(57)【要約】【課題】流速、流量変動が大きな流速，流量の計測を低消費電力で実現する。【解決手段】省電力計測手段６で計測した結果をバッファ手段８に保持し、バッファ手段８に保持した値を高精度計測手段７による計測結果に応じて積算するので、流量変動が大きな流量の計測であっても計測精度を落とすことなく消費電力を少なくした流量計測ができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの計測手段を備え、前記計測手段のうち電力消費が少なく流速及び／または流量を計測する省電力計測手段と、前記計測手段のうち計測精度が良く流速及び／または流量を計測する高精度計測手段と、前記高精度計測手段の計測結果から流速及び／または流量を判定する流れ判定手段と、前記省電力計測手段の出力を積算し一時的に保持するバッファ手段と、前記流れ判定手段の出力に応じてバッファ手段の出力を積算する積算手段とを備えた流体の流れ計測装置。
【請求項２】
高精度計測手段の計測結果が所定の流速及び／または流量以下の場合、バッファ手段に保持している値をクリアする請求項１記載の流体の流れ計測装置。
【請求項３】
バッファ手段に保持している値が所定の値に達したことを検知するバッファ検知手段を備え、前記バッファ検知手段の出力によって高精度計測手段を動作させる請求項１または２記載の流体の流れ計測装置。
【請求項４】
省電力計測手段の計測結果に応じて高精度計測手段の動作を制御する計測制御手段を備えた請求項１から３のいずれか１項記載の流体の流れ計測装置。
【請求項５】
計測手段のうち電力消費が少ない省電力計測手段を駆動して流速及び／または流量を計測する省電力計測プログラムと、前記計測手段のうち計測精度が良い高精度計測手段を駆動して流速及び／または流量を計測する高精度計測プログラムと、前記高精度計測プログラムによる計測結果から流速及び／または流量を判定する流れ判定プログラムと、前記省電力計測手段の出力を積算し一時的にバッファ手段で保持するバッファプログラムと、前記流れ判定手段の出力に応じて前記バッファ手段の出力を積算する積算プログラムとを備えた流体の流れ計測プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載の流体の流れ計測プログラムを記録した媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体の流速や流量等を計測する流体の流れ計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の流体の流れ計測装置は、例えば家庭用のガス流量計として使用されており、１つの流量計測手段を備え流量を計測している（例えば特許文献１参照）。そして、一度設置すると約１０年間動作し続ける必要があるため、少ない消費電力で計測することが重要であった。
【０００３】
図３は従来の流体の流れ計測装置である。図３において、１は流体が流れる流路、２は流体の流量を計測する計測手段、３は計測手段２の出力する計測結果を保持するバッファ手段、４はバッファ手段３に保持した値を積算する積算手段、５は積算手段４の値を表示する表示手段によって構成され、計測手段３は決められた周期で流量を計測している。
【０００４】
特許文献１に記載された従来の流体の流れ計測装置は、計測した流量の変化量が大きい時には計測周期を短くして計測し、流量変動の小さい時には計測周期を大きくすることによって、計測頻度を小さくしている。これによって、計測精度を維持しつつ、省電力化を実現している。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１０５１４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の構成では、流量変動が大きいときには計測頻度が高くなり消費電力が多くなる。また、雑音や振動などによって計測精度が悪い環境では、計測精度を上げるため計測回数を増やすなどして消費電力は多くなるが計測安定度を上げる必要があった。そこで市場の流量変動が大きいあるいは計測精度が悪い環境で、精度よく計測しながら１０年間動作する電源容量を、すべての流体の流れ計測装置に搭載する必要があった。
【０００７】
このため流体の流れ計測装置の容積・重量の増大、価格上昇が避けられず商品価値が低くならざるを得なかった。そこで流量変動が大きい環境、雑音や振動がある環境下であっても少ない電力で正確に流体の流速や流量計測する流体の流れ計測装置が求められていた。
