JP2006292377A - 超音波式ガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】脈動の測定を可能にするとともに、消費電流の増大を抑止できる超音波式ガスメータを提供する。
【解決手段】ガスの流路３に配置された第１超音波センサ２１と第２超音波センサ２２との間で送受信される超音波を用いてシングアラウンド法によりガスの流量を計測する超音波式ガスメータにおいて、駆動パルスにより第１超音波センサ及び第２超音波センサの一方の超音波センサで発生された超音波が他方の超音波センサに到達するまでの到達時間を計測するカウンタ回路２６と、他方の超音波センサで超音波が受信されたことに応答して駆動パルスを一方の超音波センサに送って駆動するシングアラウンド制御回路２５と、カウンタ回路２６で計測された到達時間を他方の超音波センサで超音波が受信される毎に収集するプロファイルデータ収集回路１１と、収集された到達時間の変化に基づいてガスの流量の変化をプロファイルする制御回路１０とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、超音波を用いてシングアラウンド法によりガスの流量を計測する超音波式ガスメータに関する。

従来、超音波を用いてガスの流量を測定する超音波式ガスメータが知られている。この超音波式ガスメータは、ガスの流路の上流側に配置された超音波センサと下流側に配置された超音波センサとを備えており、両超音波センサ間を伝播する超音波の時間を計測することにより、流路を流れるガスの流速を算出し、この算出した流速に基づいて流量を算出（測定）する。この超音波式ガスメータは、電池を電源として動作するため、消費電流を抑える目的から間欠的に流量を測定し、積算値を推定している。

また、従来の超音波式ガスメータでは、流量の測定精度を向上させるために、超音波測定を連続的に複数回実行して平均化するシングアラウド法が採用されている。図７はシングアラウンド法の概念を説明するための図である。送信側の超音波センサは、駆動パルスによって駆動されることにより超音波を発生する。発生された超音波は、時間ｔ_iの経過後に受信側の超音波センサで受信される。超音波が受信されると、再度、送信側の超音波センサが駆動される。以下、同様の動作がｎ回（ｎは任意の正の整数）繰り返されることによりｎ回の合計計測時間Ｔが算出される。そして、合計計測時間Ｔをｎで除算することにより１回当たりの超音波の伝播時間が算出され、流路を流れるガスの流速が算出される。このシングアラウンド法によれば、伝播時間の分解能を上げることができるので、計量の精度を向上させることができる。

しかしながら、従来の間欠的に流量を測定する超音波式ガスメータでは、間欠動作のサンプリング周期（駆動パルスを送信した時から次の駆動パルスを送信する時までの時間）によって、流量変化を判断できる周波数特性は抑えられてしまう。例えば、ガスの供給圧力に変動を与えるような機器が近くに設置されると、供給圧力が微細に変動する脈動現象を発生することがある。この場合、脈動の周期がサンプリング周期より短い場合には、超音波式のガスメータは、正確な流量計量を行うことができない。

そこで、脈動が発生している場合には、間欠動作のサンプリングにおいて、短期的に短い周期でサンプリングを行い、脈動周期を平均化するようにして、問題の改善を図る流量計が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−４４１９号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された流量計のように、脈動周期より早い周期でサンプリングを常に行うと、パルスの駆動回数が多いことから、消費電流が大きくなってしまい、電池が急激に消耗するので、ガスメータとしての製品寿命が短くなるという問題がある。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、脈動の測定を可能にするとともに、消費電流の増大を抑止できる超音波式ガスメータを提供することにある。

第１の発明に係る超音波式ガスメータは、ガスの流路に配置された第１超音波センサと第２超音波センサとの間で送受信される超音波を用いてシングアラウンド法によりガスの流量を計測する超音波式ガスメータにおいて、駆動パルスで駆動されることによって第１超音波センサ及び第２超音波センサの一方の超音波センサで発生された超音波が第１超音波センサ及び第２超音波センサの他方の超音波センサに到達するまでの到達時間を計測するカウンタ回路と、他方の超音波センサで超音波が受信されたことに応答して駆動パルスを一方の超音波センサに送って駆動するシングアラウンド制御回路と、カウンタ回路で計測された到達時間を他方の超音波センサで超音波が受信される毎に収集するプロファイルデータ収集回路と、プロファイルデータ収集回路で収集された到達時間の変化に基づいてガスの流量の変化をプロファイルする制御回路とを備えたことを特徴とする。

