特許 6209466 流量測定装置および流量制御バルブ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209466

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】流量測定装置および流量制御バルブ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/34 20060101AFI20170925BHJP

   G01F 1/50 20060101ALI20170925BHJP

   G05D 7/06 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/34 Z

   G01F1/50

   G05D7/06 Z

【請求項の数】11

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2014-41625(P2014-41625)

(22)【出願日】2014年3月4日

(65)【公開番号】特開2015-166720(P2015-166720A)

(43)【公開日】2015年9月24日

【審査請求日】2016年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006666

【氏名又は名称】アズビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】野間口 謙雄

(72)【発明者】

【氏名】新谷 知紀

【審査官】 山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５９−２２５４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２０５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５１１３７２２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平８−３３５１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平３−２１７３５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００１−８２９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０３８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４４６８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ １／３４ − １／５０

Ｇ０５Ｄ ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象の流体を液体とし、弁体の開度調整によって制御される前記流体の流量を測定する流量測定装置において、
前記弁体の開度と流量係数との関係を示す流量係数テーブルを記憶する流量係数テーブル記憶部と、
前記流量係数テーブルより前記弁体の現在の開度に応じた流量係数を現在の流量係数として取得する流量係数取得部と、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と前記流量係数テーブルより取得された現在の流量係数とから前記流体の流量を仮流量として求める流量演算部と、
前記流体の温度と前記流体の動粘度との関係を示す動粘度テーブルを記憶する動粘度テーブル記憶部と、
前記弁体の開度毎に作成された流量補正係数とこの流量補正係数に対応する流量補正係数決定値との関係を示す流量補正テーブルを記憶する流量補正テーブル記憶部と、
前記動粘度テーブルより前記流体の現在の温度に応じた動粘度を現在の動粘度として取得する動粘度取得部と、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と前記動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値を求める流量補正係数決定値算出部と、
前記流量補正テーブルより前記弁体の現在の開度および前記流量補正係数決定算出部によって求められた現在の流量補正係数決定値に応じた流量補正係数を取得する流量補正係数取得部と、
前記流量演算部によって求められた仮流量をこの仮流量に前記流量補正係数取得部によって取得された流量補正係数を乗じることによって補正して補正流量とする流量補正部と
を備えることを特徴とする流量測定装置。

【請求項2】

請求項１に記載された流量測定装置において、
前記流体の温度と前記流体の密度比との関係を示す密度比テーブルを記憶する密度比テーブル記憶部と、
前記密度比テーブルより前記流体の現在の温度に応じた密度比を現在の密度比として取得する密度比取得部とを備え、
前記流量演算部は、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と、前記流量係数テーブルより取得された現在の流量係数と、前記密度比テーブルより取得された現在の密度比とから前記流体の流量を仮流量として求め、
前記流量補正係数決定値算出部は、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と、前記密度比テーブルより取得された現在の密度比と、前記動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値を求める
ことを特徴とする流量測定装置。

【請求項3】

請求項１に記載された流量測定装置において、
前記流量演算部は、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と、前記流量係数テーブルより取得された現在の流量係数とから、下記（１）式によって前記流体の流量を仮流量Ｑ’として求める
ことを特徴とする流量測定装置。
Ｑ’＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ）^1/2 ・・・・（１）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、Ｃｖは流量係数、Ｎは数値定数。

【請求項4】

請求項２に記載された流量測定装置において、
前記流量演算部は、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と、前記流量係数テーブルより取得された現在の流量係数と、前記密度比テーブルより取得された現在の密度比とから、下記（２）式によって前記流体の流量を仮流量Ｑ’として求める
ことを特徴とする流量測定装置。
Ｑ’＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ／（ρ₁／ρ₀））^1/2 ・・・・（２）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、Ｃｖは流量係数、ρ₁／ρ₀は流体の密度比（ρ₁：流体温度における流体の密度、ρ₀：基準温度における流体の密度）、Ｎは数値定数。

【請求項5】

請求項１に記載された流量測定装置において、
前記流量補正テーブル記憶部は、
下記（３）式で表される値ｆを流量補正係数決定値とする前記流量補正テーブルを記憶し、
前記流量補正係数決定値算出部は、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と、前記動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とから、下記（３）式で表される値ｆとして現在の流量補正係数決定値を求める
ことを特徴とする流量測定装置
ｆ＝（ΔＰ）^1/2／ν ・・・・（３）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、νは流体の動粘度。

【請求項6】

請求項２に記載された流量測定装置において、
前記流量補正テーブル記憶部は、
下記（４）式で表される値ｆを流量補正係数決定値とする前記流量補正テーブルを記憶し、
前記流量補正係数決定値算出部は、
前記弁体の上下流間の現在の差圧と、前記密度比テーブルより取得された現在の密度比と、前記動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とから、下記（４）式で表される値ｆとして現在の流量補正係数決定値を求める
ことを特徴とする流量測定装置
ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2） ・・・・（４）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、νは流体の動粘度、ρ₁／ρ₀は流体の密度比（ρ₁：流体温度における流体の密度、ρ₀：基準温度における流体の密度）。

【請求項7】

請求項１〜４の何れか１項に記載された流量測定装置において、
前記流量補正テーブル記憶部は、
前記流体の仮流量と前記流体の動粘度との比を前記流量補正係数決定値とする前記流量補正テーブルを記憶し、
前記流量補正係数決定値算出部は、
前記流量演算部によって求められた仮流量と前記動粘度テーブルより取得された現在の動粘度との比を現在の前記流量補正係数決定値として求める
ことを特徴とする流量測定装置。

【請求項8】

請求項７に記載された流量測定装置において、
前記流量補正部からの補正流量を前記仮流量に置き換えて、前記流量補正係数決定値算出部における流量補正係数決定値の算出、前記流量補正係数取得部における流量補正係数の取得、前記流量補正部における前記流量演算部で求められた仮流量に対する補正を、ブラシュアップ処理として繰り返させる繰り返し部
を備えることを特徴とする流量測定装置。

【請求項9】

請求項８に記載された流量測定装置において、
前記繰り返し部は、
前記流量補正部における仮流量の補正回数が所定回数に達するまで前記ブラシュアップ処理を繰り返させる
ことを特徴とする流量測定装置。

【請求項10】

請求項８に記載された流量測定装置において、
前記繰り返し部は、
前記流量補正部における前回の補正流量と今回の補正流量との差が所定値以下となるまで前記ブラシュアップ処理を繰り返させる
ことを特徴とする流量測定装置。

【請求項11】

請求項１〜１０の何れか１項に記載された流量測定装置を内蔵した流量制御バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、測定対象の流体を液体とし、弁体の開度調整によって制御される流体の流量を測定する流量測定装置およびこの流量測定装置を内蔵した流量制御バルブに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、配管路には流量計と制御バルブの両者を配置し、流量計によって計測された流量に基づいて制御バルブの開度を制御するようにしていた。しかし、このような方法では、制御バルブとは別に流量計が必要となる。また、オリフィス式流量計や熱線式流量計など多くの流量計では、安定した計測のために流量計の前に直管部が必要となるため、費用、スペースが必要となる。

【0003】

そこで、流量計測機能と弁開度の制御機能との両機能を具備した流量制御バルブが望まれ、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この流量制御バルブは、流体の流路を形成する管路とこの管路内を流れる流体の流量を規制する弁体とを備えた弁本体と、この弁本体に取り付けられ弁体の開度を制御するアクチュエータとを備えている。弁本体には、弁体の上流側の圧力Ｐ１を検出する第１の圧力センサと、弁体の下流側の圧力Ｐ２を検出する第２の圧力センサと、弁体の開度（弁開度）θを検出する弁開度センサが設けられている。アクチュエータにはＣＰＵやメモリが搭載されている。