【０００８】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、流速や流量変動並びに雑音や振動がある環境下であっても正確に低消費電力で動作する流体の流れ計測装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明の流体の流れ計測装置は、消費電力の少ない省電力計測手段で計測した結果をバッファに保持する。そしてバッファに保持した値を高精度計測手段による計測の結果に応じて積算する。つまり通常の計測は少ない電力で計測し、流速値及び／または流量値を積算する精度は高精度計測手段で計測した結果の高い精度で積算することにより高精度測定の測定頻度を低くし消費電力を小さくする。これによって、流速，流量変動や雑音の多い環境での計測であっても、少ない消費電力で正確に動作する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、少なくとも２つの計測手段を備え、前記計測手段のうち電力消費が少なく流速及び／または流量を計測する省電力計測手段と、前記計測手段のうち計測精度が良く流速及び／または流量を計測する高精度計測手段と、前記高精度計測手段の計測結果から流速及び／または流量を判定する流れ判定手段と、前記省電力計測手段の出力を積算し一時的に保持するバッファ手段と、前記流れ判定手段の出力に応じてバッファ手段の出力を積算する積算手段とを備え、通常時は、精度は低いが消費電力の少ない省電力計測手段で流速及び／または流量を計測し計測結果をバッファ手段に保持し、所定の条件となったときに高精度計測手段で流速及び／または流量計測し、バッファ手段に保持した値を高精度計測手段の計測結果に応じて積算手段が積算し表示手段がその結果を表示する。そのため、通常は消費電流が少なく、積算時に高精度で検定するので、計測精度を落とすことなく低消費電力で流速及び／または流量計測が実現できる。また、ガス機器を使用しガスが流れ始めた場合であっても省電力計測手段で定期的に計測しているので流速，流量変化に遅れることなく正確に流速及び／または流量を計測することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、特に請求項１に記載の高精度計測手段の計測結果が所定の流速及び／または流量以下の場合、バッファ手段に保持している値をクリアするものであり、流速，流量変動や雑音等また計測装置のオフセットによって発生した計測誤差を除去することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明に、バッファ手段に保持している値が所定の値に達したことを検知するバッファ検知手段を備え、前記バッファ検知手段の出力によって高精度計測手段を動作させるので、バッファ手段に保持している値が積算しなければならない値に達したときに高精度計測手段を動作させるようにバッファ検知手段の検知値を設定することにより、高精度計測手段は定期的に動作する必要がなく動作頻度を少なくすることができるので、消費電力を下げることができる。また、バッファ手段の容量を効率的に使用することができ、バッファ手段による平均化の効果で計測ばらつきが小さくなり精度よい流速及び／または流量計測ができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明に、特に省電力計測手段の計測結果に応じて高精度計測手段の動作を制御する計測制御手段を備えたものであり、省電力計測手段の計測結果のばらつきが必要な計測精度に対して大きいときに高精度計測手段を動作させることによって、高精度計測手段の動作頻度が低くなり消費電力を低くすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、計測手段のうち電力消費が少ない省電力計測手段を駆動して流速及び／または流量を計測する省電力計測プログラムと、前記計測手段のうち計測精度が良い高精度計測手段を駆動して流速及び／または流量を計測する高精度計測プログラムと、前記高精度計測プログラムによる計測結果から流速及び／または流量を判定する流れ判定プログラムと、前記省電力計測手段の出力を積算し一時的にバッファ手段で保持するバッファプログラムと、前記流れ判定手段の出力に応じて前記バッファ手段の出力を積算する積算プログラムとを備えることにより、通常時は、精度は低いが消費電力の少ない省電力計測手段で流速及び／または流量を計測し計測結果をバッファ手段に保持し、所定の条件となったときに高精度計測手段で流速及び／または流量計測し、バッファ手段に保持した値を高精度計測手段の計測結果に応じて積算手段が積算し表示手段がその結果を表示する。