(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる流量の計測を行い、この計測により得られる流量計測値を用いて下流側の配管における漏洩有無の判定を行う保安機能を備えた流量計であって、
前記保安機能は、
少なくとも所定の判定において、漏洩無し判定用の漏洩無し判定基準値を用いて、所定の測定間隔毎に前記計測により得られる各流量計測値を基に、前記配管について漏洩の判定を行うものであり、
前記所定の判定の場合には、
１０回以上の計測回数および前記所定の測定間隔から決定される所定の平均化時間と、この所定の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記平均化時間に関連した所定の流量変動値とを用いて、前記平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記所定の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記平均化時間における流量変動計測値が前記所定の流量変動値以下であるとき、前記所定の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、
所定の期間を一区切りとして、その期間連続して、前記所定の判定で漏洩無しと判定されない結果となった場合に、配管について漏洩有りとする発報を行う
ことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記所定の流量変動値は、前記漏洩無し判定基準値よりも大きい漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる所定の流量変動値であることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】
前記所定の判定には、複数の判定があり、前記保安機能は、前記複数の判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を行い、漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、次の判定に移り、前記次の判定においては、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を行い、この判定で漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、これ以降、漏洩無しと判定されるかあるいは最も長い平均化時間の判定に達するまで、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定に順次切り換えて同様の判定処理を繰り返すことを特徴とする請求項１または２記載の流量計。
【請求項４】
前記保安機能は、前記配管について前記複数の判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を所定の日数の期間行い、その期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、これ以降、漏洩無しと判定されるかあるいは最も長い平均化時間の判定に達するまで、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定に順次切り換えてこの判定を所定の日数の期間継続して行う同様の判定処理を繰り返すことを特徴とする請求項３記載の流量計。
【請求項５】
前記所定の判定には、第１の判定、第２の判定および第３の判定があり、前記保安機能は、
前記第１の判定の場合には、１０回以上の計測回数および前記所定の測定間隔から決定される第１の平均化時間と、この第１の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第１の流量変動値とを用いて、前記第１の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第１の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第１の平均化時間における流量変動計測値が前記第１の流量変動値以下であるとき、前記第１の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、
前記第２の判定の場合には、前記第１の平均化時間と１時間との間の所定の時間に設定された第２の平均化時間と、この第２の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第２の流量変動値とを用いて、前記第２の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第２の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第２の平均化時間における流量変動計測値が前記第２の流量変動値以下であるとき、前記第２の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、
前記第３の判定の場合には、前記第２の平均化時間と１時間との間の所定の時間に設定された第３の平均化時間と、この第３の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第３の流量変動値とを用いて、前記第３の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第３の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第３の平均化時間における流量変動計測値が前記第３の流量変動値以下であるとき、前記第３の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定する
ことを特徴とする請求項２記載の流量計。
【請求項６】
前記保安機能は、
前記配管について前記第１の判定で漏洩の判定を行い、
所定の日数の第１の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、前記配管について前記第２の判定で漏洩の判定を行い、
