JPS59107234A - 水漏洩検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、液体金属流体中の水素濃度を測定することに
よシ、その液体金属中にもれた水を検出すも水漏洩検出
装置に係シ、特に検出部における被検試料の温度を所定
値に制御する機構に関する。

〔従来技術〕

このような水漏洩検出装置として、従来第１図に示す構
成のものが提案されている。サンプリング対象域から採
取された液体金属は、流路１を介して被検流体として検
出部２に導入され、検出部２内の被検流体は循環ポンプ
３によって、元の域に戻されるようになっている。検出
部２に導入される被検流体の温度と流量は、それぞれ独
文して設けられた６度制御系と、流量制御系とによって
所定値に制御されるようになっている。第１図に示され
た温度制御系は、検出部２に設けられた温度検出器４に
よって被検流体の温度を検出し、その温度信号を伝送器
５を介してＰＩＤ演算器６に取シ込み、ここにおいて演
算処理が実行され、設定値との差に応じた温度制御信号
が電力制御器７に出力され、この電力制御器７によって
電源８の出力を制御し、これによって検出部２の入口流
路内に設けられた主ヒータ９を制御して、被検流体温度
を所定値に制御しようとするものである。一方、流量制
御系は、流路１の入口に設けられた流量検出器１０によ
って検出された流量信号を、伝送器１１を介して演算器
１２に取り込み、ここにおいて演算処理が実行され、設
定値との差に応じた流量制御信号が流量制御器１３に出
力され、これに基づいて循環ポンプ３を制御し、被検流
体流量を所定値に制御しようとするものである。

上記したように、従来の温度制御系はフィードバック制
御とＰＩＤ制御との組み合わ′せたものであることから
、制御対象が目標値より変化した後、それに応答するよ
うに制御系が動作するため、必ず時間遅れが生じ、特に
被検流体の熱伝導率が小さく、シかも、早い応答時間を
必要とする制御系には適しないものであった。

さらに、温度検出器４が主ヒータ９の下流側に設置され
ているため、外乱が流体流路１の入口に発生し、温度検
出器４で検出され主ヒータ９が対応するまでに、流体の
輸送時間による時間遅れが生じ、特に熱伝導率の小さい
流体の場合には著るしく応答時間が遅れてしまうという
欠点があった。

したがって、従来の温度制御方式によれば、被検流体の
温度変動や流量変動が大きいと、検出部における被検流
体温度の制御性が悪くなり、検出精度が′男；いという
欠点を有していた。

〔発明の目的Ｊ 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消し５ｒ
ＩＡ伝導率の小さい被検流体に対しても、応答時間が短
く安定性のよい温度制御が行なえる温度制御系を備えた
水漏洩検出装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、検出部の上流側流路にヒータを多段に設け、
各ヒータの入口と出口側に各々設けた温度検出器と、各
ヒータの出口側流体温度を一定値とすべく当該ヒータの
発熱量を入口側検出温度と流量とに基づいて先行制御す
るフィードホワード制御手段と出口側検出温度と流量と
に基づいて帰還制御するフィードバック制御と、最上流
側のヒータの上流側に設けた流量検出器と、該流量検出
器から各ヒータに至る流体の輸送時間を演算して流量遅
れ信号を出力する演算手段と、前記ヒー夛の入口側に設
けられた温度検出器から当該ヒータに至る流体の輸送時
間を演算して温度遅れ信号を出力する演算手段と、前記
流量遅れ信号と前記温度遅れ信号とによシ前記先行制御
と帰還制御とを補正する補正手段と、を含んで構成され
た温度制御装置を設けることによシ、熱伝導率の小さい
被検流体に対して（、応答時間が短く安定性のよい温度
制御を行なおうとするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第２図に本発明の一実施例のブロック図を示す。

第２図において、サンプリング対象域よりサンプリング
された被検流体は、流体流路１全通してプリヒータ１４
、続いてメインヒータ９に導かれ次々と加熱、温度制御
された後、温度制御対象部としての検出部２に送られ、
循環ポンプ３により元の域に戻される。なおプリヒータ
１４はプリヒータ１４Ａ、１４Ｂに分割されている。

プリヒータ１４の入口側と出口側の流路には、それぞれ
温度検出器１５Ａ、１５Ｂが設けられ、さらにプリヒー
タｆ４の上流側に流量検出器１６が設けられている。温
度検出器１５Ｂからの信号は、温度伝送器１７Ｂを介し
てＰＤ演算器１８Ａで演算処理され加算器１９Ａに出力
されるようになっている。流量検出器１６からの信号け
流１；［信−１シ伝送器２０を介して、輸送遅れ時間演
算器２１　Ａ−Ｃ，／％し要Ｘ　演ｎｉ器２２　Ｃ、及
ヒ１’　Ｉ　Ｄ定数伏択器２３Ａ、２３Ｂに入ガされる
。

