JP2003287450A

JP2003287450A - 流量計

Info

Publication number: JP2003287450A
Application number: JP2002092456A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujii; 泰宏藤井; Hiroshi Matsushita; 博松下; Shuichi Okada; 修一岡田; Shigeru Tagawa; 滋田川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP4157313B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力脈動が生じている環境下であも圧力脈動が
生じていない場合と消費電力が同程度になる流量計を提
供する。【解決手段】瞬時流量演算部２０ｂは、流量計測部４か
ら得られる流量を規定の取込周期で規定の取込回数だけ
取り込んで得られた取込周期毎の流量の平均値を瞬時流
量とする処理を１回の流量計測とし、この流量計測を規
定した時間間隔である計測周期で間欠的に繰り返す。積
算流量演算部２０ｃは瞬時流量に計測周期を乗じた流量
を計測周期における積算流量とする。脈動判断部２０ｅ
は、流量計測部４を通過するガスの圧力脈動の有無を流
量計測部４の出力に基づいて監視し、圧力脈動の検出時
には圧力脈動が瞬時流量に影響しない程度に非検出時よ
りも取込周期を長くし、さらに非検出時と電力消費を等
しくするように非検出時よりも計測周期を長くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流量計に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガスメータにおいてガスの使用量
を計測するために超音波流量計を採用することが考えら
れている。超音波流量計は、図２に示すように、ガス流
路上に設けた測定管１１の上流側と下流側とにそれぞれ
超音波の送受波を行うための送受波器１２ａ，１２ｂを
配置した構成を有している。流量の測定には、上流側の
送受波器１２ａから下流側の送受波器１２ｂに向かって
超音波を送波したときの超音波の伝播時間ｔ１と、下流
側の送受波器１２ｂから上流側の送受波１２ａに向かっ
て超音波を送波したときの超音波の伝播時間ｔ２とを測
定し、両伝播時間ｔ１，ｔ２に基づいて流速を求める。
流速が求まれば測定管１１の断面積と流速とを乗じた値
が流量になる。

【０００３】いま、送受波器１２ａ，１２ｂの間で送受
される超音波の進行方向が測定管１１を通過するガスの
流れる方向に一致しているものとする。送受波器１２
ａ，１２ｂの間の距離をｄ、ガスの流速をｖ、音速をＣ
とすれば、伝播時間ｔ１，ｔ２はそれぞれ以下のように
表すことができる。ｔ１＝ｄ／（Ｃ＋ｖ）ｔ２＝ｄ／（Ｃ−ｖ）したがって、流速ｖは次式で求めることができる。ｖ＝（ｄ／２）｛（１／ｔ１）−（１／ｔ２）｝ここで、一般に送受波器１２ａ，１２ｂの間の距離ｄは
１０ｃｍ程度に設定され、測定管内での音速Ｃは約４０
０ｍ／ｓｅｃであるから、伝播時間ｔ１，ｔ２は２５０
μｓｅｃ程度になる。

【０００４】この測定技術では超音波の伝播時間ｔ１，
ｔ２を求めるために、送受波器１２ａ，１２ｂから超音
波を間欠的に発生させる。ただし、１個の超音波の送受
波から流速ｖを演算するには伝搬時間ｔ１，ｔ２の計測
に高い精度が要求されるから、電池を電源とするガスメ
ータでは実現が困難である。そこで、等価的に測定精度
を向上させるためにシングアラウンド法と称する技術が
提案されている。すなわち、シングアラウンド法では、
各一方の送受波器１２ａ，１２ｂからそれぞれ複数回ず
つ超音波の送受波を固定の遅延時間を挟んで連続して行
い、伝播時間ｔ１，ｔ２の合計を用いて流速ｖを演算す
る。一般に両送受波器１２ａ，１２ｂのうちの一方を送
波側として複数回の超音波の送受波を固定の遅延時間を
挟んで連続して行い一方の伝播時間の総和を求めた後、
他方を送波側として複数回の超音波の送受波を固定の遅
延時間を挟んで連続して行い他方の伝播時間の総和を求
める。シングアラウンド法を採用すると伝播時間ｔ１，
ｔ２の差が微小であっても、測定精度を超音波の発生回
数に相当する倍数程度に高めることができるから、伝播
時間ｔ１，ｔ２の測定精度が低い装置を用いても流速ｖ
を高精度で求めることができる。

