JP6120369B2 - Ultrasonic flow meter - Google Patents
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Description
本発明は、計測流路の上流側と下流側とに離して配置された１対の超音波送受波器と、異常事象が検知された場合にガスの供給を遮断する遮断弁とを備えた超音波流量計に関する。 The present invention includes a pair of ultrasonic transducers that are arranged apart from the upstream side and the downstream side of the measurement flow path, and a shut-off valve that shuts off the gas supply when an abnormal event is detected. It relates to an ultrasonic flowmeter.
従来のこの種の超音波流量計では、例えば、ホース外れ等による過大流量や地震等による異常振動を検知した場合に、遮断弁が作動して、超音波流量計より下流側へのガス供給を遮断するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。これら「過大流量」や「異常振動」は、超音波流量計の異常が原因ではないから、その超音波流量計を継続使用しても問題はない。従って、遮断弁は、所定の復帰操作によって復帰させることが可能となっている。 In this type of conventional ultrasonic flowmeter, for example, when an excessive flow due to hose disconnection or abnormal vibration due to an earthquake is detected, the shut-off valve operates to supply gas downstream from the ultrasonic flowmeter. It is comprised so that it may interrupt | block (for example, refer patent document 1). These “excessive flow rate” and “abnormal vibration” are not caused by the abnormality of the ultrasonic flowmeter, and there is no problem even if the ultrasonic flowmeter is continuously used. Therefore, the shutoff valve can be returned by a predetermined return operation.
また、別の超音波流量計として、超音波送受波器にて受波された超音波（受信波）の波高が、予め定められた基準波高未満となった「波高異常」が検知された場合に、遮断弁によりガスの供給を遮断するものも知られている。「波高異常」の原因としては、超音波送受波器の異常（例えば、劣化や異物の付着）が疑われ、そのような超音波流量計が継続使用されることは好ましくない。従って、遮断弁は復帰不可能となり、超音波流量計の交換が必要になる。 In addition, as another ultrasonic flow meter, when a wave height abnormality is detected in which the wave height of the ultrasonic wave (received wave) received by the ultrasonic transducer is less than a predetermined reference wave height In addition, there is also known one that shuts off the gas supply by a shut-off valve. As a cause of “wave height abnormality”, an abnormality (for example, deterioration or adhesion of foreign matter) of an ultrasonic transducer is suspected, and it is not preferable that such an ultrasonic flowmeter is continuously used. Therefore, the shut-off valve cannot be restored, and the ultrasonic flowmeter needs to be replaced.
ところで、超音波送受波器で受波される超音波の波高は、図６に示すように、ガスの流量が大きくなるに従って低下する。この為、超音波送受波器に異常は無くても、ガスが極めて大量に流れた場合には、受信波の波高が基準波高未満となって遮断弁が復帰不可能になる虞があった。即ち、本来は、継続使用しても問題のない超音波流量計であるにも拘わらず、交換を強いられる虞があった。 By the way, the wave height of the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer decreases as the gas flow rate increases, as shown in FIG. For this reason, even if there is no abnormality in the ultrasonic transducer, when a very large amount of gas flows, there is a possibility that the wave height of the received wave becomes less than the reference wave height and the shut-off valve cannot be restored. In other words, there is a possibility that replacement is forced even though the ultrasonic flowmeter is not problematic even if it is continuously used.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、超音波送受波器の異常の有無を正確に判別することが可能な超音波流量計の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter that can accurately determine whether an ultrasonic transducer is abnormal.
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る超音波流量計は、計測流路の上流側と下流側とに離して配置された１対の超音波送受波器の間で超音波を送受波して、その超音波の伝搬時間に基づいて、計測流路を通過するガスの流量を計測する超音波流量計において、遮断弁の開弁時に予め設定された異常事象が検知された場合に遮断弁を閉弁する開弁時異常検出手段と、遮断弁の閉弁時に超音波送受波器に受波された超音波の波高が、予め設定された基準波高未満である場合に、超音波送受波器に異常有りと判定する閉弁時異常検出手段を備えたところに特徴を有する。 The ultrasonic flowmeter according to the first aspect of the present invention, which has been made to achieve the above object, is an ultrasonic flowmeter between a pair of ultrasonic transducers arranged apart from the upstream side and the downstream side of the measurement flow path. In an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of gas passing through the measurement flow path based on the ultrasonic wave propagation time by transmitting and receiving sound waves, a preset abnormal event is detected when the shut-off valve is opened. When the shutoff valve is closed and the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer when the shutoff valve is closed is less than a preset reference wave height. The ultrasonic transmitter / receiver is characterized in that it is provided with an abnormality detecting means at the time of closing to determine that there is an abnormality.
請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波流量計において、開弁時異常検出手段は、超音波送受波器に受波された超音波の波高が基準波高未満であるという異常事象と、流量の計測結果が予め定めた基準流量以上であるという異常事象との何れかの異常事象を検知した場合に遮断弁を閉弁するように構成され、閉弁時異常検出手段は、超音波の波高が基準波高未満である場合に、超音波送受波器の異常を意味する第１の判定結果を出す一方、超音波の波高が基準波高以上である場合に、流量の異常を意味する第２の判定結果を出すように構成されたところに特徴を有する。 The invention according to claim 2 is the ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the abnormality detecting means at the time of valve opening is an abnormal event that the wave height of the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer is less than the reference wave height. And an abnormal event that the measurement result of the flow rate is equal to or higher than a predetermined reference flow rate is detected, the shut-off valve is closed. When the wave height of the sound wave is less than the reference wave height, a first determination result that indicates an abnormality of the ultrasonic transducer is output, while when the wave height of the ultrasonic wave is greater than or equal to the reference wave height, it indicates an abnormality in the flow rate. It is characterized in that it is configured to output a second determination result.
