JPH0814961A - ガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力変動等の外乱の影響による誤計測を防止
することができるようにする。 【構成】 流量演算部２１は、フルイディック素子１１
とフローセンサ１２の各出力を入力し、流量を演算す
る。フィルタ部２２は、流量演算部２１によって演算さ
れた測定流量を所定の周期で取得し、前回の演算結果と
今回取得した測定流量とを所定の割合で加算する演算を
行って、測定流量に対して平滑化処理を施す。バッファ
部２３は、フィルタ部２２による平滑化処理後の値を積
算した値が所定値を越えたときに、平滑化処理後の値を
出力する。積算部２４は、バッファ部２３から出力され
る値を積算して表示器１３に表示させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動等の外乱の影
響による誤計測を防止する手段を有するガスメータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガスメータに利用される流量計として、
フルイディック流量計が知られている。このフルイディ
ック流量計は、噴流を発生させるノズルの下流側に、一
対の側壁によって流路拡大部を形成すると共に、側壁の
外側に設けられたリターンガイドによって、ノズルを通
過した流体を各側壁の外側に沿ってノズルの噴出口側へ
導く一対のフィードバック流路を形成し、ノズルを通過
した流体が一対のフィードバック流路を交互に流れる現
象（以下、フルイディック発振という。）を利用し、フ
ルイディック発振の周波数に基づいて流体の流量を計量
するものである。

【０００３】このフルイディック流量計は測定領域があ
まり広くないため、例えば特開平４−３１５９１６号公
報に示されるように、フルイディック流量計と、微小流
量の測定に適したフローセンサとを併用したガスメータ
も提案されている。フローセンサは、発熱部と、この発
熱部の前後に配置された２つの温度センサとを有し、２
つの温度センサで検出される温度の差が気体の流速と関
係することを利用した流速センサである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このフロー
センサでは、実際の流量が零のときでも、気体の圧力変
動等の外乱があった場合に流量が検出されるという特性
がある。そこで、フローセンサを有する従来のガスメー
タでは、実際の流量が零のときに外乱の影響によって検
出された測定流量を積算しないように、例えばマイナス
側に１リットル、プラス側に０．１リットルのバッファ
機能を備えていた。このバッファ機能によれば、測定流
量を積算した値がマイナス側１リットル、プラス側０．
１リットルの範囲内で変動する場合には、マイナス側で
積算される測定流量とプラス側で積算される測定流量が
相殺され、ガスメータの流量積算値は変化しない。

【０００５】しかしながら、従来のバッファ機能を備え
たガスメータでは、実際の流量が零のときでも、外乱の
影響によって検出された測定流量が大きく、測定流量を
積算した値がプラス側のバッファ機能の範囲を越える場
合には、ガスメータの流量積算値としての積算が行われ
てしまうという問題点があった。このことを、図３を用
いて具体的に説明する。

【０００６】図３（ａ）は流量が零のときに外乱の影響
によって検出された測定流量の時間的変化を示してい
る。この図において、斜線の部分はバッファ機能によっ
て相殺されなければならない部分である。しかし、外乱
の影響によって検出された測定流量が大きい場合には、
測定流量を積算した値がプラス側のバッファ機能の範囲
（例えば０．１リットル）を越えてしまい、最初にプラ
ス側に大きな測定流量が生じると、その後にマイナス側
に同量の測定流量が生じても相殺されず、図３（ｂ）に
示すように、ガスメータの流量積算値としての積算が行
なわれてしまう。

【０００７】一方、外乱の影響によって検出される測定
流量を完全に相殺できるようにバッファの範囲を広くす
ることは、ガスメータの精度の低下を招くために好まし
くない。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、圧力変動等の外乱の影響による誤計
測を防止することができるようにしたガスメータを提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のガスメー
タは、ガスの流量を測定する流量測定手段と、この流量
測定手段の測定値に対して平滑化処理を施す平滑化手段
と、この平滑化手段による平滑化処理後の値を積算した
値が所定値を越えたときに、平滑化処理後の値を出力す
る緩衝手段と、この緩衝手段から出力される値を積算す
る積算手段とを備えたものである。

