JP2001281030A - Method and apparatus for measuring flow rate, and gas meter - Google Patents
Method and apparatus for measuring flow rate, and gas meterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は流量計測方法および
流量計測装置ならびにガスメータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow measurement method, a flow measurement device, and a gas meter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】可燃性ガスのような流体中に超音波を伝
搬させて、その流体の流速または流量を計測する従来の
流量計測方法あるいは流量計測装置では、流体が導通す
る導通管における流れの方向に距離を隔てて相前後して
超音波発／受振器を設けておき、流体の流れと同方向
（順方向）に上流側から下流側へと超音波を伝搬させ
て、その伝搬時間を測定し、その超音波の伝搬が下流側
で検出されると、次には流体の流れと逆方向に下流側か
ら上流側へと超音波を伝搬させて、その伝搬時間を測定
するという動作を繰り返し、これら両方向での伝搬時間
の差を求め、これに基づいて流体の流速あるいは流量を
計測していた。2. Description of the Related Art In a conventional flow rate measuring method or a flow rate measuring apparatus for measuring a flow velocity or a flow rate of a fluid by transmitting ultrasonic waves in a fluid such as a flammable gas, the flow rate in a flow pipe in which the fluid is conducted is measured. The ultrasonic transmitter / receiver is provided one after the other at a distance in the direction, and the ultrasonic wave is propagated from the upstream side to the downstream side in the same direction (forward direction) as the flow of the fluid, and the propagation time is reduced. When the measurement is performed and the propagation of the ultrasonic wave is detected on the downstream side, the ultrasonic wave is then propagated from the downstream side to the upstream side in the direction opposite to the flow of the fluid, and the propagation time is measured. The difference between the propagation times in these two directions was repeatedly determined, and the flow velocity or flow rate of the fluid was measured based on the difference.
【０００３】さらに詳細には、いわゆる超音波伝搬方式
のガスメータのような流量計測装置では、まず上流側か
ら下流側への超音波の伝搬時間（これをＴ１とする）と
下流側から上流側への超音波の伝搬時間（これをＴ２と
する）とを測定する。ここで、超音波の伝搬経路は一般
に導通管の中心線に対して斜交するように設けられてい
るのでその斜交する角度をθとし、超音波が管内を伝搬
する距離をＬ、流体中の音速をＣとすると、Ｔ１＝Ｌ／
（Ｃ＋ｖｃｏｓθ），Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−ｖｃｏｓθ）と
なる。このＴ１，Ｔ２より流速値ｖは、ｖ＝（Ｌ／２ｃ
ｏｓθ）・（１／Ｔ１−１／Ｔ２）という計算式によっ
て求めることができる。そして流速値ｖに導通管の面積
Ｓを乗算して流量値Ｑを得る。More specifically, in a flow rate measuring device such as a gas meter of the so-called ultrasonic wave propagation method, first, the propagation time of ultrasonic waves from the upstream side to the downstream side (this is referred to as T1) and the time from the downstream side to the upstream side. Of the ultrasonic wave (hereinafter, referred to as T2). Here, the propagation path of the ultrasonic wave is generally provided so as to be oblique to the center line of the conduit, so the angle of oblique is θ, the distance that the ultrasonic wave propagates in the tube is L, T1 = L /
(C + vcos θ), T2 = L / (C−vcos θ). From these T1 and T2, the flow velocity value v becomes v = (L / 2c)
os θ) · (1 / T1-1 / T2). Then, the flow rate value Q is obtained by multiplying the flow velocity value v by the area S of the conduit.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上流側での
導管工事などに起因してガスに空気が混入した場合、従
来のガスメータでは、そのような組成の異なるガスが流
れていることを検知することができない。このため、超
音波伝搬方式のガスメータなどでは、空気を多く含んだ
ガスがガスメータを通過すると、流量計測値に大幅な誤
差が生じる場合があるという問題がある。また、さらに
その下流側のガス燃焼機器等では、燃焼の立ち消えや不
完全燃焼等が発生するという問題がある。In the case where air is mixed into the gas due to a pipe work on the upstream side or the like, a conventional gas meter detects that such a gas having a different composition flows. Can not do. For this reason, in a gas meter or the like of the ultrasonic wave propagation type, there is a problem that when a gas containing a large amount of air passes through the gas meter, a large error may occur in the flow measurement value. Further, in a gas combustion device or the like further downstream thereof, there is a problem that burn-out or incomplete combustion occurs.
【０００５】また、例えば複数種類のガスや液体などを
取り扱う化学プラント用の流量計測装置などにおいて、
あらかじめ設定された種類の流体とは異なった種類の流
体が何らかの要因によって流れた場合、従来の流量計測
装置では検知することができない。また、所定の設定と
は異なった種類の流体が流れているときに、何らかの遮
断あるいは警報を要する異常事態が発生しても、検知条
件が異なるために、流量計測装置に内蔵されている検知
装置や安全装置等で検知することができないという問題
がある。また、そのように設定とは異なった種類の流体
が流量計測装置を介してさらにその下流側へと供給され
ると、下流側での燃焼工程や化学反応工程に不完全燃焼
や過燃焼あるいは誤った化学反応など種々の不都合が生
じるという問題がある。Further, for example, in a flow rate measuring device for a chemical plant that handles a plurality of types of gases and liquids,
When a fluid of a type different from the preset type of fluid flows for some reason, it cannot be detected by the conventional flow rate measuring device. Also, even if an abnormal situation requiring some interruption or alarm occurs when a fluid of a type different from the predetermined setting is flowing, the detection conditions are different, so the detection device built in the flow measurement device is used. There is a problem that it cannot be detected by a safety device or the like. In addition, if a different type of fluid is supplied to the downstream side through the flow rate measurement device, the combustion process or the chemical reaction process on the downstream side may be incompletely burnt, overburned, or erroneously performed. There is a problem that various inconveniences such as a chemical reaction occur.
【０００６】しかも、上記のような種々の問題を解消す
るために、流体の種類あるいは組成を判別するセンサ
や、そのセンサによって検出された流体の種類を判別す
るための種類判別装置等を取り付けることも考えられる
が、それらを流量計測装置に付設することは、装置全体
の繁雑化を来すことになり、またそのためのコストが高
価なものとなるという問題がある。Further, in order to solve the various problems as described above, a sensor for determining the type or composition of the fluid, a type determining device for determining the type of the fluid detected by the sensor, and the like are provided. However, attaching them to the flow rate measuring device complicates the entire device and has a problem that the cost for the device becomes expensive.
【０００７】また、特に近年のガスメータでは、内蔵す
る電池で長年月に亘って正確な計測を継続するために、
ガスメータ内での消費電力量をできるだけ低消費電力化
することが要請されている。しかしながら、上記のよう
な種々の問題を解消するために、既存の計測装置等の他
に、ガスの種類や組成を判別するセンサ等をさらに付設
すると、それを長年月に亘って継続して駆動するための
消費電力量がさらに増大することになり、低消費電力化
を妨げる、あるいはそれに逆行することになるという問
題がある。[0007] In particular, in recent gas meters, in order to continue accurate measurement for many months with built-in batteries,
It is required to reduce power consumption in a gas meter as much as possible. However, in order to solve the various problems as described above, if a sensor or the like for determining the type and composition of gas is additionally provided in addition to the existing measuring device and the like, it is continuously driven for many months. In this case, there is a problem that the amount of power consumption for power consumption is further increased, and a reduction in power consumption is prevented, or the power consumption is reversed.
【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、装置の繁雑化や消費電力量の増大
を来すことなく、所定の流体の種類や組成とは異なった
流体が流れた場合にそれを検知することを可能とする流
量計測方法および流量計測装置ならびにガスメータを提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a fluid different from a predetermined fluid type and composition without increasing the complexity of the device and increasing the power consumption. It is an object of the present invention to provide a flow measurement method, a flow measurement device, and a gas meter that can detect when a flow has occurred.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明による流量計測方
法は、計測対象の流体に対して上流側から下流側へと音
波を伝搬させたときの順方向伝搬時間と下流側から上流
側へと音波を伝搬させたときの逆方向伝搬時間とを計測
し、それらの伝搬時間に基づいて前記流体の流量値を得
る流量計測方法において、順方向伝搬時間と逆方向伝搬
時間とを一組とする組合せを、所定の流体の種類に対応
してあらかじめ定められた所定組合せと比較して、その
所定組合せから逸脱しているか否かを判定する判定プロ
セスを備えている。SUMMARY OF THE INVENTION A flow rate measuring method according to the present invention provides a method of measuring a forward propagation time when a sound wave is propagated from an upstream side to a downstream side with respect to a fluid to be measured, and from a downstream side to an upstream side. In the flow rate measuring method of measuring a backward propagation time when a sound wave is propagated and obtaining a flow rate value of the fluid based on the propagation time, a forward propagation time and a backward propagation time are set as a set. A determination process is provided for comparing the combination with a predetermined combination determined in advance corresponding to a predetermined fluid type to determine whether the combination deviates from the predetermined combination.
