JP2004077446A

JP2004077446A - 超音波式メータ装置

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Publication number: JP2004077446A
Application number: JP2002242178A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujii; 藤井　泰宏; Shuichi Okada; 岡田　修一; Shigeru Tagawa; 田川　滋; Hideki Yamaguchi; 山口　秀樹; Yukio Kimura; 木村　幸雄; Tatsuo Fujimoto; 藤本　龍雄; Mamoru Suzuki; 鈴木　守; Katsuto Sakai; 酒井　克人
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2002-08-22
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-22
Also published as: JP4059733B2

Abstract

【課題】本発明は、流体ｆが流れる流路２の上流側と下流側に一対の送受波器５を設置し、流体ｆの流れ方向に沿った順方向で超音波が送受波器間５を伝播する伝播時間ｔ１と、順方向とは逆の逆方向で超音波が送受波器間を伝播する伝播時間ｔ２とを計測する手段１１と、両伝播時間ｔ１，ｔ２から流体ｆの流速に関する流速値を導出する手段１２を備えた超音波式メータ装置１において、各送受波器５における遅延時間の温度依存性の経年変化により測定誤差が生じるという異常状態を簡単且つ正確に判定することを目的とする。
【解決手段】流速値から、所定の範囲内に維持されている判定対象流速値を抽出する手段１３と、判定対象流速値に対応する流路２の温度である判定対象温度を導出する手段１４と、判定対象流速値と判定対象温度との相関に基づいて、異常状態を判定する手段１５とを備える。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体が流れる測定流路の上流側と下流側に一対の送受波器を設置し、前記測定流路を流れる流体の流れ方向に沿った順方向で超音波が前記送受波器間を伝播する順方向伝播時間と、前記順方向とは逆の逆方向で超音波が前記送受波器間を伝播する逆方向伝播時間とを計測する伝播時間計測手段と、前記伝播時間計測手段を働かせて計測した前記順方向伝播時間と前記逆方向伝播時間とから前記測定流路を流れる流体の流速に関する流速値を導出する測定手段を備えた超音波式メータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスメーターに使用されるメータ装置としては、膜式のものが主流であるが、その利便性等との関係から、今日、超音波を利用して流体の瞬時流速又は瞬時流量を測定する超音波式メータ装置の利用が提案されている。
【０００３】
かかる超音波式メータ装置は、流体が流通する測定流路の上流側と下流側に一対の送受波器を設置し、前記伝播時間計測手段により、流体の流れ方向に沿った順方向で超音波が前記送受波器間を伝播する順方向伝播時間ｔ１と、前記順方向とは逆の逆方向で超音波が前記送受波器間を伝播する逆方向伝播時間ｔ２とを計測する。このように計測した前記順方向伝播時間ｔ１と前記逆方向伝播時間ｔ２とは、測定流路の上記順方向に沿った流体の流速をｖとし、測定流路における流体中の音速をｃとし、送受波器間の距離をｄとしたときに、下記の数１に表すようになる。
【０００４】
【数１】
ｔ１＝ｄ／（ｃ＋ｖ）
ｔ２＝ｄ／（ｃ−ｖ）
【０００５】
従って、測定流路を流れる流体の流速ｖは、音速ｃに関係なく、下記の数２の式で求めることができる。
【０００６】
【数２】
ｖ＝（ｄ／２）・｛（１／ｔ１）−（１／ｔ２）｝
【０００７】
即ち、前記測定手段は、２秒間隔等の所定の測定時間間隔で、上記の数２の式により求められる流速、又は、その流速に測定流路の流路断面積を乗じて求められる流量を、流速に関する流速値として導出し、例えば、このように導出した測定時間間隔の流速値から、所定の使用期間内の使用流量等を求めることができる。
【０００８】
