JP2002062167A

JP2002062167A - 流量計測システム

Info

Publication number: JP2002062167A
Application number: JP2000250000A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Hirose; 清廣▲せ▼
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】流体中に気泡が混入した場合等の異常を正確か
つリアルタイムに検出することが可能な流量計測システ
ムの提供。【解決手段】本発明は、ポンプ３の駆動により流体が吸
入される管路２上に流体の流量を検出する流量計５を設
けた流量計測システムにおいて、流量計５から出力され
る流体の計測信号に基づく比較基礎データを所定個数取
得し、これら比較基礎データの最大値と最小値との差分
値を求め、この差分値を予め設定された差分値検定用の
閾値と比較する制御手段１０を備えていることを特徴と
する。このように差分値と閾値とを比較するようにする
と、流体全体の密度が変動した場合等にも正確な異常検
出が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量を計測
するために用いる流量計測システムに関し、詳しくは、
流量計測システムにおいて発生する異常の検出を可能と
した流量計測システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】配管路内を流れる気体、液体などの流量
を計測するため、従来から図４に示す流量計測システム
１′が知られている。この流量計測システム１′は、例
えば酪農家を回って貯乳タンクに貯蔵された、流体の一
例である牛乳を回収する巡回集乳車に備えられているも
のであり、前記貯乳タンクに接続可能かつ常時集乳車の
集乳タンクに接続された管路２を有し、この管路２中
に、ポンプ３、エアセパレータ４及び流量計５′を設
け、これらを制御手段６によって制御するように構成さ
れている。

【０００３】前記エアセパレータ４は、牛乳内に混じる
気泡を分離するためのものであり、所定の処理速度で流
体中から気泡を分離除去するように構成されている。ま
た、前記流量計５′は、最近広く使用されているコリオ
リ質量流量計である。このコリオリ質量流量計は、流体
が流れるセンサチューブの両端を支持して設け、このセ
ンサチューブの中央部に振動を与える加振機を備えた周
知の２管式のものである。このコリオリ質量流量計は、
振動するセンサチューブに流体を流した時、コリオリ力
によりセンサチューブの両端支持部と中央部との間の対
称２位置に質量流量に比例する振動位相差が生じること
を検出して、流体の流量を求めるように構成されてい
る。

【０００４】前述の従来の流量計測システム１′では、
ポンプ３が作動して牛乳が管路２内に吸入されると、ま
ず、牛乳中の気泡がエアセパレータ４により分離除去さ
れる。その後、牛乳は流量計５′を通り、ここで質量流
量を計測される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の流量計測シ
ステム１′においては、エアセパレータ４によっては微
細な気泡などを除去することができない。また、管路中
の牛乳の流量、管路の形状等に起因するキャビテーショ
ン（空洞化現象）が発生し、これによっても流体中に気
泡が発生してしまうこともある。これに対し、流量計
５′においては、流体中に気泡が存在していると、その
影響でコリオリの力が大きく変化し、センサチューブの
前記振動位相差が大きくなる。このため、流体中に気泡
が含まれていると、流量計５′によって検出される流量
が実際よりも多くなってしまうが、従来は、このような
異常を検出することができなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
みて創成されたものであり、ポンプの駆動により流体が
吸入される管路上に、流体の流量を検出する流量計とを
設けた流量計測システムにおいて、流量計から出力され
る流体の計測信号に基づく比較基礎データを所定個数取
得し、これら比較基礎データの最大値と最小値との差分
値を求め、この差分値を予め設定された差分値検定用の
閾値と比較する制御手段を備えていることを特徴とす
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図３に基づいて説明する。なお、上記従来の技術
の欄で紹介した流量計測システム１′と同様の構成につ
いては、同じ符号を付し、それぞれの説明については省
略するものとする。また、被計測流体は、従来例と同じ
く牛乳とする。

【０００８】図１は、本発明に係る流量計測システム１
を示すものであり、この流量計測システムは、従来例で
紹介した巡回集乳車の集乳タンク（図示せず）等に流出
側が連結される管路２と、ポンプ３と、エアセパレータ
４と、コリオリ質量流量計５（以下、単に流量計５とい
う）と、制御手段１０とを備えている。なお、この流量
計測システムにおける管路２の流入側には、酪農家に備
え付けられた貯乳タンクに接続可能なジョイント（図示
せず）が設けられる。