【０００５】ここで、各送受波器１２ａ，１２ｂからそ
れぞれ１００回ずつ超音波の送受波を実施するものとし
て、シングアラウンド法による測定時間について検討す
る。１回の超音波の伝播時間ｔ１，ｔ２は上述のように
約２５０μｓｅｃである。また、たとえば送受波器１２
ａから送波した超音波が２５０μｓｅｃの伝播時間で送
受波器１２ｂに到達したとき、受波側の送受波器１２ｂ
で反射される残響超音波は約２５０μｓｅｃ程度の伝播
時間で送波側の送受波器１２ａに到達する。受波と同時
に遅延時間を待たずに次の超音波を送波すると、２回前
の残響超音波の到達と今回の超音波の送波とがほぼ同タ
イミングで発生するために誤差要因になる。この影響を
避けるため、たとえば１５０μｓｅｃの遅延時間を設
け、タイミングをずらす処置がとられる。つまり、超音
波を送波する周期は４００μｓｅｃになるから、各送受
波器１２ａ，１２ｂによって１００回の送受波を実施す
るのに要する時間はそれぞれ４０ｍｓｅｃ程度であり、
送受波器１２ａ，１２ｂの切換時間を考慮するとともに
若干の演算時間の余裕をとれば、シングアラウンド法に
よる１回の流量計測の時間は約１００ｍｓｅｃというこ
とになる。

【０００６】ところで、最近では都市ガスのような燃料
ガスを用いてガスエンジンを駆動するガス使用機器がガ
スヒートポンプや発電機などの分野において普及してき
ている。この種のガスエンジンは吸気と排気とを繰り返
しているから、燃料ガスの供給路の圧力に脈動（以下で
は、「圧力脈動」と呼ぶ）をもたらすことになる。ま
た、一般にガスメータとして用いられている膜式メータ
の動作によっても圧力脈動は生じる。すなわち、流速ｖ
は圧力脈動によっても変動することになる。膜式メータ
による圧力脈動の周波数は一般に３〜６Ｈｚ程度であ
り、ガスエンジンによる圧力脈動の周波数は一般に１０
〜６０Ｈｚ程度である。また、ガス使用機器の近傍の圧
力脈動では最大で２００Ｐａ（ピーク−ピークは４００
Ｐａ）の振幅を有することが知られている。したがっ
て、上述のように超音波を４００μｓｅｃの周期で１０
０回発生させるとすれば、圧力脈動の周期よりも測定時
間のほうが短くなることがあり、シングアラウンド法に
よる平均の効果を活かすことができずに測定結果に大き
な誤差を生じる可能性がある。

【０００７】そこで、超音波の発生周期を長くとること
によってガス使用機器によって生じる圧力脈動の影響を
平均化することが考えられる。つまり、圧力脈動が流量
の計測に影響しない程度に超音波を発生させる期間を長
くすることが考えられる。ただし、単純に超音波の送受
波回数を多くすることで取込時間を長くすると、演算に
必要な消費電力が増加するから、平均値を求める超音波
を発生させる回数は変化させずに超音波の発生周期を長
くする。たとえば、超音波の発生周期を４００μｓｅｃ
ではなく５ｍｓｅｃ程度に設定すれば、超音波を１００
回発生させるのに要する時間が５００ｍｓｅｃ程度にな
るから、圧力脈動の周波数が３Ｈｚであったとしても圧
力脈動を平均化することが可能になり、平均化によって
測定誤差を抑制することができると考えられる。また、
ここでは圧力脈動の最大周波数は６０Ｈｚと考えてお
り、１２０Ｈｚ以上の繰り返し周波数で超音波を発生さ
せれば圧力脈動の波形を反映した計測が可能であるか
ら、５ｍｓｅｃの周期（つまり、繰り返し周波数が２０
０Ｈｚ）であれば、圧力変動の波形を反映した流量の計
測が可能である。ただし、このように超音波の発生周期
を長くすると各送受波器１２ａ，１２ｂから超音波を発
生させるのに要する時間が５００ｍｓｅｃずつになるか
ら、１回の測定時間は１ｓｅｃ以上になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスメータ
では電源として電池が用いられており、需要家に設置し
たガスメータは１０年間は電池交換が不要となるように
消費電力を極力低減することが要求される。したがっ
て、流速ｖの測定に際しては測定する時間間隔を２〜３
ｓｅｃ程度にすることによって消費電力を抑制している
のが現状である。

【０００９】一方、上述したように、圧力脈動がなけれ
ば１回の測定に要する時間は１００ｍｓｅｃ程度である
のに対して、圧力脈動を生じる場合には１回の測定に１
ｓｅｃ以上の時間を要することになる。１回の測定を行
う期間には超音波の送波および受波の処理を行う回路に
継続的に電源を供給する必要があるから、圧力脈動が生
じることを考慮して１回の測定に要する時間を１ｓｅｃ
程度に設定していると、１回の測定時間を１００ｍｓｅ
ｃ程度に設定している場合の約１０倍の電力を消費する
ことになる。そこで、圧力センサなどを設けておき圧力
脈動が生じていない期間には１回の測定時間を１００ｍ
ｓｅｃ程度に設定し、圧力脈動が生じている期間にのみ
１回の測定時間を１ｓｅｃ程度に設定することが考えら
れる。

