流量計
【課題】低流量の計測から高い流量の計測まで正確に行い得る流量計を提供する。
【解決手段】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする流量計。
【解決手段】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量計のうち、比較的構成が簡易なものとして、たとえば熱式流量計とカルマン渦流量計とが知られている。
【０００３】
熱式流量計は、低流量の計測は容易であるが、高い流量の計測は困難であるという特性を有する。また、カルマン渦流量計は、高い流量の計測は容易であるが、低流量の計測は不可能であるという特性を有する。
【０００４】
したがって、これら熱式流量計とカルマン渦流量計は、上記目的に応じて使い分けられているのが実情である。
【０００５】
なお、熱式流量計に関する詳細はたとえば下記特許文献１に、カルマン渦流量計に関する詳細はたとえば下記文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３７４０９号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、本願出願人によって、このような熱式流量計とカルマン渦流量計とを併用することにより、低流量の計測から高い流量の計測まで行わしめる試みがなされている。いずれの流量計も比較的構成が簡易なものとして把握でき、これらの併用によって計測可能な流量域を拡大させることは多大なる効果を奏するものとなるからである。
【０００７】
しかし、熱式流量計は質量流量を測定するものであるのに対し、カルマン渦流量計は容積流量を測定するというように、それらの測定流量の種類が異なっているため、それらを単に併用しても正確な流量を計測することができないという不都合を有していた。
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、低流量の計測から高い流量の計測まで正確に行い得る流量計を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、拡大された流量域において、質量流量および容積流量を選択して計測できる流量計を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の他の目的は、一対からなる流量計を用いることを好機とし、流体の種類による流量値の変動を補正できる流量計を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、一対からなる流量計を用いることを好機とし、一方の流量計の異常を検知できる流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１３】
（１）本発明による流量計は、たとえば、流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする。
【００１４】
（２）本発明による流量計は、たとえば、流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする。
【００１５】
（３）本発明による流量計は、たとえば、流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される第１演算回路および第２演算回路とを備え、
第１演算回路と第２演算回路とは切り替えて用いられ、
前記第１演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように構成され、
前記第２演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
（４）本発明による流量計は、たとえば、（１）、（２）、（３）のうちいずれかの構成を前提とし、前記熱式流量計の出力値および前記カルマン渦流量計の出力値からコンバージョンファクタを算出し、前記熱式流量計の出力値に前記コンバージョンファクタを乗算した補正値を前記演算回路に入力させる手段が備えられていることを特徴とする。
【００１７】
（５）本発明による流量計は、たとえば、（１）、（２）、（３）のうちいずれかの構成を前提とし、前記熱式流量計とカルマン渦流量計にあって、一方の流量計の出力値に対する他方の流量計の出力値から該他方の流量計が異常であることを判定する判定手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
（６）本発明による流量計は、たとえば、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）のうちいずれかの構成を前提とし、前記熱式流量計とカルマン渦流量計は計測流体が流れる管体内に配置され、該熱式流量計はカルマン渦流量計に対して計測流体の上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による流量計の実施例を図面を用いて説明をする。
【００２１】
図１は、本発明による流量計の一実施例を示す概略構成図である。
【００２２】
管体１内に流れる流体２があり、その流れの中に、熱式流量計３およびカルマン渦流量計４が配置されている。これにより該流体２は被計測流体となる。
【００２３】
上述したように、熱式流量計３は質量流量を測定する計器として知られ、カルマン渦流量計４は容量流量を測定する計器として知られている。また、熱式流量計３は低流量の計測は容易である一方において高い流量の計測は困難がともなうことが知られ、カルマン渦流量計４は高い流量の計測は容易である一方において低流量の計測は不可能であることが知られている。
【００２４】
図７（ａ）は、熱式流量計３の計測原理を示すための概略説明図である。図７（ａ）の上部の図面において、流体２が流れる管体１があり、この管体１の外周には、その上流側から、温度センサＴＳ１、ヒータＨＴ、温度センサＴＳ２が順次近接して配置されている。これに対し、図７（ａ）の下部の図面において、前記管体１の流体２の流れ方向の前記温度センサＴＳ１、ヒータＨＴ、温度センサＴＳ２の配置個所に対応させて温度分布を示すグラフを描いている。グラフＡは、流体２が流れていない場合のヒータＨＴによる熱を温度センサＴＳ１、ＴＳ２が検知し、その温度はいずれもＴ０となっていることを示している。一方、グラフＢは、流体２が流れている場合のヒータＨＴによる熱を温度センサＴＳ１はＴ１（＜Ｔ０）として検知し、温度センサＴＳ２はＴ２（＞Ｔ０）として検知するようになる。そして、この場合の（Ｔ２−Ｔ１＝ΔＴ）は流体の質量流量に対応することが確認されていることから、このΔＴの検出により流体２の質量流量を求めることができる。
