(57)【要約】【課題】計測できるダイナミックレンジを広くすると共に、小型化を図る。【解決手段】第１の流路１に設けられた切替弁５の上流側、下流側をバイパスする第２の流路３が設けられている。第１の流路１を通過する流量が所定値以下になった場合には、切替弁５が閉じられ、バイパスされた第２の流路３を流れる流量が計測されるようにし、計測の大小の流量域を切替えるようにしている。【選択図】　図１
2004028580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大流量域の流量を検出する第１の超音波トランスデューサを備えた第１の流路と、前記第１の流路の途中に設けられ前記第１の流路を開閉する切替弁と、前記切替弁が取付けられた位置の前後で前記第１の流路をバイパスする小流量域を検出する第２の超音波トランスデューサを備えた第２の流路とで構成される流路において、前記第１の流路に設けられた第１の超音波トランスデューサの送受信を制御し、第１の流路を流れる流量を計測する第１の超音波流量計測回路部と、前記第２の流路に設けられた第２の超音波トランスデューサの送受信を制御し、第２の流路を流れる流量を計測する第２の超音波流量計測回路部とを備え、大流量域を計測する場合には、前記切替弁を開にして、前記第１の超音波流量計測回路部で計測し、小流量域を計測する場合には、前記切替弁を閉にして前記第２の超音波流量計測回路部で計測することを特徴とする超音波流量計制御装置。
【請求項２】
切替弁の開閉に同期して、大流量計測時には、第１の超音波流量計測回路部の電源をオンにすると共に、第２の超音波流量計測回路部の電源をオフにし、小流量計測時には、前記第２の超音波流量計測回路部の電源をオンにし、前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオフにする請求項１記載の超音波流量計制御装置。
【請求項３】
第１の超音波流量計測回路部で計測中、第１の流路を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ１）以下になった時、切替弁を閉にし、第２の流路に設けられた第２の超音波流量計測回路部で流量を計測すると共に、前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、前記第２の流路を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ２）以上になった時、前記切替弁を開にし、前記第１の流路に設けられた前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する請求項１記載の超音波流量計制御装置。
【請求項４】
切替弁を切替える設定流量レベルＬ１、Ｌ２大小の差を設けてその差の条件をＬ２＞Ｌ１とし、切替えレベル近辺で流量が変動した場合でも流量変動に対して切替弁が安定に切り替わり、流量計測がスムーズに行なわれる様にした請求項３記載の超音波流量計制御装置。
【請求項５】
第１の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量が連続ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時、切替弁を閉にし、第２の流路に設けられた第２の超音波流量計測回路部で流量を計測すると共に、前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量が連続Ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時、前記切替弁を開にし第１の流路に設けられた第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する請求項１記載の超音波流量計制御装置。
【請求項６】
小流量域を計測する第２の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量が連続Ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時において、Ｎ＝１とし、１回でもある設定流量レベル（Ｌ４）以上を越えた場合には、切替弁を開にし、第１の流路に設けられた第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する請求項５記載の超音波流量計制御装置。
【請求項７】
通常は大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部で計測し、あらかじめ定められる所定のＴ１時間経過後、計測流量が連続ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時、切替弁を閉にし第２の流路に設けられ小流量域を計測する第２の超音波流量計測回路部であらかじめ定められる所定のＴ２時間流量計測して、ガス配管の内管漏洩検出を行なうと共に、Ｔ２時間経過後は再度前記切替弁を開にし、大流量域を計測する前記第１の超音波流量計測回路部で計測し、かつＴ１時間を計測して次回の内管漏洩検出に備え、Ｔ２時間内に１回でもある設定流量レベル（Ｌ４）以上を越えた場合には、その時点で前記切替弁を開にして、前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測し、かつＴ１時間を計測して、次回の内管漏洩検出に備えるようにした請求項１記載の超音波流量計制御装置。
【請求項８】