【0004】

この流量制御バルブにおいて、メモリには特性テーブルとして、予め定められた基準差圧（弁体の上下流間の差圧）における弁開度θと流量係数Ｃｖとの関係を示す基準の特性テーブルと、基準差圧よりも低い差圧における弁開度θと流量係数Ｃｖとの関係を示す低差圧時の特性テーブルと、基準差圧よりも高い差圧における弁体の予め定められた低開度閾値以下の弁開度θと流量係数Ｃｖとの関係を示す高差圧低開度時の特性テーブルとが記憶されている。

【0005】

この流量制御バルブにおいて、ＣＰＵは、第１の圧力センサからの圧力Ｐ１と第２の圧力センサからの圧力Ｐ２とから弁体の上下流間の差圧ΔＰを求め、現在の差圧ΔＰが基準差圧よりも低い場合、その差圧ΔＰと現在の弁開度θに応ずる流量係数Ｃｖを低差圧時の特性テーブルから求め、この求めた流量係数Ｃｖと現在の差圧ΔＰとに基づいて管路内を流れる流体の流量Ｑを算出し、現在の差圧ΔＰが基準差圧よりも高く、かつ現在の弁開度θが低開度閾値以下である場合、その差圧ΔＰと現在の弁開度θに応ずる流量係数Ｃｖを高差圧低開度時の特性テーブルから求め、この求めた流量係数Ｃｖと現在の差圧ΔＰとに基づいて管路内を流れる流体の流量Ｑを算出する。そして、この算出した流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして設定流量Ｑｓｐと比較し、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように弁開度θを制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第５１１３７２２号公報

【特許文献2】特公平３−３８６０５号公報

【特許文献3】特開２０１３−１８１８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に示された流量制御バルブでは、弁開度θと差圧ΔＰが変わったときの流量係数Ｃｖを低差圧時の特性テーブルや高差圧低開度時の特性テーブルから求めることで計測流量の信頼性を高めることができるが、管路内を流れる流体を液体（非圧縮性流体）とした場合、液体の温度が大きく変わると、液体の動粘性係数（動粘度）が変わることから、算出される流量と実際の流量との差異が大きくなってしまうため、精度良く流量計測することが困難となる。

【0008】

なお、特許文献２には、流体の温度を検出して制御流量を補正するようにしたディジタル弁制御装置が示されている。このディジタル弁制御装置では、修正レイノルズ数Ｒｍ＝ｋ・ｖ・Ａ／ν（ｋ：弁の変位で変わる変数、ｖ：流体の流速、ν：動粘度、Ａ：弁の開口面積）と流量係数Ｃｖとの関係は、弁開度によらず同一であるとしている。

【0009】

しかし、実際にはレイノルズ数の変化に対する流れの様相の変化は、必ずしも弁開度によらず同一であるとは限らない。このため、修正レイノルズ数Ｒｍと流量係数Ｃｖとの関係がテーブルで定義した関係と異なる部分があると、その部分は流量計測の誤差となる。

【0010】

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高精度で流体（液体）の流量を測定することが可能な流量測定装置を提供することにある。また、高精度で流体（液体）の流量を測定することが可能な流量測定装置を内蔵した流量制御バルブを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

このような目的を達成するために本発明は、測定対象の流体を液体とし、弁体の開度調整によって制御される流体の流量を測定する流量測定装置において、弁体の開度と流量係数との関係を示す流量係数テーブルを記憶する流量係数テーブル記憶部と、流量係数テーブルより弁体の現在の開度に応じた流量係数を現在の流量係数として取得する流量係数取得部と、弁体の上下流間の現在の差圧と流量係数テーブルより取得された現在の流量係数とから流体の流量を仮流量として求める流量演算部と、流体の温度と流体の動粘度との関係を示す動粘度テーブルを記憶する動粘度テーブル記憶部と、弁体の開度毎に作成された流量補正係数とこの流量補正係数に対応する流量補正係数決定値との関係を示す流量補正テーブルを記憶する流量補正テーブル記憶部と、動粘度テーブルより流体の現在の温度に応じた動粘度を現在の動粘度として取得する動粘度取得部と、弁体の上下流間の現在の差圧と動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値を求める流量補正係数決定値算出部と、流量補正テーブルより弁体の現在の開度および流量補正係数決定算出部によって求められた現在の流量補正係数決定値に応じた流量補正係数を取得する流量補正係数取得部と、流量演算部によって求められた仮流量をこの仮流量に流量補正係数取得部によって取得された流量補正係数を乗じることによって補正して補正流量とする流量補正部とを備えることを特徴とする（請求項１）。

【0012】

この発明によれば、弁体の現在の開度θに応じた流量係数Ｃｖが現在の流量係数として流量係数テーブルより取得され、弁体の上下流間の現在の差圧ΔＰと流量係数テーブルより取得された現在の流量係数Ｃｖとから流体の仮流量Ｑ’が求められる。また、流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νが現在の動粘度として動粘度テーブルより取得され、弁体の上下流間の現在の差圧と動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値が求められ、弁体の現在の開度θおよび求められた現在の流量補正係数決定値に応じた流量補正係数Ｆ_Rが流量補正テーブルより取得される。そして、流量補正テーブルより取得された流量補正係数Ｆ_Rによって仮流量Ｑ’が補正されて、補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｆ_R・Ｑ’）とされる。

【0013】

なお、本発明において、流体の温度と流体の密度比との関係を示す密度比テーブルを記憶する密度比テーブル記憶部と、密度比テーブルより流体の現在の温度に応じた密度比を現在の密度比として取得する密度比取得部とを設け、流量演算部において、弁体の上下流間の現在の差圧と、流量係数テーブルより取得された現在の流量係数と、密度比テーブルより取得された現在の密度比とから流体の流量を仮流量として求めるようにし、流量補正係数決定値算出部において、弁体の上下流間の現在の差圧と、密度比テーブルより取得された現在の密度比と、動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値を求めるようにしてもよい（請求項２）。

【0014】

請求項２に係る発明では、弁体の現在の開度θに応じた流量係数Ｃｖが現在の流量係数として流量係数テーブルより取得され、流体の現在の温度Ｔに応じた密度比ρ₁／ρ₀（ρ₁：流体温度における流体の密度、ρ₀：基準温度における流体の密度）が現在の密度比として密度比テーブルより取得され、弁体の上下流間の現在の差圧ΔＰと流量係数テーブルより取得された現在の流量係数Ｃｖと密度比テーブルより取得された現在の密度比ρ₁／ρ₀とから流体の仮流量Ｑ’が求められる。また、流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νが現在の動粘度として動粘度テーブルより取得され、弁体の上下流間の現在の差圧と、密度比テーブルより取得された現在の密度比と、動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値が求められ、弁体の現在の開度θおよび求められた現在の流量補正係数決定値に応じた流量補正係数Ｆ_Rが流量補正テーブルより取得される。そして、流量補正テーブルより取得された流量補正係数Ｆ_Rによって仮流量Ｑ’が補正されて、補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｆ_R・Ｑ’）とされる。

【0015】

本発明の一形態として、例えば、流体の仮流量Ｑ’と流体の動粘度νとの比Ｑ’／νを流量補正係数決定値ｆとする流量補正テーブルを記憶するようにし、流量演算部によって求められた仮流量Ｑ’と動粘度テーブルより取得した現在の動粘度νとの比Ｑ’／νを現在の流量補正係数決定値ｆとして求め、弁体の現在の開度θおよび求めた現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを流量補正テーブルより取得するようにする。そして、流量演算部によって求められた仮流量Ｑ’を流量補正テーブルより取得した流量補正係数Ｆ_Rによって補正して、補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｆ_R・Ｑ’）とする（請求項７）。

