JP3899991B2 - Flowmeter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体や気体の流量を計測する流量計測装置に関し、流量変動が発生した場合にも精度よく流量値を計測する手段に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の流量計は、特開平9−15006号公報のようなものが知られていた。以下、その構成について図5を参照しながら説明する。
【0003】
図5に示すように、ガス流量を計測するアナログフローセンサ1から所定の第1サンプリング時間毎に計測値を読み取るサンプリングプログラム2と、所定時間におけるガス消費流量を算出するガス消費量算出プログラム3と、第1サンプリング時間に所定時間内で第2サンプリング時間毎にアナログフローセンサの計測値を読み出してその平均値を演算する平均値演算プログラム4と、フローセンサの出力から圧力変動の周期を推定する圧力変動周期推定プログラム5と、メモリーとしてのRAM6で構成されていた。ここで、7は前記各プログラムを記憶しておくメモリーのROM、8はそのプログラムを実行するCPUである。この構成により、所定計測時間がポンプの振動周期の1周期以上、またはその周期の倍数であるように計測処理するものであり、平均化することで流量に変動が発生しても計測流量が影響されにくい構成としている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来技術では、変動周期が変化するたびに周期を推定して計測時間を変更する必要があり、変動周期が変化した場合に適応しにくいという課題と、流量変動が大きい場合は計測精度が悪くなるという課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、流路内の流量を計測する流量計測手段と、前記流路の上流に配置しモーターにより開度を調整する開度調整手段と、前記流路内の流量変動を前記流量計測手段の計測流量値から検出する流量変動検出手段と、前記流量変動検出手段が流量変動を検出したとき前記流量計測手段による流量計測を行いながら流量変動検出手段で検出する流量変動が所定変動量以内になるように前記開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた構成とした。
【0006】
上記発明によれば、流量変動を検知したとき流路の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明は、流路内の流量を計測する流量計測手段と、前記流路の上流に配置した流路開度調整手段と、前記流路内の流量変動を検出する流量変動検出手段と、前記流量変動検出手段が流量変動を検出したとき、前記流路開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた。そして、流量変動を検知したとき流路の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。
【0008】
また、流量計測手段の計測した流量値と、流量変動検出手段が検出した流量変動値によって、流路開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた。そして、流量値によって流路開度調整手段の開度制御を行うことで、低流量の時にのみ開度を調整することができ、低流量時の流量計測の精度を向上できるとともに、大流量時の圧力損失を最小限に小さくできる。
【0009】
また、所定流量以下で、かつ流量変動が所定流量変動以上のときは、開度を全開時に比べて所定開度以下とするように制御する開度制御手段を備えた。そして、所定開度以下に瞬時に行うことで、流量変動を大きく低減できるとともに、低流量時の流量計測の精度を素早く向上することとができる。
【0010】
また、流路内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の圧力値から流量変動を検出する流量変動検出手段を備えた。そして、圧力検出手段で、流量変動を検出することで、流量変動が小さいときでも流量変動を検出することができる。
【0011】
また、流量変動検出手段で検出する流量変動が小さくなるように流路開度調整手段の開度を制御する開度制御手段を備えた。そして、流量変動が小さくなるように流路開度調整手段を調整することで、流量変動を低減でき精度の高い流量計測を実現することができる。
【0012】
また、流量検出手段で検出される流量値がゼロのとき、流路開度調整手段を閉止状態に制御する開度制御手段を備えた。そして、流量がゼロのとき、流路開度調整手段を閉止状態にすることで、ゼロ流量時に積算流量が増加する誤動作を防止することができる。
【0013】
また、流路開度調整手段は、モータにより開閉駆動を行うモータ式開度調整手段を備えた。そして、モータ式開度調整手段を用いることで、開度を細かく調整することができるので、流量変動が低下する開度や、10%以下の開度調整を行い高精度の流量計測を実現することができる。
【0014】
また、流量計測手段は、超音波式流量計測手段を備えた。そして、瞬時に流量が計測できる超音波式流量計測手段を用いることで、流量変動を検出することが容易にでき、かつ開度を調整して瞬時に流量計測することで、高精度の流量計測を実現することができる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0016】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1の流量計のブロック図である。図1において、10は流路9に設けられて超音波を送受信する音波送受信手段としての第1振動子、11は同じく音波送受信手段としての第2振動子、12は前記第1振動子10と前記第2振動子11の送受信関係を交互に切り替える切換手段、13は前記第1振動子10または前記第2振動子11に超音波信号を送信する送信器、14は前記第1振動子10または前記第2振動子11の信号を受信する受信器、15は前記第1振動子10または前記第2振動子11を送信手段にして、それぞれ前記第2振動子11または前記第1振動子10で受信する信号伝搬を繰返し行う繰返手段、16は前記繰返手段により超音波の送受信を繰り返して行われる伝搬の時間を計測する計時手段、17は前記計時手段16の計測時間の値に基づいて流量を検出する流量検出手段であり、これらを総括して流量計測手段とする。そして、18は前記流量検出手段の流量値によって、流量変動の大きさを検出する流量変動検出手段、19は流路9の開度を調整する開度調整手段としての遮断弁、20は前記流量変動検出手段の値によって前記遮断弁19の開度を調整する開度制御手段である。ここで、21は遮断弁19を駆動するステッピングモータである。
【0017】
次に動作、作用について図1と図2を用いて説明する。本発明の流量計は、超音波波流量計であり、繰返手段15の繰返し開始信号により計測が開始され、送信信号を第1振動子10に入力することによって、第1振動子10が振動して超音波を放射し、第2振動子11が受信する。そして、この音波の伝搬時間を計時手段16が所定クロックでカウントし時間を計測するものである。このような流量計においては、流路9内の流体に変動が発生した場合、計測流量に誤差が生じることがある。この誤差を最小限に押さえる手段について次に説明する。
【0018】