【００２５】
また、図７（ｂ）は、カルマン渦流量計４の計測原理を示すための概略説明図である。流体２が流れる管体１があり、この管体１の内部には該管体１の軸方向に対して直交するように配置されたたとえば三角柱からなる渦発生体ＶＧが、その頂部を下流側に指向させて配置されている。ちなみに、この渦発生体ＶＧが上述のような三角柱からなっていることからデルタ流量計と称される場合がある。管体１内に流体２が流れている場合、前記渦発生体ＶＧによって層流が剥がれ、その下流にてカルマン渦が発生する。このカルマン渦の発生する周波数は、流体２の流れる速さに比例していることが知られ、このカルマン渦の発生する周波数を前記渦発生体ＶＧの下流に配置させたたとえば圧電素子により圧力変化として検知するようにすることにより、流体２の容積流量を求めることができる。
【００２６】
上述のように、熱式流量計３は管体１の外部に構成でき、カルマン渦流量計４は管体１の内部に構成できることから、これら各流量計３、４ は、図１に示したように流体２の流れ方向において、同一の個所に形成することができる。しかし、この構成に限定されることはなく、それらの形成個所においてずれがあってもよいことはいうまでもない。流量計測において、条件が同じであれば（たとえば管体１の径が同一である場合）、必ずしも同一の個所に設ける必要はないからである。
【００２７】
図８は、前記熱式流量計３の温度センサＴＳ１およびヒータＨＴとして棒状のものを用い、かつ管体１内の流体２中に突出させるようにして構成した場合において、該熱式流量計３およびその近傍を示した構成の一実施例を示す断面図である。この場合、カルマン渦流量計４は熱式流量計３の下流側に近接させて配置させている。熱式流量計３の温度センサＴＳ１、ヒータＨＴにおいてその応答性を良好に構成したいと要望する場合、必然的にその径を小さくし、その機械的強度が不十分になるため、前記カルマン渦流量計４を熱式流量計３の上流側に配置させることを回避させた構成としている。仮に、カルマン渦流量計４を熱式流量計３の上流側に配置させた場合、カルマン渦流量計４によって発生したカルマン渦によって熱式流量計３の温度センサＴＳ１、ヒータＨＴが破損され易くなるからである。なお、図８に示すカルマン渦流量計４において、渦発生体ＶＧの下流側には、たとえば、管体１の中心軸にまで突出した突起体１０を備え、この突起体１０の先端部の側面には、管体１の外側に配置させたたとえば圧電素子１３にまで圧力が導かれる圧力導入孔１２が設けられている。該圧電素子１３はカルマン渦を検知する検知器として機能するようになっている。なお、このような検知器としては必ずしも圧電素子１３に限定されることはなく、流体を間にして管体１の内壁面に対向させて配置させた超音波送信器およびこの超音波送信器からの超音波を受信する超音波受信器によって構成してもよいことはもちろんである。
【００２８】
このように構成される熱式流量計３およびカルマン渦流量計４の計測可能範囲をそれぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）に示している。
【００２９】
図２（ａ）は熱式流量計３の計測可能範囲を示すグラフで、その横軸には流量Ｑｍを示し、その流量ＱｍがＢ以上の場合には計測に困難性が伴うことを示し、図２（ｂ）はカルマン渦流量計４の測定可能範囲を示すグラフで、その横軸には流量Ｑｖを示し、その流量ＱｖがＡ’以下の場合には計測に困難性が伴うことを示している。
【００３０】
なお、図２（ａ）に示すグラフの縦軸は熱式流量計３の出力を示し、流量に対応する電圧値（Ｖ）として取り出せるようになっており、図２（ｂ）に示すグラフの縦軸はカルマン渦流量計４の出力を示し、流量に対応する周波数（Ｈｅ）として取り出せるようになっている。それぞれの流量計の特性に基づくものである。
【００３１】
したがって、図１に示すように、熱式流量計３からの出力は検出器５によって流量Ｑｍが計測され、カルマン渦流量計４からの出力は該検出器５によって流量Ｑｖが計測されるようになる。この場合、熱式流量計３からの流量Ｑｍはその計測限界により０から図２（ａ）のＢ点に相当する流量までの範囲内で計測がなされるとともに、カルマン渦流量計４からの流量Ｑｖはその計測限界により図２（ｂ）のＡ’点に相当する流量からそれ以上の流量までの範囲内で計測がなされるようになっている。この結果、流量が質量流量であるか容積流量であるかは別とし、一部重複して流量が計測されるとともに、０からかなりの範囲にわたる大流量域に及んで計測できることになる。
【００３２】
そして、前記検出器５による検出出力は、切り替えスイッチ６の図中Ａ側の切り替えによって演算回路（Ａ）７に入力され、図中Ｂ側の切り替えによって演算回路（Ｂ）８に入力されるようになっている。ここで、切り替えスイッチ６の図中Ａ側の切り替えは質量流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を算出する場合になされ、図中Ｂ側の切り替えは容積流量（Ｌ／ｍｉｎ）を算出する場合になされるようになつている。
【００３３】
このため、演算回路（Ａ）７によって質量流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を算出する演算方法と、演算回路（Ｂ）８によって容積流量（Ｌ／ｍｉｎ）を算出する演算方法とを場合を分けて以下説明をする。
【００３４】
なお、図１に示す構成において、熱式流量計３およびカルマン渦流量計４を除く他の部分をコンピュータで構成することができ、以下、このコンピュータで構成したことを前提として説明する。
【００３５】
（Ａ）質量流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を計測する場合、
図２（ａ）のグラフの横軸における０からＡ点までの間の流量（ＮＬ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３における該熱式流量計３の検出出力によって流量Ｑｍ（＝Ｑ）を求め、この流量Ｑｍを測定値として扱うように構成されている。
【００３６】
図中横軸におけるＡ点からＢ点までの間の流量（ＮＬ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３によって流量Ｑｍを求めるとともに、カルマン渦流量計４によって流量Ｑｖを求め、これら流量Ｑｍおよび流量Ｑｖを用いた次式（１）の演算によって流量Ｑを算出し、この流量Ｑを測定値として扱うように構成されている。
【００３７】
Ｑ＝Ｋ×Ｑｍ＋（１−Ｋ）×Ｑｖ×｛（Ｐ＋１０１．３）／１０１．３｝×｛２７３．１５／（Ｔ＋２７３．１５）｝……（１）
