JP2014010031A - 大流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く流量計測できる大流量計測装置の提供。
【解決手段】流路１の流入口２と流出口３の間に設けた複数の分岐通路４と、当該分岐通路の個別流量ｑｍを計測する計測手段５と、計測手段で計測された個別流量ｑｍから前記流路１を流れる被計測流体の個別総流量Ｑｍを演算する流量演算手段７と、前記計測手段の異常を検出する異常検出手段８と、を備え、流量演算手段７は、分岐通路４の個別流量から流路１に流れる個別総流量Ｑｍを各分岐通路４ごとに算出し、平均することで前記流路１の総流量Ｑを算出する構成とし、各分岐通路４のいずれかの計測手段５に異常が生じると、当該計測手段５をリセットすると共に、当該計測手段５以外の計測手段５で計測された個別流量ｑｍに基づいて、前記流路１に流れる総流量Ｑを算出するようにしたものである。これにより、精度の高い大流量計測が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスなどの被計測流体の流量、特に大流量を測定する大流量計測装置に関するものである。

一般にガスなどの被計測流体の流量を測定する計測装置は、流量センサからの出力に基づき流量を測定する。この流量センサとして、超音波を送受信して計測を行う超音波方式のものがよく知られている。この超音波を用いた計測装置は瞬時計測できる等々、種々の利点があり、ガスなどの被計測流体では従来のダイアフラム膜式計測装置に変わって普及し始めている。

しかしながら、この超音波を用いた計測装置は、超音波が減衰しやすい特性をもっているため、超音波を送受信させる計測流路をあまり大きくすることはできず、大きな流路を必要とする大流量計測装置には適していなかった。つまり、プラント配管のように、超音波振動子の寸法に比べて大きな口径の配管の流路では、第１と第２の超音波振動子の設置距離を長くすると、Ｓ／Ｎ比が低下してしまい、計測精度が低下してしまうため、第一と第二の超音波振動子の設置距離には限界がある。よって、第１と第２の超音波振動子は流路の側壁に設けられるため、流路は所定の大きさ（断面）以下でなければならないことになる。

また、流路の断面積が大きいと当該流路を流れる路壁での流体抵抗から被計測流体の流速分布は路壁付近と中心部分とで大きく異なるものとなり、超音波振動子でない流量センサを用いた場合であっても、その流量センサを設ける位置によって計測精度が悪くなり、この点からも超音波計測に限らず他の流量センサを用いても大断面積流路での大流量の直接計測には課題があった。

そこで本出願人は、図８に示すように、大流量が流れる流路１０１の流入口１０２と流出口１０３の間を複数の分岐通路１０４で形成し、この各分岐通路１０４に計測手段、例えば流量センサとして超音波振動子を用いた計測手段１０５を設置し、当該分岐通路１０４の流速を超音波で計測して流量を算出し、この算出した各分岐通路の流量を合計する流量計測制御装置１０６を設けることにより、前記流路１０１を流れる大流量を超音波で計測できるようにしたものを提案した（例えば、特許文献１参照）。なお、図中１０７は各分岐通路１０４に設けた開閉弁、１０８は開閉制御手段、１０９は感震手段、１１０は保安手段、１１１は報知手段である。

また、同様に大流量を超音波で計測できるようにしたものとして、図９（ａ）に示すように、流路１０１の流入口１０２と流出口１０３の間を複数の分岐通路１０４で分岐し、この各分岐通路１０４を流れる流量を超音波で計測してこれらを合計するに際し、同図（ｂ）に示すように前記各分岐通路１０４に設けた超音波振動子１１２の超音波伝搬時間ｔ１１〜ｔ１３、ｔ２１〜ｔ２３を合計してこの伝搬時間の和に基づき流量を算出するようにして、大流量を超音波で計測できるようにしたものがみられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８７６８８号公報 特許第４６８８２５３号公報

上記いずれの計測装置も超音波計測の弱点やその他の流量センサを用いたとしても生じる流速分布による課題を克服して大流量を計測することができるが、上記従来の流量計測装置は、いずれも各分岐通路１０４に流れる流量を合計して大流量を計測する構成となっているため、いずれかひとつの分岐通路１０４の計測に故障等が生じると、流量計測ができなくなる、という課題があった。

