(57)【要約】【課題】計測手段をシンプルにすると共に、広範囲の流量を計測すること。【解決手段】弁体７と、弁体の駆動部９と、駆動部の制御部１１と、弁体に対向して配置された弁座８を備えると共に、弁体７もしくは弁座８に設けられた複数の流速計測部群２４と、弁体７と弁座８間の間隔を検出する距離検出部群３０と、流速計測部群からの信号と距離検出部群からの信号より弁体と弁座間の通過流量を算出する演算部３６とを備えている。これによって流量計測をコンパクトな構成で広範囲に行うことができる。【選択図】　図３
2004132775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体と、前記弁体の駆動部と、前記駆動部の制御部と、前記弁体に対向して配置された弁座と、前記弁体もしくは前記弁座に設けられた複数の流速計測部と、前記弁体と前記弁座間の間隔を計測する距離計測部と、前記流速計測部からの信号と前記距離計測部からの信号より前記弁体と前記弁座間の通過流量を算出する演算部とを備えた流量計。
【請求項２】
流速計測部が、弁体もしくは弁座に設けられたフローセンサ群よりなるとともに、前記フローセンサ群の計測動作を制御する流速計測制御部を備えた請求項１記載の流量計。
【請求項３】
流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された複数の処理部に対して同期して制御する請求項２記載の流量計。
【請求項４】
流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された複数の処理部に対してシーケンシャルに制御する請求項２記載の流量計。
【請求項５】
流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された１個の処理部に対して制御する請求項２記載の流量計。
【請求項６】
距離計測部が複数の距離検知部群よりなるとともに、前記距離検知部群の計測動作を制御する距離計測制御部を備えた請求項１記載の流量計。
【請求項７】
距離計測制御部が、複数の距離検知部群に連結された複数の処理部に対して同期して制御する請求項６記載の流量計。
【請求項８】
距離計測制御部が、複数の距離検知部群に連結された複数の処理部に対してシーケンシャルに制御する請求項６記載の流量計。
【請求項９】
距離計測制御部が、距離検知部群に連結された１個の処理部に対して制御する請求項６記載の流量計。
【請求項１０】
距離計測部に超音波振動子を用いた請求項１〜９のいずれか１項に記載の流量計。
【請求項１１】
距離計測部にレーザを用いた請求項１〜９のいずれか１項に記載の流量計。
【請求項１２】
距離計測に駆動部の移動距離を用いた請求項１〜９のいずれか１項に記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉弁の開閉動作と連携して、開口部を通過する流速値を測定し、流量を計測する流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動部分を利用した流量計として特許文献１に記載されている。以下、その構成について図１９により説明する。図１９において、１は流入口、２は流出口である。３ａは第１の開閉手段４、ａは第１の計測手段である。３ｂは第２の開閉手段、４ｂは第２の計測手段である。
【０００３】
この様な構成において、例えば流量が少ないときには第２の開閉手段３ｂを閉じ、第１の開閉手段３ａのみを開放し、第１の計測手段４ａで流量を計測する。流量が多いときには第１、第２の両開閉手段３ａ，３ｂを開放し、第１と第２の計測手段４ａ，４ｂで流量を計測する。全体の流量はこれらの流量の和で計算される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−３２０５４５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、流量に応じて別の流路を用いて計測する必要があるため、複数の開閉手段が必要とされていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１にかかる流量計は、弁体と、前記弁体の駆動部と、前記駆動部の制御部と、前記弁体に対向して配置された弁座とを有し、前記弁体もしくは前記弁座に設けられた複数の流速計測部と、前記弁体と前記弁座間の間隔を計測する距離計測部と、前記流速計測部からの信号と前記距離計測部からの信号より前記弁体と前記弁座間の通過流量を算出する演算部とを備えている。
