流量計測装置
【課題】複数流路を用いて流量計測域を拡大すること。
【解決手段】流入路１から入ってくる流体は開成している開閉手段４を通過し計測手段５によりその流量を測定する。開閉手段４、計測手段５は制御手段６により制御されている。複数の流路は全部を開成すると大流量を流し、かつそれを計測することが可能であり、１つの流路のみ開成すれば小流量の場合に対応できる。このように微少流量から大流量までを流路を増減することにより高速で、精度よく測定することが可能になるという効果がある。
【解決手段】流入路１から入ってくる流体は開成している開閉手段４を通過し計測手段５によりその流量を測定する。開閉手段４、計測手段５は制御手段６により制御されている。複数の流路は全部を開成すると大流量を流し、かつそれを計測することが可能であり、１つの流路のみ開成すれば小流量の場合に対応できる。このように微少流量から大流量までを流路を増減することにより高速で、精度よく測定することが可能になるという効果がある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスなどの流体の流量を測定する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の流量計測装置の一般的な例としては、ガスの使用量を計量するガスメータがある。従来ガスメータとしては、ガスメータ内の計量室にダイアフラム膜が設けられ、計量室の容量と膜の往復動作の回数によってガスの流量の計量が行われている。
【０００３】
膜の往復運動を回転動に変換する往復ー回転変換機構を有するものが一般的に使用され、この往復ー回転変換機構によって得られる回転動により回転軸を回転させて積算カウンタを駆動し、ガス使用量を積算表示させるようになっている。
【０００４】
通常この積算カウンタは機械的に動作するものであり、ガス流量に応じた電気信号を得ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の流量計測装置では大流量を計測しようとすると構造が大きくなり、また大きな構造では微少流量を測定しようとすると時間がかかり、精度がでないという課題を有していた。
【０００６】
特に３リットル／時間のような微少な流量を計測する際に必要な分解能を高くすることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、前記複数の流路を開閉する開閉手段と、少なくとも１つの流路の流量を計測する計測手段と、前記開閉手段または計測手段に電源を供給する電源供給手段と、前記開閉手段と前記計測手段とを制御する制御手段と、を備え、前記計測手段は流路に設けられた超音波信号を送受信する第１振動子と第２振動子と、前記振動子へ周期的駆動振動を送出する送信回路と、前記振動子間の超音波の伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記制御手段は計測切り替え手段と１つのクロック手段を有し、計測切り替え手段は計測手段を時間的に切り替え、１つの制御手段で複数の計測手段から流量を測定しつつ複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成としたものである。
【０００８】
本発明によれば、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することを可能にする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流量計測装置は、１つのクロック手段を有し、複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成としたことにより、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の流量計測装置を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２の流量計測装置の計測手段を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態３の流量計測装置の制御手段を示すブロック図
【図４】同流路判定手段の処理を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態４の流量計測装置の制御手段を示すブロック図
【図６】同検定手段の処理を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態５の流路判定を示す流量特性図
【図８】同流路判定手段の処理を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態７の制御手段を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態８の制御手段を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態９の制御手段を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態１０の制御手段を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態１１の流量計測装置の制御手段を示すブロック図
【図１４】同流量判定手段の処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、流入口と流出口の間に設けた複数の流路と、前記複数の流路を開閉する開閉手段と、少なくとも１つの流路の流量を計測する計測手段と、前記開閉手段または計測手段に電源を供給する電源供給手段と、前記開閉手段と前記計測手段とを制御する制御手段とを備えたものである。本発明によれば、微少流量から大流量までを流路を増減することにより高速で、精度よく測定することが可能になる。
【００１２】
第２の発明は、計測手段に流路に設けられた超音波信号を送受信する第１振動子と第２振動子と、前記振動子へ周期的駆動振動を送出する送信回路と、前記振動子間の超音波の伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたものである。本発明によれば、広い流量範囲で瞬時に流量を精度良く測定することが可能になる。
【００１３】
第３の発明は、制御手段に流路選択手段を有し、計測手段によって得られた流量に応じて前記流路選択手段は複数の開閉手段を切り替えるものである。本発明によれば、流量に応じた最適な流路を選択して精度よく流量を計測することが可能になる。
【００１４】
第４の発明は、制御手段に検定手段を有し、前記検定手段は開閉手段が閉止している流路の流量を計測手段を用いて計測し、前記計測手段の検定を行うものである。本発明によれば、流量計測を行っていない流路で計測手段の検定を用いゼロ点を調節することにより次にこの流路を用いる時には測定系の安定度が良く、ずれの無い計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００１５】
第５の発明は、制御手段に流路切り替え判定手段を有し、計測手段のよって得られた流量に応じて複数の開閉手段を切り替える際、前記流路切り替え判定手段は、流路の増加または減少を判断する流量にヒステリシスを設けるものである。本発明によれば、流量の増減によって流路を切り替える際、切り替えを判断する流量が増加する場合と減少する場合で異なるため特定の流量近辺で流路切り替えが頻発するハンチング減少を無くし安定した計測を実現し、開閉手段の動作回数を減少することによる省電力化を可能にする。
【００１６】
第６の発明は電源供給手段を電池とするものである。本発明によれば、電源を商用電源を用いずに電池としているため、防爆性を向上し、さらに外部からのノイズ伝搬の防止、電灯線を経由してくる雷サージの防止を可能にする。
【００１７】
第７の発明は制御手段にタイミング発生手段を有し、複数の流路の流量を計測する際、前記タイミング発生手段を用いて計測手段の計測タイミングを該同時とするものである。本発明によれば、各流路の流量計測を該同時とすることにより該瞬時流量の合計値精度を向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能になる。
