JP5092185B2 - Flow measuring device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に超音波によって気体や液体の流量を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の流量計測装置は、特開平11−64054号公報のようなものが知られていた。以下、その構成について図16を参照しながら説明する。図16において、1は瞬時流量計測手段としての超音波流量計、2は複数の地震レベルを計測する感震手段、3は流路調節手段としてのモータ式遮断弁、4は超音波流量計1の計測瞬時流量と感震手段2の計測地震レベルとに応じてモータ式遮断弁を用いて流路の開度を調節する制御手段である。感震手段2は、3つの加速度センサを備え、それぞれXセンサ5、Yセンサ6、Zセンサ7は互いに直交する方向に検出の主感度を備えている。そして、各センサは振動加速度の大きさに比例して電圧を出力するものである。よって、3つのセンサの電圧値を換算してベクトル合成することで、実際の振動方向の加速度レベルが算出できる。ここで、8は、超音波流量計1と感震手段2のXセンサ5とYセンサ6とZセンサ7とモータ式制御弁3と制御手段4の電源としての電池である。また、電池8の電気は電源制御手段9によってその供給が制御される。
【0003】
次に動作、作用について説明する。まず、制御手段4に設けた電源制御手段9が、電源をオンにし、超音波流量計1と感震手段2のXセンサ5、Yセンサ6、Zセンサ7に駆動用の電気を供給する。そして、超音波流量計1によって瞬時流量を計測すると同時に感震手段の各センサの電圧値を計測する。そして、省電力化のために一旦電源をオフにする。制御手段では、3つのセンサの電圧値から加速度に換算してベクトル計算した振動加速度を算出する。その振動加速度が、第1の所定値例えば150ガル未満のときは、再び瞬時流量と各センサの計測を、電源オン、オフの間欠動作と共に繰り返す。
【0004】
また、150ガル以上のときは、感震手段への電源をオンにして、例えば所定時間3秒間の振動加速度波形を計測する。この計測中3つの方向の電圧値からベクトル計算した値を求め、第2の所定値例えば980ガル以上であれば、モータ式遮断弁により流路を開口する。そして、980ガル未満であれば、計測した3つの方向のデータ系列から合成波形を求め、地震か否かを判定する判別係数を算出する。例えば、判別係数は、合成波形のピーク値と波形のゼロクロス周期の分散値から求め、分散値が大きいときは地震で、小さいときは衝撃と判定する。その判別係数によって地震か否かを判別し、地震でないと判別した場合は、再び、瞬時流量と各センサの計測を繰り返す。
【0005】
さらに、地震と判断した場合は、計測した瞬時流量が所定流量未満、例えば100リッター/時間未満ならモータ式遮断弁により、流路を半閉する。また、地震と判断した場合で、計測した瞬時流量が100リッター/時間以上なら、モータ式遮断弁により流路を即、閉止する。そして、流路を閉止した後、所定時間例えば1時間経過したときに超音波流量計で流量を計測し、その計測流量用が所定流量例えば3リッター/時間以上なら再度1時間経過するのを待つが、所定流量の3リッター/時間未満ならモータ制御弁により流路を開口する。
【0006】
このように、振動加速度に応じた電圧信号を出力するセンサと瞬時流量が計測できる超音波流量計により、地震のレベルと流量にあった安全対策を瞬時に施すことができる。そして、感震手段は3つのセンサを互いに直交する方向に配置しているので、3つの信号をベクトル合成することで地震の主方向の加速度レベルが計測できると共に、感震手段が傾いた状態で設置されていても、その合成ベクトルは計測できるので、超音波流量計の設置に自由度を与えることができる。また、モータ式遮断弁によって流路の開度を自在に調節できるので、瞬時の流量と地震レベルに応じて流路の開度を無段階に調整することができ、安全に対する処置をいろいろの場合に合せて施すことができる。
【0007】
さらに、制御手段は、地震レベルが所定レベル以上で、波形判別により地震と判定された場合も、瞬時流量が所定流量以上のときのみ、流量を停止することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術では、地震の時のみ遮断弁を閉止する構成になっている。通常の使用においてはガス流路や水道流路においてその流体がながれているのは食事準備時や風呂の使用時ぐらいであり、その他の時間においては流体は待機中と考えてよい。そうすると一日24時間中動作しているのは高だか数時間程度であり、それ以外の時間では流量ゼロを計測していることになる。この計測においても電子式の流量計測装置においては電力を用いることになり、大容量の電源を準備しておかなければならいという課題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の制御手段は流量開閉弁の閉止時に流量計測手段の計測動作を変更するものである。これにより、流体の流れていない場合は流量計測手段の動作を通常より少なくすることで省エネルギ効果を高めるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、超音波の伝播時間差を用いて流路に流れる被測定流体の流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の上流もしくは下流の少なくとも一方に設置した流量開閉弁と、前記流量計測手段と前記流量開閉弁を制御する制御手段を備え、前記流量計測手段は、前記流量開閉弁の閉止後も前記被測定流体の流量を計測し、第1の時間経過後、前記計測を停止し、前記制御手段は、前記第1の時間よりも長い第2の時間経過後まで前記開閉弁の開成を行わないことを特徴とする流量計測装置である。そして、流量開閉弁が閉止した後は、流量計測手段の動作を通常より少なくすることで省エネルギ効果を高めるものである。また、流量開閉弁が閉止してもしばらくは下流側で流れが発生していることがあるためタイマにより一定時間は流量計測を行い正確な供給流量を求める。さらに、流量開閉弁を一旦閉止すると予め定めた時間内では開成しないようにしてハンチングなどによる配管系への影響と駆動系の負担を軽減する。
【0013】
請求項記載の発明は、特に請求項1記載の流量計測手段で被測定流体が流路に充満していない場合に計測を行わない構成とするものである。これにより、流量計測手段の設置している流路に被測定流体が充満していない場合は計測を停止することにより流量の誤差発生を少なくすることができる。またこの場合に表示することにより信頼性を向上することができる。
【0014】
請求項記載の発明は、特に請求項1から請求項記載の流量計測手段が電力により動作する構成とするものである。これにより、流量計測手段のエネルギ供給は電力とすることにより取り扱い容易な測定を可能にする。
【0015】
請求項記載の発明は、特に請求項1から請求項記載の流量計測手段が超音波を用いた構成とするものである。これにより、流量測定を超音波で行うことにより圧損の少ない計測を可能にする。
【0016】
請求項記載の発明は、特に請求項1から請求項記載の流量開閉弁が電力で駆動する構成とするものである。これにより、流量開閉弁の開閉速度を任意に制御するなどの配管系への影響を最小限にとどめる動作を実現できる。
【0018】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0019】
参考例1
参考例1に関する本発明の流量計測装置について説明する。図1は本実施例の構成を示す流量計測装置のブロック図である。
【0020】
図1において被測定流体の流れる流路10に配置した流量計測手段11と、前記流量計測手段11の上流に設置した流量開閉弁12と前記流量計測手段11と前記流量開閉弁12を制御する制御手段13を備え、前記制御手段13は電源14と接続されている。流量計測手段11は気体測定で膜式、液体測定では羽根車式などいろいろな種類があるが本実施例では電力を用いた超音波流量計を例として説明する。なお電力を用いた方式では電磁式や熱線式などがあるがこれらを用いても同様の効果が得られる。
【0021】
図2に流量計測手段11のブロック図を示す。図2において流路10に配置された超音波を送受信する第1の振動子15a、第2の振動子15bと、前記第1の振動子15aを駆動する駆動手段17と、前記駆動手段17を動作する計測スタート信号を出力する制御手段13と、前記第2の振動子15bの出力を受け流路10内における被測定流体の流速を演算によって求める流量演算手段16と、前記制御手段15から流量演算手段16までの電源入切を制御する電源制御手段17と、計測時間間隔を管理するタイマ手段18とを有するものである。
【0022】
そして、制御手段13からスタート信号を受けた駆動手段17が第1の振動子15aを一定時間パルス駆動を行い、流量演算手段16は前記第2の振動子15bの受信信号を受け信号を増幅する受信手段20とその信号を用いて受信タイミングを決定するタイミング検知手段21と、タイミング検知手段21の出力を所定の遅延時間遅れて前記駆動手段17のトリガ信号として出力する遅延手段22と、超音波の送受信そして遅延手段22で遅延時間の後に再度超音波の送受信を繰り返すという動作回数を計測し所定の回数で動作を停止する繰り返し手段23と、少なくとも駆動手段17による第1の振動子15aの駆動開始から前記繰り返し手段23の動作停止までの超音波の伝搬時間を測定する計時手段24と、前記計時手段24の値から前記一対の振動子間の流速を演算し、それから流量を求める演算手段25と、サンプリング間隔を調整するサンプリング調整手段26、計測を呈しする計測停止手段27からなっている。