このような故障等の発生は、例えば超音波計測手法を採用した場合にはほとんど発生する可能性はないが、一旦発生すると特に後者の場合は完全に流量計測できなくなるので大きな問題となる。また、故障しないまでも何らかの原因でいずれかの分岐通路に計測誤差等が生じると、その計測誤差の影響が流路１０１を流れる総流量の計測流量値に直接現れ、計測精度の低下をきたすという課題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、分岐通路のいずれかの計測手段に故障等の異常が発生した場合であっても精度良く流量計測ができる大流量計測装置を提供するものである。

本発明は上記課題を解決するために、被計測流体が流れる流路と、前記流路の流入口と流出口の間に設けた複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路のそれぞれに配置され、当該分岐通路の個別流量を計測し、該個別流量に予め定めた定数を乗じて前記流路を流れる被計測流体の個別総流量を算出する計測手段と、前記計測手段を制御する制御手段と、前記各計測手段で算出された個別総流量を平均して前記流路を流れる被計測流体の総流量を算出する流量演算手段と、前記計測手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記異常検出手段が前記各分岐通路のいずれかの計測手段が異常であると検出した際、前記制御手段は、当該計測手段をリセットすると共に、前記流量演算手段は、当該計測手段以外の計測手段で算出された個別総流量に基づいて、前記流路に流れる総流量を算出するようにしたものである。

これにより、流量計測のために用いる例えば超音波の減衰や流速分布のばらつき等の諸要因に左右されることなく大流量の計測が正確にできるのはもちろん、各分岐通路の計測手段や流量演算手段に故障や異常等が生じても計測を継続することができ、しかも、当該故障や異常を起こした分岐通路が計測した流量の影響を受けることなく計測でき、精度の高い流量計測が可能となる。しかも、各分岐通路の計測手段は家庭用等に用いられる小流量計測装置のユニット部品を用いて大流量計測装置を構成することができ、どのような大きさの流量の計測装置も簡単かつ容易に対応できる。

本発明の大流量計測装置は、大流量を精度良く計測でき、かつ、どのような大きさの計測装置にも簡単かつ容易に対応することができる。

本発明の実施の形態１における大流量計測装置のブロック図 同大流量計測装置の分岐通路に設けた計測手段構成例を示すブロック図 同大流量計測装置の計測動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における大流量計測装置のブロック図 同実施の形態１〜３における異常検出手段の動作を説明するフローチャート 同実施の形態１〜３における異常検出手段の他の動作を説明するフローチャート 同実施の形態１〜３における異常検出手段の更に他の動作を説明するフローチャート 従来の大流量計測装置のブロック図 （ａ）従来の他の大流量計測装置を示すブロック図、（ｂ）同計測手法を示す説明図

第１の発明は、被計測流体が流れる流路と、前記流路の流入口と流出口の間に設けた複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路のそれぞれに配置され、当該分岐通路の個別流量を計測し、該個別流量に予め定めた定数を乗じて前記流路を流れる被計測流体の個別総流量を算出する計測手段と、前記計測手段を制御する制御手段と、前記各計測手段で算出された個別総流量を平均して前記流路を流れる被計測流体の総流量を算出する流量演算手段と、前記計測手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記異常検出手段が前記各分岐通路のいずれかの計測手段が異常であると検出した際、前記制御手段は、当該計測手段をリセットすると共に、前記流量演算手段は、当該計測手段以外の計測手段で算出された個別総流量に基づいて、前記流路に流れる総流量を算出するようにしたものである。

これにより、流量計測のために用いる例えば超音波の減衰や流速分布のばらつき等の諸要因に左右されることなく大流量の計測が正確にできるのはもちろん、各分岐通路の計測手段や流量演算手段に故障や異常等が生じても計測を継続することができ、しかも、当該故障や異常を起こした分岐通路が計測した流量の影響を受けることなく計測でき、精度の高い流量計測が可能となる。しかも、各分岐通路の計測手段は家庭用等に用いられる小流量計測装置のユニット部品を用いて大流量計測装置を構成することができ、どのような大きさの流量の計測装置も簡単かつ容易に対応できる。

