JP2004020394A - 流量計 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出する。
【解決手段】制御回路部９は測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で測定路２１〜２Ｎ毎の流量の測定を行うとともに各測定路２１〜２Ｎにおける流量を比較する。そして、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路に異常が生じていると判断する。このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路２１〜２Ｎの中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】制御回路部９は測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で測定路２１〜２Ｎ毎の流量の測定を行うとともに各測定路２１〜２Ｎにおける流量を比較する。そして、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路に異常が生じていると判断する。このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路２１〜２Ｎの中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガスなどの流体の流量を計測する流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスの使用量を計測するガスメータに用いる流量計として、超音波が流体中を伝搬する時間（伝搬時間）に基づいて流体の流速を検出し、検出した流速に流路の断面積を乗じて流量を測定する超音波式の流量計が周知である。図５は従来の超音波式の流量計（ガスメータ）の一例を示す概略構成図である。この流量計は、ガスが通過するガス流路１と、ガス流路１の途中に設けられる測定路２’と、測定路２’の上流側と下流側にそれぞれ配設されて超音波の送受波を行う一対の送受波器３Ａ，３Ｂと、送受波器３Ａ、３Ｂを駆動して超音波の送受波を行わせる送受波器駆動部４と、測定路２’の上流側に設けられる遮断弁５と、遮断弁５を駆動する遮断弁駆動部６と、測定路２’の下流側に設けられて流体の圧力を測定する圧力測定部７と、ガスの使用量（積算流量）等を表示する表示部８と、送受波器駆動部４、遮断弁駆動部６並びに表示部８を制御する制御回路部９’と、制御回路部９’の動作に必要となる各種のデータを記憶するメモリ部１０とを備える。そして、制御回路部９’が所定の時間間隔Ｔで送受波器駆動部４に駆動信号を出力することにより、送受波器駆動部４により一対の送受波器３Ａ，３Ｂから交互に超音波を送波させ、上流側の送受波器３Ａから下流側の送受波器３Ｂに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ１と、下流側の送受波器３Ｂから上流側の送受波器３Ａに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ２とを制御回路部９’にて計測し、次式により流体の流速ｖを求める。
【０００３】
ｖ＝｛Ｌ／（２ｃｏｓθ）｝×（１／ｔ１−１／ｔ２）
但し、Ｌは送受波器３Ａ，３Ｂの間の距離、θは測定路２’の中心軸に対する送受波器３Ａ，３Ｂの傾き角である。このようにして求めた流速ｖに測定路２’の断面積Ｓを乗じることで流体の流量（瞬時流量）ｑが求められ（ｑ＝ｖ×Ｓ〔ｍ３／ｈ〕）、さらに瞬時流量ｑに時間間隔Ｔを乗じることで積算流量Ｑが求められる。
【０００４】
また制御回路部９’は、測定した流量ｑが想定される流量よりも過大である場合や所定の流量ｑが予め設定される継続時間を超えて測定される場合にガスの使用に何らかの異常が生じていると判断し、遮断弁駆動部６を制御して遮断弁５を閉じることによりガスの供給を停止したり、あるいは流量ｑがほぼゼロとなる時間帯が３０日間に一度も存在しない場合にガスメータより下流側の内管設備に漏洩（ガス漏れ）が生じていると判断して表示部８に警報を表示したり、あるいは所定間隔（例えば１０秒毎）で圧力測定部７により流体の圧力を測定し、流体の圧力が異常に上昇又は下降した場合にも何らかの異常が発生しているものと判断し、遮断弁駆動部６を制御して遮断弁５を閉じることによりガスの供給を停止する機能を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、流量測定の安定性向上のために、互いに並列に接続される複数の測定路を設け、各測定路毎に一対の送受波器を配設し、個々の測定路における流量を順番に測定してそれらの測定値の総和を全体の流量とする流量計が提供されている。このように複数の測定路を有する流量計において、何れかの測定路で送受波器の故障、測定路の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器を接続する配線の断線などの異常が発生した場合に全体の流量が正確に測定できなくなるから、そのような異常は早期に検出する必要がある。しかしながら、複数の測定路における流量の測定は所定の測定周期で順番に行われるために異常の発生している測定路の特定に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
また、大流量を測定するための第１の測定路と、第１の測定路に直列に接続される小流量を測定するための第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁とを備え、流体の流量が上記基準値を上回る場合、すなわち流量が大きい場合には切替弁が開放して第２の測定路がバイパスされ、第１の測定路において流量を測定し、流量が上記基準値を下回る場合、すなわち流量が小さい場合には切替弁が閉じて第２の測定路において流量を測定するようにした流量計が提供されている。なお、第１の測定路を並列に接続された複数の測定路で構成した流量計も提供されている。このように大流量用と小流量用の２種類の測定路を有する流量計においても、何れかの測定路で送受波器の故障、測定路の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器を接続する配線の断線などの異常が発生した場合に流量が正確に測定できなくなるから、そのような異常は早期に検出する必要がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる流量計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、少なくとも断面積が等しく且つ互いに並列に接続される複数の測定路と、各測定路毎に設けられ当該測定路に流れる流体の流速を検出する複数の流速検出手段と、各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせる制御手段と、各流速検出手段で検出する流速から各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて流体の流量を測定する流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたことを特徴とし、互いに並列に接続された複数の測定路にはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に、流速検出手段の故障や測定路の変形又は異物の侵入あるいは流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、測定流量域が比較的に大きい第１の測定路と、測定流量域が比較的に小さく且つ第１の測定路と直列に接続される第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁と、第１の測定路に流れる流体の流速を検出する第１の流速検出手段と、第２の測定路に流れる流体の流速を検出する第２の流速検出手段と、切替弁が開いているときには第１の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせるとともに切替弁が閉じているときには第２の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせる制御手段と、第１及び第２の流速検出手段で検出する流速からそれぞれ第１又は第２の測定路における流体の流量を求める流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１及び第２の流量検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１又は第２の測定路における流量の少なくとも何れか一方が所定の基準値を下回り、且つ第１の測定路における流量と第２の測定路における流量の差が所定のしきい値を越えた場合に第１並びに第２の測定路又は第１並びに第２の流速検出手段の少なくとも何れか一方に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたことを特徴とし、直列に接続された第１及び第２の測定路には同じ流量の流体が流れることとなるから、第１及び第２の測定路における流量の違いに基づいて、第１又は第２の流速検出手段の故障や第１又は第２の測定