述那样的循环类型,也可以构成为所谓的放出类型。放出类型的冷却器例如构成为从液体源依次吸入供给至温度控制对象的液体,使供给至温度控制对象后的液体不循环到液体源。

在本实施方式的冷却器1中,使用盐水作为流通的液体,但该液体并不特别限定。

电机12与驱动电路60电连接,将从驱动电路60供给的驱动输入电压作为动力进行驱动。本实施方式中的电机12是无刷DC电机,与从驱动电路60供给的驱动输入电压的频率成正比地使旋转速度增加。详细而言,本实施方式中的电机12是三相无刷DC电机,但电机12的相数并不特别限定。

驱动电路60具有根据来自流量控制装置100的指令来变更驱动输入电压的频率的功能,流量控制装置100通过驱动输入电压的频率变更来调整电机12的旋转速度,由此能够控制从泵10排出的液体的流量。另外,电机12也可以是交流电机,在该情况下,旋转速度也与所供给的驱动输入电压的频率成正比地增加。在电机12为交流电机的情况下,驱动电路60构成为逆变器。

流量控制装置100具有设置在下游侧流路30的流量计110、与流量计110电连接的FV转换部120、与FV转换部120及驱动电路60电连接的控制器130。图2是示出流量控制装置100的功能构成的框图。以下,参照图1及图2对流量控制装置100各部的详细情况进行说明。

流量计110根据从泵10排出的液体的流通反复生成脉冲信号,以使生成的脉冲信号的脉冲宽度与液体的流量成反比的方式形成脉冲信号。对于由流量计110生成的脉冲信号而言,液体的流量越大,其脉冲宽度及周期越小,其频率越大。

图示的流量计110由叶轮式流量计构成,但也可以是桨式流量计等。此外,如图1所示,在本实施方式中,流量计110设置在下游侧流路30的出口与热交换器40之间,但流量计110的配置位置并不特别限定。

FV转换部120对流量计110所生成的脉冲信号进行频率/电压转换(以下称为FV转换),生成与流量计110所生成的脉冲信号对应的电压值。详细而言,FV转换部120将流量计110反复生成的脉冲信号转换为由电压值构成的连续的物理量(模拟信号)。

FV转换部120对一个脉冲信号生成一个电压值,通过FV转换部120生成的电压值与流量计110所生成的脉冲信号的频率成正比地变大。

此外,本实施方式中的FV转换部120根据所生成的多个电压值的移动平均来计算参照用电压值。该参照用电压值优选通过40个以上80个以下的电压值的移动平均来计算,更具体而言,优选为,根据以1秒以上4秒以下的周期进行的40个以上80个以下的电压值的移动平均来计算参照用电压值。在该情况下,FV转换部120优选例如以在1秒钟内10个以上120个以下的速度对流量计110所生成的脉冲信号进行FV转换。为了实现这样的速度下的FV转换,优选为,以使流量计110能够根据液体的流量以10Hz~120Hz的频率输出脉冲信号的方式来决定流量计110的规格。

对于FV转换部120,以往提出有各种构成,但在本实施方式中,由于FV转换部120仅从流量计110获取矩形脉冲,因此也可以不具有正弦波的FV转换等功能。因此,FV转换部120是能够进行所需的最低限度的FV转换的比较小型的部件,特别优选由单片I C构成。在采用这样的比较小型的FV转换部的情况下,能够有利于占用空间方面。

图3是说明流量计110生成的脉冲信号及通过FV转换部120进行的频率/电压转换的图。在图3中示出上下排列的三个图表,各图表的横轴分别表示时间(t),纵轴分别表示电压(V)。上层的图表示出根据液体的流通的时间经过而由流量计110生成的脉冲信号,中层的图表示出由FV转换部120对流量计110所生成的脉冲信号进行FV转换而生成的电压值,下层的图表示出通过FV转换部120所生成的多个电压值的移动平均而计算出的参照用电压值。

在图3的上层的图表中,L所示的范围示出液体的流量比较小的范围,H所示的范围示出流体的流量大于范围L中的液体的流量的范围,M所示的范围示出液体的流量大于范围L中的液体的流量且液体的流量小于范围H中的液体的流量的范围。