ここで、Ｋ＝（Ｑ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）である。また、Ｐは図示しない圧力センサからの出力値、あるいは熱式流量計３とカルマン渦流量計４の双方測定可能なポイントでの質量流量、容積流量、温度から算出した値である。さらに、Ｔは温度（°Ｃ）である。
【００３８】
図（２）のグラフの横軸におけるＢ点からの流量（ＮＬ／ｍｉｎ）にあっては、カルマン渦流量計４における該カルマン渦流量計４の検出出力である流量Ｑｖを求めた後に次式（２）の演算によって流量Ｑを求めるように構成されている。
【００３９】
Ｑ＝Ｑｖ×｛（Ｐ＋１０１．３）／１０１．３｝×｛２７３．１５／（Ｔ＋２７３．１５）｝……（２）
この（２）式は、カルマン渦流量計４によって得られる容積流量を質量流量に換算させるための式であり、このことから前記（１）式は、図２（ａ）のグラフにおける０からＡまでの質量流量と、Ｂ以降における質量流量とを線形的に連続につなげるための演算として把握することができる。
【００４０】
前記演算回路（Ａ）７にあっては、たとえば図３に示す手順で動作がなれるようになつている。すなわち、図３において、まず、入力される情報である検出値ＱｍがＡより小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１）。検出値ＱｍがＡより小さい場合には該検出値Ｑｍがそのまま出力されて測定値として用いられる。検出値ＱｍがＡより小さくない場合において、該検出値ＱｍがＢより小さいか否かが判定される（ステップＳＴ２）。検出値ＱｍがＢより小さい場合には前記数式（１）による演算がなされ、その演算によって求められた演算値Ｑがそのまま出力されて測定値として用いられる（ステップＳＴ３）。該検出値ＱｍがＢより小さくない場合には前記数式（２）による演算がなされ、その演算によって求められた演算値Ｑがそのまま出力されて測定値としてもちいられる（ステップＳＴ４）。
【００４１】
（Ｂ）容積流量（Ｌ／ｍｉｎ）を計測する場合、
図２（ｂ）のグラフの横軸における０からＡ’点までの間の流量（Ｌ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３における該熱式流量計３の検出出力を次式（３）を用いて換算することにより、流量Ｑを求め、この流量Ｑを測定値として扱うように構成されている。
【００４２】
Ｑ＝Ｑｍ×｛１０１．３／（Ｐ＋１０１．３）｝×｛（Ｔ＋２７３．１５）／２７３．１５｝……（３）
図２（ｂ）のグラフの横軸におけるＡ’点からＢ’点までの間の流量（Ｌ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３によって流量Ｑｍを求めるとともに、カルマン渦流量計４によって流量Ｑｖを求め、これら流量Ｑｍおよび流量Ｑｖを用いた次式（４）の演算によって流量Ｑを算出し、この流量Ｑを測定値として扱うように構成されている。
【００４３】
Ｑ＝Ｋ×Ｑｍ＋（１−Ｋ）×Ｑｖ×｛（Ｐ＋１０１．３）／１０１．３｝×｛２７３．１５／（Ｔ＋２７３．１５）｝……（４）
ここで、Ｋ＝（Ｑ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）である。また、Ｐは、図示しない圧力センサからの出力値、あるいは熱式流量計３とカルマン渦流量計４の双方測定可能なポイントでの質量流量、容積流量、温度から算出した値である。さらに、Ｔは温度（°Ｃ）である。
【００４４】
そして、図２（ｂ）のグラフの横軸におけるＢ’点以降の流量（Ｌ／ｍｉｎ）にあっては、カルマン渦流量計４からの検出出力によって流量Ｑｖ（＝Ｑ）を求め、この流量Ｑｖを測定値として扱うように構成されている。
【００４５】
前記（３）式は、熱式流量計３によって得られる質量流量を容積流量に換算させるための式であり、このことから前記（４）式は、図２（ａ）のグラフにおける０からＡ’までの容積流量と、Ｂ’以降における容積流量とを線形的に連続につなげるための演算として把握することができる。
【００４６】
前記演算回路（Ｂ）８にあっては、たとえば図４に示す手順で動作がなされるようになっている。すなわち、図４において、まず、入力される情報である検出値ＱｍがＡ’より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１）。検出値ＱｍがＡより小さい場合には前記数式（３）による演算がなされ、その演算値Ｑがそのまま出力されて測定値として用いられる（ステップＳＴ２）。検出値ＱｍがＡ’より小さくない場合において、該検出値ＱｍがＢ’より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ３）。検出値ＱｍがＢより小さい場合には前記数式（４）による演算がなされ、その演算によって求められた演算値Ｑがそのまま出力されて測定値として用いられる（ステップＳＴ４）。該検出値ＱｍがＢ’より小さくない場合には該検出値Ｑｍがそのまま出力されて測定値として用いられる。
【００４７】
図５は、本発明による流量計の他の実施例を示す構成図で、図１と対応した図となっている。 図１の場合と比較して異なる部分は検出器５’にあり、図１に示した検出器５に替えて用いた構成となっている。流量計測の対象となる流体２は、その種類によって比熱が変動してしまい、その結果として熱式流量計３の計測する流量値が変化してしまう不都合を、前記検出器５’によって、コンバージョンファクタＫｃを設定し、このコンバージョンファクタＫｃを用いた補正を行うことにより、解消した構成となっている。
【００４８】
すなわち、図２（ａ）に示す流量域においてＡとＢとの間における熱式流量計３からの流量値Ｑｍと、カルマン渦流量計４からの流量値Ｑｖを検出し、次式（５）の演算を行うことによって、コンバージョンファクタＫｃを算出する。
【００４９】
Ｋｃ＝Ｑｖ×{（Ｐ＋１０１．３）／（１０１．３）}
×{（２７３．１５）／（Ｔ＋２７３．１５）}／Ｑｍ ……（５）
そして、これにより算出したコンバージョンファクタＫｃを前記流量値Ｑｍに乗算し、これにより得られた流量値Ｑｍ’を補正された流量値とし、前記演算回路（Ａ）７、あるいは演算回路（Ｂ）８における演算で用いるようにしている。
【００５０】
また、図６は、本発明による流量計の他の実施例を示す構成図である。本発明では、流量計として熱式流量計３とカルマン渦流量計４を備えたものとなっている。それ故、一方の流量計の値と他方の流量計の値にあって特性上一定の関係を有しており、これに基づいて、いずれか一方の流量計に異常をきたした場合には、他方の流量計との関係で、それを即検知できるようになる。
【００５１】
流量計の異常計測としては、たとえば、該流量計への異物の付着等が考えられ、このことから、常時正確な計測値を算出せんとする上記実施例と併せて適用させる場合において多大なる効果を奏する。