上記超音波式メータ装置において、前記伝播時間計測手段は、一方の送受波器に電気信号である入力信号を入力したときから、他方の送受波器で電気信号である出力信号を出力したときまでの到達時間から、一方の送受波器における入力信号を入力してから実際に音響信号である超音波を送信するまでの送信遅延時間と、他方の送受波器における音響信号である超音波を受信してから出力信号を出力するまでの受信遅延時間との和である遅延時間を差し引いた時間を、超音波が前記送受波器間を伝播する伝播時間として計測する。
【０００９】
そして、上記遅延時間は温度依存性を有し、その温度依存性が送受波器の製造上の微妙な差異に起因するものであることが知られている。
このため、上記の超音波式メータ装置には、上記遅延時間の温度依存性が近似している一対の送受波器が選択され設置され、前記測定手段において温度に関係なく正確な測定を実施することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記超音波式メータ装置の使用過程において、上記送受波器の劣化等により、遅延時間の温度依存性が経年的に変化することが懸念され、このような前記遅延時間の温度依存性の経年的変化により、正確な測定が行えなくなる場合がある。
【００１１】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、遅延時間の温度依存性の経年変化により測定誤差が生じるという異常状態を簡単且つ正確に判定する異常状態判定技術を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る超音波式メータ装置の第一特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、前記測定手段で導出された前記流速値から、所定の範囲内に維持されている判定対象流速値を抽出する判定対象流速値抽出手段と、前記判定対象流速値抽出手段で抽出した前記判定対象流速値に対応する前記測定流路の温度である判定対象温度を導出する判定対象温度導出手段と、前記判定対象流速値と前記判定対象温度との相関に基づいて、異常状態を判定する異常状態判定手段とを備えた点にある。
【００１３】
前述の従来の技術の欄で説明したように、各送受波器における送信遅延時間と受信遅延時間との温度依存性が互いに近似している場合には、測定流路の温度に関係なく、測定手段により測定した流速又は流量等を示す流速値は、測定流路を流れる流体の流速値を正確に示すものとなる。
しかし、各送受波器における前記遅延時間の温度依存性が互いに近似したものでなくなると、例えば、測定流路の温度が特定の温度域となったときに前記測定手段で測定した流速値は、測定流路を流れる流体の流速又は流量を正確に示すものでなくなることがある。
【００１４】
また、本願発明者らは、このような超音波式メータ装置を用いて所定期間の耐久テストを実施し、測定流路の流体が無流通状態（即ち、測定流路に流体が流通していない状態）で、その耐久テストの実施前後の夫々において、順方向及び逆方向において、一方の送受波器に入力信号を入力したときから、他方の送受波器で電気信号である出力信号を出力したときまでの夫々の到達時間の差として求められる順方向及び逆方向における夫々の遅延時間の差（以下、オフセットと呼ぶ。）を、測定流路の温度を互いに異なる複数の温度域に設定して夫々計測し、各温度域においてその耐久テスト前後の夫々のオフセットを比較することにより、各送受波器における送信遅延時間と受信遅延時間との温度依存性が変化していることを確認した。
【００１５】
即ち、測定流路の温度が−２０℃〜２０℃程度の低温域においては、耐久テスト前後の前記オフセットはほぼ変化していなかったのに対して、測定流路の温度が６０℃程度の高温域においては、耐久テスト前後の前記オフセットが流量換算で約５０Ｌ／ｈに相当する分変化していることを確認した。このことから、遅延時間の温度依存性が経年的に変化し、特に、測定流路の温度が高温域であるときの遅延時間が変化したといえる。
【００１６】
そして、本願発明者らは、遅延時間の温度依存性が経年的に変化し、特に、特定温度域における遅延時間が経年的に変化し、他の温度域における上記遅延時間が経年的にほとんど変化しないことを着目して、遅延時間の温度依存性の経年変化により測定誤差が生じるという異常状態を簡単且つ正確に判定する異常状態判定技術に関する本願発明を完成した。
