(57)【要約】【課題】より不都合を少なくすることが可能な新規な構成の流量計を得る。【解決手段】実施形態にかかる流量計は、収容部と、測定部と、流量算出部と、を備える。収容部は、通路を流れる流体によって磁界が生じる位置に設けられた磁性流体を収容する。測定部は、磁界による磁性流体の物性の変化に応じて変化するパラメータを測定する。流量算出部は、測定部の測定結果に基づいて流体の流量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通路を流れる流体によって磁界が生じる位置に設けられた磁性流体の収容部と、
前記磁界による前記磁性流体の物性の変化に応じて変化するパラメータを測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて前記流体の流量を算出する流量算出部と、
を備えた、流量計。
【請求項２】
前記収容部は、前記通路を構成する管の外周に位置された、請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
前記収容部は、前記通路内に位置された、請求項１に記載の流量計。
【請求項４】
前記測定部は、前記磁性流体の粘度の変化に応じて変化するパラメータを測定する、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の流量計。
【請求項５】
前記測定部は、前記磁性流体の電気伝導率の変化に応じて変化するパラメータを測定する、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の流量計。
【請求項６】
前記測定部は、前記磁性流体の誘電率の変化に応じて変化するパラメータを測定する、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の流量計。
【請求項７】
前記測定部は、前記磁性流体の音波強度の変化に応じて変化するパラメータを測定する、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の流量計。
【請求項８】
前記磁界が生じる領域の外周が超伝導部材で覆われた、請求項１〜７のうちいずれか一つに記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石や励磁コイル等を用いて流体の通路に発生した磁界に生じた起電力に基づいて流量を算出する電磁流量計が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４５８９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、磁界を発生する装備が不要になるなど、より不都合を少なくすることが可能な新規な構成の流量計を得ることができれば、好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態にかかる流量計は、収容部と、測定部と、流量算出部と、を備える。収容部は、通路を流れる流体によって磁界が生じる位置に設けられた磁性流体を収容する。測定部は、磁界による磁性流体の物性の変化に応じて変化するパラメータを測定する。流量算出部は、測定部の測定結果に基づいて流体の流量を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図２】図２は、第２実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図３】図３は、第３実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図４】図４は、第４実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図５】図５は、第５実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図６】図６は、第６実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図７】図７は、第７実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図８】図８は、第８実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【図９】図９は、第９実施形態にかかる流量計の概略構成の一例が示された模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の例示的な複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が省略される。
【０００８】
＜第１実施形態＞
図１に示される本実施形態では、一例として、流体Ｆの通路２０ａを構成する管２０に隣接して、磁性流体Ｆｍの収容部２１Ａ（容器、プール）が設けられている。収容部２１Ａは、管２０の外周に沿って延びている。管２０の壁部２０ｂおよび収容部２１Ａの壁部２１ａは、非導電性かつ非磁性の材料（一例としては合成樹脂材料）で構成されるのが好ましい。また、壁部２０ｂ，２１ａは、本実施形態にかかる測定に影響を与えない程度の低導電性かつ低磁性の材料で構成されてもよい。
【０００９】