第２の発明は、被計測流体が流れる流路と、前記流路の流入口と流出口の間に設けた複数の分岐通路と、前記複数の分岐通路のそれぞれに配置され、当該分岐通路の個別流量を計測し、該個別流量に予め定めた定数を乗じて前記流路を流れる被計測流体の個別総流量を算出する計測手段と、前記計測手段を制御する制御手段と、前記各計測手段で算出された個別総流量を平均して前記流路を流れる被計測流体の総流量を算出する流量演算手段と、前記計測手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記異常検出手段が前記各分岐通路のいずれかの計測手段が異常であると検出した際、前記制御手段は、当該計測手段をリセットすると共に、前記流量演算手段は、当該計測手段以外の計測手段で算出された個別総流量に基づいて、前記流路に流れる総流量を算出するようにしてある。

これにより、前記第１の発明と同様、流量計測のために用いる例えば超音波の減衰や流速分布のばらつき等の諸要因に左右されることなく大流量の計測が正確にできるのはもちろん、各分岐通路の計測手段や流量演算手段に故障や異常等が生じても計測を継続することができ、しかも、当該故障や異常を起こした分岐通路が計測した流量の影響を受けることなく計測でき、精度の高い流量計測が可能となる。しかも、各分岐通路の計測手段と流量演算手段とは家庭用等に用いられる小流量計測装置のユニット部品をそのまま用いて大流量計測装置を構成することができ、どのような大きさの流量の計測装置も簡単かつ容易に対応できる。加えて、あらかじめ定めた定数を乗じて各分岐通路ごとに流路に流れる総流量を算出する動作と、この算出された総流量を合計しその値を例えば分岐通路数で除して平均することにより前記流路を流れる総流量を算出する動作を分担させることができ、計測手段個々の流量演算手段やこれを統括して算出する流量演算手段のマイコン容量を小さく簡素なものとすることができ、コストダウンが図れる。

第３の発明は、第１、第２の発明において、前記計測手段は、流量に応じた信号を出力
する流量センサと、該流量センサの信号を所定の大きさに増幅する増幅手段を備え、前記異常検出手段は、各分岐通路の前記増幅手段におけるゲインを比較して計測手段の異常を検出する構成としてある。

これにより、異常な計測手段を複数の計測手段の中から容易に選別でき、この選別に基づき制度の高い大流量計測が維持できる。

第４の発明は、第１、第２の発明において、前記計測手段は、分岐通路に設けた超音波信号を送受信する第１・第２振動子を備え、前記異常検出手段は、前記第１・第２振動子間の超音波の順方向、逆方向の伝搬時間の差を他通路の順方向、逆方向の伝搬時間の差と比較して判定する構成としてある。

これにより、超音波を用いた計測方法において、他の計測手段との比較を容易に行え、異常な計測手段を複数の計測手段の中から容易に選別でき、この選別に基づき精度の高い大流量計測が維持できる。

第５の発明は、第１、第２の発明において、計測手段は、前記計測手段は、分岐通路に設けた超音波信号を送受信する第１・第２振動子を備え、前記異常検出手段は、前記第１・第２振動子間の超音波の順方向及び逆方向の伝搬時間を他流路と比較して順方向及び逆方向ともに異なると異常と判定する構成としてある。

これにより、第４の発明と同様、他の計測手段との比較を容易に行え、異常な計測手段を複数の計測手段の中から容易に選別でき、この選別に基づき精度の高い大流量計測が維持できる。

第６の発明は、第１〜第５の発明において、前記制御手段は、前記異常検出手段で異常検出された分岐通路の計測手段をリセット処理した後、当該計測手段が前記異常検出手段で正常と判断されたら、前記流量演算手段は、当該計測手段で計測される個別流量若しくは個別総流量を含めて総流量を算出する構成としてある。

これにより、異常が一過性のものであった場合、リセット後は全分岐通路の計測手段による計測結果を用いた計測に戻ることになり、元の高い計測精度で計測を継続することができる。

第７の発明は、第１〜第６の発明において、前記制御手段は、各計測手段で用いる計測補正データを記憶する記憶手段を備え、リセット処理した計測手段の計測補正データを前記記憶手段で記憶している当該計測手段の計測補正データで書き換える構成としてある。

