JP3640334B2 - Flow meter and gas meter - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス等の流体の流量を計測するための流量計およびガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
流量計には、単位時間当たりの流体の流量（以下、瞬時流量という。）を計測する瞬時流量計の他、瞬時流量を連続的または間欠的に積算して流体の積算された流量（以下、積算流量という。）を計測する積算型の流量計（以下、積算流量計ともいう。）がある。
【０００３】
図１１は、従来の積算型の流量計の概略を示す構成図である。従来の積算型の流量計は、例えば、ガス等の流体１００が流れる配管１０２に取り付けられた瞬時流量センサ１０１と、この瞬時流量センサ１０１に接続された流量演算部１０３と、この流量演算部１０３に接続された表示部１０４とを備えている。瞬時流量センサ１０１としては、例えば、熱式の流量センサや超音波式流量センサ等のセンサが用いられる。
【０００４】
この流量計では、瞬時流量センサ１０１が連続的または間欠的に駆動され、配管１０２を流れる流体１００の単位時間当たりの流量に応じた信号が出力される。また、流量演算部１０３によって、瞬時流量センサ１０１から連続的または間欠的に出力された出力信号に基づいて、瞬時流量が演算されると共に、この瞬時流量を連続的または間欠的に積算して積算流量が算出される。流量演算部１０３によって算出された積算流量は表示部１０４に表示される。
【０００５】
図１２（Ａ）は、瞬時流量センサ１０１が連続的に駆動された場合に得られる瞬時流量の一例を示している。この図において、横軸は時間を示し、縦軸は瞬時流量の値を示している。この図では、時刻ｔ0 から一定の値の瞬時流量Ｑ0 が流れた場合についての結果が示されている。
【０００６】
図１２（Ｂ）は、流量演算部１０３において図１２（Ａ）で示した瞬時流量に基づいて演算された積算流量の一例を示すものである。この図において、横軸は時間を示し、縦軸は積算流量の値を示している。流量演算部１０３では、図１２（Ａ）で示した瞬時流量を連続的に積分することにより、図１２（Ｂ）で示したように一定の傾きで増大する積算流量の値を出力する。この積算流量が表示部１０４で表示される。
【０００７】
以上のように、瞬時流量センサ１０１を時間的に連続して駆動し、そのセンサ出力値を連続的に積分すれば積算流量を算出できる。また、瞬時流量センサ１０１を間欠的に駆動し、間欠的な瞬時流量に測定時間間隔を乗じた値を逐次加算することで積算流量を算出することもできる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の瞬時流量センサ１０１として用いられる熱式の流量センサや超音波式流量センサ等は、その駆動時に電力を必要とするため、連続的に駆動する場合には、他の回路要素と合わせて消費電力が大きくなりやすいという問題がある。この問題は、特に、バッテリ駆動タイプにした流量計、例えば、可搬型の流量計や、ガス需要者毎に取り付けられる商用電力を用いないガスメータ等の流量計の場合に大きな問題となる。
【０００９】
一方、このような消費電力の問題は、瞬時流量センサ１０１を間欠的に駆動することで軽減される。しかしながら、瞬時流量センサ１０１を間欠的に駆動する場合には、測定する流体１００の流れに外乱による脈動成分が含まれている場合に測定誤差を生じる虞がある。例えば、瞬時流量センサ１０１の測定間隔が脈動成分の周期の整数倍となる場合には、測定誤差が生ずる。
【００１０】
図１３および図１４は、外乱による脈動成分について説明するための説明図である。図１３では、１つの流路１６０から分岐した流路１６１，１６２，１６３のそれぞれにより各需要者Ａ，Ｂ，Ｃにガス等の流体１００を供給している場合について示している。各需要者に供給される流体１００の積算流量は、それぞれの流路に設置された積算流量計１６４，１６５，１６６によって測定されるようになっている。
【００１１】
図１４（Ａ）は、図１３に示した需要者Ａにおいて使用された流体１００の流量の変化を示す図である。この図のにおいて、縦軸は瞬時流量を示し、横軸は時間を示している。この図の例では、需要者Ａが、時刻ｔAまでは一定流量ＱA の流体１００を消費していたが、時刻ｔA から消費流量が大幅に変動する負荷要素を使用した場合について示している。ここで、負荷要素としては、例えば流体１００としてガスを用いた場合には、ヒートポンプ、エンジンおよびブロア等である。これらの負荷要素は、流体１００の消費量が多いだけでなく、その消費量が例えば周期ｔで大きく変動し、例えば、２Ｈｚ〜２０Ｈｚ程度の周期を持っている。このような周期ｔをもたらす負荷要素は、隣接する需要者における流体１００の流れに対して外乱として影響を与える場合がある。
【００１２】
図１４（Ｂ）は、需要者Ａが図１４（Ａ）に示したようにガス等を消費している場合において、需要者Ｂで観測される流体１００の流量の変化を示す図である。この図において、縦軸は瞬時流量を示し、横軸は時間を示している。需要者Ｂは、常に一定の流量ＱB を使用していたとしても、隣接する需要者Ａが、ヒートポンプ等の負荷要素の使用を開始した時刻ｔA 以降は、周期ｔの正弦波状の脈動成分を検出してしまう。
【００１３】
ここで、需要者Ｂの積算流量計１６５が周期ｔの脈動成分を検出したとしても、この脈動成分は瞬時流量ＱB に対して対称的に振動しているので、瞬時流量を連続的に計測すると共に、その瞬時流量を連続的に積算すれば、得られる積算流量に脈動成分の影響はなくなる。しかし、一定の測定間隔で間欠的に瞬時流量を測定し、その瞬時流量に測定間隔を乗じて積算流量を求めるような場合には、その積算流量の値に脈動成分の影響が現れる。
【００１４】
図１５および図１６は、需要者Ｂにおいて脈動成分の影響により誤った流量が測定された場合について説明するための説明図である。これらの図において、（Ａ）の縦軸は瞬時流量を示し、横軸は時間を示している。また、これらの図において、（Ｂ）の縦軸は積算流量を示し、横軸は時間を示している。また、これらの図では、需要者Ａがヒートポンプ等の負荷要素を使用しているが、需要者Ｂは流体１００を何ら消費していない場合について観測される流量の値を示している。
【００１５】
図１５（Ａ）は、需要者Ｂの積算流量計１６５において観測される瞬時流量の変化を示しており、この瞬時流量には需要者Ａからの外乱の影響で周期ｔの脈動成分が含まれている。この図では、需要者Ｂの積算流量計１６５の瞬時流量センサが、一定周期Ｔで間欠駆動されている場合において、瞬時流量センサによる測定位置が丸印で示されている。また、この図では、瞬時流量センサの駆動周期Ｔが脈動成分の周期ｔの２倍、即ちＴ＝２ｔであると共に、瞬時流量センサの間欠駆動に係るそれぞれの駆動タイミングの時刻が脈動成分の正側のピーク時（時刻ｔB10 ，ｔB11 ，……）と同期した場合について示している。この場合には、本来ゼロであるべき需要者Ｂの瞬時流量が、常に正の流量ＱB10 として測定されてしまう。
【００１６】
図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）で示したような状態で瞬時流量センサが駆動された場合において、需要者Ｂの積算流量計１６５で測定される積算流量の値について示している。需要者Ｂの積算流量は、時刻ｔB10 以降、ＶB10 ＝ＱB10 ×Ｔ，ＶB11 ＝ＶB10 ＋ＱB10 ×Ｔ，……のようになる。このように需要者Ｂでは、ガスを使用していないにもかかわらず、瞬時流量ＱB1を連続的に使用したかのように流量が積算されてしまう。
【００１７】
図１６（Ａ）では、瞬時流量センサの駆動周期Ｔが脈動成分の周期ｔの２倍、即ちＴ＝２ｔであると共に、瞬時流量センサの間欠駆動に係るそれぞれの駆動タイミングの時刻が脈動成分の負側のピーク時（時刻ｔB20 ，ｔB21 ，……）と同期した場合について示している。この場合には、本来ゼロであるべき需要者Ｂの瞬時流量が、常に負の流量ＱB10 として測定されてしまう。図１６（Ｂ）は、このような状態で瞬時流量センサが駆動された場合において、需要者Ｂの積算流量計１６５で測定される積算流量の値について示している。需要者Ｂの積算流量は、時刻ｔB20 以降、ＶB20 ＝ＱB20 ×Ｔ，ＶB21 ＝ＶB20 ＋ＱB20 ×Ｔ，……のようになる。この場合は、需要者Ｂの積算流量計１６５は、時刻ｔB20 以降、負側に積算され誤った積算値を示してしまう。