【０００７】
本発明によれば、流速計測部の信号と距離計測部の信号とにより、ひとつの弁部のみで流量を計測することができる。また、流速計測にあたり、複数の領域の流速を計測する流速計測部を構成することにより、精度の良い計測を行うことが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる流量計は、弁体と前記弁体の駆動部および前記駆動部の制御部、前記弁体に対向して配置された弁座とを有し、前記弁体もしくは前記弁座に設けられた複数の流速計測部、および前記弁と前記弁座間の間隔を計測する距離計測部と、前記流速計測部からの信号と前記距離計測部からの信号より前記弁体と前記弁座間の通過流量を算出する演算部とを有する。そして、流速計測部の信号と距離計測部の信号とにより、ひとつの弁部のみで流量を計測することができる。また、流速計測にあたり、複数の領域の流速を計測する流速計測部を構成することにより、精度の良い計測を行うことが出来る。
【０００９】
本発明の請求項２にかかる流量計は、流速計測部が弁体もしくは弁座に設けられたフローセンサ群よりなるとともに、前記フローセンサ群の計測動作を制御する流速計測制御部とを有する。そして、複数の流速計測部を有するため、流入部の広い領域にわたり、測定精度を向上することができる。
【００１０】
本発明の請求項３にかかる流量計は、流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された複数の処理部に対して同期して制御する構成を有する。そして、複数の流速計測部の計測を同時に行なうため、測定精度を向上することができる。
【００１１】
本発明の請求項４にかかる流量計は、流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された複数の処理部に対してシーケンシャルに制御する構成を有する。そして、流速計測切換命令を用いる構成としたため、計測を行なうにあたり、発生するノイズが回路間で干渉するというような現象が生じにくい流量計を構成することができる。
【００１２】
本発明の請求項５にかかる流量計は、流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された１個の処理部に対して制御する構成を有する。そして、ひとつの計測処理部を計測制御部にて切換える構成としたため、シンプルな流量計を構成することができる。
【００１３】
本発明の請求項６にかかる流量計は、複数の距離計測部を有する。そして、流入部の広い領域にわたり、測定精度を向上することができる。
【００１４】
本発明の請求項７にかかる流量計は、距離計測制御部が、複数の距離検知部群に連結された複数の処理部に対して同期して制御する構成を有する。そして、複数の距離計測部の計測を同時に行なうため、測定精度を向上することができる。
【００１５】
本発明の請求項８にかかる流量計は、距離計測制御部が、複数の距離検知部群に連結された複数の処理部に対してシーケンシャルに制御する構成を有する。そして、距離計測切換命令を用いる構成としたため、計測を行なうにあたり、発生するノイズが回路間で干渉するというような現象が生じにくい流量計を構成することができる。
【００１６】
本発明の請求項９にかかる流量計は、距離計測制御部が、距離検知部群に連結された１個の処理部に対して制御する構成を有する。そして、ひとつの計測処理部を計測制御部にて切換える構成としたため、シンプルな流量計を構成することができる。
【００１７】
本発明の請求項１０にかかる流量計は、距離計測部に超音波振動子を有する。そして、距離計測部を超音波振動子で構成することにより、シンプルな構成とすることができる。
【００１８】