請求項３の発明は、請求項２に記載の超音波流量計において、遮断弁を遮断状態から復帰させるための復帰操作部と、閉弁時異常検出手段から第１の判定結果を受けて復帰操作部の操作による遮断弁の復帰を禁止する一方、第２の判定結果を受けて復帰操作部の操作による遮断弁の復帰を許可する復帰可否切替手段を備えたところに特徴を有する。 According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to the second aspect, the first operation result for returning the shut-off valve from the shut-off state and the valve-closing abnormality detecting means is received and returned. The present invention is characterized in that it includes return enable / disable switching means for prohibiting the return of the shut-off valve by operating the operating portion while allowing the return of the shut-off valve by operating the return operating portion in response to the second determination result.
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の超音波流量計において、超音波送受波器にて受波された超音波を増幅する増幅部と、増幅後の超音波に含まれる特定のピークの波高が、予め設定された波高になるように増幅部における増幅度を調整する増幅度調整手段とを備え、閉弁時異常検出手段は、増幅度を超音波の波高の代用値とし、その増幅度が予め定められた基準増幅度以上である場合に、超音波送受波器に異常有りと判定するところに特徴を有する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic flowmeter according to any one of the first to third aspects, an amplification unit that amplifies the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer, and after the amplification And an amplification degree adjusting means for adjusting the amplification degree in the amplifying unit so that the wave height of a specific peak included in the ultrasonic wave becomes a preset wave height, and the valve closing abnormality detecting means exceeds the amplification degree. It is characterized in that it is determined that there is an abnormality in the ultrasonic transducer when it is used as a substitute value for the wave height of the sound wave and its amplification level is greater than or equal to a predetermined reference amplification level.
［請求項１及び４の発明］
本発明の超音波流量計によれば、遮断弁を閉弁して計測流路におけるガス流量をゼロにした状態で超音波送受波器間で超音波の送受波を行い、このときの受信波の波高を予め定められた基準波高と比較して超音波送受波器の異常の有無を判別する。即ち、ガスの流量の影響を排除した波高を検知することができるから、超音波送受波器の異常の有無を正確に判別することができる。しかも、わざわざ正常なガス供給を中断して超音波送受波器の検査を行うのではなく、何らかの異常事象が検知されて遮断弁が閉弁されたという状況を活用して、超音波送受波器の検査を行うから、超音波送受波器の検査のために消費者が新たな不便を強いられることを防ぐことができる。
[Inventions of Claims 1 and 4]
According to the ultrasonic flowmeter of the present invention, the ultrasonic wave is transmitted and received between the ultrasonic transducers with the shutoff valve closed and the gas flow rate in the measurement channel set to zero, and the received wave at this time Is compared with a predetermined reference wave height to determine whether the ultrasonic transducer is abnormal. That is, since it is possible to detect the wave height excluding the influence of the gas flow rate, it is possible to accurately determine whether or not the ultrasonic transducer is abnormal. In addition, the ultrasonic transmitter / receiver is utilized not by interrupting normal gas supply and inspecting the ultrasonic transmitter / receiver, but by utilizing the situation that an abnormal event was detected and the shut-off valve was closed. Therefore, it is possible to prevent the consumer from being forced to make a new inconvenience due to the inspection of the ultrasonic transducer.
ここで、超音波センサに受波された超音波（特定のピーク）を直接、基準波高と比較してもよいが、超音波流量計では、通常、受波された超音波における特定のピークが所定の波高になるように増幅度を変更しているから、その増幅度を、超音波の波高の代用値とし、増幅度が予め設定された基準増幅度以上になったことを以て、超音波送受波器に異常有りと判定する構成にしてもよい（請求項４の発明）。 Here, the ultrasonic wave (specific peak) received by the ultrasonic sensor may be directly compared with the reference wave height. However, in an ultrasonic flowmeter, a specific peak in the received ultrasonic wave is usually detected. Since the amplification level is changed to a predetermined wave height, the amplification level is used as a substitute value for the ultrasonic wave height, and ultrasonic transmission / reception is performed when the amplification level is equal to or higher than a preset reference amplification level. A configuration may be adopted in which it is determined that there is an abnormality in the waver (invention of claim 4).