輸送遅れ時間演算器２１Ｃでは、ｂＩＬ朧検出器設置位
置からプリヒータまでの輸送遅れ時間が流体流量に基づ
いて算出し、遅れ時間を設定して遅れ要素演算器２２Ｃ
に出力する。遅れ要素演算器２２Ｃは、流量信号伝送器
２０からの信号を遅れ要素演算器２１Ｃからの遅れ時間
に基づき演算処理し、関数発生器２４Ｃに出力さる。関
数発生器２４Ｃは、入力信号に応じてゲイン設定を行い
、その出力を加算器１９Ａに出力する。温度検出器１５
Ａからの信号は、視度信号伝送器１７Ａを経て遅れ要素
演算器２２Ａ１　ブリヒータ選択器２５、ＰＩＤ定数選
択器２３Ａに出力される。遅れ要素演算器２２Ａは、輸
送遅れ時間演算器２１Ａで設定される温度検出器１６の
設置位置からプリヒータまでの輸送遅れ時間を、流体流
量に基づいて算出し、さらにその輸送遅れ時間によシ遅
れ時間を設定し遅れ要素演算器２２Ａに出力する。遅れ
要素演算器２２Ａは、温度信号伝送器１７Ａからの信号
を遅れ要素演算器２１Ａからの遅れ時＋Ｓ−に基づき演
算処理し、関数発生器２４Ａに出力する。関数発生器２
４Ａは、入力信号に応じてゲイン設定を行い、その信号
を加算器１９Ａに出力する。この加算器１９Ａの出力に
基づいて電力制御器２６Ａではプリヒータ１４Ａ、１４
Ｂの発熱量の制御を行なうようになっている。ここで、
ブリヒータ選択器２５ば、温度検出器１５で測定された
被検流体の温度に応じてプリヒータの発熱容量を最適化
するためのものである。またＰＩＤ定数選択器２３Ａは
、被検流体の温度、流量に応じてＰＤ演算器１８Ａの制
御定数（Ｐ値、Ｄ値）を最適値に設定するものである。

メインヒータ９の発熱量制御は、検出部２に設置される
温度検出器１５Ｃと、前記温度検出器１５Ｂからの信号
に基づいて行なわれるようになっている。即ち、温度検
出器１５Ｃからの信号は・温度伝送器１７Ｃを介してＰ
ＩＤ演算器１８Ｂで演算処理され、加算器１９Ｂに出力
される。温度検出器１５Ｂからの信号は、温度伝送器１
７Ｃを介して遅れ要素演算器２２Ｂに出力される。遅れ
要素演算器２２Ｂでは、輸送遅れ時間演算器２１Ｂによ
って演算された遅れ時間に基づき、温度信号が演算処理
され関数発生器２４Ｂに出力される。

なお輸送遅れ時間演算器２１Ｂでは、温度検出器１５Ｂ
の位置からメインヒータまでの輸送遅れ時間を流体流量
に基づいて算出し、さらにその輸送遅れ時間より遅れ時
間を設定し、遅れ要素演算器２２Ｂに出力する。関数発
生器２４Ｂでは、入力信号に応じてゲイン設定を行い、
出力を加算器１９Ｂに出力する。加算器１９Ｂは、入力
される関数発生器２４ＢとＰＩＤ演算器１８Ｂの加算信
号を、電力制御器２６Ｂに出力するようになっている。

電力制御器２６Ｂは入力される信号に基づいて、メイン
ヒータ９の印加電力を制御して発熱量を制御するよう例
なっている。なお、ＰＩＤ定数選択器２３Ｂは、被検流
体の流量に応じてＰＩＤ演算器１９Ｂの制御定数（Ｐ値
、工値、Ｄ値）１−最適値に設定するものである。

このように構成される実施例の温度制御動作について１
第３図に示す各部の温度変化を参照しながら説明する。

第３図において、横軸は流体の輸送距離Ｘを、縦軸は流
体の温度Ｔｔｌ−示しており、ＴＩはブリヒータ１４出
口側の目標温度、Ｔ２は検出部２内の目的温度、Ｔｏは
サンプリングされた被検流体の流入温度である。温度Ｔ
ｏでサンプリングされた被検流体はプリヒータ１４で温
度Ｔ１まで昇温され、続いて、メインヒータ９で温度Ｔ
２まで昇温され、一定温度に制御される。

例えば、Ｔｏがそれぞれ２００Ｃ，３００Ｃ。

４００ｔ：’の場合には電力制御器２６Ａにおいて、ブ
リヒータ選択器２５からの信号によシ、プリヒータ１４
Ａ、１４Ｂの最適な組合せが選択され、各々（Ｉ）、　
（旧、（■）のように昇温される。また、プリヒータ１
４Ａ、１４Ｂはフィードフォワード方式およびフィード
バック方式により、流量。

温度変化に対して最適な制御が行なわれているため、メ
インヒータ９の入口温度は安定に制御される。したがっ
てメインヒータ９の制御も容易とな９、検出部の温度を
一定に保つことができる。

次に、サンプリングされた被検流体の流入を温度Ｔｏが
、外乱によりＴ。ＩからＴａ２に変化した場合における
各部の流体温度の変化音、第４図（ａ）〜（ｅ）によっ
て説明する。