所定の日数の第２の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、前記配管について前記第３の判定で漏洩の判定を行い、
所定の日数の第３の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、漏洩有りの判定を下して前記発報を行う
ことを特徴とする請求項５記載の流量計。
【請求項７】
前記漏洩無し判定基準値は１時間当たり１．５リットルであり、前記漏洩有り判定目安値は１時間当たり３．０リットルであることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内を流れるガス（都市ガス）の流量を計測してその流量値を積算表示するほか、得られた流量計測値から下流側の配管における漏洩有無の判定を行う保安機能を備えた流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガス流量計においてガスの積算流量を計測するために超音波流量計を採用することが考えられている。超音波流量計は、図１０に示すように、ガス流路上に設けた測定管１の上流側と下流側とにそれぞれ超音波の送受波を行うための送受波器２ａ，２ｂを配置した構成を有している。流量の測定には、上流側の送受波器２ａから下流側の送受波器２ｂに向かって超音波を送波したときの超音波の伝播時間ｔ１と、下流側の送受波器２ｂから上流側の送受波２ａに向かって超音波を送波したときの超音波の伝播時間ｔ２とを測定し、両伝播時間ｔ１，ｔ２に基づいて流速を求める。流速が求まれば測定管１１の断面積と流速とを乗じた値が流量になる。つまり、測定管１および送受波器２ａ，２ｂにより流量計が構成される。
【０００３】
いま、送受波器２ａ，２ｂの間で送受される超音波の進行方向が測定管１を通過するガスの流れる方向に一致しているものとする。送受波器２ａ，２ｂの間の距離をｄ、ガスの流速をｖ、音速をＣとすれば、伝播時間ｔ１，ｔ２はそれぞれ以下のように表すことができる。
【０００４】
ｔ１＝ｄ／（Ｃ＋ｖ）
ｔ２＝ｄ／（Ｃ−ｖ）
したがって、流速ｖは次式で求めることができる。
【０００５】
ｖ＝（ｄ／２）｛（１／ｔ１）−（１／ｔ２）｝
ここで、一般に送受波器２ａ，２ｂの間の距離ｄは１０［ｃｍ］程度に設定され、測定管内での音速Ｃは約４００［ｍ／ｓ］であるから、伝播時間ｔ１，ｔ２は２５０［μｓ］程度になる。
【０００６】
この測定技術では超音波の伝播時間ｔ１，ｔ２を求めるために、送信器２ａ，２ｂから超音波を間欠的に発生させる。以下では、間欠的に発生する超音波のひとまとまりを「超音波パルス」と呼ぶ。ただし、１個の超音波パルスのみで流速ｖを決定すると十分な測定精度が得られないから、測定精度を高めるためにシングアラウンド法と称する技術が提案されている。すなわち、シングアラウンド法では、各一方の送信器２ａ，２ｂからそれぞれ多数個ずつの超音波パルスを繰り返して発生させ、各伝搬時間ｔ１，ｔ２毎の合計を用いて流量ｖの平均値を決定する。シングアラウンド法においては、一般に両送受波器２ａ，２ｂのうちの一方から複数個の超音波パルスを繰り返して発生させた後に他方から複数個の超音波パルスを繰り返して発生させる。
【０００７】
なお、図１０において、３はガスの供給路（ガス流路）に配置される遮断弁であり、４はガス流路において遮断弁３の下流側に配置される圧力センサであり、５は計測されたガスの流量値を積算表示するためのカウンタであり、６は超音波流量計全般の制御を行う中枢的な信号処理回路である。
【０００８】
ところで、流量計より下流側の配管においてガスの漏洩有無を判定する際には、少なくとも１時間当たり「３．０リットル」以上の流量を継続して検出した場合、漏洩有りと判定することが望まれている。すなわち、配管内を流れるガスの流量が１時間当たり３．０リットル以上の場合に漏洩無しと誤判定してはならない。また、流量計で得られる流量値には多少の誤差も含まれることから、１時間当たり「１．５リットル」の流量を規定流量値とし、配管内を流れるガスの流量値がこの規定値を超えて継続して取得される場合、漏洩有りと判断し、この規定値を下回る流量値が取得される場合には、漏洩無しと判定する。
【０００９】
一般的に、漏洩有無の判定は３０日単位で実行される。すなわち、３０日間のうちに規定流量値を下回る流量値が一度も取得されない場合には漏洩有りと判断する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、床暖房などの普及により、例えば冬場の時期において３０日間ほぼ連続的に、すなわち１時間に７〜８分程度の休止期間を置きながらも連続的に運転する使用状況が増えてきているが、このような状況下において、配管について漏洩無しと判定することは困難を伴う。なぜなら、従来の漏洩判定の方法においては、１時間単位で流量を判定していたため、１時間に７〜８分程度の休止時間があっても、１時間単位の流量は全体として見れば「３．０リットル」以上となり、漏洩無しと判定できなかったためである。
【００１１】
また、ガスヒートポンプやガスエンジン等の圧力変動を発生する機器が隣家にあると、計測により得られる流量計測値がその圧力変動の影響を受けたものとなり、配管についての漏洩の判定がより一層困難となる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、床暖房などが３０日間略連続的に運転される状況で、さらに計測により得られる流量計測値が隣家からの圧力変動の影響を受けたものとなる状況下においても、配管についての漏洩の判定を正確に行うことができる超音波流量計を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明は、配管内を流れる流量の計測を行い、この計測により得られる流量計測値を用いて下流側の配管における漏洩有無の判定を行う保安機能を備えた流量計であって、前記保安機能は、少なくとも所定の判定において、漏洩無し判定用の漏洩無し判定基準値を用いて、所定の測定間隔毎に前記計測により得られる各流量計測値を基に、前記配管について漏洩の判定を行うものであり、前記所定の判定の場合には、１０回以上の計測回数および前記所定の測定間隔から決定される所定の平均化時間と、この所定の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