JP2004361190A - 流量計 - Google Patents
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Abstract
【課題】入口側と出口側との流体の圧力差を検出することにより、流量有無の判別が精度よく行え、原点補正値を簡便に取得することのできる流量計を提供する。
【解決手段】電動モータ１３１を駆動して遮断弁１３０を少し閉める。このとき、流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を圧力検出管１１９（圧力センサ１１８）で検出する。その圧力差が設定された閾値以下であると、流路１２１ａを流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態にあると判断して、超音波センサ（超音波送受信部２，３）を送受信させ、到達時間差ΔＴを検出する。さらに、得られた到達時間差ΔＴを原点補正値としてデータ記憶領域４３ｂに記憶する。
【選択図】 図１
【解決手段】電動モータ１３１を駆動して遮断弁１３０を少し閉める。このとき、流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を圧力検出管１１９（圧力センサ１１８）で検出する。その圧力差が設定された閾値以下であると、流路１２１ａを流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態にあると判断して、超音波センサ（超音波送受信部２，３）を送受信させ、到達時間差ΔＴを検出する。さらに、得られた到達時間差ΔＴを原点補正値としてデータ記憶領域４３ｂに記憶する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波流量計等の流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気体（例えば都市ガス、プロパンガス）、液体（例えば水）などの流体の流量を計測する流量計測装置として、例えば、超音波を利用して流速を測定する超音波流量計が知られている。その際の測定原理として、一般には「伝搬時間差法」が用いられる。これは、流路の流体流れ方向上手側及び下手側に一対の超音波送受信部を設け、超音波信号の送受信を交互に切り替えて、流れ方向上手側の超音波送信部（送信側振動子）から流れ方向下手側の超音波受信部（受信側振動子）に到達するまでの時間（以下、順方向到達時間という）Ｔｊと、流れ方向下手側の超音波送信部（送信側振動子）から流れ方向上手側の超音波受信部（受信側振動子）に到達するまでの時間（以下、逆方向到達時間という）Ｔｇとの時間差（到達時間差）ΔＴ＝Ｔｇ−Ｔｊから流路を流れる流体の平均流速及び流量を求める方法である。
【０００３】
そして、理論上は流量Ｑ＝０（平均流速ｖ＝０）のとき到達時間差ΔＴ＝０となるが、実際には製造誤差等によりΔＴは０に一致せずにずれている（オフセットともいう；例えば特許文献１の図１２参照）場合がある。このずれ量（オフセット量）は個々の超音波流量計（超音波センサ）に固有の値として工場出荷時に計測可能であり、初期値あるいは検量線の形で原点補正（ゼロ点補正）されるが、オフセット量は経時変化により変動する場合がある。しかし、ガスメータ等では一旦設置されると一定期間原則としてガスの使用を停止することができないため、オフセット量を測定し直し補正することは困難となる。そこで、特許文献１には、圧力センサを用いることにより完全な流量０の状態でなくても原点補正を可能とする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４９０３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載の技術では、
▲１▼流体の絶対圧を検出する圧力センサを設けているため、高精度が要求される。したがって、閉塞圧に等しいか否かの確認の際、さらに分解能（感度や増幅率）を高くする必要がある。
▲２▼現在のオフセット量が不明でありこれから原点補正が必要な超音波センサを用いて流量測定し、その測定データを測定流路の流量が０とみなせるか否かの判断基準にしているので、測定データと判断結果に対する信頼性が乏しい。
【０００６】
そこで本発明の課題は、入口側と出口側との流体の圧力差を検出することにより、流量有無の判別が精度よく行え、原点補正値を簡便に取得することのできる流量計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するために本発明に係る流量計は、
流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させるための流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差が所定値以下の場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決するために本発明に係る流量計は、
流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させるための流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差を検出する圧力センサを設けた圧力検出管と、
その圧力センサが所定値以下の圧力差を検出した場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
これらの流量計によれば、流体の流れに伴って生じる圧力損失を、流入口側と流出口側との流体の圧力差（差圧）として検出し、それによって流量の有無（すなわち流路を流体が流れているか否か）を判別するので、その差圧を生じさせる圧力損失部によって差圧を拡大（増幅）検出しやすくなる。このように、差圧を検出する際の分解能を容易に高められるので、流量有無の判別精度を高レベルに保つことができ、原点補正値（オフセット量）が精度よくかつ簡便に取得できる。しかも、流入口側と流出口側との差圧の検出のみによって流量計の原点補正の可否を判別でき、補正が必要な流量計による補正の可否の判別といった複雑な判断プロセスを要しないため、得られた原点補正値に対する信頼性が高くなる。
【００１０】
このような流量計において差圧検出に圧力検出管を用いる場合には、ダイアフラム、ベローズ等を検出体とする圧力センサを判別スイッチとして使用することができ、高精度を有する検出部をコンパクトに組み込むことができる。
【００１１】
さらに、上記課題を解決するために本発明に係る流量計は、
