(57)【要約】【課題】メンテナンスが必要になる時期を予測することができるコリオリ流量計、時期予測システム、及び時期予測方法を提供する。【解決手段】コリオリ流量計は、駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を振動管に与えたときの振動管の振動の増減率を取得する増減率取得部と、増減率取得部により取得された増減率と駆動力とに基づいて、振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出部と、算出部により算出された第１パラメータを用いて、振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は流体の積算流量を予測する予測部と、を備える。【選択図】図１
2019135474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動部により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計において、
前記駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を前記振動管に与えたときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得部と、
前記増減率取得部により取得された前記増減率と前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記第１パラメータ又は該第１パラメータに対して所定の演算を行って得られる第２パラメータを用いて、前記振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する予測部と、
を備えるコリオリ流量計。
【請求項２】
前記予測部は、前記第１パラメータ若しくは前記第２パラメータの経時変化又は前記流体の積算流量に対する変化を示す近似直線又は近似曲線を求め、該近似直線又は近似曲線が、前記メンテナンスが必要になる状態として規定された閾値に達するまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する、請求項１記載のコリオリ流量計。
【請求項３】
前記予測部は、異なる時点で得られた少なくとも２つの前記第１パラメータ又は前記第２パラメータを用いて、前記近似直線又は近似曲線を求める、請求項２記載のコリオリ流量計。
【請求項４】
前記算出部が、前記振動管のばね定数及び減衰係数を互いに独立した前記第１パラメータとして算出する場合には、
前記予測部は、前記ばね定数に係る前記第１パラメータ若しくは前記第２パラメータの経時変化又は前記流体の積算流量に対する変化を示す第１近似直線又は第１近似曲線と、前記減衰係数に係る前記第１パラメータ若しくは前記第２パラメータの経時変化又は前記流体の積算流量に対する変化を示す第２近似直線又は第２近似曲線とを求め、前記第１近似直線又は第１近似曲線が、前記メンテナンスが必要になる状態として規定された前記ばね定数に係る第１閾値に達するまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量と、前記第２近似直線又は第２近似曲線が、前記メンテナンスが必要になる状態として規定された前記減衰係数に係る第２閾値に達するまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量と、を求める、
請求項２又は請求項３記載のコリオリ流量計。
【請求項５】
前記算出部により算出された前記第１パラメータに基づいて前記振動管の状態を診断する診断部を更に備える請求項１から請求項４の何れか一項に記載のコリオリ流量計。
【請求項６】
駆動部により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計と、該コリオリ流量計に接続された演算装置と、を備える時期予測システムであって、
前記コリオリ流量計は、前記駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を前記振動管に与えたときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得部と、
前記増減率取得部により取得された前記増減率と前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出部と、を備え、
前記演算装置は、前記コリオリ流量計の前記算出部により算出された前記第１パラメータ又は該第１パラメータに対して所定の演算を行って得られる第２パラメータを用いて、前記振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する予測部を備える、
時期予測システム。
【請求項７】
駆動部により駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計を用いた時期予測方法であって、
前記駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を前記振動管に与えたときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得ステップと、
前記増減率取得ステップにより取得された前記増減率と前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出ステップと、
前記算出ステップにより算出された前記第１パラメータ又は該第１パラメータに対して所定の演算を行って得られる第２パラメータを用いて、前記振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する予測ステップと、
を有する時期予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリオリ流量計、時期予測システム、及び時期予測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントで使用される流量計の一方式として、コリオリ流量計が知られている。コリオリ流量計は、流体が流れるＵ字管をコイルの励磁により振動させ、Ｕ字管の内部を通過する流体により生ずるコリオリ力をＵ字管のねじれを介して計測するものである。流体の流量に応じてコリオリ力が増大するため、Ｕ字管のねじれの幅や位相を介して流量を計測することが可能となる。
【０００３】
コリオリ流量計では、Ｕ字管のねじれを利用して流量を計測するため、Ｕ字管の腐食等が進行すると、流量計測に誤差が生ずることになる。また、Ｕ字管の内部への付着物によっても、流量計測に誤差が生ずることになる。また、Ｕ字管のメンテナンス上からも腐食や付着物の状況を把握することが望ましい。
【０００４】