【００１０】このような技術を採用すれば、圧力脈動の
生じる期間の割合が圧力脈動の生じない期間よりも十分
に小さい場合には電池の消耗を抑制することができ、電
池交換を１０年間は不要にすることが可能になる。しか
しながら、近年ではガスエンジンを搭載したガス使用機
器の需要が増加しており、圧力脈動の生じる期間を無視
することができないものであるから電池の寿命が短くな
る可能性がある。

【００１１】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、圧力脈動が生じている環境下であっ
ても圧力脈動が生じていない場合に比較して消費電力の
増加を抑制することができる流量計を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、通過
する流体の流量を計測する流量計測部と、流量計測部か
ら規定の複数回の取込回数だけ流量を取り込むことによ
り得られた複数の流量から演算される値を１回の流量計
測の瞬時流量とする瞬時流量演算部と、瞬時流量演算部
による流量計測を規定の計測周期で間欠的に繰り返すよ
うに指示する計測タイミング生成部と、瞬時流量演算部
で求めた瞬時流量に計測周期から演算される流量を計測
周期における積算流量とする積算流量演算部と、流体の
圧力脈動の有無を前記瞬間流量に基づいて監視し、圧力
脈動の検出時には、流量計測部から流量を取り込む際の
時間間隔を非検出時よりも延長するか取込回数を非検出
時よりも増加させるかの少なくとも一方によって圧力脈
動が瞬時流量に影響しない程度に非検出時よりも１回の
流量計測の時間を長くするように瞬時流量演算部に指示
するとともに、非検出時よりも計測周期を長くするよう
に計測タイミング生成部に指示する脈動判断部とを備え
ることを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記流量計測部が流路の上流側と下流側との間で超
音波を間欠的に送受波することにより流体の流速を検出
する超音波流量計であって、下流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間と上流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間とを交互に複数回ずつ繰り返
し、前記脈動判断部による圧力脈動の検出時には、前記
瞬時流量演算手段において超音波を毎回送波する時間間
隔と超音波を複数回送波する期間同士の時間間隔との少
なくとも一方を非検出時よりも長くすることを特徴とす
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記流量計測部が流路の上流側と下流側との間で超
音波を間欠的に送受波することにより流体の流速を検出
する超音波流量計であって、下流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間と上流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間とを交互に１回ずつ繰り返
し、前記脈動判断部による圧力脈動の検出時には、前記
瞬時流量演算手段において超音波を毎回送波する時間間
隔を非検出時よりも長くすることを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、前記脈動判断部は、時系列に並ぶ複
数個の瞬時流量の平均値が第１の閾値以上であり、前記
平均値を求めた複数個の瞬時流量の最大値と最小値との
差である流量変動幅が規定した第２の閾値以上であり、
かつ前記平均値を求めた複数個の瞬時流量のうち時系列
において隣接する各一対の瞬時流量の変化方向が第３の
閾値以上の回数で変化したときに圧力脈動有りと判定す
ることを特徴とする。

【００１６】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、前記脈動判断部は、前記瞬時流量に
第４の閾値以上の流量変化が生じるか、または瞬時流量
が第５の閾値以下になると圧力脈動の停止と判定するこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記積算流量を積算するバッファを備え、前記脈動
判断部が圧力脈動の停止と判定したときに、前記積算流
量演算部では圧力脈動の停止と判定したときの瞬時流量
を前回の瞬時流量から減算した値の２分の１をバッファ
の値から減算することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】本実施形態では図２に示す構成の
ガスメータ１を想定する。ガスメータ１は、都市ガスの
ような燃料ガスの供給路（ガス流路）に配置された遮断
弁２と、ガス流路において遮断弁の下流側に配置された
圧力センサ３および流量計測部４とを備える。また、圧
力センサ３および流量計測部４は、１チップマイクロコ
ンピュータ（以下、「マイコン」と略称する）を主構成
要素とする信号処理回路５に接続され、信号処理回路５
では、圧力センサ３および流量計測部４の動作を制御、
圧力センサ３および流量計測部４の出力による遮断弁２
の制御、燃料ガスの流量の計測などを行う。燃料ガスの
流量はカウンタ６に表示される。流量計測部４には超音
波流量計を用いており、従来の技術としても説明したよ
うに、ガス流路上に挿入した測定管１１と、測定管１１
の上流側と下流側とにそれぞれ配置した送受波器１２
ａ，１２ｂとを備える。

【００１９】信号処理回路５は図１に示すように構成さ
れており、送受波器１２ａ，１２ｂがそれぞれ接続され
る２個の送受信回路２１ａ，２１ｂを備え、送受信回路
２１ａ，２１ｂは集積回路からなる計測制御回路２２に
接続される。計測制御回路２２はマイコン２０により制
御され、マイコン２０では計測制御回路２２から取得し
た情報に基づいてガス流量を計測する。また、マイコン
２０の内部クロックを発生させるためにマイコン２０に
は水晶発振子のような発振子２３が接続される。信号処
理回路５の電源はリチウム電池のような電池２４により
供給される。

