(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流路に設けられ超音波信号を発信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子への発信受信を開始するトリガ手段と、超音波の伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段の出力に基づいて流量を求める流量演算手段と、少なくとも前記流量演算手段で求めた流量から流体の使用状況を判断する使用状況判定手段と、前記使用状況判定手段の判断結果に基づき前記トリガ手段の動作周期を設定する周期設定手段と、前記使用状況判定手段の判断結果に基づき異常時には流体流路を閉止する開閉手段と、流体流路を閉止から開成に切り替える復帰手段を備え、前記周期設定手段は前記復帰手段動作後所定時間の前記トリガ手段の動作周期を通常の流体流路開成時の周期より小とすると共に、前記使用状況判定手段は、前記復帰手段動作後所定時間の流量演算手段の出力が所定値以上であれば漏洩と判断する漏洩判定手段を備えた流量計測装置。
【請求項２】
漏洩判定手段が漏洩と判断した場合には開閉手段により流体流路を閉止する請求項１記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用してガスなどの流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の流量計測装置は、たとえば特開平４−３２８４２４号公報が知られており、図３に示すように、流体流路１の一部に超音波振動子２と３を流れの方向に相対して設け、振動子１から流れ方向に超音波を発生しこの超音波を振動子２で検出すると再び振動子１から超音波を発生させ、この繰り返しを行ってその時間を計測し、逆に振動子２から流れに逆らって超音波を発生し同様の繰り返し時間を計測し、この時間の差から演算手段４で流体の速度および流量を演算していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の流量計測装置では計測のスタート信号はある一定の周波数かまたランダム関数を含めてある関数に決められており、流体が流れていない場合にも決められたサンプリング周波数で計測が行われていた。このため電力を使用する頻度が高く、電池駆動の場合短期間のうちに電池交換が必要になり消費電力の低減が課題となっていた。この課題を解決するため、直前の流量が小さければ計測周期を大として消費電力を低減する方式が提案されている。
【０００４】
しかし、この様な計測装置に流量の使用状況に応じて流体の供給を停止する安全機能を組み合わせた場合、次のような課題があった。すなわち、計測周期が直前の流量に依存するため、地震等の緊急時に正確な流量の判断が遅れてしまい、供給停止の判断が遅れたり、逆に、不必要な時に供給を停止してしまうケースがあり、安全性および使用者の使い勝手の点で課題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、安全性と使い勝手の向上を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、少なくとも流量演算手段で求めた流量から流体の使用状況を判断すると共に周期設定手段で計測周期を設定して計測を行い、異常時には開閉手段が流体流路を閉止して流体の供給を停止している。したがって、地震などの緊急時には、計測周期を小さくしてきめ細かな計測を行うことにより、流体の使用状況変化を素早く判断し、異常時には流体の供給を停止しているので、安全性と使い勝手の向上が実現できる。また、異常判定後、流体供給の再開を可能にした状態で計測周期を短く設定し、流量をきめ細かく計測することにより、特に装置下流側での漏れの発生を素早く判断することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に係る流量計測装置は、流体流路に設けられ超音波信号を発信受信する第１振動子及び第２振動子と、前記振動子への発信受信を開始するトリガ手段と、超音波の伝搬時間を計測する計時手段と、前記計時手段の出力に基づいて流量を求める流量演算手段と、少なくとも前記流量演算手段で求めた流量から流体の使用状況を判断する使用状況判定手段と、前記使用状況判定手段の判断結果に基づき前記トリガ手段の動作周期を設定する周期設定手段と、前記使用状況判定手段の判断結果に基づき異常時には流体流路を閉止する開閉手段と、流体流路を閉止から開成に切り替える復帰手段を備え、前記周期設定手段は前記復帰手段動作後所定時間の前記トリガ手段の動作周期を通常の流体流路開成時の周期より小とすると共に、前記使用状況判定手段は、前記復帰手段動作後所定時間の流量演算手段の出力が所定値以上であれば漏洩と判断する漏洩判定手段を備えた構成としている。また、異常判定後、流体供給の再開を可能にした状態で計測周期を短く設定し、流量をきめ細かく計測することにより、特に装置下流側での漏れの発生を素早く判断することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に係る流量計測装置は、漏洩判定手段が漏洩と判断した場合には開閉手段により流体流路を閉止する構成としている。そして、漏洩判断後は、流体の供給を停止することができるので、より安全性を高めることが可能となる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。各実施例とも、家庭用のガス流量計測装置に適用した場合について説明する。
【００１０】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の流量計測装置の構成を示すブロック図である。
図１において、流体流路１の途中に超音波を発信する第１振動子２と受信する第２振動子３を流れ方向に配置されている。５は第１振動子２への発信回路、６は第２振動子３で受信した信号の増幅回路である。７は増幅回路５を通った受信波を信号処理する比較回路、８は超音波の発信から受信までの時間を計時する計時手段である。
【００１１】
９は周期設定手段１０で設定された周期毎に発信回路５に発信トリガ信号を送出するトリガ手段、１１はトリガ手段９の動作周期毎に計時手段８で求められた計測値を基に流体流量を求める流量演算手段、１２は地震震度を計測する震度検出手段、１３は流量演算手段９の出力と震度検出手段１２の出力から流体の使用状況を判断する使用状況判定手段、１４は使用状況判定手段が異常と判断した時に、流体流路１を閉止して流体の供給を停止する遮断弁等の開閉手段である。