【００５２】
図６（ａ）は、たとえば演算回路（Ａ）７の前段に設ける手段として把握できる。しかし、これに限定されることはないことはいうまでもない。流量計の異常検出のための構成は上記実施例と独立に行えるものであるからである。
【００５３】
以下、ステップごとに説明する。まず、図２（ａ）のグラフにおける流量域であって、Ａ、Ｂの間の流量のうち所定の流量Ｑｍ１を熱式流量計３によって計測する（ステップＳＴ１）。この際同時にカルマン渦流量計によって流量Ｑｖ１を計測する。同時に計測するのは条件を揃えるためである（ステップＳＴ２）。流量Ｑｖ１を質量流量に換算し流量Ｑｍ１’を得る。換算するのは単位を同一にして比較を行い易くするためである（ステップＳＴ３）。流量Ｑｍ１と流量Ｑｍ１’との差の絶対値を算出する（ステップＳＴ４）。該絶対値が所定値を超えるか否かを判定する。ここで、所定値はいわゆる経験則で定まる値であり、異常検出を敏感にするならば小さい値として設定され、比較的鈍くするならば大きい値として設定される（ステップＳＴ５）。超えていない場合はそのままとし（ステップＳＴ６）、超えている場合は異常と判断して警報を発する（ステップＳＴ７）。
【００５４】
警報を発生させる態様とは別な態様として、たとえば、後段に設けられる前記演算回路（Ａ）７において演算不可能とする指令を送出させるようにしてもよいことはいうまでもない。計量観測者は、この演算不可能の指令によって、一方の流量計の異常を判断できるからである。
【００５５】
図６（ｂ）も、たとえば演算回路（Ｂ）８の前段に設ける手段として把握できる。 以下、ステップごとに説明する。まず、図２（ｂ）のグラフにおける流量域であって、Ａ’、Ｂ’の間の流量のうち所定の流量Ｑｖ１をカルマン渦流量計４によって計測する（ステップＳＴ１）。この際同時に熱式流量計３によって流量Ｑｍ１を計測する。同時に計測するのは条件を揃えるためである（ステップＳＴ２）。流量Ｑｍ１を容積流量に換算し流量Ｑｖ１’を得る。換算するのは単位を同一にして比較を行い易くするためである（ステップＳＴ３）。流量Ｑｖ１と流量Ｑｖ１’との差の絶対値を算出する（ステップＳＴ４）。該絶対値が所定値を超えるか否かを判定する。ここで、所定値はいわゆる経験則で定まる値であり、異常検出を敏感にするならば小さい値として設定され、比較的鈍くするならば大きい値として設定される（ステップＳＴ５）。超えていない場合はそのままとし（ステップＳＴ６）、超えている場合は異常と判断して警報を発する（ステップＳＴ７）。
【００５６】
警報を発生させる態様とは別な態様として、たとえば、後段に設けられる前記演算回路（Ｂ）８において演算不可能とする指令を送出させるようにしてもよいことはいうまでもない。計量観測者は、この演算不可能の指令によって、一方の流量計の異常を判断できるからである。
【００５７】
上述した実施例では、演算等の処理はコンピュータによって行ったものである。しかし、専用のデジタル回路を構成し、このデジタル回路によって処理するようにしてもよいことはもちろんである。
【００５８】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による流量計の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に用いられる熱式流量計の特性を示したグラフ、カルマン渦流量計の特性を示したグラフである。
【図３】本発明に用いられる演算回路（Ａ）における動作の一実施例を示したフロー図である。
【図４】本発明に用いられる演算回路（Ｂ）における動作の一実施例を示したフロー図である。
【図５】本発明による流量計の他の実施例を示す構成図で、図１に対応する図である。
【図６】本発明による流量計の他の実施例を示す構成図で、流量計の異常を発する動作フローを示した図である。
【図７】本発明による流量計に用いられる熱式流量計およびカルマン渦流量計の計測原理を示す説明図である。
【図８】本発明による流量計であって、管体に備えられる熱式流量計およびカルマン渦流量計の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１……管体、２……流体、３……熱式流量計、４……カルマン渦流量計、５、５’……検出器、６……スイッチング素子、７……演算回路（Ａ）、８……演算回路（Ｂ）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
流量計のうち、比較的構成が簡易なものとして、たとえば熱式流量計とカルマン渦流量計とが知られている。
【０００３】
熱式流量計は、低流量の計測は容易であるが、高い流量の計測は困難であるという特性を有する。また、カルマン渦流量計は、高い流量の計測は容易であるが、低流量の計測は不可能であるという特性を有する。
【０００４】
したがって、これら熱式流量計とカルマン渦流量計は、上記目的に応じて使い分けられているのが実情である。
【０００５】
なお、熱式流量計に関する詳細はたとえば下記特許文献１に、カルマン渦流量計に関する詳細はたとえば下記文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３７４０９号公報
【特許文献２】特開２００１−８２９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、本願出願人によって、このような熱式流量計とカルマン渦流量計とを併用することにより、低流量の計測から高い流量の計測まで行わしめる試みがなされている。いずれの流量計も比較的構成が簡易なものとして把握でき、これらの併用によって計測可能な流量域を拡大させることは多大なる効果を奏するものとなるからである。
【０００７】
しかし、熱式流量計は質量流量を測定するものであるのに対し、カルマン渦流量計は容積流量を測定するというように、それらの測定流量の種類が異なっているため、それらを単に併用しても正確な流量を計測することができないという不都合を有していた。
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、低流量の計測から高い流量の計測まで正確に行い得る流量計を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、拡大された流量域において、質量流量および容積流量を選択して計測できる流量計を提供することにある。
【００１０】
さらに、本発明の他の目的は、一対からなる流量計を用いることを好機とし、流体の種類による流量値の変動を補正できる流量計を提供することにある。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、一対からなる流量計を用いることを好機とし、一方の流量計の異常を検知できる流量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１３】
