JP2004020395A

JP2004020395A - 流量計

Info

Publication number: JP2004020395A
Application number: JP2002176344A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Minami; 南　忠幸; Yasuhiro Fujii; 藤井　泰宏; Yukio Kimura; 木村　幸雄; Noriyuki Nabeshima; 鍋島　徳行
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Aichi Tokei Denki Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Aichi Tokei Denki Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】複数の測定路の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定する。
【解決手段】制御回路部９は各測定路２_１〜２_３における流量に基づいて異常の発生を検出するとともに、異常を検出した測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求める。すなわち、互いに並列に接続された複数の測定路２_１〜２_３にはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、異常が検出された測定路２_３における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路２_１における流量を用いて流量の総和を求めることによって、複数の測定路２_１〜２_３の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できる。
【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４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〔ｍ^３／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という問題がある。
【０００６】
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、複数の測定路の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できる流量計を提供することにある。
【０００７】
【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を備えた流量計において、測定路における流量に基づいて測定路又は流速検出手段に生じた異常を検出する異常検出手段を備え、流量演算手段は、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を用いて流量の総和を求めることを特徴とし、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、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を用いて流量の総和を求めることによって、複数の測定路の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御手段は、異常検出手段により同一の測定路について所定回数以上の異常発生が検出された場合に当該測定路に設けられた流速検出手段の順番を飛ばして他の流速検出手段に順番に流速の検出を行わせることを特徴とし、異常が生じている測定路における測定を行わないことで効率よく流量の測定が行える。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、流量演算手段は、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求めることを特徴とし、複数の測定路の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１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又は当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに異常の発生を報知することを特徴とし、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、流量計の修理あるいは取り替えを促しながら流量測定が正確に行え、また、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。
【００１１】
【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４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。
【００１２】
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（本実施形態では３個）の測定路２_１〜２_３が並設されており、これら３個の測定路２_１〜２_３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２_１〜２_３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２_１〜２_３の上流側と下流側にそれぞれ一対の送受波器３Ａ_１，３Ｂ_１、３Ａ_２，３Ｂ_２、３Ａ_３，３Ｂ_３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、３個の測定路２_１〜２_３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。
【００１３】
図１に示すように本実施形態の流量計は、各測定路２_１〜２_３毎に設けられた各一対の送受波器３Ａ_１，３Ｂ_１、３Ａ_２，３Ｂ_２、３Ａ_３，３Ｂ_３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３Ａ_１〜３Ａ_３は各測定路２_１〜２_３の上流側に配設され、他方の送受波器３Ｂ_１〜３Ｂ_３は各測定路２_１〜２_３の下流側に配設されるとともに対となる送受波器３Ａ_１〜３Ａ_３と対向する。送受波器駆動部４は各送受波器３Ａ_１〜３Ａ_３，３Ｂ_１〜３Ｂ_３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。
【００１４】
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３Ａ_１，３Ｂ_１、３Ａ_２，３Ｂ_２、３Ａ_３，３Ｂ_３から交互に超音波を送波させ、上流側の送受波器３Ａ_１〜３Ａ_３から下流側の送受波器３Ｂ_１〜３Ｂ_３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_１〜ｔ１_３と、下流側の送受波器３Ｂ_１〜３Ｂ_３から上流側の送受波器３Ａ_１〜３Ａ_３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_１〜ｔ２_３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３個の測定路２_１〜２_３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２_１〜２_３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。
【００１５】
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２_１〜２_３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。
【００１６】
ところで、このように複数の測定路２_１〜２_３で個別に流量を測定する構成の場合、何れかの測定路２_ｉで送受波器３Ａ_ｉ，３Ｂ_ｉの故障、測定路２_ｉの変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａ_ｉ，３Ｂ_ｉ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ってしまう。
【００１７】