【0023】
さらに、駆動手段17と第1の振動子15a、および第2の振動子15bと受信手段20の間に切換手段28を設け、超音波の送受信を第1の振動子15aと第2の振動子15bの間で交互に行うようにしてもよい。このように切換え手段28で送受信を交互に行うようにすると、被測定流体の上流から下流と下流から上流へのそれぞれの伝搬時間を測定し、(式1)より速度vを求め、流速から流量を求めることができる。この方法によれば音速の変化の影響を受けずに流度を測定することが出来るので広く利用されている(超音波センサ間の流れ方向の有効距離をL、上流から下流への測定時間をt1、下流から上流への測定時間をt2とする)。
【0024】
v=L/2((1/t1)−(1/t2))・・・(式1)
また、制御手段17から流量開閉弁12aを動作するために弁駆動手段12bへ信号を送出している。開閉弁も手動式の弁でいろいろなものがあるが、本実施例では電磁弁やモータ弁のように電力で動作するものを例に説明する。
【0025】
弁の例として図3にモータ弁のブロック図を示す。図3において弁12aにモータからなる弁駆動手段12bと手動手段12dが接続されている。12cはクラッチ板である。
【0026】
図4は流量計測手段11、流量開閉弁12の動作を示すタイミング図である。
【0027】
動作を図2から図4を用いて説明する。図4において時刻t0までは流量開閉弁12が開成しているため流量計測を行っている。しかし制御手段13が流量開閉弁12を時刻t0で閉止する信号を図4(b)のように送出すると流量開閉弁12は一定時間経過後、時刻t1で閉止してしまう。これ以降は弁が閉止しているため被測定流体は流れない。したがって制御手段はt0まで周期Tで計測していた計測タイミングを図4(c1)のように周期をT1(T1>T0)に変更しても良い。これにより動作する回数が減少するため電力の節約になる。具体的には駆動手段へのスタート信号を出す周期を長くするなどして実現する。
【0028】
もう少し、細かい計測を行なう場合はサンプリング調整手段26を用い、流量開閉弁が閉止するとサンプリング間隔を正確にT1に変更するように動作する。これにより確実に電力を節約することができる。
【0029】
また、図4(c2)に示すように流量開閉弁12が閉止してしまうと、時刻t1以降は計測停止手段27からの信号により制御手段は流量計測を停止してしまう。さらに電源制御手段18に信号を出し、流量計測手段16への電源供給を停止してしまっても良い。これにより電力使用を停止することができるため省エネルギを実現することができる。
【0030】
また、図4(c3)に示すように流量開閉弁12が閉止動作に入ると被測定流体の動作が不安定になるため、時刻t0で計測停止手段27からの信号により制御手段は流量計測を停止してしまう。さらに電源制御手段18に信号を出し、流量計測手段16への電源供給を停止してしまっても良い。これにより電力使用停止を早くすることができるとともに流体の流れが不安定な状態での流体計測を停止するため省エネルギの実現と計測誤差の防止を実現することができる。
【0031】
このように流量計測手段のエネルギ供給に電力を用いることで計測手段の取り扱いが容易になる。また計測を超音波で行なうことにより流路の圧損を極力小さくして計測することができ、微小流量から大流量までの計測を簡単な構成で実現できる。
【0032】
さらに流量開閉弁が電力で駆動することで開閉速度を任意に制御することが容易になり配管系への影響を小さくすることが可能になる。
【0033】
また、図3の手動手段12dを設けることにより電源系統に問題が生じても手動で開閉弁を操作することが可能になり、信頼性がより向上する。
【0034】
参考例2
参考例2に関する本発明の流量計測装置について説明する。図5は本実施例の流量計測手段16の構成を示すブロック図である。参考例1と異なるところは、受信手段20のゲインを調節する利得調節手段29と、演算手段25の結果からオフセット分を調節するオフセット調節手段30を設けていることである。
【0035】
動作について図6を用いて以下に説明する。図6の時刻t0において制御手段13から流量開閉弁12に閉止信号を送出するとt1で閉止が完了する。これ以降、被測定流体は流れていないため流量計測手段16はそれ自体の調整を行なっても良い。まず経年変化や温度特性などいろいろな条件により第2の振動子15bからの受信信号が小さくなったり大きくなったりすることがある。このため受信手段20の利得も変更する必要がある。被測定流体の流れていない時に流体計測手段16は駆動手段17から第1の振動子15aに駆動信号を送出し受信手段20の受信レベルを調べる。そして最適な受信状態になるよう制御手段13は利得調整手段29を用いて受信調整を行なう。具体的には信号が飽和せず検知レベルとして最適な状態になるように利得を調節する。この操作は流量開閉弁12が閉止した時刻t1からt2までの一定時間でも良いし、流量開閉弁12が開成動作する前の時刻t3からt4までの間のどちらでも良い。このように利得を調節しておくことにより次回に流量開閉弁が開成し計測を開始する場合に最適な利得で計測を行なうことが可能になる。
【0036】
また、流量開閉弁12が閉止しても計時手段24からの信号で流量を演算する演算手段25の値が0にならず、流れがあるような計算をすることがある。これは計測系のオフセット分が変化しているためであり、補正を行なう必要がある。通常、被測定流体が流れている時に補正を行なうことは難しいが、図6時刻t1以降は流量開閉弁12が閉止しているため流れはない状態である。したがってこの時に計測した流量をオフセット分として補正すれば正確なゼロ流量を求めることができる。具体的には演算手段25で求めた流量をオフセット調節手段30で記憶しておき、通常の計測時にその値を補正項として調整することができる。このオフセット分の検出は図6時刻t1からt2までの一定時間でも良いし、流量開閉弁12が開成動作する前の時刻t3からt4までの間のどちらでも良い。
【0037】
ゼロ流量を確実に補正するにはこの2回とも行なうのが良いが、どちらか一方だけとなると開成前の方が実際に流体が流れた場合の誤差を小さくできるため良い。このように流体の流れていない時に正確にゼロ流量を測定し調整しておくことで次回の計測開始時より正確で最適な計測を可能にすることができる。
【0038】
(実施例
実施例1に関する本発明の流量計測装置について説明する。図7は本実施例の流量計測手段16の構成を示すブロック図である。参考例1と異なるところは、流量開閉弁が閉止すると動作する第1のタイマ手段31と、前記第1のタイマ手段31の信号により動作する第2の計測停止手段32と、流量開閉弁12の閉止後一定時間毎に信号を出す第2のタイマ手段33と、流量開閉弁12の閉止後一定時間動作する第3のタイマ手段34を設けていることである。
【0039】
動作について図8を用いて以下に説明する。図8の時刻t0において制御手段13から流量開閉弁12に閉止信号を送出するとt1で閉止が完了する。これ以降、被測定流体は流路を流れていないはずであるが、下流側では流れが残っている可能性がある。このため流量開閉弁12が閉止すると制御手段13は第1のタイマ手段31を動作するように信号を出す。第1のタイマ手段は時刻t1から動作を開始し、あらかじめ定めた時間Tだけ経過する時刻t2までは動作を継続する。第1のタイマ手段31が動作している間は制御手段13は駆動手段17や流量計測手段16は動作を継続して流量計測する。そして第1のタイマ手段31が決められた時間Tになると第2の計測停止手段に信号を送出する。第2の計測停止手段32はこの信号を受信すると制御手段13に流量計測の停止を要求する。これにより流量開閉弁12が閉止した後もしばらくの間は流量計測を継続するため下流側で流れが残っていてもそれを正確に計測し、流れがなくなった後で計測を停止して省エネを実現することができる。
【0040】
次に他の動作について図7と図9を用いて説明する。図9の時刻t0において制御手段13から流量開閉弁12に閉止信号を送出するとt1で閉止が完了する。これ以降、被測定流体は流路を流れていないはずであるが、下流側では被測定流体を欲しいため栓をひねったり、コックを開成したりする可能性がある。このため流量開閉弁12が閉止すると制御手段13は第2のタイマ手段33を動作するように信号を出す。第2のタイマ手段は流量開閉弁12が閉止した後、一定時間間隔T2で信号を出し、制御手段13はこの信号を受信するたびに流量計測を行なう。この時間間隔T2は通常のサンプリング時間よりはるかに長い時間で良い。これにより、流量開閉弁が閉止した後でも一定時間毎に流量の流れを確認することで下流側で被計測流体を使用開始したことが検知できるようになる。流れを検知すると制御手段13は開閉弁駆動手段12bを用いて流量開閉弁12を開成し、流体を流すようにすることができ使用者の利便性を向上することができるようになる。
【0041】