从图3的上层图表可知,在范围H生成的脉冲信号的脉冲宽度(周期)比在范围L、M生成的脉冲信号的脉冲宽度(周期)小。并且,在范围M生成的脉冲信号的脉冲宽度(周期)比在范围L生成的脉冲信号的脉冲宽度(周期)小。另外,图3的上层的图表中的各范围L、H、M所示的脉冲信号,为了图示的简化而以比实际少的数量进行图示。

图3的中层的图表示出FV转换部120对上述各范围L、H、M所示的脉冲信号进行FV转换时的电压值。与范围H的脉冲信号对应的电压值比与其他范围L、M的脉冲信号对应的电压值大。并且,与范围M的脉冲信号对应的电压值比与范围L的脉冲信号对应的电压值大。

在此,在图3的中层的图表中,在与各范围L、H、M的脉冲信号对应的一连串的电压值中,包含有很大可能为噪声成分的电压值。于是,本实施方式中的FV转换部120通过移动平均来计算参照用电压。

图3的下层的图表示出了FV转换部120通过移动平均计算出的参照用电压值,该图表中的参照用电压值平滑地推移,抑制了很大可能为噪声成分的电压值的产生。

作为一例,FV转换部120也可以根据最新的电压值和在最新的电压值之前检测出的数点的电压值的移动平均来计算参照用电压值。具体而言,当通过图3的中层的图表中的点P计算参照用电压值时,可以根据点P与在点P之前的期间x之间检测出的数点的电压值的移动平均来计算图3的下层的图表的点P’处的参照用电压值。本实施方式的控制器130对参照用电压值进行采样,基于参照用电压值换算液体的流量,然后进行流量控制。即,在本实施方式中,能够避免控制器130对电压值的噪声成分进行采样而进行基于此的流量控制的状况,因此能够提高流量控制的稳定性。

接着,对控制器130进行说明。控制器130根据基于FV转换部120所生成的电压值换算的液体的换算流量与预先设定的目标流量的差分,变更用于驱动电机12的驱动输入电压的频率。

控制器130也可以由具有CPU、ROM等的计算机构成,在该情况下,按照存储在ROM中的程序进行电压值的获取处理、基于电压值的液体的流量换算处理、换算流量与目标流量的差分的确定处理及基于差分的驱动输入电压的频率变更处理等各种处理。特别是在本实施方式中,在之后的说明中明确可知,通过进行精简地实施这样的各种处理的方案,例如即使在使用单核的CPU的情况下也能够实施适当的控制。因此,例如变得容易实现基于单核的CPU的使用的硬件资源的简化。但是,CPU的形式并不特别限定。此外,控制器130也可以由其他的处理器或电路(例如FPGA(现场可编程逻辑门阵列)等)构成。

如图2所示,控制器130具有流量换算部131、表格保持部132、调整频率决定部133、调整频率输出部134作为功能构成部。

流量换算部131对FV转换部120所生成的电压值、在本实施方式中为参照用电压值进行采样,并且根据参照用电压值对换算流量即当前的液体的流量进行换算。参照用电压值越大则由流量换算部131换算的换算流量成为越大的值。

表格保持部132保持有调整频率表格Ta,调整频率表格Ta记录多个差分范围与分别对应于这些多个差分范围而决定的多个调整频率的关系,所述多个差分范围是对于由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分的绝对值所属的范围通过各自具有的下限值及上限值而决定的。即,调整频率表格Ta是记录用于将由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分的程度以多个阶段分类的多个差分范围、与分别对应于多个差分范围而决定的多个调整频率的关系的表格。多个差分范围的下限值及上限值分别彼此不同。

与由流量换算部131换算的换算流量对比的上述目标流量由用户输入至控制器130,在本实施方式中,将输入的目标流量发送至调整频率决定部133及调整频率输出部134,由调整频率决定部133及调整频率输出部134分别保持。

调整频率决定部133确定由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分,并且基于该差分与表格保持部132所保持的调整频率表格Ta,从记录在调整频率表格Ta中的多个调整频率中,确定与所确定的差分对应的调整频率。

