JP3655595B2

JP3655595B2 - 流量計

Info

Publication number: JP3655595B2
Application number: JP2002071755A
Authority: JP
Inventors: 浩一植木; 薫大西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2022-03-15
Also published as: JP2003270014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象流体を挟んだ超音波の複数回の送受結果から流量を計測し積算する流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばガスの実使用量を計測する流量計は、メンテナンスフリーで１０年程度の耐用年数を持って使用されるが、駆動や自動管理のために電源を有した電気機器となっている流量計ではその電源電圧は３Ｖ程度と極く微小に抑えて、ガスの引火性に配慮している。このため節電が大きな問題であり、対象流体を挟んだ超音波の複数回の送受結果から流量を計測する方式においても、１つの対応として流量を所定の周期でのみ計測して実使用量を積算することを行っている。具体的には所定の周期に従った各回の計測値をサンプリングし、この計測値にて次のサンプリング時点までの時間経過によって積算することを繰り返す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような積算計測方式では、１回の計測値に誤差があればこの積算値と次のサンプリング時点までの時間経過による積算において誤差が累積し拡大する。また、節電のためにサンプリング周期を長くすると誤差の累積が大きくなる。また、サンプリング周期の途中で生じる流量変化に対応できずこれも誤差の原因になるし、流量が多いときほど途中の減量にもかかわらず大流量の計測値のまま積算が進むので誤差が生じやすい。
【０００４】
一方、本発明者等が種々に実験をし、研究を重ねている中、対象流体を横断する超音波の伝搬特性が対象流体の質量や流量に依存することを経験している。例えば、超音波の上流側からの送受時の到着時間と下流側からの送受時の到着時間との差が流量に依存し、これを流量に換算することで流量が計測できる。しかし、到着時間が短く計測しにくいし、流量が少ないときでは上流側からの到着時間と下流側からの到着時間との差が極く小さくさらに計測しにくい。そこで、超音波を複数回続けて送受したときの到着時間を合計する計測方法を採用して対応することを考えた。
【０００５】
しかし、計測を行うサンプリングおよび、この計測のための超音波送受の回数とは共に消費電力に比例するが、積算計測の困難性や誤差の発生に対する流量への依存性は正反対であり、節電と積算計測精度とを満足することは相容れない問題である。このため、これら双方を満足する技術の開発が望まれる。
【０００６】
本発明の主たる目的は、節電を図りながらどのような流量に対しても精度よく積算計測が行える流量計を提供することにあり、さらなる目的はサンプリング周期途中での流量変化にも対応できるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の流量計は、超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信を複数回行うことにより対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を複数回計測する計測手段と、前記計測手段における超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測手段により計測された計測値に基づいて対象流体の流量を得る手段と、前記流量を得る手段により所定の周期で流量値をサンプリングするとともに、前記サンプリング間の積算流量を、各回のサンプリングした流量値を基にサンプリング間の経過時間から積算し、この積算処理を繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、前記サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ前記送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、前記サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ前記送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、流量を表示する表示手段とを備えている。
さらには、各回のサンプリング値と次のサンプリング時点までの経過時間とから得た積算量に対して、単位時間当たりの単位流量を求め、求めた単位流量により流量表示を積算表示する。
具体的には、単位流量は、各回にサンプリングされる計測値と次のサンプリング時点までの時間とから得た積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量に変換して得、積算表示は、次のサンプリング時点まで前記単位時間が経過する都度、その単位流量分を現在総積算量に積算していきながら、総積算量に表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップして行う。