【0016】

本発明において、仮流量Ｑ’を下記（１）式によって求めるようにした場合（請求項３）、この仮流量Ｑ’は現在の差圧ΔＰを含む情報であり、現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νは現在の差圧ΔＰと現在の動粘度νとを含む情報から求められていると言える。
Ｑ’＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ）^1/2 ・・・・（１）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、Ｃｖは流量係数、Ｎは数値定数。

【0017】

本発明において、仮流量Ｑ’を下記（２）式によって求めるようにした場合（請求項４）、この仮流量Ｑ’は現在の差圧ΔＰと現在の密度比ρ₁／ρ₀とを含む情報であり、現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νは現在の差圧ΔＰと現在の密度比ρ₁／ρ₀と現在の動粘度νとを含む情報から求められていると言える。
Ｑ’＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ／（ρ₁／ρ₀））^1/2 ・・・・（２）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、Ｃｖは流量係数、ρ₁／ρ₀は流体の密度比（ρ₁：流体温度における流体の密度、ρ₀：基準温度における流体の密度）、Ｎは数値定数。

【0018】

本発明において、流量補正係数決定値ｆをＱ’／νとする場合、補正流量Ｑをそのまま計測流量として出力するようにしてもよいが、補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて、流量動粘度比算出部における流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、流量補正係数取得部における流量補正係数Ｆ_Rの取得、流量補正部における流量演算部で求められた仮流量Ｑ’に対する補正を、ブラシュアップ処理として繰り返させるようにしてもよい（請求項８）。この場合、例えば、流量補正部における仮流量Ｑ’の補正回数が所定回数に達するまでブラシュアップ処理を繰り返させるようにしたり（請求項９）、流量補正部における前回の補正流量Ｑ（Ｑ_BF）と今回の補正流量（Ｑ_AF）との差が所定値以下となるまでブラシュアップ処理を繰り返させるようしたり（請求項１０）するなどの方法が考えられる。

【0019】

また、本発明において、下記（３）式で表される値ｆを流量補正係数決定値とする流量補正テーブルを記憶するようにし、弁体の上下流間の現在の差圧ΔＰと、動粘度テーブルより取得された現在の動粘度νとから、下記（３）式で表される値ｆとして現在の流量補正係数決定値を求め、弁体の現在の開度θおよび求めた現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを流量補正テーブルより取得するようにし、流量演算部によって求められた仮流量Ｑ’を流量補正テーブルより取得した流量補正係数Ｆ_Rによって補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｆ_R・Ｑ’）とするようにしてもよい（請求項５）。
ｆ＝（ΔＰ）^1/2／ν ・・・・（３）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、νは流体の動粘度。

【0020】

また、本発明において、下記（４）式で表される値ｆを流量補正係数決定値とする流量補正テーブルを記憶するようにし、弁体の上下流間の現在の差圧ΔＰと、密度比テーブルより取得された現在の密度比ρ₁／ρ₀と、動粘度テーブルより取得された現在の動粘度νとから、下記（４）式で表される値ｆとして現在の流量補正係数決定値を求め、弁体の現在の開度θおよび求めた現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2）に応じた流量補正係数Ｆ_Rを流量補正テーブルより取得するようにし、流量演算部によって求められた仮流量Ｑ’を流量補正テーブルより取得した流量補正係数Ｆ_Rによって補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｆ_R・Ｑ’）とするようにしてもよい（請求項６）。
ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2） ・・・・（４）
但し、ΔＰは弁体の上下流の間の差圧、νは流体の動粘度、ρ₁／ρ₀は流体の密度比（ρ₁：流体温度における流体の密度、ρ₀：基準温度における流体の密度）。

【0021】

また、本発明の流量測定装置は、流量制御バルブに内蔵してもよいし、流量制御バルブに接続してもよい。本願の請求項１１に係る発明は、請求項１〜請求項１０に係る発明の流量測定装置を流量制御バルブに内蔵するようにしたものである。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、弁体の現在の開度に応じた流量係数を現在の流量係数として流量係数テーブルより取得し、弁体の上下流間の現在の差圧と、流量係数テーブルより取得した現在の流量係数とから流体の流量を仮流量として求め、流体の現在の温度に応じた動粘度を現在の動粘度として動粘度テーブルより取得し、弁体の上下流間の現在の差圧と、動粘度テーブルより取得された現在の動粘度とを含む情報から現在の流量補正係数決定値を求め、弁体の現在の開度および求められた現在の流量補正係数決定値に応じた流量補正係数を流量補正テーブルより取得し、弁体の上下流間の現在の差圧と現在の流量係数とから求めた仮流量を取得した流量補正係数を乗じて補正流量とするようにしたので、流体の現在の温度に応じた動粘度を用い、また弁体の現在の開度と現在の流量補正性係数決定値（Ｑ’／νや（ΔＰ）^1/2／νなど）とから求められる流量補正係数を用い、高精度で流体（液体）の流量を測定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明に係る流量測定装置を内蔵した流量制御バルブの一実施の形態の概略を示す図である。

【図2】この流量制御バルブで用いる流量係数テーブル（Ｃｖテーブル）、動粘度テーブルおよび流量補正テーブルを例示する図である。

【図3】ある開度θにおける流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νと流量補正係数（レイノルズ数係数）Ｆ_Rとの関係を表す流量補正曲線を例示する図である。

【図4】この流量制御バルブのアクチュエータにおけるＣＰＵが実行する処理動作の一例（実施の形態１）を示すフローチャートである。

【図5】ＣＰＵの処理動作として実現される実施の形態１における流量測定部の機能ブロック図である。

【図6】実施の形態２で用いる流量係数テーブル（Ｃｖテーブル）、密度比テーブル、動粘度テーブルおよび流量補正テーブルを例示する図である。

【図7】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態２）を示すフローチャートである。

【図8】ＣＰＵの処理動作として実現される実施の形態２における流量測定部の機能ブロック図である。

【図9】流量補正係数Ｆ_Rが適切な値に近ついて行く様子を示す図である。

【図10】計測流量Ｑｐｖが真値に近づいて行く様子を示す図である。

【図11】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態３の第１例）のフローチャートである。

【図12】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態３の第２例）のフローチャートである。

【図13】ＣＰＵの処理動作として実現される実施の形態３における流量測定部の機能ブロック図である。

【図14】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態４の第１例）のフローチャートである。

【図15】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態４の第２例）のフローチャートである。

【図16】ＣＰＵの処理動作として実現される実施の形態４における流量測定部の機能ブロック図である。

【図17】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態５）のフローチャートである。

【図18】実施の形態５で用いられる流量補正テーブルを例示する図である。

【図19】ＣＰＵの処理動作として実現される実施の形態５における流量測定部の機能ブロック図である。

【図20】ＣＰＵが実行する処理動作の他の例（実施の形態６）のフローチャートである。

【図21】ＣＰＵの処理動作として実現される実施の形態６における流量測定部の機能ブロック図である。

【図22】実施の形態６で用いられる流量補正テーブルを例示する図である。

【図23】本発明に係る流量測定装置を流量制御バルブに接続したシステムの一実施の形態（実施の形態７）の概略を示す図である。

【図24】この流量測定装置におけるＣＰＵが実行する処理動作を示すフローチャートである。

【図25】実施の形態７において実施の形態２と同様の処理を行わせるようにした場合のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態において、測定対象の流体は液体であり、「流体」という言葉は全て液体を意味している。

【0025】

〔実施の形態１〕
図１はこの発明に係る流量測定装置を内蔵した流量制御バルブの一実施の形態の概略を示す図である。同図において、１００は流量制御バルブであり、弁本体１と、この弁本体１に取り付けられたアクチュエータ２とで構成されている。

