JP2005337769A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 工事が不要で安価な計測器を用いて流体の品質を計測でき、省エネ計測と省エネ制御を実現した流量計測装置を実現する。
【解決手段】 流体が流れる配管の側面に接続され、配管から流体を取り出してホースへ導くつなぎ込み部と、このつなぎ込み部とホースとの間に挿入され、流体の流量を計測する流量計測モジュールとを有することを特徴とする流量計測装置である。

【選択図】 図１

Description

本発明は、省エネを行うための計測（省エネ計測）、省エネを行うための制御（省エネ制御）等に用いる流量計測装置に関するものである。

従来より、気体や液体の流量を測定するセンサとしては、電磁流量計、超音波流量計、渦流量計、コリオリ式流量計等、様々な方式の流量計がある。
また、流量計、圧力計、温度検出器等の単独の物理量を計測するセンサはあった。省エネ計測や省エネ制御を行うためには、気体の品質を維持管理する必要がある。品質の維持管理には、気体の品質の測定が必要となる。気体の品質の測定は、例えば気体の密度、ミスト、温度、圧力、湿度、流量等を総合的に測定することにより行う。従来、このような測定を行うには、個別のセンサを組み合わせて測定システムを構築する必要があった。

図５は従来における測定システムの構成例を示した図である。
図５で、配管１内を測定対象の流体が流れる。配管１には圧力計２、温度検出器３、流量計４が取り付けられている。配管１を切断してこれらの計測器を取り付ける。

特許文献１には渦流量センサの検出値を温度センサと圧力センサの検出値を用いて補正し、標準状態における流量を算出する流量補正装置が記載されている。

特開平１１−１９０６５３号公報

図５の従来例では、配管を切断してから計測器を取り付けるため、取付工事のために設備の稼働を停止する時間が長くなることや、工事費用が高くなるという問題点があった。
省エネ対策を検討する場合、流体の漏れ等による無駄を見つける計測と解析プロセスが必要となる。この際、いくつかの配管位置で計測データを収集する必要がある。計測器が高価な場合は、同じセンサを使い回し、センサを取り付ける位置を変え、順次別の配管位置で計測していくことになる。図５の従来例では、計測位置を変える毎に工事が必要であるため、設備稼働の停止回数が多くなるとともに、工事費用が高くなる。
また、図５の従来例では、計測位置を変える毎に各センサについて配線作業を行わなければならないため、設置作業が面倒になる。

配管を切断しなくても計測できるクランプオン方式の計測器があるが、測定レンジが狭く、十分な検出精度が得られない。

また、計測及び解析プロセスで見出した対策を実施する場合や、継続して問題発見をする場合は、連続的、継続的にデータを収集することになる。この場合にも図５の従来例では工事が必要になるため、導入は事実上困難であった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、工事が不要で安価な計測器を用いて流体の品質を計測でき、省エネ計測と省エネ制御を実現した流量計測装置を実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明は次のとおりの構成になっている。

（１）流体が流れる配管から前記流体を取り出して末端の機器へ導く枝管と、
この枝管を前記配管につなぐつなぎ込み部と、
このつなぎ込み部と前記枝管との間に挿入され、前記流体の流量を計測する流量計測モジュールと、
この流量計測モジュールに取り付けられ、流量以外の物理量を計測するセンサモジュールと、
を有することを特徴とする流量計測装置。

（２）前記センサモジュールは、温度、圧力、湿度の少なくともいずれかを計測することを特徴とする（１）記載の流量計測装置。

（３）前記流量計測モジュールには、前記センサモジュールを挿入するための穴が設けられていて、この穴に挿入されたセンサモジュールは流量計測モジュールに導かれた流体と接触して計測を行うことを特徴とする（１）または（２）記載の流量計測装置。

（４）前記流量計測モジュールは、センサ部とデータ処理部とに分離されていて、前記センサ部は流量計測モジュールに導かれた流体の流量を測定する流量計測部と前記センサモジュールが配置されていて、前記データ処理部は前記センサ部の計測信号を処理することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の流量計測装置。

