(57)【要約】【課題】下流側の器具を利用開始とともに制御弁を開成し、利用していない時は制御弁を閉成して利便性と安全性を向上させる。【解決手段】下流側の器具１７での流体の利用状態を流体から検出する器具利用検出手段１８と、器具利用検出手段１８の信号に基づき流体の利用開始を検出すると流体制御手段１６を開成させるとともに流体の利用停止を検出すると流体制御手段１６を閉成させる開閉動作制御手段１９を備え、流体を使用していない時は常時閉成して安全性を向上し、流体の利用状態を流体から検出して簡素化と施工性の向上ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流動する流路と、流体の流動を制御する流体制御手段と、下流側の器具での流体の利用状態を流体から検出する器具利用検出手段と、前記器具利用検出手段の信号に基づき流体の利用開始を検出すると前記流体制御手段を開成させるとともに流体の利用停止を検出すると前記流体制御手段を閉成させる開閉動作制御手段を備えた流体制御装置。
【請求項２】
器具利用検出手段は流体制御手段の下流側に設け流体の流速を瞬時に計測する瞬時流速計測手段とした請求項１記載の流体制御装置。
【請求項３】
器具利用検出手段は流体制御手段の下流側に設け流体の流速を瞬時に計測する瞬時流速計測手段と流体の圧力を計測する圧力計測手段を備えた請求項１または２記載の流体制御装置。
【請求項４】
流体制御手段の下流側の流路に連通し流体を貯める流体タンクを設けた請求項１〜３のいずれか１項記載の流体制御装置。
【請求項５】
開閉動作制御手段は器具利用検出手段の信号を学習する学習判定部を備えた請求項１〜４のいずれか１項記載の流体制御装置。
【請求項６】
流体の流量を瞬時に計測する瞬時流量計測手段と、請求項１〜５のいずれか１項記載の流量計測装置。
【請求項７】
瞬時流量計測手段は、流路に設けた少なくとも一対の超音波振動子と、前記超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測する計測制御部と、前記計測制御部からの信号に基づいて流量を算出する演算部とを有する超音波式流量計測手段とした請求項６記載の流量計測装置。
【請求項８】
超音波式流量計測手段は、器具利用検出手段を形成する瞬時流速計測手段として共用した請求項７記載の流量計測装置。
【請求項９】
開閉動作制御手段は、異常発生を知らせる異常信号を検知した時に、流体制御手段が閉成時は器具の利用開始に関わらず閉成を保持するとともに流体制御手段が開成時は流体制御手段を閉成する異常信号制御部を設けた請求項１〜８のいずれか１項記載の流体制御装置あるいは流量計測装置。
【請求項１０】
異常信号制御部に地震を検知する感震手段を接続した請求項９記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断機能を設けた流体制御装置および流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の遮断機能を設けた流量計測装置としては、特開平９−４３０１７号公報に示すものがある。以下、その構成について図面を参照して説明する。
【０００３】
図１１は従来の流量計測装置の垂直断面図である。１は流量測定部、２は第一の超音波振動子、３は第二の超音波振動子である。４は固定開口板、５は回動開口板、６は固定開口板４と回動開口板５で構成され、回動開口板５の回動開口部５ａを固定開口板４の固定開口部４ａに重ねて開弁し、回動開口板５の回動閉止部５ｂを固定開口板４の固定開口部４ａに重ねて閉弁する流量制御弁である。７は回動開口板５を固定開口板４に押圧するバネであり、８は回動開口板５を回転させるモータ（駆動部）である。９はモータ８に連結された軸であり、軸９は回動開口板５に固定されるとともに、その一端は固定開口板４の軸受部４ｂで回転可能に支持されている。モータ８は保持具１０に取り付けられており、保持具１０は支持部１１により管路１２に固定されている。１３はモータ８の制御部であり、１４は超音波振動子２、３に接続されこの超音波振動子２、３からの信号を基に流量を算出する流量演算部である。
【０００４】
このような構成において、一方の超音波振動子から発した超音波を他方の超音波振動子で検出するまでの時間を計測し、この時間から流体の速度を演算して流量を算出するとともに、異常検知時では、例えば地震による異常振動を検知するとモータ８の制御部１３が作動し、モータ８を駆動して回動開口板５を所定値回転させて回動開口板５の回動閉止部５ｂを固定開口板４の固定開口部４ａに重ねて流れを閉止するものである。
【特許文献１】特開平９−４３０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来例では、流量制御弁６は通常時は全開状態に有り、流体を使用していない時でも開成しているため流量制御弁６の下流側で流体が漏洩した場合の安全性に課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために、流体が流動する流路と、流体の流動を制御する流体制御手段と、下流側の器具での流体の利用状態を流体から検出する器具利用検出手段と、この器具利用検出手段の信号に基づいて流体の利用開始を検知すると流体制御手段を開成させるとともに流体の利用停止を検知すると流体制御手段を閉成させる開閉動作制御手段を備えたものである。
