(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象流体の流量を計測してサンプリングすることを所定の周期で繰り返す計測手段と、この計測手段により先にサンプリングされた計測値と次のサンプリング時点までの時間とからその間の流量を積算する積算手段と、この積算手段が積算した積算量を前記先のサンプリング時点から次のサンプリング時点までの時間を分割した単位時間当たりの単位流量に変換する変換手段と、各回のサンプリング時点で設定される単位時間が経過する都度、その単位時間に対応する単位流量を積算することを繰り返して総積算量を得る総積算手段と、この総積算手段が積算している積算量が表示単位分変化する都度、流量の表示量をアップする表示手段とを備え、前記計測手段は流量に応じた周期でサンプリングし、かつ前記変換手段は前記周期に対して一律の単位時間で単位流量の変換を行い、採用する複数のサンプリング周期を単位時間で割り切れる時間設定にする流量計。
【請求項２】
対象流体の流量を計測してサンプリングすることを所定の周期で繰り返す計測手段と、この計測手段により先にサンプリングされた計測値と次のサンプリング時点までの時間とからその間の流量を積算する積算手段と、この積算手段が積算した積算量を前記先のサンプリング時点から次のサンプリング時点までの時間を分割した単位時間当たりの単位流量に変換する変換手段と、各回のサンプリング時点で設定される単位時間が経過する都度、その単位時間に対応する単位流量を積算することを繰り返して総積算量を得る総積算手段と、この総積算手段が積算している積算量が表示単位分変化する都度、流量の表示量をアップする表示手段とを備え、前記計測手段は流量に応じた周期でサンプリングし、かつ前記変換手段は前記周期に対して一律の単位時間で単位流量の変換を行い、単位時間が、表示単位と等しい単位流量あるいは前記表示単位の整数分の一である単位流量となるよう選択する流量計。
【請求項３】
対象流体の流量を計測してサンプリングすることを所定の周期で繰り返す計測手段と、この計測手段により先にサンプリングされた計測値と次のサンプリング時点までの時間とからその間の流量を積算する積算手段と、この積算手段が積算した積算量を前記先のサンプリング時点から次のサンプリング時点までの時間を分割した単位時間当たりの単位流量に変換する変換手段と、各回のサンプリング時点で設定される単位時間が経過する都度、その単位時間に対応する単位流量を積算することを繰り返して総積算量を得る総積算手段と、この総積算手段が積算している積算量が表示単位分変化する都度、流量の表示量をアップする表示手段とを備え、前記計測手段は流量に応じた周期でサンプリングし、かつ前記変換手段は前記周期に対して一律の単位時間で単位流量の変換を行い、採用する複数のサンプリング周期を単位時間で割り切れる時間設定にするとともに、単位時間が、表示単位と等しい単位流量あるいは前記表示単位の整数分の一である単位流量となるよう選択する流量計。
【請求項４】
計測手段のサンプリング周期が最小周期を所定時間越えているとき、そのときのサンプリング周期よりも短い周期にて流量の計測を行い先にサンプリングした計測値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から変化しているとき、以降その変化した計測値に対応するサンプリング周期を設定して前記単位流量を得、次のサンプリング時点までの積算を行う請求項１から３のいずれか１項に記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量計に関するものであり、例えばガスや水道水に利用される。
【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、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。これにより得られる実使用量、つまり総積算量は所定の表示単位分の変化がある都度アップして表示され、使用者による使用状況の確認やガス供給者の管理に供される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような計測方法では、同じ流量での使用状態においても、先のサンプリング時点での計測値の基に積算表示していた積算量に対し、次のサンプリング時点で計測される計測値に基づいた積算表示が行われる時点の積算量が、複数の表示単位分の差を有していることがあり、同じ流量での使用状態で実使用量が時間に比例して一定の割合で増大する状態でありながら積算量の表示状態が表示単位分を１段以上ジャンプする急な変化となってしまい、表示が不自然になる。このようなことは、節電のためにサンプリング周期を長くすればするほど生じやすいし、表示の不連続状態が大きくなる。特に、数値表示ではその分だけ中間の数字が飛ぶことになり使用者に違和感や不信感を与えやすい。
【０００４】
本発明の目的は、実使用状態に応じた滑らかな変化で表示ができる流量計を提供することにある。
【０００５】
【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、対象流体の流量を計測してサンプリングすることを所定の周期で繰り返す計測手段と、この計測手段により先にサンプリングされた計測値と次のサンプリング時点までの時間とからその間の流量を積算する積算手段と、この積算手段が積算した積算量を前記先のサンプリング時点から次のサンプリング時点までの時間を分割した単位時間当たりの単位流量に変換する変換手段と、各回のサンプリング時点で設定される単位時間が経過する都度、その単位時間に対応する単位流量を積算することを繰り返して総積算量を得る総積算手段と、この総積算手段が積算している積算量が表示単位分変化する都度、流量の表示量をアップする表示手段とを備え、前記計測手段は流量に応じた周期でサンプリングし、かつ前記変換手段は前記周期に対して一律の単位時間で単位流量の変換を行い、採用する複数のサンプリング周期を単位時間で割り切れる時間設定にすることを主たる特徴とするものである。
【０００６】
このような構成では、流量に応じた周期で計測値をサンプリングして積算誤差を抑えながら、その周期に対応した単位時間、単位流量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。
【０００７】