（１）本発明による流量計は、たとえば、流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする。
【００１４】
（２）本発明による流量計は、たとえば、流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする。
【００１５】
（３）本発明による流量計は、たとえば、流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される第１演算回路および第２演算回路とを備え、
第１演算回路と第２演算回路とは切り替えて用いられ、
前記第１演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように構成され、
前記第２演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように構成されていることを特徴とする。
【００１６】
（４）本発明による流量計は、たとえば、（１）、（２）、（３）のうちいずれかの構成を前提とし、前記熱式流量計の出力値および前記カルマン渦流量計の出力値からコンバージョンファクタを算出し、前記熱式流量計の出力値に前記コンバージョンファクタを乗算した補正値を前記演算回路に入力させる手段が備えられていることを特徴とする。
【００１７】
（５）本発明による流量計は、たとえば、（１）、（２）、（３）のうちいずれかの構成を前提とし、前記熱式流量計とカルマン渦流量計にあって、一方の流量計の出力値に対する他方の流量計の出力値から該他方の流量計が異常であることを判定する判定手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
（６）本発明による流量計は、たとえば、（１）、（２）、（３）、（４）、（５）のうちいずれかの構成を前提とし、前記熱式流量計とカルマン渦流量計は計測流体が流れる管体内に配置され、該熱式流量計はカルマン渦流量計に対して計測流体の上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明による流量計の実施例を図面を用いて説明をする。
【００２１】
図１は、本発明による流量計の一実施例を示す概略構成図である。
【００２２】
管体１内に流れる流体２があり、その流れの中に、熱式流量計３およびカルマン渦流量計４が配置されている。これにより該流体２は被計測流体となる。
【００２３】
上述したように、熱式流量計３は質量流量を測定する計器として知られ、カルマン渦流量計４は容量流量を測定する計器として知られている。また、熱式流量計３は低流量の計測は容易である一方において高い流量の計測は困難がともなうことが知られ、カルマン渦流量計４は高い流量の計測は容易である一方において低流量の計測は不可能であることが知られている。
【００２４】
図７（ａ）は、熱式流量計３の計測原理を示すための概略説明図である。図７（ａ）の上部の図面において、流体２が流れる管体１があり、この管体１の外周には、その上流側から、温度センサＴＳ１、ヒータＨＴ、温度センサＴＳ２が順次近接して配置されている。これに対し、図７（ａ）の下部の図面において、前記管体１の流体２の流れ方向の前記温度センサＴＳ１、ヒータＨＴ、温度センサＴＳ２の配置個所に対応させて温度分布を示すグラフを描いている。グラフＡは、流体２が流れていない場合のヒータＨＴによる熱を温度センサＴＳ１、ＴＳ２が検知し、その温度はいずれもＴ０となっていることを示している。一方、グラフＢは、流体２が流れている場合のヒータＨＴによる熱を温度センサＴＳ１はＴ１（＜Ｔ０）として検知し、温度センサＴＳ２はＴ２（＞Ｔ０）として検知するようになる。そして、この場合の（Ｔ２−Ｔ１＝ΔＴ）は流体の質量流量に対応することが確認されていることから、このΔＴの検出により流体２の質量流量を求めることができる。
【００２５】
また、図７（ｂ）は、カルマン渦流量計４の計測原理を示すための概略説明図である。流体２が流れる管体１があり、この管体１の内部には該管体１の軸方向に対して直交するように配置されたたとえば三角柱からなる渦発生体ＶＧが、その頂部を下流側に指向させて配置されている。ちなみに、この渦発生体ＶＧが上述のような三角柱からなっていることからデルタ流量計と称される場合がある。管体１内に流体２が流れている場合、前記渦発生体ＶＧによって層流が剥がれ、その下流にてカルマン渦が発生する。このカルマン渦の発生する周波数は、流体２の流れる速さに比例していることが知られ、このカルマン渦の発生する周波数を前記渦発生体ＶＧの下流に配置させたたとえば圧電素子により圧力変化として検知するようにすることにより、流体２の容積流量を求めることができる。
【００２６】
上述のように、熱式流量計３は管体１の外部に構成でき、カルマン渦流量計４は管体１の内部に構成できることから、これら各流量計３、４ は、図１に示したように流体２の流れ方向において、同一の個所に形成することができる。しかし、この構成に限定されることはなく、それらの形成個所においてずれがあってもよいことはいうまでもない。流量計測において、条件が同じであれば（たとえば管体１の径が同一である場合）、必ずしも同一の個所に設ける必要はないからである。
【００２７】
図８は、前記熱式流量計３の温度センサＴＳ１およびヒータＨＴとして棒状のものを用い、かつ管体１内の流体２中に突出させるようにして構成した場合において、該熱式流量計３およびその近傍を示した構成の一実施例を示す断面図である。この場合、カルマン渦流量計４は熱式流量計３の下流側に近接させて配置させている。熱式流量計３の温度センサＴＳ１、ヒータＨＴにおいてその応答性を良好に構成したいと要望する場合、必然的にその径を小さくし、その機械的強度が不十分になるため、前記カルマン渦流量計４を熱式流量計３の上流側に配置させることを回避させた構成としている。仮に、カルマン渦流量計４を熱式流量計３の上流側に配置させた場合、カルマン渦流量計４によって発生したカルマン渦によって熱式流量計３の温度センサＴＳ１、ヒータＨＴが破損され易くなるからである。なお、図８に示すカルマン渦流量計４において、渦発生体ＶＧの下流側には、たとえば、管体１の中心軸にまで突出した突起体１０を備え、この突起体１０の先端部の側面には、管体１の外側に配置させたたとえば圧電素子１３にまで圧力が導かれる圧力導入孔１２が設けられている。該圧電素子１３はカルマン渦を検知する検知器として機能するようになっている。なお、このような検知器としては必ずしも圧電素子１３に限定されることはなく、流体を間にして管体１の内壁面に対向させて配置させた超音波送信器およびこの超音波送信器からの超音波を受信する超音波受信器によって構成してもよいことはもちろんである。