【0026】

弁本体１は、流体流路を形成する管路１−１と、この管路１−１内を流れる流体の流量を規制する弁体１−２とを備えており、弁体１−２に対してはその上下流間の差圧ΔＰを検出する差圧センサＳ１が設けられている。また、弁体１−２の上流側には管路１−１内を流れる流体の温度Ｔを検出する温度センサＳ２が設けられている。

【0027】

アクチュエータ２は、ＣＰＵ２−１と、メモリ２−２と、表示部２−３と、モータ２−４とを備えており、モータ２−４の駆動軸は弁体１−２に連結されている。モータ２−４の駆動軸と弁体１−２との連結部には、弁体１−２の開度θを検出する開度センサＳ３が設けられている。

【0028】

アクチュエータ２のＣＰＵ２−１には、差圧センサＳ１が検出する弁体１−２の上下流間の差圧ΔＰ、温度センサＳ２が検出する管路１−１内を流れる流体の温度Ｔ、開度センサＳ３が検出する弁体１−２の開度θ、上位装置からの設定流量Ｑｓｐが与えられる。

【0029】

アクチュエータ２のメモリ２−２には、弁体１−２の開度θと流量係数Ｃｖとの関係を示す流量係数テーブル（Ｃｖテーブル）ＴＢ１（図２（ａ）参照）と、流体の温度Ｔと流体の動粘度νとの関係を示す動粘度テーブルＴＢ３（図２（ｂ）参照）と、弁体１−２の開度毎に作成された流体の仮流量Ｑ’（後述）と流体の動粘度νとの比Ｑ’／ν（流量補正係数決定値ｆ）と流量補正係数（レイノルズ数係数）Ｆ_Rとの関係を示す流量補正テーブルＴＢ４（図２（ｃ）参照）とが格納されている。図３にある開度θにおける流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νと流量補正係数（レイノルズ数係数）Ｆ_Rとの関係を表す流量補正曲線を例示する。

【0030】

以下、図４に示すフローチャートを参照して、メモリ２−２に格納されているプログラムに従ってアクチュエータ２のＣＰＵ２−１が実行する本実施の形態（実施の形態１）特有の処理動作について説明する。

【0031】

ＣＰＵ２−１は、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度θ（現在の開度θ）を読み込む（ステップＳ１０１）。また、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧ΔＰ（現在の差圧ΔＰ）を読み込む（ステップＳ１０２）。また、温度センサＳ２からの管路１−１内を流れる流体の温度Ｔ（流体の現在の温度Ｔ）を読み込む（ステップＳ１０３）。

【0032】

そして、ステップＳ１０１で読み込んだ現在の開度θから、メモリ２−２中の流量係数テーブルＴＢ１より現在の開度θに応じた流量係数Ｃｖを現在の流量係数として取得する（ステップＳ１０４）。

【0033】

次に、ＣＰＵ２−１は、下記の（５）式によって表される流量演算式に、ステップＳ１０２で読み込んだ弁体１−２の上下流間の現在の差圧ΔＰと、ステップＳ１０４で流量係数テーブルＴＢ１より取得した現在の流量係数Ｃｖとを代入して、管路１−１を流れる流体の流量を仮流量Ｑ’として求める（ステップＳ１０５）。

【0034】

Ｑ’＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ）^1/2 ・・・・（５）
なお、この（５）式において、Ｎは数値定数である。

【0035】

次に、ＣＰＵ２−１は、ステップ１０３で読み込んだ流体の現在の温度Ｔから、メモリ２−２中の動粘度テーブルＴＢ３より流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νを流体の現在の動粘度として取得する（ステップＳ１０６）。

【0036】

そして、この取得した流体の現在の動粘度νとステップＳ１０５で求めた仮流量Ｑ’との比Ｑ’／νを現在の流量補正係数決定値ｆとして求め（ステップＳ１０７）、この求めた現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νとステップＳ１０１で読み込んだ現在の開度θとから、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４より現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する（ステップＳ１０８）。

【0037】

そして、ＣＰＵ２−１は、この取得した流量補正係数Ｆ_RをステップＳ１０５で求めた仮流量Ｑ’に乗じることによって補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とし（ステップＳ１０９）、この補正流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして表示部２−３に表示する（ステップＳ１１０）。

【0038】

そして、ＣＰＵ２−１は、上位装置からの設定流量Ｑｓｐを読み込み、計測流量Ｑｐｖと設定流量Ｑｓｐとを比較し、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁体１−２の開度θを制御する（ステップＳ１１１）。ＣＰＵ２−１は、このステップＳ１０１〜Ｓ１１１の処理動作を定周期で繰り返す。

【0039】

この実施の形態１では、計測流量Ｑｐｖの算出に、流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νを用いているので、また弁体１−２の現在の開度θと現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νとから求められる流量補正係数Ｆ_Rを用いているので、高精度で流体（液体）の流量を測定することができ、弁体１−２の開度θの制御を的確に行うことができるものとなる。

【0040】

図５にＣＰＵ２−１の処理動作として実現される流量測定部３（３Ａ）の機能ブロック図を示す。この流量測定部３Ａは、流量係数取得部３ａと、流量演算部３ｃと、動粘度取得部３ｄと、流量補正係数決定値算出部３ｅと、流量補正係数取得部３ｆと、流量補正部３ｇとから構成されている。

【0041】

流量測定部３Ａにおいて、流量係数取得部３ａは、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度（現在の開度）θを入力とし、メモリ２−２中の流量係数テーブルＴＢ１より、弁体１−２の現在の開度θに応じた流量係数Ｃｖを現在の流量係数として取得する。

【0042】

流量演算部３ｃは、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧（現在の差圧）ΔＰと、流量係数取得部３ａが流量係数テーブルＴＢ１より取得した現在の流量係数Ｃｖとを入力とし、前記の（５）式によって表される流量演算式に従って、管路１−１を流れる流体の流量を仮流量Ｑ’として算出する。

【0043】

動粘度取得部３ｄは、温度センサＳ２からの流体の温度（現在の温度）Ｔを入力とし、メモリ２−２中の動粘度テーブルＴＢ３より、流体の温度Ｔに応じた動粘度νを現在の動粘度として取得する。流量補正係数決定値算出部３ｅは、流量演算部３ｃにおいて求められた仮流量Ｑ’と、動粘度取得部３ｄが動粘度テーブルＴＢ３より取得した現在の動粘度νとを入力とし、仮流量Ｑ’と現在の動粘度νとの比Ｑ’／νを現在の流量補正係数決定値ｆとして求める。

【0044】

流量補正係数取得部３ｆは、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度（現在の開度）θと、流量補正係数決定値算出部３ｅで求められた現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νとを入力とし、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４より、現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する。

【0045】

流量補正部３ｇは、流量演算部３ｃにおいて求められた仮流量Ｑ’と、流量補正係数取得部３ｆが流量補正テーブルＴＢ４より取得した流量補正係数Ｆ_Rを入力とし、仮流量Ｑ’に流量補正係数Ｆ_Rを乗じることによって仮流量Ｑ’を補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とする。この補正流量Ｑが計測流量Ｑｐｖとして出力される。

【0046】

なお、この実施の形態１では、現在の流量補正係数決定値ｆの算出に仮流量Ｑ’を用いるが、この仮流量Ｑ’は前記した（５）式からも分かるように、現在の差圧ΔＰを含む情報であり、現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νは現在の差圧ΔＰと現在の動粘度νとを含む情報から求められていると言える。また、流体の仮流量Ｑ’と流体の動粘度νとの比Ｑ’／νはレイノルズ数に相当し、流量補正係数決定値算出部３ｅでは現在の流量補正係数決定値ｆとしてレイノルズ数を求めているとも言える。