【００１０】また、本発明による流量計測方法は、順方
向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組合わせが
所定組合わせから逸脱するものと判定された場合には、
計測対象の流体が所定の流体とは異なった種類のもので
ある旨の警報を聴覚的情報および視覚的情報のうち少な
くともいずれか一方により発する警報プロセスをさらに
備えているようにしてもよい。Further, the flow rate measuring method according to the present invention, when it is determined that the combination of the forward propagation time and the backward propagation time as one set deviates from the predetermined combination,
The apparatus may further include an alarm process of issuing an alarm indicating that the fluid to be measured is of a type different from the predetermined fluid by at least one of the audible information and the visual information.
【００１１】また、本発明による流量計測方法は、順方
向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組合わせが
所定組合わせから逸脱するものと判定された場合には、
計測対象の流体の流れを遮断する遮断プロセスを、さら
に備えているようにしてもよい。Further, the flow rate measuring method according to the present invention, when it is determined that the combination of the forward propagation time and the backward propagation time as one set deviates from the predetermined combination,
The apparatus may further include a blocking process for blocking the flow of the fluid to be measured.
【００１２】また、本発明による流量計測方法は、所定
の学習期間に亘って計測された順方向伝搬時間と逆方向
伝搬時間とを一組とする組合せの分布を記憶し、その分
布を所定組合せとして用いるようにしてもよい。The flow rate measuring method according to the present invention stores a distribution of a combination of a forward propagation time and a backward propagation time measured over a predetermined learning period, and stores the distribution as a predetermined combination. May be used.
【００１３】また、本発明による流量計測方法は、順方
向伝搬時間と逆方向伝搬時間との組合せの分布の初期値
をあらかじめ設定しておき、前記学習期間中に計測され
た伝搬時間の組合せが初期値から逸脱した場合には、前
記の分布の記憶をリセットすると共に改めて組合せの分
布の記憶を再開するようにしてもよい。Further, in the flow rate measuring method according to the present invention, the initial value of the distribution of the combination of the forward propagation time and the backward propagation time is set in advance, and the combination of the propagation times measured during the learning period is determined. If the value deviates from the initial value, the storage of the distribution may be reset and the storage of the combination distribution may be restarted.
【００１４】また、本発明による流量計測方法は、流体
の流れが停止状態にあった後、流れが再開した際に、そ
の再開から所定時間が経過するまでの間は、順方向伝搬
時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組合わせが所定組
合わせから逸脱するものと判定されても、計測対象の流
体の流れを遮断しないようにしてもよい。In the flow rate measuring method according to the present invention, when the flow resumes after the flow of the fluid is stopped, the forward propagation time is opposite to the forward propagation time until a predetermined time elapses after the restart. Even if it is determined that the combination with the direction propagation time as one set deviates from the predetermined combination, the flow of the fluid to be measured may not be interrupted.
【００１５】本発明による流量計測装置は、計測対象の
流体に対して上流側から下流側へと音波を伝搬させたと
きの順方向伝搬時間と下流側から上流側へと音波を伝搬
させたときの逆方向伝搬時間とを計測する超音波伝搬時
間計測手段と、それらの伝搬時間に基づいて流体の流量
値を演算して得る流量値演算手段とを有する流量計測装
置において、順方向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組
とする組合せを、所定の流体の種類に対応してあらかじ
め定められた所定組合せと比較して、その所定組合せか
ら逸脱しているか否かを判定する判定手段を備えてい
る。The flow rate measuring apparatus according to the present invention has a forward propagation time when a sound wave is propagated from an upstream side to a downstream side with respect to a fluid to be measured and a flow time when a sound wave is propagated from a downstream side to an upstream side. Ultrasonic propagation time measuring means for measuring the reverse propagation time, and a flow rate measuring device having a flow value calculating means obtained by calculating the flow rate value of the fluid based on those propagation times, the forward propagation time and A determination means for comparing a combination of the backward propagation time and one set with a predetermined combination determined in advance corresponding to a predetermined fluid type to determine whether or not the combination deviates from the predetermined combination; ing.
【００１６】また、本発明による流量計測装置は、順方
向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組合わせが
所定組合わせから逸脱するものと判定された場合には、
計測対象の流体が所定の流体とは異なった種類のもので
ある旨の警報を聴覚的情報および視覚的情報のうち少な
くともいずれか一方により発する警報手段をさらに備え
るようにしてもよい。Further, the flow rate measuring apparatus according to the present invention, when it is determined that the combination of the forward propagation time and the backward propagation time as one set deviates from the predetermined combination,
The apparatus may further include an alarm unit that issues an alarm indicating that the fluid to be measured is of a type different from the predetermined fluid based on at least one of auditory information and visual information.
【００１７】また、本発明による流量計測装置は、流体
の流れを遮断する遮断弁と、遮断弁の開閉動作を制御す
る遮断弁制御手段とをさらに備え、順方向伝搬時間と逆
方向伝搬時間とを一組とする組合わせが所定組合わせか
ら逸脱するものと判定手段が判定した場合には、その判
定に基づいて遮断弁制御手段が遮断弁の動作を制御して
計測対象の流体の流れを遮断するようにしてもよい。The flow rate measuring device according to the present invention further comprises a shutoff valve for shutting off the flow of the fluid, and shutoff valve control means for controlling the opening / closing operation of the shutoff valve. When the determination means determines that the combination of the two sets deviates from the predetermined combination, the shutoff valve control means controls the operation of the shutoff valve based on the determination to change the flow of the fluid to be measured. You may make it cut off.
【００１８】また、本発明による流量計測装置は、所定
の学習期間に亘って計測された順方向伝搬時間と逆方向
伝搬時間とを一組とする組合せの分布を記憶し、その分
布を所定組合せとして用いる学習制御手段をさらに備え
たものとしてもよい。Further, the flow rate measuring device according to the present invention stores a distribution of a combination of a forward propagation time and a backward propagation time measured over a predetermined learning period, and stores the distribution as a predetermined combination. It may be further provided with a learning control means used as.
【００１９】また、本発明による流量計測装置は、学習
制御手段が、組合せの分布の初期値をあらかじめ設定さ
れており、前記学習期間中に計測された伝搬時間の組合
せが初期値から逸脱した場合には、それまで記憶されて
いた分布の記憶をリセットすると共に改めて組合せの分
布の記憶を再開するものであるようにしてもよい。Also, in the flow rate measuring apparatus according to the present invention, the learning control means may set an initial value of the distribution of the combination in advance, and the combination of the propagation times measured during the learning period may deviate from the initial value. Alternatively, the storage of the distribution previously stored may be reset and the storage of the combination distribution may be restarted.
【００２０】また、本発明による流量計測装置は、遮断
弁制御手段が、流体の流れが停止状態にあった後に流れ
が再開してから所定時間が経過するまでの間は、順方向
伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組合わせが所
定組合わせから逸脱するものと前記判定手段によって判
定されても、計測対象の流体の流れを遮断しないもので
あるようにしてもよい。Further, in the flow rate measuring device according to the present invention, the shut-off valve control means may determine that the forward propagation time and the predetermined time have elapsed since the flow restarted after the fluid flow was stopped. Even if the determination unit determines that the combination having the backward propagation time as one set deviates from the predetermined combination, the flow of the fluid to be measured may not be interrupted.
【００２１】また、本発明によるガスメータは、上記の
流体がガスである流量計測装置を用いたものである。Further, the gas meter according to the present invention uses a flow rate measuring device in which the fluid is a gas.
【００２２】本発明による流量計測方法および流量計測
装置ならびにガスメータでは、順方向伝搬時間と逆方向
伝搬時間とを一組とする組合せを、所定の流体の種類に
対応してあらかじめ定められた所定組合せと比較して、
その所定組合せから逸脱しているか否かを判定する。そ
してそれが逸脱している場合には、そのとき流れている
流体の種類あるいは組成が所定の流体の種類とは異なっ
たものであると判定する。In the flow rate measuring method, the flow rate measuring device, and the gas meter according to the present invention, a combination of the forward propagation time and the backward propagation time is defined as a predetermined combination corresponding to a predetermined fluid type. Compared to
It is determined whether the predetermined combination is deviated. If it deviates, it is determined that the type or composition of the fluid flowing at that time is different from the predetermined fluid type.
【００２３】すなわち、流量計測値を得るための既存の
一般的な装置によって測定された伝搬時間のデータに基
づいて、流体の種類あるいは組成が所定のものから逸脱
したものであるか否かを判定する。That is, it is determined whether the type or composition of the fluid deviates from a predetermined one based on the data of the propagation time measured by the existing general device for obtaining the flow measurement value. I do.
【００２４】また、そのように異なった種類あるいは組
成の流体が流れたことが検知されると、その旨の警報を
発したり、遮断弁によって流体の供給を遮断（停止）す
る。When it is detected that fluids of different types or compositions have flowed, an alarm to that effect is issued or the supply of fluid is shut off (stopped) by a shutoff valve.
