JP2000121404A5 - - Google Patents

Description

【発明の名称】流量計測ユニットと流量計測方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】流路と、前記流路に設置する送受信用の超音波センサと、前記超音波センサの送受信の制御及び超音波の伝搬時間の計測をおこない計測データをデータバスラインで入出力する制御計測回路と、前記制御計測回路の制御内容の一部を記憶する不揮発メモリとを備え、これらユニット部品毎の固有補正データを前記不揮発メモリに書き込んだ流量計測ユニット。
【請求項２】ガス流路と、前記ガス流路に設置する送受信用の超音波センサと、前記超音波センサの送受信の制御及び超音波の伝搬時間の計測をおこない計測データをデータバスラインで入出力する制御計測回路と、前記制御計測回路の制御内容の一部を記憶する不揮発メモリを備え、これらユニット部品毎に実流量の測定を行い、別に設けたデータ処理用パソコンでデータの送受信を実行して流量演算を行い、前記実流量との比較から前記ユニット部品毎の固有補正データを前記不揮発メモリに書き込み、固有補正データを保有した状態として成る流量計測ユニット。
【請求項３】超音波センサの特性バラツキを制御計測回路の動作点の修正で可能にする調整部を、不揮発メモリと同一回路基板上に設けた請求項１または２記載の流量計測ユニット。
【請求項４】データバスライン部分で回路基板を分割し、制御計測回路、調整部、不揮発メモリを含む部分はガス流路本体に設置し、流量演算部を内蔵する保安制御回路を含む部分は操作部、表示部に近接して設置し、前記データバスラインで両回路基板を接続する構成の請求項１から３のいずれか１項記載の流量計測ユニット。
【請求項５】操作部、表示部および外部機器接続端子部を保安制御回路と同一の基板に配置した請求項４記載の流量計測ユニット。
【請求項６】流路と送受信用の超音波センサと前記超音波ンサの送受信の制御及び超音波の伝搬時間の計測をおこない計測データをデータバスラインで入出力する制御計測回路とを有する流量計測方法において、前記ユニット部品毎に実流量の測定を行うステップと、別に設けたデータ処理用パソコンでデータの送受信を実行して流量演算を行うステップと、前記実流量との比較から前記ユニット部品毎の固有補正データを前記不揮発メモリに書き込み記憶するステップと、前記不揮発性メモリ内の固有補正データを読み込んで流量演算処理を行うステップとを有する流量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス通路に設けられ異常時にガス通路を遮断するガス保安装置に利用される流量計測ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市ガスやＬＰガスが安全に使用されることを目的として、燃料ガス（以下、ガスという）の使用量を計測して、異常に使用量が増えた場合や、通常の使用状態と大きく掛け離れた時間使用されていることを検知すると、ガス通路を遮断する保安装置が普及している。
【０００３】
この種の保安装置は、ガス流量の検出信号を保安制御回路に取り込み、内部のマイクロコンピュータで処理してガス流量を監視し、異常があれば遮断信号を出力し、遮断弁を閉止する。
【０００４】
ガス流量の検出には、所定容積の計量室をガスが換気する回数で通過体積を計測する膜式と、所定の断面積のガス流路のガス流速を演算処理して流量を計測する超音波式がある。
【０００５】
超音波式流量検出の原理は、ガス流路内の２点間の超音波の伝搬時間はガス流速を含んだ関数であり、伝搬時間を計測すればガス流速が逆算でき、流速が判ればこれと通過断面積とより流量が判ることを応用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
（１）超音波式ガス保安装置では、内蔵する超音波センサーの配置距離、ガス流路の形状、仕上り具合等の誤差が流速演算に影響するので、完成したガス保安装置ごとに実流量試験を行い、実流量と演算結果を比較して補正することが必要で、流量と流速が正確に比例しない場合は、流速の区分ごとに比例計数の補正をする必要もあり、これら補正値をそれぞれのガス保安装置ごとに内部の保安制御回路の流量演算部に入力が必要であるという課題を有す。