【００２０】送受信回路２１ａ，２１ｂは送受波器１２
ａ，１２ｂと計測制御回路２２との間の整合回路であっ
て、計測制御回路２２は、各送受波器１２ａ，１２ｂを
送波用と受波用とに切り換える機能と、送受波器１２
ａ，１２ｂを駆動して超音波を発生させるための高周波
信号を生成する機能と、送受波器１２ａ，１２ｂにより
受信した超音波に対応する信号を波形整形して出力する
機能とを備える。

【００２１】超音波の送波から受波までの伝播時間の計
測はマイコン２０が行っている。すなわち、マイコン２
０では以下に説明する機能がプログラムによって実現さ
れているのであって、基本的には従来構成として説明し
たようにシングアラウンド法によって流量を計測する。
マイコン２０には、流量計測のタイミングを指示する計
測タイミング生成部２０ａが設けられ、計測タイミング
生成部２０ａによって流量計測が指示されるとマイコン
２０に設けられた瞬時流量演算部２０ｂから計測制御回
路２２に対して計測が指示される。計測のタイミングに
ついては後述する。計測制御回路２２は、上述したよう
に、両送受波器１２ａ，１２ｂの一方から超音波を送波
させ、他方での超音波の受信タイミングに対応する信号
を出力する。したがって、瞬時流量演算部２０ｂは、超
音波の送波から受波が予測される時間程度のゲート期間
を設定し、ゲート期間内において超音波の受波に相当す
る信号が計測制御回路２２から入力されたタイミングを
超音波の受波のタイミングとみなし、超音波の送波から
受波までの伝播時間を計測する。ここに、ゲート期間の
時限および超音波の送波から受波までの伝播時間の計測
には、発振子２３により生成した高周波のクロック信号
を用いる。つまり、クロック信号を瞬時流量演算部２０
ｂの内蔵カウンタで計数することによって計時する。瞬
時流量演算部２０ｂでは、１００〜２００μｓｅｃの残
響時間を考慮した適宜の時間間隔で各送受波器１２ａ，
１２ｂから複数回（たとえば、１００回）ずつ超音波を
送波し、超音波の送波毎に得られた超音波の伝播時間の
加算値を流量に換算する。超音波を発生させる時間間隔
は流量計測部４から流量を取り込む時間間隔に対応する
から、以下では超音波を発生させる周期を取込周期と呼
ぶ。また、超音波の発生回数は流量計測部４から流量を
取り込んだ回数に相当するから取込回数と呼ぶ。上述し
た瞬時流量演算部２０ｂによって流量を求める処理が１
回の流量計測であって、以下では１回の流量計測で求め
た流量を瞬時流量と呼ぶ。さらに、計測タイミング生成
部２０ａが瞬時流量演算部２０ｂに対して流量計測を指
示する時間間隔を計測周期と呼ぶ。

【００２２】マイコン２０には、瞬時流量演算部２０ｂ
で求めた瞬時流量を積算して積算流量を求める積算流量
演算部２０ｃも設けられる。積算流量演算部２０ｃで
は、瞬時流量演算部２０ｂで求めた瞬時流量に計測周期
を乗じた値を積算流量として求め、バッファ２０ｄに入
力する。計測周期はたとえば１００ｍｓｅｃに設定され
る。バッファ２０ｄは１００ｍｓｅｃごとの積算流量を
積算し、バッファ２０ｄにおいて積算された積算流量が
１Ｌ（Ｌはリットル）になるとカウンタ６の値を１Ｌ増
加させる。この動作によってガスメータとしての全体の
積算流量が計測される。

【００２３】ところで、本実施形態では圧力脈動の到達
による流速の変動が生じる場合を想定しており、この種
のガス使用機器の使用の有無による圧力脈動の有無を検
出するためにマイコン２０には脈動判断部２０ｅが設け
られている。脈動判断部２０ｅでは過去の所定期間（こ
こでは１０ｓｅｃとする）の瞬時流量の推移に基づいて
ガス流路における圧力脈動の有無を監視する。言い換え
ると、脈動判断部２０ｅでは時系列に並ぶ複数個の瞬時
流量を用いて圧力脈動の有無を監視する。ここで、従来
構成と同様に２ｓｅｃに１回ずつ流量計測を行う場合を
想定し（つまり、計測周期が２ｓｅｃであるものと
し）、１０ｓｅｃにおいて過去の５個の瞬時流量と判断
時点の１個の瞬時流量との合計６個の瞬時流量が得られ
るものとする。

