流量計及び流量制御装置
【課題】流量の計測条件、及び計測条件の設定値の確認が容易な流量計を提供する。
【解決手段】気体又は液体等の流体が流れる流路１１が設けられた流路保持体１０と、流路１１を流れる流体の流量を計測する流量計測部３０１と、流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェース３５０と、表示の要求が受け付けられた場合、計測条件及び設定値を同時に表示し、設定値の入力が受け付けられた場合、計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する表示装置３５と、を備える。
【解決手段】気体又は液体等の流体が流れる流路１１が設けられた流路保持体１０と、流路１１を流れる流体の流量を計測する流量計測部３０１と、流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェース３５０と、表示の要求が受け付けられた場合、計測条件及び設定値を同時に表示し、設定値の入力が受け付けられた場合、計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する表示装置３５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測技術に関し、流量計及び流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業炉、ボイラ、及び空調熱源機器等においては、適切な流量の流体が供給されることが求められている。そのため、流量を正確に計測するための流量計が種々開発されている（例えば、特許文献１参照。）。流量計は、測定した流量を記憶装置に適宜保存する。使用者は、記憶装置に保存された流量を読み出し、流体の供給先の必要に応じて、流量を制御することができる。
【特許文献１】特開２００８−８９３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
流量計には、流体の流量を計測する際の使用圧力、流体の種類、及び画面に表示される流量の単位等の流量の計測条件を設定することが可能である。しかし、従来は、設定された計測条件の設定値を確認することが困難であった。そこで本発明は、流量の計測条件、及び計測条件の設定値の確認が容易な流量計及び流量制御装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様は、（イ）流路が設けられた流路保持体と、（ロ）流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、（ハ）流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、（ニ）表示の要求が受け付けられた場合、計測条件及び設定値を同時に表示し、設定値の入力が受け付けられた場合、計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する表示装置と、を備える流量計であることを要旨とする。本発明に係る流量計によれば、表示の要求が受け付けられた場合、流量の計測条件、及び計測条件の設定値が同時に表示されるため、計測条件の設定値を容易に確認することが可能となる。
【０００５】
本発明の他の態様は、（イ）流路が設けられた流路保持体と、（ロ）流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、（ハ）流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、（ニ）表示の要求が受け付けられた場合、計測条件及び設定値を同時に表示し、設定値の入力が受け付けられた場合、計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する表示装置と、（ホ）流路を流れる流体の流量を制御するための制御弁と、（ヘ）検出された流量に基づき、制御弁を駆動し、流路を流れる流体の流量を調節するコントローラと、を備える流量制御装置であることを要旨とする。本発明に係る流量計によれば、計測条件の設定値を容易に確認することが可能であり、流体の流量を適切に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、流量の計測条件、及び計測条件の設定値の確認が容易な流量計及び流量制御装置を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００８】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る流量計は、断面図である図１に示すように、気体又は液体等の流体が流れる流路１１が設けられた流路保持体１０、及び流路保持体１０上に配置された計測ユニット３０を備える。計測ユニット３０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００を備える。ＣＰＵ３００は、流路１１を流れる流体の流量を計測する流量計測部３０１と、流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェース３５０と、を含む。
【０００９】
計測ユニット３０上には、表示装置３５が配置される。表示装置３５は、インタフェース３５０が流量の計測条件の表示の要求を受け付けた場合、流量の計測条件及び設定値を同時に表示する。また、表示装置３５は、インタフェース３５０が流量の計測条件の設定値の入力を受け付けた場合、流量の計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する。なお、図１は断面図であるが、計測ユニット３０の内部は模式的に描かれており、実際には、マイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏ回路等が計測ユニット３０の内部に配置されている。
【００１０】
流路保持体１０には、注入口１３及び排出口１４が設けられており、流路１１は、注入口１３から排出口１４に流路保持体１０の内部を貫通している。注入口１３及び排出口１４のそれぞれには、ガスや液体等の流体を通す配管が挿入される。流路１１の内壁には、流れセンサ８が配置されている。