【００１８】
以上のように、瞬時流量センサを間欠的に駆動することで流量計の消費電力を軽減しようとした場合には、流体の流れに外乱による脈動成分が含まれているときに測定誤差を生じる虞がある。
【００１９】
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、測定精度を悪化させることなく、消費電力を低減することができる流量計およびガスメータを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の流量計は、流路を通過する流体の流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動されると共に、単位時間当たりの流量に応じた信号を出力する瞬時流量検知手段と、瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、流体の積算流量を演算する積算流量演算手段とを備え、瞬時流量検知手段が、流体の流量が小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動されるようにしたものである。
【００２１】
この流量計では、流路を通過する流体の流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動される瞬時流量検知手段から、単位時間当たりの流量に応じた信号が出力される。また、積算流量演算手段によって、瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、流体の積算流量が演算される。瞬時流量検知手段は、流体の流量が脈動による影響を受けやすい小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動される。
【００２４】
請求項２記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、瞬時流量検知手段が、ランダムな時間間隔で駆動されると共に、流体の流量が小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動さるようにしたものである。
【００２５】
この流量計では、瞬時流量検知手段が、ランダムな時間間隔で駆動され、脈動による測定誤差が低減される。また、流体の流量が脈動による影響を受けやすい小流量域にある場合には、瞬時流量検知手段が、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動される。
【００２６】
請求項３記載のガスメータは、流路を通過するガスの流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動されると共に、単位時間当たりの流量に応じた信号を出力する瞬時流量検知手段と、瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、ガスの積算流量を演算する積算流量演算手段とを備え、瞬時流量検知手段が、ガスの流量が小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動されるようにしたものである。
【００２７】
このガスメータでは、流路を通過するガスの流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動される瞬時流量検知手段から、単位時間当たりの流量に応じた信号が出力される。また、積算流量演算手段によって、瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、ガスの積算流量が演算される。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係る流量計の概略を示す構成図である。この図に示した流量計は、配管１を流れる流体２の積算流量を求めるためのものであり、例えば、ガスメータとして使用されるものである。流体２としては、ガス等の気体や液体が用いられる。この図に示した流量計は、配管１に取り付けられた瞬時流量センサ２０と、この瞬時流量センサ２０に接続された制御部２１と、この制御部２１に接続された表示部２２とを備えている。なお、瞬時流量センサ２０が、本発明における「瞬時流量検知手段」に対応し、制御部２１が、本発明における「積算流量演算手段」に対応する。
【００３０】
この流量計では、瞬時流量センサ２０が流量に応じた時間間隔で間欠的に駆動され、配管１を流れる流体２の単位時間当たりの流量に応じた信号が出力されるようになっている。また、制御部２１によって、瞬時流量センサ２０から間欠的に出力された出力信号に基づいて、瞬時流量が演算されると共に、この瞬時流量を間欠的に積算して積算流量が算出されるようになっている。制御部２１によって算出された積算流量は表示部２２に表示されるようになっている。なお、瞬時流量センサ２０の駆動タイミングについては、後に図面を用いて詳述する。
【００３１】
図２は、瞬時流量センサ２０の一例を表す構成図である。この図に示した流量センサ２０ａは、いわゆる熱式の流量センサの一つであり、上流側に配置された温度センサ３と、この温度センサ３の下流側に配設された温度センサ５と、温度センサ３と温度センサ５との間に配設されたヒータ４とを有して構成されている。この流量センサ２０ａは、２つの温度センサ３，５によって検出される温度の差を一定に保つために必要なヒータ５に対する供給電力から流路を流れる流体２の流速に対応する流量を求めたり、一定電流または一定電力でヒータ４を加熱した場合に、２つの温度センサ３，５によって検出される温度の差から流量を求めることができるようになっている。なお、温度センサ３，５は、例えば、白金薄膜抵抗の抵抗値が温度により変化することを利用したものである。
【００３２】
図３は、瞬時流量センサ２０の他の例を表す構成図である。この図に示した流量センサは、いわゆる超音波式の流量センサの一つであり、配管１の管壁において、流体２の流れの方向に対して斜めに対向配置された一対の送受信器３１および送受信器３２を備えている。送受信器３１および送受信器３２は、互いに相手に対して超音波を送信すると共に、相手から送信された超音波を受信することができるようになっている。ここで、送受信器３２から送受信器３１に向けて送信される超音波３３は、流体２の流れの順方向の成分を含んでいる。また、送受信器３１から送受信器３２に向けて送信される超音波３４は、流体２の流れの逆方向の成分を含んでいる。このため、超音波３３と超音波３４とでは、送受信器３１および送受信器３２に受信されるまでに、流体２の流速に応じた時間差が生じることになる。従ってこの時間差に基づいて、流体２の流速に対応する流量を求めることができる。
【００３３】
ここで、瞬時流量センサ２０は、上述した熱式の流量センサ２０ａや超音波式の流量センサに限定されるものではなく、これらとは異なる構造のセンサを使用してもよい。なお、以下では、瞬時流量センサ２０が、熱式の流量センサ２０ａである場合を例に説明を行う。
【００３４】
図４は、本実施の形態に係る流量計の詳細な回路構成を示すブロック図である。この図に示したように、本実施の形態に係る流量計は、制御部２１の構成要素として、流量センサ２０ａの温度センサ３，５に接続されたブリッジ回路６と、このブリッジ回路６に接続された増幅器７と、この増幅器７に接続されたサンプリング回路８と、このサンプリング回路８に接続されたＡ／Ｄコンバータ９と、このＡ／Ｄコンバータ９に接続されたＣＰＵ（中央処理装置）１０と、流量センサ２０ａのヒータ４に接続されたヒータ駆動回路１２と、これらの各構成要素に接続されたタイミング回路１３とを有している。ＣＰＵ１０は、表示部２２に接続されている。また、本実施の形態に係る流量計は、流量計の各構成要素に電源Ｖｃｃを供給するバッテリ１１を有している。