【００２４】まず、ガスメータについて規定される最小
流量（たとえば、使用最大流量の２０分の１などに規定
されている）を第１の閾値として、瞬時流量演算部２０
ｂにおいて検出される瞬時流量の平均値がこの閾値未満
であれば、圧力脈動による流量の多少のばらつきは許容
するものとして通常の計測を続ける。ただし、閾値には
ガスメータの最小流量以外の値を規定してもよい。ま
た、１０ｓｅｃにおける瞬時流量の最大値と最小値との
差を流量変動幅として求め、流量変動幅が規定した第２
の閾値（たとえば、１０Ｌ）未満であれば圧力脈動はな
いものと判断する。さらに、圧力脈動が生じていない場
合でもガス使用機器の使用開始時には流量は変動するか
ら、時系列において隣接している各瞬時流量の差の符号
を求め、符号変化が生じていないか符号変化が１回であ
れば流量の変化はほぼ単調であるものとみなして圧力脈
動はないものと判断する。要するに、時系列において隣
接する各一対の瞬時流量の変化方向が変化しないか変化
が１回以内であれば圧力脈動はないものと判断する。つ
まり、変化の回数に対して第３の閾値を設定して瞬時流
量の変化方向が第３の閾値未満の回数であれば圧力脈動
はないものと判断する。

【００２５】たとえば、図３（ａ）に示すように、２ｓ
ｅｃ毎に求めた瞬時流量の差の符号がすべて０または正
（各瞬時流量から１回前に求めた瞬時流量を減算する場
合）であるときには符号変化がないから、ガス使用機器
の使用開始などであって圧力脈動がないものとみなす。
一方、第３の閾値を「２」に設定しておけば、図３
（ｂ）に示すように、２ｓｅｃ毎に求めた瞬時流量の差
の符号が１０ｓｅｃにおいて２回変化（１８〜２２ｓｅ
ｃにおいて正から負に変化し、２０〜２４ｓｅｃにおい
て負から正に変化している）している場合には圧力脈動
があると判断することができる。なお、図３における黒
丸が２ｓｅｃごとに計測を行ったタイミングを示してい
る。

【００２６】上述した３条件がいずれも満たされていな
い場合には圧力脈動が生じていると判断することができ
るのであって、１０ｓｅｃの間で求めた６個の瞬時流量
の平均値が上述した第１の閾値（たとえば、ガスメータ
について規定した最小流量）以上であり、流量変動幅が
第２の閾値以上であり、瞬時流量の差の符号変化が第３
の閾値以上の回数で生じているときには圧力脈動がある
ものと判断する。図３（ｂ）の例では、１４〜２４ｓｅ
ｃの１０ｓｅｃの間において瞬時流量の平均値が８０Ｌ
／ｈ程度であって上述した第１の閾値（ガスメータの大
きさによるが、たとえば２５Ｌ／ｈ）より大きく、流量
変動幅が１２１Ｌ／ｈ程度であって第２の閾値（１０Ｌ
／ｈとする）より大きく、しかも符号変化が第３の閾値
以上の回数である２回生じているから、圧力脈動が生じ
ていると判断し、２４ｓｅｃにおいて圧力脈動に対応す
る動作に移行するようになっている。

【００２７】圧力脈動が生じている場合には、従来構成
においても説明したように、超音波を発生させる時間間
隔（取込周期）を５ｍｓｅｃなどに設定して、流量計測
の時間を圧力脈動が生じていない通常時（脈動判断部２
０ｅによる圧力脈動の非検出時）の１０倍程度に延長す
ることによって圧力脈動による瞬時流量の計測値への影
響を抑制する。このような取込周期の切換は脈動判断部
２０ｅが瞬時流路湯演算部２０ｂに指示する。ただし、
瞬時流量を求める間にはマイコン２０への通電が継続す
るから、取込周期を１０倍程度にすれば電力消費も１０
倍程度に増加する。そこで、本実施形態では圧力脈動が
生じている期間における電力消費を通常時と同程度にす
るために、瞬時流量を計測する計測周期を１０倍以上に
設定している。つまり、上述のようにして圧力脈動が検
出されると、計測周期をたとえば３０ｓｅｃに切り換え
る。このような計測周期の切換は脈動判断部２０ｅが計
測タイミング生成部２０ａに指示する。

【００２８】ところで、圧力脈動が生じている間には３
０ｓｅｃに１回の流量計測を行うから２ｓｅｃに１回の
流量計測を行う場合に比較すると流量変化への追随性が
低下すると考えられる。したがって、圧力脈動が生じて
いなければ、２ｓｅｃごとの通常の流量計測に復帰させ
ることが要求される。一方、圧力脈動が生じている間に
は３０ｓｅｃに１回の流量計測を行っているから、圧力
脈動が生じていない通常時において圧力脈動を検出した
技術を適用することはできない。