路の変形又は異物の侵入あるいは第１又は第２の流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、少なくとも断面積が等しい複数の測定路を互いに並列に接続して第１の測定路が構成され、第１の測定路を構成する各測定路毎に設けられる複数の流速検出手段により第１の流速検出手段が構成されてなり、制御手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせ、流量演算手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段で検出する流速から第１の測定路を構成する各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて第１の測定路における流体の流量を測定し、異常検出手段は、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は第１の流速検出手段を構成する流速検出手段に異常が生じていると判断することを特徴とし、第１の測定路を構成する互いに並列接続された複数の測定路における流量の総和として大きな流量を測定し、これら複数の測定路からなる第１の測定路に直列に接続された第２の測定路において小さな流量を測定する場合において、第１の測定路を構成する複数の測定路や第２の測定路、あるいは第１の流速検出手段を構成する複数の流速検出手段や第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、異常検出手段は、流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在しない場合に第２の測定路又は第２の流速検出手段に異常が生じていると判断することを特徴とし、第２の測定路又は第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１又は３又は４の発明において、３つ以上の測定路を備え、異常検出手段は、多数決により異常の生じた測定路を特定することを特徴とし、請求項１又は３又は４の発明と同様の作用を奏する。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、各測定路への流体の流入を遮断する遮断弁と、データを記憶する記憶手段とを備え、流量演算手段は、測定周期毎の流量の積算値を求める処理を行い、異常検出手段は、同一の測定路について所定回数以上の異常発生を検出した場合に当該測定路を特定する番号、異常と判断した時刻及び当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに、異常発生の報知、遮断弁の閉止、あるいは流量演算手段による流量の積算値を求める処理の停止のうちの少なくとも何れか１つを実行させることを特徴とし、異常発生により積算値の誤差が増大するのを防ぐとともに、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路において流量が正常に測定されていた期間、あるいはその期間までの積算値等を知ることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、異常検出手段は、予め決めた条件が満たされたときに異常検出を行うことを特徴とし、例えば予め決められた測定回数や測定時間、あるいは測定間隔毎に異常検出を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本実施形態の流量計を示すブロック図、図２は流量計の内部構造を模式的に示した概略図である。但し、図５に示した従来例と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
この流量計は、図２に示すように一端側に流体（ガス）の流入口２１が設けられるとともに他端側に流出口２２が設けられたハウジング２０を有している。ハウジング２０の内部は隔壁２３，２４によって３つの室（第１室２５，第２室２６，第３室２７）に仕切られており、第１室２５が流入口２１と連通し、第３室２７が流出口２２と連通する。第１室２５と第２室２６を仕切る隔壁２３には遮断弁５が設けられ、第１室２５から第２室２６への流体の移動が遮断し得るように構成されている。また、第２室２６と第３室２７を仕切る隔壁２４を貫通するように複数（Ｎ個）の測定路２１〜２Ｎが並設されており、これら複数の測定路２１〜２Ｎは第２室２６と第３室２７の間で互いに並列に接続されている。さらに、各測定路２１〜２Ｎは同一寸法及び同一形状に形成されており、図２では図示を省略するが、各測定路２１〜２Ｎの上流側と下流側にそれぞれ一対の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…、３ＡＮ，３ＢＮが配設されている。而して、流入口２１から第１室２５に導入された流体は遮断弁５を介して第２室２６に移動し、Ｎ個の測定路２１〜２Ｎを均等に通って第３室２７へ移動して流出口２２からハウジング２０の外へ導出される。なお、第３室２７には流体の圧力変動を監視するために圧力測定部７が設けてある。
【００１７】
図１に示すように本実施形態の流量計は、各測定路２１〜２Ｎ毎に設けられた各一対の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…、３ＡＮ，３ＢＮを駆動して超音波の送受波を行わせる送受波器駆動部４と、遮断弁５を駆動する遮断弁駆動部６と、測定した流量（積算流量）等を表示する表示部８と、送受波器駆動部４、遮断弁駆動部６並びに表示部８を制御する制御回路部９と、制御回路部９の動作に必要となる各種のデータを記憶するメモリ部１０とを備える。一方の送受波器３Ａ１〜３ＡＮは各測定路２１〜２Ｎの上流側に配設され、他方の送受波器３Ｂ１〜３ＢＮは各測定路２１〜２Ｎの下流側に配設されるとともに対となる送受波器３Ａ１〜３ＡＮと対向する。送受波器駆動部４は各送受波器３Ａ１〜３ＡＮ，３Ｂ１〜３ＢＮを個別に駆動して超音波の送受波を行わせるものであって、一方の送受波器から送波された超音波を対となる他方の送受波器で受波したときにその旨を知らせる信号（受波信号）を制御回路部９に出力する。
【００１８】
制御回路部９はマイクロコンピュータを主構成要素とするものであって、所定の測定周期（例えば、２秒）で送受波器駆動部４に駆動信号を出力することにより、送受波器駆動部４により各一対の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…、３ＡＮ，３ＢＮから交互に超音波を送波させ、上流側の送受波器３Ａ１〜３ＡＮから下流側の送受波器３Ｂ１〜３ＢＮに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ１１〜ｔ１Ｎと、下流側の送受波器３Ｂ１〜３ＢＮから上流側の送受波器３Ａ１〜３ＡＮに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ２１〜ｔ２Ｎとを駆動信号の出力タイミングと送受波器駆動部４からの受波信号の入力タイミングとに基づいて計測することにより、従来例で説明したように流体の流量（瞬時流量）を測定する。すなわち、制御回路部９はＮ個の測定路２１〜２Ｎにおける流量を上記測定周期で順番に測定し、全ての測定路２１〜２Ｎにおける流量の総和を求めることで全体の流量を算出するとともに、かかる全体流量の測定を所定の時間間隔で行い、全体流量と時間間隔を乗算することで積算流量を求めており、制御手段と流量演算手段を兼ねている。
【００１９】
表示部８はＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）のような表示デバイスを有し、制御回路部９から出力される信号に基づいて表示デバイスを駆動することにより積算流量の値や後述する警報表示等の各種の表示を行うものである。また、記憶手段たるメモリ部１０はＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、上記測定周期や測定路２１〜２Ｎの断面積等の設定データの他に、後述するように異常発生時の各種データを記憶する。
【００２０】
ところで、このように複数の測定路２１〜２Ｎで個別に流量を測定する構成の場合、何れかの測定路２ｉで送受波器３Ａｉ，３Ｂｉの故障、測定路２ｉの変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａｉ，３Ｂｉを送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生した場合に全体の流量が正確に測定できなくなり、しかも、そのような異常の発生を見過ごして測定を継続した場合には、積算流量の誤差が時間とともに累積されてしまうことになる。
【００２１】