【０００８】
また本発明の流量計は、設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定値以上長いと、サンプリング周期設定手段により前記最小周期を設定し、サンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段をさらに備える。
【０００９】
また本発明の流量計は、モニタ手段によりモニタした結果が先のサンプリング時点での流量値から所定値以上変化しているとき、周期・送受回数制御手段は、送受回数設定手段及びサンプリング周期設定手段に対して、前記所定値以上変化した流量に対応するサンプリングの周期および送受回数に設定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信を複数回行うことにより対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を複数回計測する計測手段と、前記計測手段における超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測手段により計測された計測値に基づいて対象流体の流量を得る手段と、前記流量を得る手段により所定の周期で流量値をサンプリングするとともに、前記サンプリング間の積算流量を、各回のサンプリングした流量値を基にサンプリング間の経過時間から積算し、この積算処理を繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、前記サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ前記送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、前記サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ前記送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段を備えたものである。
さらには、流量を表示する表示手段とを備え、各回のサンプリング値と次のサンプリング時点までの経過時間とから得た積算量に対して、単位時間当たりの単位流量を求め、求めた単位流量により流量表示を積算表示するものである。さらに具体的には、単位流量は、各回にサンプリングされる計測値と次のサンプリング時点までの時間とから得た積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量に変換して得、積算表示は、次のサンプリング時点まで前記単位時間が経過する都度、その単位流量分を現在総積算量に積算していきながら、総積算量に表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップして行う。
【００１１】
このような構成では、計測手段および流量検出手段が送受回数設定手段およびサンプリング周期設定手段が設定する、超音波の送受回数とサンプリング周期にて、超音波の送受結果に基づく流量値の計測と、これによる流量値への換算とが自動的に行われ、この計測を行うサンプリング回数と計測のための超音波の送受の回数とは共に節電に影響するが、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段によって短い周期を設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段により少ない送受回数を設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段によって長い周期を設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段により多い送受回数を設定して計測に誤差が生じにくくすることができ、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。
特に、流量を所定の周期Ｔで計測するだけで、先のサンプリング時点での計測値にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返して総流量を積算してそれを表示するのに、この積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量に変換するので、そのときの分割数に応じて単位流量を表示単位に等しいか、またそれより少ない整数分の１にすることができ、単位時間が経過する都度その単位流量を現在総積算量に積算していきながら、総積算量に表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップすることにより、表示単位を例え１段でも飛び越さずに表示しながら次のサンプリング時点に移行することができる。
【００１２】
また本発明の実施形態は、設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定値以上長いと、サンプリング周期設定手段により前記最小周期を設定し、サンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段をさらに備えている。
【００１３】