流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させる間にその流量を計測する流量計測手段が配置された流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差が所定値以下の場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
その流量有無判別手段からの流量無しの出力信号に基づき前記流量計測手段により計測された原点補正値を記憶する原点補正値記憶手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
この流量計によれば、上記したような精度と信頼性の高い原点補正値を定期的にあるいは不定期に取得し、流量計測の際の初期値又は検量線として更新しながら使用できる。これによって、流量有無の判別及び原点補正値ひいては流量計測の精度を高レベルで維持管理することができるようになる。例えば、超音波式家庭用ガスメータにおいて、本発明に基づく原点補正を１回／年以上の頻度で実施した場合、１リットル／時未満の微小流量に対する判別精度を法定の１０年間以上にわたって容易に維持管理できるようになる。
【００１３】
そして、以上のような流量計において、圧力損失部に圧力損失増幅手段を設け、圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との流体の圧力差を増幅して検出するようにすれば、流量有無の判別精度がさらに向上し、より正確な原点補正値が得られるようになる。
その際、圧力損失増幅手段として段階的又は連続的に流路断面積を変更可能な可変絞り機構を採用するときには、絞り量の調節によって圧力損失を高精度にコントロールして近似的な流量無し状態を実現することができる。したがって、通常の流量計としての機能を維持しながら、あるいは流体の使用が開始されたときには直ちに通常の流通状態への復帰を保障しながら、原点補正値を得ることができる。このような可変絞り機構として、モータコントロール式の遮断弁を例示することができる。
そして、可変絞り機構として用いる遮断弁において、弁座に対向配置された弁体が流路を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が段階的又は連続的に小となる構造を採用すれば、圧力損失の拡大率（増幅率）を大きくとれるので、流量有無の判別が一層高精度で行える。
【００１４】
ところで、超音波流量計の場合、流量計測用の超音波センサが設置され、かつ流量計測のため他の部分とは断面積を小とした計測用流路を含むように圧力損失部を設定すると、計測用流路で流速と圧力損失を増大させることにより、通常計測時の流量計測精度及び原点補正時の流量有無の判別精度をともに高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１（ａ）は、流量計の一実施例として、一般住宅用ガスメータ等に用いられる超音波流量計の正面断面図を示す。この超音波流量計１００は、本体ユニット１１０と中間流路形成ユニット１２０と遮断弁１３０とから構成されている。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本体ユニット１１０は全体として直方体形状を有し、その上面には、上流側のガス配管に接続される流入口１１２及び下流側のガス配管に接続される流出口１１３がそれぞれ開口している。また、その内部には、流入口１１２と流出口１１３との間にガス（流体）を通過させるための本体流路１１４（圧力損失部；流路）が形成されている。本体ユニット１１０の下部には、図１（ａ）の背面側から手前側に向けて本体流路切除部１１５が形成され、この本体流路切除部１１５には中間流路形成ユニット１２０が嵌め込まれている。
【００１７】
中間流路形成ユニット１２０の内部には、本体ユニット１１０の本体流路切除部１１５にガスの流れ方向と直交する方向（嵌合方向）から嵌合したときに本体流路１１４と接続される中間流路１２１（圧力損失部；流路）が貫通形成されている。この中間流路１２１は、本体流路１１４と滑らかに連続する入口側連結流路１２１ｂ（圧力損失部），出口側連結流路１２１ｃ（圧力損失部）と、両端で両連結流路１２１ｂ，１２１ｃと連なるとともに、本体流路１１４とほぼ直交する形態で本体ユニット１１０の下面に沿って配設される直線状中間流路１２１ａ（圧力損失部）とから構成されている。また、中間流路形成ユニット１２０には、直線状中間流路１２１ａを通過するガスの流量を測定するために、超音波センサの一対の超音波送受信部２，３がそれぞれ着脱可能に取り付けられている。直線状中間流路１２１ａの軸直交断面積を本体流路１１４の軸直交断面積よりも小とし（絞り）、この部分を流れるガスの圧力損失を大きくするとともに、直線状中間流路１２１ａを流れるガスの流速を速くして超音波センサ（超音波送受信部２，３）による流量（流速）の測定精度が高くなるようにしている。
【００１８】
このように、流入口１１２と流出口１１３との間には、ガスを通過させるための各流路１１４，１２１等で構成される圧力損失部が形成される。そして、このような圧力損失部を挟む流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を検出するために、中間部に圧力センサ１１８を備え、流入口１１２側及び流出口１１３側の本体流路１１４，１１４からそれぞれ延設した連通管１１６，１１７の先端側を圧力センサ１１８に連結した圧力検出管１１９が設けられている。
【００１９】
圧力センサ１１８の一例として静電容量式圧力センサを用いた場合の説明図を図１（ｂ）に示す。この圧力センサは、中央可動電極としてのダイアフラム１１８ａの移動により固定電極１１８ｂ，１１８ｂとの間の静電容量が変化し、ＯＮ−ＯＦＦするスイッチとして機能する。したがって、連通管１１６，１１７を介して導入された流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差が所定値以下の場合にＯＮ（又はＯＦＦ）して、各流路１１４，１２１を流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを検出する。
【００２０】