次に他の動作について図7と図10を用いて説明する。図10の時刻t0において制御手段13から流量開閉弁12に閉止信号を送出するとt1で閉止が完了する。流量が一旦無くなると頻繁に流れが再開することは通常あまり考えられない。このため流量開閉弁12が閉止すると制御手段13は第3のタイマ手段34を動作するように信号を出す。第3のタイマ手段34は流量開閉弁12が閉止した後、一定時間間隔Txはオン状態とする。制御手段13は第3のタイマ手段34がオン状態の場合はまだ流量開閉弁12を閉止してから間が無いため開成信号が他からあった場合でも、これを無視する。例えば図10の時刻t2では開成できない。第3のタイマ手段34があらかじめ定めた十分長い時間Tx経過した後、例えば図10の時間T+ΔT経過後に開成要求があると制御手段13は流量開閉弁12を開成する。このように流量開閉弁を一旦閉止するとあらかじめ定めた時間内には開成しないようにすることで計測系や弁のハンチング現象等の配管系への影響と頻繁な動作による発熱などの弁駆動手段への負担を軽減して安定な計測を長期間にわたって実現することが可能になる。
【0042】
参考例3
参考例3に関する本発明の流量計測装置について説明する。流量計測手段16の構成を示すブロック図は図2と同じである。参考例1と異なるところは、流量開閉弁の閉止、開成方法である。
【0043】
動作について図11を用いて説明する。図11の時刻t0において制御手段13から流量開閉弁12に閉止信号を送出する場合、例えばモータ弁のように速度を制御できる弁では時刻t1までの時間T4だけかけて流量開閉弁をゆっくりと閉止する。これは急激に弁を閉止すると被測定流体が液体の場合、ウォータハンマなどの現象が配管系に発生するためである。また気体の場合でも急な圧力変化が発生する可能性がある。反対に流量開閉弁12を開成する場合は下流側に使用者がいるため早く満足できる流量で供給する必要がある。このため図11の時刻t2からt3までの時間T5で示す早い時間で弁を開成する。ここでT5<<T4となっている。この時間は制御手段13で電圧制御やパルスレートの変化で容易に実現できる。このように流量開閉弁の閉止時と開成時の速度を配管系を考慮して最適にすることで周囲に影響を与えずに快適に操作することが可能になる。
【0044】
参考例4
参考例4に関する本発明の流量計測装置について説明する。図12は本実施例の流量計測手段16の構成を示すブロック図である。参考例1と異なるところは、演算手段25の結果を表示する計測状態表示手段35と、外部から流量計測の停止を行なえるように外部入力手段36を設けていることである。
【0045】
動作について図12を用いて以下に説明する。流量開閉弁12が閉止した後、制御手段13により流量計測手段16の動作を停止すると流量が計測できていない。しかし利用者からみると流体が流れていないのか、計測を停止しているのかが判断できない場合が多い。特に通常、配管は透明でなく内部が見えないことや、たとえ見えたとしても流れを検知するのは難しい。したがって流量計測手段16の動作がどういう状態であるかを示すことは利用者にとっても有用なことである。このため計測状態表示手段35を設置し、計測中であるのか、計測を停止しているのかを明示する。これにより流量計測手段の動作状況が明確になり利用者は動作を間違うことがなく、例えば故障などとの誤認を防止することも可能になり、利用者から装置提供者まで無駄な作業をしなくてもすむようになる。
【0046】
次に他の動作について同様に図12を用いて説明する。流量計測装置が単独で内部の流量開閉弁12を開閉しても通常は不都合が発生しないが、ガス配管で上流側の工事で空気が混入した場合や、水道配管で同じく上流側で工事のため濁り水が混入した場合は、それらを有効な被測定流体として流量を積算することは無い。このため制御手段13には外部入力手段36とそれにつながる通信手段37を設けておく。そして外部からの信号により満足のいかない被測定流体が流れる場合は、あらかじめ通信手段37を介して外部入力手段36から制御手段13に信号がくるようにしておく。制御手段13は外部から信号を入力すると流量計測手段16に信号を出し、流量計測を一時中断する。そして不必要な流体が流れてしまった後に流量計測を再開する。これにより不要な流体の流量を未然に計測しないなどの動作を行なうことが容易に実現できる。
【0047】
参考例5
参考例5に関する本発明の流量計測装置について説明する。図13は本実施例の流量計測手段16の構成を示すブロック図である。参考例1と異なるところは、毎日の時刻を計時する第2の計時手段38と、あらかじめ設定した流量値を記憶する記憶手段39を設けていることである。
【0048】
動作について図14を用いて以下に説明する。従来例でも説明したようにガス、水などの配管を被測定流体が流れているのは24時間中ほんの数時間である。このため流量の無い時間帯では流量計測装置は流体開閉弁12を閉止し流量計測手段16の動作も停止して電力の消費を減らしておくことができる。この使用していない時間帯というのは各使用者の条件により一定していなことのほうが多い。したがってあらかじめ定めた時刻TTになると第2の計時手段38は制御手段13に信号を送出する。制御手段13はこの信号を入力すると、それから時間ΔT2だけ流量計測手段16を用いて流量計測を行なう。この時間ΔT2での計測流量があらかじめ定めた値以下の場合は下流側で流体を使用していないと判断して良い。したがって制御手段13は弁駆動手段12bを介して流量開閉弁12を閉止する。そして弁を閉止した後は流量計測手段16への電力供給を停止することが可能である。このように流量をあまり使用していない時間に流量が無いことを確認して流量開閉弁12を閉止することで不要な被計測流体を下流側に流す可能性を少なくすることができる。
【0049】
次に他の動作について説明する。従来例でも説明したようにガス、水などの配管を被測定流体が流れているのは24時間中ほんの数時間である。このため流量の無い時間帯を流量計測手段16で流量を計測することと第2の計時手段38で日々の利用パターンを認識し、その使用の少ない時間帯を記憶手段39に保存しておくことが可能である。そして以後は第2の計時手段38で時刻を見ながら、記憶手段39に記憶している時刻、例えば図14の時刻TTになると制御手段13はあらかじめ定めた一定時間ΔT2だけ流量計測手段16を用いて流量計測を行なう。この時間ΔT2での計測流量があらかじめ定めた値以下の場合は下流側で流体を使用していないと判断して良い。したがって制御手段13は弁駆動手段12bを介して流量開閉弁12を閉止する。そして弁を閉止した後は流量計測手段16への電力供給を停止することが可能である。このように流量をあまり使用していない時間帯をあらかじめ記憶手段39に保存しておき、その時間に流量計測を行ない弁を閉止することで、流量が無い可能性が高い時刻に流量を確認して流量開閉弁12を閉止することで不要な被計測流体を下流側に流す可能性を確実に少なくすることができる。
【0050】
(実施例
実施例2に関する本発明の流量計測装置について説明する。図15は本実施例の流量計測手段16の構成を示すブロック図である。参考例1と異なるところは、流路10に被測定流体が充満しるかを確認する充満確認手段40を設けていることである。
【0051】
動作について図15を用いて以下に説明する。超音波流量計でも電磁流量計、それに熱線式の流量計でも被測定流体が流路内部に充満していないと正確な流量を計測することが難しい。そこで本実施例で示すように流路に被測定流路が充満しているかを充満確認手段40で確認してから流量計測を開始する。例えばこの充満確認手段40は流量計測装置を設置してから流体を流し、一定時間経過すると自動で確認信号を出すタイマのようなものでも、また手動で信号を送出するものでも良い。さらに超音波で流体を計測している場合は流体の質が変化すると伝播速度が変化するため演算手段25の出力を用いてあらかじめ予想される演算値以外の値が出た場合は流体が変質しているか、別の流体が流れてきている、さらには液体の場合は空気等が混入している定常状態でないと判断できる。したがって充満確認手段40としてはこの演算手段25の値そのものを用いて流路内部の流体の状態を推定することが可能である。このようにして流路内部の状態が被測定流体が充満していないと判断された場合は制御手段13は流量計測手段16の動作を停止し、流量の誤差発生を少なくすることが可能である。また、課金されるような被測定流体の場合は本当に正しい流体がながれた場合のみ流量を計測することになり、利用者および流体供給者にとっても信頼性を向上して満足感が得られるような測定ができる。
【0052】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の流量計測装置によれば、次の効果が得られる。
【0053】
(1)流量調節弁の閉止中は計測頻度を落として省エネを実現することができる。
【0054】
(2)流量計測手段のサンプリング時間を変化することで省エネを実現することができる。
【0055】
(3)流量調節弁の閉止中は流量珪計測手段の動作をとめることにより省エネルギと誤動作を防止することができる。
【0056】
(4)流量開閉弁が閉止動作を開始すると流体の流れが不均一となるため流量計測を停止し計測誤差の発生を防ぐことができる。
【0057】
(5)流量の流れていない時に流量計測手段の利得を調整することにより次回の計測開始時より最適な計測を可能にすることができる。
【0058】
(6)流量の流れていない時に正確にゼロ流量を測定し調整しておくことで次回の計測開始時より最適な計測を可能にすることができる。
【0059】
(7)流量開閉弁が閉止してもしばらくは下流側で流れが発生していることがあるためタイマにより一定時間は流量計測を行い正確な供給流量を求めることができる。