【００２５】また、所定の学習期間に亘って実際に計測
された順方向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする
組合せの分布を記憶することにより、流量計測装置が実
際に利用されている状態での伝搬時間の正常値を所定組
合せとして学習制御的に自動的に学習する。そしてその
学習によって得られた所定組合せとその後に計測される
伝搬時間の組合せとを比較することにより、流れている
流体の種類あるいは組成が所定のものから逸脱したもの
であるか否かを判定する。これにより、流体の種類判定
の基準値である所定組合せを、理論値等に基づいてあら
かじめ設定する場合よりもさらにきめ細かく実際に則し
たものとすることができるので、流体の種類あるいは組
成の逸脱を、さらに正確に実際に則して判定することが
可能となる。Further, by storing a distribution of a combination of a set of a forward propagation time and a backward propagation time actually measured over a predetermined learning period, the flow rate measuring device is actually used. The normal value of the propagation time in the presence state is automatically learned by learning control as a predetermined combination. Then, by comparing the predetermined combination obtained by the learning with the combination of the propagation times measured thereafter, it is determined whether or not the type or composition of the flowing fluid deviates from the predetermined one. . Thereby, the predetermined combination that is the reference value for determining the type of the fluid can be made more detailed and actually in accordance with the case where it is set in advance based on a theoretical value or the like. , It is possible to make a more accurate determination.
【００２６】ただしここで、前記の学習期間中に流れて
いる流体の種類あるいは組成が所定のものから逸脱する
ものとなる事態が生じた場合には、そのときの伝搬時間
の組合せを所定組合せとして学習（記憶）してしまい、
判定基準となる正常値としての所定組合せの正確さが損
なわれる場合がある。そこで、そのような場合には、そ
れまで記憶されていた伝搬時間の組合せの分布のデータ
をリセットし、改めてそれから所定の学習期間に亘って
計測される伝搬時間の組合せの分布を記憶して行くよう
すればよい。However, if a situation occurs in which the type or composition of the fluid flowing during the learning period deviates from the predetermined one, the combination of the propagation times at that time is regarded as the predetermined combination. Learning (remembering)
The accuracy of a predetermined combination as a normal value serving as a criterion may be impaired. Therefore, in such a case, the distribution data of the combination of the propagation times stored so far is reset and the distribution of the combination of the propagation times measured over a predetermined learning period is stored again. You can do it.
【００２７】また、ガスメータにおいて、例えばその上
流側で導管工事が行われる場合、それがあらかじめ下流
側の消費者に告知されており、ガスの使用が一時停止さ
れていて、導管工事終了後にガスの使用を再開する場合
などには、いわゆる空気抜きとして、ガスメータよりも
下流側で空気が多量に混入したガスをしばらくの時間に
亘って排出させることなども行われる。しかし、このよ
うな場合に空気を多量に含んだガスの流れをガスメータ
が検知して弁遮断を行うと、空気抜きができなくなる場
合がある。そこで、このような不都合を避けるために、
ガスの停止状態から空気抜きが十分完了するまでの間
は、計測された伝搬時間の組合わせが所定組合わせから
逸脱するものと判定されても、計測対象の流体の流れを
遮断しないようにすればよい。Further, in the gas meter, for example, when a pipe work is performed on the upstream side, it is previously notified to a consumer on the downstream side, and the use of the gas is temporarily stopped. When the use is resumed, for example, as a so-called air vent, a gas containing a large amount of air mixed downstream of the gas meter is discharged for a while. However, in such a case, if the gas meter detects the flow of the gas containing a large amount of air and shuts off the valve, the air may not be removed. So, to avoid such inconvenience,
From the gas stop state to the time when the air release is sufficiently completed, even if it is determined that the combination of the measured propagation times deviates from the predetermined combination, if the flow of the fluid to be measured is not interrupted, Good.
【００２８】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２９】図１は本発明の一実施の形態に係るガスメ
ータの概要構成を模式的に示すブロック図である。な
お、本発明の一実施の形態に係るガスメータにおける流
量計測方法は本実施の形態に係るガスメータによって具
現化されるので、以下それも併せて説明するものとす
る。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a gas meter according to an embodiment of the present invention. It should be noted that the flow rate measuring method in the gas meter according to the embodiment of the present invention is embodied by the gas meter according to the present embodiment, and will be also described below.
【００３０】このガスメータは、超音波伝搬時間計測部
（超音波伝搬時間計測手段）１００と、流量値演算部
（流量値演算手段）２００と、流量値積算部３００と、
判定部（判定手段）４００と、警報部（警報手段）５０
０と、遮断弁６００と、遮断弁制御部（遮断弁制御手
段）７００とから、その主要部が構成されている。な
お、この他にも、遮断復帰を実行するための復帰スイッ
チや微少漏洩検知装置など（いずれも図示省略）、ガス
メータとして一般に用いられるような各種装置も備えて
いることは言うまでもないが、そのような種々の装置等
の構成は本発明の主要構成とは直接的な関係性が少ない
ので、それらの説明については省略する。The gas meter includes an ultrasonic wave propagation time measuring unit (ultrasonic wave propagation time measuring means) 100, a flow rate calculating unit (flow rate calculating means) 200, a flow value integrating unit 300,
Judgment unit (judgment unit) 400 and alarm unit (alarm unit) 50
0, a shutoff valve 600, and a shutoff valve control section (cutoff valve control means) 700 constitute the main part thereof. In addition, it goes without saying that various devices generally used as a gas meter, such as a return switch for performing a shut-off return and a micro leak detection device (all not shown), are provided. Since the configuration of various devices and the like have little direct relation to the main configuration of the present invention, their description is omitted.
【００３１】さらに詳細には、超音波伝搬時間計測部１
００は、超音波送／受信機器１０１ａ，１０１ｂと、伝
搬時間計測部１０２と、導通路１０３とを備えている。
超音波送／受信機器１０１ａ，１０１ｂは、導通路１０
３を流れる計測対象であるガスに対して一度の計測デュ
ーティ当りに所定の頻度で超音波を上流側から下流側へ
と伝搬させることと、下流側から上流側へと伝搬させる
こととを、交互に所定のタイミングで繰り返すものであ
る。伝搬時間計測部１０２は、超音波送／受信機器１０
１ａ，１０１ｂから出力された電気信号に基づいて、上
流側から下流側へと音波を伝搬させたときの順方向伝搬
時間Ｔ１と下流側から上流側へと音波を伝搬させたとき
の逆方向伝搬時間Ｔ２とを計測するものである。なお、
導通路１０３、超音波送／受信機器１０１ａ，１０１
ｂ、伝搬時間計測部１０２のハードウェアおよびその制
御ロジック等については従来の一般的なものと同様のも
のを用いても構わない。More specifically, the ultrasonic propagation time measuring unit 1
00 includes ultrasonic transmission / reception devices 101a and 101b, a propagation time measuring unit 102, and a conduction path 103.
The ultrasonic transmission / reception devices 101a and 101b
The transmission of the ultrasonic wave from the upstream side to the downstream side at a predetermined frequency per one measurement duty for the gas to be measured flowing through 3 and the transmission from the downstream side to the upstream side alternately. Is repeated at a predetermined timing. The propagation time measuring unit 102 is used for transmitting / receiving the ultrasonic wave
A forward propagation time T1 when a sound wave is propagated from the upstream side to the downstream side based on the electric signals output from 1a and 101b, and a backward propagation time when the sound wave is propagated from the downstream side to the upstream side. The time T2 is measured. In addition,
Conductive path 103, ultrasonic transmission / reception devices 101a, 101
b. The hardware of the propagation time measurement unit 102 and its control logic may be the same as those of the conventional general hardware.
【００３２】流量値演算部２００は、前記の超音波伝搬
時間計測部１００によって伝搬時間Ｔ１，Ｔ２が計測さ
れるごとに、その伝搬時間Ｔ１，Ｔ２に基づいてそのと
きの流速値ｖを求め、さらにその流速値ｖに対応した流
量係数ｋを求めて、それらを乗算する演算を行なうこと
によって、そのときの計測デューティにおけるガスの瞬
間流量値Ｑを得るものである。この流量値演算部２００
についても、そのハードウェアおよびその制御ロジック
等として従来の一般的なものを用いても構わない。Each time the ultrasonic wave propagation time measuring section 100 measures the propagation times T1 and T2, the flow value calculating section 200 calculates the flow velocity value v at that time based on the propagation times T1 and T2. Further, the flow rate coefficient k corresponding to the flow velocity value v is obtained, and an operation of multiplying the obtained flow coefficient value k is performed to obtain the instantaneous flow rate value Q of the gas at the measurement duty at that time. This flow value calculation unit 200
Also, a conventional general hardware may be used as the hardware and the control logic.
【００３３】流量値積算部３００は、流量値演算部２０
０によって得られた流量計測値Ｑを積算する。すなわち
この流量値積算部３００は、流量値演算部２００によっ
て流量計測値Ｑが新たに演算されてそのデータが伝送さ
れて来ると、その新たな流量計測値Ｑのデータを、それ
まで記憶していた流量積算値ΣＱに加算する。こうして
流量値積算部３００は、新たな流量計測値Ｑが伝送され
て来ると、流量積算値ΣＱを順次にインクリメントして
行く。The flow value accumulating section 300 includes a flow value calculating section 20
The flow measurement value Q obtained by 0 is integrated. That is, when the flow rate calculation section 200 newly calculates the flow rate measurement value Q and transmits the data, the flow rate integration section 300 stores the data of the new flow rate measurement value Q until then. To the integrated flow rate 流量 Q. In this way, when a new flow rate measurement value Q is transmitted, the flow rate integration section 300 sequentially increments the flow rate integration value ΣQ.