そこで本実施形態においては、制御回路部９が測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で測定路２１〜２Ｎ毎の流量の測定を行うとともに各測定路２１〜２Ｎにおける流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路に上述のような異常が生じていると判断するようにしており、制御回路部９により異常検出手段を構成している。例えば、測定路２２〜２Ｎにおける流量がほぼ等しく、１つの測定路２１における流量がその半分程度しかないような場合、制御回路部９では上記測定路２１で送受波器３Ａ１，３Ｂ１の故障、測定路２１の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａ１，３Ｂ１を送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生したと判断する。ここで、通常の測定周期（例えば、２秒）よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で異常検出のための流量測定を行うことにより、時間的要因による流量のばらつきをできるだけ少なくして検出の精度を高めることができる。なお、測定路２が３つ以上（Ｎ≧３）であって他の流量との差がしきい値を越える流量が測定された測定路２が複数ある場合、制御回路部９では多数決によって異常の生じた測定路２を特定する。
【００２２】
而して、本実施形態は上述のように構成したものであり、互いに並列に接続された複数の測定路２１〜２Ｎにはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に、何れかの測定路２ｉで送受波器３Ａｉ，３Ｂｉの故障、測定路２ｉの変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａｉ，３Ｂｉを送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができる。しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路２１〜２Ｎの中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００２３】
また、同じ測定路２ｉについて所定回数以上の異常発生が検出された場合、制御回路部９は異常が検出された測定路２ｉを特定する番号、異常と判断した時刻、あるいは当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータをメモリ部１０に保存するとともに、表示部８で警報表示を行う等の方法により異常の発生を報知し、且つ遮断弁５を閉じるとともに流量の積算値を求める処理を停止することにより、異常発生により積算値の誤差が増大するのを防ぐとともに、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路２１〜２Ｎにおいて流量が正常に測定されていた期間、あるいはその期間までの積算値等を知ることができるようにしている。
【００２４】
なお、制御回路部９により異常検出を行うタイミングは、（１）予め決められた回数の測定を行ったとき、（２）例えば、２４時間毎というように予め決められた時間毎、（３）例えば、１００回の測定毎に１回というように予め決められた測定回数毎、（４）予め決められた特定の領域の流量が検出されたとき、（５）数回の測定における流量の変動幅が予め決められた基準値を超えたとき、（６）圧力測定部７で測定する流体の圧力の変動幅が予め決められた設定値を超えたとき、のうちの少なくとも何れか一つとすればよい。
【００２５】
（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように第３室２７を第４室２９と仕切る隔壁２８と、この隔壁２８を貫通して第３室２７と第４室２９を連通する第２の測定路１１と、第２の測定路１１を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路１１をバイパスする切替弁１２とを備え、一対の送受波器（図示せず）が第２の測定路１１の上流側と下流側に配設された構成を有している。ここで、第２の測定路１１に配設された一対の送受波器は他の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…と同様に送受波器駆動部４により駆動される。
【００２６】
而して、本実施形態では、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に大きい場合（大流量の場合）に、第１の測定路２において流量を測定し、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に小さい場合（小流量の場合）に、切替弁１２を閉塞し第２の測定路１１において流量を測定する。
【００２７】
次に、本実施形態において第１の測定路２又は第２の測定路１１について異常の発生を検出する手順を説明する。制御回路部９は測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で第１の測定路２並びに第２の測定路１１の流量の測定を行い、各測定路２，１１における流量の少なくとも何れか一方が第２の測定路１１で測定可能な上限値以下であったとき、すなわち、切替弁１２を閉塞した状態で測定したと考えられる流量を第１の測定路２及び第２の測定路１１のどちらかで測定したとき、第１及び第２の測定路２，１１における流量を比較し、例えば第１の測定路２に対して第２の測定路１１の流量が２倍以上、あるいは第２の測定路１１に対して第１の測定路２の流量が２倍以上、あるいは第１の測定路２と第２の測定路１１の流量の差が１ｍ３／ｈ以上であった場合に第１又は第２の測定路２，１１の何れか一方に異常が生じていると判断する。
【００２８】
このように大流量用の第１の測定路２と小流量用の第２の測定路１１とを備える構成においても、実施形態１と同様に何れかの測定路２，１１で送受波器の故障、測定路２，１１の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器を送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができる。しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで第１及び第２の測定路２，１１の何れかに異常が発生していることを早期に検出することができる。なお、同じ測定路２，１１について所定回数以上の異常発生が検出された場合の処置、並びに制御回路部９により異常検出を行うタイミングについては実施形態１と同様であるから説明は省略する。
【００２９】
（実施形態３）
本実施形態は、図４に示すように実施形態２における第１の測定路２を、実施形態１と同様に互いに並列に接続される複数の測定路２１〜２Ｎで構成したものであり、これ以外の構成は実施形態２と共通である。
【００３０】
而して、本実施形態では、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に大きい場合（大流量の場合）に、実施形態１と同様の手順でＮ個の測定路２１〜２Ｎにおける流量の総和として流量を測定し、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に小さい場合（小流量の場合）に、切替弁１２を閉塞し第２の測定路１１において流量を測定する。なお、第２の測定路１２は小さな流量を測定するためのものであるから、例えば、Ｎ個の測定路２１〜Ｎと同一形状、同一寸法としてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態においてＮ個の測定路２１〜２Ｎ又は第２の測定路１１について異常の発生を検出する手順を説明する。制御回路部９は測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で測定路２１〜２Ｎ並びに第２の測定路１１の流量の測定を行い、実施形態１と同様に各測定路２１〜２Ｎ及び第２の測定路１１における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路に上述のような異常が生じていると判断する。例えば、測定路２１以外の測定路２２〜２Ｎ及び第２の測定路１１における流量が全てゼロ（０±１００リットル／ｈ以内、以下同じ）のときに測定路２１における流量がゼロでないとき、あるいは測定路２１における流量が測定路２２〜２Ｎにおける全ての流量に対して５０％以上多かったとき、制御回路部９は測定路２１に異常が生じていると判断する。
【００３２】
一方、第１の測定路２を構成する各測定路２１〜２Ｎにおける流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定の基準値を超える流量が存在しなかった場合には、各測定路２１〜２Ｎにおける流量の総和又は第２の測定路１１の流量の何れかが第２の測定路１１で測定できる上限値以下であったとき、すなわち、切替弁１２を閉塞した状態で測定したと考えられる流量を各測定路２１〜２Ｎ（総和流量）及び第２の測定路１１の何れか一方が測定したとき、各測定路２１〜２Ｎの総和流量と第２の測定路１１における流量を比較し、例えば、各測定路２１〜２Ｎの総和流量に対して第２の測定路１１の流量が２倍以上、あるいは各測定路２１〜２Ｎの総和流量と第２の測定路１１の流量差が１ｍ３／ｈ以上であった場合に、制御回路９は第２の測定路１１に異常が生じていると判断する。
【００３３】