第１の超音波流量計測回路部へマイコンからのデータを入出力する第１のデータ入出力回路と、第２の超音波流量計測回路部へマイコンからのデータを入出力する第２のデータ入出力回路を設け、切替弁の動作に連動して前記マイコンからの大流量／小流量セレクト信号により、前記第１のデータ入出力回路又は前記第２のデータ入出力回路のどちらか一方を選択するようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の超音波流量計制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波流量計の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの使用量を測定する家庭用及び業務用のガスメータは、現在機械的な膜式方式のガスメータが使用され、主流を占めている。又、最近は超音波流量計がガスメータとして開発されようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが膜式方式のガスメータは一般的に外観形状が大きく、特に業務用で使用される大きな号数のガスメータはその形状が号数に比例してさらに大きなものとなり、設置面積も大きくなる。又、業務用の様な大きな号数の流量計の場合、例えば業務用１００号のガスメータでは、そのガス流量の測定範囲は６５０Ｌ／Ｈ〜１００ｍ３／Ｈとなり、ガス配管内のガス漏洩検出流量（５Ｌ／Ｈ以下）である微小流量域が測定できない。ガス漏洩検出流量（５Ｌ／Ｈ以下）である微小流量を測定しようとすれば、さらに小流量用の膜式ガスメータをもうひとつガス通路に取り付けることが必要になる。
【０００４】
そこで本発明は、ガス漏れ等の微小流量域（５Ｌ／Ｈ以下）から業務用で使用される大流量域（例えば、１６０ｍ３／Ｈ）まで測定できるダイナミックレンジが広く、外観形状が小さく、設置面積の小さい、一体型の超音波流量計制御装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超音波流量計制御装置は大流量域の流量を測定する一対の超音波トランスデューサを備えた流路１と、その流路の途中に設けられ流路を開閉する切替弁と、その切替弁が取付けられた位置の前後で前記流路をバイパスする小流量域を検出する一対の超音波トランスデューサを備えた流路２とを一体構成し、大流量域及び小流量域を測定するそれぞれの超音波流量計測回路部、超音波トランスデューサ、及び切替弁を制御するようにたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の発明は、大流量域の流量を検出する一対の超音波トランスデューサを備えた第１の流路と、前記第１の流路の途中に設けられ前記第１の流路を開閉する切替弁と、前記切替弁が取付けられた位置の前後で前記第１の流路をバイパスする小流量域を検出する一対の超音波トランスデューサを備えた第２の流路とで構成される流路において、前記第１の流路に設けられた一対の超音波トランスデューサの送受信を制御し、第１の流路を流れる流量を計測する第１の超音波流量計測回路部と、前記第２の流路に設けられた一対の超音波トランスデューサの送受信を制御し、第２の流路を流れる流量を計測する第２の超音波流量計測回路部とを備え、大流量域を計測する場合には、前記切替弁を開にし、前記第１の超音波流量計測回路部で計測し、小流量域を計測する場合には、前記切替弁を閉にし、前記第２の超音波流量計測回路部で計測する様にすることにより、ガス漏れ等の微小流量域（５Ｌ／Ｈ以下）から業務用で使用される大流量域（例えば、１６０ｍ３／Ｈ）まで測定できるダイナミックレンジが広く、外観形状が小さく、設置面積の小さい、超音波流量計制御装置を提供することが出来る。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記切替弁の開閉に同期して大流量側計測時は、前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオンにし、前記第２の超音波流量計測回路部の電源をオフにする。又、小流量計測時は、前記第２の超音波流量計測回路部の電源をオンにし、前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオフにする。すなわち、計測側の一方のみ超音波流量計測回路部の電源をオンに制御するようにし、無駄な電力を消費しないよにしている。こうすることにより、超音波流量計制御装置の電源として使用している電池の電池寿命を伸ばし、長期間　（１０年以上）の流量計測に耐えられるよう工夫したものである。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記第１の超音波流量計測回路部で計測中、前記第１の流路を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ１）以下になった時、前記切替弁を閉にし、第２の流路に取付いている第２の超音波流量計測回路部で流量を計測し、又前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、前記第２の流路を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ２）以上になった時、前記切替弁を開にし、前記第１の流路に取付いている前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測するようにしたものであり、ある流量レベルで以下では小流量側流路で計測し又、ある流量レベル以上では大流量側流路で計測し、流量に応じた流路で精度良く流量計測が出来る様になる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項３において、切替弁を切替える前記設定流量レベルＬ１、Ｌ２に差を設け（Ｌ２＞Ｌ１　ヒステリシスを設ける）、切替えレベル近辺で流量がある範囲（Ｌ１〜Ｌ２）で変動した場合でも流量変動に対して切替弁がチャッタリング（短期間に開になったり、閉になたりすること）することなく安定に切り替わり、スムーズな流量計測の移行が出来る様にしたものである。