（５）前記流量計測モジュールと前記センサモジュールとの間で信号を授受するようにコネクタ部が設けられたことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の流量計測装置。

（６）前記流量計測モジュールまたはデータ処理部は、前記センサモジュールで計測した温度及び圧力の計測値の少なくとも一方をもとに流量計測値を補正することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の流量計測装置。

（７）流量計測値及びその補正に用いた計測値の少なくともいずれかのトレンドを記録する記録手段を有することを特徴とする（６）記載の流量計測装置。

（８）前記流量計測モジュールは電池駆動するとともに、無線通信手段を有することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の流量計測装置。

（９）前記流量計測モジュールは、流量計測値及びその補正に用いた計測値の少なくともいずれかを前記無線通信手段により送信することを特徴とする（８）記載の流量計測装置。

（１０）前記流量計測モジュールは、前記無線通信手段により送信するデータに計測時の時刻データ、センサの位置データの少なくともいずれかを付加することを特徴とする（９）記載の流量計測装置。

（１１）前記流量計測モジュールは、前記無線通信手段により隣接する流量計測モジュールと通信することによりリレー方式で通信を行うことを特徴とする（８）乃至（１０）のいずれかに記載の流量計測装置。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）流体が流れる配管から流体を取り出して末端の機器へ導く枝管と、枝管を配管につなぐつなぎ込み部との間に流量計測モジュールを接続している。この流量計測モジュールにセンサモジュールを取り付けている。このため、配管を切断しないで温度、圧力等を測る各種の計測器を取り付けることができる。これによって、工事が不要で安価な計測器を用いて流体の品質を計測でき、省エネ計測と省エネ制御を実現できる。
（２）流体が流れる配管の側面につなぎ込み部を介して流量計測モジュールを接続するため、大元の配管だけでなく末端の配管でも流量の計測が可能となり、配管の流体漏れの発見、用途別の配管の流体使用量の経時的把握が可能となる。
（３）流量計測モジュールを電池駆動にして無線通信手段を搭載したことによって、遠隔地にある配管設備について省エネ計測と省エネ制御を実現できる。また、配線敷設の工事が不要になる。
（４）流量計測モジュールにセンサモジュールを取り付けているため、複合センサとして用いることができる。
個々のセンサで測定した複数の物理量を演算して計測値を得る場合、従来はセンサと配線と測定システム（ＰＬＣやパソコン等で構成）で構成する必要があった。このためには、機器の設置の場所、工事、配線などが面倒で、時間がかかった。本発明によれば、ひとつの機器で対応できるため、配線や設置が大幅に簡単になる。
（５）流量計測モジュールとセンサモジュールとの間で信号を授受するようにコネクタ部が設けられているため、流量計測モジュールを取り付けるときに配線作業が不要になる。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。
図１で、流量計測モジュール１０は流体が導かれ、導かれた流体の流量を計測する。流量計測モジュール１０の両端には、ホースコネクタ１１と１２が接続されている。ホースコネクタ１１と１２は汎用的な継ぎ手になっている。

流量計測モジュール１０にはセンサモジュール１３を挿入するための穴１４が設けられている。穴１４に挿入されたセンサモジュール１３は流量計測モジュール１０に導かれた流体と接触して計測を行う。
センサモジュール１３は流量以外の物理量、例えば温度、圧力、湿度、ミスト等を計測する。
このように基本部となる流量計測モジュール１０にセンサモジュール１３を付加することで、必要な機能を追加できる。
流量計測モジュール１０は、計測データを処理するデータ処理部を内蔵している。

流量計測モジュール１０とセンサモジュール１３との間で信号を授受するようにコネクタ部を設ける。流量計測モジュール１０は、センサモジュール１３で計測した温度、圧力等の計測値をもとに流量計測値を補正する。

