振動式測定装置
【課題】複数の振動で得られた時間差の平均値を演算する振動式測定装置で、出力タイミングが遅れることを回避する。
【解決手段】振動式測定装置の流量計測制御回路４００は、本質安全防爆バリア回路４２０、励振回路４４０、積分回路４６０、流量信号生成部４７０とを有する。流量信号生成部４７０は、第１の時間差演算回路４８０と、第２の時間差演算回路４９０と、第１の平均化回路５００と、第２の平均化回路５１０と、補正演算回路５２０と、第１の流量換算回路５３０と、第２の流量換算回路５４０とを有する。第１の時間差演算回路４８０は、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブを加振したとき、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ａを高速で演算する。第２の時間差演算回路４９０は、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ｂを詳細に演算する。
【解決手段】振動式測定装置の流量計測制御回路４００は、本質安全防爆バリア回路４２０、励振回路４４０、積分回路４６０、流量信号生成部４７０とを有する。流量信号生成部４７０は、第１の時間差演算回路４８０と、第２の時間差演算回路４９０と、第１の平均化回路５００と、第２の平均化回路５１０と、補正演算回路５２０と、第１の流量換算回路５３０と、第２の流量換算回路５４０とを有する。第１の時間差演算回路４８０は、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブを加振したとき、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ａを高速で演算する。第２の時間差演算回路４９０は、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ｂを詳細に演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動式測定装置に係り、特に被測流体が流れるセンサチューブを振動させて被測流体の質量に応じたセンサチューブの上流側、下流側の変位をピックアップにより検出し、上流側、下流側の変位の時間差（位相差）を測定するよう構成された振動式測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測流体が流れる流路を有するセンサチューブを振動させて被測流体の物理量（質量や密度など）を測定する測定装置として、コリオリ式質量流量計または振動式密度計と呼ばれる振動式測定装置がある。以下では、被測流体の質量流量を測定するコリオリ式質量流量計について説明する。
【０００３】
この振動式測定装置では、例えば、被測流体の質量流量を測定する場合、被測流体が流れるセンサチューブを加振器により管径方向に振動させ、質量流量に比例したコリオリ力によるセンサチューブの変位をピックアップにより検出するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、振動式測定装置において、一対のセンサチューブを対称に配置し、一対のセンサチューブ間の上流側直管部分、下流側直管部分の夫々に加振器及びピックアップを配置させる構成になっており、一対のセンサチューブの上流側直管部分同士、及び下流側直管部分同士を加振器により互いに近接、離間する方向に振動させて上流側直管部分、下流側直管部分における相対変位をピックアップにより検出する。
【０００５】
コリオリ力は、センサチューブの振動方向に働き、且つ上流側と下流側とで逆方向に作用するため、センサチューブの中間部分では捩れが生じる。すなわち、センサチューブにおける被測流体の流速がゼロ以上のときは、上流側直管部分における変位量に応じた検出信号は位相が進み、下流側直管部分における変位量に応じた検出信号は位相が遅れる。そのため、センサチューブの捩れ角に応じて得られた両検出信号の時間差が質量流量に比例する。
【０００６】
従って、振動式測定装置の流量演算部では、センサチューブの上流側直管部分、下流側直管部分に設けられた一対のピックアップから出力された検出信号の時間差を演算し、この時間差に基づいてセンサチューブを流れる質量流量を計測している。
【０００７】
ところで、センサチューブは、コリオリ力の作用方向と同じ方向に加振されるため、例えば、他の振動成分がセンサチューブに作用した場合、あるいは加振器、ピックアップの取付位置精度やセンサチューブの加工精度のばらつきがあると、ピックアップから出力される検出信号に雑音（ノイズ）が重畳される。そのため、コリオリ力による捩れ角に応じた両検出信号の時間差は、誤差を含んでいるおそれがある。
【０００８】
また、センサチューブは、ステンレス材などの金属パイプからなり、例えば、コリオリ力の検出感度を上げるために、肉薄パイプを使用した場合、加振器及びピックアップを従前と同じものを使用してしまうと、センサチューブに付加質量を追加したことになり、センサチューブの振動が正弦波から外れることがある。
【０００９】
そのため、各加振器、ピックアップのコイルとマグネットの寸法、及び質量を減らす必要が生じ、コイルに対するマグネットの磁束は、各ピックアップ毎に不均衡となる現象が発生する。
【００１０】
このような、ピックアップから出力される検出信号のばらつきを解消する方法として、振動式測定装置の流量演算部では、複数の振動から得られる検出信号の時間差を平均化した流量を演算して出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３３１４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような複数の振動で得られた時間差の平均値を演算することで質量流量を求める振動式測定装置では、複数の振動から得られる検出信号の時間差を平均化する演算処理を行なってから流量計測値が出力されるため、流量計測値の出力タイミングが遅れるという問題がある。
【００１３】
例えば、被測流体の供給経路に振動式測定装置を設け、当該振動式測定装置により計測された流量計測値に基づいて制御弁の弁開度を制御する流量制御システムにおいては、被測流体の供給が開始されても流量計測値が出力されるまで制御弁の弁開度を制御することができないので、目標流量に制御されるまでに時間かかり、制御系統に遅れが生じてしまう。
【００１４】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した振動式測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、被測流体が流れるセンサチューブと、該センサチューブを振動させる加振器と、前記センサチューブの上流側部分と下流側部分の各変位を検出する一対のピックアップと、該一対のピックアップより出力された検出信号の時間差信号を生成する時間差信号生成部とを有する振動式測定装置において、
前記時間差信号生成部は、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を高速で演算する第１の時間差演算回路と、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を詳細に演算する第２の時間差演算回路と、
を備えたことを特徴とする。
（２）本発明の前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された時間差の信号を流量制御用信号として出力すると共に、前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を流量表示用信号として出力することを特徴とする。
（３）本発明の前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差を平均化する第１の平均化回路と、
前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を平均化する第２の平均化回路と、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差から前記第１の平均化回路より出力された第１の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算する補正演算回路と、
を有することを特徴とする。
（４）本発明は、前記第１の時間差演算回路は、前記一対のピックアップより出力された検出信号の立上がりの時間差及び立下がりの時間差を演算し、
前記第１の平均化回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差を平均化し、
前記補正演算回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差から前記立上がり及び立下がり時間差の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を高速で演算する第１の時間差演算回路と、一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を詳細に演算する第２の時間差演算回路とを有するため、例えば、高速演算処理を要求される場合には、第１の時間差演算回路から出力された時間差の信号を用いて遅れの無い状態で演算することが可能になり、より正確な演算処理を要求される場合には、第２の時間差演算回路から出力された時間差の信号を用いてより正確な演算を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による振動式測定装置の一実施例が適用されたガス供給装置を模式的に示す系統図である。
【図２】図１に示すガス供給装置の制御装置が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。
【図４】図３に示す振動式測定装置の側面図である。
【図５】加振器１６０がセンサチューブ１４０を振動させる状態を模式的に示す図である。
【図６】振動するセンサチューブ１４０に作用するコリオリ力を模式的に示す図である。
【図７】流量計測制御回路４００の構成を示すブロック図である。
【図８】ピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。
【図９】センサチューブ１４０，１５０に他のねじり振動が発生した場合に検出されたピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。
【図１０】ねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩとフィルタ処理を行ったグラフＩＩを示す波形図である。
【図１１】ねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩと移動平均処理を行ったグラフＩＩＩを示す波形図である。
【図１２】ねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩと移動平均処理を行ったグラフＩＶを示す波形図である。
【図１３】流量計測制御回路４００の変形例を示すブロック図である。
【図１４】ピックアップ１８０，２００から出力される信号をｘ、ｙ座標で描いた場合の図形を示す図である。
【図１５】リサージュ波形の立上がり、立下がりを拡大して示す図である。
【図１６】リサージュ波形の立上がり、立下がりのゼロ点付近、立上がり、立下がりの時間差、立上がり、立下がりの時間差のベクトルを時系列的に並べて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明による振動式測定装置の一実施例が適用されたガス供給装置を模式的に示す系統図である。図１に示されるように、ガス供給装置１０は、例えば自動車１２の燃料タンク（被充填タンク）１４に都市ガスを所定圧力に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス供給ステーションなどに設置されている。
【００２０】
ガス供給装置１０は、大略、都市ガスを所定圧力に圧縮し加圧されたガスを生成する圧力発生ユニット（図示せず）と、圧力発生ユニットにより圧縮されたガスを燃料タンク１４に供給するためのディスペンサユニット１６とを有する。
【００２１】
また、ディスペンサユニット１６のガス供給経路１８には、上流側から順に、ガス供給経路１８を流れるガスの供給量を計測する質量流量計としての振動式測定装置２０と、電磁弁よりなりガス供給経路１８を開又は閉とするガス供給開閉弁２２と、下流側（被充填側）へ供給されるガスの流量・圧力を制御する制御弁２４と、制御弁２４により制御された２次圧力を測定する圧力伝送器（圧力トランスミッタ）２６とが配設されている。
【００２２】
さらに、ガス供給経路１８の下流側端部には、ガス充填ホース２８が連通されており、ガス充填ホース２８の下流側端部には、電磁駆動式の三方弁３０が接続されている。三方弁３０は、ガス充填ホース２８が接続された流入ポートａと、脱圧管路３２が接続された排気ポートｂと、ガス充填カップリング３４が接続された充填ポートｃとを有する。この三方弁３０は、ガス充填時に流入ポートａと充填ポートｃとが連通された開弁状態に切替えられ、ガス充填完了後の脱圧操作を行う際に排気ポートｂと充填ポートｃとが連通するように切替えられてガス充填カップリング３４内の圧力を減圧する。
【００２３】
また、圧力伝送器２６は、ガス供給開閉弁２２、制御弁２４の下流に配置され、三方弁３０を流入ポートａと充填ポートｃとが連通された開弁状態に切替えることにより、燃料タンク１４に連通されたガス供給経路１８の圧力を測定することで、間接的に燃料タンク１４の残留圧力を測定することができる。
【００２４】
さらに、ディスペンサユニット１６には、制御装置４０、充填開始スイッチ釦４２、充填停止スイッチ釦４４、流量表示器４６が配設されている。ディスペンサユニット１６の制御装置４０は、充填開始スイッチ釦４２がオンに操作されると、ガス供給経路１８に設けられたガス供給開閉弁２２の開閉制御、三方弁３０の切替制御を行なうと共に、振動式測定装置２０により測定された流量測定値、及び圧力伝送器２６により測定された圧力測定値に基づいて制御弁２４の弁開度制御を行なうことで、燃料タンク１４に目標圧力のガスを充填する。
【００２５】
また、制御装置４０は、振動式測定装置２０及び圧力伝送器２６から出力された流量及び圧力の検出信号により燃料タンク１４に供給された供給量及び供給圧力を演算する。
【００２６】
上記振動式測定装置２０は、被測流体が流れる流路を有するセンサチューブを振動させ、この振動する流路内を流れるガス流量に応じたコリオリ力による管路の流入側と流出側との時間差が流量に比例することを利用して流量計測を行うコリオリ式質量流量計である。尚、振動式測定装置２０の詳細は、後述する。
【００２７】
また、制御弁２４は、制御装置４０からの指令により弁開度が制御されて燃料タンク１４へ供給されるガス供給量（流量は圧力×時間により求まる）を制御する。
【００２８】
また、自動車１２では、ディスペンサユニット１６のガス充填カップリング３４が連結される被充填側のレセプタクル５０と、レセプタクル５０と燃料タンク１４とを連通する管路５２と、管路５２に配設され、燃料タンク１４に充填されたガスの逆流を防止する逆止弁５４とを有する。
