(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内の流量を計測する流量計測手段と、前記流路の上流に配置したモーター式開度調整手段と、前記流路内の流量変動を前記流量計測手段の計測流量値から検出する流量変動検出手段と、前記流量変動検出手段が流量変動を検出したとき前記流量計測手段による流量計測を行いながら流量変動検出手段で検出する流量変動が所定変動量以内になるように前記開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた流量計。
【請求項２】
所定流量以下で、かつ流量変動が所定流量変動以上のときは、開度を全開時に比べて所定開度以下とするように制御する開度制御手段を備えた請求項１記載の流量計。
【請求項３】
流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の圧力値から流量変動を検出する流量変動検出手段を備えた請求項１又は２記載の流量計。
【請求項４】
流量検出手段で検出される流量値がゼロのとき、流路開度調整手段を閉止状態に制御する開度制御手段を備えた請求項１記載の流量計。
【請求項５】
流量計測手段は、超音波式流量計測手段である請求項１〜４のいずれか１項記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体や気体の流量を計測する流量計測装置に関し、流量変動が発生した場合にも精度よく流量値を計測する手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の流量計は、特開平９−１５００６号公報のようなものが知られていた。以下、その構成について図５を参照しながら説明する。
【０００３】
図５に示すように、ガス流量を計測するアナログフローセンサ１から所定の第１サンプリング時間毎に計測値を読み取るサンプリングプログラム２と、所定時間におけるガス消費流量を算出するガス消費量算出プログラム３と、第１サンプリング時間に所定時間内で第２サンプリング時間毎にアナログフローセンサの計測値を読み出してその平均値を演算する平均値演算プログラム４と、フローセンサの出力から圧力変動の周期を推定する圧力変動周期推定プログラム５と、メモリーとしてのＲＡＭ６で構成されていた。ここで、７は前記各プログラムを記憶しておくメモリーのＲＯＭ、８はそのプログラムを実行するＣＰＵである。この構成により、所定計測時間がポンプの振動周期の１周期以上、またはその周期の倍数であるように計測処理するものであり、平均化することで流量に変動が発生しても計測流量が影響されにくい構成としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、変動周期が変化するたびに周期を推定して計測時間を変更する必要があり、変動周期が変化した場合に適応しにくいという課題と、流量変動が大きい場合は計測精度が悪くなるという課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、流路内の流量を計測する流量計測手段と、前記流路の上流に配置しモーターにより開度を調整する開度調整手段と、前記流路内の流量変動を前記流量計測手段の計測流量値から検出する流量変動検出手段と、前記流量変動検出手段が流量変動を検出したとき前記流量計測手段による流量計測を行いながら流量変動検出手段で検出する流量変動が所定変動量以内になるように前記開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた構成とした。
【０００６】
上記発明によれば、流量変動を検知したとき流路の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、流路内の流量を計測する流量計測手段と、前記流路の上流に配置した流路開度調整手段と、前記流路内の流量変動を検出する流量変動検出手段と、前記流量変動検出手段が流量変動を検出したとき、前記流路開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた。そして、流量変動を検知したとき流路の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。
【０００８】
また、流量計測手段の計測した流量値と、流量変動検出手段が検出した流量変動値によって、流路開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた。そして、流量値によって流路開度調整手段の開度制御を行うことで、低流量の時にのみ開度を調整することができ、低流量時の流量計測の精度を向上できるとともに、大流量時の圧力損失を最小限に小さくできる。
【０００９】