［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、開弁時異常検出手段は、超音波送受波器に受波された超音波の波高が基準波高未満である異常事象、又は、ガスの流量測定値が予め定めた基準流量以上であるという異常事象を検知した場合に遮断弁を閉弁するように構成されている。そして、閉弁時異常検出手段は、遮断弁によってガスの供給が遮断された状態で超音波送受波器に受波された超音波の波高が、基準波高未満である場合に、超音波送受波器の異常を意味する第１の判定結果を出し、超音波の波高が基準波高以上である場合に、流量の異常を意味する第２の判定結果を出すから、遮断弁の遮断原因が、超音波送受波器の異常によるものか、流量の異常によるものかを区別して、原因毎に異なる対処をすることが可能になる。例えば、判定結果に応じて表示部の表示内容や、ランプの点滅態様や、警告音等を異ならせたりすることができる。
[Invention of claim 2]
According to the invention of claim 2, the abnormality detection means at the time of opening of the valve determines in advance an abnormal event in which the wave height of the ultrasonic wave received by the ultrasonic wave transmitter / receiver is less than the reference wave height, or a gas flow rate measurement value. The shut-off valve is configured to close when an abnormal event that exceeds the reference flow rate is detected. The abnormality detecting means at the time of closing the valve transmits and receives the ultrasonic wave when the wave height of the ultrasonic wave received by the ultrasonic wave transmitter / receiver in a state where the gas supply is cut off by the cutoff valve is less than the reference wave height. A first determination result indicating an abnormality of the vessel, and a second determination result indicating an abnormality in the flow rate is output when the ultrasonic wave height is equal to or higher than the reference wave height. It is possible to discriminate whether it is due to an abnormality in the acoustic wave transmitter / receiver or an abnormality in the flow rate, and to take different measures for each cause. For example, the display content of the display unit, the blinking mode of the lamp, the warning sound, or the like can be varied according to the determination result.
［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、閉弁時異常検出手段から第２の判定結果を受けた場合、即ち、遮断弁の遮断原因が「流量の異常」である場合は、復帰操作部の操作によって遮断弁の復帰が可能になり、超音波流量計を継続使用することが可能になる。一方、閉弁時異常検出手段から第１の判定結果を受けた場合、即ち、遮断弁の遮断原因が「超音波送受波器の異常」である場合には、そのような超音波流量計が継続使用されることは好ましくないから、遮断弁の復帰が禁止される。つまり、計測精度上の問題が生じ得る超音波流量計の使用を確実に禁止することができる一方で、計測精度上の問題が無い超音波流量計が不当に使用禁止となることを回避することができる。
[Invention of claim 3]
According to the invention of claim 3, when the second determination result is received from the valve closing abnormality detecting means, that is, when the cause of the shutoff of the shutoff valve is “abnormal flow rate”, the operation of the return operation unit is performed. The shut-off valve can be restored, and the ultrasonic flowmeter can be used continuously. On the other hand, when the first determination result is received from the valve-closing abnormality detecting means, that is, when the cause of the shutoff of the shutoff valve is “abnormality of ultrasonic transducer”, such an ultrasonic flowmeter is Since it is not preferable that the valve is continuously used, the return of the shut-off valve is prohibited. In other words, it is possible to reliably prohibit the use of ultrasonic flowmeters that may cause measurement accuracy problems, while avoiding the unauthorized use of ultrasonic flowmeters that do not have measurement accuracy problems. Can do.
以下、本発明を適用した超音波流量計に係る一実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。本実施形態の超音波流量計１０は、例えば、都市ガスメータであって、都市ガスのガス配管（図示せず）の途中に接続されたメータケース２０を備えている。
Hereinafter, an embodiment of an ultrasonic flowmeter to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. The
メータケース２０は、ガス配管に接続される入口管２１と出口管２２とを備えており、それらが計測管収容室２３と連通している。
The