【0047】

〔実施の形態２〕
実施の形態１では、弁体１−２の開度θと流量係数Ｃｖとの関係を示す流量係数テーブルＴＢ１と、流体の温度Ｔと流体の動粘度νとの関係を示す動粘度テーブルＴＢ３と、弁体１−２の開度毎に作成された流体の仮流量Ｑ’と流体の動粘度νとの比Ｑ’／ν（流量補正係数決定値ｆ）と流量補正係数（レイノルズ数係数）Ｆ_Rとの関係を示す流量補正テーブルＴＢ４とを用いたが、実施の形態２では、この流量係数テーブルＴＢ１，動粘度テーブルＴＢ３，流量補正テーブルＴＢ４に加えて、流体の温度Ｔと流体の密度比ρ₁／ρ₀（ρ₁：流体温度における流体の密度、ρ₀：基準温度における流体の密度）との関係を示す密度比テーブルＴＢ２（図６（ｂ）参照）を用いる。

【0048】

以下、図７に示すフローチャートを参照して、メモリ２−２に格納されているプログラムに従ってアクチュエータ２のＣＰＵ２−１が実行する本実施の形態（実施の形態２）特有の処理動作について説明する。なお、この実施の形態２において、密度比テーブルＴＢ２はテーブルＴＢ１，ＴＢ３，ＴＢ４と共に、メモリ２−２に格納されていることは言うまでもない。

【0049】

ＣＰＵ２−１は、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度θ（現在の開度θ）を読み込む（ステップＳ２０１）。また、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧ΔＰ（現在の差圧ΔＰ）を読み込む（ステップＳ２０２）。また、温度センサＳ２からの管路１−１内を流れる流体の温度Ｔ（流体の現在の温度Ｔ）を読み込む（ステップＳ２０３）。

【0050】

そして、ステップＳ２０１で読み込んだ現在の開度θから、メモリ２−２中の流量係数テーブルＴＢ１より現在の開度θに応じた流量係数Ｃｖを現在の流量係数として取得する（ステップＳ２０４）。

【0051】

また、ステップＳ２０３で読み込んだ流体の現在の温度Ｔから、メモリ２−２中の密度比テーブルＴＢ２より流体の現在の温度Ｔに応じた密度比ρ₁／ρ₀を現在の密度比として取得する（ステップＳ２０５）。

【0052】

そして、ＣＰＵ２−１は、下記の（６）式によって表される流量演算式に、ステップＳ２０２で読み込んだ弁体１−２の上下流間の現在の差圧ΔＰと、ステップＳ２０４で流量係数テーブルＴＢ１より取得した現在の流量係数Ｃｖと、ステップＳ２０５で密度比テーブルＴＢ２より取得した現在の密度比ρ₁／ρ₀とを代入して、管路１−１を流れる流体の流量を仮流量Ｑ’として求める（ステップＳ２０６）。

【0053】

Ｑ’＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ／（ρ₁／ρ₀））^1/2 ・・・・（６）
なお、この（６）式において、Ｎは数値定数である。

【0054】

次に、ＣＰＵ２−１は、ステップ１０３で読み込んだ流体の現在の温度Ｔから、メモリ２−２中の動粘度テーブルＴＢ３より流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νを流体の現在の動粘度として取得する（ステップＳ２０７）。

【0055】

そして、この取得した流体の現在の動粘度νとステップＳ２０６で求めた仮流量Ｑ’との比Ｑ’／νを現在の流量補正係数決定値ｆとして求め（ステップＳ２０８）、この求めた現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νとステップＳ２０１で読み込んだ現在の開度θとから、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４より現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する（ステップＳ２０９）。

【0056】

そして、ＣＰＵ２−１は、この取得した流量補正係数Ｆ_RをステップＳ２０６で求めた仮流量Ｑ’に乗じることによって補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とし（ステップＳ２１０）、この補正流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして表示部２−３に表示する（ステップＳ２１１）。

【0057】

そして、ＣＰＵ２−１は、上位装置からの設定流量Ｑｓｐを読み込み、計測流量Ｑｐｖと設定流量Ｑｓｐとを比較し、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁体１−２の開度θを制御する（ステップＳ２１２）。ＣＰＵ２−１は、このステップＳ２０１〜Ｓ１１２の処理動作を定周期で繰り返す。

【0058】

この実施の形態２では、計測流量Ｑｐｖの算出に、流体の現在の温度Ｔに応じた密度比ρ₁／ρ₀や動粘度νを用いているので、また弁体１−２の現在の開度θと現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νとから求められる流量補正係数Ｆ_Rを用いているので、高精度で流体（液体）の流量を測定することができ、弁体１−２の開度θの制御を的確に行うことができるものとなる。

【0059】

図８にＣＰＵ２−１の処理動作として実現される流量測定部３（３Ｂ）の機能ブロック図を示す。この流量測定部３Ｂは、流量係数取得部３ａと、密度比取得部３ｂと、流量演算部３ｃと、動粘度取得部３ｄと、流量補正係数決定値算出部３ｅと、流量補正係数取得部３ｆと、流量補正部３ｇとから構成されている。

【0060】

流量測定部３Ｂにおいて、流量係数取得部３ａは、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度（現在の開度）θを入力とし、メモリ２−２中の流量係数テーブルＴＢ１より、弁体１−２の現在の開度θに応じた流量係数Ｃｖを現在の流量係数として取得する。密度比取得部３ｂは、温度センサＳ２からの流体の温度（現在の温度）Ｔを入力とし、メモリ２−２中の密度比テーブルＴＢ２より、流体の現在の温度Ｔに応じた密度比ρ₁／ρ₀を現在の密度比として取得する。

【0061】

流量演算部３ｃは、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧（現在の差圧）ΔＰと、流量係数取得部３ａが流量係数テーブルＴＢ１より取得した現在の流量係数Ｃｖと、密度比取得部３ｂが密度比テーブルＴＢ２より取得した現在の密度比ρ₁／ρ₀とを入力とし、前記の（６）式によって表される流量演算式に従って、管路１−１を流れる流体の流量を仮流量Ｑ’として算出する。

【0062】

動粘度取得部３ｄは、温度センサＳ２からの流体の温度（現在の温度）Ｔを入力とし、メモリ２−２中の動粘度テーブルＴＢ３より、流体の温度Ｔに応じた動粘度νを現在の動粘度として取得する。流量補正係数決定値算出部３ｅは、流量演算部３ｃにおいて求められた仮流量Ｑ’と、動粘度取得部３ｄが動粘度テーブルＴＢ３より取得した現在の動粘度νとを入力とし、仮流量Ｑ’と現在の動粘度νとの比Ｑ’／νを現在の流量補正係数決定値ｆとして求める。

【0063】

流量補正係数取得部３ｆは、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度（現在の開度）θと、流量補正係数決定値算出部３ｅで求められた現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νとを入力とし、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４より、現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する。

【0064】

流量補正部３ｇは、流量演算部３ｃにおいて求められた仮流量Ｑ’と、流量補正係数取得部３ｆが流量補正テーブルＴＢ４より取得した流量補正係数Ｆ_Rを入力とし、仮流量Ｑ’に流量補正係数Ｆ_Rを乗じることによって仮流量Ｑ’を補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とする。この補正流量Ｑが計測流量Ｑｐｖとして出力される。

