JP2003344138A - 流量計測システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流量レベルが都度変化する場合にも正確に異常
検出を行うことができる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、前記流量計５から出
力される流体の流量信号に基づいて微分値を算出し、こ
の微分値を予め設定されている閾値と比較し、その比較
結果に応じて積算流量を算定する制御手段１０を設けて
構成されている。このように流量信号の微分値を閾値と
比較するようにすると、流量計５を流れる流量レベルに
関係なく、気泡その他の異物の混入による異常流量の発
生を検知することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被計測流体の流量
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流量の検
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、液体などの被計
測流体の流量を計測するため、従来から図３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、被計測流体の一例である牛乳を回収する巡回集乳車
（図示せず）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】しかし、前記流量計測システム１′におい
ては、エアセパレータ４によっては微細な気泡等を除去
することができず、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。
これに対し、流量計５′は、流体中に気泡その他の異物
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特
性を有する。よって、流体中に気泡その他の異物が混入
していると、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。これに鑑み、予めある一定の
閾値を設定しておき、この閾値を超える分の計測流量は
積算流量に加算しないよう、計測流量の積分処理を行う
流量測定方法が特開２００１−１４１５３０号公報によ
って示されているところである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の巡回集乳車に搭
載された流量計測システム等においては、集乳先の貯乳
タンクの設置場所と集乳車との位置関係、管路形状等が
集乳先毎に変化するため、これらに起因する損失等の影
響で、図４に実線と一点鎖線の曲線で例示したように、
流量計測システムを流れ得る流量のレベルが集乳先毎
（流量計測毎）に変化してしまう。これに対し、特開２
００１−１４１５３０号公報に開示された流量測定方法
は、ある一定の閾値で流量を積分する方式であるため、
流量計測毎に流量計測システムを流れ得る流量のレベル
が変化するシステムには適さない。つまり、流量計測シ
ステムを流れ得る流量のレベルが流量計測毎に変動する
場合、前記積分方式では、気泡その他の異物の混入によ
る異常な流量Ｑ_ａが計測されても、これが閾値よりも低
い値となる場合が発生し（図４参照）、異常な流量とし
て排除することができない等の問題が発生する。

【０００７】

【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、管路の損失等の影響で計測
の都度流れ得る流量のレベルが変動する場合にも安定し
て異常流量の検出を行える流体の計測システムの提供を
目的とする。この目的を達成するため、本発明は、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
を検出してその計測信号を出力可能な流量計を設けた流
量計測システムにおいて、前記流量計から出力される流
体の計測信号に基づいて微分値を算出し、この微分値を
予め設定されている閾値と比較し、その比較結果に応じ
て積算流量を算定する制御手段を備えていることを特徴
とするものである。なお、前記制御手段は、都度算出し
た微分値が閾値を超えている場合、その時の計測信号か
ら得られる流量を積算流量に加算しない処理を行うよう
に構成されていることが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
および図２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。

【０００９】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１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の流入側端部には、酪農
家に備え付けられた貯乳タンク（図示せず）に接続可能
なジョイント（図示せず）が連結されている。

【００１０】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
チューブを牛乳が流れた時のセンサチューブの振動数に
応じて、計測信号の一例である流量信号を出力するよう
に構成された流量信号出力部５ａを備えている。

【００１１】前記制御手段１０は、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、流量等
の各種情報を表示するための表示部１３と、前記流量計
５から出力される流量信号に対応する流量値、異常検出
のための閾値等の各種パラメータ、制御プログラム等が
記憶された記憶部１４と、作業開始指令信号、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。

【００１２】前記制御部１１は、図２に示すように、 （Ｓ０１）作業開始指令信号を待つ。 （Ｓ０２）積算流量Ｔ_ｎをリセットする。 （Ｓ０３）ポンプ駆動部１２にポンプ駆動指令信号を出
力する。同時にタイマ始動。 （Ｓ０４）タイマのタイムアップを待つ。 （Ｓ０５）流量計５の流量信号を取得し、微小時間Δｔ
（制御部１１の制御サイクルタイム）における流量の微
分値（増分）ΔＱを求める。 （Ｓ０６）数１の式により当該制御サイクルにおける瞬
時流量Ｑ_ｎを算出し記憶する。

【数１】 （Ｓ０７）数２の式により積算流量Ｔ_ｎを算出し記憶す
る。

【数２】 （Ｓ０８）終了指令信号が入力されたか否かを見て、入
力されていない場合にはＳ０５にジャンプする。 （Ｓ０９）ポンプ駆動部１２に停止指令信号を出力する
とともに、表示部１３に積算流量Ｔ_ｎの表示指令信号を
出力する。 （Ｓ１０）積算流量Ｔ_ｎを流量計測場所、計測日時に応
じて記憶部１４のデータベースに登録、保存する。 （Ｓ１１）エンド。 となる制御を行うよう構成されている。なお、各セクシ
ョンを示すセクション番号（上記Ｓ０１〜Ｓ１１）は、
図２中の符号に一致させてある。また、制御部１１に
は、前述の流量計測処理中に算出される瞬時流量Ｑ_ｎ、
積算流量Ｔ_ｎを記憶するため、RAM等の一時記憶手段が
備えられる。

