JP4443789B2 - 流量測定方法及び流量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体流量測定技術に属するものであり、特に、配管内を流れる流体の瞬時流量あるいは積算流量を測定するための流量測定方法及び流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流量計は、家庭や企業において消費される灯油、水、ガスなどの流体の流量を測定するのに利用されている。この流量計として、低価格化が容易な熱式（特に傍熱型）の流量センサーを用いたものが利用されている。
【０００３】
傍熱型流量センサーとしては、基板上に薄膜技術を利用して薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁層を介して積層してなるセンサーチップを配管（外部配管と連通して流量計内部に設けられた流体流通路を含む）内の流体との間で熱伝達（即ち熱的相互作用）可能なように配置したものが使用されている。発熱体に通電することにより感温体を加熱し、該感温体の電気的特性例えば電気抵抗の値を変化させる。この電気抵抗値の変化（感温体の温度上昇に基づく）は、配管内を流れる流体の流量（流速）に応じて変化する。これは、発熱体の発熱量のうちの一部が流体中へと伝達され、この流体中へ拡散して流体に吸収される熱量は流体の流量（流速）に応じて変化し、これに応じて感温体へと供給される熱量が変化して、該感温体の電気抵抗値が変化するからである。この感温体の電気抵抗値の変化は、流体の温度によっても異なり、このため、上記感温体の電気抵抗値の変化を測定する電気回路中に温度補償用の感温素子を組み込んでおき、流体の温度による流量測定値の変化をできるだけ少なくすることも行われている。
【０００４】
このような、薄膜素子を用いた傍熱型流量センサーに関しては、例えば、特開平１１−１１８５６６号公報に記載がある。この流量センサーにおいては、流体の流量に対応する電気的出力を得るためにブリッジ回路を含む電気回路を使用している。
【０００５】
以上のような流量計では、センサーチップと流体との熱交換のためのフィンプレートを流体流通路内へと突出させており、流量センサーの周辺部には、流量演算のための回路基板を含む電気回路部、表示部、通信回線接続部その他が配置されており、これらを含む流量計の機能部の全体は筐体内に収容されている。
【０００６】
ところで、傍熱型の流量センサーを用いた流量計では、上記のように、発熱体（ヒータ）で発生した熱量の一部を流体へと伝達させており、該流体で流速に応じた吸熱がなされることに基づき、この吸熱量に対応する電気回路出力値から検量線を用いて流量値へと換算している。この検量線は、流量測定される流体について予め行った実験等により得られるものである。従って、流量測定される流体が検量線作成の際に用いられた流体と同等な熱的性質を持つ場合には、本質的には検量線を用いた換算の際に流量測定値の誤差が発生することはない。
【０００７】
しかし、流量測定される流体が灯油のように互いに異なる分子量を持つ複数の種類の分子の混合物からなる流体であるような場合には、実際に流量測定される流体が必ずしも検量線作成の際に用いられた流体と同等な熱的性質を持つものであるとは限らない。即ち、灯油にはＪＩＳなどの規格があるとはいうものの、これらの規格は物性値についてある程度の許容幅を有する。事実、実際に販売されている灯油について調査した結果、その熱的性質にはばらつきのあることがわかった。このばらつきは、原油の生産地が異なることや、原油から灯油を得る製油所が異なることなどにより組成にばらつきがあることに起因している。
【０００８】
このように、灯油として同一の範疇に属する流体であっても、組成が異なることにより熱的性質が異なるものもあるので、流量測定される流体が検量線作成の際に用いられた流体と異なる熱的性質を持つものである場合には、流量測定において検量線を用いた換算を行う際に流量測定値の誤差が発生することがある。具体的にいえば、各家庭等の灯油需要者に備えられた流量計で灯油の消費量を測定する場合に、供給される灯油が必ずしも一定の組成及び熱的性質を持つものであるとは限らないので、場合によっては実際に供給され消費される灯油の量とは異なる量が流量測定値として得られることになる。
【０００９】
以上のような熱的性質の変化をもたらす組成変化のある被測定流体の例としては、上記灯油以外に、ガソリン、ナフサ、軽油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、あるいは濃度変動のある溶液、スラリーまたはゾルなどがある。
【００１０】
そこで、本発明は、流体の組成等の変化に基づき流体の熱的性質が変化するような場合であっても測定誤差の少ない流量測定を行うことを目的とするものである。特に、本発明は、そのような流量測定のための方法及び流量計を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
被測定流体を測定流通路に流通させ、該測定流通路に配置された熱式流量センサーを含んで構成された電気回路で前記測定流通路内での前記被測定流体の測定流量に対応する電気的出力を得、予め作成された検量線を用いて前記測定流量対応の電気的出力に対応する流量値への換算を行うことにより前記被測定流体の流量を測定する方法であって、
参照流通路内に前記被測定流体を自由流通可能なように満たしておき、該参照流通路に配置された参照熱式流量センサーを含んで構成された電気回路で前記参照流通路内での前記被測定流体の参照流量に対応する電気的出力を得、
前記検量線は基準流体に関し複数の温度について得た参照流量検量線と測定流量検量線とを含むものであり、
被測定流体について得た前記参照流量対応の電気的出力に基づき、該電気的出力に対応する前記参照流量検量線の温度の基準温度からのずれ量を求め、該ずれ量に基づき前記基準温度の測定流量検量線に対する温度補正量を得、前記被測定流体の前記測定流量対応の電気的出力に基づき前記基準温度の測定流量検量線を用い且つ前記温度補正量を勘案して前記被測定流体の流量値に換算することを特徴とする流量測定方法、
が提供される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記基準流体とは異なる流体について、第１温度で得られる前記参照流量対応の電気的出力に対応する前記参照流量検量線の第２温度を求め、前記第１温度で或る流量にて得られる前記測定流量対応の電気的出力に対応する前記或る流量での前記測定流量検量線の第３温度を求め、前記第１温度と第２温度との差に対する前記第１温度と第３温度との差の比を得ておき、
前記ずれ量に前記比を乗ずることで前記温度補正量を得る。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記検量線は前記参照流量対応の電気的出力と比重との関係を示す比重検量線をも含むものであり、前記被測定流体の流量値から前記比重検量線を用いて前記被測定流体の体積流量値に換算する。
【００１４】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
流体を筐体内へと導入し、該筐体内に流体を貯留し、該貯留された流体を筐体外へと導出することで、該筐体内を通過する流体の流量を測定する流量計であって、
前記筐体内に配置され前記筐体に対する流体の導入または導出に伴い流体を流通させる測定流通路と、前記筐体内に配置され前記貯留流体を自由流通可能なように満たす参照流通路と、前記測定流通路に配置された測定熱式流量センサーと、前記参照流通路に配置された参照熱式流量センサーと、前記測定熱式流量センサーを含んで構成された測定流量検知回路と、前記参照熱式流量センサーを含んで構成された参照流量検知回路と、基準流体に関し複数の温度について得た参照流量検量線及び測定流量検量線を用いて前記測定流量検知回路で得られる測定流量対応の電気的出力に対応する流量値への換算を行う流量換算回路とを備えており、
前記流量換算回路は、被測定流体について前記参照流量検知回路で得た参照流量対応の電気的出力に基づき、該電気的出力に対応する前記参照流量検量線の温度の基準温度からのずれ量を求め、該ずれ量に基づき前記基準温度の測定流量検量線に対する温度補正量を得、前記被測定流体の前記測定流量対応の電気的出力に基づき前記基準温度の測定流量検量線を用い且つ前記温度補正量を勘案して前記被測定流体の流量値に換算することを特徴とする流量計、
が提供される。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記流量換算回路は、前記基準流体とは異なる流体について、第１温度で得られる前記参照流量対応の電気的出力に対応する前記参照流量検量線の第２温度を求め、前記第１温度で或る流量にて得られる前記測定流量対応の電気的出力に対応する前記或る流量での前記測定流量検量線の第３温度を求め、前記第１温度と第２温度との差に対する前記第１温度と第３温度との差の比を得ておき、前記ずれ量に前記比を乗ずることで前記温度補正量を得るものである。
【００１６】