計測管収容室２３は、その長手方向（図１の左右方向）の中央部に設けられた隔壁２４によって２つの部屋に隔絶されている。即ち、隔壁２４は、計測管収容室２３を上流側の流入部屋２３Ａと下流側の流出部屋２３Ｂとに区画している。流入部屋２３Ａは入口管２１と連通しており、流出部屋２３Ｂは出口管２２と連通している。また、隔壁２４を断面円形の計測管２５（本発明の「計測流路」に相当する）が貫通して、その両端部の開口が流入部屋２３Ａと流出部屋２３Ｂとに配置されている。
The measuring
流入部屋２３Ａ及び流出部屋２３Ｂのうち、計測管２５の延長線上にはそれぞれ超音波送受波器３０，３０が配設されている。
Of the
以下、１対の超音波送受波器３０，３０を区別する場合は、「上流側の超音波送受波器３０」、「下流側の超音波送受波器３０」という。
Hereinafter, when distinguishing a pair of
入口管２１及び出口管２２にガス配管が接続されると、図１の点線矢印に示すように、上流側の入口管２１から流入部屋２３Ａにガスが流れ込み、計測管２５を通過し、流出部屋２３Ｂを経て出口管２２からメータケース２０の外部に排出される。
When the gas pipe is connected to the
また、メータケース２０のうち計測管収容室２３より上流側には、遮断弁２６が設けられている。遮断弁２６は、常には開放状態になっており、何らかの異常事象が検知された場合に閉塞状態になって、超音波流量計１０より下流側へのガス供給を遮断する。
Further, a
図２には、超音波流量計１０のブロック図が示されている。コントロール部４１は、送受切替スイッチ４５，４６を制御して、まずは図２に示すように、上流側の超音波送受波器３０を送波器駆動回路４２に接続しかつ、下流側の超音波送受波器３０を受信波検知部４３に接続した状態にしてから、送波器駆動回路４２及びクロックカウンタ４４に送波指令信号を出力する。すると、送波器駆動回路４２が上流側の超音波送受波器３０を駆動し、超音波が上流側の超音波送受波器３０から下流側の超音波送受波器３０に向けて発信されると同時に、クロックカウンタ４４がクロックパルスに基づいて時間計測を開始する。
FIG. 2 is a block diagram of the
上流側の超音波送受波器３０から発信された超音波は、下流側の超音波送受波器３０にて受波される。超音波送受波器３０にて受波された超音波Ｗ（以下、適宜「受信波Ｗ」という）は受信波検知部４３に入力し、受信波検知部４３は、受信波Ｗを検知すると受信波検知信号をクロックカウンタ４４に出力する。クロックカウンタ４４は、受信波検知信号の入力によってカウントを停止して、そのカウント値（即ち、超音波の伝搬時間）をコントロール部４１に出力し、０リセットされる。
The ultrasonic wave transmitted from the upstream
コントロール部４１にカウント値が入力すると、送波器駆動回路４２は、上流側の超音波送受波器３０を停止し、次にコントロール部４１から出力される送波指令信号の待ち状態になる。また、この間にコントロール部４１が送受切替スイッチ４５，４６を制御して、送波器駆動回路４２を下流側の超音波送受波器３０に接続し、受信波検知部４３を上流側の超音波送受波器３０に接続する。
When the count value is input to the
次いで、コントロール部４１は、送波器駆動回路４２に送波指令信号を出力する。これにより、今度は、超音波の送信方向を逆向きにして上記した場合と同様の処理が行われる。そして、コントロール部４１において、ガスの流れに対する順方向と逆方向の両方向で計測されたクロックカウンタ４４のカウント値の逆数差（伝搬時間の逆数差）が求められ、これに基づいて計測管２５を流れるガスの流速が算出される。また、この流速に、計測管２５の断面積を乗じて流量が算出される。
Next, the
受信波検知部４３では、超音波送受波器３０にて受波された受信波Ｗ（図３の点線で示した受信波Ｗ）を増幅する。そして、増幅後の超音波Ｗ（図３の実線で示した受信波Ｗ）に含まれる複数のピークのうち、予め定められたスレッショルドレベル（電圧レベル）を最初に越えた第ｎ番目のピークＰｎ（本実施形態では、第３ピークＰ３）の直後のゼロクロス点を検知したときに、受信波検知信号をクロックカウンタ４４に出力する。受信波検知部４３は、本発明の「増幅部」に相当する。
The received
受信波Ｗに含まれる第ｎピークＰｎは、以下のようにして特定される。即ち、図３に示すように、予め複数のスレッショルドレベル（電圧レベル）Ｌｖ１〜Ｌｖ４が定められており、増幅後の受信波Ｗに含まれるピークが、その前のピークが越えていないスレッショルドレベルのうち、小さい方から所定数を一気に越えたときに、その一気に越えたピークを第ｎピークＰｎと特定する。 The nth peak Pn included in the received wave W is specified as follows. That is, as shown in FIG. 3, a plurality of threshold levels (voltage levels) Lv1 to Lv4 are determined in advance, and the peak included in the amplified received wave W is a threshold level that does not exceed the previous peak. Among these, when a predetermined number is exceeded at a stroke from the smaller one, the peak that has been exceeded is identified as the nth peak Pn.
具体的には、例えば、図３に示す増幅後の受信波Ｗにおいて、第１ピークＰ１は、最小のスレッショルドレベルＬｖ１のみを越えており、第３ピークＰ３は、第１ピークＰ１が越えていない３つのスレッショルドレベルＬｖ２〜Ｌｖ４を一気に越えている。受信波検知部４３は、これら３つのスレッショルドレベルＬｖ２〜Ｌｖ４を一気に越えたピークを第３ピークＰ３として特定し、その第３ピークＰ３の直後のゼロクロス点を検知して受信波検知信号を出力する。なお、第ｎピークの特定方法は、公知（本願出願人が既に出願し特許された特許第４５１１２５７号公報を参照）であるので、詳細な説明は省略する。
Specifically, for example, in the amplified received wave W shown in FIG. 3, the first peak P1 exceeds only the minimum threshold level Lv1, and the third peak P3 does not exceed the first peak P1. The three threshold levels Lv2 to Lv4 are exceeded at a stretch. The received
コントロール部４１は、受信波検知部４３に増幅度選択信号を出力し、増幅後の受信波Ｗに含まれる特定のピークの波高が予め設定された波高になるように増幅度を変更する。増幅度は、例えば、通常の流量計測の合間に定期的（例えば、１分間隔）に更新される。
The
増幅度の更新は、図４に示す増幅度更新処理に従って行われる。まずは、最小の増幅度で受信波Ｗを増幅する（Ｓ１１）。そして、増幅された受信波Ｗによって受信波検知に成功したか否かを判定する（Ｓ１２）。 The amplification degree is updated according to the amplification degree update process shown in FIG. First, the received wave W is amplified with the minimum amplification degree (S11). Then, it is determined whether or not the received wave detection has succeeded with the amplified received wave W (S12).