そのため、通常は消費電流が少なく、積算時に高精度で検定するので、計測精度を落とすことなく低消費電力で流速及び／または流量計測が実現できる。また、ガス機器を使用しガスが流れ始めた場合であっても省電力計測手段で定期的に計測しているので流速，流量変化に遅れることなく正確に流速及び／または流量を計測することができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の流体の流れ計測プログラムを媒体に記録することにより、プログラムの配布やインストール作業が容易にできる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図１、図２を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例における流体の流れ計測装置のブロック図であり、図２は本発明の実施例の各部の動作をあらわすフローチャートを示すものである。
【００１８】
同図において、１は流路であり、被計測流体が流れる。６は省電力計測手段であり、たとえば超音波を流体に伝播させその伝播時間から流体の流速を求め、流路断面積と補正係数とを考慮して流量を求めるものであり、超音波の伝播回数を少なくする或いは、送信出力を小さくすることによって電力が少ない方法で流路１の流量を計測し計測結果を出力する。
【００１９】
７は高精度計測手段であり、たとえば超音波を流体に伝播させその伝播時間から流体の流速を求め、流路断面積と補正係数とを考慮して流量を求めるものであり、超音波の伝播回数を多くする或いは、送信出力を大きくすることによって流路１の流速や流量を計測精度の良い方法で計測し計測結果を出力する。８はバッファ手段（流れ判定手段）であり、省電力計測手段６の計測結果を積算・保持する。９は流量判定手段（流体の流れ判定手段）であり、高精度計測手段７の計測結果から流量を判定する。ここでは所定の値を流量なしの判断基準としＱ２とする。
【００２０】
１０は積算手段であり、流量判定手段９の出力に応じてバッファ手段８に保持している値を積算する。５は表示手段であり積算手段９の積算値を表示する。１１はバッファ検知手段であり、バッファ手段８が所定の値となったことを検知し出力する。ここでは所定の値Ｑ１をバッファ手段８の容量の０．９倍の値とする。１２は計測制御手段であり、省電力計測手段６の出力とバッファ検知手段１１の出力を受け、積算手段９と高精度計測手段７を動作させる。
【００２１】
以上のように構成された流体の流れ計測装置について、以下その動作作用を図２のフローチャートに沿って説明する。
【００２２】
まず、省電力計測手段６は定期的に流体の流速，流量を計測しバッファ手段８に出力する（ＳＴＥＰ１）。バッファ手段８は省電力計測手段６から受けた流量値を積算・保持する（ＳＴＥＰ２）。バッファ手段８の値は、計測結果のばらつきにより増減しながら、流路１の流速，流量に応じて増えていく。計測制御手段１２は、省電力計測手段６の計測した流量Ｑ（省電力）が所定の値Ｑ１に対して大きいかどうか、また計測ばらつきσ（省電力）が所定の値σ１に対して小さいかどうか判断する（ＳＴＥＰ３）。
【００２３】
ＳＴＥＰ３が真の場合、バッファ検知手段１１はバッファ手段８の値が所定に達したかどうか判断する（ＳＴＥＰ４）。ＳＴＥＰ４が偽の場合は、ＳＴＥＰ１に戻り前記動作を繰り返す。ＳＴＥＰ４が真の場合は、高精度計測手段７を動作させる（ＳＴＥＰ５）。流量判定手段９は高精度計測手段７で計測した流量Ｑ（高精度）が所定の値Ｑ２に比べ大きいかどうか判断する（ＳＴＥＰ６）。ＳＴＥＰ６が真の場合は流量が流れていると判断し積算手段１０にバッファ手段８が保持している値を積算し（ＳＴＥＰ７）、バッファ手段８に保持している値をクリアする（ＳＴＥＰ８）。
【００２４】
ＳＴＥＰ３が偽の場合は、バッファ手段８の値は真の値であると判断し高精度計測手段７で確認の計測をすることなくＳＴＥＰ７へ移行し、ＳＴＥＰ７と同じ動作をする。ＳＴＥＰ４が真の場合は高精度計測手段１１で確認するまで流量は積算されていないので、再びＳＴＥＰ１に戻る。ＳＴＥＰ６が偽の場合は、流路１には流量が流れてなくバッファ手段８に積算された値は、ばらつきや雑音の影響で発生した流量と判断しバッファ手段８に積算された値をクリアし、ＳＴＥＰ１に戻る。前記流れとは別に表示手段５は積算手段１０の積算値を表示する。
