【書類名】 明細書
【発明の名称】 流量計
【特許請求の範囲】
【請求項１】 超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信により対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値に基づいて対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期で検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、前記サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ前記送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、前記サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ前記送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段とを備えたことを特徴とする流量計。
【請求項２】 超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信により対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値に基づいて対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期で検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、前記サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ前記送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、前記サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ前記送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定以上長いとそのときの周期よりも短い周期を設定してサンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段とを備えたことを特徴とする流量計。
【請求項３】 超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信により対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値に基づいて対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期で検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、前記サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ前記送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、前記サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ前記送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定以上長いとそのときの周期よりも短い周期を設定してサンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段とを備え、周期・送受回数制御手段は、前記モニタした結果が先のサンプリング時点での流量値から所定以上変化しているとき、送受回数設定手段及びサンプリング周期設定手段は以降この変化した流量に対応するサンプリングの周期および送受回数を設定することを特徴とする流量計。
【請求項４】 流量を表示する表示手段を備え、各回のサンプリング値と次のサンプリング時点までの経過時間とから得た積算量に対して、単位時間当たりの単位流量を求め、求めた単位流量により流量表示を積算表示する請求項１記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象流体を挟んだ超音波の複数回の送受結果から流量を計測し積算する流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばガスの実使用量を計測する流量計は、メンテナンスフリーで１０年程度の耐用年数を持って使用されるが、駆動や自動管理のために電源を有した電気機器となっている流量計ではその電源電圧は３Ｖ程度と極く微小に抑えて、ガスの引火性に配慮している。このため節電が大きな問題であり、対象流体を挟んだ超音波の複数回の送受結果から流量を計測する方式においても、１つの対応として流量を所定の周期でのみ計測して実使用量を積算することを行っている。具体的には所定の周期に従った各回の計測値をサンプリングし、この計測値にて次のサンプリング時点までの時間経過によって積算することを繰り返す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような積算計測方式では、１回の計測値に誤差があればこの積算値と次のサンプリング時点までの時間経過による積算において誤差が累積し拡大する。また、節電のためにサンプリング周期を長くすると誤差の累積が大きくなる。また、サンプリング周期の途中で生じる流量変化に対応できずこれも誤差の原因になるし、流量が多いときほど途中の減量にもかかわらず大流量の計測値のまま積算が進むので誤差が生じやすい。
【０００４】
一方、本発明者等が種々に実験をし、研究を重ねている中、対象流体を横断する超音波の伝搬特性が対象流体の質量や流量に依存することを経験している。例えば、超音波の上流側からの送受時の到着時間と下流側からの送受時の到着時間との差が流量に依存し、これを流量に換算することで流量が計測できる。しかし、到着時間が短く計測しにくいし、流量が少ないときでは上流側からの到着時間と下流側からの到着時間との差が極く小さくさらに計測しにくい。そこで、超音波を複数回続けて送受したときの到着時間を合計する計測方法を採用して対応することを考えた。
【０００５】
しかし、計測を行うサンプリングおよび、この計測のための超音波送受の回数とは共に消費電力に比例するが、積算計測の困難性や誤差の発生に対する流量への依存性は正反対であり、節電と積算計測精度とを満足することは相容れない問題である。このため、これら双方を満足する技術の開発が望まれる。
【０００６】
本発明の主たる目的は、節電を図りながらどのような流量に対しても精度よく積算計測が行える流量計を提供することにあり、さらなる目的はサンプリング周期途中での流量変化にも対応できるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の流量計は、超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信により対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値に基づいて対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期で検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段とを備える。
【０００８】
また本発明の流量計は、超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信により対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値に基づいて対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期で検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定以上長いとそのときの周期よりも短い周期を設定してサンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段とを備える。
【０００９】
また本発明の流量計は、超音波の送受信を行う一対の超音波振動子と、前記超音波振動子の送受信により対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受信回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値に基づいて対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期で検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返して総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、サンプリングされる検出流量が多い場合は、サンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短くし、かつ送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ない場合は、サンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長くし、かつ送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、設定されたサンプリングの周期が流量検出に用いる最小の周期よりも所定以上長いとそのときの周期よりも短い周期を設定してサンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段とを備え、周期・送受回数制御手段は、前記モニタした結果が先のサンプリング時点での流量値から所定以上変化しているとき、送受回数設定手段及びサンプリング周期設定手段は以降この変化した流量に対応するサンプリングの周期および送受回数を設定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態は、対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を流量特性値として計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値を対象流体の流量値に変換して対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期でこの流量検出手段を働かせて検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返し総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、各回にサンプリングされる検出流量が多いとサンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短く送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ないとサンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長く送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段とを備えたものである。
【００１１】
このような構成では、計測手段および流量検出手段が送受回数設定手段およびサンプリング周期設定手段が設定する、超音波の送受回数とサンプリング周期にて、超音波の送受結果に基づく流量特性値の計測と、これによる流量値への換算とが自動的に行われ、この計測を行うサンプリング回数と計測のための超音波の送受の回数とは共に節電に影響するが、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段によって短い周期を設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段により少ない送受回数を設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段によって長い周期を設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段により多い送受回数を設定して計測に誤差が生じにくくすることができ、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。