【００１１】
流れセンサ８は、斜視図である図２、及びＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である図３に示すように、キャビティ６６が設けられた基板６０、基板６０上にキャビティ６６を覆うように配置された絶縁膜６５、及び絶縁膜６５に設けられたヒータ６１を備える。また、流れセンサ８は、ヒータ６１より図１に示す流路１１の上流側に位置する図２及び図３に示す上流側測温抵抗素子６２、ヒータ６１より下流側に位置する下流側測温抵抗素子６３、及び上流側測温抵抗素子６２より上流側に設けられた周囲温度センサ６４を備える。
【００１２】
絶縁膜６５のキャビティ６６を覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。周囲温度センサ６４は、図１に示す流路１１に流入してきた流体の温度を測定する。図２及び図３に示すヒータ６１は、キャビティ６６を覆う絶縁膜６５の中心に配置されており、流路１１に流れる流体を、周囲温度センサ６４が計測した温度よりも一定温度、例えば１０℃高くなるよう、加熱する。上流側測温抵抗素子６２はヒータ６１より上流側の温度を検出するために用いられ、下流側測温抵抗素子６３はヒータ６１より下流側の温度を検出するために用いられる。
【００１３】
ここで、図１に示す流路１１中の流体が静止している場合、図２及び図３に示すヒータ６１で加えられた熱は、上流方向と下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側測温抵抗素子６２及び下流側測温抵抗素子６３の温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子６２及び下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗は等しくなる。これに対し、図１に示す流路１１中の流体が上流から下流に流れている場合、図２及び図３に示すヒータ６１で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側測温抵抗素子６２の温度よりも、下流側測温抵抗素子６３の温度が高くなる。そのため、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗と、下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗に差が生じる。下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の差は、図１に示す流路１１中の流体の流速と相関関係がある。そのため、図２及び図３に示す下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の差から、図１に示す流路１１を流れる流体の流量が求められる。
【００１４】
図２及び図３に示す基板６０の材料としては、シリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。絶縁膜６５の材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等が使用可能である。キャビティ６６は、異方性エッチング等により形成される。またヒータ６１、上流側測温抵抗素子６２、下流側測温抵抗素子６３、及び周囲温度センサ６４のそれぞれの材料には白金（Ｐｔ）等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。
【００１５】
図１に示す流路１１の一部には、流路１１の内径を狭める絞り１２が設けられている。絞り１２における流路１１の断面積は、流路１１内の流体の流速が、流れセンサ８の流速計測範囲内となるよう、適宜設定される。また、流れセンサ８は、ＣＰＵ３００に接続されている。ＣＰＵ３００の流量計測部３０１は、流れセンサ８から、図２及び図３に示す下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の値を受信する。さらに、図１に示す流量計測部３０１は、図２及び図３に示す下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の値との差に基づいて、図１に示す流路１１を流れる流体の流速Ｖの値を計測する。また、流量計測部３０１は、下記（１）式に示すように、流速Ｖに絞り１２の断面積Ａを乗じて、流体の瞬時流量Ｑを計測する。
Ｑ ＝ Ｖ × Ａ ・・・（１）
なお、流体の流速の単位は、例えばｍ／ｍｉｎであり、絞り１２の断面積の単位は、例えばｍ2である。また、流量計測部３０１は、所定の記録間隔をおいて、図４に示すように、瞬時流量を計測し、記録することを継続する。なお、記録間隔は、例えば、図１に示すＣＰＵ３００に含まれるインタフェース３５０に接続された入力装置２５１を介して、使用者によって設定される。
【００１６】
さらに、流量計測部３０１は、記録間隔をおいて算出された瞬時流量を、記録を開始した時点から現在まで積分して、積算流量を経時的に算出する。ＣＰＵ３００には、流量計測部３０１で計測された瞬時流量及び積算流量を保存する流量記憶装置４００が接続されている。流量計測部３０１は、計測した瞬時流量及び積算流量を、流量記憶装置４００に保存する。流量記憶装置４００は、例えばＲＡＭ等の揮発性記憶装置である。また、流量計測部３０１は、計測した瞬時流量あるいは積算流量を、インタフェース３５０を介して表示装置３５に表示させる。
【００１７】
インタフェース３５０に接続されている表示装置３５は、上面図である図５に示すように、デジタル表示部３６、単位表示部３７、及び警告灯３８を含む。デジタル表示部３６は、図１に示す流量計測部３０１が計測した瞬時流量の値、及び積算流量の値等を表示する。図５に示す単位表示部３７は、デジタル表示部３６で表示された値の単位を表示する。なお、瞬時流量又は積算流量の値の桁数が、表示装置３５で表示可能な桁数よりも多い場合、表示装置３５は、瞬時流量又は積算流量の値を上位桁と下位桁に分割し、上位桁の値と、下位桁の値を交互に表示してもよい。警告灯３８は、流量等の演算に何らかのエラーが生じたときに点灯する。入力装置２５１は、例えば、左シフトキー２１、右シフトキー２２、下キー２３、上キー２４、実行キー２５、入力キー２６、及び表示キー２７を備える。