例えば、受信波Ｗに含まれる複数のピークの中で、スレッショルドレベルＬｖ４を最初に越えたピークが、第３ピークＰ３（本発明の「特定のピーク」に相当する）であるか否かを判定し、スレッショルドレベルＬｖ４を最初に越えたピークが第３ピークＰ３であった場合には「受信波検知の成功」と判定する。なお、本発明に係る「特定のピーク」は、第３ピークＰ３に限定するものではなく、その他のピークであってもよい。 For example, it is determined whether or not the peak that first exceeds the threshold level Lv4 among the plurality of peaks included in the received wave W is the third peak P3 (corresponding to the “specific peak” of the present invention). When the peak that first exceeds the threshold level Lv4 is the third peak P3, it is determined that “the reception wave detection is successful”. The “specific peak” according to the present invention is not limited to the third peak P3, and may be another peak.
増幅度が小さく、受信波検知に成功しなかった場合（Ｓ１２でＮｏ）には、増幅度を１段階上げて（Ｓ１３）、再度、受信波Ｗの増幅を行い、受信波検知（Ｓ１２）を試みる。受信波検知に成功するまで増幅度を１段階ずつ上げていき、受信波検知に成功した場合（Ｓ１２でＹｅｓ）、即ち、第３ピークＰ３がスレッショルドレベルＬｖ４を最初に超えたピークとなった場合に、その増幅度（受信波Ｗを検知可能な最低増幅度）を受信波検知部４３に記憶する（Ｓ１４）。 If the amplification level is small and the reception wave detection is not successful (No in S12), the amplification level is increased by one level (S13), the reception wave W is amplified again, and the reception wave detection (S12) is performed. Try. The amplification level is increased by one step until reception wave detection is successful, and reception wave detection is successful (Yes in S12), that is, when the third peak P3 is the peak that first exceeds the threshold level Lv4. Then, the amplification level (the minimum amplification level at which the received wave W can be detected) is stored in the received wave detection unit 43 (S14).
上記した増幅度更新処理（図４参照）は、ガスの流れに沿った順方向で超音波を送受波した場合と、ガスの流れに逆行した逆方向で超音波を送受波した場合とでそれぞれ行われ、順方向用の増幅度と逆方向用の増幅度とが決定される。そして、少なくとも次回の増幅度更新時（例えば、１分後）までは、この増幅度で受信波Ｗを増幅して流量計測を行う。なお、増幅度更新処理（図４参照）を行っているときのコントロール部４１は、本発明の「増幅度変更手段」に相当する。
The above-described amplification degree update process (see FIG. 4) is performed when the ultrasonic wave is transmitted and received in the forward direction along the gas flow and when the ultrasonic wave is transmitted and received in the reverse direction opposite to the gas flow. This is done to determine the forward amplification and the reverse amplification. Then, at least until the next amplification degree update (for example, after one minute), the received wave W is amplified with this amplification degree and the flow rate is measured. The
さて、コントロール部４１は、遮断弁２６の開弁時に、以下のような異常事象を検知した場合に遮断弁２６を閉弁して、ガスの供給を遮断する。例えば、ホース外れ等によって流量の計測結果が予め設定された基準流量以上になった「流量異常」を検知した場合、又は、図示しない感震器が地震等の「異常振動」を検知した場合、又は、超音波送受波器３０による増幅前の受信波Ｗの波高が予め定められた基準波高未満（図６参照。例えば、流量がゼロのときの波高の５０％未満）となった「波高異常」を検知した場合に、遮断弁２６を閉弁してガスの供給を遮断する。なお、コントロール部４１は、本発明の「開弁時異常検出手段」に相当する。
The
また、遮断弁２６の遮断方式には「復帰許可モード」と「復帰禁止モード」とが設けられている。「復帰許可モード」の遮断では、超音波流量計１０に備えられた復帰ボタン２７（図２参照。本発明の「復帰操作部」に相当する）の操作によって遮断弁２６を復帰させることが可能である。一方、「復帰禁止モード」の遮断では、復帰ボタン２７の操作が禁止されるか操作が無効となるため、遮断弁２６を復帰させることが不可能になる。つまり、「復帰許可モード」の遮断では、超音波流量計１０をそのまま継続使用することが可能であるのに対し、「復帰禁止モード」の遮断では、超音波流量計１０の交換が必要になる。
The shut-off method of the shut-off
上記した異常事象のうち「波高異常」は、超音波送受波器３０の異常（劣化や異物の付着）が原因となっている可能性があり、超音波送受波器３０の異常は、計測精度に関わる問題である。そのため、「波高異常」が検知された場合の遮断モードは、超音波流量計１０の交換が必要な「復帰禁止モード」となる。これに対し、「流量異常」や「異常振動」は、計測精度に問題があるわけではないから、それらが検知された場合の遮断モードは、超音波流量計１０の継続使用が可能な「復帰許可モード」の遮断となる。
Among the abnormal events described above, the “wave height abnormality” may be caused by an abnormality (deterioration or adhesion of foreign matter) of the
受信波Ｗの「波高異常」は、上述した増幅度更新処理（図４参照）によって決定された増幅度に基づいて検知している。即ち、増幅前の受信波Ｗの波高が小さくなるに従って、増幅度は大きくなるから、波高の代用値としての増幅度が、予め定められた基準増幅度を越えて大きくなったことを以て、受信波の波高が基準波高未満となった「波高異常」と判定する。 The “wave height abnormality” of the received wave W is detected based on the amplification degree determined by the amplification degree update process (see FIG. 4) described above. That is, as the wave height of the received wave W before amplification decreases, the amplification level increases. Therefore, the amplification level as a substitute value of the wave height increases beyond a predetermined reference amplification level. It is determined that the wave height is lower than the reference wave height.
