JP2006300845A

JP2006300845A - 流量計および流量計の流量補正方法

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Publication number: JP2006300845A
Application number: JP2005125784A
Authority: JP
Inventors: Sadanori Hamachi; 禎憲濱地
Original assignee: NKS KK
Current assignee: NKS KK
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP4758673B2

Abstract

【課題】何らかの原因で計測点における流速測定が不能となっている間に、測定点を通過した流体の体積に合わせて流量の測定値を補正する流量計および流量計の流量補正方法を提供する。
【解決手段】水路２に設けた流速センサ１０と、この流速センサ１０の検出値Ｓａを用いて水路２中の流体３の流速Ｓを求めると共に、前記検出値Ｓａを用いた流速測定が不能であることを通知する測定不能通知機能を有する流速測定部２５と、前記流体２の水位Ｄを検出する水位センサ１１と、この水位Ｄを用いて測定点Ｐａにおける流体３の断面積Ａを求める面積測定部２６と、前記流速Ｓに断面積Ａを乗算して流体の流量Ｆを求める流量演算部２７と、前記流速測定が不能である間における水位Ｄの変化を用いて前記流量Ｆを補正する滞留補正部２２とを備えてなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、水路を流れる流体の流量を測定する流量計および流量計の流量補正方法に関するものであり、より詳細には、例えば工場排水や生活排水、雨水などの下水路中を流れる流体の流速を測定する流速センサを備えた流量計および流量計の流量補正方法に関する。

水路を流れる流体の流量を測定する流量計として、種々の形態が考えられている。例えば、水路を流れる流体の流速と流体の断面積を乗算して流量を求める流量計（以下、面速式の流量計という）や、水路に絞り形状のフリュームを設置することにより水位の測定によって流量を求める流量計（以下、ＰＢＦ式の流量計という）などがある。

ＰＢＦ式の流量計はフリュームにおける限界流が生じない程度に測定点より下流側の水位が上昇した状態では流量の測定を行うことができなかった。そこで、ＰＢＦ式の流量計の代わりに、あるいはＰＢＦ式の流量計に並べて面速式の流量計を設け、ＰＢＦ式の流量計が流量を測定できないような流体の流れにおいても流量を測定できる流量計が、用いられている。なお、面速式の流量計には、水路を流れる流体の流速を求める流速センサが必要であり、この流速センサとして、超音波や電磁波のドップラ効果を利用して求めるものがある。

特許文献１は、超音波のドップラ効果を利用して流速を求める流量センサを有する装置の一例が示されている。図５は特許文献１に示す流速センサを用いた面速式の流量計のセンサプローブの構成を示す図、図６は特許文献１の流体速度演算装置の構成図である。図５，６において、８０はセンサプローブ、８１はこのセンサプローブ８０の先端部に装着させた流速センサ、８２は圧力式の水位センサである。８３は水路、８４は測定対象となる流体、８４ａは流体８４と共に流れる物体である。また、８１ａは流体８４に超音波を発信する超音波発振子、８１ｂはこの超音波発振子８１ａに近接させた超音波受信子である。

図６において、８５は特定周波数の電気信号を発生する信号発生器、８６は増幅器、８７は前記超音波受信機８１ｂから出力される受信信号の増幅器、８８は差信号検出部である。また、差信号検出部８８は、第１ミキサー（同相ミキサー）８９、９０°移相回路９０ａに接続された第２ミキサー（直角位相ミキサー）９０、これらに接続されるローパスフィルタ９１，９２、増幅器９３，９４よりなる。

９５は増幅器９３，９４のゲインを自動調整するＤ／Ａ変換器であり、前記増幅器９３，９４から出力される信号はＡ／Ｄ変換器９６，９７によってＡ／Ｄ変換された後にＣＰＵ９９に入力され、予め設定・記憶されている演算プログラムに従い、加重平均法を用いた平均流速の演算がおこなわれ、演算結果がＤ／Ａ変換器９９ａによってＤ／Ａ変換され出力される。

前記ＣＰＵ９９によって実行される演算プログラムは、増幅器９３を介して出力される同相の差信号および増幅器９４を介して出力される直角位相の差信号を、高速フーリエ変換によって強度成分と位相成分それぞれ変換し、各成分のドップラーシフトを用いて前記加重平均法を用いた演算を行うものである。この演算を行うことにより、乱流などの影響を受けることなく、測定条件の如何にかかわらず、信頼性の高い平均流速Ｓを高精度に求めることが行われている。
特許第２８９０１８８号公報

