JP2003307443A

JP2003307443A - 流量計

Info

Publication number: JP2003307443A
Application number: JP2002114549A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Umekage; 康裕梅景
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP3899991B2

Abstract

(57)【要約】【課題】流量変動や圧力変動がある気体や液体などの
流量を計測する際でも、精度よく流量を計測する。【解決手段】流路９内の流量を計測する流量検出手段
１７と、流路９の上流に配置した遮断弁１９と、流路９
内の流量変動を検出する流量変動検出手段１８と、流量
変動検出手段１８が流量変動を検出したとき、遮断弁１
９の開度を制御する開度制御手段２０を備えている。こ
れによって、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
変化しても同様に流量変動が低減され、高精度で流量を
計測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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９−１
５００６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、１
９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
計測手段１７で計測された流量値Ｑが、ゼロ流量の場
合、遮断弁により流路を遮断する。これによって、流路
内に流量変動や圧力変動が発生しても、超音波が伝搬す
る流路の上流側で遮断することで、超音波が伝搬する流
路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、流量検出手段の計測流量値Ｑが、
所定流量値Ｑａより大きいときは、開度調整手段が、遮
断弁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で検出する。すなわち、流
量変動検出手段は、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
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。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流路開
度調整手段を調整することで、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、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。そして、ステッピングモータ式の遮
断弁を用いることで、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、開度調整手段で遮断弁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、圧力センサーが遮断弁１
９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１９を別
設したが、第１振動子または第２振動子をセンサーとし
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。

【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

Claims

【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
流量計。
【請求項２】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請求項
１記載の流量計。
【請求項３】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２
記載の流量計。
【請求項４】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、２又は３記載の流
量計。
【請求項５】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請求項１〜４のいずれか１項記載の
流量計。
【請求項６】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３、４又は５記載の流量計。
【請求項７】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である請求項１〜６の
いずれか１項記載の流量計。
【請求項８】流量計測手段は、超音波式流量計測手段
である請求項１〜７のいずれか１項記載の流量計。