このような構成では、さらに、サンプリングの周期が最小周期から長くなるほど、次のサンプリング時点までの間に流量が変化する確率が高くなるものの、このような周期条件であるときは、モニタ手段がそのときの周期よりも短い周期にて流量の計測を行い先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタすることで、サンプリング周期の途中での流量変化に対応することができる。
【００１４】
また本実施形態の流量計は、さらに、モニタ手段によりモニタした結果が先のサンプリング時点での流量値から所定値以上変化しているとき、周期・送受回数制御手段は、送受回数設定手段及びサンプリング周期設定手段に対して、前記所定値以上変化した流量に対応するサンプリングの周期および送受回数に設定する。
【００１５】
このような構成では、さらに、周期・送受回数制御手段が、モニタの結果、流量が所定値以上変化しているのに対応して、以降その変化した流量にて次のサンプリング周期と送受回数とを無駄なく設定し直すので、設定したサンプリング周期の途中でのどのような流量の変化にもきめ細かく対応しながら高精度に積算計測を続行することができる。
【００１６】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ自体単独で、あるいは可能な限り種々な組み合わせで複合して採用することができる。
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施形態について図１〜図３を参照して説明し、本発明の理解に供する。以下の説明は本発明の具体例を示すものであって、特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
【００１８】
本実施の形態は図１に示すように、各家庭などのユーザーにガスを供給してコンロ１をはじめとするガス器具や給湯設備２、暖房設備３などのガス設備の使用に供する場合のガス使用量を検出するための流量計４の場合の一例である。しかし、本発明はこれに限られることはなく、水道の水やその他の流体を供給し、また使用する全ての場合に適用して有効であり、そのいずれも本発明の範疇に属する。
【００１９】
本実施の形態の流量計４は図１に示すように、ガスを供給する流路５に流量を超音波の送受によって検出するための計測部材６と流路５を遮断する遮断弁７が設けられ、検出制御手段８が対象流体の流量を計測部材６によって所定の周期で計測してサンプリングし、このサンプリングした計測値にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返しながら、その積算値を計測部１１と一体または別体の表示部１２に表示する。また、これに併せ、または別に、管理者側との回線や無線による送受信部１３を通じて管理者側に送信し、管理に供する。この管理は図示しないが対象流体の圧力情報なども含まれ、管理者側からの要求に応じた流量検出や圧力検出も行われる。
【００２０】
計測部材６は対象流体を挟んで超音波を送受する一対の超音波振動子６ａ、６ｂを有し、駆動用の送信部１０ａ、増幅受信用の受信部１０ｂと、送受方向を切り換える切換手段１０ｃとを介して計測手段１４に接続され、計測手段１４は矢印１１４で示す方向に流れる対象流体であるガス流に対し下流側の超音波振動子６ａから上流側の超音波振動子６ｂに向けて超音波を発信したときの伝搬時間、つまり到着時間と、上流側の超音波振動子６ｂから下流側の超音波振動子６ａに向けて超音波を発信したときの到着時間との差を計測し、検出制御手段８はその計測値からガス流の流量の計測値に変換し流量を検出する。実際には、超音波は複数回ずつ発信したときの各回の到着時間を合計することで、１回の到着時間がごく微小時間で取り扱いにくいことに対応する。また、対象流体がガスで引火性を有することから流量計４の電源は例えば３Ｖ程度と小さく抑えて安全性を確保し、１０年程度のメンテナンスフリーな使用に耐えるようにできるだけ節電を図る必要があるので、流量が少なくて上流側発信と下流側発信とで時間差が得にくく正確な計測が困難な条件では前記計測時の超音波の送受回数を高めて対応するが、流量が多いときは送受回数を少なくする。また、これに併せて、流量の計測は所定の周期で行って計測値をサンプリングし、この計測値から次のサンプリング時点までの経過時間によって流量を積算し、使用流量などを得るようにしている。しかも、サンプリング周期は流量が多くて積算に誤差が生じやすいときは短くするが、流量が少ないと長くする。
【００２１】
図２に流量Ｑと超音波の送受回数Ｎとの関係の一例を示しており、流量Ｑ１に対応して設定する送受回数Ｎ１と流量Ｑ３に対応して設定する送受回数Ｎ３とは例えば数倍程度の開きを持つようにする。検出制御手段８は図４に示す計測信号Ｓ１に従って切換手段１０ｃを介して駆動信号Ｓ２を超音波振動子６ａ、６ｂに設定回数Ｎずつ交互に与える。超音波振動子６ａ、６ｂの駆動信号Ｓ２により駆動される一方は他方に向けて超音波を設定送受回数Ｎだけ繰り返し発信し、これを受信する他方の出力が検出制御手段８によってモニタされる。このモニタされる出力は図４に示す送受操作例のような波形のデータＳ３である。
【００２２】