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。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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に流量を間接的に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、流量検出手段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。
【００１１】
計測部材６は例えば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、流量検出手段８と駆動用の送信部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とを介して流量検出手段８に接続され、この流量検出手段８によって矢印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、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。
【００１２】
図２に流量Ｑと超音波の送受回数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。流量検出手段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計測手段１４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。
【００１３】
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う。
【００１４】
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倍未満度の開きを持つようにする。従って、計測手段１４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。
【００１５】
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。
【００１６】
基本的には、本発明は流量検出手段８としてどのような計測部材６を採用し、どのような検出方式を採用するかは特に問うものではなく、周期的な流量の計測値に基づいて流量を積算する方式のあらゆる流量計に適用することができるし、対象流体およびその使用目的や供給目的も特に問うものではない。
【００１７】
本実施の形態の流量計４は、対象流体の流量、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。
【００１８】
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（Ｔ３／Δｔ）×ΔＱ３分の積算が滑らかに行える。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
このような方法を達成するため本実施の形態の前記流量検出手段８は、対象流体の流量を計測してサンプリングすることを所定の周期で繰り返す計測手段１４と、この計測手段１４により先にサンプリングされた計測値Ｑ３、Ｑ２、Ｑ１などと次のサンプリング時点までの時間、つまり周期Ｔ３やＴ２、Ｔ１などとからその間の流量Ｑを積算する積算手段１５と、この積算手段１５が積算した積算量を前記先のサンプリング時点から次のサンプリング時点までの時間を分割した単位時間Δｔ当たりの単位流量ΔＱに変換する変換手段１６と、各回のサンプリング時点で設定される単位時間Δｔが経過する都度、その単位時間Δｔに対応する単位流量ΔＱを積算することを繰り返して総積算量ΣＱを得る総積算手段１７とを備え、この総積算手段１７が積算している総積算量ΣＱが表示単位分変化する都度、表示部１２での流量表示を表示単位１つ分アップさせる。なお、予め設定して取り扱うサンプリングの周期Ｔ、超音波送受の回数Ｎ、単位時間Δｔ、単位流量ΔＱなどは入力部１８から入力しておく。また、これらを後に変更することもできる。これにより、上記のような積算表示方法が自動的に長期に安定して高精度に達成することができる。
【００２２】
さらに、流量検出手段８は制御手段２１と連動して動作し、計測される流量Ｑ１やＱ２、Ｑ３などに対し制御手段２１がそれらに応じたサンプリングの周期Ｔ１やＴ２、Ｔ３などと、送受回数Ｎ１やＮ２、Ｎ３などを自動的に設定するようにしてあり、既述した通り流量Ｑの増大に応じて周期Ｔを短く、送受回数を多くして流量の計測が高精度に行えるようにしている。
【００２３】
このように流量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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、制御手段２１は、計測手段１４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Ｑ３やＱ２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。
【００２６】
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Ｔ１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。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、対象流体の流量を所定の周期で計測するだけで、先のサンプリング時点での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て総流量を積算しそれを表示するが、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に変換するので、分割数に応じて単位流量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分を現在総積算量に積算していきながら、総積算量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。
【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  流量検出手段
１１  計測部
１２  表示部
１４  計測手段
１５  積算手段
１６  変換手段
１７  総積算手段
１８  入力部
２１  制御手段
【図１】
0003621924.tif 000002
【図２】
0003621924.tif 000003
【図３】
0003621924.tif 000004
【図４】
0003621924.tif 000005