本発明の一態様においては、前記流量換算回路は、前記参照流量対応の電気的出力と比重との関係を示す比重検量線を用いて、前記被測定流体の流量値から前記被測定流体の体積流量値に換算する。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記測定熱式流量センサーは前記測定流通路へと突出した前記流体との熱的相互作用のための第１のフィンプレートを有しており、前記参照熱式流量センサーは前記参照流通路へと突出した前記流体との熱的相互作用のための第２のフィンプレートを有している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明による流量計の一実施形態の構成の一部を示す模式的分解斜視図である。流量計の筐体本体部材２はアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製のものであり、該筐体本体部材２にはアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製の外蓋部材（図示されていない）が特定方向（矢印Ａの向き）にネジ止めにより適合されている。筐体本体部材２の背面部上部の一方側には流体出口管２２が形成されており他方側には流体入口管（図にはあらわれていない）が形成されている。
【００２０】
筐体本体部材２の上半部には、貯留部用凹部２３が形成されている。貯留部用凹部２３を塞ぐように貯留部用凹部内壁２６の端面に対して矢印Ａの向きにアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製の中蓋部材６の外周面がネジ止めにより適合されている。この適合に際しては、ゴムシール（コルク入りゴムシール等）が介在せしめられ、適合部からの流体の漏れを防止している。これにより、筐体本体部材２と中蓋部材６との間に流体の一時貯留及び流通のための流体貯留部が形成されている。筐体本体部材２には、流体入口管と連通し且つ貯留部用凹部２３にて開口せる開口が形成されており、流体出口管２２と連通し且つ貯留部用凹部２３にて開口せる接続開口２２ａが設けられている。
【００２１】
中蓋部材６には、流体貯留部内に配置される流量計測部８が付設されている。図２に流量計測部８の断面図を示し、図３にその側面図を示す。流量計測部８には、上下方向（鉛直方向）に延在する流体流通路８１が形成されている。流体流通路８１の入口８１１は流量計測部８の下部に位置する。また、流体流通路８１の上部に位置する出口８１２には矢印Ａの向きに突出せる突出部８ａが取り付けられており、中蓋部材６を筐体本体部材２に適合することで突出部８ａが継手部材２７を介して筐体本体部材２側の接続開口２２ａと接続され、これにより流量計測部８の流体流通路出口８１２と流体出口管２２とが連通せしめられている。
【００２２】
流量計測部８に形成された矢印Ａの方向のセンサー装着孔８ｂ，８ｃ内には、それぞれ、熱交換のための熱伝達部材としてのフィンプレートを有する熱式流量センサー（流体温度検知センサー付き）１０が挿入されている（図１には一方の熱式流量センサーのみ示されている）。図４に流量センサー１０の取り付け部分を示し、図５に流量センサー１０の断面図を示す。センサー装着孔８ｂにＯリングを介在させて挿入された流量センサー１０は流体流通路８１へと突出せしめられている。また、センサー装着孔８ｃにＯリングを介在させて挿入された流量センサー１０は流体貯留空間へと突出せしめられている。
【００２３】
流量センサー１０は、流量センサー部１０１と流体温度検知センサー部１０２とを含む。流量センサー部１０１では、図５に示すように、フィンプレートＦＰと流量検知部ＦＳとを熱伝導性良好な接合材ＡＤにより接合し、流量検知部ＦＳの電極パッドと外部電極端子ＥＴとをボンディングワイヤーＢＷで接続している。流体温度検知センサー部１０２は、流量センサー部１０１において流量検知部ＦＳの代わりに流体温度検知部を用い且つこれに対応した外部電極端子ＥＴを持つものとすることができる。これら流量検知部や流体温度検知部としては、上記特開平１１−１１８５６６号公報に記載の如きものを使用することができる。流量センサー部１０１及び流体温度検知センサー部１０２は、共通のモールド樹脂ＭＲで封止され一体化されている。
【００２４】
図２に示されているように、流量計測部８には、センサー装着孔８ｃに挿入される流量センサー１０のフィンプレートＦＰを覆うための金網カバーＭＭが付設されている。該金網カバーＭＭは、流量センサー１０のフィンプレートＦＰが自然対流に基づく流体流通の影響を受けてもよいが流体供給に係る流体流通の影響を受けないようにするために、設けられる。この流量センサーは、センサー装着孔８ｂに挿入される流量センサー１０を含む測定流量検知回路から得られる出力値を流量値に換算するのに用いる検量線を作成する際に用いられた基準流体に対する被測定流体の熱的性質の差を検知するための参照流量検知回路を構成している。
【００２５】
図１に示されているように、貯留部用凹部２３には、流体流通経路規定部材９が形成されている。この流通経路規定部材９は、流体貯留部内において開口から流入する流体の流通経路を規定するものであり、中蓋部材６との間に形成される鉛直方向に細長い開口を通じて均一に流量計測部８の配置された領域へと流体を導くようにするものである。
【００２６】
中蓋部材６の前面側には、図示はされていないが、流量センサー１０の外部電極端子ＥＴと電気的に接続されたアナログ回路基板が取り付けられている。また、図示されていないが、上記外蓋部材には、アナログ回路基板とともに流量検知回路を構成するデジタル回路基板、電源回路部を構成するトランス、及び流量計に対する入出力端子部などの回路部材が取り付けられている。特に、トランス及び入出力端子部は、筐体本体部材２の下半部に形成された回路部材用凹部２４内に配置されている。
【００２７】
図１〜図３に示されているように、流量計測部８の流体流通路８１は上下方向（鉛直方向）に延びている。流量計測部８には、流体流通路８１と平行な補助流通路８２が形成されている。補助流通路８２は、下端部開口が流体導出口８２１とされており、上端部開口が第１の流体導入口８２２とされており、互いに異なる高さに位置する２つの側部開口がそれぞれ第２及び第３の流体導入口８２３，８２４とされている。
【００２８】
補助流通路８２は、流量測定の際の入口８１１から流体流通路８１内への流体吸引力に基づき、流体貯留部内の流体を流体導入口８２２，８２３，８２４から導入し流体導出口８２１から導出し、底板８ｄを含んで構成される連通路を経て流体流通路入口８１１の方へと導く作用をなす。流体導入口８２２，８２３，８２４の内径は、互いに異なっており、流体導出口８２１からの距離の小さいものほど小さく設定されている。これにより、異なる高さから補助流通路８２内へと導入される流体の流量を平均化することができる。
【００２９】
図６は本実施形態における流体流通を説明するための分解斜視図である。図６において、流体の流通方向が矢印で示されている。不図示の流体供給源から配管を通じて供給される流体は、流体入口管から開口２１ａを通って流体貯留部内へと供給される。供給された流体は、先ず流通経路規定部材９を越えて流量計測部８の配置された領域に至る。そして、流体は補助流通路８２を介して流体流通路８１内に吸引され、流体流通路出口８１２及び接続開口２２ａを通って流体出口管２２から排出され、不図示の流体需要機器へと供給される。以後、流体需要機器側で流体需要があると、流量計の貯留部内の補助流通路８２及び流体流通路８１を経由して、流体供給源から流体需要機器へと流体が供給される。
【００３０】
本実施形態では、開口２１ａからの距離が開口２２ａより大きな位置に補助流通路８２が配置されており、該補助流通路８２が流体貯留部内で右側の内壁２６に隣接しているので、流体貯留部内の流体に右側内壁２６の方へと上下位置に関して平均化された水平方向の流れが生ぜしめられる。このため、流量計測部８を含めて流体貯留部内の温度分布が十分に均一化され、流量測定の精度が向上する。
【００３１】
流体流通管８１内の流体流量が、流量センサー部１０１及び流体温度検知センサー部１０２を含む図７に示すような測定流量検知回路を用いて計測される。図７において、流量センサー部１０１では、ヒータと感温抵抗体Ｔｗとが絶縁膜を介して積層された流量検知部が形成されており、ヒータの発熱の一部は上記フィンプレートＦＰを介して流体流通路８１内を流通する流体へと伝達される。この流体との熱的相互作用の影響を受けた感温が、感温抵抗体Ｔｗにより実行される。感温抵抗体Ｔｗと流体温度検知センサー部１０２の流体温度検知部の感温抵抗体Ｔｏと２つの抵抗体とによりブリッジ回路が形成されており、このブリッジ回路の出力が増幅回路で増幅され、コンパレータで所定値との比較がなされ、該コンパレータの出力がヒータ制御部に入力される。ヒータ制御部は、入力信号に従い、バッファを介して流量センサー部１０１のヒータの発熱を制御する。この制御は、流量センサー部１０１の感温抵抗体Ｔｗが所定の感温状態を維持するように、即ちヒータ制御部への入力信号が所定値を維持するように為される。この制御状態は瞬時流量に対応しており、そのデータは流量換算回路へと入力される。
【００３２】