以下の特許文献１には、Ｕ字管の腐食及び付着物の状況を独立して診断することが可能なコリオリ流量計が開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示されたコリオリ流量計は、発振帰還ゲインを一定にした駆動力をＵ字管に与えたときのＵ字管の振動の増減率を取得し、取得した増減率とＵ字管に与えた駆動力とに基づいて、Ｕ字管のばね定数及び減衰係数を互いに独立したパラメータとして算出し、算出したパラメータに基づいてＵ字管の腐食及び付着物の状況を独立して診断するようにしている。尚、Ｕ字管の腐食の状況は、算出したばね定数に基づいて診断し、Ｕ字管への付着物の状況は、算出した減衰係数に基づいて診断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９５２８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した特許文献１に開示されたコリオリ流量計は、Ｕ字管の腐食及び付着物の状況を独立して診断可能であるため、Ｕ字管の腐食の状況及び付着物の状況が悪化した場合に、その旨を示すアラームを個別に発報することができる。このようなアラームが発報されることで、作業者は、コリオリ流量計の状態が悪化した旨、悪化した原因、及びコリオリ流量計のメンテナンスの必要性を把握することができる。上記のアラームが発報された場合には、作業者によって、例えばＵ字管を含めたコリオリ流量計の交換作業が行われる。
【０００７】
しかしながら、コリオリ流量計の交換を行う場合において、コリオリ流量計の製造、調整、輸送等により、新規なコリオリ流量計がユーザに納入されるまでに長時間が必要になることがある。このため、上記のアラームの発報によって、作業者がコリオリ流量計の交換の必要性を把握できたとしても、メンテナンスが実施されるのは、アラームが発報されてから暫く時間が経過した後になることがあるという問題がある。
【０００８】
また、コリオリ流量計は、他の流量計と比較すると高価であるため、計画的な交換が求められる場合がある。このため、上記のアラームが発報されてから、交換等の対応を開始するのでは、コリオリ流量計が設置されている設備を稼働することができない期間が長くなったり、コリオリ流量計の交換が難しい状況になったりすることがあるという問題がある。
【０００９】
ここで、Ｕ字管の腐食及びＵ字管への付着は長時間に亘って徐々に進行する場合が多い。上記のアラームのみでは、Ｕ字管の腐食の状況及び付着物の状況が悪化した旨を知ることはできるが、Ｕ字管の腐食及びＵ字管への付着の進行具合を知ることはできない。仮に、Ｕ字管の腐食及びＵ字管への付着の進行具合を知ることができれば、ユーザが、メンテナンスが必要になる時期を前もって知ることができ、これによりメンテナンスのための準備をすることができるため、上述した問題は解消されると考えられる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンスが必要になる時期を予測することができるコリオリ流量計、時期予測システム、及び時期予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の一態様によるコリオリ流量計は、駆動部（１０）により駆動力を与えて振動させた振動管（２０）に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計において、前記駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を前記振動管に与えたときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得部（９１）と、前記増減率取得部により取得された前記増減率と前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出部（９２）と、前記算出部により算出された前記第１パラメータ又は該第１パラメータに対して所定の演算を行って得られる第２パラメータを用いて、前記振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する予測部（９３）と、を備える。
また、本発明の一態様によるコリオリ流量計は、前記予測部が、前記第１パラメータ若しくは前記第２パラメータの経時変化又は前記流体の積算流量に対する変化を示す近似直線（ＡＬ１）又は近似曲線を求め、該近似直線又は近似曲線が、前記メンテナンスが必要になる状態として規定された閾値（ＴＨ１、ＴＨ２）に達するまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する。
また、本発明の一態様によるコリオリ流量計は、前記予測部が、異なる時点で得られた少なくとも２つの前記第１パラメータ又は前記第２パラメータを用いて、前記近似直線又は近似曲線を求める。
また、本発明の一態様によるコリオリ流量計は、前記算出部が、前記振動管のばね定数及び減衰係数を互いに独立した前記第１パラメータとして算出する場合には、前記予測部は、前記ばね定数に係る前記第１パラメータ若しくは前記第２パラメータの経時変化又は前記流体の積算流量に対する変化を示す第１近似直線又は第１近似曲線と、前記減衰係数に係る前記第１パラメータ若しくは前記第２パラメータの経時変化又は前記流体の積算流量に対する変化を示す第２近似直線又は第２近似曲線とを求め、前記第１近似直線又は第１近似曲線が、前記メンテナンスが必要になる状態として規定された前記ばね定数に係る第１閾値（ＴＨ１）に達するまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量と、前記第２近似直線又は第２近似曲線が、前記メンテナンスが必要になる状態として規定された前記減衰係数に係る第２閾値（ＴＨ２）に達するまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量と、を求める。
また、本発明の一態様によるコリオリ流量計は、前記算出部により算出された前記第１パラメータに基づいて前記振動管の状態を診断する診断部（９４）を更に備える。
本発明の一態様による時期予測システムは、駆動部（１０）により駆動力を与えて振動させた振動管（２０）に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計（３１）と、該コリオリ流量計に接続された演算装置（３２）と、を備える時期予測システム（３０）であって、前記コリオリ流量計が、前記駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を前記振動管に与えたときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得部（９１）と、前記増減率取得部により取得された前記増減率と前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出部（９２）と、を備え、前記演算装置が、前記コリオリ流量計の前記算出部により算出された前記第１パラメータ又は該第１パラメータに対して所定の演算を行って得られる第２パラメータを用いて、前記振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する予測部（３２ａ）を備える。
