JP4531909B2 - 流量測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス管を通過するガスの容積を測定する流量測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガス管を通過するガスの容積を測定するガス測定装置が知られている。ガスの容積は、温度と圧力に対応して変化するため、ガス管内の温度及び圧力を温度センサ及び圧力センサで検出し、その検出された温度及び圧力により容積を補正するようにしている。
【0003】
ところで、温度センサ及び圧力センサは測定不能あるいは規定範囲外の信号を出力することが考えられる。
【0004】
このような場合には、容積を補正することはできなくなる。そこで、このような場合に備えて、予めその場所の特性にあったガス管の圧力及び温度をプリセットデータとして記憶しておき、温度センサあるいは圧力センサが測定不能あるいは規定範囲外の信号を出力するような場合には、温度センサあるいは圧力センサで検出されるべき温度あるいは圧力として、予めプリセットされている温度データあるいは圧力データを用いて容積を補正するようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、予めプリセットされている温度データ及び圧力データは、ガス管が設置されている場所が異なった場合でも、同じ値に設定されていた。
【0006】
従って、その予めプリセットされている温度データ及び圧力データは、季節や気候が変化しても一定であった。
【0007】
ところで、ガス管の圧力及び温度は、季節や気候が変化すると、変化する。
【0008】
しかし、従来のように予めプリセットされている温度データ及び圧力データを固定にしていた場合には、容積の補正が正確に行なうことができなかった。
【0009】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、予めプリセットされる温度データ及び圧力データをガス管が設置される場所の条件や特性に合わせて変化させるようにして、温度センサ、圧力センサの故障又は温度センサ、圧力センサの測定範囲外信号を取得した時でも正確にガスの流量を検出することができる流量測定装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の流量測定装置は、ガスが通過するガス管と、このガス管内の温度を検出する温度センサと、上記ガス管内の圧力を検出する圧力センサと、上記ガス管内に設けられ、ガス管内を通過するガスの容積を検出し一定のガス流量通過毎に流量パルスを出力する流量検出部と、予め設定された第1の周期で上記流量パルスの出力有無を確認し、上記流量パルスの出力を確認したとき、予め設定された上記第1の周期の整数倍の第2の周期に達していないことを確認して、上記温度センサから温度値を取得し、上記圧力センサから圧力値を取得して、取得した温度値と圧力値とに従い上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正することにより、上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正してガス流量を算出する第1のガス流量算出手段と、上記温度値および上記圧力値を最新の値から順に一定量保存する保存領域を有するRAMと、上記第2の周期で上記温度値が正常であるか異常であるかを判定する温度センサの動作判定手段と、上記温度センサの動作判定手段が正常判定をしたとき、上記温度センサから取得した温度値を上記RAMに保存し、上記RAMに保存された一定量の温度値をもとに温度平均値を算出し次回の温度平均値が算出されるまで温度のプリセット値として保持する温度平均算出手段と、上記第2の周期で上記圧力値が正常であるか異常であるかを判定する圧力センサの動作判定手段と、上記圧力センサの動作判定手段が正常判定をしたとき、上記圧力センサから取得した圧力値を上記RAMに保存し、上記RAMに保存された一定量の圧力値をもとに圧力平均値を算出し次回の圧力平均値が算出されるまで圧力のプリセット値として保持する圧力平均算出手段と、上記温度センサの動作判定手段が異常判定をしたとき、上記保持された温度のプリセット値を用いて上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正してガス流量を算出し、上記圧力センサの動作判定手段が異常判定をしたとき、上記保持された圧力のプリセット値を用いて上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正してガス流量を算出する第2のガス流量算出手段とを具備したことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態に係わるガス測定装置について説明する。図1はガス測定装置の概略構成について説明する。図1において、11はガス管である。このガス管11には、メータ12が取り付けられている。
【0012】
このメータ12は例えばルーツメータにより構成されている。このルーツメータは、ケーシング内で一対の砂時計形の部材12a、12bが回転している。こ一対の砂時計形の部材12a、12bがケーシング内を1回転する間に、メータ12内を通過するガスの容積は、一対の砂時計形の部材12a、12b等の形状から決定される。そして、メータ12は、一対の砂時計形の部材12a、12bがケーシング内を回転し、減速機構を通して、ある一定量の流量パルスとして流量計13に出力される。