このように大流量用のＮ個の測定路２１〜２Ｎからなる第１の測定路２と小流量用の第２の測定路１１とを備える構成においても、実施形態１と同様に送受波器３Ａｉ，３Ｂｉの故障、測定路２ｉ，１１の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａｉ，３Ｂｉを送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができる。しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路２１〜２Ｎ，１１の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。なお、同じ測定路２１〜２Ｎ，１１について所定回数以上の異常発生が検出された場合の処置、並びに制御回路部９により異常検出を行うタイミングについては実施形態１と同様であるから説明は省略する。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、少なくとも断面積が等しく且つ互いに並列に接続される複数の測定路と、各測定路毎に設けられ当該測定路に流れる流体の流速を検出する複数の流速検出手段と、各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせる制御手段と、各流速検出手段で検出する流速から各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて流体の流量を測定する流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたので、互いに並列に接続された複数の測定路にはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に、流速検出手段の故障や測定路の変形又は異物の侵入あるいは流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００３５】
請求項２の発明は、測定流量域が比較的に大きい第１の測定路と、測定流量域が比較的に小さく且つ第１の測定路と直列に接続される第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁と、第１の測定路に流れる流体の流速を検出する第１の流速検出手段と、第２の測定路に流れる流体の流速を検出する第２の流速検出手段と、切替弁が開いているときには第１の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせるとともに切替弁が閉じているときには第２の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせる制御手段と、第１及び第２の流速検出手段で検出する流速からそれぞれ第１又は第２の測定路における流体の流量を求める流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１及び第２の流量検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１又は第２の測定路における流量の少なくとも何れか一方が所定の基準値を下回り、且つ第１の測定路における流量と第２の測定路における流量の差が所定のしきい値を越えた場合に第１並びに第２の測定路又は第１並びに第２の流速検出手段の少なくとも何れか一方に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたので、直列に接続された第１及び第２の測定路には同じ流量の流体が流れることとなるから、第１及び第２の測定路における流量の違いに基づいて、第１又は第２の流速検出手段の故障や第１又は第２の測定路の変形又は異物の侵入あるいは第１又は第２の流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、少なくとも断面積が等しい複数の測定路を互いに並列に接続して第１の測定路が構成され、第１の測定路を構成する各測定路毎に設けられる複数の流速検出手段により第１の流速検出手段が構成されてなり、制御手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせ、流量演算手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段で検出する流速から第１の測定路を構成する各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて第１の測定路における流体の流量を測定し、異常検出手段は、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は第１の流速検出手段を構成する流速検出手段に異常が生じていると判断するので、第１の測定路を構成する互いに並列接続された複数の測定路における流量の総和として大きな流量を測定し、これら複数の測定路からなる第１の測定路に直列に接続された第２の測定路において小さな流量を測定する場合において、第１の測定路を構成する複数の測定路や第２の測定路、あるいは第１の流速検出手段を構成する複数の流速検出手段や第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、異常検出手段は、流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在しない場合に第２の測定路又は第２の流速検出手段に異常が生じていると判断するので、第２の測定路又は第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００３８】
請求項５の発明は、請求項１又は３又は４の発明において、３つ以上の測定路を備え、異常検出手段は、多数決により異常の生じた測定路を特定するので、請求項１又は３又は４の発明と同様の効果を奏する。
【００３９】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、各測定路への流体の流入を遮断する遮断弁と、データを記憶する記憶手段とを備え、流量演算手段は、測定周期毎の流量の積算値を求める処理を行い、異常検出手段は、同一の測定路について所定回数以上の異常発生を検出した場合に当該測定路を特定する番号、異常と判断した時刻及び当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに、異常発生の報知、遮断弁の閉止、あるいは流量演算手段による流量の積算値を求める処理の停止のうちの少なくとも何れか１つを実行させるので、異常発生により積算値の誤差が増大するのを防ぐとともに、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路において流量が正常に測定されていた期間、あるいはその期間までの積算値等を知ることができる。
【００４０】
請求項７の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、異常検出手段は、予め決めた条件が満たされたときに異常検出を行うので、例えば予め決められた測定回数や測定時間、あるいは測定間隔毎に異常検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上の概略構成図である。
【図３】実施形態２を示す概略構成図である。
【図４】実施形態３を示す概略構成図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２１〜２Ｎ 測定路
３Ａ１〜３ＡＮ，３Ｂ１〜３ＢＮ 送受波器
４ 送受波器駆動部
８ 表示部
９ 制御回路部
１０ メモリ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガスなどの流体の流量を計測する流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスの使用量を計測するガスメータに用いる流量計として、超音波が流体中を伝搬する時間（伝搬時間）に基づいて流体の流速を検出し、検出した流速に流路の断面積を乗じて流量を測定する超音波式の流量計が周知である。図５は従来の超音波式の流量計（ガスメータ）の一例を示す概略構成図である。この流量計は、ガスが通過するガス流路１と、ガス流路１の途中に設けられる測定路２’と、測定路２’の上流側と下流側にそれぞれ配設されて超音波の送受波を行う一対の送受波器３Ａ，３Ｂと、送受波器３Ａ、３Ｂを駆動して超音波の送受波を行わせる送受波器駆動部４と、測定路２’の上流側に設けられる遮断弁５と、遮断弁５を駆動する遮断弁駆動部６と、測定路２’の下流側に設けられて流体の圧力を測定する圧力測定部７と、ガスの使用量（積算流量）等を表示する表示部８と、送受波器駆動部４、遮断弁駆動部６並びに表示部８を制御する制御回路部９’と、制御回路部９’の動作に必要となる各種のデータを記憶するメモリ部１０とを備える。そして、制御回路部９’が所定の時間間隔Ｔで送受波器駆動部４に駆動信号を出力することにより、送受波器駆動部４により一対の送受波器３Ａ，３Ｂから交互に超音波を送波させ、上流側の送受波器３Ａから下流側の送受波器３Ｂに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ１と、下流側の送受波器３Ｂから上流側の送受波器３Ａに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ２とを制御回路部９’にて計測し、次式により流体の流速ｖを求める。
【０００３】
ｖ＝｛Ｌ／（２ｃｏｓθ）｝×（１／ｔ１−１／ｔ２）