管２０内を導電性を有した流体Ｆが流れると、その流体Ｆの流れに伴って、管２０の近傍（管２０の周囲および管２０内）に、磁界（磁束、磁場）が生じることがわかっている。一例としては、管２０の外周を周回する向きの磁界が発生する。また、その流量に応じて、磁界の強さが変化することがわかっている。一方、磁性流体Ｆｍに磁力が作用した場合（磁性流体Ｆｍが磁界中に置かれた場合）、磁力や磁界の強さに応じて、磁性流体Ｆｍの物性が変化することがわかっている。変化する物性の一つに、磁性流体Ｆｍの粘度がある。そこで、本実施形態にかかる流量計１Ａは、一例として、磁性流体Ｆｍ中に設けられた羽根３１（ファン）と、当該羽根３１を回動（回転）するモータ３０とを備えている。かかる構成では、羽根３１が回動（回転）しにくいほど、磁性流体Ｆｍの粘度が高い。よって、一例としては、モータ３０のトルク（抵抗トルク、負荷トルク）を測定することにより、磁性流体Ｆｍの粘度、ひいては流体Ｆの流量を測定することができる。
【００１０】
流量計１Ａは、モータ制御部２や、流量算出部３、表示制御部４、表示部５等を備える。モータ制御部２は、モータ３０の回動を制御する。また、モータ制御部２は、モータ３０に印加する電流値を取得（測定）し、当該電流値（測定結果）を流量算出部３に送る。電流値はモータ３０のトルクに応じて変化する。よって、本実施形態では、電流値がパラメータの一例であり、モータ制御部２が測定部の一例である。
【００１１】
流量算出部３は、モータ制御部２から受け取った電流値の測定結果に基づいて、流体Ｆの流量を算出する。電流値と流量との相関関係は、予め実験等によって取得されており、図示しない記憶部等に、例えば、データ（テーブル）や関数等として記憶されている。よって、流量算出部３は、当該相関関係に基づいて、電流値の測定結果に対応した流量を取得（算出）することができる。
【００１２】
表示制御部４は、流量算出部３で算出された流量を表示するよう、表示部５を制御する。表示部５（表示装置、表示パネル）は、一例としては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ，liquid crystal display）や、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ，organic electro-luminescent display）、電子ペーパー、電光表示器等である。
【００１３】
以上の本実施形態では、流量計１Ａは、モータ制御部２と、流量算出部３と、を備えた。モータ制御部２は、磁界による磁性流体Ｆｍの物性の変化に応じて変化するパラメータの一例として、モータ３０の電流値を測定する。また、流量算出部３は、モータ制御部２での測定結果としての電流値に基づいて、流体Ｆの流量を算出する。よって、本実施形態によれば、管２０内に磁界を発生する装置が不要であり、その分、一例としては、流量計１Ａの構成がより簡素化されやすい。また、一例としては、磁界を発生するのに要するエネルギが不要となる。また、本実施形態によれば、磁界を発生する装置を管２０の近傍に設置することが不要であり、その分、一例としては、流量計１Ａのレイアウトの自由度がより高まりやすい。
【００１４】
＜第２実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｂでも、一例として、図２に示されるように、流体Ｆの通路を構成する管２０に隣接して、磁性流体Ｆｍの収容部２１Ｂが設けられている。また、収容部２１Ｂは、管２０の外周に沿って延びている。ただし、本実施形態では、一例として、収容部２１Ｂは、磁性流体Ｆｍが流れる配管（管、パイプ、チューブ、ホース等）として構成されている。すなわち、本実施形態では、収容部２１Ｂ内で磁性流体Ｆｍを移送するポンプ３２と、当該ポンプ３２を動かすモータ３０とが設けられている。ポンプ３２から吐出された磁性流体Ｆｍは、管２０の外周に沿って配置された収容部２１Ｂ内（に形成された通路）を通り、タンク３３に流れる。ポンプ３２は、タンク３３の磁性流体Ｆｍを吸入し、吐出する。
【００１５】
本実施形態でも、収容部２１Ｂの少なくとも一部は、管２０の近傍（管２０の周囲）に位置されている。よって、流体Ｆの流量に応じて磁性流体Ｆｍの物性が変化する。本実施形態でも、変化する物性として、粘度が利用されている。ただし、本実施形態では、一例として、磁性流体Ｆｍの粘度が増大するほど、収容部２１Ｂを流れる磁性流体Ｆｍの通流抵抗が増大し、ひいては、モータ３０によるポンプ３２の駆動トルクが増大することが利用されている。また、本実施形態では、一例として、モータ３０にトルクメータ６が設けられている。トルクメータ６は、モータ３０によるポンプ３２のトルク（駆動トルク、負荷トルク）を測定する。トルクメータ６によるトルクの測定結果は、流量算出部３に送られる。本実施形態では、トルクメータ６が、測定部の一例であり、トルクメータ６で測定されたトルクが、パラメータの一例である。
【００１６】
流量算出部３は、トルクメータ６から受け取ったトルクの測定結果に基づいて、流体Ｆの流量を算出する。トルクと流量との相関関係は、予め実験等によって取得されており、図示しない記憶部等に、例えば、データ（テーブル）や関数等として記憶されている。よって、流量算出部３は、当該相関関係に基づいて、トルクの測定結果に対応した流量を取得（算出）することができる。本実施形態でも、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の作用ならびに結果（効果）が得られる。なお、本実施形態でも、上記第１実施形態と同様に、モータ制御部２の電流値をパラメータとし、流体Ｆの流量の算出に利用することができる。
【００１７】