そこで本実施形態においては、制御回路部９にて各測定路２_１〜２_３における流量に基づいて上述のような異常の発生を検出するとともに、異常を検出した測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求めるようにしており、制御回路部９により異常検出手段を構成している。異常検出手段たる制御回路部９では、測定周期毎に測定する各測定路２_１〜２_３における流量同士を比較し、例えば前回の流量と今回の流量との差が所定のしきい値を越える場合、あるいは一の測定路２_ｉにおける流量と他の２つの測定路２_ｉ−１，２_ｉ＋１における流量との差が所定のしきい値を越える場合に当該測定路２_ｉで送受波器３Ａ_ｉ，３Ｂ_ｉの故障、測定路２_ｉの変形又は異物の侵入、あるいは送受波器３Ａ_ｉ，３Ｂ_ｉ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。
【００１８】
例えば、測定路２_３で異常が発生したと判断した場合、制御回路部９は今回の測定路２_３における流量を全体の流量の算出には使用せず、その代わりに次の順番の測定路２_１で流量の測定を行い、この測定路２_１で異常発生が検出されなければ測定路２_１における流量を用いて全体の流量を算出する。すなわち、制御回路部９では測定路２_１の等倍した流量ともう一つの正常な測定路２_２の流量との和を全体の総和として流量を求めるのである。
【００１９】
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２_１〜２_３にはほぼ同じ流量の流体が流れることとなるから、異常が検出された測定路２_３における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路２_１における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求めることによって、複数の測定路２_１〜２_３の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できるものである。
【００２０】
また、同じ測定路（例えば２_３）について所定回数（例えば、１０回）以上の異常発生が検出された場合、制御回路部９が異常が検出された測定路２_３について流量の測定を中止し、これ以降は正常な測定路２_１，２_２でのみ順番に流量の測定を行い、一方の測定路２_１における流量の等倍と他方の測定路２_２における流量の和を全体の流量とする処理と、一方の測定路２_１における流量と他方の測定路２_２における流量の等倍の和を全体の流量とする処理を交互に繰り返すとともに、異常が検出された測定路２_３を特定する番号、その検出時刻又は検出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に保存し、且つ表示部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、流量計（ガスメータ）の修理あるいは取り替えを促しながら流量測定が正確に行え、また、異常が発生した測定路の特定や全ての測定路２_１〜２_Ｎ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。
【００２１】
（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３Ａ_１，３Ｂ_１、…と同様に送受波器駆動部４により駆動される。
【００２２】
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２_１〜２_Ｎ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２_１〜２_Ｎと同一形状、同一寸法としてもよい。
【００２３】
而して本実施形態においては、異常検出手段たる制御回路部９が大流量用のＮ個の測定路２_１〜２_Ｎの何れかに異常が発生したと判断した場合、異常発生を検出した測定路２_ｉにおける今回の流量を全体の流量の算出には使用せず、その代わりに次の順番の測定路２_ｉ＋１で流量の測定を行い、この測定路２_ｉ＋１で異常発生が検出されなければ測定路２_ｉ＋１における流量を用いて全体の流量を算出する。すなわち、制御回路部９では測定路２_ｉ＋１の等倍した流量と残りのＮ−１個の正常な測定路２_１，…における流量との和を全体の総和として流量を求めるのである。
【００２４】
このように大流量用のＮ個の測定路２_１〜２_Ｎ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と同様に異常が検出された測定路２_ｉにおける流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路２_ｉ＋１における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求めることによって、複数の測定路２_１〜２_Ｎの何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できるものである。
【００２５】
【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を備えた流量計において、測定路における流量に基づいて測定路又は流速検出手段に生じた異常を検出する異常検出手段を備え、流量演算手段は、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を用いて流量の総和を求めるので、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、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を用いて流量の総和を求めることによって、複数の測定路の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できるという効果がある。
【００２６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御手段は、異常検出手段により同一の測定路について所定回数以上の異常発生が検出された場合に当該測定路に設けられた流速検出手段の順番を飛ばして他の流速検出手段に順番に流速の検出を行わせるので、異常が生じている測定路における測定を行わないことで効率よく流量の測定が行えるという効果がある。
【００２７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、流量演算手段は、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求めるので、複数の測定路の何れかについて異常が発生した場合でも全体の流量を正確に測定できるという効果がある。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項１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又は当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに異常の発生を報知するので、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、流量計の修理あるいは取り替えを促しながら流量測定が正確に行え、また、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という効果がある。
【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】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
２_１〜２_３　測定路
３Ａ_１〜３Ａ_３，３Ｂ_１〜３Ｂ_３　送受波器
４　送受波器駆動部
８　表示部
９　制御回路部

Claims

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を備えた流量計において、測定路における流量に基づいて測定路又は流速検出手段に生じた異常を検出する異常検出手段を備え、流量演算手段は、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を用いて流量の総和を求めることを特徴とする流量計。
制御手段は、異常検出手段により同一の測定路について所定回数以上の異常発生が検出された場合に当該測定路に設けられた流速検出手段の順番を飛ばして他の流速検出手段に順番に流速の検出を行わせることを特徴とする請求項１記載の流量計。
流量演算手段は、異常検出手段により異常が検出された測定路における流量の代わりに異常が検出されていない正常な測定路における流量を等倍した流量を用いて流量の総和を求めることを特徴とする請求項１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又は当該時刻における積算値の少なくとも何れか１つのデータを記憶手段に記憶するとともに異常の発生を報知することを特徴とする請求項１記載の流量計。