【００１８】
図１に示すＣＰＵ３００は、流量の計測条件を設定する計測条件設定部３０２をさらに備える。流量の計測条件とは、流体に加える圧力、流体の種類、及び流量の表示単位等を指す。流量計の使用者は、入力装置２５１を介して、使用条件に適合する流量の計測条件を計測条件設定部３０２に入力する。計測条件設定部３０２は、設定された計測条件にしたがって、流量を算出するよう、流量計測部３０１を制御する。また、計測条件設定部３０２は、入力装置２５１を介した使用者等の要求に応じて、設定されている計測条件を、表示装置３５に表示させる。
【００１９】
ここで、ＣＰＵ３００には、対応関係記憶装置４０１が接続されている。対応関係記憶装置４０１は、計測条件と、計測条件に対応する符号である機能コードを保存する。例えば、計測条件の一つである「流体に加える圧力」に対応する機能コードが「Ｃ０２」である場合、対応関係記憶装置４０１は、「流体に加える圧力」と、対応する機能コード「Ｃ０２」とを関連付けて保存する。また、対応関係記憶装置４０１は、計測条件に対応する設定値と、設定値に対応する符号を保存する。例えば、計測条件が流体に加える圧力であり、設定値である０．１ＭＰａに対応する符号が「０１」である場合、対応関係記憶装置４０１は、流体に加える圧力の設定値「０．１ＭＰａ」と、対応する符号「０１」とを関連付けて保存する。なお、対応関係記憶装置４０１には、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶装置等が使用可能である。
【００２０】
入力装置２５１及びインタフェース３５０を介して、使用者が計測条件の表示を要求した場合、計測条件設定部３０２は、図６に示すように、計測条件に対応する機能コードと、計測条件に対応する現在の設定値の符号とを、表示装置３５に同時に表示させる。また、図５に示す下キー２３及び上キー２４を用いて、使用者が計測条件を選択する場合も、計測条件設定部３０２は、計測条件に対応する機能コードと、計測条件に対応する現在の設定値の符号とを、同時に表示装置３５に表示させる。
【００２１】
図６に示す例では、流体に加える圧力に対応する機能コード「Ｃ０２」と、圧力の設定値「０．１ＭＰａ」に対応する符号「０１」とが、表示装置３５に同時に表示されている。従来においては、表示装置は、まず計測条件のみを表示し、その後、使用者の要求に応じて、設定値のみを表示していた。しかし、設定値のみが表示されている時間が長くなると、使用者が、どの計測条件の設定値が表示されているのか判別できなくなる場合があった。これに対し、第１の実施の形態に係る流量計によれば、使用者は、表示装置３５上で、計測条件と設定値とを、一見して確認することが可能となる。
【００２２】
また、流量計は小型化されることが望まれているため、図５及び図６に示すように、デジタル表示部３６の表示可能な桁数が例えば５桁等と少ない場合がある。そのため、計測条件及び設定値の両方を、そのまま５桁のデジタル表示部３６に同時に表示させることは、困難である場合がある。これに対し、第１の実施の形態に係る流量計においては、計測条件を３桁の機能コードで表し、設定値を２桁の符号で表すことによって、５桁のデジタル表示部３６に、計測条件及び設定値の両方を同時に表示させることが可能となる。
【００２３】
次に、入力装置２５１及びインタフェース３５０を介して、使用者が計測条件の設定値の入力を要求した場合、計測条件設定部３０２は、図７に示すように、計測条件に対応する機能コードの表示を消去させ、計測条件に対応する現在の設定値の符号のみを、表示装置３５に表示させる。図７に示す例では、圧力の設定値「０．１ＭＰａ」に対応する符号「０１」のみが、表示装置３５に表示されている。なお、符号「０１」は、点滅表示されてもよい。
【００２４】
ここで、例えば使用者が、圧力の新たな設定値「０．２ＭＰａ」を入力すると、表示装置３５は、図８に示すように、「０．２ＭＰａ」に対応する符号「０２」を表示する。なお、符号「０２」は、点滅表示されてもよい。また、使用者が設定値の入力を終了すると、図９に示すように、表示装置３５は、計測条件に対応する機能コードと、計測条件に対応する現在の設定値の符号とを、再び同時に表示する。なお、設定値の入力は、通常、短時間で終了する。そのため、設定値の入力中に計測条件の表示が消えても、使用者は、どの計測条件の設定値が表示されているのかを容易に判別し得る。また、設定値の入力中に計測条件の表示が消えることにより、使用者は、流量計が入力を受け付けている状態であることを容易に判別可能である。したがって、第１の実施の形態に係る流量計によれば、設定値の表示状態にあるのか、設定値の入力状態にあるのかを容易に判別することが可能となる。なお、設定値とそれに対応する符号との関係は次のように規定してもよい。すなわち、符号０１は設定値０．１ＭＰａを表し、符合０２は設定値０．１５ＭＰａを表し、符合０３は設定値０．２ＭＰａを表してもよい。また、符号は数値でなくてもよく、例えばＡ，Ｂ，Ｃのように文字を用いることもできる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る流量制御装置は、図１０に示すように、流量計５０、流量計５０の排出口１４に接続された流路９９、及び流路９９に接続され、流体の流量を制御する制御弁４１を備える。制御弁４１は、例えばソレノイド弁である。制御弁４１は、流路４３及び流路４４と、流路４３及び流路４４を連通する弁室４５が設けられた弁座４２、弁室４５に収納され、流路４４を開閉する弁体４６、弁体４６に連結された磁性体のプランジャ４７、及び通電されてプランジャ４７を上下させるソレノイドコイル４８を備える。
【００２６】
流量計５０は、第１の実施の形態に係る流量計の構成要素に加えて、流量計測部３０１で計測された積算流量に基づき、制御弁４１を駆動し、流路１１及び流路９９を流れる流体の流量を調節するコントローラ３０５をさらに備える。コントローラ３０５は、流量計測部３０１及び制御弁４１のソレノイドコイル４８に電気的に接続されている。コントローラ３０５は流量計測部３０１から積算流量の信号を受信し、積算流量が設定値よりも多い場合は、ソレノイドコイル４８に通電して、流量を減少させる。また積算流量が設定値よりも少ない場合は、ソレノイドコイル４８に通電して、流量を増加させる。