【００１０】このガスメータでは、流量測定手段によっ
てガスの流量が測定された後、その測定値が平滑化手段
によって平滑化される。さらに、緩衝手段において、平
滑化手段による平滑化処理後の値を積算した値が所定値
を越えたときに、平滑化処理後の値が出力され、この値
が積算手段によって積算される。

【００１１】請求項２記載のガスメータは、前記平滑化
手段が、前記流量測定手段の測定値を所定の周期で取得
し、前回の演算結果と今回取得した測定値とを所定の割
合で加算する演算を行うことにより、前記流量測定手段
の測定値に対して平滑化処理を施すようにしたものであ
る。

【００１２】請求項３記載のガスメータは、前記平滑化
手段が、前記流量測定手段の測定値を所定の周期で取得
し、今回の演算結果と前回の演算結果との差の絶対値
が、前回取得した測定値と前々回取得した測定値との差
の絶対値および所定の規制値を越えないように制限する
演算を行うことにより、前記流量測定手段の測定値に対
して平滑化処理を施すようにしたものである。

【００１３】請求項４記載のガスメータは、前記平滑化
手段が、前記流量測定手段の測定値を所定の周期で取得
し、複数の測定値の移動平均値を求める演算を行うこと
により、前記流量測定手段の測定値に対して平滑化処理
を施すようにしたものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の一実施例に係るガスメータ
の構成を表すブロック図である。この図に示すように、
本実施例のガスメータは、フルイディック流量計とフロ
ーセンサとを併用したガスメータであり、フルイディッ
ク素子１１と、フローセンサ１２と、表示器１３と、こ
れらを制御するマイクロコンピュータ２０とを備えてい
る。

【００１６】フルイディック素子１１は、噴流を発生さ
せるノズルと、このノズルの下流側に設けられ、流路拡
大部を形成する一対の側壁と、この側壁の外側に設けら
れ、ノズルを通過した流体を各側壁の外側に沿ってノズ
ルの噴出口側へ導く一対のフィードバック流路を形成す
るリターンガイドと、ノズルの噴出口近傍に設けられた
２つの導圧孔と、この２つ導圧孔に接続され、２つ導圧
孔間の差圧を検出する圧電膜センサとを備えている。そ
して、圧電膜センサの出力がフルイディック素子１１の
出力としてマイクロコンピュータ２０に入力されるよう
になっている。

【００１７】フローサンサ１２は、例えばフルイディッ
ク素子１１のノズルの通路内に配設され、発熱部と、こ
の発熱部の前後に配置された２つの温度センサとを備え
ている。

【００１８】マイクロコンピュータ２０は、フルイディ
ック素子１１とフローセンサ１２の各出力を入力し、流
量を演算する流量演算部２１と、この流量演算部２１に
よって演算された測定流量を所定の周期で取得し、前回
の演算結果と今回取得した測定流量とを所定の割合で加
算する演算を行うことにより、測定流量に対して平滑化
処理を施す平滑化手段としてのフィルタ部２２と、この
フィルタ部２２による平滑化処理後の値を積算した値が
所定値を越えたときに、平滑化処理後の値を出力する緩
衝手段としてのバッファ部２３と、このバッファ部２３
から出力される値を積算する積算部２４とを備えてい
る。これら流量演算部２１、フィルタ部２２、バッファ
部２３および積算部２４はそれぞれプログラムを実行す
ることによって実現されるようになっている。また、表
示器１３は、積算部２４による積算結果を表示するよう
になっている。なお、フルイディック素子１１、フロー
センサ１２および流量演算部２１が本発明における流量
測定手段を構成する。

【００１９】次に、本実施例のガスメータの作用につい
て説明する。

【００２０】本実施例のガスメータでは、フルイディッ
ク素子１１は大流量域での測定を行い、フローセンサ１
２は小流量域での測定を行うと共に、フルイディック素
子１１とフローセンサ１２の測定領域は一部重複してい
る。