但し、Ｌは送受波器３Ａ，３Ｂの間の距離、θは測定路２’の中心軸に対する送受波器３Ａ，３Ｂの傾き角である。このようにして求めた流速ｖに測定路２’の断面積Ｓを乗じることで流体の流量（瞬時流量）ｑが求められ（ｑ＝ｖ×Ｓ〔ｍ３／ｈ〕）、さらに瞬時流量ｑに時間間隔Ｔを乗じることで積算流量Ｑが求められる。
【０００４】
また制御回路部９’は、測定した流量ｑが想定される流量よりも過大である場合や所定の流量ｑが予め設定される継続時間を超えて測定される場合にガスの使用に何らかの異常が生じていると判断し、遮断弁駆動部６を制御して遮断弁５を閉じることによりガスの供給を停止したり、あるいは流量ｑがほぼゼロとなる時間帯が３０日間に一度も存在しない場合にガスメータより下流側の内管設備に漏洩（ガス漏れ）が生じていると判断して表示部８に警報を表示したり、あるいは所定間隔（例えば１０秒毎）で圧力測定部７により流体の圧力を測定し、流体の圧力が異常に上昇又は下降した場合にも何らかの異常が発生しているものと判断し、遮断弁駆動部６を制御して遮断弁５を閉じることによりガスの供給を停止する機能を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、流量測定の安定性向上のために、互いに並列に接続される複数の測定路を設け、各測定路毎に一対の送受波器を配設し、個々の測定路における流量を順番に測定してそれらの測定値の総和を全体の流量とする流量計が提供されている。このように複数の測定路を有する流量計において、何れかの測定路で送受波器の故障、測定路の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器を接続する配線の断線などの異常が発生した場合に全体の流量が正確に測定できなくなるから、そのような異常は早期に検出する必要がある。しかしながら、複数の測定路における流量の測定は所定の測定周期で順番に行われるために異常の発生している測定路の特定に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
また、大流量を測定するための第１の測定路と、第１の測定路に直列に接続される小流量を測定するための第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁とを備え、流体の流量が上記基準値を上回る場合、すなわち流量が大きい場合には切替弁が開放して第２の測定路がバイパスされ、第１の測定路において流量を測定し、流量が上記基準値を下回る場合、すなわち流量が小さい場合には切替弁が閉じて第２の測定路において流量を測定するようにした流量計が提供されている。なお、第１の測定路を並列に接続された複数の測定路で構成した流量計も提供されている。このように大流量用と小流量用の２種類の測定路を有する流量計においても、何れかの測定路で送受波器の故障、測定路の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器を接続する配線の断線などの異常が発生した場合に流量が正確に測定できなくなるから、そのような異常は早期に検出する必要がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる流量計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、少なくとも断面積が等しく且つ互いに並列に接続される複数の測定路と、各測定路毎に設けられ当該測定路に流れる流体の流速を検出する複数の流速検出手段と、各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせる制御手段と、各流速検出手段で検出する流速から各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて流体の流量を測定する流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたことを特徴とし、互いに並列に接続された複数の測定路にはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に、流速検出手段の故障や測定路の変形又は異物の侵入あるいは流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【０００９】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、測定流量域が比較的に大きい第１の測定路と、測定流量域が比較的に小さく且つ第１の測定路と直列に接続される第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁と、第１の測定路に流れる流体の流速を検出する第１の流速検出手段と、第２の測定路に流れる流体の流速を検出する第２の流速検出手段と、切替弁が開いているときには第１の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせるとともに切替弁が閉じているときには第２の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせる制御手段と、第１及び第２の流速検出手段で検出する流速からそれぞれ第１又は第２の測定路における流体の流量を求める流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１及び第２の流量検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１又は第２の測定路における流量の少なくとも何れか一方が所定の基準値を下回り、且つ第１の測定路における流量と第２の測定路における流量の差が所定のしきい値を越えた場合に第１並びに第２の測定路又は第１並びに第２の流速検出手段の少なくとも何れか一方に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたことを特徴とし、直列に接続された第１及び第２の測定路には同じ流量の流体が流れることとなるから、第１及び第２の測定路における流量の違いに基づいて、第１又は第２の流速検出手段の故障や第１又は第２の測定路の変形又は異物の侵入あるいは第１又は第２の流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、少なくとも断面積が等しい複数の測定路を互いに並列に接続して第１の測定路が構成され、第１の測定路を構成する各測定路毎に設けられる複数の流速検出手段により第１の流速検出手段が構成されてなり、制御手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせ、流量演算手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段で検出する流速から第１の測定路を構成する各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて第１の測定路における流体の流量を測定し、異常検出手段は、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は第１の流速検出手段を構成する流速検出手段に異常が生じていると判断することを特徴とし、第１の測定路を構成する互いに並列接続された複数の測定路における流量の総和として大きな流量を測定し、これら複数の測定路からなる第１の測定路に直列に接続された第２の測定路において小さな流量を測定する場合において、第１の測定路を構成する複数の測定路や第２の測定路、あるいは第１の流速検出手段を構成する複数の流速検出手段や第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、異常検出手段は、流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在しない場合に第２の測定路又は第２の流速検出手段に異常が生じていると判断することを特徴とし、第２の測定路又は第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１又は３又は４の発明において、３つ以上の測定路を備え、異常検出手段は、多数決により異常の生じた測定路を特定することを特徴とし、請求項１又は３又は４の発明と同様の作用を奏する。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、各測定路への流体の流入を遮断する遮断弁と、データを記憶する記憶手段とを備え、流量演算手段は、測定周期毎の流量の積算値を求める処理を行い、異常検出手段は、同一の測定路について所定回数以上の異常発生を検出した場合に当該測定路を特定する番号、異常と判断した時刻及び当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに、異常発生の報知、遮断弁の閉止、あるいは流量演算手段による流量の積算値を求める処理の停止のうちの少なくとも何れか１つを実行させることを特徴とし、異常発生により積算値の誤差が増大するのを防ぐとともに、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路において流量が正常に測定されていた期間、あるいはその期間までの積算値等を知ることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、異常検出手段は、予め決めた条件が満たされたときに異常検出を行うことを特徴とし、例えば予め決められた測定回数や測定時間、あるいは測定間隔毎に異常検出を行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本実施形態の流量計を示すブロック図、図２は流量計の内部構造を模式的に示した概略図である。但し、図５に示した従来例と共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１６】