【００２７】
第２の実施の形態に係る流量制御装置は、第１の実施の形態で説明した流量計を採用しているため、使用者は、表示装置３５上で、計測条件と設定値を、一見して確認することが可能となる。また、設定値の入力中は、設定値のみが表示されるため、流量計が設定値の表示状態にあるのか、あるいは入力待ち状態にあるのかの判別も容易となる。そのため、流路１１を流れる流体の流量の制御も容易となる。なお、流量計５０と制御弁４１は一体化してもよい。
【００２８】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、流量計は、図１に示す流量計測部３０１が算出した瞬時流量及び積算流量を、外部のパーソナルコンピュータ等に送信する送信装置を備えていてもよい。また、外部のパーソナルコンピュータ等から、流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受信する受信装置を備えていてもよい。さらに、表示装置３５及び入力部２５１は、計測ユニット３０から離れた位置に配置されてもよい。なお、流量計測部３０１、及び計測条件設定部３０２は、同様の機能を発揮させるプログラムを実行するＣＰＵ３００の機能の一部であってもよいことはもちろんである。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流量計の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る流れセンサの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る流れセンサの図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る流量計を流れる流体の瞬時流量の例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第１の上面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第２の上面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第３の上面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第４の上面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第５の上面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る流量制御装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
８・・・流れセンサ
１０・・・流路保持体
１１・・・流路
１２・・・絞り
１３・・・注入口
１４・・・排出口
２１・・・左シフトキー
２２・・・右シフトキー
２３・・・下キー
２４・・・上キー
２５・・・実行キー
２６・・・入力キー
２７・・・表示キー
３５・・・表示装置
３６・・・デジタル表示部
３７・・・単位表示部
４１・・・制御弁
４２・・・弁座
４３，４４・・・流路
４５・・・弁室
４６・・・弁体
４７・・・プランジャ
４８・・・ソレノイドコイル
５０・・・流量計
６０・・・基板
６１・・・ヒータ
６２・・・上流側測温抵抗素子
６３・・・下流側測温抵抗素子
６４・・・周囲温度センサ
６５・・・絶縁膜
６６・・・キャビティ
２５１・・・入力装置
３００・・・ＣＰＵ
３０１・・・流量計測部
３０２・・・計測条件設定部
４００・・・流量記憶装置
４０１・・・対応関係記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測技術に関し、流量計及び流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業炉、ボイラ、及び空調熱源機器等においては、適切な流量の流体が供給されることが求められている。そのため、流量を正確に計測するための流量計が種々開発されている（例えば、特許文献１参照。）。流量計は、測定した流量を記憶装置に適宜保存する。使用者は、記憶装置に保存された流量を読み出し、流体の供給先の必要に応じて、流量を制御することができる。
【特許文献１】特開２００８−８９３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
流量計には、流体の流量を計測する際の使用圧力、流体の種類、及び画面に表示される流量の単位等の流量の計測条件を設定することが可能である。しかし、従来は、設定された計測条件の設定値を確認することが困難であった。そこで本発明は、流量の計測条件、及び計測条件の設定値の確認が容易な流量計及び流量制御装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様は、（イ）流路が設けられた流路保持体と、（ロ）流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、（ハ）流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、（ニ）表示の要求が受け付けられた場合、計測条件及び設定値を同時に表示し、設定値の入力が受け付けられた場合、計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する表示装置と、を備える流量計であることを要旨とする。本発明に係る流量計によれば、表示の要求が受け付けられた場合、流量の計測条件、及び計測条件の設定値が同時に表示されるため、計測条件の設定値を容易に確認することが可能となる。
【０００５】