【００１７】
即ち、上記第一特徴構成の超音波式メータ装置によれば、前記判定対象流速値抽出手段により、前記測定流路の流体の流速値が例えば０近傍等の所定の範囲内に安定状態に維持されていると認識したときに、前記測定手段で導出された流速値を、判定対象流速値として抽出する。一方、前記判定対象温度導出手段により、前記判定対象流速値抽出手段により抽出した判定対象流速値に対応する測定流路の温度、即ち、測定流路の流速値が所定範囲内に維持されているときの温度を、前記判定対象温度として導出することができる。
【００１８】
このようにして得た前記判定対象流速値は、前記測定流路の流速値が所定の範囲内に安定状態に維持されているときに、前記伝播時間計測手段を働かせて計測した送受波器間における超音波の前記順方向伝播時間と前記逆方向伝播時間とに基づいて導出したものである。よって、前記両遅延時間の温度依存性が初期状態の比較的近似したものである場合には、上記判定対象流速値は判定対象温度に殆ど依存しない値となるはずであるが、前記両遅延時間の温度依存性が変化している場合には、上記判定対象流速値は判定対象温度に依存した値となる。
【００１９】
そこで、前記異常判定手段により、上記のように得た安定状態における前記判定対象流速値と前記判定対象温度との相関を分析し、例えば、判定対象温度が異なる少なくとも２つの判定対象流速値の差が許容差以上であるなどのように、前記判定対象流速値と前記判定対象温度との間に許容程度以上の相関がある場合に、前述の如く、前記両遅延時間の温度依存性が変化し、前記測定手段で測定した流速値が測定流路を流れる流体の流速又は流量を正確に表すものでない可能性がある前記異常状態を判定することができる。
【００２０】
従って、両送受波器の超音波の送信及び受信における遅延時間の温度依存性の経年変化により測定誤差が生じるという異常状態を簡単且つ正確に判定することができる超音波式流量計を実現することができる。
【００２１】
本発明に係る超音波式メータ装置の第二特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した如く、上記第一特徴構成に加えて、前記測定手段が、所定の設定時間内に所定の測定時間間隔で前記伝播時間計測手段を働かせて導出した瞬時流速値の平均値を前記流速値として導出するように構成されている点にある。
【００２２】
測定流路の流速値は、流体の圧力変動等により、比較的高周波のノイズが付加された不安定な状態となることがあり、このような流速値から、上記異常状態判定のために用いる判定対象流速値を抽出すると、上記のノイズによる瞬時値の変動により、前記異常状態を誤判定することが懸念される。
【００２３】
そこで、上記第二特徴構成の超音波式メータ装置によれば、前記測定手段により、例えば２秒間隔等の前記測定時間間隔で前伝播時間計測手段を働かせて測定流路を流れる流体の瞬時流速又は瞬時流量を示す瞬時流速値を導出すると共に、３０秒等の前記設定時間毎に、その設定時間内に導出した瞬時流速値の平均値を流速値として導出することで、このように導出した流速値は、上記高周波のノイズを相殺した比較的安定したものとなる。よって、前記異常判定手段において、このように安定した流速値である判定対象流速値を用いて、上記誤判定を回避して精度良く前記異常状態を判定することができる。
【００２４】
本発明に係る超音波式メータ装置の第三特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した如く、上記第二特徴構成に加えて、前記測定流路の下流側に接続された消費機器の運転時に消費される流体の最小流量が所定の下限界流量以上である場合において、前記測定手段が、前記流速値と共に、前記複数の瞬時流速値の最大値及び最小値を導出するように構成され、前記判定対象流速値抽出手段が、前記測定手段で導出した前記流速値が前記下限界流量に相当する設定流速値未満であり、且つ、前記測定手段で導出した前記最大値と前記最小値との差である変化量が所定の設定変化量未満である場合に、前記流速値を前記判定対象流速値として抽出するように構成されている点にある。
【００２５】