【００３５】
本実施の形態の流量計において、ヒータ４は、ヒータ駆動回路１２により駆動され、ヒータ４近傍の流体２が一定の温度上昇を示すように加熱されるようになっている。ヒータ４近傍の流体２の温度は、上流側の温度センサ３および下流側の温度センサ５により検出されるようになっている。
【００３６】
また、温度センサ３，５の抵抗値の変化は、ブリッジ回路６で電圧の変化に変換されるようになっている。ブリッジ回路６の電圧信号Ｓ４は、増幅器７で増幅された信号Ｓ５となりサンプリング回路８に入力されるようになっている。サンプリング回路８は、タイミング回路１３からの測定タイミング信号Ｓ３により、後に詳述する所定の間隔で増幅器７の出力信号Ｓ５をサンプリングし、信号Ｓ６を出力するようになっている。
【００３７】
サンプリング回路８の出力信号Ｓ６は、Ａ／Ｄコンバータ９でディジタル信号Ｓ７に変換され、ＣＰＵ１０に入力されて流量の積算値が求められるようになっている。ＣＰＵ１０は、タイミング回路１３に制御信号Ｓ９を出力し、各部の駆動タイミングを制御するようになっている。また、ＣＰＵ１０は求めた積算値に対応する信号Ｓ８を表示部２２に出力し、流量の積算値を表示部２２に表示させるようになっている。
【００３８】
タイミング回路１３は、ＣＰＵ１０からの制御信号Ｓ９に基づき、ヒータ駆動回路１２にヒータ駆動信号Ｓ１を出力すると共に、ブリッジ回路６，増幅器７，サンプリング回路８およびＡ／Ｄコンバータ９からなる測定系に測定タイミング信号Ｓ３を出力するようになっている。なお、本実施の形態の流量計では、バッテリ１１により各部に電源Ｖｃｃを供給しているが、後で詳述するように、流量に応じて各部の駆動タイミングを最適に制御することにより、低消費電力と測定精度の確保を両立させている。
【００３９】
図５は、本実施の形態における流量センサ２０ａの駆動タイミングを示す説明図である。この図において、（Ａ）は、タイミング回路１３からヒータ駆動回路１２に出力されるヒータ駆動信号Ｓ１についてのタイミングを示している。ヒータ駆動回路１２は、このヒータ駆動信号Ｓ１に同期してヒータ４に駆動電流を流すようになっている。（Ｂ）は、ヒータ４近傍の温度Ｓ２の変化につい示している。ヒータ４近傍の温度Ｓ２は、熱時定数のためにヒータ駆動信号Ｓ１と同時には変化せず、立ち上がり時間ｔr （時刻ｔ20〜時刻ｔ21の間）、および立ち下がり時間ｔf （時刻ｔ24〜時刻ｔ25の間）として、それぞれ数１０ｍｓの時間遅れが生じている。（Ｃ）は、タイミング回路１３からサンプリング回路８等の測定系に出力される測定タイミング信号Ｓ３についてのタイミングを示している。測定タイミング信号Ｓ３は、ヒータ４近傍の温度が安定した期間の間（時刻ｔ21〜時刻ｔ24の間）に出力されるようになっている。そして、この測定タイミング信号Ｓ３の期間の間（時刻ｔ22〜時刻ｔ23の間）に流体２の瞬時流量が測定される。
【００４０】
次に、上記のような構成の流量計の動作について説明する。
【００４１】
図６は、本実施の形態に係る流量計の基本的な動作について説明するための流れ図である。本実施の形態では、低消費電力化を図るために、流量センサ２０ａと、この流量センサ２０ａを駆動するための各構成要が間欠的に動作する。まず、この間欠動作の基本的な流れを説明する。
【００４２】
まず、ＣＰＵ１０は、制御信号Ｓ９を送信することによりタイミング回路１３を起動させる（ステップＳ１１）。次に、タイミング回路１３が、ヒータ駆動回路１２にヒータ駆動信号Ｓ１を出力し、流量センサ２０ａのヒータ４の加熱を開始する（ステップＳ１２）。ここで、前述のように、ヒータ４の加熱を開始してからヒータ４近傍の温度が安定するには、数１０ｍｓの時間がかかる。
【００４３】
次に、ヒータ４近傍の温度が安定したとみなされる期間後において、測定系を構成するブリッジ回路６，増幅器７，サンプリング回路８およびＡ／Ｄコンバータ９に対して、タイミング回路１３から測定タイミング信号Ｓ３が送信され、測定系が起動される（ステップＳ１３）。ヒータ４近傍の温度が安定するまでには測定系の各回路も安定し、測定系は、流量センサ２０ａから出力された出力信号を測定データとして取得する（ステップＳ１４）。測定系において測定データが取得されると、ＣＰＵ１０は、直ちにヒータ駆動回路１２に対してヒータ駆動信号Ｓ１の出力を停止させ、ヒータ４の加熱を停止させる（ステップＳ１５）。ヒータ４の加熱を直ちに停止させるのは、ヒータ４が最も電力を消費するためである。
【００４４】
次に、Ａ／Ｄコンバータ９においてディジタル信号Ｓ７に変換された測定データが、ＣＰＵ１０に送出される（ステップＳ１６）。これにより、１回あたりの実質的な測定シーケンスが終了し、測定系の各回路が停止すると共に（ステップＳ１７）、タイミング回路１３が停止する（ステップＳ１８）。ＣＰＵ１０では、測定データに基づいて、瞬時流量を演算すると共に、瞬時流量に、流量センサ２０ａの駆動間隔を乗じた値を逐次加算して積算流量を求める。ＣＰＵ１０で求められた積算流量は、表示部２２に出力され表示される。
【００４５】
次に、本実施の形態の流量計において設定される流量センサ２０ａの駆動間隔について説明する。本実施の形態では、流量センサ２０ａの駆動間隔を流量に応じて異ならせるようにしている。
【００４６】
図７は、本実施の形態における瞬時流量センサ２０ａの駆動間隔の設定について説明するための流れ図である。ＣＰＵ１０は、瞬時流量センサ２０ａからの測定データに基づいて流体２の瞬時流量の値を演算して取得する（ステップＳ２１）。次に、ＣＰＵ１０は、取得した瞬時流量の値があらかじめ設定された所定値Ｑ１を超えるか否かを判断する（ステップＳ２２）。ここで、この所定値Ｑ１は、例えば、流量計を一般的なガスメータとして使用する場合には、３００リットル／ｈ程度に設定される。但し、所定値Ｑ１は、この値に限定されるものではない。
【００４７】
ＣＰＵ１０は、瞬時流量の値が所定値Ｑ１を超える場合（Ｙ）には、流量センサ２０ａの駆動間隔が長くなるようにタイミング回路１３の起動タイミングを制御する（ステップＳ２３）。また、ＣＰＵ１０は、瞬時流量の値が所定値Ｑ１を超えない場合（Ｎ）には、流量センサ２０ａの駆動間隔が短くなるようにタイミング回路１３の起動タイミングを制御する（ステップＳ２４）。これにより、例えば、大流量域においては、流量センサ２０ａの駆動間隔が長くなり、小流量域においては、流量センサ２０ａの駆動間隔が短くなる。
【００４８】
次に、図８ないし図１０を参照して流量センサ２０ａの駆動間隔についてより詳細に説明する。これらの図において、縦軸は瞬時流量を示し、横軸は時間を示している。また、これらの図において、（Ａ）は小流量域における駆動間隔について説明するための図であり、（Ｂ）は大流量域における駆動間隔について説明するための図である。また、これらの図において、流量センサ２０ａによる実質的な流量の測定位置が黒い丸印で示されている。
【００４９】
図８は、流体２の流れに外乱による脈動成分がほとんどない場合に適用される流量センサ２０ａの駆動間隔の設定手法について説明するためのものである。この場合には、大流量域（図８（Ｂ））における駆動間隔τ０′を、小流量域（図８（Ａ））における流量センサ２０ａの駆動間隔τ０よりも長くしている。これにより、小流量域における流量センサ２０ａの間欠駆動に係るそれぞれの駆動タイミングの時刻は、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３．．．となる。また、大流量域における流量センサ２０ａの駆動タイミングの時刻は、時刻ｔ１′，ｔ２′，ｔ３′．．．となる。なお、小流量域における駆動間隔τ０を長くすれば、流量センサ２０ａが間欠駆動される周期が長くなり消費電力は大きく低減されるが、測定精度も低下するので、例えば、約１秒〜３秒程度に決定される。また、大流量域における駆動間隔τ０′は、例えば、駆動間隔τ０の２倍程度の値に設定される。
【００５０】