【００３４】判定部４００は、比較部４１０と、学習制
御部４２０と、記憶部４３０とを備えている。この判定
部４００では、前記の超音波伝搬時間計測部１００によ
って計測された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を一組としたデータ
を、ガスの種類あるいはその組成成分に対応してあらか
じめ設定された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の所定組合せのデー
タと比較することにより、そのとき流れているガスに空
気が混入しているか否かを判定する。The determination section 400 includes a comparison section 410, a learning control section 420, and a storage section 430. In the determination unit 400, data that is a set of the propagation times T 1 and T 2 measured by the ultrasonic propagation time measurement unit 100 is used as the propagation time T 1 set in advance according to the type of gas or its composition component. , T2 to determine whether air is mixed in the gas flowing at that time.
【００３５】比較部４１０は、計測された伝搬時間Ｔ
１，Ｔ２の組合せを、所定組合せと比較し、それから逸
脱していた場合には、そのときのガスには空気が混入し
ているものと判定するものである。The comparing unit 410 calculates the measured propagation time T
The combination of T1 and T2 is compared with a predetermined combination. If the combination deviates from the predetermined combination, it is determined that the gas at that time contains air.
【００３６】例えば、図２に一例を示すように縦軸に順
方向伝搬時間Ｔ１を取り横軸に逆方向伝搬時間Ｔ２を取
った座標中に、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の計測値を（Ｔ１，
Ｔ２）の組合せの１点として示すものとすると、判定部
４００は、計測結果の（Ｔ１，Ｔ２）の１点のプロット
が斜線を付して示した所定領域Ｇｎ内に含まれるもので
ある場合には、このときの計測対象であるガスには空気
の混入量が実質的に無視できる程度に純度の高い純正な
１３Ａガスであるものと判定する。あるいは前記の計測
結果が前記の所定領域Ｇｎから逸脱した領域Ａに含まれ
るものである場合には、このときの計測対象であるガス
には純正な燃料としてのガス中に実質的に不完全燃焼等
の不都合を生じるおそれのある多量の空気が混入してい
るものと判定する。For example, as shown in FIG. 2, the measured values of the propagation times T1 and T2 are (T1 and T2) in the coordinate system in which the ordinate represents the forward propagation time T1 and the abscissa represents the backward propagation time T2.
Assuming that one point of the combination of T2) is shown, the determination unit 400 determines that the plot of one point of (T1, T2) of the measurement result is included in the predetermined area Gn indicated by oblique lines. In this case, it is determined that the gas to be measured at this time is a genuine 13A gas having such a high purity that the amount of air mixed therein can be substantially ignored. Alternatively, when the measurement result is included in the region A deviating from the predetermined region Gn, the gas to be measured at this time is substantially incompletely burned in a gas as a genuine fuel. It is determined that a large amount of air that may cause inconveniences such as is mixed.
【００３７】なお、所定領域Ｇｎは図２に一例を示すよ
うな（Ｔ１，Ｔ２）の組合せの分布領域として、このガ
スメータの設計時点からあらかじめ固定的に設定してお
いてもよいが、さらに本実施の形態では、後述するよう
に、実際に正常なガスが流れている状況下で計測される
伝搬時間（Ｔ１，Ｔ２）を学習制御部４２０によって所
定の学習期間に亘って学習する。これにより、判定基準
となる（Ｔ１，Ｔ２）の所定組合せである定領域Ｇｎ
を、個別のガスメータごとに実際の使用条件に則したも
のとして、さらにきめ細かく設定することができる。The predetermined area Gn may be fixedly set in advance from the time of designing the gas meter as a distribution area of a combination of (T1, T2) as shown in FIG. In the embodiment, as will be described later, the propagation time (T1, T2) measured under a situation where a normal gas is actually flowing is learned by the learning control unit 420 over a predetermined learning period. As a result, the fixed area Gn, which is a predetermined combination of (T1, T2) serving as a criterion,
Can be set more finely as being based on actual use conditions for each individual gas meter.
【００３８】学習制御部４２０は、例えば半年間あるい
は１年など所定の学習期間に亘って計測された順方向伝
搬時間Ｔ１と逆方向伝搬時間Ｔ２とを一組とする組合せ
の分布を、記憶部４３０に格納する（記憶させる）こと
により、所定組合せの分布すなわち前記の所定領域Ｇｎ
のデータを、実際のガスメータの使用条件に則して学習
して得るものである。また、この学習制御部４２０は、
ガスメータの出荷時点から前記の所定組合せの分布の初
期値があらかじめ設定されており、所定の学習期間中に
計測された伝搬時間の組合せがその初期値から逸脱する
という事態が発生した場合には、それまでに学習して記
憶部４３０に記憶させていたデータをリセットすると共
に、改めて所定の期間に亘って組合せの分布の学習を行
ない、その新たに学習して得たデータを記憶部４３０に
記憶させるものである。The learning control unit 420 stores the distribution of a combination of a set of the forward propagation time T1 and the backward propagation time T2 measured over a predetermined learning period such as six months or one year, for example. By storing (storing) the data in the predetermined area Gn, the distribution of the predetermined combination, that is, the predetermined area Gn is stored.
Is obtained by learning in accordance with the actual use conditions of the gas meter. Also, the learning control unit 420
When the initial value of the distribution of the predetermined combination is set in advance from the time of shipment of the gas meter, and a situation occurs where the combination of the propagation times measured during the predetermined learning period deviates from the initial value, The data that has been learned and stored in the storage unit 430 is reset, and the distribution of the combination is learned again for a predetermined period, and the newly learned data is stored in the storage unit 430. It is to let.
【００３９】記憶部４３０は、所定組合せの分布の初期
値のデータおよび学習制御部４２０によって学習して得
られた所定組合せの分布のデータを記憶するものであ
る。この記憶部４３０としては、例えばＲＡＭあるいは
ＥＥＰＲＯＭのようなデータの書き込み／読み出しが可
能な記憶素子などを好適に用いることができる。The storage unit 430 stores the data of the initial value of the distribution of the predetermined combination and the data of the distribution of the predetermined combination obtained by learning by the learning control unit 420. As the storage unit 430, for example, a storage element capable of writing / reading data such as a RAM or an EEPROM can be suitably used.
【００４０】警報部５００は、順方向伝搬時間Ｔ１と逆
方向伝搬時間Ｔ２とを一組とする組合わせが所定組合わ
せから逸脱するものと判定部４００が判定した場合に
は、ガス配管経路などに何らかの亀裂や漏れなどが発生
している可能性が高いので、その判定に基づいて計測対
象のガスに空気が混入している旨の警報を電子アラーム
５１０の鳴動およびＬＥＤ５２０の発光によって発する
ものである。When the determination unit 400 determines that the combination of the forward propagation time T1 and the backward propagation time T2 as a set deviates from a predetermined combination, the alarm unit 500 determines whether the combination of the forward propagation time T1 and the backward propagation time T2 deviates from the predetermined combination. Since there is a high possibility that some cracks or leaks have occurred in the gas, a warning indicating that air is mixed in the gas to be measured based on the determination is issued by the sounding of the electronic alarm 510 and the emission of the LED 520. is there.
【００４１】遮断弁６００は、電磁弁のような弁機構を
備えており、その弁の開閉動作を行うことによってガス
の流れの遮断／開放を行うものである。The shut-off valve 600 has a valve mechanism such as a solenoid valve, and shuts off / opens the gas flow by opening and closing the valve.
【００４２】遮断弁制御部７００は、遮断弁６００の開
閉動作を制御するものである。さらに詳細には、内管漏
洩や地震感知などのいわゆる遮断事由が発生したことが
感震センサ（図示省略）などによって感知された場合
に、弁閉動作を行うように遮断弁６００を制御すること
は言うまでもないが、さらにそれに加えて、ガスに多量
の空気が混入していることが判定部４００によって判定
された場合には、ガス配管経路などに何らかの亀裂や漏
れなどが発生している可能性が高いので、その判定に基
づいて弁閉動作を行うように遮断弁６００を制御する。
ただし、ガスが停止状態にあった後、流れが再開した場
合には、その再開時点から所定時間に亘っての間は、い
わゆる空気抜きを行うことができるようにするために、
たとえその間に多量の空気が混入しているものと判定部
４００が判定しても遮断弁６００は遮断を実行しない。
このような所定時間としては、空気抜きを必要十分に行
うことができるような時間に設定することが好ましい。The shutoff valve control section 700 controls the opening and closing operation of the shutoff valve 600. More specifically, when a so-called shut-off event such as leakage of an inner pipe or earthquake detection is detected by a seismic sensor (not shown) or the like, the shut-off valve 600 is controlled to perform a valve closing operation. Needless to say, in addition, when the determination unit 400 determines that a large amount of air is mixed in the gas, there is a possibility that some cracks or leaks have occurred in the gas pipe route or the like. Therefore, the shutoff valve 600 is controlled so as to perform the valve closing operation based on the determination.