【００１２】
また本発明の実施形態は、対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を流量特性値として計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値を対象流体の流量値に変換して対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期でこの流量検出手段を働かせて検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返し総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、各回にサンプリングされる検出流量が多いとサンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短く送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ないとサンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長く送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、設定されたサンプリングの周期が最小の周期よりも所定以上長いとそのときの周期よりも短い周期を設定してサンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段とを備えたことを別の特徴としている。
【００１３】
このような構成では、前記１つの特徴の場合に加え、さらに、サンプリングの周期が最小周期から長くなるほど、次のサンプリング時点までの間に流量が変化する確率が高くなるものの、このような周期条件であるときは、モニタ手段がそのときの周期よりも短い周期にて流量の計測を行い先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタすることで、サンプリング周期の途中での流量変化に対応することができる。
【００１４】
また本実施形態の流量計は、対象流体を超音波が横断するときの伝搬時間を流量特性値として計測する計測手段と、この計測のために超音波の送受回数を設定する送受回数設定手段と、前記計測による計測値を対象流体の流量値に変換して対象流体の流量を検出する流量検出手段と、所定の周期でこの流量検出手段を働かせて検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返し総流量を積算する流量積算手段と、前記サンプリングの周期を設定するサンプリング周期設定手段と、各回にサンプリングされる検出流量が多いとサンプリング周期設定手段によって設定するサンプリングの周期を短く送受回数設定手段によって設定する送受回数を少なくし、検出流量が少ないとサンプリング周期設定手段が設定するサンプリングの周期を長く送受回数設定手段が設定する送受回数を多くする周期・送受回数制御手段と、設定されたサンプリングの周期が最小の周期よりも所定以上長いとそのときの周期よりも短い周期を設定してサンプリングされる流量値をモニタするモニタ手段とを備え、周期・送受回数制御手段は、前記モニタした結果が先のサンプリング時点での流量値から所定以上変化しているとき、送受回数設定手段は以降この変化した流量に対応するサンプリングの周期および送受回数を設定する。
【００１５】
このような構成では、前記別の特徴の場合に加え、さらに、周期・送受回数制御手段が、モニタの結果、流量が所定値以上変化しているのに対応して、以降その変化した流量にて次のサンプリング周期と送受回数とを無駄なく設定し直すので、設定したサンプリング周期の途中でのどのような流量の変化にもきめ細かく対応しながら高精度に積算計測を続行することができる。
【００１６】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の詳細な説明および図面によって明らかになる。本発明の各特徴は、それ自体単独で、あるいは可能な限り種々な組み合わせで複合して採用することができる。
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施形態について図１〜図３を参照して説明し、本発明の理解に供する。以下の説明は本発明の具体例を示すものであって、特許請求の範囲の記載を限定するものではない。
【００１８】
本実施の形態は図１に示すように、各家庭などのユーザーにガスを供給してコンロ１をはじめとするガス器具や給湯設備２、暖房設備３などのガス設備の使用に供する場合のガス使用量を検出するための流量計４の場合の一例である。しかし、本発明はこれに限られることはなく、水道の水やその他の流体を供給し、また使用する全ての場合に適用して有効であり、そのいずれも本発明の範疇に属する。
【００１９】
本実施の形態の流量計４は図１に示すように、ガスを供給する流路５に流量を超音波の送受によって検出するための計測部材６と流路５を遮断する遮断弁７が設けられ、検出制御手段８が対象流体の流量を計測部材６によって所定の周期で計測してサンプリングし、このサンプリングした計測値にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返しながら、その積算値を計測部１１と一体または別体の表示部１２に表示する。また、これに併せ、または別に、管理者側との回線や無線による送受信部１３を通じて管理者側に送信し、管理に供する。この管理は図示しないが対象流体の圧力情報なども含まれ、管理者側からの要求に応じた流量検出や圧力検出も行われる。
【００２０】
計測部材６は対象流体を挟んで超音波を送受する一対の超音波振動子６ａ、６ｂを有し、駆動用の送信部１０ａ、増幅受信用の受信部１０ｂと、送受方向を切り換える切換手段１０ｃとを介して計測手段１４に接続され、計測手段１４は矢印１１４で示す方向に流れる対象流体であるガス流に対し下流側の超音波振動子６ａから上流側の超音波振動子６ｂに向けて超音波を発信したときの伝搬時間、つまり到着時間と、上流側の超音波振動子６ｂから下流側の超音波振動子６ａに向けて超音波を発信したときの到着時間との差を計測し、検出制御手段８はその計測値からガス流の流量の計測値に変換し流量を検出する。実際には、超音波は複数回ずつ発信したときの各回の到着時間を合計することで、１回の到着時間がごく微小時間で取り扱いにくいことに対応する。また、対象流体がガスで引火性を有することから流量計４の電源は例えば３Ｖ程度と小さく抑えて安全性を確保し、１０年程度のメンテナンスフリーな使用に耐えるようにできるだけ節電を図る必要があるので、流量が少なくて上流側発信と下流側発信とで時間差が得にくく正確な計測が困難な条件では前記計測時の超音波の送受回数を高めて対応するが、流量が多いときは送受回数を少なくする。また、これに併せて、流量の計測は所定の周期で行って計測値をサンプリングし、この計測値から次のサンプリング時点までの経過時間によって流量を積算し、使用流量などを得るようにしている。しかも、サンプリング周期は流量が多くて積算に誤差が生じやすいときは短くするが、流量が少ないと長くする。
【００２１】
図２に流量Ｑと超音波の送受回数Ｎとの関係の一例を示しており、流量Ｑ１に対応して設定する送受回数Ｎ１と流量Ｑ３に対応して設定する送受回数Ｎ３とは例えば数倍程度の開きを持つようにする。検出制御手段８は図４に示す計測信号Ｓ１に従って切換手段１０ｃを介して駆動信号Ｓ２を超音波振動子６ａ、６ｂに設定回数Ｎずつ交互に与える。超音波振動子６ａ、６ｂの駆動信号Ｓ２により駆動される一方は他方に向けて超音波を設定送受回数Ｎだけ繰り返し発信し、これを受信する他方の出力が検出制御手段８によってモニタされる。このモニタされる出力は図４に示す送受操作例のような波形のデータＳ３である。
【００２２】
図では説明の簡単のために送受回数を３回とした例を示してある。この送受操作例のデータＳ３は駆動信号Ｓ２の発信時間幅に対して拡大した時間幅でわかりやすく模式的に示してあるが、データＳ３の部分の前後にノイズ波形がある上、データＳ３の部分に続くノイズ波形は減衰していくものの比較的長い時間残る、いわゆる尾引状態が生じる。従って、正確な計測のためにこのノイズ波形が減衰した後の時点で次の計測を行う。具体的には図４の送受操作例を示しているように計測信号Ｓ１に対して駆動信号Ｓ２を尾引が所定の状態に減衰するまでの待ち時間ｔｍを設定している。また、送受操作の複数回の短い時間での繰り返しにおいて、データＳ３の部分受信波形は図４に示すように徐々に大きくなる傾向にあり、受信開始時点がノイズ波形との関係で明瞭でない。そこで、受信波形が大きくなる最終受信時点の波形のゼロクロス時点ｔｅから受信回数分の波形をさかのぼった時点ｔｓを受信開始時点と判定し、その間の時間を総受信時間として取り扱って発進時点からの到着時間の総合計を算出し、上流側からの発進時と下流側からの発進時との差を求め、流量判定を行う。
【００２３】
以上をまとめて、本実施の形態の流量計４は、対象流体を挟んだ超音波の複数送受回数Ｎの送受結果から流量Ｑを計測することを、所定の周期Ｔで行って計測値をサンプリングし、このサンプリングした計測値にて次のサンプリング時点までの流量Ｑを時間経過によって積算することを繰り返して流量Ｑの積算計測を行うのに、前記サンプリングの周期Ｔについては流量Ｑが多いほど短くし、各回のサンプリング時点で行う計測時の超音波の送受回数Ｎについては、流量Ｑが多いほど少なくして、前記積算を繰り返す、流量Ｑの積算計測方法を採用している。
【００２４】
また、これを達成するのに流量計４は、前記検出制御手段８を図１に示すような前記計測手段１４と、これにより計測される流量特性値を対象流体の流量値に変換して対象流体の流量を検出する流量検出手段１５と、所定の周期でこの流量検出手段１５を働かせて検出流量値をサンプリングし、各回のサンプリング値を基に次のサンプリング時点までの経過時間から流量を積算することを繰り返し総流量Ｑを積算する流量積算手段１６とで構成し、検出制御手段８に対して前記計測時の超音波の送受回数Ｎを設定する送受回数設定手段１７と、前記サンプリングの周期Ｔを設定するサンプリング周期設定手段１９と、各回にサンプリングされる検出流量が多いとサンプリング周期設定手段１９によって設定するサンプリングの周期Ｔを短く送受回数設定手段１７によって設定する送受回数Ｎを少なくし、検出流量が少ないとサンプリング周期設定手段１９が設定するサンプリングの周期Ｔを長く送受回数設定手段１７が設定する送受回数Ｎを多くする周期・送受回数制御手段２１とを備えている。
【００２５】
これにより、計測手段１４および流量検出手段１５が送受回数設定手段１７およびサンプリング周期設定手段１９が設定する、超音波の送受回数Ｎとサンプリング周期Ｔにて、超音波の送受結果に基づく流量特性値の計測と、これによる流量値への換算とが自動的に行われ、この計測を行うサンプリング回数と計測のための超音波の送受の回数とは共に節電に影響するが、周期・送受回数制御手段２１が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段１９によって短い周期Ｔを設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段１７により少ない送受回数Ｎを設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段２１が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段１９によって長い周期Ｔを設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段１７により多い送受回数Ｎを設定して計測に誤差が生じにくくすることができる。これによって、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。周期・送受回数設定手段２１は流量検出手段１５からの流量信号でなくても、それに比例した計測手段１４からの生データを破線で示すように利用し、それに応じたサンプリング周期Ｔや送受回数Ｎを設定させるようにすることもできる。