参照流量検知回路は、流量センサー部１０１及び流体温度検知センサー部１０２と同様な流量センサー部１１１及び流体温度検知センサー部１１２を含むことを除いて、測定流量検知回路と同等な構成を有しており同様な流量検知を行う。これにより得られる参照流量は、被測定流体の組成または物性値例えば動粘度に対応した熱的性質に応じて変化するので、参照流量検知回路の出力に基づき測定流量検知回路で測定される流量の値を補正することができる。
【００３３】
不図示の温度センサーを含む温度センサ回路１２から流量換算回路にアナログ回路部（測定流量検知回路及び参照流量検知回路の大部分を含む）の温度を示す信号が入力される。流量換算回路では、測定流量検知回路から得られる測定流量データと、参照流量検知回路から得られる参照流量データと、温度センサ回路１２から得られるアナログ回路部温度データとに基づき、アナログ回路部温度に応じた補正及び参照流量に応じた補正などの演算が行われ、検量線を用いた流量値への換算が行われる。
【００３４】
以上のようなヒータ制御回路及び流量換算回路を含むＣＰＵには、表示部、通信回路、ＥＥＰＲＯＭ及び基準クロックが接続されている。得られた流量値は、表示部に表示したり、通信回路に出力して外部との通信に利用されたりする。
【００３５】
以下に、流量換算回路で実行される演算及び流量への換算の方法について説明する。
【００３６】
（１）検量線等の設定及びメモリへの記憶：
先ず、メモリであるＥＥＰＲＯＭに、演算及び換算に際して使用される検量線や数値を記憶しておく。これら検量線や数値は、流量計ごとに予め次のようにして設定される。流量計ごとに設定することで、流量計ごとに回路特性にばらつきがあっても、その影響を小さくすることができる。
【００３７】
第１の検量線として、図８に示されているように、複数の温度Ｔ１〜Ｔ３とこれら各温度における温度センサ回路１２の出力ＡＤ１〜ＡＤ３との関係を、測定により得る。尚、複数の温度は３つに限定されることはなく、２または４以上であってもよい。
【００３８】
第２の検量線として、図９に示されているように、複数の温度Ｔ１〜Ｔ３とこれら各温度における基準灯油Ｂの参照流量データＶｈ０（Ｂ，Ｔ１），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ２），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ３）との関係を、測定により得る。
【００３９】
第３の検量線として、図１０に示されているように、複数の温度Ｔ１〜Ｔ３とこれら各温度における基準灯油Ｂの流量Ｆと測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ３，Ｆ）との関係を、測定により得る。
【００４０】
次に、基準灯油Ｂとは異なる灯油Ｄについて、温度Ｔ２（第１温度）における参照流量データＶｈ０（Ｄ，Ｔ２）と流量Ｆ０の測定流量データＶｈ（Ｄ，Ｔ２，Ｆ０）とを、測定により得る。
【００４１】
流量Ｆ０は適宜設定でき、例えば図１１に示されているように、基準灯油Ｂについての温度Ｔ２の測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対する他の温度Ｔ１，Ｔ３の測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ３，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈの絶対値が最も小さくなる値を選択することができる。図１０では、Ｖｈ（Ｄ，Ｔ２，Ｆ０）は、基準灯油Ｂの流量Ｆ０での測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ０）とＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ０）との間にある。
【００４２】
図１２に、或る温度例えば温度Ｔ２で、基準灯油Ｂについての測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対するそれ以外の灯油Ａ，Ｃについての測定流量データＶｈ（Ａ，Ｔ２，Ｆ），Ｖｈ（Ｃ，Ｔ２，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈ’を示す。この図１２と図１１とを比較することでわかるように、Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対して温度が変化した場合の測定流量データと被測定灯油が変化した場合の測定流量データとが同様な傾向を示している。本発明は、このことを利用し、基準灯油Ｂに対する被測定灯油の変化によりもたらされる測定流量データの変化を、基準灯油Ｂでの測定温度の変化に置き換え、被測定灯油が基準灯油と異なるものであっても、基準灯油Ｂについての温度をパラメータとする複数の検量線を用いて補正を行い、正確な流量を得るようにしたものである。
【００４３】
さて、次に、図９に示されているように、灯油Ｄについての参照流量Ｖｈ０（Ｄ，Ｔ２）の値に対応する基準灯油Ｂの検量線上の温度（第２温度）がＴ２（第１温度）から何度ずれているかの値ΔＴ（Ｖｈ０）を、参照流量データＶｈ０（Ｂ，Ｔ１），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ２）を利用して線形補間により求める。
【００４４】
更に、図１０に示されているように、灯油Ｄについての流量Ｆ０の測定流量Ｖｈ（Ｄ，Ｔ２，Ｆ０）の値に対応する基準灯油Ｂの検量線温度（第３温度）がＴ２（第１温度）から何度ずれているかの値ΔＴ（Ｖｈ）を、測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ０），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ０）を利用して線形補間により求める。
【００４５】
そして、ΔＴ（Ｖｈ）とΔＴ（Ｖｈ０）との比Ｒ＝ΔＴ（Ｖｈ）／ΔＴ（Ｖｈ０）を、演算により得る。この比Ｒの値は、灯油Ｄとして更に異なるものを選択したとしても、殆ど同一であることが判明している。
【００４６】
以上のようにして得られた第１〜第３の検量線及び比Ｒの値を、メモリであるＥＥＰＲＯＭに記憶する。
【００４７】
（２）被測定灯油の流量測定：
被測定灯油Ｅについて実際に流量測定を行う際には、流量換算回路において、以下のような演算及び換算がなされる。
【００４８】
先ず、温度センサ回路１２の出力ＡＤに基づき第１の検量線を用いた線形補間を行って、被測定灯油Ｅの温度Ｔを得る。
【００４９】
次に、被測定灯油Ｅについて温度Ｔでの参照流量データＶｈ０（Ｅ，Ｔ）を得、図１３に示されているように、参照流量Ｖｈ０（Ｅ，Ｔ）の値に対応する基準灯油Ｂの第２の検量線上の温度が基準温度Ｔ２から何度ずれているかの値Δｔ（Ｖｈ０）（ずれ量）を、参照流量データＶｈ０（Ｂ，Ｔ２），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ１）を利用して線形補間により求める。
【００５０】
そして、このΔｔ（Ｖｈ０）に比Ｒを乗じてΔｔ（Ｖｈ）＝Ｒ・Δｔ（Ｖｈ０）（温度補正量）を得、図１４に示されているように、基準灯油Ｂに関してΔｔ（Ｖｈ）の温度ずれを補償した温度Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ）の検量線としてＶｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）＝Ｖｈ（Ｅ，Ｔ，Ｆ）を得る。その際、測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）を利用して線形補間を行う。
【００５１】
以上のようにして得られた基準灯油ＢについてのＶｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）の検量線を用い、被測定灯油Ｅについて温度Ｔで得られた測定流量検知回路出力値Ｖｈｘに対応する流量Ｆの値を求める。尚、上記Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）の作成は必ずしも全ての流量または測定流量検知回路出力の範囲について行う必要はなく、被測定灯油Ｅについて温度Ｔで流量測定して得られた測定流量検知回路出力値Ｖｈｘに対応するもののみをその都度得るようにすることができる。
【００５２】
本実施形態では、被測定灯油Ｅの基準灯油Ｂに対する熱的性質の差を温度差に換算して補正を行っており、現実の温度差による補正をも含めた補正演算を行うことができるので、迅速な処理が可能である。
【００５３】
以上のような被測定灯油Ｅの流量測定のフロー図を図１５に示す。
【００５４】
図１６〜１９は、本発明の流量計を用いて行われた流量測定の実施例において得られたグラフである。この流量測定では、以下の試料
［ａ］基準灯油（温度２５℃：基準となる温度）
［ｂ］基準灯油（温度１５℃）
［ｃ］基準灯油（温度３５℃）
［ｄ］基準灯油とは異なる第１の灯油
［ｅ］基準灯油とは異なる第２の灯油