将由调整频率决定部133确定的调整频率发送至调整频率输出部134,调整频率输出部134对驱动电路60输出用于对确定该调整频率时的驱动输入电压的频率加上或减去从调整频率决定部133发送的调整频率的指令。由此,变更驱动电路60输入至电机12的驱动输入电压的频率。

图4是概念性地示出由表格保持部132保持的调整频率表格Ta的图。在图4中,示出了差分范围与调整频率的关联关系的一部分。具体而言,示出由下限值D1与上限值D2决定的差分范围和与其对应的调整频率Δf1的关系;由下限值D2与上限值D3决定的差分范围和与其对应的调整频率Δf2的关系;由下限值D3与上限值D4决定的差分范围和与其对应的调整频率Δf3的关系;以及由下限值D4与上限值D5决定的差分范围和与其对应的调整频率Δf4的关系。

在调整频率表格Ta中,以由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分Δd越大、通过调整频率而调整的流量越大的方式设定有多个调整频率的值。因此,在图4中,Δf1<Δf2<Δf3<Δf4的关系成立。

调整频率决定部133在确定由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分Δd后,参照调整频率表格Ta,确定调整频率以变更当前的驱动输入电压的频率。然后,调整频率输出部134生成用于对确定调整频率时的驱动输入电压的频率加上或减去从调整频率决定部133发送的调整频率的指令(电压信号),并将该指令输出至驱动电路60。在此,在确定调整频率时的换算流量与目标流量的差分Δd的符号为负的情况下,生成并输出用于加上调整频率的指令,在差分Δd的符号为正的情况下,生成并输出用于减去调整频率的指令。

以下,为了说明的明确化,将调整频率决定部133所确定的调整频率记载为“调整频率(Δf)”,并且详细说明本实施方式中的调整频率输出部134的动作。

本实施方式中的调整频率输出部134首先进行前级调整动作,用于对确定由调整频率决定部133确定的调整频率(Δf)时的驱动输入电压的频率进行1次或反复多次加上或减去该调整频率(Δf),在该前级调整动作之后,在液体的流量与目标流量的差分没有消失的情况下,进行后级调整动作。

在前级调整动作中,调整频率输出部134首先输出指令,以对确定调整频率(Δf)时的驱动输入电压的频率进行1次加上或减去该调整频率(Δf)。然后,以如下方式动作:在液体的流量与目标流量的差分相对于确定调整频率(Δf)时的换算流量与目标流量的差分(以下称为频率确定时差分)的符号没有反转或者没有消失的情况下,对进行了第1次加上或减去调整频率(Δf)后的驱动输入电压进一步进行1次或反复多次加上或减去调整频率(Δf),直到液体的流量与目标流量的差分相对于作为确定调整频率(Δf)时的差分的上述频率确定时差分的符号反转或者消失为止。另外,在前级调整动作中,流量换算部131对参照用电压值进行适当采样并且换算为换算流量,调整频率输出部134根据需要参照换算流量。

在此,本实施方式中的调整频率(Δf)设定为,对驱动输入电压的频率加上或减去该调整频率(Δf)时增加或减少的液体的流量变化量的绝对值小于与该调整频率(Δf)对应的差分范围的下限值。因此,在本实施方式中,液体的流量与目标流量的差分基本上不会通过前级调整动作中的第1次的调整频率(Δf)的加上或减去的处理而消失。这样的调整频率(Δf)的设定是为了抑制由于调整的流量大幅变动而可能产生的对目标流量的响应性降低而实施的。

更详细地说,将由调整频率表格Ta决定的差分范围的上限值设定为比2倍于下限值而得的值小。并且,调整频率(Δf)设定为,对驱动输入电压的频率加上或减去该调整频率(Δf)时增加或减少的液体的流量变化量的绝对值大于与该调整频率(Δf)对应的差分范围的上限值的一半的值。也就是说,在图4的例子中,D2/2<由调整频率(Δf1)引起的流量变化量