図１（ａ）に戻り、流入口１１２と中間流路１２１との間の本体流路１１４には、本体流路１１４のガスの流れを遮断する遮断弁１３０（圧力損失増幅手段；可変絞り機構）が設けられている。この遮断弁１３０は、図４に示す通り、正逆回転可能なステッピングモータ等の電動モータ１３１（可変絞り機構）の回転運動を弁体移動手段（図示せず）によって往復直線運動に変換し、弁体１３２（可変絞り機構）をコイルスプリング等の弾性部材１３４（可変絞り機構）に抗して弁座１３３（可変絞り機構）に接近・離間させて、ガスの流通を停止又は開放できる。また、遮断弁１３０は段階的又は連続的に流路断面積を変更可能な可変絞り機構を構成し、その絞りにより、圧力損失部を挟む流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を増幅する圧力損失増幅手段としても機能している。
【００２１】
具体的には、図４に示すように、遮断弁１３０は、弁座１３３に対向配置された弁体１３２が本体流路１１４（流路）を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が段階的に小となるように構成されている。この弁体１３２は、弁座１３３への移動方向に配置された複数（例えば３枚）の平板状の弁部１３７，１３８，１３９を有している。弁座１３３から最も遠い側の弁部１３９を除き、各弁部１３７，１３８には、中央部に板厚方向への貫通孔１３７ａ，１３８ａが形成され、これら貫通孔１３７ａ，１３８ａは弁座１３３に近いもの（出口側；本体流路１１４下手側）ほど大径に形成されている。
【００２２】
また、弁体１３２には、下記▲１▼〜▲３▼のようにして各弁部１３７，１３８，１３９を可逆的に移動可能とするための順次閉鎖機構１４０が設けられている。
▲１▼各弁部１３７，１３８，１３９が所定の間隔を有して並ぶ全開位置（図４（ｂ）参照）から、
▲２▼弁座１３３に近い側の弁部１３５より順次弁座１３３側に移動する状態を経て、
▲３▼すべての弁部１３７，１３８，１３９が板厚方向（移動方向）に重なり合うとともに弁座１３３に接当して閉鎖する全閉位置（図４（ｃ）参照）に至る。
【００２３】
順次閉鎖機構１４０の詳細を図４（ｂ）に示す。各弁部１３７，１３８，１３９の端面には、それぞれ１又は複数（例えば２個）の凹部１３７ｂ，１３８ｂ，１３９ｂが形成されている。弁座１３３に近い側において隣り合う弁部１３７，１３８に形成された凹部１３７ｂ，１３８ｂは互いに対向するように配置され、対向配置された凹部１３７ｂ，１３８ｂに跨って圧縮コイルばね１４１（弾発部材）が挿入・介装されている。同様に、弁座１３３に遠い側において隣り合う弁部１３８，１３９に形成された凹部１３８ｂ，１３９ｂに跨って圧縮コイルばね１４２（弾発部材）が挿入・介装されている。そして、弁座１３３に遠い側の圧縮コイルばね１４２ほどばね定数を大（弾発部材の弾発力が大）としているので、弾性部材１３４の弾性力又は電動モータ１３１の駆動力によって押圧されたときに、弁座１３３に近い側（出口側；本体流路１１４下手側）の弁部から順次閉鎖移動する。
【００２４】
したがって、圧縮コイルばね１４１，１４２のばね定数（弾発部材の弾発力）を設定調整しておくことにより、ステッピングモータ１３１（電動モータ）のステップ数に応じて弁部１３７，１３８，１３９を順次閉鎖し、本体流路１１４を流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態を実現できる。また、このようにして圧力損失の拡大率（増幅率）を大きくとれるので、圧力センサ１１８による流量有無の判別が高精度で行える。なお、１４３は、各弁部１３７，１３８，１３９に形成された軸孔１３７ｃ，１３８ｃ，１３９ｃを貫通して挿入される支持軸を示し、順次閉鎖機構１４０を円滑に作動させるために補助的に設けられている。
【００２５】
図４の遮断弁は、図５に示す変形例のように簡略化構造とすることもできる。図５の遮断弁１３０’では、対向する弁体１３２’と弁座１３３’とにそれぞれ軸方向に１又は複数（例えば各々３段）の階段状の段差１３２ａ，１３３ａが形成されている。これにより、弁座１３３’に対向配置された弁体１３２’が本体流路１１４（流路）を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が連続的に小となるように構成されている。すなわち、両者間に形成される隙間１３５がこれらの段差１３２ａ，１３３ａに沿う段差形状を有することになり、隙間１３５への閉じ込め効果（ラビリンス効果）が増し圧力損失の拡大率（増幅率）を大きくとれるので、圧力センサ１１８による流量有無の判別が高精度で行える。なお、隙間１３５は、弁座１３３に近いもの（出口側；本体流路１１４下手側）ほど大に形成されている。
【００２６】
図２に、このような超音波流量計１００の計測部の基本構成を示す。
この超音波流量計１００の流量計測用の直線状中間流路１２１ａには、流量計測用のガス（流体）が流れ方向軸線Ｏに沿って図示の流れ方向に流通（平均流速ｖ）している。また、流路１２１ａの壁１０には、一対の超音波送受信部２，３（流量計測手段；超音波センサ）が取り付けられている。図２では、流体の流れ方向上手側の超音波送受信部２（送受信振動子２１（第一振動子））と流体の流れ方向下手側の超音波送受信部３（送受信振動子３１（第二振動子））とが流路１２１ａを挟んで対向配置された透過型Ｚ配列に構成されている。
【００２７】
計測用の流路１２１ａは、少なくとも一対の超音波送受信部２，３間において流れ方向軸線Ｏが直線状であり、軸断面の形状及び断面積が流れ方向において同一に形成されている。測定対象がガスの場合、計測用の流路１２１ａの軸断面形状は壁１０により閉鎖された空間を形成するものであればよく、例えば、円形状、楕円形状、正方形状、矩形状等のいずれを採用してもよい。
【００２８】
超音波送受信部２は、流路１２１ａの壁１０に固定され、圧電素子、振動板、電極板等から構成される送受信振動子２１（第一振動子）を備えている。一方、超音波送受信部３は、超音波送受信部２（第一振動子２１）よりも流れ方向下手側の壁１０に固定され、圧電素子、振動板、電極板等から構成される送受信振動子３１（第二振動子）を備えている。さらに、これら一対の超音波送受信部２，３には、第一振動子２１又は第二振動子３１を発振させるための駆動電圧回路等から構成される送信手段２２と、第一振動子２１又は第二振動子３１の発生電圧を検出するための電圧検出回路等から構成される受信手段３２とを備えている。これによって、第一振動子２１は、流体の流れ方向下手側（超音波送受信部３側）に向けて超音波を送信するとともに、第二振動子３１で送信された超音波を受信する。一方、第二振動子３１は、流体の流れ方向上手側（超音波送受信部２側）に向けて超音波を送信するとともに、第一振動子２１で送信された超音波を受信する。
【００２９】