図2に示すフローチャートのように、流量検出手段17で計測された流量値Qが、ゼロ流量の場合、遮断弁19により流路9を遮断する。これによって、流路9内に流量変動や圧力変動が発生しても、超音波が伝搬する流路9の上流側で遮断することで、超音波が伝搬する流路9内には脈動が伝搬しないので誤差を計測することはないので、流量を積算する誤動作は発生しない。そして、流量計の下流側で流体が使用された場合は、超音波の伝搬流路に流体の変化が生じるので、伝搬時間から流体の動きを検知し、遮断弁19を開弁する。このような動きによって、下流側での流体の使用に支障を生じさせることがなく、流量変動の影響を軽減することができる。
【0019】
そして、流量検出手段17の計測流量値Qが、所定流量値Qaより大きいときは、開度制御手段20が、遮断弁19の流路抵抗を低減するために開度を大きくするような動作(開度調整B)を行う。これは、流量が所定流量より大きい時、流量変動の影響が計測流量に及ぼさないためである。
【0020】
また、流量検出手段17の計測流量値Qが、所定流量値Qaより小さいときは、流量変動が発生しているか否かを流量変動検出手段18で検出する。すなわち、流量変動検出手段18は、複数回の計測流量値から変動量Qmを検出し、この変動量Qmが所定の設定値Qbより大きいか否かを判別して流量変動があるか否かを検出する。そして、Qm>Qbの場合、流量変動があると判断し、遮断弁19の開度を小さくする動作(開度調整A)を行う。そして、再び流量計測を行い、流量変動が所定幅以内になるように、上記動作を繰り返す。このように流量変動が所定変動量Qb以内になるまで遮断弁19の開度を小さくしていくことで、流量変動の影響を最小限にして流量計測を行うことができる。
【0021】
また、開度の調整度合いが全開時の所定開度(例えば10%)以下になったときは、それ以上の開度調整を行わないようにすることで、流れている流量を止めることなく、精度の高い流量計測を行うことができる。
【0022】
なお、繰返によって10%以下の開度になった時の動作で説明したが、1回の動作で10%以下に開度を調整しても良い。1回で調整することで、すばやく対応することができ、精度の高い流量を行うことができる。
【0023】
このように、流量変動を検知したとき流路9の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。そして、流量値によって遮断弁19(開度調整手段)の開度制御を行うことで、低流量の時にのみ開度を調整することができ、低流量時の流量計測の精度を向上できるとともに、大流量時の圧力損失を最小限に小さくできる。さらに、所定流量以下で、10%以下の開度とすることで、脈動にすばやく対応できる。そして、流量変動が小さくなるように遮断弁19を調整することで、流量変動をより低減でき精度の高い流量計測を実現することができるとともに、流量がゼロのとき、遮断弁19を閉止状態にすることで、ゼロ流量時に積算流量が増加する誤動作を防止することができる。そして、ステッピングモーター式の遮断弁19を用いることで、開度を細かく調整することができるので、流量変動が低下する開度や、10%以下の開度調整を行い高精度の流量計測を実現することができる。そして、瞬時に流量が計測できる超音波式流量計測手段を用いることで、流量変動を検出することが容易にでき、かつ開度を調整して瞬時に流量計測することで、高精度の流量計測を実現することができる。
【0024】
(実施例2)
実施例2について、図3と図4を用いて説明する。図3は本発明の実施例2を示すもので、実施例1と異なる点は、圧力センサー22と圧力検出手段23を備えた点にある。
【0025】
そして、圧力センサー22と圧力検出手段23によって検出された圧力値によって、流路9内の圧力変動の有無を流量変動検出手段18が検出するものである。
【0026】
図4に示すフローチャートのように、検出された複数回の圧力値Pから圧力変動Pmを検出し、所定の変動レベルPaより大きいか否かで圧力変動すなわち流量変動の有無を判別する。圧力変動Pmが大きい時は、開度制御手段20で遮断弁19の開度を所定開度以下(例えば10%以下)になるように調整する。それによって、上流側から伝わってくる圧力変動を遮断弁19で減衰させることができるので、精度の高い流量計測を行うことができる。
【0027】
なお、ここでは、圧力センサー22が遮断弁19の上流側に設置されているので、遮断した後の圧力変動の変化を知ることはできないが、流量値を用いて流量変動検出手段18が、流量変動量を検出し、所定値以下になるように実施例1のような繰返し制御を行っても良い。圧力センサー22を用いることは、早く流量変動を検出することができる効果がある。また、圧力センサー22を別設したが、第1振動子10または第2振動子11をセンサーとして使用し検出回路を装備することでも実現できる。
【0028】
このように、圧力検出手段23で圧力変動を検出することで、流量計測を行いながらでも検出できることや、流路9内の変動を的確に素早く捉えることができ、流量変動や圧力変動があっても、精度の高い流量計測を実現することができる効果がある。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の流量計によれば、次の効果が得られる。
【0030】
本発明は、流量変動を検知したとき流路の開度を調整して流量変動を低減することができるので、変動周期が変化しても流量変動を低減することで、高い精度で流量を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の流量計のブロック図
【図2】同流量計の動作を説明するフローチャート
【図3】本発明の他の実施例を示すブロック図
【図4】同流量計の動作を説明するフローチャート
【図5】従来の流量計を示すブロック図
【符号の説明】
9 流路
17 流量検出手段(流量計測手段)
18 流量変動検出手段
19 遮断弁(開度調整手段)
20 開度制御手段
21 ステッピングモーター
22 圧力センサー
23 圧力検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow rate measuring device that measures a flow rate of a liquid or gas, and relates to a means for accurately measuring a flow rate value even when a flow rate fluctuation occurs.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of flowmeter has been known as disclosed in JP-A-9-15006. The configuration will be described below with reference to FIG.
[0003]