記平均化時間に関連した所定の流量変動値とを用いて、前記平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記所定の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記平均化時間における流量変動計測値が前記所定の流量変動値以下であるとき、前記所定の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、所定の期間を一区切りとして、その期間連続して、前記所定の判定で漏洩無しと判定されない結果となった場合に、配管について漏洩有りとする発報を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流量計において、前記所定の流量変動値は、前記漏洩無し判定基準値よりも大きい漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる所定の流量変動値であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の流量計において、前記所定の判定には、複数の判定があり、前記保安機能は、前記複数の判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を行い、漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、次の判定に移り、前記次の判定においては、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を行い、この判定で漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、これ以降、漏洩無しと判定されるかあるいは最も長い平均化時間の判定に達するまで、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定に順次切り換えて同様の判定処理を繰り返すことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の流量計において、前記保安機能は、前記配管について前記複数の判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を所定の日数の期間行い、その期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、これ以降、漏洩無しと判定されるかあるいは最も長い平均化時間の判定に達するまで、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定に順次切り換えてこの判定を所定の日数の期間継続して行う同様の判定処理を繰り返すことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の流量計において、前記所定の判定には、第１の判定、第２の判定および第３の判定があり、前記保安機能は、前記第１の判定の場合には、１０回以上の計測回数および前記所定の測定間隔から決定される第１の平均化時間と、この第１の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第１の流量変動値とを用いて、前記第１の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第１の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第１の平均化時間における流量変動計測値が前記第１の流量変動値以下であるとき、前記第１の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、前記第２の判定の場合には、前記第１の平均化時間と１時間との間の所定の時間に設定された第２の平均化時間と、この第２の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第２の流量変動値とを用いて、前記第２の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第２の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第２の平均化時間における流量変動計測値が前記第２の流量変動値以下であるとき、前記第２の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、前記第３の判定の場合には、前記第２の平均化時間と１時間との間の所定の時間に設定された第３の平均化時間と、この第３の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第３の流量変動値とを用いて、前記第３の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第３の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第３の平均化時間における流量変動計測値が前記第３の流量変動値以下であるとき、前記第３の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定することを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の流量計において、前記保安機能は、前記配管について前記第１の判定で漏洩の判定を行い、所定の日数の第１の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、前記配管について前記第２の判定で漏洩の判定を行い、所定の日数の第２の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、前記配管について前記第３の判定で漏洩の判定を行い、所定の日数の第３の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、漏洩有りの判定を下して前記発報を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項２から６のいずれかに記載の流量計において、前記漏洩無し判定基準値は１時間当たり１．５リットルであり、前記漏洩有り判定目安値は１時間当たり３．０リットルであることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の超音波流量計における信号処理回路の構成図である。