図２において、ガスの平均流速をｖ、ガス中を伝搬する音速をｃ、超音波の進行方向（測線Ｍ）とガスの流れ方向（流れ方向軸線Ｏ）とのなす角をθ（以下、測線角という）、超音波の伝搬距離をＬとすると、順方向到達時間Ｔｊ及び逆方向到達時間Ｔｇはそれぞれ次のように表わされる。
Ｔｊ＝Ｌ／（ｃ＋ｖ・ｃｏｓθ） （１）
Ｔｇ＝Ｌ／（ｃ−ｖ・ｃｏｓθ） （２）
（１）、（２）式より次式が得られる。
ｖ＝Ｋ（Ｌ／２ｃｏｓθ）（Ｔｇ−Ｔｊ）／（Ｔｇ・Ｔｊ） （３）
Ｑ＝ｖ・Ａ （４）
ただし、Ｋは補正係数、Ａは流路１の断面積、Ｑはガスの流量である。
したがって、順方向到達時間Ｔｊと逆方向到達時間Ｔｇ（到達時間差ΔＴ）の測定から、ガスの平均流速ｖと流量Ｑが求められる。このように、ガスの温度・含有成分等に依存する音速ｃを（３）式から消去することで、測定値（到達時間Ｔｊ，Ｔｇ；到達時間差ΔＴ）と一定値（伝搬距離Ｌ，測線角θ）とから流速ｖが得られる利点を有している。
【００３０】
そこで、図２に示すように、超音波流量計１００には、計測部として、上記した圧力センサ１１８、遮断弁１３０の他、計測制御部４と切換手段７とが備えられている。切換手段７は、受信手段３２で処理すべき信号を切り換える受信信号切換手段７１と、送信する振動子２１，３１を切り換える送信切換手段７２とを有する。
【００３１】
計測制御部４は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、入出力インターフェース４４等を有し、これらがバス４５により送受信可能に接続されたマイクロコンピュータにより構成されている。ＲＯＭ４３は、プログラム格納領域４３ａとデータ記憶領域４３ｂとを有している。プログラム格納領域４３ａには後述するオフセット実行プログラム等が格納されている。データ記憶領域４３ｂには原点補正値が記憶され、原点補正値記憶手段の機能を有している。なお、ＣＰＵ４１は、後述するように流量有無判別手段としての機能を有している。また、圧力センサ１１８で検出された圧力差及び受信手段３２で受信された超音波受信信号は、入出力インターフェース４４を介して計測制御部４に入力される。一方、ＣＰＵ４１からの指令は入出力インターフェース４４を介し切換手段７に出力され、また、モータドライバ１３６を経て遮断弁１３０を駆動する電動モータ１３１に出力される。さらに、データ記憶領域４３ｂは原点補正の都度原点補正値を書き込めるようにＥＰＲＯＭとするのが望ましい。
【００３２】
次に、図３のフローチャートにより超音波流量計１００の計測部の作動、具体的にはオフセット実行プログラムの内容を説明する。
まず、予め定められた補正時期（例えば１回／年）が到来しているかをチェックする（Ｓ１）。補正時期が到来していれば（Ｓ１でＹＥＳ）、次に計測制御部４が既に学習した生活パターンの中で現在時がガス不使用時間帯であるかを確認する（Ｓ２）。ガス不使用時間帯であれば（Ｓ２でＹＥＳ）、超音波センサ（超音波送受信部２，３）の計測する流量値が０に近いかをみる（Ｓ３）。流量値が０に近いときは（Ｓ３でＹＥＳ）、ガス不使用と判断して、Ｓ４にて電動モータ１３１を駆動して遮断弁１３０を少し（例えば、モータ１３１の数ステップ分あるいは弁部１３７，１３８，１３９のうちの１段分）閉める。このとき、流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を圧力検出管１１９（圧力センサ１１８）で検出する（Ｓ５）。
【００３３】
その圧力差が設定された閾値以下であると（Ｓ６でＹＥＳ）、流路１２１ａを流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態にあると判断して、超音波センサ（超音波送受信部２，３）を送受信させ（Ｓ７）、上記（３）式から到達時間差ΔＴを検出する（Ｓ８）。さらに、得られた到達時間差ΔＴを原点補正値としてデータ記憶領域４３ｂに記憶する（Ｓ９）。その後、電動モータ１３１を駆動して遮断弁１３０を全開に戻して（Ｓ１０）リターンする。Ｓ５で検出された圧力差が設定された閾値を超える場合には（Ｓ６でＮＯ）、Ｓ４（遮断弁１３０閉）とＳ５（圧力検出管１１９圧力差検出）の操作を繰り返す。Ｓ１、Ｓ２及びＳ３でＮＯの場合にはリターンする。なお、遮断弁１３０を全閉することが許容されている場合には、Ｓ７（超音波センサ送受信）の前に遮断弁１３０を全閉すれば、より正確な原点補正値が取得できる（Ｓ１００）。また、より信頼性の高い原点補正を可能とするために、オフセット実行プログラムを複数回実行して、各回で取得された原点補正値の平均値を求めてもよい。
【００３４】
また、図３に示すオフセット実行プログラムの動作中に圧力検出管１１９（圧力センサ１１８）で圧力差が検出されたときには、ガス使用が開始されたと判断して直ちにプログラムの実行を中止し、遮断弁１３０を全開に戻すようにすれば、通常のガス使用に支障を与えずにすむ。さらに、補正時期が到来しているにもかかわらず（Ｓ１でＹＥＳ）、ガス使用中（Ｓ３でＮＯ）が繰り返される場合には、「補正できない」旨のアラームを出すようにしてもよい。化学工場等で２４時間操業を続けているケース等に有効である。
【００３５】
実施例において、超音波送受信部２，３（送受信振動子２１，３１）を透過型Ｚ配列に配置する場合についてのみ説明したが、本発明は反射型Ｖ字配列等のその他の配置方式にも適用できる。また、本発明は、超音波流量計以外にフルイディック流量計等の他の流量計にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流量計の一実施例としての超音波流量計の正面断面図、及び圧力センサの説明図。
【図２】図１の超音波流量計の計測部の基本構成を示す説明図。
【図３】計測部の作動を示すフローチャート。
【図４】遮断弁の説明図。
【図５】図４の遮断弁の変形例を示す説明図。
【符号の説明】
２，３ 超音波送受信部（流量計測手段；超音波センサ）
４ 計測制御部
４１ ＣＰＵ（流量有無判別手段）
４３ ＲＯＭ（原点補正値記憶手段）
１００ 超音波流量計（流量計）
１１４ 本体流路（圧力損失部）
１２１ 中間流路（圧力損失部）
１１８ 圧力センサ
１１９ 圧力検出管
