JP4698014B2

JP4698014B2 - 流量計測装置

Info

Publication number: JP4698014B2
Application number: JP2000330719A
Authority: JP
Inventors: 英城大江
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-10-30
Also published as: JP2002139363A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ガス流量計測装置に係わり、特に、流体供給路に流れる流体の流速に応じた流速情報を出力する流速センサと、流速情報の誤差を除去して、真の流速情報を出力するための補正演算を行う補正演算手段と、補正された真の流速情報に基づき、流体供給路を流れる流体の通過流量を演算する流量演算手段とを備えた流量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電子式ガスメータに使用される流量計測装置として、比較的小さな流量を正確に計測することのできる熱線式流速センサ（以下、フローセンサという）を利用したものが知られている。このフローセンサは、ガス供給路中における熱の移動が供給路中を流れるガスの流速と関係することを利用してガス流速を求めるセンサである。
【０００３】
フローセンサは一般的に電池を電源として作動し、電池電源の消費電力を低減するために、間欠的に作動する。従って、フローセンサは、間欠的にガス流速に対応した大きさの電気信号を出力する。
【０００４】
フローセンサは感度が良いので、ガスが使われておらず、電子式ガスメータ下流のコックが閉じられている場合であっても、ガス圧変動や温度変化などの外乱が生じると、この外乱に起因してガス供給路にわずかに流れる正方向や逆方向の微流ガスを検出する。この場合電子式ガスメータ下流のコックが閉じられ、ガスの使用がないため、ガス圧変動や温度変化などの外乱によるわずかの流量は、これを時間的に積算すればゼロになるべき性質のものである。
【０００５】
そこで、従来、ガス圧変動や温度変化などの外乱によるわずかの流量を積算によって相殺するようにしたものが考えられている（特開平８−７５５１１号公報、特開平８−１３６２９８号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したフローセンサを使用した電子式ガスメータでは、電力消費を削減するためフローセンサが間欠的に作動されるようになっているが、ガス流量が０、すなわちガスが使われておらず計測すべきガス流がなくても、流量演算が行われ無駄な電力消費が行われてしまうという問題があった。
【０００７】
特に、ガス温度の変化などに起因した上記電気信号の誤差を補正演算して真の電気信号を出力する補正機能を備えた電子式ガスメータにおいては、上述したガス未使用時の電力消費の無駄が顕著な問題となる。すなわち、上記ガスメータにおいては、ガス未使用時であり、計測すべきガス流が無くても流量演算に加え、補正演算も行わなければならず、より一層無駄な電力消費が行われる。しかも、ガス流が微少であれば、誤差も少なく補正演算の効果があまりない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、流量計測精度の低下を招くことなく、消費電力の低減を図った流量計測装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示すように、流体供給路に流れる流体の流速に応じた流速情報を出力する流速センサ１０と、前記流速情報の誤差を除去して、真の流速情報を出力するための補正演算を行う補正演算手段２０ａ−１と、前記補正された真の流速情報に基づき、前記流体供給路を流れる流体の通過流量を演算する流量演算手段２０ａ−２とを備えた流量計測装置において、前記流速情報が、所定値以下のとき、前記補正演算手段及び流量演算手段の両者による演算を停止させる演算停止手段２０ａ−３を更に備えたことを特徴とする流量計測装置に存する。
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、流速センサが、流体供給路に流れる流体の流速に応じた流速情報を出力する。補正演算手段が、流速情報の誤差を除去して、真の流速情報を出力するための補正演算を行う。流量演算手段が、補正された真の流速情報に基づき、流体供給路を流れる流体の通過流量を演算する。流速情報が所定値以下のとき、演算停止手段が補正演算手段及び、流量演算手段の両者による演算を停止させる。
【００１１】
