JP4041863B2 - 積算流量計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスメータ等として好適な積算流量計に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
ガスメータ等の積算流量計は、例えば流量センサを用いて所定の流体通路（ガス引込管）を通流する流体（ガス）の流量を求め、この流量を積算することで、例えば１ヶ月毎の流体通流量（ガス使用量）を求めるものである。このような積算流量計（ガスメータ）にて求められる積算流量は、直接課金対象となるので、その計測精度が十分に高いことが要求される。
【０００３】
そこで最近では、専ら、計測精度の高い熱式流量センサが用いられている。この熱式流量センサは、基本的には図３に示すようにシリコン基台Ｂ上に設けた発熱抵抗体からなるヒータ素子Ｒｈを間にして、流体の通流方向Ｆに測温抵抗体からなる一対の温度センサＲｕ,Ｒｄを設けた素子構造を有する。そして上記ヒータ素子Ｒｈから発せられる熱の拡散度合い（温度分布）が前記流体の通流によって変化することを利用し、前記温度センサＲｕ,Ｒｄの熱による抵抗値変化から前記流体の流量Ｑを検出する如く構成される。尚、図中Ｒｒは、前記ヒータ素子Ｒｈから離れた位置に設けられた測温抵抗体からなる温度センサであって、周囲温度の計測に用いられる。
【０００４】
この種の熱式流量センサ１は、例えば図４に示すような駆動回路により駆動され、一対の温度センサＲｕ,Ｒｄの熱による抵抗値変化をブリッジ出力として検出するように構成される。具体的にはヒータ素子Ｒｈの駆動回路は、該ヒータ素子Ｒｈと周囲温度計測用の温度センサＲｒ、および一対の固定抵抗Ｒ１,Ｒ２を用いてブリッジ回路２を形成し、所定の電源から供給される電圧ＶccをトランジスタＴＲを介して前記ブリッジ回路１に印加するように構成される。特に上記ブリッジ回路２のブリッジ出力電圧を差動増幅器３にて求め、そのブリッジ出力電圧が零となるように前記トランジスタＴＲの作動を帰還制御することで、前記ブリッジ回路２に加えるヒータ駆動電圧を調整するように構成される。このように構成されたヒータ駆動回路により、前記ヒータ素子Ｒｈの発熱温度が、その周囲温度（ガス温度）よりも常に一定温度差だけ高くなるように制御される。
【０００５】
一方、前記一対の温度センサＲｕ,Ｒｄの熱による抵抗値変化から前記流量センサ１に沿って通流する流体の流量Ｑを検出する流量検出回路は、上記一対の温度センサＲｕ,Ｒｄと一対の固定抵抗Ｒｘ,Ｒｙを用いて流量計測用のブリッジ回路４を形成し、温度センサＲｕ,Ｒｄの抵抗値の変化に応じたブリッジ出力電圧を差動増幅器５を介して検出するように構成される。そして前述したヒータ駆動回路によりヒータ素子Ｒｈの発熱量を一定化した条件下において、差動増幅器５を介して検出されるブリッジ出力電圧から前記熱式流量センサ１（一対の温度センサＲｕ,Ｒｄ）に沿って通流する流体（ガス）の流量Ｑを求めるものとなっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような計測精度の高い熱式流量センサ１を用いるといえども、例えば熱式流量センサ１自体に、或いはその駆動回路や流量検出回路に故障が発生した場合、その計測精度が損なわれることが否めない。しかも故障が発生した状態で流量計測が継続して行われると、熱式流量センサ１から出力される信号（流量）を積算して求められる流体通流量（ガス使用量）に大きな誤差が生じることになる。すると、例えば顧客（ガスの使用者）に対して実際のガス使用量以上の費用請求がなされたり、逆にガス供給会社側においては顧客に供給したガス量に見合う費用請求を行うことができなくなる等の不具合が生じる。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、流量センサが設けられた流体通路を通流する流体の所定期間における流体通流量を、前記流量センサの故障の発生の有無に拘わることなしに信頼性良く求めることのできる積算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】
上述した目的を達成するべく本発明に係る積算流量計は、所定の流体通路（ガス引込管等）を通流する流体（ガス）の所定期間毎の通流量を求めるものであって、