本発明の請求項１１にかかる流量計は、距離計測部にレーザを有する。そして、距離計測部をレーザで構成することにより、計測精度を向上することができる。
【００１９】
本発明の請求項１２にかかる流量計は、距離計測に駆動部の移動距離を用いた構成を有する。そして、距離計測を駆動部の移動距離を用いた構成とすることにより、距離計測用のセンサーを用いることなく流量計測を行うことができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１における流量計の外装を含む外観図、図２は流量計の外装を含む断面図、図３は流量計における計測系の構成を示す図、図４は図３のＡ１−Ａ２断面図、図５は同流量計の動作図、図６は流量計測動作のフローチャート、図７は流量計測範囲を示すグラフである。
【００２２】
図１において、５はケーシング、５ａは流入部、５ｂは流出部である。図２において、６ａは計測構成部、６ｂは駆動構成部である。図３において、７は外形が軸対称に形成された弁体、８は外形が軸対称に形成された弁座である。９は弁体７を駆動するための駆動部である。１０ａは駆動部９の駆動軸であり、１０ｂは弁体７に設けられたスリーブである。スリーブ１０ｂは、駆動軸１０ａの回転に際し、弁体７が上下方向にスライドするような構成となっている。１１は制御部であり、駆動部９に対して信号線１２を介して駆動信号が送られる。
【００２３】
１３は弁体７と弁座８の間隙にて円環状に形成された流れの入口部であり、１４は円形状の出口部である。１５は　弁体７に設けられた円環状の平坦部であり、１６は円環状の平坦部１５に続く円環状の傾斜部である。また、１７は弁座８に設けられた円環状の平坦部であり、１８は円環状の平坦部１７に続く円環状の傾斜部である。
【００２４】
２１ａは弁座８の傾斜部１８に設けられた窪み部であり、２２ａは窪み部２１ａに配置されたフローセンサである。２３ａは流速検出部である。フローセンサ２２ａ、および流速検出部２３ａにより流速計測部２４ａが形成されている。２１ｅは弁座８の傾斜部１８に設けられた窪み部であり、２２ｅは窪み部２１ｅに配置されたフローセンサである。２３ｅは流速検出部である。フローセンサ２１ｅ、および流速検出部２３ｅにより流速計測部２４ｅが形成されている。
【００２５】
図４は図３におけるＡ１−Ａ６断面を示したものである。この場合、フローセンサ２２ａ、２２ｂ、・・・、２２ｅ、・・・、２２ｈによりフローセンサ群２２が形成されている。また、図示していないが、流速検出部２３ａ、２３ｂ、・・・、２３ｅ、・・・、２３ｈにより構成される流速検出部群２３と、上記のフローセンサ群２２とにより、流速計測部２４ａ、２４ｂ、・・・、２４ｅ、・・・、２４ｈによりなる流速計測部群２４が形成されている。
【００２６】
２５ａは信号処理部であり、信号線２７ａを介してフローセンサ２２ａからの信号が入力される。２５ｅは信号処理部であり、信号線２７ｅを介してフローセンサ２２ｅからの信号が入力される。
【００２７】
一部しか図示されていないが、この場合、信号処理部２５ａ、２５ｂ、・・・、２５ｅ、・・・、２５ｈにより信号処理部群２５が構成されている。
【００２８】
２８は超音波振動子であり、弁体７の平坦部１５に配置された反射面２９と共に距離計測部３０を形成している。３１は処理部であり信号線３２を介して超音波振動子２８の信号が入力される。３３は流速計測制御部であり、信号線３４を介して、信号処理部群２５に接続されている。
【００２９】
３６は演算部であり、３７は流速計測制御部３３と演算部３６とを接続する信号線、３８は処理部３１と演算部３６とを接続する信号線である。また、３９は演算部３６と制御部１１とを接続する信号線である。
【００３０】
図６において、４０は開始命令、４１は距離計測命令、４２は流速計測命令、４３は流速算出命令、４４は流量算出命令である。４５は切換流量域の判断命令、４６は弁体移動命令、４７はインターバル設定命令である。流量算出命令における算出流量が切換流量域内であればＹＥＳの側に分岐され、切換流量域外であればＮｏの側に分岐される。
【００３１】
次に動作、作用について説明する。
【００３２】