図では説明の簡単のために送受回数を３回とした例を示してある。この送受操作例のデータＳ３は駆動信号Ｓ２の発信時間幅に対して拡大した時間幅でわかりやすく模式的に示してあるが、データＳ３の部分の前後にノイズ波形がある上、データＳ３の部分に続くノイズ波形は減衰していくものの比較的長い時間残る、いわゆる尾引状態が生じる。従って、正確な計測のためにこのノイズ波形が減衰した後の時点で次の計測を行う。具体的には図４の送受操作例を示しているように計測信号Ｓ１に対して駆動信号Ｓ２を尾引が所定の状態に減衰するまでの待ち時間ｔｍを設定している。また、送受操作の複数回の短い時間での繰り返しにおいて、データＳ３の部分受信波形は図４に示すように徐々に大きくなる傾向にあり、受信開始時点がノイズ波形との関係で明瞭でない。そこで、受信波形が大きくなる最終受信時点の波形のゼロクロス時点ｔｅから受信回数分の波形をさかのぼった時点ｔｓを受信開始時点と判定し、その間の時間を総受信時間として取り扱って発進時点からの到着時間の総合計を算出し、上流側からの発進時と下流側からの発進時との差を求め、流量判定を行う。
【００２３】
以上をまとめて、本実施の形態の流量計４は、対象流体を挟んだ超音波の複数送受回数Ｎの送受結果から流量Ｑを計測することを、所定の周期Ｔで行って計測値をサンプリングし、このサンプリングした計測値にて次のサンプリング時点までの流量Ｑを時間経過によって積算することを繰り返して流量Ｑの積算計測を行うのに、前記サンプリングの周期Ｔについては流量Ｑが多いほど短くし、各回のサンプリング時点で行う計測時の超音波の送受回数Ｎについては、流量Ｑが多いほど少なくして、前記積算を繰り返す、流量Ｑの積算計測方法を採用している。
【００２４】
また、これを達成するのに流量計４は、前記検出制御手段８を図１に示すような前記計測手段１４と、これにより計測される流量値を対象流体の流量値に変換して対象流体の流量を検出する流量検出手段１５と、所定の周期でこの流量検出手段１５を働かせて検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返し総流量Ｑを積算する流量積算手段１６とで構成し、検出制御手段８に対して前記計測時の超音波の送受回数Ｎを設定する送受回数設定手段１７と、前記サンプリングの周期Ｔを設定するサンプリング周期設定手段１９と、各回にサンプリングされる検出流量が多いとサンプリング周期設定手段１９によって設定する
サンプリングの周期Ｔを短く送受回数設定手段１７によって設定する送受回数Ｎを少なくし、検出流量が少ないとサンプリング周期設定手段１９が設定するサンプリングの周期Ｔを長く送受回数設定手段１７が設定する送受回数Ｎを多くする周期・送受回数制御手段２１とを備えている。
【００２５】
これにより、計測手段１４および流量検出手段１５が送受回数設定手段１７およびサンプリング周期設定手段１９が設定する、超音波の送受回数Ｎとサンプリング周期Ｔにて、超音波の送受結果に基づく流量値の計測と、これによる流量値への換算とが自動的に行われ、この計測を行うサンプリング回数と計測のための超音波の送受の回数とは共に節電に影響するが、周期・送受回数制御手段２１が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段１９によって短い周期Ｔを設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段１７により少ない送受回数Ｎを設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段２１が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段１９によって長い周期Ｔを設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段１７により多い送受回数Ｎを設定して計測に誤差が生じにくくすることができる。これによって、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。周期・送受回数設定手段２１は流量検出手段１５からの流量信号でなくても、それに比例した計測手段１４からの生データを破線で示すように利用し、それに応じたサンプリング周期Ｔや送受回数Ｎを設定させるようにすることもできる。
【００２６】
図３に流量Ｑと超音波の送受操作により流量を計測してサンプリングする周期Ｔとの関係の一例を示しており、流量Ｑ１に対応して設定する周期Ｔ１と流量Ｑ３に対応して設定する周期Ｔ３とは例えば１０倍未満程度の開きを持つようにする。従って、検出制御手段８は図４に示すように前記計測信号Ｓ１を流量Ｑに従った周期に設定する。
【００２７】
流量計４はさらに、以上の流量検出において、サンプリングする周期Ｔが図４のＴ１やＴ２のように最小周期Ｔ３を越えているとき、そのときのサンプリング周期Ｔ１やＴ２よりも短い周期例えばＴ３にて図４に破線で示すタイミングでの動作により流量Ｑの計測を行い、先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタするモニタ手段２２を備えている。従って、サンプリングの周期Ｔが最小周期Ｔ３などから長くなるほど、次のサンプリング時点までの間に流量Ｑが変化する確率が高くなるものの、このような周期条件であるときは、そのときの周期Ｔ１やＴ２よりも短い周期Ｔ３などにて流量Ｑの計測を行い先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタすることで、サンプリング周期Ｔの途中での流量変化に対応することができる。もっとも、設定している最小周期Ｔ３でのサンプリングに際してもそれよりも短い周期でのモニタをしても同様の効果が得られる。また、周期Ｔ１でのサンプリングに際しては、それよりは短いが周期Ｔ２や周期Ｔ３よりも大きな周期にてモニタしても有効である。