【0013】
この流量計13は、図2を参照して後述するようにCPU(中央処理装置)を中心に構成されている。
【0014】
また、14はガス管11内の圧力を検出する例えば半導体圧力センサよりなる圧力センサ、15はガス管11内の温度を検出する例えばサーミスタよりなる温度センサである。
【0015】
これら圧力センサ14で検出されたガス管11内の圧力及び温度センサ15で検出されたガス管11内の温度は流量計13に出力される。
【0016】
また、16はガス流量を表示するための表示器である。
【0017】
次に、図2を参照して、流量計13の詳細な構成について説明する。図2において、21は本流量計13の統括して制御するためのCPU(中央処理装置)である。このCPU21には、A/D変換器14aを介して圧力センサ14、A/D変換器15aを介して温度センサ15、表示部16が接続されている。
【0018】
CPU21はROM22、RAM23、タイマ21tが設けられている。
【0019】
ROM22には、図3のフロ−チャ−トを参照して後述する制御プログラムが記憶されている。
【0020】
RAM23には、図4及び図5に示すような温度センサ15で検出された温度値、圧力センサ14で検出された圧力値を記憶すると共に、温度値及び圧力値のプリセット値を記憶している。このRAM23の中で温度値、圧力値を記憶する量を決めておき、これが一杯になったら古い値を削除して新たな値を記憶するようにしてる。
【0021】
次に、上記のように構成された本発明の一実施の形態の動作について図3のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、ガス管11内を通過するガスがメータ12を通過すると、一対の砂時計形の部材12a、12bがケーシング内を1回転する毎に、1回転信号が流量パルスとして流量計13に出力される。
【0022】
そして、この流量パルスが流量計13に入力される。
【0023】
そして、CPU21は、例えば、200msec毎にメータ12から出力される流量パルスの入力を確認する。そして、CPU21による流量入力が確認されたら、タイマ21tに「1分」が計数されているか判定される(ステップS1)。
【0024】
このタイマ21tにより「1分」が計数されていない場合には、ガス流量の積算演算が行なわれる(ステップS2)。
【0025】
ボイルシャルルの気体の状態方程式より、PV/T=K …(1)
とされる。
【0026】
ここで、Pは圧力、Vは容積、Tは絶対温度、Kは定数である。
【0027】
例えば、O℃、100mmHgで1m3のガスがメータ12で検出されるとする と、これらの値を(1)式に代入することにより、定数Kを算出することができる。
【0028】
このようにして、予め定数Kを算出しておくことにより、(1)式を変形することにより、V=K・(T/P) …(2)
として、ガス流量を算出している。
【0029】
つまり、圧力センサ14で検出される圧力Pと、温度センサ15で検出される温度Tを(2)式に代入してガス流量Vを求めている。
【0030】
このステップS2で演算されたガス流量は、表示部16に表示される(ステップS3)。
【0031】
以上のようにして、最初の流量パルスが入力されてから、「1分」が経過するまではAD変換を動作させずに、流量パルスが入力される毎に、その流量が演算され、それまでの合計流量に加算され表示部16に表示される。
【0032】
そして、タイマ21tに「1分」が計数されると、ステップS1の判定で「YES」と判定されて、圧力センサ14から出力されるアナログの圧力信号をデジタル信号に変換するA/D変換器14a、温度センサ15から出力されるアナログの温度信号をデジタル信号に変換するA/D変換器15aが作動される(ステップS4)。
【0033】
この圧力センサ14あるいは温度センサ15に対応するA/D変換器14a、15aを作動するときに、定格電圧(例えば、5V)を圧力センサ14,温度センサ15、A/D変換器14a、15aに供給し、それぞれの出力をCPU21へ読み込む。
【0034】
また、定格電圧(例えば、5V)を圧力センサ14,温度センサ15、A/D変換器14a、15aに供給し、A/D変換器14a、15aの出力電圧が規定電圧を上回るような場合に、圧力センサ14あるいは温度センサ15がエラーであると判定している。
【0035】
そして、温度センサ15がエラーであるかが判定される(ステップS6)。
【0036】
このステップS6の判定で「NO」と判定された場合、つまり温度センサ15が正常であると判定された場合には、温度値を演算する(ステップS7)。
【0037】
そして、その温度値をそれまでに記憶している温度値を平均化して、温度プリセット値としてRAM23に記憶しておく(ステップS8)。
【0038】
図4において、aは実際の温度値を示し、bはステップS8で平均化された平均値を示している。なお、cは従来からの固定されているプリセット値を示している。
【0039】
一方、ステップS6の判定で「YES」と判定、つまり温度センサ15がエラーであると検出された場合には、RAM23に記憶されている温度プリセット値を演算に用いる(ステップS9)。
【0040】
そして、圧力センサ14がエラーであるかが判定される(ステップS10)。
【0041】
このステップS10の判定で「NO」と判定された場合、つまり圧力センサ14が正常であると判定された場合には、圧力値を演算する(ステップS11)。