かかる超音波式メータ装置、特に、各家庭等に設けられたガスメータに用いる超音波メータ装置において、測定流路の下流側に接続されたガス機器等の消費機器が運転時に消費するガスの最小流量、例えば、口火等で消費されるガスの最小流量が、１０Ｌ／ｈ等の所定の下限界流量以上であることがある。
【００２６】
そして、上記最小流量以下の下限界設定流量に相当する設定流速値未満である場合には、下流側の消費機器が運転している可能性が低いため、測定流路には流体が流通していない、即ち、実際の測定流路の流速値が０である可能性が高い。
【００２７】
また、測定手段において、所定の設定時間毎に複数の瞬時流速値の平均値を流速値として導出する場合には、その流速値が上記のように設定流速値未満であっても、その設定時間内の一部の時間帯において、機器が運転状態であり、測定流路に流体が流れていた可能性がある。
【００２８】
そこで、上記第三特徴構成の超音波式メータ装置によれば、前記判定対象流速値抽出手段により、前記測定手段で導出した前記流速値が、前記測定流路の下流側に接続された消費機器の運転時に消費される流体の最小流量以下の下限界設定流量に相当する設定流速値未満であり、且つ、その流速値に対応して前記測定手段で導出した各設定時間内の瞬時流速値の最大値と最小値との差、即ち、設定時間内における瞬時流速値の変化量が、非常に小さい設定変化量未満である場合に、その設定時間内において常に機器の運転が停止されており、流速値が常に０近傍に維持されているとして、その流速値を前記判定対象流速値として抽出することができる。
【００２９】
従って、両送受波器の超音波の送信及び受信における遅延時間の温度依存性の経年変化により測定手段の測定誤差が生じ、測定流路の流速値がほとんど０に安定状態に維持されているときに測定手段で測定した流速値が０から若干乖離した値である場合でも、前記判定対象流速値抽出手段により、その流速値と、前記最大値及び前記最小値を用いて、比較的正確に上記判定対象流速値を抽出することができる。
【００３０】
本発明に係る超音波式メータ装置の第四特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した如く、上記第三特徴構成に加えて、前記判定対象温度導出手段が、前記判定対象流速値を導出するのに用いた前記順方向伝播時間と前記逆方向伝播時間との一方又は両方を用いて前記判定対象温度を導出するように構成されている点にある。
【００３１】
測定流路の流体の実際の流速又は流量が０近傍に維持されているときには、そのときに伝播時間計測手段で計測される順方向伝播時間又は逆方向伝播時間は、前述の従来の技術の欄に記載した数１に示す式のように、送受波器間の距離を測定流路における音速で割った値となり、更に、この音速は測定流路の温度の関数であるので、流体が流通していないときの上記測定流路の判定対象温度は、上記順方向伝播時間又は逆方向伝播時間と送受波間の距離とから導出することができる。
そこで、上記第四特徴構成の超音波式メータ装置によれば、前記判定対象温度導出手段により、前記判定対象流速値抽出手段で流速値が常に０近傍に維持されている所謂安定状態であると判断したときに、測定流路において流速値が安定状態流速値であったときの温度である判定対象温度を、その判定対象流速値を導出するのに用いた順方向伝播時間及び逆方向伝播時間の一方又は両方を用いて、上記のように容易に算出することができる。
【００３２】
本発明に係る超音波式メータ装置の第五特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項５に記載した如く、上記第一乃至第四特徴構成に加えて、前記異常判定手段が、複数の前記判定対象流速値を、前記判定対象温度を用いて複数の温度域別に分類し、前記温度域別に分類された前記判定対象流速値の前記各温度域間の差に基づいて、前記異常状態を判定するように構成されている点にある。
【００３３】
即ち、上記第五特徴構成の超音波式メータ装置によれば、前記異常判定手段により、複数の前記判定対象流速値を前記判定対象温度を用いて例えば低温域と高温域等の複数の温度域別に分類し、両送受波器の超音波の送信及び受信における遅延時間が経年的に変化すると想定される高温域等の温度域における判定対象流速値と、前記遅延時間が経年的にあまり変化しないと想定される低温域等の温度域における判定対象流速値との差を分析することで、その差が許容差以上となったときに、前記両遅延時間の温度依存性が変化し、前記測定手段で測定した流速値が測定流路の実際の流速又は流量を正確に表すものでない可能性があるとして、異常状態を判定することができる。