本発明の一態様による時期予測方法は、駆動部（１０）により駆動力を与えて振動させた振動管（２０）に作用するコリオリ力に基づいて前記振動管を流れる流体の流量を計測するコリオリ流量計（３１）を用いた時期予測方法であって、前記駆動部により、発振帰還ゲインを一定にした駆動力を前記振動管に与えたときの前記振動管の振動の増減率を取得する増減率取得ステップ（Ｓ１）と、前記増減率取得ステップにより取得された前記増減率と前記駆動力とに基づいて、前記振動管のばね定数及び減衰係数の少なくとも一方を独立した第１パラメータとして算出する算出ステップ（Ｓ３）と、前記算出ステップにより算出された前記第１パラメータ又は該第１パラメータに対して所定の演算を行って得られる第２パラメータを用いて、前記振動管の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測する予測ステップ（Ｓ４）と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、メンテナンスが必要になる時期を予測することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態によるコリオリ流量計の要部構成を示すブロック図である。
【図２】コリオリセンサユニットの出力信号を示す図である。
【図３】予測診断動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】予測診断動作時におけるコリオリセンサユニット出力の経時変化を示す図である。
【図５】図３に示すフローチャートのステップＳ１５で行われる処理を説明するための図である。
【図６】算出ステップで行われる近似直線又は近似曲線を求める処理を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態による時期予測システムの要部構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるコリオリ流量計、時期予測システム、及び時期予測方法について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
〈コリオリ流量計の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態によるコリオリ流量計の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態のコリオリ流量計は、コリオリセンサユニット１、電流増幅器２、増幅器３、平滑回路４、制御増幅器５、電圧設定部６、スイッチ７、乗算器８、及び演算制御部９を備える。
【００１６】
コリオリセンサユニット１は、Ｕ字管２０（振動管）、加振器１０（駆動部）、及びセンサ１１ａ，１１ｂを備える。Ｕ字管２０は、ステンレス等の金属、樹脂、ゴム等の曲げることが可能な材料で形成されたＵ字形状をした配管である。このＵ字管２０の内部を、被計測対象である流体が流れる。加振器１０は、電流増幅器２から供給される駆動電流よってＵ字管２０を振動させる。
【００１７】
センサ１１ａ，１１ｂは、Ｕ字管２０の振動を検出するセンサである。これらセンサ１１ａ，１１ｂは、Ｕ字管２０の振動に応じた電圧を増幅器３に出力する。本実施形態のコリオリ流量計は、センサ１１ａ，１１ｂのうちの１つのみを用いて、Ｕ字管２０の状態（メンテナンスが必要となるまで悪化したか）を診断することができるとともに、コリオリ流量計のメンテナンスが必要になる時期を予測することができる。以下では、センサ１１ａのみを用いて、Ｕ字管２０の状態の診断、及びコリオリ流量計のメンテナンス時期の予測を行うものとする。尚、センサ１１ｂを用いてもセンサ１１ａを用いた場合と同様に予測及び診断を行うことができる。
【００１８】
電流増幅器２は、乗算器８の出力信号を増幅して、Ｕ字管２０を駆動するための駆動電流を生成する。電流増幅器２で生成された駆動電流は、コリオリセンサユニット１の加振器１０に出力される。増幅器３は、コリオリセンサユニット１の出力信号（センサ１１ａの出力信号）を増幅して出力する。尚、増幅器３の出力信号は、コリオリ力（Ｕ字管２０のねじれの振幅及び位相）を検出するための信号としても使用される。
【００１９】
平滑回路４は、増幅器３の出力信号を平滑化して、増幅器３の出力信号の振幅を示す信号を出力する。制御増幅器５は、平滑回路４の出力信号と予め設定された目標電圧Ｖｒｅｆとの差分を増幅する。電圧設定部６は、演算制御部９の制御の下で、電流増幅器２、コリオリセンサユニット１、増幅器３、及び乗算器８からなる回路ループに対して、一定のゲイン（固定ゲイン）を与えるための固定ゲイン設定電圧Ｅを出力する。尚、固定ゲイン設定電圧Ｅの値は、演算制御部９の制御によって変更可能である。このため、上記の回路ループに対して与えられる固定ゲインも、演算制御部９の制御によって変更可能である。
【００２０】
スイッチ７は、制御増幅器５の出力端が接続された第１入力端と、電圧設定部６の出力端が接続された第２入力端と、乗算器８の入力端に接続された１つの出力端とを備えており、演算制御部９の制御の下で、第１入力端及び第２入力端の何れか一方を出力端に接続する。つまり、スイッチ７は、制御増幅器５の出力信号ΔＶと、電圧設定部６から出力される固定ゲイン設定電圧Ｅとの何れか一方を選択して乗算器８に出力する。以下、スイッチ７で選択された信号を、「発振帰還電流ゲインＧ（発振帰還ゲイン）」と呼ぶ。乗算器８は、増幅器３の出力信号とスイッチ７で選択された信号とを乗算し、乗算した信号を電流増幅器２に出力する。
【００２１】
演算制御部９は、増減率取得部９１、算出部９２、予測部９３、診断部９４、及び制御部９５を備えており、Ｕ字管２０の状態の診断、及びコリオリ流量計のメンテナンス時期の予測に必要な演算及び制御を行う。尚、図１では図示を省略しているが、演算制御部９には、増幅器３の出力信号、平滑回路４の出力信号、及び制御増幅器５の出力信号が入力される。
【００２２】
増減率取得部９１は、加振器１０により、発振帰還電流ゲインを一定にした駆動力をＵ字管２０に与えたときのＵ字管２０の振動の増減率を取得する。算出部９２は、増減率取得部９１により取得された増減率とＵ字管２０に与えられた駆動力とに基づいて、Ｕ字管２０のばね定数及びダンピング係数（減衰係数）を、互いに独立したパラメータ（第１パラメータ）として算出する。尚、本実施形態では、ばね定数及びダンピング係数を互いに独立したパラメータとして算出する例について説明するが、ばね定数及びダンピング係数の何れか一方のみを独立したパラメータとして算出しても良い。
【００２３】
予測部９３は、算出部９２により算出されたパラメータを用いて、Ｕ字管２０の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は流体の積算流量を予測する。診断部９４は、算出部９２により算出されたパラメータに基づいてＵ字管２０の状態を診断する。制御部９５は、電圧設定部６及びスイッチ７の制御を行う。尚、演算制御部９で行われる演算及び制御の詳細については後述する。
【００２４】
〈コリオリ流量計の動作の概略〉
コリオリ流量計の動作は、Ｕ字管２０の内部を流れる流体の流量を計測する場合の動作（以下、通常動作という）と、Ｕ字管２０の状態の診断及びコリオリ流量計のメンテナンス時期の予測を行う動作（以下、予測診断動作という）とに大別される。以下、これらの動作の概略について順に説明する。