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記第１の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量が連続ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時、前記切替弁を閉にし、第２の流路に取付いている第２の超音波流量計測回路部で流量を計測し、又前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量が連続Ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時、前記切替弁を開にし第１の流路に取付いている第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する様にし、流量が安定状態になったことを確認した上で流路を切り替えることにより、安定した流量計測の移行が出来る様にしたものである。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５おける、小流量域を計測する前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量が連続Ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時においてＮ＝１とし、１回でもある設定流量レベル（Ｌ４）以上を越えたならば前記切替弁を開にし、第１の流路に取付いている第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する様にしたもので、大流量が流れようとした場合には速やかに大流路側に切り替え計測し大流量への流量変化に対する応答性を高め、小流路に大流量が流れ様とした場合の圧力損失による流量計測誤差の発生を防ごうとしたものである。
【００１２】
請求項７記載の発明は、通常は大流量域を計測する前記第１の超音波流量計測回路部で計測し、Ｔ１時間（例えば、１２時間タイマ）経過後、計測流量が連続ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時、前記切替弁を閉にし第２の流路に取付いている小流量域を計測する第２の超音波流量計測回路部でＴ２時間（例えば、１時間）流量計測を行ない、ガス配管の内管漏洩検出を行なう。Ｔ２時間経過後は再度前記切替弁を開にし、大流量域を計測する前記第１の超音波流量計測回路部で計測し、かつＴ１時間を計測するタイマーを働かせ次回の内管漏洩検出に備える。但し、Ｔ２時間内に１回でもある設定流量レベル（Ｌ４）以上を越えたならば、その時点で前記切替弁を開にし、第１の流路に取付いている大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する様にし、かつＴ１時間を計測するタイマーを働かせ、次回（例えば１２時間後）の内管漏洩検出に備える様にしたもので、通常は大流量域側で計測させておき、ある一定時間ごとに流量レベルがあるレベル以下をであることを確認した上で、ガス配管のガス漏れがないかをチェック出来る様にしたものである。
【００１３】
請求項８記載の発明は、前記第１の超音波流量計測回路部へマイコンからデータを入出力する第１のデータ入出力回路と、前記第２の超音波流量計測回路部へマイコンからデータ入出力する第２のデータ入出力回路を設け、前記切替弁の動作に連動してマイコンからの大流量／小流量セレクト信号により、前記第１のデータ入出力回路、及び前記第２のデータ入出力回路の一方を選択する様にし、１つのマイコンからの制御信号で２つの超音波流量計測回路部をコントロールできる様に工夫したものである。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施例を示し、１は大流量域のガス流体が流れる第１の流路、２は第１の流路に設けられ、一対の超音波振動子２ａ、２ｂ（圧電素子で構成）で構成された超音波の送受信を行う第１の超音波トランスデューサ、３は小流量域のガス流体が流れる第２の流路、４は第２の流路に設けられ、一対の超音波振動子４ａ、４ｂ（圧電素子で構成）で構成された超音波の送受信を行う第２の超音波トランスデューサ、５は第１の流路の途中に設けられ第１の流路を開閉する切替弁、６は第１の超音波トランスデューサを制御し、超音波の送受信を交互に行ない大流量域の流量計測を行う超音波流量計測回路部、７は第２の超音波トランスデューサを制御し、超音波の送受信を交互に行ない小流量域の流量計測を行う超音波流量計測回路部である。
【００１６】
図２は本発明の更なる詳細を示した制御構成図である。８は第１の超音波流量計測回路部６への電源供給のオン／オフを、また９は第２の超音波流量計測回路部７への電源供給のオン／オフをコントロールするそれぞれの電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタを示し、１０は超音波流量計制御装置全体のコントロールをするマイコンを示している。
【００１７】