【０００７】
上記発明によれば、下流側に設けた器具での流体の利用開始あるいは利用停止をその流体から検出して流体制御手段を開成あるいは閉成させ、流体を使用していない時は常時閉成しているため安全性が向上でき、流体の利用状態を流体から検出するため器具との信号の送受信を不要として簡素化と施工性の向上ができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上の説明から明らかなように本発明の流量計測制御装置によれば、次の効果が得られる。
【０００９】
流体の利用状態を流体から検出する器具利用検出手段と、器具利用検出手段の信号に基づき流体の利用開始を検出すると流体制御手段を開成させるとともに流体の利用停止を検出すると流体制御手段を閉成させる開閉動作制御手段を備えているので、器具を使用していない時での安全性を向上できる。また流体の利用状態を流体から検出するため器具との利用開始および利用停止の信号の送受信が不要となり構成の簡素化と低コスト化ができる、さらに設置時における器具との信号線などの工事を不要として施工性が向上できる。
【００１０】
また、器具利用検出手段は流体制御手段の下流側に設け流体の流速を瞬時に計測する瞬時流速計測手段としているので、器具の利用開始を流体の流れの有無だけでなく瞬時計測により流れの時間変化で検出するため検出の精度を高めることができる、また器具の利用開始あるいは停止時に対する動作の信頼性を向上できる。
【００１１】
また、器具利用検出手段は流体制御手段の下流側に設け流体の流速を瞬時に計測する瞬時流速計測手段と流体の圧力を計測する圧力計測手段を備えているので、器具の利用開始を流体の流れと圧力変化の両方で判定するため検出精度を高めて信頼性をより一層向上でき、また構成の簡略化、低コスト化、流路の圧力損失の低減ができる。
【００１２】
また、流体制御手段の下流側の流路に連通し流体を貯める流体タンクを設けているので、器具利用開始の検出精度を一層高めることができ、また下流側の配管が短くて配管内容積が小さい場合でも器具の利用開始を検出できるため下流側の配管仕様に対する適用可能域を拡大でき施工性および利便性を向上できる。
【００１３】
また、開閉動作制御手段は器具利用検出手段の信号を学習する学習判定部を備えているので、確定された下流側の配管および器具の設置状況において、利用開始の検出精度を一層高めることができる。また器具の経時劣化などによる不具合を事前に検知でき、さらに、設置に対する自由度が拡大でき設置性が向上できるという効果がある。
【００１４】
また、流体の流量を瞬時に計測する瞬時流量計測手段と、請求項１〜５のいずれか１項記載の流体制御装置とを備えているので、器具利用開始を器具利用検出手段と瞬時流量計測手段の複数で判断できるため検出精度を一層高めることができる。
【００１５】
また、瞬時流量計測手段は、流路に設けた少なくとも一対の超音波振動子と、前記超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測する計測制御部と、前記計測制御部からの信号に基づいて流量を算出する演算部とを有する超音波式流量計測手段としているので、極短時間でかつ連続的に流速あるいは流量の計測により器具の利用開始を高精度で即座に判断して応答速度を高めた開成動作を実現でき、また利用を開始した器具の安定動作がなされて器具動作の信頼性を高めることができる。
【００１６】
また、超音波式流量計測手段は、器具利用検出手段を形成する瞬時流速計測手段として共用しているので、時間分解能を高めた計測により器具の利用状態を高精度で判定できる。また共用化により構成の簡素化とコンパクト化および低消費電力化ができる。
【００１７】
また、開閉動作制御手段は、異常発生を知らせる異常信号を検知した時に、流体制御手段が閉成時は器具の利用開始に関わらず閉成を保持するとともに流体制御手段が開成時は流体制御手段を閉成する異常信号制御部を設けているので、利便性を確保でき、また安全性を一層高めることができる。
【００１８】
また、異常信号制御部に地震を検知する感震手段を接続しているので、地震時の安全性を確保でき、さらに振動による流路内の流体の移動あるいは圧力変化を器具の利用開始と
誤認することを防止して信頼性を一層向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、流体が流動する流路と、流体の流動を制御する流体制御手段と、下流側の器具での流体の利用状態を流体から検出する器具利用検出手段と、前記器具利用検出手段の信号に基づき流体の利用開始を検出すると前記流体制御手段を開成させるとともに流体の利用停止を検出すると前記流体制御手段を閉成させる開閉動作制御手段を備えたものである。そして、流体を使用していない時は常時閉成しているため安全性が向上でき、また流体の利用状態を流体から検出するため器具との信号の送受信を不要として簡素化と施工性の向上ができる。
【００２０】
