JPH11344364A - 流量計および流量計の漏洩検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流路内の圧力変動により計測値にバラツキが
生じた場合においても微少漏洩の誤判定を防止する。 【解決手段】 制御部１３の制御により、流量計の設置
後に学習期間を開始し、演算部１２により単位時間にお
ける超音波の伝搬時間差の最大値、最小値、および平均
値を求めて、学習期間中の単位時間毎に求めた平均値の
最小値を記憶部１４に基準計測値として登録する。学習
期間経過後の通常期間において、演算部１２により単位
時間における超音波の伝搬時間差の最大値、最小値、お
よび平均値を求めて、漏洩判定部１５により、この平均
値と基準計測値とを比較し、前記平均値が基準計測値に
対して所定値Ａを超えた状態が３０日間継続したとき
に、「微少漏洩あり」と判定して警告発行部１６より微
少漏洩警告を発行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子式ガスメータ等
に使用される流量を計測する流量計に関し、特に、超音
波を用いて流路中の流速を間欠的に計測して積算流量を
算出する推量式の流量計および流量計の漏洩検出方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子式ガスメータ等の流量計
測に使用されている流量計としては、超音波式やフルイ
ディック式等の流量計が広く使用されている。例えば、
超音波式のガス流量計では、流路内に一定距離だけ離れ
て配置された超音波周波数で作動する例えば圧電式振動
子からなる２つの音響トランスジューサを設け、これら
のトランスジューサ間のガス流に対する順方向および逆
方向の超音波伝搬時間を計測し、これを基にガスの流速
を求めて流量を算出し、流量を積算していくような構成
となっている。

【０００３】超音波式のガス流量計において、流量計測
を行う場合、まず、ガス流入側のトランスジューサから
超音波信号を発生させ、ガス流出側のトランスジューサ
に受信させてトランスジューサ間での超音波信号の順方
向の伝搬時間ｔd を計測する。次いで、双方のトランス
ジューサを切換えて、ガス流出側のトランスジューサか
ら超音波信号を発生させ、ガス流入側のトランスジュー
サに受信させて逆方向の伝搬時間ｔu を計測する。この
計測した２つの伝搬時間ｔd ，ｔu の伝搬時間差に基づ
いて流路内を流れているガスの流速ｖを間欠的に求め、
流速ｖに流路の断面積を乗じて瞬時流量を算出する。そ
して、前記瞬時流量に一定の計測間隔であるサンプリン
グ時間を乗じて通過量を算出し、この通過量を積算して
積算流量を求め、得られた積算流量を表示部に表示す
る。このような超音波式のガス流量計の構成および動作
については、特開平８−１９３８６１号公報等に開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したような超音波
式のガス流量計を用いる際、例えば集合住宅などで脈動
流の発生源となるガスヒートポンプ（ＧＨＰ）等の燃焼
器が設置されていない消費家屋において、隣家に脈動流
の発生源となる燃焼器が設置され運転されていた場合
に、実際にガスが流れていなくても流量計上流側の圧力
変動により瞬間的にある流量に相当する超音波の伝搬時
間差が生じることがある。

【０００５】従来の流量計では、上記の圧力変動による
伝搬時間差によって、微少のガス漏れがあった場合にこ
れを検出できず、微少漏洩警告機能が作動しないおそれ
がある。また、従来のマイクロコンピュータを搭載した
電子式ガスメータの機能として、口火を長時間連続して
使用する燃焼器を設置する際に口火流量を登録する口火
登録の機能がある。この口火登録によって、微少のガス
漏れと登録した口火流量とを区別して正確な微少漏洩警
告を行うことが可能であるが、前記圧力変動による伝搬
時間差によりガス漏れと口火流量との判断が困難となる
場合がある。

【０００６】微少漏洩警告機能としては、例えば図８に
示すように、「流量無し」と判定する所定の判定流量値
Ｑ0 未満の流量が３０日間検出されないときに、微少の
ガス漏れがあるとして警告を行うものがある。このとき
図９に示すように、Ｑ0 付近の微少流量で圧力変動の影
響を受けた場合、実際にはガスが流れていても検出流量
値がＱ0 未満となる最小値５１が検出されて微少漏洩判
定継続タイマをゼロクリアしてしまうことがある。この
ような場合に「ガス漏れ無し」と誤判定されて警告が発
行されない不具合が生じる。