第４図（ａ）に示すように、時間１ｏにて、被検流体流
入温度ＴｏがＴｏｌからＴａ２に変化すると、その温度
変化は、流体輸送時間１．だけ遅れてプリヒータ１４に
到達する。このどき、フィードフォワード方式による制
御によりプリヒータ１４Ａ。

１４Ｂの電力Ｐｐが、第４図（ｂ）に示すように遅れ要
素時間ｔＡ後に増大されるため、第４図（Ｃ）に示すよ
うにプリヒータ１４の出口側流体の欧度変化鑑は、はと
んど吸収されている。さらに、温度変化発生から流体輸
送時間ｔ２後、検出部２に温度変化が到達することにな
るが、フィードフォワード制御によシ、第４図（ｄ）に
示すようにメインヒータ９、電力１１Ｍが遅れ要素時間
１．後増加制御され、検出部の温度Ｔ２は、第４図（ｅ
）に示すように一定に制御され−る。力お、ｔＡ、ｔｓ
はそ７’ＬぞれｔＡ：ｔ、、ｔｓ”ｔ＋　となる様に遅
れ要素演算器２３Ａ、２３Ｂで演算される。

上述したように、本実施例によれば、腹数個のプリヒー
タを設け、サンプリングされた被検流体の温度に応じて
、最適ヒータ容量になる様選択して制御していることか
ら温度の制御性が向上されるという効果がある。

また、プリヒータとメインヒータの制御にフィードバッ
ク方式とフィードフォワード方式を併用するとともに、
流体の配管内輸送遅れ時間を考慮した制御系としている
ことから制御性の向上に加えて制御精度が向上されると
いう効果がある。

さらに、サンプリング流体の流量、温度により、温度制
御系の制御定数を最適化させていることから、一層制御
性の向上および精度の向上を可能とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば熱伝導率の小さい
流体の温度制御に対して、安定した高精度の制御が可能
となる。

蒔に、カバーガス中水漏洩検出装置においては、水素セ
ンサーであるＮｉ拡散１ｉＱの温度依存性が大きいだめ
、水漏洩検出の精度向上のためにはＮｉ拡散膜部へ輸送
されるアルゴンガスの温度をＮｉ拡散膜部で５００±ｌ
Ｃに保持する必要がある。

このようにサンプリング流量変動、サンプリングガス温
度の変動等の外乱が考えられるような装置においては、
精度及び信頼性の向上のために本発明は極めて有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の水漏洩検出装置の構成図、第２図は本発
明の一実施例の構成図、第３図は第２図図示実施例の動
作を説明する線図、第４図（ａ）〜（ｅ）は第２図図示
実施例の制御系の外乱に対する各部分の温度変化を説明
する線図である。 １・・・流体流路、２・・・検出部、３・・・循環ポン
プ、４・・・温度検出器、５・・・温度信号伝送器、６
・・・ＰＩＤ演算器、７・・・電力制御器、８・・・電
源、９・・・メインヒータ、１４・・・プリヒータ、１
５Ａ−Ｃ，、、温度検出器、１６・・・流量検出器、１
８Ａ・・・ＰＯ演算器、１８Ｂ・・・ＰＩＤ演算器、１
９Ａ、Ｂ・・・カロ算器、２１Ａ−Ｃ・・・輸送遅れ時
間演算器、２２Ａ−Ｃ・・・遅れ要素演算器、２３Ａ、
Ｂ・・・ＰＩＤ定数選択器、２４Ａ−Ｃ・・・関数発生
器、２５・・・ブリヒータ選択器、２６Ａ、Ｂ・・・電
力制御器、２７Ａ、Ｂ・・・電源。 第１０ （７ｚ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続供試される被検流体を加熱するヒータが多段に
   設けられたヒータ部と、該ヒータ部から送出”される被
   検流体中の水分を検出する検出部と、該検出部の被検流
   体の温度を検出し該温度を一定値とすべく前記各ヒータ
   の発熱量を制御する温度制御装置とを備え；該温度制御
   装置は、前記ヒータ部の上流に設けられた流量検出器と
   、前記各ヒータの入口側と出口側とにそれぞれ位置させ
   て設けられた温度検出器と、各ヒー〉の出口側流体温度
   を一定値とすべく当該ヒータの発熱量を入口側検出温度
   と流量とに基づいて先行制御するフィードホワード制御
   手段と出口側検出温度と流量とに基づいて帰還制御する
   フィードバック制御手段と１前記流量検出器から前記各
   ヒータに至る流体の輸送時間を演算して流量遅れ信号を
   出力する演算手段と、前記各ヒータ入口側に設けられた
   温度検出器から当該ヒータに至る流体の輸送時間を演算
   して温度遅れ信号を出力する演算手段と、前記流量と温
   度との遅れ信号により前記先行制御と前記帰還制御とを
   補正する補正手段と、を含んで構成されたものであるこ
   とを特徴とする水漏洩検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記温
   度制御装置は、前記ヒータ部に流入される被検流体温度
   の高低に対応させて稼動する辷−タを選択するヒータ選
   択手段を含んで構成されたものであることを特徴とする
   水漏洩検出装置。