【００２９】
制御装置４０のメモリ（ＲＯＭ）には、ガス供給経路１８の下流端部が燃料タンク１４側に連結された状態で、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を開としてガス供給経路１８に所定圧力のガスを供給する制御プログラムが格納されている。そして、制御装置４０は、後述するようにメモリに格納された各制御プログラムを読み込んでガス供給開閉弁２２の開閉制御、三方弁３０の切替制御を行なうと共に、振動式測定装置２０により測定された流量、及び圧力伝送器２６により測定された圧力測定値に基づいて制御弁２４の弁開度制御を実行する。
【００３０】
次に上記構成になるガス供給装置１０におけるガス充填作業について説明する。上記自動車１２の燃料タンク１４にガスを充填する際、作業者は、先ず、ディスペンサユニット１５の掛止部（図示せず）からガス充填カップリング３４を外して自動車１２のレセプタクル５０に結合させる。そして、作業者は、充填開始スイッチ釦４２をオンに操作する。
【００３１】
これにより、制御装置４０は、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を開弁させて三方弁３０より上流のガス供給経路１８を最大供給圧力（目標圧力）に昇圧させる。次に、制御装置４０は、ガス供給開閉弁２２を閉弁させてから三方弁３０を開弁状態（ポートａ−ｃ連通）に切替えてガス供給開閉弁２２より下流のガス供給経路１８に充填されたガスを燃料タンク１４に供給する。尚、上記所定圧力は、燃料タンク１４の上流に設けられた逆止弁５４の閉弁力（弁体を付勢する力）より十分大きい圧力値に設定されている。
【００３２】
そして、制御装置４０は、ガス供給開閉弁２２より下流のガス供給経路１８の圧力が燃料タンク１４の圧力と均衡した状態になったとき、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値をメモリに記憶し、この圧力測定値に基づいて燃料タンク１４の容積及び残留ガス量を演算し、この燃料タンク１４の容積及び残留ガス量に応じた制御則（一定圧力制御あるいは一定流量制御）により制御弁２４の弁開度を制御する。
【００３３】
燃料タンク１４へのガス供給が行なわれて圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が目標圧力に達すると、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を閉弁した後、三方弁３０を脱圧状態に切替えてガス充填カップリング３４の圧力を減圧する。これにより、作業者は、軽い力でガス充填カップリング３４を自動車１２のレセプタクル５０から分離させることが可能になる。
【００３４】
その後、作業者は、ディスペンサユニット１６のガス充填カップリング３４を掛止部（図示せず）に掛止させる。そして、充填停止釦４４がオンに操作されると、一連のガス充填作業が完了する。
【００３５】
ここで、上記構成になるガス供給装置１０の制御装置４０が実行するガス供給制御処理につき図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３６】
制御装置４０は、図２のＳ１１において、ガス充填カップリング３４が自動車１２のレセプタクル５０に結合されて充填開始スイッチ釦４２がオンに操作されると（ＹＥＳの場合）、Ｓ１２に進み、燃料タンク１４に充填すべき最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０をメモリから読み込む。続いて、Ｓ１３に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートｂと充填ポートｃとが連通）に切替える。尚、前回のガス供給終了時には、三方弁３０を脱圧状態に切替えているが、本実施例では、三方弁３０より上流側のガス供給経路１８を確実に密閉させるため、三方弁３０の流入ポートａを閉止させる。
【００３７】
次のＳ１４では、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を開弁させる。これにより、三方弁３０より上流のガス供給経路１８に圧力発生ユニットで生成された高圧ガスが供給される。そのため、三方弁３０より上流のガス供給経路１８を瞬時に最大供給圧力（目標圧力）に昇圧させることができる。
【００３８】
続いて、Ｓ１５に進み、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値を読み込み、測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したか否かをチェックする。このＳ１５において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ１６に進み、ガス供給開閉弁２２を閉弁させてガス供給経路１８へのガス供給を停止させる。続いて、Ｓ１７では、三方弁３０を開弁状態（流入ポートａと充填ポートｃとが連通、排気ポートｂが閉止）に切替える。これにより、ガス供給開閉弁２２と三方弁３０との間のガス供給経路１８に充填されたガスは、ガス充填カップリング３４、レセプタクル５０を介して逆止弁５４を開弁させ、自動車１２の燃料タンク１４に供給される。
【００３９】
次のＳ１８では、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０より低下したか否かをチェックする。このＳ１８において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が低下した場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ１９に進み、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が所定時間一定値を維持するか否かをチェックする。このＳ１９において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が低下している場合（ＮＯの場合）には、測定された圧力測定値が所定時間一定値を維持するまでＳ１８，Ｓ１９の処理を繰り返して待機状態となる。
【００４０】
そして、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が所定時間一定値を維持した場合には、Ｓ２０に進み、この一定圧力値を燃料タンク１４に残留している充填前タンク圧力値Ｐｔとして記憶する。続いて、Ｓ２１では、燃料タンク１４の容積を上記充填前タンク圧力値Ｐｔから演算する。尚、この燃料タンク１４の容積を求める演算式としては、例えば、ガス供給開閉弁２２と三方弁３０との間のガス供給経路１８の容積と、この容積に充填されたガス量（振動式測定装置２０の流量測定値）との関係式から求まり、既に周知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
次のＳ２２では、ガス供給開閉弁２２を開弁して燃料タンク１４に対するガス供給を開始すると共に、制御弁２４の弁開度を燃料タンク１４の容積に応じた制御則（定圧力上昇制御または定流量制御など）により制御する。これにより、燃料タンク１４へのガス供給が行なわれ、タンク圧力も徐々に上昇する。
【００４２】
Ｓ２３では、振動式測定装置２０によりガス供給経路１８を流れるガス流量を計測しており、振動式測定装置２０から出力された流量パルスを積算して瞬時流量及び積算流量（燃料タンク１４に充填されたガス量）を演算する。Ｓ２３ａでは、現時点での積算流量を流量表示器４６に表示する。これにより、流量表示器４６に表示される積算流量の数値が随時更新される。
【００４３】
次のＳ２４では、現時点での積算流量が予め設定された制御則による目標流量に達したか否かをチェックする。Ｓ２４において、現時点での積算流量が目標流量に達していないときは（ＮＯの場合）、Ｓ２５に進み、積算流量が目標流量に近づくように制御弁２４の弁開度を制御する。その後は、Ｓ２３に戻り、Ｓ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返す。また、Ｓ２４において、現時点での積算流量が目標流量に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ２６に進む。
【００４４】
次のＳ２６では、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したか否かをチェックする。このＳ２６において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達しないときは（ＮＯの場合）、Ｓ２３に戻り、Ｓ２３〜Ｓ２６の処理を繰り返す。
【００４５】
また、Ｓ２６において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ２７に進み、ガス供給開閉弁２２、制御弁２４を閉弁させてガス供給経路１８へのガス供給を停止させる。そして、次のＳ２８に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートｂと充填ポートｃとが連通）に切替える。これにより、ガス充填カップリング３４及びレセプタクル５０の圧力が減圧されると共に、逆止弁５４が圧力差により閉弁する。この後、作業者は、ガス充填カップリング３４をレセプタクル５０から分離させてディスペンサユニット１６の掛止部（図示せず）に掛止させる。これで、燃料タンク１４に対するガス供給作業が終了する。
【００４６】
また、上記Ｓ１８において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が低下しない場合には、ガス供給開閉弁２２が閉弁できない等の異常が発生しているため、Ｓ２９に進み、警報を発した後、Ｓ２８に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートｂと充填ポートｃとが連通）に切替えてガス供給を中止する。
【００４７】
ここで、振動式測定装置２０の構成について説明する。
【００４８】
図３は本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。図４は振動式測定装置の側面図である。尚、振動式測定装置は、被測流体の密度、及び密度を利用して質量流量を求めることができるため、振動式密度計及びコリオリ式質量流量計として用いられる。振動式密度計とコリオリ式質量流量計とは、同様な構成であるので、本実施例では質量流量計として用いた場合について詳細に説明する。
【００４９】
図３及び図４に示されるように、振動式測定装置２０は、マニホルド１２０と、マニホルド１２０の上面に接続され、平行に形成された逆Ｕ字状のセンサチューブ１４０，１５０と、センサチューブ１４０，１５０の円弧状の中間部分１４０ｃ，１５０ｃ間に取り付けられた加振器１６０と、センサチューブ１４０と１５０との流入側の相対変位（相対速度）を検出する流入側ピックアップ１８０と、センサチューブ１４０と１５０との流出側の相対変位（相対速度）を検出する流出側ピックアップ２００を有する。マニホルド１２０は、例えば、直方体形状の金属ブロックからなり、一方の端部に流入口１２０ａが設けられ、他方の端部に流出口１２０ｂが設けられている。そして、センサチューブ１４０，１５０の流入側端部１４０ａ，１５０ａが流入口１２０ａに連通され、センサチューブ１４０，１５０の流出側端部１４０ｂ，１５０ｂが流出口１２０ｂに連通されている。従って、流入口１２０ａに流入された流体は、センサチューブ１４０，１５０を通過して流出口１２０ｂより外部に流出される。
【００５０】
加振器１６０は、センサチューブ１４０の先端に取り付けられた励振コイル１６０ａとセンサチューブ１５０の先端に取り付けられたマグネット１６０ｂからなる。また、ピックアップ２００は、センサチューブ１４０に取り付けられたセンサコイル２００ａと、センサチューブ１５０に取り付けられたマグネット２００ｂとからなる。尚、ピックアップ１８０は、図４において、ピックアップ２００と重なってみえないが、ピックアップ２００と同様に、振動するセンサチューブ１４０に取り付けられたセンサコイル１８０ａと、センサチューブ１５０に取り付けられたマグネット１８０ｂとからなる。
【００５１】
加振器１６０、流入側ピックアップ１８０、流出側ピックアップ２００は、図３に示すように正面からみてセンサチューブ１４０，１５０の中間位置を横切る縦線に対して対称に、且つ加振器１６０を中心に流入側ピックアップ１８０と流出側ピックアップ２００とが対称に設けられている。そして、加振器１６０は流量計測制御回路４００により駆動制御され、流入側ピックアップ１８０、流出側ピックアップ２００により検出された検出信号は、流量計測制御回路４００に入力される。
【００５２】
加振器１６０は、励振コイル１６０ａに正負のある交番電圧（交流信号）が印加されて生じる磁界に対してマグネット１６０ｂが吸引または反発することで、センサチューブ１４０の中間部分を水平方向（Ｙ方向、図４参照）に振動させる。当然センサチューブ１５０へはその反力として同じ力が働き、反対方向に振動する。
【００５３】
流入側ピックアップ１８０のセンサコイル１８０ａは、センサコイル１８０ａとマグネット１８０ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号（電圧）ｖ１を出力する。また、流出側ピックアップ２００のセンサコイル２００ａは、センサコイル２００ａとマグネット２００ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号（電圧）ｖ２を出力する。
【００５４】
ここで、振動式測定装置２０による計測動作について説明する。
【００５５】
上記構成になる振動式測定装置２０において、流量計測時は流量計測制御回路４００によって加振器１６０が駆動され、センサチューブ１４０および１５０の振動特性（固有振動数）に応じた周期、振幅でセンサチューブ１４０，１５０の中間部分１４０ｃ，１５０ｃ（図３、図４参照）を振動させる。そして、センサチューブ１４０，１５０は、マニホルド１２０に固定された両端を支点として近接、離間方向（Ｙ方向、図４参照）に振動する。
【００５６】
このとき、振動するセンサチューブ１４０と１５０に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオリ力が発生する。そのため、センサチューブ１４０，１５０の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより流入側ピックアップ１８０のセンサ信号と流出側ピックアップ２００のセンサ信号との間に時間差が生じる。
【００５７】
流量計測制御回路４００は、上記流入側センサ信号と流出側センサ信号との時間差が流量に比例するため、当該時間差に基づいて流量を演算する。よって、センサチューブ１４０，１５０の変位が流入側ピックアップ１８０及び流出側ピックアップ２００により検出されると、上記センサチューブ１４０，１５０の振動に伴う上記時間差が流量計測制御回路４００により質量流量に変換される。
【００５８】
ここで、上記センサチューブ１４０を加振器１６０により振動させて被測流体の流量を計測する場合の原理について図５及び図６を参照して説明する。図５は加振器１６０がセンサチューブ１４０を振動させる状態を模式的に示す図である。図６は振動するセンサチューブ１４０に作用するコリオリ力を模式的に示す図である。