これにより、異常が計測補正データによるものである場合、その補正データを元のデータに戻して当該分岐通路の計測手段による計測結果を用いる計測に戻すことが可能となり、元の高い計測精度で計測を継続することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態では流量センサとして超音波振動子を用いたものを例にして説明するが、これによって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は大流量計測装置のブロック図、図２は分岐通路に設けた計測手段構成例を示すブロック図、図３は計測動作を示すフローチャートである。

図１において、１は大流量が流れる流路で、流入口２と流出口３との間は複数に分岐した分岐通路４としてある。上記分岐通路４にはそれぞれに後述する計測手段５が設けてある。６は前記流路１の流入口２に設けた開閉弁、７は前記各分岐通路４を流れる流量を演算する流量演算手段、８は前記計測手段５、流量演算手段７等の異常を検出する異常検出手段、９は前記計測手段５、開閉手段６、流量演算手段７等を制御する制御手段、１０は外部業者とインターネット網等を介して通信する通信手段である。

図２は前記各分岐通路４に設けたそれぞれの計測手段構成例の一つを示し、計測手段５は分岐通路４の途中に超音波を発信する第１振動子１１と受信する第２振動子１２が流れ方向に配置されている。１３は第１振動子１１への送信手段、１４は第２振動子１２で受信した信号の受信手段、１５は受信手段１４の信号を増幅する増幅手段で、この増幅された信号は基準信号と比較回路で比較され、基準信号以上の信号が検出されたとき設定された回数だけ繰り返し手段と遅延手段によって信号を遅延させた後超音波信号を繰り返し送信する。

超音波の送信が設定された回数繰り返されて終了したときの伝搬時間をタイマカウンタのような計時手段１６で求める。次に切り替え手段１７で第１振動子１１と第２振動子１２の発信受信を切り替えて、第２振動子１２から第１振動子１１すなわち下流から上流に向かって超音波を送信し、この送信を前述のように繰り返しその伝搬時間を計時する。そしてその時間差から流路の大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段７で流量値を求める。

なお、図中破線で示す１８は各分岐通路４に設けた計測手段５のサブ基板、１９はこれらサブ基板１８が接続されているメイン基板を示す。

次に動作、作用について図３を参照しながら説明する。制御手段９が開閉手段６を開くと、ガスなどの被計測流体は流入口２から流路１に流入して各分岐通路４を経由し流出口３から流出し、その流量が計測される。すなわち、各分岐通路４に設けた計測手段５の第１・第２振動子１１、１２から超音波を送受信（ステップ３１）し、受信信号を増幅（ステップ３２）して以下に延べるステップを経由して流量を計測する。この動作を数秒間隔、例えば２秒ごとに繰り返して、流量計測を行う。

上記流量計測は、まず送信手段１３からの信号に基づき第１振動子１１から超音波が発信され、この超音波信号が被計測流体の流れの中を伝搬し、第２振動子１２を介して受信手段１４で受信されて増幅手段１５で信号処理され、発信から受信までの伝搬時間が計時手段１６で測定される。

静止流体中の音をｃ、流体の流れの速さをｖとすると、流れの順方向の超音波の伝搬速度は（ｃ＋ｖ）となる。第１振動子１１と第２振動子１２の間の距離をＬ、超音波伝搬軸と管路の中心軸とがなす角度をφとすると、超音波が到達する時間ｔは、
ｔ＝Ｌ／（ｃ＋ｖＣＯＳφ） ・・・（１）
となる。

流量演算手段７は計時手段１６が計測した時間に基づき、（１）式より流速を求め、各分岐通路を流れる個別の流量を算出する（ステップ３３）。

すなわち、（１）式より流速ｖは、
ｖ＝（Ｌ／ｔ−ｃ）／ＣＯＳφ ・・・（２）
となり、Ｌとφが既知ならｔを測定すれば流速ｖが求められる。

ここで、計測手段５の数をｎとし、各分岐通路を流れる個別流量をｑ１〜ｑｎとすると、各分岐通路を流れる個別流量ｑｍ（ｍ＝１〜ｎ）は、各分岐通路における流速をｖｍ、通過面積をＳｍ、補正計数をＫｍとすれば、
ｑｍ＝Ｋｍ・Ｓｍ・ｖｍ ・・・（３）
となる。