However, if the flow is restarted after the gas has been stopped, so-called air bleeding can be performed for a predetermined time from the restart time,
Even if the determination unit 400 determines that a large amount of air is mixed during that time, the shutoff valve 600 does not execute the shutoff.
It is preferable that such a predetermined time is set to a time at which air can be removed sufficiently and sufficiently.
【００４３】なお、前記の遮断弁６００の復帰動作は、
この遮断弁制御部７００によって電気的に制御されて実
行されるだけでなく、図示しない一般的な復帰スイッチ
の操作によっても実行可能であることは言うまでもな
い。The return operation of the shut-off valve 600 is performed as follows.
It goes without saying that this can be executed not only by being electrically controlled by the shut-off valve control section 700 but also by operating a general return switch (not shown).
【００４４】次に、計測された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を１
組とする組合せに基づいてそのときのガス中に空気が多
量に混入しているか否かを判定することが可能であるこ
とを確証する実験結果およびその理論的な解析について
述べる。Next, the measured propagation times T1 and T2 are set to 1
Experimental results and theoretical analysis for confirming that it is possible to determine whether a large amount of air is mixed in the gas at that time based on the combination as a set will be described.
【００４５】図３は、１３Ａガスの場合と空気の場合と
で、計測結果のＴ１，Ｔ２を１組とする組合せがどのよ
うな分布を示すのかについて調べた実験結果を示す図で
ある。なお、この図３のグラフの縦軸には順方向伝搬時
間Ｔ１を、横軸には逆方向伝搬時間Ｔ２を、それぞれ
［μｓ］の単位で取っている。また、１つの流量状態に
おける計測回数は１００〜５００回とし、図３にはそれ
らを全て重ねてプロットしてある。このようなグラフの
仕様については図２ないし図６も同様である。FIG. 3 is a diagram showing the results of an experiment in which the distribution of the combination of T1 and T2 of the measurement results as one set is shown in the case of 13A gas and the case of air. The vertical axis of the graph of FIG. 3 represents the forward propagation time T1, and the horizontal axis represents the backward propagation time T2 in units of [μs]. In addition, the number of times of measurement in one flow rate state is set to 100 to 500 times, and all of them are plotted in FIG. The same applies to FIGS. 2 to 6 regarding the specifications of such a graph.
【００４６】この実験結果の図３から、高純度の１３Ａ
ガスの場合と空気の場合との伝搬時間のプロットの分布
は、領域Ｇと領域Ａとの、明らかに乖離した２つの領域
に別れるものとなることが確認された。しかも、ガスや
空気の流速を種々に変更した場合や、ガス流中に脈動が
発生した場合でも、領域Ｇと領域Ａとが明らかに乖離し
た状態を保つことが確認された。From FIG. 3 of the experimental results, it can be seen that high purity 13A
It was confirmed that the distributions of the plots of the propagation times in the case of gas and in the case of air are separated into two regions, that is, region G and region A, which are clearly separated from each other. Moreover, it was confirmed that even when the flow velocity of the gas or air was variously changed, or when pulsation occurred in the gas flow, the state where the region G and the region A were clearly separated was maintained.
【００４７】またさらには、１３Ａガス中に空気が混入
した場合に計測される伝搬時間（Ｔ１，Ｔ２）のプロッ
トの分布領域（これをＧ／Ａと呼ぶ。以下同様）は、図
３に示したような高純度の１３Ａガスの場合の分布領域
Ｇと空気の場合の分布領域Ａとの中間のいずれかの帯域
に分布するものであることが分かった。FIG. 3 shows a distribution area (referred to as G / A, hereinafter the same) of a plot of the propagation time (T1, T2) measured when air is mixed into the 13A gas. It has been found that the gas is distributed in any zone between the distribution region G in the case of the high-purity 13A gas and the distribution region A in the case of air.
【００４８】さらに詳細に、１３Ａのガスを計測対象と
して、その流量が２５［Ｌ／ｈ（リットル／時間；以下
同様）］，４０［Ｌ／ｈ］，２００［Ｌ／ｈ］，４００
［Ｌ／ｈ］，６００［Ｌ／ｈ］，１９００［Ｌ／ｈ］，
３８００［Ｌ／ｈ］，６０００［Ｌ／ｈ］の各場合で、
伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の計測値がどのような分布パターン
を示すかについての実験を行った。その結果、図４に示
すように、１３Ａガスを計測対象とした場合の全流量域
での伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の全体的な分布は、近似的にほ
ぼ１直線上に分布していることが確認された。なお、さ
らに正確には計測結果のプロットは曲線上に分布してい
るのであるが、この図４に示した範囲が局所的なもので
あるために、図４では近似的に直線上に分布した状態と
なっているものと考えられる。More specifically, when the gas of 13A is measured, the flow rate is 25 [L / h (liter / hour; the same applies hereinafter)], 40 [L / h], 200 [L / h], 400
[L / h], 600 [L / h], 1900 [L / h],
In each case of 3800 [L / h] and 6000 [L / h],
An experiment was conducted to determine what distribution pattern the measured values of the propagation times T1 and T2 show. As a result, as shown in FIG. 4, the overall distribution of the propagation times T1 and T2 in the entire flow rate range when the 13A gas is measured is approximately on a straight line. confirmed. More precisely, the plot of the measurement results is distributed on a curve, but since the range shown in FIG. 4 is local, it is approximately linearly distributed in FIG. It is considered to be in a state.
【００４９】さらには、このような計測結果のプロット
のうち、２５［Ｌ／ｈ］のプロットは、脈動が若干発生
している条件下で計測されたものであるが、このプロッ
トの分布パターンは、前記の全体的な分布の直線に対し
てほぼ直交方向に振れた（分散した）分布パターンとな
っている。一方、流量が１９００［Ｌ／ｈ］や３８００
［Ｌ／ｈ］や６０００［Ｌ／ｈ］での計測結果のプロッ
トは、この１３Ａに関する全体的なプロットの直線上に
沿うように分布しているが、このような分布パターンを
示すのは、計測対象のガスに脈動が発生していない場合
か、あるいは低周波数のうねりが生じている場合であ
る。Further, among the plots of the measurement results, the plot of 25 [L / h] is measured under the condition that slight pulsation occurs, and the distribution pattern of this plot is , A distribution pattern that is swayed (dispersed) in a direction substantially orthogonal to the straight line of the overall distribution. On the other hand, when the flow rate is 1900 [L / h] or 3800
The plots of the measurement results at [L / h] and 6000 [L / h] are distributed along the straight line of the overall plot for 13A, but such a distribution pattern shows This is the case where no pulsation occurs in the gas to be measured, or the case where low-frequency swell has occurred.
【００５０】このように、脈動が発生した場合に計測さ
れる計測結果の分布パターンは、脈動が発生していない
場合やうねりが発生している場合の直線状の分布パター
ンに対してほぼ直交する方向あるいは交差する方向に振
れたものとなる。As described above, the distribution pattern of the measurement result measured when the pulsation occurs is substantially orthogonal to the linear distribution pattern when the pulsation does not occur or when the swell occurs. It swings in the direction or crossing direction.
【００５１】また、流量計測装置の周囲環境の温度変化
等に起因して、計測対象であるガスのような流体の温度
に変化が生じると、その流体中を伝搬する音速も変化す
る。このため、流体の流量は実際には一定であってもそ
のとき計測される流速値は温度変化に起因して真値とは
有意に異なった値となる場合があり得る。このような温
度変化に起因してＴ１，Ｔ２の計測値が変化する現象を
実験により確認した。その結果を図６に示す。１３Ａの
ガスを２５〜６０００［Ｌ／ｈ］の各流量で流した場合
に計測されるＴ１，Ｔ２の分布は、流体の温度が−１０
℃、２３℃、４０℃の各場合で明らかに異なった領域に
分布している。その分布は、温度変化に対応して、直線
状の分布パターンに対してほぼ直交する方向あるいは交
差する方向に振れたものとなっている。When the temperature of a fluid such as a gas to be measured changes due to a change in the temperature of the surrounding environment of the flow measuring device or the like, the speed of sound propagating in the fluid also changes. For this reason, even though the flow rate of the fluid is actually constant, the flow velocity value measured at that time may be significantly different from the true value due to a temperature change. A phenomenon in which the measured values of T1 and T2 change due to such a temperature change was confirmed by an experiment. FIG. 6 shows the result. The distribution of T1 and T2 measured when the 13A gas flows at each flow rate of 25 to 6000 [L / h] indicates that the temperature of the fluid is -10.
In each of the cases of ° C, 23 ° C and 40 ° C, it is clearly distributed in different regions. The distribution fluctuates in a direction substantially orthogonal to or intersecting with the linear distribution pattern in response to a temperature change.