【００５９】
図５に示されるように、流量計測時は、加振器１６０の励振コイル１６０ａに対して上記流量計測制御回路４００の励振回路４４０から正負のある交番電圧（交流信号）が交互に出力されることで、励振コイル１６０ａとセンサチューブ１５０に設置されているマグネット１６０ｂに同じ値で反対方向の力が発生するので、センサチューブ１４０，１５０の中間部分とセンサチューブ１５は共振状態で振動する。
【００６０】
図６に示されるように、センサチューブ１４０の流入側と流出側とでは、逆方向のコリオリ力＋Ｆ，−Ｆが作用する。これにより、センサチューブ１４０と１５０は、流入側と流出側とで振動に時間差が生じる。
【００６１】
すなわち、センサチューブ１４０の中間部分１４０ｃが図５中一点鎖線で示すように駆動されるとき、図６中破線で示すようにセンサチューブ１４０の流入側にコリオリ力＋Ｆが作用し、センサチューブ１４０の流出側にコリオリ力−Ｆが作用する。また、センサチューブ１４０が図５中破線で示すように駆動されるとき、図６中実線で示すようにセンサチューブ１４０の流入側にコリオリ力−Ｆが作用し、センサチューブ１４０の流出側にコリオリ力＋Ｆが作用する。
【００６２】
このセンサチューブ１４０の変位は、ピックアップ１８０，２００のセンサコイル１８０ａ，２００ａにより検出され、流量計測制御回路４００において、加振器１６に入力された励振信号との時間差（位相差）Δｔの信号に変換され、さらに流量パルスに変換される。即ち、流量計測制御回路４００は、次式の演算を用いて質量流量Ｑｍを算出する。
Ｑｍ＝Ａ・Δｔ…（１）
但し、（１）式において、Ａは当該質量流量計固有の定数である。
【００６３】
また、コリオリ力は、センサチューブ１４０の振動周波数と同じ周波数で作用する。しかしながら、外部からの雑音や振動などの外乱によって引き起こされたセンサチューブ１４０の捩れ振動は、センサチューブ１４０の振動周波数と異なった周波数である。そのため、外乱振動がセンサチューブ１４０に入力された場合、時間差Δｔは、質量流量が一定であっても大きくなったり小さくなったりするというような現象が起こる。
【００６４】
図７は流量計測制御回路４００を示すブロック図である。図７に示されるように、流量計測制御回路４００は、本質安全防爆バリア回路４２０、励振回路４４０、積分回路４６０、流量信号生成部（時間差信号生成部）４７０とを有する。励振回路４４０は、センサコイル２００ａの検出信号ｖ１より得られた速度と、積分回路４６０により得られた振幅Ｌ２とに基づき、センサチューブ１４０、１５０が所定の振動周波数で振動するように励振コイル１６０ａに対して駆動電圧Ｖを印加する。積分回路４６０は、センサコイル１８０ａ、２００ａからの検出信号（速度）ｖ１，ｖ２を積分して振幅（変位量）を演算し、センサチューブ１４０、１５０の流入側変位量Ｌ１、流出側変位量Ｌ２を出力する。
【００６５】
また、流量信号生成部４７０は、第１の時間差演算回路４８０と、第２の時間差演算回路４９０と、第１の平均化回路５００と、第２の平均化回路５１０と、補正演算回路５２０と、第１の流量換算回路５３０と、第２の流量換算回路５４０とを有する。
【００６６】
第１の時間差演算回路４８０は、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブ１４０、１５０を加振したとき、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ａを高速で演算する。ここで、上記各検出信号の時間差ａを高速で演算するとは、一対のピックアップ１８０，２００より連続的に出力される各検出信号から当該各検出信号の時間差を所定時間未満（または所定の検出信号数未満）で演算することである。すなわち、第１の時間差演算回路４８０では、積分回路４６０により生成されたセンサコイル１８０ａ，２００ａからの各検出信号に対応する振幅信号の時間差ａを短時間（例えば、１周期毎）で演算すると共に、当該時間差ａの信号を加工せずにそのまま出力する。
【００６７】
第２の時間差演算回路４９０は、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ｂを詳細に演算する。ここで、上記各検出信号の時間差ｂを詳細に演算するとは、一対のピックアップ１８０，２００より連続的に出力される各検出信号の時間差を所定時間以上（または所定の検出信号数以上）で第１の時間差演算回路４８０において時間差を演算するために使用された時間差の演算回数よりも多い回数分の時間差を演算し、当該演算された回数分の時間差の平均値を演算することである。すなわち、第２の時間差演算回路４９０では、積分回路４６０により生成されたセンサコイル１８０ａ，２００ａからの各検出信号に対応する振幅信号の時間差ｂを演算すると共に、例えば、時間差ｂの移動平均化処理を行なう。
【００６８】
第２の時間差演算回路４９０は、時間差の変動周期に応じて時間差信号を平均化するフィルタリング回路と、時間差信号の振幅変化を測定する振幅変化測定回路と、振幅変化測定回路より出力された捩れ振動周波数、捩れ振動振幅より平均化時間（変動周期）を演算してフィルタ定数を変更するフィルタ定数変更回路とを有する。
【００６９】
フィルタ定数変更回路は、コリオリ力以外の外乱によりセンサチューブ１４０，１５０が周期的に変動する場合に、その周期を求め、フィルタ定数を変更して変動周期に応じた平均化時間を演算する。また、フィルタリング回路は、フィルタ定数変更回路から出力されたフィルタ定数に基づいて時間差信号を平均化する。この演算処理により、各検出信号の時間差ｂを詳細に演算することができる。
【００７０】
第１の平均化回路５００は、第１の時間差演算回路４８０から出力された時間差ａの信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｃを出力する。
【００７１】
第２の平均化回路５１０は、第２の時間差演算回路４９０から出力された時間差ｂの信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｄを出力する。
【００７２】
補正演算回路５２０は、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａから第１の平均化回路５００より出力された平均値ｃを減算すると共に、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄを加算し、これらの演算結果の時間差（ａ−ｃ＋ｄ）を出力する。
【００７３】
第１の流量換算回路５３０は、補正演算回路５２０より出力された時間差（ａ−ｃ＋ｄ）を流量に換算して得られた流量制御用信号ｅ（アナログ出力）を制御装置４０に出力する。制御装置４０は、第１の流量換算回路５３０より出力された流量制御用信号ｅを単位時間毎に積算して瞬時流量を演算し、現時点での瞬時流量が目標流量（図２のＳ２４を参照）に達したか否かを確認する。
【００７４】
第２の流量換算回路５４０は、第２の時間差演算回路４９０から出力された時間差ｂを流量に換算して得られた流量パルス信号ｆ（デジタル出力）を制御装置４０に出力する。制御装置４０は、第２の流量換算回路５４０より出力された流量パルス信号ｆを積算して積算流量値を演算し、当該演算された積算流量値を流量表示器４６に表示させる。
【００７５】
ここで、補正演算回路５２０の演算処理について説明する。補正演算回路５２０は、時間差（ａ−ｃ＋ｄ）の信号を出力するが、ガス供給開始当初は、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａのみしか入力されていないため、制御装置４０にガス供給開始と同時に時間差ａを出力する。（ガス供給開始当初は、ｃ＝０、ｄ＝０）
従って、流量信号生成部４７０においては、第１の時間差演算回路４８０で高速演算された時間差ａに基づく流量出力信号ｅを流量制御用信号として出力ｄされると共に、第２の時間差演算回路４９０で詳細に演算された時間差ｂに基づく流量パルス信号ｆを流量表示用信号として出力する。
【００７６】
そのため、制御装置４０は、ガス供給開始時の時点では、高速演算された時間差ａに基づく流量出力信号ｅから得られた瞬時流量が目標流量に達するように生成された制御信号により制御弁２４の弁開度を制御する。よって、ガス供給装置１０は、ガス供給開始時における制御弁２４の制御遅れに伴うガス供給遅れを解消することができる。
【００７７】
また、補正演算回路５２０は、ガス供給開始から時間の経過と共に、第１の平均化回路５００より出力された平均値ｃが徐々に大きくなるため、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａから平均値ｃを減算した時間差（ａ−ｃ）を流量に換算し、時間差（ａ−ｃ）に基づく流量出力信号ｅを制御装置４０に出力する。さらに、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄが徐々に増大すると共に、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａの平均値ｃが時間差ａに近づき、やがてａ≒ｃとなる。そのため、補正演算回路５２０から出力される時間差（ａ−ｂ＋ｄ）は、ガス供給開始から所定時間が経過して流量が安定した時点では、誤差を含む時間差ａが減少し、時間差ａ、ｂを平均化した平均値ｃ、ｄの割合が増加した流量出力信号ｅとなる。そして、補正演算回路５２０から出力される時間差は、ａ≒ｃにより（ａ−ｃ＋ｄ）≒ｄとなる。
【００７８】
そのため、制御装置４０は、制御弁２４による流量制御が安定した時点で第２の平均化回路５１０より出力された時間差の平均値ｄを流量に換算して得られた流量制御用信号ｅを制御装置４０に出力する。これにより、制御装置４０は、時間差の平均値ｄに基づく正確な瞬時流量を目標流量と比較して生成された制御信号により制御弁２４の弁開度を制御することが可能になる。
【００７９】
ここで、ピックアップ１８０，２００から出力されるセンサ信号（検出信号）の波形による時間差（位相差）について図８、図９を参照して説明する。また、図８、図９において、一定の流量を計測した場合の実験データであり、一定のコリオリ力が発生している。ここでは、正弦波の縦軸中央（センサ信号が０ボルト）の点での時間差Δｔを測定したように図示してある。
【００８０】
図８（Ａ）（Ｂ）はピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。図８（Ａ）に示されるように、流入側のセンサ信号Ｓ１（実線で示す）と流出側のセンサ信号Ｓ２（破線で示す）との時間差Δｔは、コリオリ力によって生じた時間差であり、図８（Ｂ）に示されるように、流量が時間の経過と共に一定であれば、一定値となる。
【００８１】
図９（Ａ）（Ｂ）はセンサチューブ１４０，１５０に他の振動たとえばねじり振動が発生した場合に検出されたピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。図９（Ａ）に示されるように、流入側のセンサ信号Ｓ１（実線で示す）と流出側のセンサ信号Ｓ２（破線で示す）との時間差Δｔは、Ａ領域でプラスであるが、Ｂ領域でほとんどゼロに変化し、Ｃ領域でプラスに戻る。通常の流量計測において、流量が変化した場合には、時間差Δｔが流量変化に比例して増減する。
【００８２】
しかしながら、センサチューブ１４０，１５０に他の振動、例えばねじり振動（外乱）が発生した場合には、時間差Δｔが急速に増減したり、流量があるのにゼロに低下するといった現象が生じる。例えば、図９（Ｂ）に示されるように、領域Ｂの時間差Δｔがゼロに低下した場合は、センサチューブ１４０，１５０に外乱によるねじり振動が発生したものと判定することが可能になる。このような捩れ振動の発生原因としては、センサチューブ１４０，１５０の加工誤差や加振器１６０，ピックアップ１８０，２００の取付け位置のずれなどが考えられる。
【００８３】
また、図９（Ａ）に示すセンサ信号の波形では、ピックアップ１８０のセンサ信号Ｓ１とピックアップ２００のセンサ信号Ｓ２は、時々刻々と時間軸方向の間隔すなわち時間差（位相差）が発生しており、図９（Ｂ）に示されるように、時間差Δｔの測定結果（センサ信号Ｓ１とＳ２の時間差）には１周期ごとにばらつき（階段状に変化）が生じることが分かる。
【００８４】
この時間差Δｔの変動（ばらつき）は、周期的に発生するため、センサチューブ１４０，１５０にねじり振動によって生じているものと考えられる。そして、センサチューブ１４０，１５０にねじり振動が生じた場合、センサチューブ１４０，１５０の流入側と流出側とでは、一方で位相が進み、他方で位相が遅れため、流入側と流出側の時間差の平均値との差をとれば外乱成分が相殺されることになる。
【００８５】
従って、流量計測制御回路４００では、図７に示す回路構成（第１の平均化回路５００、第２の平均化回路５１０）とすることにより、この時間差信号から捩れ振動の周波数、振幅を求め、ねじれ振動による外乱成分を除去するように演算している。すなわち、流量計測制御回路４０においては、時間差信号に含まれるＤＣ成分（これがコリオリ力による時間差）と時間差信号に含まれるＡＣ成分（センサチューブ１４０，１５０が捩れて振動している信号）を分離することで、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動を検出し、その信号に応じて流量信号を生成する。
【００８６】
図１０にセンサチューブ１４０，１５０に流体を流した状態でねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩ（破線）で示す。この一定流量を計測する状態において、時間差信号は、例えば、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動によって４周期に１回程度で時間差信号が上下（増減方向に変動）している。また、本実施例のセンサチューブ１４０，１５０を用いた場合には、４周期のｎ倍の周期のねじれ振動（外乱）による時間差信号成分が存在していることが実験データより分かる。
【００８７】
ここで、第２の時間差演算回路４９０によりフィルタ処理および移動平均処理した場合の時間差信号の変化を見てみると、時定数固定とした場合のフィルタ処理のグラフＩＩ（図１１参照）と平均時間固定の移動平均処理のグラフＩＩＩ（図１２参照）では、１周期の４分の１の周波数の成分が残っていることが分かる。（尚、図１１の平均時間は、１０周期に相当している。）
また、本実施例では、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動が４周期に１回起こっていることから、４周期の１回の倍数平均時間を平均時間となるように移動平均の処理を変えてみると、図１２のグラフＩＶに示されるように、時間差のばらつきが減少しており、平均時間固定に比べ約１／２に減少し、フィルタ処理に比べて時間差信号の変動が約１／３に減少することが分かる。
【００８８】