【００２１】
第１実施形態の超音波流量計は、測定管１と、送受波器２ａ，２ｂと、遮断弁３と、圧力センサ４と、カウンタ５とを図１０に示した超音波流量計と同様に備えているほか、図１に示すように、第１実施形態の特徴として信号処理回路６Ａを備えている。
【００２２】
図１において、送受波器２ａ，２ｂおよび圧力センサ３等は、マイコン（１チップマイクロコンピュータ）を主構成要素とする信号処理回路６Ａに接続され、信号処理回路６Ａでは、例えば、送受波器２ａ，２ｂおよび圧力センサ４の動作制御、送受波器２ａ，２ｂおよび圧力センサ４の出力による遮断弁３の制御、燃料ガスの流量の計測などを行う。燃料ガスの流量はカウンタ５に表示される。
【００２３】
信号処理回路６Ａは、送受波器２ａ，２ｂがそれぞれ接続される２個の超音波送受信回路６１ａ，６１ｂを備え、超音波送受信回路６１ａ，６１ｂは集積回路からなる計測制御回路６２に接続される。計測制御回路６２はマイコン６０により制御され、マイコン６０では計測制御回路６２から取得した情報に基づいてガス流量を計測する。また、マイコン６０の内部クロックを発生させるためにマイコン６０には水晶発振子などの高周波発振子６３が接続される。信号処理回路６Ａの電源はリチウム電池などの電池６４により供給される。
【００２４】
超音波送受信回路６１ａ，６１ｂは送受波器２ａ，２ｂと計測制御回路６２との間の整合回路であり、計測制御回路６２は、各送受波器２ａ，２ｂを送波用と受波用とに切り換える機能と、送受波器２ａ，２ｂを駆動して超音波パルスを発生させるためのパルス状の高周波信号を生成する機能と、送受波器２ａ，２ｂにより受信した超音波パルスに対応する信号を波形整形して出力する機能とを備える。
【００２５】
超音波パルスの送波から受波までの伝播時間の計測はマイコン６０が行っている。すなわち、マイコン６０では以下に説明する機能がプログラムによって実現されているのであって、基本的には従来構成として説明したようにシングアラウンド法によって流量を計測する。
【００２６】
マイコン６０には、流量計測のタイミングを指示する計測タイミング生成部６０ａが設けられ、計測タイミング生成部６０ａによって流量計測が指示されるとマイコン６０に設けられた瞬時流量演算部６０ｂから計測制御回路６２に対して計測が指示される。計測制御回路６２は、上述したように、両送受波器２ａ，２ｂの一方から超音波パルスを送出させ、他方での超音波パルスの受信タイミングに対応する信号を出力する。したがって、瞬時流量演算部６０ｂは、超音波パルスの送波から受波が予測される時間程度のゲート期間を設定し、ゲート期間内において超音波パルスの受波に相当する信号が計測制御回路６２から入力されたタイミングを超音波パルスの受波のタイミングとみなし、超音波パルスの送波から受波までの伝播時間を計測する。
【００２７】
ここに、ゲート期間の時限および超音波パルスの送波から受波までの伝播時間の計測には、高周波発振子６３により生成した高周波のクロック信号を用いる。つまり、クロック信号を瞬時流量演算部６０ｂの内蔵カウンタで計数することによって計時する。瞬時流量演算部６０ｂでは、１００〜２００［μｓ］の残響時間を考慮した適宜の時間間隔で各送受波器２ａ，２ｂから複数回ずつ超音波パルス送波し、超音波パルスの送波毎に得られた超音波パルスの伝播時間の平均値の時間差を流量に換算する。超音波パルスを発生させる時間間隔は、測定管１および送受波器２ａ，２ｂにより構成される流量計から流量を取り込む時間間隔に対応するので、超音波パルスを発生させる周期は取込周期となる。また、超音波パルスの発生回数は流量計から流量を取り込んだ回数に相当するから取込回数となる。上述した瞬時流量演算部６０ｂによって流量を求める処理が１回の流量計測であって、１回の流量計測で求めた流量が瞬時流量である。さらに、計測タイミング生成部６０ａが瞬時流量演算部６０ｂに対して流量計測を指示する時間間隔は計測周期となる。
【００２８】
マイコン６０には、瞬時流量演算部６０ｂで求めた瞬時流量を積算して積算流量を求める積算流量演算部６０ｃも設けられる。積算流量演算部６０ｃでは、瞬時流量演算部６０ｂで求めた瞬時流量に計測周期を乗じた値を積算流量として求め、バッファ６０ｄに入力する。計測周期は例えば１００［ｍｓ］に設定される。バッファ６０ｄは１００［ｍｓ］毎の積算流量を積算し、バッファ６０ｄにおいて積算された積算流量が１［ｌ］になるとカウンタ５の値を１［ｌ］増加させる。この動作によってガスメータとしての全体の積算流量が計測される。
【００２９】
さらに、マイコン６０には、第１実施形態の特徴として、保安機能を構成する判定部６０ｅが設けられる。この判定部６０ｅは、所定の判定において、漏洩無し判定用で１時間当たり「１．５リットル」の規定流量値である漏洩無し判定基準値、および漏洩有り判定目安用で漏洩無し判定基準値よりも大きい１時間当たり「３．０リットル」の漏洩有り判定目安値を用いて、２［ｓ］の測定間隔毎に上記流量計の計測により得られる各瞬時流量（以下「流量計測値」という）を基に、配管について漏洩の判定処理を行うものである。
【００３０】
上記所定の判定には、第１の判定、第２の判定および第３の判定があり、それぞれにおいて以下の処理が実行される。
【００３１】
第１の判定の場合には、１０回以上の例えば１５回の計測回数および上記測定間隔から決定される３０秒間の第１の平均化時間と、この第１の平均化時間、漏洩無し判定基準値および漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる２［ｌ／ｈ］（片振幅値は±１［ｌ／ｈ］）の第１の流量変動値とを用いて、第１の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、第１の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、第１の平均化時間における流量変動計測値が第１の流量変動値以下であるとき、第１の平均化時間における各流量計測値の平均値が漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定する処理が行われる。