【００５２】このように、脈動や温度変化に起因して分
布領域Ｇに振れが生じるので、その振れを考慮に入れた
上で、ガス中に空気が混入しているか否かを判定するた
めの基準となる所定領域Ｇｎを設定することが望まし
い。そこで、このような脈動や温度変化に起因した分布
領域Ｇの振れを含めて所定領域Ｇｎを設定するために、
本実施の形態に係るガスメータでは、実際のガス使用条
件下での伝搬時間の組合せを所定の学習期間に亘って学
習し、所定領域Ｇｎをより実態に則した設定とするよう
にしている。As described above, since the fluctuation occurs in the distribution area G due to the pulsation and the temperature change, it is necessary to determine whether or not air is mixed in the gas by taking the fluctuation into consideration. It is desirable to set a predetermined area Gn as a reference. Therefore, in order to set the predetermined area Gn including the fluctuation of the distribution area G due to such pulsation and temperature change,
In the gas meter according to the present embodiment, the combination of the propagation times under the actual gas use conditions is learned over a predetermined learning period, and the predetermined area Gn is set to be more realistic.
【００５３】ここで、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の分布に基づ
いて、ガス中に空気が混入しているか否かを判定するこ
とが可能であることについてを理論的に解析する。従来
の技術の項目でも述べたように、一般に伝搬時間Ｔ１，
Ｔ２はＴ１＝Ｌ／（Ｃ＋ｖｃｏｓθ），Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ
−ｖｃｏｓθ）と書くことができるが、この２つの式か
ら流速ｖを消去することができ、１／Ｔ１＋１／Ｔ２＝
２Ｃ／Ｌなる関係式が得られる。この関係式から、Ｌお
よび被測定流体の圧力、温度等の条件が一定の条件下で
は、Ｔ１，Ｔ２の組み合わせの分布は被測定流体中の音
速Ｃのみによって変化するものであることが分かる。流
体中の音速Ｃは一般にその流体の密度ρによって変化す
るが、さらにその密度ρは流体の成分組成によって変化
するから、要するにガスのような流体の種類に対応し
て、計測される伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の分布が変化するこ
ととなる。このように、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の分布に基
づいて、流体の組成や空気の混入を判別することができ
るものと解析することができる。Here, it is theoretically analyzed that it is possible to determine whether or not air is mixed in the gas based on the distribution of the propagation times T1 and T2. As described in the section of the prior art, in general, the propagation time T1,
T2 is T1 = L / (C + vcos θ), T2 = L / (C
−vcos θ), but the flow velocity v can be eliminated from these two equations, and 1 / T1 + 1 / T2 =
The relational expression of 2C / L is obtained. From this relational expression, it is understood that the distribution of the combination of T1 and T2 changes only by the sound velocity C in the fluid under measurement under the condition that the conditions such as L and the pressure and temperature of the fluid to be measured are constant. The speed of sound C in a fluid generally varies depending on the density ρ of the fluid, and the density ρ varies depending on the composition of the fluid. Therefore, the measured propagation time T1 corresponds to the type of fluid such as gas. , T2 will change. As described above, it can be analyzed that the composition of the fluid and the mixing of air can be determined based on the distribution of the propagation times T1 and T2.
【００５４】また、流体中に生じる脈動は一般に粗密波
であるから、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を計測した時間間隔よ
りも十分に短い周期の脈動が発生している状態の流体に
は局所的かつ瞬間的に本来の密度とは異なった状態が生
じているので、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の計測値の分布は脈
動が発生していない場合の全体的な計測値の分布の直線
上から外れた分布、すなわちその直線と交差する方向
（図４に示した実験結果では，ほぼ直交方向）に振れた
分布となるものと解析することができる。一方、伝搬時
間Ｔ１，Ｔ２を計測した時間間隔よりも十分に長い周期
の脈動、すなわち、いわゆるうねりが生じている場合に
は、計測タイミングごとで単に流量が若干上下している
だけであるから、そのとき計測される伝搬時間Ｔ１，Ｔ
２の分布は、単にその全体的な計測値の分布の直線上に
沿って上下するだけとなるものと解析することができ
る。In addition, since the pulsation generated in the fluid is generally a compression wave, it is local and instantaneous to the fluid in which the pulsation having a period sufficiently shorter than the time interval measured for the propagation times T1 and T2. In general, a state different from the original density occurs, and the distribution of the measured values of the propagation times T1 and T2 deviates from the straight line of the overall measured value distribution when no pulsation occurs. In other words, it can be analyzed that the distribution oscillates in the direction intersecting the straight line (in the experiment result shown in FIG. 4, the direction is substantially orthogonal). On the other hand, when a pulsation having a cycle sufficiently longer than the time interval measured for the propagation times T1 and T2, that is, when so-called swelling occurs, the flow rate simply increases and decreases slightly at each measurement timing. Propagation time T1, T measured at that time
The distribution of 2 can be analyzed as simply going up and down along the straight line of the overall measured value distribution.
【００５５】また、１３Ａのような純正のガス中に空気
が混入すると、その混合ガスの密度は純正ガスの密度と
は異なったものとなる。すなわち空気の混入量に対応し
て混合ガスの密度ρが変化する。従って、伝搬時間Ｔ
１，Ｔ２の計測値の分布は空気の混入量に対応して全体
的な計測値の分布の直線と交差する方向に振れたものと
なるものと解析することができる。When air is mixed into a genuine gas such as 13A, the density of the mixed gas becomes different from the density of the genuine gas. That is, the density ρ of the mixed gas changes according to the amount of air mixed. Therefore, the propagation time T
It can be analyzed that the distribution of the measured values of 1 and T2 oscillates in a direction intersecting the straight line of the overall distribution of the measured values in accordance with the amount of air mixed in.
【００５６】なお、初期値としての所定領域Ｇｎの設定
は、図２に示したような１つの境界線を設けてその一方
側と設定するという手法の他にも、図５に示すように上
限および下限を有する１つの帯域として設定するように
してもよい。すなわち、所定領域Ｇｎの帯域よりも上側
の領域Ｇｈや下側の領域Ｇｌに含まれるようなＴ１，Ｔ
２が計測された場合には、純正ガスとは組成の異なるガ
スあるいは濃度や密度の異なるガスが流れているものと
判定することができる。このような異種のガスや流体を
検知して警報を発したり遮断を実行する技術は、本実施
の形態に係るガスメータの他にも、例えば化学プラント
にて用いられるような原料流量計測装置や、液体燃料を
用いる車両用エンジンの燃料流量計測装置など、複数種
類の流体が取り扱われる可能性のある流量計測装置など
にも適用可能である。The setting of the predetermined area Gn as the initial value is not limited to the method of providing one boundary line as shown in FIG. 2 and setting it on one side, or the upper limit as shown in FIG. And one band having a lower limit. That is, T1 and T1 included in the region Gh above the band of the predetermined region Gn and the region Gl below the band of the predetermined region Gn.
When 2 is measured, it can be determined that a gas different in composition from the genuine gas or a gas different in concentration or density is flowing. The technology of detecting such a different kind of gas or fluid and issuing an alarm or executing cutoff is, besides the gas meter according to the present embodiment, for example, a raw material flow measuring device used in a chemical plant, The present invention is also applicable to a flow rate measuring apparatus that may handle a plurality of types of fluids, such as a fuel flow rate measuring apparatus for a vehicle engine using liquid fuel.
【００５７】また、計測された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を１
組として、その１組ずつを所定組合せと比較してもよ
く、あるいは計測された伝搬時間の組合せを複数まとめ
てその平均値を取るなどして、その平均値を所定組合せ
と比較してもよい。Further, the measured propagation times T1 and T2 are set to 1
As a set, each set may be compared with a predetermined combination, or a plurality of combinations of measured propagation times may be combined and the average value thereof may be taken, and the average value may be compared with the predetermined combination. .
【００５８】また、計測された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の組
合せが所定組合せから逸脱したことが判定された場合に
は、上記のような警報や遮断の他にも、その逸脱した旨
を担持する情報を管理センタなどに送信するようにして
もよい。When it is determined that the combination of the measured propagation times T1 and T2 deviates from the predetermined combination, in addition to the above-mentioned alarm or cutoff, information indicating that the deviation has occurred is carried out. May be transmitted to a management center or the like.
【００５９】以上のように、本実施の形態に係るガスメ
ータおよびその流量計測方法では、比較部４１０が、順
方向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組合せ
を、所定のガスの種類に対応してあらかじめ定められた
所定組合せの領域（所定領域Ｇｎ）と比較して、その所
定組合せから逸脱しているか否かを判定する。そしてそ
れが逸脱している場合には、そのとき流れているガスが
所定の組成あるいは種類とは異なったものであると判定
する。As described above, in the gas meter and the flow rate measuring method according to the present embodiment, the comparing unit 410 determines the combination of the forward propagation time and the backward propagation time as a predetermined gas type. Is compared with an area of a predetermined combination (predetermined area Gn) determined in advance to determine whether or not the predetermined combination is deviated. If it deviates, it is determined that the gas flowing at that time is different from the predetermined composition or type.