【０００７】このように、従来の流量計では、流路内の
脈動流等の影響によって圧力変動が生じた場合に、微少
のガス漏れを検出不能となったりガス漏れを誤判定して
しまうおそれがあるという問題点を有していた。

【０００８】本発明は、前述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、流路内の圧力変動により超
音波の伝搬時間差等の計測値にバラツキが生じた場合に
おいても、微少な漏洩の誤判定を防止することができ、
正確な微少漏洩警告を行うことが可能な流量計および流
量計の漏洩検出方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１に係る流量計の漏洩検出方法
は、流路中の流速を間欠的に計測して積算流量を算出す
る推量式の流量計における漏洩検出方法であって、当該
流量計の動作開始後に学習期間を設定し、この学習期間
において、流速に関する計測値を得て単位時間における
該計測値の代表値を求める学習期間計測ステップと、前
記学習期間中の単位時間毎に求めた前記代表値の最小値
を基準計測値として登録する基準計測値登録ステップ
と、前記学習期間経過後の通常期間において、流速に関
する計測値を得て単位時間における該計測値の代表値を
求める通常期間計測ステップと、前記通常期間において
得られた計測値の代表値と前記基準計測値とを比較する
計測値比較ステップと、前記計測値の代表値が前記基準
計測値に対して所定範囲を超えた状態が所定期間継続し
たときに、微少漏洩があると判定する微少漏洩判定ステ
ップと、を有することを特徴とする。

【００１０】また、請求項２に係る流量計の漏洩検出方
法は、請求項１の方法において、前記微少漏洩判定ステ
ップにおいて微少漏洩があると判定された場合に、微少
漏洩警告を発行する微少漏洩警告ステップを有するもの
である。

【００１１】また、請求項３に係る流量計の漏洩検出方
法は、請求項１の方法において、前記計測値として流路
中に送波した超音波の流体の流れに対する順方向と逆方
向の伝搬時間差を求めるものである。

【００１２】また、請求項４に係る流量計の漏洩検出方
法は、請求項１の方法において、前記代表値として単位
時間における平均値を求めるものである。

【００１３】また、請求項５に係る流量計の漏洩検出方
法は、請求項４の方法において、前記学習期間計測ステ
ップおよび前記通常期間計測ステップにおいて、前記計
測値の単位時間における最大値、最小値、および平均値
を求めるものである。

【００１４】また、請求項６に係る流量計の漏洩検出方
法は、請求項５の方法において、前記学習期間計測ステ
ップにおいて、流路の流れの状態に応じて得られる最大
値、最小値、および平均値の組を流量パターンとして登
録するものである。

【００１５】本発明の請求項７に係る流量計は、流路中
の流速を間欠的に計測して積算流量を算出する推量式の
流量計において、前記流速に関する計測値を得て単位時
間における該計測値の代表値を求める計測値演算手段
と、当該流量計の動作開始後に設定した学習期間におい
て単位時間毎に求めた前記代表値の最小値を基準計測値
として記憶する基準計測値記憶手段と、前記学習期間経
過後の通常期間において得られた計測値の代表値と前記
基準計測値とを比較し、前記計測値の代表値が前記基準
計測値に対して所定範囲を超えた状態が所定期間継続し
たときに微少漏洩があると判定する微少漏洩判定手段
と、前記微少漏洩があると判定された場合に微少漏洩警
告を発行する微少漏洩警告手段と、を備えたものであ
る。

