JP5451483B2 - 流量計 - Google Patents
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上述の如く、判別部は、演算部にて求められた平均流量、最大流量及び最小流量に基づいて、漏洩なし状態であるか否かを判別するが、ゼロ点がシフトしていると、漏洩なし状態の判別を精度よく行えなくなる虞があるので、ゼロ点がシフトしていることを把握することが求められている。
しかしながら、ゼロ点がマイナス側にシフトしている状態では、演算部にて求められた平均流量が低下側にシフトされることになり、その平均値が漏洩警報を出力するための閾値(例えば、1.5リットル/h)を越え難くなる。よって、漏洩が生じているにもかかわらず、漏洩警報が出力されない虞がある。この場合、漏洩が見過ごされるため、大きな問題となる。
そこで、ゼロ点がマイナス側にシフトしているのを確実に把握したいとの要求があるとともに、例えばその後の処置を行う上でゼロ点がマイナス側にシフトしている状態とプラス側にシフトしている状態とを区別して把握したいとの要求もある。
そして、上記特許文献2では、ゼロ点検定において、遮断弁を閉状態として、流路を通過する流体の流量がゼロの状態を作り出しているが、その為に、電池等からの給電により遮断弁を開閉作動させなければならず、構成の複雑化や電池等の消耗を招く虞があった。
前記判別部は、前記最大流量と前記最小流量との差分が前記瞬時流量が変動していないとみなせる第1許容範囲内であるか否かを判別する第1判別処理を行い、その第1判別処理にて前記差分が前記第1許容範囲内であると判別されると、前記平均流量が漏洩なし状態であるとみなせる第2許容範囲内であるか否かを判別する第2判別処理を行い、その第2判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲内であると判別されると前記漏洩なし状態であると判別し、前記第2判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲外であると判別されると、前記平均流量が前記第2許容範囲外のプラス側であるかマイナス側であるかを判別する第3判別処理を行い、前記第1判別処理にて前記差分が前記第1許容範囲外であると判別された第1判別回数をカウントする第1カウント部と、前記第2判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲内であると判別された第2判別回数をカウントする第2カウント部と、前記第3判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲外のプラス側であると判別された第3判別回数をカウントする第3カウント部と、前記第3判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲外のマイナス側であると判別された第4判別回数をカウントする第4カウント部とを備えている点にある。
この超音波式ガスメータ1は、流路2を通過する流体の流量を計測するためのものであり、各ガス需要家に天然ガス等のガスG(流体に相当する)を供給する各流路2に対して設けられている。そして、超音波式ガスメータ1は、図1に示すように、流路2を通過するガスGの瞬時流量を計測するための一対の超音波センサ3と、一対の超音波センサ3の作動を制御するとともに、瞬時流量の演算及び各種の判別処理等を行う制御部4とを備えている。図1において、ガスGの流れ方向は、点線矢印にて示す方向となっている。
瞬時流量の計測には、上流側の超音波センサ3aから下流側の超音波センサ3bに向かって超音波を送波したときの超音波の伝播時間t1と、下流側の超音波センサ3bから上流側の超音波センサ3aに向かって超音波を送波したときの超音波の伝播時間t2とを用いている。
〔式1〕
(c+v・cosθ)t1=(c−v・cosθ)t2=d
よって、流速vは下記の〔式2〕のように表すことができる。
〔式2〕
v=(d/2cosθ){(1/t1)−(1/t2)}
このようにして求めた流速vに流路2の断面積Sを乗じた値が瞬時流量qになり、瞬時流量qは下記の〔式3〕で表される。
〔式3〕
q=v・S
以下、各判別処理について説明する。
機器使用判別処理は、流路2において超音波式ガスメータ1よりも下流側の機器(ガス機器)が使用されている状態か否かを判別するための処理である。判別部7は、設定期間毎演算部6にて求められた平均流量が機器使用閾値(例えば50リットル/h)以上か否かを判別して、平均流量が機器使用閾値(例えば50リットル/h)以上であると機器が使用されていると判別している。ここで、機器使用閾値は、記憶部10に記憶されており、口火機器(パイロットバーナーを備えた機器)の口火最大流量よりも大きな値にする等、口火最大流量を基準に設定するのが好ましい。
制御部4には、平均流量が機器使用閾値(例えば50リットル/h)以上と判別された機器使用状態回数c0をカウントする機器使用状態回数カウント部12が備えられている。機器使用状態回数カウント部12の機器使用状態回数c0は、機器が使用された設定期間の回数を意味しており、機器が使用されているときにカウントアップされる。そこで、判別部7には、機器使用状態回数カウント部12の機器使用状態回数c0に基づいて、機器の使用により漏洩なし状態であるか否かの判別を行えなかった機器連続使用状態であるか否かを判別する機器連続使用状態判別部13が備えられている。