【００２８】
このように構成される熱式流量計３およびカルマン渦流量計４の計測可能範囲をそれぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）に示している。
【００２９】
図２（ａ）は熱式流量計３の計測可能範囲を示すグラフで、その横軸には流量Ｑｍを示し、その流量ＱｍがＢ以上の場合には計測に困難性が伴うことを示し、図２（ｂ）はカルマン渦流量計４の測定可能範囲を示すグラフで、その横軸には流量Ｑｖを示し、その流量ＱｖがＡ’以下の場合には計測に困難性が伴うことを示している。
【００３０】
なお、図２（ａ）に示すグラフの縦軸は熱式流量計３の出力を示し、流量に対応する電圧値（Ｖ）として取り出せるようになっており、図２（ｂ）に示すグラフの縦軸はカルマン渦流量計４の出力を示し、流量に対応する周波数（Ｈｅ）として取り出せるようになっている。それぞれの流量計の特性に基づくものである。
【００３１】
したがって、図１に示すように、熱式流量計３からの出力は検出器５によって流量Ｑｍが計測され、カルマン渦流量計４からの出力は該検出器５によって流量Ｑｖが計測されるようになる。この場合、熱式流量計３からの流量Ｑｍはその計測限界により０から図２（ａ）のＢ点に相当する流量までの範囲内で計測がなされるとともに、カルマン渦流量計４からの流量Ｑｖはその計測限界により図２（ｂ）のＡ’点に相当する流量からそれ以上の流量までの範囲内で計測がなされるようになっている。この結果、流量が質量流量であるか容積流量であるかは別とし、一部重複して流量が計測されるとともに、０からかなりの範囲にわたる大流量域に及んで計測できることになる。
【００３２】
そして、前記検出器５による検出出力は、切り替えスイッチ６の図中Ａ側の切り替えによって演算回路（Ａ）７に入力され、図中Ｂ側の切り替えによって演算回路（Ｂ）８に入力されるようになっている。ここで、切り替えスイッチ６の図中Ａ側の切り替えは質量流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を算出する場合になされ、図中Ｂ側の切り替えは容積流量（Ｌ／ｍｉｎ）を算出する場合になされるようになつている。
【００３３】
このため、演算回路（Ａ）７によって質量流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を算出する演算方法と、演算回路（Ｂ）８によって容積流量（Ｌ／ｍｉｎ）を算出する演算方法とを場合を分けて以下説明をする。
【００３４】
なお、図１に示す構成において、熱式流量計３およびカルマン渦流量計４を除く他の部分をコンピュータで構成することができ、以下、このコンピュータで構成したことを前提として説明する。
【００３５】
（Ａ）質量流量（ＮＬ／ｍｉｎ）を計測する場合、
図２（ａ）のグラフの横軸における０からＡ点までの間の流量（ＮＬ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３における該熱式流量計３の検出出力によって流量Ｑｍ（＝Ｑ）を求め、この流量Ｑｍを測定値として扱うように構成されている。
【００３６】
図中横軸におけるＡ点からＢ点までの間の流量（ＮＬ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３によって流量Ｑｍを求めるとともに、カルマン渦流量計４によって流量Ｑｖを求め、これら流量Ｑｍおよび流量Ｑｖを用いた次式（１）の演算によって流量Ｑを算出し、この流量Ｑを測定値として扱うように構成されている。
【００３７】
Ｑ＝Ｋ×Ｑｍ＋（１−Ｋ）×Ｑｖ×｛（Ｐ＋１０１．３）／１０１．３｝×｛２７３．１５／（Ｔ＋２７３．１５）｝……（１）
ここで、Ｋ＝（Ｑ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）である。また、Ｐは図示しない圧力センサからの出力値、あるいは熱式流量計３とカルマン渦流量計４の双方測定可能なポイントでの質量流量、容積流量、温度から算出した値である。さらに、Ｔは温度（°Ｃ）である。
【００３８】
図（２）のグラフの横軸におけるＢ点からの流量（ＮＬ／ｍｉｎ）にあっては、カルマン渦流量計４における該カルマン渦流量計４の検出出力である流量Ｑｖを求めた後に次式（２）の演算によって流量Ｑを求めるように構成されている。
【００３９】
Ｑ＝Ｑｖ×｛（Ｐ＋１０１．３）／１０１．３｝×｛２７３．１５／（Ｔ＋２７３．１５）｝……（２）
この（２）式は、カルマン渦流量計４によって得られる容積流量を質量流量に換算させるための式であり、このことから前記（１）式は、図２（ａ）のグラフにおける０からＡまでの質量流量と、Ｂ以降における質量流量とを線形的に連続につなげるための演算として把握することができる。
【００４０】
前記演算回路（Ａ）７にあっては、たとえば図３に示す手順で動作がなれるようになつている。すなわち、図３において、まず、入力される情報である検出値ＱｍがＡより小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１）。検出値ＱｍがＡより小さい場合には該検出値Ｑｍがそのまま出力されて測定値として用いられる。検出値ＱｍがＡより小さくない場合において、該検出値ＱｍがＢより小さいか否かが判定される（ステップＳＴ２）。検出値ＱｍがＢより小さい場合には前記数式（１）による演算がなされ、その演算によって求められた演算値Ｑがそのまま出力されて測定値として用いられる（ステップＳＴ３）。該検出値ＱｍがＢより小さくない場合には前記数式（２）による演算がなされ、その演算によって求められた演算値Ｑがそのまま出力されて測定値としてもちいられる（ステップＳＴ４）。
【００４１】
（Ｂ）容積流量（Ｌ／ｍｉｎ）を計測する場合、
図２（ｂ）のグラフの横軸における０からＡ’点までの間の流量（Ｌ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３における該熱式流量計３の検出出力を次式（３）を用いて換算することにより、流量Ｑを求め、この流量Ｑを測定値として扱うように構成されている。
【００４２】
Ｑ＝Ｑｍ×｛１０１．３／（Ｐ＋１０１．３）｝×｛（Ｔ＋２７３．１５）／２７３．１５｝……（３）
図２（ｂ）のグラフの横軸におけるＡ’点からＢ’点までの間の流量（Ｌ／ｍｉｎ）にあっては、熱式流量計３によって流量Ｑｍを求めるとともに、カルマン渦流量計４によって流量Ｑｖを求め、これら流量Ｑｍおよび流量Ｑｖを用いた次式（４）の演算によって流量Ｑを算出し、この流量Ｑを測定値として扱うように構成されている。