図２は流量計測モジュールの装着状態を示した図である。図２の（ａ）は装着前の状態、（ｂ）は装着後の状態を示した図である。
図２で、配管２０内に流体が流れる。配管２０の側面にはつなぎ込み部２１が接続されている。つなぎ込み部２１にはバルブ２２が設けられている。バルブ２２を開閉することによりつなぎ込み部２１の流路が開閉する。つなぎ込み部２１は、配管２０から流体を取り出して枝管としてのホース２３へ導く。ホース２３は末端の機器へ流体を導く。

図２の（ａ）に示す状態では、つなぎ込み部２１はホース２３と接続されている。
図２の（ｂ）に示す状態では、つなぎ込み部２１とホース２３の間に流量計測モジュール１０が挿入されている。
流量計測モジュール１０の両端に設けたホースコネクタをつなぎ込み部２１とホース２３にそれぞれ挿入するだけで設置工事が完了する。設置工事をするときはバルブ２２は閉じておく。これによって、設置工事をするときの設備稼働の停止時間を短縮できる。

複数の機器に流体を流体を送る場合、流体が流れる配管から枝管を分岐し、枝管のつなぎ込み部にはバルブと自閉ソケットを設ける構成にしたものがある。本発明ではつなぎ込み部と枝管の間に流量計測モジュールを接続している。このため、流量計測モジュールの設置工事が容易になる。また、設置位置の変更も容易になる。
自閉ソケットは枝管を取り外したときに枝管の流路を流路を閉じる構成になっている。

図３は本発明の他の実施例を示した図である。
図３の実施例ではセンサ部とデータ処理部とを分離している。センサ部とデータ処理部で流量計測モジュールを構成する。
図３で、センサ部３０は前述した流量計測モジュールと同様につなぎ込み部２１とホース２３の間に挿入されている。

データ処理部３１はセンサ部３０とケーブルで接続されていて、計測データを処理する。処理結果を画面３２に表示する。データ処理部３１からのリアルタイムの流量等の計測値をアナログ出力し、これをレコーダ３３に表示する。

なお、流量計測値及びその補正に用いた温度、圧力等の計測値のトレンドをレコーダ３３に記録してもよい。この場合、データ処理部３１またはレコーダ３３で記録周期、記録する信号の選択が行えるようにしてもよい。
また、レコーダ３３に任意の信号及びトレンド記録データ間で任意の数式で演算する機能を設けてもよい。レコーダ３３で演算値、任意の信号の状態を監視し、上下限の設定値を超えた場合、警報を出力するようにしてもよい。

図４は図３のセンサ部の構成例を示した図である。
図４は管路の長手方向の断面図である。管路部４０には配管から導かれた流体が通る。図ではＡ方向に流体が流れている。外皮部４１は管路部４０を被っている。外皮部４１は管路の長手方向に縦割りにした２つの部品を張り合わせて構成している。流量計測部４２、４３は外皮部４１に配置されている。図の例では流量計測部４２、４３は超音波流量計で、一方が超音波の発信器、他方が受信器になっている。

センサモジュール４４〜４７は外皮部４１に設けられた穴４１１に適宜配置されている。これらのモジュールは温度、圧力、湿度等を計測する。センサモジュール４４〜４７はセンサ部の付加計測機能になっている。穴４１１はＢ−Ｂ断面及びＣ−Ｃ断面で外皮部４１の断面方向に沿って設けられている。

図３及び図４の実施例で、データ処理部３１は、流量計測部４２、４３とセンサモジュール４４〜４７の信号を処理する。データ処理部３１は、センサモジュール４４〜４７で計測した温度、圧力等の計測値をもとに流量計測値を補正する。