しかしながら、流体の流速を検出する流速センサには、その種類に関係なく測定限界が発生する。例えば、特許文献１のようなドップラ効果を利用した流速センサは、流体の流れが極めて緩やかである場合や流体に超音波を反射するような物体８４ａが極めて少ない場合に、前記増幅器９３，９４のゲインを引き上げることが行われるが、このときに超音波受信子８１ｂによって生じるノイズも増幅されて流速の測定誤差が大きくなることがある。そこで、前記ゲインに最大値を設定することによりゲインが最大値まで引き上げられたときに流速をゼロとして出力し、流速測定が不能であることを通知することがある。

具体的には、水路の下流側においてゲートを閉じたり、ポンプを停止させるなどして、計測点よりも下流側の水位が上昇して満管流となっている場合には測定点における流体の流れが極めて緩慢になるなどして流速の測定値に含まれる誤差が大きくなることがあった。このため、面速式の流量計を用いた場合にも、測定点から停止させたポンプやゲートなどの水路閉鎖手段（以下、この位置を水路閉鎖部という）までの距離が短く、この水路閉鎖手段を用いて水路を閉鎖した場合に、流量の測定が困難になることがあった。なお、測定点における流速測定は水路閉鎖手段による水路の閉鎖が解除されることにより再開できる。

ところが、流速測定が不能となった瞬間から再び流速測定が可能となるまでの間にも、水位の上昇は継続しており、測定点より下流側において滞留する流体（本明細書では滞留流体という）の体積が増加することが考えられる。そして、この測定点よりも下流側における滞留流体は、すでに測定点を通過しているので、流速測定が再開した後にも測定できないという問題が発生していた。

本発明は上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、何らかの原因で計測点における流速測定が不能となっている間に、測定点を通過した流体の体積に合わせて流量の測定値を補正する流量計および流量計の流量補正方法を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の流量計は、水路に設けた流速センサと、この流速センサの検出値を用いて水路中の流体の流速を求めると共に、前記検出値を用いた流速測定が不能であることを通知する測定不能通知機能を有する流速測定部と、前記流体の水位を検出する水位センサと、この水位を用いて測定点における流体の断面積を求める面積測定部と、前記流速に断面積を乗算して流体の流量を求める流量演算部と、前記流速測定が不能である間における水位の変化を用いて前記流量を補正する滞留補正部とを備えてなることを特徴としている。

請求項２に記載の流量計は、水路に設けた流速センサと、この流速センサの検出値を用いて水路中の流体の流速を求めると共に、前記検出値を用いた流速測定が不能であることを通知する測定不能通知機能を有する流速測定部と、少なくとも前記流速を用いて流体の流量を求める流量演算部と、測定点より下流側の水路中の流体の体積を測定する体積測定部と、前記流速測定が不能となった時点および流速測定が再開できた時点における前記体積の差に応じて、流速測定が不能である間に水路中に滞留した滞留流体の体積を求めると共に、前記流量に前記滞留流体の体積に応じた補正を加える滞留補正部とを備えてなることを特徴としている。

前記体積測定部は、水位を検出する水位センサと、検出された水位を水路の形状に応じて体積に変換するリニアライザとを有するものであってもよい（請求項３）。

前記滞留補正部は、流速測定が不能となった時点における前記体積を記憶する第１記憶部と、流速測定が再開できた時点における前記体積を記憶する第２記憶部と、前記第２記憶部に記憶させた体積から第１記憶部に記憶させた体積を減算することにより流速測定が不能であった間に計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積に対応する値を滞留補正値として求める減算部と、所定時間を計測するタイマー部と、前記所定時間だけ前記流量に前記滞留補正値を加算する加算部とを有するものであってもよい（請求項４）。

請求項５に記載の流量計の流量補正方法は、水路中の流体の流速および水位を測定して、この水位から測定点の断面積を求め、この断面積に流速を乗算することにより流体の流量を求める流量計において、前記流速の適正な測定が不能である間の水位の変化を用いて前記流量を補正することを特徴としている。