この流量計は、図２に示すように一端側に流体（ガス）の流入口２１が設けられるとともに他端側に流出口２２が設けられたハウジング２０を有している。ハウジング２０の内部は隔壁２３，２４によって３つの室（第１室２５，第２室２６，第３室２７）に仕切られており、第１室２５が流入口２１と連通し、第３室２７が流出口２２と連通する。第１室２５と第２室２６を仕切る隔壁２３には遮断弁５が設けられ、第１室２５から第２室２６への流体の移動が遮断し得るように構成されている。また、第２室２６と第３室２７を仕切る隔壁２４を貫通するように複数（Ｎ個）の測定路２１〜２Ｎが並設されており、これら複数の測定路２１〜２Ｎは第２室２６と第３室２７の間で互いに並列に接続されている。さらに、各測定路２１〜２Ｎは同一寸法及び同一形状に形成されており、図２では図示を省略するが、各測定路２１〜２Ｎの上流側と下流側にそれぞれ一対の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…、３ＡＮ，３ＢＮが配設されている。而して、流入口２１から第１室２５に導入された流体は遮断弁５を介して第２室２６に移動し、Ｎ個の測定路２１〜２Ｎを均等に通って第３室２７へ移動して流出口２２からハウジング２０の外へ導出される。なお、第３室２７には流体の圧力変動を監視するために圧力測定部７が設けてある。
【００１７】
図１に示すように本実施形態の流量計は、各測定路２１〜２Ｎ毎に設けられた各一対の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…、３ＡＮ，３ＢＮを駆動して超音波の送受波を行わせる送受波器駆動部４と、遮断弁５を駆動する遮断弁駆動部６と、測定した流量（積算流量）等を表示する表示部８と、送受波器駆動部４、遮断弁駆動部６並びに表示部８を制御する制御回路部９と、制御回路部９の動作に必要となる各種のデータを記憶するメモリ部１０とを備える。一方の送受波器３Ａ１〜３ＡＮは各測定路２１〜２Ｎの上流側に配設され、他方の送受波器３Ｂ１〜３ＢＮは各測定路２１〜２Ｎの下流側に配設されるとともに対となる送受波器３Ａ１〜３ＡＮと対向する。送受波器駆動部４は各送受波器３Ａ１〜３ＡＮ，３Ｂ１〜３ＢＮを個別に駆動して超音波の送受波を行わせるものであって、一方の送受波器から送波された超音波を対となる他方の送受波器で受波したときにその旨を知らせる信号（受波信号）を制御回路部９に出力する。
【００１８】
制御回路部９はマイクロコンピュータを主構成要素とするものであって、所定の測定周期（例えば、２秒）で送受波器駆動部４に駆動信号を出力することにより、送受波器駆動部４により各一対の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…、３ＡＮ，３ＢＮから交互に超音波を送波させ、上流側の送受波器３Ａ１〜３ＡＮから下流側の送受波器３Ｂ１〜３ＢＮに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ１１〜ｔ１Ｎと、下流側の送受波器３Ｂ１〜３ＢＮから上流側の送受波器３Ａ１〜３ＡＮに向かって超音波を送波したときの超音波の伝搬時間ｔ２１〜ｔ２Ｎとを駆動信号の出力タイミングと送受波器駆動部４からの受波信号の入力タイミングとに基づいて計測することにより、従来例で説明したように流体の流量（瞬時流量）を測定する。すなわち、制御回路部９はＮ個の測定路２１〜２Ｎにおける流量を上記測定周期で順番に測定し、全ての測定路２１〜２Ｎにおける流量の総和を求めることで全体の流量を算出するとともに、かかる全体流量の測定を所定の時間間隔で行い、全体流量と時間間隔を乗算することで積算流量を求めており、制御手段と流量演算手段を兼ねている。
【００１９】
表示部８はＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）のような表示デバイスを有し、制御回路部９から出力される信号に基づいて表示デバイスを駆動することにより積算流量の値や後述する警報表示等の各種の表示を行うものである。また、記憶手段たるメモリ部１０はＥＥＰＲＯＭのような書き換え可能な不揮発性メモリで構成されており、上記測定周期や測定路２１〜２Ｎの断面積等の設定データの他に、後述するように異常発生時の各種データを記憶する。
【００２０】
ところで、このように複数の測定路２１〜２Ｎで個別に流量を測定する構成の場合、何れかの測定路２ｉで送受波器３Ａｉ，３Ｂｉの故障、測定路２ｉの変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａｉ，３Ｂｉを送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生した場合に全体の流量が正確に測定できなくなり、しかも、そのような異常の発生を見過ごして測定を継続した場合には、積算流量の誤差が時間とともに累積されてしまうことになる。
【００２１】
そこで本実施形態においては、制御回路部９が測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で測定路２１〜２Ｎ毎の流量の測定を行うとともに各測定路２１〜２Ｎにおける流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路に上述のような異常が生じていると判断するようにしており、制御回路部９により異常検出手段を構成している。例えば、測定路２２〜２Ｎにおける流量がほぼ等しく、１つの測定路２１における流量がその半分程度しかないような場合、制御回路部９では上記測定路２１で送受波器３Ａ１，３Ｂ１の故障、測定路２１の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａ１，３Ｂ１を送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生したと判断する。ここで、通常の測定周期（例えば、２秒）よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で異常検出のための流量測定を行うことにより、時間的要因による流量のばらつきをできるだけ少なくして検出の精度を高めることができる。なお、測定路２が３つ以上（Ｎ≧３）であって他の流量との差がしきい値を越える流量が測定された測定路２が複数ある場合、制御回路部９では多数決によって異常の生じた測定路２を特定する。
【００２２】
而して、本実施形態は上述のように構成したものであり、互いに並列に接続された複数の測定路２１〜２Ｎにはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に、何れかの測定路２ｉで送受波器３Ａｉ，３Ｂｉの故障、測定路２ｉの変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａｉ，３Ｂｉを送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができる。しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路２１〜２Ｎの中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００２３】
また、同じ測定路２ｉについて所定回数以上の異常発生が検出された場合、制御回路部９は異常が検出された測定路２ｉを特定する番号、異常と判断した時刻、あるいは当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータをメモリ部１０に保存するとともに、表示部８で警報表示を行う等の方法により異常の発生を報知し、且つ遮断弁５を閉じるとともに流量の積算値を求める処理を停止することにより、異常発生により積算値の誤差が増大するのを防ぐとともに、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路２１〜２Ｎにおいて流量が正常に測定されていた期間、あるいはその期間までの積算値等を知ることができるようにしている。
【００２４】
なお、制御回路部９により異常検出を行うタイミングは、（１）予め決められた回数の測定を行ったとき、（２）例えば、２４時間毎というように予め決められた時間毎、（３）例えば、１００回の測定毎に１回というように予め決められた測定回数毎、（４）予め決められた特定の領域の流量が検出されたとき、（５）数回の測定における流量の変動幅が予め決められた基準値を超えたとき、（６）圧力測定部７で測定する流体の圧力の変動幅が予め決められた設定値を超えたとき、のうちの少なくとも何れか一つとすればよい。
【００２５】
