JP2001255184A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力変動時の流体の流量を、正確に低消費電
力で計測することができる流量計測装置を提供する。 【解決手段】 流体の流量を計測する流量計測手段９
と、流体の変動状態を検出する変動検出手段１８と、こ
の変動検出手段１８で検出された変動値の波形における
所定位置を開始点とし、その後所定期間で流量を計測で
きるタイミングで、流量計測手段９の計測を開始させる
変動検出制御手段１９とを備え、この変動検出制御手段
１９は変動検出手段１８を間欠的に駆動すると共に、変
動比較手段１９Ａによってあらかじめ設定された基準値
と前記変動値とを比較し、変動値が第１設定値のレベル
を越えたときに、変動検出手段１８の駆動頻度を多くも
しくは連続駆動すると共に、第２設定値のレベルを越え
たときに、流量計測手段９の計測を開始させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の流
量を計測する流量計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の流量計測装置を、図４、
図５及び図６に基づいて説明する。この流量計測装置
は、流路１の一部に流体の流れ状態を検出する瞬時式あ
るいはアナログ式の流れ検出手段２を備え、流れ検出手
段２の出力信号を信号処理手段３で増幅あるいはデジタ
ル化している。

【０００３】流体の流れ状態に周期的な変動がある場合
には、流れ検出手段２による計測のタイミングによって
流体の流量測定値にバラツキが生じる。例えば家庭用ガ
ス消費量を計測するガスメータでは、近くでガスエンジ
ンが運転されると圧力変動が発生する。そのことによっ
て流量に変動が生じた場合には、その信号を平均化手段
４で平均して流量演算手段５で平均流量を計測してい
る。図６はこのときの流量の波形を示した図で、実際に
は線Ａで示す流量が流れている。

【０００４】瞬時式の計測装置では間欠的に流量計測す
るので、流量Ｑ１（時間ｔ１）、流量Ｑ２（時間ｔ
２）、流量Ｑ３（時間ｔ３）のような値が得られマイコ
ンで平均して流量を計測していた。またアナログ式の場
合時間ｔ０からｔ４まで連続した信号を積分器を介して
平均していた。

【０００５】また圧力センサなどを用いて、流体の圧力
に同期して流量計測を開始または停止して、図７に示す
ように時間ｔ１からｔ２の間すなわち変動波形の整数倍
の周期を計測することで平均流量を算出するものもあっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の流量計測装置において、デジタル式のものでは間欠的
にサンプリングするので、正確な流量を求めるには計測
回数を増やして計測値を平均する必要があるため計測時
間が長くなり、アナログ式のものでは連続して計測しな
ければならず、何れの場合も消費電力が大きくなるとい
う問題があった。

【０００７】また圧力センサを用いて、流量計測の開始
と停止のタイミングを図るものにおいても、変動する圧
力を監視するために常時圧力センサに通電する必要があ
り、消費電力が大きくなるという問題がある。省電力を
図るために圧力センサを間欠駆動するようにすれば、流
量計測の開始のタイミングが図れなくなってしまい、流
量計測に誤差が生じやすくなるという問題が生じる。

【０００８】そこで本発明は上記のような問題点を解消
し、ガスメータのような電池で長期間使用する流量計測
装置において、流体の流量を正確に低消費電力で計測す
ることができる流量計測装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、流路内の流体の流れ状態を検出する流れ検
出手段の信号に基づいて流量を計測する流量計測手段
と、流体の変動状態を検出する変動検出手段と、この変
動検出手段で検出された変動値の波形における所定位置
を開始点とし、その後所定期間で流量を計測できるタイ
ミングで、前記流量計測手段の計測を開始させる変動検
出制御手段とを備え、この変動検出制御手段は前記変動
検出手段を間欠的に駆動すると共に、変動比較手段によ
ってあらかじめ設定された基準値と前記変動値とを比較
し、変動値が第１設定値のレベルを越えたときに、変動
検出手段の駆動頻度を多くもしくは連続駆動すると共
に、第２設定値のレベルを越えたときに、流量計測手段
の計測を開始させることを特徴とするものである。