第1判別処理は、瞬時流量の変動により漏洩なし状態であるか否かの判別を行えなかった状態であるか否かを判別するための処理である。判別部7は、機器使用判別処理にて平均流量が機器使用閾値(例えば50リットル/h)よりも小さいと判別すると第1判別処理を行う。判別部7は、設定期間毎演算部6にて求められた最大流量と最小流量との差分が第1許容範囲(例えば10リットル/h)内であるか否かを判別して、最大流量と最小流量との差分が第1許容範囲(例えば10リットル/h)外であると瞬時流量が変動していると判別している。ここで、第1許容範囲は、記憶部10に記憶されており、瞬時流量が変動していないとみなせる範囲に定められている。
制御部4には、最大流量と最小流量との差分が第1許容範囲(例えば10リットル/h)外と判別された第1判別回数c1をカウントする第1カウント部14が備えられている。第1カウント部14の第1判別回数c1は、脈動(ガス圧力の変動)や配管内流体の揺らぎ、電磁ノイズ等の影響によって瞬時流量が変動して、設定期間の計測では、漏洩なし状態の有無の判別をするのに十分な正確性が得られなかった回数を意味しており、瞬時流量の変動により漏洩なし状態の判別を行えなかったときにカウントアップされる。そこで、判別部7には、第1カウント部14の第1判別回数c1に基づいて、瞬時流量の変動により漏洩なし状態であるか否かの判別を行えなかった瞬時流量変動状態であるか否かを判別する瞬時流量変動状態判別部15が備えられている。
第2判別処理は、漏洩なし状態であるか否かを判別するための処理である。判別部7は、第1判別処理にて最大流量と最小流量との差分が第1許容範囲(例えば10リットル/h)内であると判別すると第2判別処理を行う。判別部7は、設定期間毎演算部6にて求められた平均流量が第2許容範囲(例えば−1.5〜1.5リットル/h)内であるか否かを判別して、平均流量が第2許容範囲(例えば−1.5〜1.5リットル/h)内であると漏洩なし状態であると判別している。ここで、第2許容範囲は、記憶部10に記憶されており、漏洩なし状態であるとみなせる範囲に定められている。
制御部4には、平均流量が第2許容範囲(例えば−1.5〜1.5リットル/h)内であると判別された第2判別回数c2をカウントする第2カウント部16が備えられている。第2カウント部16の第2判別回数c2は、漏洩なし状態と判別された回数を意味しており、漏洩なし状態と判別されたときにカウントアップされる。そこで、判別部7には、第2カウント部16の第2判別回数c2に基づいて、漏洩なし状態となった回数を判別する漏洩なし状態判別部17が備えられている。
第3判別処理は、微小の漏洩がある又はゼロ点がプラス側にシフトしている状態か、或いは、ゼロ点がマイナス側にシフトしている状態かを判別するための処理である。判別部7は、第2判別処理にて平均流量が第2許容範囲(例えば−1.5〜1.5リットル/h)外であると判別すると第3判別処理を行う。判別部7は、設定期間毎演算部6にて求められた平均流量が第2許容範囲の下限値(例えば−1.5リットル/h)よりも小さいか否かを判別して、平均流量が第2許容範囲外のプラス側であるかマイナス側であるかを判別している。
制御部4には、平均流量が第2許容範囲外のプラス側であると判別された第3判別回数c3をカウントする第3カウント部18と、平均流量が第2許容範囲外のマイナス側であると判別された第4判別回数c4をカウントする第4カウント部19とが備えられている。第3カウント部18の第3判別回数c3は、設定期間の計測が十分安定しているのにかかわらず、平均流量がプラス側にシフトしている回数を意味しており、微小の漏洩があるときやゼロ点がプラス側にシフトしているときにカウントアップされる。第4カウント部19の第4判別回数c4は、設定期間の計測が十分安定しているのにかかわらず、平均流量がマイナス側にシフトしている回数を意味しており、ゼロ点がマイナス側にシフトしているときにカウントアップされる。そこで、判別部7には、第3カウント部18の第3判別回数c3に基づいて、微小の漏洩がある、又は、ゼロ点がプラス側にシフトしている微小漏洩・ゼロ点プラス側シフト状態であるか否かを判別する微小漏洩・ゼロ点プラス側シフト状態判別部20と、第4カウント部19の第4判別回数c4に基づいて、ゼロ点がマイナス側にシフトしているゼロ点マイナス側シフト状態であるか否かを判別するゼロ点マイナス側シフト状態判別部21とが備えられている。
本発明に係る超音波式ガスメータ1の動作について、図2のフローチャートに基づいて説明する。
制御部4は、漏洩警報用タイマー11の計測時間tが漏洩警報時間Tを越えている場合に、漏洩警報出力中であると、漏洩警報用タイマー11の計測時間t、及び、制御部4における各カウント部12,14,16,18,19の回数c0〜c4をクリア(ゼロ)する(ステップ#10)。
設定期間毎判別処理について、図3のフローチャートに基づいて説明する。
まず、設定期間毎演算部6が、設定期間(例えば120秒)における平均流量qave、最大流量qmax及び最小流量qminを求める(ステップ#11)。判別部7が、設定期間毎演算部6にて求められた平均流量qaveが機器使用閾値(例えば50リットル/h)以上か否かを判別して機器使用判別処理を行う(ステップ#12)。機器使用状態回数カウント部12は、平均流量qaveが機器使用閾値(例えば50リットル/h)以上であると、機器使用状態回数c0を1回カウントアップする(ステップ#13)。