以上の点を踏まえて、異常事象が検知された場合の超音波流量計１０の動作を図５を参照しつつ説明する。上述したように遮断弁２６の開弁時に、「流量異常」、「異常振動」又は「波高異常」が検知されると、遮断弁２６が閉弁して、超音波流量計１０より下流側へのガスの供給が遮断される。「流量異常」又は「異常振動」が検知されかつ「波高異常」が検知されていない場合、遮断弁２６は「復帰許可モード」の遮断となる。従って、これら異常事象に対して適切な対処をした後で、復帰ボタン２７の操作を行うことで、ガスの供給を再開させることができる。
Based on the above points, the operation of the
これに対し、「波高異常」が検知された場合には、遮断弁２６が「復帰禁止モード」の遮断となる（Ｓ２１）。ここで、図６に示すように、受信波Ｗの波高は、ガスの流量が大きくなるに従って低下するので、「波高異常」は、超音波送受波器３０が異常な場合だけでなく、極めて大量のガスが流れた場合にも発生し得る。具体的には、例えば、超音波流量計１０より上流側に設けられた整圧器（図示せず）で圧力異常が発生して、超音波流量計１０に対して異常な高圧でガスが供給され、しかも、超音波流量計１０の出口管２２に接続されたガス管が外れた場合には、計測管２５を極めて大量のガスが流れる。この場合、超音波送受波器３０の異常の有無に関わらず、受信波Ｗの波高は、基準波高未満となり得る。
On the other hand, when “abnormal wave height” is detected, the
そこで、本実施形態の超音波流量計１０では、異常事象が検知されて遮断弁２６が閉弁された（流量がゼロになった）という状況を活用して、再度、「波高異常」の検知を行う、異常判定部４７（本発明の「閉弁時異常検出手段」に相当する）を備えている。異常判定部４７は、コントロール部４１から「波高異常」によって遮断弁２６が遮断されたことを意味する信号を受けると、異常判定部４７がコントロール部４１に対して測定開始信号を出力する。すると、流量がゼロの状態で、１対の超音波送受波器３０，３０同士の間で超音波の送受波が行われる。そして、異常判定部４７は、増幅前の受信波Ｗ（特定のピーク）の波高に応じて増幅度更新処理（図４参照）にて決定された増幅度を取得する（Ｓ２２）。
Therefore, in the
増幅前の受信波Ｗの波高が基準波高よりも小さかった場合、即ち、増幅度が基準増幅度よりも大きかった場合（Ｓ２３でＮｏ）には、受波側の超音波送受波器３０の異常が疑われるため、異常判定部４７は「超音波送受波器の異常」を意味する第１の判定結果を出し、その判定結果に基づいてコントロール部４１に復帰禁止信号を出力する。コントロール部４１は復帰禁止信号を受けて、「復帰禁止モード」を維持する（Ｓ２４）。即ち、超音波流量計１０の継続使用を禁止する。
When the wave height of the reception wave W before amplification is smaller than the reference wave height, that is, when the amplification degree is larger than the reference amplification degree (No in S23), the abnormality of the
一方、増幅前の受信波Ｗの波高が予め定められた基準波高以上であった場合、即ち、増幅度更新処理によって決定された増幅度が予め定められた基準増幅度以下であった場合（Ｓ２３でＹｅｓ）には、超音波送受波器３０の異常と認められないので、異常判定部４７は「流量の異常（超音波送受波器の異常無し）」を意味する第２の判定結果を出し、その判定結果に基づいてコントロール部４１に復帰許可信号を出力する。コントロール部４１は復帰許可信号を受けて、遮断モードを「復帰禁止モード」から「復帰許可モード」に切り替える（Ｓ２５）。この場合、流量の異常原因に対して適切に対処（整圧器の調整、ガス管の再接続）した後で、復帰ボタン２７の操作を行うことで、超音波流量計１０を継続使用することが可能になる。
On the other hand, when the wave height of the reception wave W before amplification is greater than or equal to a predetermined reference wave height, that is, when the amplification degree determined by the amplification degree update process is less than or equal to a predetermined reference amplification degree (S23). In Yes), since the abnormality of the
つまり、ガスの通常使用中に「波高異常」が検知された場合、遮断弁２６は、ひとまず「復帰禁止モード」でガス供給を遮断する。その遮断状態で再度、「波高異常」が検知された場合には、超音波送受波器３０に異常があることが確定するので、「復帰禁止モード」を維持し、再度「波高異常」が検知されなかった場合には、超音波送受波器３０の異常が認められないとして、「復帰禁止モード」を「復帰許可モード」に切り替える。なお、コントロール部４１は、本発明の「復帰可否切替手段」に相当する。
That is, when “abnormal wave height” is detected during normal use of gas, the
このように本実施形態の超音波流量計１０によれば、遮断弁２６を閉弁して計測管２５におけるガス流量をゼロにした状態で超音波送受波器３０，３０間で超音波の送受波を行い、このときの受信波の増幅度（波高の代用値）を予め定められた基準増幅度（基準波高の代用値）と比較して超音波送受波器３０，３０の異常の有無を判別する。即ち、ガスの流量の影響を排除した増幅度（波高の代用値）を検知することができるから、超音波送受波器３０，３０の異常の有無を正確に判別することができる。しかも、わざわざ正常なガス供給を中断して超音波送受波器３０，３０の検査を行うのではなく、「流量異常」、「波高異常」、「異常振動」等の異常事象が検知されて遮断弁２６が閉弁されたという状況を活用して、超音波送受波器３０，３０の検査を行うから、超音波送受波器３０，３０の検査のために消費者が新たな不便を強いられることを防ぐことができる。