【００１０】また本発明は上記目的を達成するために、
流路内の流体の流れ状態を検出する流れ検出手段の信号
に基づいて流量を計測する流量計測手段と、流体の変動
状態を検出する変動検出手段と、この変動検出手段で検
出された変動値の波形における所定位置を開始点とし、
１周期またはその整数倍後の対応点を停止点として、そ
の間で流量を計測できるタイミングで、前記流量計測手
段の計測を開始または停止させる変動検出制御手段とを
備え、この変動検出制御手段は前記変動検出手段を間欠
的に駆動すると共に、変動比較手段によってあらかじめ
設定された基準値と前記変動値とを比較し、変動値が第
１設定値のレベルを越えたときに、変動検出手段の駆動
頻度を多くもしくは連続駆動すると共に、第２設定値の
レベルを越えたときに、流量計測手段の計測を開始させ
ることを特徴とするものである。

【００１１】本発明によれば、変動検出制御手段の変動
比較手段により、変動値が第１設定値のレベルを越えた
と判断したときに、変動検出手段の駆動頻度を多くもし
くは連続駆動することによって正確に変動を検出させ、
検出された変動値が第２設定値のレベルを越えたときに
流量計測手段の計測を正確に開始させることができる。
したがって、流量計測の開始のタイミングを図るのに必
要なときのみ、変動検出手段を駆動させて変動検出回数
を多くさせ、流量計測の精度を確保しつつ低消費電力を
図ることができる。また流量の計測を、前記開始点から
１周期またはその整数倍後の停止点までの間で行うこと
によれば、流量が時間的に変動したときにも正確に平均
流量を計測できる。

【００１２】上記発明において、第１、第２設定値は同
一の基準値を持ち、第１設定値は、変動値が基準値より
正方向または負方向に変化したときに変動検出手段の駆
動頻度を多くもしくは連続駆動し、第２設定値は基準値
より前記方向とは逆方向に変化したときに流量計測手段
の計測を開始させるようにすれば、１つの基準値と比較
することにより変動検出手段の駆動制御と流量計測の開
始のタイミングを図ることができ、回路構成を簡単にす
ることができる。

【００１３】上記各発明において第２設定値で流量計測
手段の計測開始後、変動検出手段の駆動頻度を元の少な
い状態に戻し、変動値が再び第１設定値のレベルを越え
たとき駆動頻度を多くもしくは連続駆動した後、さらに
第２設定値のレベルを越えたとき流量計測手段の計測を
停止するようにすれば、流量計測の開始後、停止するタ
イミングを図る必要があるときまでは、流量計測中に変
動検出手段の駆動を制御して省力化することにより一層
の低消費電力を図ることができる。

【００１４】上記各発明において、変動検出制御手段
は、第１設定値のレベルを越えたときに、流量計測手段
の一部もしくは全部の通電を開始させるようにすれば、
流量計測手段の低消費電力を図ることができる。

【００１５】上記各発明において、タイマ手段によって
定められた時間ごとに変動検出制御手段を起動させる計
測制御手段を有し、この計測制御手段の信号によって変
動検出手段を間欠的に駆動させ、流量計測の終了時に駆
動を停止させるようにすれば、流量計測が行われないと
きには変動検出手段は駆動されないので、一層の低消費
電力を図ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を用いて説明する。

【００１７】図１は本発明の第１実施形態の流量計測装
置を示したブロック図である。この流量計測装置におい
て、流路７の途中に流れ検出手段８として超音波を送信
または受信する第１送受信器８Ａと受信または送信する
第２送受信器８Ｂが流れ方向に配置され、切換手段１６
によって送受信の切換えが可能になっており、ガス等の
流体の流れ状態を検出している。９は流れ検出手段８の
信号を処理して流量を計測する流量計測手段で、１０は
送信手段で、トリガ手段１１によって第１送受信器８Ａ
を駆動し、第２送受信器８Ｂに向け、すなわち上流から
下流に超音波を送信する。増幅手段１２は第２送受信器
８Ｂで受信した信号を増幅し、この増幅された信号は基
準信号と比較手段１３で比較され、基準信号以上の信号
が検出された後、繰り返し手段１４で再度トリガ手段１
１から送信が行われ、上記の送受信を所定の回数を繰り
返し、それぞれの時間値をタイマカウンタのような計時
手段１５で計測する。