また、所定流量以下で、かつ流量変動が所定流量変動以上のときは、開度を全開時に比べて所定開度以下とするように制御する開度制御手段を備えた。そして、所定開度以下に瞬時に行うことで、流量変動を大きく低減できるとともに、低流量時の流量計測の精度を素早く向上することとができる。
【００１０】
また、流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の圧力値から流量変動を検出する流量変動検出手段を備えた。そして、圧力検出手段で、流量変動を検出することで、流量変動が小さいときでも流量変動を検出することができる。
【００１１】
また、流量変動検出手段で検出する流量変動が小さくなるように流路開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた。そして、流量変動が小さくなるように流路開度調整手段を調整することで、流量変動を低減でき精度の高い流量計測を実現することができる。
【００１２】
また、流量検出手段で検出される流量値がゼロのとき、流路開度調整手段を閉止状態に制御する開度制御手段を備えた。そして、流量がゼロのとき、流路開度調整手段を閉止状態にすることで、ゼロ流量時に積算流量が増加する誤動作を防止することができる。
【００１３】
また、流路開度調整手段は、モータにより開閉駆動を行うモータ式開度調整手段を備えた。そして、モータ式開度調整手段を用いることで、開度を細かく調整することができるので、流量変動が低下する開度や、１０％以下の開度調整を行い高精度の流量計測を実現することができる。
【００１４】
また、流量計測手段は、超音波式流量計測手段を備えた。そして、瞬時に流量が計測できる超音波式流量計測手段を用いることで、流量変動を検出することが容易にでき、かつ開度を調整して瞬時に流量計測することで、高精度の流量計測を実現することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の流量計のブロック図である。図１において、１０は流路９に設けられて超音波を送受信する音波送受信手段としての第１振動子、１１は同じく音波送受信手段としての第２振動子、１２は前記第１振動子１０と前記第２振動子１１の送受信関係を交互に切り替える切換手段、１３は前記第１振動子１０または前記第２振動子１１に超音波信号を送信する送信器、１４は前記第１振動子１０または前記第２振動子１１の信号を受信する受信器、１５は前記第１振動子１０または前記第２振動子１１を送信手段にして、それぞれ前記第２振動子１１または前記第１振動子１０で受信する信号伝搬を繰返し行う繰返手段、１６は前記繰返手段により超音波の送受信を繰り返して行われる伝搬の時間を計測する計時手段、１７は前記計時手段１６の計測時間の値に基づいて流量を検出する流量検出手段であり、これらを総括して流量計測手段とする。そして、１８は前記流量検出手段の流量値によって、流量変動の大きさを検出する流量変動検出手段、１９は流路９の開度を調整する開度調整手段としての遮断弁、２０は前記流量変動検出手段の値によって前記遮断弁１９の開度を調整する開度制御手段である。ここで、２１は遮断弁１９を駆動するステッピングモータである。
【００１７】
次に動作、作用について図１と図２を用いて説明する。本発明の流量計は、超音波波流量計であり、繰返手段１５の繰返し開始信号により計測が開始され、送信信号を第１振動子１０に入力することによって、第１振動子１０が振動して超音波を放射し、第２振動子１１が受信する。そして、この音波の伝搬時間を計時手段１６が所定クロックでカウントし時間を計測するものである。このような流量計においては、流路９内の流体に変動が発生した場合、計測流量に誤差が生じることがある。この誤差を最小限に押さえる手段について次に説明する。
【００１８】
図２に示すフローチャートのように、流量検出手段１７で計測された流量値Ｑが、ゼロ流量の場合、遮断弁１９により流路９を遮断する。これによって、流路９内に流量変動や圧力変動が発生しても、超音波が伝搬する流路９の上流側で遮断することで、超音波が伝搬する流路９内には脈動が伝搬しないので誤差を計測することはないので、流量を積算する誤動作は発生しない。そして、流量計の下流側で流体が使用された場合は、超音波の伝搬流路に流体の変化が生じるので、伝搬時間から流体の動きを検知し、遮断弁１９を開弁する。このような動きによって、下流側での流体の使用に支障を生じさせることがなく、流量変動の影響を軽減することができる。
【００１９】
そして、流量検出手段１７の計測流量値Ｑが、所定流量値Ｑａより大きいときは、開度制御手段２０が、遮断弁１９の流路抵抗を低減するために開度を大きくするような動作（開度調整Ｂ）を行う。これは、流量が所定流量より大きい時、流量変動の影響が計測流量に及ぼさないためである。
【００２０】