【００３２】
第２の判定の場合には、第１の平均化時間と１時間との間の５分間に設定された第２の平均化時間と、この第２の平均化時間、漏洩無し判定基準値および漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる１０［ｌ／ｈ］（片振幅値は±５［ｌ／ｈ］）の第２の流量変動値とを用いて、第２の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、第２の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、第２の平均化時間における流量変動計測値が第２の流量変動値以下であるとき、第２の平均化時間における各流量計測値の平均値が漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定する処理が行われる。
【００３３】
第３の判定の場合には、第２の平均化時間と１時間との間の１時間に設定された第３の平均化時間と、この第３の平均化時間、漏洩無し判定基準値および漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる３８［ｌ／ｈ］（片振幅値は±１９［ｌ／ｈ］）の第３の流量変動値とを用いて、第３の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、第３の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、第３の平均化時間における流量変動計測値が第３の流量変動値以下であるとき、第３の平均化時間における各流量計測値の平均値が漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定する処理が行われる。
【００３４】
これら第１の判定、第２の判定および第３の判定は、第１実施形態では、３０日間を一区切りとして平行して実行され、いずれの判定によっても３０日間連続して漏洩無しと判定されない結果となった場合には、ＬＥＤ（図示せず）表示などで内管漏洩警報（配管について漏洩有りとする警報）を発報する処理が実行されるのである。
【００３５】
次に、第１実施形態の超音波流量計の特徴となる判定部６０ｅによる動作原理について、以下の図をさらに参照しながら説明する。
【００３６】
図２は振幅値が２［ｌ／ｈ］となる流量変動の様子を示す図、図３は図２の変動を受けているときに得られる各流量計測値の確率密度分布を示す図、図４、図６は図２の正弦波状の流動変動に２次、３次の高調波がそれぞれ重畳した場合の流動変動の様子を示す図、図５，図７は図４、図６の変動を受けているときに得られる各流量計測値の確率密度分布をそれぞれ示す図、図８は第２、第３の判定による動作原理の説明図である。
【００３７】
まず、流路の仕様については、
流路断面積Ｓ＝１００［ｍｍ２  ］、
流路長さＬ＝１５０［ｍｍ］
であり、流体の特性については、
気体密度ρ＝１．０［ｋｇ／ｍ３  ］、
気体中音速Ｃ＝４００［ｍ／ｓ］
であるとする。また、各流量計測値の計測タイミングが流量変動に同期することなく、−ｑ［ｌ／ｈ］〜＋ｑ［ｌ／ｈ］（ｑは第１の判定では１、第２の判定では５、第３の判定では１９）の範囲内の値を非同期で計測するものとする。
【００３８】
例えば、ガスヒートポンプやガスエンジン等の圧力変動（１０〜６０［Ｈｚ］程度）を発生する機器が運転中であるとき、各流量計測値は流量変動の影響を受ける。
【００３９】
流路内に例えば４００［Ｐａ］（片振幅値では２００［Ｐａ］）のピーク−ピーク変動幅の圧力変動が発生したとすると、流路内に発生する流速変動の変動幅ΔＶは、ΔＶ＝ΔＰ／（ρＣ）より、１．０［ｍ／ｓ］（片振幅値０．５［ｍ／ｓ］）となる。これをΔＱ＝ΔＶ×Ｓにより流量に換算すると、ΔＱ＝３６０［ｌ／ｈ］となり、振幅値が３６０［ｌ／ｈ］（片振幅値１８０［ｌ／ｈ］）の変動となる。
【００４０】
第１の判定は、配管内を流れるガスの流量値が１時間当たり３．０リットルとなる場合に漏洩無しと判定することがないようにするために実行される。
【００４１】
いま、図２に示すように、周波数が１０［Ｈｚ］で２［ｌ／ｈ］の振幅値の流量変動が生じたとすると、図３に示すような確率密度分布となる。この確率密度分布での標準偏差σは計算すると０．７０７となり、計測をｎ回行ったときの平均値のばらつきは、標準偏差σ＝０．７０７／（√ｎ）で表される分布をとる。
【００４２】
一方、図２に示すような正弦波状の流量変動に２次、３次の高調波が重畳すると、それぞれ図４、図６に示すような流量変動になり、それぞれの確率密度分布は図５，図７に示すようになる。このように、２次、３次の高調波が重畳した場合、ランダムにサンプリングしたときの値が中央に集まる（標準偏差が小さくなる；２次では０．５６８，３次では０．４９９）ので、各流量計測値の計測タイミングが流量変動に同期さえしなければ、図２に示すような正弦波状の流量変動の場合よりも早く収束することになる。
【００４３】
従って、平均値のばらつきは、図２，図３に対する標準偏差σ＝０．７０７／（√ｎ）を考慮すればよく、これにより、確率Ｐを求めることができる。この確率Ｐは、平均化時間において３［ｌ／ｈ］の流量漏洩がある場合に内管漏洩無しと誤って判定してしまう確率として定義される。
【００４４】
すなわち、配管内を流れる（微小漏洩している）３［ｌ／ｈ］の微小流量に、±ｑ［ｌ／ｈ］の流動変動が重畳しているとすると、ｎ回の計測により得られる各流量計測値の平均値（図７では「平均流量」）およびその標準偏差は、それぞれ
平均値＝３．０［ｌ／ｈ］、
標準偏差σ＝０．７０７ｑ／（√ｎ）
で表される。そして、流量が３［ｌ／ｈ］であるのに、上記流量変動によってその流量が１．５［ｌ／ｈ］（漏洩無し判定基準値）以下であると誤って判定される確率Ｐ（図７のハッチ領域）は、次式の（数１）で与えられる。
【００４５】
【数１】
0004116822.tif 000002
【００４６】