図１において、流入部５ａより流入した流れは、流出部５ｂより流出する。内部構造は図２に示されており、流入部５ａより流入した流れは計測構成部６ａを通過して、流出部５ｂより流出する。図３には、計測構成部６ａについての詳細が示されており、入口部１３より流入した流れは流速検知部２３を通過して出口部１４より流出する。
【００３３】
弁体７と弁座８の間を流れる流体の流速計測は、フローセンサ群２２を利用した公知の方法で行われる。フローセンサ群２２に対する送受信指示は処理部群２５と間で行われる。フローセンサ群２２のそれぞれは処理部群２５のそれぞれと対応しているため、この間の信号処理は同期して行うことができる。
【００３４】
弁体７と弁座８の距離計測は、超音波振動子２８から発した超音波が弁体７の反射面２９にて反射して帰ってくるまでの時間計測により行われる。超音波振動子２８に対する送受信指示は処理部３１との間で信号線３２を介して行われる。処理部群２５にて得られた流速に関する処理結果は、信号線３４を経由し流速計測制御部３３を介して、また、処理部３１にて得られた距離に関する処理結果は信号線３８を介して、演算部３６に送られる。演算部３６ではこれらの信号を基に、下記の演算式に基づき流量を算出する。
【００３５】
ｎ
Ｑ＝ΣＱｉ　　（１）
ｉ＝１
ここで、Ｑは全流量、Ｑｉは図４に例示したように、全円環状領域に対して、流速計測部がそれぞれの領域に含まれる様に分割した場合の各分割領域における部分流量である。また、ｎはその分割数である。
【００３６】
全円環状領域がｎ等分されている場合、部分流量Ｑｉは下式により算出される。
【００３７】
Ｑｉ＝（２πｒ）ｘ（１／ｎ）ｘ（ｄｉ）ｘ（Ｖｉ）　　（２）
ここで、ｒは図３に示すように、流速検出部群２３中心部の弁体７の中心軸ｍからの距離、Ｖｉは分割領域ｉにおける流速、ｄｉは同領域における弁体７と弁座８間の距離である。
【００３８】
なお、この距離ｄｉは、同領域の距離計測部（この場合は３０）における距離ｄｉｉを用いて下記の式にて換算される。
【００３９】
ｄｉ＝（ｄｉｉ）ｃｏｓθ　　（３）
ここで、θは円環状の平坦部１５と円環状の傾斜部１６のなす角である。
【００４０】
次に図６により演算部３６の内容を説明する。いま、弁体７が所定位置のときに、流体が入口部１３より流入したとすると、演算部３６では図６のフローチャートに従って、プログラムが始動する。
【００４１】
図６において開始命令４０によりプログラムが開始する。距離計測命令４１に基づいて、弁体７と弁座８間の距離ｄｉｉが計測される。
【００４２】
この実施例の場合、分割数ｎは８であるが、距離計測は１ヶ所で代表しているため、ｄｉｉはｄ１１のみで、ｄ１１＝ｄ２２＝・・・＝ｄ８８となる。
【００４３】
次に流速計測命令４２により、計測が行なわれる。その後、流速算出命令４３に基づいて、流速検出部２３ａ、２３ｂ・・・２３ｈでの流速が同時に計測される。これらの流速をＶ１、Ｖ２・・・Ｖ８とする。この様にして求めた距離ｄｉｉと流速Ｖｉを用いて、式（１）〜（３）に基づき、流量算出命令４４により流量が算出される。
【００４４】
流量計測精度をより良くする場合には、最小二乗法等の近似手段を用いて、Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖ８の値から全周にわたる流速近似曲線を求め、この曲線より，あらためて各分割領域における流速Ｖｉを求める。
【００４５】
また、流量計測精度が比較的粗くても良い場合は下記の式にて平均流速Ｖａｖｅ，平均距離ｄａｖｅを求めて流量を算出すると良い。
【００４６】
Ｖａｖｅ＝（１／８）ｘ（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・＋Ｖ８）　　（４）
ｄａｖｅ＝（１／８）ｘ（ｄ１１＋ｄ２２＋・・・＋ｄ８８）（５）
また、距離計測命令４１の実施により、弁体７と弁座８間の距離が特定されるが、これにより現在設定されている弁体７の位置が図７における抵抗曲線（ａ）もしくは（ｂ）（設定が２種類の場合）のいずれであるかが判定される。いま、設定が（ａ）（ｄ＝ｄα）にされているとする。また、これらの抵抗曲線（ａ）における計測流領域をＱ＞ｑａ、抵抗曲線（ｂ）における計測流領域をＱ＜ｑｂとする。計測流量域判断命令４５では、この流量が、その抵抗曲線における計測流量域内かどうかが判定される。