【００３４】
また、上記第三特徴構成の如く、前記判定対象流速値抽出手段で常に０近傍に維持されている判定対象流速値を抽出する場合には、前記異常判定手段は、両送受波器の超音波の送信及び受信における遅延時間が経年的に変化すると想定される高温域等の温度域における判定対象流速値が、前記遅延時間が経年的に変化しておらず測定流路に流体が流通していない安定状態のときの前記判定対象流速値、即ち０近傍であるか否かを判定し、高温域等の温度域における判定対象流速値が０とは乖離した値であるときに前記異常状態であると判定することもできる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る超音波式メータ装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の超音波式メータ装置１（以下、本発明装置１と略称する。）により測定流路２を流れるガスｆの流量測定を実施している状況が示されている。
流量測定対象流体であるガスｆは、導入部３から測定流路２に流入し、導出部４より排出される。即ち、同図において、測定流路２でのガスｆの流れ方向は、左から右に向かう方向である。
【００３６】
本発明装置１は、測定流路２の上流側と下流側とに設置される一対の送受波器５と、この送受波器５に接続される制御装置１０とから構成されている。
【００３７】
測定流路２の上流側に設置された送受波器５ａと、測定流路２の下流側に設置された送受波器５ｂとは、距離ｄを隔てた位置に互いに対向して設置され、その対向方向と測定流路２を流通するガスｆの流れ方向とが角度θをなす。
【００３８】
また、この送受波器５は、制御装置１０から電気信号である入力信号が入力されると音響信号である超音波を他方の送受波器５側に向けて送信し、更に、他方の送受波器５側から送信された超音波を受信すると、電気信号である出力信号を制御装置１０に出力するように構成されている。
【００３９】
制御装置１０は、タイマ１７、メモリ又はハードディスク等からなる記憶部１８、液晶表示部等からなる出力部１９等を備えたコンピュータで構成されており、そのコンピュータが所定のプログラムを実行することにより、後述の伝播時間計測手段１１、測定手段１２、判定対象流速値抽出手段１３、判定対象温度導出手段１４、異常判定手段１５等の様々な手段として機能する。
【００４０】
制御装置１０が機能する伝播時間計測手段１１は、上流側の送受波器５ａに入力信号を入力してから下流側の送受波器５ｂで出力信号が出力されるまでの時間から順方向の遅延時間を差し引いた時間を、測定流路２を流れるガスｆの流れ方向に沿った順方向で超音波が送受波器５間を伝播する順方向伝播時間ｔ１として計測すると共に、下流側の送受波器５ｂに入力信号を入力してから上流側の送受波器５ａで出力信号が出力されるまでの時間からから逆方向の遅延時間を差し引いた時間を、前記順方向とは逆の逆方向で超音波が送受波器５間を伝播する逆方向伝播時間ｔ２として計測するように構成されている。
尚、上記順方向及び逆方向の遅延時間とは、順方向及び逆方向の夫々において、一方の送受波器における入力信号を入力してから実際に音響信号である超音波を送信するまでの送信遅延時間と、他方の送受波器における音響信号である超音波を受信してから出力信号を出力するまでの受信遅延時間との和であり、これら遅延時間は、本発明装置１の製造時に計測されたものである。
【００４１】
また、伝播時間計測手段１１は、図２の処理フロー図に示すように、タイマ１７を用いて、このような順方向伝播時間ｔ１と逆方向伝播時間ｔ２との計測を、２秒間隔（測定時間間隔の一例）で実行する（＃１０１）。
また、制御装置１０が機能する測定手段１２は、伝播時間計測手段１１により計測され記憶部１８に格納された順方向伝播時間ｔ１と逆方向伝播時間ｔ２とから、下記の数３の式を用いて、測定流路２を流れるガスｆの瞬時流速ｖを求め、その瞬時流速ｖ自身又はその瞬時流速ｖに測定流路２の断面積を乗じて求めた瞬時流量を瞬時流速値ｑとして導出する（＃１０２）。
