JP4531909B2

JP4531909B2 - 流量測定装置

Info

Publication number: JP4531909B2
Application number: JP2000057319A
Authority: JP
Inventors: 浩邦所
Original assignee: 株式会社金門製作所
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001241990A

Description

【０００１】
【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

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。