【００２６】
図３に流量Ｑと超音波の送受操作により流量を計測してサンプリングする周期Ｔとの関係の一例を示しており、流量Ｑ１に対応して設定する周期Ｔ１と流量Ｑ３に対応して設定する周期Ｔ３とは例えば１０倍未満程度の開きを持つようにする。従って、検出制御手段８は図４に示すように前記計測信号Ｓ１を流量Ｑに従った周期に設定する。
【００２７】
流量計４はさらに、以上の流量検出において、サンプリングする周期Ｔが図４のＴ１やＴ２のように最小周期Ｔ３を越えているとき、そのときのサンプリング周期Ｔ１やＴ２よりも短い周期例えばＴ３にて図４に破線で示すタイミングでの動作により流量Ｑの計測を行い、先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタするモニタ手段２２を備えている。従って、サンプリングの周期Ｔが最小周期Ｔ３などから長くなるほど、次のサンプリング時点までの間に流量Ｑが変化する確率が高くなるものの、このような周期条件であるときは、そのときの周期Ｔ１やＴ２よりも短い周期Ｔ３などにて流量Ｑの計測を行い先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタすることで、サンプリング周期Ｔの途中での流量変化に対応することができる。もっとも、設定している最小周期Ｔ３でのサンプリングに際してもそれよりも短い周期でのモニタをしても同様の効果が得られる。また、周期Ｔ１でのサンプリングに際しては、それよりは短いが周期Ｔ２や周期Ｔ３よりも大きな周期にてモニタしても有効である。
【００２８】
さらに、周期・送受回数制御手段２１は、上記モニタ手段２２がモニタした結果が、先にサンプリングした計測値から所定以上変化しているとき、以降その変化した流量Ｑにて次のサンプリング周期Ｔと送受回数Ｎとを設定し直して、流量Ｑの積算計測を続行するようにしてある。これにより、流量Ｑが所定値以上変化しているモニタ結果に対応して、以降その変化した流量Ｑにて次のサンプリング周期Ｔと送受回数Ｎとを無駄なく設定し直すので、設定したサンプリング周期Ｔの途中での流量Ｑのどのような変化にもきめ細かく対応しながら高精度に積算計測を続行することができる。
【００２９】
図４では説明の簡単のために流量ＱがＱ３、Ｑ２、Ｑ１、Ｑ２と単純に変化する場合を示し、流量Ｑ３に対してサンプリング周期Ｔ３および送受回数Ｎ３が、流量Ｑ２に対してサンプリング周期Ｔ２および送受回数Ｎ２が、流量Ｑ１に対してサンプリング周期Ｔ１および送受回数Ｎ１が、流量Ｑ２に対してサンプリング周期Ｔ２および送受回数Ｎ２が、流量の変化に従って順次設定されている。ここに、Ｑ３＞Ｑ２＞Ｑ１であり、Ｔ３＜Ｔ２＜Ｔ１であり、Ｎ３＜Ｎ２＜Ｎ１である。
【００３０】
本実施の形態の流量計４は、さらに、検出制御手段８によって、対象流体の流量Ｑ、つまりその時々の流量例えばＱ１やＱ２、Ｑ３などを所定の周期Ｔで計測してサンプリングし、このサンプリングした計測値Ｑ１やＱ２、Ｑ３にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返しながら、その積算値を表示するが、特に、各回にサンプリングされる計測値Ｑ１やＱ２、Ｑ３と次のサンプリング時点までの時間とから得た積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間Δｔ当たりの単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３に変換し、次のサンプリング時点まで前記単位時間Δｔが経過する都度、その単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３分を現在総積算量ΣＱに積算していきながら、総積算量ΣＱに表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップする積算表示方法も採用している。
【００３１】
図４の流量Ｑ３の例でいうと、サンプリング周期の時間がＴ３であり、単位流量がΔＱ３であるので、先の計測時点から次の計測時点まで単位時間Δｔが経過する都度単位流量ΔＱ３ずつの段階的な積算を順次に行い、次のサンプリング時点では（Ｔ３／Δｔ）×ΔＱ３分の積算が滑らかに行うことができ、流量Ｑ３が続く間これを継続する。同様に、流量Ｑ２である間はそれに見合うサンプリング周期Ｔ２において、先のサンプリング時点と次のサンプリング時点との間で（Ｔ２／Δｔ）×ΔＱ２分の積算が滑らかに行え、流量Ｑ１である間はそれに見合うサンプリング周期Ｔ１において、先のサンプリング時点と次のサンプリング時点との間で（Ｔ１／Δｔ）×ΔＱ１分の積算が滑らかに行える。
【００３２】
このように対象流体の流量を所定の周期Ｔで計測するだけで、先のサンプリング時点での計測値Ｑ１やＱ２、Ｑ３にて次のサンプリング時点までの流量を時間経過によって積算することを繰り返して総流量を積算してそれを表示するが、この積算量につき、次のサンプリング時点までを分割した単位時間当たりの単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３に変換するので、そのときの分割数に応じて単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３を表示単位に等しいか、またそれより少ない整数分の１にすることができ、単位時間が経過する都度その単位流量ΔＱ１やΔＱ２、ΔＱ３の分を現在総積算量ΣＱに積算していきながら、総積算量ΣＱに表示単位分の変化がある都度、流量の表示量を表示単位分アップすることにより、表示単位を例え１段でも飛び越さずに表示しながら次のサンプリング時点に移行することができる。表示は量変化を示せればグラフでも数値でも同じである。数値を例に取ると表示単位が１ｃｃであるとすると、それと等しい単位流量１ｃｃ、あるいはそれを整数分の１である０．５ｃｃ、０．０１ｃｃ、０．０５ｃｃ等となる単位時間Δｔを選択して単位流量ΔＱ３やΔＱ２、ΔＱ１を求めれば、同じ流量Ｑでの積算表示中は設定されている表示単位ずつ積算流量ΣＱが図４に示すように連続的に変化するように積算し、かつ表示することができる。
【００３３】
ここで、単位時間もΔｔもサンプリング周期Ｔを整数分の１となるように選択すると、先のサンプリング時点での計測値に基づく同じ流量での単位時間Δｔごとの積算が終了する最終時点が、図４に示すように次のサンプリング開始時点に一致することになる。従って、流量Ｑに変化がない限り周期的なサンプリングによる計測値を基にした積算表示が時間経過とともに表示単位ずつ滑らかに変化する表示状態が得られ、数値による段階表示であっても数値が飛ぶようなことを回避することができ、図４に示すような急な変化のない滑らかな表示ができ、数値表示であっても数値が飛ぶことはない。
【００３４】
また、以上のように流量Ｑに応じてサンプリングの周期Ｔが一定しない場合でも、計測値をモニタした結果が、先にサンプリングした計測値から変化しているとき、図４ではｔ３、ｔ５等の時点であり、以降その変化した計測値にて前記単位流量を得て次のサンプリング時点までの積算を行うので問題はない。例えば、ｔ３の時点を例にとれば、（Ｔ３／Δｔ）×ΔＱ３分での積算から、（Ｔ２／Δｔ）×ΔＱ２での積算に切り替わることで対応できる。
【００３５】
特に、採用する複数のサンプリング周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３などを前記単位時間Δｔで割り切れる時間設定にしておけば、各種の周期Ｔに対して一律の単位時間Δｔを採用しても、それにより得る単位流量ΔＱとによる積算の前記連続性の特徴は損なわれない。しかし、単位流量ΔＱは周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の違いによって変動するので、前記表示単位に対する単位流量ΔＱの関係が損なわれないように配慮する必要がある。なお、単位流量ΔＱが表示単位に等しいか、それよりも少ない整数分の１になることを条件に、異なった周期Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に対して異なった単位時間Δｔを設定した場合も同様に前記特徴は損なわれない。
【００３６】
また、検出制御手段８は、流量検出手段１５でのサンプリング周期Ｔが最小周期を所定時間越えているとき、図４の例では周期Ｔ３に対する周期Ｔ２やＴ１であるが、そのときのサンプリング周期Ｔ２やＴ１よりも短い周期、例えば周期Ｔ３にて図４に破線で示すように、流量の計測を行い先にサンプリングした計測値Ｑ２やＱ１から変化していないかモニタし、先にサンプリングした計測値Ｑ２やＱ１から変化しているとき、以降その変化した計測値に対応したサンプリング周期を設定して前記単位流量ΔＱを得、次のサンプリング時点までの積算を行うようにする。
【００３７】
これにより、流量に応じた周期Ｔで計測値Ｑをサンプリングして積算誤差を抑えながら、その周期Ｔに対応した単位時間Δｔ、単位流量ΔＱでの流量の積算によって実際の流量に応じた滑らかな積算表示ができる。図４に示す例では流量に応じて設定した周期Ｔ２、Ｔ１でのサンプリング時点以外においては、破線で示すように最小の周期Ｔ３で流量Ｑの計測を行いサンプリングしてモニタするようにしている。これにより図４に示す例において通常のサンプリングだけでの操作による場合、ｔ６での流量Ｑ１から流量Ｑ２への変化は、流量Ｑ２に対応する周期Ｔ２での次のサンプリング時点ｔ９でないと計測できないのが、ｔ７の時点のサンプリングによるモニタにてそれを早期に検出することができ、以降変化した流量Ｑ２に対応したサンプリングの周期Ｔ２と送受回数Ｎ２とを設定して正しい積算が早期に開始できるようになる。
【００３８】
以上のように、本発明の実施の形態による効果は、次の通りである。
【００３９】
計測手段および流量検出手段が送受回数設定手段およびサンプリング周期設定手段が設定する、超音波の送受回数とサンプリング周期にて、超音波の送受結果に基づく流量特性値の計測と、これによる流量値への換算とが自動的に行われ、この計測を行うサンプリング回数と計測のための超音波の送受の回数とは共に節電に影響するが、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が多いほどサンプリング周期設定手段によって短い周期を設定して回数を増すことで計測しやすいが積算誤差が出やすいのを抑えながら、流量が多くて計測しやすいことに対応して送受回数設定手段により少ない送受回数を設定して節電を図ることができ、周期・送受回数制御手段が各回のサンプリングで検出された流量が少ないほど積算誤差が生じにくいことに対応してサンプリング周期設定手段によって長い周期を設定して回数を減らすことで節電を図りながら、計測誤差が生じやすいことに対応して送受回数設定手段により多い送受回数を設定して計測に誤差が生じにくくすることができ、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。
【００４０】
また、前記１つの特徴の場合に加え、さらに、サンプリングの周期が最小周期から長くなるほど、次のサンプリング時点までの間に流量が変化する確率が高くなるものの、このような周期条件であるときは、モニタ手段がそのときの周期よりも短い周期にて流量の計測を行い先のサンプリング時点での計測値から変化していないかモニタすることで、サンプリング周期の途中での流量変化に対応することができる。
【００４１】
また、前記別の特徴の場合に加え、さらに、周期・送受回数制御手段が、モニタの結果、流量が所定値以上変化しているのに対応して、以降その変化した流量にて次のサンプリング周期と送受回数とを無駄なく設定し直すので、設定したサンプリング周期の途中でのどのような流量の変化にもきめ細かく対応しながら高精度に積算計測を続行することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、節電と積算計測の精度との双方を満足することができる。
【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１つの例を示すブロック図である。
【図２】
図１の装置が採用する流量と送受回数との関係を模式的に示すグラフである。