【００１６】本発明の流量計および流量計の漏洩検出方
法では、流量計の動作開始後に学習期間を設定し、この
学習期間において、流速に関する計測値を得て単位時間
における該計測値の代表値を求めて、この代表値の最小
値を基準計測値として登録しておき、学習期間経過後の
通常期間において得られた計測値の代表値が前記基準計
測値に対して所定範囲を超えた状態が所定期間継続した
ときに、微少漏洩があると判定することにより、正確な
微少漏洩の検出が可能となり、微少漏洩の誤判定が防止
される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の流
量計およびその漏洩検出方法に係る実施の形態の一例に
ついて詳細に説明する。ここで、図１は本発明の実施形
態に係る流量計の主要部の機能的構成を示す構成図、図
２は本実施形態に係る流量計の一構成例を示す構成図、
図３は本実施形態に係る流量計の漏洩検出方法の手順を
説明するフローチャートである。

【００１８】流量計２０は、図２に示すように、筐体の
入口から出口までの流路内に一定距離だけ離れて対向配
置された、超音波周波数で作動する例えば圧電式振動子
からなる送受波用の２つのトランスジューサ２１，２２
と、これらのトランスジューサ２１，２２間に配設され
た伝搬管路２３とを有して構成される。入口より流入し
たガス等の流体は、伝搬管路２３中を流れて出口より流
出するようになっており、この流れの雰囲気中において
トランスジューサ２１，２２により超音波を送受信し、
超音波の伝搬時間に基づいて内部の流路を流れる流体の
流量を計測するものである。

【００１９】この流量計２０は、マイクロコンピュータ
等のプロセッサを用いた制御回路を備えており、図１に
示すように、送受信部１１、演算部１２、制御部１３、
記憶部１４、漏洩判定部１５、警告発行部１６を有して
構成されている。送受信部１１は、トランスジューサ２
１，２２に対して計測用の超音波信号を送受信するもの
で、超音波信号生成部、超音波信号処理部、送受信用の
アンプ等を有して構成される。演算部１２は、計測値演
算手段としての機能を有し、送受信部１１からの信号を
基に、計測値として超音波の伝搬時間差を求めて流量の
算出や積算を行ったり、ガス漏れ判定のための演算など
を行うもので、プロセッサ上で動作するソフトウェアプ
ログラムにより実現される。制御部１３は、前記送受信
部１１，演算部１２，記憶部１４，漏洩判定部１５と接
続され各部の制御を行うもので、演算部１２と同様にプ
ロセッサ上で動作するソフトウェアプログラムにより実
現される。

【００２０】また、記憶部１４は、基準計測値記憶手段
としての機能を有し、演算部１２により求めた単位時間
における伝搬時間差の最大値、最小値、および平均値等
を記憶したり、後述する学習期間において求めた単位時
間における伝搬時間差の平均値の最小値を基準計測値と
して記憶するもので、プロセッサ内部または外部のメモ
リ等により実現される。漏洩判定部１５は、微少漏洩判
定手段としての機能を有し、学習期間後の通常期間にお
いて得られた伝搬時間差の平均値と前記基準計測値とを
比較して微少漏洩があるか否かを判定するもので、演算
部１２と同様にプロセッサ上で動作するソフトウェアプ
ログラムにより実現される。警告発行部１６は、微少漏
洩警告手段としての機能を有し、漏洩判定部１５により
微少漏洩があると判定された場合に警告を発行するもの
で、警告用の制御信号、音声信号、画像信号等を出力す
るハードウェア回路またはソフトウェアプログラムによ
り実現される。

【００２１】次に、本実施形態の流量計における動作を
説明する。流量の算出を行う際には、送受信部１１によ
って、まずガス流入側のトランスジューサ２１から超音
波信号を発生して超音波を送信し、ガス流出側のトラン
スジューサ２２で受信してトランスジューサ間での超音
波信号の順方向の伝搬時間ｔd を計測する。次いで、双
方のトランスジューサを切換えて、ガス流出側のトラン
スジューサ２２から超音波信号を発生して超音波を送信
し、ガス流入側のトランスジューサ２１で受信して逆方
向の伝搬時間ｔu を計測する。そして演算部１２によっ
て、前記計測した２つの伝搬時間ｔd ，ｔu の伝搬時間
差に基づいて、伝搬管路２３内を流れているガスの流速
ｖを間欠的に求め、この流速ｖに伝搬管路２３の断面積
を乗じて瞬時流量を算出する。さらに、前記瞬時流量に
一定の計測間隔であるサンプリング時間を乗じて通過量
を算出し、この通過量を積算して流量積算値ＱS を求
め、得られた流量積算値ＱS を図示しない表示部等に表
示する。