As described above, according to the
また、遮断弁２６の開弁時に、超音波送受波器３０に受波された受信波Ｗの波高が基準波高未満であるという異常事象、又は、ガスの流量測定値が予め定めた基準流量以上であるという異常事象を検知した場合に、遮断弁２６を閉弁してガスの供給を遮断するように構成されており、遮断弁２６によってガスの供給が遮断された状態で超音波送受波器３０に受波された受信波Ｗの波高が、基準波高未満であった場合に、「超音波送受波器に異常有り」と判定する一方、受信波Ｗの波高が基準波高以上であった場合に、「流量に異常有り（超音波送受波器に異常無し）」と判定するから、遮断弁２６の遮断原因が、超音波送受波器３０の異常によるものなのか、流量異常によるものなのかを区別して、原因毎に異なる対処をすることが可能になる。
Further, when the
さらに「流量異常」や「異常振動」は、計測精度に関わる異常事象ではないから、その超音波流量計１０を継続使用しても問題はなく、復帰ボタン２７の操作によって遮断弁２６の復帰が可能となる。一方、「超音波送受波器３０の異常」は、計測精度に関わる異常事象であるから、その超音波流量計１０が交換されずに継続使用されることがないように、遮断弁２６の復帰を禁止する。つまり、計測精度上の問題が生じ得る超音波流量計１０の使用を確実に禁止することができる一方で、計測精度上の問題が無い超音波流量計１０が不当に使用禁止となることを回避することができる。
Furthermore, since “flow rate abnormality” and “abnormal vibration” are not abnormal events related to measurement accuracy, there is no problem even if the
なお、消費者に新たな不便を強いることなく超音波送受波器の検査を行うために、例えば、計測管２５を迂回するバイパス流路を設けておき、「異常波高」の検知を行う際には、計測管２５へのガスの流入を遮断し、バイパス流路によってガス供給を行うようにすることが考えられる。しかしながら、この場合には、超音波流量計の構造を大幅に変更（バイパス流路や流路切替弁の増設等）する必要があり、さらに、バイパス流路を悪用したガスの不正使用を防止するための対策も必要になる。これに対し、本実施形態の超音波流量計１０によれば、超音波流量計１０の構造自体を変更する必要はないから、上述した問題を回避することができる。
In order to inspect the ultrasonic transmitter / receiver without incurring new inconveniences to consumers, for example, a bypass flow path that bypasses the
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
（１）上記実施形態では、１対の超音波送受波器３０，３０が、計測管２５の軸方向（ガスの流れに沿った方向）で向かい合わせにして配置されていたが、ガスの流れと斜めに交差する方向で向かい合わせに配置してもよいし、計測管２５の内壁で１回以上、超音波を反射させて送受波するように配置してもよい。
(1) In the above-described embodiment, the pair of
（２）上記実施形態では、受信波Ｗにおける第３ピークＰ３の波高が所定の波高（スレッショルドレベルＬｖ４以上）になるように増幅度を変更しており、その増幅度を、受信波Ｗの波高の代用値としていたが、増幅前の受信波Ｗにおける特定のピーク（例えば、最大のピーク）の波高を、そのまま予め定められた基準波高と比較し、基準波高未満であることを以て「波高異常」とするようにしてもよい。 (2) In the above embodiment, the amplification degree is changed so that the wave height of the third peak P3 in the reception wave W becomes a predetermined wave height (threshold level Lv4 or more), and the amplification degree is set to the wave height of the reception wave W. The wave height of a specific peak (for example, the maximum peak) in the received wave W before amplification is directly compared with a reference wave height determined in advance, and the wave height is abnormal because it is less than the reference wave height. You may make it.
（３）上記実施形態では、受信波Ｗに含まれる第３ピークＰ３が、規定のスレッショルドレベルＬｖ４を最初に超えたピークとなるように増幅度が決定されていたが、増幅度は、その他の条件で決定してもよい。例えば、受信波Ｗに含まれる特定のピーク（例えば、最大のピーク）の波高が、規定の範囲内に収まるように増幅度を決定してもよい。 (3) In the above-described embodiment, the amplification degree is determined so that the third peak P3 included in the received wave W is a peak that first exceeds the prescribed threshold level Lv4. It may be determined by conditions. For example, the amplification degree may be determined so that the wave height of a specific peak (for example, the maximum peak) included in the received wave W falls within a specified range.