第１の判定の場合には、第１の平均化時間の３０秒間毎に判定が実行されることになるので、上記標準偏差σ中のｎが１５となり、流量変動計測値が２［ｌ／ｈ］以下のときに判定を実行することから、ｑは１以下となる。この場合、σは０．１８２５４７以下となり、上記（数１）で算出される確率Ｐは、１．１１×１０−１４  [％]となる。そして、３０日間を一区切りとするので、実行される判定回数ｎ２は、３０日間の２５９２０００秒を第１の平均化時間の３０秒間で除して得られる８６４００回となる。これらから正常に内管漏洩有りと判定することができる確率Ｐ２を（１−Ｐ）ｎ２により計算すると、Ｐ２は９９．９９９９９９９９９[％]となる。なお、ｑが１．４のとき、Ｐ２は９９．９８[％]となる。
【００４７】
第２の判定の場合には、第２の平均化時間の５分間毎に判定が実行されることになるので、上記標準偏差σ中のｎが１５０となり、流量変動計測値が１０［ｌ／ｈ］以下のときに判定を実行することから、ｑは５以下となる。この場合、σは０．２８８６３以下となり、上記（数１）で算出される確率Ｐは、１．０１×１０−５[％]となる。そして、実行される判定回数ｎ２は８６４０回となる。これらから正常に内管漏洩有りと判定することができる確率Ｐ２を計算すると、Ｐ２は９９．９１２[％]となる。
【００４８】
第３の判定の場合には、第３の平均化時間の１時間毎に判定が実行されることになるので、上記標準偏差σ中のｎが１８００となり、流量変動計測値が３８［ｌ／ｈ］以下のときに判定を実行することから、ｑは１９以下となる。この場合、σは０．３１６６２以下となり、上記（数１）で算出される確率Ｐは、１．０８×１０−４[％]となる。そして、実行される判定回数ｎ２は７２０回となる。これらから正常に内管漏洩有りと判定することができる確率Ｐ２を計算すると、Ｐ２は９９．９２２[％]となる。
【００４９】
図９に発報の正しさを示す確率Ｐ２が９９．９［％］以上を満たす場合の、平均化時間に対する片振幅値の変化の様子を示す。また、その場合の具体数値を以下の（表１）に示す。
【００５０】
【表１】
0004116822.tif 000003
【００５１】
これら図９および（表１）から、ｎを大きくして平均化時間を長くすれば、より大きな流動変動にも対応可能となることが分かる。
【００５２】
以上、第１実施形態によれば、図９に示す曲線上のいずれかの点（第１実施形態では、平均化時間が３０秒間、５分間、１時間の３点）に対応する平均化時間と流量変動値（片振幅値）とを用いて、３０日間を一区切りとして判定を実行するので、確率的にほとんど誤りなく内管漏洩警報を発報することができる。つまり、床暖房などを３０日間連続運転し、計測により得られる流量計測値が圧力変動の影響を受けたものとなる状況下においても、配管についての漏洩の判定を正確に行うことができる。また、なるべく短時間で漏洩無しと判定することができる。
【００５３】
（第２実施形態）
本発明に係る第２実施形態の超音波流量計は、第１実施形態との相違点として、場合分けされた第１から第３の判定を、実行順序も場合分けして実行する判定部を備えている。
【００５４】
すなわち、第２実施形態では、まず、配管について第１の判定で漏洩の判定を行い、１０日間（第１の期間）継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、次に、配管について第２の判定で漏洩の判定を行い、１０日間（第２の期間）継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、次に、配管について第３の判定で漏洩の判定を行い、１０日間（第３の期間）継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、漏洩有りの判定を下してＬＥＤ表示などで内管漏洩警報を発報する処理が実行されるのである。
【００５５】
第１の判定では、第１の平均化時間（３０［ｓ］）における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、第１の流量変動値（２［ｌ／ｈ］）よりも大きいとき、漏洩の判定は実行されない。
【００５６】
これに対して、流量変動計測値が２［ｌ／ｈ］以下であるとき、第１の平均化時間における各流量計測値の平均値が漏洩無し判定基準値（１．５［ｌ／ｈ］）以下であれば、漏洩無しと判定される。この場合、マイコン６０およびプログラムで構成される判定部は、（内管漏洩）フラグをクリアするとともに、計測開始時点からの経過日数を初期化する。ここで、一般の顧客宅では、夜間にガスを使用しない時間帯が存在し、隣家でガスヒートポンプやガスエンジン等の圧力変動を発生する機器が連続運転していることもないと考えられ、また床暖房などを３０日間連続運転する場合があったとしても１時間に７、８分程度の休止時間があるので、通常、この第１の判定で漏洩無しと判定されることになる。
【００５７】
しかし、もし１０日間（第１の期間）継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、第２の判定によって漏洩の判定を行うモードに移行する。第２の判定では、第２の平均化時間（５分間）における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、第２の流量変動値（１０［ｌ／ｈ］）よりも大きいとき、漏洩の判定は実行されない。
【００５８】
これに対して、流量変動計測値が１０［ｌ／ｈ］以下であるとき、第２の平均化時間における各流量計測値の平均値が漏洩無し判定基準値（１．５［ｌ／ｈ］）以下であれば、漏洩無しと判定される。この場合、判定部は、内管漏洩フラグをクリアするとともに、経過日数を初期化する。ここで、ガスヒートポンプやガスエンジン等の圧力変動を発生する機器が連続運転している隣家から、１０［ｌ／ｈ］以下の流動変動を受ける顧客宅では、この第２の判定で漏洩無しと判定されることになる。
【００５９】
しかし、この第２の判定でも１０日間（第２の期間）継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、第３の判定によって漏洩の判定を行うモードに移行する。第３の判定では、第３の平均化時間（１時間）における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、第３の流量変動値（３８［ｌ／ｈ］）よりも大きいとき、漏洩の判定は実行されない。
【００６０】