【００４７】
いま、算出された流量が計測流量域内（この場合にはＱ＞ｑａ）であれば、計測流量域判断命令４５はＹｅｓの側に分岐され、インターバル設定命令４７により指定された経過時間の後、再度距離計測命令４１以下のフローを継続する。
【００４８】
算出された流量が計測流量域外（この場合にはＱ＜ｑａ）であれば、計測流量域判断命令４５はＮｏの側に分岐され、弁体移動命令４６により、予め設定された量だけ、弁体７を下方に移動する。
【００４９】
図５はこの様にして弁体７が図３の状態から移動し、弁体７と弁座８間の距離ｄが小さくなった（ｄ＝ｄβ＜ｄα）状態を示している。この場合、図７における抵抗曲線は（ｂ）の側に移行する。その後、図６に示したフローに基づき、上に示したのと同様の流量計測動作が実施される。このとき計測流量域かどうかはＱ＝ｑｂを基準にして判定され、Ｑ＞ｑｂのとき計測流量域外、Ｑ＜ｑｂのとき計測流量域内と判定される。
【００５０】
次に、流量計測範囲と計測精度について説明する。いま、弁体７と弁座８間の距離が比較的小さい値で一定（例えばｄ＝ｄβ）であるとする。流量計に対して圧力損失が例えばＰｍａｘにて規制されているとき、最大計測流量はＱ２である。しかしながら、弁体７と弁座８間の距離を変化（例えばｄ＝ｄα）することにより、最大計測流量はＱ１（Ｑ２＜Ｑ１）に拡大することができる。
【００５１】
また、弁体７と弁座８間の距離が比較的大きい値で一定（例えばｄ＝ｄα）であるとすると、流量が小さくなった場合に計測部の流速が小さいため、流速計測の精度が悪くなる。しかしながら、弁体７と弁座８間の距離を変化（例えばｄ＝ｄβ）することにより、計測部の流速を大きくして計測精度を向上させることができる。
【００５２】
以上説明した様に、本実施例によれば、弁体と前記弁体の駆動部および前記駆動部の制御部、前記弁体に対向して配置された弁座とを有し、前記弁体と前記弁座間に設けられた複数の流速計測部、および前記弁と前記弁座間の間隔を計測する距離計測部と、前記流速計測部からの信号と前記距離計測部からの信号より前記弁体と前記弁座間の通過流量を算出する演算部とを有する構成としたため、流速計測部の信号と距離計測部の信号とにより、ひとつの弁部のみで流量を計測することができる。また、流速計測にあたり、複数の領域の流速を計測する流速計測部を構成することにより、精度の良い計測を行うことが出来る。特に、流速計測部群と弁体、弁座とを一体構成とすることにより、コンパクトで流量範囲の広い流量計を構成することができる。
【００５３】
また、流速計測部群が弁座に設けられたフローセンサ群とよりなるとともに、前記フローセンサ群の計測動作を制御する流速計測制御部とを有する構成としたため、複数の流速計測部により、流入部の広い領域にわたり、測定精度を向上することができる。
【００５４】
また、流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された複数の処理部に対して同期して制御する構成を有し、複数の流速計測部の計測を同時に行なうため、測定精度を向上することができる。
【００５５】
（実施例２）
図８は本発明の実施例２における流量計演算部のフローチャートである。４８は流速計測切換え命令である。本実施例２において、上記以外の構成は実施例１と同様であるため、番号は実施例１と同じものを用い、説明は省略する。
【００５６】
次に動作、作用を説明する。図８において開始命令４０によりプログラムが開始する。距離計測命令４１に基づいて、弁体７と弁座８間の距離ｄｉが計測される。次に流速計測切換命令４８に基づいて、流速計測部群２４と処理部群２５のシーケンシャルな切替えが、流速計測制御部３３により行われ、弁体７と弁座８間の流速Ｖ１、Ｖ２・・・Ｖ８が順次計測される。これらの値を用いて、実施例１と同様に流速算出命令４３により、流速Ｖｉが求められ、その後、式（１）〜（３）に基づき、流量算出命令４４により流量が算出される。流量計測動作は実施例１で示したものと同様のプロセスにて実施される。
【００５７】