【００１８】
第８の発明は制御手段に１つのクロック手段を有し、複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成としたものである。本発明によれば、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【００１９】
第９の発明は制御手段に電源監視手段を有し、計測時以外は前記電源監視手段を用いて計測手段への電源供給を停止する構成としたものである。本発明によれば、計測時以外に計測手段への電源供給を停止するため不要な電源を減少することができ省電力とシステムの長寿命化を実現することが可能になる。
【００２０】
第１０の発明は制御手段に計測切り替え手段を有し、前記計測切り替え手段は計測手段を時間的に切り替え、１つの制御手段で複数の計測手段から流量を測定するものである。本発明によれば、複数の計測手段を１つの制御手段で動作するため、システムの簡略化をはかり、回路ばらつきを減少することが可能になる。
【００２１】
第１１の発明は制御手段に流量判定手段を有し、複数の開閉手段を切り替える際、前記流量判定手段が少なくとも１つの開成している流路に流量があることを確認し、制御手段は閉止する流路の開閉手段を閉じるものである。本発明によれば、開閉手段を閉止する前に他の流路が開成しているかを判断するために開閉手段の故障などにより流路全体が閉止状態となり、計測装置全体が閉じてしまうことを回避できるため信頼性が向上し、安全に使用することが可能になる。
【００２２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
図１は流量計測装置のブロック図である。
【００２４】
図１において１は流入路、２は流出路、３は流路、４は流路を開閉する開閉手段、５は流路の流量を計測する計測手段、６は前記開閉手段４、計測手段５を制御する制御手段、７は電源供給手段である。
【００２５】
次に動作、作用について説明する。図１において、流路３は７本からなる構成とし、各流路にそれぞれ開閉手段４と計測手段５がとりつけられている。流入路１から入ってくる流体は開成している開閉手段４を通過し計測手段５によりその流量を測定する。開閉手段４、計測手段５は制御手段６により制御されている。
【００２６】
そして個々の流路に対し開閉手段４は開成、閉止を行うことができる。そして開成した開閉手段４の存在する流路の計測手段５が流量を測定する。流入路１から流出路２までの総流量は個々の計測手段５の流量を制御手段６で合算して求める。
【００２７】
複数の流路は全部を開成すると大流量を流すことが可能となり、かつそれを計測することが可能である。１つの流路のみ開成すれば小流量の場合に対応できる。
【００２８】
このように開閉手段４を用いることにより流量等に応じた流路選択を容易にし流量域の広い範囲で計測を可能にできる。
【００２９】
なお、流路３は均等な断面積の流路を複数本組み合わせることで汎用性を高めメンテナンスを容易にしてもよいし、また断面積を異なるようにし流量等によってその流路の最適な選択を行う構成としてもよい。本発明では流路を７本としているが別に取りたてて数字
に意味があるわけでもない。２本以上であれば何本でも良い。
【００３０】
（実施例２）
以下、本発明の流量計測装置の実施例２について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００３２】
図２に計測手段のブロック図を示す。図２において流路３の途中に超音波を発信する第１振動子１１Ａと受信する第２振動子１１Ｂが流れ方向に配置されている。１２は第１振動子１１Ａへの送信回路、１３は第２振動子１１Ｂで受信した信号の増幅回路で、この増幅された信号は基準信号と比較回路で比較され、基準信号以上の信号が検出されたとき設定された回数だけ繰り返し手段で遅延手段によって信号を遅延させた後超音波信号を繰り返し送信する。超音波の送信が設定された回数が繰り返されて終了したときの時間をタイマカウンタのような計時手段１８で求める。次に切り替え手段１９で第１振動子１１Ａと第２振動子１１Ｂの発信受信を切り替えて、第２振動子１１Ｂから第１振動子１１Ａすなわち下流から上流に向かって超音波を送信し、この送信を前述のように繰り返しの時間を計時する。そしてその時間差から流路の大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段２０で流量値を求める。
【００３３】
このように計測手段５に超音波を用いることにより複数の流路３を組み合わせると広い流量範囲で瞬時に流量を精度良く測定することが可能になる。
【００３４】
（実施例３）
以下、本発明の流量計測装置の実施例３について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００３６】
図３に制御のブロック図を示す。図４に流路選択手段が行う処理を示すフローチャートである。
【００３７】
図３において制御手段６は流量を計測する計測手段５からの信号を入力すると、流路選択手段２１によって流量の応じた流路を判定し、その結果各流路に応じて設置されている開閉手段４の開閉を行う。ここでは説明のため流路を４本とし、各開閉手段は第１の開閉手段４Ａから第４の開閉手段４Ｄまである。
【００３８】
流路選択手段２１の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。計測手段５からの流量信号を入力するとその流量をステップＳ１００であらかじめ定めていた流量Ａより少ないかを判断する。流量が少ない場合はステップＳ１０３で流路を３Ａに設定する。またステップＳ１０１において流量がＡより多くＢより少ないかを判断し、合致する場合はステップＳ１０４で流路を３Ａと３Ｂの２本に設定する。同様にステップＳ１０２において流量がＢより多くＣより少ないかを判断し、合致する場合はステップＳ１０５で流路を３Ａ、３Ｂと３Ｃの３本に設定する。流量がＣより多い場合はステップＳ１０６で流路を３Ａ、３Ｂ、３Ｃと３Ｄの４本に設定する。
【００３９】
このように流量に流量に応じた最適な流路または流路の数を選択することにより精度よく流量を計測することが可能になる。
【００４０】
（実施例４）
以下、本発明の流量計測装置の実施例４について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図５に制御のブロック図を示す。図６は検定手段が行う処理を示すフローチャートである。
【００４３】
図５において制御手段６は開閉手段４Ａ、４Ｂの状態を判断して計測手段５Ａ、５Ｂの検定を行う検定手段２２を有している。ここでは流路を２つとして説明する。各流路に開閉手段４Ａ、４Ｂが設置されている。流路３が１つだけ動作しているとき開閉手段４Ａが開成している。この場合開閉手段４Ｂは閉止している。検定手段２２はこの信号を入力すると開閉手段４Ｂに対応する計測手段５Ｂの検定を行う。例えば通常に流量を測定するが開閉手段４Ｂが閉止しているため流れは無いはずであり、流量として値がでてくると計測手段５Ｂおよび制御手段６のオフセットや誤差分があることになる。したがって、検定手段２２はこれらの値を記憶しておき、実際に開閉手段４Ｂが開成し計測手段５Ｂが計測を行いはじめると前述した検定手段２２で記憶した分を考慮して流量演算を行う。同様に開閉手段４Ｂが開成している時は開閉手段４Ａが閉止し、計測手段５Ａの検定を行っている。
【００４４】
検定手段２２の動作を図６のフローチャートを用いて説明すると開閉手段４Ａが閉止しているかをステップＳ１０７で判定し、閉止している場合はステップ１０８で計測手段５Ａの検定を行う。
【００４５】
このように計測を行っていない計測手段５は休止しているのでなく次の動作に備えて検定を行うことにより、次にこの閉止していた流路３を用いる時には測定系の安定度が良く、ずれの無い計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００４６】
（実施例５）
以下、本発明の流量計測装置の実施例５について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。また制御手段のブロック図は図３を用いる。図７が流路選択手段２１における判断を示す特性図、図８は流路選択手段２１が行う処理を示すフローチャートである。