前記流体通路に設けられた流量センサにより検出される流体の流量を積算してその積算流量を求める流量積算手段と、この流量積算手段にて求められた積算流量値を、該積算流量値を求めた時刻の情報と共に積算履歴として記憶する積算履歴ファイルと、前記流量センサの故障を検出する故障検出手段にて検出された前記流量センサの故障発生時刻または故障時間を記憶する故障履歴ファイルとを備え、
通流量算出手段においては、前記所定期間が経過する都度、前記積算履歴ファイルと故障履歴ファイルとを参照して前記流量センサの故障発生期間を除く前記所定期間における積算流量値の差分を前記流体の通流量として算出することを特徴としている。
【０００９】
即ち、本発明に係る積算流量計は、所定期間における流体の通流量を、今回の積算流量値Ｑnowから前回の積算流量値Ｑoldを差し引くことで［Ｑnow−Ｑold］として求めるに際し、前記故障履歴ファイルに故障の発生が記憶されているときには、故障発生時刻Ｔerrにおける積算流量値Ｑerrとその故障回復時刻Ｔretにおける積算流量値Ｑretとに従い、例えば［Ｑnow−Ｑret］＋［Ｑerr−Ｑold］として、その故障期間を除いて流体の通流量を求めることを特徴としている。
【００１０】
本発明の好ましい態様は、前記故障履歴ファイルにて、前記流量センサの故障を検出した時刻の情報と共に、検出した故障の内容を記憶するようにし、更に前記通流量算出手段において、前記故障の内容に応じて前記故障発生期間における前記流体の通流量を補正して前記所定期間における流体の通流量を求めるように構成される。
【００１１】
具体的には流体センサの故障内容に応じて、例えばその故障期間における流体の流量を過去の積算流量履歴等に基づいて推定し、これによって所定期間における流体の通流量を補正することで、その積算誤差を最小限に抑えて通流量を求めるようにしたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る積算流量計について説明する。
図１はこの実施形態に係る積算流量計の概略構成図であって、１０は所定の流体通路をなすガス引込管（図示せず）等に組み込まれる熱式流量センサである。この熱式流量センサ１０は、前述した図３に示すような素子構造を有するものであって、その発熱抵抗体（ヒータ素子）Ｒｈをヒータ駆動回路１１により発熱駆動し、上記ヒータ素子Ｒｈを挟んで流体（ガス）の通流方向に設けられた一対の発熱抵抗体（温度センサ）Ｒｕ,Ｒｄの上記流体（ガス）の通流速度に応じた抵抗値変化を、増幅器１２を介して流量Ｑに相当する出力電圧Ｖsensとして検出するように構成される。
【００１３】
このような熱式流量センサ１０を用いて前記流体（ガス）の所定期間毎の通流量（ガス使用量）を求める計測装置本体２０は、ＣＰＵからなる制御部２１を主体として構成されるもので、前記ヒータ駆動回路１１の作動を制御して前記熱式流量センサ１０を所定の周期で駆動するヒータ制御手段２２を備える。また計測装置本体２０は、上記ヒータ制御手段２２による前記熱式流量センサ１０の駆動に伴って前記増幅器１２の出力電圧Ｖsensを取り込み、この出力電圧Ｖsensを前記熱式流量センサ１０により計測された前記流体（ガス）の流量（瞬時流量）ｑに変換する流量算出手段２３を備える。
【００１４】
この流量算出手段２３にて求められた流量（瞬時流量）ｑは、積算手段２４により逐次積算されており、これによってその積算流量値Ｑが求められている。使用量算出手段２５は、基本的には所定の期間毎に前記積算手段２４にて求められた積算流量値Ｑを取り込むことで、例えば今回の積算流量値Ｑnowと、１ヶ月前に取り込んだ前回の積算流量値Ｑoldとの差を求めることで、１ヶ月間に亘る流体の通流量（ガス使用量）ＴＱを
ＴＱ ＝ Ｑnow − Ｑold
として求める機能を備える。そしてこの使用量算出手段２５にて求められた流体の通流量（ガス使用量）ＴＱは、前記積算流量値Ｑ（＝Ｑnow）と共に表示部２６にて表示されるようになっている。また上記通流量（ガス使用量）ＴＱ、および前記積算流量値Ｑ（＝Ｑnow）は、データ送信手段２７を介して図示しない監視センタ等に出力されるようになっている。
【００１５】