【0065】

なお、この実施の形態２では、現在の流量補正係数決定値ｆの算出に仮流量Ｑ’を用いるが、この仮流量Ｑ’は前記した（６）式からも分かるように、現在の差圧ΔＰと現在の密度比ρ₁／ρ₀とを含む情報であり、現在の流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νは現在の差圧ΔＰと現在の密度比ρ₁／ρ₀と現在の動粘度νとを含む情報から求められていると言える。また、流体の仮流量Ｑ’と流体の動粘度νとの比Ｑ’／νはレイノルズ数に相当し、流量補正係数決定値算出部３ｅでは現在の流量補正係数決定値ｆとしてレイノルズ数を求めているとも言える。

【0066】

〔実施の形態３〕
上述した実施の形態１では、流量補正部３ｇ（図５）で補正流量Ｑが求められると、その補正流量Ｑを直ちに計測流量Ｑｐｖとして出力するようにしているが、補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて、流量補正係数決定値算出部３ｅにおける流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、流量補正係数取得部３ｆにおける流量補正係数Ｆ_Rの取得、流量補正部３ｇにおける流量演算部３ｃで求められた仮流量Ｑ’に対する補正を、ブラシュアップ処理として繰り返させるようにしてもよい。

【0067】

実施の形態１では、Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R として、補正流量Ｑを算出している。これは、Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R ＝Ｎ・Ｃｖ・（ΔＰ）^1/2・Ｆ_Rとして、計測流量Ｑｐｖを算出していることを意味している。すなわち、仮にＦ_R＝１として求めたＱをＱ’とし、Ｑ’を用いてＦ_Rを決定し、決定したＦ_Rを用いてＱを求めていることを意味している。

【0068】

これに対し、実施の形態３では、補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて、流量補正係数決定値算出部３ｅにおける流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、流量補正係数取得部３ｆにおける流量補正係数Ｆ_Rの取得、流量補正部３ｇにおける流量演算部３ｃで求められた仮流量Ｑ’に対する補正を繰り返すことによって、流量補正係数Ｆ_Rを適切な値に近づけ（図９参照）、計測流量Ｑｐｖを真値に近づけて行くようにする（図１０参照）。なお、図１０において、横軸は補正回数、縦軸は流量を示す。

【0069】

図１１にＣＰＵ２−１が実行する実施の形態３の第１例のフローチャートを示す。図１１において、ステップＳ３０１〜Ｓ３０９の処理動作は図４におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理動作と同じであるので、その説明は省略する。

【0070】

ＣＰＵ２−１は、補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）を求めると（ステップＳ３０９）、カウント値Ｎ（補正回数）をＮ＝Ｎ＋１とし（ステップＳ３１０）、このカウント値Ｎが所定値Ｎｔｈ以上（Ｎ≧Ｎｔｈ）であるか否かを確認する（ステップＳ３１１）。なお、カウント値Ｎの初期値は０とされている。また、所定値ＮｔｈはＮｔｈ＞１とされている。

【0071】

この場合、Ｎ≧Ｎｔｈではないので（ステップＳ３１１のＮＯ）、ステップＳ３０９で求められた補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて（ステップＳ３１２）、ステップＳ３０７の処理へと戻る。これにより、ＣＰＵ２−１は、ステップＳ３０７での流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、ステップＳ３０８での流量補正係数Ｆ_Rの取得、ステップＳ３０９での補正流量Ｑの算出を繰り返す。

【0072】

なお、ステップＳ３０９での補正流量Ｑの算出では、ステップＳ３１２で置き換えた仮流量Ｑ’（前回の補正流量Ｑ）ではなく、ステップＳ３０５で求めた最初の仮流量Ｑ’を用いる。

【0073】

ＣＰＵ２−１は、このステップＳ３０７〜Ｓ３１２の処理をブラシュアップ処理として繰り返し、カウント値Ｎが所定値Ｎｔｈに達すると（ステップＳ３１１のＹＥＳ）、その時の補正流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして表示部２−３に表示し（ステップＳ３１３）、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁体１−２の開度θを制御する（ステップＳ３１４）。

【0074】

図１２にＣＰＵ２−１が実行する実施の形態３の第２例のフローチャートを示す。図１２において、ステップＳ４０１〜Ｓ４０９の処理動作は図４におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理動作と同じであるので、その説明は省略する。

【0075】

ＣＰＵ２−１は、補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）を求めると（ステップＳ４０９）、前回の補正流量Ｑ_BFと今回の補正流量Ｑ_AFとの差（Ｑ_BF−Ｑ_AF）が所定値α以下であるか否かを確認する（ステップＳ４１０）。

【0076】

この場合、最初は前回の補正流量Ｑ_BFが存在しないので、ＣＰＵ２−１は、前回の補正流量Ｑ_BFと今回の補正流量Ｑ_AFとの差（Ｑ_BF−Ｑ_AF）は所定値α以下ではないとみなし（ステップＳ４１０のＮＯ）、ステップＳ４０９で求められた補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて（ステップＳ４１１）、ステップＳ４０７の処理へと戻る。

【0077】

これにより、ＣＰＵ２−１は、ステップＳ４０７での流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、ステップＳ４０８での流量補正係数Ｆ_Rの取得、ステップＳ４０９での補正流量Ｑの算出を繰り返す。なお、ステップＳ４０９での補正流量Ｑの算出では、ステップＳ４１１で置き換えた仮流量Ｑ’（前回の補正流量Ｑ）ではなく、ステップＳ４０５で求めた最初の仮流量Ｑ’を用いる。

【0078】

ＣＰＵ２−１は、このステップＳ４０７〜Ｓ４１１の処理をブラシュアップ処理として繰り返し、前回の補正流量Ｑ_BFと今回の補正流量Ｑ_AFとの差（Ｑ_BF−Ｑ_AF）が所定値α以下となると（ステップＳ４１０のＹＥＳ）、その時の補正流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして表示部２−３に表示し（ステップＳ４１２）、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁体１−２の開度θを制御する（ステップＳ４１３）。

【0079】

なお、この例では、ステップＳ４１０において、前回の補正流量Ｑ_BFと今回の補正流量Ｑ_AFとの差を「Ｑ_BF−Ｑ_AF」として求めているが、｜Ｑ_AF−Ｑ_BF｜として求めるようにしてもよい。

【0080】

この実施の形態３の第２例において、流量補正係数Ｆ_Rは最初は「１」とされ、ブラシュアップ処理によって徐々に小さくなり収束して行くので（図９参照）、今回の補正流量Ｑ_AFは前回の補正流量Ｑ_BFよりも小さくなる。このため、「Ｑ_BF−Ｑ_AF」は正の値となり、「Ｑ_AF−Ｑ_BF」は負の値となる。したがって、所定値αを正の値とした場合、前回の補正流量Ｑ_BFと今回の補正流量Ｑ_AFとの差は「Ｑ_BF−Ｑ_AF」として求めるか、｜Ｑ_AF−Ｑ_BF｜として求めるようにすればよい。

【0081】

図１３に実施の形態３における流量測定部３（３Ｃ）の機能ブロック図を示す。この流量測定部３Ｃは、実施の形態１における流量測定部３Ａの構成（図５）に加え、繰り返し判断部（繰り返し部）３ｈを有している。

【0082】

実施の形態３の第１例の場合、繰り返し判断部３ｈは、流量補正部３ｇからの補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて、流量補正係数決定値算出部３ｅにおける流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、流量補正係数取得部３ｆにおける流量補正係数Ｆ_Rの取得、流量補正部３ｇにおける流量演算部３ｃで求められた仮流量Ｑ’に対する補正をブラシュアップ処理として、流量補正部３ｇにおける仮流量Ｑ’の補正回数Ｎが所定回数Ｎｔｈに達するまで繰り返させる。