【００２５】
《通常動作》
通常動作時には、演算制御部９に設けられた制御部９５によってスイッチ７が制御され、制御増幅器５の出力信号ΔＶがスイッチ７によって選択されるようにされる。このようにされると、制御増幅器５の出力信号ΔＶは平滑回路４の出力信号（振幅）に応じて変化し、回路ループ（電流増幅器２、コリオリセンサユニット１、増幅器３、平滑回路４、制御増幅器５、スイッチ７、及び乗算器８からなる回路ループ）は、平滑回路４の出力信号を目標電圧Ｖｒｅｆに一致させるように作用する。このときの発振帰還電流ゲインＧのことを発振帰還電流ゲインＧ０と呼ぶ。この回路ループは定常状態では一定振幅で発振し、Ｕ字管２０は一定振幅で振動する状態となる。この状態でＵ字管２０のねじれを検出して、Ｕ字管２０の内部を流れる流体の流量を計測する。
【００２６】
図２は、コリオリセンサユニットの出力信号を示す図である。尚、図２（ａ）は、通常動作時の出力信号を示す図であり、図２（ｂ），（ｃ）は、予測診断動作の出力信号を示す図である。図２（ａ）に示す通り、通常動作時のコリオリセンサユニット１の出力信号は、Ｕ字管２０の振幅に応じて概略一定の振幅となる。
【００２７】
《予測診断動作》
予測診断動作時には、演算制御部９に設けられた制御部９５によってスイッチ７が制御され、電圧設定部６から出力される固定ゲイン設定電圧Ｅがスイッチ７によって選択されるようにされる。また、演算制御部９に設けられた制御部９５によって電圧設定部６が制御され、Ｕ字管２０の振動が減衰又は成長するように、固定ゲイン設定電圧Ｅが所定の固定値に設定される。
【００２８】
Ｕ字管２０の振動が減衰するように固定ゲイン設定電圧Ｅが設定された場合には、コリオリセンサユニット１の出力信号は、図２（ｂ）に示す通り、Ｕ字管２０の振動の減衰に伴って振幅が徐々に小さくなる変化を示す。これに対し、Ｕ字管２０の振動が成長するように固定ゲイン設定電圧Ｅが設定された場合には、コリオリセンサユニット１の出力信号は、図２（ｃ）に示す通り、Ｕ字管２０の振動の成長に伴って振幅が徐々に大きくなる変化を示す。
【００２９】
〈パラメータの算出原理〉
本実施形態のコリオリ流量計では、発振帰還電流ゲインＧをＧ１，Ｇ２に順次切り替えることにより、Ｕ字管２０の振動を成長、減衰させて振幅の成長率と減衰率とを求め、最終的にばね定数Ｋ及びダンピング（減衰）係数Ｄを互いに異なるパラメータ（第１パラメータ）として算出する。以下、ばね定数Ｋ、ダンピング係数Ｄ等を算出する原理について説明する。
【００３０】
まず、Ｕ字管２０の振動方程式は、（１）式で示される。
【数１】
2019135474.tif 000003
ここで、ｘ：Ｕ字管２０の振動の変位、Ｍ：Ｕ字管２０全体の質量、Ｄ：ダンピング係数、Ｋ：Ｕ字管２０のばね定数、Ｇ：発振帰還電流ゲイン、ω：角周波数である。
【００３１】
（１）式の右辺の「Ｇｄｘ／ｄｔ」は電流増幅器２からコリオリセンサユニット１に与えられる駆動電流に基づく作用力に相当し、「Ｇ」は制御増幅器５の出力信号ΔＶ及び固定ゲイン設定電圧Ｅにより規定される。
【００３２】
（１）式の両辺をＭで割ると、（２）式、Ｄ／Ｍ＝２ζω、ω＝ｓｑｒｔ（Ｋ／Ｍ）より（３）式、（４）式のように順次変形できて、（５）式を得る。
【数２】
2019135474.tif 000004
【数３】
2019135474.tif 000005
【数４】
2019135474.tif 000006
【数５】
2019135474.tif 000007
【００３３】
このように、Ｕ字管２０の振動の変位ｘは、減衰／成長する正弦波の波形となる。また、Ｕ字管２０の振動の変位ｘに比例するコリオリセンサユニット１の出力信号は、同様に減衰／成長する正弦波の波形となる。
【００３４】
発振帰還電流ゲインＧをＧ１（Ｇ１＞Ｇ０）としたときのコリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率をα１（＞１）、発振帰還電流ゲインＧをＧ２（Ｇ０＞Ｇ２）としたときのコリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率をα２（＜１）としたとき、
【数６】
2019135474.tif 000008
【数７】
2019135474.tif 000009
と置くと、（６）式及び（７）式より、
【数８】
2019135474.tif 000010
となる。尚、増減率＞１は振幅の成長を、増減率＜１は振幅の減衰をそれぞれ示す。
【００３５】
このような手順で、ばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを算出することができる。
【数９】
2019135474.tif 000011
【数１０】
2019135474.tif 000012
【００３６】
〈予測診断動作の詳細〉
図３は、予測診断動作の詳細を示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャートは、例えばユーザの予測診断の開始指示がなされた場合に開始される。図３に示す通り、予測診断動作のフローは、増減率取得ステップＳ１、スイッチ切り替えステップＳ２、算出ステップＳ３、予測ステップＳ４、及び診断ステップＳ５に大別される。
【００３７】
増減率取得ステップＳ１は、加振器１０により、発振帰還電流ゲインを一定にした駆動力をＵ字管２０に与えたときのＵ字管２０の振動の増減率を取得するステップである。スイッチ切り替えステップＳ２は、スイッチ７の切り替えを行うステップである。算出ステップＳ３は、増減率取得ステップＳ１により取得された増減率とＵ字管２０に与えられた駆動力とに基づいて、Ｕ字管２０のばね定数及び減衰係数を、互いに独立したパラメータ（第１パラメータ）として算出するステップである。
【００３８】
予測ステップＳ４は、算出ステップＳ３により算出されたパラメータを用いて、Ｕ字管２０の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は流体の積算流量を予測するステップである。尚、本実施形態では、予測ステップＳ４において、時間（Ｕ字管２０の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間）が予測される場合を例に挙げて説明する。診断ステップＳ５は、算出ステップＳ３により算出されたパラメータに基づいてＵ字管２０の状態を診断するステップである。以下、これら各ステップについて詳細に説明する。
【００３９】
増減率取得ステップＳ１は、ステップＳ１１〜Ｓ１９を有する。増減率取得ステップＳ１の処理は、演算制御部９の増減率取得部９１と制御部９５との協働によって行われる。尚、増減率取得ステップＳ１が開始された時点では、制御増幅器５の出力信号ΔＶがスイッチ７によって選択されており、前述した通常動作が行われているものとする。まず、ステップＳ１１では、通常動作時における角周波数ωを測定する処理が増減率取得部９１によって行われる。角周波数ωは増幅器３の出力信号（Ａｓｉｎ（ωｔ））等に基づいて測定することができる。次に、ステップＳ１２では、制御増幅器５の出力信号ΔＶを測定する処理が増減率取得部９１によって行われる。これにより、通常動作時における発振帰還電流ゲインＧを求めることができる。