第２の発明に係る超音波式ガスメータは、第１の発明に係る超音波式ガスメータにおいて、プロファイルデータ収集回路は、カウンタ回路で計測された到達時間の最大値と最小値を収集し、制御回路は、プロファイルデータ収集回路に収集された最大値と最小値との差に基づきガスの流量の変化をプロファイルすることを特徴とする。

第３の発明に係る超音波式ガスメータは、第１の発明に係る超音波式ガスメータにおいて、プロファイルデータ収集回路は、カウンタ回路で計測された到達時間が前回にカウンタ回路で計測された到達時間から増加した増加回数および減少した減少回数を収集し、制御回路は、プロファイルデータ収集回路に収集された増加回数および減少した減少回数に基づきガスの流量の変化をプロファイルすることを特徴とする。

第４の発明に係る超音波式ガスメータは、第１の発明に係る超音波式ガスメータにおいて、プロファイルデータ収集回路は、カウンタ回路で計測された到達時間と前回にカウンタ回路で計測された到達時間との差の最大値と最小値とを収集し、制御回路は、プロファイルデータ収集回路に収集された到達時間の差の最大値と最小値とに基づきガスの流量の変化をプロファイルすることを特徴とする。

第１の発明に係る超音波式ガスメータによれば、収集された到達時間からシングアラウンド法が行われているときの流量の変化を知ることができるので、流量が安定しているか、脈動を含む変化状態にあるかをプロファイルすることができる。その結果、流量が変化状態にあるときは、脈動サンプリングを行うことができ、流量が安定しているときは、通常のサンプリングで動作させることができるので、消費電流を抑えることができる。

第２の発明に係る超音波式ガスメータによれば、収集された到達時間の最大値と最小値との差からシングアラウンド法が行われているときの流量の変化を知ることができるので、変化量が小さいときは安定しているとプロファイルでき、変化量が大きいときは脈動を含む流量変化があるとプロファイルすることができる。

第３の発明に係る超音波式ガスメータによれば、到達時間が前回の到達時間から増加した増加回数および減少した減少回数を知ることができるので、増加および減少がないときは流量が安定しているとプロファイルでき、増加および減少があるときは、脈動を含む流量変化があるとプロファイルすることができ、増加回数および減少回数が多いときは、流量の振動があるとプロファイルできる。

第４の発明に係る超音波式ガスメータによれば、到達時間と前回の到達時間との差の最大値と最小値を知ることができるので、最大値と最小値の差が小さいときは流量が安定しているとプロファイルできる。一方、最大値と最小値の差が大きいときは、脈動を含む流量変化があるとプロファイルできる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの構造を概略的に示す図である。この超音波式ガスメータは、外部から供給されるガスをガス流入口１から内部に導き、内部に形成されたガス流路３を経由してガス流出口５から需要家のガス機器（図示しない）に送り出すように構成されている。

ガス流路３には、上流側から遮断弁５０、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２および圧力センサ３０が順次配置されている。また、超音波式ガスメータの内部には、制御回路１０が設けられており、この制御回路１０に、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２、圧力センサ３０、感震器４０、遮断弁５０、表示部６０および通信回路７０（図２参照）が接続されている。第１超音波センサ２１および第２超音波センサ２２は、後述するシングアラウンド流量測定回路２０の一部を構成する。感震器４０は超音波式ガスメータの所定部位に、表示部６０は前面にそれぞれ配置されている。

図２は本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの電気的な構成を示すブロック図である。この超音波式ガスメータは、制御回路１０、プロファイルデータ収集回路１１、シングアラウンド流量測定回路２０、圧力センサ３０、感震器４０、遮断弁５０、表示部６０および通信回路７０を有して構成されている。

制御回路１０は、例えばマイクロコンピュータ（マイコン）およびその周辺回路から構成されており、超音波式ガスメータの全体を制御する。

シングアラウンド流量測定回路２０は、ガスの流量を測定するために、シングアラウンド法によって超音波の伝播時間を測定する。このシングアラウンド流量測定回路２０の詳細は後述する。このシングアラウンド流量測定回路２０における測定によって得られた到達時間データは、プロファイルデータ収集回路１１に送られる。