【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、前回の集乳
時に計測された積算流量Ｔ_ｎがリセットされた後、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）によ
る計時が開始される。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の流量信号を取得し、これから制御サイクル
タイムに一致する微小時間Δｔにおける流量の微分値Δ
Ｑを算出する。この微分値ΔＱは、その制御サイクルタ
イムにおける流量の増分にほぼ一致するものであり、制
御部１１は、この微分値ΔＱの絶対値｜ΔＱ｜を予め設
定されている閾値ａと比較する処理を行う。この結果｜
ΔＱ｜≦ａの場合、係数ｋ＝１として上記数１により、
その制御サイクルにおける瞬時流量Ｑ_ｎを算定する。つ
まり、一回前の制御サイクルにおいて算定された瞬時流
量Ｑ_ｎ−１に流量の増分たる微分値ΔＱを加算するので
ある。また、｜ΔＱ｜＞ａの場合、係数ｋ＝０として上
記数式１により瞬時流量Ｑ_ｎを算定する。このように流
量の微分値ΔＱが閾値ａを超える場合、牛乳中に気泡そ
の他の異物の混入による異常な流量信号が発せられてい
ることとなるため、この場合、前回算定の瞬時流量Ｑ
_{ｎ− １}に微分値ΔＱは加算されず、瞬時流量Ｑ_ｎとして
前回の瞬時流量Ｑ_ｎ−１が採用される。

【００１５】続いて制御部１１は、算定した瞬時流量Ｑ
_ｎを前回の積算流量Ｔ_ｎ−１に加算して積算流量Ｔ_ｎを
算定し、これを記憶部１４に記憶する。この一連の処理
が制御部１１において繰り返されることにより、その集
乳先における牛乳の積算流量Ｔ_ｎが求められる。そし
て、集乳完了時には、積算流量Ｔ_ｎは、表示部１３に表
示処理された後、計測場所（集乳先）、計測日時（集乳
日時）に応じて記憶部１４に設けられたデータベースに
記録、保存される。

【００１６】前述のように微小時間Δｔにおける流量の
微分値ΔＱを閾値ａと比較することにより、牛乳への気
泡その他の異物の混入によって流量計５から発せられる
流量信号の突発的な変動を検知することができる。この
ように流量の微分値ΔＱから気泡その他の異物の混入を
検知するようにした場合、システム１を流れ得る流量の
レベルに関係なく、気泡その他の異物の混入による突発
的な流量変動を検知し、対処することができる。よっ
て、管路２の形状・材質、牛乳の吸入側となる集乳先の
貯乳タンクとシステム１との高さ関係の変動等により、
流量の計測毎にシステム１を流れ得る流量のレベルが変
動する場合にも、気泡その他の異物の混入による流量変
動を検知し、その時の瞬時流量Ｑ_ｎに前回算定の瞬時流
量Ｑ_ｎ−１を採用して積算流量Ｔ_ｎを求める等、瞬時流
量Ｑ_ｎを補正して積算流量Ｔ_ｎの適正化を図ることがで
きる。

【００１７】なお、常時制御サイクル数回分の微分値Δ
Ｑ_ｎ〜ΔＱ_ｎ−ｍ（ｍ：任意の定数）を保持し、制御サ
イクル毎にこれらの平均Ａ_ｎを求め、その絶対値｜Ａ_ｎ
｜を上述の閾値ａと比較するようにしてもよい。これに
より、気泡その他の異物混入による突発的な流量変動を
より正確に検知し、対応することができるようになる。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る流量計測システムによれ
ば、流量計から発せられる流体の計測信号の微分値を閾
値と比較し、その比較結果に応じて積算流量を求めるよ
うに構成されているため、流量計測システムを流れ得る
流量のレベルに関係なく、気泡その他の異物の混入を検
出することができる。このため、集乳先を巡回して牛乳
を集める集乳車に搭載された流量計測システムのよう
に、流量計測毎に流量計測システムを流れ得る流量のレ
ベルが変化する用に供される場合にも、気泡その他の異
物の混入による異常な流量を正確に検出し、排除するこ
とが可能と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を示
すフローチャートである。

【図３】従来の流量計測システムの概略説明図である。

【図４】流量計測システムを流れ得る流量のレベルの変
動を表したチャートである。

【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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプの駆動により被計測流体が吸入され
   る管路上に、被計測流体の流量を検出してその計測信号
   を出力可能な流量計を設けた流量計測システムにおい
   て、 前記流量計から出力される被計測流体の計測信号に基づ
   いて微分値を算出し、この微分値を予め設定されている
   閾値と比較し、その比較結果に応じて積算流量を算定す
   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。
2. 【請求項２】制御手段は、都度算出した微分値が閾値を
   超えている場合、その時の計測信号から得られる流量を
   積算流量に加算しないことを特徴とする請求項１に記載
   の流量計測システム。