【００４０】
次に、ステップＳ１３では、診断開始時刻ｔ０に到達したか否かを判断する処理が制御部９５によって行われる。診断開始時刻ｔ０に到達していないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」）の場合には、ステップＳ１１に戻る。これに対し、診断開始時刻ｔ０に到達したと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」）の場合には、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では、スイッチ７を制御増幅器５の出力信号ΔＶを選択する側から、電圧設定部６の出力値である固定ゲイン設定電圧Ｅを選択する側に切り替える処理が、制御部９５の制御の下で行われる。また、電圧設定部６の固定ゲイン設定電圧Ｅの値を、発振帰還電流ゲインＧがＧ１となる値に設定する処理が、制御部９５の制御の下で行われる。これにより、コリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率αがα１（＞１）に設定される。
【００４１】
図４は、予測診断動作時におけるコリオリセンサユニット出力の経時変化を示す図である。尚、図４（ａ）は、コリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率αの経時変化を示す図であり、図４（ｂ）は、コリオリセンサユニット出力を増幅器３で増幅して得られる信号の振幅の経時変化を示す図である。図４（ａ）に示す通り、増減率αは時刻ｔ０で１からα１（＞１）に切り替わる。また、図４（ｂ）に示す通り、時刻ｔ０までほぼ一定値を保っていた増幅器３の出力信号（Ａｓｉｎ（ωｔ））の振幅が、時刻ｔ０から増大し始める。
【００４２】
次に、ステップＳ１５では、時刻ｔ１になるまで、即ちＬ秒間、期間ｉ＝１〜Ｎ（ｉ，Ｎは整数）のそれぞれについて正弦波の振幅の増減率（成長率）を計算する処理が、増減率取得部９１によって行われる。次に、ステップＳ１６では、ステップＳ１５で算出された増減率の平均値を算出する処理が、増減率取得部９１によって行われる。
【００４３】
図５は、図３に示すフローチャートのステップＳ１５で行われる処理を説明するための図である。図５（ａ）に示す通り、ステップＳ１５では、Δｔずつの期間（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれについて
正弦波：Ａ×ｅｘｐ（−ζωｔ＋Ｇ１／２Ｍ）ｔ×ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
の２乗和Ｓｊの計算を行う処理が、増減率取得部９１によって行われる。
【００４４】
【数１１】
2019135474.tif 000013
【００４５】
仮に、コリオリセンサユニット出力のサンプリングレートが０．００１秒でΔｔの期間、即ちサンプリング数Ｎが１０００であれば、Ｓｊの積分時間は１秒となる。これをＬ回繰り返して実行すれば、全部でＬ秒となる。
隣接する振幅の増減率Ｒは、
【数１２】
2019135474.tif 000014
として算出される。これをｊが１からＬまで繰り返す。
【００４６】
ステップＳ１６では、Ｌ回算出された増減率Ｒの平均値ＲＡＶＥを算出する処理が、増減率取得部９１によって行われる。即ち、（１３）式から平均値ＲＡＶＥを算出する処理が行われる。
【数１３】
2019135474.tif 000015
【００４７】
これから、増減率α１（＞１）は時間当たりの平均値ＲＡＶＥ、
【数１４】
2019135474.tif 000016
として算出される。
【００４８】
次に、ステップＳ１７では、時刻ｔ１において、電圧設定部６の固定ゲイン設定電圧Ｅの値を、発振帰還電流ゲインＧがＧ２となる値に設定する処理が、制御部９５の制御の下で行われる。これにより、コリオリセンサユニット出力の２乗値の積分値の増減率αがα２（＜１）に設定される。これにより、図４（ａ）に示す通り、増減率αは時刻ｔ１でα１（＞１）からα２（＜１）に切り替わる。また、図４（ｂ）に示す通り、時刻ｔ１まで増大していた増幅器３の出力信号（Ａｓｉｎ（ωｔ））の振幅が、時刻ｔ１から減少し始める。
【００４９】
次に、ステップＳ１８では、時刻ｔ２になるまで、即ちＬ秒間、期間ｉ＝１〜Ｎのそれぞれについて正弦波の振幅の増減率（減衰率）を計算する処理が、増減率取得部９１によって行われる。次に、ステップＳ１９では、ステップＳ１８で算出された増減率の平均値を算出する処理が、増減率取得部９１によって行われる。
【００５０】
ステップＳ１８及びステップＳ１９では、それぞれステップＳ１６及びステップＳ１７と同様の処理が実行される。即ち、図５（ｂ）に示す通り、ステップＳ１８では、Δｔずつの期間（ｉ＝１〜Ｎ）のそれぞれについて
正弦波：Ａ×ｅｘｐ（−ζωｔ＋Ｇ２／２Ｍ）ｔ×ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
の２乗和Ｓｊの計算を行う処理が、増減率取得部９１によって行われる。以下、ステップＳ１５及びステップＳ１６と同様の演算が実行されることにより、増減率α２（＜１）は、
【数１５】
2019135474.tif 000017
として算出される。
【００５１】
以上により、増減率取得ステップＳ１が終了する。増減率取得ステップＳ１が終了すると、スイッチ切り替えステップＳ２が行われる。スイッチ切り替えステップＳ２では、時刻ｔ２（図４）において、スイッチ７を電圧設定部６の出力値である固定ゲイン設定電圧Ｅを選択する側から制御増幅器５の出力信号ΔＶを選択する側に切り替える処理が、制御部９５の制御の下で行われる。これにより通常動作に戻るため、増減率αがほぼ１となり、正弦波の振幅がほぼ一定値に維持されるようになる（図４）。
【００５２】
スイッチ切り替えステップＳ２が終了すると、算出ステップＳ３が行われる。算出ステップＳ３では、Ｕ字管２０の全体質量Ｍ、ばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを算出する処理が、算出部９２によって行われる。具体的に、（１４）式及び（１５）式よりζωを消去すると、以下のようにＵ字管２０の全体質量Ｍが計算される。
【数１６】
2019135474.tif 000018
【００５３】
全体質量Ｍは、Ｕ字管２０の腐食によって変化するが管内の流体密度にも依存する。このため全体質量Ｍは診断変数として使用できないが、式（９）、式（１０）に従って、流体密度や流体の速度に依存しないばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを計算することができる。
【００５４】
算出ステップＳ３が終了すると、予測ステップＳ４が行われる。予測ステップＳ４は、ステップＳ４１〜Ｓ４４を有する。予測ステップＳ４の処理は、演算制御部９の予測部９３によって行われる。まず、ステップＳ４１では、以前に算出されたばね定数Ｋと今回算出されたばね定数Ｋとから、ばね定数Ｋの時間変化を計算する処理が行われる。例えば、以前に算出されたばね定数Ｋと今回算出されたばね定数Ｋとから、ばね定数Ｋの経時変化を示す近似直線又は近似曲線を求める処理が行われる。