１３０ 遮断弁（可変絞り機構；圧力損失増幅手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波流量計等の流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気体（例えば都市ガス、プロパンガス）、液体（例えば水）などの流体の流量を計測する流量計測装置として、例えば、超音波を利用して流速を測定する超音波流量計が知られている。その際の測定原理として、一般には「伝搬時間差法」が用いられる。これは、流路の流体流れ方向上手側及び下手側に一対の超音波送受信部を設け、超音波信号の送受信を交互に切り替えて、流れ方向上手側の超音波送信部（送信側振動子）から流れ方向下手側の超音波受信部（受信側振動子）に到達するまでの時間（以下、順方向到達時間という）Ｔｊと、流れ方向下手側の超音波送信部（送信側振動子）から流れ方向上手側の超音波受信部（受信側振動子）に到達するまでの時間（以下、逆方向到達時間という）Ｔｇとの時間差（到達時間差）ΔＴ＝Ｔｇ−Ｔｊから流路を流れる流体の平均流速及び流量を求める方法である。
【０００３】
そして、理論上は流量Ｑ＝０（平均流速ｖ＝０）のとき到達時間差ΔＴ＝０となるが、実際には製造誤差等によりΔＴは０に一致せずにずれている（オフセットともいう；例えば特許文献１の図１２参照）場合がある。このずれ量（オフセット量）は個々の超音波流量計（超音波センサ）に固有の値として工場出荷時に計測可能であり、初期値あるいは検量線の形で原点補正（ゼロ点補正）されるが、オフセット量は経時変化により変動する場合がある。しかし、ガスメータ等では一旦設置されると一定期間原則としてガスの使用を停止することができないため、オフセット量を測定し直し補正することは困難となる。そこで、特許文献１には、圧力センサを用いることにより完全な流量０の状態でなくても原点補正を可能とする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４９０３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載の技術では、
▲１▼流体の絶対圧を検出する圧力センサを設けているため、高精度が要求される。したがって、閉塞圧に等しいか否かの確認の際、さらに分解能（感度や増幅率）を高くする必要がある。
▲２▼現在のオフセット量が不明でありこれから原点補正が必要な超音波センサを用いて流量測定し、その測定データを測定流路の流量が０とみなせるか否かの判断基準にしているので、測定データと判断結果に対する信頼性が乏しい。
【０００６】
そこで本発明の課題は、入口側と出口側との流体の圧力差を検出することにより、流量有無の判別が精度よく行え、原点補正値を簡便に取得することのできる流量計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を解決するために本発明に係る流量計は、
流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させるための流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差が所定値以下の場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記課題を解決するために本発明に係る流量計は、
流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させるための流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差を検出する圧力センサを設けた圧力検出管と、
その圧力センサが所定値以下の圧力差を検出した場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
これらの流量計によれば、流体の流れに伴って生じる圧力損失を、流入口側と流出口側との流体の圧力差（差圧）として検出し、それによって流量の有無（すなわち流路を流体が流れているか否か）を判別するので、その差圧を生じさせる圧力損失部によって差圧を拡大（増幅）検出しやすくなる。このように、差圧を検出する際の分解能を容易に高められるので、流量有無の判別精度を高レベルに保つことができ、原点補正値（オフセット量）が精度よくかつ簡便に取得できる。しかも、流入口側と流出口側との差圧の検出のみによって流量計の原点補正の可否を判別でき、補正が必要な流量計による補正の可否の判別といった複雑な判断プロセスを要しないため、得られた原点補正値に対する信頼性が高くなる。
【００１０】
このような流量計において差圧検出に圧力検出管を用いる場合には、ダイアフラム、ベローズ等を検出体とする圧力センサを判別スイッチとして使用することができ、高精度を有する検出部をコンパクトに組み込むことができる。
【００１１】
さらに、上記課題を解決するために本発明に係る流量計は、
流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させる間にその流量を計測する流量計測手段が配置された流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差が所定値以下の場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
その流量有無判別手段からの流量無しの出力信号に基づき前記流量計測手段により計測された原点補正値を記憶する原点補正値記憶手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
この流量計によれば、上記したような精度と信頼性の高い原点補正値を定期的にあるいは不定期に取得し、流量計測の際の初期値又は検量線として更新しながら使用できる。これによって、流量有無の判別及び原点補正値ひいては流量計測の精度を高レベルで維持管理することができるようになる。例えば、超音波式家庭用ガスメータにおいて、本発明に基づく原点補正を１回／年以上の頻度で実施した場合、１リットル／時未満の微小流量に対する判別精度を法定の１０年間以上にわたって容易に維持管理できるようになる。
【００１３】
そして、以上のような流量計において、圧力損失部に圧力損失増幅手段を設け、圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との流体の圧力差を増幅して検出するようにすれば、流量有無の判別精度がさらに向上し、より正確な原点補正値が得られるようになる。
その際、圧力損失増幅手段として段階的又は連続的に流路断面積を変更可能な可変絞り機構を採用するときには、絞り量の調節によって圧力損失を高精度にコントロールして近似的な流量無し状態を実現することができる。したがって、通常の流量計としての機能を維持しながら、あるいは流体の使用が開始されたときには直ちに通常の流通状態への復帰を保障しながら、原点補正値を得ることができる。このような可変絞り機構として、モータコントロール式の遮断弁を例示することができる。