請求項６に記載の流量計の流量補正方法は、少なくとも水路中の流体の流速を測定して流体の流量を求める流量計において、流体の流速測定が不能となった時点における水路中の流体の体積を測定して記憶した後に、流速測定が再開できた時点における水路中の流体の体積を測定し、この体積から前記記憶した流体の体積を減算して流速測定が不能である間に水路中に滞留した滞留流体の体積を求め、前記流量に前記滞留流体の体積に応じた補正を施すことを特徴としている。

測定点において測定された水位に応じて測定点より下流側の水路中における流体の体積を求め、流速測定が不能となった時点における前記体積を第１記憶部に記憶し、流速測定が再開できた時点における前記体積を第２記憶部に記憶し、前記第２記憶部に記憶させた体積から第１記憶部に記憶させた体積を減算して、流速測定が不能である間に計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積を求め、この滞留流体の体積に比例する滞留補正値を所定時間だけ流量に加算してもよい（請求項７）。

前記流速の測定値が所定の第１閾値以下になった時点で前記流速をゼロとして流速測定が不能となったことを示す流速測定ゼロ信号を発生し、前記流速の測定値が前記第１閾値より高い第２閾値以上になった時点で測定された流速を用いた前記流量の演算を再開すると共に流速測定が再開できたことを示す流速測定再開信号を発生してもよい（請求項８）。

請求項１に係る発明では、測定点における流体の流速と断面積とを用いて流量を求める面速式の流量計において、下流側における流体の呑み込みが悪く、測定部より下流側において流体の滞留が生じるような場合にも、水位の変化を用いて滞留した流体の体積を精度良く求めることができる。特に、下流側の水路において流体を汲みだすポンプが停止したり、ゲートが閉鎖するなどして水路閉鎖部が発生した場合に、測定点における流速が著しく低下して流速センサによる流速測定が不能となることがあるが、この流速測定が不能となっている間に測定点を通過した流体の流量を、水位の変化によって補正することにより、たとえ流速測定が不能となるような事態が発生したとしても、適正な補正を行って正確な流量測定を行うことができる。

前記水位は、例えば流速測定が不能となった時点（つまり、流速の測定値が０になった時点）と、流速測定が再開した時点の両方で測定して、これらの水位の変化から流速測定が不能である期間中に測定点を通過した滞留流体の体積を求めることができ、この体積に応じて、流速測定が再開した後における流量に所定の滞留補正値を加えることが可能である。

なお、前記水位と測定点から水路閉鎖部までの間に滞留する滞留流体の体積との関係は、測定点から水路閉鎖部までの水路の形状（水路の断面形状や長さなど）によって決まるので、この関係を予めリニアライザなどに記憶させておくことにより、水位を滞留流体の体積に容易に変換できるので好ましい。

請求項２に係る発明では、少なくとも測定点における流体の流速を用いて流量を求める流量計において、下流側における流体の呑み込みが悪く、測定部より下流側において流体の滞留が生じるような場合に、測定点より下流側の水路中の流体の体積の変化を用いて精度良く流体の流量を求めることができる。特に、下流側の水路において水路閉鎖部が発生し、測定点における流速が著しく低下して流速センサによる流速測定が不能となる場合（つまり、流速の測定値が０となる場合）に、この流速測定が不能となっている間に測定点を通過した流体の流量を、測定点より下流側の水路中の流体の体積の変化によって補正することにより、たとえ流速測定が不能となるような事態が発生したとしても、適正な補正を行って正確な流量測定を行うことができる。

前記体積測定部が、水位を検出する水位センサと、検出された水位を水路の形状に応じて体積に変換するリニアライザとを有するものである場合（請求項３）には、比較的容易に測定できる水位を用いて水路中の流体の体積を求めることができる。とりわけ、水位と測定点から水路閉鎖部までの間に滞留する滞留流体の体積との関係は、測定点から水路閉鎖部までの水路の形状（水路の断面形状や長さなど）によって決まるので、この関係を予めリニアライザに記憶させることにより、水位を滞留流体の体積に容易に変換できる。