１１は第１の大流量側超音波流量計測回路部６とマイコン１０との間の制御信号及びデータの入出力を行なう第１のデータ入出力回路を示し、また、１２は第２の小流量側超音波流量計測回路部７とマイコン１０との間の制御信号及びデータの入出力を行なう第２のデータ入出力回路を示している。
【００１８】
１３は第１及び第２の超音波流量計測回路部からマイコンへの流量計測データに基づきマイコンで演算処理を行ない、瞬時流量とか、積算流量とか、エラー表示等を行なうための液晶表示装置である。１４は第１の超音波流量計測回路部６（大流量域測定）を選択するか、第２の超音波流量計測回路部７（小流量域測定）を選択するかを決定する大流量／小流量セレクト信号を示している。
【００１９】
１５は第１の超音波流量計測回路部６（大流量域測定）あるいは第２の超音波流量計測回路部７（小流量域測定）とマイコン１０とのデータのやり取りにおいて、第１のデータ入出力回路１１、あるいは第２のデータ入出力回路１２の状態をデータ入力側に設定するか、データ出力側に設定するかをコントロールするデータ入力／出力コントロール信号を示している。また、１６は超音波流量計制御装置の電源である電池電源を示している。一般的には、長期使用に耐えられる様、リチウム電池（３Ｖ）等が使用される。
【００２０】
まず最初に流量を測定する超音波流量計の計測原理について、図３を用いて簡単に説明する。超音波トランスデューサの上流側の振動子を利用し超音波を発生し流体中を通過させ、下流側の超音波センサー（振動子をセンサ−として利用）で受信する。この時の超音波の伝搬時間をｔ１とする。つぎに下流側の振動子を利用し超音波を発生し、流体中を通過させ、上流側の超音波センサー（振動子をセンサ−として利用）で受信する。この時の超音波の伝搬時間をｔ２とする。すると、管内を流れている流体の流速Ｖは、次の様な式で求めることができる（図
３参照）。
【００２１】
又流量Ｑは、流速Ｖに流路の断面積Ｓを掛けることにより求めることができる。　Ｖ＝Ｌ・（１／ｔ１−１／ｔ２）／（２・ＣＯＳΦ）
Ｑ＝Ｖ・Ｓ
すなわち、伝搬時間の逆数の差を時々刻々計測ことによって（通常２ｓｅｃ周期で計測することが多い）、瞬時流量を求めることができる。
【００２２】
以下、本超音波流量計制御装置の動作について図１、図２を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の超音波流量計制御装置の構成を示したものである。図において、大流量域の流量を測定する一対の超音波トランスデューサ２を備えた第１の流路１と、その流路の途中に設けられ流路を開閉する切替弁５と、その切替弁が取付けられた位置の前後で前記流路１をバイパスする小流量域を検出する一対の超音波トランスデューサ４を備えた第２の流路３とを一体構成する様にしている。
【００２３】
大流量域及び小流量域の流量を測定するため、それぞれ第１の超音波流量計測回路部６及び第２の超音波流量計測回路部７が設けられ、先述の計測原理で述べた伝搬時間を回路的に計測するようにしている。
【００２４】
このような構成にすることにより、ガス漏れ等の微小流量域（５Ｌ／Ｈ以下）から業務用で使用される大流量域（例えば、１６０ｍ３／Ｈ）まで測定できるダイナミックレンジが広く、外観形状が小さく、設置面積の小さい、一体型の超音波流量計制御装置を提供することができる。図２は、１つのマイコンで前記大流量域及び小流量域の２つの超音波流量計測回路部６、７をコントロールするための制御構成図を示している。
【００２５】
切替弁が゛開゛で第１の流路１に大流量が流れている場合は、マイコンからの大流量／小流量セレクト信号１４は、論理゛Ｈ゛信号を出力しており、そのため第１のデータ入出力回路１１がイネーブル状態になり、又第１の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ−８がオン状態とになる。そして、大流量域を測定する第１の超音波流量計測回路部６に電池電源１６からパワーが供給され、大流量域の流量計測が可能となる。そして第１の超音波流量計測回路部６とマイコン１０との間で、マイコンからのデータ入力／出力コントロール信号１５に基づき制御信号及びデータの入出力がなされる。そして計測結果として瞬時流量値、あるいは積算流量値等が液晶１３に表示される。一方、第２のデータ入出力回路１２、及び第２の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ−９はアンイネーブル（オフ）状態であり、小流量域を計測する第２の超音波流量計測回路部７には電池電源１６から電力が供給されず無駄な電力を消費しないようにしている。すなわち、計測側の一方のみ超音波流量計測回路部の電源をオンに制御する様にしている。こうすることにより、超音波流量計制御装置の電源として使用している電池の電池寿命を伸ばし、長期間　（１０年以上）の流量計測に耐えられるよう工夫したものである。
【００２６】
次に流量変化と切替弁５の動作及び制御動作について説明する。大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部６で計測中、第１の流路１に流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ１）以下になった時切替弁５を閉にすると同時に、マイコンから大流量／小流量セレクト信号として論理゛Ｌ゛信号が出力される。そのため、第２のデータ入出力回路１２がイネーブル状態になる。又第２の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ−９がオン状態とになり、小流量域を測定する第２の超音波流量計測回路部７に電池電源１６から電力が供給され、小流量域の流量計測が可能となる。そしてマイコンからのデータ入力／出力コントロール信号１５に基づき、第２の超音波流量計測回路部７とマイコン１０との間でデータの入出力のやり取りがなされる。そして計測結果として小流量側で計測した瞬時流量値、あるいは積算流量値等が液晶１３に表示される。