本発明の他の態様は、（イ）流路が設けられた流路保持体と、（ロ）流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、（ハ）流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、（ニ）表示の要求が受け付けられた場合、計測条件及び設定値を同時に表示し、設定値の入力が受け付けられた場合、計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する表示装置と、（ホ）流路を流れる流体の流量を制御するための制御弁と、（ヘ）検出された流量に基づき、制御弁を駆動し、流路を流れる流体の流量を調節するコントローラと、を備える流量制御装置であることを要旨とする。本発明に係る流量計によれば、計測条件の設定値を容易に確認することが可能であり、流体の流量を適切に制御することが可能となる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、流量の計測条件、及び計測条件の設定値の確認が容易な流量計及び流量制御装置を提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【０００８】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る流量計は、断面図である図１に示すように、気体又は液体等の流体が流れる流路１１が設けられた流路保持体１０、及び流路保持体１０上に配置された計測ユニット３０を備える。計測ユニット３０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）３００を備える。ＣＰＵ３００は、流路１１を流れる流体の流量を計測する流量計測部３０１と、流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェース３５０と、を含む。
【０００９】
計測ユニット３０上には、表示装置３５が配置される。表示装置３５は、インタフェース３５０が流量の計測条件の表示の要求を受け付けた場合、流量の計測条件及び設定値を同時に表示する。また、表示装置３５は、インタフェース３５０が流量の計測条件の設定値の入力を受け付けた場合、流量の計測条件の表示を消去し、入力された設定値を表示する。なお、図１は断面図であるが、計測ユニット３０の内部は模式的に描かれており、実際には、マイクロプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、Ｉ／Ｏ回路等が計測ユニット３０の内部に配置されている。
【００１０】
流路保持体１０には、注入口１３及び排出口１４が設けられており、流路１１は、注入口１３から排出口１４に流路保持体１０の内部を貫通している。注入口１３及び排出口１４のそれぞれには、ガスや液体等の流体を通す配管が挿入される。流路１１の内壁には、流れセンサ８が配置されている。
【００１１】
流れセンサ８は、斜視図である図２、及びＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である図３に示すように、キャビティ６６が設けられた基板６０、基板６０上にキャビティ６６を覆うように配置された絶縁膜６５、及び絶縁膜６５に設けられたヒータ６１を備える。また、流れセンサ８は、ヒータ６１より図１に示す流路１１の上流側に位置する図２及び図３に示す上流側測温抵抗素子６２、ヒータ６１より下流側に位置する下流側測温抵抗素子６３、及び上流側測温抵抗素子６２より上流側に設けられた周囲温度センサ６４を備える。
【００１２】
絶縁膜６５のキャビティ６６を覆う部分は、断熱性のダイアフラムをなしている。周囲温度センサ６４は、図１に示す流路１１に流入してきた流体の温度を測定する。図２及び図３に示すヒータ６１は、キャビティ６６を覆う絶縁膜６５の中心に配置されており、流路１１に流れる流体を、周囲温度センサ６４が計測した温度よりも一定温度、例えば１０℃高くなるよう、加熱する。上流側測温抵抗素子６２はヒータ６１より上流側の温度を検出するために用いられ、下流側測温抵抗素子６３はヒータ６１より下流側の温度を検出するために用いられる。
【００１３】
ここで、図１に示す流路１１中の流体が静止している場合、図２及び図３に示すヒータ６１で加えられた熱は、上流方向と下流方向へ対称的に拡散する。したがって、上流側測温抵抗素子６２及び下流側測温抵抗素子６３の温度は等しくなり、上流側測温抵抗素子６２及び下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗は等しくなる。これに対し、図１に示す流路１１中の流体が上流から下流に流れている場合、図２及び図３に示すヒータ６１で加えられた熱は、下流方向に運ばれる。したがって、上流側測温抵抗素子６２の温度よりも、下流側測温抵抗素子６３の温度が高くなる。そのため、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗と、下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗に差が生じる。下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の差は、図１に示す流路１１中の流体の流速と相関関係がある。そのため、図２及び図３に示す下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗と上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の差から、図１に示す流路１１を流れる流体の流量が求められる。
【００１４】
図２及び図３に示す基板６０の材料としては、シリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。絶縁膜６５の材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等が使用可能である。キャビティ６６は、異方性エッチング等により形成される。またヒータ６１、上流側測温抵抗素子６２、下流側測温抵抗素子６３、及び周囲温度センサ６４のそれぞれの材料には白金（Ｐｔ）等が使用可能であり、リソグラフィ法等により形成可能である。
【００１５】
図１に示す流路１１の一部には、流路１１の内径を狭める絞り１２が設けられている。絞り１２における流路１１の断面積は、流路１１内の流体の流速が、流れセンサ８の流速計測範囲内となるよう、適宜設定される。また、流れセンサ８は、ＣＰＵ３００に接続されている。ＣＰＵ３００の流量計測部３０１は、流れセンサ８から、図２及び図３に示す下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の値を受信する。さらに、図１に示す流量計測部３０１は、図２及び図３に示す下流側測温抵抗素子６３の電気抵抗の値と、上流側測温抵抗素子６２の電気抵抗の値との差に基づいて、図１に示す流路１１を流れる流体の流速Ｖの値を計測する。また、流量計測部３０１は、下記（１）式に示すように、流速Ｖに絞り１２の断面積Ａを乗じて、流体の瞬時流量Ｑを計測する。