【００２８】
さらに、周期・送受回数制御手段２１は、上記モニタ手段２２がモニタした結果が、先にサンプリングした計測値から所定値以上変化しているとき、以降その変化した流量Ｑにて次のサンプリング周期Ｔと送受回数Ｎとを設定し直して、流量Ｑの積算計測を続行するようにしてある。これにより、流量Ｑが所定値以上変化しているモニタ結果に対応して、以降その変化した流量Ｑにて次のサンプリング周期Ｔと送受回数Ｎとを無駄なく設定し直すので、設定したサンプリング周期Ｔの途中での流量Ｑのどのような変化にもきめ細かく対応しながら高精度に積算計測を続行することができる。
【００２９】
図４では説明の簡単のために流量ＱがＱ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ２と単純に変化する場合を示し、流量Ｑ３に対してサンプリング周期Ｔ３および送受回数Ｎ３が、流量Ｑ２に対してサンプリング周期Ｔ２および送受回数Ｎ２が、流量Ｑ１に対してサンプリング周期Ｔ１および送受回数Ｎ１が、流量Ｑ２に対してサンプリング周期Ｔ２および送受回数Ｎ２が、流量の変化に従って順次設定されている。ここに、Ｑ３＞Ｑ２＞Ｑ１であり、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１であり、Ｎ３＜Ｎ２＜Ｎ１である。
【００３０】
本実施の形態の流量計４は、さらに、検出制御手段８によって、対象流体の流量Ｑ、つまりその時々の流量例えばＱ１やＱ２、Ｑ３などを所定の周期Ｔで計測してサンプリングし、このサンプリングした計測値Ｑ１やＱ２、Ｑ３にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返しながら、その積算値を表示するが、特に、各回にサンプリングされる計測値Ｑ１やＱ２、Ｑ３と次のサンプリング時点までの時間とから得た積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間Δｔ当たりの単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３に変換し、次のサンプリング時点まで前記単位時間Δｔが経過する都度、その単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３分を現在総積算量ΣＱに積算していきながら、総積算量ΣＱに表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップする積算表示方法も採用している。
【００３１】
図４の流量Ｑ３の例でいうと、サンプリング周期の時間がＴ３であり、単位流量がΔＱ３であるので、先の計測時点から次の計測時点まで単位時間Δｔが経過する都度単位流量ΔＱ３ずつの段階的な積算を順次に行い、次のサンプリング時点では（Ｔ３／Δｔ）×ΔＱ３分の積算が滑らかに行うことができ、流量Ｑ３が続く間これを継続する。同様に、流量Ｑ２である間はそれに見合うサンプリング周期Ｔ２において、先のサンプリング時点と次のサンプリング時点との間で（Ｔ２／Δｔ）×ΔＱ２分の積算が滑らかに行え、流量Ｑ１である間はそれに見合うサンプリング周期Ｔ１において、先のサンプリング時点と次のサンプリング時点との間で（Ｔ１／Δｔ）×ΔＱ１分の積算が滑らかに行える。
【００３２】
このように対象流体の流量を所定の周期Ｔで計測するだけで、先のサンプリング時点での計測値Ｑ１やＱ２、Ｑ３にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返して総流量を積算してそれを表示するが、この積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３に変換するので、そのときの分割数に応じて単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３を表示単位に等しいか、またそれより少ない整数分の１にすることができ、単位時間が経過する都度その単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３の分を現在総積算量ΣＱに積算していきながら、総積算量ΣＱに表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップすることにより、表示単位を例え１段でも飛び越さずに表示しながら次のサンプリング時点に移行することができる。表示は量変化を示せればグラフでも数値でも同じである。数値を例に取ると表示単位が１ｃｃであるとすると、それと等しい単位流量１ｃｃ、あるいはそれを整数分の１である０．５ｃｃ、０．０１ｃｃ、０．０５ｃｃ等となる単位時間Δｔを選択して単位流量ΔＱ３やΔＱ２、ΔＱ１を求めれば、同じ流量Ｑでの積算表示中は設定されている表示単位ずつ積算流量ΣＱが図４に示すように連続的に変化するように積算し、かつ表示することができる。
【００３３】
ここで、単位時間Δｔもサンプリング周期Ｔを整数分の１となるように選択すると、先のサンプリング時点での計測値に基づく同じ流量での単位時間Δｔごとの積算が終了する最終時点が、図４に示すように次のサンプリング開始時点に一致することになる。従って、流量Ｑに変化がない限り周期的なサンプリングによる計測値を基にした積算表示が時間経過とともに表示単位ずつ滑らかに変化する表示状態が得られ、数値による段階表示であっても数値が飛ぶようなことを回避することができ、図４に示すような急な変化のない滑らかな表示ができ、数値表示であっても数値が飛ぶことはない。