【００２９】そこで、脈動判断部２０ｅにおいて圧力脈
動が検出された後の計測周期（たとえば、３０ｓｅｃ）
で積算流量演算部２０ｃにおいて求めた積算流量を用
い、３０ｓｅｃでの積算流量の差分を第４の閾値と比較
するとともに、積算流量を上述した第１の閾値と等しく
設定した第５の閾値と比較することによって圧力脈動の
有無を判断する。具体的には、積算流量の差分に対して
設定する第４の閾値として後で求めた積算流量の３％ま
たは一定値である５０Ｌ／ｈのうちの大きい方を設定し
ておき、積算流量の差分が第４の閾値より大きいときに
は、圧力脈動を生じていた下流側のガス使用機器の使用
が終了し圧力脈動が停止したものとみなして通常の動作
に復帰させる。また、積算流量が第５の閾値よりも小さ
い場合にも、圧力脈動を生じていた下流側のガス使用機
器の使用が終了したものとみなして通常の動作に復帰さ
せる。第４の閾値として設定した３％および５０Ｌ／ｈ
の値は、一般に普及している容量のガスメータの最大使
用流量に基づいて設定した値であって、ガスメータの最
大使用流量に応じて適宜に設定することができる。

【００３０】なお、本実施形態の動作では、圧力脈動を
生じるガス使用機器が下流側に接続されているときに、
ガス使用機器の使用開始時には圧力脈動が生じていない
通常の状態で流量計測を行うから、実際の流量は図４
（ａ）に破線で示すように変化するのに対して、積算流
量演算部２０ｃで求められる積算流量は実線のように変
化し、結果的に積算流量は実際の流量よりもやや少ない
値になる可能性がある。逆に、ガス使用機器の使用終了
時には圧力脈動が生じている状態での流量計測が３０ｓ
ｅｃの間は継続しているから、実際の流量は図４（ｂ）
に破線で示すように変化するのに対して、積算流量演算
部２０ｃで求められる積算流量は実線のように変化し、
積算流量は実際の流量よりに比較して多くなる傾向があ
る。

【００３１】ガス使用機器の使用終了時に生じる誤差分
は平均すれば、ガス使用機器の使用が終了した３０ｓｅ
ｃの期間における開始時点の流量ｑａから終了時点の流
量ｑｂを減算した値の２分の１にほぼ等しくなる。つま
り、圧力脈動の停止を検出した時の瞬時流量ｑｂを１回
前の瞬時流量から減算した値の２分の１になる。そこ
で、圧力脈動に対応する流量計測の終了時点において、
３０ｓｅｃ×（ｑａ−ｑｂ）／２を誤差分としてバッフ
ァ２０ｄの値から減算するのが望ましい。つまり、この
期間では積算流量演算部２０ｃからバッファ２０ｄに格
納される積算流量は３０ｓｅｃ×ｑａになるから、バッ
ファ２０ｄの値から３０ｓｅｃ×（ｑａ−ｑｂ）／２を
減算するのである。また、ガス使用機器の使用開始と使
用終了とで流量の時間変化の傾きが等しいものとすれ
ば、ガス使用機器の使用開始時に生じる誤差分はガス使
用機器の使用終了時の誤差分と一致すると考えられ、ガ
ス使用機器の使用開始時に生じる誤差は実際の流量より
も少なくなる方向に生じ、逆にガス使用機器の使用終了
時に生じる誤差は実際の流量よりも多くなる方向に生じ
る。したがって、ガス使用機器の使用が終了した後に次
にガス使用機器の使用を開始する際に生じる誤差は自動
的にほぼ相殺されることになる。

【００３２】上述した実施形態では、脈動判断部２０ｅ
における圧力脈動の検出時に取込周期を非検出時よりも
長くするように瞬時流量演算部２０ｂが動作する例を示
したが、瞬時流量から圧力脈動の影響を除去するには１
回の流量計測の時間を長くすればよいから、流量の取込
開始から次の取込開始までの時間間隔である取込周期で
はなく、流量の取込終了から次の取込開始までの時間間
隔を変更するようにしてもよい。また、流量計測部４に
超音波流量計を採用する場合に、シングアラウンド法で
はなく、各送受波器１２ａ，１２ｂから１回ずつ超音波
を交互に送波する状態を複数回（たとえば、１００回）
繰り返す動作を採用することも可能である。なお、流量
計測部４として超音波流量計を用いているが、瞬間的に
流量を検出することができるものであれば、流量計測部
４としては超音波流量計に制限されるものではない。

【００３３】また、上述した実施形態のように各送受波
器１２ａ，１２ｂから超音波を複数回ずつ連続して送波
する期間を交互に１回ずつ繰り返す場合において、脈動
判断部２０ｅによる圧力脈動の検出時に、瞬時流量演算
手段２０ｂでは超音波を毎回送波する時間間隔を非検出
時よりも長くするようにしても１回の流量計測の時間を
非検出時よりも長くすることができる。