【０００９】前記流量計測システム１における前記流量
計５は、従来の技術で述べた流量計５′と同じ原理で質
量流量を計測するものであり、この流量計５は、センサ
チューブの振動数からセンサチューブを流れる牛乳の流
量を算定し、これに対応する流量信号を出力可能な流量
信号出力部５ａと、センサチューブの振動数から牛乳の
密度を示す密度を算定し、これに対応する密度信号を出
力可能な密度信号出力部５ｂとを備えている。なお、本
発明の実施の形態では、この流量計５の密度信号出力部
５ｂから出力される計測信号の一例である密度信号を異
常検出に利用する場合について説明する。

【００１０】前記制御手段１０は、図１に示すように、
制御部１１と、ポンプ３を駆動制御するためのポンプ駆
動部１２と、流量計５による検出流量等の各種情報を表
示する表示部１３と、前記流量計５から出力される密度
信号に対応する密度値、閾値、ポンプ駆動制御プログラ
ム、その他の各種制御パラメータ等が記憶された記憶部
１４と、作業開始指令信号及び作業終了指令信号、閾値
等の情報入力が可能な操作部１５とを備えている。

【００１１】流量計５の密度信号出力部５ｂから出力さ
れる密度信号は制御部１１に入力され、制御部１１は、
この密度信号に基づいて比較基礎データの一例である密
度値を算定し、これを記憶部１４に記憶させる。記憶部
１４は密度値をｎ個登録可能なテーブルを有しており、
このテーブルに常に最新のｎ個の密度値を登録する。つ
まり、記憶部１４は、制御サイクル毎に制御部１１から
新しい密度値が送られる度、最も古い密度値（ｎ回前の
制御サイクルで取得された密度値）を新しい密度値に置
換する。また、前述の記憶部１４に記憶される閾値は、
作業者が前もって操作部１５から入力した値であり、こ
の閾値には、前述のｎ個の密度値の内の最大値と最小値
との差を示す差分値の許容値が設定される。

【００１２】また、前記制御部１１は、図２及び図３に
示すように、１）作業開始指令信号を待つ。Ｓ００１２）ポンプ駆動部１２に駆動指令信号を出力する。（ポ
ンプが駆動する）この時、同時にタイマ始動。Ｓ００２３）タイマがタイムアップするのを待つ。Ｓ００３４）流量計５の密度信号を取得して密度値を求め、この
密度値を記憶部１４へ送る。Ｓ００４５）密度値が所定のｎ個記憶されているか否かを確認す
る。ｎ個ない場合は、４）に戻る。Ｓ００５６）ｎ個の密度値の内の最大値、最小値を判定し、その
差である差分値ΔＤを求める。Ｓ００６７）差分値ΔＤと閾値ｋとを比較する。ΔＤ＜ｋならば
９）にジャンプする。Ｓ００７８）表示部１３に異常表示指令信号を出力する。Ｓ００
８９）作業終了指令信号の入力があったか否かを確認す
る。ない場合は４）に戻る。Ｓ００９１０）流量計５の計測流量値を読み込む。Ｓ０１０１１）ポンプ駆動部１２にポンプ停止指令信号を出力す
るとともに、表示部１３に流量表示指令信号を出力す
る。Ｓ０１１１２）記憶部１４の密度値、流量計５の計測流量値等を
リセットする。Ｓ０１２１３）エンド。となる制御を行うよう構成されている。

【００１３】上記流量計測システムにおいては、管路２
の流入側の端部を酪農家の貯乳タンクに接続し、操作部
１７から作業開始指令信号が入力されると、ポンプ駆動
部１２によりポンプ３が駆動制御されて、管路２内に牛
乳が吸入される。同時に、エアセパレータ４により流入
する牛乳中の気泡の分離除去が開始される。この時、ポ
ンプ３の始動に合わせてタイマ（図示せず）の計時が開
始される。このタイマは、エアセパレータ４によって管
路２内の気泡が除去され、流量計５の流量信号がある程
度安定するまでに要する時間を計時するようになってい
る。

【００１４】タイマがタイムアップすると、制御部１１
は流量計５の密度信号を取得して密度値を求め、これを
記憶部１４に記憶させる。計測開始当初は記憶部１４に
記憶された密度値がｎ個ないため、密度値がｎ個になる
まで、この密度値の取得処理が繰り返される。この時、
密度値の取得サイクルは後の取得サイクルよりも短くな
るため、流量計測開始時に管路２内の牛乳の量が不安定
な場合も、これを正確に検出して異常表示を行うことが
できる。