［ｆ］基準灯油とは異なる第３の灯油
の流量測定が行われた。
【００５５】
図１６は各試料灯油の参照流量出力Ｖｈ０を示す。また、図１７は各試料灯油の測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ又はΔＶｈ’を示す。
【００５６】
この実施例では、比Ｒを求めるに際して、温度２５℃の試料灯油ｄを用いた。ΔＴ（Ｖｈ０）は約６．４℃であり、ΔＴ（Ｖｈ）は約１０．０℃であり、Ｒは約１．５６３であった。
【００５７】
図１８は試料灯油ｄ〜ｆの測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ’及びこれに対応する補正後の値ｄ’〜ｆ’を示す。図１９は図１８を測定誤差に換算して表したものである。
【００５８】
以上の結果から、本発明によれば、基準灯油とは異なる灯油についても、基準灯油に関し作成した検量線を利用して補正することで、誤差約１％以内の高い精度の流量測定を行うことができることがわかる。
【００５９】
次に、以上のような実施形態の変形形態について説明する。
【００６０】
この変形形態では、上記実施形態で得られる流量値を体積流量値に換算する。即ち、上記実施形態で熱式流量測定により得られる流量値は、基本的には被測定灯油の質量を反映した質量流量値である。この質量流量値を体積流量値に換算するためには、被測定灯油の比重で除することが必要である。上記のように、灯油需要者に供給される灯油は組成にばらつきがあるので比重にもばらつきがある。従って、質量流量値を体積流量値に換算するためには、被測定灯油の比重を測定することが必要となる。
【００６１】
ところで、上記参照流量データＶｈ０が灯油の比重と強い相関を持つことが見出された。即ち、図１６に関し説明した基準灯油［ａ］に関する参照流量出力Ｖｈ０を基準とした灯油の参照流量出力Ｖｈ０の差をΔＶｈ０として、図１６に関し説明した灯油［ｄ］，［ｅ］，［ｆ］（温度２５℃）に関するΔＶｈ０と比重実測値との関係を示すと、表１及図２０のようになる。
【００６２】
【表１】
この関係を一次近似式で近似的に表すと、ΔＶｈ０をｘとし、比重をｙとして、
ｙ＝−（１．８１３８３４２×１０-4）ｘ＋０．７９１３５８１６
となる。図２０には、この一次近似式のグラフをも示す。また、表１に、この一次近似式上での灯油［ａ］，［ｄ］，［ｅ］，［ｆ］のΔＶｈ０に対応する比重値及びこの比重値と比重実測値との誤差をも示す。誤差は±０．２％の範囲内である。この一次近似式を比重検量線としてメモリに記憶しておく。この比重検量線は、流量計ごとの差は極めて少ないので、各流量計に共通に使用することができる。尚、比重検量線の近似式は上記のような一次近似式に限定されることはなく、二次以上の近似式を用いてもよい。
【００６３】
被測定灯油について体積流量を得る場合には、流量換算回路において、被測定灯油の温度と同一の温度における基準灯油［ａ］の参照流量出力値Ｖｈ０に対する被測定灯油の参照流量出力値の差ΔＶｈ０を求め、上記比重検量線を用いてΔＶｈ０に対応する比重値を得る。そして、この比重値で質量流量値を除算することで体積流量値を得る。表示部には、所望により質量流量値及び体積流量値のいずれか又は双方を表示することができる。
【００６４】
本発明の流量測定方法及び流量計により流量測定される被測定流体は上記実施形態で具体的に説明した灯油に限定されるものではなく、組成が一定でないその他の流体例えばガソリン、ナフサ、軽油、重油などの石油製品、ＬＰＧなどの天然ガス、あるいは生理食塩水などの濃度が変化する溶液、スラリー及びゾルなどにも同様に適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流量測定方法及び流量計によれば、流体の組成等の変化に基づき流体の熱的性質が変化するような場合であっても測定誤差の少ない流量測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流量計の全体構成を示す模式的分解斜視図である。
【図２】流量計測部の断面図である。
【図３】流量計測部の側面図である。
【図４】流量センサーの取り付け部分を示す図である。
【図５】流量センサーの断面図である。
【図６】本発明による流量計における流体流通を説明するための分解斜視図である。
【図７】本発明による流量計の電気回路部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】複数の温度とこれらの各温度における温度センサ回路の出力との関係を示すグラフである。
【図９】複数の温度とこれら各温度における基準灯油の参照流量との関係を示すグラフである。
【図１０】複数の温度とこれら各温度における基準灯油の流量と測定流量との関係を示すグラフである。
【図１１】基準灯油についての温度Ｔ２の測定流量Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対する他の温度Ｔ１，Ｔ３の測定流量Ｖｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ３，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈのグラフである。
【図１２】温度Ｔ２で基準灯油についての測定流量Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対するそれ以外の灯油Ａ，Ｃについての測定流量Ｖｈ（Ａ，Ｔ２，Ｆ），Ｖｈ（Ｃ，Ｔ２，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈ’のグラフである。
【図１３】被測定灯油の流量測定におけるΔｔ（Ｖｈ０）を示すグラフである。
【図１４】被測定灯油の流量測定におけるＶｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）＝Ｖｈ（Ｅ，Ｔ，Ｆ）を示すグラフである。
【図１５】被測定灯油の流量測定のフロー図である。
【図１６】各試料灯油の参照流量出力Ｖｈ０を示すグラフである。
【図１７】各試料灯油の測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ又はΔＶｈ’を示すグラフである。
【図１８】試料灯油ｄ〜ｆの測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ’及びこれに対応する補正後の値ｄ’〜ｆ’を示すグラフである。
【図１９】図１８を測定誤差に換算して表したグラフである。
【図２０】参照流量出力差ΔＶｈ０と比重との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２ 筐体本体部材
６ 中蓋部材
８ 流量計測部
８ａ 突出部
８ｂ，８ｃ センサー装着孔
８ｄ 底板
９ 流体流通経路規定部材
１０ 流量センサー
１０１，１１１ 流量センサー部
１０２，１１２ 流体温度検知センサー部
１２ 温度センサ回路
２１ａ 開口
２２ 流体出口管
２２ａ 接続開口
２３ 貯留部用凹部
２４ 回路部材用凹部
２６ 内壁
２７ 継手部材
８１ 流体流通路
８１１ 流体流通路入口
８１２ 流体流通路出口
８２ 補助流通路
８２１ 流体導出口
８２２，８２３，８２４ 流体導入口
ＦＰ フィンプレート
ＥＴ 外部電極端子
ＦＳ 流量検知部
ＡＤ 接合材
ＢＷ ボンディングワイヤー
ＭＲ モールド樹脂
ＬＣＤ 液晶表示素子
ＭＭ 金網カバー
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体流量測定技術に属するものであり、特に、配管内を流れる流体の瞬時流量あるいは積算流量を測定するための流量測定方法及び流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流量計は、家庭や企業において消費される灯油、水、ガスなどの流体の流量を測定するのに利用されている。この流量計として、低価格化が容易な熱式（特に傍熱型）の流量センサーを用いたものが利用されている。
【０００３】
傍熱型流量センサーとしては、基板上に薄膜技術を利用して薄膜発熱体と薄膜感温体とを絶縁層を介して積層してなるセンサーチップを配管（外部配管と連通して流量計内部に設けられた流体流通路を含む）内の流体との間で熱伝達（即ち熱的相互作用）可能なように配置したものが使用されている。発熱体に通電することにより感温体を加熱し、該感温体の電気的特性例えば電気抵抗の値を変化させる。この電気抵抗値の変化（感温体の温度上昇に基づく）は、配管内を流れる流体の流量（流速）に応じて変化する。これは、発熱体の発熱量のうちの一部が流体中へと伝達され、この流体中へ拡散して流体に吸収される熱量は流体の流量（流速）に応じて変化し、これに応じて感温体へと供給される熱量が変化して、該感温体の電気抵抗値が変化するからである。この感温体の電気抵抗値の変化は、流体の温度によっても異なり、このため、上記感温体の電気抵抗値の変化を測定する電気回路中に温度補償用の感温素子を組み込んでおき、流体の温度による流量測定値の変化をできるだけ少なくすることも行われている。
【０００４】