プロファイルデータ収集回路１１は、シングアラウンド流量測定回路２０から、１回の超音波の伝播時間が計測される毎に送られてくる到達時間データを、第１カウンタ〜第ｎカウンタに順次格納する。このプロファイルデータ収集回路１１に格納された到達時間データは、制御回路１０によって読み出される。

圧力センサ３０は、ガス流路３の内部の圧力を検出し、圧力信号として出力する。圧力センサ３０は、遮断弁５０が開放されている状態では、外部から需要家のガス機器に至るガス流路３の圧力を検出し、遮断弁５０が閉じられている状態では、超音波式ガスメータから需要家のガス機器に至るガス流路３の圧力を検出する。圧力センサ３０から出力される圧力信号は制御回路１０に送られる。

感震器４０は、超音波式ガスメータに加えられた振動を検出し、感震信号として出力する。感震器４０から出力される感震信号は制御回路１０に送られる。遮断弁５０は、ガス流路３の途中であって、第１超音波センサ２１の上流側に設けられている。遮断弁５０は、制御回路１０からの制御信号に応じて開閉され、ガス流路３内を流れるガスの遮断および通過を制御する。

表示部６０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＣＤ（液晶表示素子）といった表示部材から構成されている。表示部６０は、制御回路１０からの制御信号に応じて、ガスの使用量や、ガス漏れ等の異常が生じた場合に、その旨を表すメッセージを表示する。

通信回路７０は、図示しない有線または無線の回線を介してセンタに接続されている。通信回路７０は、制御回路１０からの制御信号に応じて、通常は、需要家によるガスの積算使用量をセンタに送り、ガス漏れ等の異常が生じた場合に、その旨を表すメッセージをセンタに送る。

次に、このように構成される本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの概略的な動作を説明する。

制御回路１０は、シングアラウンド流量測定回路２０を起動することにより、シングアラウンド法によるガスの流量の測定を開始させる。そして、制御回路１０は、所定周期毎にプロファイルデータ収集回路１１から到達時間データを取得し、ガスの流量が安定しているか脈動を含む変化状態にあるかをプロファイルする。このプロファイルの結果、流量が変化状態にあるときは、脈動サンプリングを行うことができ、流量が安定しているときは、通常のサンプリングで動作させることができる。その結果、消費電流を抑えることができる。

また、制御回路１０は、プロファイルデータ収集回路１１からの到達時間データに基づいてガスの使用量を算出し、表示部６０に表示する。また、検針日が到来する毎に、ガスの使用量を表すデータを通信回路７０を介してセンタに送信し、自動検針に供する。

また、圧力センサ３０からの圧力信号が所定値以下の圧力レベルを示した場合は、ガス漏れが発生したものと認識し、その旨を表すメッセージを表示部６０に表示するとともに、通信回路７０を介してセンタに送信する。また、感震器４０からの感震信号が所定値以上の振動が加えられたことを示した場合は地震が発生したものと認識し、その旨を表すメッセージを表示部６０に表示するとともに、通信回路７０を介してセンタに送信する。

次に、シングアラウンド流量測定回路２０の詳細を説明する。シングアラウンド流量測定回路２０は、図２に示すように、第１超音波センサ２１、第２超音波センサ２２、送信回路２３、受信回路２４、シングアラウンド制御回路２５、カウンタ回路２６、第１切替スイッチ２７ａおよび第２切替スイッチ２７ｂを有して構成されている。

第１超音波センサ２１および第２超音波センサ２２は、圧電素子から構成されており、ガス流路３の内部に対向して設置されている。第１超音波センサ２１は、駆動パルスが印加されることにより超音波を発生する。第１超音波センサ２１で発生された超音波は、ガス流路３を通って第２超音波センサ２２に達する。第２超音波センサ２２は、受信した超音波を電気信号に変換して出力する。同様に、第２超音波センサ２２は、駆動パルスが印加されると超音波を発生する。第２超音波センサ２２で発生された超音波は、ガス流路３を通って第１超音波センサ２１に達する。第１超音波センサ２１は、受信した超音波を電気信号に変換して出力する。