【図３】
図１の装置が採用する流量と流量の計測を行いサンプリングする周期との関係を模式的に示すグラフである。
【図４】
図１の装置が行う流量の計測、積算の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
４ 流量計
５ 流路
６ 計測部材
８ 検出制御手段
１１ 計測部
１４ 計測手段
１５ 流量検出手段
１６ 流量積算手段
１７ 送受回数設定手段
１９ サンプリング周期設定手段
２１ 周期・送受回数制御手段
２２ モニタ手段
[Document name] statement
[Title of the Invention] Flowmeter
[Claim of claim]
[Claim 1] A pair of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves, and the transmission and reception of the ultrasonic transducersPropagation time when ultrasound traverses the target fluidTotalMeasuring means for measuring and transmission / reception of ultrasonic waves for this measurementTrustTransmission / reception frequency setting means for setting the frequency, and the measured value by the measurementOn the basis of theFlow rate detection means for detecting the flow rate of the target fluid, and a predetermined cycleCheckFlow rate integrating means which samples the flow out value and repeatedly integrates the flow rate from the elapsed time to the next sampling time point based on each sampled value to integrate the total flow rate, and a sampling cycle for setting the sampling cycle Setting means and, SaBe sampleddetectionFlow rate is highIf the aboveThe sampling cycle set by the sampling cycle setting unit is shortAnd aboveReduce the number of transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means, and the detected flow rate is smallIf the aboveThe sampling cycle set by sampling cycle setting means is longAnd aboveWhat is claimed is: 1. A flow meter comprising: period / transmission number control means for increasing the transmission number set by the transmission number setting means.
[Claim 2] A pair of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves, and the transmission and reception of the ultrasonic transducersPropagation time when ultrasound traverses the target fluidTotalMeasuring means for measuring and transmission / reception of ultrasonic waves for this measurementTrustTransmission / reception frequency setting means for setting the frequency, and the measured value by the measurementOn the basis of theFlow rate detection means for detecting the flow rate of the target fluid, and a predetermined cycleCheckSampling the flow out value and repeating integrating the flow rate from the elapsed time until the next sampling time point based on each sampling valueTheFlow rate integrating means for integrating the total flow rate, sampling cycle setting means for setting the sampling cycle, and, SaHigh detected flow rateIf the aboveThe sampling cycle set by the sampling cycle setting unit is shortAnd aboveThe number of transmission and reception set by the number of transmission and reception setting meansLessAnd the detected flow rate is lowIf the aboveThe sampling cycle set by sampling cycle setting means is longAnd aboveA period / transmission number control means for increasing the transmission number set by the transmission number setting means, and a set sampling periodUsed for flow rate detectionWhat is claimed is: 1. A flowmeter comprising: monitoring means for setting a cycle shorter than a cycle at that time when the predetermined cycle is longer than the minimum cycle and monitoring a flow rate value to be sampled.
[Claim 3] A pair of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves, and the transmission and reception of the ultrasonic transducersPropagation time when ultrasound traverses the target fluidTotalMeasuring means for measuring and transmission / reception of ultrasonic waves for this measurementTrustTransmission / reception frequency setting means for setting the frequency, and the measured value by the measurementOn the basis of theFlow rate detection means for detecting the flow rate of the target fluid, and a predetermined cycleCheckSampling the flow out value and repeating integrating the flow rate from the elapsed time until the next sampling time point based on each sampling valueTheFlow rate integrating means for integrating the total flow rate, sampling cycle setting means for setting the sampling cycle, and, SaHigh detected flow rateIf the aboveThe sampling cycle set by the sampling cycle setting unit is shortAnd aboveReduce the number of transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means, and the detected flow rate is smallIf the aboveThe sampling cycle set by sampling cycle setting means is longAnd aboveA period / transmission number control means for increasing the transmission number set by the transmission number setting means, and a set sampling periodUsed for flow rate detectionAnd monitoring means for setting a period shorter than the current period if the predetermined period is longer than the minimum period to monitor the sampled flow rate value. Transmission / reception frequency setting means when the flow rate value at sampling time has changed by a predetermined amount or moreAnd sampling cycle setting meansA flowmeter characterized by setting a sampling cycle and the number of times of transmission and reception corresponding to the changed flow rate thereafter.
[Claim 4] A display means for displaying the flow rate is provided, and a unit flow rate per unit time is determined for the integrated amount obtained from each sampling value and the elapsed time until the next sampling time point, and the flow rate display is integrated by the determined unit flow rate The flow meter according to claim 1 which displays.