【００２７】
一方第１のデータ入出力回路１１及び、第１の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ−８がアンイネーブル（オフ）状態とになり大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部６には電池電源１６からパワーが供給されず不必要な電力を無駄に消費しないよにしている。
【００２８】
つぎに、第２の超音波流量計測回路部７で小流量域を計測中、第２の流路３を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ２）以上になった時、切替弁を゛開゛にすると同時に、マイコンから大流量／小流量セレクト信号が論理゛Ｈ゛信号を出力しており、そのため第１のデータ入出力回路１１がイネーブル状態になり、又第１の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ−８がオン状態とになり、大流量域を測定する第１の超音波流量計測回路部６に電池電源１６からパワーが供給され、大流量域の流量計測が可能となる。そして第１の超音波流量計測回路部６とマイコン１０との間でマイコンからのデータ入力／出力コントロール信号１５に基づきデータの入出力のやり取りがなされる。そして計測結果として大流量側で計測した瞬時流量、あるいは積算流量値等が液晶１３に表示される。
【００２９】
以上の様に、第１の超音波流量計測回路部６で計測中、第１の流路１を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ１）以下になった時、切替弁５を閉にし、第２の流路３に取付いている第２の超音波流量計測回路部７で流量を計測し、又第２の超音波流量計測回路部７で計測中、第２の流路３を流れる流量がある設定流量レベル（Ｌ２）以上になった時、切替弁５を開にし、第１の流路１に取付いている第１の超音波流量計測回路部６で流量を計測するようにしたものである。すなはち、ある流量レベルで以下では小流量側流路で計測し又、ある流量レベル以上では大流量側流路で計測し、流量に応じた流路で精度良く流量計測が出来るようになる。
【００３０】
尚、ここで切替弁を切替える設定流量レベルＬ１、Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）に差を設けヒステリシスを設けることにより、切替えレベル近辺で流量がある範囲（Ｌ１〜Ｌ２）で変動した場合でも流量変動に対して切替弁がチャッタリング（短期間に開になったり、閉になたりすること）することなく安定に切り替わり、スムーズな流量計測の移行が出来るようになる。
【００３１】
切替弁の切替え条件に関しては、次の様な方法も考えられる。超音波流量計の計測原理でも述べた様に、伝搬時間の逆数の差を通常２ｓｅｃ周期で計測することによって、２秒ごとに瞬時流量を求めている場合が多い。この２秒周期（一般的表現ではＴ秒周期）で測った瞬時流量が連続ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時、切替弁を閉にし、第２の流路に取付いている第２の超音波流量計測回路部で流量を計測し、又第２の超音波流量計測回路部で計測中、２秒周期（一般的表現ではＴ秒周期）で測った瞬時流量が連続Ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時、前記切替弁を開にし第１の流路に取付いている第１の超音波流量計測路側に切り替え、小流路に大流量が流れ様とした場合の圧力損失による流量計測誤差の発生を防ぎ、大流量への流量変化に対する応答性を高めることが出来る。
【００３２】
切替弁の切替え方法として次の様な制御手法も考えられる。
【００３３】
業務用においては、ガスが使用されている時の方が多い。従って、通常は大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部で計測させておき、ガス配管のガス漏れがないかを調べる内管漏洩検出時のみ（例えば、１２時間ごとに内管漏洩検出を行なう）小流量域を計測する側に切り替えるという方法である。
【００３４】
すなわち、大流量側で計測中、Ｔ１時間（例えば１２時間）経過後、計測流量が連続ｎ回続いてある設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時、切替弁を閉にし、第２の流路に取付いている小流量域を計測する第２の超音波流量計測回路部でＴ２時間（例えば、１時間）流量計測を行ない、ガス配管の内管漏洩検出を行なう。Ｔ２時間経過後は再度、切替弁を開にし大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部で計測し、かつＴ１時間を計測するタイマーを働かせ次の内管漏洩検出に備える。但し、Ｔ２時間に１回でもある設定流量レベル（Ｌ４）以上を越えたならば、その時点で前記切替弁を開にし、第１の流路に取付いている大流量域を計測する第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する様にし、かつＴ１時間を計測するタイマーを働かせ、次の内管漏洩検出に備える様にしたものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の超音波流量計制御装置は大流量域の流量を測定する一対の超音波トランスデューサを備えた流路と、その流路の途中に設けられ流路を開閉する切替弁と、その切替弁が取付けられた位置の前後で前記流路をバイパスする小流量域を検出する一対の超音波トランスデューサを備えた流路とを一体構成にすることにより、ガス漏れ等の微小流量域（５Ｌ／Ｈ以下）から業務用で使用される大流量域（例えば、１６０ｍ３／Ｈ）まで測定できるダイナミックレンジが広く、外観形状が小さく、かつ設置面積の小さな、超音波流量計制御装置を実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の超音波流量計制御装置の構成図