そして、上記伝播時間計測手段１１で計測された順方向伝播時間ｔ１及び方向伝播時間ｔ２、上記測定手段１２で導出された瞬時流速値ｑは、２秒間隔で記憶部１８に格納される。
【００４２】
【数３】
ｖ＝ｖ’／ｃｏｓθ＝（ｄ／２ｃｏｓθ）・｛（１／ｔ１）−（１／ｔ２）｝
【００４３】
また、測定手段１２は、図３の処理フロー図に示すように、３０秒（設定時間の一例）毎に、その３０秒間内で２秒間隔で導出した１５個の上記瞬時流速値ｑの平均値を流速値ｑ_ａｖｅとして導出すると共に、その３０秒間内の複数の瞬時流速値ｑの中から、最大値ｑ_ｍａｘと最小値ｑ_ｍｉｎとを抽出する（＃２０１）。
【００４４】
次に、制御装置１０が機能する判定対象流速値抽出手段１３は、測定手段１２で導出した流速値ｑ_ａｖｅが所定の範囲内に安定状態に維持されているか否かを判定し、安定状態であると判定したときに、その流速値ｑ_ａｖｅを判定対象流速値Ｑとして抽出する。
即ち、判定対象流速値抽出手段１３は、先ず、測定手段１２で３０秒毎に導出される流速値ｑ_ａｖｅが測定流路２の下流側に接続されたガス機器が運転時に例えば口火等で消費されるガスの最小流量以下である１０Ｌ／ｈ程度の下限界設定流量に相当する設定流速値Ａ未満の範囲内である安定状態であるかを判定する（＃２０２）。
【００４５】
更に、判定対象流速値抽出手段１３は、上記流速値ｑ_ａｖｅが設定流速値Ａ未満であると判定したときには、測定手段１２で導出した最大値ｑ_ｍａｘと最小値ｑ_ｍｉｎとの差である変化量が、非常に小さい３Ｌ／ｈ等に相当する所定の設定変化量Ｂ未満であるかを判定する（＃２０３）。
【００４６】
そして、判定対象流速値抽出手段１３は、上記流速値ｑ_ａｖｅが上記設定流速値Ａ未満であり、且つ、上記変化量が所定の設定変化量Ｂ未満である状態を、その３０秒内において常にガス機器の運転が停止されており測定流路２のガスｆの瞬時流速値ｑが常に０近傍に安定状態に維持されていると判定し、そのときの流速値ｑ_ａｖｅを判定対象流速値Ｑとして抽出する（＃２０４）。
【００４７】
制御装置１０が機能する判定対象温度導出手段１４は、上記のように判定対象流速値抽出手段１３で流速値ｑ_ａｖｅを判定対象流速値Ｑとして抽出したときに、測定流路２の温度である判定対象温度Ｔを導出する（＃２０５）。
【００４８】
詳しくは、判定対象温度導出手段１４は、判定対象流速値抽出手段１３で判定対象流速値を抽出したときに、その判定対象流速値Ｑの導出に用いた順方向伝播時間ｔ１と逆方向伝播時間ｔ２とを記憶部１８から抽出し、その順方向伝播時間ｔ１と逆方向伝播時間ｔ２とを用いて、上記判定対象温度Ｔを導出する。
【００４９】
即ち、測定流路２のガスｆの瞬時流速値ｑが常に０近傍に安定状態に維持されているときに計測した順方向伝播時間ｔ１と逆方向伝播時間ｔ２とは、夫々、下記の数４に示す式のように、送受波器間の距離ｄを測定流路における音速ｃで割った値となる。
【００５０】
【数４】
ｔ１＝ｄ／ｃ
ｔ２＝ｄ／ｃ
【００５１】
一方、この音速ｃは、下記の数５に示す式のように、測定流路２の温度Ｔの関数である。
【００５２】
【数５】
ｃ＝３９２．２＋０．６４・Ｔ
【００５３】
従って、判定対象温度導出手段１４は、下記の数６に示す式のように、順方向伝播時間ｔ１と逆方向伝播時間ｔ２との一方又は両方を用いて判定対象温度Ｔを導出することができる。
【００５４】
【数６】
Ｔ＝｛ｄ／ｔ１−３９２．２｝／０．６４
＝｛ｄ／ｔ２−３９２．２｝／０．６４
＝［（ｄ／２）・｛（１／ｔ１）＋（１／ｔ２）｝］／０．６４
【００５５】
尚、判定対象温度導出手段１４を、測定流路２に設けた温度センサにより判定対象温度Ｔを検出するように構成しても構わない。
【００５６】
更に、制御装置１０は、詳細については後述するが、異常判定手段１５により、上記判定対象流速値Ｑと上記判定対象温度Ｔとの判定対象データ（Ｑ，Ｔ）を、記憶部１８に格納すると共に、判定対象温度Ｔを用いて複数の温度域に分類する分類処理を実行して（＃２０６）、本処理フローを終了する。
【００５７】
次に、制御装置１０が機能する異常判定手段１５は、記憶部１８に格納されている判定対象流速値Ｑと判定対象温度Ｔとが許容程度以上の相関がある場合に、両送受波器５の送信遅延時間と受信遅延時間の温度依存性が変化し、測定手段１２で測定した瞬時流速値ｑが測定流路２を流れるガスｆの実際の瞬時流速値を正確に表すものでない可能性があるとして、異常状態を判定するように構成されており、その詳細な処理フローを、図４及び図５に基づいて説明する。