【０００７】
（２）超音波式ガス保安装置で、超音波センサー出力の信号処理をする際、超音波センサの過渡応答特性等の差により、センサごとに信号波形に差を生ずる場合があり、組立完成したガス保安装置ごとに内部の制御計測回路の動作点の調整が必要であるという課題を有す。
【０００８】
（３）超音波センサの直接出力は微少な為増幅を必要とし、制御計測回路に増幅器を内蔵するが、ノイズ等の影響を避けるためには超音波センサの搭載されるガス流路本体直近に設置する必要があり、一方、流量演算部を内蔵する保安制御回路は流量や、各種保安情報の表示と、操作部の入出力信号の処理も行うので、機能を優先した配置場所が必要で、両要求を満足する回路基板配置は困難であるという課題を有す。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は上記課題を解決するために流路と、超音波センサ、制御計測回路、不揮発メモリからなるユニット部品をユニット毎に実流量測定を行い、別に流量演算をし、実流量との比較からユニット部品毎の固有補正データを不揮発メモリに書き込むようにしたものである。
【００１０】
上記発明によれば、データバスラインを通じて固有補正データを出力可能なため、等価的に規格化された出力の流量計測ユニットとすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（１）ガス流路と、ガス流路に設置する送受信用の超音波センサと、超音波センサの送受信の制御及び超音波の伝搬時間の計測をおこない、制御データと計測データをデータバスラインで入出力する制御計測回路と、制御計測回路の制御内容の一部を記憶する不揮発メモリを備え、各構成要素の組み合わせユニット部品毎に実流量測定を行い、別に設けたデータ処理用パソコンでデータの送受信を実行して流量演算をし、実流量との比較からユニット部品毎の固有補正データを前記不揮発メモリに書き込み、保有させるものである。
【００１２】
そしてデータ処理パソコンで流量演算した結果、実流量と差があれば、センサー間距離、流路断面積等の演算計数を補正し、複数の流量区分で流速と流量の比例関係が一義的に成立しなければ、流量区分毎に補正計数を定め、これらの固有補正データを不揮発メモリに書き込む。
【００１３】
ガス保安装置組立完成後は、保安制御回路の流量演算部が流量演算を行うが、不揮発メモリ内の固有補正データを自動的に読み込んで演算処理するようプログラムし、これにより組立完成後の再調整を不要にする。
【００１４】
（２）また、超音波センサの特性バラツキを制御計測回路の動作点の修正で可能にする調整部を、不揮発メモリと同一回路基板上に設けるものである。
【００１５】
そして、補正計数等のデータだけでは対処が困難な動作点の調整等、電気的な調整部も不揮発メモリと同一基板に設けるので、実流量測定の際、この部分を同時に調整しておけば、ガス保安装置に組込み後調整不要の流量計測ユニットとすることができる。
【００１６】
（３）さらに、データバスライン部分で回路基板を分割し、制御計測回路、調整部、不揮発メモリを含む部分はガス流路本体に設置し、流量演算部を内蔵する保安制御回路を含む部分は操作部、表示部に近接して設置し、データバスラインで両基板を接続して完成させるものである。
【００１７】
そして、両回路基板ははノイズ等の影響をうけにくいディジタルのデータバスラインで接続されるので、両基板間の距離による影響が少なく、各々性能、機能の面で最適な配置を取ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の流量計測ユニットの実施例１を示す構成図である。図において、制御計測回路１の発振出力端子ＯＵＴより出力された電気信号は発振用超音波センサ２１で音響変換され、ガス流路３内に超音波が発せられる。距離Ｌを隔てて設置された受信用超音波センサ２２は、捕らえた超音波を再び電気信号に戻し、制御計測回路１の受信入力端子ＩＮに戻す。
【００１９】
制御計測回路１は発振出力から受信入力までの時間、即ちガス流路３内の距離Ｌの超音波の伝搬時間Ｔを計測し、データ処理パソコン５はデータバスライン４を通じて計測制御回路１から送られる伝搬時間Ｔのデータをもとに流量を演算する。