このような、薄膜素子を用いた傍熱型流量センサーに関しては、例えば、特開平１１−１１８５６６号公報に記載がある。この流量センサーにおいては、流体の流量に対応する電気的出力を得るためにブリッジ回路を含む電気回路を使用している。
【０００５】
以上のような流量計では、センサーチップと流体との熱交換のためのフィンプレートを流体流通路内へと突出させており、流量センサーの周辺部には、流量演算のための回路基板を含む電気回路部、表示部、通信回線接続部その他が配置されており、これらを含む流量計の機能部の全体は筐体内に収容されている。
【０００６】
ところで、傍熱型の流量センサーを用いた流量計では、上記のように、発熱体（ヒータ）で発生した熱量の一部を流体へと伝達させており、該流体で流速に応じた吸熱がなされることに基づき、この吸熱量に対応する電気回路出力値から検量線を用いて流量値へと換算している。この検量線は、流量測定される流体について予め行った実験等により得られるものである。従って、流量測定される流体が検量線作成の際に用いられた流体と同等な熱的性質を持つ場合には、本質的には検量線を用いた換算の際に流量測定値の誤差が発生することはない。
【０００７】
しかし、流量測定される流体が灯油のように互いに異なる分子量を持つ複数の種類の分子の混合物からなる流体であるような場合には、実際に流量測定される流体が必ずしも検量線作成の際に用いられた流体と同等な熱的性質を持つものであるとは限らない。即ち、灯油にはＪＩＳなどの規格があるとはいうものの、これらの規格は物性値についてある程度の許容幅を有する。事実、実際に販売されている灯油について調査した結果、その熱的性質にはばらつきのあることがわかった。このばらつきは、原油の生産地が異なることや、原油から灯油を得る製油所が異なることなどにより組成にばらつきがあることに起因している。
【０００８】
このように、灯油として同一の範疇に属する流体であっても、組成が異なることにより熱的性質が異なるものもあるので、流量測定される流体が検量線作成の際に用いられた流体と異なる熱的性質を持つものである場合には、流量測定において検量線を用いた換算を行う際に流量測定値の誤差が発生することがある。具体的にいえば、各家庭等の灯油需要者に備えられた流量計で灯油の消費量を測定する場合に、供給される灯油が必ずしも一定の組成及び熱的性質を持つものであるとは限らないので、場合によっては実際に供給され消費される灯油の量とは異なる量が流量測定値として得られることになる。
【０００９】
以上のような熱的性質の変化をもたらす組成変化のある被測定流体の例としては、上記灯油以外に、ガソリン、ナフサ、軽油、液化石油ガス（ＬＰＧ）、あるいは濃度変動のある溶液、スラリーまたはゾルなどがある。
【００１０】
そこで、本発明は、流体の組成等の変化に基づき流体の熱的性質が変化するような場合であっても測定誤差の少ない流量測定を行うことを目的とするものである。特に、本発明は、そのような流量測定のための方法及び流量計を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
被測定流体を測定流通路に流通させ、該測定流通路に配置された熱式流量センサーを含んで構成された電気回路で前記測定流通路内での前記被測定流体の測定流量に対応する電気的出力を得、予め作成された検量線を用いて前記測定流量対応の電気的出力に対応する流量値への換算を行うことにより前記被測定流体の流量を測定する方法であって、
参照流通路内に前記被測定流体を自由流通可能なように満たしておき、該参照流通路に配置された参照熱式流量センサーを含んで構成された電気回路で前記参照流通路内での前記被測定流体の参照流量に対応する電気的出力を得、
前記検量線は基準流体に関し複数の温度について得た参照流量検量線と測定流量検量線とを含むものであり、
被測定流体について得た前記参照流量対応の電気的出力に基づき、該電気的出力に対応する前記参照流量検量線の温度の基準温度からのずれ量を求め、該ずれ量に基づき前記基準温度の測定流量検量線に対する温度補正量を得、前記被測定流体の前記測定流量対応の電気的出力に基づき前記基準温度の測定流量検量線を用い且つ前記温度補正量を勘案して前記被測定流体の流量値に換算することを特徴とする流量測定方法、
が提供される。
【００１２】
本発明の一態様においては、前記基準流体とは異なる流体について、第１温度で得られる前記参照流量対応の電気的出力に対応する前記参照流量検量線の第２温度を求め、前記第１温度で或る流量にて得られる前記測定流量対応の電気的出力に対応する前記或る流量での前記測定流量検量線の第３温度を求め、前記第１温度と第２温度との差に対する前記第１温度と第３温度との差の比を得ておき、
前記ずれ量に前記比を乗ずることで前記温度補正量を得る。
【００１３】
本発明の一態様においては、前記検量線は前記参照流量対応の電気的出力と比重との関係を示す比重検量線をも含むものであり、前記被測定流体の流量値から前記比重検量線を用いて前記被測定流体の体積流量値に換算する。
【００１４】
また、本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
流体を筐体内へと導入し、該筐体内に流体を貯留し、該貯留された流体を筐体外へと導出することで、該筐体内を通過する流体の流量を測定する流量計であって、
前記筐体内に配置され前記筐体に対する流体の導入または導出に伴い流体を流通させる測定流通路と、前記筐体内に配置され前記貯留流体を自由流通可能なように満たす参照流通路と、前記測定流通路に配置された測定熱式流量センサーと、前記参照流通路に配置された参照熱式流量センサーと、前記測定熱式流量センサーを含んで構成された測定流量検知回路と、前記参照熱式流量センサーを含んで構成された参照流量検知回路と、基準流体に関し複数の温度について得た参照流量検量線及び測定流量検量線を用いて前記測定流量検知回路で得られる測定流量対応の電気的出力に対応する流量値への換算を行う流量換算回路とを備えており、
前記流量換算回路は、被測定流体について前記参照流量検知回路で得た参照流量対応の電気的出力に基づき、該電気的出力に対応する前記参照流量検量線の温度の基準温度からのずれ量を求め、該ずれ量に基づき前記基準温度の測定流量検量線に対する温度補正量を得、前記被測定流体の前記測定流量対応の電気的出力に基づき前記基準温度の測定流量検量線を用い且つ前記温度補正量を勘案して前記被測定流体の流量値に換算することを特徴とする流量計、
が提供される。
【００１５】
本発明の一態様においては、前記流量換算回路は、前記基準流体とは異なる流体について、第１温度で得られる前記参照流量対応の電気的出力に対応する前記参照流量検量線の第２温度を求め、前記第１温度で或る流量にて得られる前記測定流量対応の電気的出力に対応する前記或る流量での前記測定流量検量線の第３温度を求め、前記第１温度と第２温度との差に対する前記第１温度と第３温度との差の比を得ておき、前記ずれ量に前記比を乗ずることで前記温度補正量を得るものである。
【００１６】
本発明の一態様においては、前記流量換算回路は、前記参照流量対応の電気的出力と比重との関係を示す比重検量線を用いて、前記被測定流体の流量値から前記被測定流体の体積流量値に換算する。
【００１７】
本発明の一態様においては、前記測定熱式流量センサーは前記測定流通路へと突出した前記流体との熱的相互作用のための第１のフィンプレートを有しており、前記参照熱式流量センサーは前記参照流通路へと突出した前記流体との熱的相互作用のための第２のフィンプレートを有している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明による流量計の一実施形態の構成の一部を示す模式的分解斜視図である。流量計の筐体本体部材２はアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製のものであり、該筐体本体部材２にはアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製の外蓋部材（図示されていない）が特定方向（矢印Ａの向き）にネジ止めにより適合されている。筐体本体部材２の背面部上部の一方側には流体出口管２２が形成されており他方側には流体入口管（図にはあらわれていない）が形成されている。
【００２０】
筐体本体部材２の上半部には、貯留部用凹部２３が形成されている。貯留部用凹部２３を塞ぐように貯留部用凹部内壁２６の端面に対して矢印Ａの向きにアルミニウムや亜鉛などのダイカスト製の中蓋部材６の外周面がネジ止めにより適合されている。この適合に際しては、ゴムシール（コルク入りゴムシール等）が介在せしめられ、適合部からの流体の漏れを防止している。これにより、筐体本体部材２と中蓋部材６との間に流体の一時貯留及び流通のための流体貯留部が形成されている。筐体本体部材２には、流体入口管と連通し且つ貯留部用凹部２３にて開口せる開口が形成されており、流体出口管２２と連通し且つ貯留部用凹部２３にて開口せる接続開口２２ａが設けられている。
【００２１】