ここで、このように大流量域における駆動間隔τ０′を長く設定する理由について説明する。例えば、外乱による脈動成分がある場合でも、脈動の大きさ自体は流量によって変化しない。従って、流量が大きくなると、脈動が測定精度に与える影響の割合は相対的に小さくなる。このことから、大流量域においては流量センサ２０ａの駆動間隔を長くしても測定精度が悪化することはない。また、大流量域における駆動間隔τ０′を長く設定することで、消費電力を低く抑えることができる。
【００５１】
図９は、流量の測定に影響を与えるほど大きい脈動成分がある場合に適用される流量センサ２０ａの駆動間隔の設定手法の一例について説明するためのものである。この例では、流量センサ２０ａの駆動タイミングをランダムに変動させることで、脈動成分が積算流量値に影響を与えないようにしている。すなわち、この例では、予め基本となる一定の基本駆動間隔τａ（τａ′）を設定し、この基本駆動間隔τａ内において、駆動タイミングをランダムに変動させるようにしている。この場合においては、大流量域（図９（Ｂ））における基本駆動間隔τａ′を、小流量域（図９（Ａ））における流量センサ２０ａの基本駆動間隔τａよりも長くしている。
【００５２】
ここで、基本駆動間隔τａの開始時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３．．．（ｔ１′，ｔ２′，ｔ３′．．．）から駆動タイミングの時刻ｔａ，ｔｂ，ｔｃ．．．（ｔａ′，ｔｂ′，ｔｃ′．．．）までの時間をτｎとすれば、
τｎ＝ｒｎｄ（ｎ）×τａ
となる。但し、ｎは１以上の整数、ｒｎｄ（ｎ）は、０以上１未満のｎ番目の乱数である。これにより、流量センサ２０ａの間欠駆動に係るそれぞれの駆動タイミングの時刻がランダムとなり、脈動成分の積算流量値への影響が防止される。
【００５３】
図１０は、流量の測定に影響を与えるほど大きい脈動成分がある場合に適用される流量センサ２０ａの駆動間隔の設定手法の他の例について説明するためのものである。この例では、図８の場合のように、基本駆動間隔τａ（τａ′）を設定することなく、流量センサ２０ａの駆動間隔をランダムに変動させることで、脈動成分が積算流量値に影響を与えないようにしている。この場合においては、大流量域（図１０（Ｂ））における駆動間隔τ１′，τ２′，τ３′，．．．を、小流量域（図１０（Ａ））における流量センサ２０ａの駆動間隔τ１，τ２，τ３，．．．よりも長くしている。これにより、小流量域における流量センサ２０ａの間欠駆動に係るそれぞれの駆動タイミングの時刻は、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３．．．となる。また、大流量域における流量センサ２０ａの駆動タイミングの時刻は、時刻ｔ１′，ｔ２′，ｔ３′．．．となる。
【００５４】
また、この例においては、駆動タイミングの最小間隔をｔｍｉｎとし最大間隔をｔｍａｘとすると、駆動間隔τｎは、
τｎ＝ｔｍｉｎ＋（ｔｍａｘ−ｔｍｉｎ）×ｒｎｄ（ｎ）
となる。なお、ｔｍｉｎは、消費電力の制限及び流量センサの応答時間により決まり、本実施の形態では約０．１秒である。また、ｔｍａｘは、必要な測定精度により決定され、本実施の形態では約１秒〜３秒である。
【００５５】
なお、以上では、動間隔の設定手法として、図８〜図１０の３つの手法について示したが、実際には、あらかじめ測定環境に脈動成分があるか否かが分かっている場合には、その環境に適したいずれか一つの手法により駆動間隔の設定を行う。また、脈動成分があるか否かに応じて１つの流量計で複数の駆動間隔の設定手法を使い分けるようにしてもよい。この場合において、脈動成分があるか否かの判断は、例えば、瞬時流量をある程度細かい間隔でサンプリングし、これに基づいて判断するようにするとよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態に係る流量計によれば、流体２の流量に応じて、瞬時流量センサ２０を異なる時間間隔で間欠的に駆動し、この瞬時流量センサ２０からの出力信号に基づいて、積算流量を演算するようにしたので、測定精度を悪化させることなく、消費電力を低減することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、駆動間隔を大流量時と小流量時との２つ場合で異ならせるようにしたが、３段階以上に分けて駆動間隔を異ならせるようにしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２に記載の流量計または請求項３記載のガスメータによれば、流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動された瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、積算流量を演算するようにしたので、測定精度を悪化させることなく、消費電力を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量計の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示した流量計における瞬時流量センサの一例を表す構成図である。
【図３】図１に示した流量計における瞬時流量センサの他の例を表す構成図である。
【図４】図１に示した流量計の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図５】図２に示した流量センサの駆動タイミングを示す説明図である。
【図６】本実施の形態に係る流量計の基本的な動作について説明するための流れ図である。
【図７】本実施の形態における瞬時流量センサの駆動間隔の設定について説明するための流れ図である。
【図８】本実施の形態における瞬時流量センサの駆動間隔の設定の一例を示す説明図である。
【図９】本実施の形態における瞬時流量センサの駆動間隔の設定の他の例を示す説明図である。
【図１０】本実施の形態における瞬時流量センサの駆動間隔の設定の皿に他の例を示す説明図である。
【図１１】従来の流量計の概略を示す構成図である。
【図１２】瞬時流量センサを連続的に駆動した場合に得られる瞬時流量および積算流量を示す説明図である。
【図１３】外乱による脈動成分について説明するための説明図である。
【図１４】外乱による脈動成分について説明するための他の説明図である。
【図１５】従来の流量計において生ずる測定誤差について説明するための説明図である。
【図１６】従来の流量計において生ずる測定誤差について説明するための他の説明図である。
【符号の説明】
１…配管、２…流体、３，５…温度センサ、４…ヒータ、６…ブリッジ回路、７…増幅器、８…サンプリング回路、１０…ＣＰＵ、１１…バッテリ、１２…ヒータ駆動回路、１３…タイミング回路、２０…瞬時流量センサ、２１…制御部、２２…表示部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flow meter and a gas meter for measuring a flow rate of a fluid such as a gas.
[0002]
[Prior art]
In addition to the instantaneous flow meter that measures the flow rate of fluid per unit time (hereinafter referred to as the instantaneous flow rate), the flow meter continuously or intermittently integrates the instantaneous flow rate (hereinafter referred to as the instantaneous flow rate). There is an integrated flow meter (hereinafter also referred to as an integrated flow meter) that measures an integrated flow rate.