【0042】
そして、その圧力値をRAM23に記憶して、それまでに記憶している圧力値を平均化して、圧力プリセット値としてRAM23に記憶しておく(ステップS12)。
【0043】
図5において、eは実際の圧力値を示し、fはステップS12で平均化された平均値を示している。なお、gは従来からの固定されているプリセット値を示している。
【0044】
一方、ステップS10の判定で「YES」と判定、つまり圧力センサ14がエラーであると検出された場合には、RAM23に記憶されている圧力プリセット値を積算演算に使用する(ステップS13)。
【0045】
以上のようにして、1分毎に温度センサ15及び圧力センサ14のエラーが判断されると共に、温度センサ15及び圧力センサ14で検出された温度値及び圧力値が、それまでに記憶している温度値及び圧力値を平均化して、温度プリセット値及び圧力プリセット値としてRAM23に記憶しておく。
【0046】
次に、前述したステップS2により積算が演算される(ステップS2)。
【0047】
さらに、ステップS2で演算された流量は、それまでの合計流量に加算され表示部16に表示される(ステップS3)。
【0048】
以上のようにして、温度センサ15及び圧力センサ14にエラーが発生した場合でも、RAM23に記憶されている温度プリセット値及び圧力プリセット値を用いて流量を演算することができる。
【0049】
そして、これら温度プリセット値及び圧力プリセット値は、1分毎にRAM23に読み込まれた温度値及び圧力値を平均化しておくようにしたので、温度センサ15及び圧力センサ14がエラーであっても、使用流量の積算値を演算することができる。
【0050】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、温度センサあるいは圧力センサにエラーが発生した場合でも、予め設定されている温度プリセット値及び圧力プリセット値を用いて流量を演算することができ、その温度プリセット値及び圧力プリセット値をガス管が設置される場所の条件や特性に合わせて変化させるようにしているので、正確にガスの流量を検出することができるガス測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係わるガス測定装置の概略構成を示す図。
【図2】同ガス測定装置のシステム構成を示すブロック図。
【図3】同ガス測定装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図4】温度センサの時間的変化を示す図。
【図5】圧力センサの時間的変化を示す図。
【符号の説明】
11…ガス管、
12…メータ、
13…流量計、
14…圧力センサ、
15…温度センサ、
16…表示器。
Claims (1)
- ガスが通過するガス管と、
このガス管内の温度を検出する温度センサと、
上記ガス管内の圧力を検出する圧力センサと、
上記ガス管内に設けられ、ガス管内を通過するガスの容積を検出し一定のガス流量通過毎に流量パルスを出力する流量検出部と、
予め設定された第1の周期で上記流量パルスの出力有無を確認し、上記流量パルスの出力を確認したとき、予め設定された上記第1の周期の整数倍の第2の周期に達していないことを確認して、上記温度センサから温度値を取得し、上記圧力センサから圧力値を取得して、取得した温度値と圧力値とに従い上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正することにより、上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正してガス流量を算出する第1のガス流量算出手段と、
上記温度値および上記圧力値を最新の値から順に一定量保存する保存領域を有するRAMと、
上記第2の周期で上記温度値が正常であるか異常であるかを判定する温度センサの動作判定手段と、
上記温度センサの動作判定手段が正常判定をしたとき、上記温度センサから取得した温度値を上記RAMに保存し、上記RAMに保存された一定量の温度値をもとに温度平均値を算出し次回の温度平均値が算出されるまで温度のプリセット値として保持する温度平均算出手段と、
上記第2の周期で上記圧力値が正常であるか異常であるかを判定する圧力センサの動作判定手段と、
上記圧力センサの動作判定手段が正常判定をしたとき、上記圧力センサから取得した圧力値を上記RAMに保存し、上記RAMに保存された一定量の圧力値をもとに圧力平均値を算出し次回の圧力平均値が算出されるまで圧力のプリセット値として保持する圧力平均算出手段と、
上記温度センサの動作判定手段が異常判定をしたとき、上記保持された温度のプリセット値を用いて上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正してガス流量を算出し、上記圧力センサの動作判定手段が異常判定をしたとき、上記保持された圧力のプリセット値を用いて上記流量検出部で検出されたガスの容量を補正してガス流量を算出する第2のガス流量算出手段と
を具備したことを特徴とする流量測定装置。
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2000
- 2000-03-02 JP JP2000057319A patent/JP4531909B2/ja not_active Expired - Lifetime
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