2012 計測及び制御

8問 • 2年前

問題一覧

図は、太陽熱温水器を用いて蓄熱槽に貯蔵した熱を、温水としてバスタブへ供給するシステムの試験装置を示している。太陽熱集熱器で集熱された熱は、熱媒の循環により蓄熱槽へ輸送される。その際、蓄熱槽内上部に挿入した温度計により測定される温水温度が設定値となるように、コントローラを介して熱媒循環用ポンプの動力が制御されている。蓄熱槽上部の温度計には白金温度抵抗体が用いられており、温度抵抗体の( 1 )と温度の関係を利用して測定がなされる。このタイプの温度計の、センサと受信器との結線方式には2線式、3線式及び4線式の3種類あり、( 2 )の( 1 )による誤差要因をできるだけ緩和する目的、及びコストの観点から、工業上は( 3 )線式がよく使用されている。

電気抵抗, 導線, 3

図は、太陽熱温水器を用いて蓄熱槽に貯蔵した熱を、温水としてバスタブへ供給するシステムの試験装置を示している。太陽熱集熱器で集熱された熱は、熱媒の循環により蓄熱槽へ輸送される。その際、蓄熱槽内上部に挿入した温度計により測定される温水温度が設定値となるように、コントローラを介して熱媒循環用ポンプの動力が制御されている。温度計には、直接対象に触れずに計測できるものもある。例えば、図の太陽熱集熱器には、太陽から電磁波の形で熱が供給されるが、これと同じ伝熱現象を利用して高温の鋼材などの温度を測定する計器は、( 1 )と呼ばれる。この温度計を使用する際には、その測定値を、あらかじめ熱電温度計などで測定した温度と対比することなどによって( 2 )の設定を行う必要がある。

放射温度計, 放射率

図は、太陽熱温水器を用いて蓄熱槽に貯蔵した熱を、温水としてバスタブへ供給するシステムの試験装置を示している。太陽熱集熱器で集熱された熱は、熱媒の循環により蓄熱槽へ輸送される。その際、蓄熱槽内上部に挿入した温度計により測定される温水温度が設定値となるように、コントローラを介して熱媒循環用ポンプの動力が制御されている。温水供給量の積算値の測定には、容積式流量計が用いられている。この流量計は、内部の流路中の計量室に設けた( 1 )などの回転子を利用して測定を行う。すなわち、回転子の1回の回転で計量室から排出される温水の体積が既知であるので、( 2 )を測定することににより、体積流量が求められる。この流量計は積算流量を精度良く測定するのに適しているが、( 3 )は測定上問題となる。

オーバルギア, 回転数, 固形物の混入

図は、太陽熱温水器を用いて蓄熱槽に貯蔵した熱を、温水としてバスタブへ供給するシステムの試験装置を示している。太陽熱集熱器で集熱された熱は、熱媒の循環により蓄熱槽へ輸送される。その際、蓄熱槽内上部に挿入した温度計により測定される温水温度が設定値となるように、コントローラを介して熱媒循環用ポンプの動力が制御されている。バスタブから温水が溢れないようにするために、バスタブに溜まっている温水面の高さhを測定するセンサ(図中のS)が設置されている。センサには差圧伝送器が用いられており、温水面が目的のレベルに達した場合には、センサの信号によりオンオフ弁が閉じる仕組みになっている。バスタブ底面と温水面との間の差圧は、温水の平均密度、温水面の高さh及び( 1 )の積となる。ここで、水面の圧力は大気圧であるため、センサの測定値は、バスタブの底面における圧力の( 2 )表示となる。

重力加速度, ゲージ圧

流量計は、[1. 熱貫流率 ]が既知の物質で作られた薄板の表面と裏面の間の温度差を測定することにより熱流束を知る計器である。熱流束の単位は通常[2. W/(m・K) ]で表される。わずかな温度差でも検出できるように、センサの両面には[3. 差動熱電対 ]が用いられる。

熱伝導率, W/m², ◯

差圧式流量計の測定では、オリフィスなどの[1. テーパ管 ]前後の差圧を測定して体積流量を求める。その際、体積流量の算定式に現れる係数のうち、流出係数は絞り直径比(絞り孔径/管径)とレイノルズ数の関数として、JIS Z 8762-2007に与えられている。ここで、レイノルズ数Reは、 Re=( [2. 流量 ])×(管径)×( [3. 密度 ] )÷(粘度) で定義され、流れの挙動を整理する上で重要な無次元数である。

絞り, 流速, ◯

①( 1 )制御二つ以上の量の間に、ある比例関係を持たせる制御 ②( 2 )制御あらかじめ定められた変化を目標値に追従させる制御 ③( 3 )制御目標値・外乱などの情報に基づいて、操作量を決定する制御 ④( 4 )制御あらかじめ定められた順序又は手続に従って、制御の各段階を逐次進めていく制御 ⑤( 5 )制御フィードバック制御系において、一つの制御装置の出力信号によって他の制御系の目標値を決定する制御

比率, プログラム, フィードフォワード, シーケンス, カスケード

調節計では、入力として( 1 )と測定値を受けて( 2 )を作り、制御演算部においてPID演算処理を行い、この結果の操作出力は、出力部を通して電気信号や圧力信号に変換され出力される。調節計の出力は、接続される操作部によって異なり、リレーや( 3 )を操作する場合にはリレー出力、ソリッドステートリレーを操作する場合には( 4 )出力、電動弁やコントロールモータを操作する場合には( 5 )出力あるいは電動弁駆動出力がそれぞれ用いられている。操作対象が電気エネルギーの場合の操作では、操作部にはリレー、ソリッドステートリレー、( 6 )が使用される。ソリッドステートリレーは( 7 )で作られたものであり、可動部や接点がない。そのため、リレーと異なり寿命が非常に長い。ただし、大きい電流を流すと発熱するので、大電流用には放熱器を取り付ける必要がある。 ( 6 )は、電流を制御できるシリコン半導体素子の総称である。これは、一本では交流の半サイクル分しか制御できないので、交流回路に使用するときは、2本の素子を逆並列に接続して使用する。また、大きい電流を流すとかなり発熱するので、空冷又は水冷を行う必要がある。

目標値, 偏差, 電磁弁, 電圧パルス, 4〜20mADC, サイリスタ, 半導体

機械保全実技(潤滑油)

まうそ · 14問 · 4年前

機械保全実技(潤滑油)