さて基本的には上述した如く構成される積算流量計においてこの発明が特徴とするところは、前記増幅器１２からの出力電圧Ｖsens等に基づいて前記熱式流量センサ１０の故障を検出する故障検出手段２８を備えると共に、前記積算手段２４にて求められた積算流量値Ｑを、その検出時刻の情報と共に履歴として記憶する積算履歴ファイル３１、および前記故障検出手段２８にて熱式流量センサ１０の故障が検出されたとき、その故障内容を示す故障コードと共に故障発生時刻を故障履歴として記憶する故障履歴ファイル３２を備える点にある。
【００１６】
尚、故障履歴ファイル３２には、メインテナンスにより故障が修復されて熱式流量センサ１０の機能が正常状態に戻ったときの故障復帰情報も、その復帰時刻の情報と共に記憶される。また故障検出手段２８による前記熱式流量センサ１０の故障検出は、例えばヒータ駆動回路１１を介して熱式流量センサ１０を周期的に駆動しても前記増幅器１２の出力電圧Ｖsensに全く変化が生じない、或いは該出力電圧Ｖsensがその最大値または最小値に振り切れたままである等の異常状態を検出することによってなされる。
【００１７】
そして前記使用量算出手段２５においては、例えば１ヶ月を単位として設定された所定期間毎に前記積算履歴ファイル３１と故障履歴ファイル３２とを参照することで、上記１ヶ月に亘る所定期間中の前記熱式流量センサ１０の故障期間を除いた期間における流体の通流量（ガス使用量）ＴＱだけを求めるように構成される。
【００１８】
具体的には前記使用量算出手段２５は、前記故障履歴ファイル３２を参照することで、流体の通流量（ガス使用量）ＴＱを求めようとする期間内において熱式流量センサ１０が故障していたことが示された場合には、先ず故障履歴ファイル３２からその故障発生期間を故障発生時刻Ｔerrおよび故障回復時刻Ｔretとしてを求める。そしてこれらの故障発生時刻Ｔerrおよび故障回復時刻Ｔretに従って前記積算履歴ファイル３１を参照することで、上記各時刻においてそれぞれ求められている流量積算値Ｑを、故障発生時の流量積算値Ｑerrおよび故障回復時の流量積算値Ｑretとしてそれぞれ求める。
【００１９】
そして前述した如く流体の通流量（ガス使用量）ＴＱを求めることに代えて、図２にその処理概念を示すように故障発生時点Ｔerrにおける流量積算値Ｑerrから前回の通流量算出時点Ｔn-1における流量積算値Ｑoldを差し引くことで、故障発生時点までのガス使用量ＴＱ１を
ＴＱ１ ＝ Ｑerr−Ｑold
として求め、更に故障回復時点Ｔretから現時点Ｔnまでのガス使用量ＴＱ２を
ＴＱ２ ＝ Ｑnow−Ｑret
として求めている。そしてこれらのガス使用量ＴＱ１,ＴＱ２の和を求めることで、流量センサ１０が故障している期間に計測される流量を、所定期間におけるガス使用量ＴＱの算出対象から除去し、
ＴＱ ＝［Ｑnow−Ｑret］＋［Ｑerr−Ｑold］
として求めるものとなっている。即ち、熱式流量センサ１０が故障している期間に求められる、信頼性のない計測データを無視し、信頼性の高い計測データに基づく積算流量値Ｑだけに従って、前記所定期間におけるガス使用量ＴＱを求めるものとなっている。
【００２０】
かくして上述した如く構成された積算流量計によれば、積算手段２４にて求められる流量積算値を、その計測時刻の情報と共に積算履歴ファイル３１に記憶し、また流量センサ１０に故障が発生した場合には、その故障内容と故障発生時刻とを故障離籍ファイル３２に記憶しているので、これらのファイル３１,３２を参照することで所定期間に亘る流体の通流量（ガス使用量）を簡易に、しかも正確に算出することができる。この結果、流量センサ１０の故障時における根拠のない計測データに基づいて算出されたガス使用量によって費用請求がなされることがなくなる。従ってガス使用者（顧客）側に余分な金銭的負担を強いることがなくなり、またガス供給側にとっても、顧客に供給したガス量を正確に把握することができるので、その後のガス供給サービスを的確に行うことが可能となる等の効果が奏せられる。
【００２１】