【００２２】以下に、流量計動作時の微少漏洩検出機能
について図３を参照して詳しく説明する。この微少漏洩
検出機能は制御部１３の制御に基づき演算部１２、記憶
部１４、漏洩判定部１５により実行される。流量計は、
所定位置に設置されるまでは電池の消費を最低限に抑え
るために出荷モードに設定されている。流量計が設置さ
れると、出荷モードを解除してガス流量の計測を開始す
る（ステップＳ１）。本実施形態では、出荷モードの解
除から一定期間の間、流量計測に用いる超音波の伝搬時
間差の学習期間を設け、出荷モード解除後に学習期間を
開始する（ステップＳ２）。

【００２３】学習期間では、超音波の伝搬時間差を求め
ることによりガス流量の計測を行い（ステップＳ３）、
ある単位時間の伝搬時間差の最大値、最小値、および単
位時間の平均値を演算部１２により算出して記憶部１４
に記憶していく（ステップＳ４：学習期間計測ステッ
プ）。そして、単位時間が経過したかを判断して（ステ
ップＳ５）、単位時間経過すると記憶部１４に記憶され
た平均値の最小値を更新し、現在までの平均値の最小値
が「流量無し」の状態を判定するための基準計測値であ
ることを記憶部１４に登録する（ステップＳ６：基準計
測値登録ステップ）。また、その平均値の最小値が記録
されたときの最大値および最小値も併せて記憶部１４に
登録しておく。そして、学習期間が終了したか否かを判
断し（ステップＳ７）、学習期間の終了まで上記ステッ
プＳ３〜Ｓ７の処理を繰り返す。

【００２４】学習期間終了後の通常期間では、ステップ
Ｓ８〜Ｓ１０においてステップＳ３〜Ｓ５と同様に、前
記単位時間における伝搬時間差の最大値、最小値、およ
び単位時間の平均値を演算部１２により算出して記憶部
１４に記憶していく（通常期間計測ステップ）。このと
き、漏洩判定部１５により、計測した伝搬時間差の平均
値と記録されている基準計測値との差分ｄが所定値Ａ以
内かどうかを判断する（ステップＳ１１：計測値比較ス
テップ）。本実施形態では、計測した伝搬時間差の平均
値が基準計測値と同じか、または基準計測値のｎ％（例
えばｎ＝２とする）以内であれば、「流量無し」と判定
され、ステップＳ１２に進んで漏洩判定部１５内に設け
た微少漏洩判定期間を計測するための漏洩継続タイマを
ゼロクリアする。

【００２５】一方、計測した伝搬時間差の平均値と基準
計測値との差分ｄが所定値Ａ以内でない場合、すなわち
基準計測値のｎ％を超えた大きい平均値が計測された場
合は、「微少流量あり」と判定され、ステップＳ１３に
進んで漏洩継続タイマが３０日カウントしたかを判断し
て、３０日経過していない場合は上記ステップＳ８〜Ｓ
１３の処理を繰り返す。ここで、計測した伝搬時間差の
平均値が基準計測値のｎ％以内となる状態が３０日間連
続して検出されないときは、「微少漏洩あり」と判定し
（微少漏洩判定ステップ）、ステップＳ１４に進んで警
告発行部１６より微少漏洩警告を発行する（微少漏洩警
告ステップ）。微少漏洩警告の例としては、表示部等へ
の警告表示とか、ブザーや音声信号による告知などが挙
げられる。

【００２６】ここで、図４ないし図７を参照して、学習
期間における伝搬時間差の最大値、最小値、および単位
時間の平均値の登録、および学習期間終了後の微少流量
判定について詳しく説明する。