従って、流速情報が所定値以下のとき補正演算手段及び流量演算手段の両者による演算を停止させることにより、流速情報が所定値以下のときには、実質的には流体流速がないとみなしてこの流速情報に基づく演算を行わなくてよくなる。しかも、流体供給路に流れる流体の通過流量が微量であるときは、流体温度などに起因する誤差は少ない。このため、補正を行っていない流速情報に基づき、流体流速がないと判断しても流量計測精度が低下することがない。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流量計測装置であって、前記流体は、ガスであり、前記演算停止手段は、予め定めたガス使用頻度の低い時間帯であるときのみ、前記演算を停止させることを特徴とする流量計測装置に存する。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、演算停止手段が、予め定めたガス使用頻度の低い時間帯であるときのみ、演算を停止させる。従って、深夜などのガス使用頻度の低い時間帯であるときは、ガス流量がない確率が高い。このため、この時間帯に限って、補正を行っていない流速情報に基づき流体流速の有無を判断すれば、流体が使用されているにも拘わらず、通過流量なしと誤判断することがあまりない。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は、２記載の流量計測装置であって、前記補正演算手段は、前記流体の温度に基づき、前記流速情報を補正することを特徴とする流量計測装置に存する。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、補正演算手段は、流体の温度に基づき、流速情報を補正している。従って、流体温度に起因する流速情報の誤差は、流体の通過流量が微少のときは大きくない。このため、温度補正の行っていない流速情報に基づき、流体流速の有無を判断しても誤判断することがあまりない。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載の流量計測装置であって、前記所定値は、通過流量が３リットル／時間であるときの前記流速情報であることを特徴とする流量計測装置に存する。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、流体が使用されていないとき、圧力変動や温度変化などの外乱に起因して流体供給路に流れる流体の通過流量の上限は、３リットル／時間であることに着目し、所定値を、通過流量が３リットル／時間であるときの流速情報とする。従って、確実に流体が使用されていないときのみ、補正演算手段及び、流量演算手段の両者による演算を停止させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
図２は、本発明の流量計測装置を組み込んだ電子式ガスメータの一実施の形態を示すブロック図である。同図に示すように、熱線式流速センサ（フローセンサ）１０はガス供給路に設けられ、ヒータ１０ａと、このヒータ１０ａを間に挟んでヒータ１０ａから等間隔でガスの流れ方向に離間して配置され温度を検出する例えばサーモパイルからなる一対の温度センサ１０ｂ１及び１０ｂ２とを有する。
【００１９】
上記温度センサ１０ｂ１は、ヒータ１０ａの上流側に配置され、第１の温度検出信号を出力する。一方、温度センサ１０ｂ２は、ヒータ１０ａの下流側に配置され、第２の温度検出信号を出力する。なお、矢印Ｙ１がガスの流れ方向を示している。
【００２０】
また、ヒータ１０ａは、マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）２０の制御の下で駆動するヒータ駆動回路１０ｃからの駆動電流により、加熱が開始される。ヒータ１０ａの加熱が開始されると、上流側の温度センサ１０ｂ１と下流側の温度センサ１０ｂ２とは、駆動電流の大きさとガス流速の大きさに応じた電圧の温度検出信号をそれぞれ出力する。そして、この温度検出信号は、センサアンプ１０ｄ１及び１０ｄ２によってそれぞれ増幅される。
【００２１】
センサアンプ１０ｄ１及び１０ｄ２によりそれぞれ増幅された温度検出信号は、オペアンプからなる差動アンプ１０ｅの非反転入力及び反転入力にそれぞれ入力される。従って、差動アンプ１０ｅは、両温度検出信号の電圧の差に相当する温度差信号を出力する。この温度差信号は、ガス流速の大きさに応じた電圧を有し、流速が大きくなるほど大きなものとなり、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１０ｆによってディジタル信号に変換されてμＣＯＭ２０に取り込まれる。以上のことから明らかなように、温度差信号は、請求項中の流速情報に相当することがわかる。