ガス流路３を超音波が伝播する時、ガス流路３にガスが流れていると、超音波の伝播は、ガスの流速に重畳される。したがって、第１超音波センサ２１と第２超音波センサ２２との間の超音波の伝播時間はガスの流速に依存して差が生じる。制御回路１０は、この伝播時間の差に基づいてガスの流速および流量を算出し、ガス使用量の積算や異常の検出を行う。

送信回路２３は、シングアラウンド制御回路２５からの指示に応答して駆動パルスおよびカウント開始信号を生成する。送信回路２３で生成された駆動パルスは、第１超音波センサ２１または第２超音波センサ２２に送られる。駆動パルスが第１超音波センサ２１および第２超音波センサ２２の何れに送られるかは、シングアラウンド制御回路２５からの指示によって切り換えられる第１切替スイッチ２７ａまたは第２切替スイッチ２７ｂの設定状態によって決定される。また、送信回路２３で生成されたカウント開始信号は、カウンタ回路２６に送られる。

受信回路２４は、第１超音波センサ２１または第２超音波センサ２２から送られてくる信号を受け取る。第１超音波センサ２１および第２超音波センサ２２の何れから信号を受け取るかは、シングアラウンド制御回路２５からの指示によって切り換えられる第１切替スイッチ２７ａまたは第２切替スイッチ２７ｂの設定状態によって決定される。第１超音波センサ２１または第２超音波センサ２２からの信号を受け取った受信回路２４は、カウント停止信号を生成してカウンタ回路２６に送る。

シングアラウンド制御回路２５は、初回は制御回路１０からの指示に応じて、２回目以降は、受信回路２４から得られた信号に応答して、駆動パルスを生成し、送信回路２３に送る。シングアラウンド制御回路２５において駆動パルスが生成される回数は、プロファイルデータ収集回路１１のカウンタの数ｎによって決定され、予め制御回路１０によって指定される。

カウンタ回路２６は、送信回路２３からのカウント開始信号に応答してカウントを開始し、受信回路２４からのカウント停止信号に応答してカウントを停止する。したがって、カウンタ回路２６は、送信回路２３から駆動パルスが出力されてから、受信回路２４で信号が得られるまでの時間、換言すれば、第１超音波センサ２１から発生された超音波が第２超音波センサ２２に到達するまでの時間、または、第２超音波センサ２２から発生された超音波が第１超音波センサ２１に到達するまでの時間をカウントする。このカウンタ回路２６でカウントすることにより得られた到達時間データは、順次、プロファイルデータ収集回路１１に送られる。

第１切替スイッチ２７ａおよび第２切替スイッチ２７ｂは、上述したように、シングアラウンド制御回路２５からの指示に従って、超音波の伝播方向を切り替えるために、送信回路２３および受信回路２４と第１超音波センサ２１および第２超音波センサ２２との組み合わせを切り替える。これにより、ガスの流れ方向に伝播する超音波の伝播時間とガスの流れと逆方向に伝播する超音波の伝播時間とを測定することができ、両者から算出されるガスの流速から、音速の影響を排除することができる。

次に、本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの動作を、図３に示した波形図を参照しながら説明する。

制御回路１０は、所定時間Ｔ（例えば２秒）毎にシングアラウンド流量測定回路２０を起動する。制御回路１０からの起動がなされると、シングアラウンド流量測定回路２０のシングアラウンド制御回路２５は、まず、順方向の測定を行うべく、第１切替スイッチ２７ａを、第１超音波センサ２１と送信回路２３とが接続されるように切り換えるとともに、第２切替スイッチ２７ｂを、第２超音波センサ２２と受信回路２４とが接続されるように切り換える。そして、駆動パルスを発生して送信回路２３に送る。

送信回路２３は、シングアラウンド制御回路２５からの駆動パルスに応じて第１超音波センサ２１を駆動するとともに、カウント開始信号をカウンタ回路２６に送る。これにより、第１超音波センサ２１で超音波が発生されるとともに、カウンタ回路２６は、所定のクロックによってカウントを開始する。

第２超音波センサ２２は、第１超音波センサ２１からの超音波を受信すると、その超音波を電気信号に変換して受信回路２４に送る。受信回路２４は、第２超音波センサ２２からの信号を受信すると、カウント停止信号を生成して、シングアラウンド制御回路２５およびカウンタ回路２６に送る。