このように、センサチューブ１４０，１５０に発生したねじり振動の周期に応じた時間差信号の平均化処理を行うことにより、ねじり振動による時間差のばらつきを減少させることができ、振動式測定装置２０による計測精度をより高めることが可能になる。特に、比較的比重の小さい水素やＣＮＧなどの高圧ガスの質量流量を計測する場合には、計測感度を高めるためにセンサチューブ１４０，１５０の剛性や支持強度を下げることがある。このような、センサチューブ１４０，１５０の剛性や支持強度が低下した場合においては、前述したようなセンサチューブ１４０，１５０にねじれ振動（外乱）が発生することおそれがある。しかしながら、本実施例のように流量計測制御回路４００においては、時間差信号に含まれるコリオリ力による時間差（位相差）とセンサチューブ１４０，１５０が捩れて振動している信号成分を分離することで、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動を検出し、その信号に応じて流量信号を移動平均する回路の定数を変更して、流量信号を生成するため、ねじれ振動（外乱）による信号成分を除去した時間差信号が得られ、流量計測精度が確保される。
【００８９】
（変形例）
図１３は流量計測制御回路４００の変形例を示すブロック図である。尚、図１３において、前述した図７に示す実施例と同一部分は、同じ符合を付してその説明を省略する。
【００９０】
図１３に示されるように、流量計測制御回路４００Ａは、本質安全防爆バリア回路４２０、励振回路４４０、積分回路４６０、流量信号生成部（時間差信号生成部）４７０Ａとを有する。
【００９１】
また、流量信号生成部４７０Ａは、第１の時間差演算回路４８０と、第２の時間差演算回路４９０と、第１の平均化回路５００と、第２の平均化回路５１０と、補正演算回路５２０と、第１の流量換算回路５３０と、第２の流量換算回路５４０と、切替回路５６０とを有する。
【００９２】
第１の時間差演算回路４８０は、第１Ａの時間差演算回路４８０Ａと、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂとを有する。第１Ａの時間差演算回路４８０Ａは、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブ１４０，１５０を加振して一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の立上がりの時間差ａ１を短時間（例えば、１周期毎）で演算すると共に、時間差ａ１の信号を加工せずにそのまま出力する。また、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂは、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブ１４０，１５０を加振して一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の立下がりの時間差ａ２を短時間（例えば、１周期毎）で演算すると共に、時間差ａ２の信号を加工せずにそのまま出力する。
【００９３】
第１の平均化回路５００は、第１Ａの平均化回路５００Ａと、第１Ｂの平均化回路５００Ｂとを有する。第１Ａの平均化回路５００Ａは、第１Ａの時間差演算回路４８０Ａから出力された時間差ａ１の信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｃ１を出力する。また、第１Ｂの平均化回路５００Ｂは、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂから出力された時間差ａ２の信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｃ２を出力する。
【００９４】
補正演算回路５２０は、第１Ａの補正演算回路５２０Ａと、第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂとを有する。第１Ａの補正演算回路５２０Ａは、第１Ａの時間差演算回路４８０Ａより出力された立上がり時間差ａ１から第１Ａの平均化回路５００Ａより出力された立上がり時間差ａ１の平均値ｃ１を減算すると共に、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄを加算し、これらの演算結果の時間差ｇ１＝（ａ１−ｃ１＋ｄ）を出力する。また、第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂは、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂより出力された立下がり時間差ａ２から第１Ｂの平均化回路５００Ｂより出力された立下がり時間差ａ２の平均値ｃ２を減算すると共に、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄを加算し、これらの演算結果の時間差ｇ２＝（ａ２−ｃ２＋ｄ）を出力する。
【００９５】
切替回路５６０は、デジタル回路でいうところのオア回路に相当する回路であり、積分回路４６０から入力された振幅Ｌ１の信号をトリガにして第１Ａの補正演算回路５２０Ａまたは第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂから出力された時間差の信号ｇ１，ｇ２を第１の流量換算回路５３０に対して交互に出力するように信号出力系統を切替える。
【００９６】
従って、第１の流量換算回路５３０は、第１Ａの補正演算回路５２０Ａまたは第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂから出力された時間差の信号ｇ１，ｇ２が交互に入力されるため、信号ｇ１，ｇ２を継ぎ目なく流量に換算して得られた流量制御用信号ｅ（アナログ出力）を制御装置４０に出力する。尚、第１Ａの補正演算回路５２０Ａ及び第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂの演算処理は、前述した実施例の補正演算回路５２０の演算処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９７】
ここで、ピックアップ１８０，２００で検出されるセンサ信号及び流入側、流出側の時間差の信号について説明する。
【００９８】
図１４はピックアップ１８０，２００から出力される信号をｘ，ｙ座標で描いた場合の図形を示す図である。図１４に示されるように、ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号に時間差がある場合、リサージュ波形Ｒとなり、右上がりの４５度に傾いた楕円形で表せる。
【００９９】
ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号は、センサコイル１８０ａ，２００ａとマグネット１８０ｂ，２００ｂとの相対位置によって直線性の曲がりが同時に発生することや、センサチューブ１４０，１５０の位置関係などの誤差によって、図１０に示されるようにゼロ点を中心に対称にはならない。ゼロ点は、センサコイル１８０ａ，２００ａがゼロＶの電圧（検出信号）を出力する位置であり、実際にはセンサチューブ１４０，１５０が振動していない状態（停止しているとき）のときの位置である。
【０１００】
図１５はリサージュ波形の立上がり、立下がりを拡大して示す図である。図１５に示されるように、ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号ｖ１，ｖ２の立上がりのゼロ点での時間差Δｔ１、ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号ｖ１，ｖ２の立下がりのゼロ点での時間差Δｔ２となる（Δｔ１＞Δｔ２）。従って、ピックアップ１８０，２００の位置やセンサチューブ１４０，１５０の加工誤差によって、被測流体の流量が一定でも立上がりと立下がりで時間差Δｔ１，Δｔ２が異なった値で検出される。
【０１０１】
また、リサージュ波形の立上がり、立下がりを時系列的に並べると、図１６（Ａ）〜（Ｄ）のように表せる。図１６（Ａ）に示されるように、リサージュ波形の立上がり、立下がりのゼロ点付近の信号は、振動周波数に応じた時間間隔で交互に検出される。
【０１０２】
図１６（Ｂ）に示されるように、立上がりの時間差Δｔ１、立下がりの時間差Δｔ２を時間軸方向に並べると、時間差Δｔ１と時間差Δｔ２のベクトル（横実線で示す）が時間差の大、小で縦軸方向にずれた位置（半周期毎）で時間軸方向に交互に検出される。すなわち、立上がりの時間差Δｔ１、立下がりの時間差Δｔ２を半周期毎に交互に検出することにより、
図１６（Ｃ）に示されるように、立上がりの時間差Δａ１のベクトル（細い横実線で示す）と立上がりの時間差の平均値ｃ１のベクトル（太い横実線で示す）とが縦軸方向にずれた位置で時間軸方向に所定間隔で検出される。
【０１０３】
図１６（Ｄ）に示されるように、立下がりの時間差Δａ２のベクトル（細い横実線で示す）と立上がりの時間差の平均値ｃ２のベクトル（太い横実線で示す）とが縦軸方向にずれた位置で時間軸方向に所定間隔で検出される。
【０１０４】
そして、立上がりの時間差Δａ１、平均値ｃ１は、立下がりの時間差Δａ２、平均値ｃ２と時間軸方向にずれて交互に検出されるため、図１３に示す第１Ａの補正演算回路５２０Ａまたは第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂにおいては、時間差の信号ｇ１，ｇ２が所定時間間隔で交互に出力される。そのため、立上がりの時間差Δａ１または立下がりの時間差Δａ２の何れか一方のみによって流量信号を生成すると、被測流体が連続して計測されているのに流量信号が間欠的に出力されることになり、被測流体が計測されない時間が存在してしまう。
【０１０５】
よって、本変形例の流量計測制御回路４００Ａでは、立上がりの時間差Δａ１と立下がりの時間差Δａ２とが時間軸上で交互に検出されると共に、切替回路５６０において、入力された時間差の信号ｇ１，ｇ２を第１の流量換算回路５３０に交互に出力するように切替えることで、時間差の信号を連続して生成する可能になる。
【０１０６】
また、流量計測制御回路４００Ａでは、立上がりの時間差Δａ１と立下がりの時間差Δａ２により、半周期毎に第２の平均化回路５１０により詳細に演算された平均値ｄと合致する信号が得られることから、切替回路５６０により半周期毎に時間差の信号ｇ１，ｇ２を切替えても流量制御用信号ｅは変化せず、被測流体の流量に応じた安定した信号として出力される。よって、流量計測制御回路４００Ａによれば、立上がりの時間差Δａ１と立下がりの時間差Δａ２とを半周期毎に計測すると共に、時間差の信号ｇ１，ｇ２を第１の流量換算回路５３０に交互に出力することにより、制御弁２４の制御遅れを防止し、且つ計測精度を高めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
尚、上記実施例では、センサチューブ１４０，１５０の形状を逆Ｕ字状に形成した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の形状（例えば、直管状、流入側端部と流出側端部との間隔を狭くしたΩ形状、あるいはＪ字状に曲げた形状など）でも良いのは勿論である。
【０１０８】
また、上記実施例では、計測される高圧流体として水素やＣＮＧを例示したが、これ以外の高圧ガスを計測する場合にも適用できるのは言うまでもない。
【０１０９】
また、上記実施例では、被測流体の質量流量を測定する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、被測流体の密度を測定する密度計にも本発明を適用することができるのは勿論である。
【０１１０】
また、上記実施例では、回路動作の説明をアナログ回路を用いて行なったが、全ての演算処理をデジタル値で行なうことも可能である。デジタル回路を用いる場合は、時間差の演算をソフトウエアにより行なうので、演算時間を短縮できるか否かによって詳細な演算と高速演算とを区別しても良い。また、高速演算をデジタル回路で行なう場合には、演算時間を短縮するため、近似値を用いても平均値が一致することになるので、流量制御用信号で流量を積算することにより、流量積算用信号を積算した場合と同じ精度が得られ、且つ応答性の高い測定装置を実現することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ ガス供給装置
１２ 自動車
１４ 燃料タンク
１６ ディスペンサユニット
１８ ガス供給経路
２０ 振動式測定装置（質量流量計）
２２ ガス供給開閉弁
２４ 制御弁
２６ 圧力伝送器
２８ ガス充填ホース
３０ 三方弁
３２ 脱圧管路
３４ ガス充填カップリング
４０ 制御装置
４２ 充填開始スイッチ釦
４４ 充填停止スイッチ釦
４６ 流量表示器
５０ レセプタクル
１２０ マニホルド
１４０，１５０ センサチューブ
１４０ａ，１５０ａ 流入側端部
１４０ｂ，１５０ｂ 流入側端部
１４０ｃ，１５０ｃ 中間部分
１６０ 加振器
１６０ａ 励振コイル
１６０ｂ マグネット
１８０ 流入側ピックアップ
２００ 流出側ピックアップ
１８０ａ，２００ａ センサコイル
１８０ｂ，２００ｂ マグネット
４００，４００Ａ 流量計測制御回路
４２０ 本質安全防爆バリア回路
４４０ 励振回路
４６０ 積分回路
４７０，４７０Ａ 流量信号生成部（時間差信号生成部）
４８０ 第１の時間差演算回路
４８０Ａ 第１Ａの時間差演算回路
４８０Ｂ 第１Ｂの時間差演算回路
４９０ 第２の時間差演算回路
５００ 第１の平均化回路
５００Ａ 第１Ａの平均化回路
５００Ｂ 第１Ｂの平均化回路
５１０ 第２の平均化回路
５２０ 補正演算回路
５２０Ａ 第１Ａの補正演算回路
５２０Ｂ 第１Ｂの補正演算回路
５３０ 第１の流量換算回路
５４０ 第２の流量換算回路
５６０ 切替回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動式測定装置に係り、特に被測流体が流れるセンサチューブを振動させて被測流体の質量に応じたセンサチューブの上流側、下流側の変位をピックアップにより検出し、上流側、下流側の変位の時間差（位相差）を測定するよう構成された振動式測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測流体が流れる流路を有するセンサチューブを振動させて被測流体の物理量（質量や密度など）を測定する測定装置として、コリオリ式質量流量計または振動式密度計と呼ばれる振動式測定装置がある。以下では、被測流体の質量流量を測定するコリオリ式質量流量計について説明する。
【０００３】
この振動式測定装置では、例えば、被測流体の質量流量を測定する場合、被測流体が流れるセンサチューブを加振器により管径方向に振動させ、質量流量に比例したコリオリ力によるセンサチューブの変位をピックアップにより検出するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、振動式測定装置において、一対のセンサチューブを対称に配置し、一対のセンサチューブ間の上流側直管部分、下流側直管部分の夫々に加振器及びピックアップを配置させる構成になっており、一対のセンサチューブの上流側直管部分同士、及び下流側直管部分同士を加振器により互いに近接、離間する方向に振動させて上流側直管部分、下流側直管部分における相対変位をピックアップにより検出する。
【０００５】