＜第３実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｃでも、一例として、図３に示されるように、流体Ｆの通路を構成する管２０に隣接して、磁性流体Ｆｍの収容部２１Ｃが設けられている。収容部２１Ｃは、管２０の外周に沿って延びている。また、収容部２１Ｃは、管２０の外周の一周分に亘ってＣ字状に設けられている。本実施形態では、一例として、収容部２１Ｃの周方向（長手方向）の端部２１ｂ，２１ｂ同士は、互いに隣接しているものの、それぞれの内部（収容部２１Ｃ内の領域）同士は壁部２１ａによって区分されている。すなわち、磁性流体Ｆｍ中では、端部２１ｂ，２１ｂは、互いに離間して位置され、収容部２１Ｃの長手方向の両端部に位置されている。なお、本実施形態では、第２実施形態とは異なり、収容部２１Ｃ内で、磁性流体Ｆｍは、ポンプ等によっては移送されない（流されない）。
【００１８】
本実施形態でも、収容部２１Ｃの少なくとも一部は、管２０の近傍（管２０の周囲）に位置されている。よって、流体Ｆの流量に応じて磁性流体Ｆｍの物性が変化する。ただし、本実施形態では、一例として、流体Ｆの流量に応じて変化する磁性流体Ｆｍの物性としては、電気伝導率が利用されている。すなわち、収容部２１Ｃ内には、二つの電極７が設けられている。二つの電極７のうち一方は正極、他方は負極である。電極７は、それぞれ収容部２１Ｃの端部２１ｂに位置されている。電気伝導率測定部８は、二つの電極７間に電圧を印加するとともに、二つの電極７間の電流値を測定する。そして、電気伝導率測定部８によって測定された電流値または当該電流値に基づいて算出された電気伝導率（または抵抗値）は、流量算出部３に送られる。本実施形態では、電気伝導率測定部８が、測定部の一例であり、電気伝導率測定部８で測定された電流値または電気伝導率（もしくは抵抗値）が、パラメータの一例である。
【００１９】
流量算出部３は、電気伝導率測定部８から受け取った電流値または電気伝導率の測定結果に基づいて、流体Ｆの流量を算出する。電流値または電気伝導率と流量との相関関係は、予め実験等によって取得されており、図示しない記憶部等に、例えば、データ（テーブル）や関数等として記憶されている。よって、流量算出部３は、当該相関関係に基づいて、電流値または電気伝導率の測定結果に対応した流量を取得（算出）することができる。
【００２０】
さらに、本実施形態では、一例として、磁界が生じる領域の外周が、超伝導部材３４で覆われている。具体的には、超伝導部材３４は、管２０および収容部２１Ｃの外周側を覆っている。このような構成により、一例としては、磁界（磁束、磁場）が超伝導部材３４より外へ漏れるのが抑制され、電磁力による計測がより効率良く行われやすい。本実施形態でも、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の作用ならびに結果（効果）が得られる。
【００２１】
＜第４実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｄでも、一例として、図４に示されるように、流体Ｆの通路を構成する管２０に隣接して、上記第３実施形態と同様の磁性流体Ｆｍの収容部２１Ｃが設けられている。すなわち、本実施形態でも、収容部２１Ｃ内で、磁性流体Ｆｍは、ポンプ等によっては移送されない（流されない）。
【００２２】
本実施形態でも、収容部２１Ｃの少なくとも一部は、管２０の近傍（管２０の周囲）に位置されている。よって、流体Ｆの流量に応じて磁性流体Ｆｍの物性が変化する。ただし、本実施形態では、一例として、流体Ｆの流量に応じて変化する磁性流体Ｆｍの物性としては、誘電率が利用されている。すなわち、収容部２１Ｃ内には、二つのアンテナ９が設けられている。二つのアンテナ９のうち一方は送信アンテナ、他方が受信アンテナである。アンテナ９は、それぞれ収容部２１Ｃの端部２１ｂに位置されている。誘電率測定部１０は、一方のアンテナ９から電波を送信するとともに他方のアンテナ９で電波を受信する。そして、誘電率測定部１０は、二つのアンテナ９間での電波の送受信に要する時間や、位相差、誘電率等を測定する。そして、誘電率測定部１０によって測定された電波の送受信に要する時間や位相差は、流量算出部３に送られる。本実施形態では、誘電率測定部１０が、測定部の一例であり、誘電率測定部１０で測定された時間や、位相差、誘電率等が、パラメータの一例である。
【００２３】
流量算出部３は、誘電率測定部１０から受け取った時間や、位相差、誘電率等の測定結果に基づいて、流体Ｆの流量を算出する。時間や、位相差、誘電率等と流量との相関関係は、予め実験等によって取得されており、図示しない記憶部等に、例えば、データ（テーブル）や関数等として記憶されている。よって、流量算出部３は、当該相関関係に基づいて、時間や、位相差、誘電率等の測定結果に対応した流量を取得（算出）することができる。本実施形態でも、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の作用ならびに結果（効果）が得られる。
【００２４】
＜第５実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｅでも、一例として、図５に示されるように、流体Ｆの通路を構成する管２０に隣接して、上記第３実施形態と同様の磁性流体Ｆｍの収容部２１Ｃが設けられている。すなわち、本実施形態でも、収容部２１Ｃ内で、磁性流体Ｆｍは、ポンプ等によっては移送されない（流されない）。
【００２５】