然后,在上述前级调整动作后,在液体的流量与目标流量的差分没有消失的情况下,调整频率输出部134进行后级调整动作。在后级调整动作中,调整频率输出部134进行如下所述的后级调整动作:进行n次微调单位处理直到液体的流量与目标流量一致为止,在所述微调单位处理中,以对驱动输入电压进行1次或反复多次加上或减去比在前级调整动作中使用的调整频率(Δf)小的微调频率(Δfn)的方式动作。并且,在进行多次(n≥2)上述微调单位处理的情况下,也可以将在微调单位处理中使用的微调频率(Δfn)设定为比前1次的微调单位处理中使用的微调频率(Δfn)小。另外,上述“n”理所当然地为整数。

更详细地进行说明,在将前级调整动作定义为第0次的所述微调单位处理时,在后级调整动作中的第n次的所述微调单位处理中,在第n-1次的微调单位处理后计算出的液体的流量超过目标流量的情况下(液体的流量>目标流量),进行用于对第n-1次的微调单位处理后的驱动输入电压的频率进行1次或反复多次减去微调频率(Δfn)的动作,直到液体的流量与目标流量的差分的符号转为负或者液体的流量与目标流量的差分消失为止。也就是说,调整频率输出部134对驱动电路60输出1次或反复多次用于减去微调频率(Δfn)的指令(电压信号),直到液体的流量与目标流量的差分的符号转为负或者液体的流量与目标流量的差分消失为止。

另一方面,在第n-1次的微调单位处理后计算出的液体的流量低于目标流量的情况下(液体的流量<目标流量)的第n次的微调单位处理中,进行用于对第n-1次的所述微调单位处理后的驱动输入电压的频率进行1次或反复多次加上微调频率(Δfn)的动作,直到液体的流量与目标流量的差分的符号转为正或者液体的流量与目标流量的差分消失为止。也就是说,调整频率输出部134对驱动电路60输出1次或反复多次用于加上微调频率(Δfn)的指令(电压信号),直到液体的流量与目标流量的差分的符号转为正或者液体的流量与目标流量的差分消失为止。

然后,在如上所述的第n次的微调单位处理后液体的流量与目标流量的差分没有消失的情况下,调整频率输出部134在后级调整动作中进行下一次所述微调单位处理。另外,在后级调整动作中也同样地,流量换算部131对参照用电压值进行适当采样并且换算为换算流量,调整频率输出部134根据需要参照换算流量。此外,液体的流量与目标流量的差分没有消失的概念及液体的流量与目标流量一致的概念不仅包括液体的流量与目标流量完全一致的情况,还包括可视为一致的概念。视为一致的基准能够由用户一侧根据进行处理的液体的流量等适当决定。

此外,在本实施方式中,在如上所述地进行多次(n≥2)上述微调单位处理的情况下,微调单位处理中使用的微调频率(Δfn)设定为小于在前1次的微调单位处理中使用的微调频率(Δfn)。由此,能够使液体的流量逐渐接近目标流量。更详细而言,在本实施方式中,将在第n次(n≥1)的微调单位处理中使用的微调频率(Δfn)设定为在前级调整动作中使用的调整频率(Δf)除以2的n次方而得的值。在该情况下,能够通过简易的处理来决定微调频率(Δfn)。

图5示出由流量控制装置100进行流量控制时的流量变化的状态。更详细而言,示出进行上述的前级调整动作与之后的后级调整动作的状态。图5的图表中的横轴表示时间(t),纵轴表示流量(L/mi n)。

在图5的例子中,由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分(Δd)包含在由图4所示的调整频率表格Ta中的下限值D1及上限值D2决定的差分范围内。因此,调整频率决定部133确定调整频率(Δf1)作为与差分(Δd)对应的调整频率。

然后,前级调整动作前的液体的流量低于目标流量TL(液体的流量<目标流量TL),在前级调整动作中,进行两次加上调整频率(Δf1)的处理。并且,由此,液体的流量与目标流量TL的差分相对于确定调整频率(Δf1)时的差分(Δd)的符号(负)反转。