コリオリ力は、センサチューブの振動方向に働き、且つ上流側と下流側とで逆方向に作用するため、センサチューブの中間部分では捩れが生じる。すなわち、センサチューブにおける被測流体の流速がゼロ以上のときは、上流側直管部分における変位量に応じた検出信号は位相が進み、下流側直管部分における変位量に応じた検出信号は位相が遅れる。そのため、センサチューブの捩れ角に応じて得られた両検出信号の時間差が質量流量に比例する。
【０００６】
従って、振動式測定装置の流量演算部では、センサチューブの上流側直管部分、下流側直管部分に設けられた一対のピックアップから出力された検出信号の時間差を演算し、この時間差に基づいてセンサチューブを流れる質量流量を計測している。
【０００７】
ところで、センサチューブは、コリオリ力の作用方向と同じ方向に加振されるため、例えば、他の振動成分がセンサチューブに作用した場合、あるいは加振器、ピックアップの取付位置精度やセンサチューブの加工精度のばらつきがあると、ピックアップから出力される検出信号に雑音（ノイズ）が重畳される。そのため、コリオリ力による捩れ角に応じた両検出信号の時間差は、誤差を含んでいるおそれがある。
【０００８】
また、センサチューブは、ステンレス材などの金属パイプからなり、例えば、コリオリ力の検出感度を上げるために、肉薄パイプを使用した場合、加振器及びピックアップを従前と同じものを使用してしまうと、センサチューブに付加質量を追加したことになり、センサチューブの振動が正弦波から外れることがある。
【０００９】
そのため、各加振器、ピックアップのコイルとマグネットの寸法、及び質量を減らす必要が生じ、コイルに対するマグネットの磁束は、各ピックアップ毎に不均衡となる現象が発生する。
【００１０】
このような、ピックアップから出力される検出信号のばらつきを解消する方法として、振動式測定装置の流量演算部では、複数の振動から得られる検出信号の時間差を平均化した流量を演算して出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平６−３３１４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のような複数の振動で得られた時間差の平均値を演算することで質量流量を求める振動式測定装置では、複数の振動から得られる検出信号の時間差を平均化する演算処理を行なってから流量計測値が出力されるため、流量計測値の出力タイミングが遅れるという問題がある。
【００１３】
例えば、被測流体の供給経路に振動式測定装置を設け、当該振動式測定装置により計測された流量計測値に基づいて制御弁の弁開度を制御する流量制御システムにおいては、被測流体の供給が開始されても流量計測値が出力されるまで制御弁の弁開度を制御することができないので、目標流量に制御されるまでに時間かかり、制御系統に遅れが生じてしまう。
【００１４】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した振動式測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、被測流体が流れるセンサチューブと、該センサチューブを振動させる加振器と、前記センサチューブの上流側部分と下流側部分の各変位を検出する一対のピックアップと、該一対のピックアップより出力された検出信号の時間差信号を生成する時間差信号生成部とを有する振動式測定装置において、
前記時間差信号生成部は、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を高速で演算する第１の時間差演算回路と、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を詳細に演算する第２の時間差演算回路と、
を備えたことを特徴とする。
（２）本発明の前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された時間差の信号を流量制御用信号として出力すると共に、前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を流量表示用信号として出力することを特徴とする。
（３）本発明の前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差を平均化する第１の平均化回路と、
前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を平均化する第２の平均化回路と、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差から前記第１の平均化回路より出力された第１の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算する補正演算回路と、
を有することを特徴とする。
（４）本発明は、前記第１の時間差演算回路は、前記一対のピックアップより出力された検出信号の立上がりの時間差及び立下がりの時間差を演算し、
前記第１の平均化回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差を平均化し、
前記補正演算回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差から前記立上がり及び立下がり時間差の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を高速で演算する第１の時間差演算回路と、一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を詳細に演算する第２の時間差演算回路とを有するため、例えば、高速演算処理を要求される場合には、第１の時間差演算回路から出力された時間差の信号を用いて遅れの無い状態で演算することが可能になり、より正確な演算処理を要求される場合には、第２の時間差演算回路から出力された時間差の信号を用いてより正確な演算を行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による振動式測定装置の一実施例が適用されたガス供給装置を模式的に示す系統図である。
【図２】図１に示すガス供給装置の制御装置が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。
【図４】図３に示す振動式測定装置の側面図である。
【図５】加振器１６０がセンサチューブ１４０を振動させる状態を模式的に示す図である。
【図６】振動するセンサチューブ１４０に作用するコリオリ力を模式的に示す図である。
【図７】流量計測制御回路４００の構成を示すブロック図である。
【図８】ピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。
【図９】センサチューブ１４０，１５０に他のねじり振動が発生した場合に検出されたピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。
【図１０】ねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩとフィルタ処理を行ったグラフＩＩを示す波形図である。
【図１１】ねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩと移動平均処理を行ったグラフＩＩＩを示す波形図である。
【図１２】ねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩと移動平均処理を行ったグラフＩＶを示す波形図である。
【図１３】流量計測制御回路４００の変形例を示すブロック図である。
【図１４】ピックアップ１８０，２００から出力される信号をｘ、ｙ座標で描いた場合の図形を示す図である。
【図１５】リサージュ波形の立上がり、立下がりを拡大して示す図である。
【図１６】リサージュ波形の立上がり、立下がりのゼロ点付近、立上がり、立下がりの時間差、立上がり、立下がりの時間差のベクトルを時系列的に並べて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明による振動式測定装置の一実施例が適用されたガス供給装置を模式的に示す系統図である。図１に示されるように、ガス供給装置１０は、例えば自動車１２の燃料タンク（被充填タンク）１４に都市ガスを所定圧力に圧縮した圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を供給するガス供給ステーションなどに設置されている。
【００２０】
ガス供給装置１０は、大略、都市ガスを所定圧力に圧縮し加圧されたガスを生成する圧力発生ユニット（図示せず）と、圧力発生ユニットにより圧縮されたガスを燃料タンク１４に供給するためのディスペンサユニット１６とを有する。
【００２１】
また、ディスペンサユニット１６のガス供給経路１８には、上流側から順に、ガス供給経路１８を流れるガスの供給量を計測する質量流量計としての振動式測定装置２０と、電磁弁よりなりガス供給経路１８を開又は閉とするガス供給開閉弁２２と、下流側（被充填側）へ供給されるガスの流量・圧力を制御する制御弁２４と、制御弁２４により制御された２次圧力を測定する圧力伝送器（圧力トランスミッタ）２６とが配設されている。
【００２２】
さらに、ガス供給経路１８の下流側端部には、ガス充填ホース２８が連通されており、ガス充填ホース２８の下流側端部には、電磁駆動式の三方弁３０が接続されている。三方弁３０は、ガス充填ホース２８が接続された流入ポートａと、脱圧管路３２が接続された排気ポートｂと、ガス充填カップリング３４が接続された充填ポートｃとを有する。この三方弁３０は、ガス充填時に流入ポートａと充填ポートｃとが連通された開弁状態に切替えられ、ガス充填完了後の脱圧操作を行う際に排気ポートｂと充填ポートｃとが連通するように切替えられてガス充填カップリング３４内の圧力を減圧する。
【００２３】
また、圧力伝送器２６は、ガス供給開閉弁２２、制御弁２４の下流に配置され、三方弁３０を流入ポートａと充填ポートｃとが連通された開弁状態に切替えることにより、燃料タンク１４に連通されたガス供給経路１８の圧力を測定することで、間接的に燃料タンク１４の残留圧力を測定することができる。
【００２４】
さらに、ディスペンサユニット１６には、制御装置４０、充填開始スイッチ釦４２、充填停止スイッチ釦４４、流量表示器４６が配設されている。ディスペンサユニット１６の制御装置４０は、充填開始スイッチ釦４２がオンに操作されると、ガス供給経路１８に設けられたガス供給開閉弁２２の開閉制御、三方弁３０の切替制御を行なうと共に、振動式測定装置２０により測定された流量測定値、及び圧力伝送器２６により測定された圧力測定値に基づいて制御弁２４の弁開度制御を行なうことで、燃料タンク１４に目標圧力のガスを充填する。
【００２５】
また、制御装置４０は、振動式測定装置２０及び圧力伝送器２６から出力された流量及び圧力の検出信号により燃料タンク１４に供給された供給量及び供給圧力を演算する。
【００２６】
上記振動式測定装置２０は、被測流体が流れる流路を有するセンサチューブを振動させ、この振動する流路内を流れるガス流量に応じたコリオリ力による管路の流入側と流出側との時間差が流量に比例することを利用して流量計測を行うコリオリ式質量流量計である。尚、振動式測定装置２０の詳細は、後述する。
【００２７】
また、制御弁２４は、制御装置４０からの指令により弁開度が制御されて燃料タンク１４へ供給されるガス供給量（流量は圧力×時間により求まる）を制御する。
【００２８】
また、自動車１２では、ディスペンサユニット１６のガス充填カップリング３４が連結される被充填側のレセプタクル５０と、レセプタクル５０と燃料タンク１４とを連通する管路５２と、管路５２に配設され、燃料タンク１４に充填されたガスの逆流を防止する逆止弁５４とを有する。
【００２９】
制御装置４０のメモリ（ＲＯＭ）には、ガス供給経路１８の下流端部が燃料タンク１４側に連結された状態で、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を開としてガス供給経路１８に所定圧力のガスを供給する制御プログラムが格納されている。そして、制御装置４０は、後述するようにメモリに格納された各制御プログラムを読み込んでガス供給開閉弁２２の開閉制御、三方弁３０の切替制御を行なうと共に、振動式測定装置２０により測定された流量、及び圧力伝送器２６により測定された圧力測定値に基づいて制御弁２４の弁開度制御を実行する。
【００３０】
次に上記構成になるガス供給装置１０におけるガス充填作業について説明する。上記自動車１２の燃料タンク１４にガスを充填する際、作業者は、先ず、ディスペンサユニット１５の掛止部（図示せず）からガス充填カップリング３４を外して自動車１２のレセプタクル５０に結合させる。そして、作業者は、充填開始スイッチ釦４２をオンに操作する。
【００３１】
これにより、制御装置４０は、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を開弁させて三方弁３０より上流のガス供給経路１８を最大供給圧力（目標圧力）に昇圧させる。次に、制御装置４０は、ガス供給開閉弁２２を閉弁させてから三方弁３０を開弁状態（ポートａ−ｃ連通）に切替えてガス供給開閉弁２２より下流のガス供給経路１８に充填されたガスを燃料タンク１４に供給する。尚、上記所定圧力は、燃料タンク１４の上流に設けられた逆止弁５４の閉弁力（弁体を付勢する力）より十分大きい圧力値に設定されている。
【００３２】
そして、制御装置４０は、ガス供給開閉弁２２より下流のガス供給経路１８の圧力が燃料タンク１４の圧力と均衡した状態になったとき、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値をメモリに記憶し、この圧力測定値に基づいて燃料タンク１４の容積及び残留ガス量を演算し、この燃料タンク１４の容積及び残留ガス量に応じた制御則（一定圧力制御あるいは一定流量制御）により制御弁２４の弁開度を制御する。
【００３３】
燃料タンク１４へのガス供給が行なわれて圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が目標圧力に達すると、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を閉弁した後、三方弁３０を脱圧状態に切替えてガス充填カップリング３４の圧力を減圧する。これにより、作業者は、軽い力でガス充填カップリング３４を自動車１２のレセプタクル５０から分離させることが可能になる。
【００３４】
その後、作業者は、ディスペンサユニット１６のガス充填カップリング３４を掛止部（図示せず）に掛止させる。そして、充填停止釦４４がオンに操作されると、一連のガス充填作業が完了する。
【００３５】
ここで、上記構成になるガス供給装置１０の制御装置４０が実行するガス供給制御処理につき図２のフローチャートを参照して説明する。
【００３６】
制御装置４０は、図２のＳ１１において、ガス充填カップリング３４が自動車１２のレセプタクル５０に結合されて充填開始スイッチ釦４２がオンに操作されると（ＹＥＳの場合）、Ｓ１２に進み、燃料タンク１４に充填すべき最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０をメモリから読み込む。続いて、Ｓ１３に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートｂと充填ポートｃとが連通）に切替える。尚、前回のガス供給終了時には、三方弁３０を脱圧状態に切替えているが、本実施例では、三方弁３０より上流側のガス供給経路１８を確実に密閉させるため、三方弁３０の流入ポートａを閉止させる。