【００１８】次に切換手段１６で第１送受信器８Ａと第
２送受信器８Ｂの送受信を切り換えて、第２送受信器８
Ｂから第１送受信器８Ａすなわち下流から上流に向かっ
て超音波信号を送信し、この送信を前述のように繰り返
し、それぞれの時間値を計測する。そして、第１送受信
器８Ａと第２送受信器８Ｂとの超音波の伝搬時間差から
流路７の大きさや流体の流れ状態を考慮して信号処理手
段１７で流量値を求める。流路７には流量変動を圧力で
検出する変動検出手段１８が設けられ、この変動検出手
段１８で検出した圧力信号を変動検出制御手段１９で処
理し、この変動検出制御手段１９の信号に基づいて計測
発停手段２０を介して流量計測手段９の計測を開始また
は停止させる。変動検出制御手段１９には変動検出手段
１８の信号を基準値と比較する変動比較手段１９Ａと、
変動比較手段１９Ａの信号に基づいて変動検出手段１８
の電源を制御する電源制御手段１９Ｂがあり、変動検出
制御手段１９の信号に応じて計測発停手段２０や変動検
出手段１８はコントロールされている。

【００１９】次に動作について述べる。流路７内の流体
の流れ状態が比較的穏やかで変動検出手段１８の値に変
動がない場合には通常の流量計測が行われる。すなわち
第１送受信器８Ａから第２送受信器８Ｂに向けて超音波
を送信するように切換手段１６が設定され、計測発停手
段２０から第１回の計測開始信号が送出されると、計時
手段１５をリセットすると同時に送信手段１０を介し第
１送受信器８Ａから超音波信号が発信される。そして第
２送受信器８Ｂで受信された後、増幅手段１２、比較手
段１３で超音波信号の伝搬を検出すると、繰り返し手段
１４で再度トリガ手段１１に信号を送出して２回目の超
音波を送信する。繰り返し手段１４には繰り返し回数が
設定してあり、所定の繰り返し回数になると同時に計時
手段１５で第１送受信器８Ａと第２送受信器８Ｂとの時
間を測定し流量を算出する。

【００２０】流路７内の流体が変動すると変動検出手段
１８は流量変動を圧力で検出し、その信号を変動検出制
御手段１９に送りその大きさの変化のタイミングによっ
て、計測発停手段２０を介して流量計測手段９を制御す
る。流量計測のサンプリングは数秒間に１回行われてお
り流路７内の流れに周期的な変動がある場合には、流量
測定値に変動が生じるので判別が可能である。計測制御
手段２１にはタイマ手段２１Aがあって、ある定められ
た時間になると変動検出制御手段１９を起動させて変動
信号値を取り込ませている。

【００２１】図２は計測制御手段２１の出力、流体の圧
力変動波形、変動比較手段１９Ａの出力（第１設定値と
の比較出力、第２設定値との比較出力）、計測発停手段
２０の出力をそれぞれ示した図である。なお比較出力の
表示はそれぞれ第１、第２比較設定値より波形値が大き
いときにＨレベル、小さいときにはＬレベル、電源が供
給されないときをＮレベルにしている。時点ｔ０では計
測制御手段２１の信号がＬレベルであるので変動検出待
ちの状態にあり、変動検出手段１８には電源が供給され
ていない。計測制御手段２１のタイマ手段２１Ａで流量
サンプリングの指令があると、時点ｔ１で計測制御手段
２１から変動検出の要求信号がＨレベルになり、変動検
出制御手段１９の電源制御手段１９Ｂは変動検出手段１
８に短い時間電源を供給して圧力変動を検出し、その圧
力信号は変動比較手段１９Ａで第１設定値と比較され、
その比較出力がＨレベルであるので比較的長い時間間隔
をおいて、時点ｔ２、ｔ３で圧力変動を検出する。この
とき第２設定値との比較出力はより一層の低電力化を考
慮するなら必ずしもまだ動作させる必要はない。そして
時点ｔ４で第１設定値の比較出力がＬレベルに転じた後
は比較的短い時間間隔すなわち時点ｔ５、ｔ６、ｔ７、
ｔ８で変動検出手段１８で検出を行い、第２設定値との
比較出力を観察する。このとき、より一層の低消費電力
化を考慮するなら第１設定値との比較出力は必ずしも動
作させる必要はない。そして、流れ検出手段８や流量計
測手段９の電源を投入して流量計測に備える。