また、器具利用検出手段は流体制御手段の下流側に設け流体の流速を瞬時に計測する瞬時流速計測手段としたものである。そして、器具の利用開始を流体の流れの有無だけでなく瞬時計測により流れの時間変化で検出するため検出の精度を高めて動作の信頼性を向上できる。
【００２１】
また、器具利用検出手段は流体制御手段の下流側に設け流体の流速を瞬時に計測する瞬時流速計測手段と流体の圧力を計測する圧力計測手段を備えたものである。そして、器具の利用開始を流体の流れと圧力変化の両方で判定するため検出精度を高めて信頼性をより一層向上できる。
【００２２】
また、流体制御手段の下流側の流路に連通し流体を貯める流体タンクを設けたものである。そして、器具の利用開始とともに流体タンクから流体が流出するため、下流側の配管が短くて配管内容積が小さい場合でも器具の利用開始を検出でき、下流側の配管仕様に対する適用可能域を拡大でき施工性および利便性を向上できる。
【００２３】
また、開閉動作制御手段は器具利用検出手段の信号を学習する学習判定部を備えたものである。そして、確定された下流側の配管および器具の設置状況において、正常時の器具利用開始を事前に学習することにより利用開始の検出精度を一層高めることができ、器具の経時劣化などによる不具合を事前に検知できる。
【００２４】
また、流体の流量を瞬時に計測する瞬時流量計測手段と、請求項１〜５のいずれか１項記載の流体制御装置とを備えたものである。そして、器具利用開始を器具利用検出手段と瞬時流量計測手段の複数で判断できるため検出精度を一層高めることができる。
【００２５】
また、瞬時流量計測手段は、流路に設けた少なくとも一対の超音波振動子と、前記超音波振動子間の超音波の伝搬時間を計測する計測制御部と、前記計測制御部からの信号に基づいて流量を算出する演算部とを有する超音波式流量計測手段としたものである。そして、極短時間での流速あるいは流量の計測により器具の利用開始を高精度で即座に判断して応答速度を高めた開成動作を実現でき、利用を開始した器具の安定動作がなされて器具動作の信頼性を高めることができる。
【００２６】
また、超音波式流量計測手段は器具利用検出手段を形成する瞬時流速計測手段として共用したものである。そして、時間分解能を高めた計測により器具の利用状態を高精度で判定でき、共用化により構成の簡素化とコンパクト化および低消費電力化ができる。
【００２７】
また、開閉動作制御手段は、異常発生を知らせる異常信号を検知した時に、流体制御手段が閉成時は器具の利用開始に関わらず閉成を保持するとともに流体制御手段が開成時は流体制御手段を閉成する異常信号制御部を設けたものである。
【００２８】
そして、通常事は利用開始とともに開成し利用停止とともに閉成し、異常検知時は閉成するとともに器具を利用開始しても流体制御手段は開成しないため、利便性を確保でき、安全性を一層高めることができる。
【００２９】
また、異常信号制御部に地震を検知する感震手段を接続したものである。そして、地震時の安全性を確保できるとともに地震振動による流路内の流体の移動あるいは圧力変化を器具の利用開始と誤認することを防止して信頼性を一層向上できる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００３１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１を示す流量計測制御装置の構成図である。図１において、１５は流体が流動する流路であり、１６は流路１５に設け流体の流動を制御する流体制御手段である。１７は最も下流側に配置され流体を利用する器具である。１８は器具１７での流体の利用状態を流体から検出する器具利用検出手段であり、この器具利用検出手段１８は流体制御手段１６の下流側に設けられている。１９は流体制御手段１６および器具利用検出手段１７に電気的に接続される開閉動作制御手段であり、この開閉動作制御手段１９は器具利用検出手段１８の信号に基づき器具１７での流体の利用開始を検出すると流体制御手段１６を開成させ、器具利用検出手段１８の信号に基づき器具１７での流体の利用停止を検出すると流体制御手段１６を閉成させるものである。２０は流路１５、流体制御手段１６、器具利用検出手段１８および開閉動作制御手段１９を備えた流体制御装置である。２１は器具１７に設けた開閉弁であり、この開閉弁２１は器具１７の利用時に開成し器具１７の利用停止時には閉成する。２２は流体制御装置２０の上流側に配置され流体を供給する流体供給源である。なお、ここで器具利用検出手段１８は流体の圧力を計測するものであり、オリフィス２３の上流と下流との差圧を検出する差圧検出部２４と、オリフィス２３の下流側の圧力を検出する圧力検出部２５を有した圧力計測手段２６としている。
【００３２】
次に動作を説明する。まず、器具１７の利用開始とともに開閉弁２１が開成すると、閉成している流体制御手段１６より下流側に流体圧を保って滞留していた流体は利用を開始した器具２１側に流れるとともに流体圧が低下する。器具利用検出手段１８は圧力検出部２５での圧力の変化および差圧検出部２４での差圧の変化を検出するとともに信号として開閉動作制御手段１９に伝送する。開閉動作制御手段１９ではこの圧力変化の状況が器具１７の利用開始に当たるかを予め設定した変化パターンと比較して判定し、器具１７の利用開始であると判定すると流体制御手段１６を開成して、図中矢印で示すように流体を流体供給源２２から器具１７側に流動させる。しかし、この圧力変化の状況が器具１７の利用開始ではないと開閉動作制御手段１９で判断すると流体制御手段１６は開成されず、漏洩などによる誤動作を防止する。