前記滞留補正部は、流速測定が不能となった時点における前記体積を記憶する第１記憶部と、流速測定が再開できた時点における前記体積を記憶する第２記憶部と、前記第２記憶部に記憶させた体積から第１記憶部に記憶させた体積を減算することにより流速測定が不能であった間に計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積に対応する値を滞留補正値として求める減算部と、所定時間を計測するタイマー部と、前記所定時間だけ前記流量に前記滞留補正値を加算する加算部とを有するものである場合（請求項４）には、簡単な構成でありながら、前記流量に、計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積に対応する滞留補正値を加算できるので、流量を適正に補正することができる。

請求項５に係る発明では、面速式の流量計において、測定点より下流側に水路閉鎖部が発生し、測定点における流速が著しく低下するなどして流速センサによる流速測定が不能となる（つまり、流速の測定値が０となる）ことがあったとしても、この流速測定が不能となっている間の水位の変化によって流量を補正することができ、より正確な流量測定を行うことができる。つまり、通常の面速式の流量計では、流速測定が不能となっている間は流量の出力が０となり、測定点における流量を正確に求めることができないが、本発明によれば流速測定が不能となっている間の流量を水位の変化によって測定でき、その補正を行うことができる。

前記水位は、例えば流速測定が不能となった時点と、流速測定が再開した時点の両方で測定して、流速測定が再開した後における流量を補正することが可能である。前記水位の変化は、水位と測定点から水路閉鎖部までの間に滞留する滞留流体の体積との関係を予め記憶させたリニアライザを用いて、滞留流体の体積の変化（流量）に変換することが望ましい。

請求項６に係る発明では、少なくとも測定点における流体の流速を用いて流量を求める流量計において、測定部より下流側において流体の滞留が生じ、測定点における流速が著しく低下するなどして流速センサによる流速測定が不能となる場合（つまり、流速の測定値が０となる場合）に、この流速測定が不能となった時点と、流速測定ができた時点の両方で、測定点より下流側の水路中の流体の体積を測定して減算することにより、流速測定が不能となっている間に水路中に滞留した滞留流体の体積を求めることができるので、適正な補正を行って正確な流量測定を行うことができる。

測定点において測定された水位に応じて測定点より下流側の水路中における流体の体積を求め、流速測定が不能となった時点における前記体積を第１記憶部に記憶し、流速測定が再開できた時点における前記体積を第２記憶部に記憶し、前記第２記憶部に記憶させた体積から第１記憶部に記憶させた体積を減算して、流速測定が不能である間に計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積を求め、この滞留流体の体積に比例する滞留補正値を所定時間だけ流量に加算する場合（請求項７）には、計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積に対応する滞留補正値を容易に計算することができる。

前記流速の測定値が所定の第１閾値以下になった時点で前記流速をゼロとして流速測定が不能となったことを示す流速測定ゼロ信号を発生し、前記流速の測定値が前記第１閾値より高い第２閾値以上になった時点で測定された流速を用いた前記流量の演算を再開すると共に流速測定が再開できたことを示す流速測定再開信号を発生する場合（請求項８）には、流量測定が不能である期間を容易かつ適正に通知することができる。つまり、必要最小限の流量補正を正確かつ適正に行うことができる。

図１は本発明の第１実施例に係る流量計１を設置する水路の構成を示す図、図２は前記流量計のセンサプローブの一例を示す図、図３は前記流量計の演算装置の一例を示すブロック図、図４は前記流量計の動作の一例を説明する図である。

図１において、２は例えば下水道などの水路、３はこの水路２を流れる下水などの流体、４は水路の下流端に設けられたポンプである。前記水路２は例えば流体３を開水状態で流通させる開水路であって、その下流部分にポンプ４を設置するように少し窪んだ形状のポンプ井２ａや、ポンプ４を停止したときに水位を上昇させて流体３を滞留させる水溜め部２ｂを形成してある。

５は流量計１のセンサプローブであり、水路２中の所定の位置（測定点）Ｐａに設置される。一方、Ｐｂは前記水路２の下流端、すなわち、ポンプ４を止めた時は水路閉鎖部である。また、Ｌｅは流量計１の水位の最低レベルを示し、Ｌｆは前記水溜め部２ｂの満水水位でかつ本発明における流量計１による補正演算が対応できる最高レベルを示し、ＬｌおよびＬｈは後述する流量計１による補正演算に関係する水位のレベルを示している。