【００２２】時点ｔ９で第２設定値との比較出力がＨレ
ベルになったときに計測発停手段２０に信号を送り流量
計測をスタートさせ、流れ検出手段８で超音波の送受信
が行われ、その伝搬時間差を計測して流量を算出する。
図２のような流量変動時には変動周期の整数倍の時間を
計測すれば平均流量を正確に計測できる。図２において
時点ｔ９の後は第２設定値との比較出力がＨレベルであ
るときには、変動検出手段１８の時間間隔が比較的大き
く、時点ｔ１０、１１のように検出し、時点ｔ３で比較
出力がＬレベルに変化した後には時間間隔を比較的小さ
く、時点ｔ１４、ｔ１５のように検出する。そして時点
ｔ１９で第２設定値との比較出力が再びＨレベルになっ
たときに計測発停手段２０に信号を送出し、次の繰り返
し手段１４を通過したときに流量計測を終了し、そのと
きの計時手段１５の値と繰り返し回数を求める。そして
切換手段１６で流れ検出手段８の送受信方向を変更して
上記と同じ方法で流量計測を行い、その時間差から流量
を算出する。流量の計測時間は上記の実施形態では１周
期の場合を示したが、第２設定値の信号変化をカウンタ
でカウントすれば周期の２〜３倍以上計測でき流量精度
を高めることができる。

【００２３】時点ｔ４からｔ９まであるいは時点ｔ１３
からｔ１９までの時間間隔の短い変動検出は変動検出手
段１８を連続的に通電すれば、消費電力は若干増加する
が、さらに精度よく検出できる。また時点ｔ４やｔ１３
から頻度を多くして変動検出手段１８で検出を行った
が、第１設定値との比較出力がＬレベルから再びＨレベ
ルに移行する時点ｔ７やｔ１７から行えばさらに低消費
電力化が達成できる。

【００２４】流れ検出手段８や流量計測手段９は流量計
測を行わない場合にはその一部あるいは全部の電源を遮
断しており、流量計測の直前に電源を投入することがで
きる。そのタイミングとしては上述のように変動比較手
段１９Ａの第１設定値との比較信号が変化する時点ｔ４
やｔ１３ばかりでなく、計測制御手段２１によって変動
検出制御手段１９が動作を始める時点ｔ１でもよい。ま
た流量計測が終了した時点で流量計測手段９の電源を遮
断することができる。

【００２５】図３は本発明の第２実施形態であり、変動
比較手段１９Ａの第１設定値と第２設定値とを同一値に
構成したものであり、比較出力がＨレベルからＬレベル
に変化した時点ｔ３で変動検出手段１８の駆動頻度を多
くもしくは連続通電し、比較出力がＬレベルからＨレベ
ルに変化した時点ｔ１１で流量計測を開始すると共に変
動検出手段１８の駆動頻度を元の少ない状態に戻し、さ
らに比較出力がＬレベルに変化する時点ｔ１４で駆動頻
度を再び多くし、比較出力が再度Ｈレベルに変化する時
点ｔ２１で流量計測を終了する。

【００２６】上記各実施形態では、設定値が２つの例で
示したが３つ以上の設定値によりきめ細かくコントロー
ルすることも考えられる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
流量計測装置によれば、流量計測の開始のタイミングを
図るのに必要なときのみ、変動検出手段を駆動させて変
動検出回数を多くさせ、流量計測の精度を確保しつつ低
消費電力を図ることができる。また、流量計測の開始
後、停止するタイミングを図る必要があるときまでは、
流量計測中に変動検出手段の駆動頻度を元の状態に戻し
て省力化することにより一層の低消費電力を図ることが
できる。さらに変動検出制御手段によって、計測の開始
前に流量計測手段に通電することによって一層の低消費
電力を図ることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の流量計測装置を示すブ
ロック図。