Detailed Description of the Invention
[0001]
Field of the Invention
The present invention relates to a flowmeter which measures and integrates a flow rate from a plurality of transmission and reception results of ultrasonic waves sandwiching a target fluid.
[0002]
[Prior Art]
For example, a flowmeter that measures the actual amount of gas used is maintenance-free and has a useful life of about 10 years, but a flowmeter that is an electrical device with a power supply for driving and automatic management The power supply voltage is kept as small as about 3 V and consideration is given to gas flammable. For this reason, power saving is a major problem, and even in the method of measuring the flow rate from multiple transmission and reception results of ultrasonic waves sandwiching the target fluid, the flow rate is measured only at a predetermined cycle and integration of the actual usage amount is one. I'm going to Specifically, measurement values of each time in accordance with a predetermined cycle are sampled, and integration is repeated using this measurement value as time passes to the next sampling time point.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described integrated measurement method, if there is an error in one measurement value, the error is accumulated and expanded in the integration due to the elapsed time until the next sampling time point with this integrated value. In addition, if the sampling period is lengthened to save power, the accumulation of errors increases. In addition, it can not respond to the flow rate change that occurs in the middle of the sampling cycle, which also causes an error. As the flow rate increases, the integration proceeds with the measured value of the large flow rate despite the weight loss, so errors easily occur. .
[0004]
On the other hand, while the inventors of the present invention have conducted experiments and researches in various ways, they have experienced that the propagation characteristics of ultrasonic waves traversing the target fluid depend on the mass and flow rate of the target fluid. For example, the difference between the arrival time of transmission and reception of ultrasonic waves from the upstream side and the arrival time of transmission and reception from the downstream side depends on the flow rate, and the flow rate can be measured by converting this to the flow rate. However, the arrival time is short and difficult to measure, and when the flow rate is small, the difference between the arrival time from the upstream side and the arrival time from the downstream side is very small and further difficult to measure. Therefore, it was considered to adopt and adopt a measurement method of total arrival time when ultrasonic waves were transmitted and received plural times in succession.
[0005]
However, although both the sampling for performing measurement and the number of ultrasonic transmissions and receptions for this measurement are proportional to power consumption, the dependence on the flow rate for the occurrence of the difficulty of integration measurement and the occurrence of errors is the opposite. Satisfying the integration measurement accuracy is an incompatible problem. For this reason, development of the technology which satisfies both of these is desired.
[0006]
The main object of the present invention is to provide a flowmeter capable of performing integral measurement with any flow rate while saving power, and a further object is to be able to cope with the flow rate change in the middle of a sampling cycle. Do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the flow meter of the present inventionA pair of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves, and the transmission and reception of the ultrasonic transducersPropagation time when ultrasound traverses the target fluidTotalMeasurement means for measuring, transmission / reception number setting means for setting the number of transmission / reception times of ultrasonic waves for this measurement, and measurement value by the measurementOn the basis of theFlow rate detection means for detecting the flow rate of the target fluid, and a predetermined cycleCheckFlow rate integrating means which samples the flow out value and repeatedly integrates the flow rate from the elapsed time to the next sampling time point based on each sampled value to integrate the total flow rate, and a sampling cycle for setting the sampling cycle Setting means and, SaHigh detected flow rateIf youThe sampling cycle set by the sampling cycle setting unit is shortAndReduce the number of transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means, and the detected flow rate is smallIf youThe sampling cycle set by sampling cycle setting means is longAndA period / transmission number control means for increasing the transmission number set by the transmission number setting meansGet.
[0008]
The flow meter according to the present invention includes a pair of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves, a measuring unit that measures a propagation time when ultrasonic waves cross the target fluid by transmitting and receiving the ultrasonic transducers, and The number of transmission / reception times setting means for setting the number of transmission / reception times of ultrasonic waves for measurement, the flow rate detection means for detecting the flow rate of the target fluid based on the measurement value by the measurement, and the detected flow rate value at a predetermined cycle Flow integration means for integrating the total flow by repeating integration of the flow from the elapsed time until the next sampling time based on the sampling value of the above, sampling cycle setting means for setting the sampling cycle, and detection to be sampled When the flow rate is high, the sampling cycle set by the sampling cycle setting means is shortened, and the transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means If the detected flow rate is small, the sampling period setting means lengthens the sampling period set, and the transmission / reception number setting means increases the number of transmission / reception times, and the sampling number setting means And monitoring means for monitoring a flow rate value to be sampled by setting a cycle shorter than the cycle at that time if the cycle of is longer than the minimum cycle used for flow detection by a predetermined length or more.
[0009]
AlsoThe flow meter of the present invention isA pair of ultrasonic transducers that transmit and receive ultrasonic waves, and the transmission and reception of the ultrasonic transducersPropagation time when ultrasound traverses the target fluidTotalMeasuring means for measuring and transmission / reception of ultrasonic waves for this measurementTrustTransmission / reception frequency setting means for setting the frequency, and the measured value by the measurementOn the basis of theFlow rate detection means for detecting the flow rate of the target fluid, and a predetermined cycleCheckSampling the flow out value and repeating integrating the flow rate from the elapsed time until the next sampling time point based on each sampling valueTheFlow rate integrating means for integrating the total flow rate, sampling cycle setting means for setting the sampling cycle, and, SaHigh detected flow rateIf youThe sampling cycle set by the sampling cycle setting unit is shortAndReduce the number of transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means, and the detected flow rate is smallIf youThe sampling cycle set by sampling cycle setting means is longAndA period / transmission number control means for increasing the transmission number set by the transmission number setting means, and a set sampling periodUsed for flow rate detectionAnd monitoring means for monitoring the sampled flow rate value by setting a cycle shorter than the current cycle if the predetermined cycle is longer than the minimum cycle.The period / transmission number control means, when the monitored result has changed more than a predetermined value from the flow rate value at the previous sampling time point, the transmission / reception number setting means and the sampling period setting means will subsequently perform sampling corresponding to the changed flow rate Set the cycle and number of transmissions.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention is a measuring means for measuring a propagation time when an ultrasonic wave traverses a target fluid as a flow rate characteristic value, a transmission / reception number setting means for setting the number of transmissions / receptions of ultrasonic waves for this measurement, The flow rate detection unit converts the measurement value by measurement into the flow rate value of the target fluid and detects the flow rate of the target fluid, and operates the flow rate detection unit at a predetermined cycle to sample the detected flow rate value. The flow integrating means repeatedly integrates the flow from the elapsed time until the next sampling time, integrates the total flow, sampling cycle setting means sets the sampling cycle, and the detected flow sampled at each time is large The sampling cycle set by the sampling cycle setting means is shortened and the number of transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means is reduced, and the detected flow rate is reduced. In which yarn and a cycle-transceiver count control means for long transmission and reception frequency setter the cycle of the sampling the sampling period setting means is set to increase the transmission and reception times to be set.
[0011]
In such a configuration, the measurement means and the flow rate detection means set the transmission / reception number setting means and the sampling cycle setting means, and the measurement of the flow rate characteristic value based on the transmission / reception result of the ultrasonic wave with the number of ultrasonic waves transmission / reception and the sampling cycle The conversion to the flow rate value is automatically performed by this, and the number of samplings to perform this measurement and the number of transmissions and receptions of ultrasonic waves for measurement both affect power saving, but the period and transmission number control means It is easy to measure by setting a short cycle by the sampling cycle setting means and increasing the number as the flow rate detected by the sampling is increased, but it is easy to measure by increasing the flow rate while suppressing the occurrence of integration error. The number of times of transmission and reception can be set by the number of times of transmission and reception setting means to save power, and the period / number of times of transmission / reception control means is detected by each sampling In order to save power by setting a long cycle by the sampling cycle setting means and reducing the number in response to the less occurrence of the accumulation error corresponding to the less occurrence of the integration error, the transmission frequency setting means is more in response to the measurement error being prone to occur. The number of transmissions and receptions can be set so that errors do not easily occur in measurement, and both power saving and accuracy of integrated measurement can be satisfied.