以上に示したように、流速計測切換命令により、流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された複数の処理部に対してシーケンシャルに制御する構成としたため、計測を行なうにあたり、発生するノイズが回路間で干渉するというような現象が生じにくい流量計を構成することができる。
【００５８】
（実施例３）
図９は本発明の実施例３における流量計の構成図である。４９は信号処理部であり、信号線２７ａ・・・２７ｅを介してフローセンサ群２２からの信号が入力される。この場合、フローセンサ群２２からの信号は、一個の信号処理部４９にて処理される。
【００５９】
５０は流速計測制御部であり、信号線５１を介して、信号処理部４９に接続されている。また、信号線５２を介して、演算部３６に接続されている。図１０は本発明の実施例３における流量計演算部のフローチャートである。５３は流速計測切換え命令である。
【００６０】
本実施例３において、上記以外の構成は実施例１と同様であるため、番号は実施例１と同じものを用い、説明は省略する。
【００６１】
次に動作、作用を説明する。図１０において開始命令４０によりプログラムが開始する。距離計測命令４１に基づいて、弁体７と弁座８間の距離ｄｉが計測される。次に流速計測切換命令５３により、流速計測制御部５０の指示により１個の信号処理部４９に信号が取り込まれるように流速計測部群２４の計測が切換えられる。その後、流速算出命令４３に基づいて、流速検出部２３での流速Ｖｉが計測される。これらの値を基にして、式（１）〜（３）に基づき、流量算出命令４４により流量が算出される。流量計測動作は実施例１で示したものと同様のプロセスにて実施される。
【００６２】
以上に示したように、流速計測制御部が、フローセンサ群に連結された１個の処理部に対して制御する構成を有し、ひとつの計測処理部を計測制御部にて切換える構成としたため、シンプルな流量計を構成することができる。
【００６３】
（実施例４）
図１１は本発明の実施例４における流量計の構成図である。５４ａは超音波振動子であり、弁体７の平坦部１５に配置された反射面５５ａと共に距離計測部５６ａが形成されている。５４ｅは超音波振動子であり、弁体７の平坦部１５に配置された反射面５５ｅと共に距離計測部５６ｅが形成されている。
【００６４】
図１２は図１１におけるＢ１−Ｂ６断面を示したものである。この場合、超音波振動子５４ａ、５４ｂ、・・・、５４ｅ、・・・、５４ｈにより超音波振動子群５４が構成されている。また、図示していないが、これと対向するように配置された、反射面５５ａ、５５ｂ、・・・、５５ｅ、・・・、５５ｈにより反射面群５５が形成されている。
【００６５】
５７ａは信号処理部であり、信号線５８ａを介して超音波振動子５４ａからの信号が入出力される。５７ｅは信号処理部であり、信号線５８ｅを介して超音波振動子５４ｅからの信号が入出力される。
【００６６】
一部しか図示されていないが、この場合、信号処理部５７ａ、５７ｂ、・・・、５７ｅ、・・・、５７ｈにより信号処理部群５７が構成されている。
【００６７】
５９は距離計測制御部であり、信号線６０を介して、信号処理部群５７に接続されている。６１は演算部であり、６２は距離計測制御部５９と演算部６１とを接続する信号線である。
【００６８】
図１３において、６３は開始命令、６４は距離計測命令、６５は距離算出命令、６６は流速計測命令、６７は流量算出命令である。６８は切換流量域の判断命令、６９は弁体移動命令、７０はインターバル設定命令である。流量算出命令における算出流量が切換流量域内であればＹＥＳの側に分岐され、切換流量域外であればＮｏの側に分岐される。
【００６９】
本実施例４において、上記以外の構成は実施例１と同様であるため、番号は実施例１と同じものを用い、説明は省略する。
【００７０】
次に動作、作用について説明する。いま、弁体７が所定位置のときに、流体が入口部１３より流入したとすると、演算部６１では図１３のフローチャートに従って、プログラムが始動する。
【００７１】