【００４８】
図３において制御手段６は流量を計測する計測手段５からの信号を入力すると、流路判定手段２１によって流量の応じた流路を判定し、その結果各流路に応じて設置されている開閉手段４の開閉を行う。ここでは説明のため流路を３本とし、各開閉手段は第１の開閉手段４Ａから第３の開閉手段４Ｃまである。
【００４９】
流路選択手段２１の動作を図７の流量特性図および図８のフローチャートを用いて説明する。流路１本あたり最大に流す流量をＱ１とすると図７において横軸合計流量がＸ１（Ｑ１と同じ）以上になると制御手段６の流路選択手段２１は流路を４Ａ、４Ｂの２本にする。さらに横軸合計流量がＸ２以上になると制御手段６の流路選択手段２１は流路を４Ａ、４Ｂ、４Ｃの３本にする。ステップＳ１１０で計測手段を用いて流量が増加しているかを判断し増加している場合はステップＳ１１１で流量を調べる。流量がＱ１未満であればステップＳ１１５で流路を１本と判定し開閉手段４Ａのみ開成動作するようにする。ステップＳ１１１で流量がＱ１より多い場合ステップＳ１１２でさらに流量を判定しＱ１の２倍未満であればステップＳ１１６で流路を２本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂを開成する。
それ以上の流量がある場合はステップＳ１１７で流路を３本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃを開成する。
【００５０】
反対にステップＳ１１０で流量が減少しているかと判断した場合はステップＳ１１３で流量を調べる。流量がＹ１未満であればステップＳ１１８で流路を１本と判定し開閉手段４Ａのみ開成動作するようにする。ステップＳ１１３で流量がＹ１より多い場合ステップＳ１１４でさらに流量を判定しＹ２未満であればステップＳ１１９で流路を２本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂを開成する。それ以上の流量がある場合はステップＳ１２０で流路を３本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃを開成する。
【００５１】
このように増加時Ｘ１で切り替えるのが減少時はＹ１で切り替えるように流量を増加する場合と減少する場合で、その判定する流量を変化することにより、特定の流量近辺で流路切り替えが頻発するハンチング減少を無くし安定した計測を実現し、開閉手段の動作回数を減少することによる省電力化を可能にする。
【００５２】
（実施例６）
以下、本発明の流量計測装置の実施例６について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１において電力供給手段７に電池を用いる。ここで電池としては長寿命で取り扱いの容易なリチウム電池や入手が容易であるマンガン電池、または屋外で便利な太陽電池や、流体としてガスを用いる場合はそのガスを直接利用可能な燃料電池や、単純な鉛蓄電池などを用いることができる。なおその他の電池を用いても何ら問題は無い。
【００５５】
このように流体を計測する装置の電源として電池を用いることにより、変圧手段等の機器を用いる必要がなくシステムとして小型に製造することが可能になり、さらに、電源を商用電源を用いずに電池としているため、防爆性の向上と、外部からのノイズ伝搬の防止、電灯線を経由してくる雷サージの防止を可能にする。
【００５６】
（実施例７）
以下、本発明の流量計測装置の実施例７について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図９が制御手段のブロック図である。図９において制御手段６はタイミング発生手段２３を有している。
【００５８】
次に動作を説明する。複数の流路３の流量を計測するため各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃがある。ここでは流路を３本で説明する。制御手段６内にも各計測手段に対応して制御する計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃがある。ここで流入路１から流出路２までの瞬時流量を測定するためには各流路に流れる流量を一斉に同じタイミングで測定する必要がある。このためタイミング発生手段２３が各計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃに一斉に計測を行うようにタイミングを合せる信号を送出する。各計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃはこの信号を基に計測を行うよう計測手段５を制御する。これにより計測手段５はほぼ同時に流路３内の流量を計測することが可能である。
【００５９】
このように各流路の流量計測を該同時とすると該瞬時流量の合計値精度が向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能になる。
【００６０】
（実施例８）
以下、本発明の流量計測装置の実施例８について図面を参照しながら説明する。
【００６１】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１０が制御手段のブロック図である。図１０において制御手段６はクロック手段２５を有している。
【００６２】
次に動作を説明する。複数の流路３の流量を計測するため各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃがある。ここでは流路を３本で説明する。制御手段６内にも各計測手段に対応して制御する計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃがある。またこれら複数の計測制御手段を統括する主制御手段２６がある。
【００６３】
これら主制御手段２６と計測制御手段２４にはクロック信号を基準として動作するロジック回路が含まれている。これらの回路は個々にクロック信号を有して動作しても何ら問題はないが各クロック間の干渉等が発生する可能性がある。これを回避する手段として制御手段６内に唯一のクロック手段２５を有し、このクロック信号によって制御手段内部のロジック回路が動作するように構成する。これによりクロックパルスが同じ時系列で発生するために各計測制御手段内部での干渉や誤動作等の恐れがなくなる。
【００６４】
さらに制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【００６５】
（実施例９）
以下、本発明の流量計測装置の実施例９について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１１が制御手段のブロック図である。図１１において制御手段６は電源供給手段７から開閉手段４に流れる電流を監視する電源監視手段２６と電源開閉手段２７を有している。
【００６７】
次に動作を説明する。複数の流路３を有効無効にするため動作する開閉手段４は電磁弁等の電磁機器を使用することが多い。この時動作を保持するため保持電流を必要とするものもある。しかし、電源供給手段７としては電池等の電流容量の小さいものを用いることがあるため不要な電流は極力減らさなければならない。このため電源監視手段２６を用い閉止し終わった開閉手段４や開成位置まで動作した開閉手段への電流を細めに監視し電源を入り切する。
【００６８】
例えば開閉手段４Ａが開成し終わっている場合は電源監視手段２６が開閉手段４Ａに関わる電源開閉手段２７Ａを遮断状態にして電流を流さない。同様に開閉手段４Ｂは閉止状態を維持している場合は電源開閉手段２７Ｂを遮断状態で維持する。また開閉手段４Ｃが開閉から閉止状態に動作している場合はそれに対応する電源開閉手段２７Ｃを連続通電状態にし電源供給手段７から電流が流れるようにする。
【００６９】
この電源開閉手段としてはリレー等の機械的に開閉できるものや、電子的なスイッチング回路素子でもよい。ただし、もれ電流のほとんど無い回路構成にする必要がある。
【００７０】
以上のように電源監視手段２６を用いることにより、計測時以外に計測手段への電源供給を停止するため不要な電源を減少することができ省電力とシステムの長寿命化を実現することが可能になる。
【００７１】
