JP4623486B2 - Flow measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、超音波流量計や熱式流量計等のように流速を検出する方法を用いて、流体の流量を間欠的にサンプリングして流体の流量を計測する流量計測装置に関するものである。 The present invention relates to a flow rate measuring device that measures the flow rate of a fluid by intermittently sampling the flow rate of the fluid using a method of detecting a flow velocity such as an ultrasonic flow meter or a thermal flow meter.
従来、この種の流量計として、熱式フローセンサや、超音波センサを用いたものが多数提案されており、これらは、微小な流れを検出できる高感度な流量計としての特徴を備えている。 Conventionally, many types of flowmeters using thermal flow sensors and ultrasonic sensors have been proposed as this type of flowmeter, and these have the characteristics of a highly sensitive flowmeter that can detect minute flows. .
しかしながら、微小な流れを検出できる反面、高感度であるがゆえの欠点として、流体の流れがないのにもかかわらず、局所的な流れに反応して流量を検出してしまうケースがあった。特に、供給配管に大きな圧力変動が発生した場合に、この現象が顕著に現れる。そのため、検出した値をそのまま積算していくことにより、流体使用を停止しているにもかかわらず、積算流量の値が増加してしまうことがあった。 However, although a minute flow can be detected, there is a case in which the flow rate is detected in response to a local flow even though there is no fluid flow as a drawback because of high sensitivity. In particular, this phenomenon appears remarkably when a large pressure fluctuation occurs in the supply pipe. Therefore, by integrating the detected values as they are, the value of the integrated flow rate may increase even though the fluid use is stopped.
この現象を防ぐため、センサが検出した流量値を一旦、相殺バッファと呼ばれる補助の積算手段に加算する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to prevent this phenomenon, a method has been proposed in which the flow rate value detected by the sensor is once added to auxiliary integration means called a cancellation buffer (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載された流量計測装置は、家庭用のガスメータのように広い計測範囲(数[L/h]〜数千[L/h])をカバーするために、大流量は、フルイディック素子の流体発振現象を圧電膜センサにより計測し、流体発振の起こりにくい小流量域は、熱式フローセンサを用いて計測する方式のものである。
The flow rate measuring device described in
図6は、特許文献1に記載された従来の流量計測装置の小流量域、すなわち、フローセンサの計測領域の計測処理内容を示す。
FIG. 6 shows the measurement processing contents of the small flow rate region of the conventional flow rate measuring device described in
すなわち、フローセンサ21、換算手段22、相殺バッファ23、タイマ24、積算手段25、表示手段26で構成されている。フローセンサ21は、6秒毎に駆動されて、装置内で発生している流速に応じた電気信号を出力する。
That is, the
換算手段22は、フローセンサの出力を元に、センサ駆動間隔である6秒間に装置内を通過した流量を求めて、相殺バッファ23に出力する。相殺バッファに加算された値は、1[L]に達する毎に信号を出力し、積算手段25は信号出力を受けて積算値に1[L]を加算する。そして、積算手段25の値が表示手段26で表示される。
Based on the output of the flow sensor, the conversion means 22 obtains the flow rate that has passed through the apparatus during the sensor drive interval of 6 seconds and outputs the flow rate to the
上記構成の流量計測装置において、例えば、ガスを使用していない条件下において、大きな圧力変動が発生しているケースでは、換算手段22の出力は、大きなばらつきを持ち、瞬間的には、正の大きな値となることもあるが、逆に、負の大きな値を出力することもあり、長い時間平均すれば、0[L]に落ち着く。 In the flow rate measuring apparatus having the above configuration, for example, in the case where a large pressure fluctuation occurs under the condition where no gas is used, the output of the conversion means 22 has a large variation, and is instantaneously positive. In some cases, the value may be large, but on the contrary, a large negative value may be output.