カウンタ回路２６は、カウント停止信号を受け取った時点でのカウント値を到達時間データとしてプロファイルデータ収集回路１１に送る。これにより、到達時間データがプロファイルデータ収集回路１１の第１カウンタに格納される。一方、カウント停止信号を受け取ったシングアラウンド制御回路２５は、再度、駆動パルスを生成して送信回路２３に送る。以下、同様にして、超音波の順方向の伝播時間の計測が繰り返され、この計測により得られた到達時間データがプロファイルデータ収集回路１１の各カウンタに順次格納される。

そして、所定回数の計測が完了すると、次いで、逆方向の測定を行うべく、第１切替スイッチ２７ａを、第１超音波センサ２１と受信回路２４とが接続されるように切り換えるとともに、第２切替スイッチ２７ｂを、第２超音波センサ２２と送信回路２３とが接続されるように切り換える。そして、駆動パルスを発生して送信回路２３に送る。以下、順方向の計測と同様にして、超音波の逆方向の伝播時間が計測され、この計測により得られた到達時間データがプロファイルデータ収集回路１１に順次格納される。

上記順方向および逆方向の測定が完了すると、制御回路１０は、プロファイルデータ収集回路１１から到達時間のデータを読み出す。そして、読み出した到達時間データを解析することにより、ガスの流速および流量を計算する。このような構成によれば、シングアラウンド法による計量が行われているので、高精度な流量値が得られる。

次に、制御回路１０は、プロファイルデータ収集回路１１から読み出した到達時間データからシングアラウンド中の流量を推定するプロファイル判定を行う。今、図３（ａ）に示すように、順方向の計測によって時刻ｔ０〜ｔ６の到達時間データが得られ、逆方向の計測によって時刻ｔ１０〜ｔ１６の到達時間データが得られたものとする。

図３（ｂ）に示すように、プロファイルデータ収集回路１１から読み出された到達時間データが一定である場合には、流速に変化がないことをプロファイルできる。この場合、一定の流速に基づいて流量が計算される。

また、図３（ｃ）に示すように、プロファイルデータ収集回路１１から読み出された到達時間データが単純に増加している場合は、ガス機器による通常の使用状態であるとプロファイルできる。この場合、順方向の平均値と逆方向の平均値との平均をとって流量が計算される。

また、図３（ｄ）に示すように、プロファイルデータ収集回路１１から読み出された到達時間データが増減している場合は、何らかの原因により脈動が発生しているとプロファイルできる。この場合、流量の計算は行われない。

また、制御回路１０は、プロファイル判定の結果から、例えば、シングアラウンド中に流量の変化がある場合は、次のサンプリング間隔で脈動対策を行い、流量の変化がない場合は通常のサンプリングを行うように構成できる。

以上説明したように、本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータによれば、シングアラウンド中の到達時間データをプロファイルデータ収集回路１１に収集するようにしたので、到達時間の変化からシングアラウンド中の流量の変化をプロファイル（推測）することができる。その結果、次のサンプリングを脈動サンプリングで行うか、通常サンプリングで行うか判断できるので、消費電流を抑えることができる。

本発明の実施例２に係る超音波式ガスメータは、シングアラウンド中の到達時間の最大値と最小値を収集するようにしたものである。

実施例２に係る超音波式ガスメータの構造は、図１に示した実施例１に係る超音波式ガスメータの構造と同じである。また、実施例２に係る超音波式ガスメータの電気的な構成は、以下の点を除き、実施例１に係る超音波式ガスメータのそれと同じである。

実施例２に係る超音波式ガスメータのカウンタ回路２６は、到達時間データの全てをプロファイルデータ収集回路１１に送るのではなく、最大の到達時間データおよび最小の到達時間データのみをプロファイルデータ収集回路１１に送る。カウンタ回路２６の詳細な構成の説明は省略する。

図４はカウンタ回路２６の動作を示すフローチャートである。なお、カウンタ回路２６は、最大値レジスタおよび最小値レジスタ（何れも図示を省略する）を備えており、シングアラウンド流量測定回路２０が制御回路１０から起動される際に、ゼロに初期化されるものとする。