【００５８】
先ず、異常判定手段１５は、前述のように、３０秒（設定時間の一例）毎に上記判定対象データ（Ｑ，Ｔ）を導出したときに、図４に示す分類処理を実行する。
【００５９】
即ち、異常判定手段１５は、先ず、判定対象データ（Ｑ，Ｔ）の判定対象温度Ｔを参照して、この判定対象データ（Ｑ，Ｔ）を、第１温度域（Ｔ≦Ｔ１），第２温度域（Ｔ１＜Ｔ≦Ｔ２），・・・，第ｎ−１温度域（Ｔｎ−２＜Ｔ≦Ｔｎ−１），第ｎ温度域（Ｔｎ−１＜Ｔ）のｎ個の温度域に分類する（＃３０１〜＃３０４）。
【００６０】
そして、上記温度域別に分類された上記判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_ｎ−１、Ｑ_ｎと、温度域別に分類された判定対象データの個数Ｎ_１，Ｎ_２，Ｎ_ｎ−１、Ｎ_ｎとを計算し（＃３０５〜＃３０８）、各温度域における上記判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_ｎ−１、Ｑ_ｎと上記個数Ｎ_１，Ｎ_２，Ｎ_ｎ−１、Ｎ_ｎとを、記憶部１８に構築された温度域別平均値及びデータ個数のデータテーブルに登録及び更新する（＃３０９）。
【００６１】
尚、上記判定対象データを分類する複数の温度域は、例えば、判定対象温度Ｔが４０℃未満等の所定温度未満の第一温度域と当該所定温度以上の第二温度域との２つの温度域であっても、例えば、−１０℃〜６０℃等の所定温度範囲を１０℃等の所定温度間隔で区切った複数の温度域であっても構わない。
【００６２】
更に、異常判定手段１５は、所定の判定期間毎に、上記のように計算され、記憶部１８に格納された各温度域における上記平均値Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_ｎ−１、Ｑ_ｎと上記個数Ｎ_１，Ｎ_２，Ｎ_ｎ−１、Ｎ_ｎとを用いて、図５に示す異常状態判定処理を実行する。
【００６３】
即ち、異常判定手段１５は、先ず、１ヶ月等の所定の判定期間終了時に、記憶部１８に構築されたデータテーブルから、各温度域における上記平均値と上記個数とのデータ（Ｑ_１，Ｎ_１），（Ｑ_２，Ｎ_２），（Ｑ_ｎ−１，Ｎ_ｎ−１），（Ｑ_ｎ，Ｎ_ｎ）を抽出する（＃４０１）。
【００６４】
そして、各温度域のデータから、十分な個数のデータが存在する低温域の平均値Ｑ_Ｘと、高温域の平均値Ｑ_Ｙデータとを抽出する。
即ち、十分な個数のデータが存在する低温域の平均値Ｑ_Ｘを抽出するために、Ｘを１から順に１つずつ増加させながら（＃４０２，＃４０６）、Ｎ_Ｘが１００等の所定の設定個数Ｃ以上であるかを判定し（＃４０３）、個数Ｎ_Ｘが上記設定個数Ｃ以上であった平均値Ｑ_Ｘを低温域の平均値とする。
一方、十分な個数のデータが存在する高温域の平均値Ｑ_Ｙを抽出するために、Ｙをｎから順に１つずつ減少させながら（＃４０７，＃４１０）、Ｎ_Ｙが１００等の所定の設定個数Ｃ以上であるかを判定し（＃４０８）、個数Ｎ_Ｙが上記設定個数Ｃ以上であった平均値Ｑ_Ｙを高温域の平均値とする。
【００６５】
また、上記低温域の低温域の平均値Ｑ_Ｘ及び高温域の平均値Ｑ_Ｙを抽出するに、Ｘがｎとなったとき、又は、Ｙが１となったときには、各温度域のデータに、十分な個数のデータが存在せず、精度良く異常判定を行うことができないとして、本異常判定処理を終了する（＃４０５，＃４０９）。
【００６６】
また、上記低温域の低温域の平均値Ｑ_Ｘ及び高温域の平均値Ｑ_Ｙを抽出しても、Ｘ＝Ｙである場合には、低温域の平均値Ｑ_Ｘと高温域の平均値Ｑ_Ｙとは同じデータであり、比較することができないものとして、本異常判定処理を終了する（＃４１１）。
【００６７】