【００２１】流量演算部２１は、流量がフルイディック
素子１１のみの測定領域にあるときはフルイディック素
子１１の出力から流量を演算し、流量がフローセンサ１
２のみの測定領域にあるときはフローセンサ１２の出力
から流量を演算する。流量演算部２１は、フルイディッ
ク素子１１の出力から流量を演算する場合は、フルイデ
ィック素子１１の出力を２値化してパルスを生成し、単
位時間当たりのパルスの数をカウントして、フルイディ
ック発振の周波数を求め、この周波数を流量に換算す
る。また、流量演算部２１は、フローセンサ１２の出力
から流量を演算する場合は、フローセンサ１２の２つの
温度センサの温度差を一定に保つための発熱部の供給電
力から、あるいは、一定電流または一定電力で発熱部を
発熱させたときの２つの温度センサの温度差から流量を
求める。なお、流量がフルイディック素子１１とフロー
センサ１２で重複する測定領域にあるときは、流量演算
部２１は、いずれか一方の出力から流量を求めるように
しても良いし、両者の出力を用いた演算（例えば平均値
をとる等）によって流量を求めるようにしても良い。あ
るいは特開平３−９６８１７号公報に示されるように、
フルイディック素子１１による測定値に基づいてフロー
センサ１２による測定値を較正するようにしても良い。

【００２２】フィルタ部２２は、次の式（１）による指
数平均演算を行って、流量演算部２１によって求められ
た測定流量に対して平滑化処理を施す。

【００２３】

【数１】 Ｙ_n ＝Ｘ_n ＋｛（Ｔ／（Ｔ＋ΔＴ））・（Ｙ_n-1 −Ｘ_n ）｝ …（１）

【００２４】この式において、Ｘ_n は今回、流量演算部
２１より取得した測定流量、Ｙ_n-1は前回のフィルタ部
２２における演算結果、Ｙ_n は今回のフィルタ部２２に
おける演算結果、Ｔはフィルタ定数（秒）、ΔＴは外乱
変動の実行周期（秒）である。

【００２５】式（１）を、Ｔ／（Ｔ＋ΔＴ）をｋとして
書き換えると、次の式（２）となる。

【００２６】

【数２】Ｙ_n ＝（１−ｋ）Ｘ_n ＋ｋＹ_n-1 …（２）

【００２７】この式（２）から分かるように、フィルタ
部２２による指数平均演算は、前回の演算結果Ｙ_n-1 と
今回取得した測定流量Ｘ_n とを所定の割合で加算する演
算を行って、測定流量に対して平滑化処理を施すもので
ある。

【００２８】バッファ部２３は、例えば、マイナス側２
リットル、プラス側２リットルの範囲でフィルタ部２２
の出力を積算した値を相殺し、フィルタ部２２の出力を
積算した値がプラス側２リットルの範囲を越えたときに
のみ、フィルタ部２２の出力を後段の積算部２４に出力
する。積算部２４は、このフィルタ部２２の出力値を積
算して、ガスメータの流量積算値とする。そして、表示
器１３は積算部２４で求められた流量積算値を表示す
る。

【００２９】次に、図２を用いて、本実施例のガスメー
タにおいて、圧力変動等の外乱の影響による誤計測が防
止されることを説明する。図２（ａ）は、流量が零のと
きに気体の圧力変動等の外乱があった場合に、流量演算
部２１で検出される測定流量の時間的変化の一例を示す
ものである。このように外乱の影響による測定流量が大
きい場合には、流量演算部２１で求められた測定流量を
そのままバッファ部２３に入力すると、バッファの範囲
を越えて、流量積算値としての積算が行われてしまう。
これに対し、本実施例のガスメータでは、流量演算部２
１で求められた測定流量はフィルタ部２２で平滑化処理
が施されるため、図２（ａ）に示す測定流量の時間的変
化に対して、フィルタ部２２を通過した後の流量の時間
的変化は図２（ｂ）に示すように振幅の小さいものとな
る。そして、このフィルタ部２２を通過した後の流量が
バッファ部２３に入力される。ここで、フィルタ部２２
を通過した後の流量は、時間的変化の振幅が小さいの
で、積算した値はバッファ部２３におけるバッファの範
囲を越えない。そのため、図２（ｃ）に示すように、積
算部２４では、流量積算値としての積算が行われず、外
乱の影響による誤計測が防止される。