并且,由于在前级调整动作后液体的流量与目标流量TL的差分没有消失,因此进行后级调整动作。在后级调整动作中,在第1次微调单位处理中,进行2次减去微调频率(Δfn1)的处理。第1次微调单位处理中的微调频率(Δfn1)成为调整频率(Δf1)/2。并且,由于在第1次的微调单位处理后液体的流量与目标流量TL的差分没有消失,因此进行第2次的微调单位处理。然后,在第2次的微调单位处理中,进行2次加上微调频率(Δfn2)的处理。第2次的微调单位处理中的微调频率(Δfn2)成为调整频率(Δf1)/2

图6是示出对由流量控制装置100进行的流量控制的动作的一例进行说明的流程图的图。以下,参照图6,对由流量控制装置100进行的流量控制的动作的一例进行说明。

图6的处理例如通过流量控制开始事件的发生而开始。该流量控制开始事件可以定期地发生,也可以在液体的流量与目标流量的差分为一定值以上的情况下发生。

在本例中,首先,流量换算部131在步骤S1中对由FV转换部120生成的电压值(在本实施方式中为参照用电压值)进行采样,接着在步骤S2中,根据参照用电压值换算为换算流量。

接下来,在步骤S3中,调整频率决定部133确定由流量换算部131换算的换算流量与目标流量的差分。然后,调整频率决定部133在步骤S4中,基于所确定的差分和表格保持部132所保持的调整频率表格Ta,从调整频率表格Ta中记录的多个调整频率中确定与所确定的差分对应的调整频率。

然后,在步骤S5中,调整频率输出部134对驱动电路60输出用于对确定由调整频率决定部133确定的调整频率时的驱动输入电压的频率进行1次加上或减去该调整频率的指令(调整频率指令)。由此,变更驱动电路60输入至电机12的驱动输入电压的频率,变更泵10排出的液体的流量。

然后,在步骤S6中,调整频率输出部134判定在第1次加上或减去调整频率后的液体的流量与目标流量的差分的符号是否相对于在步骤S4中确定调整频率时的差分(频率确定时差分)的符号反转。在步骤S6中,在差分未反转的情况下,调整频率输出部134在步骤S7中判定当前的流体的流量与目标流量之间是否存在差分。在步骤S7中判定为存在差分的情况下,调整频率输出部134返回步骤S5,对驱动电路60输出用于进一步进行1次加上或减去调整频率的指令。在步骤S7中判定为不存在差分的情况下,由于液体的流量与目标流量一致,因此流量控制的动作结束。

直到在步骤S6中判定为差分的符号反转或者在步骤S7中判定为不存在差分为止,反复进行步骤S5中的用于加上或减去调整频率的处理。即,步骤S5~S7的处理对应于上述的前级调整动作。

另一方面,在步骤S6中,在液体的流量与目标流量的差分的符号相对于在步骤S4中确定调整频率时的差分的符号反转的情况下,处理转移至步骤S8。在步骤S8中,调整频率输出部134对驱动电路60输出用于对前级调整动作后的驱动输入电压的频率进行1次加上或减去微调频率的指令(调整频率指令)。即,进行后级调整动作中的第1次的微调单位处理。如上所述,第1次的微调单位处理中的微调频率被设定为在前级调整动作中使用的调整频率除以2的1次方而得的值。

然后,在步骤S9中,调整频率输出部134判定当前的液体的流量与目标流量的差分的符号是否相对于在步骤S6中的差分反转时的液体的流量与目标流量的差分的符号反转。在步骤S9中判定为差分未反转的情况下,调整频率输出部134在步骤S10中判定当前的流体的流量与目标流量之间是否存在差分。在步骤S10中判定为存在差分的情况下,调整频率输出部134返回步骤S8,对驱动电路60输出用于进一步进行1次加上或减去微调频率的指令。在步骤S10中判定为不存在差分的情况下,由于液体的流量与目标流量一致,因此流量控制的动作结束。

直到在步骤S9中判定为差分的符号反转或者在步骤S10中判定为不存在差分为止,反复进行步骤S8中的用于加上或减去微调频率的处理。

然后,在步骤S9中,在液体的流量与目标流量的差分的符号相对于步骤S6中的差分反转时的液体的流量与目标流量的差分的符号反转的情况下,处理转移至步骤S11,进行后级调整动作中的第2次的微调单位处理。