なお、センサ部３０とデータ処理部３１を一体型にした流量計測モジュールを電池駆動にして無線通信手段を搭載してもよい。
この場合、次の構成要素を設ける。
（１）流量センサ
（２）流量センサの計測値補正用の圧力センサ、温度センサ
（３）データ処理部
１）データ蓄積機能
タイムスタンプ付き流量計測値及びセンサモジュールの計測値の記録機能
（時間間隔など指定）
２）流量センサの計測値を温度と圧力により補正する機能
３）蓄積データ演算機能
データ間任意演算、変化率演算など
４）警報機能
演算結果と指定値の関係で警報設定
（４）通信機能
１）リアルタイム信号通知機能
２）過去データ伝達機能（データ種類、開始時間、時間間隔、終了時間等を指定）
３）警報通知
（５）電源部
電池、外部電源（通信ケーブル経由で受電）等
（６）無線通信手段
リレー機能付き伝送方式 （複数のセンサ部同士で次々にデータを中継する）
汎用無線LANなど

上述した構成に限らず本発明は次の構成をとってもよい。
流量計測モジュールは、流量計測値及びその補正に用いた計測値を無線通信手段により送信してもよい。

流量計測モジュールは、無線通信手段により送信するデータに計測時の時刻データ、センサの位置データを付加してもよい。

流量計測モジュールは、無線通信手段により隣接する流量計測モジュールまたは隣接するセンサ部と通信することによりリレー方式で遠方に通信してもよい。

流量計測モジュールは、流量計測値及びその補正に用いた計測値をデジタルパルスで出力してもよい。

本発明の一実施例を示す構成図である。 流量計測モジュールの装着状態を示した図である。 本発明の他の実施例を示した図である。 図３のセンサ部の構成例を示した図である。 従来における測定システムの構成例を示した図である。

符号の説明

１０ 流量計測モジュール
１３、４４〜４７ センサモジュール
１４、４１１ 穴
２０ 配管
２１ つなぎ込み部
２２ バルブ
２３ ホース
４０ 管路部
４１ 外皮部
４２、４３ 流量計測部

Claims (11)

1. 流体が流れる配管から前記流体を取り出して末端の機器へ導く枝管と、
   この枝管を前記配管につなぐつなぎ込み部と、
   このつなぎ込み部と前記枝管との間に挿入され、前記流体の流量を計測する流量計測モジュールと、
   この流量計測モジュールに取り付けられ、流量以外の物理量を計測するセンサモジュールと、
   を有することを特徴とする流量計測装置。
2. 前記センサモジュールは、温度、圧力、湿度の少なくともいずれかを計測することを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
3. 前記流量計測モジュールには、前記センサモジュールを挿入するための穴が設けられていて、この穴に挿入されたセンサモジュールは流量計測モジュールに導かれた流体と接触して計測を行うことを特徴とする請求項１または２記載の流量計測装置。
4. 前記流量計測モジュールは、センサ部とデータ処理部とに分離されていて、前記センサ部は流量計測モジュールに導かれた流体の流量を測定する流量計測部と前記センサモジュールが配置されていて、前記データ処理部は前記センサ部の計測信号を処理することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流量計測装置。
5. 前記流量計測モジュールと前記センサモジュールとの間で信号を授受するようにコネクタ部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流量計測装置。
6. 前記流量計測モジュールまたはデータ処理部は、前記センサモジュールで計測した温度及び圧力の計測値の少なくとも一方をもとに流量計測値を補正することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の流量計測装置。
7. 流量計測値及びその補正に用いた計測値の少なくともいずれかのトレンドを記録する記録手段を有することを特徴とする請求項６記載の流量計測装置。
8. 前記流量計測モジュールは電池駆動するとともに、無線通信手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の流量計測装置。
9. 前記流量計測モジュールは、流量計測値及びその補正に用いた計測値の少なくともいずれかを前記無線通信手段により送信することを特徴とする請求項８記載の流量計測装置。
10. 前記流量計測モジュールは、前記無線通信手段により送信するデータに計測時の時刻データ、センサの位置データの少なくともいずれかを付加することを特徴とする請求項９記載の流量計測装置。
11. 前記流量計測モジュールは、前記無線通信手段により隣接する流量計測モジュールと通信することによりリレー方式で通信を行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の流量計測装置。
    

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