【0060】
(8)流量開閉弁が閉止した後の一定時間毎に流量の流れを確認することで下流側で使用を開始したことを検知できるようにすることができる。
【0061】
(9)流量開閉弁を一旦閉止すると予め定めた時間内では開成しないようにしてハンチングなどによる配管系への影響と駆動系の負担を軽減することができる。
【0062】
(10)流量開閉弁を閉止する際は配管系への圧力変動を極力抑える速度で動作し、開成時は計測精度に影響しない速度で動作することで周囲に影響を与えないで弁の開閉を行うことができる。
【0063】
(11)流量計測手段の動作状況を表示することにより故障との誤認を防止することが可能になる。
【0064】
(12)外部から流量計測手段の動作を制御することができるため不要な流体の流量を未然に計測しないなどの動作を行うことが容易にできる。
【0065】
(13)日ごろあまり流量を使用していない時間帯で流量が無い場合は流量開閉弁を閉止し不要な供給を停止することができる。
【0066】
(14)日ごろあまり流量を使用していない時間帯を記憶しておき、その時間帯で流量が無い場合は流量開閉弁を閉止し不要な供給を停止することができる。
【0067】
(15)流量計測手段の設置している流路に被測定流体が充満していない場合は計測を停止することにより流量の誤差発生を少なくすることができる。
【0068】
またこの場合に表示することによりさらに信頼性を向上することができる。
【0069】
(16)流量計測手段のエネルギ供給は電力とすることにより取り扱い容易な測定を可能にする。
【0070】
(17)流量測定を超音波で行うことにより圧損の少ない計測を可能にする。
【0071】
(18)流量開閉弁を電力で動作することにより開閉速度を任意に制御するなどの配管系への影響を最小限にとどめる動作を実現できるようになる。
【0072】
(19)流量開閉弁を手動で動作できる手段を設けることにより緊急に開閉する必要が生じた場合でも電源系統に問題が生じても動作可能なことより利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例1における流量計測装置の全体のブロック構成図
【図2】 同流量計測装置の流量計測手段のブロック構成図
【図3】 同流量計測装置の流量開閉弁のブロック構成図
【図4】 同流量計測装置の流量計測手段の動作を示すタイミングチャート
【図5】 本発明の参考例2における流量計測手段のブロック構成図
【図6】 同流量計測手段の動作を示すタイミングチャート
【図7】 本発明の実施例1における流量計測手段のブロック構成図
【図8】 同流量計測手段の第1のタイマ手段の動作を示すタイミングチャート
【図9】 同流量計測手段の第2のタイマ手段の動作を示すタイミングチャート
【図10】 同流量計測手段の第3のタイマ手段の動作を示すタイミングチャート
【図11】 本発明の参考例3における流量開閉弁の動作を示すタイミングチャート
【図12】 本発明の参考例4における流量計測手段のブロック構成図
【図13】 本発明の参考例5における流量計測手段のブロック構成図
【図14】 同流量計測手段の動作を示すタイミングチャート
【図15】 本発明の実施例7における流量計測手段のブロック構成図
【図16】 従来の超音波流速計の全体のブロック構成図
【符号の説明】
10 流路
11 流量計測手段
12 流量開閉弁
13 制御手段
14 電源
26 サンプリング調整手段
27 計測停止手段
29 利得調節手段
30 オフセット調節手段
31 第1のタイマ手段
32 第2の計測停止手段
33 第2のタイマ手段
34 第3のタイマ手段
35 表示手段
36 外部入力手段
38 第2の計時手段
39 記憶手段
40 充満確認手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention particularly relates to an apparatus for measuring the flow rate of a gas or a liquid using ultrasonic waves.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, this type of flow rate measuring apparatus has been known as disclosed in JP-A-11-64054. The configuration will be described below with reference to FIG. In FIG. 16, 1 is an ultrasonic flow meter as an instantaneous flow rate measuring means, 2 is a seismic means for measuring a plurality of earthquake levels, 3 is a motor type shut-off valve as a flow path adjusting means, 4 is an ultrasonic flow meter 1 It is a control means which adjusts the opening degree of a flow path using a motor type shut-off valve according to the measured instantaneous flow rate of this and the measured earthquake level of the seismic sensing means 2. The seismic sensing means 2 includes three acceleration sensors, and the X sensor 5, the Y sensor 6, and the Z sensor 7 have detection main sensitivities in directions orthogonal to each other. Each sensor outputs a voltage in proportion to the magnitude of vibration acceleration. Therefore, the acceleration level in the actual vibration direction can be calculated by converting the voltage values of the three sensors and performing vector synthesis. Here, 8 is a battery as a power source for the ultrasonic flow meter 1, the X sensor 5, the Y sensor 6, the Z sensor 7, the motor control valve 3, and the control means 4 of the seismic sensing means 2. The power supply of the battery 8 is controlled by the power supply control means 9.
[0003]
  Next, the operation and action will be described. First, the power control means 9 provided in the control means 4 turns on the power and supplies driving electricity to the ultrasonic sensor 1 and the X sensor 5, Y sensor 6 and Z sensor 7 of the seismic sensing means 2. Then, the instantaneous flow rate is measured by the ultrasonic flow meter 1 and simultaneously the voltage value of each sensor of the seismic sensing means is measured. Then, the power is temporarily turned off to save power. The control means calculates vibration acceleration obtained by vector calculation by converting the voltage values of the three sensors into acceleration. When the vibration acceleration is less than a first predetermined value, for example, 150 gal, the instantaneous flow rate and the measurement of each sensor are repeated again with the intermittent operation of turning on and off the power.