【図２】同実施形態における流量変動時の流量計測を示
すタイムチャート図。

【図３】本発明の第２実施形態の流量計測装置における
流量変動時の流量計測を示すタイムチャート図。

【図４】従来例の流量計測装置を示すブロック図。

【図５】従来例における流体波形図。

【図６】別な従来例における流量変動時の流体波形と圧
力同期計測を示した図。

【符号の説明】

８ 流れ検出手段 ９ 流量計測手段 １８ 変動検出手段 １９ 変動検出制御手段 １９Ａ 変動比較手段 １９Ｂ 電源制御手段 ２１ 計測制御手段 ２１Ａ タイマ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安倍 秀二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梅景 康裕 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新村 紀夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 温井 一光 東京都港区海岸１丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 鈴木 守 東京都港区海岸１丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 (72)発明者 湯浅 健一郎 東京都港区海岸１丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA19 DA23

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路内の流体の流れ状態を検出する流れ
   検出手段の信号に基づいて流量を計測する流量計測手段
   と、流体の変動状態を検出する変動検出手段と、この変
   動検出手段で検出された変動値の波形における所定位置
   を開始点とし、その後所定期間で流量を計測できるタイ
   ミングで、前記流量計測手段の計測を開始させる変動検
   出制御手段とを備え、この変動検出制御手段は前記変動
   検出手段を間欠的に駆動すると共に、変動比較手段によ
   ってあらかじめ設定された基準値と前記変動値とを比較
   し、変動値が第１設定値のレベルを越えたときに、変動
   検出手段の駆動頻度を多くもしくは連続駆動すると共
   に、第２設定値のレベルを越えたときに、流量計測手段
   の計測を開始させることを特徴とする流量計測装置。
2. 【請求項２】 流路内の流体の流れ状態を検出する流れ
   検出手段の信号に基づいて流量を計測する流量計測手段
   と、流体の変動状態を検出する変動検出手段と、この変
   動検出手段で検出された変動値の波形における所定位置
   を開始点とし、１周期あるいはその整数倍後の対応点を
   停止点として、その間で流量を計測できるタイミング
   で、前記流量計測手段の計測を開始または停止させる変
   動検出制御手段とを備え、この変動検出制御手段は前記
   変動検出手段を間欠的に駆動すると共に、変動比較手段
   によってあらかじめ設定された基準値と前記変動値とを
   比較し、変動値が第１設定値のレベルを越えたときに、
   変動検出手段の駆動頻度を多くもしくは連続駆動すると
   共に、第２設定値のレベルを越えたときに、流量計測手
   段の計測を開始させることを特徴とする流量計測装置。
3. 【請求項３】 第１、第２設定値は同一の基準値を持
   ち、第１設定値は、変動値が基準値より正方向または負
   方向に変化したときに変動検出手段の駆動頻度を多くも
   しくは連続駆動し、第２設定値は基準値より前記方向と
   は逆方向に変化したときに流量計測手段の計測を開始さ
   せるものである請求項１または２記載の流量計測装置。
4. 【請求項４】 第２設定値で流量計測手段の計測開始
   後、変動検出手段の駆動頻度を元の少ない状態に戻し、
   変動値が再び第１設定値のレベルを越えたとき駆動頻度
   を多くもしくは連続駆動した後、さらに第２設定値のレ
   ベルを越えたとき流量計測手段の計測を停止する請求項
   １、２または３記載の流量計測装置。
5. 【請求項５】 変動検出制御手段は、第１設定値のレベ
   ルを越えたときに、流量計測手段の一部もしくは全部の
   通電を開始させるようにした請求項１から４のいずれか
   １項に記載の流量計測装置。
6. 【請求項６】 タイマ手段によって定められた時間ごと
   に変動検出制御手段を起動させる計測制御手段を有し、
   この計測制御手段の信号によって変動検出手段を間欠的
   に駆動させ、流量計測の終了時に駆動を停止させる請求
   項１から５のいずれか１項に記載の流量計測装置。