【００３３】
次に、器具１７の利用を停止すると開閉弁２１が閉成して矢印で示した流体の流動が停止し、差圧検出部２４での差圧が所定値以下に低下すると、開閉動作制御手段１９は器具１７の利用停止と判定して流体制御手段１６を閉成する。
【００３４】
このように、下流側に設けた器具１７での流体の利用開始とともにその流体から利用開始を検出して流体制御手段１６を開成させ、さらに器具１７での流体の利用停止をその流体から検出して流体制御手段１６を閉成させるもので、器具１７で流体を使用していない時は流体制御手段１６を常時閉成している。また、流体の利用状態を流体の圧力変化と差圧変化の両方で検出するとともに、予め設定した変化パターンと比較することで、誤判断を防止した器具の利用開始の判定がなされる。
【００３５】
このため、器具を使用していない時での安全性を向上でき、流体の利用状態を流体から検出するため器具との利用開始および利用停止の信号の送受信が不要となり構成の簡素化と低コスト化ができ、設置時における器具との信号線などの工事を不要として施工性が向上できる。
【００３６】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２を示す流体制御装置の構成図である。図において、図１の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。２７は流体制御手段１６の下流側に設けた器具利用検出手段１８として流体の流速を瞬時に計測する熱式のフローセンサ２８を流路に臨ませた瞬時流速計測手段であり、瞬時流速計測手段２７の熱式のフローセンサ２８と開閉動作制御手段１９と電気的に接続されている。ここで、熱式のフローセンサ２８は器具の利用開始時の微少な流速変化を検出する必要が有り、微少流速域専用として高精度な検出を可能にしている。
【００３７】
次に動作を説明する。まず、器具１７の利用開始とともに開閉弁２１が開成すると、閉成している流体制御手段１６より下流側に流体圧を保って滞留していた流体は利用を開始した器具２１側に流れる。器具利用検出手段１８としての瞬時流速計測手段２７では、流速の発生とともに熱式のフローセンサ２８の温度変化により流れの流速変化を瞬時瞬時に検出し、これを信号として開閉動作制御手段１９に伝送する。開閉動作制御手段１９ではこの流速変化の状況が器具１７の利用開始に当たるかを予め設定した変化パターンと比較して判定し、器具１７の利用開始であると判定すると流体制御手段１６を開成する。しかし、この流速変化の状況が器具１７の利用開始ではないと開閉動作制御手段１９で判断すると流体制御手段１６は開成されず、漏洩などによる誤動作を防止する。
【００３８】
次に、器具１７の利用を停止すると開閉弁２１が閉成して矢印で示した流体の流動が停止し、熱式フローセンサ２８で流れの停止を検出すると、開閉動作制御手段１９は器具１７の利用停止と判定して流体制御手段１６を閉成する。
【００３９】
このように、微少流速域専用とした瞬時流速計測手段２７により流速検出の高精度化を図り、下流側に設けた器具１７での流体の利用開始とともにその流体の流速から利用開始を検出して流体制御手段１６を開成させ、さらに器具１７での流体の利用停止をその流体の流速から検出して流体制御手段１６を閉成させるもので、器具１７で流体を使用していない時は流体制御手段１６を常時閉成している。また、流体の利用状態を流体の流速変化で検出するとともに、予め設定した変化パターンと比較することで、誤判断を防止した器具の利用開始の判定がなされる。
【００４０】
このため、器具の利用開始を流体の流れの有無だけでなく瞬時計測により流れの時間変化で検出するため検出の精度を高めることができ、器具の利用開始あるいは停止時に対する動作の信頼性を向上できる。
【００４１】
なお、ここでは器具利用検出手段１８として瞬時に流速を計測する瞬時流速計測手段２７としているが、瞬時に流量を計測するものであっても同様である。
【００４２】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３を示す流体制御装置の構成図である。図において、図１、図２の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。２９は流体制御手段１６の下流側に設けた圧力計測手段２６と瞬時流速計測手段２７からなる器具利用検出手段である。圧力計測手段２６は流路１５の圧力を検出する圧力検出部２５を有している。また瞬時流速計測手段２７は流体の流速を瞬時に計測する熱式のフローセンサ２８を流路に臨ませている。ここで、開閉動作制御手段１９は圧
力計測手段２６および瞬時流速計測手段２７と電気的に接続されている。
【００４３】