【００２２】
上記μＣＯＭ２０は、プログラムに従って各種の処理を行う中央演算ユニット（ＣＰＵ）２０ａと、ＣＰＵ２０ａが行う処理プログラムなどを格納した読み出し専用メモリであるＲＯＭ２０ｂと、ＣＰＵ２０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２０ｃなどを内蔵し、これらが図示しないバスラインによって相互接続されている。
【００２３】
上記μＣＯＭ２０内のＣＰＵ２０ａは、ガス温度などに起因した温度差信号の誤差を補正して、真の温度差信号を演算する補正処理を行う。ＣＰＵ２０ａはまた、この真の温度差信号に所定の定数を乗じることにより通過流量を演算する流量演算処理、この算出した通過流量を積算して積算流量を求める流量積算処理、この算出した積算流量を表示器３０に表示させる表示処理を行う。
【００２４】
また、上記μＣＯＭ２０内のＲＯＭ２０ｂには、例えば午前１：００〜午前４：００までの間のようなガスの使用頻度の低い時間帯と、予め定めた所定値とが格納されている。上記所定値は、ガス未使用時に、圧力変動や温度変化などの外乱に起因して流れるガスの通過流量の上限値である３リットル／時間の通過流量が流れたときの温度差信号の電圧値である。
【００２５】
そして、ＣＰＵ２０ａは、ガス使用頻度の低い時間帯であり、かつ温度差信号が所定値以下のとき、補正演算処理及び流量演算処理を停止させる演算停止処理を行う。以上のことから明らかなように、ＣＰＵ２０ａは、補正演算手段、流量演算手段、演算停止手段として働くことがわかる。
【００２６】
上述したように、温度差信号が所定値以下のとき補正演算処理及び流量演算処理を停止させることにより、温度差信号が所定値以下のときには、実質的にはガス流速がないとみなしてこの温度差信号に基づく通過流量についての演算を行わなくてよくなり、消費電力の低減を図ることができる。しかも、ガス供給路に流れるガスの通過流量が微量であるときは、ガス温度などに起因する誤差は少ない。このため、補正を行っていない温度差信号に基づき、ガス流速がないと判断しても流量計測精度が低下することがない。
【００２７】
また、深夜などのガス使用頻度の低い時間帯であるときは、ガス流量がない確率が高い。従って、上述したように、この時間帯に限って補正を行っていない温度差信号に基づき、ガス流速の有無を判断すれば、ガスの使用があるにも拘わらずガス流量なしと誤判断することがあまりなく、流量計測精度の向上を図ることができる。
【００２８】
さらに、上記所定値を、ガス未使用時の圧力変動や温度変化などの外乱に起因して流体供給路に流れる流体の通過流量の上限値である３リットル／時間とすることにより、確実にガス未使用時のみ、補正演算処理及び流量演算処理を停止させることができる。
【００２９】
上述した構成の流量計測装置を組み込んだ電子式ガスメータの動作を図３のＣＰＵ２０ａの処理手順を参照して以下説明する。
まず、ＣＰＵ２０ａは、ヒータ駆動回路１０ｃを駆動して（ステップＳ１）、ヒータ１０ａを加熱させる。そして、所定時間経過後（ステップＳ２でＹ）、ヒータ駆動回路１０ｃの駆動を停止し（ステップＳ３）、ヒータ１０ａの加熱を停止する。その直後、ＣＰＵ２０ａは、Ａ／Ｄ変換器１０ｆが変換した温度差信号のディジタル値を取り込む（ステップＳ４）。
【００３０】
このとき、現在の時刻が、ＲＯＭ２０ｂ内に格納されたガスの使用頻度の低い時間帯でないときは（ステップＳ５でＮ）、ステップＳ６、Ｓ７へ進む。一方、現在の時刻がガスの使用頻度の低い時間帯であっても（ステップＳ５でＹ）、取り込んだ温度差信号が所定値より大きいときは（ステップＳ１０でＮ）、ステップＳ６、Ｓ７へ進む。
【００３１】
ステップＳ６、７においては、ガス温度によって変化する補正係数αを温度差信号に乗じて、ガス温度変化に起因する温度差信号の誤差を補正する温度補正処理及び、物の構造その他によって変化する補正係数をαを温度差信号に乗じて、物の構造その他によって変化に起因する温度差信号の誤差を補正する流量補正処理を行い、真の温度差信号を演算する。その後、この真の温度差信号に所定の定数を乗じることにより通過流量を演算する流量演算処理（ステップＳ８）、この算出した通過流量を積算して積算流量を求める流量積算処理を行った後（ステップＳ９）、ステップＳ１１の表示処理に進む。
【００３２】
一方、現在の時刻が、ＲＯＭ２０ｂ内に格納されたガスの使用頻度の低い時間帯であり（ステップＳ５でＹ）、かつ取り込んだ温度差信号がＲＯＭ２０ｂ内に格納された所定値以下であるときは、実質的にガス流量がないとみなし、温度補正処理、流量補正処理、流量演算処理及び流量積算処理を行うことなく、直ちにステップＳ１１の表示処理に進む。
【００３３】