ここで、この流量演算手段７は上記個別流量ｑｍを演算した後、更に各分岐通路４ごとに個別に流路１全体を流れる総流量（以下、個別総流量と称す）Ｑｍ（ｍ＝１〜ｎ）をまず算出する（ステップ３４）。

すなわち、各分岐通路４ごとに流路１の流出口３を通過する総流量と分岐通路４で計測した個別流量の比（総流量／個別流量）を予め求めておき、この各個別流路毎の比Ｃｍを用い（３）式より各分岐通路ごとに個別総流量Ｑｍを求める。

すなわち、（３）式より個別総流量Ｑｍは、
Ｑｍ＝Ｋｍ・Ｓｍ・ｖｍ・Ｃｍ ・・・（４）
となる。

次に、上記流量演算手段７はこれら各分岐通路４ごとに算出した各個別総流量Ｑ１・・・Ｑｎのすべてを和算し、その和算結果を分岐通路数ｎで除して総流量Ｑを算出する（ステップ３５）。

Ｑ＝（Ｑ１＋Ｑ２＋・・・Ｑｎ）／ｎ ・・・（５）
その際、異常検出手段８が異常判定（ステップ３６）を行い、第１、第２振動子１１、１２の表面にごみ付着等で起こる異常や、同第１、第２振動子１１、１２間の超音波伝搬時間の異常、増幅手段１５のゲイン異常等、計測系に生じる異常を検出すると、当該異常検出手段８の出力に基づき流量演算手段７は当該異常が生じている計測手段５を除きそれ以外の正常な各計測手段５で個別流量ｑｍを算出（ステップ３７）し、当該異常計測手段８を除く個別流量ｑｍから個別総流量Ｑｍを算出（ステップ３８）し、算出した個別総流量Ｑｍを和算し、異常検出手段８を除いた分岐通路数（即ち、ｎ−１）で除して流路１に流れる総流量Ｑを平均算出（ステップ３５）するとともに、制御手段９は当該分岐通路４の計測系をリセット（ステップ３９）する。

そして、次の計測時、例えば２秒後には再度上記動作を行って流路１の総流量Ｑを計測するが、その際、前記故障若しくは異常になっていた分岐通路４の計測系はリセットされて、再度、総流量Ｑの算出に使用されるので、総流量Ｑ算出の母数が元の数ｎに復帰して初期と同様の高い計測精度が確保できる。

もし、リセット後でも前記分岐通路４の計測系に故障若しくは異常が残っていたら、異常検出手段８がこれを検知し、前記と同様当該分岐通路４の計測結果を除いて総流量Ｑの算出を行う。

なお、上記説明は、複数の計測手段５の１つに異常が生じた場合について説明したが、計測手段５の複数に同時に異常が生じても、１つの計測手段５が正常であれば、総流量Ｑの算出できることはいうまでもない。

以上のように、この大流量計測装置では各分岐通路４ごとに個別流量ｑｍを計測してそれぞれが個別に個別総流量Ｑｍを算出し、更にこの個別総流量Ｑｍを和算して分岐通路数ｎで除することにより、流路１を流れる総流量Ｑを算出しているから、個々の分岐通路４で計測・算出した個別総流量Ｑｍにばらつきがあっても、そのばらつきが分岐通路数ｎで
除して平均化する分だけ少なくなり、個々の分岐通路４で計測した個別流量ｑｍを直接和算したり、個々の分岐通路４の超音波伝搬時間を和算して流量を算出する場合のように、各分岐通路４での計測誤差値がそのまま和算されてしまうことがなく、その計測精度は高いものとなる。

しかも、上記各分岐通路４での計測系に何らかの原因で故障あるいは異常が生じた場合、異常検出手段８がこれを検知し、それに基づき流量演算手段７は当該分岐通路４での計測結果を除いて和算し、当該分岐通路４を除いた分岐通路数で除して流路１の総流量Ｑを算出するので、分岐通路４の計測系の一つ若しくはいくつかに故障や異常が生じても従来例で説明したように流量計測できなくなるというようなことなく計測を継続することができるとともに、当該異常等が生じた分岐通路４での計測結果の影響を受けることなく精度の高い計測を続けることができる。