中蓋部材６には、流体貯留部内に配置される流量計測部８が付設されている。図２に流量計測部８の断面図を示し、図３にその側面図を示す。流量計測部８には、上下方向（鉛直方向）に延在する流体流通路８１が形成されている。流体流通路８１の入口８１１は流量計測部８の下部に位置する。また、流体流通路８１の上部に位置する出口８１２には矢印Ａの向きに突出せる突出部８ａが取り付けられており、中蓋部材６を筐体本体部材２に適合することで突出部８ａが継手部材２７を介して筐体本体部材２側の接続開口２２ａと接続され、これにより流量計測部８の流体流通路出口８１２と流体出口管２２とが連通せしめられている。
【００２２】
流量計測部８に形成された矢印Ａの方向のセンサー装着孔８ｂ，８ｃ内には、それぞれ、熱交換のための熱伝達部材としてのフィンプレートを有する熱式流量センサー（流体温度検知センサー付き）１０が挿入されている（図１には一方の熱式流量センサーのみ示されている）。図４に流量センサー１０の取り付け部分を示し、図５に流量センサー１０の断面図を示す。センサー装着孔８ｂにＯリングを介在させて挿入された流量センサー１０は流体流通路８１へと突出せしめられている。また、センサー装着孔８ｃにＯリングを介在させて挿入された流量センサー１０は流体貯留空間へと突出せしめられている。
【００２３】
流量センサー１０は、流量センサー部１０１と流体温度検知センサー部１０２とを含む。流量センサー部１０１では、図５に示すように、フィンプレートＦＰと流量検知部ＦＳとを熱伝導性良好な接合材ＡＤにより接合し、流量検知部ＦＳの電極パッドと外部電極端子ＥＴとをボンディングワイヤーＢＷで接続している。流体温度検知センサー部１０２は、流量センサー部１０１において流量検知部ＦＳの代わりに流体温度検知部を用い且つこれに対応した外部電極端子ＥＴを持つものとすることができる。これら流量検知部や流体温度検知部としては、上記特開平１１−１１８５６６号公報に記載の如きものを使用することができる。流量センサー部１０１及び流体温度検知センサー部１０２は、共通のモールド樹脂ＭＲで封止され一体化されている。
【００２４】
図２に示されているように、流量計測部８には、センサー装着孔８ｃに挿入される流量センサー１０のフィンプレートＦＰを覆うための金網カバーＭＭが付設されている。該金網カバーＭＭは、流量センサー１０のフィンプレートＦＰが自然対流に基づく流体流通の影響を受けてもよいが流体供給に係る流体流通の影響を受けないようにするために、設けられる。この流量センサーは、センサー装着孔８ｂに挿入される流量センサー１０を含む測定流量検知回路から得られる出力値を流量値に換算するのに用いる検量線を作成する際に用いられた基準流体に対する被測定流体の熱的性質の差を検知するための参照流量検知回路を構成している。
【００２５】
図１に示されているように、貯留部用凹部２３には、流体流通経路規定部材９が形成されている。この流通経路規定部材９は、流体貯留部内において開口から流入する流体の流通経路を規定するものであり、中蓋部材６との間に形成される鉛直方向に細長い開口を通じて均一に流量計測部８の配置された領域へと流体を導くようにするものである。
【００２６】
中蓋部材６の前面側には、図示はされていないが、流量センサー１０の外部電極端子ＥＴと電気的に接続されたアナログ回路基板が取り付けられている。また、図示されていないが、上記外蓋部材には、アナログ回路基板とともに流量検知回路を構成するデジタル回路基板、電源回路部を構成するトランス、及び流量計に対する入出力端子部などの回路部材が取り付けられている。特に、トランス及び入出力端子部は、筐体本体部材２の下半部に形成された回路部材用凹部２４内に配置されている。
【００２７】
図１〜図３に示されているように、流量計測部８の流体流通路８１は上下方向（鉛直方向）に延びている。流量計測部８には、流体流通路８１と平行な補助流通路８２が形成されている。補助流通路８２は、下端部開口が流体導出口８２１とされており、上端部開口が第１の流体導入口８２２とされており、互いに異なる高さに位置する２つの側部開口がそれぞれ第２及び第３の流体導入口８２３，８２４とされている。
【００２８】
補助流通路８２は、流量測定の際の入口８１１から流体流通路８１内への流体吸引力に基づき、流体貯留部内の流体を流体導入口８２２，８２３，８２４から導入し流体導出口８２１から導出し、底板８ｄを含んで構成される連通路を経て流体流通路入口８１１の方へと導く作用をなす。流体導入口８２２，８２３，８２４の内径は、互いに異なっており、流体導出口８２１からの距離の小さいものほど小さく設定されている。これにより、異なる高さから補助流通路８２内へと導入される流体の流量を平均化することができる。
【００２９】
図６は本実施形態における流体流通を説明するための分解斜視図である。図６において、流体の流通方向が矢印で示されている。不図示の流体供給源から配管を通じて供給される流体は、流体入口管から開口２１ａを通って流体貯留部内へと供給される。供給された流体は、先ず流通経路規定部材９を越えて流量計測部８の配置された領域に至る。そして、流体は補助流通路８２を介して流体流通路８１内に吸引され、流体流通路出口８１２及び接続開口２２ａを通って流体出口管２２から排出され、不図示の流体需要機器へと供給される。以後、流体需要機器側で流体需要があると、流量計の貯留部内の補助流通路８２及び流体流通路８１を経由して、流体供給源から流体需要機器へと流体が供給される。
【００３０】
本実施形態では、開口２１ａからの距離が開口２２ａより大きな位置に補助流通路８２が配置されており、該補助流通路８２が流体貯留部内で右側の内壁２６に隣接しているので、流体貯留部内の流体に右側内壁２６の方へと上下位置に関して平均化された水平方向の流れが生ぜしめられる。このため、流量計測部８を含めて流体貯留部内の温度分布が十分に均一化され、流量測定の精度が向上する。
【００３１】
流体流通管８１内の流体流量が、流量センサー部１０１及び流体温度検知センサー部１０２を含む図７に示すような測定流量検知回路を用いて計測される。図７において、流量センサー部１０１では、ヒータと感温抵抗体Ｔｗとが絶縁膜を介して積層された流量検知部が形成されており、ヒータの発熱の一部は上記フィンプレートＦＰを介して流体流通路８１内を流通する流体へと伝達される。この流体との熱的相互作用の影響を受けた感温が、感温抵抗体Ｔｗにより実行される。感温抵抗体Ｔｗと流体温度検知センサー部１０２の流体温度検知部の感温抵抗体Ｔｏと２つの抵抗体とによりブリッジ回路が形成されており、このブリッジ回路の出力が増幅回路で増幅され、コンパレータで所定値との比較がなされ、該コンパレータの出力がヒータ制御部に入力される。ヒータ制御部は、入力信号に従い、バッファを介して流量センサー部１０１のヒータの発熱を制御する。この制御は、流量センサー部１０１の感温抵抗体Ｔｗが所定の感温状態を維持するように、即ちヒータ制御部への入力信号が所定値を維持するように為される。この制御状態は瞬時流量に対応しており、そのデータは流量換算回路へと入力される。
【００３２】
参照流量検知回路は、流量センサー部１０１及び流体温度検知センサー部１０２と同様な流量センサー部１１１及び流体温度検知センサー部１１２を含むことを除いて、測定流量検知回路と同等な構成を有しており同様な流量検知を行う。これにより得られる参照流量は、被測定流体の組成または物性値例えば動粘度に対応した熱的性質に応じて変化するので、参照流量検知回路の出力に基づき測定流量検知回路で測定される流量の値を補正することができる。
【００３３】
不図示の温度センサーを含む温度センサ回路１２から流量換算回路にアナログ回路部（測定流量検知回路及び参照流量検知回路の大部分を含む）の温度を示す信号が入力される。流量換算回路では、測定流量検知回路から得られる測定流量データと、参照流量検知回路から得られる参照流量データと、温度センサ回路１２から得られるアナログ回路部温度データとに基づき、アナログ回路部温度に応じた補正及び参照流量に応じた補正などの演算が行われ、検量線を用いた流量値への換算が行われる。
【００３４】
以上のようなヒータ制御回路及び流量換算回路を含むＣＰＵには、表示部、通信回路、ＥＥＰＲＯＭ及び基準クロックが接続されている。得られた流量値は、表示部に表示したり、通信回路に出力して外部との通信に利用されたりする。
【００３５】
以下に、流量換算回路で実行される演算及び流量への換算の方法について説明する。
【００３６】
（１）検量線等の設定及びメモリへの記憶：
先ず、メモリであるＥＥＰＲＯＭに、演算及び換算に際して使用される検量線や数値を記憶しておく。これら検量線や数値は、流量計ごとに予め次のようにして設定される。流量計ごとに設定することで、流量計ごとに回路特性にばらつきがあっても、その影響を小さくすることができる。
【００３７】
第１の検量線として、図８に示されているように、複数の温度Ｔ１〜Ｔ３とこれら各温度における温度センサ回路１２の出力ＡＤ１〜ＡＤ３との関係を、測定により得る。尚、複数の温度は３つに限定されることはなく、２または４以上であってもよい。
【００３８】
第２の検量線として、図９に示されているように、複数の温度Ｔ１〜Ｔ３とこれら各温度における基準灯油Ｂの参照流量データＶｈ０（Ｂ，Ｔ１），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ２），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ３）との関係を、測定により得る。