[0004]
  On the other hand, if it is 150 gal or more, the power to the seismic means is turned on, and for example, a vibration acceleration waveform for a predetermined time of 3 seconds is measured. During this measurement, a vector-calculated value is obtained from the voltage values in the three directions, and if the second predetermined value, for example, 980 gal or more, the flow path is opened by the motor type shut-off valve. If it is less than 980 gal, a composite waveform is obtained from the measured data series in the three directions, and a discrimination coefficient for determining whether or not it is an earthquake is calculated. For example, the discrimination coefficient is obtained from the peak value of the composite waveform and the dispersion value of the zero cross period of the waveform. Whether or not it is an earthquake is determined based on the discrimination coefficient. If it is determined that the earthquake is not an earthquake, the instantaneous flow rate and the measurement of each sensor are repeated again.
[0005]
  Further, when it is determined that the earthquake is detected, if the measured instantaneous flow rate is less than a predetermined flow rate, for example, less than 100 liters / hour, the flow path is semi-closed by a motor type shut-off valve. If it is determined that there is an earthquake and the measured instantaneous flow rate is 100 liters / hour or more, the flow path is immediately closed by the motor type shut-off valve. Then, after closing the flow path, the flow rate is measured with an ultrasonic flowmeter when a predetermined time, for example, 1 hour elapses, and if the measured flow rate is greater than the predetermined flow rate, for example, 3 liters / hour, wait for 1 hour to elapse again. However, if the flow rate is less than 3 liters / hour, the flow path is opened by the motor control valve.
[0006]
  In this way, safety measures that match the level and flow rate of an earthquake can be instantaneously provided by a sensor that outputs a voltage signal corresponding to vibration acceleration and an ultrasonic flow meter that can measure the instantaneous flow rate. And since the seismic sensing means has three sensors arranged in directions perpendicular to each other, the acceleration level in the main direction of the earthquake can be measured by vector synthesis of the three signals, and the seismic sensing means is tilted. Even if it is installed, the resultant vector can be measured, so that the degree of freedom can be given to the installation of the ultrasonic flowmeter. In addition, since the opening of the flow path can be freely adjusted by the motor type shut-off valve,InstantThe opening of the flow path can be adjusted steplessly according to the flow rate and the earthquake level, and safety measures can be taken in various cases.
[0007]
  In addition, the control means, if the earthquake level is greater than or equal to a predetermined level, and it is determined as an earthquake by waveform discriminationsoHowever, the flow rate can be stopped only when the instantaneous flow rate is equal to or higher than the predetermined flow rate.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the above-described conventional technology is configured to close the shut-off valve only during an earthquake. In normal use, the fluid flows in the gas flow channel and the water flow channel only at the time of preparing a meal or using a bath, and at other times, the fluid may be considered as waiting. In this case, it is at most several hours that the device operates for 24 hours a day, and the flow rate is measured at other times. Even in this measurement, the electronic flow measuring device uses electric power, and there is a problem that a large-capacity power supply must be prepared.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the control means of the present invention changes the measurement operation of the flow rate measuring means when the flow rate on-off valve is closed. Thereby, when the fluid is not flowing, the energy saving effect is enhanced by making the operation of the flow rate measuring means less than usual.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The invention according to claim 1 of the present invention is installed in at least one of the flow rate measuring means for measuring the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path using the propagation time difference of the ultrasonic waves, and at least one upstream or downstream of the flow rate measuring means. A flow rate on / off valve, a control means for controlling the flow rate measuring means and the flow rate on / off valve,The flow rate measuring means measures the flow rate of the fluid to be measured even after the flow rate on-off valve is closed, and stops the measurement after a first time has elapsed.The control means isThe on-off valve is not opened until after a lapse of a second time longer than the first time.This is a flow rate measuring device. Then, after the flow rate on / off valve is closed, the energy saving effect is enhanced by reducing the operation of the flow rate measuring means to be less than usual. In addition, even if the flow rate on / off valve is closed, the flow may be generated on the downstream side for a while, so that a precise supply flow rate is obtained by measuring the flow rate for a certain time with a timer.Furthermore, once the flow rate on / off valve is closed, it is not opened within a predetermined time, thereby reducing the influence on the piping system due to hunting and the load on the drive system.
[0013]
  Claim2The described invention is configured not to perform measurement particularly when the fluid to be measured is not filled in the flow path by the flow rate measuring means according to the first aspect. Thereby, when the fluid to be measured is not filled in the flow path in which the flow rate measuring unit is installed, it is possible to reduce the flow rate error by stopping the measurement. Further, the reliability can be improved by displaying in this case.
[0014]
  Claim3The invention described is particularly claimed in claims 1 to2The described flow rate measuring means operates with electric power. Accordingly, the energy supply of the flow rate measuring means is electric power, thereby enabling easy measurement.
[0015]
  Claim4The invention described is particularly claimed in claims 1 to3The described flow rate measuring means uses ultrasonic waves. Thereby, measurement with little pressure loss is enabled by performing flow measurement with an ultrasonic wave.
[0016]
  Claim5The invention described is particularly claimed in claims 1 to4The described flow rate on-off valve is configured to be driven by electric power. As a result, an operation that minimizes the influence on the piping system, such as arbitrarily controlling the opening / closing speed of the flow rate on / off valve, can be realized.
[0018]
【Example】
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
  (Reference example 1)
  Reference example 1A flow rate measuring device according to the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of a flow rate measuring apparatus showing the configuration of this embodiment.
[0020]
  In FIG. 1, a flow rate measuring unit 11 disposed in a flow path 10 through which a fluid to be measured flows, a flow rate on / off valve 12 installed upstream of the flow rate measuring unit 11, a control for controlling the flow rate measuring unit 11 and the flow rate on / off valve 12. Means 13 is provided, and the control means 13 is connected to a power source 14. There are various types of flow rate measuring means 11 such as a film type for gas measurement and an impeller type for liquid measurement. In this embodiment, an ultrasonic flow meter using electric power will be described as an example. There are electromagnetic and hot-wire systems in the system using electric power, but the same effect can be obtained by using these systems.
[0021]
  FIG. 2 shows a block diagram of the flow rate measuring means 11. In FIG. 2, the first vibrator 15 a and the second vibrator 15 b that transmit and receive the ultrasonic wave arranged in the flow path 10, the driving means 17 that drives the first vibrator 15 a, and the driving means 17 Control means 13 for outputting an operating measurement start signal, flow rate calculating means 16 for calculating the flow velocity of the fluid to be measured in the flow path 10 by receiving the output of the second vibrator 15b, and flow rate from the control means 15 The power supply control means 17 which controls power on / off to the calculation means 16 and the timer means 18 which manages a measurement time interval are provided.
[0022]
  The driving means 17 that receives the start signal from the control means 13 drives the first vibrator 15a with a pulse for a predetermined time, and the flow rate calculation means 16 receives the received signal from the second vibrator 15b and amplifies the signal. A receiving means 20, a timing detecting means 21 for determining a receiving timing using the signal, a delay means 22 for outputting an output of the timing detecting means 21 as a trigger signal of the driving means 17 with a predetermined delay time, and an ultrasonic wave The repeater 23 for measuring the number of operations of repeating the transmission / reception of ultrasonic waves again after the delay time by the delay unit 22 and stopping the operation at a predetermined number of times, and driving the first vibrator 15a by at least the drive unit 17 A time measuring means 24 for measuring the propagation time of the ultrasonic wave from the start to the operation stop of the repetitive means 23, and the value of the time measuring means 24 And calculating means 25 calculates the flow rate between the pair of transducers, then determine the flow rate, sampling adjusting unit 26 for adjusting the sampling interval, which is from the measuring stop means 27 for presenting the measurement.