そして、可変絞り機構として用いる遮断弁において、弁座に対向配置された弁体が流路を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が段階的又は連続的に小となる構造を採用すれば、圧力損失の拡大率（増幅率）を大きくとれるので、流量有無の判別が一層高精度で行える。
【００１４】
ところで、超音波流量計の場合、流量計測用の超音波センサが設置され、かつ流量計測のため他の部分とは断面積を小とした計測用流路を含むように圧力損失部を設定すると、計測用流路で流速と圧力損失を増大させることにより、通常計測時の流量計測精度及び原点補正時の流量有無の判別精度をともに高めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１（ａ）は、流量計の一実施例として、一般住宅用ガスメータ等に用いられる超音波流量計の正面断面図を示す。この超音波流量計１００は、本体ユニット１１０と中間流路形成ユニット１２０と遮断弁１３０とから構成されている。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、本体ユニット１１０は全体として直方体形状を有し、その上面には、上流側のガス配管に接続される流入口１１２及び下流側のガス配管に接続される流出口１１３がそれぞれ開口している。また、その内部には、流入口１１２と流出口１１３との間にガス（流体）を通過させるための本体流路１１４（圧力損失部；流路）が形成されている。本体ユニット１１０の下部には、図１（ａ）の背面側から手前側に向けて本体流路切除部１１５が形成され、この本体流路切除部１１５には中間流路形成ユニット１２０が嵌め込まれている。
【００１７】
中間流路形成ユニット１２０の内部には、本体ユニット１１０の本体流路切除部１１５にガスの流れ方向と直交する方向（嵌合方向）から嵌合したときに本体流路１１４と接続される中間流路１２１（圧力損失部；流路）が貫通形成されている。この中間流路１２１は、本体流路１１４と滑らかに連続する入口側連結流路１２１ｂ（圧力損失部），出口側連結流路１２１ｃ（圧力損失部）と、両端で両連結流路１２１ｂ，１２１ｃと連なるとともに、本体流路１１４とほぼ直交する形態で本体ユニット１１０の下面に沿って配設される直線状中間流路１２１ａ（圧力損失部）とから構成されている。また、中間流路形成ユニット１２０には、直線状中間流路１２１ａを通過するガスの流量を測定するために、超音波センサの一対の超音波送受信部２，３がそれぞれ着脱可能に取り付けられている。直線状中間流路１２１ａの軸直交断面積を本体流路１１４の軸直交断面積よりも小とし（絞り）、この部分を流れるガスの圧力損失を大きくするとともに、直線状中間流路１２１ａを流れるガスの流速を速くして超音波センサ（超音波送受信部２，３）による流量（流速）の測定精度が高くなるようにしている。
【００１８】
このように、流入口１１２と流出口１１３との間には、ガスを通過させるための各流路１１４，１２１等で構成される圧力損失部が形成される。そして、このような圧力損失部を挟む流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を検出するために、中間部に圧力センサ１１８を備え、流入口１１２側及び流出口１１３側の本体流路１１４，１１４からそれぞれ延設した連通管１１６，１１７の先端側を圧力センサ１１８に連結した圧力検出管１１９が設けられている。
【００１９】
圧力センサ１１８の一例として静電容量式圧力センサを用いた場合の説明図を図１（ｂ）に示す。この圧力センサは、中央可動電極としてのダイアフラム１１８ａの移動により固定電極１１８ｂ，１１８ｂとの間の静電容量が変化し、ＯＮ−ＯＦＦするスイッチとして機能する。したがって、連通管１１６，１１７を介して導入された流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差が所定値以下の場合にＯＮ（又はＯＦＦ）して、各流路１１４，１２１を流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを検出する。
【００２０】
図１（ａ）に戻り、流入口１１２と中間流路１２１との間の本体流路１１４には、本体流路１１４のガスの流れを遮断する遮断弁１３０（圧力損失増幅手段；可変絞り機構）が設けられている。この遮断弁１３０は、図４に示す通り、正逆回転可能なステッピングモータ等の電動モータ１３１（可変絞り機構）の回転運動を弁体移動手段（図示せず）によって往復直線運動に変換し、弁体１３２（可変絞り機構）をコイルスプリング等の弾性部材１３４（可変絞り機構）に抗して弁座１３３（可変絞り機構）に接近・離間させて、ガスの流通を停止又は開放できる。また、遮断弁１３０は段階的又は連続的に流路断面積を変更可能な可変絞り機構を構成し、その絞りにより、圧力損失部を挟む流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を増幅する圧力損失増幅手段としても機能している。
【００２１】
具体的には、図４に示すように、遮断弁１３０は、弁座１３３に対向配置された弁体１３２が本体流路１１４（流路）を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が段階的に小となるように構成されている。この弁体１３２は、弁座１３３への移動方向に配置された複数（例えば３枚）の平板状の弁部１３７，１３８，１３９を有している。弁座１３３から最も遠い側の弁部１３９を除き、各弁部１３７，１３８には、中央部に板厚方向への貫通孔１３７ａ，１３８ａが形成され、これら貫通孔１３７ａ，１３８ａは弁座１３３に近いもの（出口側；本体流路１１４下手側）ほど大径に形成されている。
【００２２】
また、弁体１３２には、下記▲１▼〜▲３▼のようにして各弁部１３７，１３８，１３９を可逆的に移動可能とするための順次閉鎖機構１４０が設けられている。
▲１▼各弁部１３７，１３８，１３９が所定の間隔を有して並ぶ全開位置（図４（ｂ）参照）から、
▲２▼弁座１３３に近い側の弁部１３５より順次弁座１３３側に移動する状態を経て、
▲３▼すべての弁部１３７，１３８，１３９が板厚方向（移動方向）に重なり合うとともに弁座１３３に接当して閉鎖する全閉位置（図４（ｃ）参照）に至る。
【００２３】