As shown in FIG. 5, a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, it is necessary to estimate the period and change the measurement time every time the fluctuation period changes, and it is difficult to adapt when the fluctuation period changes. There was a problem of getting worse.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a flow rate measuring means for measuring the flow rate in the flow path, an opening degree adjusting means that is arranged upstream of the flow path and adjusts the opening degree by a motor , A flow rate fluctuation detecting means for detecting a flow rate fluctuation from a measured flow rate value of the flow rate measuring means, and a flow rate detected by the flow rate fluctuation detecting means while performing the flow rate measurement by the flow rate measuring means when the flow rate fluctuation detecting means detects the flow rate fluctuation. variation is configured to include an opening degree control means for controlling the opening of the front KiHiraki adjusting means such that within a predetermined fluctuation amount.
[0006]
According to the above invention, when the flow rate fluctuation is detected, the flow rate fluctuation can be reduced by adjusting the opening degree of the flow path. Can be measured.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention includes a flow rate measuring means for measuring a flow rate in a flow path, a flow path opening degree adjusting means arranged upstream of the flow path, a flow rate fluctuation detecting means for detecting a flow rate fluctuation in the flow path, When the flow rate fluctuation detecting means detects flow rate fluctuation, an opening degree control means for controlling the opening degree of the flow path opening degree adjusting means is provided. And when the flow rate fluctuation is detected, the flow rate fluctuation can be reduced by adjusting the opening of the flow path, so even if the fluctuation cycle changes, the flow rate fluctuation can be reduced to measure the flow rate with high accuracy. Can do.
[0008]
In addition, opening degree control means for controlling the opening degree of the channel opening degree adjusting means based on the flow rate value measured by the flow rate measuring means and the flow rate fluctuation value detected by the flow rate fluctuation detecting means is provided. Then, by controlling the opening of the flow path opening adjusting means according to the flow rate value, the opening can be adjusted only when the flow rate is low, and the accuracy of the flow measurement at the low flow rate can be improved. The pressure loss can be minimized.
[0009]
In addition, opening degree control means for controlling the opening degree to be equal to or less than the predetermined opening degree when the flow rate fluctuation is equal to or less than the predetermined flow rate fluctuation when compared to when fully opened is provided. And by performing it instantaneously below a predetermined opening degree, while being able to reduce a flow volume largely, the precision of the flow measurement at the time of a low flow volume can be improved rapidly.
[0010]
Further, a pressure detection means for detecting the pressure in the flow path and a flow rate fluctuation detection means for detecting a flow rate fluctuation from the pressure value of the pressure detection means are provided. The flow rate fluctuation can be detected even when the flow rate fluctuation is small by detecting the flow rate fluctuation with the pressure detecting means.