【００３４】
また、以上のように流量Ｑに応じてサンプリングの周期Ｔが一定しない場合でも、計測値をモニタした結果が、先にサンプリングした計測値から変化しているとき、図４ではｔ３、ｔ５等の時点であり、以降その変化した計測値にて前記単位流量を得て次のサンプリング時点までの積算を行うので問題はない。例えば、ｔ３の時点を例にとれば、（Ｔ３／Δｔ）×ΔＱ３分での積算から、（Ｔ２／Δｔ）×ΔＱ２での積算に切り替わることで対応できる。
【００３５】
特に、採用する複数のサンプリング周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３などを前記単位時間Δｔで割り切れる時間設定にしておけば、各種の周期Ｔに対して一律の単位時間Δｔを採用しても、それにより得る単位流量ΔＱとによる積算の前記連続性の特徴は損なわれない。しかし、単位流量ΔＱは周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の違いによって変動するので、前記表示単位に対する単位流量ΔＱの関係が損なわれないように配慮する必要がある。なお、単位流量ΔＱが表示単位に等しいか、それよりも少ない整数分の１になることを条件に、異なった周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対して異なった単位時間Δｔを設定した場合も同様に前記特徴は損なわれない。
【００３６】
また、検出制御手段８は、流量検出手段１５でのサンプリング周期Ｔが最小周期を所定時間越えているとき、図４の例では周期Ｔ３に対する周期Ｔ２やＴ１であるが、そのときのサンプリング周期Ｔ２やＴ１よりも短い周期、例えば周期Ｔ３にて図４に破線で示すように、流量の計測を行い先にサンプリングした計測値Ｑ２やＱ１から変化していないかモニタし、先にサンプリングした計測値Ｑ２やＱ１から変化しているとき、以降その変化した計測値に対応したサンプリング周期を設定して前記単位流量ΔＱを得、次のサンプリング時点までの積算を行うようにする。
【００３７】
これにより、流量に応じた周期Ｔで計測値Ｑをサンプリングして積算誤差を抑えながら、その周期Ｔに対応した単位時間Δｔ、単位流量ΔＱでの流量の積算によって実際の流量に応じた滑らかな積算表示ができる。図４に示す例では流量に応じて設定した周期Ｔ２、Ｔ１でのサンプリング時点以外においては、破線で示すように最小の周期Ｔ３で流量Ｑの計測を行いサンプリングしてモニタするようにしている。これにより図４に示す例において通常のサンプリングだけでの操作による場合、ｔ６での流量Ｑ１から流量Ｑ２への変化は、流量Ｑ２に対応する周期Ｔ２での次のサンプリング時点ｔ９でないと計測できないのが、ｔ７の時点のサンプリングによるモニタにてそれを早期に検出することができ、以降変化した流量Ｑ２に対応したサンプリングの周期Ｔ２と送受回数Ｎ２とを設定して正しい積算が早期に開始できるようになる。
【００３８】
以上のように、本発明の実施の形態による効果は、次の通りである。
【００３９】
計測手段および流量検出手段が送受回数設定手段およびサンプリング周期設定手段が設定する、超音波の送受回数とサンプリング周期にて、超音波の送受結果に基づく流量特性値の計測と、これによる流量値への換算とが自動的に行われ、この計測を行うサンプリング回数と計測のための超音波の送受の回数とは共に節電に影響するが、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段によって短い周期を設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段により少ない送受回数を設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段によって長い周期を設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段により多い送受回数を設定して計測に誤差が生じにくくすることができ、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。
【００４０】
また、前記１つの特徴の場合に加え、さらに、サンプリングの周期が最小周期から長くなるほど、次のサンプリング時点までの間に流量が変化する確率が高くなるものの、このような周期条件であるときは、モニタ手段がそのときの周期よりも短い周期にて流量の計測を行い先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタすることで、サンプリング周期の途中での流量変化に対応することができる。
【００４１】