[0012]
Further, the embodiment of the present invention is a measuring means for measuring propagation time when an ultrasonic wave traverses a target fluid as a flow rate characteristic value, a transmission / reception number setting means for setting the number of transmission / reception of ultrasonic waves for this measurement, The flow rate detection unit converts the measurement value obtained by the measurement into the flow rate value of the target fluid and detects the flow rate of the target fluid, and operates the flow rate detection unit at a predetermined cycle to sample the detected flow rate value, sampling values each time Based on the elapsed time up to the next sampling time point, the flow rate integrating means repeats the integration of the flow rate and integrates the total flow rate, the sampling cycle setting means sets the sampling cycle, and the detected flow rate sampled each time is large The sampling cycle set by the sampling cycle setting means is shortened, and the number of transmission / reception times set by the transmission / reception number setting means is reduced. If it is less, the sampling cycle set by the sampling cycle setting means is longer and the cycle number set by the transmission cycle setting means is increased by the transmission cycle count control means, and the set sampling cycle is longer than the minimum cycle by a predetermined length or more. Another feature is that it has a monitoring means for setting a cycle shorter than the cycle at that time and monitoring the flow rate value to be sampled.
[0013]
In such a configuration, in addition to the case of the one feature described above, the longer the sampling period is from the minimum period, the higher the probability that the flow rate changes until the next sampling time, but such a periodic condition If it is, the monitor means measures the flow rate in a cycle shorter than the cycle at that time, and monitors whether there is any change from the measured value at the previous sampling time, thereby changing the flow rate in the middle of the sampling cycle It can correspond to
[0014]
Further, the flowmeter of the present embodiment includes a measuring unit that measures a propagation time when an ultrasonic wave traverses a target fluid as a flow characteristic value, and a transmission / reception number setting unit that sets the number of transmissions / receptions of ultrasonic waves for this measurement. Flow rate detection means for converting the measured value by the measurement into the flow rate value of the target fluid to detect the flow rate of the target fluid, and the flow rate detection means operating at a predetermined cycle to sample the detected flow rate value, sampling value each time The flow rate integrating means repeatedly integrates the flow rate from the elapsed time until the next sampling time point based on the total flow rate, the sampling cycle setting means sets the sampling cycle, and the detected flow rate sampled each time If the number is large, the sampling cycle set by the sampling cycle setting means is shortened, and the number of transmission and reception set by the transmission and reception number setting means is reduced. If it is less, the sampling period set by the sampling cycle setting means is longer and the transmission / reception frequency set by the transmission / reception number setting means is longer. The set sampling period is longer than the minimum period by a predetermined length. And monitoring means for monitoring the flow rate value to be sampled by setting a cycle shorter than the cycle at that time, and the cycle / transmission number control means determines that the monitored result is the flow rate value at the previous sampling time point When the above changes, the transmission / reception number setting means subsequently sets the sampling period and transmission / reception number corresponding to the changed flow rate.
[0015]
In such a configuration, in addition to the case of the other feature, the period / transmission / reception number control means further changes the flow rate corresponding to the change of the flow rate by a predetermined value or more as a result of monitoring. Since the next sampling cycle and the number of times of transmission and reception are reset without waste, integration measurement can be continued with high accuracy while finely responding to any change in flow rate in the middle of the set sampling cycle.
[0016]
Further objects and features of the present invention will become apparent from the following detailed description and the drawings. Each feature of the present invention can be employed alone or in combination as much as possible.
[0017]
Embodiment 1
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 to provide an understanding of the present invention. The following description shows specific examples of the present invention, and does not limit the description of the claims..
[0018]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the gas is supplied to users such as homes and used for gas appliances such as the stove 1 and gas appliances such as the hot water supply facility 2 and the heating facility 3. It is an example in the case of the flow meter 4 for detecting the usage-amount. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to all cases of supplying and using tap water and other fluids, and is effective within the scope of the present invention.
[0019]
As shown in FIG. 1, the flow meter 4 of the present embodiment is provided with a measuring member 6 for detecting the flow rate by transmission and reception of ultrasonic waves and a shutoff valve 7 for shutting off the flow path 5. The detection control means 8 measures and samples the flow rate of the target fluid at a predetermined cycle by the measuring member 6, and repeatedly integrates the flow rate up to the next sampling time point with the sampled measurement value over time The integrated value is displayed on the display unit 12 integrally or separately from the measurement unit 11. Also, in addition to or separately from this, it is transmitted to the administrator side through the line with the administrator side or the wireless transmission / reception unit 13 and is used for management. Although this management does not show in figure, the pressure information etc. of an object fluid are also included, and the flow detection and pressure detection according to the demand from the administrator side are also performed.
[0020]
The measuring member 6 has a pair of ultrasonic transducers 6a and 6b for transmitting and receiving ultrasonic waves with the target fluid interposed therebetween, a drive transmission unit 10a, an amplification reception receiver 10b, and a switching unit 10c for switching the transmission / reception direction. And the measuring means 14 is directed from the ultrasonic transducer 6a on the downstream side to the ultrasonic transducer 6b on the upstream side with respect to the gas flow which is the target fluid flowing in the direction indicated by the arrow 114. Measure the difference between the propagation time when ultrasonic waves are transmitted, that is, the arrival time, and the arrival time when ultrasonic waves are transmitted from the upstream ultrasonic transducer 6b to the downstream ultrasonic transducer 6a. The detection control means 8 converts the measured value into a measured value of the flow rate of the gas flow to detect the flow rate. In practice, the ultrasonic waves correspond to the fact that it is difficult to handle one arrival time at a very short time by totaling the arrival time of each time when the multiple transmissions are made. In addition, since the target fluid is flammable in gas, the power source of the flowmeter 4 needs to be kept as small as 3 V, for example, to ensure safety and to save power as much as possible to withstand maintenance-free use for about 10 years. Because there is a small flow rate, it is difficult to obtain a time difference between upstream transmission and downstream transmission, making it difficult to obtain accurate measurement with high frequency of ultrasonic wave transmission, but it can be transmitted when the flow is large. Reduce the number of times. At the same time, the flow rate measurement is performed at a predetermined cycle to sample the measured value, and the flow rate is integrated based on the elapsed time from this measured value to the next sampling time to obtain the used flow rate etc. . Moreover, the sampling cycle is shortened when the flow rate is large and an error in integration easily occurs, but is increased when the flow rate is small.
[0021]
FIG. 2 shows an example of the relationship between the flow rate Q and the number of times of transmission and reception N of ultrasonic waves. The number of times of transmission and reception N1 set corresponding to the flow rate Q1 and the number of transmissions and times N3 set corresponding to the flow rate Q3 are several times larger Try to have a degree of divergence. The detection control means 8 alternately applies the drive signal S2 to the ultrasonic transducers 6a and 6b by the set number N each time according to the measurement signal S1 shown in FIG. 4 via the switching means 10c. One of the ultrasonic transducers 6a and 6b driven by the drive signal S2 repeatedly transmits ultrasonic waves for the set transmission / reception frequency N toward the other, and the other output for receiving this is monitored by the detection control means 8. This monitored output is waveform data S3 like the transmission / reception operation example shown in FIG.