【００２０】
ガス流路内の２点間の超音波の伝搬時間Ｔはガス流速を含んだ関数であり、伝搬時間Ｔを計測すればガス流速が逆算でき、流速が判れば通過断面積Ｓより流量が判る原理に基づき流量演算した結果、実流量と差があれば、センサー間距離、流路断面積等の演算計数を補正し、複数の流量区分で流速と流量の比例関係が一義的に成立しなければ、流量区分毎に補正計数を定め、これらの固有補正データをデータバスライン４を通じて不揮発メモリ６に書き込む。
【００２１】
ガス保安装置組立完成後の構成は後述の図３で、保安制御回路７の流量演算部７１が流量演算を行うが、不揮発メモリ６内の固有補正データを自動的に読み込んで演算処理するようプログラムし、これにより組立完成後の再調整を不要にする。
【００２２】
図２（ａ）、（ｂ）は本発明の伝搬時間計測の一例を説明する回路及び特性図である。図において、計測に用いる超音波はバースト波で、（Ｔ）のごとく信号の立ち上がりを捕らえれば容易に伝搬時間が測定可能にみえるが、超音波センサの過渡応答により、受信信号波形はＳ−ＯＵＴのごとく漸増するので、最初の数波は振幅が不足でノイズ等の影響が大きく測定に適さない。
【００２３】
そこで受信信号波形の振幅をコンパレータ１００で監視し、監視レベルＥを超えた後のゼロクロス点Ｚを捕らえて伝搬時間Ｔの測定をする。
【００２４】
流量センサの過渡応答にはバラツキがあるので組み込んだ流量センサ毎にコンパレータ１００の監視レベルＥを調整部８に設けたボリウムＶＲで調整する。実流量測定の際、この部分を同時に調整してガス保安装置に組込み後調整不要の流量計測ユニットにする。
【００２５】
図３は本発明の流量計測ユニットとガス保安装置との関係を示す構成図である。図において、データバスライン４部分で回路基板を分割し、制御計測回路１、調整部８、不揮発メモリ６を含む回路基板２００はガス流路３本体に設置し、保安制御回路７、操作部９、表示部１０、外部機器接続端子部１１を含む回路基板３００は機能、意匠上求められる位置に設置する。
【００２６】
以上のように、本発明の各実施例によれば次のような効果を奏する。
【００２７】
（１）ユニット毎に実流量測定を行い、調整部分を調整し、また、別に設けたデータ処理用パソコンでデータの送受信を実行して流量演算をし、固有補正データを不揮発メモリに書き込むから、ユニット単体で調整が終了しているに等しく、これをガス保安装置に組込み、その完成時に再調整が不要であり、また万一、構成部品の不良で補正データや調整の範囲が許容範囲を超えて所定の性能が確保できない場合にも、被害はユニット（流量センサ部分）に限られるので損失が低く、部品交換等による手直しも容易に可能になるという効果を有す。
【００２８】
（２）実流量測定の際、流量演算、固有補正データの算出、不揮発メモリへのデータ書き込みに専用のデータ処理用パソコンを使用するので、実流量発生装置等、外部装置とのデータの交換も容易で、一連の操作を自動化できるという効果を有す。
【００２９】
（３）性能、機能を最大限に発揮させるために基板を分割配置する場合、配線数の多い表示部、操作部、外部機器接続端子部で行うのに比べ、配線数が少なく、製造コストが安価になるという効果を有す。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によればユニット毎に実流量測定を行い、調整部分を調整し、また、別に流量演算をし、固有補正データを不揮発メモリに書き込むから、ユニット単体で調整が終了しているに等しく、これをガス保安装置に組込み、その完成時に再調整が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の流量計測ユニットを示す構成図
【図２】（ａ）同ユニットの伝搬時間計測の説明に係る回路図
（ｂ）同回路図における特性図
【図３】本発明の流量計測ユニットとガス保安装置との関係を示す構成図
【符号の説明】
１ 制御計測回路
３ ガス流路
４ データバスライン
５ データ処理パソコン
６ 不揮発メモリ
７ 保安制御回路
８ 調整部
９ 操作部
１０ 表示部
１１ 外部機器接続端子部
２１、２２ 超音波センサ