まず、到達時間データが取得される（ステップＳ１０）。次に、ステップＳ１０で取得された到達時間データが、最大値レジスタに格納されている最大値より大きいかどうかが判定される（ステップＳ１１）。ここで、到達時間データが最大値レジスタに格納されている最大値よりも大きいと判定されると、到達時間データが最大値レジスタに格納される（ステップＳ１２）。一方、到達時間データが最大値レジスタに格納されている最大値よりも大きくないと判定されると、ステップＳ１２の処理はスキップされる。

次に、ステップＳ１０で取得された到達時間データが、最小値レジスタに格納されている最小値より小さいかどうかが判定される（ステップＳ１３）。ここで、到達時間データが最小値レジスタに格納されている最小値より小さいと判定されると、到達時間データが最小値レジスタに格納される（ステップＳ１４）。一方、到達時間データが最小値レジスタに格納されている最小値より小さくないと判定されると、ステップＳ１４の処理はスキップされる。

次に、測定が完了であるかどうかが判定される（ステップＳ１５）。つまり、順方向および逆方向の全てについて超音波の伝播時間の測定が終了したかどうかが判定される。このステップＳ１５で測定が完了していないと判定されると、シーケンスはステップＳ１０に戻り、上述した処理が繰り返される。

一方、測定が完了したと判定されると、最大値レジスタの内容がプロファイルデータ収集回路１１に送られる（ステップＳ１６）。次に、最小値レジスタの内容がプロファイルデータ収集回路１１に送られる（ステップＳ１７）。

以上の処理が完了すると、制御回路１０は、プロファイルデータ収集回路１１から読み出した到達時間データの最大値と最小値の差から、シングアラウンド中の流量の変化量の大きさを知ることができる。したがって、変化量が小さいときはガスの流量は安定しているとプロファイルでき、変化量が大きいときは脈動を含むガスの流量変化があるとプロファイルできる。

以上説明したように、本発明の実施例２に係る超音波式ガスメータによれば、プロファイルデータ収集回路１１に格納するデータ量を少なくすることができる。したがって、少ない記憶容量で長時間分の計測データを収集することができる。

なお、上述した実施例２では、カウンタ回路２６で到達時間の最大値および最小値を判定するように構成したが、カウンタ回路２６で得られた到達時間データを制御回路１０に送り、制御回路１０でソフトウェア的に到達時間の最大値および最小値を判定するように構成することもできる。

本発明の実施例３に係る超音波式ガスメータは、前回の到達時間との差が増加傾向か減少傾向かをカウントするようにしたものである。

実施例３に係る超音波式ガスメータの構造は、図１に示した実施例１に係る超音波式ガスメータの構造と同じである。また、実施例３に係る超音波式ガスメータの電気的な構成は、以下の点を除き、実施例１に係る超音波式ガスメータのそれと同じである。

実施例３に係る超音波式ガスメータのカウンタ回路２６は、到達時間データの全てをプロファイルデータ収集回路１１に送るのではなく、今回計測された到達時間データが前回計測された到達時間データから増加した増加回数および減少した減少回数をプロファイルデータ収集回路１１に送る。カウンタ回路２６の詳細な構成の説明は省略する。

図５はカウンタ回路２６の動作を示すフローチャートである。なお、カウンタ回路２６は、増加カウンタおよび減少カウンタ（何れも図示を省略する）を備えており、シングアラウンド流量測定回路２０が制御回路１０から起動される際に、ゼロに初期化されるものとする。

まず、到達時間データが取得される（ステップＳ２０）。次に、ステップＳ２０で取得された到達時間データが、前回取得された到達時間データより大きいかどうかが判定される（ステップＳ２１）。ここで、到達時間データが前回取得された到達時間データより大きいと判定されると、増加カウンタの内容がインクリメント（＋１）される（ステップＳ２２）。一方、到達時間データが前回取得された到達時間データより大きくないと判定されると、ステップＳ２２の処理はスキップされる。

次に、ステップＳ２０で取得された到達時間データが、前回取得された到達時間データより小さいかどうかが判定される（ステップＳ２３）。ここで、到達時間データが前回取得された到達時間データより小さいと判定されると、減少カウンタの内容がインクリメント（＋１）される（ステップＳ２４）。一方、到達時間データが前回取得された到達時間データより小さくないと判定されると、ステップＳ２４の処理はスキップされる。