在步骤S11中,调整频率输出部134对驱动电路60输出用于对驱动输入电压的频率进行1次加上或减去微调频率的指令(调整频率指令)。如上所述,该第2次的微调单位处理中的微调频率被设定为在前级调整动作中使用的调整频率除以2的2次方而得的值。

然后,在步骤S12中,调整频率输出部134判定当前的液体的流量与目标流量的差分的符号是否相对于在步骤S9中的差分反转时的液体的流量与目标流量的差分的符号反转。在步骤S12中判定为差分未反转的情况下,调整频率输出部134在步骤S13中判定当前的液体的流量与目标流量之间是否存在差分。在步骤S13中判定为存在差分的情况下,调整频率输出部134返回步骤S11,对驱动电路60输出用于进一步进行1次加上或减去微调频率的指令。在步骤S13中判定为不存在差分的情况下,由于液体的流量与目标流量一致,因此流量控制的动作结束。

直到在步骤S12中判定为差分的符号反转或者在步骤S13中判定为不存在差分为止,反复进行步骤S11中的用于加上或减去微调频率的处理。然后,在步骤S12中,在差分的符号反转的情况下,在步骤S14中将微调频率更新为在步骤S11中使用的微调频率的一半的值后,返回至步骤S8的处理。在步骤S8中,对驱动电路60输出用于对驱动输入电压的频率进行1次加上或减去在步骤S14中更新后的微调频率的指令(调整频率指令)。步骤S8~步骤S14的处理对应于后级调整动作。

另外,以上说明的图6所示的动作的流程仅为一例,本发明不限于图6所示的动作。

以上说明的本实施方式的流量控制装置100具备流量计110、FV转换部120与控制器130。流量计110根据通过作为无刷电机的电机12的驱动而从作为流体机械的泵10排出的液体的流通反复生成脉冲信号,以使生成的脉冲信号的脉冲宽度与液体的流量成反比的方式形成脉冲信号。FV转换部120对流量计110所生成的脉冲信号进行频率/电压转换,生成与脉冲信号对应的电压值。控制器130根据基于FV转换部120所生成的电压值换算的液体的换算流量与预先设定的目标流量的差分,变更用于驱动电机12的驱动输入电压的频率。

即,若以流量控制的流程进行说明,则在本实施方式中,进行脉冲信号获取工序、FV转换工序、变更驱动输入电压的频率的控制工序。在脉冲信号获取工序中,从流量计110获取脉冲信号。在FV转换工序中,对在脉冲信号获取工序中获取的脉冲信号进行频率/电压转换,生成与脉冲信号对应的电压值。在控制工序中,根据基于在FV转换工序中生成的电压值换算的液体的换算流量与预先设定的目标流量的差分,变更电机12的驱动输入电压的频率。

在这样的本实施方式中,通过由FV转换部120对流量计110生成的脉冲信号进行频率/电压转换,从而能够将根据流体的流通而反复生成的脉冲信号转换为由电压值构成的连续的物理量(模拟信号)。由此,控制器130例如能够通过在任意的时机进行的1点的采样,确定示出流量的电压值并且能够确定从泵10排出的液体的流量。由此,能够抑制信号处理的负荷并且抑制控制器130中的流量的检测遗漏,从而能够适当地实施基于流量检测的流量控制。因此,能够通过精简的硬件资源及软件的处理来适当地实施流量控制。

以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明不限于以上说明的实施方式,能够对上述的实施方式施加各种变更。例如,上述实施方式的流量控制装置100应用于泵10排出的液体的流量控制,但流量控制装置100也可以应用于送风机排出的气体的流量控制等。

相关技术
  • 流量控制装置、流量控制方法和程序存储介质
  • 一种流量控制方法及装置
  • 一种数据流量控制方法、装置及系统
  • 具有小流量控制功能的无负压供水装置及其控制方法
  • 一种芯片实现上CPU协议报文层次化流量控制的方法及装置
  • EGR冷却器水流量控制方法、装置、设备及存储介质
  • 一种EGR冷却器水流量控制装置
技术分类

06120115620723