これに対して、流量変動計測値が３８［ｌ／ｈ］以下であるとき、第３の平均化時間における各流量計測値の平均値が漏洩無し判定基準値（１．５［ｌ／ｈ］）以下であれば、漏洩無しと判定される。この場合、判定部は、内管漏洩フラグをクリアするとともに、経過日数を初期化する。ここで、ガスヒートポンプやガスエンジン等の圧力変動を発生する機器が連続運転している隣家から、３８［ｌ／ｈ］以下の流動変動を受ける顧客宅では、この第３の判定で漏洩無しと判定されることになる。
【００６１】
しかし、この第３の判定でも１０日間（第３の期間）継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、ＬＥＤ表示などで内管漏洩警報が発報される。この後、判定部は、経過日数を初期化して、再度同様の判定を繰り返し、漏洩無しと判定された時点で内管漏洩警報を解除する。
【００６２】
なお、この場合、例えば１秒間の間、シングアラウンドを繰り返すような特別な測定を行い、１回の測定で流量変動の影響を相殺した上で漏洩の判定を行うようにしてもよい。すなわち、例えば、３０秒間の平均化時間における平均値が±５０［ｌ／ｈ］以内のとき、長時間（１秒程度）、シングアラウンドを繰り返し、流量変動を相殺した上で流量計測値を求めて漏洩の判定を行うようにしてもよい。これでも、漏洩無しと判定することができなかった場合、直ぐに同じ処理を繰り返すのではなく、２４時間経過後、３０秒間の平均化時間における平均値が再び±５０［ｌ／ｈ］以内のときに、上記分散サンプリングなどの特別な計測を繰り返すようにすれば、多くても３０日間に１０回、１０年間に１２００回で済むので、電池駆動でも十分実行可能である。また、遮断弁を閉止し、流量変動が上流側から到達しない状況で得られる流量計測値を基に判定を行うようにしてもよい。
【００６３】
以上、第２実施形態でも、第１実施形態と同様、床暖房などを３０日間連続運転し、計測により得られる流量計測値が圧力変動の影響を受けたものとなる状況下においても、配管についての漏洩の判定を正確に行うことができる。
【００６４】
なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、第１の平均化時間が３０秒間、第１の流量変動値が２リットル、第２の平均化時間が５分間、第２の流量変動値が１０リットル、第３の平均化時間が１時間、第３の流量変動値が３８リットルになっているが、本発明はそれらの値に限定されるものではなく、例えば図９に示した曲線上のいずれかの点に対応する別の平均化時間および流量変動値の組合せでもよい。
【００６５】
また、第１，第２実施形態では、判定部により構成される保安機能が超音波流量計に設けられる構成になっているが、本発明の流量計は、超音波流量計に限らず、例えばフルイディック流量計、あるいはフローセンサを用いた流量計などでもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明は、配管内を流れる流量の計測を行い、この計測により得られる流量計測値を用いて下流側の配管における漏洩有無の判定を行う保安機能を備えた流量計であって、前記保安機能は、少なくとも所定の判定において、漏洩無し判定用の漏洩無し判定基準値を用いて、所定の測定間隔毎に前記計測により得られる各流量計測値を基に、前記配管について漏洩の判定を行うものであり、前記所定の判定の場合には、１０回以上の計測回数および前記所定の測定間隔から決定される所定の平均化時間と、この所定の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記平均化時間に関連した所定の流量変動値とを用いて、前記平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記所定の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記平均化時間における流量変動計測値が前記所定の流量変動値以下であるとき、前記所定の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、所定の期間を一区切りとして、その期間連続して、前記所定の判定で漏洩無しと判定されない結果となった場合に、配管について漏洩有りとする発報を行うので、例えば、床暖房などが３０日間略連続的に運転される状況で、さらに計測により得られる流量計測値が隣家からの圧力変動の影響を受けたものとなる状況下においても、配管についての漏洩の判定を正確に行うことができる。
【００６７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の流量計において、前記所定の流量変動値は、前記漏洩無し判定基準値よりも大きい漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる所定の流量変動値であるので、所定の判定により、一区切りの所定の期間連続して漏洩無しと判定されない結果となった場合に、確率的にほとんど誤りなく配管について漏洩有りとする発報を行うことができるとともに、配管内を流れるガスの流量値が漏洩有り判定目安値を超える場合に漏洩無しと判定することがないようにすることができる。
【００６８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の流量計において、前記所定の判定には、複数の判定があり、前記保安機能は、前記複数の判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を行い、漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、次の判定に移り、前記次の判定においては、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を行い、この判定で漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、これ以降、漏洩無しと判定されるかあるいは最も長い平均化時間の判定に達するまで、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定に順次切り換えて同様の判定処理を繰り返すので、より好適に漏洩の判定を行うことができる。