（実施例１０）
以下、本発明の流量計測装置の実施例１０について図面を参照しながら説明する。
【００７２】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１２が制御手段のブロック図である。図１２において制御手段６は計測切り換え手段２８を有している。
【００７３】
次に動作を説明する。複数の流路３の流量を計測するため各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄがある。ここでは流路を４本で説明する。
【００７４】
通常は制御手段６内にも各計測手段に対応して制御する計測制御手段を構成するが、その場合計測制御手段間のばらつき等が発生する可能性がある。
【００７５】
このため計測制御を行う個所を主計測制御手段２９とし、この主計測制御手段２９と各計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの間に計測切り換え手段２８を配置する。これにより各流路の流量を計測する場合、計測切り換え手段２８が主計測制御手段２９と計測手段５の間を接続し、個々に計測を行うようにする。流量によっては開成動作し有効な流路が１つの場合もあり、この場合は他の流路の計測は行う必要が無く、計測制御手段が計測手段の個数必要でもない。計測切り換え手段２８を設置することにより複数の計測手段を１つの制御手段で動作するため、システムの簡略化をはかり、回路ばらつきを減少することが可能になる。
【００７６】
（実施例１１）
以下、本発明の流量計測装置の実施例１１について図面を参照しながら説明する。
【００７７】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１３が制御手段のブロック図である。図１３において制御手段６は流量判定手段３０を有している。図１４は前記流量判定手段３０の処理を説明するフローチャートである。
【００７８】
次に動作を説明する。複数の流路３を選定して流体を流す場合の動作で、各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄがある流路を４本で説明する。
【００７９】
各流路に個々に設けられている開閉手段４Ａから４Ｃは制御手段６により開閉を操作制御されている。ここで流路を切り替えたり流路を増減する場合、開閉手段に開閉の信号を送出しているだけでは、本当に動作しているかの信頼性が確定できなかったり、また開成や閉止の動作が行われている最中に他の開閉手段の動作を行う可能性がある。
【００８０】
この場合、例えば開閉手段４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが閉止していて４Ａのみ開成している場合、流路を変更するために開閉手段４Ｂを開成したいときのフローチャートを併せて考えてみる。今開閉手段４Ａのみ開成しているのだから、計測手段５Ａのみ流量を計測でき他の計測手段５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは上流にある開閉手段４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが閉止しているため流量は無い。ステップ１２１で切り替え動作が必要となった場合、ステップＳ１２２で開閉手段４Ｂが開成しているかを調べる。これは計測手段５Ｂに流量信号があるとこの流路が開成していると判断する。で開閉手段４Ｂが開成しているとステップＳ１２３で開閉手段４Ａを閉止し、最終的に流路を切り替えたことになる。ステップＳ１２２で開閉手段４Ｂが開成していない場合はステップＳ１２４で開閉手段４Ｂを開成してから開閉手段４Ａを閉止する。
【００８１】
このように流路を閉止する場合他の流路に流れが必ず存在することを確認してから動作を行うため流量計測装置としては全閉になることを回避できるため信頼性が向上し、安全
に使用することが可能になる。
【００８２】
なお、ここでは計測手段により他の流路が開成したことを確認しているが単に開閉手段の状態を制御手段６で判断し、常に少なくとも１つの他の開閉手段が開成していることを確認してから閉止動作を行うようにしても良い。
【００８３】
以上の説明から明かなように本発明の実施例における流量計測装置によれば次の効果が得られる。
【００８４】
（１）流路を複数にすることにより微少流量から大流量までの流量計測が可能になる。
【００８５】
（２）計測手段に超音波を用いることにより複数の流路を組み合わせると広い流量範囲で瞬時に流量を精度良く測定することが可能になる。
【００８６】
（３）流量に流量に応じた最適な流路または流路の数を選択することにより精度よく流量を計測することが可能になる。
【００８７】
（４）計測を行っていない計測手段は休止しているのでなく次の動作に備えて検定を行うことにより、次にこの閉止していた流路を用いる時には測定系の安定度が良く、ずれの無い計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００８８】
（５）流量増加時と減少時で流路を切り替える際、その判定する流量を変化することにより、特定の流量近辺で流路切り替えが頻発するハンチング減少を無くし安定した計測を実現し、開閉手段の動作回数を減少することによる省電力化を可能になる。
【００８９】
（６）に流体を計測する装置の電源として電池を用いることにより、変圧手段等の機器を用いる必要がなくシステムとして小型に製造することが可能になり、さらに、電源を商用電源を用いずに電池としているため、防爆性の向上と、外部からのノイズ伝搬の防止、電灯線を経由してくる雷サージの防止が可能になる。
【００９０】
（７）各流路の流量計測を該同時とすると該瞬時流量の合計値精度が向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能になる。
【００９１】
（８）制御手段内部の１つのクロック手段でロジック回路が動作するように構成するためクロックパルスが同じ時系列で発生し、各計測制御手段内部での干渉や誤動作等の恐れがなくなるとともに、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【００９２】
（９）電源監視手段を用いることにより、計測時以外に計測手段への電源供給を停止するため不要な電源を減少することができ省電力とシステムの長寿命化を実現することが可能になる。
【００９３】
（１０）計測切り替え手段２８を設置することにより複数の計測手段を１つの制御手段で動作するため、システムの簡略化をはかり、回路ばらつきを減少することが可能になる。
【００９４】
（１１）流路を閉止する場合他の流路に流れが必ず存在することを確認してから動作を行うため流量計測装置としては全閉になることを回避できるため信頼性が向上し、安全に使用することが可能になる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 流入路
２ 流出路
３ 流路
４ 開閉手段
５ 計測手段
６ 制御手段
７ 電力供給手段
１１ 振動子
１２ 送信手段
１３ 受信手段
１８ 計時手段
１９ 切り替え手段
２０ 流量演算手段
２１ 流路選択手段
２２ 検定手段
２３ タイミング発生手段
２５ クロック手段
２６ 電源監視手段
２８ 計測切り換え手段
３０ 流量判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスなどの流体の流量を測定する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の流量計測装置の一般的な例としては、ガスの使用量を計量するガスメータがある。従来ガスメータとしては、ガスメータ内の計量室にダイアフラム膜が設けられ、計量室の容量と膜の往復動作の回数によってガスの流量の計量が行われている。
【０００３】
膜の往復運動を回転動に変換する往復ー回転変換機構を有するものが一般的に使用され、この往復ー回転変換機構によって得られる回転動により回転軸を回転させて積算カウンタを駆動し、ガス使用量を積算表示させるようになっている。
【０００４】