図１３において開始命令６３によりプログラムが開始する。距離計測命令６４に基づいて、弁体７と弁座８間の距離ｄ１１、ｄ２２・・・ｄ８８が計測されるが、このとき超音波振動子群５４のそれぞれは信号処理部群５７のそれぞれと対応しているため、この間の信号処理は同期して行うことができる。その後、距離算出命令６５に基づいて、距離計測部５６での距離ｄｉが算出される。次に流速計測命令６６により、計測が行なわれる。これらの値を基にして、式（１）〜（３）に基づき、流量算出命令６７により流量が算出される。
【００７２】
弁体７と弁座８の距離計測は、超音波振動子群５４から発した超音波が弁体７の反射面群５５にて反射して帰ってくるまでの時間計測により行われる。超音波振動子群５４に対する送受信指示は処理部群５７との間で信号線群５８を介して行われる。また、流量計測動作は実施例１で示したものと同様のプロセスにて実施される。
【００７３】
以上に示したように、複数の距離計測部群５６を用いる構成としたため、距離が均一でなくても精度の良い流量計を構成することができる。また、距離計測制御部が、複数の距離検知部群に連結された複数の処理部に対して同期して制御する構成を有し、複数の距離計測部の計測を同時に行なうため、測定精度を向上することができる。
【００７４】
（実施例５）
図１４は本発明の実施例５における流量計演算部のフローチャートである。７１は距離計測切換え命令である。本実施例５において、上記以外の構成は実施例４と同様であるため、番号は実施例４と同じものを用い、説明は省略する。
【００７５】
次に動作、作用を説明する。図１４において開始命令６３によりプログラムが開始する。距離計測切換え命令７１に基づいて、距離計測部群５６と信号処理部群５７のシーケンシャルな切替えが、距離計測制御部５９により行われ、弁体７と弁座８間の距離ｄ１１、ｄ２２・・・ｄ８８が順次計測される。これらの値を用いて、実施例４と同様に、距離算出命令６５により、距離検出部５６での距離ｄｉが求められる。
【００７６】
次に流速計測命令６６により、計測が行なわれる。これらの値を基にして、式（１）〜（３）に基づき、流量算出命令６７により流量が算出される。流量計測動作は実施例１で示したものと同様のプロセスにて実施される。
【００７７】
以上に示したように、距離計測制御部が、複数の距離検知部に連結された複数の処理部に対してシーケンシャルに制御する構成を有し、距離計測切換命令を用いる構成としたため、計測を行なうにあたり、発生するノイズが回路間で干渉するというような現象が生じにくい流量計を構成することができる。
【００７８】
（実施例６）
図１５は本発明の実施例６における流量計の構成図である。７２は信号処理部であり、信号線５８ａ・・・５８ｈを介して超音波振動子群５４からの信号が入力される。この場合、距離計測部群５６からの信号は、一個の信号処理部７２にて処理される。７３は距離計測制御部であり、信号線７４を介して、信号処理部７２に接続されている。
【００７９】
図１６は本発明の実施例６における流量計演算部のフローチャートである。
【００８０】
７６は距離計測切換え命令である。本実施例６において、上記以外の構成は実施例４と同様であるため、番号は実施例４と同じものを用い、説明は省略する。
【００８１】
次に動作、作用を説明する。図１６において開始命令６３によりプログラムが開始する。次に距離切替命令７８により、距離計測制御部７３の指示により１個の信号処理部７２に信号が取り込まれるように距離計測部群５６の計測が切換えられる。これにより、弁体７と弁座８間の距離ｄ１１、ｄ２２・・・ｄ８８が順次計測される。これらの値を用いて、実施例４と同様に、距離算出命令６５により、距離検出部５６での距離ｄｉが求められる。
【００８２】
次に流速計測命令６６により、計測が行なわれる。これらの値を基にして、式（１）〜（３）に基づき、流量算出命令６７により流量が算出される。また、流量計測動作は実施例１で示したものと同様のプロセスにて実施される。
【００８３】
以上に示したように、距離計測制御部が、距離検知部群に連結された１個の処理部に対して制御する構成を有し、ひとつの計測処理部を計測制御部にて切換える構成としたため、シンプルな流量計を構成することができる。
【００８４】
（実施例７）
図１７は本発明の実施例７における流量計の構成図である。図１７において７７は距離計測部であり、７８はレーザ送信部、７９はレーザ受信部、８０はレーザ反射部である。８１、８２は信号線、８３は処理部である。本実施例７において、上記以外の構成は実施例１と同様であるため、番号は実施例１と同じものを用い、説明は省略する。