次に、測定が完了であるかどうかが判定される（ステップＳ２５）。つまり、順方向および逆方向の全てについて超音波の伝播時間の測定が終了したかどうかが判定される。このステップＳ２５で測定が完了していないと判定されると、シーケンスはステップＳ２０に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、測定が完了したことが判定されると、増加カウンタの内容（増加回数）がプロファイルデータ収集回路１１に送られる（ステップＳ２６）。次に、減少カウンタの内容（減少回数）がプロファイルデータ収集回路１１に送られる（ステップＳ２７）。

以上の処理が完了すると、制御回路１０は、プロファイルデータ収集回路１１から読み出した増加回数および減少回数から、シングアラウンド中の流量の変化を知ることができる。したがって、増加および減少がないときはガスの流量は安定しているとプロファイルでき、増加および減少があるときは、脈動を含む流量変化があるとプロファイルでき、増加および減少が多いときは、流量の振動があるとプロファイルできる。

以上説明したように、本発明の実施例３に係る超音波式ガスメータによれば、プロファイルデータ収集回路１１に格納するデータ量を少なくすることができる。したがって、少ない記憶容量で長時間分の計測データを収集することができる。

なお、上述した実施例３では、カウンタ回路２６でガスの流量の増加回数および減少回数を計算するように構成したが、カウンタ回路２６で得られた到達時間データを制御回路１０に送り、制御回路１０でソフトウェア的にガスの流量の増加回数および減少回数を計算するように構成することもできる。

本発明の実施例４に係る超音波式ガスメータは、前回の到達時間と今回の到達時間との差の最大値および最小値を収集するようにしたものである。

実施例４に係る超音波式ガスメータの構造は、図１に示した実施例１に係る超音波式ガスメータの構造と同じである。また、実施例４に係る超音波式ガスメータの電気的な構成は、以下の点を除き、実施例１に係る超音波式ガスメータのそれと同じである。

実施例４に係る超音波式ガスメータのカウンタ回路２６は、到達時間データの全てをプロファイルデータ収集回路１１に送るのではなく、今回計測された到達時間データと前回計測された到達時間データとの差の最大値と最小値をプロファイルデータ収集回路１１に送る。カウンタ回路２６の詳細な構成の説明は省略する。

図６はカウンタ回路２６の動作を示すフローチャートである。なお、カウンタ回路２６は、最大差レジスタおよび最小差レジスタ（何れも図示を省略する）を備えており、シングアラウンド流量測定回路２０が制御回路１０から起動される際に、ゼロに初期化されるものとする。

まず、到達時間データが取得される（ステップＳ３０）。次に、ステップＳ３０で取得された到達時間データと前回に取得された到達時間データとの差が算出される（ステップＳ３１）。次に、ステップＳ３１で算出された差が、最大差レジスタに格納されている最大差より大きいかどうかが判定される（ステップＳ３２）。ここで、算出された差が最大差レジスタに格納されている最大差よりも大きいと判定されると、ステップＳ３１で算出された差が最大差レジスタに格納される（ステップＳ３３）。一方、算出された差が最大差レジスタに格納されている最大差よりも大きくないと判定されると、ステップＳ３３の処理はスキップされる。

次に、ステップＳ３１で算出された差が、最小差レジスタに格納されている最小差より小さいかどうかが判定される（ステップＳ３４）。ここで、算出された差が最小差レジスタに格納されている最小差よりも小さいことが判断されると、ステップＳ３１で算出された差が最小差レジスタに格納される（ステップＳ３５）。一方、算出された差が最小差レジスタに格納されている最小差よりも小さくないと判定されると、ステップＳ３５の処理はスキップされる。

次に、測定が完了であるかどうかが判定される（ステップＳ３６）。つまり、順方向および逆方向の全てについて超音波の伝播時間の測定が終了したかどうかが判定される。このステップＳ３６で測定が完了していないと判定されると、シーケンスはステップＳ３０に戻り、上述した処理が繰り返される。一方、測定が完了したと判定されると、最大差レジスタの内容（最大差）がプロファイルデータ収集回路１１に送られる（ステップＳ３７）。次に、最小差レジスタの内容（最小差）がプロファイルデータ収集回路１１に送られる（ステップＳ３８）。