次に動作を説明する。まず、器具１７の利用開始とともに開閉弁２１が開成すると、閉成している流体制御手段１６より下流側に流体圧を保って滞留していた流体は利用を開始した器具２１側に流れるとともに流体圧力が低下する。器具利用検出手段２９では、圧力計測手段２６においてこの流体圧力の低下の時間変化を検出し、瞬時流速計測手段２７において流速の発生とともに熱式のフローセンサ２８の温度変化により流れの流速変化を瞬時瞬時に検出する。この器具利用検出手段２９での流体圧力の時間変化および流れの流速変化を信号として開閉動作制御手段１９に伝送する。開閉動作制御手段１９ではこの圧力変化および流速変化の状況が器具１７の利用開始に当たるかを予め設定した変化パターンと比較して判定し、器具１７の利用開始であると判定すると流体制御手段１６を開成する。
【００４４】
しかし、この流速変化の状況が器具１７の利用開始ではないと開閉動作制御手段１９で判断すると流体制御手段１６は開成されず、漏洩などによる誤動作を防止する。
【００４５】
次に、器具１７の利用を停止すると開閉弁２１が閉成して矢印で示した流体の流動が停止し、熱式のフローセンサ２８で流れの停止を検出すると、開閉動作制御手段１９は器具１７の利用停止と判定して流体制御手段１６を閉成する。
【００４６】
このように、圧力計測手段２６と瞬時流速計測手段２７を併用して器具の利用開始および利用停止の判別精度を一層高めた開閉動作がなされる。また、流体の利用状態を流体の流速変化で検出するとともに、予め設定した変化パターンと比較することで、誤判断を防止した器具の利用開始の判定がなされる。さらに圧力と流速を併用することにより、圧力計測手段２６においては流速を検出するための差圧検出部を不要にして構成の簡略化がなされ、瞬時流速計測手段２７においては微少流速における検出精度の緩和による低コスト化あるいはフローセンサ部２８の流路断面積の拡大による流路の圧力損失の低減がなされる。
【００４７】
このため、器具の利用開始を流体の流れと圧力変化の両方で判定するため検出精度を高めて信頼性をより一層向上でき、構成の簡略化、低コスト化、流路の圧力損失の低減ができる。
【００４８】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４を示す流体制御装置の構成図である。図において、図１〜図３の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。３０は流体制御手段１６の下流側の流路１５に連通し流体を貯めるため内容積を拡大した流体タンクである。この流体タンク３０は、器具利用検出手段１８が流速を検出する方式の場合では器具利用検出手段１８の上流側の流路１５に連通させ、器具利用検出手段１８が流速と圧力を併用する場合では流速を検出する部分の上流側の流路１５に連通させている。
【００４９】
次に動作を説明する。まず、器具１７の利用開始とともに開閉弁２１が開成すると、閉成している流体制御手段１６より下流側の流路１５および器具１７との配管部３１に流体圧を保って滞留していた流体は利用を開始した器具２１側に流れるとともに、流体タンク３０内の流体が流路１５に流入する。器具利用検出手段１８では、流体タンク３０により増量された流体により、流体の圧力あるいは流速が変化していく時間が延長されて検出される。従って、時間変化の緩和と変化時間の延長により検出の分解能が向上され、検出精度を高めた判定動作がなされる。なお、器具１７の利用停止を検出する場合は前述の通りである。
【００５０】
このように、器具の利用開始とともに流体タンク３０から流体が流出するため、流体の圧力あるいは流速の変化する時間が延長され、時間分解能が向上して器具利用開始の検出が精度を高めてなされるとともに、下流側の配管長さが短く配管部３１の内容積が少ない場合でも器具の利用開始の検出が可能となり下流側の配管仕様に対して適用可能域の拡大がなされる。
【００５１】
このため、器具利用開始の検出精度を一層高めることができ、また下流側の配管が短くて配管内容積が小さい場合でも器具の利用開始を検出できるため下流側の配管仕様に対する適用可能域を拡大でき施工性および利便性を向上できる。
【００５２】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５を示す流量計測制御装置の構成図である。図において、図１〜図４の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。３２は、確定された下流側の配管および器具の種類あるいは設置状況において実際に器具を利用開始した時および利用停止した場合の流体の状態の変化をそれぞれ事前に学習して記憶する学習記憶部３３と、実利用時の流体の状態を検出するパターン検出部３４と、学習記憶部３３で記憶した信号とパターン検出部３４で認識した信号とを比較して判定する学習判定部３５とを備えた器具利用検出手段である。流体制御手段１６が閉成の状態で、パターン検出部３４で認識した信号と学習記憶部３３で記憶した信号が器具の利用開始時と一致すると学習判定部３５が判定した場合は器具の利用開始と判断して流体制御手段１６を開成し、一致しない場合は流体制御手段１６を閉成した状態を保持させる。また、流体制御手段１６が開成の状態で、パターン検出部３４で認識した信号と学習記憶部３３で記憶した信号が器具の利用停止時と一致すると学習判定部３５が判定した場合は器具を利用停止と判断して流体制御手段１６を閉成し、一致しない場合は流体制御手段１６を開成した状態を保持させる。
