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公開番号2025064079
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2023173530
出願日2023-10-05
発明の名称流量推定装置および流量推定方法
出願人SMC株式会社
代理人弁理士法人桐朋
主分類G01F 1/00 20220101AFI20250410BHJP(測定;試験)
要約【課題】管路内を流通する気体の流速分布に関わらず、微小流量領域から大流量領域まで広い流量範囲を測定し、それに伴う流量計の大型化を解決する。
【解決手段】流量推定装置20は、管路10内を流通する気体Gが層流を形成する場合の前記気体の第1流量値Q1を算出する第1流量算出部64と、前記気体が乱流を形成する場合の前記気体の第2流量値Q2を算出する第2流量算出部66と、前記第1流量値と前記第2流量値とを、前記管路の管路幅Dおよび管路長Lに応じた按分割合αを用いて加重平均することにより、前記気体の流量を推定する推定部68と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
管路内を流通する気体が層流を形成する場合の前記気体の第１流量値を算出する第１流量算出部と、
前記気体が乱流を形成する場合の前記気体の第２流量値を算出する第２流量算出部と、
前記第１流量値と前記第２流量値とを、前記管路の管路幅および管路長に応じた按分割合を用いて加重平均することにより、前記気体の流量を推定する推定部と、
を備える、流量推定装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
請求項１に記載の流量推定装置であって、
前記推定部は、ゼロ以上１以下の前記按分割合を前記第１流量値に乗じて得られた値と、１から前記按分割合が差し引かれた値を前記第２流量値に乗じて得られた値とを合計することにより、前記第１流量値と前記第２流量値とを加重平均する、流量推定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の流量推定装置であって、
前記管路幅が狭いほど、または前記管路長が長いほど、前記按分割合が大きい、流量推定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の流量推定装置であって、
前記管路が複数ある場合、前記按分割合は、複数の前記管路の各々における、前記管路幅および前記管路長に応じて定まる、流量推定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の流量推定装置であって、
前記管路内に流入する前記気体の第１圧力を第１圧力センサから取得するとともに、前記管路から流出する前記気体の第２圧力を第２圧力センサから取得する圧力取得部をさらに備え、
前記第１流量算出部は、前記第１圧力と前記第２圧力との圧力差に基づいて前記第１流量値を算出し、
前記第２流量算出部は、前記圧力差の平方根、または前記第１圧力に基づいて前記第２流量値を算出する、流量推定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の流量推定装置であって、
前記気体の温度を取得する温度取得部をさらに備え、
前記第１流量算出部は、前記圧力差と、前記気体の前記温度とに基づいて、前記第１流量値を算出し、
前記第２流量算出部は、前記圧力差または前記第１圧力と、前記気体の前記温度とに基づいて、前記第２流量値を算出し、
前記第２圧力に対する前記第１圧力の圧力比が所定比より小さい場合、前記第２流量算出部は、前記第２流量値を、前記圧力差を用いて算出し、
前記圧力比が前記所定比以上の場合、前記第２流量算出部は、前記第２流量値を、前記第１圧力を用いて算出する、流量推定装置。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の流量推定装置であって、
前記推定部は、前記第１流量値と前記第２流量値とが加重平均されて得られる加重平均値を、前記管路の温度および前記管路の周囲の温度に基づいて補正することにより、前記気体の前記流量を推定する、流量推定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の流量推定装置であって、
前記管路は、矩形断面を有して板状部材内に形成され、
前記矩形断面の外周が形成する矩形のアスペクト比は、１以上２以下である、流量推定装置。
【請求項９】
管路内を流通する気体が層流を形成する場合の前記気体の第１流量値を算出する第１流量算出ステップと、
前記気体が乱流を形成する場合の前記気体の第２流量値を算出する第２流量算出ステップと、
前記第１流量値と前記第２流量値とを、前記管路の管路幅および管路長に応じた按分割合を用いて加重平均することにより、前記気体の流量を推定する推定ステップと、
を含む、流量推定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の流量推定方法であって、
前記推定ステップでは、ゼロ以上１以下の前記按分割合を前記第１流量値に乗じて得られた値と、１から前記按分割合が差し引かれた値を前記第２流量値に乗じて得られた値とを合計することにより、前記第１流量値と前記第２流量値とが加重平均される、流量推定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量推定装置および流量推定方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、測定管の上流に層流流量計が設けられ、且つ測定管の下流に渦流量計が設けられた流量計が開示されている。その流量計は、微小流量領域から大流量領域まで広い流量範囲を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００１－１９４１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された流量計によると、層流流量計による流量測定のためのパイプ（細管）が設けられる。１本のパイプでは層流が形成されない流量まで流量測定域を広げるためには、層流が形成される複数のパイプを併用する必要がある。したがって、流量計が大型化するという課題がある。さらに、層流流量計の下流に、渦流量計による流量測定のための渦発生体が測定管の管内に取り付けられる。したがって、流量計がさらに大型化する。流量計の大型化はコストの増大を招く。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、流量推定装置であって、管路内を流通する気体が層流を形成する場合の前記気体の第１流量値を算出する第１流量算出部と、前記気体が乱流を形成する場合の前記気体の第２流量値を算出する第２流量算出部と、前記第１流量値と前記第２流量値とを、前記管路の管路幅および管路長に応じた按分割合を用いて加重平均することにより、前記気体の流量を推定する推定部と、を備える。
【０００７】
本発明の第２の態様は、流量推定方法であって、管路内を流通する気体が層流を形成する場合の前記気体の第１流量値を算出する第１流量算出ステップと、前記気体が乱流を形成する場合の前記気体の第２流量値を算出する第２流量算出ステップと、前記第１流量値と前記第２流量値とを、前記管路の管路幅および管路長に応じた按分割合を用いて加重平均することにより、前記気体の流量を推定する推定ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流量推定装置を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、管路と、管路内を流通する気体の流量を推定するために用いられる流量推定装置とを模式的に示す図である。
図２Ａは、管路の矩形断面を説明するための図である。図２Ｂは、管路の矩形断面を示す図である。図２Ｃは、管路の管路幅を説明するための図である。
図３は、管路が形成される板状部材を例示する図である。
図４は、管路が複数ある場合の説明をするための図である。
図５は、気体の流量推定処理の処理手順を示すフローチャートである。
図６Ａおよび図６Ｂは、管路内に層流および乱流が混在する場合における流量推定の評価結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、管路１０と、管路１０内を流通する気体Ｇの流量を推定するために用いられる流量推定装置２０とを模式的に示す図である。気体Ｇは、流通方向Ｆに向かって、管路１０内に流入し、管路１０内を流通し、管路１０から流出する。
（【００１１】以降は省略されています）

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