【００８５】
次に動作、作用を説明する。この場合、弁体７と弁座８間の距離計測は、レーザ送信部７８から発したレーザが弁体７のレーザ反射部８０にて反射し、レーザ受信部７９で受信する方式を用いて行われる。レーザ送信部７８、レーザ受信部７９に対する送受信指示は処理部８３との間で信号線８１、８２を介して行われる。
【００８６】
上記実施例において、距離測定のためのレーザ反射部８０を用いたが、弁体７の平坦部１５を反射面としても良い。
以上に示したように、距離計測部にレーザを有するため、計測精度を向上することができる。
【００８７】
（実施例８）
図１８は本発明の実施例８における流量計の構成図である。図１８において８４は制御部である。制御部８４は移動信号発生部８５と制御信号発生部８６とにより構成されている。８７，８８は信号線である。本実施例８において、上記以外の構成は実施例１とほぼ同様であるため、番号は実施例１と同じものを用い、説明は省略する。
【００８８】
次に動作、作用を説明する。駆動部９による弁体７の移動は移動信号発生部８５からの指示により、制御信号発生部８６を介して送られることにより行われる。この場合、距離計測は駆動部９に対する移動信号発生部８５にて行われることになる。例えば駆動部９がモータであるとすると、弁体７の移動は間接的に移動信号により読み取れるため、移動信号発生部８５からの信号が距離信号に相当する。すなわち、移動信号発生部８５は距離計測部に相当する。この距離信号は信号線８８を介して、演算部３６に送られる。
【００８９】
以上に示したように、距離計測を駆動部の移動距離を用いた構成とすることにより、距離計測用のセンサーを用いることなくコンパクトな構成で流量計測を行うことができる。
【００９０】
上記実施例において、駆動部９としてステッピングモータを使用した場合には、送りのパルスをカウントすることにより、距離検知を行うことが出来る。また、駆動部９として、ステッピングモータでない方式のモータを用いた場合には、回転位置に対応したエンコーダを用いることにより、距離検知を行うことが出来る。また、駆動部９として、多段駆動型ソレノイド弁を用いた場合には、位置設定精度が向上するため、正確な距離検知を行うことが出来る。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、流速計測部、弁体、弁座とを一体構成とすることにより、コンパクトで流量範囲の広い流量計を構成することができる。また、流速計測にあたり、複数の領域の流速を計測する流速計測部を構成することにより、精度の良い計測を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における流量計の外装を含む外観斜視図
【図２】同流量計の外装を含む断面図
【図３】同流量計の計測系を示す構成図
【図４】図４におけるＡ１−Ａ６線断面図
【図５】同流量計の動作を示す断面図
【図６】同流量計の演算部のフローチャート
【図７】同流量計の圧力と流量の関係を示す特性図
【図８】本発明の実施例２における流量計の演算部のフローチャート
【図９】本発明の実施例３における流量計の構成図
【図１０】同流量計の演算部のフローチャート
【図１１】本発明の実施例４における流量計の構成図
【図１２】図１１におけるＢ１−Ｂ６線断面図
【図１３】同流量計の演算部のフローチャート
【図１４】本発明の実施例５における流量計のフローチャート
【図１５】本発明の実施例６における流量計の構成図
【図１６】同流量計の演算部のフローチャート
【図１７】本発明の実施例７における流量計の構成図
【図１８】本発明の実施例８における流量計の構成図
【図１９】従来の流量計を示す構成図
【符号の説明】
７　弁体
８　弁座
９　駆動部
１１　制御部
２４　流速計測部群
３０　距離計測部群
３６　演算部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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