本実施形態でも、収容部２１Ｃの少なくとも一部は、管２０の近傍（管２０の周囲）に位置されている。よって、流体Ｆの流量に応じて磁性流体Ｆｍの物性が変化する。ただし、本実施形態では、一例として、流体Ｆの流量に応じて変化する磁性流体Ｆｍの物性としては、音波強度が利用されている。すなわち、収容部２１Ｃ内には、二つの音波振動子１１が設けられている。二つの音波振動子１１のうち一方は送信用、他方が受信用である。音波強度測定部１２は、一方の音波振動子１１から音波を送信するとともに他方の音波振動子１１で音波を受信する。音波振動子１１は、それぞれ収容部２１Ｃの端部２１ｂに位置されている。そして、音波強度測定部１２は、二つの音波振動子１１間での音波の送受信に要する時間や、位相差、音波強度等を測定する。そして、音波強度測定部１２によって測定された音波の送受信に要する時間や位相差は、流量算出部３に送られる。本実施形態では、音波強度測定部１２が、測定部の一例であり、音波強度測定部１２で測定された時間や、位相差、音波強度等が、パラメータの一例である。
【００２６】
流量算出部３は、音波強度測定部１２から受け取った時間や、位相差、音波強度等の測定結果に基づいて、流体Ｆの流量を算出する。時間や、位相差、音波強度等と流量との相関関係は、予め実験等によって取得されており、図示しない記憶部等に、例えば、データ（テーブル）や関数等として記憶されている。よって、流量算出部３は、当該相関関係に基づいて、時間や、位相差、音波強度等の測定結果に対応した流量を取得（算出）することができる。本実施形態でも、上記実施形態と同様の構成に基づく同様の作用ならびに結果（効果）が得られる。
【００２７】
＜第６実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｆは、一例として、図６に示されるように、第１実施形態にかかる流量計１Ａと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、一例として、収容部２１Ｆが流体Ｆが流れる管２０内（通路内）に設けられている点が、上記第１実施形態とは相違している。管２０内の収容部２１Ｆでも、流体Ｆが流れることにより磁界（磁束、磁界）が生じ、流体Ｆの流量に応じてその強さが変化することがわかっている。よって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の結果（効果）が得られる。
【００２８】
＜第７実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｇは、一例として、図７に示されるように、第３実施形態にかかる流量計１Ｃと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、一例として、収容部２１Ｇが流体Ｆが流れる管２０内（通路内）に設けられている点が、上記第３実施形態とは相違している。管２０内の収容部２１Ｇでも、流体Ｆが流れることにより磁界（磁束、磁界）が生じ、流体Ｆの流量に応じてその強さが変化することがわかっている。よって、本実施形態によっても、上記第３実施形態と同様の結果（効果）が得られる。また、本実施形態でも、第３実施形態と同様に、磁界が生じる領域の外周が、超伝導部材３４で覆われている。具体的には、超伝導部材３４は、収容部２１Ｇおよび管２０の外周側を覆っている。よって、この点でも、本実施形態にかかる流量計１Ｇは、第３実施形態にかかる流量計１Ｃと同様の効果が得られる。
【００２９】
＜第８実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｈは、一例として、図８に示されるように、第４実施形態にかかる流量計１Ｄと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、一例として、収容部２１Ｈが流体Ｆが流れる管２０内（通路内）に設けられている点が、上記第４実施形態とは相違している。管２０内の収容部２１Ｈでも、流体Ｆが流れることにより磁界（磁束、磁界）が生じ、流体Ｆの流量に応じてその強さが変化することがわかっている。よって、本実施形態によっても、上記第４実施形態と同様の結果（効果）が得られる。
【００３０】
＜第９実施形態＞
本実施形態にかかる流量計１Ｉは、一例として、図９に示されるように、第５実施形態にかかる流量計１Ｅと同様の構成を備えている。ただし、本実施形態では、一例として、収容部２１Ｈが流体Ｆが流れる管２０内（通路内）に設けられている点が、上記第５実施形態とは相違している。管２０内の収容部２１Ｈでも、流体Ｆが流れることにより磁界（磁束、磁界）が生じ、流体Ｆの流量に応じてその強さが変化することがわかっている。よって、本実施形態によっても、上記第５実施形態と同様の結果（効果）が得られる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、各実施形態に含まれる構造や形状は、他の実施形態に含まれる構造や形状と入れ替えて実施することが可能である。また、構造や形状のスペック（構造や、種類、方向、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。例えば、収容部が流体の管（通路）から離れた部分を有し、電極や、アンテナ、音波振動子等が、収容部の管から離れた部分に位置されることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１Ａ〜１Ｉ…流量計、２…モータ制御部（測定部）、３…流量算出部、８…電気伝導率測定部（測定部）、１０…誘電率測定部（測定部）、１２…音波強度測定部（測定部）、２０ａ…通路、２１Ａ〜２１Ｃ，２１Ｆ〜２１Ｈ…収容部、３４…超伝導部材、Ｆ…流体、Ｆｍ…磁性流体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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