問題 12

次の各文章及び図の【1】～【16】の中に入れるべき最も適切な字句等をそれぞれの解答群から選び、その記号を答えよ。なお、【1】、【3】、【4】及び【7】～【9】は複数箇所あるが、それぞれ同じ記号が入る。(配点計50点) (1) 図1は、被加熱体を燃焼により加熱するための燃焼炉の制御システムについて示したものである。この燃焼炉では、燃料ガス流量を調整することにより、燃焼炉の温度を目標値に保つように制御されている。 1) 図1の例では、炉内温度調節計の出力が、燃料ガス流量調節計の目標値となっている。このような制御を【 1 】という。燃料ガス流量調節計は、燃料ガスの供給圧の変化などの燃料系に入る外乱の影響を、炉内温度に影響が出る前に処理し、炉内温度を安定化させる。このような手順における炉内温度調節計を【 2 】、燃料ガス流量調節計を【 3 】と呼ぶ。 2) 図1では、燃焼空気比を一定に保ち過剰空気量をできるだけ抑えるために、燃料ガス流量検出器の出力が空燃比設定器を介して燃焼用空気流量調節計の目標値となっている。この制御を【 4 】と呼ぶ。 3) 【 1 】や【 4 】などの制御における【 3 】のように、目標値が時々刻々変化し、それに測定値を追従させる制御を一般に【 5 】という。そのような制御のもう一つとして、「あらかじめ定められた変化をする目標値に追従させる制御」である【 6 】がある。

(2) 図2は流体の流量を制御する操作端の一つであるグローブタイプの調節弁の構造例を示したものであり、このような弁は流量調整用として一般に使用されている。 1) 図2に示す弁の操作力としては、一般に空気圧力が使用される。例えば、操作信号である空気圧力が【 7 】に加えられると、それにより【 8 】と【 9 】の隙間が狭くなり、流れる流量が小さくなる。反対に空気圧力が低くなると、隙間が広くなり流量は大きくなる。

2) 図2に示すような構造のグローブ弁は【 10 】弁と呼ばれるものであり、流体の圧力をバランスさせ、弁の空気圧力が小さくて済むような構造となっている。 一方、その他に【 11 】弁と呼ばれるものがあり、大きな空気圧力を必要とするが、完全閉止を要求される場合に使用される。

3) 弁の固有の特性を表す数値としてCv値がある。Cv値がわかれば、次式より弁を通過する液体流量を計算できる。 液体の体積流量[m³/h] = $\frac{1}{11.6} \times Cv \times $√(【 12 】/【 13 】)

4) 弁の開度と流量の関係の特性としては次の3種類がある。 ① 【 14 】特性：オンオフ的な特性。 ② 【 15 】特性：Cv値が弁開度に対して比例的に変わる特性。 ③ 【 16 】特性：弁開度変化量が一定ならば、$\frac{Cv値の変化量}{そのときのCv値}$が一定の特性。 弁以外の配管圧損が大きいプロセスでは、システム全体で実質的な②の特性が得られるのでよく使用される。