【００５５】
図６は、算出ステップで行われる近似直線又は近似曲線を求める処理を説明するための図である。尚、ここでは説明を簡単にするために、ばね定数Ｋの経時変化を示す近似直線を求める処理を例に挙げて説明する。処理が開始されると、まず算出部９２によって算出されたばね定数Ｋが時系列順に配列される。例えば、図６に示す通り、ばね定数Ｋ１１〜Ｋ１８が一定の時間間隔をもって時系列順に配列される。尚、図６に示すばね定数Ｋ１１〜Ｋ１８のうち、ばね定数Ｋ１１が最も先に算出されたばね定数であり、ばね定数Ｋ１８が今回算出されたばね定数である。
【００５６】
次に、時系列順に配列されたばね定数Ｋを用いて近似直線ＡＬ１を求める処理が行われる。ここで、近似直線ＡＬ１の求め方は、例えば最小二乗法等の任意の方法を用いることができる。近似直線ＡＬ１は、過去及び今回算出された全てのばね定数を用いて求めても良く、直近に得られた数個のばね定数を用いても良く、任意の予測診断回数後又は任意の期間が経過した後のばね定数を用いても良い。
【００５７】
図６（ａ）に示す例では、ばね定数Ｋ１５が他のばね定数Ｋ１１〜Ｋ１４，Ｋ１６〜Ｋ１８から大きく外れている。このばね定数Ｋ１５は、気泡等の影響で大きな誤差が生じたものである。近似直線ＡＬ１を求める場合には、このような誤差が大きなばね定数を使用しなくとも良い。例えば、前回算出されたばね定数との差が一定以上大きいもの（例えば、ばね定数Ｋ１５，Ｋ１６）を省いて近似直線ＡＬ１を求めても良い。
【００５８】
図６（ｂ）に示す例では、ばね定数Ｋ１１〜Ｋ１５とばね定数Ｋ１６〜Ｋ１８との間に不連続性が生じている。これは、ばね定数Ｋ１５が算出されてからばね定数Ｋ１６が算出されるまでの間にＵ字管２０の洗浄が行われて、Ｕ字管２０の状態が変化したためである。このような場合には、洗浄前のばね定数Ｋ１１〜Ｋ１５を用いると予測精度が低下する。このため、洗浄後のばね定数Ｋ１６〜Ｋ１８のみを用いて近似直線ＡＬ１を求めても良い。
【００５９】
図６（ｃ）に示す例では、最も先に算出されたばね定数Ｋ１１と、今回算出されたばね定数Ｋ１８との２つのばね定数のみを用いて近似直線ＡＬ１が求められている。つまり、近似直線ＡＬ１を求める際に、ばね定数Ｋ１２〜Ｋ１７は除外されている。２つのばね定数Ｋ１１，Ｋ１８のみを用いることで、近似直線の算出処理を簡素化することができ、これにより予測部９３（演算制御部９）の負荷を軽減することができる。
【００６０】
次に、ステップＳ４２では、ステップＳ４１で算出されたばね定数Ｋの時間変化から、予め規定された閾値ＴＨ１に達するまでに要する時間を算出する処理が行われる。ここで、上記閾値ＴＨ１は、メンテナンスが必要になる状態として規定されたばね定数Ｋに係る閾値である。具体的には、図６（ａ）〜（ｃ）に示す通り、ステップＳ４１で求めた近似直線ＡＬ１が閾値ＴＨ１に達する時刻ｔ１１を求め、現在の時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの時間ΔＴを算出する処理が行われる。
【００６１】
次いで、ステップＳ４３では、以前に算出されたダンピング係数Ｄと今回算出されたダンピング係数Ｄとから、ダンピング係数Ｄの時間変化を計算する処理が行われる。例えば、以前に算出されたダンピング係数Ｄと今回算出されたダンピング係数Ｄとから、ダンピング係数Ｄの経時変化を示す近似直線又は近似曲線を求める処理が行われる。ダンピング係数Ｄの経時変化を示す近似直線又は近似曲線は、図６を用いて説明したばね定数Ｋの経時変化を示す近似直線又は近似曲線の求め方と同様の方法で求められる。
【００６２】
続いて、ステップＳ４４では、ステップＳ４３で算出されたダンピング係数Ｄの時間変化から、予め規定された閾値ＴＨ２に達するまでに要する時間を算出する処理が行われる。ここで、上記閾値ＴＨ２は、メンテナンスが必要になる状態として規定されたダンピング係数Ｄに係る閾値である。具体的には、図６を用いて説明した処理（時間ΔＴを求める処理）と同様の処理が行われる。尚、例えば、付着物が多くなると、ダンピング係数Ｄは増加していくので、閾値ＴＨ２は、今回算出されたダンピング係数Ｄよりも大きな値に設定する。以上の処理が終了すると、ステップＳ４２，Ｓ４４で算出された時間（時間ΔＴ）が演算制御部９に設けられた不図示の表示器に個別に表示され、或いは、ステップＳ４２，Ｓ４４で算出された時間（時間ΔＴ）を示す信号が外部に個別に出力される。尚、ステップＳ４２，Ｓ４４で算出された時間（時間ΔＴ）を示す信号は、外部機器の要求に応じて出力するようにしてもよい。
【００６３】
以上により、予測ステップＳ４が終了する。予測ステップＳ４が終了すると、診断ステップＳ５が行われる。診断ステップＳ５は、ステップＳ５１〜Ｓ５４を有する。診断ステップＳ５の処理は、演算制御部９の診断部９４によって行われる。まず、ステップＳ５１では、算出ステップＳ３において、（９）式を用いて算出されたばね定数Ｋが、上記の閾値ＴＨ１よりも小さいか否かを判断する処理が行われる。定数Ｋが上記の閾値ＴＨ１よりも小さいと判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）にはステップＳ５２へ進み、定数Ｋが上記の閾値ＴＨ１以上であると判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）にはステップＳ５３へ進む。
【００６４】
ステップＳ５２では、Ｕ字管２０の腐食が進行している旨を示すアラームを発報する処理が行われる。ステップＳ５２の処理が終了すると、ステップＳ１１へ戻る。ステップＳ５３では、算出ステップＳ３において、（１０）式を用いて算出されたダンピング係数Ｄが上記の閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判断する処理が行われる。ダンピング係数Ｄが上記の閾値ＴＨ２よりも大きいと判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）にはステップＳ５４へ進み、ダンピング係数Ｄ上記の閾値ＴＨ２以下であると判断された場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）にはステップＳ１１へ戻る。ステップＳ５４では、Ｕ字管２０の内壁への付着物の付着が進行している旨を示すアラームを発報する処理が行われる。ステップＳ５４の処理が終了すると、ステップＳ１１へ戻る。尚、ステップＳ４は、ステップＳ５の後に実行するようにしてもよいし、ステップＳ３においてばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄが算出されていれば、任意のタイミングで実行するようにしてもよい。
【００６５】
このように、本実施形態のコリオリ流量計では、Ｕ字管２０の振動方程式（（１）式）を用いて、ばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを互いに独立したパラメータとして算出している。このため、Ｕ字管２０の腐食や付着物の状況を独立して診断することが可能になるとともに、コリオリ流量計のメンテナンス時期を、腐食や付着物の状況から個別に予測することができる。コリオリ流量計のメンテナンス時期を予測することができることで、ユーザは、メンテナンスが必要になる時期を前もって知ることができ、これによりメンテナンスのための準備をすることができる。