しかし、一時的には、正の値に偏って出力されることもある。そのまま、放置しておけば、相殺バッファ23の内容が1[L]に達して、表示手段26の値が増加する危険性がある。
However, temporarily, the output may be biased to a positive value. If left as it is, there is a risk that the content of the
そこで、タイマ24が定期的に相殺バッファ23が保持している積算値をクリアする。この時間は例えば、次のように決定される。ガス漏れの判定基準を3[L/h]とすれば、この値を装置の検出下限流量と考える。3[L/h]の流量が発生している場合には、相殺バッファの値は20分で1[L]に達する。したがって、タイマ24の定めるクリア時間を20分より大きな値に定めれば、3[L/h]の検出も可能であると共に、ガス不使用時の積算値の増加も防ぐことができる。
しかしながら、前記従来の構成では、所定時間が経過すると、相殺バッファ23の内容がクリアされてしまうので、ガス器具の使用を停止した時点で相殺バッファ23に残された値が、捨てられることになり、積算誤差が発生するという課題があった。
However, in the conventional configuration, when the predetermined time has elapsed, the contents of the
この現象について、図7を用いて説明する。図7は、ガス器具の瞬時流量値、相殺バッファ23の値、表示手段26の表示値の動きを示したものである。図7において、15[L/h]のガス器具を14分間使用したものとし、説明を簡単とするため、ガス器具の使用を開始した時点、時刻T0における相殺バッファ23の値、積算手段25の値が共に0Lとする。
This phenomenon will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the movement of the instantaneous flow rate value of the gas appliance, the value of the
時刻T1,T2,T3において相殺バッファの値は1[L]を超えるため、その都度、積算手段25に1[L]が加算されると同時に、相殺バッファ23はクリアされる。また、これと同時に、タイマ24は再スタートする。
Since the value of the cancellation buffer exceeds 1 [L] at times T1, T2, and T3, 1 [L] is added to the integrating means 25 each time, and at the same time, the
そして、時刻T4で、ガス器具の使用を停止したため、T4以降、バッファ23の値は0.5[L]のまま殆ど変化しない。次いで、最後に積算流量値が増加した時点T3からクリア時間20分が経過した時刻T5において相殺バッファ23はクリアされる。T0〜T4において使用されたガスの総使用量は3.5[L]であるが、実際、積算手段25に出力された値は3[L]であり、残りの0.5[L]は捨てられてしまう。
Since the use of the gas appliance is stopped at time T4, the value of the
上記のケースを含めて、ガス器具の使用を停止した時点で相殺バッファに保持されている流量は0〜1[L/h]の間の任意の値となるため、平均すると0.5[L]と考えることができる。よって、ガス器具の使用をバッファクリア時間より長い時間停止する度に、平均0.5[L]の流量が捨てられることになる。したがって、小口のガス器具を、比較的短い時間ずつ小刻みに使用するケースにおいては、相対的な誤差は無視できなくなってしまう。 Including the above case, since the flow rate retained in the offset buffer when the use of the gas appliance is stopped is an arbitrary value between 0 and 1 [L / h], an average of 0.5 [L ] Can be considered. Therefore, every time the use of the gas appliance is stopped for a time longer than the buffer clear time, the average flow rate of 0.5 [L] is discarded. Therefore, in the case where the small-sized gas appliance is used in small increments for a relatively short time, the relative error cannot be ignored.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス不使用時に積算値が増えることを防ぐと同時に、ガス使用時の積算誤差をも小さくすることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to prevent an integrated value from increasing when a gas is not used and to reduce an integrated error when the gas is used.
前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、判定手段が流量小と判断した時には、通過流量演算手段の出力がクリア手段の作用により定期的にクリアされる補助積算手段を経由して主積算手段に出力され、判定手段が流量大と判断した時には、通過流量演算手段の出力が主積算手段に直接出力される構成としているので、流体不使用時に検出された流量はクリアされ、流体使用時に検出された流量はクリアされずに積算値として加算されていくことになる。 In order to solve the above-described conventional problems, the flow rate measuring device of the present invention includes an auxiliary integration unit that periodically clears the output of the passage flow rate calculation unit by the action of the clear unit when the determination unit determines that the flow rate is low. Since the output of the passage flow rate calculation means is directly output to the main integration means when the determination means determines that the flow rate is large, the flow rate detected when the fluid is not used is cleared. Thus, the flow rate detected when the fluid is used is not cleared but is added as an integrated value.