【００４３】
Ｑ＝Ｋ×Ｑｍ＋（１−Ｋ）×Ｑｖ×｛（Ｐ＋１０１．３）／１０１．３｝×｛２７３．１５／（Ｔ＋２７３．１５）｝……（４）
ここで、Ｋ＝（Ｑ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）である。また、Ｐは、図示しない圧力センサからの出力値、あるいは熱式流量計３とカルマン渦流量計４の双方測定可能なポイントでの質量流量、容積流量、温度から算出した値である。さらに、Ｔは温度（°Ｃ）である。
【００４４】
そして、図２（ｂ）のグラフの横軸におけるＢ’点以降の流量（Ｌ／ｍｉｎ）にあっては、カルマン渦流量計４からの検出出力によって流量Ｑｖ（＝Ｑ）を求め、この流量Ｑｖを測定値として扱うように構成されている。
【００４５】
前記（３）式は、熱式流量計３によって得られる質量流量を容積流量に換算させるための式であり、このことから前記（４）式は、図２（ａ）のグラフにおける０からＡ’までの容積流量と、Ｂ’以降における容積流量とを線形的に連続につなげるための演算として把握することができる。
【００４６】
前記演算回路（Ｂ）８にあっては、たとえば図４に示す手順で動作がなされるようになっている。すなわち、図４において、まず、入力される情報である検出値ＱｍがＡ’より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ１）。検出値ＱｍがＡより小さい場合には前記数式（３）による演算がなされ、その演算値Ｑがそのまま出力されて測定値として用いられる（ステップＳＴ２）。検出値ＱｍがＡ’より小さくない場合において、該検出値ＱｍがＢ’より小さいか否かが判定される（ステップＳＴ３）。検出値ＱｍがＢより小さい場合には前記数式（４）による演算がなされ、その演算によって求められた演算値Ｑがそのまま出力されて測定値として用いられる（ステップＳＴ４）。該検出値ＱｍがＢ’より小さくない場合には該検出値Ｑｍがそのまま出力されて測定値として用いられる。
【００４７】
図５は、本発明による流量計の他の実施例を示す構成図で、図１と対応した図となっている。 図１の場合と比較して異なる部分は検出器５’にあり、図１に示した検出器５に替えて用いた構成となっている。流量計測の対象となる流体２は、その種類によって比熱が変動してしまい、その結果として熱式流量計３の計測する流量値が変化してしまう不都合を、前記検出器５’によって、コンバージョンファクタＫｃを設定し、このコンバージョンファクタＫｃを用いた補正を行うことにより、解消した構成となっている。
【００４８】
すなわち、図２（ａ）に示す流量域においてＡとＢとの間における熱式流量計３からの流量値Ｑｍと、カルマン渦流量計４からの流量値Ｑｖを検出し、次式（５）の演算を行うことによって、コンバージョンファクタＫｃを算出する。
【００４９】
Ｋｃ＝Ｑｖ×{（Ｐ＋１０１．３）／（１０１．３）}
×{（２７３．１５）／（Ｔ＋２７３．１５）}／Ｑｍ ……（５）
そして、これにより算出したコンバージョンファクタＫｃを前記流量値Ｑｍに乗算し、これにより得られた流量値Ｑｍ’を補正された流量値とし、前記演算回路（Ａ）７、あるいは演算回路（Ｂ）８における演算で用いるようにしている。
【００５０】
また、図６は、本発明による流量計の他の実施例を示す構成図である。本発明では、流量計として熱式流量計３とカルマン渦流量計４を備えたものとなっている。それ故、一方の流量計の値と他方の流量計の値にあって特性上一定の関係を有しており、これに基づいて、いずれか一方の流量計に異常をきたした場合には、他方の流量計との関係で、それを即検知できるようになる。
【００５１】
流量計の異常計測としては、たとえば、該流量計への異物の付着等が考えられ、このことから、常時正確な計測値を算出せんとする上記実施例と併せて適用させる場合において多大なる効果を奏する。
【００５２】
図６（ａ）は、たとえば演算回路（Ａ）７の前段に設ける手段として把握できる。しかし、これに限定されることはないことはいうまでもない。流量計の異常検出のための構成は上記実施例と独立に行えるものであるからである。
【００５３】
以下、ステップごとに説明する。まず、図２（ａ）のグラフにおける流量域であって、Ａ、Ｂの間の流量のうち所定の流量Ｑｍ１を熱式流量計３によって計測する（ステップＳＴ１）。この際同時にカルマン渦流量計によって流量Ｑｖ１を計測する。同時に計測するのは条件を揃えるためである（ステップＳＴ２）。流量Ｑｖ１を質量流量に換算し流量Ｑｍ１’を得る。換算するのは単位を同一にして比較を行い易くするためである（ステップＳＴ３）。流量Ｑｍ１と流量Ｑｍ１’との差の絶対値を算出する（ステップＳＴ４）。該絶対値が所定値を超えるか否かを判定する。ここで、所定値はいわゆる経験則で定まる値であり、異常検出を敏感にするならば小さい値として設定され、比較的鈍くするならば大きい値として設定される（ステップＳＴ５）。超えていない場合はそのままとし（ステップＳＴ６）、超えている場合は異常と判断して警報を発する（ステップＳＴ７）。
【００５４】
警報を発生させる態様とは別な態様として、たとえば、後段に設けられる前記演算回路（Ａ）７において演算不可能とする指令を送出させるようにしてもよいことはいうまでもない。計量観測者は、この演算不可能の指令によって、一方の流量計の異常を判断できるからである。
【００５５】
図６（ｂ）も、たとえば演算回路（Ｂ）８の前段に設ける手段として把握できる。 以下、ステップごとに説明する。まず、図２（ｂ）のグラフにおける流量域であって、Ａ’、Ｂ’の間の流量のうち所定の流量Ｑｖ１をカルマン渦流量計４によって計測する（ステップＳＴ１）。この際同時に熱式流量計３によって流量Ｑｍ１を計測する。同時に計測するのは条件を揃えるためである（ステップＳＴ２）。流量Ｑｍ１を容積流量に換算し流量Ｑｖ１’を得る。換算するのは単位を同一にして比較を行い易くするためである（ステップＳＴ３）。流量Ｑｖ１と流量Ｑｖ１’との差の絶対値を算出する（ステップＳＴ４）。該絶対値が所定値を超えるか否かを判定する。ここで、所定値はいわゆる経験則で定まる値であり、異常検出を敏感にするならば小さい値として設定され、比較的鈍くするならば大きい値として設定される（ステップＳＴ５）。超えていない場合はそのままとし（ステップＳＴ６）、超えている場合は異常と判断して警報を発する（ステップＳＴ７）。
【００５６】
警報を発生させる態様とは別な態様として、たとえば、後段に設けられる前記演算回路（Ｂ）８において演算不可能とする指令を送出させるようにしてもよいことはいうまでもない。計量観測者は、この演算不可能の指令によって、一方の流量計の異常を判断できるからである。
【００５７】
上述した実施例では、演算等の処理はコンピュータによって行ったものである。しかし、専用のデジタル回路を構成し、このデジタル回路によって処理するようにしてもよいことはもちろんである。