前記センサプローブ５は種々の構成が考えられるが、例えば図２に示すように構成されていてもよい。すなわち、本実施例におけるセンサプローブ５は流速センサ１０と、圧力式の水位センサ１１と、図外の演算装置と接続させる信号ケーブル１２とを有する。なお、本発明は以下に示す流速センサ１０や水位センサ１１の構成に限定されるものではないことはいうまでもない。

前記流速センサ１０は例えば超音波反射方式であり、流体３に超音波を発信する超音波発振子１０ａと、この超音波発振子１０ａに近接させた超音波受信子１０ｂとを備えている。つまり、超音波発振子１０ａから照射された超音波Ｕｓを流体３中に照射するときに、物体３ａなどによって反射し、流体３の流速Ｓに合わせてドップラーシフトした超音波Ｕｒを超音波受信子１０ｂによって受信できるように構成してある。

水位センサ１１は例えば流体３に接するように配置されたダイヤフラム等の感知部にかかる圧力を測定するものであり、この感知部の位置から流体の水面（便宜上、水面と表現するが水以外の液体の表面も含む）までの距離、つまり、水位Ｄを測定するものである。したがって、前記水位０のレベルＬｅは水位センサ１１の感知部の高さ位置と同じレベルである。

図３において、２０は演算装置であり、前記流速センサ１０によって得られる流速Ｓの検出値Ｓａおよび水位センサ１１によって水位Ｄの検出値Ｄａを用いて前記流体３の流量Ｆを求める流量測定部２１と、この流量測定部２１によって求められる流量Ｆを補正する滞留補正部２２とを有する。

前記流量測定部２１は、例えば、前記流速検出値Ｓａを用いて水路２中の流体３の平均流速Ｓを求める流速測定部２５と、前記水位検出値Ｄａを用いて測定点における流体３の断面積Ａを求める面積測定部２６と、求められた流速Ｓに断面積Ａを乗算することにより流体３の流量Ｆを求める流量演算部２７とを有する。なお、本実施例における前記流速測定部２５の構成は特許文献１に示される流体速度演算装置とほゞ同じであるから、その詳細な構成の説明を省略する。

また、前記流速測定部２５は、前記流速検出値Ｓａを用いて流速測定が不能であることを通知する測定不能通知機能を有する。より具体的には、例えば前記流体３の流速が極めて緩慢になるなどした場合に流速センサ１０によって良好な精度の流速測定が行えなくなるので、流速の測定値を０とする場合がある。

そこで、本実施例では流速の測定値が所定の第１閾値Ｔｈ１（図４参照）以下になった時点で前記流速Ｓをゼロとして流速測定が不能となったことを示す流速測定ゼロ信号Ｓ１を発生するリミットアラームを有する。一方、前記流速Ｓの測定値が前記第１閾値Ｔｈ１より高い第２閾値Ｔｈ２以上になった時点で測定された流速Ｓを用いた前記流量Ｆの演算を再開すると共に流速測定が再開できたことを示す流速測定再開信号Ｓ２を発生するリミットアラームを有する。本実施例のように、流速測定が不能であることを検知するための第１閾値Ｔｈ１を、流速測定が再開できたことを検知するための第２閾値Ｔｈ２と異なる値として、これらにヒステリシス差を持たせることにより、流速の測定値の微小変化によるチャタリングのような現象が生じないようにすることができる。

なお、本実施例の説明では説明を簡単にするように、前記閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２が流速の測定値の閾値であるとして説明しているが、本実施例の流速測定部２５が図６に示す増幅器９３，９４のようなものを有する場合には、そのゲインの上限を閾値として設定することも可能である。この場合、第１閾値に設定されるゲインの上限は第２閾値に設定されるゲインの上限よりも低く値となる。

前記滞留補正部２２は、例えば、前記水位検出値Ｄａを測定点Ｐａから前記水路閉鎖部Ｐｂまでの間における水路２中の流体３の体積Ｖに変換する体積測定部の一例としてのリニアライザ３０と、前記流速測定ゼロ信号Ｓ０および流速測定再開信号Ｓ１を用いて前記流量Ｆの滞留補正を行なうための種々の制御信号を生成する補正制御部３１と、流速測定が不能となった時点ｔ１（図４参照）における体積Ｖを記憶する第１記憶部３２と、流速測定が再開した時点ｔ２（図４参照）における体積Ｖを記憶する第２記憶部３３と、第２記憶部３３によって記憶した体積Ｖｈから第１記憶部３２によって記憶した体積Ｖｌを減算する減算部３４と、切換えスイッチ３５と、加算部３６とを有する。