【００５３】
次に動作を説明する。器具１７を下流側に配管接続して確定した状態で、まず流体制御手段１６が閉成したままで実際に器具１７を利用開始した場合での流体の圧力あるいは流速の変化を器具利用検出手段１８で計測し、学習記憶部３３に記憶させる。次に流体制御手段１６が開成し器具１７を利用した状態で器具１７を利用停止した場合での流体の圧力あるいは流速の変化を器具利用検出手段１８で計測し、学習記憶部３３に記憶させる。その後、実使用状態においては事前に学習記憶部３３に記憶させた信号とパターン検出部３４で認識した信号とが一致するか否かを学習判定部３５で判定し、流体制御手段１６が閉成時に器具１７の利用開始時と一致する場合は流体制御手段１６を開成させ、流体制御手段１６が開成時に器具１７の利用停止時と一致する場合は流体制御手段１６を閉成させる。
【００５４】
このように、実設置状態における器具の利用開始および利用停止の状態をそれぞれ学習させることで判定精度を一層高めた検知動作がなされ、種々異なる設置状況に対して的確な判定が可能となり設置に対する自由度の拡大がなされる。また、器具の経年劣化などにより器具の特性が劣化した場合でも学習値と比較して不具合の事前の判定が可能となる。
【００５５】
このため、確定された下流側の配管および器具の設置状況において、利用開始の検出精度を一層高めることができ、器具の経時劣化などによる不具合を事前に検知できる。また、設置に対する自由度が拡大でき設置性が向上できる。
【００５６】
（実施例６）
図６は本発明の実施例６を示す流量計測装置の構成図である。図において、図１〜図５の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中
心に説明する。３６は流路１５を流れる流体の流量を瞬時に計測する瞬時流量計測手段であり、この瞬時流量計測手段３６は開閉動作制御手段１９に電気的に接続されている。流量計測装置３７は流体制御装置２０と瞬時流量計測手段３６を備えている。
【００５７】
次に動作を説明する。まず、器具１７の利用開始とともに、閉成している流体制御手段１６より下流側に流体圧を保って滞留していた流体は利用を開始した器具２１側に流れるとともに流体圧力が低下する。器具利用検出手段２９では、圧力計測手段２６においてこの流体圧力の低下の時間変化を検出し、瞬時流速計測手段２７において流速の発生とともに熱式のフローセンサ２８の温度変化により流れの流速変化を瞬時瞬時に検出する。この器具利用検出手段２９での流体圧力の時間変化および流れの流速変化を信号として開閉動作制御手段１９に伝送する。
【００５８】
さらに、瞬時流量計測手段３６でも器具１７の利用開始に伴う流体の流量変化を計測し開閉動作制御手段１９に伝送する。開閉動作制御手段１９では器具利用検出手段２９および瞬時流量計測手段３６での流体の変化状況が器具１７の利用開始に当たるかを予め設定した変化パターンと比較して判定し、器具１７の利用開始であると判定すると流体制御手段１６を開成する。しかし、この流体の変化状況が器具１７の利用開始ではないと開閉動作制御手段１９で判断すると流体制御手段１６は開成されず、漏洩などによる誤動作を防止する。瞬時流量計測手段３６では流路１５を流れる瞬時瞬時の流量を計測して異常な流れ方をしていないか監視するとともに流体の積算使用量を計測して使用料金の算出を行う。
【００５９】
次に、器具１７の利用を停止すると流体の流動が停止し、器具利用検出手段２９が流れの停止を検出すると開閉動作制御手段１９に信号を伝送する。さらに、瞬時流量計測手段３６でも器具１７の利用停止に伴う流体の流量変化を計測し開閉動作制御手段１９に伝送する。開閉動作制御手段１９は器具利用検出手段２９の信号と瞬時流量計測手段３６からの信号により器具１７の利用停止と判定して流体制御手段１６を閉成する。なお、流量を瞬時に計測する瞬時流量計測手段３６として前述の熱式のフローセンサの他に、流体の発振現象を利用したフルイディック式や超音波式などがある。
【００６０】
このように、器具の利用開始あるいは利用停止を器具利用検出手段２９と瞬時流量計測手段３６の両方からの信号で確度を高めた判定がなされる。
【００６１】
このため、器具利用開始を器具利用検出手段と瞬時流量計測手段の複数で判断できるため検出精度を一層高めることができる。
【００６２】
（実施例７）
図７は本発明の実施例７を示す瞬時流量計測手段の構成図である。図において、図１〜図６の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。３７および３８は流路１５に設けた計測部３９に互いに対向するように配置した超音波振動子であり、上流側の超音波振動子３７と下流側の超音波振動子３８は距離Ｌを隔てるとともに速度Ｖの被計測流体の流れに対して角度θ傾けて設置されている。４０は接続された超音波振動子３７、３８に対して超音波の送受信をさせる計測制御部であり、４１は計測制御部４０での信号を基に速度、音速などを計算する演算部である。このように、流量計測手段３６は瞬時計測ができる推測式流量計である超音波式流量計測手段４２としている。