通常この積算カウンタは機械的に動作するものであり、ガス流量に応じた電気信号を得ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の流量計測装置では大流量を計測しようとすると構造が大きくなり、また大きな構造では微少流量を測定しようとすると時間がかかり、精度がでないという課題を有していた。
【０００６】
特に３リットル／時間のような微少な流量を計測する際に必要な分解能を高くすることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するために、前記複数の流路を開閉する開閉手段と、少なくとも１つの流路の流量を計測する計測手段と、前記開閉手段または計測手段に電源を供給する電源供給手段と、前記開閉手段と前記計測手段とを制御する制御手段と、を備え、前記計測手段は流路に設けられた超音波信号を送受信する第１振動子と第２振動子と、前記振動子へ周期的駆動振動を送出する送信回路と、前記振動子間の超音波の伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記制御手段は計測切り替え手段と１つのクロック手段を有し、計測切り替え手段は計測手段を時間的に切り替え、１つの制御手段で複数の計測手段から流量を測定しつつ複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成としたものである。
【０００８】
本発明によれば、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することを可能にする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流量計測装置は、１つのクロック手段を有し、複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成としたことにより、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の流量計測装置を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態２の流量計測装置の計測手段を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態３の流量計測装置の制御手段を示すブロック図
【図４】同流路判定手段の処理を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態４の流量計測装置の制御手段を示すブロック図
【図６】同検定手段の処理を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態５の流路判定を示す流量特性図
【図８】同流路判定手段の処理を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態７の制御手段を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態８の制御手段を示すブロック図
【図１１】本発明の実施の形態９の制御手段を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態１０の制御手段を示すブロック図
【図１３】本発明の実施の形態１１の流量計測装置の制御手段を示すブロック図
【図１４】同流量判定手段の処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、流入口と流出口の間に設けた複数の流路と、前記複数の流路を開閉する開閉手段と、少なくとも１つの流路の流量を計測する計測手段と、前記開閉手段または計測手段に電源を供給する電源供給手段と、前記開閉手段と前記計測手段とを制御する制御手段とを備えたものである。本発明によれば、微少流量から大流量までを流路を増減することにより高速で、精度よく測定することが可能になる。
【００１２】
第２の発明は、計測手段に流路に設けられた超音波信号を送受信する第１振動子と第２振動子と、前記振動子へ周期的駆動振動を送出する送信回路と、前記振動子間の超音波の伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備えたものである。本発明によれば、広い流量範囲で瞬時に流量を精度良く測定することが可能になる。
【００１３】
第３の発明は、制御手段に流路選択手段を有し、計測手段によって得られた流量に応じて前記流路選択手段は複数の開閉手段を切り替えるものである。本発明によれば、流量に応じた最適な流路を選択して精度よく流量を計測することが可能になる。
【００１４】
第４の発明は、制御手段に検定手段を有し、前記検定手段は開閉手段が閉止している流路の流量を計測手段を用いて計測し、前記計測手段の検定を行うものである。本発明によれば、流量計測を行っていない流路で計測手段の検定を用いゼロ点を調節することにより次にこの流路を用いる時には測定系の安定度が良く、ずれの無い計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００１５】
第５の発明は、制御手段に流路切り替え判定手段を有し、計測手段のよって得られた流量に応じて複数の開閉手段を切り替える際、前記流路切り替え判定手段は、流路の増加または減少を判断する流量にヒステリシスを設けるものである。本発明によれば、流量の増減によって流路を切り替える際、切り替えを判断する流量が増加する場合と減少する場合で異なるため特定の流量近辺で流路切り替えが頻発するハンチング減少を無くし安定した計測を実現し、開閉手段の動作回数を減少することによる省電力化を可能にする。
【００１６】
第６の発明は電源供給手段を電池とするものである。本発明によれば、電源を商用電源を用いずに電池としているため、防爆性を向上し、さらに外部からのノイズ伝搬の防止、電灯線を経由してくる雷サージの防止を可能にする。
【００１７】
第７の発明は制御手段にタイミング発生手段を有し、複数の流路の流量を計測する際、前記タイミング発生手段を用いて計測手段の計測タイミングを該同時とするものである。本発明によれば、各流路の流量計測を該同時とすることにより該瞬時流量の合計値精度を向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能になる。
【００１８】
第８の発明は制御手段に１つのクロック手段を有し、複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成としたものである。本発明によれば、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【００１９】
第９の発明は制御手段に電源監視手段を有し、計測時以外は前記電源監視手段を用いて計測手段への電源供給を停止する構成としたものである。本発明によれば、計測時以外に計測手段への電源供給を停止するため不要な電源を減少することができ省電力とシステムの長寿命化を実現することが可能になる。
【００２０】
第１０の発明は制御手段に計測切り替え手段を有し、前記計測切り替え手段は計測手段を時間的に切り替え、１つの制御手段で複数の計測手段から流量を測定するものである。本発明によれば、複数の計測手段を１つの制御手段で動作するため、システムの簡略化をはかり、回路ばらつきを減少することが可能になる。
【００２１】
第１１の発明は制御手段に流量判定手段を有し、複数の開閉手段を切り替える際、前記流量判定手段が少なくとも１つの開成している流路に流量があることを確認し、制御手段は閉止する流路の開閉手段を閉じるものである。本発明によれば、開閉手段を閉止する前に他の流路が開成しているかを判断するために開閉手段の故障などにより流路全体が閉止状態となり、計測装置全体が閉じてしまうことを回避できるため信頼性が向上し、安全に使用することが可能になる。
【００２２】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
図１は流量計測装置のブロック図である。
【００２４】
図１において１は流入路、２は流出路、３は流路、４は流路を開閉する開閉手段、５は流路の流量を計測する計測手段、６は前記開閉手段４、計測手段５を制御する制御手段、７は電源供給手段である。
【００２５】