【0083】

実施の形態３の第２例の場合、繰り返し判断部３ｈは、流量補正部３ｇからの補正流量Ｑを仮流量Ｑ’に置き換えて、流量補正係数決定値算出部３ｅにおける流量補正係数決定値ｆ＝Ｑ’／νの算出、流量補正係数取得部３ｆにおける流量補正係数Ｆ_Rの取得、流量補正部３ｇにおける流量演算部３ｃで求められた仮流量Ｑ’に対する補正をブラシュアップ処理として、流量補正部３ｇにおける前回の補正流量Ｑ_BFと今回の補正流量Ｑ_AFとの差（Ｑ_BF−Ｑ_AF）が所定値α以下となるまで繰り返させる。

【0084】

〔実施の形態４〕
実施の形態３においても、実施の形態２と同様、流量係数テーブルＴＢ１，動粘度テーブルＴＢ３，流量補正テーブルＴＢ４に加えて、密度比テーブルＴＢ２を用いるようにしてもよい。図１４に、密度比テーブルＴＢ２を用いるようにした場合の図１１に対応する図を実施の形態４の第１例のフローチャートとして、図１５に、密度比テーブルＴＢ２を用いるようにした場合の図１２に対応する図を実施の形態４の第２例のフローチャートとして示す。また、図１６に、実施の形態４における流量測定部３（３Ｄ）の機能ブロック図を示す。

【0085】

この実施の形態４の流量測定部３Ｄにおいて、流量演算部３ｃは、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧（現在の差圧）ΔＰと、流量係数取得部３ａが流量係数テーブルＴＢ１より取得した現在の流量係数Ｃｖと、密度比取得部３ｂが密度比テーブルＴＢ２より取得した現在の密度比ρ₁／ρ₀とを入力とし、前記の（６）式によって表される流量演算式に従って、管路１−１を流れる流体の流量を仮流量Ｑ’として算出する。流量補正係数決定値算出部３ｅは、流量演算部３ｃにおいて求められた仮流量Ｑ’と、動粘度取得部３ｄが動粘度テーブルＴＢ３より取得した現在の動粘度νとを入力とし、仮流量Ｑ’と現在の動粘度νとの比Ｑ’／νを現在の流量補正係数決定値ｆとして求める。

【0086】

〔実施の形態５〕
実施の形態３では、ブラシュアップ処理を繰り返すことによって流量補正係数Ｆ_Rを適切な値に近づけ、計測流量Ｑｐｖを真値に近づけて行くようにしたが、実施の形態５では１回の処理で、流量補正係数Ｆ_Rを適切な値とし、計測流量Ｑｐｖとして真値に近い値を得るようにする。すなわち、実施の形態５では、実施の形態３のような繰り返しの計算を不要とする。

【0087】

図１７にＣＰＵ２−１が実行する実施の形態５のフローチャートを示す。図１７において、ステップＳ７０１〜Ｓ７０６の処理動作は図４におけるステップＳ１０１〜Ｓ１０６の処理動作と同じであるので、その説明は省略する。

【0088】

なお、この実施の形態５では、実施の形態１で用いていた流量補正テーブルＴＢ４（図２（ｃ））に代えて、図１８に示すような流量補正テーブルＴＢ４’を用いる。この流量補正テーブルＴＢ４’は、弁体１−２の開度毎に作成された流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νと流量補正係数Ｆ_Rとの関係を示している。

【0089】

ＣＰＵ２−１は、メモリ２−２中の動粘度テーブルＴＢ３より流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νを流体の現在の動粘度として取得すると（ステップＳ７０６）、ステップＳ７０２で読み込んだ弁体１−２の上下流間の現在の差圧ΔＰと、ステップＳ７０６で取得した流体の現在の動粘度νとから現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νを求める（ステップＳ７０７）。

【0090】

そして、この求めた現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νとステップＳ７０１で読み込んだ現在の開度θとから、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４’より現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する（ステップＳ７０８）。

【0091】

そして、ＣＰＵ２−１は、この取得した流量補正係数Ｆ_RをステップＳ７０５で求めた仮流量Ｑ’に乗じることによって仮流量Ｑ’を補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とし（ステップＳ７０９）、この補正流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして表示部２−３に表示し（ステップＳ７１０）、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁体１−２の開度θを制御する（ステップＳ７１１）。ＣＰＵ２−１は、このステップＳ７０１〜Ｓ７１１の処理動作を定周期で繰り返す。

【0092】

この実施の形態５では、計測流量Ｑｐｖの算出に、流体の現在の温度Ｔに応じた動粘度νを用いているので、また弁体１−２の現在の開度θと現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νとから求められる流量補正係数Ｆ_Rを用いているので、実施の形態１よりもさらに高精度で流体（液体）の流量を測定することができ、弁体１−２の開度θの制御をより的確に行うことができるものとなる。

【0093】

図１９に実施の形態５における流量測定部３（３Ｅ）の機能ブロック図を示す。この流量測定部３Ｅは、実施の形態１における流量測定部３Ａ（図５）における流量補正係数決定値算出部３ｅと流量補正係数取得部３ｆとに代えて、流量補正係数決定値算出部３ｅ’と流量補正係数取得部３ｆ’とを有している。

【0094】

この流量測定部３Ｅにおいて、流量補正係数決定値算出部３ｅ’は、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧（現在の差圧）ΔＰと、動粘度取得部３ｄが動粘度テーブルＴＢ３より取得した現在の動粘度νとを入力とし、現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νを求める。

【0095】

流量補正係数取得部３ｆ’は、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度（現在の開度）θと、流量補正係数決定値算出部３ｅ’で求められた現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νとを入力とし、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４’より、現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／νに応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する。

【0096】

流量補正部３ｇは、流量演算部３Ｅにおいて求められた仮流量Ｑ’と、流量補正係数取得部３ｆが流量補正テーブルＴＢ４’より取得した流量補正係数Ｆ_Rを入力とし、仮流量Ｑ’に流量補正係数Ｆ_Rを乗じることによって仮流量Ｑ’を補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とする。この補正流量Ｑが計測流量Ｑｐｖとして出力される。

【0097】

〔実施の形態６〕
実施の形態５においても、実施の形態４と同様、流量係数テーブルＴＢ１，動粘度テーブルＴＢ３，流量補正テーブルＴＢ４に加えて、密度比テーブルＴＢ２を用いるようにしてもよい。図２０に、密度比テーブルＴＢ２を用いるようにした場合の図１７に対応する図を実施の形態６のフローチャートとして示す。図２１に、実施の形態６における流量測定部３（３Ｆ）の機能ブロック図を示す。

【0098】

なお、この実施の形態６では、実施の形態５で用いていた流量補正テーブルＴＢ４’（図１８）に代えて、図２２に示すような流量補正テーブルＴＢ４”を用いる。この流量補正テーブルＴＢ４”は、弁体１−２の開度毎に作成された流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2）と流量補正係数Ｆ_Rとの関係を示している。

【0099】

この流量測定部３Ｆにおいて、流量補正係数決定値算出部３ｅ’は、差圧センサＳ１からの弁体１−２の上下流間の差圧（現在の差圧）ΔＰと、密度比取得部３ｂが密度比テーブルＴＢ２より取得した現在の密度比ρ₁／ρ₀と、動粘度取得部３ｄが動粘度テーブルＴＢ３より取得した現在の動粘度νとを入力とし、現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2）を求める。

【0100】

流量補正係数取得部３ｆ’は、開度センサＳ３からの弁体１−２の開度（現在の開度）θと、流量補正係数決定値算出部３ｅ’で求められた現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2）とを入力とし、メモリ２−２中の流量補正テーブルＴＢ４”より、現在の開度θおよび現在の流量補正係数決定値ｆ＝（ΔＰ）^1/2／（ν（ρ₁／ρ₀）^1/2）に応じた流量補正係数Ｆ_Rを取得する。