【００６６】
また、本実施形態のコリオリ流量計では、励磁電流を切らずに、適当な発振帰還電流ゲインを与えながら正弦波の振幅の増減率を取得するため、増減率を適切な値となるように制御することができる。このため、診断及び予測に必要なパラメータを精度良く求めることが可能となる。また、本実施形態のコリオリ流量計では、精度良く求められた上記パラメータを用いて、Ｕ字管２０の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間を予測している。このため、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間を、高い精度で予測することができる。
【００６７】
また、コリオリセンサユニット出力の２乗積分値の変化率を計算することにより、任意の時間帯の成分値の増加率又は減少率の平均値を容易に算出することができる。また、２つの発振帰還電流ゲインＧ１，Ｇ２を設定することにより、Ｑ値を求める必要がない。尚、ゲインをゼロとすることでＱ値を測定することも可能である。また、増加率及び減少率の差α１−α２を計算するので、気泡等の外乱の影響が抑制できる。また、増減率を任意に設定できるので、診断動作に要する時間も短縮化できる。例えば、Ｇ１，Ｇ２の変化幅を大きく設定すれば、短時間での診断が可能となる。
【００６８】
また、本実施形態のコリオリ流量計では、図４（ｂ）に示すように、発振帰還電流ゲインＧ１，Ｇ２を適切な値とすることにより、正弦波の振幅の増減率を取得する間、コリオリ流量計としての機能を発揮できる範囲にＵ字管２０の振幅範囲を抑制することができる。このため、診断動作時においても流量を並行して正確に計測することができ、オンライン診断が可能となる。また、通常動作に戻るのにほとんど時間を要しない。尚、上記実施形態では、振幅を増加から減少に転じるようにしているが、図４（ｃ）に示すように、例えば、発振帰還電流ゲインをＧ２からＧ１に順次切り替えることで、振幅を減少から増加に転じるようにしてもよい。この場合にも、コリオリ流量計としての機能を発揮できる範囲にＵ字管２０の振幅範囲を抑制することで、診断動作時においても流量を正確に計測することが可能となる。
【００６９】
更に、本実施形態のコリオリ流量計では、Ｌ回算出された増減率Ｒの平均値に基づいて増減率α１，α２を算出している。このため、外乱の影響等を受けることなく、正確に増減率を計算できるとともに、正確なばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを算出することが可能となる。例えば、Ｕ字管２０で気泡が発生した場合には、正弦波の実際の波形には気泡の発生状況に応じて相応の乱れが生ずる。しかし、増減率Ｒを多数回計算しこれらを平均化することで、気泡の混入に起因する正弦波の乱れの影響を効果的に排除することができる。
【００７０】
尚、上記実施形態では、α１＞１，α２＜１としているが、α１＝１となるようなＧ１を選択しても良く、α２＝１となるようなＧ２を選択しても良い。また、上記実施形態では、Ｕ字管２０の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間を予測する場合を例に挙げて説明したが、時間に代えて、コリオリ流量計の稼働時間を予測してもよく、流体の積算流量を予測しても良い。Ｕ字管２０の腐食及びＵ字管２０への付着は流体の流量に応じて進行する傾向がある。例えば、流量が多くなって積算流量が多くなるほど、腐食及び付着の進行が早まる傾向がある。このため、例えばＵ字管２０の内部を流れる流体の流量が大きく変動するような場合には、時間を予測するよりも、流体の積算流量を予測した方が、メンテナンスが必要になる時期を精度良く知ることができる。尚、積算流量は、体積流量の積算値及び質量流量の積算値の何れであっても良い。また、コリオリ流量計の定期点検を行う場合には、Ｕ字管２０から流体を抜いて、コリオリ流量計を停止させて行うため、定期点検中は腐食及び付着は進行せず、コリオリ流量計も稼働していない。従って、この場合には、コリオリ流量計の稼働時間を予測した方が、メンテナンスが必要になる時期を精度よく知ることができる。
【００７１】
また、上述した実施形態では、予測ステップＳ４において、算出ステップＳ３で求められたパラメータ（ばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄ：第１パラメータ）を用いて近似直線を求める例について説明した。しかしながら、算出ステップＳ３で求められたパラメータに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）を用いて近似直線等を求めるようにしても良い。例えば、あるばね定数Ｋを基準として正規化を行ったばね定数を用いて近似直線等を求めるようにしても良い。尚、正規化を行うのは、Ｕ字管２０の口径等によって、ばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄが異なるためである。ばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを正規化することで、予測部９３での予測演算が容易になる。
【００７２】
尚、図３に示すステップＳ４１，Ｓ４３で行われ得る処理を列挙すると、以下の通りである。
「ステップＳ４１」
・ばね定数Ｋ（第１パラメータ）の経時変化を示す近似直線（第１近似直線）を求める処理
・ばね定数Ｋ（第１パラメータ）の経時変化を示す近似曲線（第１近似曲線）を求める処理
・ばね定数Ｋ（第１パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似直線（第１近似直線）を求める処理
・ばね定数Ｋ（第１パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似曲線（第１近似曲線）を求める処理
・ばね定数Ｋに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の経時変化を示す近似直線（第１近似直線）を求める処理
・ばね定数Ｋに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の経時変化を示す近似曲線（第１近似曲線）を求める処理
・ばね定数Ｋに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似直線（第１近似直線）を求める処理
・ばね定数Ｋに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似曲線（第１近似曲線）を求める処理
【００７３】
「ステップＳ４３」
・減衰係数Ｄ（第１パラメータ）の経時変化を示す近似直線（第２近似直線）を求める処理
・減衰係数Ｄ（第１パラメータ）の経時変化を示す近似曲線（第２近似曲線）を求める処理
・減衰係数Ｄ（第１パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似直線（第２近似直線）を求める処理