【００３４】さらに、流量計測部４として超音波流量計
を用いる場合には、送受波器１２ａを送波側として超音
波を複数回（たとえば４回）送波する期間と、送受波器
１２ｂを送波側として超音波を同回数送波する期間とを
交互に複数回（たとえば２５回）ずつ繰り返すように
し、脈動判断部２０ｅによる圧力脈動の検出時には、瞬
時流量演算手段２０ｂにおいて超音波を毎回送波する時
間間隔と超音波を複数回（上述した例では４回）送波す
る期間同士の時間間隔との少なくとも一方を非検出時よ
りも長くするようにしてもよい。このような構成を採用
した場合には、各一方の送受波器１２ａ，１２ｂから超
音波を複数回ずつ連続して送波しているからシングアラ
ウンド法と同様の効果が期待できる。

【００３５】上述した実施形態ではガス流路においてガ
スの流量を計測する例を示したが、ガス以外の他の流体
に対しても本発明の技術思想は適用可能である。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明は、通過する流体の流量
を計測する流量計測部と、流量計測部から規定の複数回
の取込回数だけ流量を取り込むことにより得られた複数
の流量から演算される値を１回の流量計測の瞬時流量と
する瞬時流量演算部と、瞬時流量演算部による流量計測
を規定の計測周期で間欠的に繰り返すように指示する計
測タイミング生成部と、瞬時流量演算部で求めた瞬時流
量に計測周期から演算される流量を計測周期における積
算流量とする積算流量演算部と、流体の圧力脈動の有無
を前記瞬間流量に基づいて監視し、圧力脈動の検出時に
は、流量計測部から流量を取り込む際の時間間隔を非検
出時よりも延長するか取込回数を非検出時よりも増加さ
せるかの少なくとも一方によって圧力脈動が瞬時流量に
影響しない程度に非検出時よりも１回の流量計測の時間
を長くするように瞬時流量演算部に指示するとともに、
非検出時よりも計測周期を長くするように計測タイミン
グ生成部に指示する脈動判断部とを備えるものであり、
脈動判断部によって流路における圧力脈動の有無を監視
し、圧力脈動の検出時には圧力脈動が瞬時流量に影響し
ない程度に非検出時よりも１回の流量計測の時間を長く
するように瞬時流量演算部に指示するから、圧力の変動
によって積算流量に生じる誤差を抑制することができる
のはもちろんのこと、脈動判断部では非検出時よりも計
測周期を長くするように計測タイミング生成部に指示す
るから、流体の圧力に脈動が生じている環境下であって
も圧力に脈動が生じていない場合に比較して消費電力の
増加を抑制することができるという効果が得られる。こ
の効果は、ガスメータのように電池を電源とする場合に
とくに有効であって、圧力に脈動が生じるようなガス使
用機器が存在する場合でも積算流量の誤差を抑制しつつ
も電池の消耗を抑制して電池の寿命を保つことができ
る。しかも、脈動判断部は流量計測部の出力に基づいて
圧力脈動の有無を監視するから、圧力脈動の有無を監視
するために圧力センサのような別途の手段を設ける必要
がないという効果がある。

【００３７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記流量計測部が流路の上流側と下流側との間で超
音波を間欠的に送受波することにより流体の流速を検出
する超音波流量計であって、下流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間と上流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間とを交互に複数回ずつ繰り返
し、前記脈動判断部による圧力脈動の検出時には、前記
瞬時流量演算手段において超音波を毎回送波する時間間
隔と超音波を複数回送波する期間同士の時間間隔との少
なくとも一方を非検出時よりも長くするものであり、請
求項１の効果に加えて、超音波を複数回送波して流量を
計測することにより、シングアラウンド法と同様に流量
の測定精度を高めることができるという効果がある。

【００３８】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記流量計測部が流路の上流側と下流側との間で超
音波を間欠的に送受波することにより流体の流速を検出
する超音波流量計であって、下流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間と上流側に向かって超音波を
規定の複数回送波する期間とを交互に１回ずつ繰り返
し、前記脈動判断部による圧力脈動の検出時には、前記
瞬時流量演算手段において超音波を毎回送波する時間間
隔を非検出時よりも長くするものであり、請求項１の効
果に加えて、超音波を複数回送波して流量を計測するシ
ングアラウンド法を採用しているから流量の測定精度を
高めることができるという効果がある。

【００３９】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、前記脈動判断部は、時系列に並ぶ複
数個の瞬時流量の平均値が第１の閾値以上であり、前記
平均値を求めた複数個の瞬時流量の最大値と最小値との
差である流量変動幅が規定した第２の閾値以上であり、
かつ前記平均値を求めた複数個の瞬時流量のうち時系列
において隣接する各一対の瞬時流量の変化方向が第３の
閾値以上の回数で変化したときに圧力脈動有りと判定す
るものであり、脈動判断部において流量計測部で検出さ
れる流量の変化パターンによって圧力脈動の有無を判断
しており、上述した条件によって圧力脈動があることを
容易かつ精度よく検出することが可能になる。