【００３９】
第３の検量線として、図１０に示されているように、複数の温度Ｔ１〜Ｔ３とこれら各温度における基準灯油Ｂの流量Ｆと測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ３，Ｆ）との関係を、測定により得る。
【００４０】
次に、基準灯油Ｂとは異なる灯油Ｄについて、温度Ｔ２（第１温度）における参照流量データＶｈ０（Ｄ，Ｔ２）と流量Ｆ０の測定流量データＶｈ（Ｄ，Ｔ２，Ｆ０）とを、測定により得る。
【００４１】
流量Ｆ０は適宜設定でき、例えば図１１に示されているように、基準灯油Ｂについての温度Ｔ２の測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対する他の温度Ｔ１，Ｔ３の測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ３，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈの絶対値が最も小さくなる値を選択することができる。図１０では、Ｖｈ（Ｄ，Ｔ２，Ｆ０）は、基準灯油Ｂの流量Ｆ０での測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ０）とＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ０）との間にある。
【００４２】
図１２に、或る温度例えば温度Ｔ２で、基準灯油Ｂについての測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対するそれ以外の灯油Ａ，Ｃについての測定流量データＶｈ（Ａ，Ｔ２，Ｆ），Ｖｈ（Ｃ，Ｔ２，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈ’を示す。この図１２と図１１とを比較することでわかるように、Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対して温度が変化した場合の測定流量データと被測定灯油が変化した場合の測定流量データとが同様な傾向を示している。本発明は、このことを利用し、基準灯油Ｂに対する被測定灯油の変化によりもたらされる測定流量データの変化を、基準灯油Ｂでの測定温度の変化に置き換え、被測定灯油が基準灯油と異なるものであっても、基準灯油Ｂについての温度をパラメータとする複数の検量線を用いて補正を行い、正確な流量を得るようにしたものである。
【００４３】
さて、次に、図９に示されているように、灯油Ｄについての参照流量Ｖｈ０（Ｄ，Ｔ２）の値に対応する基準灯油Ｂの検量線上の温度（第２温度）がＴ２（第１温度）から何度ずれているかの値ΔＴ（Ｖｈ０）を、参照流量データＶｈ０（Ｂ，Ｔ１），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ２）を利用して線形補間により求める。
【００４４】
更に、図１０に示されているように、灯油Ｄについての流量Ｆ０の測定流量Ｖｈ（Ｄ，Ｔ２，Ｆ０）の値に対応する基準灯油Ｂの検量線温度（第３温度）がＴ２（第１温度）から何度ずれているかの値ΔＴ（Ｖｈ）を、測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ０），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ０）を利用して線形補間により求める。
【００４５】
そして、ΔＴ（Ｖｈ）とΔＴ（Ｖｈ０）との比Ｒ＝ΔＴ（Ｖｈ）／ΔＴ（Ｖｈ０）を、演算により得る。この比Ｒの値は、灯油Ｄとして更に異なるものを選択したとしても、殆ど同一であることが判明している。
【００４６】
以上のようにして得られた第１〜第３の検量線及び比Ｒの値を、メモリであるＥＥＰＲＯＭに記憶する。
【００４７】
（２）被測定灯油の流量測定：
被測定灯油Ｅについて実際に流量測定を行う際には、流量換算回路において、以下のような演算及び換算がなされる。
【００４８】
先ず、温度センサ回路１２の出力ＡＤに基づき第１の検量線を用いた線形補間を行って、被測定灯油Ｅの温度Ｔを得る。
【００４９】
次に、被測定灯油Ｅについて温度Ｔでの参照流量データＶｈ０（Ｅ，Ｔ）を得、図１３に示されているように、参照流量Ｖｈ０（Ｅ，Ｔ）の値に対応する基準灯油Ｂの第２の検量線上の温度が基準温度Ｔ２から何度ずれているかの値Δｔ（Ｖｈ０）（ずれ量）を、参照流量データＶｈ０（Ｂ，Ｔ２），Ｖｈ０（Ｂ，Ｔ１）を利用して線形補間により求める。
【００５０】
そして、このΔｔ（Ｖｈ０）に比Ｒを乗じてΔｔ（Ｖｈ）＝Ｒ・Δｔ（Ｖｈ０）（温度補正量）を得、図１４に示されているように、基準灯油Ｂに関してΔｔ（Ｖｈ）の温度ずれを補償した温度Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ）の検量線としてＶｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）＝Ｖｈ（Ｅ，Ｔ，Ｆ）を得る。その際、測定流量データＶｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）を利用して線形補間を行う。
【００５１】
以上のようにして得られた基準灯油ＢについてのＶｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）の検量線を用い、被測定灯油Ｅについて温度Ｔで得られた測定流量検知回路出力値Ｖｈｘに対応する流量Ｆの値を求める。尚、上記Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）の作成は必ずしも全ての流量または測定流量検知回路出力の範囲について行う必要はなく、被測定灯油Ｅについて温度Ｔで流量測定して得られた測定流量検知回路出力値Ｖｈｘに対応するもののみをその都度得るようにすることができる。
【００５２】
本実施形態では、被測定灯油Ｅの基準灯油Ｂに対する熱的性質の差を温度差に換算して補正を行っており、現実の温度差による補正をも含めた補正演算を行うことができるので、迅速な処理が可能である。
【００５３】
以上のような被測定灯油Ｅの流量測定のフロー図を図１５に示す。
【００５４】
図１６〜１９は、本発明の流量計を用いて行われた流量測定の実施例において得られたグラフである。この流量測定では、以下の試料
［ａ］基準灯油（温度２５℃：基準となる温度）
［ｂ］基準灯油（温度１５℃）
［ｃ］基準灯油（温度３５℃）
［ｄ］基準灯油とは異なる第１の灯油
［ｅ］基準灯油とは異なる第２の灯油
［ｆ］基準灯油とは異なる第３の灯油
の流量測定が行われた。
【００５５】
図１６は各試料灯油の参照流量出力Ｖｈ０を示す。また、図１７は各試料灯油の測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ又はΔＶｈ’を示す。
【００５６】
この実施例では、比Ｒを求めるに際して、温度２５℃の試料灯油ｄを用いた。ΔＴ（Ｖｈ０）は約６．４℃であり、ΔＴ（Ｖｈ）は約１０．０℃であり、Ｒは約１．５６３であった。
【００５７】
図１８は試料灯油ｄ〜ｆの測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ’及びこれに対応する補正後の値ｄ’〜ｆ’を示す。図１９は図１８を測定誤差に換算して表したものである。
【００５８】
以上の結果から、本発明によれば、基準灯油とは異なる灯油についても、基準灯油に関し作成した検量線を利用して補正することで、誤差約１％以内の高い精度の流量測定を行うことができることがわかる。
【００５９】
次に、以上のような実施形態の変形形態について説明する。
【００６０】
この変形形態では、上記実施形態で得られる流量値を体積流量値に換算する。即ち、上記実施形態で熱式流量測定により得られる流量値は、基本的には被測定灯油の質量を反映した質量流量値である。この質量流量値を体積流量値に換算するためには、被測定灯油の比重で除することが必要である。上記のように、灯油需要者に供給される灯油は組成にばらつきがあるので比重にもばらつきがある。従って、質量流量値を体積流量値に換算するためには、被測定灯油の比重を測定することが必要となる。
【００６１】
ところで、上記参照流量データＶｈ０が灯油の比重と強い相関を持つことが見出された。即ち、図１６に関し説明した基準灯油［ａ］に関する参照流量出力Ｖｈ０を基準とした灯油の参照流量出力Ｖｈ０の差をΔＶｈ０として、図１６に関し説明した灯油［ｄ］，［ｅ］，［ｆ］（温度２５℃）に関するΔＶｈ０と比重実測値との関係を示すと、表１及図２０のようになる。
【００６２】
【表１】
ｙ＝−（１．８１３８３４２×１０-4）ｘ＋０．７９１３５８１６