[0023]
  Further, a switching means 28 is provided between the driving means 17 and the first vibrator 15a, and between the second vibrator 15b and the receiving means 20, and the first vibrator 15a and the second vibrator are used for transmitting and receiving ultrasonic waves. You may make it carry out alternately between 15b. When the switching means 28 alternately performs transmission and reception in this way, the respective propagation times of the fluid to be measured from upstream to downstream and from downstream to upstream are measured, the velocity v is obtained from (Equation 1), and the flow rate is calculated from the flow velocity. Can be requested. This method is widely used because the flow rate can be measured without being affected by the change in the speed of sound (the effective distance in the flow direction between ultrasonic sensors is L, and the measurement is performed from upstream to downstream.timeT1, measurement from downstream to upstreamtimeT2).
[0024]
  v = L / 2 ((1 / t1)-(1 / t2)) (Formula 1)
  Further, a signal is sent from the control means 17 to the valve drive means 12b in order to operate the flow rate on-off valve 12a. There are various types of on-off valves, which are manual valves. In the present embodiment, description will be made by taking an example of an electromagnetic valve or a motor valve that operates with electric power.
[0025]
  FIG. 3 shows a block diagram of a motor valve as an example of the valve. In FIG. 3, a valve driving means 12b made of a motor and a manual means 12d are connected to the valve 12a. 12c is a clutch plate.
[0026]
  FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the flow rate measuring means 11 and the flow rate on-off valve 12.
[0027]
  The operation will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, the flow rate measurement is performed until the time t0 because the flow rate on-off valve 12 is open. However, when the control means 13 sends a signal for closing the flow rate on / off valve 12 at time t0 as shown in FIG. 4B, the flow rate on / off valve 12 is closed at time t1 after a predetermined time has elapsed. After this, the fluid to be measured does not flow because the valve is closed. Therefore, the control means may change the measurement timing, which has been measured in the period T until t0, to the period T1 (T1> T0) as shown in FIG. 4 (c1). This saves power because the number of operations is reduced. More specifically, this is realized by increasing the period for outputting the start signal to the driving means.
[0028]
  When more detailed measurement is performed, the sampling adjustment means 26 is used, and when the flow rate on-off valve is closed, the sampling interval is accurately changed to T1. As a result, power can be reliably saved.
[0029]
  If the flow rate on / off valve 12 is closed as shown in FIG. 4 (c2), the control unit stops the flow rate measurement by the signal from the measurement stop unit 27 after the time t1. Further, a signal may be output to the power control means 18 to stop the power supply to the flow rate measuring means 16. As a result, the use of power can be stopped, so that energy saving can be realized.
[0030]
  Further, as shown in FIG. 4 (c3), since the operation of the fluid to be measured becomes unstable when the flow rate on / off valve 12 enters the closing operation, the control unit measures the flow rate by the signal from the measurement stop unit 27 at time t0. It will stop. Further, a signal may be output to the power control means 18 to stop the power supply to the flow rate measuring means 16. This uses electricityofThe stoppage can be quickened and the fluid measurement is stopped in a state where the fluid flow is unstable, so that energy saving and measurement error prevention can be realized.
[0031]
  In this way, handling of the measuring means is facilitated by using electric power for energy supply of the flow rate measuring means. Further, by performing the measurement with ultrasonic waves, the pressure loss of the flow path can be reduced as much as possible, and measurement from a minute flow rate to a large flow rate can be realized with a simple configuration.
[0032]
  Furthermore, the flow rate on / off valve is driven by electric power, so that it is easy to arbitrarily control the opening / closing speed, and the influence on the piping system can be reduced.
[0033]
  Further, by providing the manual means 12d of FIG. 3, it becomes possible to manually operate the on-off valve even if a problem occurs in the power supply system, and the reliability is further improved.
[0034]
  (Reference example 2)
  Reference example 2A flow rate measuring device according to the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the flow rate measuring means 16 of this embodiment.Reference example 1The difference is that a gain adjusting means 29 for adjusting the gain of the receiving means 20 and an offset adjusting means 30 for adjusting the offset from the result of the calculating means 25 are provided.
[0035]
  The operation will be described below with reference to FIG. When a closing signal is sent from the control means 13 to the flow rate on / off valve 12 at time t0 in FIG. 6, the closing is completed at t1. Thereafter, since the fluid to be measured does not flow, the flow rate measuring means 16 may adjust itself. First, the received signal from the second vibrator 15b may become smaller or larger due to various conditions such as aging and temperature characteristics. For this reason, the gain of the receiving means 20 needs to be changed. When the fluid to be measured is not flowing, the fluid measuring means 16 sends a driving signal from the driving means 17 to the first vibrator 15a and checks the reception level of the receiving means 20. Then, the control unit 13 performs reception adjustment using the gain adjustment unit 29 so as to obtain an optimum reception state. Specifically, the gain is adjusted so that the signal does not saturate and becomes the optimum detection level. This operation may be performed for a certain period from time t1 to t2 when the flow rate on / off valve 12 is closed, or between time t3 and t4 before the flow rate on / off valve 12 is opened. By adjusting the gain in this way, it becomes possible to perform measurement with an optimum gain when the flow rate on-off valve is opened next time and measurement is started.
[0036]
  Further, even if the flow rate on / off valve 12 is closed, the value of the calculation means 25 for calculating the flow rate by the signal from the time measuring means 24 may not be zero, and calculation may be performed such that there is a flow. This is because the offset of the measurement system has changed, and correction is required. Normally, it is difficult to perform correction when the fluid to be measured is flowing, but after time t1 in FIG. 6, the flow rate on-off valve 12 is closed and there is no flow. Therefore, if the flow rate measured at this time is corrected as an offset, an accurate zero flow rate can be obtained. Specifically, the flow rate obtained by the computing means 25 can be stored by the offset adjusting means 30, and the value can be adjusted as a correction term during normal measurement. The detection of the offset may be performed for a fixed time from time t1 to time t2 in FIG. 6 or during time t3 to time t4 before the flow rate on / off valve 12 is opened.
[0037]
  In order to reliably correct the zero flow rate, it is preferable to perform both of these operations. However, if only one of them is used, it is preferable to reduce the error when the fluid actually flows before opening. Thus, by accurately measuring and adjusting the zero flow rate when no fluid is flowing, it is possible to perform more accurate and optimal measurement than when the next measurement is started.
[0038]
  (Example1)
  Example 1A flow rate measuring device according to the present invention will be described. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the flow rate measuring means 16 of this embodiment.Reference example 1The difference is that the first timer means 31 that operates when the flow rate on-off valve is closed, the second measurement stop means 32 that operates on the signal of the first timer means 31, and the constant after the flow on-off valve 12 is closed. The second timer means 33 that outputs a signal every time and the third timer means 34 that operates for a predetermined time after the flow rate on-off valve 12 is closed are provided.
[0039]
  The operation will be described below with reference to FIG. When a closing signal is sent from the control means 13 to the flow rate on / off valve 12 at time t0 in FIG. 8, the closing is completed at t1. Thereafter, the fluid to be measured should not flow through the flow path, but there is a possibility that the flow remains on the downstream side. Therefore, when the flow rate on / off valve 12 is closed, the control means 13 issues a signal to operate the first timer means 31. The first timer means starts operating from time t1 and continues operating until time t2 when a predetermined time T elapses. While the first timer unit 31 is operating, the control unit 13 continues to operate and the flow rate measurement unit 16 measures the flow rate. When the first timer means 31 reaches a predetermined time T, it sends a signal to the second measurement stop means. When the second measurement stop means 32 receives this signal, it requests the control means 13 to stop the flow rate measurement. As a result, the flow rate measurement is continued for a while after the flow rate valve 12 is closed, so even if the flow remains on the downstream side, it is accurately measured, and after the flow has stopped, the measurement is stopped to save energy. Can be realized.