Ｑ ＝ Ｖ × Ａ ・・・（１）
なお、流体の流速の単位は、例えばｍ／ｍｉｎであり、絞り１２の断面積の単位は、例えばｍ2である。また、流量計測部３０１は、所定の記録間隔をおいて、図４に示すように、瞬時流量を計測し、記録することを継続する。なお、記録間隔は、例えば、図１に示すＣＰＵ３００に含まれるインタフェース３５０に接続された入力装置２５１を介して、使用者によって設定される。
【００１６】
さらに、流量計測部３０１は、記録間隔をおいて算出された瞬時流量を、記録を開始した時点から現在まで積分して、積算流量を経時的に算出する。ＣＰＵ３００には、流量計測部３０１で計測された瞬時流量及び積算流量を保存する流量記憶装置４００が接続されている。流量計測部３０１は、計測した瞬時流量及び積算流量を、流量記憶装置４００に保存する。流量記憶装置４００は、例えばＲＡＭ等の揮発性記憶装置である。また、流量計測部３０１は、計測した瞬時流量あるいは積算流量を、インタフェース３５０を介して表示装置３５に表示させる。
【００１７】
インタフェース３５０に接続されている表示装置３５は、上面図である図５に示すように、デジタル表示部３６、単位表示部３７、及び警告灯３８を含む。デジタル表示部３６は、図１に示す流量計測部３０１が計測した瞬時流量の値、及び積算流量の値等を表示する。図５に示す単位表示部３７は、デジタル表示部３６で表示された値の単位を表示する。なお、瞬時流量又は積算流量の値の桁数が、表示装置３５で表示可能な桁数よりも多い場合、表示装置３５は、瞬時流量又は積算流量の値を上位桁と下位桁に分割し、上位桁の値と、下位桁の値を交互に表示してもよい。警告灯３８は、流量等の演算に何らかのエラーが生じたときに点灯する。入力装置２５１は、例えば、左シフトキー２１、右シフトキー２２、下キー２３、上キー２４、実行キー２５、入力キー２６、及び表示キー２７を備える。
【００１８】
図１に示すＣＰＵ３００は、流量の計測条件を設定する計測条件設定部３０２をさらに備える。流量の計測条件とは、流体に加える圧力、流体の種類、及び流量の表示単位等を指す。流量計の使用者は、入力装置２５１を介して、使用条件に適合する流量の計測条件を計測条件設定部３０２に入力する。計測条件設定部３０２は、設定された計測条件にしたがって、流量を算出するよう、流量計測部３０１を制御する。また、計測条件設定部３０２は、入力装置２５１を介した使用者等の要求に応じて、設定されている計測条件を、表示装置３５に表示させる。
【００１９】
ここで、ＣＰＵ３００には、対応関係記憶装置４０１が接続されている。対応関係記憶装置４０１は、計測条件と、計測条件に対応する符号である機能コードを保存する。例えば、計測条件の一つである「流体に加える圧力」に対応する機能コードが「Ｃ０２」である場合、対応関係記憶装置４０１は、「流体に加える圧力」と、対応する機能コード「Ｃ０２」とを関連付けて保存する。また、対応関係記憶装置４０１は、計測条件に対応する設定値と、設定値に対応する符号を保存する。例えば、計測条件が流体に加える圧力であり、設定値である０．１ＭＰａに対応する符号が「０１」である場合、対応関係記憶装置４０１は、流体に加える圧力の設定値「０．１ＭＰａ」と、対応する符号「０１」とを関連付けて保存する。なお、対応関係記憶装置４０１には、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性記憶装置等が使用可能である。
【００２０】
入力装置２５１及びインタフェース３５０を介して、使用者が計測条件の表示を要求した場合、計測条件設定部３０２は、図６に示すように、計測条件に対応する機能コードと、計測条件に対応する現在の設定値の符号とを、表示装置３５に同時に表示させる。また、図５に示す下キー２３及び上キー２４を用いて、使用者が計測条件を選択する場合も、計測条件設定部３０２は、計測条件に対応する機能コードと、計測条件に対応する現在の設定値の符号とを、同時に表示装置３５に表示させる。
【００２１】
図６に示す例では、流体に加える圧力に対応する機能コード「Ｃ０２」と、圧力の設定値「０．１ＭＰａ」に対応する符号「０１」とが、表示装置３５に同時に表示されている。従来においては、表示装置は、まず計測条件のみを表示し、その後、使用者の要求に応じて、設定値のみを表示していた。しかし、設定値のみが表示されている時間が長くなると、使用者が、どの計測条件の設定値が表示されているのか判別できなくなる場合があった。これに対し、第１の実施の形態に係る流量計によれば、使用者は、表示装置３５上で、計測条件と設定値とを、一見して確認することが可能となる。
【００２２】
また、流量計は小型化されることが望まれているため、図５及び図６に示すように、デジタル表示部３６の表示可能な桁数が例えば５桁等と少ない場合がある。そのため、計測条件及び設定値の両方を、そのまま５桁のデジタル表示部３６に同時に表示させることは、困難である場合がある。これに対し、第１の実施の形態に係る流量計においては、計測条件を３桁の機能コードで表し、設定値を２桁の符号で表すことによって、５桁のデジタル表示部３６に、計測条件及び設定値の両方を同時に表示させることが可能となる。
【００２３】
次に、入力装置２５１及びインタフェース３５０を介して、使用者が計測条件の設定値の入力を要求した場合、計測条件設定部３０２は、図７に示すように、計測条件に対応する機能コードの表示を消去させ、計測条件に対応する現在の設定値の符号のみを、表示装置３５に表示させる。図７に示す例では、圧力の設定値「０．１ＭＰａ」に対応する符号「０１」のみが、表示装置３５に表示されている。なお、符号「０１」は、点滅表示されてもよい。
【００２４】