また、前記別の特徴の場合に加え、さらに、周期・送受回数制御手段が、モニタの結果、流量が所定値以上変化しているのに対応して、以降その変化した流量にて次のサンプリング周期と送受回数とを無駄なく設定し直すので、設定したサンプリング周期の途中でのどのような流量の変化にもきめ細かく対応しながら高精度に積算計測を続行することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段によって短い周期を設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段により少ない送受回数を設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段によって長い周期を設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段により多い送受回数を設定して計測に誤差が生じにくくすることができ、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。特に、流量を所定の周期Ｔで計測するだけで、先のサンプリング時点での計測値にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返して総流量を積算してそれを表示するのに、この積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量に変換するので、そのときの分割数に応じて単位流量を表示単位に等しいか、またそれより少ない整数分の１にすることができ、単位時間が経過する都度その単位流量を現在総積算量に積算していきながら、総積算量に表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップすることにより、表示単位を例え１段でも飛び越さずに表示しながら次のサンプリング時点に移行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量計の１つの例を示すブロック図である。
【図２】図１の装置が採用する流量と送受回数との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】図１の装置が採用する流量と流量の計測を行いサンプリングする周期との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】図１の装置が行う流量の計測、積算の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
４流量計
５流路
６計測部材
８検出制御手段
１１計測部
１４計測手段
１５流量検出手段
１６流量積算手段
１７送受回数設定手段
１９サンプリング周期設定手段
２１周期・送受回数制御手段
２２モニタ手段

Claims

超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、
前記超音波振動子の送受信を複数回行うことにより対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を複数回計測する計測手段と、
前記計測手段における超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、
前記計測手段により計測された計測値に基づいて対象流体の流量を得る手段と、
前記流量を得る手段により所定の周期で流量値をサンプリングするとともに、前記サンプリング間の積算流量を、各回のサンプリングした流量値を基にサンプリング間の経過時間から積算し、この積算処理を繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、
前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、
サンプリングされる検出流量が多い場合は、前記サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ前記送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、
検出流量が少ない場合は、前記サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ前記送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、
流量を表示する表示手段とを備え、
各回のサンプリング値と次のサンプリング時点までの経過時間とから得た積算量に対して、単位時間当たりの単位流量を求め、求めた単位流量により流量表示を積算表示することを特徴とする流量計。
設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定値以上長いと、サンプリング周期設定手段により前記最小周期を設定し、サンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段をさらに備えた請求項１記載の流量計。
モニタ手段によりモニタした結果が先のサンプリング時点での流量値から所定値以上変化しているとき、周期・送受回数制御手段は、送受回数設定手段及びサンプリング周期設定手段に対して、前記所定値以上変化した流量に対応するサンプリングの周期および送受回数に設定する請求項２記載の流量計。
単位流量は、各回にサンプリングされる計測値と次のサンプリング時点までの時間とから得た積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量に変換して得、積算表示は、次のサンプリング時点まで前記単位時間が経過する都度、その単位流量分を現在総積算量に積算していきながら、総積算量に表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップして行う請求項１記載の流量計。