次に動作、作用について説明する。図１において、流路３は７本からなる構成とし、各流路にそれぞれ開閉手段４と計測手段５がとりつけられている。流入路１から入ってくる流体は開成している開閉手段４を通過し計測手段５によりその流量を測定する。開閉手段４、計測手段５は制御手段６により制御されている。
【００２６】
そして個々の流路に対し開閉手段４は開成、閉止を行うことができる。そして開成した開閉手段４の存在する流路の計測手段５が流量を測定する。流入路１から流出路２までの総流量は個々の計測手段５の流量を制御手段６で合算して求める。
【００２７】
複数の流路は全部を開成すると大流量を流すことが可能となり、かつそれを計測することが可能である。１つの流路のみ開成すれば小流量の場合に対応できる。
【００２８】
このように開閉手段４を用いることにより流量等に応じた流路選択を容易にし流量域の広い範囲で計測を可能にできる。
【００２９】
なお、流路３は均等な断面積の流路を複数本組み合わせることで汎用性を高めメンテナンスを容易にしてもよいし、また断面積を異なるようにし流量等によってその流路の最適な選択を行う構成としてもよい。本発明では流路を７本としているが別に取りたてて数字
に意味があるわけでもない。２本以上であれば何本でも良い。
【００３０】
（実施例２）
以下、本発明の流量計測装置の実施例２について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００３２】
図２に計測手段のブロック図を示す。図２において流路３の途中に超音波を発信する第１振動子１１Ａと受信する第２振動子１１Ｂが流れ方向に配置されている。１２は第１振動子１１Ａへの送信回路、１３は第２振動子１１Ｂで受信した信号の増幅回路で、この増幅された信号は基準信号と比較回路で比較され、基準信号以上の信号が検出されたとき設定された回数だけ繰り返し手段で遅延手段によって信号を遅延させた後超音波信号を繰り返し送信する。超音波の送信が設定された回数が繰り返されて終了したときの時間をタイマカウンタのような計時手段１８で求める。次に切り替え手段１９で第１振動子１１Ａと第２振動子１１Ｂの発信受信を切り替えて、第２振動子１１Ｂから第１振動子１１Ａすなわち下流から上流に向かって超音波を送信し、この送信を前述のように繰り返しの時間を計時する。そしてその時間差から流路の大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段２０で流量値を求める。
【００３３】
このように計測手段５に超音波を用いることにより複数の流路３を組み合わせると広い流量範囲で瞬時に流量を精度良く測定することが可能になる。
【００３４】
（実施例３）
以下、本発明の流量計測装置の実施例３について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００３６】
図３に制御のブロック図を示す。図４に流路選択手段が行う処理を示すフローチャートである。
【００３７】
図３において制御手段６は流量を計測する計測手段５からの信号を入力すると、流路選択手段２１によって流量の応じた流路を判定し、その結果各流路に応じて設置されている開閉手段４の開閉を行う。ここでは説明のため流路を４本とし、各開閉手段は第１の開閉手段４Ａから第４の開閉手段４Ｄまである。
【００３８】
流路選択手段２１の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。計測手段５からの流量信号を入力するとその流量をステップＳ１００であらかじめ定めていた流量Ａより少ないかを判断する。流量が少ない場合はステップＳ１０３で流路を３Ａに設定する。またステップＳ１０１において流量がＡより多くＢより少ないかを判断し、合致する場合はステップＳ１０４で流路を３Ａと３Ｂの２本に設定する。同様にステップＳ１０２において流量がＢより多くＣより少ないかを判断し、合致する場合はステップＳ１０５で流路を３Ａ、３Ｂと３Ｃの３本に設定する。流量がＣより多い場合はステップＳ１０６で流路を３Ａ、３Ｂ、３Ｃと３Ｄの４本に設定する。
【００３９】
このように流量に流量に応じた最適な流路または流路の数を選択することにより精度よく流量を計測することが可能になる。
【００４０】
（実施例４）
以下、本発明の流量計測装置の実施例４について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００４２】
図５に制御のブロック図を示す。図６は検定手段が行う処理を示すフローチャートである。
【００４３】
図５において制御手段６は開閉手段４Ａ、４Ｂの状態を判断して計測手段５Ａ、５Ｂの検定を行う検定手段２２を有している。ここでは流路を２つとして説明する。各流路に開閉手段４Ａ、４Ｂが設置されている。流路３が１つだけ動作しているとき開閉手段４Ａが開成している。この場合開閉手段４Ｂは閉止している。検定手段２２はこの信号を入力すると開閉手段４Ｂに対応する計測手段５Ｂの検定を行う。例えば通常に流量を測定するが開閉手段４Ｂが閉止しているため流れは無いはずであり、流量として値がでてくると計測手段５Ｂおよび制御手段６のオフセットや誤差分があることになる。したがって、検定手段２２はこれらの値を記憶しておき、実際に開閉手段４Ｂが開成し計測手段５Ｂが計測を行いはじめると前述した検定手段２２で記憶した分を考慮して流量演算を行う。同様に開閉手段４Ｂが開成している時は開閉手段４Ａが閉止し、計測手段５Ａの検定を行っている。
【００４４】
検定手段２２の動作を図６のフローチャートを用いて説明すると開閉手段４Ａが閉止しているかをステップＳ１０７で判定し、閉止している場合はステップ１０８で計測手段５Ａの検定を行う。
【００４５】
このように計測を行っていない計測手段５は休止しているのでなく次の動作に備えて検定を行うことにより、次にこの閉止していた流路３を用いる時には測定系の安定度が良く、ずれの無い計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００４６】
（実施例５）
以下、本発明の流量計測装置の実施例５について図面を参照しながら説明する。
【００４７】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。また制御手段のブロック図は図３を用いる。図７が流路選択手段２１における判断を示す特性図、図８は流路選択手段２１が行う処理を示すフローチャートである。
【００４８】
図３において制御手段６は流量を計測する計測手段５からの信号を入力すると、流路判定手段２１によって流量の応じた流路を判定し、その結果各流路に応じて設置されている開閉手段４の開閉を行う。ここでは説明のため流路を３本とし、各開閉手段は第１の開閉手段４Ａから第３の開閉手段４Ｃまである。
【００４９】
流路選択手段２１の動作を図７の流量特性図および図８のフローチャートを用いて説明する。流路１本あたり最大に流す流量をＱ１とすると図７において横軸合計流量がＸ１（Ｑ１と同じ）以上になると制御手段６の流路選択手段２１は流路を４Ａ、４Ｂの２本にする。さらに横軸合計流量がＸ２以上になると制御手段６の流路選択手段２１は流路を４Ａ、４Ｂ、４Ｃの３本にする。ステップＳ１１０で計測手段を用いて流量が増加しているかを判断し増加している場合はステップＳ１１１で流量を調べる。流量がＱ１未満であればステップＳ１１５で流路を１本と判定し開閉手段４Ａのみ開成動作するようにする。ステップＳ１１１で流量がＱ１より多い場合ステップＳ１１２でさらに流量を判定しＱ１の２倍未満であればステップＳ１１６で流路を２本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂを開成する。
それ以上の流量がある場合はステップＳ１１７で流路を３本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃを開成する。
【００５０】
反対にステップＳ１１０で流量が減少しているかと判断した場合はステップＳ１１３で流量を調べる。流量がＹ１未満であればステップＳ１１８で流路を１本と判定し開閉手段４Ａのみ開成動作するようにする。ステップＳ１１３で流量がＹ１より多い場合ステップＳ１１４でさらに流量を判定しＹ２未満であればステップＳ１１９で流路を２本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂを開成する。それ以上の流量がある場合はステップＳ１２０で流路を３本と判定し開閉手段４Ａ、４Ｂ、４Ｃを開成する。