尚、複数の熱式流量センサ１０を用い、これらの各熱式流量センサ１０にてそれぞれ計測される流量ｑの平均値を求める等して、その計測精度を高めているような場合において、或る１つの流量センサ１０の故障が検出された場合には、残された正常に機能する流量センサ１０から求められる流量に基づいて所定期間における流体の通流量（ガス使用量）ＴＱを求めるようにすれば良い。この場合には、その流量計測精度が低下しているので、例えばその計測精度に応じて推定される最低の流量をベースとして流量積算値を補正し、流量センサ１０が故障している期間のガス使用量ＴＱerrを求めるようにすれば良い。そしてこのガス使用量ＴＱerrを前述した正常時のガス使用量に加算すれば、流量センサ１０の故障に殆ど左右されることのないガス使用量ＴＱを求めることが可能となる。従って流量センサ１０の故障の状況に応じて、該流量センサ１０の故障期間に計測される流量をどのように評価するかを決定すれば、流量センサ１０の故障に拘わることなく、その使用量を正確に求めることが可能となる。
【００２２】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば流量センサ１０に温度センサや圧力センサを組み込んで、その計測流量を温度補正や圧力補正しているような場合であって、上記温度センサや圧力センサの故障が検出された場合には、例えば過去の計測履歴に応じて温度や圧力を推定しながらその補正を行うようにしても良い。要は故障の内容に応じて、その故障期間における計測データの取り扱いを変更するようにすれば良い。
【００２３】
また積算履歴ファィル３１については、使用量算出手段２５により所定期間の流体通流量の算出が行われた後には、適宜、リセットするようにすれば良い。但し故障履歴ファィル３２については、その後のメインテナンスに利用するべく、その記憶内容を半永久的に保存しておくことが望ましい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、積算履歴ファイルを用いて流体の積算流量値をその計測時刻と共に記憶し、また流量センサに故障が生じたときには、故障履歴ファイルにその故障内容と故障発生時刻とを記憶するので、所定期間毎に流体の通流量を求めるに際して、流量センサの故障時における信頼性のない計測データを容易に排除したり、適宜補正することが可能となる。この結果、流量センサの故障の発生に拘わることなく、その通流量を正確に求めることが可能となる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る積算流量計の概略構成図。
【図２】図１に示す積算流量計における所定期間内の通流量算出処理の概念を示す図。
【図３】熱式流量センサの概略的な素子構造を示す図。
【図４】熱式流量センサの駆動回路と流量検出回路の構成例を示す図。
【符号の説明】
１０ 熱式流量センサ
１１ ヒータ駆動回路
１２ 増幅器（流量検出回路）
２０ 計測装置本体
２１ 制御部
２２ ヒータ制御手段
２３ 流量算出手段
２４ 積算手段
２５ 使用量算出手段
２８ 故障検出手段
３１ 積算履歴ファィル
３２ 故障履歴ファィル

Claims (2)

1. 所定の流体通路を通流する流体の所定期間毎の通流量を求める積算流量計であって、
   前記流体通路に設けられた流量センサにより検出される流体の流量を積算してその積算流量を求める流量積算手段と、
   この流量積算手段にて求められた積算流量値を、該積算流量値を求めた時刻の情報と共に積算履歴として記憶する積算履歴ファイルと、
   前記流量センサの故障を検出する故障検出手段と、
   この故障検出手段にて検出された前記流量センサの故障発生時刻または故障時間を記憶する故障履歴ファイルと、
   前記所定期間が経過する都度、前記積算履歴ファイルと故障履歴ファイルとを参照して前記流量センサの故障発生期間を除く前記所定期間における積算流量値の差分を前記流体の通流量として算出する通流量算出手段と
   を具備したことを特徴とする積算流量計。
2. 前記故障履歴ファイルは、前記流量センサの故障を検出した時刻の情報と共に、検出した故障の内容を記憶するものであって、
   前記通流量算出手段は、前記故障の内容に応じて前記故障発生期間における前記流体の通流量を補正して前記所定期間における流体の通流量を求めるものである請求項１に記載の積算流量計。

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