【００３７】
次のＳ１４では、ガス供給開閉弁２２及び制御弁２４を開弁させる。これにより、三方弁３０より上流のガス供給経路１８に圧力発生ユニットで生成された高圧ガスが供給される。そのため、三方弁３０より上流のガス供給経路１８を瞬時に最大供給圧力（目標圧力）に昇圧させることができる。
【００３８】
続いて、Ｓ１５に進み、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値を読み込み、測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したか否かをチェックする。このＳ１５において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ１６に進み、ガス供給開閉弁２２を閉弁させてガス供給経路１８へのガス供給を停止させる。続いて、Ｓ１７では、三方弁３０を開弁状態（流入ポートａと充填ポートｃとが連通、排気ポートｂが閉止）に切替える。これにより、ガス供給開閉弁２２と三方弁３０との間のガス供給経路１８に充填されたガスは、ガス充填カップリング３４、レセプタクル５０を介して逆止弁５４を開弁させ、自動車１２の燃料タンク１４に供給される。
【００３９】
次のＳ１８では、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０より低下したか否かをチェックする。このＳ１８において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が低下した場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ１９に進み、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が所定時間一定値を維持するか否かをチェックする。このＳ１９において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が低下している場合（ＮＯの場合）には、測定された圧力測定値が所定時間一定値を維持するまでＳ１８，Ｓ１９の処理を繰り返して待機状態となる。
【００４０】
そして、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が所定時間一定値を維持した場合には、Ｓ２０に進み、この一定圧力値を燃料タンク１４に残留している充填前タンク圧力値Ｐｔとして記憶する。続いて、Ｓ２１では、燃料タンク１４の容積を上記充填前タンク圧力値Ｐｔから演算する。尚、この燃料タンク１４の容積を求める演算式としては、例えば、ガス供給開閉弁２２と三方弁３０との間のガス供給経路１８の容積と、この容積に充填されたガス量（振動式測定装置２０の流量測定値）との関係式から求まり、既に周知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
次のＳ２２では、ガス供給開閉弁２２を開弁して燃料タンク１４に対するガス供給を開始すると共に、制御弁２４の弁開度を燃料タンク１４の容積に応じた制御則（定圧力上昇制御または定流量制御など）により制御する。これにより、燃料タンク１４へのガス供給が行なわれ、タンク圧力も徐々に上昇する。
【００４２】
Ｓ２３では、振動式測定装置２０によりガス供給経路１８を流れるガス流量を計測しており、振動式測定装置２０から出力された流量パルスを積算して瞬時流量及び積算流量（燃料タンク１４に充填されたガス量）を演算する。Ｓ２３ａでは、現時点での積算流量を流量表示器４６に表示する。これにより、流量表示器４６に表示される積算流量の数値が随時更新される。
【００４３】
次のＳ２４では、現時点での積算流量が予め設定された制御則による目標流量に達したか否かをチェックする。Ｓ２４において、現時点での積算流量が目標流量に達していないときは（ＮＯの場合）、Ｓ２５に進み、積算流量が目標流量に近づくように制御弁２４の弁開度を制御する。その後は、Ｓ２３に戻り、Ｓ２３〜Ｓ２５の処理を繰り返す。また、Ｓ２４において、現時点での積算流量が目標流量に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ２６に進む。
【００４４】
次のＳ２６では、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したか否かをチェックする。このＳ２６において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達しないときは（ＮＯの場合）、Ｓ２３に戻り、Ｓ２３〜Ｓ２６の処理を繰り返す。
【００４５】
また、Ｓ２６において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が最大供給圧力（目標圧力）Ｐ０に達したときは（ＹＥＳの場合）、Ｓ２７に進み、ガス供給開閉弁２２、制御弁２４を閉弁させてガス供給経路１８へのガス供給を停止させる。そして、次のＳ２８に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートｂと充填ポートｃとが連通）に切替える。これにより、ガス充填カップリング３４及びレセプタクル５０の圧力が減圧されると共に、逆止弁５４が圧力差により閉弁する。この後、作業者は、ガス充填カップリング３４をレセプタクル５０から分離させてディスペンサユニット１６の掛止部（図示せず）に掛止させる。これで、燃料タンク１４に対するガス供給作業が終了する。
【００４６】
また、上記Ｓ１８において、圧力伝送器２６により測定された圧力測定値が低下しない場合には、ガス供給開閉弁２２が閉弁できない等の異常が発生しているため、Ｓ２９に進み、警報を発した後、Ｓ２８に進み、三方弁３０を脱圧状態（流入ポートａが閉止、排気ポートｂと充填ポートｃとが連通）に切替えてガス供給を中止する。
【００４７】
ここで、振動式測定装置２０の構成について説明する。
【００４８】
図３は本発明による振動式測定装置の一実施例の正面図である。図４は振動式測定装置の側面図である。尚、振動式測定装置は、被測流体の密度、及び密度を利用して質量流量を求めることができるため、振動式密度計及びコリオリ式質量流量計として用いられる。振動式密度計とコリオリ式質量流量計とは、同様な構成であるので、本実施例では質量流量計として用いた場合について詳細に説明する。
【００４９】
図３及び図４に示されるように、振動式測定装置２０は、マニホルド１２０と、マニホルド１２０の上面に接続され、平行に形成された逆Ｕ字状のセンサチューブ１４０，１５０と、センサチューブ１４０，１５０の円弧状の中間部分１４０ｃ，１５０ｃ間に取り付けられた加振器１６０と、センサチューブ１４０と１５０との流入側の相対変位（相対速度）を検出する流入側ピックアップ１８０と、センサチューブ１４０と１５０との流出側の相対変位（相対速度）を検出する流出側ピックアップ２００を有する。マニホルド１２０は、例えば、直方体形状の金属ブロックからなり、一方の端部に流入口１２０ａが設けられ、他方の端部に流出口１２０ｂが設けられている。そして、センサチューブ１４０，１５０の流入側端部１４０ａ，１５０ａが流入口１２０ａに連通され、センサチューブ１４０，１５０の流出側端部１４０ｂ，１５０ｂが流出口１２０ｂに連通されている。従って、流入口１２０ａに流入された流体は、センサチューブ１４０，１５０を通過して流出口１２０ｂより外部に流出される。
【００５０】
加振器１６０は、センサチューブ１４０の先端に取り付けられた励振コイル１６０ａとセンサチューブ１５０の先端に取り付けられたマグネット１６０ｂからなる。また、ピックアップ２００は、センサチューブ１４０に取り付けられたセンサコイル２００ａと、センサチューブ１５０に取り付けられたマグネット２００ｂとからなる。尚、ピックアップ１８０は、図４において、ピックアップ２００と重なってみえないが、ピックアップ２００と同様に、振動するセンサチューブ１４０に取り付けられたセンサコイル１８０ａと、センサチューブ１５０に取り付けられたマグネット１８０ｂとからなる。
【００５１】
加振器１６０、流入側ピックアップ１８０、流出側ピックアップ２００は、図３に示すように正面からみてセンサチューブ１４０，１５０の中間位置を横切る縦線に対して対称に、且つ加振器１６０を中心に流入側ピックアップ１８０と流出側ピックアップ２００とが対称に設けられている。そして、加振器１６０は流量計測制御回路４００により駆動制御され、流入側ピックアップ１８０、流出側ピックアップ２００により検出された検出信号は、流量計測制御回路４００に入力される。
【００５２】
加振器１６０は、励振コイル１６０ａに正負のある交番電圧（交流信号）が印加されて生じる磁界に対してマグネット１６０ｂが吸引または反発することで、センサチューブ１４０の中間部分を水平方向（Ｙ方向、図４参照）に振動させる。当然センサチューブ１５０へはその反力として同じ力が働き、反対方向に振動する。
【００５３】
流入側ピックアップ１８０のセンサコイル１８０ａは、センサコイル１８０ａとマグネット１８０ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号（電圧）ｖ１を出力する。また、流出側ピックアップ２００のセンサコイル２００ａは、センサコイル２００ａとマグネット２００ｂの変位量（変位速度）に応じた検出信号（電圧）ｖ２を出力する。
【００５４】
ここで、振動式測定装置２０による計測動作について説明する。
【００５５】
上記構成になる振動式測定装置２０において、流量計測時は流量計測制御回路４００によって加振器１６０が駆動され、センサチューブ１４０および１５０の振動特性（固有振動数）に応じた周期、振幅でセンサチューブ１４０，１５０の中間部分１４０ｃ，１５０ｃ（図３、図４参照）を振動させる。そして、センサチューブ１４０，１５０は、マニホルド１２０に固定された両端を支点として近接、離間方向（Ｙ方向、図４参照）に振動する。
【００５６】
このとき、振動するセンサチューブ１４０と１５０に流体が流れると、その流量に応じた大きさのコリオリ力が発生する。そのため、センサチューブ１４０，１５０の流入側と流出側で動作遅れが生じ、これにより流入側ピックアップ１８０のセンサ信号と流出側ピックアップ２００のセンサ信号との間に時間差が生じる。
【００５７】
流量計測制御回路４００は、上記流入側センサ信号と流出側センサ信号との時間差が流量に比例するため、当該時間差に基づいて流量を演算する。よって、センサチューブ１４０，１５０の変位が流入側ピックアップ１８０及び流出側ピックアップ２００により検出されると、上記センサチューブ１４０，１５０の振動に伴う上記時間差が流量計測制御回路４００により質量流量に変換される。
【００５８】
ここで、上記センサチューブ１４０を加振器１６０により振動させて被測流体の流量を計測する場合の原理について図５及び図６を参照して説明する。図５は加振器１６０がセンサチューブ１４０を振動させる状態を模式的に示す図である。図６は振動するセンサチューブ１４０に作用するコリオリ力を模式的に示す図である。
【００５９】
図５に示されるように、流量計測時は、加振器１６０の励振コイル１６０ａに対して上記流量計測制御回路４００の励振回路４４０から正負のある交番電圧（交流信号）が交互に出力されることで、励振コイル１６０ａとセンサチューブ１５０に設置されているマグネット１６０ｂに同じ値で反対方向の力が発生するので、センサチューブ１４０，１５０の中間部分とセンサチューブ１５は共振状態で振動する。
【００６０】
図６に示されるように、センサチューブ１４０の流入側と流出側とでは、逆方向のコリオリ力＋Ｆ，−Ｆが作用する。これにより、センサチューブ１４０と１５０は、流入側と流出側とで振動に時間差が生じる。
【００６１】
すなわち、センサチューブ１４０の中間部分１４０ｃが図５中一点鎖線で示すように駆動されるとき、図６中破線で示すようにセンサチューブ１４０の流入側にコリオリ力＋Ｆが作用し、センサチューブ１４０の流出側にコリオリ力−Ｆが作用する。また、センサチューブ１４０が図５中破線で示すように駆動されるとき、図６中実線で示すようにセンサチューブ１４０の流入側にコリオリ力−Ｆが作用し、センサチューブ１４０の流出側にコリオリ力＋Ｆが作用する。
【００６２】
このセンサチューブ１４０の変位は、ピックアップ１８０，２００のセンサコイル１８０ａ，２００ａにより検出され、流量計測制御回路４００において、加振器１６に入力された励振信号との時間差（位相差）Δｔの信号に変換され、さらに流量パルスに変換される。即ち、流量計測制御回路４００は、次式の演算を用いて質量流量Ｑｍを算出する。
Ｑｍ＝Ａ・Δｔ…（１）
但し、（１）式において、Ａは当該質量流量計固有の定数である。
【００６３】
また、コリオリ力は、センサチューブ１４０の振動周波数と同じ周波数で作用する。しかしながら、外部からの雑音や振動などの外乱によって引き起こされたセンサチューブ１４０の捩れ振動は、センサチューブ１４０の振動周波数と異なった周波数である。そのため、外乱振動がセンサチューブ１４０に入力された場合、時間差Δｔは、質量流量が一定であっても大きくなったり小さくなったりするというような現象が起こる。
【００６４】
図７は流量計測制御回路４００を示すブロック図である。図７に示されるように、流量計測制御回路４００は、本質安全防爆バリア回路４２０、励振回路４４０、積分回路４６０、流量信号生成部（時間差信号生成部）４７０とを有する。励振回路４４０は、センサコイル２００ａの検出信号ｖ１より得られた速度と、積分回路４６０により得られた振幅Ｌ２とに基づき、センサチューブ１４０、１５０が所定の振動周波数で振動するように励振コイル１６０ａに対して駆動電圧Ｖを印加する。積分回路４６０は、センサコイル１８０ａ、２００ａからの検出信号（速度）ｖ１，ｖ２を積分して振幅（変位量）を演算し、センサチューブ１４０、１５０の流入側変位量Ｌ１、流出側変位量Ｌ２を出力する。
【００６５】
また、流量信号生成部４７０は、第１の時間差演算回路４８０と、第２の時間差演算回路４９０と、第１の平均化回路５００と、第２の平均化回路５１０と、補正演算回路５２０と、第１の流量換算回路５３０と、第２の流量換算回路５４０とを有する。
【００６６】
第１の時間差演算回路４８０は、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブ１４０、１５０を加振したとき、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ａを高速で演算する。ここで、上記各検出信号の時間差ａを高速で演算するとは、一対のピックアップ１８０，２００より連続的に出力される各検出信号から当該各検出信号の時間差を所定時間未満（または所定の検出信号数未満）で演算することである。すなわち、第１の時間差演算回路４８０では、積分回路４６０により生成されたセンサコイル１８０ａ，２００ａからの各検出信号に対応する振幅信号の時間差ａを短時間（例えば、１周期毎）で演算すると共に、当該時間差ａの信号を加工せずにそのまま出力する。
【００６７】