そして、ステップＳ９からステップＳ１１の表示処理に進んだ場合は、ステップＳ９で積算された結果が、表示器３０に表示される。一方、ステップＳ１０からステップＳ１１の表示処理に進んだ場合は、前回表示された積算流量が、表示器３０に表示される。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、流速センサとして、熱式流速センサを挙げて説明していたが、例えば、超音波式センサであってもよい。超音波式センサとは、ガス供給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により構成されている。
【００３５】
そして、一方のトランスジューサの発生する超音波信号を他方のトランスジューサに受信させる動作を交互に行って超音波信号がトランスジューサ間でガス流方向と、ガス流方向と逆方向に伝搬される時間を間欠的にそれぞれ計測し、この計測した２つの伝搬時間の差を流速情報として出力するものである。
【００３６】
上記超音波式センサの場合も、ガス温度や、物の構造等によって上記伝搬時間差に誤差が生じるため、補正をして真の伝搬時間差を算出する必要がある。従って、この場合も伝搬時間差が所定値以下のときに、補正演算及び流量演算を停止させれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、流速情報が所定値以下のとき補正演算手段及び流量演算手段の両者による演算を停止させることにより、流速情報が所定値以下のときには、実質的には流体流速がないとみなしてこの流速情報に基づく演算を行わなくてよくなる。しかも、流体供給路に流れる流体の通過流量が微量であるときは、流体温度などに起因する誤差は少ない。このため、補正を行っていない流速情報に基づき、流体流速がないと判断しても流量計測精度が低下することがないので、流量計測精度の低下を招くことなく、消費電力の低減を図った流量計測装置を得ることができる。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、深夜などのガス使用頻度の低い時間帯であるときは、ガス流量がない確率が高い。このため、この時間帯に限って、補正を行っていない流速情報に基づき流体流速の有無を判断すれば、流体が使用されているにも拘わらず、通過流量なしと誤判断することがあまりないので、流速計測精度の向上を図った流量計測装置を得ることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、流体温度に起因する流速情報の誤差は、流体の通過流量が微少のときは大きくない。このため、温度補正の行っていない流速情報に基づき、流体流速の有無を判断しても誤判断することがあまりないので、流速計測精度の向上を図った流量計測装置を得ることができる。
【００４０】
請求項４記載の発明によれば、確実に流体が使用されていないときのみ、補正演算手段及び、流量演算手段の両者による演算を停止させることができるので、流量計測精度の低下を招くことなく、より一層消費電力の低減を図った流量計測装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流量計測装置の基本構成図を示すブロック図である。
【図２】本発明の流量計測装置を組み込んだ電子式ガスメータの一実施の形態を示すブロック図である。
【図３】図３の電子式ガスメータを構成するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０流速センサ（フローセンサ）
２０ａ−１補正演算手段（ＣＰＵ）
２０ａ−２流量演算手段（ＣＰＵ）
２０ａ−３演算停止手段（ＣＰＵ）

Claims

流体供給路に流れる流体の流速に応じた流速情報を出力する流速センサと、前記流速情報の誤差を除去して、真の流速情報を出力するための補正演算を行う補正演算手段と、前記補正された真の流速情報に基づき、前記流体供給路を流れる流体の通過流量を演算する流量演算手段とを備えた流量計測装置において、
前記流速情報が、所定値以下のとき、前記補正演算手段及び流量演算手段の両者による演算を停止させる演算停止手段を更に備えた
ことを特徴とする流量計測装置。
請求項１記載の流量計測装置であって、
前記流体は、ガスであり、
前記演算停止手段は、予め定めたガス使用頻度の低い時間帯であるときのみ、前記演算を停止させる
ことを特徴とする流量計測装置。
請求項１又は、２記載の流量計測装置であって、
前記補正演算手段は、前記流体の温度に基づき、前記流速情報を補正する
ことを特徴とする流量計測装置。
請求項１〜３何れか１項記載の流量計測装置であって、
前記所定値は、通過流量が３リットル／時間であるときの前記流速情報である
ことを特徴とする流量計測装置。