となる。図２０には、この一次近似式のグラフをも示す。また、表１に、この一次近似式上での灯油［ａ］，［ｄ］，［ｅ］，［ｆ］のΔＶｈ０に対応する比重値及びこの比重値と比重実測値との誤差をも示す。誤差は±０．２％の範囲内である。この一次近似式を比重検量線としてメモリに記憶しておく。この比重検量線は、流量計ごとの差は極めて少ないので、各流量計に共通に使用することができる。尚、比重検量線の近似式は上記のような一次近似式に限定されることはなく、二次以上の近似式を用いてもよい。
【００６３】
被測定灯油について体積流量を得る場合には、流量換算回路において、被測定灯油の温度と同一の温度における基準灯油［ａ］の参照流量出力値Ｖｈ０に対する被測定灯油の参照流量出力値の差ΔＶｈ０を求め、上記比重検量線を用いてΔＶｈ０に対応する比重値を得る。そして、この比重値で質量流量値を除算することで体積流量値を得る。表示部には、所望により質量流量値及び体積流量値のいずれか又は双方を表示することができる。
【００６４】
本発明の流量測定方法及び流量計により流量測定される被測定流体は上記実施形態で具体的に説明した灯油に限定されるものではなく、組成が一定でないその他の流体例えばガソリン、ナフサ、軽油、重油などの石油製品、ＬＰＧなどの天然ガス、あるいは生理食塩水などの濃度が変化する溶液、スラリー及びゾルなどにも同様に適用することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流量測定方法及び流量計によれば、流体の組成等の変化に基づき流体の熱的性質が変化するような場合であっても測定誤差の少ない流量測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による流量計の全体構成を示す模式的分解斜視図である。
【図２】流量計測部の断面図である。
【図３】流量計測部の側面図である。
【図４】流量センサーの取り付け部分を示す図である。
【図５】流量センサーの断面図である。
【図６】本発明による流量計における流体流通を説明するための分解斜視図である。
【図７】本発明による流量計の電気回路部の概略構成を示すブロック図である。
【図８】複数の温度とこれらの各温度における温度センサ回路の出力との関係を示すグラフである。
【図９】複数の温度とこれら各温度における基準灯油の参照流量との関係を示すグラフである。
【図１０】複数の温度とこれら各温度における基準灯油の流量と測定流量との関係を示すグラフである。
【図１１】基準灯油についての温度Ｔ２の測定流量Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対する他の温度Ｔ１，Ｔ３の測定流量Ｖｈ（Ｂ，Ｔ１，Ｆ），Ｖｈ（Ｂ，Ｔ３，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈのグラフである。
【図１２】温度Ｔ２で基準灯油についての測定流量Ｖｈ（Ｂ，Ｔ２，Ｆ）に対するそれ以外の灯油Ａ，Ｃについての測定流量Ｖｈ（Ａ，Ｔ２，Ｆ），Ｖｈ（Ｃ，Ｔ２，Ｆ）の差をとって得られるΔＶｈ’のグラフである。
【図１３】被測定灯油の流量測定におけるΔｔ（Ｖｈ０）を示すグラフである。
【図１４】被測定灯油の流量測定におけるＶｈ（Ｂ，Ｔ２−Δｔ（Ｖｈ），Ｆ）＝Ｖｈ（Ｅ，Ｔ，Ｆ）を示すグラフである。
【図１５】被測定灯油の流量測定のフロー図である。
【図１６】各試料灯油の参照流量出力Ｖｈ０を示すグラフである。
【図１７】各試料灯油の測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ又はΔＶｈ’を示すグラフである。
【図１８】試料灯油ｄ〜ｆの測定流量出力Ｖｈの試料灯油ａの測定流量出力Ｖｈからの差ΔＶｈ’及びこれに対応する補正後の値ｄ’〜ｆ’を示すグラフである。
【図１９】図１８を測定誤差に換算して表したグラフである。
【図２０】参照流量出力差ΔＶｈ０と比重との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２ 筐体本体部材
６ 中蓋部材
８ 流量計測部
８ａ 突出部
８ｂ，８ｃ センサー装着孔
８ｄ 底板
９ 流体流通経路規定部材
１０ 流量センサー
１０１，１１１ 流量センサー部
１０２，１１２ 流体温度検知センサー部
１２ 温度センサ回路
２１ａ 開口
２２ 流体出口管
２２ａ 接続開口
２３ 貯留部用凹部
２４ 回路部材用凹部
２６ 内壁
２７ 継手部材
８１ 流体流通路
８１１ 流体流通路入口
８１２ 流体流通路出口
８２ 補助流通路
８２１ 流体導出口
８２２，８２３，８２４ 流体導入口
ＦＰ フィンプレート
ＥＴ 外部電極端子
ＦＳ 流量検知部
ＡＤ 接合材
ＢＷ ボンディングワイヤー
ＭＲ モールド樹脂
ＬＣＤ 液晶表示素子
ＭＭ 金網カバー
Claims (7)
- 被測定流体を測定流通路に流通させ、該測定流通路に配置された熱式流量センサーを含んで構成された電気回路で前記測定流通路内での前記被測定流体の測定流量に対応する電気的出力を得、予め作成された検量線を用いて前記測定流量対応の電気的出力に対応する流量値への換算を行うことにより前記被測定流体の流量を測定する方法であって、
参照流通路内に前記被測定流体を自由流通可能なように満たしておき、該参照流通路に配置された参照熱式流量センサーを含んで構成された電気回路で前記参照流通路内での前記被測定流体の参照流量に対応する電気的出力を得、
前記検量線は基準流体に関し複数の温度について得た参照流量検量線と測定流量検量線とを含むものであり、
被測定流体について得た前記参照流量対応の電気的出力に基づき、該電気的出力に対応する前記参照流量検量線の温度の基準温度からのずれ量を求め、該ずれ量に基づき前記基準温度の測定流量検量線に対する温度補正量を得、前記被測定流体の前記測定流量対応の電気的出力に基づき前記基準温度の測定流量検量線を用い且つ前記温度補正量を勘案して前記被測定流体の流量値に換算することを特徴とする流量測定方法。 - 前記基準流体とは異なる流体について、第１温度で得られる前記参照流量対応の電気的出力に対応する前記参照流量検量線の第２温度を求め、前記第１温度で或る流量にて得られる前記測定流量対応の電気的出力に対応する前記或る流量での前記測定流量検量線の第３温度を求め、前記第１温度と第２温度との差に対する前記第１温度と第３温度との差の比を得ておき、
前記ずれ量に前記比を乗ずることで前記温度補正量を得ることを特徴とする、請求項１に記載の流量測定方法。 - 前記検量線は前記参照流量対応の電気的出力と比重との関係を示す比重検量線をも含むものであり、前記被測定流体の流量値から前記比重検量線を用いて前記被測定流体の体積流量値に換算することを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の流量測定方法。
- 流体を筐体内へと導入し、該筐体内に流体を貯留し、該貯留された流体を筐体外へと導出することで、該筐体内を通過する流体の流量を測定する流量計であって、
前記筐体内に配置され前記筐体に対する流体の導入または導出に伴い流体を流通させる測定流通路と、前記筐体内に配置され前記貯留流体を自由流通可能なように満たす参照流通路と、前記測定流通路に配置された測定熱式流量センサーと、前記参照流通路に配置された参照熱式流量センサーと、前記測定熱式流量センサーを含んで構成された測定流量検知回路と、前記参照熱式流量センサーを含んで構成された参照流量検知回路と、基準流体に関し複数の温度について得た参照流量検量線及び測定流量検量線を用いて前記測定流量検知回路で得られる測定流量対応の電気的出力に対応する流量値への換算を行う流量換算回路とを備えており、
前記流量換算回路は、被測定流体について前記参照流量検知回路で得た参照流量対応の電気的出力に基づき、該電気的出力に対応する前記参照流量検量線の温度の基準温度からのずれ量を求め、該ずれ量に基づき前記基準温度の測定流量検量線に対する温度補正量を得、前記被測定流体の前記測定流量対応の電気的出力に基づき前記基準温度の測定流量検量線を用い且つ前記温度補正量を勘案して前記被測定流体の流量値に換算することを特徴とする流量計。 - 前記流量換算回路は、前記基準流体とは異なる流体について、第１温度で得られる前記参照流量対応の電気的出力に対応する前記参照流量検量線の第２温度を求め、前記第１温度で或る流量にて得られる前記測定流量対応の電気的出力に対応する前記或る流量での前記測定流量検量線の第３温度を求め、前記第１温度と第２温度との差に対する前記第１温度と第３温度との差の比を得ておき、前記ずれ量に前記比を乗ずることで前記温度補正量を得ることを特徴とする、請求項４に記載の流量計。
- 前記流量換算回路は、前記参照流量対応の電気的出力と比重との関係を示す比重検量線を用いて、前記被測定流体の流量値から前記被測定流体の体積流量値に換算することを特徴とする、請求項４〜５のいずれかに記載の流量計。
- 前記測定熱式流量センサーは前記測定流通路へと突出した前記流体との熱的相互作用のための第１のフィンプレートを有しており、前記参照熱式流量センサーは前記参照流通路へと突出した前記流体との熱的相互作用のための第２のフィンプレートを有していることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の流量計。
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