【００２７】図４に示すように、使用される脈動流発生
源の燃焼器の消費状態により、流路における脈動流の発
生状況にはいくつかのパターンが推定される。このた
め、基準計測値として単位時間における伝搬時間差の平
均値の最小値を記録するだけでなく、脈動流のパターン
に応じて異なる最大値、最小値、および平均値の組をそ
れぞれ流量パターンとして記録するようにしてもよい。

【００２８】学習期間において、図５に示すように、単
位時間における伝搬時間差Δｔの最大値、最小値、およ
び平均値を算出し、流量パターンとして記憶媒体に記録
する。このとき、基準計測値の設定方法として以下の２
つが挙げられる。第１の方法は、学習期間中の平均値の
最小値を登録し、この平均値が最小となったときの流量
パターンを１つ記録するものである。第２の方法は、学
習期間中において最大値、最小値、および平均値の組を
図６に示すように複数の流量パターン（例えばパターン
１からＮまでのＮ個の流量パターン）として記録するも
のである。

【００２９】学習期間終了後は、前述のように登録設定
された流量パターンを用いて、計測した伝搬時間差の平
均値と基準計測値との比較を行って「流量無し」状態で
あるか否かを判定する。図７に示すように、学習期間に
登録された流量パターンと学習期間終了後の単位時間に
おいて計測された流量パターンとを比較し、平均値の差
分ｄが基準計測値の２％を超えた場合は「微少流量あ
り」、超えない場合は「流量無し」と判定する。

【００３０】なお、本実施形態では、単位時間における
伝搬時間差の代表値として平均値を用いているが、ガス
の流れの状況等に応じて代表値として最小値などを用い
てもよい。

【００３１】本来、ガス流量がゼロであれば超音波の伝
搬時間差はゼロとなるため、学習期間に記録された基準
計測値がゼロでないときは、微少流量が検出されている
と考えられる。この微少流量は、例えば口火を長時間連
続して使用する燃焼器を設置した場合など発生する。流
量計が口火登録の機能を有しており、口火流量を登録す
るように設定されている場合は、上記基準計測値から換
算した流量を口火流量として登録すれば、前述した手順
によって口火流量と微少漏洩との判別が可能となる。

【００３２】また、一般的な設置環境では、学習期間以
降に、ガス供給経路上のガス燃焼機器の変更などが考え
られるため、例えば３ヶ月毎に再度学習期間を設けた
り、または平均値、最大値および最小値の出現パターン
（流量パターン）が変わったときに再学習することが望
ましい。

【００３３】なお、上述した実施形態では超音波式のガ
ス流量計の例について説明したが、フルイディック式の
流量計においても、超音波の伝搬時間差をフローセンサ
からのパルスの出力間隔に変更することで、同様に本発
明を適用可能である。

【００３４】以上のように、本実施形態では、流量計の
設置後に学習期間を設けてガス流量計測結果を学習し、
この学習結果を基にして微少漏洩の判断を行うことによ
り、脈動流等の圧力変動によって超音波の伝搬時間差に
バラツキが生じても、正確に微少流量の検出が可能であ
り、微少なガス漏れの誤判定を防止することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量計お
よび流量計の漏洩検出方法によれば、流路中の流速を間
欠的に計測して積算流量を算出する推量式の流量計にお
いて、当該流量計の動作開始後に学習期間を設定し、こ
の学習期間において、流速に関する計測値を得て単位時
間における該計測値の代表値を求めて、この学習期間の
単位時間毎に求めた前記代表値の最小値を基準計測値と
して登録し、前記学習期間経過後の通常期間において、
流速に関する計測値を得て単位時間における該計測値の
代表値を求め、この計測値の代表値が前記基準計測値に
対して所定範囲を超えた状態が所定期間継続したとき
に、微少漏洩があると判定するようにしたので、流路内
の圧力変動により超音波の伝搬時間差等の計測値にバラ
ツキが生じた場合においても、微少な漏洩の誤判定を防
止することができ、正確な微少漏洩警告を行うことが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る流量計の主要部の機能
的構成を示す構成図である。