次に、異常判定手段１５は、異なる温度域における判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_Ｘ，Ｑ_Ｙを抽出したときに、上記のように導出した高温域の平均値Ｑ_Ｙと、低温域の平均値Ｑ_Ｘとの差の絶対値Ｑｄを求め（＃４１２）、その絶対値Ｑｄが３Ｌ／ｈ等に相当する所定の許容差Ｄ以上であるかを判定し（＃４１３）、その差の絶対値Ｑｄが許容差Ｄ以上である場合には、低温域の判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_Ｘと、高温域の判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_Ｙとが、温度に依存して３Ｌ／ｈ等に相当する所定の許容差Ｄ以上の差を有するので、前記両送受波器５の上記遅延時間の温度依存性が変化し、高温域において、測定流路２においてガスｆが流通していないときの測定手段１２で計測される瞬時流速値ｑ、所謂ゼロ点がずれており、測定手段１２で測定される瞬時流速値ｑ等が正確な値でない可能性があるとして、異常状態と判定し、例えば、出力部１９に異常状態である旨を出力するなどして、異常通報処理を行う（＃４１５）。
【００６８】
一方、上記絶対値Ｑｄが許容差Ｄ未満であり、低温域の判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_Ｘと、高温域の判定対象流速値Ｑの平均値Ｑ_Ｙとがほぼ同じ値である場合には、各両送受波器５の上記遅延時間の温度依存性が近似しており、測定手段１２で測定される瞬時流速値ｑ等が正確な値であると判断できるので、上記異常通報処理を実行せずに、これまで利用したデータを全て０にリセットし（＃４１４）、本異常判定処理を終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】超音波式メータ装置により流速値測定を実施している状況を示す図
【図２】伝播時間計測及び瞬時流速値導出処理を示す処理フロー図
【図３】判定対象流速値及び判定対象温度導出処理を示す処理フロー図
【図４】分類処理を示す処理フロー図
【図５】異常状態判定処理を示す処理フロー図
【符号の説明】
１：超音波式メータ装置（本発明装置）
２：測定流路
５：送受波器
１０４：制御装置
１１：伝播時間計測手段
１２：測定手段
１３：判定対象流速値抽出手段
１４：判定対象温度導出手段
１５：異常判定手段
１８：記憶部
ｆ：ガス（流体）

Claims

流体が流れる測定流路の上流側と下流側に一対の送受波器を設置し、前記測定流路を流れる流体の流れ方向に沿った順方向で超音波が前記送受波器間を伝播する順方向伝播時間と、前記順方向とは逆の逆方向で超音波が前記送受波器間を伝播する逆方向伝播時間とを計測する伝播時間計測手段と、前記伝播時間計測手段を働かせて計測した前記順方向伝播時間と前記逆方向伝播時間とから前記測定流路を流れる流体の流速に関する流速値を導出する測定手段を備えた超音波式メータ装置であって、
前記測定手段で導出された前記流速値から、所定の範囲内に維持されている判定対象流速値を抽出する判定対象流速値抽出手段と、
前記判定対象流速値抽出手段で抽出した前記判定対象流速値に対応する前記測定流路の温度である判定対象温度を導出する判定対象温度導出手段と、
前記判定対象流速値と前記判定対象温度との相関に基づいて、異常状態を判定する異常状態判定手段とを備えた超音波式メータ装置。
前記測定手段が、所定の設定時間内に所定の測定時間間隔で前記伝播時間計測手段を働かせて導出した瞬時流速値の平均値を前記流速値として導出するように構成されている請求項１に記載の超音波式メータ装置。
前記測定流路の下流側に接続された消費機器の運転時に消費される流体の最小流量が所定の下限界流量以上である場合において、
前記測定手段が、前記流速値と共に、前記複数の瞬時流速値の最大値及び最小値を導出するように構成され、
前記判定対象流速値抽出手段が、前記測定手段で導出した前記流速値が前記下限界流量に相当する設定流速値未満であり、且つ、前記測定手段で導出した前記最大値と前記最小値との差である変化量が所定の設定変化量未満である場合に、前記流速値を前記判定対象流速値として抽出するように構成されている請求項２に記載の超音波式メータ装置。
前記判定対象温度導出手段が、前記判定対象流速値を導出するのに用いた前記順方向伝播時間と前記逆方向伝播時間との一方又は両方を用いて前記判定対象温度を導出するように構成されている請求項３に記載の超音波式メータ装置。
前記異常判定手段が、複数の前記判定対象流速値を、前記判定対象温度を用いて複数の温度域別に分類し、前記温度域別に分類された前記判定対象流速値の前記各温度域間の差に基づいて、前記異常状態を判定するように構成されている請求項１から４の何れか１項に記載の超音波式メータ装置。