順次閉鎖機構１４０の詳細を図４（ｂ）に示す。各弁部１３７，１３８，１３９の端面には、それぞれ１又は複数（例えば２個）の凹部１３７ｂ，１３８ｂ，１３９ｂが形成されている。弁座１３３に近い側において隣り合う弁部１３７，１３８に形成された凹部１３７ｂ，１３８ｂは互いに対向するように配置され、対向配置された凹部１３７ｂ，１３８ｂに跨って圧縮コイルばね１４１（弾発部材）が挿入・介装されている。同様に、弁座１３３に遠い側において隣り合う弁部１３８，１３９に形成された凹部１３８ｂ，１３９ｂに跨って圧縮コイルばね１４２（弾発部材）が挿入・介装されている。そして、弁座１３３に遠い側の圧縮コイルばね１４２ほどばね定数を大（弾発部材の弾発力が大）としているので、弾性部材１３４の弾性力又は電動モータ１３１の駆動力によって押圧されたときに、弁座１３３に近い側（出口側；本体流路１１４下手側）の弁部から順次閉鎖移動する。
【００２４】
したがって、圧縮コイルばね１４１，１４２のばね定数（弾発部材の弾発力）を設定調整しておくことにより、ステッピングモータ１３１（電動モータ）のステップ数に応じて弁部１３７，１３８，１３９を順次閉鎖し、本体流路１１４を流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態を実現できる。また、このようにして圧力損失の拡大率（増幅率）を大きくとれるので、圧力センサ１１８による流量有無の判別が高精度で行える。なお、１４３は、各弁部１３７，１３８，１３９に形成された軸孔１３７ｃ，１３８ｃ，１３９ｃを貫通して挿入される支持軸を示し、順次閉鎖機構１４０を円滑に作動させるために補助的に設けられている。
【００２５】
図４の遮断弁は、図５に示す変形例のように簡略化構造とすることもできる。図５の遮断弁１３０’では、対向する弁体１３２’と弁座１３３’とにそれぞれ軸方向に１又は複数（例えば各々３段）の階段状の段差１３２ａ，１３３ａが形成されている。これにより、弁座１３３’に対向配置された弁体１３２’が本体流路１１４（流路）を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が連続的に小となるように構成されている。すなわち、両者間に形成される隙間１３５がこれらの段差１３２ａ，１３３ａに沿う段差形状を有することになり、隙間１３５への閉じ込め効果（ラビリンス効果）が増し圧力損失の拡大率（増幅率）を大きくとれるので、圧力センサ１１８による流量有無の判別が高精度で行える。なお、隙間１３５は、弁座１３３に近いもの（出口側；本体流路１１４下手側）ほど大に形成されている。
【００２６】
図２に、このような超音波流量計１００の計測部の基本構成を示す。
この超音波流量計１００の流量計測用の直線状中間流路１２１ａには、流量計測用のガス（流体）が流れ方向軸線Ｏに沿って図示の流れ方向に流通（平均流速ｖ）している。また、流路１２１ａの壁１０には、一対の超音波送受信部２，３（流量計測手段；超音波センサ）が取り付けられている。図２では、流体の流れ方向上手側の超音波送受信部２（送受信振動子２１（第一振動子））と流体の流れ方向下手側の超音波送受信部３（送受信振動子３１（第二振動子））とが流路１２１ａを挟んで対向配置された透過型Ｚ配列に構成されている。
【００２７】
計測用の流路１２１ａは、少なくとも一対の超音波送受信部２，３間において流れ方向軸線Ｏが直線状であり、軸断面の形状及び断面積が流れ方向において同一に形成されている。測定対象がガスの場合、計測用の流路１２１ａの軸断面形状は壁１０により閉鎖された空間を形成するものであればよく、例えば、円形状、楕円形状、正方形状、矩形状等のいずれを採用してもよい。
【００２８】
超音波送受信部２は、流路１２１ａの壁１０に固定され、圧電素子、振動板、電極板等から構成される送受信振動子２１（第一振動子）を備えている。一方、超音波送受信部３は、超音波送受信部２（第一振動子２１）よりも流れ方向下手側の壁１０に固定され、圧電素子、振動板、電極板等から構成される送受信振動子３１（第二振動子）を備えている。さらに、これら一対の超音波送受信部２，３には、第一振動子２１又は第二振動子３１を発振させるための駆動電圧回路等から構成される送信手段２２と、第一振動子２１又は第二振動子３１の発生電圧を検出するための電圧検出回路等から構成される受信手段３２とを備えている。これによって、第一振動子２１は、流体の流れ方向下手側（超音波送受信部３側）に向けて超音波を送信するとともに、第二振動子３１で送信された超音波を受信する。一方、第二振動子３１は、流体の流れ方向上手側（超音波送受信部２側）に向けて超音波を送信するとともに、第一振動子２１で送信された超音波を受信する。
【００２９】
図２において、ガスの平均流速をｖ、ガス中を伝搬する音速をｃ、超音波の進行方向（測線Ｍ）とガスの流れ方向（流れ方向軸線Ｏ）とのなす角をθ（以下、測線角という）、超音波の伝搬距離をＬとすると、順方向到達時間Ｔｊ及び逆方向到達時間Ｔｇはそれぞれ次のように表わされる。
Ｔｊ＝Ｌ／（ｃ＋ｖ・ｃｏｓθ） （１）
Ｔｇ＝Ｌ／（ｃ−ｖ・ｃｏｓθ） （２）
（１）、（２）式より次式が得られる。
ｖ＝Ｋ（Ｌ／２ｃｏｓθ）（Ｔｇ−Ｔｊ）／（Ｔｇ・Ｔｊ） （３）
Ｑ＝ｖ・Ａ （４）
ただし、Ｋは補正係数、Ａは流路１の断面積、Ｑはガスの流量である。
したがって、順方向到達時間Ｔｊと逆方向到達時間Ｔｇ（到達時間差ΔＴ）の測定から、ガスの平均流速ｖと流量Ｑが求められる。このように、ガスの温度・含有成分等に依存する音速ｃを（３）式から消去することで、測定値（到達時間Ｔｊ，Ｔｇ；到達時間差ΔＴ）と一定値（伝搬距離Ｌ，測線角θ）とから流速ｖが得られる利点を有している。
【００３０】
そこで、図２に示すように、超音波流量計１００には、計測部として、上記した圧力センサ１１８、遮断弁１３０の他、計測制御部４と切換手段７とが備えられている。切換手段７は、受信手段３２で処理すべき信号を切り換える受信信号切換手段７１と、送信する振動子２１，３１を切り換える送信切換手段７２とを有する。
【００３１】
計測制御部４は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、入出力インターフェース４４等を有し、これらがバス４５により送受信可能に接続されたマイクロコンピュータにより構成されている。ＲＯＭ４３は、プログラム格納領域４３ａとデータ記憶領域４３ｂとを有している。プログラム格納領域４３ａには後述するオフセット実行プログラム等が格納されている。データ記憶領域４３ｂには原点補正値が記憶され、原点補正値記憶手段の機能を有している。なお、ＣＰＵ４１は、後述するように流量有無判別手段としての機能を有している。また、圧力センサ１１８で検出された圧力差及び受信手段３２で受信された超音波受信信号は、入出力インターフェース４４を介して計測制御部４に入力される。一方、ＣＰＵ４１からの指令は入出力インターフェース４４を介し切換手段７に出力され、また、モータドライバ１３６を経て遮断弁１３０を駆動する電動モータ１３１に出力される。さらに、データ記憶領域４３ｂは原点補正の都度原点補正値を書き込めるようにＥＰＲＯＭとするのが望ましい。