[0011]
In addition, an opening degree control means for controlling the opening degree of the flow path opening degree adjusting means so as to reduce the flow rate fluctuation detected by the flow rate fluctuation detecting means is provided. The flow rate variation can be reduced and the flow rate can be measured with high accuracy by adjusting the flow path opening degree adjusting means so that the flow rate variation is reduced.
[0012]
In addition, when the flow rate value detected by the flow rate detection means is zero, an opening degree control means for controlling the flow path opening degree adjustment means to be closed is provided. When the flow rate is zero, the malfunction of the integrated flow rate increase at the zero flow rate can be prevented by closing the flow passage opening degree adjusting means.
[0013]
Further, the flow path opening degree adjusting means includes motor type opening degree adjusting means for opening and closing by a motor. Since the opening degree can be finely adjusted by using the motor type opening degree adjusting means, the opening degree at which the flow rate fluctuation is reduced or the opening degree adjustment of 10% or less is performed to realize a highly accurate flow rate measurement. be able to.
[0014]
Further, the flow rate measuring means includes an ultrasonic flow rate measuring means. And by using an ultrasonic flow measuring means that can measure the flow rate instantaneously, it is easy to detect flow rate fluctuations, and by adjusting the opening and instantaneously measuring the flow rate, highly accurate flow measurement Can be realized.
[0015]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
Example 1
FIG. 1 is a block diagram of a flow meter according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0017]
Next, operation | movement and an effect | action are demonstrated using FIG. 1 and FIG. The flow meter of the present invention is an ultrasonic wave flow meter, and measurement is started by a repetition start signal of the repeating unit 15, and the
[0018]
As shown in the flowchart of FIG. 2, when the flow rate value Q measured by the flow rate detection means 17 is zero, the
[0019]
When the measured flow rate value Q of the flow rate detection means 17 is larger than the predetermined flow rate value Qa, the opening degree control means 20 operates to increase the opening degree in order to reduce the flow path resistance of the shutoff valve 19 ( Opening adjustment B) is performed. This is because when the flow rate is greater than the predetermined flow rate, the influence of the flow rate fluctuation does not affect the measured flow rate.
[0020]
Further, when the measured flow rate value Q of the flow rate detection means 17 is smaller than the predetermined flow rate value Qa, the flow rate fluctuation detection means 18 detects whether or not a flow rate fluctuation has occurred. That is, the flow rate fluctuation detecting means 18 detects the fluctuation amount Qm from a plurality of measured flow rate values, determines whether or not the fluctuation amount Qm is larger than a predetermined set value Qb, and determines whether or not there is a flow rate fluctuation. To detect. When Qm> Qb, it is determined that there is a flow rate variation, and an operation (opening adjustment A) for reducing the opening of the
[0021]
In addition, when the degree of adjustment of the opening is less than a predetermined opening (for example, 10%) at the time of full opening, by preventing the adjustment of the opening beyond that, without stopping the flowing flow rate, Accurate flow measurement can be performed.
[0022]
In addition, although it demonstrated by the operation | movement when it became an opening degree of 10% or less by repetition, you may adjust an opening degree to 10% or less by one operation | movement. By adjusting at one time, it is possible to respond quickly and perform a highly accurate flow rate.
[0023]
In this way, the flow rate fluctuation can be reduced by adjusting the opening degree of the
[0024]
(Example 2)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, which is different from the first embodiment in that a
[0025]
The flow rate fluctuation detection means 18 detects the presence or absence of pressure fluctuation in the
[0026]
As shown in the flowchart of FIG. 4, the pressure fluctuation Pm is detected from a plurality of detected pressure values P, and the presence or absence of pressure fluctuation, that is, flow rate fluctuation is determined based on whether or not the pressure fluctuation Pm is greater than a predetermined fluctuation level Pa. When the pressure fluctuation Pm is large, the opening degree control means 20 adjusts the opening degree of the shut-off
[0027]
Here, since the
[0028]
Thus, by detecting the pressure fluctuation with the
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the flowmeter of the present invention, the following effects can be obtained.
[0030]
The present invention is capable of adjusting the opening degree of the flow path when detecting the flow amount change to reduce the flow rate variation, even when the fluctuation period changed by reducing the flow rate variation, the flow rate with high precision It can be measured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a flow meter according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the flow meter. FIG. 3 is a block diagram illustrating another embodiment of the present invention. Flowchart explaining operation of meter [FIG. 5] Block diagram showing conventional flow meter [Explanation of symbols]
9
18 Flow rate fluctuation detection means 19 Shut-off valve (opening adjustment means)
20 Opening control means 21 Stepping
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