【００２５】
以上のように本実施例において、定期的に省電力計測手段６で流量を計測し計測結果をバッファ手段８に積算・保持する。バッファ手段８が一杯になる直前で高精度計測手段７を動作させる。そして、バッファ手段８に保持した値を高精度計測手段７の計測結果に応じて積算手段１０が積算するので、通常は消費電流が少なく、積算時に高精度で検定するので、計測精度を落とすことなく低消費電力で流量計測が実現できる。また、ガス機器を使用しガスが流れ始めた場合であっても省電力計測手段６で定期的に計測しているので流量変化に遅れることなく正確に流量を計測することができる。
【００２６】
また本実施例において、省電力計測手段６と高精度計測手段７を超音波流量計とし、超音波の伝播回数で消費電力と測定精度を変えているので、消費電流と測定精度の関係を容易に変更することができ、必要な精度にあわせ設定することができるので、最低限の消費電力で流量計を実現できる。
【００２７】
また本実施例では、高精度計測手段７の計測結果がＱ２の以下の場合、バッファ手段８に保持している値を破棄するものであり、流量変動や雑音等また計測装置のオフセットによって発生した計測誤差を除去することができる。
【００２８】
また本実施例では、バッファ手段８に保持している値がバッファの９０％の値に達したことを検知するバッファ検知手段１１を備え、前記バッファ検知手段１１の出力によって高精度計測手段７を動作させるので、高精度計測手段７は定期的に動作する必要がなく動作頻度を少なくすることができ、消費電力を下げることができる。また、バッファ手段８の容量を効率的に使用することができ、バッファ手段８による平均化の効果で計測ばらつきが小さくなり精度よい流量計測ができる。
【００２９】
また本実施例のでは、省電力計測手段６の計測結果のばらつきが大きく、かつ流量が少なく計測精度が必要な時のみ高精度計測手段を動作させるので、高精度計測手段７の動作頻度が低くなり消費電力を低くすることができる。
【００３０】
また、本実施例では流量判定手段９と、バッファ手段８と、積算手段１０計測制御手段１２の全てもしくは一部をコンピュータに実行させるためのプログラムであってもよく、プログラムであるので汎用コンピュータやサーバを用いて本発明の流量判定手９段と、バッファ手段８と、積算手段１０の一部あるいは全てを容易に実現することができる。またフレキシブルディスク，ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録したり、通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が容易にできる。
【００３１】
なお本実施例では、省電力計測手段６と高精度計測手段７を超音波流量計とし、超音波の伝播回数で消費電力と測定精度を変えているが、他の方法の流量計と組み合わせてもかまわない。
【００３２】
また本実施例においては、省電力計測手段６，高精度計測手段７は、流路１を流れる流体の流速及び流量を求めているが、流速と流量のどちらか一方だけでもよく、流速のみを求める場合は，バッファ手段８は省電力計測手段６から受けた流速値を積算・保持することにより、流速変動や雑音の多い環境での計測であっても、流体の流れ計測装置は少ない消費電力で正確に動作する。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、流速，流量変動や雑音の多い環境での計測であっても、少ない消費電力で正確に動作する流体の流れ計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における流体の流れ計測装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１における流量計測のフローチャート
【図３】従来の流体の流れ計測装置のブロック図
【符号の説明】
６  省電力計測手段
７  高精度計測手段
８  バッファ手段
９  流量判定手段（流体の流れ計測装置）
１０  積算手段
１１  バッファ検知手段
１２  計測制御手段
【図１】
2004317233.tif 000003
【図２】
2004317233.tif 000004
【図３】
2004317233.tif 000005