【図２】同装置において大流量域及び小流量域の２つの超音波流量計測回路部をコントロールする制御構成図
【図３】超音波流量計の計測原理を示す構成図
【符号の説明】
１　第１の流路
２　第１の超音波トランスデューサ
３　第２の流路
４　第２の超音波トランスデューサ
５　切替弁
６　第１の超音波流量計測回路部
７　第２の超音波流量計測回路部
８　第１の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ
９　第２の電源ＯＮ／ＯＦＦトランジスタ
１０　マイコン
１１　第１のデータ入出力回路
１２　第２のデータ入出力回路
１３　液晶表示装置
１４　大流量／小流量セレクト信号
１５　入力／出力コントロール信号
１６　電池電源
【図１】
2004028580.tif 000003
【図２】
2004028580.tif 000004
【図３】
2004028580.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月27日(2003.8.27)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大流量域の流量を検出する第１の超音波トランスデューサを有する第１の流路と、
前記第１の流路の途中に設けられ前記第１の流路を開閉する切替弁と、
前記切替弁が取付けられた位置の前後で前記第１の流路をバイパスし、小流量域の流量を検出する第２の超音波トランスデューサを有する第２の流路と、
前記第１の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し前記第１の流路を流れる流量を計測する第１の超音波流量計測回路部と、
前記第２の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し第２の流路を流れる流体の流量を計測する第２の超音波流量計測回路部と、を備え、
前記第１の超音波流量計測回路部での計測中に、計測された流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下である場合に切替弁を閉にして前記第２の超音波流量計測回路で流量を計測し、前記第２の超音波流量計測回路での計測中に、計測された流量がＮ回連続して設定流量レベル（Ｌ４）以上である場合に前記切替弁を開にして前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測することを特徴とする超音波流量計。
【請求項２】
前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量がＮ回連続して設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時において、Ｎ＝１とし、１回でも設定流量レベル（Ｌ４）以上を超えた場合には、前記切替弁を開として前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する請求項１記載の超音波流量計。
【請求項３】
大流量域の流量を検出する第１の超音波トランスデューサを有する第１の流路と、
前記第１の流路の途中に設けられ前記第１の流路を開閉する切替弁と、
前記切替弁が取付けられた位置の前後で前記第１の流路をバイパスし、小流量域の流量を検出する第２の超音波トランスデューサを有する第２の流路と、
前記第１の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し前記第１の流路を流れる流量を計測する第１の超音波流量計測回路部と、
前記第２の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し第２の流路を流れる流体の流量を計測する第２の超音波流量計測回路部と、を備え、
前記第１の超音波流量計測回路部での計測中に、予め定められた所定のＴ１時間経過後、計測流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時切替弁を閉として前記第２の超音波流量計測回路部で予め定められる所定のＴ２時間流量計測を行い、当該Ｔ２時間の計測中に設定レベル流量（Ｌ４）以上を検出した場合又はＴ２時間経過した場合に、再度前記切替弁を開として前記第１の超音波流量計測回路部でＴ１時間計測を行う超音波流量計。
【請求項４】
マイコンと、前記第１の超音波流量計測回路部と前記マイコンとの間の制御信号及びデータの入出力を行う第１のデータ入出力回路と、前記第２の超音波流量計測回路部と前記マイコンとの間の制御信号及びデータの入出力を行う第２のデータ入出力回路とを更に備え、
前記切替弁の動作に連動して前記マイコンからの信号により、前記第１のデータ入出力回路又は前記第２のデータ入出回路の何れか一方を選択する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の超音波流量計。