【００５８】
上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による流量計の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に用いられる熱式流量計の特性を示したグラフ、カルマン渦流量計の特性を示したグラフである。
【図３】本発明に用いられる演算回路（Ａ）における動作の一実施例を示したフロー図である。
【図４】本発明に用いられる演算回路（Ｂ）における動作の一実施例を示したフロー図である。
【図５】本発明による流量計の他の実施例を示す構成図で、図１に対応する図である。
【図６】本発明による流量計の他の実施例を示す構成図で、流量計の異常を発する動作フローを示した図である。
【図７】本発明による流量計に用いられる熱式流量計およびカルマン渦流量計の計測原理を示す説明図である。
【図８】本発明による流量計であって、管体に備えられる熱式流量計およびカルマン渦流量計の一実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００６０】
１……管体、２……流体、３……熱式流量計、４……カルマン渦流量計、５、５’……検出器、６……スイッチング素子、７……演算回路（Ａ）、８……演算回路（Ｂ）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする流量計。
【請求項２】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする流量計。
【請求項３】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される第１演算回路および第２演算回路とを備え、
第１演算回路と第２演算回路とは切り替えて用いられ、
前記第１演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように構成され、
前記第２演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように構成されていることを特徴とする流量計。
【請求項４】
前記熱式流量計の出力値および前記カルマン渦流量計の出力値からコンバージョンファクタを算出し、前記熱式流量計の出力値に前記コンバージョンファクタを乗算した補正値を前記演算回路に入力させる手段が備えられていることを特徴とする請求項１、２、３のうちいずれかに記載の流量計。
【請求項５】
前記熱式流量計とカルマン渦流量計にあって、一方の流量計の出力値に対する他方の流量計の出力値から該他方の流量計が異常であることを判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３のうちいずれかに記載の流量計。
【請求項６】
前記熱式流量計とカルマン渦流量計は計測流体が流れる管体内に配置され、該熱式流量計はカルマン渦流量計に対して計測流体の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５のうちいずれかに記載の流量計。
【請求項１】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする流量計。
【請求項２】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される演算回路とを備え、
前記演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように、構成されていることを特徴とする流量計。
【請求項３】
流体内に配置される熱式流量計およびカルマン渦流量計と、これら熱式流量計とカルマン渦流量計からの出力が入力されて測定値が演算される第１演算回路および第２演算回路とを備え、
第１演算回路と第２演算回路とは切り替えて用いられ、
前記第１演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力を質量流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記低流量域の測定値と前記高流量域の測定値を連続させる質量流量の演算値を測定値として出力させるように構成され、
前記第２演算回路は、該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの高流量域にあっては前記カルマン渦流量計からの出力がそのまま測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの低流量域にあっては前記熱式流量計からの出力を容積流量に換算したものを測定値として出力させ、
該流体の流量域を低、中、高に区分けされたうちの中流量域にあっては前記高流量域の測定値と前記低流量域の測定値を連続させる容積流量の演算値を測定値として出力させるように構成されていることを特徴とする流量計。
【請求項４】
前記熱式流量計の出力値および前記カルマン渦流量計の出力値からコンバージョンファクタを算出し、前記熱式流量計の出力値に前記コンバージョンファクタを乗算した補正値を前記演算回路に入力させる手段が備えられていることを特徴とする請求項１、２、３のうちいずれかに記載の流量計。
【請求項５】
前記熱式流量計とカルマン渦流量計にあって、一方の流量計の出力値に対する他方の流量計の出力値から該他方の流量計が異常であることを判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項１、２、３のうちいずれかに記載の流量計。
【請求項６】
前記熱式流量計とカルマン渦流量計は計測流体が流れる管体内に配置され、該熱式流量計はカルマン渦流量計に対して計測流体の上流側に配置されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５のうちいずれかに記載の流量計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−５７４５２（Ｐ２００７−５７４５２Ａ）
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４５３２７（Ｐ２００５−２４５３２７）
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２６日（２００５．８．２６）
【出願人】（０００１０３５７４）株式会社オーバル (82)
【Ｆターム（参考）】
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