この場合、上記分岐通路４の計測系の故障や異常が起きたことを通信手段１０によってネット網を介し管理業者等に知らせるように設定しておけば、例えば当該大流量計測装置を使用しない日曜日等の休日に、故障や異常を起こした分岐通路４の計測系を修理させることができ、故障、異常を起こした分岐通路４の計測系を除いた分だけ低下した計測精度での計測継続の期間を短くすることができ、ユーザの計測精度に対する信頼性を向上させることができる。

また、上記各分岐通路４の計測手段５は家庭用等に用いられる小流量計測装置の第１、第２振動子と送・受信手段、計時回路、増幅手段等のユニット部品を用いて構成することができ、どのような大きさの流量の計測装置も簡単かつ容易に対応することができる利点もある。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２における大流量計測装置を示し、この実施の形態は演算手段を複数、例えば二つ設け、この各演算手段で各分岐通路の個別流量と個別総流量の算出、及び当該個別総流量を用いての総流量の算出を分担させるようにしたものである。それ以外の構成、作用は図１の場合と同じである。

すなわち、図２において図１と同じ要素には同一番号を付記して説明を省略し、異なる部分のみ説明すると、２０は各分岐通路４の計測手段５に設けた第１演算手段、２１はこの第１演算手段２０からの個別総流量Ｑｍに基づき総流量Ｑを算出する第２演算手段である。

そして、前記第１演算手段２０に各分岐通路４を流れる個別流量ｑｍと当該個別流量ｑｍから流路１を流れる個別総流量Ｑｍの算出を分担させ、第２演算手段２１に前記第１演算手段２０で算出した各個別総流量Ｑｍを和算して分岐通路数ｎで除して平均化する演算を分担させる構成としてある。

この実施の形態２も前記実施の形態１と同様の作用、効果を発揮するが、更に各分岐通路４ごとの個別流量ｑｍ、個別総流量Ｑｍの算出と、この個別総流量Ｑｍを合計してその値を分岐通路数ｎで除して平均化し前記流路１を流れる総流量Ｑを算出することを分担させているので、第１、第２演算手段２０、２１の個々のマイコン容量を小さく簡素なものとすることができ、コストダウンが図れる利点がある。

なお、上記分担は、第１演算手段２０に各分岐通路を流れる個別流量ｑｍのみの算出を分担させ、第２演算手段２１が当該個別流量ｑｍから流路１を流れる個別総流量Ｑｍの算出を行い、更にこの各個別総流量Ｑｍを和算して分岐通路数ｎで除して平均化する演算を
分担させることも可能であり、この場合は家庭用の小流量計測装置の演算手段をも含むユニットをそのまま使用することができ、大流量計測装置を更に容易に構成することができる利点がある。

（実施の形態３）
この実施の形態３は前記実施の形態１、２における制御手段９が、各計測手段５で用いる計測補正データを記憶する記憶手段２２（図２、図４において破線で示す）を備え、リセット処理した計測手段５の計測補正データを前記記憶手段２２で記憶している当該計測手段５の計測補正データで書き換える構成としてある。

これにより、異常が計測補正データによるものである場合、その補正データを元のデータに戻して当該分岐通路４の計測手段５による計測結果を用いる計測に戻すことが可能となり、元の高い計測精度で計測を継続することができる。

その他の構成、作用、効果は実施の形態１、２と同様であり、説明は省略する。

なお、このリセット処理は上記計測補正データの書き換えの他に従来から知られているゼロ点補正や電源リセットなど種々の手法を用いて行うこともできる。

或いは、外部ノイズによるマイコンの暴走により、異常になったような場合、メイン基板１９からサブ基板１８に通信でリセット電文を送信し、ソフトリセットする方法がある。この場合、リセット後は、前述のように記憶手段２２に保管した補正データを使用し、再計測を行なうことになる。

（実施の形態４）
この実施の形態４は前記各実施の形態１〜３における異常検出手段８の異常検出の一例を示すものである。すなわち、図５において、この異常検出手段８は、まず各計測手段５の増幅手段１５におけるゲインを順次比較（ステップ４０）していき、そのゲイン差が所定値以上であるか否かを判定（ステップ４１）し、所定値以上の場合は異常と判定（ステップ４２）し、所定値以内であれば正常と判定（ステップ４３）する。