【００３０】上記実施例では、平滑化手段としてのフィ
ルタ部２２において、流量演算部２１によって演算され
た測定流量を所定の周期で取得し、前回の演算結果と今
回取得した測定流量とを所定の割合で加算する演算を行
うことにより、測定流量に対して平滑化処理を施すよう
にしたが、次のような方法により平滑化処理を施すよう
にしてもよい。

【００３１】すなわち、まず、前述のフィルタ部２２
が、次の式（３）に示す演算を行うことにより、流量演
算部２１によって求められた測定流量に対して平滑化処
理を施す方法である。

【００３２】

【数３】 Ｙ_n ＝Ｙ_n-1 ＋ＭＩＮ｛ＭＡＸ（α，｜Ｘ_n-1 −Ｘ_n-2 ｜），｜Ｘ_n −Ｙ_n-1 ｜｝・ ＳＧＮ（Ｘ_n −Ｙ_n-1 ） …（３）

【００３３】この式において、Ｘ_n-2 は前々回、流量演
算部２１より取得した測定流量、Ｘ_n-1 は前回、流量演
算部２１より取得した測定流量、Ｘ_n は今回、流量演算
部２１より取得した測定流量、Ｙ_n-1 は前回のフィルタ
部２２における演算結果、Ｙ_n は今回のフィルタ部２２
における演算結果である。また、ＭＩＮ（Ａ，Ｂ）はＡ
とＢのうちの小さい方を選択する演算であり、ＭＡＸ
（Ａ，Ｂ）はＡとＢのうちの大きい方を選択する演算で
あり、ＳＧＮ（Ａ）はＡの符号を代入することを表す。

【００３４】また、αは次の式（４）で表される規制値
である。

【００３５】

【数４】α＝Ｔ・ＳＰＡＮ／１００ …（４）

【００３６】この式において、Ｔはフィルタ定数
（％）、ＳＰＡＮは外乱の変動周期のスパン（採りうる
値の範囲における最大値と最小値との差）である。

【００３７】式（３）から分かるように、フィルタ部２
２による演算は、今回の演算結果Ｙ_n と前回の演算結果
Ｙ_n-1 との差の絶対値が、前回取得した測定流量Ｘ_n-1
と前々回取得した測定流量Ｘ_n-2 との差の絶対値｜Ｘ
_n-1 −Ｘ_n-2 ｜および所定の規制値αを越えないように
制限する演算を行うことにより、測定流量に対して平滑
化処理を施す。

【００３８】また、前述のフィルタ部２２が次のような
方法により平滑化処理を行うようにしてもよい。

【００３９】すなわち、フィルタ部２２が、次の式
（５）による演算を行うことにより、流量演算部２１に
より求められた測定流量に対して平滑化処理を施す方法
である。

【００４０】

【数５】 Ｙ_n ＝｛Ｘ_n ＋Ｘ_n-1 ＋Ｘ_n-2 ＋……＋Ｘ_n-N+1 ｝／Ｎ …（５）

【００４１】この式において、Ｘ_n は今回、流量演算部
２１より取得した測定流量、Ｘ_n-iはｉ回前に流量演算
部２１より取得した測定流量（ｉは整数）、Ｙ_n は今回
のフィルタ部２２における演算結果、Ｎは平均化個数
（Ｎは整数）である。