【0101】

流量補正部３ｇは、流量演算部３ｃにおいて求められた仮流量Ｑ’と、流量補正係数取得部３ｆが流量補正テーブルＴＢ４’より取得した流量補正係数Ｆ_Rを入力とし、仮流量Ｑ’に流量補正係数Ｆ_Rを乗じることによって仮流量Ｑ’を補正して補正流量Ｑ（Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_R）とする。この補正流量Ｑが計測流量Ｑｐｖとして出力される。

【0102】

〔実施の形態７〕
図２３は本発明に係る流量測定装置を流量制御バルブに接続したシステムの一実施の形態（実施の形態７）の概略を示す図である。同図において、図１と同一符号は図１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

【0103】

この実施の形態７では、流量制御バルブ１０１に流量測定装置５を接続し、流量測定装置５において実施の形態１と同様にして、流量制御バルブ１０１の管路１−１内を流れる流体（液体）の流量Ｑ（計測流量Ｑｐｖ）を算出するようにする。

【0104】

なお、この実施の形態７において、流量制御弁１０１におけるアクチュエータ４は、ＣＰＵ４−１と、メモリ４−２と、モータ４−３とを備えた構成とし、アクチュエータ４のＣＰＵ４−１には、開度センサＳ３が検出する弁体１−２の開度θ、流量測定装置５からの計測流量Ｑｐｖ、上位装置からの設定流量Ｑｓｐを与えるようにする。

【0105】

また、流量測定装置５は、ＣＰＵ５−１と、メモリ５−２と、表示部５−３と、インタフェース５−４とを備えた構成とし、流量測定装置５のＣＰＵ５−１に、インタフェース５−４を介して、差圧センサＳ１が検出する弁体１−２の上下流間の現在の差圧ΔＰと、温度センサＳ２が検出する流体の温度Ｔ、開度センサＳ３が検出する弁体１−２の開度θを与える。

【0106】

流量測定装置５のメモリ５−２には、実施の形態１と同様に、流量係数テーブルＴＢ１と、密度比テーブルＴＢ２と、動粘度テーブルＴＢ３と、流量補正テーブルＴＢ４とを格納し、図１５に示すステップＳ９０１〜Ｓ９０９の処理動作（図４に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０９に対応する処理動作）をＣＰＵ５−１に行わせることによって、実施の形態１と同様にして、Ｑ＝Ｑ’・Ｆ_Rとして補正流量Ｑを求める。

【0107】

ＣＰＵ５−１は、この補正流量Ｑを計測流量Ｑｐｖとして表示部５−３に表示するとともに（ステップＳ９１０）、インタフェース５−４を介して流量制御バルブ１０１のアクチュエータ４へ送る（ステップＳ９１１）。ＣＰＵ５−１は、このステップＳ９０１〜Ｓ９１１の処理動作を定周期で繰り返す。

【0108】

アクチュエータ４のＣＰＵ４−１は、流量測定装置５から計測流量Ｑｐｖが送られてくると、この送られてきた計測流量Ｑｐｖと設定流量Ｑｓｐとを比較し、計測流量Ｑｐｖが設定流量Ｑｓｐに一致するように、弁体１−２の開度θを制御する。この開度θの制御はメモリ４−２に格納されているプログラムに従って行われる。

【0109】

なお、上述した実施の形態７では、流量測定装置５において実施の形態１と同様の処理を行わせるようにしたが、実施の形態２〜６と同様の処理を行わせるようにしてもよいことは言うまでもない。

【0110】

図２５に、参考として、流量測定装置５において実施の形態２と同様の処理を行わせるようにした場合のフローチャートを示す。この場合、ステップＳ１００５において、密度比テーブルＴＢ２より流体の現在の温度Ｔに応じた密度比ρ₁／ρ₀を現在の密度比として取得し、ステップＳ１００６において、前記の（６）式によって表される流量演算式に、テップＳ１００２で読み込んだ弁体１−２の上下流間の現在の差圧ΔＰと、ステップＳ１００４で流量係数テーブルＴＢ１より取得した現在の流量係数Ｃｖと、ステップＳ１００５で密度比テーブルＴＢ２より取得した現在の密度比ρ₁／ρ₀とを代入して、管路１−１を流れる流体の流量を仮流量Ｑ’として求める。

【0111】

また、上述した実施の形態１〜７では、差圧センサＳ１を設けて弁体１−２の上下流間の差圧ΔＰを検出するようにしたが、弁体１−２の上流側の圧力と下流側の圧力を別々の圧力センサで検出するようにし、この上流側の圧力センサからの圧力と下流側の圧力センサからの圧力とから弁体１−２の上下流間の差圧ΔＰを求めるようにしてもよい。

【0112】

また、上述した実施の形態１〜７では、流量係数テーブルＴＢ１などをデータテーブルとして設けるようにしたが、データテーブルではなく近似式を用いるようにしてもよい。本発明において、テーブルの定義には近似式も含まれる。

【0113】

なお、本出願人は、先に特許文献３として、ガス流量測定装置を提案している。このガス流量測定装置では、ガスの流量と動粘度の比に対するレイノルズ数係数の関係を示す流量補正テーブルを用いて非乱流補正を行うことで、高精度でのガス流量の測定を可能としている。

【0114】

具体的には、特許文献３では、メモリにＹＣ直線テーブルと流量補正テーブルとを記憶させておき、開度θと上下流間の差圧比ｘ＝ΔＰ／Ｐ１とからＹＣ直線テーブルより現在のＹＣ値を取得し、この取得したＹＣ値と差圧比ｘ＝ΔＰ／Ｐ１とモル質量Ｍとガスの温度Ｔ１とを流量演算式に代入して、現在のガス流量Ｑ’（非乱流補正前の演算流量）を算出し、ガスの温度から動粘度νを計算し、Ｑ’／νを求め、Ｑ’／νと開度θとから流量補正テーブルよりその時のレイノルズ数係数Ｆ_Rを取得し、このレイノルズ数係数Ｆ_Rを流量補正係数とし、Ｑ＝Ｆ_R・Ｑ’として非乱流補正が施されたガス流量Ｑを得るようにしている。

【0115】

この特許文献３に示された方法は、測定対象の流体をガスとしたものであるため、測定対象の流体を液体（非圧縮性流体）とする本願発明とは、その流量を求めるロジックが全く異なっている。したがって、特許文献３に示された方法は、本願発明を示唆してはいない。

【0116】

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施の形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0117】

１…弁本体、１−１…管路、１−２…弁体、２…アクチュエータ、２−１…ＣＰＵ、２−２…メモリ、２−３…表示部、２−４…モータ、Ｓ１…差圧センサ、Ｓ２…温度センサ、Ｓ３…開度センサ、３（３Ａ〜３Ｆ）…流量測定部、３ａ…流量係数取得部、３ｂ…密度比取得部、３Ｅ…流量演算部、３ｄ…動粘度取得部、３ｅ，３ｅ’…流量補正係数決定値算出部、３ｆ，３ｆ’…流量補正係数取得部、３ｇ…流量補正部、３ｈ…繰り返し判断部、４…アクチュエータ、４−１…ＣＰＵ、４−２…メモリ、４−３…モータ、５…流量測定装置、５−１…ＣＰＵ、５−２…メモリ、５−３…表示部、５−４…インタフェース、１００，１０１…流量制御バルブ、ＴＢ１…流量係数テーブル（Ｃｖテーブル）、ＴＢ２…密度比テーブル、ＴＢ３…動粘度テーブル、ＴＢ４，ＴＢ４’，ＴＢ４”…流量補正テーブル。

【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17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】