[0003]
FIG. 11 is a configuration diagram showing an outline of a conventional integrating flow meter. A conventional integrating flow meter includes, for example, an instantaneous flow rate sensor 101 attached to a pipe 102 through which a fluid 100 such as gas flows, a flow rate calculation unit 103 connected to the instantaneous flow rate sensor 101, and the flow rate calculation unit 103. And a display unit 104 connected to the. As the instantaneous flow sensor 101, for example, a sensor such as a thermal flow sensor or an ultrasonic flow sensor is used.
[0004]
In this flow meter, the instantaneous flow rate sensor 101 is driven continuously or intermittently, and a signal corresponding to the flow rate per unit time of the fluid 100 flowing through the pipe 102 is output. The flow rate calculation unit 103 calculates the instantaneous flow rate based on the output signal output from the instantaneous flow rate sensor 101 continuously or intermittently, and integrates the instantaneous flow rate continuously or intermittently. The flow rate is calculated. The integrated flow rate calculated by the flow rate calculation unit 103 is displayed on the display unit 104.
[0005]
FIG. 12A shows an example of the instantaneous flow rate obtained when the instantaneous flow rate sensor 101 is continuously driven. In this figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the instantaneous flow rate value. In this figure, time t0To constant flow rate Q0The result is shown when
[0006]
FIG. 12B shows an example of the integrated flow rate calculated based on the instantaneous flow rate shown in FIG. In this figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the value of the integrated flow rate. The flow rate calculation unit 103 continuously integrates the instantaneous flow rate shown in FIG. 12A to output a value of the integrated flow rate that increases with a constant slope as shown in FIG. 12B. This integrated flow rate is displayed on the display unit 104.
[0007]
As described above, the integrated flow rate can be calculated by driving the instantaneous flow rate sensor 101 continuously in time and continuously integrating the sensor output value. Further, the integrated flow rate can be calculated by driving the instantaneous flow rate sensor 101 intermittently and sequentially adding a value obtained by multiplying the intermittent instantaneous flow rate by the measurement time interval.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the thermal type flow rate sensor and the ultrasonic type flow rate sensor used as the instantaneous flow rate sensor 101 described above require electric power at the time of driving. Therefore, when driving continuously, it is combined with other circuit elements. Therefore, there is a problem that power consumption tends to increase. This problem becomes a serious problem particularly in the case of a flow meter such as a battery-driven flow meter, for example, a portable flow meter or a gas meter that does not use commercial power attached to each gas consumer.
[0009]
On the other hand, such a problem of power consumption is alleviated by driving the instantaneous flow rate sensor 101 intermittently. However, when the instantaneous flow rate sensor 101 is intermittently driven, a measurement error may occur when the flow of the fluid 100 to be measured includes a pulsation component due to disturbance. For example, when the measurement interval of the instantaneous flow rate sensor 101 is an integral multiple of the period of the pulsating component, a measurement error occurs.
[0010]
13 and 14 are explanatory diagrams for explaining a pulsation component due to disturbance. FIG. 13 shows a case where a fluid 100 such as a gas is supplied to each consumer A, B, and C through each of the flow paths 161, 162, and 163 branched from one flow path 160. The integrated flow rate of the fluid 100 supplied to each consumer is measured by integrated flow meters 164, 165, 166 installed in the respective flow paths.
[0011]
FIG. 14A is a diagram showing a change in the flow rate of the fluid 100 used by the consumer A shown in FIG. In this figure, the vertical axis indicates the instantaneous flow rate, and the horizontal axis indicates time. In the example of this figure, the consumer A has a time tAUntil constant flow QAWas consumed at the time tAThis shows the case where a load element whose consumption flow rate fluctuates greatly is used. Here, as the load element, for example, when a gas is used as the fluid 100, there are a heat pump, an engine, a blower, and the like. These load elements not only have a large amount of consumption of the fluid 100, but also the amount of consumption greatly fluctuates, for example, with a period t, and has a period of about 2 Hz to 20 Hz, for example. The load element that causes such a period t may affect the flow of the fluid 100 in an adjacent consumer as a disturbance.
[0012]
FIG. 14B is a diagram showing a change in the flow rate of the fluid 100 observed by the consumer B when the consumer A consumes gas or the like as shown in FIG. In this figure, the vertical axis indicates the instantaneous flow rate, and the horizontal axis indicates time. Consumer B always has a constant flow rate QBEven when the customer A is using, the time t when the adjacent consumer A starts using a load element such as a heat pump.AThereafter, a sine wave-like pulsating component with period t is detected.
[0013]
Here, even if the integrating flow meter 165 of the consumer B detects a pulsating component with a period t, the pulsating component is not instantaneous flow rate Q.BTherefore, if the instantaneous flow rate is continuously measured and the instantaneous flow rate is continuously integrated, the obtained integrated flow rate has no influence of the pulsating component. However, when the instantaneous flow rate is intermittently measured at a fixed measurement interval and the integrated flow rate is obtained by multiplying the instantaneous flow rate by the measurement interval, the value of the integrated flow rate has an influence of the pulsating component.
[0014]
15 and 16 are explanatory diagrams for explaining a case where an erroneous flow rate is measured by the consumer B due to the influence of the pulsating component. In these figures, the vertical axis of (A) indicates the instantaneous flow rate, and the horizontal axis indicates time. In these figures, the vertical axis of (B) indicates the integrated flow rate, and the horizontal axis indicates time. Moreover, in these figures, although the consumer A uses load elements, such as a heat pump, the consumer B has shown the value of the flow volume observed when the fluid 100 is not consumed at all.
[0015]
FIG. 15 (A) shows the change in the instantaneous flow rate observed in the integrating flow meter 165 of the consumer B, and this instantaneous flow rate includes a pulsating component with a period t due to the influence of the disturbance from the consumer A. ing. In this figure, when the instantaneous flow sensor of the integrating flow meter 165 of the consumer B is intermittently driven at a constant period T, the measurement position by the instantaneous flow sensor is indicated by a circle. Also, in this figure, the driving cycle T of the instantaneous flow rate sensor is twice the pulsating component cycle t, that is, T = 2t, and the time of each driving timing related to the intermittent driving of the instantaneous flow rate sensor is the positive of the pulsating component. Peak time (time tB10, TB11, ......) and the case of synchronization. In this case, the instantaneous flow rate of the consumer B, which should be zero, is always a positive flow rate Q.B10Will be measured as.
[0016]
FIG. 15B shows the value of the integrated flow measured by the consumer B's integrated flow meter 165 when the instantaneous flow sensor is driven in the state shown in FIG. The accumulated flow rate of the consumer B is the time tB10After that, VB10= QB10× T, VB11= VB10+ QB10× T ... Thus, the consumer B does not use gas, but the instantaneous flow rate QB1As a result, the flow rate is accumulated as if it were used continuously.
[0017]
In FIG. 16A, the driving cycle T of the instantaneous flow rate sensor is twice the cycle t of the pulsating component, that is, T = 2t, and the time of each driving timing related to the intermittent driving of the instantaneous flow rate sensor is the pulsating component. Negative peak time (time tB20, TB21, ......) and the case of synchronization. In this case, the instantaneous flow rate of the consumer B, which should be essentially zero, is always a negative flow rate Q.B10Will be measured as. FIG. 16B shows the value of the integrated flow measured by the integrated flow meter 165 of the consumer B when the instantaneous flow sensor is driven in such a state. The accumulated flow rate of the consumer B is the time tB20After that, VB20= QB20× T, VB21= VB20+ QB20× T ... In this case, the total flow meter 165 of the consumer B isB20Thereafter, it is accumulated on the negative side and an incorrect integrated value is indicated.