[0040]
  Next, another operation will be described with reference to FIGS. When a closing signal is sent from the control means 13 to the flow rate on / off valve 12 at time t0 in FIG. 9, the closing is completed at t1. Thereafter, the fluid to be measured should not flow through the flow path, but there is a possibility that the stopper may be twisted or the cock may be opened because the fluid to be measured is desired downstream. Therefore, when the flow rate on / off valve 12 is closed, the control means 13 issues a signal to operate the second timer means 33. The second timer means outputs a signal at a constant time interval T2 after the flow rate on-off valve 12 is closed, and the control means 13 measures the flow rate every time it receives this signal. This time interval T2 may be much longer than the normal sampling time. Thereby, even after the flow rate on-off valve is closed, it is possible to detect that the use of the fluid to be measured is started on the downstream side by confirming the flow of the flow rate at regular intervals. When the flow is detected, the control means 13 can open the flow rate on-off valve 12 using the on-off valve driving means 12b to allow the fluid to flow, and the convenience for the user can be improved.
[0041]
  Next, another operation will be described with reference to FIGS. When a closing signal is sent from the control means 13 to the flow rate on / off valve 12 at time t0 in FIG. 10, the closing is completed at t1. It is usually unthinkable that the flow resumes frequently once the flow is gone. Therefore, when the flow rate on / off valve 12 is closed, the control means 13 issues a signal to operate the third timer means 34. The third timer means 34 turns on at a constant time interval Tx after the flow rate on-off valve 12 is closed. When the third timer means 34 is in the ON state, the control means 13 ignores the opening signal even if there is another opening signal since it has not yet been closed. For example, it cannot be opened at time t2 in FIG. After the third timer means 34 has passed a sufficiently long time Tx, for example, when there is a request for opening after the time T + ΔT in FIG. 10, the control means 13 opens the flow rate on-off valve 12. In this way, once the flow rate on-off valve is closed, it is not opened within a predetermined time, thereby affecting the piping system such as the measurement system and valve hunting phenomenon and heat generation due to frequent operation. It becomes possible to realize stable measurement over a long period of time by reducing the burden on the user.
[0042]
  (Reference example 3)
  Reference example 3A flow rate measuring device according to the present invention will be described. The block diagram showing the configuration of the flow rate measuring means 16 is the same as FIG.Reference example 1The difference is the method for closing and opening the flow rate valve.
[0043]
  The operation will be described with reference to FIG. When a closing signal is sent from the control means 13 to the flow rate on / off valve 12 at time t0 in FIG. 11, for example, a valve that can control the speed, such as a motor valve, slowly closes the flow rate on / off valve over time T4 until time t1. To do. This is because when the valve is suddenly closed, when the fluid to be measured is a liquid, a phenomenon such as a water hammer occurs in the piping system. Even in the case of gas, a sudden pressure change may occur. On the contrary, when the flow rate on / off valve 12 is opened, there is a user on the downstream side, and therefore it is necessary to supply the flow rate at a satisfactory rate. Therefore, the valve is opened at an early time indicated by time T5 from time t2 to t3 in FIG. Here, T5 << T4. This time can be easily realized by the control means 13 by voltage control or change in pulse rate. Thus, by optimizing the speed at the time of closing and opening of the flow rate on / off valve in consideration of the piping system, it becomes possible to operate comfortably without affecting the surroundings.
[0044]
  (Reference example 4)
  Reference example 4A flow rate measuring device according to the present invention will be described. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the flow rate measuring means 16 of this embodiment.Reference example 1The difference is that a measurement state display means 35 for displaying the result of the calculation means 25 and an external input means 36 are provided so that the flow rate measurement can be stopped from the outside.
[0045]
  The operation will be described below with reference to FIG. If the operation of the flow rate measuring unit 16 is stopped by the control unit 13 after the flow rate on-off valve 12 is closed, the flow rate cannot be measured. However, from the user's point of view, it is often impossible to determine whether the fluid is flowing or the measurement is stopped. In particular, piping is usually not transparent and the inside cannot be seen, and even if it is visible, it is difficult to detect the flow. Therefore, it is useful for the user to indicate what state the operation of the flow rate measuring means 16 is. For this reason, the measurement state display means 35 is installed to clearly indicate whether measurement is being performed or measurement is stopped. As a result, the operation status of the flow rate measuring means is clarified and the user does not make a mistake in the operation, for example, it is possible to prevent misidentification such as a failure, so that no wasteful work is performed from the user to the device provider. I'm very happy.
[0046]
  Next, other operations will be described with reference to FIG. Normally, there is no inconvenience even if the flow rate measuring device opens and closes the internal flow rate switching valve 12 alone. However, if air is mixed in the upstream construction in the gas piping, or because the upstream construction is the same in the water piping. When turbid water is mixed, the flow rate is not integrated using these as effective fluids to be measured. Therefore, the control means 13 is provided with an external input means 36 and a communication means 37 connected thereto. If an unsatisfactory fluid to be measured flows due to an external signal, a signal is sent from the external input means 36 to the control means 13 via the communication means 37 in advance. When the control unit 13 receives a signal from the outside, the control unit 13 outputs a signal to the flow rate measuring unit 16 and temporarily stops the flow rate measurement. Then, after unnecessary fluid has flowed, flow measurement is resumed. Accordingly, it is possible to easily realize an operation such as not measuring the flow rate of unnecessary fluid.
[0047]
  (Reference Example 5)
  Reference Example 5A flow rate measuring device according to the present invention will be described. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the flow rate measuring means 16 of this embodiment.Reference example 1The difference is that a second time measuring means 38 for measuring the daily time and a storage means 39 for storing a preset flow rate value are provided.
[0048]
  The operation will be described below with reference to FIG. As described in the conventional example, the fluid to be measured flows through the piping such as gas and water for only a few hours in 24 hours. For this reason, in the time zone when there is no flow rate, the flow rate measuring device can close the fluid on-off valve 12 and stop the operation of the flow rate measuring means 16 to reduce power consumption. This unused time zone is often not constant depending on the conditions of each user. Accordingly, the second time measuring means 38 sends a signal to the control means 13 at a predetermined time TT. When this signal is input, the control means 13 measures the flow rate using the flow rate measurement means 16 for the time ΔT2. If the measured flow rate at this time ΔT2 is equal to or less than a predetermined value, it may be determined that no fluid is used downstream. Therefore, the control means 13 closes the flow rate on / off valve 12 via the valve driving means 12b. After the valve is closed, the power supply to the flow rate measuring means 16 can be stopped. In this way, it is possible to reduce the possibility of causing an unnecessary fluid to be measured to flow downstream by confirming that there is no flow rate during a time when the flow rate is not being used so much and closing the flow rate on-off valve 12.
[0049]
  Next, other operations will be described. As described in the conventional example, the fluid to be measured flows through the piping such as gas and water for only a few hours in 24 hours. For this reason, the flow rate measuring means 16 measures the flow rate when there is no flow rate, and the second time measuring means 38 recognizes the daily usage pattern, and the time zone with less use is stored in the storage means 39. Is possible. Thereafter, while the time is being watched by the second time counting means 38, the control means 13 uses the flow rate measuring means 16 for a predetermined time ΔT2 at the time stored in the storage means 39, for example, the time TT in FIG. To measure the flow rate. If the measured flow rate at this time ΔT2 is equal to or less than a predetermined value, it may be determined that no fluid is used downstream. Therefore, the control means 13 closes the flow rate on / off valve 12 via the valve driving means 12b. After the valve is closed, the power supply to the flow rate measuring means 16 can be stopped. In this way, the time zone in which the flow rate is not frequently used is stored in the storage means 39 in advance, and the flow rate is measured at that time and the valve is closed, so that the flow rate is confirmed at a time when there is a high possibility that there is no flow rate. By closing the flow rate on-off valve 12, the possibility of flowing unnecessary fluid to be measured downstream can be reliably reduced.
[0050]
  (Example2)
  Example 2A flow rate measuring device according to the present invention will be described. FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the flow rate measuring means 16 of this embodiment.Reference example 1The difference is that a filling confirmation means 40 for confirming whether or not the fluid to be measured is filled in the flow path 10 is provided.