前記リニアライザ３０は図１に示す前記測定点Ｐａから水路閉鎖部Ｐｂまで水路２中の流れに直角方向の断面形状や測定点Ｐａから水路閉鎖部Ｐｂまでの距離など、水路２の形状に合わせて、測定点Ｐａにおける水位Ｄを体積Ｖに変換するものである。そして、本実施例の場合は水溜め部２ｂが形成されているので、リニアライザ３０による水位Ｄから体積Ｖへの変換は折れ線近似の検量線に合わせて行なう。

したがって、前記リニアライザ３０の検量線はセンサプローブ５を設置する位置および流路２の形状や測定点Ｐａから水路閉鎖部Ｐｂまでの距離などに合わせて、適宜設定されるものである。また、このリニアライザ３０は前記水位センサ１１と合わせて体積測定部を構成する。

前記補正制御部３１は例えばプログラマブルコントローラなどの演算処理装置からなる。また、この補正制御部３１は前記種々の制御信号として、例えば前記流速測定ゼロ信号Ｓ１が発生した時点ｔ１において第１記憶部３２に流速測定が不能となった時点ｔ１における体積Ｖを記憶させるためのラッチ信号Ｌａ１と、前記流速測定ゼロ信号Ｓ１が発生している状態で流速測定再開信号Ｓ２が発生した時点ｔ２において第２記憶部３３に流速測定が再開した時点ｔ２における体積Ｖを記憶させるためのラッチ信号Ｌａ２と、この時点ｔ２から例えば１０分などの所定の時間Ｔを測定するタイマーコントロール信号Ｔｃとを生成する機能を有する。つまり、本実施例の補正制御部３１は所定時間を計測するタイマー部として機能する。

前記記憶部３２，３３は例えばアナログメモリなどによって、前記体積測定部３０から出力される体積Ｖのアナログ信号を一時的に記憶するものであるが、前記体積Ｖを示すデジタル信号を記憶するものであってもよい。第１記憶部３２に記憶される信号は、流速測定が不能となった時点ｔ１において測定点Ｐａから水路閉鎖部Ｐｂまでの水路２中の体積Ｖｌ（水位のレベルＬｅからレベルＬｌまでの体積）に比例する信号である。そして、第２記憶部３３に記憶される信号は、流速測定が再開した時点ｔ２において測定点Ｐａから水路閉鎖部Ｐｂまでの水路２中の体積Ｖｈ（水位のレベルＬｅからレベルＬｈまでの体積）に比例する信号である。

したがって、前記減算部３４によって両体積Ｖｈ，Ｖｌの差を求めることにより、図１に斜線を付けて示す部分の体積Ｖａ、すなわち、流速測定が不能となった時点ｔ１から流速測定が再開した時点ｔ２までの間に測定点Ｐａより下流側に滞留した滞留流体３’の体積Ｖａに比例する滞留補正値Ｒとなる。

前記切換えスイッチ３５は前記タイマーコントロール信号Ｔｃが生成されている間だけ前記減算部３４側に切り換えて滞留補正値Ｒを供給し、それ以外は流量測定部２１の流量０に相当する電流（例えば４−２０ｍＡの電流出力の場合は、４ｍＡの電流）の出力部Ｏ側に切り換えるものである。ここで、具体的な数値を挙げて説明すると、例えば流量測定部２１から出力される流量Ｆのスパンが３０００ｍ³／ｈであり、前記最高レベルＬｆまで滞留流体３’が溜まったときの体積Ｖａに相当する滞留補正値Ｒのスパンが６００ｍ³であるとする。このとき、前記タイマーコントロール信号Ｔｃは１時間＝６０分を３０００／６００＝５で除算した長さ、すなわち１２分に設定する。また、前記流量Ｆを示す信号が４〜２０ｍＡの電流出力であるとすると、前記滞留補正値Ｒのスパン６００ｍ³を表わすスパン信号は２０ｍＡとなる。

さらに、前記所定時間Ｔｃを上記のように設定している場合は、例えば前記減算部３４によって求められる滞留流体３’の体積Ｖａが３００ｍ³であったとすると、前記滞留補正値Ｒは流量１５００ｍ³／ｈに相当する信号、すなわち１２ｍＡの電流出力となる。