[0018]
As described above, when the instantaneous flow rate sensor is driven intermittently to reduce the power consumption of the flow meter, measurement errors may occur when the fluid flow contains pulsation components due to disturbance. There is.
[0019]
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a flow meter and a gas meter that can reduce power consumption without deteriorating measurement accuracy.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  The flowmeter according to claim 1 is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the fluid passing through the flow path, and outputs an instantaneous flow rate detection unit that outputs a signal according to the flow rate per unit time. Integrated flow rate calculation means for calculating the integrated flow rate of the fluid based on the output signal from the instantaneous flow rate detection meansThe instantaneous flow rate detecting means is driven at shorter time intervals when the fluid flow rate is in the small flow rate range than when the fluid flow rate is in the large flow rate range.
[0021]
  In this flow meter, a signal corresponding to the flow rate per unit time is output from the instantaneous flow rate detection means that is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the fluid passing through the flow path. The integrated flow rate calculation means calculates the integrated flow rate of the fluid based on the output signal from the instantaneous flow rate detection means.The instantaneous flow rate detection means is driven at a shorter time interval when the flow rate of the fluid is in a small flow rate range that is susceptible to pulsation than when the flow rate is in a high flow rate range.
[0024]
  Claim2The flow meter according to claim 1, wherein the instantaneous flow rate detecting means is driven at random time intervals, and when the fluid flow rate is in the small flow rate range, the flow rate is in the large flow rate range. It is designed to be driven at shorter time intervals than in some cases.
[0025]
In this flow meter, the instantaneous flow rate detecting means is driven at random time intervals, and measurement errors due to pulsation are reduced. Further, when the flow rate of the fluid is in a small flow rate range that is easily affected by pulsation, the instantaneous flow rate detection means is driven at a shorter time interval than when the flow rate is in the high flow rate range.
[0026]
  Claim3The described gas meter is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the gas passing through the flow path, and outputs an instantaneous flow rate detection unit that outputs a signal according to the flow rate per unit time, and an instantaneous flow rate detection unit Integrated flow rate calculation means for calculating the integrated flow rate of gas based on the output signal fromThe instantaneous flow rate detecting means is driven at shorter time intervals when the gas flow rate is in the small flow rate range than when the gas flow rate is in the large flow rate range.
[0027]
In this gas meter, a signal corresponding to the flow rate per unit time is output from the instantaneous flow rate detection means that is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the gas passing through the flow path. Further, the integrated flow rate calculation means calculates the integrated flow rate of the gas based on the output signal from the instantaneous flow rate detection means.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0029]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a flow meter according to an embodiment of the present invention. The flow meter shown in this figure is for obtaining the integrated flow rate of the fluid 2 flowing through the pipe 1, and is used, for example, as a gas meter. As the fluid 2, a gas such as a gas or a liquid is used. The flow meter shown in this figure includes an instantaneous flow rate sensor 20 attached to the pipe 1, a control unit 21 connected to the instantaneous flow rate sensor 20, and a display unit 22 connected to the control unit 21. Yes. The instantaneous flow rate sensor 20 corresponds to “instantaneous flow rate detection means” in the present invention, and the control unit 21 corresponds to “integrated flow rate calculation means” in the present invention.
[0030]
In this flow meter, the instantaneous flow rate sensor 20 is intermittently driven at a time interval corresponding to the flow rate, and a signal corresponding to the flow rate per unit time of the fluid 2 flowing through the pipe 1 is output. In addition, the control unit 21 calculates the instantaneous flow rate based on the output signal intermittently output from the instantaneous flow rate sensor 20 and calculates the integrated flow rate by intermittently integrating the instantaneous flow rate. It has become. The integrated flow rate calculated by the control unit 21 is displayed on the display unit 22. The drive timing of the instantaneous flow rate sensor 20 will be described in detail later with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of the instantaneous flow rate sensor 20. The flow sensor 20a shown in this figure is one of so-called thermal flow sensors, the temperature sensor 3 disposed on the upstream side, the temperature sensor 5 disposed on the downstream side of the temperature sensor 3, The heater 4 is provided between the temperature sensor 3 and the temperature sensor 5. This flow rate sensor 20a obtains a flow rate corresponding to the flow rate of the fluid 2 flowing through the flow path from the power supplied to the heater 5 necessary to keep the temperature difference detected by the two temperature sensors 3, 5 constant, When the heater 4 is heated with a constant current or a constant power, the flow rate can be obtained from the difference in temperature detected by the two temperature sensors 3 and 5. The temperature sensors 3 and 5 utilize, for example, the fact that the resistance value of the platinum thin film resistor changes with temperature.
[0032]
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating another example of the instantaneous flow rate sensor 20. The flow sensor shown in this figure is one of so-called ultrasonic flow sensors, and a pair of transceivers 31 disposed diagonally opposite to the flow direction of the fluid 2 on the pipe wall of the pipe 1 and A transceiver 32 is provided. The transmitter / receiver 31 and the transmitter / receiver 32 can transmit ultrasonic waves to each other and receive ultrasonic waves transmitted from the other party. Here, the ultrasonic wave 33 transmitted from the transmitter / receiver 32 toward the transmitter / receiver 31 includes a forward component of the flow of the fluid 2. The ultrasonic wave 34 transmitted from the transmitter / receiver 31 to the transmitter / receiver 32 includes a component in the reverse direction of the flow of the fluid 2. For this reason, in the ultrasonic wave 33 and the ultrasonic wave 34, a time difference corresponding to the flow velocity of the fluid 2 is generated before being received by the transmitter / receiver 31 and the transmitter / receiver 32. Therefore, based on this time difference, the flow rate corresponding to the flow velocity of the fluid 2 can be obtained.
[0033]
Here, the instantaneous flow rate sensor 20 is not limited to the thermal flow rate sensor 20a or the ultrasonic flow rate sensor described above, and a sensor having a structure different from these may be used. In the following description, the instantaneous flow rate sensor 20 is a thermal flow rate sensor 20a.
[0034]
FIG. 4 is a block diagram showing a detailed circuit configuration of the flow meter according to the present embodiment. As shown in this figure, the flow meter according to the present embodiment includes a bridge circuit 6 connected to the temperature sensors 3 and 5 of the flow sensor 20a as components of the control unit 21, and a connection to the bridge circuit 6. Amplifier 7, sampling circuit 8 connected to the amplifier 7, A / D converter 9 connected to the sampling circuit 8, and CPU (central processing unit) 10 connected to the A / D converter 9. And a heater drive circuit 12 connected to the heater 4 of the flow rate sensor 20a, and a timing circuit 13 connected to each of these components. The CPU 10 is connected to the display unit 22. In addition, the flow meter according to the present embodiment has a battery 11 that supplies power Vcc to each component of the flow meter.
[0035]
In the flow meter of the present embodiment, the heater 4 is driven by the heater drive circuit 12 so that the fluid 2 in the vicinity of the heater 4 is heated so as to exhibit a certain temperature rise. The temperature of the fluid 2 in the vicinity of the heater 4 is detected by an upstream temperature sensor 3 and a downstream temperature sensor 5.
[0036]
The change in resistance value of the temperature sensors 3 and 5 is converted into a change in voltage by the bridge circuit 6. The voltage signal S4 of the bridge circuit 6 becomes a signal S5 amplified by the amplifier 7, and is input to the sampling circuit 8. The sampling circuit 8 samples the output signal S5 of the amplifier 7 at a predetermined interval, which will be described in detail later, based on the measurement timing signal S3 from the timing circuit 13, and outputs a signal S6.