【００３２】
次に、図３のフローチャートにより超音波流量計１００の計測部の作動、具体的にはオフセット実行プログラムの内容を説明する。
まず、予め定められた補正時期（例えば１回／年）が到来しているかをチェックする（Ｓ１）。補正時期が到来していれば（Ｓ１でＹＥＳ）、次に計測制御部４が既に学習した生活パターンの中で現在時がガス不使用時間帯であるかを確認する（Ｓ２）。ガス不使用時間帯であれば（Ｓ２でＹＥＳ）、超音波センサ（超音波送受信部２，３）の計測する流量値が０に近いかをみる（Ｓ３）。流量値が０に近いときは（Ｓ３でＹＥＳ）、ガス不使用と判断して、Ｓ４にて電動モータ１３１を駆動して遮断弁１３０を少し（例えば、モータ１３１の数ステップ分あるいは弁部１３７，１３８，１３９のうちの１段分）閉める。このとき、流入口１１２側と流出口１１３側とのガスの圧力差を圧力検出管１１９（圧力センサ１１８）で検出する（Ｓ５）。
【００３３】
その圧力差が設定された閾値以下であると（Ｓ６でＹＥＳ）、流路１２１ａを流れるガスの流量が無いか、又は実質的に無い状態にあると判断して、超音波センサ（超音波送受信部２，３）を送受信させ（Ｓ７）、上記（３）式から到達時間差ΔＴを検出する（Ｓ８）。さらに、得られた到達時間差ΔＴを原点補正値としてデータ記憶領域４３ｂに記憶する（Ｓ９）。その後、電動モータ１３１を駆動して遮断弁１３０を全開に戻して（Ｓ１０）リターンする。Ｓ５で検出された圧力差が設定された閾値を超える場合には（Ｓ６でＮＯ）、Ｓ４（遮断弁１３０閉）とＳ５（圧力検出管１１９圧力差検出）の操作を繰り返す。Ｓ１、Ｓ２及びＳ３でＮＯの場合にはリターンする。なお、遮断弁１３０を全閉することが許容されている場合には、Ｓ７（超音波センサ送受信）の前に遮断弁１３０を全閉すれば、より正確な原点補正値が取得できる（Ｓ１００）。また、より信頼性の高い原点補正を可能とするために、オフセット実行プログラムを複数回実行して、各回で取得された原点補正値の平均値を求めてもよい。
【００３４】
また、図３に示すオフセット実行プログラムの動作中に圧力検出管１１９（圧力センサ１１８）で圧力差が検出されたときには、ガス使用が開始されたと判断して直ちにプログラムの実行を中止し、遮断弁１３０を全開に戻すようにすれば、通常のガス使用に支障を与えずにすむ。さらに、補正時期が到来しているにもかかわらず（Ｓ１でＹＥＳ）、ガス使用中（Ｓ３でＮＯ）が繰り返される場合には、「補正できない」旨のアラームを出すようにしてもよい。化学工場等で２４時間操業を続けているケース等に有効である。
【００３５】
実施例において、超音波送受信部２，３（送受信振動子２１，３１）を透過型Ｚ配列に配置する場合についてのみ説明したが、本発明は反射型Ｖ字配列等のその他の配置方式にも適用できる。また、本発明は、超音波流量計以外にフルイディック流量計等の他の流量計にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流量計の一実施例としての超音波流量計の正面断面図、及び圧力センサの説明図。
【図２】図１の超音波流量計の計測部の基本構成を示す説明図。
【図３】計測部の作動を示すフローチャート。
【図４】遮断弁の説明図。
【図５】図４の遮断弁の変形例を示す説明図。
【符号の説明】
２，３ 超音波送受信部（流量計測手段；超音波センサ）
４ 計測制御部
４１ ＣＰＵ（流量有無判別手段）
４３ ＲＯＭ（原点補正値記憶手段）
１００ 超音波流量計（流量計）
１１４ 本体流路（圧力損失部）
１２１ 中間流路（圧力損失部）
１１８ 圧力センサ
１１９ 圧力検出管
１３０ 遮断弁（可変絞り機構；圧力損失増幅手段）
Claims (7)
- 流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させるための流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差が所定値以下の場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
を備えることを特徴とする流量計。 - 流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させるための流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差を検出する圧力センサを設けた圧力検出管と、
その圧力センサが所定値以下の圧力差を検出した場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
を備えることを特徴とする流量計。 - 流量計測用の流体を導入し送出するためにそれぞれ外面に開口する流入口及び流出口と、
それら流入口及び流出口の間に形成され、前記流体を通過させる間にその流量を計測する流量計測手段が配置された流路を含む圧力損失部と、
その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差が所定値以下の場合に、前記流路を流れる前記流体の流量が無いか、又は実質的に無い状態にあることを信号出力する流量有無判別手段と、
その流量有無判別手段からの流量無しの出力信号に基づき前記流量計測手段により計測された原点補正値を記憶する原点補正値記憶手段と、
を備えることを特徴とする流量計。 - 前記圧力損失部に圧力損失増幅手段を設け、その圧力損失部を挟む流入口側と流出口側との前記流体の圧力差を増幅して検出する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流量計。
- 前記圧力損失増幅手段は段階的又は連続的に流路断面積を変更可能な可変絞り機構である請求項４に記載の流量計。
- 前記可変絞り機構には、弁座に対向配置された弁体が前記流路を閉とする方向に移動するに伴って流路断面積が段階的又は連続的に小となる遮断弁が用いられる請求項５に記載の流量計。
- 前記圧力損失部は、流量計測用の超音波センサが設置され、かつ流量計測のため他の部分とは断面積を小とした計測用流路を含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の流量計。
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