【００６０】すなわち、流量計測値を得るための既存の
一般的な装置である超音波伝搬時間計測部１００によっ
て測定された伝搬時間Ｔ１，Ｔ２のデータに基づいて、
ガスの種類あるいは組成が所定のものから逸脱したもの
であるか否かを判定することができる。従って、繁雑な
組成センサや組成分析装置などを付設することなく、計
測対象のガスの組成（空気の混入等）が許容範囲内にあ
るか否かを判定することができる。また、計測対象のガ
スが所定の許容範囲から逸脱した組成と判定されると、
警報部５００がその旨の警報を発し、また遮断弁６００
によって流体の供給を遮断（停止）することができる。That is, based on the data of the propagation times T1 and T2 measured by the ultrasonic propagation time measuring unit 100, which is an existing general device for obtaining the flow measurement value,
It can be determined whether the type or composition of the gas deviates from a predetermined one. Therefore, it is possible to determine whether or not the composition of the gas to be measured (mixing of air or the like) is within an allowable range without providing a complicated composition sensor or composition analyzer. Further, when it is determined that the composition of the gas to be measured deviates from a predetermined allowable range,
The alarm unit 500 issues an alarm to that effect, and the shut-off valve 600
With this, the supply of the fluid can be cut off (stopped).
【００６１】また、実際に計測された順方向伝搬時間Ｔ
１と逆方向伝搬時間Ｔ２とを一組とする組合せの分布を
学習制御部４２０によって所定の学習期間に亘って学習
し、そのデータを記憶部４３０に記憶させることによ
り、ガスメータが実際に利用されている状態での伝搬時
間Ｔ１，Ｔ２の正常値を所定組合せとして学習制御的に
自動的に学習する。そしてその学習によって得られた所
定組合せとその後に計測される伝搬時間の組合せとを比
較部４１０が比較することにより、そのとき流れている
ガスの種類あるいは組成が所定のものから逸脱したもの
であるか否かを判定する。このような学習制御の手法に
よって、ガスの組成判定の基準値である伝搬時間の所定
組合せを、理論値等に基づいてあらかじめ設定する場合
よりもさらにきめ細かく実際に則したものとすることが
可能となる。The actually measured forward propagation time T
The learning control unit 420 learns the distribution of a combination of 1 and the backward propagation time T2 as a set over a predetermined learning period, and stores the data in the storage unit 430, so that the gas meter is actually used. The normal values of the propagation times T1 and T2 in the on state are set as a predetermined combination and learning is automatically performed by learning control. The comparison unit 410 compares the predetermined combination obtained by the learning with the combination of the propagation times measured thereafter, and the type or composition of the gas flowing at that time deviates from the predetermined one. It is determined whether or not. By such a learning control method, it is possible to make the predetermined combination of the propagation times, which is the reference value of the gas composition determination, more detailed and practical than the case where it is set in advance based on a theoretical value or the like. Become.
【００６２】しかも、学習期間中に流れているガスの種
類あるいは組成が初期値としてあらかじめ定められた所
定組合せから逸脱するという事態が生じた場合には、そ
れまでに学習制御部４２０によって記憶部４２０に記憶
させていた伝搬時間の組合せのデータをリセットし、改
めてそれから所定の学習期間に亘って計測される伝搬時
間の組合せの分布を記憶して行く。これにより、ガスの
種類あるいは組成から逸脱したデータを学習することを
回避することができる。Further, if a situation occurs in which the type or composition of the gas flowing during the learning period deviates from a predetermined combination as an initial value, the learning control unit 420 and the storage unit 420 by that time. Is reset, and the distribution of the propagation time combinations measured over a predetermined learning period is stored again. This makes it possible to avoid learning data deviating from the type or composition of the gas.
【００６３】また、ガス停止状態から所定時間に亘って
の間は、計測された伝搬時間の組合わせが所定組合わせ
から逸脱するものと判定されても、遮断弁制御部７００
は遮断弁６０による弁遮断を実行しない。これにより、
例えばガスメータの上流側で導管工事が行われ、その終
了後にガスの使用を再開する際などに、いわゆる空気抜
きとして、空気を多量に含んだガスを妨げることなく排
出することが可能となる。Further, during the predetermined time from the gas stop state, even if it is determined that the combination of the measured propagation times deviates from the predetermined combination, the shut-off valve control unit 700
Does not execute the valve shutoff by the shutoff valve 60. This allows
For example, when pipe work is performed on the upstream side of the gas meter and the use of gas is resumed after the end of the work, it is possible to discharge gas containing a large amount of air without hindering so-called air venting.
【００６４】[0064]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし６
のいずれかに記載の流量計測方法、請求項７ないし１２
のいずれかに記載の流量計測装置、請求項１３記載のガ
スメータによれば、流量計測値を得るための既存の一般
的な装置によって測定された順方向伝搬時間と逆方向伝
搬時間とを一組とする組合せを、所定の流体の種類ある
いは組成に対応してあらかじめ定められた所定組合せと
比較して、その所定組合せから逸脱しているか否かを判
定するようにしたので、既存の超音波発／受振器とは別
のセンサ等は何ら付設することなく、所定の流体とは異
なった種類あるいは組成の流体が流れた場合に、それを
検知（判定）することができるという効果を奏する。As described above, claims 1 to 6
The flow measurement method according to any one of claims 7 to 12, wherein:
The flow meter according to any one of the claims and the gas meter according to claim 13, wherein a set of a forward propagation time and a backward propagation time measured by an existing general device for obtaining a flow measurement value. Is compared with a predetermined combination determined in advance corresponding to the type or composition of a predetermined fluid, and it is determined whether or not the combination deviates from the predetermined combination. When a fluid having a different type or composition from a predetermined fluid flows, the sensor can be detected (determined) without any additional sensor or the like separate from the vibration receiver.
【００６５】また、請求項２記載の流量計測方法または
請求項８記載の流量計測装置あるいは請求項１３記載の
ガスメータによれば、伝搬時間の組合せが所定組合せか
ら逸脱していると判定された場合には、そのとき流量計
測装置を流れている流体の種類あるいは組成が所定のも
のから逸脱した異種のものであるとして、その旨の警報
を発することができるという効果を奏する。また同様の
場合、請求項３記載の流量計測方法あるいは請求項９記
載の流量計測装置あるいは請求項１３記載のガスメータ
によれば、計測対象の流体の流れを遮断することができ
るという効果を奏する。According to the flow rate measuring method of the second aspect, the flow rate measuring apparatus of the eighth aspect, or the gas meter of the thirteenth aspect, it is determined that the combination of the propagation times deviates from the predetermined combination. In this case, it is possible to determine that the type or composition of the fluid flowing through the flow rate measuring device at that time is different from a predetermined type and issue an alarm to that effect. In the same case, according to the flow rate measuring method described in claim 3, the flow rate measuring device described in claim 9, or the gas meter described in claim 13, there is an effect that the flow of the fluid to be measured can be cut off.
【００６６】そしてその結果、ガスメータや流量計測装
置の下流側での、燃焼の立ち消えや不完全燃焼等の発生
あるいは誤った化学反応の発生などを、未然に防ぐこと
が可能となる。As a result, it is possible to prevent the extinguishing of combustion, the occurrence of incomplete combustion, or the occurrence of an erroneous chemical reaction on the downstream side of the gas meter or the flow rate measuring device.
【図１】本発明の一実施の形態に係るガスメータの概要
構成を模式的に示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram schematically showing a schematic configuration of a gas meter according to an embodiment of the present invention.
【図２】１３Ａガスに対応した所定領域Ｇｎと空気が混
入したガスに対応した伝搬時間の分布領域Ａとを示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing a predetermined area Gn corresponding to a 13A gas and a propagation time distribution area A corresponding to a gas mixed with air.
【図３】計測結果のＴ１，Ｔ２を１組とする組合せの分
布を１３Ａガスの場合と空気の場合とでそれぞれ調べた
実験結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing experimental results obtained by examining the distribution of a combination of T1 and T2 as a set of measurement results in the case of 13A gas and in the case of air.
【図４】１３Ａガスを計測対象とした場合の全流量域で
の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の全体的な分布を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an overall distribution of propagation times T1 and T2 in the entire flow rate range when 13A gas is measured.
【図５】所定領域Ｇｎを上限および下限を有する１つの
帯域として設定した場合の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a case where a predetermined area Gn is set as one band having an upper limit and a lower limit.
【図６】温度変化に起因してＴ１，Ｔ２の計測値が変化
する現象の実験結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing experimental results of a phenomenon in which measured values of T1 and T2 change due to a temperature change.