[0037]
The output signal S6 of the sampling circuit 8 is converted into a digital signal S7 by the A / D converter 9 and input to the CPU 10 to obtain an integrated value of the flow rate. The CPU 10 outputs a control signal S9 to the timing circuit 13 to control the drive timing of each part. Further, the CPU 10 outputs a signal S8 corresponding to the obtained integrated value to the display unit 22, and displays the integrated value of the flow rate on the display unit 22.
[0038]
The timing circuit 13 outputs a heater drive signal S1 to the heater drive circuit 12 based on the control signal S9 from the CPU 10 and measures the measurement system including the bridge circuit 6, the amplifier 7, the sampling circuit 8, and the A / D converter 9. A timing signal S3 is output. In the flow meter of the present embodiment, the power supply Vcc is supplied to each part by the battery 11, but as will be described in detail later, the drive timing of each part is optimally controlled according to the flow rate, thereby reducing the power supply Vcc. It ensures both power consumption and measurement accuracy.
[0039]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the drive timing of the flow sensor 20a in the present embodiment. In this figure, (A) shows the timing for the heater drive signal S 1 output from the timing circuit 13 to the heater drive circuit 12. The heater drive circuit 12 causes a drive current to flow through the heater 4 in synchronization with the heater drive signal S1. (B) shows a change in the temperature S2 in the vicinity of the heater 4. FIG. The temperature S2 in the vicinity of the heater 4 does not change simultaneously with the heater drive signal S1 due to the thermal time constant, and the rise time tr(Time t20~ Time ttwenty oneAnd fall time tf(Time ttwenty four~ Time ttwenty fiveIn each case, there is a time delay of several tens of ms. (C) shows the timing for the measurement timing signal S3 output from the timing circuit 13 to the measurement system such as the sampling circuit 8. The measurement timing signal S3 is generated during a period in which the temperature near the heater 4 is stable (time ttwenty one~ Time ttwenty four(Between). Then, during the period of the measurement timing signal S3 (time ttwenty two~ Time ttwenty threeIn the meantime, the instantaneous flow rate of fluid 2 is measured.
[0040]
Next, the operation of the flow meter having the above configuration will be described.
[0041]
FIG. 6 is a flowchart for explaining the basic operation of the flowmeter according to the present embodiment. In the present embodiment, in order to reduce power consumption, the flow rate sensor 20a and components for driving the flow rate sensor 20a operate intermittently. First, the basic flow of this intermittent operation will be described.
[0042]
First, the CPU 10 activates the timing circuit 13 by transmitting a control signal S9 (step S11). Next, the timing circuit 13 outputs a heater drive signal S1 to the heater drive circuit 12, and starts heating the heater 4 of the flow rate sensor 20a (step S12). Here, as described above, it takes several tens of milliseconds for the temperature in the vicinity of the heater 4 to stabilize after the heating of the heater 4 is started.
[0043]
Next, after a period in which the temperature in the vicinity of the heater 4 is considered to be stable, a measurement timing signal is sent from the timing circuit 13 to the bridge circuit 6, amplifier 7, sampling circuit 8 and A / D converter 9 constituting the measurement system. S3 is transmitted and the measurement system is activated (step S13). Each circuit of the measurement system is also stabilized before the temperature near the heater 4 is stabilized, and the measurement system acquires the output signal output from the flow sensor 20a as measurement data (step S14). When the measurement data is acquired in the measurement system, the CPU 10 immediately stops the output of the heater drive signal S1 to the heater drive circuit 12 and stops the heating of the heater 4 (step S15). The reason why heating of the heater 4 is immediately stopped is because the heater 4 consumes the most power.
[0044]
Next, the measurement data converted into the digital signal S7 in the A / D converter 9 is sent to the CPU 10 (step S16). Thereby, the substantial measurement sequence per one time is completed, each circuit of the measurement system is stopped (step S17), and the timing circuit 13 is stopped (step S18). The CPU 10 calculates an instantaneous flow rate based on the measurement data, and sequentially adds a value obtained by multiplying the instantaneous flow rate by the driving interval of the flow rate sensor 20a to obtain an integrated flow rate. The integrated flow rate obtained by the CPU 10 is output and displayed on the display unit 22.
[0045]
Next, the drive interval of the flow sensor 20a set in the flow meter of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the driving interval of the flow rate sensor 20a is varied according to the flow rate.
[0046]
FIG. 7 is a flowchart for explaining setting of the drive interval of the instantaneous flow rate sensor 20a in the present embodiment. The CPU 10 calculates and acquires the value of the instantaneous flow rate of the fluid 2 based on the measurement data from the instantaneous flow rate sensor 20a (step S21). Next, the CPU 10 determines whether or not the acquired instantaneous flow rate value exceeds a predetermined value Q1 set in advance (step S22). Here, for example, when the flow meter is used as a general gas meter, the predetermined value Q1 is set to about 300 liter / h. However, the predetermined value Q1 is not limited to this value.
[0047]
When the value of the instantaneous flow rate exceeds the predetermined value Q1 (Y), the CPU 10 controls the start timing of the timing circuit 13 so that the drive interval of the flow rate sensor 20a becomes long (step S23). Further, when the instantaneous flow rate value does not exceed the predetermined value Q1 (N), the CPU 10 controls the start timing of the timing circuit 13 so that the drive interval of the flow rate sensor 20a is shortened (step S24). Thereby, for example, the driving interval of the flow rate sensor 20a becomes longer in the large flow rate region, and the driving interval of the flow rate sensor 20a becomes shorter in the small flow rate region.
[0048]
Next, the drive interval of the flow sensor 20a will be described in more detail with reference to FIGS. In these figures, the vertical axis indicates the instantaneous flow rate and the horizontal axis indicates time. In these drawings, (A) is a diagram for explaining a driving interval in a small flow rate region, and (B) is a diagram for explaining a driving interval in a large flow rate region. In these drawings, a substantial flow rate measurement position by the flow sensor 20a is indicated by a black circle.
[0049]
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for setting the driving interval of the flow rate sensor 20a applied when there is almost no pulsation component due to disturbance in the flow of the fluid 2. In this case, the driving interval τ0 ′ in the large flow rate region (FIG. 8B) is set longer than the driving interval τ0 of the flow rate sensor 20a in the small flow rate region (FIG. 8A). Thereby, the time of each drive timing which concerns on the intermittent drive of the flow sensor 20a in a small flow area is time t1, t2, t3. . . It becomes. Also, the drive timing of the flow rate sensor 20a in the large flow rate range is the time t1 ', t2', t3 '. . . It becomes. Note that if the driving interval τ0 in the small flow rate region is lengthened, the cycle in which the flow rate sensor 20a is intermittently driven becomes longer and the power consumption is greatly reduced, but the measurement accuracy also decreases, so for example, about 1 to 3 seconds. Determined to the extent. Further, the driving interval τ0 ′ in the large flow rate region is set to a value about twice the driving interval τ0, for example.
[0050]
Here, the reason why the drive interval τ0 ′ in the large flow rate region is set to be long will be described. For example, even when there is a pulsation component due to disturbance, the magnitude of the pulsation itself does not change with the flow rate. Therefore, as the flow rate increases, the proportion of the influence of pulsation on measurement accuracy becomes relatively small. For this reason, in a large flow rate region, even if the drive interval of the flow rate sensor 20a is increased, the measurement accuracy does not deteriorate. In addition, by setting the driving interval τ0 ′ in the large flow rate region to be long, the power consumption can be suppressed low.