【００１５】密度値Ｄがｎ個取得されると、制御部１１
は、このｎ個の密度値Ｄ_１〜Ｄ_ｎの内の最大値と最小値
との差を差分値ΔＤ_１として求め、これを予め操作部１
５から入力設定されている閾値ｋと比較する。この時、
差分値ΔＤ_１が閾値ｋ以上の値である場合は、流量変動
の許容範囲を超えていると見なされ、表示部１３によっ
て例えば「キャビテーション発生」等の異常表示がなさ
れる。差分値ΔＤ_１が閾値ｋよりも小さい値である場合
は、正常と見なされる。

【００１６】その後、停止スイッチ等により作業終了指
令信号の入力がなされていない場合、制御部１１は新し
い密度値Ｄ_ｎ＋１を取得し、これを記憶部１４の密度値
Ｄ_１と置き換える。つまり、記憶部１４に記憶された密
度値は密度値Ｄ_２〜Ｄ_ｎ＋１のｎ個となる。そして、制
御部１１は、このｎ個の密度値Ｄ_２〜Ｄ_ｎ＋１から差分
値ΔＤ_２を求め、これを閾値ｋと比較する処理を行う。
このようにして、順次ｎ個の密度値が更新され、更新毎
に差分値ΔＤ_３，ΔＤ_４・・・が求められ、これらが閾
値ｋと比較処理される。このような処理が行われる中で
表示部１３において異常表示が続くようであれば、作業
者によってシステムを停止させたり、ポンプ３の速度を
低速に切り換えたりして、異常を解消するための処置が
とられる。

【００１７】キャビテーションの発生などで牛乳中に気
泡等が混入した場合、密度値はほとんどの場合プラス方
向に変動するが、ごくまれにマイナス方向に変動する場
合もある。単に密度値Ｄと閾値とを比較する場合には、
このような密度値のマイナス方向への変動に対処するた
めに閾値をプラス用とマイナス用の二つ用意しておく必
要があるが、本願のようにｎ個の密度値から得られる差
分値ΔＤを閾値との比較対象とすれば、閾値は一つだけ
でよくなる。また、沈殿が生じるような流体にあって
は、貯留タンク内の上層部と下層部とで密度の違いが起
こるが、このような特性を持つ流体を計測する場合に
も、予め貯留タンク内の流体を撹拌しておかなくても、
差分値ΔＤと閾値との比較によって正確な異常検出を行
うことができる。

【００１８】なお、以上の説明では密度値を用いて異常
検出を行う場合を述べたが、密度値以外にも例えば流量
計が出力する流量信号から得られる流量値を異常検出の
指標として用いることも可能であり、そうした場合にも
得られる効果は同じである。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る流量計測システムの異常検
出装置は、流量計から出力される所定個数（ｎ個）の流
量関連信号から得られる密度値等の差（差分値）をと
り、この差分値を閾値と比較するようになっている。こ
れにより、例えばキャビテーションの発生等により流体
中に微量の気泡が混入した場合の瞬間的な流量変動等の
異常を精度よく、リアルタイムに検出することができ、
よって異常への対処を綿密かつ迅速に行うことが可能に
なる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量計測システムの概略説明図で
ある。

【図２】本発明に係る流量計測システムの制御処理の前
段部分を示すフローチャートである。

【図３】本発明に係る流量計測システムの制御処理の後
段部分を示すフローチャートである。

【図４】従来例の説明図である。

【符号の説明】

１流量計測システム２管路３ポンプ４エアセパレータ５コリオリ質量流量計５ａ流量信号出力部５ｂ密度信号出力部１０制御手段１１制御部１２ポンプ駆動部１３表示部１４記憶部１５操作部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｆ 15/08 Ｇ０１Ｆ 15/08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプの駆動により流体が吸入される管路
上に、流体の流量を検出する流量計とを設けた流量計測
システムにおいて、流量計から出力される流体の計測信号に基づく比較基礎
データを所定個数取得し、これら比較基礎データの最大
値と最小値との差分値を求め、この差分値を予め設定さ
れた差分値検定用の閾値と比較する制御手段を備えてい
ることを特徴とする流量計測システム。