【図２】本実施形態に係る流量計の一構成例を示す構成
図である。

【図３】本実施形態に係る流量計の漏洩検出方法の手順
を説明するフローチャートである。

【図４】ガス流路における脈動流の発生パターンを説明
する説明図である。

【図５】学習期間において単位時間当たりの超音波伝搬
時間差の最大値、最小値、および平均値を登録する手順
を説明する説明図である。

【図６】超音波伝搬時間差の最大値、最小値、および平
均値のパターンが異なる複数の流量パターンを示す説明
図である。

【図７】学習期間に登録された流量パターンに基づき微
少流量を判定する手順を説明する説明図である。

【図８】微少漏洩警告を行う場合の漏洩判定方法の一例
を示す説明図である。

【図９】圧力変動によって微少漏洩の誤判定が生じた場
合を示す説明図である。

【符号の説明】

１１ 送受信部 １２ 演算部 １３ 制御部 １４ 記憶部 １５ 漏洩判定部 １６ 警告発行部 ２０ 流量計 ２１，２２ トランスジューサ ２３ 伝搬管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０８Ｂ 21/00 Ｇ０８Ｂ 21/00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路中の流速を間欠的に計測して積算流
   量を算出する推量式の流量計における漏洩検出方法であ
   って、 当該流量計の動作開始後に学習期間を設定し、この学習
   期間において、流速に関する計測値を得て単位時間にお
   ける該計測値の代表値を求める学習期間計測ステップ
   と、 前記学習期間中の単位時間毎に求めた前記代表値の最小
   値を基準計測値として登録する基準計測値登録ステップ
   と、 前記学習期間経過後の通常期間において、流速に関する
   計測値を得て単位時間における該計測値の代表値を求め
   る通常期間計測ステップと、 前記通常期間において得られた計測値の代表値と前記基
   準計測値とを比較する計測値比較ステップと、 前記計測値の代表値が前記基準計測値に対して所定範囲
   を超えた状態が所定期間継続したときに、微少漏洩があ
   ると判定する微少漏洩判定ステップと、 を有することを特徴とする流量計の漏洩検出方法。
2. 【請求項２】 前記微少漏洩判定ステップにおいて微少
   漏洩があると判定された場合に、微少漏洩警告を発行す
   る微少漏洩警告ステップを有することを特徴とする請求
   項１に記載の流量計の漏洩検出方法。
3. 【請求項３】 前記計測値として流路中に送波した超音
   波の流体の流れに対する順方向と逆方向の伝搬時間差を
   求めることを特徴とする請求項１に記載の流量計の漏洩
   検出方法。
4. 【請求項４】 前記代表値として単位時間における平均
   値を求めることを特徴とする請求項１に記載の流量計の
   漏洩検出方法。
5. 【請求項５】 前記学習期間計測ステップおよび前記通
   常期間計測ステップにおいて、前記計測値の単位時間に
   おける最大値、最小値、および平均値を求めることを特
   徴とする請求項４に記載の流量計の漏洩検出方法。
6. 【請求項６】 前記学習期間計測ステップにおいて、流
   体の流れの状態に応じて得られる最大値、最小値、およ
   び平均値の組を流量パターンとして登録することを特徴
   とする請求項５に記載の流量計の漏洩検出方法。
7. 【請求項７】 流路中の流速を間欠的に計測して積算流
   量を算出する推量式の流量計において、 前記流速に関する計測値を得て単位時間における該計測
   値の代表値を求める計測値演算手段と、 当該流量計の動作開始後に設定した学習期間において単
   位時間毎に求めた前記代表値の最小値を基準計測値とし
   て記憶する基準計測値記憶手段と、 前記学習期間経過後の通常期間において得られた計測値
   の代表値と前記基準計測値とを比較し、前記計測値の代
   表値が前記基準計測値に対して所定範囲を超えた状態が
   所定期間継続したときに微少漏洩があると判定する微少
   漏洩判定手段と、 前記微少漏洩があると判定された場合に微少漏洩警告を
   発行する微少漏洩警告手段と、 を備えたことを特徴とする流量計。