ここで、例えば使用者が、圧力の新たな設定値「０．２ＭＰａ」を入力すると、表示装置３５は、図８に示すように、「０．２ＭＰａ」に対応する符号「０２」を表示する。なお、符号「０２」は、点滅表示されてもよい。また、使用者が設定値の入力を終了すると、図９に示すように、表示装置３５は、計測条件に対応する機能コードと、計測条件に対応する現在の設定値の符号とを、再び同時に表示する。なお、設定値の入力は、通常、短時間で終了する。そのため、設定値の入力中に計測条件の表示が消えても、使用者は、どの計測条件の設定値が表示されているのかを容易に判別し得る。また、設定値の入力中に計測条件の表示が消えることにより、使用者は、流量計が入力を受け付けている状態であることを容易に判別可能である。したがって、第１の実施の形態に係る流量計によれば、設定値の表示状態にあるのか、設定値の入力状態にあるのかを容易に判別することが可能となる。なお、設定値とそれに対応する符号との関係は次のように規定してもよい。すなわち、符号０１は設定値０．１ＭＰａを表し、符合０２は設定値０．１５ＭＰａを表し、符合０３は設定値０．２ＭＰａを表してもよい。また、符号は数値でなくてもよく、例えばＡ，Ｂ，Ｃのように文字を用いることもできる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る流量制御装置は、図１０に示すように、流量計５０、流量計５０の排出口１４に接続された流路９９、及び流路９９に接続され、流体の流量を制御する制御弁４１を備える。制御弁４１は、例えばソレノイド弁である。制御弁４１は、流路４３及び流路４４と、流路４３及び流路４４を連通する弁室４５が設けられた弁座４２、弁室４５に収納され、流路４４を開閉する弁体４６、弁体４６に連結された磁性体のプランジャ４７、及び通電されてプランジャ４７を上下させるソレノイドコイル４８を備える。
【００２６】
流量計５０は、第１の実施の形態に係る流量計の構成要素に加えて、流量計測部３０１で計測された積算流量に基づき、制御弁４１を駆動し、流路１１及び流路９９を流れる流体の流量を調節するコントローラ３０５をさらに備える。コントローラ３０５は、流量計測部３０１及び制御弁４１のソレノイドコイル４８に電気的に接続されている。コントローラ３０５は流量計測部３０１から積算流量の信号を受信し、積算流量が設定値よりも多い場合は、ソレノイドコイル４８に通電して、流量を減少させる。また積算流量が設定値よりも少ない場合は、ソレノイドコイル４８に通電して、流量を増加させる。
【００２７】
第２の実施の形態に係る流量制御装置は、第１の実施の形態で説明した流量計を採用しているため、使用者は、表示装置３５上で、計測条件と設定値を、一見して確認することが可能となる。また、設定値の入力中は、設定値のみが表示されるため、流量計が設定値の表示状態にあるのか、あるいは入力待ち状態にあるのかの判別も容易となる。そのため、流路１１を流れる流体の流量の制御も容易となる。なお、流量計５０と制御弁４１は一体化してもよい。
【００２８】
（その他の実施の形態）
上記のように本発明を実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになるはずである。例えば、流量計は、図１に示す流量計測部３０１が算出した瞬時流量及び積算流量を、外部のパーソナルコンピュータ等に送信する送信装置を備えていてもよい。また、外部のパーソナルコンピュータ等から、流量の計測条件の表示の要求、及び流量の計測条件の設定値の入力を受信する受信装置を備えていてもよい。さらに、表示装置３５及び入力部２５１は、計測ユニット３０から離れた位置に配置されてもよい。なお、流量計測部３０１、及び計測条件設定部３０２は、同様の機能を発揮させるプログラムを実行するＣＰＵ３００の機能の一部であってもよいことはもちろんである。この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流量計の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る流れセンサの斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る流れセンサの図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る流量計を流れる流体の瞬時流量の例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第１の上面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第２の上面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第３の上面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第４の上面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る入力装置及び表示装置を示す第５の上面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る流量制御装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
８・・・流れセンサ
１０・・・流路保持体
１１・・・流路
１２・・・絞り
１３・・・注入口
１４・・・排出口
２１・・・左シフトキー
２２・・・右シフトキー
２３・・・下キー
２４・・・上キー
２５・・・実行キー
２６・・・入力キー
２７・・・表示キー
３５・・・表示装置
３６・・・デジタル表示部
３７・・・単位表示部
４１・・・制御弁
４２・・・弁座
４３，４４・・・流路
４５・・・弁室
４６・・・弁体
４７・・・プランジャ
４８・・・ソレノイドコイル
５０・・・流量計
６０・・・基板
６１・・・ヒータ
６２・・・上流側測温抵抗素子
６３・・・下流側測温抵抗素子
６４・・・周囲温度センサ
６５・・・絶縁膜
６６・・・キャビティ
２５１・・・入力装置
３００・・・ＣＰＵ
３０１・・・流量計測部
３０２・・・計測条件設定部
４００・・・流量記憶装置
４０１・・・対応関係記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路が設けられた流路保持体と、
前記流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
前記流量の計測条件の表示の要求、及び前記流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、