【請求項５】
前記切替弁の開閉に同期して、大流量計測時には、前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオンにすると共に第２の超音波流量計測回路部の電源をオフにし、
小流量計測時には、前記第２の超音波流量計測回路部の電源をオンにすると共に前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオフにする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の超音波流量計。
【請求項６】
前記第１の超音波流量計測回路部における流量検出及び前記第２の超音波流量計測回路部における流量検出は、２秒周期で行われることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の超音波流量計。
【請求項７】
超音波トランスデューサを有する第１の流路において大流量域の流量を検出し、切替弁により前記第一の流路の開閉を行い、前記切替弁の前後で前記第１の流路をバイパスし超音波トランスデューサを有する第２の流路において小流量域の流量を計測する、超音波流量計測方法であって、
前記第１の流路における流量計測中に、計測された流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下である場合に切替弁を閉にして前記第２の流路に流れる流体の流量を計測し、
前記第２の流路における流量計測中に、計測された流量がＮ回連続して設定流量レベル（Ｌ４）以上である場合に前記切替弁を開にして前記第１の流路を流れる流体の流量を計測することを特徴とする超音波流量計測方法。
【請求項８】
超音波トランスデューサを有する第１の流路において大流量域の流量を検出し、切替弁により前記第一の流路の開閉を行い、前記切替弁の前後で前記第１の流路をバイパスし超音波トランスデューサを有する第２の流路において小流量域の流量を計測する、超音波流量計測方法であって、
前記第１の流路における流量計測中に、予め定められた所定のＴ１時間経過後、計測流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時切替弁を閉として前記第２の流路において予め定められる所定のＴ２時間流量計測を行い、
当該Ｔ２時間の計測中に設定レベル流量（Ｌ４）以上を検出した場合又はＴ２時間経過した場合に、再度前記切替弁を開として前記第１の流路においてＴ１時間流量の計測を行う超音波流量計測方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１記載の超音波流量計では、大流量域の流量を検出する第１の超音波トランスデューサを有する第１の流路と、前記第１の流路の途中に設けられ前記第１の流路を開閉する切替弁と、前記切替弁が取付けられた位置の前後で前記第１の流路をバイパスし、小流量域の流量を検出する第２の超音波トランスデューサを有する第２の流路と、前記第１の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し前記第１の流路を流れる流量を計測する第１の超音波流量計測回路部と、前記第２の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し第２の流路を流れる流体の流量を計測する第２の超音波流量計測回路部と、を備え、前記第１の超音波流量計測回路部での計測中に、計測された流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下である場合に切替弁を閉にして前記第２の超音波流量計測回路で流量を計測し、前記第２の超音波流量計測回路での計測中に、計測された流量がＮ回連続して設定流量レベル（Ｌ４）以上である場合に前記切替弁を開にして前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する。このため、ガス漏れ等の微小流量域（５Ｌ／Ｈ以下）から業務用で使用される大流量域（例えば、１６０ｍ３／Ｈ）まで測定でき、ダイナミックレンジが広く、概観形状及び設置面積の小さい超音波流量計を提供することができる。また、設定流量レベルを複数回検出してから、つまり、流量が安定状態になったことを確認した上で、切替弁により計測する流路の切替を行うため、安定した流量計測の移行を行うことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
請求項２記載の超音波流量計は、前記請求項１に記載の超音波流量計において、前記第２の超音波流量計測回路部で計測中、計測された流量がＮ回連続して設定流量レベル（Ｌ４）以上を検出した時において、Ｎ＝１とし、１回でも設定流量レベル（Ｌ４）以上を超えた場合には、前記切替弁を開として前記第１の超音波流量計測回路部で流量を計測する。従って、大流量が流れようとした場合には速やかに大流路側に切り替えて計測することで大流量への流量変化に対する応答性を高め、小流路に大流量が流れようとした場合の圧力損失による流量計測誤差の発生を防止することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