【００５１】
このように増加時Ｘ１で切り替えるのが減少時はＹ１で切り替えるように流量を増加する場合と減少する場合で、その判定する流量を変化することにより、特定の流量近辺で流路切り替えが頻発するハンチング減少を無くし安定した計測を実現し、開閉手段の動作回数を減少することによる省電力化を可能にする。
【００５２】
（実施例６）
以下、本発明の流量計測装置の実施例６について図面を参照しながら説明する。
【００５３】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１において電力供給手段７に電池を用いる。ここで電池としては長寿命で取り扱いの容易なリチウム電池や入手が容易であるマンガン電池、または屋外で便利な太陽電池や、流体としてガスを用いる場合はそのガスを直接利用可能な燃料電池や、単純な鉛蓄電池などを用いることができる。なおその他の電池を用いても何ら問題は無い。
【００５５】
このように流体を計測する装置の電源として電池を用いることにより、変圧手段等の機器を用いる必要がなくシステムとして小型に製造することが可能になり、さらに、電源を商用電源を用いずに電池としているため、防爆性の向上と、外部からのノイズ伝搬の防止、電灯線を経由してくる雷サージの防止を可能にする。
【００５６】
（実施例７）
以下、本発明の流量計測装置の実施例７について図面を参照しながら説明する。
【００５７】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図９が制御手段のブロック図である。図９において制御手段６はタイミング発生手段２３を有している。
【００５８】
次に動作を説明する。複数の流路３の流量を計測するため各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃがある。ここでは流路を３本で説明する。制御手段６内にも各計測手段に対応して制御する計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃがある。ここで流入路１から流出路２までの瞬時流量を測定するためには各流路に流れる流量を一斉に同じタイミングで測定する必要がある。このためタイミング発生手段２３が各計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃに一斉に計測を行うようにタイミングを合せる信号を送出する。各計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃはこの信号を基に計測を行うよう計測手段５を制御する。これにより計測手段５はほぼ同時に流路３内の流量を計測することが可能である。
【００５９】
このように各流路の流量計測を該同時とすると該瞬時流量の合計値精度が向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能になる。
【００６０】
（実施例８）
以下、本発明の流量計測装置の実施例８について図面を参照しながら説明する。
【００６１】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１０が制御手段のブロック図である。図１０において制御手段６はクロック手段２５を有している。
【００６２】
次に動作を説明する。複数の流路３の流量を計測するため各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃがある。ここでは流路を３本で説明する。制御手段６内にも各計測手段に対応して制御する計測制御手段２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃがある。またこれら複数の計測制御手段を統括する主制御手段２６がある。
【００６３】
これら主制御手段２６と計測制御手段２４にはクロック信号を基準として動作するロジック回路が含まれている。これらの回路は個々にクロック信号を有して動作しても何ら問題はないが各クロック間の干渉等が発生する可能性がある。これを回避する手段として制御手段６内に唯一のクロック手段２５を有し、このクロック信号によって制御手段内部のロジック回路が動作するように構成する。これによりクロックパルスが同じ時系列で発生するために各計測制御手段内部での干渉や誤動作等の恐れがなくなる。
【００６４】
さらに制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【００６５】
（実施例９）
以下、本発明の流量計測装置の実施例９について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１１が制御手段のブロック図である。図１１において制御手段６は電源供給手段７から開閉手段４に流れる電流を監視する電源監視手段２６と電源開閉手段２７を有している。
【００６７】
次に動作を説明する。複数の流路３を有効無効にするため動作する開閉手段４は電磁弁等の電磁機器を使用することが多い。この時動作を保持するため保持電流を必要とするものもある。しかし、電源供給手段７としては電池等の電流容量の小さいものを用いることがあるため不要な電流は極力減らさなければならない。このため電源監視手段２６を用い閉止し終わった開閉手段４や開成位置まで動作した開閉手段への電流を細めに監視し電源を入り切する。
【００６８】
例えば開閉手段４Ａが開成し終わっている場合は電源監視手段２６が開閉手段４Ａに関わる電源開閉手段２７Ａを遮断状態にして電流を流さない。同様に開閉手段４Ｂは閉止状態を維持している場合は電源開閉手段２７Ｂを遮断状態で維持する。また開閉手段４Ｃが開閉から閉止状態に動作している場合はそれに対応する電源開閉手段２７Ｃを連続通電状態にし電源供給手段７から電流が流れるようにする。
【００６９】
この電源開閉手段としてはリレー等の機械的に開閉できるものや、電子的なスイッチング回路素子でもよい。ただし、もれ電流のほとんど無い回路構成にする必要がある。
【００７０】
以上のように電源監視手段２６を用いることにより、計測時以外に計測手段への電源供給を停止するため不要な電源を減少することができ省電力とシステムの長寿命化を実現することが可能になる。
【００７１】
（実施例１０）
以下、本発明の流量計測装置の実施例１０について図面を参照しながら説明する。
【００７２】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１２が制御手段のブロック図である。図１２において制御手段６は計測切り換え手段２８を有している。
【００７３】
次に動作を説明する。複数の流路３の流量を計測するため各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄがある。ここでは流路を４本で説明する。
【００７４】
通常は制御手段６内にも各計測手段に対応して制御する計測制御手段を構成するが、その場合計測制御手段間のばらつき等が発生する可能性がある。
【００７５】
このため計測制御を行う個所を主計測制御手段２９とし、この主計測制御手段２９と各計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄの間に計測切り換え手段２８を配置する。これにより各流路の流量を計測する場合、計測切り換え手段２８が主計測制御手段２９と計測手段５の間を接続し、個々に計測を行うようにする。流量によっては開成動作し有効な流路が１つの場合もあり、この場合は他の流路の計測は行う必要が無く、計測制御手段が計測手段の個数必要でもない。計測切り換え手段２８を設置することにより複数の計測手段を１つの制御手段で動作するため、システムの簡略化をはかり、回路ばらつきを減少することが可能になる。
【００７６】
（実施例１１）
以下、本発明の流量計測装置の実施例１１について図面を参照しながら説明する。
【００７７】
本実施例の構成を示すブロック図は実施例１と同じ図１を用いる。なお、実施例１と同じ構成要素には同一番号を付与して詳細な説明を省略する。図１３が制御手段のブロック図である。図１３において制御手段６は流量判定手段３０を有している。図１４は前記流量判定手段３０の処理を説明するフローチャートである。
【００７８】