以上の処理が完了すると、制御回路１０は、プロファイルデータ収集回路１１から読み出した到達時間の最大差と最小差から、シングアラウンド中の流量の変化量の大きさを知ることができる。したがって、最大差と最小差が大きいときは、脈動を含む流量変化があるとプロファイルすることができる。

以上説明したように、本発明の実施例４に係る超音波式ガスメータによれば、プロファイルデータ収集回路１１に格納するデータ量を少なくすることができる。したがって、少ない記憶容量で長時間分の計測データを収集することができる。

なお、上述した実施例４では、カウンタ回路２６でガスの流量の最大差および最小差を計算するように構成したが、カウンタ回路２６で得られた到達時間データを制御回路１０に送り、制御回路１０でソフトウェア的にガスの流量の最大差および最小差を計算するように構成することもできる。

また、上述した実施例１から実施例４までの構成を組み合わせて超音波式ガスメータを構成できる。この場合、プロファイルの精度をさらに向上させることができる。

また、プロファイルを目的にして、必要流量精度以上のシングアラウンドを行う測定モードを作って、任意のタイミングで測定を行うように運用することもできる。

本発明は、気体や液体の流量を計測する流量計測装置に適用可能である。

本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの構造を概略的に示す図である。 本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る超音波式ガスメータの動作を説明するための波形図である。 本発明の実施例２に係る超音波式ガスメータのカウンタ回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る超音波式ガスメータのカウンタ回路の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例４に係る超音波式ガスメータのカウンタ回路の動作を示すフローチャートである。 シングアラウンド法の概念を説明するための図である。

符号の説明

１ ガス流入口
３ ガス流路
５ ガス流出口
１０ 制御回路
１１ プロファイルデータ収集回路
２０ シングアラウンド流量計測回路
２１ 第１超音波センサ
２２ 第２超音波センサ
２３ 送信回路
２４ 受信回路
２５ シングアラウンド制御回路
２６ カウンタ回路
２７ａ 第１切替スイッチ
２７ｂ 第２切替スイッチ
３０ 圧力センサ
４０ 感震器
５０ 遮断弁
６０ 表示部
７０ 通信回路

Claims (4)

1. ガスの流路に配置された第１超音波センサと第２超音波センサとの間で送受信される超音波を用いてシングアラウンド法によりガスの流量を計測する超音波式ガスメータにおいて、
   駆動パルスで駆動されることによって前記第１超音波センサ及び前記第２超音波センサの一方の超音波センサで発生された超音波が前記第１超音波センサ及び前記第２超音波センサの他方の超音波センサに到達するまでの到達時間を計測するカウンタ回路と、
   前記他方の超音波センサで超音波が受信されたことに応答して駆動パルスを前記一方の超音波センサに送って駆動するシングアラウンド制御回路と、
   前記カウンタ回路で計測された到達時間を前記他方の超音波センサで超音波が受信される毎に収集するプロファイルデータ収集回路と、
   プロファイルデータ収集回路で収集された到達時間の変化に基づいてガスの流量の変化をプロファイルする制御回路と、
   を備えたことを特徴とする超音波式ガスメータ。
2. 前記プロファイルデータ収集回路は、前記カウンタ回路で計測された到達時間の最大値と最小値を収集し、
   前記制御回路は、前記プロファイルデータ収集回路に収集された最大値と最小値との差に基づきガスの流量の変化をプロファイルすることを特徴とする請求項１記載の超音波式ガスメータ。
3. 前記プロファイルデータ収集回路は、前記カウンタ回路で計測された到達時間が前回に前記カウンタ回路で計測された到達時間から増加した増加回数および減少した減少回数を収集し、
   前記制御回路は、前記プロファイルデータ収集回路に収集された増加回数および減少した減少回数に基づきガスの流量の変化をプロファイルすることを特徴とする請求項１記載の超音波式ガスメータ。
4. 前記プロファイルデータ収集回路は、前記カウンタ回路で計測された到達時間と前回に前記カウンタ回路で計測された到達時間との差の最大値と最小値とを収集し、
   前記制御回路は、前記プロファイルデータ収集回路に収集された到達時間の差の最大値と最小値とに基づきガスの流量の変化をプロファイルすることを特徴とする請求項１記載の超音波式ガスメータ。

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