[0051]
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a method for setting the driving interval of the flow rate sensor 20a that is applied when there is a pulsation component that is large enough to affect the measurement of the flow rate. In this example, the drive timing of the flow sensor 20a is randomly changed so that the pulsation component does not affect the integrated flow value. That is, in this example, a basic basic driving interval τa (τa ′) that is a basic is set in advance, and the driving timing is randomly varied within the basic driving interval τa. In this case, the basic drive interval τa ′ in the large flow rate region (FIG. 9B) is longer than the basic drive interval τa of the flow rate sensor 20a in the small flow rate region (FIG. 9A).
[0052]
Here, the start times t1, t2, t3. . . (T1 ′, t2 ′, t3 ′...), Drive timing times ta, tb, tc. . . If the time to (ta ′, tb ′, tc ′...) Is τn,
τn = rnd (n) × τa
It becomes. However, n is an integer of 1 or more, and rnd (n) is an nth random number of 0 or more and less than 1. Thereby, the time of each drive timing which concerns on the intermittent drive of the flow sensor 20a becomes random, and the influence on the integrated flow value of a pulsation component is prevented.
[0053]
FIG. 10 is a diagram for explaining another example of a method for setting the driving interval of the flow rate sensor 20a applied when there is a pulsation component that is large enough to affect the measurement of the flow rate. In this example, as in the case of FIG. 8, the pulsation component affects the integrated flow rate value by randomly changing the drive interval of the flow rate sensor 20a without setting the basic drive interval τa (τa ′). I am trying not to. In this case, the drive intervals τ1 ′, τ2 ′, τ3 ′,... In the large flow rate region (FIG. 10B). . . , Drive intervals τ1, τ2, τ3,... Of the flow rate sensor 20a in the small flow rate region (FIG. 10A). . . Longer than that. Thereby, the time of each drive timing which concerns on the intermittent drive of the flow sensor 20a in a small flow area is time t1, t2, t3. . . It becomes. Also, the drive timing of the flow rate sensor 20a in the large flow rate range is the time t1 ', t2', t3 '. . . It becomes.
[0054]
In this example, if the minimum interval of the drive timing is tmin and the maximum interval is tmax, the drive interval τn is
τn = tmin + (tmax−tmin) × rnd (n)
It becomes. Note that tmin is determined by the limit of power consumption and the response time of the flow sensor, and is about 0.1 seconds in this embodiment. Also, tmax is determined by the required measurement accuracy, and is about 1 to 3 seconds in the present embodiment.
[0055]
In the above description, the three methods shown in FIGS. 8 to 10 are shown as the method for setting the movement interval. However, in practice, when it is known in advance whether or not there is a pulsation component in the measurement environment, The drive interval is set by any one method suitable for the environment. Further, depending on whether or not there is a pulsating component, one flow meter may be used for a plurality of drive interval setting methods. In this case, the determination as to whether or not there is a pulsating component may be made, for example, by sampling the instantaneous flow rate at a certain interval and determining based on this.
[0056]
As described above, according to the flow meter according to the present embodiment, the instantaneous flow rate sensor 20 is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the fluid 2, and the output signal from the instantaneous flow rate sensor 20 is output. Since the integrated flow rate is calculated based on the above, power consumption can be reduced without deteriorating measurement accuracy.
[0057]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible. For example, in the above-described embodiment, the drive interval is made different between two cases of a large flow rate and a small flow rate. However, the drive interval may be made to be divided into three or more stages.
[0058]
【The invention's effect】
  As explained above, claim 1Or 2Flow meter or claim3According to the described gas meter, since the integrated flow rate is calculated based on the output signal from the instantaneous flow rate detection means that is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate, the measurement accuracy is not deteriorated. The power consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a flow meter according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram showing an example of an instantaneous flow rate sensor in the flow meter shown in FIG. 1. FIG.
3 is a configuration diagram showing another example of an instantaneous flow rate sensor in the flow meter shown in FIG. 1. FIG.
4 is a block diagram showing a detailed circuit configuration of the flow meter shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing drive timing of the flow sensor shown in FIG. 2;
FIG. 6 is a flowchart for explaining the basic operation of the flowmeter according to the present embodiment.
FIG. 7 is a flowchart for explaining setting of a driving interval of the instantaneous flow rate sensor in the present embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of setting a driving interval of the instantaneous flow rate sensor according to the present embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing another example of setting the drive interval of the instantaneous flow rate sensor according to the present embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of a tray for setting a driving interval of an instantaneous flow rate sensor according to the present embodiment.
FIG. 11 is a block diagram showing an outline of a conventional flow meter.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing an instantaneous flow rate and an integrated flow rate obtained when the instantaneous flow rate sensor is driven continuously.
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining a pulsation component due to disturbance.
FIG. 14 is another explanatory diagram for explaining a pulsation component due to disturbance.
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a measurement error that occurs in a conventional flow meter.
FIG. 16 is another explanatory diagram for explaining a measurement error that occurs in a conventional flow meter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Piping, 2 ... Fluid, 3, 5 ... Temperature sensor, 4 ... Heater, 6 ... Bridge circuit, 7 ... Amplifier, 8 ... Sampling circuit, 10 ... CPU, 11 ... Battery, 12 ... Heater drive circuit, 13 ... Timing Circuit, 20 ... instantaneous flow rate sensor, 21 ... control unit, 22 ... display unit.

Claims (3)

流路を通過する流体の流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動されると共に、単位時間当たりの流量に応じた信号を出力する瞬時流量検知手段と、
前記瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、前記流体の積算流量を演算する積算流量演算手段と
を備え、
前記瞬時流量検知手段は、流体の流量が小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動される
ことを特徴とする流量計。An instantaneous flow rate detecting means that is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the fluid passing through the flow path and outputs a signal according to the flow rate per unit time;
Based on an output signal from the instantaneous flow rate detecting means, an integrated flow rate calculating means for calculating an integrated flow rate of the fluid;
With
The instantaneous flow rate detecting means is driven at a shorter time interval when the flow rate of the fluid is in a small flow rate range than when the flow rate is in a large flow rate range . 前記瞬時流量検知手段は、ランダムな時間間隔で駆動されると共に、流体の流量が小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動されることを特徴とする請求項１記載の流量計。  The instantaneous flow rate detecting means is driven at random time intervals, and when the flow rate of the fluid is in a small flow rate range, it is driven at a shorter time interval than when the flow rate is in a large flow rate range. The flow meter according to claim 1. 流路を通過するガスの流量に応じて異なる時間間隔で間欠的に駆動されると共に、単位時間当たりの流量に応じた信号を出力する瞬時流量検知手段と、
前記瞬時流量検知手段からの出力信号に基づいて、前記ガスの積算流量を演算する積算流量演算手段と
を備え、
前記瞬時流量検知手段は、ガスの流量が小流量域にある場合には、流量が大流量域にある場合よりも短い時間間隔で駆動される
ことを特徴とするガスメータ。Instantaneous flow rate detection means that is intermittently driven at different time intervals according to the flow rate of the gas passing through the flow path, and outputs a signal according to the flow rate per unit time;
Based on an output signal from the instantaneous flow rate detecting means, integrated flow rate calculating means for calculating the integrated flow rate of the gas;
With
The instantaneous flow rate detecting means is driven at a shorter time interval when the gas flow rate is in the small flow rate range than when the gas flow rate is in the large flow rate range .
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