・減衰係数Ｄ（第１パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似曲線（第２近似曲線）を求める処理
・減衰係数Ｄに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の経時変化を示す近似直線（第２近似直線）を求める処理
・減衰係数Ｄに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の経時変化を示す近似曲線（第２近似曲線）を求める処理
・減衰係数Ｄに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似直線（第２近似直線）を求める処理
・減衰係数Ｄに対して所定の演算を行って得られるパラメータ（第２パラメータ）の、流体の積算流量に対する変化を示す近似曲線（第２近似曲線）を求める処理
【００７４】
〈変形例〉
図７は、本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。本変形例では、減衰率をより簡易な計算で求めている。具体的には、図７に示す通り、適当な発振帰還電流ゲインを与えながら正弦波を減衰させることで、増減率（減衰率）を算出するようにしている。
【００７５】
発振帰還電流ゲインＧ３及び発振帰還電流ゲインＧ４を与えたときの正弦波の２乗は、それぞれ、
Ｙ３＝Ａ２ｅｘｐ（α３×ｔ）×ｓｉｎ２（ωｔ＋φ）
Ｙ４＝Ａ２ｅｘｐ（α４×ｔ）×ｓｉｎ２（ωｔ＋φ）
で与えられる。但し、α３は発振帰還電流ゲインＧ３における増減率、α４は発振帰還電流ゲインＧ４における増減率であり、α３＜１、α４＜１である。
【００７６】
この場合には、通常動作から発振帰還電流ゲインＧ３及びＧ４に切り替えた直後からＹ３、Ｙ４の値をそれぞれ時間について積分する。正弦波が充分に減衰する時点では、Ｙ３及びＹ４の積分値は、
−（Ａ２／２）／α３、及び
−（Ａ２／２）／α４
に収束するので、積分値の逆数から減衰率α３及びα４を求めることができる。
【００７７】
（５）式に示したように、
ｘ＝Ａｅｘｐ｛−ζω＋Ｇ／（２Ｍ）｝ｔ×ｓｉｎ（ωｔ）
であるから、発振帰還電流ゲインＧ３の場合には、
−２ζω＋Ｇ３／Ｍ＝α３
発振帰還電流ゲインＧ４の場合には、
−２ζω＋Ｇ４／Ｍ＝α４
である。これから、
Ｍ＝（Ｇ３−Ｇ４）／（α３−α４）
Ｋ＝Ｍω２
Ｄ＝Ｇ３−α３×Ｍ
が算出できる（（９）式、（１０）式参照）。振幅Ａは通常動作時のＡｓｉｎ（ωｔ）の実効値（図１における平滑回路４の出力）から求めることができる。
【００７８】
このように、本変形例では、減衰率をより簡易な計算で求めることができる。一方、減衰率を算出するに当たり、正弦波が充分に減衰する領域まで使用するため、図３を用いて説明した前述した第１実施形態の手順と比較すると、外乱の影響等を受け易いという欠点がある。
【００７９】
〔第２実施形態〕
〈時期予測システムの構成〉
図８は、本発明の第２実施形態による時期予測システムの要部構成を示すブロック図である。図８に示す通り、本実施形態の時期予測システム３０は、コリオリ流量計３１及び演算装置３２を備える。これらコリオリ流量計３１と演算装置３２とは、有線又は無線のネットワーク、通信線、伝送線等の通信路Ｃを介して接続されており、互いに各種データの送受信が可能である。
【００８０】
コリオリ流量計３１は、図１に示すコリオリ流量計とほぼ同様の構成であり、加振器１０により駆動力を与えて振動させたＵ字管２０に作用するコリオリ力に基づいてＵ字管２０を流れる流体の流量を計測するものである。ここで、本実施形態のコリオリ流量計３１は、図１に示す予測部９３が省略されていても良い。また、本実施形態のコリオリ流量計３１は、算出部９２で算出されたパラメータを、通信路Ｃを介して外部に出力可能に構成されている。
【００８１】
演算装置３２は、コリオリ流量計３１から出力されて、通信路Ｃを介して送信されてくるデータに対して所定の演算を行う装置である。演算装置３２は、図１に示す予測部９３に相当する予測部３２ａを備える。この予測部３２ａは、図６を用いて説明した処理と同様の処理を行う。この演算装置３２は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller：プログラマブルロジックコントローラ）、ＰＣ（Personal Computer）、ワークステーション等によって実現される。
【００８２】
〈時期予測システムの動作の概要〉
コリオリ流量計３１では、図３に示すフローチャートの予測ステップＳ４を除いた処理（増減率取得ステップＳ１、スイッチ切り替えステップＳ２、算出ステップＳ３、及び診断ステップＳ５）が繰り返し行われる。そして、算出ステップＳ３が終了する度に、算出ステップＳ３で算出されたパラメータ（Ｕ字管２０のばね定数Ｋ及び減衰係数Ｄ）が、コリオリ流量計３１から通信路Ｃを介して演算装置３２に送信される。
【００８３】
演算装置３２では、コリオリ流量計３１からパラメータが送信されてくる度に、図３に示すフローチャートの予測ステップＳ４の処理が予測部３２ａで行われる。尚、予測部３２ａが、図３に示すフローチャートの予測ステップＳ４の処理を行うタイミングは任意で良い。このため、コリオリ流量計３１からパラメータが送信されてくるタイミングとは、異なるタイミングで図３に示すフローチャートの予測ステップＳ４の処理を行うようにしても良い。
【００８４】
以上説明したように、本発明の一態様によるコリオリ流量計、時期予測システム、及び時期予測方法によれば、増減率取得部９１により取得された増減率とＵ字管２０の運動方程式とに基づいて、Ｕ字管２０のばね定数Ｋ及びダンピング係数Ｄを互いに独立したパラメータとして算出している。そして、算出されたパラメータを用いてＵ字管２０の状態が、メンテナンスが必要になる状態になるまでに要する時間、稼働時間、又は前記流体の積算流量を予測するようにしている。このように、本発明の一態様によれば、メンテナンスが必要になる時期を予測することができる。
【００８５】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、駆動力を与えて振動させた振動管に作用するコリオリ力に基づいて振動管を流れる内容物の流量を計測するコリオリ流量計に対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１０      加振器
２０      Ｕ字管
３０      時期予測システム
３１      コリオリ流量計
３２      演算装置
３２ａ    予測部
９１      増減率取得部
９２      算出部
９３      予測部
９４      診断部
ＡＬ１    近似直線
ＴＨ１    閾値
ＴＨ２    閾値
【図１】
2019135474.tif 000019
【図２】
2019135474.tif 000020
【図３】
2019135474.tif 000021
【図４】
2019135474.tif 000022
【図５】
2019135474.tif 000023
【図６】
2019135474.tif 000024
【図７】
2019135474.tif 000025
【図８】
2019135474.tif 000026