【００４０】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、前記脈動判断部は、前記瞬時流量に
第４の閾値以上の流量変化が生じるか、または瞬時流量
が第５の閾値以下になると圧力脈動の停止と判定するも
のであり、脈動判断部において流量計測部で検出される
流量の変化パターンによって圧力脈動の有無を判断して
おり、上述した条件によって圧力脈動が停止したことを
容易かつ精度よく検出することが可能になる。

【００４１】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記積算流量を積算するバッファを備え、前記脈動
判断部が圧力脈動の停止と判定したときに、前記積算流
量演算部では圧力脈動の停止と判定したときの瞬時流量
を前回の瞬時流量から減算した値の２分の１をバッファ
の値から減算するものであり、圧力に脈動が生じている
期間には計測周期を長くしているから圧力脈動の停止時
点において積算流量に比較的大きい誤差を生じる可能性
があるが、上述した補正を行うことによって、誤差分を
ほぼ除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す要部ブロック図であ
る。

【図２】同上を用いたガスメータを示すブロック図であ
る。

【図３】同上の動作説明図である。

【図４】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

４流量計測部２０ａ計測タイミング生成部２０ｂ瞬時流量演算部２０ｃ積算流量演算部２０ｄバッファ２０ｅ脈動判断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田修一大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者田川滋大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内Ｆターム(参考） 2F030 CB09 CC13 CE04 2F035 DA16 DA19 DA23 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通過する流体の流量を計測する流量計測
部と、流量計測部から規定の複数回の取込回数だけ流量
を取り込むことにより得られた複数の流量から演算され
る値を１回の流量計測の瞬時流量とする瞬時流量演算部
と、瞬時流量演算部による流量計測を規定の計測周期で
間欠的に繰り返すように指示する計測タイミング生成部
と、瞬時流量演算部で求めた瞬時流量に計測周期から演
算される流量を計測周期における積算流量とする積算流
量演算部と、流体の圧力脈動の有無を前記瞬間流量に基
づいて監視し、圧力脈動の検出時には、流量計測部から
流量を取り込む際の時間間隔を非検出時よりも延長する
か取込回数を非検出時よりも増加させるかの少なくとも
一方によって圧力脈動が瞬時流量に影響しない程度に非
検出時よりも１回の流量計測の時間を長くするように瞬
時流量演算部に指示するとともに、非検出時よりも計測
周期を長くするように計測タイミング生成部に指示する
脈動判断部とを備えることを特徴とする流量計。
【請求項２】前記流量計測部が流路の上流側と下流側
との間で超音波を間欠的に送受波することにより流体の
流速を検出する超音波流量計であって、下流側に向かっ
て超音波を規定の複数回送波する期間と上流側に向かっ
て超音波を規定の複数回送波する期間とを交互に複数回
ずつ繰り返し、前記脈動判断部による圧力脈動の検出時
には、前記瞬時流量演算手段において超音波を毎回送波
する時間間隔と超音波を複数回送波する期間同士の時間
間隔との少なくとも一方を非検出時よりも長くすること
を特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】前記流量計測部が流路の上流側と下流側
との間で超音波を間欠的に送受波することにより流体の
流速を検出する超音波流量計であって、下流側に向かっ
て超音波を規定の複数回送波する期間と上流側に向かっ
て超音波を規定の複数回送波する期間とを交互に１回ず
つ繰り返し、前記脈動判断部による圧力脈動の検出時に
は、前記瞬時流量演算手段において超音波を毎回送波す
る時間間隔を非検出時よりも長くすることを特徴とする
請求項１記載の流量計。
【請求項４】前記脈動判断部は、時系列に並ぶ複数個
の瞬時流量の平均値が第１の閾値以上であり、前記平均
値を求めた複数個の瞬時流量の最大値と最小値との差で
ある流量変動幅が規定した第２の閾値以上であり、かつ
前記平均値を求めた複数個の瞬時流量のうち時系列にお
いて隣接する各一対の瞬時流量の変化方向が第３の閾値
以上の回数で変化したときに圧力脈動有りと判定するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の流量計。
【請求項５】前記脈動判断部は、前記瞬時流量に第４
の閾値以上の流量変化が生じるか、または瞬時流量が第
５の閾値以下になると圧力脈動の停止と判定することを
特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記
載の流量計。
【請求項６】前記積算流量を積算するバッファを備
え、前記脈動判断部が圧力脈動の停止と判定したとき
に、前記積算流量演算部では圧力脈動の停止と判定した
ときの瞬時流量を前回の瞬時流量から減算した値の２分
の１をバッファの値から減算することを特徴とする請求
項５記載の流量計。