つまり、図４に図示すように、前記加算部３６は、流速測定が再開した時点ｔ２以降の所定時間Ｔｃの１２分間だけ、前記流量Ｆの信号と滞留補正値Ｒ（本例の場合は流量１５００ｍ³／ｈ相当）の信号とを加算して滞留補正を施した流量Ｆ’を出力する。また、タイマーコントロール信号Ｔｃがアクティブでなくなると切換スイッチ３５が元の状態に切り換えられ、前記流量Ｆの信号と滞留補正値Ｒの信号とが加算部３６によって加算されることはない。このようにして、前記滞留流体３’の体積Ｖａである３００ｍ³分に相当する滞留補正を施した流量Ｆ’を出力することができる。したがって、本発明の流量計１は、流速測定が不能である期間中にセンサプローブ５を通過した流体３（滞留流体３’）の体積Ｖａも加味して補正された、より正確な流量Ｆ’を出力することができる。

なお、上述した実施例においては、前記滞留補正値Ｒのスパン，流量Ｆのスパン，所定時間Ｔｃなどに、具体的な数値の一例を挙げることにより、本発明の説明をしているが、これらの数値は任意に変更されるものであることはいうまでもない。また、前記滞留補正値Ｒの大きさは、滞留流体３’の体積Ｖａに比例し、前記所定時間Ｔｃの長さに反比例するものであり、流速測定が不能となった時点ｔ１および流速測定が再開できた時点ｔ２における水位Ｌｌ，Ｌｈによって変化することもできる。つまり、上述した具体的な数値は単なる一例である。

上述の実施例では、本発明の説明を行いやすいように、演算装置２０の構成を図３に示すブロック図を用いて説明し、前記センサ１０，１１を用いて求められる量Ａ，Ｄ，Ｆ，Ｆ’，Ｒ，Ｓ，Ｖ，Ｖｌ，Ｖｈを表わすアナログ信号や各制御信号Ｓ１，Ｓ２，Ｌａ１，Ｌａ２，Ｔｃを受け渡しするように示している。これによって、極めて簡単な構成の演算装置２０を用いて滞留流体３’による影響を必要十分に補正できることを示している。

しかしながら、本発明は上述の各信号を入出力するような回路構成を備えた演算装置２０を有することに限定されるものではない。すなわち、前記演算装置２０の回路構成をデジタル回路化したりハイブリッド回路にすることも勿論可能である。また、演算装置２０に相当するような演算処理をコンピュータに行わせるようにしてもよい。このとき、コンピュータに各部２５〜２７，３０〜３６の演算処理を実行させるプログラムは極めて容易に作成することができる。

加えて、上述の実施例では、水位Ｄの変化を圧力式の水位センサ１１を用いて測定する例を示しているが、超音波やフロートを用いた水位センサを用いてもよい。同様に、上述の例では、測定点Ｐａ以下の流路２中の流体３の体積Ｖを水位Ｄから求めているので、前記水位センサ１１を含むリニアライザ３０が本実施例における体積測定部を構成するが、本発明は体積測定部３０の構成を上述したものに限定されるものではなく、水位以外の測定値から測定点Ｐａ以下の流路２中の流体３の体積Ｖを求めるようにしてもよい。

さらに、上述の実施例では、流速測定が不能となった時点ｔ１および流速測定が再開できた時点ｔ２における水位Ｄの変化から、その間に滞留した滞留流体３’の体積Ｖａを求めて、流速測定が再開できた後の流量Ｆを補正する例を示しているが、本発明はこの点に限定されるものではない。すなわち、流速測定が不能となっている間中の水位Ｄの変化を例えば１秒ごとなどの短い所定時間毎に測定し、この所定時間内にける滞留流体３’の体積Ｖａの変化を求めることにより、流速測定が不能となっている間の流量をほゞリアルタイムに求めてもよい。この場合、面速式の流量測定を行っても流量が０にならざるを得ない間の流量もリアルタイムに補正することができる。

本発明の一例である流量計を用いた例を示す図である。前記流量計の一部の構成を示す図である。前記流量計の演算装置の構成を示す図である。前記流量計の流量補正方法を説明する図である。流速センサの一例を示す図である。前記流速センサの制御回路の構成を示す図である。