第２の時間差演算回路４９０は、一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の時間差ｂを詳細に演算する。ここで、上記各検出信号の時間差ｂを詳細に演算するとは、一対のピックアップ１８０，２００より連続的に出力される各検出信号の時間差を所定時間以上（または所定の検出信号数以上）で第１の時間差演算回路４８０において時間差を演算するために使用された時間差の演算回数よりも多い回数分の時間差を演算し、当該演算された回数分の時間差の平均値を演算することである。すなわち、第２の時間差演算回路４９０では、積分回路４６０により生成されたセンサコイル１８０ａ，２００ａからの各検出信号に対応する振幅信号の時間差ｂを演算すると共に、例えば、時間差ｂの移動平均化処理を行なう。
【００６８】
第２の時間差演算回路４９０は、時間差の変動周期に応じて時間差信号を平均化するフィルタリング回路と、時間差信号の振幅変化を測定する振幅変化測定回路と、振幅変化測定回路より出力された捩れ振動周波数、捩れ振動振幅より平均化時間（変動周期）を演算してフィルタ定数を変更するフィルタ定数変更回路とを有する。
【００６９】
フィルタ定数変更回路は、コリオリ力以外の外乱によりセンサチューブ１４０，１５０が周期的に変動する場合に、その周期を求め、フィルタ定数を変更して変動周期に応じた平均化時間を演算する。また、フィルタリング回路は、フィルタ定数変更回路から出力されたフィルタ定数に基づいて時間差信号を平均化する。この演算処理により、各検出信号の時間差ｂを詳細に演算することができる。
【００７０】
第１の平均化回路５００は、第１の時間差演算回路４８０から出力された時間差ａの信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｃを出力する。
【００７１】
第２の平均化回路５１０は、第２の時間差演算回路４９０から出力された時間差ｂの信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｄを出力する。
【００７２】
補正演算回路５２０は、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａから第１の平均化回路５００より出力された平均値ｃを減算すると共に、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄを加算し、これらの演算結果の時間差（ａ−ｃ＋ｄ）を出力する。
【００７３】
第１の流量換算回路５３０は、補正演算回路５２０より出力された時間差（ａ−ｃ＋ｄ）を流量に換算して得られた流量制御用信号ｅ（アナログ出力）を制御装置４０に出力する。制御装置４０は、第１の流量換算回路５３０より出力された流量制御用信号ｅを単位時間毎に積算して瞬時流量を演算し、現時点での瞬時流量が目標流量（図２のＳ２４を参照）に達したか否かを確認する。
【００７４】
第２の流量換算回路５４０は、第２の時間差演算回路４９０から出力された時間差ｂを流量に換算して得られた流量パルス信号ｆ（デジタル出力）を制御装置４０に出力する。制御装置４０は、第２の流量換算回路５４０より出力された流量パルス信号ｆを積算して積算流量値を演算し、当該演算された積算流量値を流量表示器４６に表示させる。
【００７５】
ここで、補正演算回路５２０の演算処理について説明する。補正演算回路５２０は、時間差（ａ−ｃ＋ｄ）の信号を出力するが、ガス供給開始当初は、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａのみしか入力されていないため、制御装置４０にガス供給開始と同時に時間差ａを出力する。（ガス供給開始当初は、ｃ＝０、ｄ＝０）
従って、流量信号生成部４７０においては、第１の時間差演算回路４８０で高速演算された時間差ａに基づく流量出力信号ｅを流量制御用信号として出力ｄされると共に、第２の時間差演算回路４９０で詳細に演算された時間差ｂに基づく流量パルス信号ｆを流量表示用信号として出力する。
【００７６】
そのため、制御装置４０は、ガス供給開始時の時点では、高速演算された時間差ａに基づく流量出力信号ｅから得られた瞬時流量が目標流量に達するように生成された制御信号により制御弁２４の弁開度を制御する。よって、ガス供給装置１０は、ガス供給開始時における制御弁２４の制御遅れに伴うガス供給遅れを解消することができる。
【００７７】
また、補正演算回路５２０は、ガス供給開始から時間の経過と共に、第１の平均化回路５００より出力された平均値ｃが徐々に大きくなるため、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａから平均値ｃを減算した時間差（ａ−ｃ）を流量に換算し、時間差（ａ−ｃ）に基づく流量出力信号ｅを制御装置４０に出力する。さらに、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄが徐々に増大すると共に、第１の時間差演算回路４８０より出力された時間差ａの平均値ｃが時間差ａに近づき、やがてａ≒ｃとなる。そのため、補正演算回路５２０から出力される時間差（ａ−ｂ＋ｄ）は、ガス供給開始から所定時間が経過して流量が安定した時点では、誤差を含む時間差ａが減少し、時間差ａ、ｂを平均化した平均値ｃ、ｄの割合が増加した流量出力信号ｅとなる。そして、補正演算回路５２０から出力される時間差は、ａ≒ｃにより（ａ−ｃ＋ｄ）≒ｄとなる。
【００７８】
そのため、制御装置４０は、制御弁２４による流量制御が安定した時点で第２の平均化回路５１０より出力された時間差の平均値ｄを流量に換算して得られた流量制御用信号ｅを制御装置４０に出力する。これにより、制御装置４０は、時間差の平均値ｄに基づく正確な瞬時流量を目標流量と比較して生成された制御信号により制御弁２４の弁開度を制御することが可能になる。
【００７９】
ここで、ピックアップ１８０，２００から出力されるセンサ信号（検出信号）の波形による時間差（位相差）について図８、図９を参照して説明する。また、図８、図９において、一定の流量を計測した場合の実験データであり、一定のコリオリ力が発生している。ここでは、正弦波の縦軸中央（センサ信号が０ボルト）の点での時間差Δｔを測定したように図示してある。
【００８０】
図８（Ａ）（Ｂ）はピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。図８（Ａ）に示されるように、流入側のセンサ信号Ｓ１（実線で示す）と流出側のセンサ信号Ｓ２（破線で示す）との時間差Δｔは、コリオリ力によって生じた時間差であり、図８（Ｂ）に示されるように、流量が時間の経過と共に一定であれば、一定値となる。
【００８１】
図９（Ａ）（Ｂ）はセンサチューブ１４０，１５０に他の振動たとえばねじり振動が発生した場合に検出されたピックアップ１８０，２００のセンサ信号の波形図である。図９（Ａ）に示されるように、流入側のセンサ信号Ｓ１（実線で示す）と流出側のセンサ信号Ｓ２（破線で示す）との時間差Δｔは、Ａ領域でプラスであるが、Ｂ領域でほとんどゼロに変化し、Ｃ領域でプラスに戻る。通常の流量計測において、流量が変化した場合には、時間差Δｔが流量変化に比例して増減する。
【００８２】
しかしながら、センサチューブ１４０，１５０に他の振動、例えばねじり振動（外乱）が発生した場合には、時間差Δｔが急速に増減したり、流量があるのにゼロに低下するといった現象が生じる。例えば、図９（Ｂ）に示されるように、領域Ｂの時間差Δｔがゼロに低下した場合は、センサチューブ１４０，１５０に外乱によるねじり振動が発生したものと判定することが可能になる。このような捩れ振動の発生原因としては、センサチューブ１４０，１５０の加工誤差や加振器１６０，ピックアップ１８０，２００の取付け位置のずれなどが考えられる。
【００８３】
また、図９（Ａ）に示すセンサ信号の波形では、ピックアップ１８０のセンサ信号Ｓ１とピックアップ２００のセンサ信号Ｓ２は、時々刻々と時間軸方向の間隔すなわち時間差（位相差）が発生しており、図９（Ｂ）に示されるように、時間差Δｔの測定結果（センサ信号Ｓ１とＳ２の時間差）には１周期ごとにばらつき（階段状に変化）が生じることが分かる。
【００８４】
この時間差Δｔの変動（ばらつき）は、周期的に発生するため、センサチューブ１４０，１５０にねじり振動によって生じているものと考えられる。そして、センサチューブ１４０，１５０にねじり振動が生じた場合、センサチューブ１４０，１５０の流入側と流出側とでは、一方で位相が進み、他方で位相が遅れため、流入側と流出側の時間差の平均値との差をとれば外乱成分が相殺されることになる。
【００８５】
従って、流量計測制御回路４００では、図７に示す回路構成（第１の平均化回路５００、第２の平均化回路５１０）とすることにより、この時間差信号から捩れ振動の周波数、振幅を求め、ねじれ振動による外乱成分を除去するように演算している。すなわち、流量計測制御回路４０においては、時間差信号に含まれるＤＣ成分（これがコリオリ力による時間差）と時間差信号に含まれるＡＣ成分（センサチューブ１４０，１５０が捩れて振動している信号）を分離することで、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動を検出し、その信号に応じて流量信号を生成する。
【００８６】
図１０にセンサチューブ１４０，１５０に流体を流した状態でねじれ振動（外乱）が加わった場合の時間差信号の変化をグラフＩ（破線）で示す。この一定流量を計測する状態において、時間差信号は、例えば、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動によって４周期に１回程度で時間差信号が上下（増減方向に変動）している。また、本実施例のセンサチューブ１４０，１５０を用いた場合には、４周期のｎ倍の周期のねじれ振動（外乱）による時間差信号成分が存在していることが実験データより分かる。
【００８７】
ここで、第２の時間差演算回路４９０によりフィルタ処理および移動平均処理した場合の時間差信号の変化を見てみると、時定数固定とした場合のフィルタ処理のグラフＩＩ（図１１参照）と平均時間固定の移動平均処理のグラフＩＩＩ（図１２参照）では、１周期の４分の１の周波数の成分が残っていることが分かる。（尚、図１１の平均時間は、１０周期に相当している。）
また、本実施例では、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動が４周期に１回起こっていることから、４周期の１回の倍数平均時間を平均時間となるように移動平均の処理を変えてみると、図１２のグラフＩＶに示されるように、時間差のばらつきが減少しており、平均時間固定に比べ約１／２に減少し、フィルタ処理に比べて時間差信号の変動が約１／３に減少することが分かる。
【００８８】
このように、センサチューブ１４０，１５０に発生したねじり振動の周期に応じた時間差信号の平均化処理を行うことにより、ねじり振動による時間差のばらつきを減少させることができ、振動式測定装置２０による計測精度をより高めることが可能になる。特に、比較的比重の小さい水素やＣＮＧなどの高圧ガスの質量流量を計測する場合には、計測感度を高めるためにセンサチューブ１４０，１５０の剛性や支持強度を下げることがある。このような、センサチューブ１４０，１５０の剛性や支持強度が低下した場合においては、前述したようなセンサチューブ１４０，１５０にねじれ振動（外乱）が発生することおそれがある。しかしながら、本実施例のように流量計測制御回路４００においては、時間差信号に含まれるコリオリ力による時間差（位相差）とセンサチューブ１４０，１５０が捩れて振動している信号成分を分離することで、センサチューブ１４０，１５０のねじれ振動を検出し、その信号に応じて流量信号を移動平均する回路の定数を変更して、流量信号を生成するため、ねじれ振動（外乱）による信号成分を除去した時間差信号が得られ、流量計測精度が確保される。
【００８９】
（変形例）
図１３は流量計測制御回路４００の変形例を示すブロック図である。尚、図１３において、前述した図７に示す実施例と同一部分は、同じ符合を付してその説明を省略する。
【００９０】
図１３に示されるように、流量計測制御回路４００Ａは、本質安全防爆バリア回路４２０、励振回路４４０、積分回路４６０、流量信号生成部（時間差信号生成部）４７０Ａとを有する。
【００９１】
また、流量信号生成部４７０Ａは、第１の時間差演算回路４８０と、第２の時間差演算回路４９０と、第１の平均化回路５００と、第２の平均化回路５１０と、補正演算回路５２０と、第１の流量換算回路５３０と、第２の流量換算回路５４０と、切替回路５６０とを有する。
【００９２】
第１の時間差演算回路４８０は、第１Ａの時間差演算回路４８０Ａと、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂとを有する。第１Ａの時間差演算回路４８０Ａは、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブ１４０，１５０を加振して一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の立上がりの時間差ａ１を短時間（例えば、１周期毎）で演算すると共に、時間差ａ１の信号を加工せずにそのまま出力する。また、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂは、加振器１６０により所定の振動周波数でセンサチューブ１４０，１５０を加振して一対のピックアップ１８０，２００により得られた各検出信号の立下がりの時間差ａ２を短時間（例えば、１周期毎）で演算すると共に、時間差ａ２の信号を加工せずにそのまま出力する。
【００９３】
第１の平均化回路５００は、第１Ａの平均化回路５００Ａと、第１Ｂの平均化回路５００Ｂとを有する。第１Ａの平均化回路５００Ａは、第１Ａの時間差演算回路４８０Ａから出力された時間差ａ１の信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｃ１を出力する。また、第１Ｂの平均化回路５００Ｂは、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂから出力された時間差ａ２の信号を予め設定された複数の振動に対する平均化処理を行なって平均値ｃ２を出力する。
【００９４】
補正演算回路５２０は、第１Ａの補正演算回路５２０Ａと、第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂとを有する。第１Ａの補正演算回路５２０Ａは、第１Ａの時間差演算回路４８０Ａより出力された立上がり時間差ａ１から第１Ａの平均化回路５００Ａより出力された立上がり時間差ａ１の平均値ｃ１を減算すると共に、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄを加算し、これらの演算結果の時間差ｇ１＝（ａ１−ｃ１＋ｄ）を出力する。また、第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂは、第１Ｂの時間差演算回路４８０Ｂより出力された立下がり時間差ａ２から第１Ｂの平均化回路５００Ｂより出力された立下がり時間差ａ２の平均値ｃ２を減算すると共に、第２の平均化回路５１０より出力された平均値ｄを加算し、これらの演算結果の時間差ｇ２＝（ａ２−ｃ２＋ｄ）を出力する。
【００９５】