（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように第３室２７を第４室２９と仕切る隔壁２８と、この隔壁２８を貫通して第３室２７と第４室２９を連通する第２の測定路１１と、第２の測定路１１を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路１１をバイパスする切替弁１２とを備え、一対の送受波器（図示せず）が第２の測定路１１の上流側と下流側に配設された構成を有している。ここで、第２の測定路１１に配設された一対の送受波器は他の送受波器３Ａ１，３Ｂ１、…と同様に送受波器駆動部４により駆動される。
【００２６】
而して、本実施形態では、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に大きい場合（大流量の場合）に、第１の測定路２において流量を測定し、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に小さい場合（小流量の場合）に、切替弁１２を閉塞し第２の測定路１１において流量を測定する。
【００２７】
次に、本実施形態において第１の測定路２又は第２の測定路１１について異常の発生を検出する手順を説明する。制御回路部９は測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で第１の測定路２並びに第２の測定路１１の流量の測定を行い、各測定路２，１１における流量の少なくとも何れか一方が第２の測定路１１で測定可能な上限値以下であったとき、すなわち、切替弁１２を閉塞した状態で測定したと考えられる流量を第１の測定路２及び第２の測定路１１のどちらかで測定したとき、第１及び第２の測定路２，１１における流量を比較し、例えば第１の測定路２に対して第２の測定路１１の流量が２倍以上、あるいは第２の測定路１１に対して第１の測定路２の流量が２倍以上、あるいは第１の測定路２と第２の測定路１１の流量の差が１ｍ３／ｈ以上であった場合に第１又は第２の測定路２，１１の何れか一方に異常が生じていると判断する。
【００２８】
このように大流量用の第１の測定路２と小流量用の第２の測定路１１とを備える構成においても、実施形態１と同様に何れかの測定路２，１１で送受波器の故障、測定路２，１１の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器を送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができる。しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで第１及び第２の測定路２，１１の何れかに異常が発生していることを早期に検出することができる。なお、同じ測定路２，１１について所定回数以上の異常発生が検出された場合の処置、並びに制御回路部９により異常検出を行うタイミングについては実施形態１と同様であるから説明は省略する。
【００２９】
（実施形態３）
本実施形態は、図４に示すように実施形態２における第１の測定路２を、実施形態１と同様に互いに並列に接続される複数の測定路２１〜２Ｎで構成したものであり、これ以外の構成は実施形態２と共通である。
【００３０】
而して、本実施形態では、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に大きい場合（大流量の場合）に、実施形態１と同様の手順でＮ個の測定路２１〜２Ｎにおける流量の総和として流量を測定し、流入口２１から導入される流体の流量が比較的に小さい場合（小流量の場合）に、切替弁１２を閉塞し第２の測定路１１において流量を測定する。なお、第２の測定路１２は小さな流量を測定するためのものであるから、例えば、Ｎ個の測定路２１〜Ｎと同一形状、同一寸法としてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態においてＮ個の測定路２１〜２Ｎ又は第２の測定路１１について異常の発生を検出する手順を説明する。制御回路部９は測定周期よりも充分に短い周期（例えば、０．１秒）で測定路２１〜２Ｎ並びに第２の測定路１１の流量の測定を行い、実施形態１と同様に各測定路２１〜２Ｎ及び第２の測定路１１における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路に上述のような異常が生じていると判断する。例えば、測定路２１以外の測定路２２〜２Ｎ及び第２の測定路１１における流量が全てゼロ（０±１００リットル／ｈ以内、以下同じ）のときに測定路２１における流量がゼロでないとき、あるいは測定路２１における流量が測定路２２〜２Ｎにおける全ての流量に対して５０％以上多かったとき、制御回路部９は測定路２１に異常が生じていると判断する。
【００３２】
一方、第１の測定路２を構成する各測定路２１〜２Ｎにおける流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定の基準値を超える流量が存在しなかった場合には、各測定路２１〜２Ｎにおける流量の総和又は第２の測定路１１の流量の何れかが第２の測定路１１で測定できる上限値以下であったとき、すなわち、切替弁１２を閉塞した状態で測定したと考えられる流量を各測定路２１〜２Ｎ（総和流量）及び第２の測定路１１の何れか一方が測定したとき、各測定路２１〜２Ｎの総和流量と第２の測定路１１における流量を比較し、例えば、各測定路２１〜２Ｎの総和流量に対して第２の測定路１１の流量が２倍以上、あるいは各測定路２１〜２Ｎの総和流量と第２の測定路１１の流量差が１ｍ３／ｈ以上であった場合に、制御回路９は第２の測定路１１に異常が生じていると判断する。
【００３３】
このように大流量用のＮ個の測定路２１〜２Ｎからなる第１の測定路２と小流量用の第２の測定路１１とを備える構成においても、実施形態１と同様に送受波器３Ａｉ，３Ｂｉの故障、測定路２ｉ，１１の変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａｉ，３Ｂｉを送受波器駆動部４と接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができる。しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路２１〜２Ｎ，１１の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。なお、同じ測定路２１〜２Ｎ，１１について所定回数以上の異常発生が検出された場合の処置、並びに制御回路部９により異常検出を行うタイミングについては実施形態１と同様であるから説明は省略する。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、少なくとも断面積が等しく且つ互いに並列に接続される複数の測定路と、各測定路毎に設けられ当該測定路に流れる流体の流速を検出する複数の流速検出手段と、各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせる制御手段と、各流速検出手段で検出する流速から各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて流体の流量を測定する流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたので、互いに並列に接続された複数の測定路にはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に、流速検出手段の故障や測定路の変形又は異物の侵入あるいは流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで複数の測定路の中から異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００３５】
請求項２の発明は、測定流量域が比較的に大きい第１の測定路と、測定流量域が比較的に小さく且つ第１の測定路と直列に接続される第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁と、第１の測定路に流れる流体の流速を検出する第１の流速検出手段と、第２の測定路に流れる流体の流速を検出する第２の流速検出手段と、切替弁が開いているときには第１の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせるとともに切替弁が閉じているときには第２の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせる制御手段と、第１及び第２の流速検出手段で検出する流速からそれぞれ第１又は第２の測定路における流体の流量を求める流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１及び第２の流量検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１又は第２の測定路における流量の少なくとも何れか一方が所定の基準値を下回り、且つ第１の測定路における流量と第２の測定路における流量の差が所定のしきい値を越えた場合に第１並びに第２の測定路又は第１並びに第２の流速検出手段の少なくとも何れか一方に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたので、直列に接続された第１及び第２の測定路には同じ流量の流体が流れることとなるから、第１及び第２の測定路における流量の違いに基づいて、第１又は第２の流速検出手段の故障や第１又は第２の測定路の変形又は異物の侵入あるいは第１又は第２の流速検出手段を流量演算手段に接続する配線の断線などの異常が発生していると判断することができ、しかも、このように異常発生を判断する際の流量の測定を通常の測定周期よりも充分に短い周期で行うことで異常が発生している測定路を早期に検出することができる。