符号の説明

１流量計
２水路
３流体
３’ 滞留流体
１０流速センサ
１１水位センサ
２２滞留補正部
２５流速測定部
２６面積測定部
２７流量演算部
３０体積測定部（リニアライザ）
３１タイマー部（補正制御部）
３２第１記憶部
３３第２記憶部
３６加算部
Ａ断面積
Ｄ水位
Ｆ流量
Ｐａ測定点
Ｒ滞留補正値
Ｓ流速
Ｓａ流速センサの検出値
ｔ１流速測定が不能となった時点
ｔ２流速測定が再開できた時点
Ｔｈ１第１閾値
Ｔｈ２第２閾値
Ｖ体積
Ｖａ滞留流体の体積

Claims

水路に設けた流速センサと、
この流速センサの検出値を用いて水路中の流体の流速を求めると共に、前記検出値を用いた流速測定が不能であることを通知する測定不能通知機能を有する流速測定部と、
前記流体の水位を検出する水位センサと、
この水位を用いて測定点における流体の断面積を求める面積測定部と、
前記流速に断面積を乗算して流体の流量を求める流量演算部と、
前記流速測定が不能である間における水位の変化を用いて前記流量を補正する滞留補正部とを備えてなることを特徴とする流量計。
水路に設けた流速センサと、
この流速センサの検出値を用いて水路中の流体の流速を求めると共に、前記検出値を用いた流速測定が不能であることを通知する測定不能通知機能を有する流速測定部と、
少なくとも前記流速を用いて流体の流量を求める流量演算部と、
測定点より下流側の水路中の流体の体積を測定する体積測定部と、
前記流速測定が不能となった時点および流速測定が再開できた時点における前記体積の差に応じて、流速測定が不能である間に水路中に滞留した滞留流体の体積を求めると共に、前記流量に前記滞留流体の体積に応じた補正を加える滞留補正部とを備えてなることを特徴とする流量計。
前記体積測定部は、水位を検出する水位センサと、検出された水位を水路の形状に応じて体積に変換するリニアライザとを有するものである請求項２に記載の流量計。
前記滞留補正部は、流速測定が不能となった時点における前記体積を記憶する第１記憶部と、流速測定が再開できた時点における前記体積を記憶する第２記憶部と、前記第２記憶部に記憶させた体積から第１記憶部に記憶させた体積を減算することにより流速測定が不能であった間に計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積に対応する値を滞留補正値として求める減算部と、所定時間を計測するタイマー部と、前記所定時間だけ前記流量に前記滞留補正値を加算する加算部とを有するものである請求項２または３に記載の流量計。
水路中の流体の流速および水位を測定して、この水位から測定点の断面積を求め、この断面積に流速を乗算することにより流体の流量を求める流量計において、
前記流速の適正な測定が不能である間の水位の変化を用いて前記流量を補正することを特徴とする流量計の流量補正方法。
少なくとも水路中の流体の流速を測定して流体の流量を求める流量計において、
流体の流速測定が不能となった時点における水路中の流体の体積を測定して記憶した後に、
流速測定が再開できた時点における水路中の流体の体積を測定し、この体積から前記記憶した流体の体積を減算して流速測定が不能である間に水路中に滞留した滞留流体の体積を求め、
前記流量に前記滞留流体の体積に応じた補正を施すことを特徴とする流量計の流量補正方法。
測定点において測定された水位に応じて測定点より下流側の水路中における流体の体積を求め、流速測定が不能となった時点における前記体積を第１記憶部に記憶し、流速測定が再開できた時点における前記体積を第２記憶部に記憶し、前記第２記憶部に記憶させた体積から第１記憶部に記憶させた体積を減算して、流速測定が不能である間に計測点より下流側の水路中に滞留した滞留流体の体積を求め、この滞留流体の体積に比例する滞留補正値を所定時間だけ流量に加算する請求項６に記載の流量計の流量補正方法。
前記流速の測定値が所定の第１閾値以下になった時点で前記流速をゼロとして流速測定が不能となったことを示す流速測定ゼロ信号を発生し、前記流速の測定値が前記第１閾値より高い第２閾値以上になった時点で測定された流速を用いた前記流量の演算を再開すると共に流速測定が再開できたことを示す流速測定再開信号を発生する請求項６または７に記載の流量計の流量補正方法。