また、流量検出手段１７の計測流量値Ｑが、所定流量値Ｑａより小さいときは、流量変動が発生しているか否かを流量変動検出手段１８で検出する。すなわち、流量変動検出手段１８は、複数回の計測流量値から変動量Ｑｍを検出し、この変動量Ｑｍが所定の設定値Ｑｂより大きいか否かを判別して流量変動があるか否かを検出する。そして、Ｑｍ＞Ｑｂの場合、流量変動があると判断し、遮断弁１９の開度を小さくする動作（開度調整Ａ）を行う。そして、再び流量計測を行い、流量変動が所定幅以内になるように、上記動作を繰り返す。このように流量変動が所定変動量Ｑｂ以内になるまで遮断弁１９の開度を小さくしていくことで、流量変動の影響を最小限にして流量計測を行うことができる。
【００２１】
また、開度の調整度合いが全開時の所定開度（例えば１０％）以下になったときは、それ以上の開度調整を行わないようにすることで、流れている流量を止めることなく、精度の高い流量計測を行うことができる。
【００２２】
なお、繰返によって１０％以下の開度になった時の動作で説明したが、１回の動作で１０％以下に開度を調整しても良い。１回で調整することで、すばやく対応することができ、精度の高い流量を行うことができる。
【００２３】
このように、流量変動を検知したとき流路９の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。そして、流量値によって遮断弁１９（開度調整手段）の開度制御を行うことで、低流量の時にのみ開度を調整することができ、低流量時の流量計測の精度を向上できるとともに、大流量時の圧力損失を最小限に小さくできる。さらに、所定流量以下で、１０％以下の開度とすることで、脈動にすばやく対応できる。そして、流量変動が小さくなるように遮断弁１９を調整することで、流量変動をより低減でき精度の高い流量計測を実現することができるとともに、流量がゼロのとき、遮断弁１９を閉止状態にすることで、ゼロ流量時に積算流量が増加する誤動作を防止することができる。そして、ステッピングモーター式の遮断弁１９を用いることで、開度を細かく調整することができるので、流量変動が低下する開度や、１０％以下の開度調整を行い高精度の流量計測を実現することができる。そして、瞬時に流量が計測できる超音波式流量計測手段を用いることで、流量変動を検出することが容易にでき、かつ開度を調整して瞬時に流量計測することで、高精度の流量計測を実現することができる。
【００２４】
（実施例２）
実施例２について、図３と図４を用いて説明する。図３は本発明の実施例２を示すもので、実施例１と異なる点は、圧力センサー２２と圧力検出手段２３を備えた点にある。
【００２５】
そして、圧力センサー２２と圧力検出手段２３によって検出された圧力値によって、流路９内の圧力変動の有無を流量変動検出手段１８が検出するものである。
【００２６】
図４に示すフローチャートのように、検出された複数回の圧力値Ｐから圧力変動Ｐｍを検出し、所定の変動レベルＰａより大きいか否かで圧力変動すなわち流量変動の有無を判別する。圧力変動Ｐｍが大きい時は、開度制御手段２０で遮断弁１９の開度を所定開度以下（例えば１０％以下）になるように調整する。それによって、上流側から伝わってくる圧力変動を遮断弁１９で減衰させることができるので、精度の高い流量計測を行うことができる。
【００２７】
なお、ここでは、圧力センサー２２が遮断弁１９の上流側に設置されているので、遮断した後の圧力変動の変化を知ることはできないが、流量値を用いて流量変動検出手段１８が、流量変動量を検出し、所定値以下になるように実施例１のような繰返し制御を行っても良い。圧力センサー２２を用いることは、早く流量変動を検出することができる効果がある。また、圧力センサー２２を別設したが、第１振動子１０または第２振動子１１をセンサーとして使用し検出回路を装備することでも実現できる。
【００２８】
このように、圧力検出手段２３で圧力変動を検出することで、流量計測を行いながらでも検出できることや、流路９内の変動を的確に素早く捉えることができ、流量変動や圧力変動があっても、精度の高い流量計測を実現することができる効果がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の流量計によれば、次の効果が得られる。
【００３０】
本発明は、流量変動を検知したとき流路の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の流量計のブロック図
【図２】同流量計の動作を説明するフローチャート
【図３】本発明の他の実施例を示すブロック図
【図４】同流量計の動作を説明するフローチャート
【図５】従来の流量計を示すブロック図
【符号の説明】
９  流路
１７  流量検出手段（流量計測手段）
１８  流量変動検出手段
１９  遮断弁（開度調整手段）
２０  開度制御手段
２１  ステッピングモーター
２２  圧力センサー
２３  圧力検出手段
【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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