（４）ガスの通常使用中に波高異常が検知された場合の処理は、例えば、図７に示すようにしてもよい。まずは、遮断弁２６を「復帰禁止モード」で遮断し（Ｓ２１）、次に、波高異常が検知されたときの流量の計測結果を取得する（Ｓ３１）。流量の計測結果が基準流量未満である場合（Ｓ３２でＹｅｓ）には、超音波送受波器３０の異常であるとして、コントロール部４１に復帰禁止信号を出力し、遮断弁２６の「復帰禁止モード」を維持する（Ｓ２４）。
(4) The processing when a wave height abnormality is detected during normal use of gas may be as shown in FIG. 7, for example. First, the
一方、流量の計測結果が基準流量以上である場合（Ｓ３２でＮｏ）には、遮断弁２６が閉じた状態で超音波の送受波を行って、以下、上記実施形態と同じ処理を行い、再度、「波高異常」が検知された場合（Ｓ２３でＮｏ）には、「復帰禁止モード」を維持し（Ｓ２４）、再度「波高異常」が検知されなかった場合（Ｓ２３でＹｅｓ）には、「復帰禁止モード」を「復帰許可モード」に切り替える（Ｓ２５）ようにしてもよい。
On the other hand, when the measurement result of the flow rate is equal to or higher than the reference flow rate (No in S32), ultrasonic transmission / reception is performed with the
１０ 超音波流量計
２５ 計測管（計測流路）
２６ 遮断弁
２７ 復帰ボタン（復帰操作部）
３０ 超音波送受波器
４１ コントロール部（開弁時異常検出手段、増幅度変更手段、復帰可否切替手段）
４３ 受信波検知部（増幅部）
４７ 異常判定部（閉弁時異常検出手段）
10
26 Shut-off
30
43 Received wave detector (amplifier)
47 Abnormality determination unit (valve detection error detection means)
Claims (4)
遮断弁の開弁時に予め設定された異常事象が検知された場合に前記遮断弁を閉弁する開弁時異常検出手段と、
前記遮断弁の閉弁時に前記超音波送受波器に受波された超音波の波高が、予め設定された基準波高未満である場合に、前記超音波送受波器に異常有りと判定する閉弁時異常検出手段を備えたことを特徴とする超音波流量計。 An ultrasonic wave is transmitted and received between a pair of ultrasonic transducers arranged separately on the upstream side and the downstream side of the measurement channel, and the measurement channel is changed based on the propagation time of the ultrasonic wave. In an ultrasonic flowmeter that measures the flow rate of gas passing through,
A valve-opening abnormality detecting means for closing the shut-off valve when a preset abnormal event is detected when the shut-off valve is opened;
Closed valve that determines that there is an abnormality in the ultrasonic transducer when the ultrasonic wave height received by the ultrasonic transducer when the shut-off valve is closed is less than a preset reference wave height. An ultrasonic flowmeter comprising a time abnormality detection means.
前記閉弁時異常検出手段は、超音波の波高が前記基準波高未満である場合に、前記超音波送受波器の異常を意味する第１の判定結果を出す一方、前記超音波の波高が前記基準波高以上である場合に、前記流量の異常を意味する第２の判定結果を出すように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。 The abnormality detection means at the time of valve opening includes the abnormal event that the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer is less than the reference wave height, and the measurement result of the flow rate is equal to or higher than a predetermined reference flow rate. Configured to close the shut-off valve when detecting any one of the abnormal events with the abnormal event,
When the ultrasonic wave height is less than the reference wave height, the valve closing abnormality detection means outputs a first determination result indicating an abnormality of the ultrasonic transducer, while the ultrasonic wave height is The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the ultrasonic flowmeter is configured to output a second determination result indicating an abnormality in the flow rate when the height is higher than a reference wave height.
前記閉弁時異常検出手段から前記第１の判定結果を受けて前記復帰操作部の操作による前記遮断弁の復帰を禁止する一方、前記第２の判定結果を受けて前記復帰操作部の操作による前記遮断弁の復帰を許可する復帰可否切替手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の超音波流量計。 A return operation unit for returning the shutoff valve from the shutoff state;
Receiving the first determination result from the valve-closing abnormality detecting means and prohibiting the return of the shut-off valve by operating the return operation unit, while receiving the second determination result and operating the return operation unit The ultrasonic flowmeter according to claim 2, further comprising return enable / disable switching means for permitting the return of the shutoff valve.
増幅後の前記超音波に含まれる特定のピークの波高が、予め設定された波高になるように前記増幅部における増幅度を調整する増幅度調整手段とを備え、
前記閉弁時異常検出手段は、前記増幅度を前記超音波の波高の代用値とし、その増幅度が予め定められた基準増幅度以上である場合に、前記超音波送受波器に異常有りと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の超音波流量計。 An amplifying unit for amplifying the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer;
Amplitude adjustment means for adjusting the amplification degree in the amplification unit so that the wave height of the specific peak included in the ultrasonic wave after amplification becomes a preset wave height,
The abnormality detection means at the time of valve closing uses the amplification degree as a substitute value of the ultrasonic wave height, and when the amplification degree is equal to or higher than a predetermined reference amplification degree, the ultrasonic transducer is abnormal. The ultrasonic flowmeter according to claim 1, wherein the ultrasonic flowmeter is determined.
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