[0022]
In the drawing, an example in which the number of transmission and reception is set to 3 is shown for simplicity of explanation. Data S3 in this transmission / reception operation example is schematically shown in an easy-to-understand manner as an enlarged time width with respect to the transmission time width of the drive signal S2, but there are noise waveforms before and after the data S3 portion, and the data S3 portion The noise waveform that follows is attenuated but remains for a relatively long time, a so-called tailing state occurs. Therefore, the next measurement is performed after the noise waveform has been attenuated for accurate measurement. Specifically, as shown in the transmission / reception operation example of FIG. 4, the waiting time tm is set until the trailing end of the drive signal S2 is attenuated to a predetermined state with respect to the measurement signal S1. In addition, the partial reception waveform of the data S3 tends to gradually increase as shown in FIG. 4 in repetition of transmission and reception operations in a plurality of short times, and the reception start point is not clear in relation to the noise waveform. Therefore, it is determined that the time ts when the waveform for the number of receptions is traced back from the zero cross time point te of the waveform at the last reception time when the reception waveform becomes large is determined as the reception start time, and the time between them is treated as the total reception time and arrival from the start time The total time is calculated, and the difference between the time of starting from the upstream side and the time of starting from the downstream side is obtained to determine the flow rate.
[0023]
Summarizing the above, the flowmeter 4 of this embodiment measures the flow rate Q from the transmission / reception result of the multiple transmission / reception times N of the ultrasonic waves sandwiching the target fluid at a predetermined cycle T and samples the measurement value The integration measurement of the flow rate Q is repeated by repeatedly integrating the flow rate Q up to the next sampling time point with this sampled measured value over time, but the more the flow rate Q, the shorter the sampling period T. In addition, the number of transmissions / receptions N of ultrasonic waves at the time of measurement performed at each sampling time point is reduced as the flow rate Q increases, and the integration measurement method of the flow rate Q is employed.
[0024]
Further, in order to achieve this, the flow meter 4 converts the detection control means 8 into the flow rate value of the target fluid by converting the flow rate characteristic value measured by the measurement means 14 as shown in FIG. The flow rate detecting means 15 for detecting the flow rate of the fluid and the flow rate detecting means 15 are operated at a predetermined cycle to sample the detected flow rate value, and the flow rate is integrated from the elapsed time until the next sampling time based on each sampled value. , And the number of transmission / reception setting means 17 for setting the number of transmission / reception N of ultrasonic waves at the time of measurement to the detection control means 8; and the period of the sampling The sampling period setting means 19 for setting T and the sampling period T set by the sampling period setting means 19 when the detected flow rate sampled at each time is large The number of transmission / reception N set by the number of times setting unit 17 is reduced, and when the detected flow rate is small, the sampling cycle T set by the sampling cycle setting unit 19 is long and the transmission / reception number N set by the transmission / reception number setting unit 17 is increased A number control means 21 is provided.
[0025]
Thereby, the flow rate characteristic value based on the transmission and reception result of the ultrasonic wave at the number N of times of transmission and reception of ultrasonic waves and the sampling cycle T set by the measurement means 14 and the flow rate detection means 15 and the sampling cycle setting means 19 Measurement and conversion to flow rate values are automatically performed, and the number of samplings to perform this measurement and the number of transmissions and receptions of ultrasonic waves for measurement both affect power saving, but the period and transmission number control It is easy to measure by setting the short cycle T by the sampling cycle setting means 19 and increasing the number as the flow rate of the means 21 detected in each sampling increases, but the flow rate is large while suppressing the possibility of occurrence of integration error. In response to the ease of measurement, power saving can be achieved by setting the small number of times of transmission and reception N by the number of times of transmission and reception setting means 17, and the period and transmission times control means 21 The measurement error is likely to occur while saving power by setting the long period T by the sampling period setting means 19 and reducing the number corresponding to the less occurrence of the integration error as the flow rate detected in the sampling of this time decreases. In response to the above, the transmission / reception frequency setting means 17 can set the transmission / reception frequency N to be large so that an error does not easily occur in measurement. By this, it is possible to satisfy both power saving and accuracy of integrated measurement. Even if the period / transmission count setting unit 21 is not the flow signal from the flow detection unit 15, the raw data from the measurement unit 14 proportional to it is used as shown by a broken line, and the sampling cycle T or transmission count N corresponding thereto is used. Can be set.
[0026]
FIG. 3 shows an example of the relationship between the flow rate Q and the cycle T for measuring and sampling the flow rate by transmission / reception operation of ultrasonic waves, and is set according to the cycle T1 and flow rate Q3 set corresponding to the flow rate Q1. The period T3 is set to have, for example, a difference of less than about 10 times. Therefore, the detection control means 8 sets the measurement signal S1 to a cycle according to the flow rate Q as shown in FIG.
[0027]
Further, in the flow rate detection described above, when the sampling period T exceeds the minimum period T3 as in T1 and T2 in FIG. 4, the period is shorter than the sampling period T1 and T2 at that time, for example, T3. The flow rate Q is measured by the operation shown by the broken line in FIG. 4 and a monitor means 22 is provided to monitor whether the measured value at the previous sampling time has not changed. Therefore, the longer the sampling period T is from the minimum period T3 or the like, the higher the probability that the flow rate Q changes until the next sampling time, but under such a periodic condition, the period T1 at that time or It is possible to cope with the flow rate change in the middle of the sampling cycle T by measuring the flow rate Q in a cycle T3 or the like shorter than T2 and monitoring whether there is any change from the measured value at the previous sampling time. Of course, the same effect can be obtained by monitoring with a shorter period even when sampling with the set minimum period T3. Further, when sampling with the period T1, it is effective to monitor with a period shorter than that but with a period larger than the period T2 and the period T3.
[0028]
Furthermore, when the result monitored by the monitoring means 22 has changed more than a predetermined value from the previously sampled measurement value, the period / transmission count control means 21 performs the next sampling period T at the changed flow rate Q thereafter. The integrated measurement of the flow rate Q is continued by setting the transmission / reception number N again. As a result, since the next sampling cycle T and the number of times of transmission and reception N are set again without waste at the changed flow rate Q in response to the monitor result in which the flow rate Q changes by a predetermined value or more, the set sampling cycle Integration measurement can be continued with high accuracy while finely responding to any change in the flow rate Q in the middle of T.
[0029]
FIG. 4 shows the case where the flow rate Q changes simply as Q3, Q2, Q1, Q2 for the sake of simplicity of the explanation, and the sampling period T3 and the number of transmissions / receptions N3 for the flow rate Q3 The number of times of transmission / reception N2 is set to the sampling cycle T1 and the number of times of transmission / reception N1 for the flow rate Q1, and the sampling period T2 and the number of times of transmission / reception N2 for the flow rate Q2 according to the change of the flow rate. Here, Q3> Q2> Q1, T3 <T2 <T1, and N3 <N2 <N1.
[0030]
The flow meter 4 of the present embodiment further measures and samples the flow rate Q of the target fluid, that is, the flow rate at that time, for example, Q1, Q2, and Q3 at a predetermined cycle T by the detection control means 8. The integrated value is displayed while repeating integrating the flow rate up to the next sampling time point with the elapsed measured value Q1, Q2, Q3 over time, and in particular, the measured values Q1, Q2, Q3 sampled each time The unit flow rate per unit time .DELTA.t divided into the next sampling time point is converted to unit flow rate .DELTA.Q1, .DELTA.Q2, or .DELTA.Q3 according to the integration amount obtained from the time until the next sampling time point, and the unit time .DELTA.t becomes the next sampling time point Every time it passes, the unit flow rate ΔQ1, ΔQ2 and ΔQ3 are integrated to the current total integration amount QQ, while the total integration amount QQ is changed to the display unit Every time there is, the integrated display method for displaying unit of up to display the amount of flow is also employed.
[0031]
In the example of flow rate Q3 in FIG. 4, since the sampling cycle time is T3 and the unit flow rate is ΔQ3, unit flow rate ΔQ3 is obtained each time unit time Δt elapses from the previous measurement time point to the next measurement time point Stepwise integration is sequentially performed, and at the next sampling time, integration of (T3 / Δt) × ΔQ3 can be smoothly performed, and this continues while the flow rate Q3 continues. Similarly, during the flow rate Q2, in the sampling cycle T2 corresponding to it, integration of (T2 / Δt) × ΔQ2 can be smoothly performed between the previous sampling time point and the next sampling time point, and during the flow rate Q1 In the sampling cycle T1 corresponding to that, the integration of (T1 / Δt) × ΔQ1 can be smoothly performed between the previous sampling time and the next sampling time.