【００４２】すなわち、フィルタ部２２では、流量演算
部２１より取得した複数（Ｎ個）の測定値（Ｘ_n ＋Ｘ
_n-1 ＋Ｘ_n-2 ＋……＋Ｘ_n-N+1 ）の平均値（移動平均
値）を求める演算を行って、測定流量に対して平滑化処
理を施す。なお、流量演算部２１で求められた測定値の
ばらつきが大きい場合には、その大きさによって移動平
均を行う平均化個数（Ｎ）を変化させることによりばら
つき補正を行うことができる。

【００４３】このようにして上記２つの方法のいずれで
も、前述の実施例と同様の作用効果を奏することができ
る。

【００４４】上記の説明では、流量が零のときに気体の
圧力変動等の外乱があった場合について説明したが、本
実施例のガスメータでは、流量が零ではないときに気体
の圧力変動等の外乱があった場合においても、フィルタ
部２２による平滑化処理によって、外乱によるノイズ分
が低減されるため、測定精度が向上する。

【００４５】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、流量測定手段としては、フルイディック素子１
１とフローセンサ１２を用いたものに限らず、他の流量
センサを用いたものでも良い。

【００４６】また、バッファ部２３におけるバッファの
範囲は、マイナス側２リットル、プラス側２リットルに
限らず、適宜設定することができることは言うまでもな
い。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明のガスメータ
によれば、平滑化手段によって流量測定手段の測定値に
対して平滑化処理を施し、緩衝手段により、平滑化手段
による平滑化処理後の値を積算した値が所定値を越えた
ときに、平滑化処理後の値を出力し、この値を積算手段
によって積算するようにしたので、圧力変動等の外乱の
影響による誤計測を防止することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るガスメータの構成を表
すブロック図である。

【図２】図１のガスメータの動作を説明するための特性
図である。

【図３】従来のバッファ機能を備えたガスメータの動作
を説明するための特性図である。

【符号の説明】

１１ フルイディック素子 １２ フローセンサ １３ 表示器 ２０ マイクロコンピュータ ２１ 流量演算部 ２２ フィルタ部 ２３ バッファ部 ２４ 積算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 温井 一光 神奈川県藤沢市みその台９−10 (72)発明者 酒井 克人 東京都葛飾区高砂３−２−７−123 (72)発明者 佐藤 真一 東京都八王子市北野町543−15 (72)発明者 岡村 繁憲 大阪府大阪市中央区平野町４−１−２ 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 木村 幸雄 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦瓦斯株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 長沼 雅仁 愛知県名古屋市熱田区千年１−２−70 愛 知時計電機株式会社内 (72)発明者 堀 逸郎 愛知県名古屋市熱田区千年１−２−70 愛 知時計電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスの流量を測定する流量測定手段と、 この流量測定手段の測定値に対して平滑化処理を施す平
   滑化手段と、 この平滑化手段による平滑化処理後の値を積算した値が
   所定値を越えたときに、平滑化処理後の値を出力する緩
   衝手段と、 この緩衝手段から出力される値を積算する積算手段とを
   具備することを特徴とするガスメータ。
2. 【請求項２】 前記平滑化手段は、前記流量測定手段の
   測定値を所定の周期で取得し、前回の演算結果と今回取
   得した測定値とを所定の割合で加算する演算を行うこと
   により、前記流量測定手段の測定値に対して平滑化処理
   を施すことを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
3. 【請求項３】 前記平滑化手段は、前記流量測定手段の
   測定値を所定の周期で取得し、今回の演算結果と前回の
   演算結果との差の絶対値が、前回取得した測定値と前々
   回取得した測定値との差の絶対値および所定の規制値を
   越えないように制限する演算を行うことにより、前記流
   量測定手段の測定値に対して平滑化処理を施すことを特
   徴とする請求項１記載のガスメータ。
4. 【請求項４】 前記平滑化手段は、前記流量測定手段の
   測定値を所定の周期で取得し、複数の測定値の移動平均
   値を求める演算を行うことにより、前記流量測定手段の
   測定値に対して平滑化処理を施すことを特徴とする請求
   項１記載のガスメータ。