【００１２】
使用状況判定手段１３は地震発生時等の緊急時に流体の供給を停止するかいなかを判断する緊急閉止判定手段１５と、流体流路１の閉止時に流路系の異常を判断する流路異常判定手段１６とで構成されている。また１７は流路異常判定手段が異常を判断した時に外部に報知する報知手段である。
【００１３】
次に、動作、作用について説明する。トリガ手段９の信号を受けて発信回路５より送出されたバースト信号により第１振動子２から発信された超音波信号は、流れの中を伝搬し第２振動子３で受信され増幅回路６と比較回路７で信号処理され、発信から受信までの時間を計時手段８で計測する。
【００１４】
静止流体中の音速をｃ、流体の流れの速さをｖとすると、流れの順方向の超音波の伝搬速度は（ｃ＋ｖ・cosθ）となる。第１振動子２と第２振動子３の間の距離をＬ、超音波伝搬軸と流路の中心軸とがなす角度をθとすると、超音波が到達する時間ｔは、
ｔ＝Ｌ／（ｃ＋ｖ・cosθ）         （１）
となり、（１）式より
ｖ＝（Ｌ／ｔ−ｃ）／cosθ         （２）
となり、Ｌとθが既知ならｔを測定すれば流速ｖが求められる。この流速より流量Ｑは、通過面積をＳ、補正計数をＫとすれば、
Ｑ＝Ｋ・Ｓ・ｖ              （３）
となる。
【００１５】
使用状況判定手段１３内の緊急閉止判定手段１５は流量演算手段１１および震度検出手段１２の出力結果によりガスの使用状況が正常、要警戒、異常の３状態のいずれであるかを判断する。例えば、地震震度で強弱により震度３以下は正常、４以上の場合には要警戒と判断する。すなわち、所定の地震震度以上の状況下でガスが使用されれば、ガス器具や配管の事故が発生する可能性があるので、即座にガス供給を停止する必要があると考えられる。
【００１６】
そこで、要警戒の状態では、より素早く、きめ細かに状況判断を行うため、周期設定手段１０で定めるトリガ手段９の動作周期を正常時よりも小さく定める。そして、流量演算手段１１の出力が所定値を越えていれば、開閉手段１４により流体流路１を閉止し、ガスの供給を停止する。
【００１７】
次に、ガスの供給を停止した後の動作について説明する。開閉手段１４が動作した後であっても、地震の際の衝撃による、開閉手段１４の故障、流体流路１の破損・変形等が発生した場合にはガスが継続して流れ続ける場合がある。このような場合は、ガス流量が認められば即座に対処する必要があるため、引き続いて、トリガ手段９の動作周期を正常時すなわち流路開成時より小として計測を続ける。このような状況下で、流量演算手段１１の出力が所定値を越えていれば、流路異常手段１６が流路異常と判断して、再度開閉手段１４に閉止信号を出力する。
【００１８】
ただし、開閉手段１４の故障時には、ガス供給を停止できないので、報知手段１７により、例えば、使用者、ガス供給業者に対して通報する。その結果、流量計測装置の更に上流側で供給を停止するなどの適切な処置を施すことことにより事故の発生を防止することが可能となる。
【００１９】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の流量計測装置の構成を示すブロック図である。
本実施例２において実施例１と異なるのは、流体流路１が閉止された後、再度開成するための復帰手段１８を備えている点、復帰手段１８により流体流路１が開成された後所定時間は、トリガ手段９の動作周期を通常の流体流路開成時よりも小としている点、更に、使用状況判定手段１３内部に、この期間中に所定値以上の流量があれば、漏洩と判断する漏洩検知手段１９を備えている点、更に、漏洩判定手段１９が漏洩と判断した場合には流体流路を再度閉止する点である。
【００２０】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００２１】
開閉手段１４により流体流路４が閉止され、ガスの供給が停止された後は、使用者あるいは、ガス供給業者が、装置下流側のガス器具（図示せず）の元栓の閉止、配管経路の点検等必要な措置を行った後、スイッチ等の復帰手段１８を操作して、開閉手段１４に流体流路１を開成する様に指示を与える。この時、地震の際の衝撃による、器具・配管の損傷、点検時の見落とし等の特に開閉手段１４の下流側の異常によりガスが継続して流れ続ける場合がある。
【００２２】
この様な場合には、ガス流量が認められば即座に対処する必要があるため、引き続いて、トリガ手段９の動作周期を正常時より小として計測を続ける。このような状況下で、流量演算手段１１の出力が所定値を越えていれば、漏洩判定手段１９が漏洩と判断し、報知手段１６を通じて外部へ通報する。漏洩と判断した場合に、開閉手段１４により再度ガスの供給を停止すれば、更に安全性が高められる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかのように本発明に係る流量計測装置は、少なくとも流量演算手段で求めた流量から流体の使用状況を判断すると共に周期設設定手段で計測周期を設定して計測を行い、開閉手段が、異常時には流体流路を閉、正常時には流体流路を開としている。したがって、地震などの緊急時には、計測周期を小さくしてきめ細かな計測が行うことにより、流体の使用状況の変化を素早く判断できるので、安全性と使い勝手の向上が実現できる。また、異常判定後、流体供給の再開を可能にした状態で計測周期を短く設定し、流量をきめ細かく計測することにより、特に装置下流側での漏れの発生を素早く判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における流量計測装置のブロック図
【図２】  本発明の実施例２における流量計測装置のブロック図
【図３】  従来の流量計測装置のブロック図
【符号の説明】
１  流体流路
２  第１振動子
３  第２振動子
８  計時手段
９  トリガ手段
１０  周期設定手段
１１  流量演算手段
１２  震度検出手段
１３  使用状況判定手段
１４  開閉手段
１６  流路異常判定手段
１７  報知手段
１８  復帰手段
１９  漏洩判定手段
【図１】
0004120063.tif 000002
【図２】
0004120063.tif 000003
【図３】
0004120063.tif 000004