本発明の流量計測装置は、流体不使用時に積算値が増えることを防ぐと同時に、流体使用時の積算誤差をも小さくすることができる。 The flow rate measuring device of the present invention can prevent the integrated value from increasing when the fluid is not used, and can also reduce the integrated error when the fluid is used.
第1の発明は、流体の流量と相関のある物理量を間欠的に計測する計測手段と、前記計測手段の出力から流体流量または流速を算出する演算手段と、前記演算手段の出力から通過流量を算出する通過流量演算手段と、前記通過流量演算手段の出力を加算して積算値を算出する積算手段とを備え、前記積算手段は、前記演算手段の出力と閾値との大小比較を行い流量の大小判定を行う判定手段と、前記判定手段の判定結果が流量小の時に、前記通過流量演算手段の出力を加算して補助積算値を算出する補助積算手段と、前記判定手段の判定結果が流量大の時には、前記通過流量演算手段の出力を加算する主積算手段と、所定時間が経過する毎に前記補助積算手段の補助積算値をクリアするクリア手段を備え、前記補助積算手段は、前記補助積算値が所定の容量を越えると前記補助積算値を前記主積算手段に加算する構成とすることにより、流体の不使用時に検出された計測手段の出力は、一旦、補助積算手段に加算された後に、クリア手段によりクリアされ、ガス使用時に検出された計測手段の出力は、直接、主積算手段に出力されて積算されるので、流体の不使用時に積算値が増えることを防ぐと同時に、流体の使用時の積算誤差をも小さくすることができる。
また、前記判定手段の判定結果が流量小から流量大に切り替わった時には、前記補助積算手段で積算されている補助積算値を主積算手段に加算する構成とすることにより、流量の過渡変化をも見逃さずに積算することが可能となる。また、前記クリア手段は、前記判定手段の判定結果が流量大から流量小に切り替わった時点を起点として所定時間の経過を判断する構成とすることにより、外乱の影響で一時的に流量が判定閾値を下回った場合であっても、その間の流量を確実に積算値に反映することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a measuring means for intermittently measuring a physical quantity correlated with a fluid flow rate, a computing means for calculating a fluid flow rate or a flow velocity from the output of the measuring means, and a passing flow rate from the output of the computing means. A passing flow rate calculating means for calculating, and an integrating means for calculating an integrated value by adding the outputs of the passing flow rate calculating means, and the integrating means compares the output of the calculating means with a threshold value to determine the flow rate. A determination unit that performs size determination, an auxiliary integration unit that calculates an auxiliary integrated value by adding the output of the passage flow rate calculation unit when the determination result of the determination unit is small, and a determination result of the determination unit is a flow rate In the case of large, it includes a main integration means for adding the output of the passage flow rate calculation means, and a clear means for clearing the auxiliary integration value of the auxiliary integration means every time a predetermined time elapses. Total When the output exceeds a predetermined capacity, the auxiliary integrated value is added to the main integrating means, so that the output of the measuring means detected when the fluid is not used is once added to the auxiliary integrating means, The output of the measuring means that is cleared by the clearing means and detected when using the gas is directly output to the main integrating means and integrated, so that the integrated value is prevented from increasing when the fluid is not used, and at the same time the fluid is used. The integration error at the time can also be reduced.
In addition, when the determination result of the determination means is switched from a low flow rate to a high flow rate, the auxiliary integration value integrated by the auxiliary integration unit is added to the main integration unit, so that a transient change in the flow rate can be obtained. It is possible to accumulate without missing. In addition, the clearing unit is configured to determine the elapse of a predetermined time from the time point when the determination result of the determining unit is switched from high flow rate to low flow rate, so that the flow rate is temporarily determined by the influence of disturbance. Even if it is less than, the flow rate during that time can be reliably reflected in the integrated value.