【００６９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の流量計において、前記保安機能は、前記配管について前記複数の判定のうち最も短い平均化時間の判定で漏洩の判定を所定の日数の期間行い、その期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、これ以降、漏洩無しと判定されるかあるいは最も長い平均化時間の判定に達するまで、残りの判定のうち最も短い平均化時間の判定に順次切り換えてこの判定を所定の日数の期間継続して行う同様の判定処理を繰り返すので、流量変動のレベルに合わせて、処理にかかる負荷の小さい順に各判定を順次実行することができる。
【００７０】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の流量計において、前記所定の判定には、第１の判定、第２の判定および第３の判定があり、前記保安機能は、前記第１の判定の場合には、１０回以上の計測回数および前記所定の測定間隔から決定される第１の平均化時間と、この第１の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第１の流量変動値とを用いて、前記第１の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第１の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第１の平均化時間における流量変動計測値が前記第１の流量変動値以下であるとき、前記第１の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、前記第２の判定の場合には、前記第１の平均化時間と１時間との間の所定の時間に設定された第２の平均化時間と、この第２の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第２の流量変動値とを用いて、前記第２の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第２の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第２の平均化時間における流量変動計測値が前記第２の流量変動値以下であるとき、前記第２の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定し、前記第３の判定の場合には、前記第２の平均化時間と１時間との間の所定の時間に設定された第３の平均化時間と、この第３の平均化時間、前記漏洩無し判定基準値および前記漏洩有り判定目安値から決定され、この漏洩有り判定目安値に対して９９％より高い確率で漏洩無しとみなせる第３の流量変動値とを用いて、前記第３の平均化時間における最大の流量計測値および最小の流量計測値から得られる流量変動計測値が、前記第３の流量変動値よりも大きいとき、漏洩の判定を実行せず、前記第３の平均化時間における流量変動計測値が前記第３の流量変動値以下であるとき、前記第３の平均化時間における各流量計測値の平均値が前記漏洩無し判定基準値以下であれば、漏洩無しと判定するので、より好適に漏洩の判定を行うことができる。
【００７１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の流量計において、前記保安機能は、前記配管について前記第１の判定で漏洩の判定を行い、所定の日数の第１の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、前記配管について前記第２の判定で漏洩の判定を行い、所定の日数の第２の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、前記配管について前記第３の判定で漏洩の判定を行い、所定の日数の第３の期間継続して漏洩の有無を判定しない結果となった場合には、漏洩有りの判定を下して前記発報を行うので、流量変動のレベルに合わせて、処理にかかる負荷の小さい順に第１から第３の判定を順次実行することができる。
【００７２】
請求項７記載の発明は、請求項２から６のいずれかに記載の流量計において、前記漏洩無し判定基準値は１時間当たり１．５リットルであり、前記漏洩有り判定目安値は１時間当たり３．０リットルであるので、ガス配管についての漏洩の判定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の超音波流量計における信号処理回路の構成図である。
【図２】振幅値が２［ｌ／ｈ］となる流量変動の様子を示す図である。
【図３】図２の変動を受けているときに得られる各流量計測値の確率密度分布を示す図である。
【図４】図２の正弦波状の流動変動に２次の高調波が重畳した場合の流動変動の様子を示す図である。
【図５】図４の変動を受けているときに得られる各流量計測値の確率密度分布を示す図である。
【図６】図２の正弦波状の流動変動に３次の高調波が重畳した場合の流動変動の様子を示す図である。
【図７】図６の変動を受けているときに得られる各流量計測値の確率密度分布を示す図である。
【図８】第２、第３の判定による動作原理の説明図である。
【図９】発報の正しさを示す確率が９９．９［％］以上を満たす場合の、平均化時間に対する片振幅値の変化の様子を示す図である。
【図１０】超音波流量計の構成図である。
【符号の説明】
６Ａ  信号処理回路
６１ａ，６１ｂ  超音波送受信回路
６２  計測制御回路
６３  高周波発振子
６４  電池
６０  マイコン
６０ａ  計測タイミング生成部
６０ｂ  瞬時流量演算部
６０ｃ  積算流量演算部
６０ｄ  バッファ
６０ｅ  判定部
【図１】
0004116822.tif 000004
【図２】
0004116822.tif 000005
【図３】
0004116822.tif 000006
【図４】
0004116822.tif 000007
【図５】
0004116822.tif 000008
【図６】
0004116822.tif 000009
【図７】
0004116822.tif 000010
【図８】
0004116822.tif 000011
【図９】
0004116822.tif 000012
【図１０】
0004116822.tif 000013