切替回路５６０は、デジタル回路でいうところのオア回路に相当する回路であり、積分回路４６０から入力された振幅Ｌ１の信号をトリガにして第１Ａの補正演算回路５２０Ａまたは第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂから出力された時間差の信号ｇ１，ｇ２を第１の流量換算回路５３０に対して交互に出力するように信号出力系統を切替える。
【００９６】
従って、第１の流量換算回路５３０は、第１Ａの補正演算回路５２０Ａまたは第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂから出力された時間差の信号ｇ１，ｇ２が交互に入力されるため、信号ｇ１，ｇ２を継ぎ目なく流量に換算して得られた流量制御用信号ｅ（アナログ出力）を制御装置４０に出力する。尚、第１Ａの補正演算回路５２０Ａ及び第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂの演算処理は、前述した実施例の補正演算回路５２０の演算処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９７】
ここで、ピックアップ１８０，２００で検出されるセンサ信号及び流入側、流出側の時間差の信号について説明する。
【００９８】
図１４はピックアップ１８０，２００から出力される信号をｘ，ｙ座標で描いた場合の図形を示す図である。図１４に示されるように、ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号に時間差がある場合、リサージュ波形Ｒとなり、右上がりの４５度に傾いた楕円形で表せる。
【００９９】
ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号は、センサコイル１８０ａ，２００ａとマグネット１８０ｂ，２００ｂとの相対位置によって直線性の曲がりが同時に発生することや、センサチューブ１４０，１５０の位置関係などの誤差によって、図１０に示されるようにゼロ点を中心に対称にはならない。ゼロ点は、センサコイル１８０ａ，２００ａがゼロＶの電圧（検出信号）を出力する位置であり、実際にはセンサチューブ１４０，１５０が振動していない状態（停止しているとき）のときの位置である。
【０１００】
図１５はリサージュ波形の立上がり、立下がりを拡大して示す図である。図１５に示されるように、ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号ｖ１，ｖ２の立上がりのゼロ点での時間差Δｔ１、ピックアップ１８０，２００から出力される検出信号ｖ１，ｖ２の立下がりのゼロ点での時間差Δｔ２となる（Δｔ１＞Δｔ２）。従って、ピックアップ１８０，２００の位置やセンサチューブ１４０，１５０の加工誤差によって、被測流体の流量が一定でも立上がりと立下がりで時間差Δｔ１，Δｔ２が異なった値で検出される。
【０１０１】
また、リサージュ波形の立上がり、立下がりを時系列的に並べると、図１６（Ａ）〜（Ｄ）のように表せる。図１６（Ａ）に示されるように、リサージュ波形の立上がり、立下がりのゼロ点付近の信号は、振動周波数に応じた時間間隔で交互に検出される。
【０１０２】
図１６（Ｂ）に示されるように、立上がりの時間差Δｔ１、立下がりの時間差Δｔ２を時間軸方向に並べると、時間差Δｔ１と時間差Δｔ２のベクトル（横実線で示す）が時間差の大、小で縦軸方向にずれた位置（半周期毎）で時間軸方向に交互に検出される。すなわち、立上がりの時間差Δｔ１、立下がりの時間差Δｔ２を半周期毎に交互に検出することにより、
図１６（Ｃ）に示されるように、立上がりの時間差Δａ１のベクトル（細い横実線で示す）と立上がりの時間差の平均値ｃ１のベクトル（太い横実線で示す）とが縦軸方向にずれた位置で時間軸方向に所定間隔で検出される。
【０１０３】
図１６（Ｄ）に示されるように、立下がりの時間差Δａ２のベクトル（細い横実線で示す）と立上がりの時間差の平均値ｃ２のベクトル（太い横実線で示す）とが縦軸方向にずれた位置で時間軸方向に所定間隔で検出される。
【０１０４】
そして、立上がりの時間差Δａ１、平均値ｃ１は、立下がりの時間差Δａ２、平均値ｃ２と時間軸方向にずれて交互に検出されるため、図１３に示す第１Ａの補正演算回路５２０Ａまたは第１Ｂの補正演算回路５２０Ｂにおいては、時間差の信号ｇ１，ｇ２が所定時間間隔で交互に出力される。そのため、立上がりの時間差Δａ１または立下がりの時間差Δａ２の何れか一方のみによって流量信号を生成すると、被測流体が連続して計測されているのに流量信号が間欠的に出力されることになり、被測流体が計測されない時間が存在してしまう。
【０１０５】
よって、本変形例の流量計測制御回路４００Ａでは、立上がりの時間差Δａ１と立下がりの時間差Δａ２とが時間軸上で交互に検出されると共に、切替回路５６０において、入力された時間差の信号ｇ１，ｇ２を第１の流量換算回路５３０に交互に出力するように切替えることで、時間差の信号を連続して生成する可能になる。
【０１０６】
また、流量計測制御回路４００Ａでは、立上がりの時間差Δａ１と立下がりの時間差Δａ２により、半周期毎に第２の平均化回路５１０により詳細に演算された平均値ｄと合致する信号が得られることから、切替回路５６０により半周期毎に時間差の信号ｇ１，ｇ２を切替えても流量制御用信号ｅは変化せず、被測流体の流量に応じた安定した信号として出力される。よって、流量計測制御回路４００Ａによれば、立上がりの時間差Δａ１と立下がりの時間差Δａ２とを半周期毎に計測すると共に、時間差の信号ｇ１，ｇ２を第１の流量換算回路５３０に交互に出力することにより、制御弁２４の制御遅れを防止し、且つ計測精度を高めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
尚、上記実施例では、センサチューブ１４０，１５０の形状を逆Ｕ字状に形成した場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の形状（例えば、直管状、流入側端部と流出側端部との間隔を狭くしたΩ形状、あるいはＪ字状に曲げた形状など）でも良いのは勿論である。
【０１０８】
また、上記実施例では、計測される高圧流体として水素やＣＮＧを例示したが、これ以外の高圧ガスを計測する場合にも適用できるのは言うまでもない。
【０１０９】
また、上記実施例では、被測流体の質量流量を測定する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、被測流体の密度を測定する密度計にも本発明を適用することができるのは勿論である。
【０１１０】
また、上記実施例では、回路動作の説明をアナログ回路を用いて行なったが、全ての演算処理をデジタル値で行なうことも可能である。デジタル回路を用いる場合は、時間差の演算をソフトウエアにより行なうので、演算時間を短縮できるか否かによって詳細な演算と高速演算とを区別しても良い。また、高速演算をデジタル回路で行なう場合には、演算時間を短縮するため、近似値を用いても平均値が一致することになるので、流量制御用信号で流量を積算することにより、流量積算用信号を積算した場合と同じ精度が得られ、且つ応答性の高い測定装置を実現することができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０ ガス供給装置
１２ 自動車
１４ 燃料タンク
１６ ディスペンサユニット
１８ ガス供給経路
２０ 振動式測定装置（質量流量計）
２２ ガス供給開閉弁
２４ 制御弁
２６ 圧力伝送器
２８ ガス充填ホース
３０ 三方弁
３２ 脱圧管路
３４ ガス充填カップリング
４０ 制御装置
４２ 充填開始スイッチ釦
４４ 充填停止スイッチ釦
４６ 流量表示器
５０ レセプタクル
１２０ マニホルド
１４０，１５０ センサチューブ
１４０ａ，１５０ａ 流入側端部
１４０ｂ，１５０ｂ 流入側端部
１４０ｃ，１５０ｃ 中間部分
１６０ 加振器
１６０ａ 励振コイル
１６０ｂ マグネット
１８０ 流入側ピックアップ
２００ 流出側ピックアップ
１８０ａ，２００ａ センサコイル
１８０ｂ，２００ｂ マグネット
４００，４００Ａ 流量計測制御回路
４２０ 本質安全防爆バリア回路
４４０ 励振回路
４６０ 積分回路
４７０，４７０Ａ 流量信号生成部（時間差信号生成部）
４８０ 第１の時間差演算回路
４８０Ａ 第１Ａの時間差演算回路
４８０Ｂ 第１Ｂの時間差演算回路
４９０ 第２の時間差演算回路
５００ 第１の平均化回路
５００Ａ 第１Ａの平均化回路
５００Ｂ 第１Ｂの平均化回路
５１０ 第２の平均化回路
５２０ 補正演算回路
５２０Ａ 第１Ａの補正演算回路
５２０Ｂ 第１Ｂの補正演算回路
５３０ 第１の流量換算回路
５４０ 第２の流量換算回路
５６０ 切替回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測流体が流れるセンサチューブと、該センサチューブを振動させる加振器と、前記センサチューブの上流側部分と下流側部分の各変位を検出する一対のピックアップと、該一対のピックアップより出力された検出信号の時間差信号を生成する時間差信号生成部とを有する振動式測定装置において、
前記時間差信号生成部は、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を高速で演算する第１の時間差演算回路と、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を詳細に演算する第２の時間差演算回路と、
を備えたことを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】
前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された時間差の信号を流量制御用信号として出力すると共に、前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を流量表示用信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の振動式測定装置。
【請求項３】
前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差を平均化する第１の平均化回路と、
前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を平均化する第２の平均化回路と、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差から前記第１の平均化回路より出力された第１の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算する補正演算回路と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動式測定装置。
【請求項４】
前記第１の時間差演算回路は、前記一対のピックアップより出力された検出信号の立上がりの時間差及び立下がりの時間差を演算し、
前記第１の平均化回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差を平均化し、
前記補正演算回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差から前記立上がり及び立下がり時間差の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の振動式測定装置。
【請求項１】
被測流体が流れるセンサチューブと、該センサチューブを振動させる加振器と、前記センサチューブの上流側部分と下流側部分の各変位を検出する一対のピックアップと、該一対のピックアップより出力された検出信号の時間差信号を生成する時間差信号生成部とを有する振動式測定装置において、
前記時間差信号生成部は、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を高速で演算する第１の時間差演算回路と、
前記一対のピックアップにより得られた各検出信号の時間差を詳細に演算する第２の時間差演算回路と、
を備えたことを特徴とする振動式測定装置。
【請求項２】
前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された時間差の信号を流量制御用信号として出力すると共に、前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を流量表示用信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の振動式測定装置。
【請求項３】
前記時間差信号生成部は、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差を平均化する第１の平均化回路と、
前記第２の時間差演算回路で詳細に演算された時間差を平均化する第２の平均化回路と、
前記第１の時間差演算回路で高速演算された前記時間差から前記第１の平均化回路より出力された第１の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算する補正演算回路と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動式測定装置。
【請求項４】
前記第１の時間差演算回路は、前記一対のピックアップより出力された検出信号の立上がりの時間差及び立下がりの時間差を演算し、
前記第１の平均化回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差を平均化し、
前記補正演算回路は、前記立上がりの時間差及び立下がりの時間差から前記立上がり及び立下がり時間差の平均値を減算すると共に、前記第２の平均化回路より出力された第２の平均値を加算することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の振動式測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−２２３８０４（Ｐ２０１０−２２３８０４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２１２７（Ｐ２００９−７２１２７）
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（水素安全利用等基盤技術開発 水素インフラに関する研究開発 水素充てん機の実用化技術の開発、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００１１００９９）トキコテクノ株式会社 (264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２４日（２００９．３．２４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（水素安全利用等基盤技術開発 水素インフラに関する研究開発 水素充てん機の実用化技術の開発、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（０００１１００９９）トキコテクノ株式会社 (264)
【Ｆターム（参考）】
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