[0032]
As described above, only by measuring the flow rate of the target fluid at a predetermined cycle T, the measurement values Q1, Q2, and Q3 at the previous sampling time point are repeatedly integrated over time until the next sampling time point. The total flow rate is integrated and displayed. The integrated amount is converted to unit flow rate ΔQ1, ΔQ2 and ΔQ3 per unit time divided up to the next sampling time point, so the unit according to the division number at that time The flow rates ΔQ1, ΔQ2 and ΔQ3 can be made equal to or smaller than the display unit by 1 / integer, and the unit flow rates ΔQ1, ΔQ2 and ΔQ3 are converted to the current total integrated amount ΣQ each time the unit time passes. Every time there is a change in the display unit while the integration is being performed, the display amount of the flow rate is increased by the display unit so that the display unit is displayed without skipping even one step While moving to the next sampling time. The display is the same whether it is a graph or a numerical value if it shows a change in quantity. Taking a numerical value as an example, assuming that the display unit is 1 cc, select a unit flow rate 1 cc equal to it, or a unit time Δt such that it is 0.5 cc, 0.01 cc, 0.05 cc, etc. If unit flow rate ΔQ3, ΔQ2 and ΔQ1 are determined, integration display at the same flow rate Q is performed so that integrated flow rate QQ changes continuously as shown in FIG. can do.
[0033]
Here, if both the unit time and Δt are selected so that the sampling period T is an integral fraction, the final time point at which the integration for each unit time Δt at the same flow rate based on the measured value at the previous sampling time ends. As shown in FIG. 4, it corresponds to the next sampling start time. Therefore, as long as there is no change in the flow rate Q, the integrated display based on the measurement value by the periodic sampling provides a display state where the display units smoothly change with time, and the numerical value jumps even if it is a step display by numerical value Such a thing can be avoided, and a smooth display without abrupt changes as shown in FIG. 4 can be made, and even if it is a numerical display, the numerical value does not fly.
[0034]
In addition, even when the sampling period T is not constant according to the flow rate Q as described above, when the result of monitoring the measurement value changes from the measurement value sampled earlier, t3 and t5 in FIG. There is no problem because the unit flow rate is obtained from the changed measurement value and integrated up to the next sampling time point. For example, if the time point of t3 is taken as an example, it can be dealt with by switching from integration in (T3 / Δt) × ΔQ3 minutes to integration in (T2 / Δt) × ΔQ2.
[0035]
In particular, if a plurality of sampling periods T1, T2, T3 and the like to be adopted are set to a time which can be divided by the unit time Δt, even if a uniform unit time Δt is adopted for various periods T, a unit obtained thereby The feature of the continuity of integration by the flow rate ΔQ is not impaired. However, since the unit flow rate ΔQ fluctuates due to the difference between the cycles T1, T2 and T3, it is necessary to take care that the relationship between the unit flow rate ΔQ and the display unit is not impaired. It should be noted that the same applies to the case where different unit times Δt are set for different periods T1, T2 and T3 on the condition that the unit flow rate ΔQ is equal to or smaller than the display unit by an integral fraction. Said features are not impaired.
[0036]
When the sampling period T in the flow rate detection means 15 exceeds the minimum period for a predetermined time, the detection control means 8 has periods T2 and T1 with respect to the period T3 in the example of FIG. And a period shorter than T1, for example, period T3 as indicated by a broken line in FIG. 4, the flow rate is measured and monitored whether it has changed from the measurement value Q2 or Q1 sampled earlier, and the measurement value sampled earlier When Q2 or Q1 is changed, a sampling cycle corresponding to the changed measurement value is set thereafter to obtain the unit flow rate ΔQ, and integration is performed up to the next sampling time point.
[0037]
As a result, the measurement value Q is sampled at a cycle T corresponding to the flow rate, and the integration error is suppressed, and integration of the flow rate at unit time Δt and unit flow rate ΔQ corresponding to the cycle T is smooth according to the actual flow rate Accumulated display is possible. In the example shown in FIG. 4, the flow rate Q is measured and sampled at a minimum period T3 as shown by a broken line, except for the sampling time points at periods T2 and T1 set according to the flow rate, for sampling and monitoring. Thus, in the example shown in FIG. 4, when the operation is performed only by normal sampling, the change from the flow rate Q1 to the flow rate Q2 at t6 can not be measured unless it is the next sampling time point t9 at the cycle T2 corresponding to the flow rate Q2. However, it can be detected early by the monitor by the sampling at the time of t7, and setting the sampling period T2 and the number of times of transmission and reception N2 corresponding to the flow rate Q2 which has changed thereafter so that correct integration can be started early become.
[0038]
As described above, the effects of the embodiment of the present invention are as follows.
[0039]
TotalMeasurement of flow characteristic value based on ultrasonic wave transmission / reception results by ultrasonic wave transmission / reception frequency and sampling cycle set by measurement means and flow rate detection means and sampling cycle setting means The number of samplings to perform this measurement and the number of transmissions and receptions of ultrasonic waves for measurement both affect the power saving, but the period / transmission number control means is detected at each sampling It is easy to measure by setting a short cycle by the sampling cycle setting means and increasing the number as the flow rate is large, but while suppressing the occurrence of integration error easily, corresponding to the fact that the flow rate is large and measurement is easy The power saving can be achieved by setting a smaller number of transmission and reception times, and the cycle and transmission / reception number control means has an integration error as the flow rate detected in each sampling is smaller. In order to save power by setting a long cycle by the sampling cycle setting means and reducing the number in response to the difficulty of occurrence, the number of transmission / reception times is set by the transmission / reception number setting means corresponding to the tendency of measurement error to occur. Errors can be made less likely to occur in measurement, and both power saving and integrated measurement accuracy can be satisfied.
[0040]
AlsoIn addition to the case of the one feature, moreover, the longer the sampling period is from the minimum period, the higher the probability that the flow rate will change between the next sampling time points, but when such a periodic condition, It is possible to cope with the flow rate change in the middle of the sampling cycle by monitoring the flow rate at a cycle shorter than the cycle at that time and monitoring whether the measured value at the previous sampling time has not changed. it can.
[0041]
AlsoFurther, in addition to the case of the other feature, the period / transmission frequency control means corresponds to the flow rate changing by a predetermined value or more as a result of monitoring, and thereafter the next sampling cycle is performed at the changed flow rate Since the number of times of transmission and reception is reset without waste, integrated measurement can be continued with high accuracy while finely dealing with any change in the flow rate in the middle of the set sampling cycle.
[0042]
【Effect of the invention】
According to the present invention, both power saving and accuracy of integrated measurement can be satisfied.
Brief Description of the Drawings
[Fig. 1]
It is a block diagram showing one example of a flow meter concerning an embodiment of the invention.
[Fig. 2]
It is a graph which shows typically the relationship between the flow volume and the transmission frequency which the apparatus of FIG. 1 employ | adopts.
[Fig. 3]
It is a graph which shows typically the relationship between the flow volume which the apparatus of FIG. 1 adopts, and the period which measures and samples a flow volume.
[Fig. 4]
It is a time chart which shows measurement of a flow which the device of Drawing 1 performs, operation of integration.
[Description of the code]
4 Flow meter
5 channels
6 Measuring members
8 Detection control means
11 Measurement unit
14 Measuring means
15 Flow rate detection means
16 Flow rate integration means
17 Transmission / reception setting means
19 Sampling period setting means
21 period / transmission number control means
22 Monitor means