前記表示の要求が受け付けられた場合、前記計測条件及び前記設定値を同時に表示し、前記設定値の入力が受け付けられた場合、前記計測条件の表示を消去し、入力された前記設定値を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記表示装置が、前記計測条件を、前記計測条件に対応する符号で表示する、請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
前記計測条件と、前記計測条件に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項２に記載の流量計。
【請求項４】
前記表示装置が、前記設定値を、前記設定値に対応する符号で表示する、請求項１に記載の流量計。
【請求項５】
前記設定値と、前記設定値に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項４に記載の流量計。
【請求項６】
前記対応関係記憶装置が不揮発性記憶装置である、請求項３又は５に記載の流量計。
【請求項７】
流路が設けられた流路保持体と、
前記流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
前記流量の計測条件の表示の要求、及び前記流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、
前記表示の要求が受け付けられた場合、前記計測条件及び前記設定値を同時に表示し、前記設定値の入力が受け付けられた場合、前記計測条件の表示を消去し、入力された前記設定値を表示する表示装置と、
前記流路を流れる流体の流量を制御するための制御弁と、
前記検出された流量に基づき、前記制御弁を駆動し、前記流路を流れる流体の流量を調節するコントローラと、
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【請求項８】
前記表示装置が、前記計測条件を、前記計測条件に対応する符号で表示する、請求項７に記載の流量制御装置。
【請求項９】
前記計測条件と、前記計測条件に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項８に記載の流量制御装置。
【請求項１０】
前記表示装置が、前記設定値を、前記設定値に対応する符号で表示する、請求項７に記載の流量制御装置。
【請求項１１】
前記設定値と、前記設定値に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項１０に記載の流量制御装置。
【請求項１】
流路が設けられた流路保持体と、
前記流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
前記流量の計測条件の表示の要求、及び前記流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、
前記表示の要求が受け付けられた場合、前記計測条件及び前記設定値を同時に表示し、前記設定値の入力が受け付けられた場合、前記計測条件の表示を消去し、入力された前記設定値を表示する表示装置と、
を備えることを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記表示装置が、前記計測条件を、前記計測条件に対応する符号で表示する、請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
前記計測条件と、前記計測条件に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項２に記載の流量計。
【請求項４】
前記表示装置が、前記設定値を、前記設定値に対応する符号で表示する、請求項１に記載の流量計。
【請求項５】
前記設定値と、前記設定値に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項４に記載の流量計。
【請求項６】
前記対応関係記憶装置が不揮発性記憶装置である、請求項３又は５に記載の流量計。
【請求項７】
流路が設けられた流路保持体と、
前記流路を流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
前記流量の計測条件の表示の要求、及び前記流量の計測条件の設定値の入力を受け付けるインタフェースと、
前記表示の要求が受け付けられた場合、前記計測条件及び前記設定値を同時に表示し、前記設定値の入力が受け付けられた場合、前記計測条件の表示を消去し、入力された前記設定値を表示する表示装置と、
前記流路を流れる流体の流量を制御するための制御弁と、
前記検出された流量に基づき、前記制御弁を駆動し、前記流路を流れる流体の流量を調節するコントローラと、
を備えることを特徴とする流量制御装置。
【請求項８】
前記表示装置が、前記計測条件を、前記計測条件に対応する符号で表示する、請求項７に記載の流量制御装置。
【請求項９】
前記計測条件と、前記計測条件に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項８に記載の流量制御装置。
【請求項１０】
前記表示装置が、前記設定値を、前記設定値に対応する符号で表示する、請求項７に記載の流量制御装置。
【請求項１１】
前記設定値と、前記設定値に対応する符号を保存する対応関係記憶装置を更に備える、請求項１０に記載の流量制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１３３８６５（Ｐ２００９−１３３８６５Ａ）
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２００８−３２９０１６（Ｐ２００８−３２９０１６）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９０１６（Ｐ２００８−３２９０１６）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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