状態判別処理について、図4のフローチャート、及び、図5の各状態における時間経過に伴う瞬時流量の変化を示すグラフに基づいて説明する。図5(a)は、24時間ずっと機器が使用されている状態を示している。図5(b)は、機器を使用していないときに脈動があり、漏洩なし状態の有無の判別をできない状態を示している。図5(c)は、漏洩なし状態で機器が使用されている状態を示している。図5(d)は、微小な漏洩がある状態、又は、ゼロ点がプラス側にシフトしている状態を示している。図5(e)は、ゼロ点がマイナス側にシフトしている状態を示している。
3 超音波センサ
5 流量計測部
6 演算部(設定期間毎演算部)
7 判別部
12 機器使用状態回数カウント部
13 機器連続使用状態判別部
14 第1カウント部
15 瞬時流量変動状態判別部
16 第2カウント部
17 漏洩なし状態判別部
18 第3カウント部
19 第4カウント部
20 微小漏洩・ゼロ点プラス側シフト状態判別部
21 ゼロ点マイナス側シフト状態判別部
22 表示部
c0 機器使用状態回数
c1 第1判別回数
c2 第2判別回数
c3 第3判別回数
c4 第4判別回数
G 流体(ガス)
Claims (6)
- 流路を通過する流体の瞬時流量を計測する流量計測部と、
流量測定間隔毎に前記流量計測部にて計測する瞬時流量に基づいて、前記流量測定間隔よりも長い設定期間における平均流量、最大流量及び最小流量を求める演算部と、
前記演算部にて求められた前記平均流量、前記最大流量及び前記最小流量に基づいて、漏洩なし状態であるか否かを判別する判別部とを備えた流量計であって、
前記判別部は、
前記最大流量と前記最小流量との差分が前記瞬時流量が変動していないとみなせる第1許容範囲内であるか否かを判別する第1判別処理を行い、その第1判別処理にて前記差分が前記第1許容範囲内であると判別されると、前記平均流量が漏洩なし状態であるとみなせる第2許容範囲内であるか否かを判別する第2判別処理を行い、その第2判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲内であると判別されると前記漏洩なし状態であると判別し、前記第2判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲外であると判別されると、前記平均流量が前記第2許容範囲外のプラス側であるかマイナス側であるかを判別する第3判別処理を行い、
前記第1判別処理にて前記差分が前記第1許容範囲外であると判別された第1判別回数をカウントする第1カウント部と、
前記第2判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲内であると判別された第2判別回数をカウントする第2カウント部と、
前記第3判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲外のプラス側であると判別された第3判別回数をカウントする第3カウント部と、
前記第3判別処理にて前記平均流量が前記第2許容範囲外のマイナス側であると判別された第4判別回数をカウントする第4カウント部とを備えている流量計。 - 前記判別部は、
前記第1カウント部の前記第1判別回数に基づいて、前記瞬時流量の変動により前記漏洩なし状態であるか否かの判別を行えなかった瞬時流量変動状態であるか否かを判別する瞬時流量変動状態判別部と、
前記第2カウント部の前記第2判別回数に基づいて、前記漏洩なし状態となった回数を判別する漏洩なし状態判別部と、
前記第3カウント部の前記第3判別回数に基づいて、微小の漏洩がある、又は、前記流量計測部において前記流路を通過する前記流体の流量のゼロ点がプラス側にシフトしている微小漏洩・ゼロ点プラス側シフト状態であるか否かを判別する微小漏洩・ゼロ点プラス側シフト状態判別部と、
前記第4カウント部の前記第4判別回数に基づいて、前記ゼロ点がマイナス側にシフトしているゼロ点マイナス側シフト状態であるか否かを判別するゼロ点マイナス側シフト状態判別部とを備えている請求項1に記載の流量計。 - 前記判別部は、前記第1判別処理を行う前に、前記平均流量が前記流量計測部よりも前記流路の下流側に設けられた機器の使用とみなされる機器使用閾値以上か否かを判別する機器使用判別処理を行い、その機器使用判別処理にて前記平均流量が前記機器使用閾値よりも小さいと判別されると前記第1判別処理を行い、
前記機器使用判別処理において前記平均流量が前記機器使用閾値以上と判別された機器使用状態回数をカウントする機器使用状態回数カウント部を備えている請求項1又は2に記載の流量計。 - 前記判別部は、前記機器使用状態回数カウント部の前記機器使用状態回数に基づいて、前記機器の使用により前記漏洩なし状態であるか否かの判別を行えなかった機器連続使用状態であるか否かを判別する機器連続使用状態判別部を備えている請求項3に記載の流量計。
- 前記判別部における各状態判別部にて判別された夫々の状態を識別可能に表示する表示部を備えている請求項2又は4に記載の流量計。
- 前記流量計測部は、一対の超音波センサを備え、前記一対の超音波センサ間を相互に伝播する超音波の伝播時間に基づいて、前記流路を通過する流体の瞬時流量を求める請求項1〜5の何れか1項に記載の流量計。
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