【００６３】
次に動作を説明する。計測部３９を流体が流れている時に、計測制御部４０の作用により超音波振動子３７、３８間で計測部３９を横切るようにして超音波の送受が行われる。すなわち、上流側の超音波振動子３７から発せられた超音波が下流側の超音波振動子３８
で受信されるまでの経過時間Ｔ１を計時する。また一方、下流側の超音波振動子３８から発せられた超音波が上流側の超音波振動子３７で受信されるまでの経過時間Ｔ２を計時する。このようにして測定された経過時間Ｔ１およびＴ２を基に、以下の演算式により演算部４１で流量が算出される。
【００６４】
いま、流体の流れと超音波伝播路とのなす角度をθとし、流量測定部である超音波振動子３７、３８間の距離をＬ、被測定流体の音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式にて算出される。
【００６５】
Ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）
Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）
Ｔ１の逆数からＴ２の逆数を引き算する式より音速Ｃを消去して
Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２））
θおよびＬは既知なのでＴ１およびＴ２の値より流速Ｖが算出できる。いま、空気の流量を計ることを考え、角度θ＝４５度、距離Ｌ＝７０ｍｍ、音速Ｃ＝３４０ｍ／ｓ、流速Ｖ＝８ｍ／ｓを想定すると、Ｔ１＝２．０×１０−４秒、Ｔ２＝２．１×１０−４秒であり、特に極短時間での瞬時計測ができる。
【００６６】
ここで、計測部３９の横断面積ｓより、流量Ｑは
Ｖ＝ｋＶｓ
ここで、ｋは横断面積ｓにおける流速分布を考慮した換算係数である。
なお、演算部４１では経過時間Ｔ１の逆数とＴ２の逆数を足し算して得られる以下の式で音速Ｃを算出し、
Ｃ＝Ｌ（（１／Ｔ１）＋（１／Ｔ２））／２
こうして音速Ｃを求め、この算出された音速Ｃにより流体の種類を判別するとともに音速あるいは流体の種類に適した超音波流量計測手段４２としての計測条件を設定することでより一層の高精度計測ができる。この超音波流量計計測手段４２としての計測条件としては、超音波振動子の駆動周波数や駆動電圧などの駆動パワーあるいは経過時間Ｔ１、Ｔ２を何回計測して流速を算出するのかという繰返し回数などがある。なお、使用されると想定される流体をに予め登録しておくことで流体の種類を判別する精度を高めることができ、さらに温度により音速Ｃは変化するため流体の温度を検出する温度センサ（図示せず）を設けることで一層流体の種類を判別する精度を高めることができる。
【００６７】
この超音波流量計測手段４２により極短時間でかつ連続的に瞬時に流量を計測するとともに器具の利用開始の流体の流量変化を時間分解能を高めて計測して開閉動作制御手段１９に信号を伝送し、器具の利用開始の判定精度の向上がなされるとともに即座に判断して応答速度を高めた開成動作がなされ、器具に流体が即座に供給されるため器具が安定して動作を開始できる。
【００６８】
このため、極短時間でかつ連続的に流速あるいは流量の計測により器具の利用開始を高精度で即座に判断して応答速度を高めた開成動作を実現でき、利用を開始した器具の安定動作がなされて器具動作の信頼性を高めることができる。
【００６９】
（実施例８）
図８は本発明の実施例８を示す流量計測装置の構成図である。図において、図１〜図７の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。
【００７０】
図８では前述の圧力計測手段２６と瞬時流速計測手段２７とで器具利用検出手段２９を構成した場合での瞬時流速計測手段２７の替わりに超音波式流量計測手段４２を流量計測
と器具の利用検出に共用したもので、超音波式流量計測手段４２の演算部４１を開閉動作制御手段１９に電気的に接続している。
【００７１】
次に動作を説明する。前述のように器具の利用開始あるいは利用停止に伴う流れの変化を圧力計測手段２６と流速計測手段としての超音波式流量計測手段４２で検出して開閉動作制御手段１９に信号として伝送し、流体制御手段１６を開成あるいは閉成するように制御する。瞬時流速計測手段として超音波式流量計測手段４２を使うため、極短時間でかつ連続的に瞬時に流量を計測して器具の利用開始の流体の流量変化の時間分解能を高めた計測がなされ、器具の利用開始を高精度で判定できるとともに利用を開始した器具の種類の判別が可能となる。また、器具の利用検出の手段と器具での使用流量の計測手段を共用化して制御装置の簡素化やコンパクト化がなされるとともに、負荷の低減により消費電力の低入力化がなされ電池駆動による１０年間などの長寿命化が可能となる。
【００７２】
このため、時間分解能を高めた計測により器具の利用状態を高精度で判定でき、共用化により構成の簡素化とコンパクト化および低消費電力化ができる。
【００７３】