このゲイン判定による異常検出によれば異常な計測手段を複数の計測出手段から容易に選別でき、この選別に基づき精度の高い大流量計測が維持できる。

なお、超音波を用いた計測手段におけるゲイン設定及び調整は例えば特開２０１１−６４５１７号公報で示されているような周知の構成で行えばよく、本発明の趣旨に直接関係しないのでその説明は省略する。

（実施の形態５）
この実施の形態５は前記各実施の形態１〜３における異常検出手段８の異常検出の更に他の例を示すものである。すなわち、図６において、この異常検出手段８は、第１・第２振動子１１、１２の順方向の伝搬時間を測定（ステップ４５）し、次に逆方向の伝搬時間を測定（ステップ４６）し、これら両伝搬時間の差を比較（ステップ４７）して、その差が所定値以上であれば異常と判定（ステップ４８）し、所定値以内であれば正常と判定（ステップ４９）する。

この伝搬時間差によって異常検出する場合は、他の計測手段との比較を容易に行え、異常な計測手段を複数の計測手段の中から容易に選別でき、この選別に基づき精度の高い大流量計測が維持できる。

（実施の形態６）
この実施の形態６は前記各実施の形態における異常検出手段８の異常検出の更に他の例を示すものである。すなわち、図７において、この異常検出手段８は、先の実施の形態５と同様、第１・第２振動子１１、１２の順方向の伝搬時間を測定（ステップ４５）し、次に逆方向の伝搬時間を測定（ステップ４６）し、まず、前記順方向の両伝搬時間の差を所定値と比較（ステップ５０）して、所定値以上であれば異常と判定（ステップ５１）し、所定値以内であれば次に逆方向の両伝搬時間の差を所定値と比較（ステップ５２）して、所定値以上であれば異常と判定（ステップ５１）し、所定値以内であれば正常と判定（ステップ５３）する。

この順方向・逆方向それぞれの伝搬時間を所定値と比較して異常有無を判定するものは、他の計測手段との比較を容易に行え、異常な計測手段を複数の計測手段の中から正確かつ容易に選別でき、この選別に基づき精度の高い大流量計測が維持できる。

なお、上記各実施の形態５及び６において、超音波を用いた計測手段における伝搬時間差の計測は例えば特開２０１０−２４３４３２号公報で示されているような時間差検出手段を設けて行えばよく、前記ゲイン同様本発明の趣旨に直接関係しないのでその説明は省略する。

以上説明したように本発明は、大流量を精度良く、かつ、流路の一部を構成する分岐通路４の計測手段５の一つに故障や異常が生じてもそのまま計測を継続できるというものであるが、上記各実施の形態は本発明を実施するうえでの一例として示したものであり、本発明の目的を達成する範囲内であれば種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば上記各実施の形態では流量を計測するための流量センサとして超音波振動子１０、１１を用いたものを例示したが、これは超音波振動子のように超音波が減衰しやすいセンサの場合に特に好適なものであって、例えば熱式フローセンサーのように計測信号が減衰しないものであっても流量分布のばらつきの影響を受けるもの等であってもよいものである。

また、流路１の各分岐通路４は同一断面積のものが好ましいが、それぞれが異なっていても何ら問題ないものである。

また、各分岐通路４を流れる流量の計測タイミングについては特に説明しなかったが、これは各分岐通路４ごとに順次行っても、あるいは同時に行っても良いものであり、同時に行うようにすれば計測した瞬時流量の合計値精度が向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能となる。

また、各分岐通路４を流れる流量計測のタイミングに関係するクロック信号発生についても特には説明しなかったが、これは各分岐通路４に設けた各計測手段５を統括制御する制御手段９にクロック手段を設けておき、このクロック手段からのクロック信号によって統括制御するように構成すれば、クロックパルスが同じ時系列で発生するために各計測手段内部にクロック手段を設けた場合のような各クロック間の干渉や誤動作等を解消することができる上に、回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。