[0051]
  The operation will be described below with reference to FIG. It is difficult to measure an accurate flow rate if the fluid to be measured is not filled inside the flow path, whether it is an ultrasonic flow meter, an electromagnetic flow meter, or a hot-wire flow meter. Therefore, as shown in the present embodiment, the flow rate measurement is started after the fullness confirmation means 40 confirms whether or not the measured flow channel is filled in the flow channel. For example, the fullness confirmation means 40 may be a timer such as a timer that automatically outputs a confirmation signal after a fixed time has passed after the flow measuring device is installed, or a signal that is manually transmitted. Further, when the fluid is measured by ultrasonic waves, the propagation speed changes when the quality of the fluid changes. Therefore, if a value other than the predicted value calculated in advance using the output of the calculation means 25 is obtained, the fluid changes in quality. Or in the case of a liquid, or in the case of a liquid, it can be determined that the air is not in a steady state. Therefore, as the fullness confirmation means 40, it is possible to estimate the state of the fluid inside the flow path using the value itself of the calculation means 25. In this way, when it is determined that the state of the flow path is not filled with the fluid to be measured, the control means 13 can stop the operation of the flow rate measuring means 16 and reduce the flow rate error. . In addition, in the case of a fluid to be measured that is charged, the flow rate is measured only when the correct fluid flows, so that the reliability can be improved and the satisfaction can be obtained for the user and the fluid supplier. Can measure.
[0052]
【Effect of the invention】
  As is apparent from the above description, the flow measurement device of the present invention provides the following effects.
[0053]
  (1) Energy saving can be realized by reducing the measurement frequency while the flow control valve is closed.
[0054]
  (2) Energy saving can be realized by changing the sampling time of the flow rate measuring means.
[0055]
  (3) Energy saving and malfunction can be prevented by stopping the flow rate measuring means while the flow rate control valve is closed.
[0056]
  (4) When the flow rate on / off valve starts the closing operation, the flow of fluid becomes non-uniform, so that the flow rate measurement can be stopped to prevent measurement errors.
[0057]
  (5) By adjusting the gain of the flow rate measuring means when the flow rate is not flowing, it is possible to perform the optimum measurement from the start of the next measurement.
[0058]
  (6) By measuring and adjusting the zero flow rate accurately when the flow rate is not flowing, it is possible to perform optimum measurement from the start of the next measurement.
[0059]
  (7) Even if the flow rate on / off valve is closed, the flow may be generated on the downstream side for a while, so that a precise supply flow rate can be obtained by measuring the flow rate for a certain period of time with a timer.
[0060]
  (8) It is possible to detect that the use has started on the downstream side by confirming the flow of the flow rate every certain time after the flow rate on-off valve is closed.
[0061]
  (9) Once the flow rate on-off valve is closed, it is not opened within a predetermined time, thereby reducing the influence on the piping system due to hunting or the like and the burden on the drive system.
[0062]
  (10) When closing the flow rate on-off valve, it operates at a speed that minimizes pressure fluctuations in the piping system. At the time of opening, it operates at a speed that does not affect the measurement accuracy, so that the valve can be opened and closed without affecting the surroundings. It can be carried out.
[0063]
  (11) By displaying the operating status of the flow rate measuring means, it is possible to prevent misidentification as a failure.
[0064]
  (12) Since the operation of the flow rate measuring means can be controlled from the outside, it is possible to easily perform an operation such as not measuring the flow rate of unnecessary fluid.
[0065]
  (13) When there is no flow rate in a time zone where the flow rate is not used much on a daily basis, unnecessary flow can be stopped by closing the flow rate on-off valve.
[0066]
  (14) A time zone in which the flow rate is not used on a daily basis is stored, and if there is no flow rate in that time zone, the flow rate on-off valve can be closed to stop unnecessary supply.
[0067]
  (15) When the fluid to be measured is not filled in the flow path in which the flow rate measuring unit is installed, the flow rate error can be reduced by stopping the measurement.
[0068]
  Further, by displaying in this case, the reliability can be further improved.
[0069]
  (16) The energy supply of the flow rate measuring means uses electric power to enable easy handling.
[0070]
  (17) Measurement with less pressure loss is possible by performing flow rate measurement with ultrasonic waves.
[0071]
  (18) By operating the flow rate on / off valve with electric power, it is possible to realize an operation that minimizes the influence on the piping system, such as arbitrarily controlling the opening / closing speed.
[0072]
  (19) By providing means that can manually operate the flow rate opening / closing valve, convenience can be improved because it is possible to operate even if a problem arises in the power supply system even when it is necessary to open and close urgently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionReference example 1Block diagram of the entire flow measurement device
FIG. 2 is a block diagram of the flow rate measuring means of the flow rate measuring device.
FIG. 3 is a block diagram of a flow rate on / off valve of the flow rate measuring device.
FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the flow rate measuring means of the flow rate measuring device.
FIG. 5 shows the present invention.Reference example 2Block diagram of flow rate measuring means
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the flow rate measuring means
[Fig. 7] of the present invention.Example 1Block diagram of flow rate measuring means
FIG. 8 is a timing chart showing the operation of the first timer means of the flow rate measuring means
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the second timer means of the flow rate measuring means.
FIG. 10 is a timing chart showing the operation of the third timer means of the flow rate measuring means.
FIG. 11 shows the present invention.Reference example 3Chart showing the operation of the flow rate on / off valve
FIG. 12 shows the present invention.Reference example 4Block diagram of flow rate measuring means
FIG. 13 shows the present invention.Reference Example 5Block diagram of flow rate measuring means
FIG. 14 is a timing chart showing the operation of the flow rate measuring means.
FIG. 15 is a block diagram of the flow rate measuring means in Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 16 is an overall block diagram of a conventional ultrasonic current meter
[Explanation of symbols]
  10 Channel
  11 Flow rate measuring means
  12 Flow rate valve
  13 Control means
  14 Power supply
  26 Sampling adjustment means
  27 Measurement stop means
  29 Gain adjustment means
  30 Offset adjustment means
  31 First timer means
  32 Second measurement stop means
  33 Second timer means
  34 Third timer means
  35 Display means
  36 External input means
  38 Second timing means
  39 Memory means
  40 Charge confirmation means

Claims (5)

超音波の伝播時間差を用いて流路に流れる被測定流体の流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の上流もしくは下流の少なくとも一方に設置した流量開閉弁と、前記流量計測手段と前記流量開閉弁を制御する制御手段を備え、
前記流量計測手段は、前記流量開閉弁の閉止後も前記被測定流体の流量を計測し、第1の時間経過後、前記計測を停止し
前記制御手段は、前記第1の時間よりも長い第2の時間経過後まで前記開閉弁の開成を行わないことを特徴とする流量計測装置。
Flow rate measuring means for measuring the flow rate of the fluid to be measured flowing in the flow path using the propagation time difference of the ultrasonic wave, a flow rate opening / closing valve installed at least one of upstream or downstream of the flow rate measuring means, the flow rate measuring means, Comprising control means for controlling the flow rate on-off valve;
The flow rate measuring means measures the flow rate of the fluid to be measured even after the flow rate on-off valve is closed, and after the first time has elapsed, stops the measurement .
The control means does not open the on-off valve until after a second time longer than the first time elapses .
前記流量計測手段は前記被測定流体が前記流路に充満していない場合に計測を行わないことを特徴とする請求項1に記載の流量計測装置。Flow rate measuring device according to claim 1 wherein the flow measuring means, characterized in that does not perform measurement in the case where the fluid to be measured is not filled in the flow path. 前記流量計測手段は電力を用いたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の流量計測装置。 The flow rate measuring means flow rate measuring apparatus according to any one of claims 1-2, characterized in that it uses the power. 前記流量計測手段は超音波を用いたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の流量計測装置。 The flow rate measuring means flow rate measuring device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that using ultrasound. 前記流量開閉弁は電力で駆動されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の流量計測装置。 The flow-off valve flow rate measuring device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that is driven by the power.
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