【００３６】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、少なくとも断面積が等しい複数の測定路を互いに並列に接続して第１の測定路が構成され、第１の測定路を構成する各測定路毎に設けられる複数の流速検出手段により第１の流速検出手段が構成されてなり、制御手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせ、流量演算手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段で検出する流速から第１の測定路を構成する各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて第１の測定路における流体の流量を測定し、異常検出手段は、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は第１の流速検出手段を構成する流速検出手段に異常が生じていると判断するので、第１の測定路を構成する互いに並列接続された複数の測定路における流量の総和として大きな流量を測定し、これら複数の測定路からなる第１の測定路に直列に接続された第２の測定路において小さな流量を測定する場合において、第１の測定路を構成する複数の測定路や第２の測定路、あるいは第１の流速検出手段を構成する複数の流速検出手段や第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００３７】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、異常検出手段は、流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在しない場合に第２の測定路又は第２の流速検出手段に異常が生じていると判断するので、第２の測定路又は第２の流速検出手段に発生する異常を早期に検出することができる。
【００３８】
請求項５の発明は、請求項１又は３又は４の発明において、３つ以上の測定路を備え、異常検出手段は、多数決により異常の生じた測定路を特定するので、請求項１又は３又は４の発明と同様の効果を奏する。
【００３９】
請求項６の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、各測定路への流体の流入を遮断する遮断弁と、データを記憶する記憶手段とを備え、流量演算手段は、測定周期毎の流量の積算値を求める処理を行い、異常検出手段は、同一の測定路について所定回数以上の異常発生を検出した場合に当該測定路を特定する番号、異常と判断した時刻及び当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに、異常発生の報知、遮断弁の閉止、あるいは流量演算手段による流量の積算値を求める処理の停止のうちの少なくとも何れか１つを実行させるので、異常発生により積算値の誤差が増大するのを防ぐとともに、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路において流量が正常に測定されていた期間、あるいはその期間までの積算値等を知ることができる。
【００４０】
請求項７の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、異常検出手段は、予め決めた条件が満たされたときに異常検出を行うので、例えば予め決められた測定回数や測定時間、あるいは測定間隔毎に異常検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上の概略構成図である。
【図３】実施形態２を示す概略構成図である。
【図４】実施形態３を示す概略構成図である。
【図５】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２１〜２Ｎ 測定路
３Ａ１〜３ＡＮ，３Ｂ１〜３ＢＮ 送受波器
４ 送受波器駆動部
８ 表示部
９ 制御回路部
１０ メモリ部
Claims (7)
- 少なくとも断面積が等しく且つ互いに並列に接続される複数の測定路と、各測定路毎に設けられ当該測定路に流れる流体の流速を検出する複数の流速検出手段と、各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせる制御手段と、各流速検出手段で検出する流速から各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて流体の流量を測定する流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は流速検出手段に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたことを特徴とする流量計。
- 測定流量域が比較的に大きい第１の測定路と、測定流量域が比較的に小さく且つ第１の測定路と直列に接続される第２の測定路と、第２の測定路を流れる流体の流量が所定の基準値を上回る場合に開放して第２の測定路をバイパスする切替弁と、第１の測定路に流れる流体の流速を検出する第１の流速検出手段と、第２の測定路に流れる流体の流速を検出する第２の流速検出手段と、切替弁が開いているときには第１の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせるとともに切替弁が閉じているときには第２の流速検出手段に所定の測定周期で流速の検出を行わせる制御手段と、第１及び第２の流速検出手段で検出する流速からそれぞれ第１又は第２の測定路における流体の流量を求める流量演算手段と、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１及び第２の流量検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１又は第２の測定路における流量の少なくとも何れか一方が所定の基準値を下回り、且つ第１の測定路における流量と第２の測定路における流量の差が所定のしきい値を越えた場合に第１並びに第２の測定路又は第１並びに第２の流速検出手段の少なくとも何れか一方に異常が生じていると判断する異常検出手段とを備えたことを特徴とする流量計。
- 少なくとも断面積が等しい複数の測定路を互いに並列に接続して第１の測定路が構成され、第１の測定路を構成する各測定路毎に設けられる複数の流速検出手段により第１の流速検出手段が構成されてなり、制御手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に所定の測定周期で順番に流速の検出を行わせ、流量演算手段は、第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段で検出する流速から第１の測定路を構成する各々の測定路における流体の流量を求めるとともに各測定路における流量の総和を求めて第１の測定路における流体の流量を測定し、異常検出手段は、前記測定周期よりも充分に短い周期で第１の流速検出手段を構成する各流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるとともに流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在する場合に当該流量の測定路又は第１の流速検出手段を構成する流速検出手段に異常が生じていると判断することを特徴とする請求項２記載の流量計。
- 異常検出手段は、流量演算手段により求めた第１の測定路を構成する各測定路における流量を比較し、他の測定路における流量との差が所定のしきい値を越える流量が存在しない場合に第２の測定路又は第２の流速検出手段に異常が生じていると判断することを特徴とする請求項３記載の流量計。
- ３つ以上の測定路を備え、異常検出手段は、多数決により異常の生じた測定路を特定することを特徴とする請求項１又は３又は４記載の流量計。
- 各測定路への流体の流入を遮断する遮断弁と、データを記憶する記憶手段とを備え、流量演算手段は、測定周期毎の流量の積算値を求める処理を行い、異常検出手段は、同一の測定路について所定回数以上の異常発生を検出した場合に当該測定路を特定する番号、異常と判断した時刻及び当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに、異常発生の報知、遮断弁の閉止、あるいは流量演算手段による流量の積算値を求める処理の停止のうちの少なくとも何れか１つを実行させることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の流量計。
- 異常検出手段は、予め決めた条件が満たされたときに異常検出を行うことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の流量計。
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