以上のように本発明は、大流量を精度良く計測でき、かつ、どのような大きさの計測装置にも簡単かつ容易に対応することができ、ガスのような気体はもちろん水道水や油等の液体に至るまで幅広く適用できる。

１ 流路
２ 流入口
３ 流出口
４ 分岐通路
５ 計測手段
６ 開閉手段
７ 流量演算手段
８ 異常検出手段
９ 制御手段
１０ 通信手段
１１ 第１振動子
１２ 第２振動子
１３ 送信手段
１４ 受信手段
１５ 増幅手段
１６ 計時手段
１７ 切り替え手段
１８ サブ基板
１９ メイン基板
２０ 第１演算手段
２１ 第２演算手段
２２ 記憶手段

Claims (7)

1. 被計測流体が流れる流路と、
   前記流路の流入口と流出口の間に設けた複数の分岐通路と、
   前記複数の分岐通路のそれぞれに配置され、当該分岐通路の個別流量を計測する計測手段と、
   前記計測手段を制御する制御手段と、
   前記計測手段で計測された個別流量から前記流路を流れる被計測流体の総流量を演算する流量演算手段と、
   前記計測手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
   前記流量演算手段は、
   前記計測手段で計測された各分岐通路の個別流量にあらかじめ定めた定数を乗じて前記流路に流れる個別総流量を各分岐通路ごとに算出し、平均することで前記流路を流れる総流量を算出する構成とし、
   前記異常検出手段が前記各分岐通路のいずれかの計測手段が異常であると検出した際、
   前記制御手段は、当該計測手段をリセットすると共に、
   前記流量演算手段は、当該計測手段以外の計測手段で計測された個別流量に基づいて、前記流路に流れる総流量を算出するようにした大流量計測装置。
2. 被計測流体が流れる流路と、
   前記流路の流入口と流出口の間に設けた複数の分岐通路と、
   前記複数の分岐通路のそれぞれに配置され、当該分岐通路の個別流量を計測し、該個別流量に予め定めた定数を乗じて前記流路を流れる被計測流体の個別総流量を算出する計測手段と、
   前記計測手段を制御する制御手段と、
   前記各計測手段で算出された個別総流量を平均して前記流路を流れる被計測流体の総流量を算出する流量演算手段と、
   前記計測手段の異常を検出する異常検出手段と、を備え、
   前記異常検出手段が前記各分岐通路のいずれかの計測手段が異常であると検出した際、
   前記制御手段は、当該計測手段をリセットすると共に、
   前記流量演算手段は、当該計測手段以外の計測手段で算出された個別総流量に基づいて、前記流路に流れる総流量を算出するようにした大流量計測装置。
3. 前記計測手段は、流量に応じた信号を出力する流量センサと、該流量センサの信号を所定の大きさに増幅する増幅手段を備え、
   前記異常検出手段は、各分岐通路の前記増幅手段におけるゲインを比較して計測手段の異常を検出する請求項１または２記載の大流量計測装置。
4. 前記計測手段は、分岐通路に設けた超音波信号を送受信する第１・第２振動子を備え、
   前記異常検出手段は、前記第１・第２振動子間の超音波の順方向、逆方向の伝搬時間の差を他通路の順方向、逆方向の伝搬時間の差と比較して判定する請求項１または２記載の大流量計測装置。
5. 前記計測手段は、分岐通路に設けた超音波信号を送受信する第１・第２振動子を備え、
   前記異常検出手段は、前記第１・第２振動子間の超音波の順方向及び逆方向の伝搬時間を他流路と比較して順方向及び逆方向ともに異なると異常と判定する請求項１または２記載の大流量計測装置。
6. 前記制御手段は、前記異常検出手段で異常検出された分岐通路の計測手段をリセット処理した後、当該計測手段が前記異常検出手段で正常と判断されたら、前記流量演算手段は、
   当該計測手段で計測される個別流量若しくは個別総流量を含めて総流量を算出する構成とした請求項１〜５のいずれか１項記載の大流量計測装置。
7. 前記制御手段は、各計測手段で用いる計測補正データを記憶する記憶手段を備え、
   リセット処理した計測手段の計測補正データを前記記憶手段で記憶している当該計測手段の計測補正データで書き換える構成とした請求項１〜６のいずれか１項記載の大流量計測装置。