次に動作を説明する。複数の流路３を選定して流体を流す場合の動作で、各流路に計測手段５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄがある流路を４本で説明する。
【００７９】
各流路に個々に設けられている開閉手段４Ａから４Ｃは制御手段６により開閉を操作制御されている。ここで流路を切り替えたり流路を増減する場合、開閉手段に開閉の信号を送出しているだけでは、本当に動作しているかの信頼性が確定できなかったり、また開成や閉止の動作が行われている最中に他の開閉手段の動作を行う可能性がある。
【００８０】
この場合、例えば開閉手段４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが閉止していて４Ａのみ開成している場合、流路を変更するために開閉手段４Ｂを開成したいときのフローチャートを併せて考えてみる。今開閉手段４Ａのみ開成しているのだから、計測手段５Ａのみ流量を計測でき他の計測手段５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは上流にある開閉手段４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが閉止しているため流量は無い。ステップ１２１で切り替え動作が必要となった場合、ステップＳ１２２で開閉手段４Ｂが開成しているかを調べる。これは計測手段５Ｂに流量信号があるとこの流路が開成していると判断する。で開閉手段４Ｂが開成しているとステップＳ１２３で開閉手段４Ａを閉止し、最終的に流路を切り替えたことになる。ステップＳ１２２で開閉手段４Ｂが開成していない場合はステップＳ１２４で開閉手段４Ｂを開成してから開閉手段４Ａを閉止する。
【００８１】
このように流路を閉止する場合他の流路に流れが必ず存在することを確認してから動作を行うため流量計測装置としては全閉になることを回避できるため信頼性が向上し、安全
に使用することが可能になる。
【００８２】
なお、ここでは計測手段により他の流路が開成したことを確認しているが単に開閉手段の状態を制御手段６で判断し、常に少なくとも１つの他の開閉手段が開成していることを確認してから閉止動作を行うようにしても良い。
【００８３】
以上の説明から明かなように本発明の実施例における流量計測装置によれば次の効果が得られる。
【００８４】
（１）流路を複数にすることにより微少流量から大流量までの流量計測が可能になる。
【００８５】
（２）計測手段に超音波を用いることにより複数の流路を組み合わせると広い流量範囲で瞬時に流量を精度良く測定することが可能になる。
【００８６】
（３）流量に流量に応じた最適な流路または流路の数を選択することにより精度よく流量を計測することが可能になる。
【００８７】
（４）計測を行っていない計測手段は休止しているのでなく次の動作に備えて検定を行うことにより、次にこの閉止していた流路を用いる時には測定系の安定度が良く、ずれの無い計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００８８】
（５）流量増加時と減少時で流路を切り替える際、その判定する流量を変化することにより、特定の流量近辺で流路切り替えが頻発するハンチング減少を無くし安定した計測を実現し、開閉手段の動作回数を減少することによる省電力化を可能になる。
【００８９】
（６）に流体を計測する装置の電源として電池を用いることにより、変圧手段等の機器を用いる必要がなくシステムとして小型に製造することが可能になり、さらに、電源を商用電源を用いずに電池としているため、防爆性の向上と、外部からのノイズ伝搬の防止、電灯線を経由してくる雷サージの防止が可能になる。
【００９０】
（７）各流路の流量計測を該同時とすると該瞬時流量の合計値精度が向上するとともに、計測にかかる動作時間を短くすることで省電力化を図ることが可能になる。
【００９１】
（８）制御手段内部の１つのクロック手段でロジック回路が動作するように構成するためクロックパルスが同じ時系列で発生し、各計測制御手段内部での干渉や誤動作等の恐れがなくなるとともに、制御手段内部の複数ある回路の簡略化と省電力化を実現することが可能になる。
【００９２】
（９）電源監視手段を用いることにより、計測時以外に計測手段への電源供給を停止するため不要な電源を減少することができ省電力とシステムの長寿命化を実現することが可能になる。
【００９３】
（１０）計測切り替え手段２８を設置することにより複数の計測手段を１つの制御手段で動作するため、システムの簡略化をはかり、回路ばらつきを減少することが可能になる。
【００９４】
（１１）流路を閉止する場合他の流路に流れが必ず存在することを確認してから動作を行うため流量計測装置としては全閉になることを回避できるため信頼性が向上し、安全に使用することが可能になる。
【符号の説明】
【００９５】
１ 流入路
２ 流出路
３ 流路
４ 開閉手段
５ 計測手段
６ 制御手段
７ 電力供給手段
１１ 振動子
１２ 送信手段
１３ 受信手段
１８ 計時手段
１９ 切り替え手段
２０ 流量演算手段
２１ 流路選択手段
２２ 検定手段
２３ タイミング発生手段
２５ クロック手段
２６ 電源監視手段
２８ 計測切り換え手段
３０ 流量判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口と流出口の間に設けた複数の流路と、
前記複数の流路を開閉する開閉手段と、
少なくとも１つの流路の流量を計測する計測手段と、
前記開閉手段または計測手段に電源を供給する電源供給手段と、
前記開閉手段と前記計測手段とを制御する制御手段と、を備え、
前記計測手段は流路に設けられた超音波信号を送受信する第１振動子と第２振動子と、前記振動子へ周期的駆動振動を送出する送信回路と、前記振動子間の超音波の伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記制御手段は計測切り替え手段と１つのクロック手段を有し、計測切り替え手段は計測手段を時間的に切り替え、１つの制御手段で複数の計測手段から流量を測定しつつ複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成とした流量計測装置。
【請求項１】
流入口と流出口の間に設けた複数の流路と、
前記複数の流路を開閉する開閉手段と、
少なくとも１つの流路の流量を計測する計測手段と、
前記開閉手段または計測手段に電源を供給する電源供給手段と、
前記開閉手段と前記計測手段とを制御する制御手段と、を備え、
前記計測手段は流路に設けられた超音波信号を送受信する第１振動子と第２振動子と、前記振動子へ周期的駆動振動を送出する送信回路と、前記振動子間の超音波の伝搬時間に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、前記制御手段は計測切り替え手段と１つのクロック手段を有し、計測切り替え手段は計測手段を時間的に切り替え、１つの制御手段で複数の計測手段から流量を測定しつつ複数の計測手段の動作を制御する際は前記クロック手段を基準に動作する構成とした流量計測装置。
【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】
【公開番号】特開２０１０−１８５８８９（Ｐ２０１０−１８５８８９Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２６７７７（Ｐ２０１０−１２６７７７）
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【分割の表示】特願２００６−２５６６７０（Ｐ２００６−２５６６７０）の分割
【原出願日】平成１０年４月１日（１９９８．４．１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２日（２０１０．６．２）
【分割の表示】特願２００６−２５６６７０（Ｐ２００６−２５６６７０）の分割
【原出願日】平成１０年４月１日（１９９８．４．１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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