１００…超音波伝搬時間計測部、２００…流量値演算
部、３００…流量値積算部、４００…判定部、５００…
警報部、６００…遮断弁、７００…遮断弁制御部100: ultrasonic wave propagation time measuring section, 200: flow rate calculating section, 300: flow rate integrating section, 400: determining section, 500:
Alarm unit, 600: shut-off valve, 700: shut-off valve control unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｆ 15/06 Ｇ０１Ｆ 15/06 15/075 15/075 (72)発明者 湯浅 健一郎 東京都港区海岸一丁目５番20号 東京瓦斯 株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CB01 CB02 CB09 CC13 CE02 CE04 CE09 CE27 CE32 CF05 CF11 CF20 2F031 AA01 AB01 AE07 AF04 2F035 DA19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01F 15/06 G01F 15/06 15/075 15/075 (72) Inventor Kenichiro Yuasa Kaiganichi Minato-ku, Tokyo 5-20, Chome Tokyo Gas Co., Ltd. F-term (reference) 2F030 CA03 CB01 CB02 CB09 CC13 CE02 CE04 CE09 CE27 CE32 CF05 CF11 CF20 2F031 AA01 AB01 AE07 AF04 2F035 DA19
Claims (13)
側へと音波を伝搬させたときの順方向伝搬時間と下流側
から上流側へと音波を伝搬させたときの逆方向伝搬時間
とを計測し、それらの伝搬時間に基づいて前記流体の流
量値を得る流量計測方法において、 前記順方向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組
合せを、所定の流体の種類に対応してあらかじめ定めら
れた所定組合せと比較して、その所定組合せから逸脱し
ているか否かを判定する判定プロセスを備えたことを特
徴とする流量計測方法。1. A forward propagation time when a sound wave is propagated from an upstream side to a downstream side with respect to a fluid to be measured, and a backward propagation time when a sound wave is propagated from a downstream side to an upstream side. In the flow rate measurement method of measuring the flow time and obtaining the flow rate value of the fluid based on their propagation times, a combination of the forward propagation time and the backward propagation time as a set corresponds to a predetermined fluid type. A flow rate measuring method, comprising: comparing with a predetermined combination determined in advance to determine whether or not deviating from the predetermined combination.
を一組とする組合わせが前記所定組合わせから逸脱する
ものと判定された場合には、前記計測対象の流体が前記
所定の流体とは異なった種類のものである旨の警報を聴
覚的情報および視覚的情報のうち少なくともいずれか一
方により発する警報プロセスをさらに備えたことを特徴
とする請求項１記載の流量計測方法。2. When it is determined that a combination of the forward propagation time and the backward propagation time as one set deviates from the predetermined combination, the fluid to be measured is the predetermined fluid. 2. The flow measurement method according to claim 1, further comprising an alarm process of issuing an alarm indicating that the alarm is of a different type from at least one of auditory information and visual information.
を一組とする組合わせが前記所定組合わせから逸脱する
ものと判定された場合には、前記計測対象の流体の流れ
を遮断する遮断プロセスをさらに備えたことを特徴とす
る請求項１または２記載の流量計測方法。3. If the combination of the forward propagation time and the backward propagation time as a set deviates from the predetermined combination, the flow of the fluid to be measured is cut off. 3. The flow measurement method according to claim 1, further comprising a shut-off process.
順方向伝搬時間と前記逆方向伝搬時間とを一組とする組
合せの分布を記憶し、その分布を前記所定組合せとして
用いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１
項に記載の流量計測方法。4. A distribution of a combination of the forward propagation time and the backward propagation time measured over a predetermined learning period, and the distribution is used as the predetermined combination. Any one of claims 1 to 3
Flow measurement method described in the paragraph.
設定しておき、前記学習期間中に計測された伝搬時間の
組合せが前記初期値から逸脱した場合には、前記分布の
記憶をリセットすると共に改めて前記組合せの分布の記
憶を再開することを特徴とする請求項４記載の流量計測
方法。5. An initial value of a distribution of the combination is set in advance, and when a combination of propagation times measured during the learning period deviates from the initial value, storage of the distribution is reset. 5. The flow measurement method according to claim 4, wherein storage of the distribution of the combination is restarted.
流れが再開した際に、その再開から所定時間が経過する
までの間は、前記順方向伝搬時間と前記逆方向伝搬時間
とを一組とする組合わせが前記所定組合わせから逸脱す
るものと判定されても、前記計測対象の流体の流れを遮
断しないことを特徴とする請求項３記載の流量計測方
法。6. After the flow of the fluid is at a standstill,
When the flow is restarted, it is determined that a combination of the forward propagation time and the backward propagation time deviates from the predetermined combination until a predetermined time elapses from the restart. 4. The flow measurement method according to claim 3, wherein the flow of the fluid to be measured is not interrupted even when the flow is performed.
側へと音波を伝搬させたときの順方向伝搬時間と下流側
から上流側へと音波を伝搬させたときの逆方向伝搬時間
とを計測する超音波伝搬時間計測手段と、それらの伝搬
時間に基づいて前記流体の流量値を演算して得る流量値
演算手段とを有する流量計測装置において、 前記順方向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組
合せを、所定の流体の種類に対応してあらかじめ定めら
れた所定組合せと比較して、その所定組合せから逸脱し
ているか否かを判定する判定手段を備えたことを特徴と
する流量計測装置。7. A forward propagation time when a sound wave is propagated from an upstream side to a downstream side with respect to a fluid to be measured, and a backward propagation time when a sound wave is propagated from a downstream side to an upstream side. And a flow value calculating means for calculating a flow value of the fluid based on the propagation times, the forward propagation time and the backward propagation time. And a determination means for comparing the combination of the two with a predetermined combination determined in advance corresponding to the type of the predetermined fluid, and determining whether or not the combination deviates from the predetermined combination. Flow measurement device.
を一組とする組合わせが前記所定組合わせから逸脱する
ものと前記判定手段が判定した場合には、その判定に基
づいて前記計測対象の流体が前記所定の流体とは異なっ
た種類のものである旨の警報を聴覚的情報および視覚的
情報のうち少なくともいずれか一方により発する警報手
段をさらに備えたことを特徴とする請求項７記載の流量
計測装置。8. When the determination unit determines that a combination of the forward propagation time and the backward propagation time as one set deviates from the predetermined combination, the measurement is performed based on the determination. 8. The apparatus according to claim 7, further comprising an alarm unit that issues an alarm indicating that the target fluid is of a different type from the predetermined fluid by at least one of auditory information and visual information. The flow measurement device as described.
らに備え、 前記順方向伝搬時間と逆方向伝搬時間とを一組とする組
合わせが前記所定組合わせから逸脱するものと前記判定
手段が判定した場合には、その判定に基づいて前記遮断
弁制御手段が前記遮断弁の動作を制御して前記計測対象
の流体の流れを遮断することを特徴とする請求項７また
は８記載の流量計測装置。9. The system further comprises a shutoff valve for shutting off the flow of the fluid, and shutoff valve control means for controlling an opening / closing operation of the shutoff valve, wherein the forward propagation time and the backward propagation time are a set. When the determination unit determines that the combination deviates from the predetermined combination, the shutoff valve control unit controls the operation of the shutoff valve based on the determination to change the flow of the fluid to be measured. 9. The flow measuring device according to claim 7, wherein the flow is cut off.
記順方向伝搬時間と前記逆方向伝搬時間とを一組とする
組合せの分布を記憶し、その分布を前記所定組合せとし
て用いる学習制御手段をさらに備えたことを特徴とする
請求項７ないし９記載の流量計測装置。10. A learning control means for storing a distribution of a combination of the forward propagation time and the backward propagation time measured over a predetermined learning period, and using the distribution as the predetermined combination. The flow rate measuring device according to claim 7, further comprising:
布の初期値をあらかじめ設定されており、前記学習期間
中に計測された伝搬時間の組合せが前記初期値から逸脱
した場合には、それまでに記憶していた前記分布の記憶
をリセットすると共に改めて前記組合せの分布の記憶を
再開するものであることを特徴とする請求項１０記載の
流量計測装置。11. The learning control unit sets an initial value of the distribution of the combination in advance, and when the combination of the propagation times measured during the learning period deviates from the initial value, 11. The flow measurement device according to claim 10, wherein the storage of the distribution stored in the combination is reset and the storage of the distribution of the combination is restarted.
れが停止状態にあった後、流れが再開してから所定時間
が経過するまでの間は、前記順方向伝搬時間と前記逆方
向伝搬時間とを一組とする組合わせが前記所定組合わせ
から逸脱するものと前記判定手段によって判定されて
も、前記計測対象の流体の流れを遮断しないものである
ことを特徴とする請求項９記載の流量計測装置。12. After the flow of the fluid is stopped, the shut-off valve control means controls the forward propagation time and the backward propagation time until a predetermined time elapses after the flow restarts. 10. The flow of the fluid to be measured is not interrupted even when the determination unit determines that a combination of time and one set deviates from the predetermined combination. Flow measuring device.
２のいずれか１項に記載の流量計測装置を用いたことを
特徴とするガスメータ。13. The method according to claim 7, wherein the fluid is a gas.
3. A gas meter using the flow rate measuring device according to any one of 2.
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|---|---|---|---|---|
| JP2012242256A (en) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Panasonic Corp | Gas shut-off device |
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| JP2015169433A (en) * | 2014-03-04 | 2015-09-28 | 大阪瓦斯株式会社 | Ultrasonic sound velocity measurement apparatus and ultrasonic sound velocity measurement method |
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-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000089981A patent/JP3783831B2/en not_active Expired - Fee Related
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