なお、器具利用検出手段として圧力と流速を併用する場合を示したが、圧力の検出を無くして、流速の検出手段として超音波式流量計測手段４２を共用しても良い。
【００７４】
（実施例９）
図９は本発明の実施例９を示す流量計測装置の構成図である。図において、図１〜図８の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。４３は異常発生を知らせる異常信号を検知した時に、流体制御手段１６が閉成時は器具の利用開始に関わらず閉成を保持するとともに流体制御手段１６が開成時は流体制御手段１６を閉成する異常信号制御部であり、４４は流体制御手段１６および異常信号制御部４３に電気的に接続され流体制御手段１６を開閉駆動する駆動部である。この異常信号制御部４３には器具利用検出手段２９および瞬時流量計測手段３６が接続されるとともに、外部に設けた異常検知手段４５が接続されている。この外部に接続する異常検知手段４５は、流体として都市ガスあるいはプロパンガスなどの家庭用のガスの場合では、ガス漏れ検知器や不完全燃焼により発生する一酸化炭素を検知するＣＯセンサなどがある。また、異常信号が入力される場合として瞬時流量計測手段３６が過大な大流量や器具の長時間使用など異常状態を検出した場合がある。
【００７５】
次に動作を説明する。外部に設けたＣＯセンサなどの異常検知手段４５が異常発生を開閉動作制御手段１９の異常信号制御部４３に知らせると、異常信号制御部４３は流体制御手段１６の動作状態を判定して、流体制御手段１６が閉成時は閉成を保持したままで器具の利用を開始したと判定されても開成させないものである。また、流体制御手段１６が開成時は即座に閉成させ流体の流動を停止させる。なお、異常検知状態を解除しない限り流体制御手段１６は閉成を保持されるもので、異常検知状態を手動などで解除することにより通常の制御状態に戻り利便性が確保される。
【００７６】
このように、通常時は利用開始とともに開成し利用停止とともに閉成し、異常検知時は閉成するとともに器具を利用開始しても流体制御手段は開成しないため、利便性を確保でき、安全性を一層高めることができる。
【００７７】
（実施例１０）
図１０は本発明の実施例１０を示す流量計測装置の構成図である。図において、図１〜図９の実施例と同一部材、同一機能は同一符号を付し詳細な説明は省略し、異なるところを中心に説明する。４６は地震を検知する感震手段であり、この感震手段４６は異常信号制御部４３に接続されている。
【００７８】
次に動作を説明する。感震手段４６で振動を検知し、この振動の状況が予め設定した所定値以上の大きさの地震と判定される時は異常信号制御部４３に知らせることにより、前述したように異常信号制御部４３は流体制御手段１６の閉成動作を実行し地震時の安全性を確保する。また、感震手段４６で検知した振動が所定値以上の大きさの地震と判定されない場合でも、異常信号制御部４３に大きな振動があったことを知らせる。地震ではないレベルの振動があったことを知らされた時に、器具利用検出手段２９あるいは瞬時流量計測手段３６から器具の利用開始に類似した信号が伝送された場合、この振動により流路１５内の流体が流動あるいは圧力変化を生じたことにより信号が伝送されたと判断できると、器具の利用開始ではないと判定して流体制御手段１６を閉成のままとして誤動作を防止する。
【００７９】
このように、地震時の安全性を確保できるとともに振動による流路内の流体の移動あるいは圧力変化を器具の利用開始と誤認することを防止して信頼性を一層向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例１の流体制御装置の構成図
【図２】本発明の実施例２の流体制御装置の構成図
【図３】本発明の実施例３の流体制御装置の構成図
【図４】本発明の実施例４の流体制御装置の構成図
【図５】本発明の実施例５の流体制御装置の構成図
【図６】本発明の実施例６の流量計測装置の構成図
【図７】発明の実施例７の流量計測装置の瞬時流量計測手段の構成図
【図８】本発明の実施例８の流量計測装置の構成図
【図９】本発明の実施例９の流量計測装置の構成図
【図１０】本発明の実施例１０の流量計測装置の構成図
【図１１】従来の流量計測装置の断面図
【符号の説明】
【００８１】
１５  流路
１６  流体制御手段
１７  器具
１８、２９  器具利用検出手段
１９、３２  開閉動作制御手段
２０  流体制御装置
２６  圧力計測手段
２７  瞬時流速計測手段
３０  流体タンク
３５  学習判定部
３６  瞬時流量計測手段
３７、３８  超音波振動子
４０  計測制御部
４１  演算部
４２  超音波式流量計測手段
４３  異常信号制御部
４６  感震手段
【図１】
2008020187.tif 000003
【図２】
2008020187.tif 000004
【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】
2008020187.tif 000011
【図１０】
2008020187.tif 000012
【図１１】
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