請求項３記載の超音波流量計は、大流量域の流量を検出する第１の超音波トランスデューサを有する第１の流路と、前記第１の流路の途中に設けられ前記第１の流路を開閉する切替弁と、前記切替弁が取付けられた位置の前後で前記第１の流路をバイパスし、小流量域の流量を検出する第２の超音波トランスデューサを有する第２の流路と、前記第１の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し前記第１の流路を流れる流量を計測する第１の超音波流量計測回路部と、前記第２の超音波トランスデューサによる超音波の送受信を制御し第２の流路を流れる流体の流量を計測する第２の超音波流量計測回路部と、を備え、前記第１の超音波流量計測回路部での計測中に、予め定められた所定のＴ１時間経過後、計測流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時切替弁を閉として前記第２の超音波流量計測回路部で予め定められる所定のＴ２時間流量計測を行い、当該Ｔ２時間の計測中に設定レベル流量（Ｌ４）以上を検出した場合又はＴ２時間経過した場合に、再度前記切替弁を開として前記第１の超音波流量計測回路部でＴ１時間計測を行う。従って、通常は大流量域側で計測させておき、ある一定時間ごとに流量レベルがあるレベル以下であることを確認した上で、ガス配管のガス漏れがないかをチェックする
ことが出来る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項４に記載の超音波流量計は、前記請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の超音波流量計において、マイコンと、前記第１の超音波流量計測回路部と前記マイコンとの間の制御信号及びデータの入出力を行う第１のデータ入出力回路と、前記第２の超音波流量計測回路部と前記マイコンとの間の制御信号及びデータの入出力を行う第２のデータ入出力回路とを更に備え、前記切替弁の動作に連動して前記マイコンからの信号により、前記第１のデータ入出力回路又は前記第２のデータ入出回路の何れか一方を選択する。従って、１つのマイコンからの制御信号で２つの超音波流量計測回路部をコントロールすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項５に記載の超音波流量計は、前記請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の超音波流量計において、前記切替弁の開閉に同期して、大流量計測時には、前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオンにすると共に第２の超音波流量計測回路部の電源をオフにし、小流量計測時には、前記第２の超音波流量計測回路部の電源をオンにすると共に前記第１の超音波流量計測回路部の電源をオフにする。従って、計測側の一方のみ超音波流量計測回路部の電源をオンに制御して、超音波流量計の電源として使用される電池の寿命を延ばし、長期間の流量計測を可能とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
請求項６に記載超音波流量計は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の超音波流量計において、前記第１の超音波流量計測回路部における流量検出及び前記第２の超音波流量計測回路部における流量検出を、２秒周期で行う。超音波流量計においては一般に２秒周期で瞬時流量を計測する場合が多い。従って、超音波流量計の計測周期にあわせて、この２秒周期で測った瞬時流量と設定流量レベルとを比較することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項７記載の超音波流量計測方法は、超音波トランスデューサを有する第１の流路において大流量域の流量を検出し、切替弁により前記第一の流路の開閉を行い、前記切替弁の前後で前記第１の流路をバイパスし超音波トランスデューサを有する第２の流路において小流量域の流量を計測する、超音波流量計測方法であって、前記第１の流路における流量計測中に、計測された流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下である場合に切替弁を閉にして前記第２の流路に流れる流体の流量を計測し、前記第２の流路における流量計測中に、計測された流量がＮ回連続して設定流量レベル（Ｌ４）以上である場合に前記切替弁を開にして前記第１の流路を流れる流体の流量を計測する。従って、このため、ガス漏れ等の微小流量域（５Ｌ／Ｈ以下）から業務用で使用される大流量域（例えば、１６０ｍ３／Ｈ）まで測定でき、ダイナミックレンジを広くとることができる。また、設定流量レベルを複数回検出してから、つまり、流量が安定状態になったことを確認した上で、切替弁により計測する流路の切替を行うため、安定した流量計測の移行を行うことができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項８記載の超音波流量計測方法は、超音波トランスデューサを有する第１の流路において大流量域の流量を検出し、切替弁により前記第一の流路の開閉を行い、前記切替弁の前後で前記第１の流路をバイパスし超音波トランスデューサを有する第２の流路において小流量域の流量を計測する、超音波流量計測方法であって、前記第１の流路における流量計測中に、予め定められた所定のＴ１時間経過後、計測流量がｎ回連続して設定流量レベル（Ｌ３）以下を検出した時切替弁を閉として前記第２の流路において予め定められる所定のＴ２時間流量計測を行い、当該Ｔ２時間の計測中に設定レベル流量（Ｌ４）以上を検出した場合又はＴ２時間経過した場合に、再度前記切替弁を開として前記第１の流路においてＴ１時間流量の計測を行う。従って、通常は大流量域側で計測させておき、ある一定時間ごとに流量レベルがあるレベル以下であることを確認した上で、ガス配管のガス漏れがないかをチェックすることが出来る。