(実施の形態1)
図1〜図3に示すものは、家庭用のガスメータへの適用を想定したものであり、計測手段であるフローセンサ2が、流体流路1に配置されており、流体管路内の流速を検知して、流速に対応した電気信号を出力する。演算手段3は、フローセンサ2の出力から流体の瞬時流量を算出し、通過流量演算手段4は、演算手段3の出力から流体の通過流量を算出して、結果を積算手段5に出力する。
(Embodiment 1)
The one shown in FIG. 1 to FIG. 3 is assumed to be applied to a home gas meter, and a
そして、表示手段6が積算手段5で求められた流体の積算流量を表示する。更に、積算手段5は、以下のような構成となっている。
Then, the display unit 6 displays the accumulated flow rate of the fluid obtained by the integrating
すなわち、判定手段7は、演算手段3の出力と、設定手段8により設定された判定閾値との大小比較により流量の大小2値判定を行う。切替手段9は、判定手段5の判定結果を受けて、通過流量演算手段4で求めた流量の出力先の切替を行う。
That is, the determination unit 7 performs a binary determination of the flow rate by comparing the output of the
補助積算手段10は、判定手段7の判定結果が流量小の時に通過流量演算手段4で求めた通過流量が加算され、クリア手段11は、定期的に補助積算手段10の値をクリアして、0[L]とする。主積算手段12には切替手段9以降のふたつの経路を経由した通過流量が加算される。そして、主積算手段12は、これらの値を積算し、表示手段6は、主積算手段12の内容を1[L]単位で表示する。
The auxiliary integrating means 10 is added with the passing flow rate obtained by the passing flow rate calculating means 4 when the determination result of the determining means 7 is small, and the clearing means 11 periodically clears the value of the auxiliary integrating means 10, 0 [L]. The
以上のように構成された流量計測装置について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the flow rate measuring apparatus configured as described above will be described below.
まず、フローセンサ2の出力が通過流量に変換されるまでの動作について説明する。フローセンサ2は一定時間(例えば2秒)毎に駆動され、その時点で、流体流路内に発生している流速vをAD変換して電圧信号Eとして出力する。流速vとフローセンサ2の出力は比例関係にあり、Eがわかれば(式1)を用いて流速vを求めることができる。
First, an operation until the output of the
v=K・E (式1)
なお、(式1)において、Kは比例定数である。流路内の流速分布が一様であるとすれば、流速と断面積Sの積を求めることにより、流体の流量を求めることができるが、実際は、流体の粘性の影響などにより、流速分布は一様ではない。したがって、流速vを瞬時流量Qsに変換するには、流速vに依存する補正係数Mを用いて(式2)で求めることができる。
v = K · E (Formula 1)
In (Expression 1), K is a proportionality constant. If the flow velocity distribution in the flow path is uniform, the flow rate of the fluid can be obtained by obtaining the product of the flow velocity and the cross-sectional area S. It is not uniform. Therefore, in order to convert the flow velocity v into the instantaneous flow rate Qs, it can be obtained by (Equation 2) using the correction coefficient M depending on the flow velocity v.
Qs=M・S・v=M・S・K・E (式2)
なお、(式2)を用いて流体流量を求めているのが、演算手段3である。更に、(式2)で求めた流量にフローセンサ2の駆動間隔tを乗じることにより、t秒間の、装置内の通過流量Qiを求めることができる。
Qs = M · S · v = M · S · K · E (Formula 2)
It is the computing means 3 that obtains the fluid flow rate using (Equation 2). Further, the passage flow rate Qi in the apparatus for t seconds can be obtained by multiplying the flow rate obtained by (Equation 2) by the driving interval t of the
Qi=Qs・t (式3)
例えば、Qが180[L/h]であったとすれば、(式3)に値を代入し、(式4)を用いて求められる。
Qi = Qs · t (Formula 3)
For example, if Q is 180 [L / h], a value is substituted into (Expression 3), and it is obtained using (Expression 4).
Qi=180[L/h]×2[s]×(1[h]/3600[s])=0.1[L]
(式4)
なお、(式3)を用いて通過流量を求めているのが、通過流量演算手段4である。
Qi = 180 [L / h] × 2 [s] × (1 [h] / 3600 [s]) = 0.1 [L]
(Formula 4)
The passage flow rate calculation means 4 calculates the passage flow rate using (Equation 3).
次に、積算手段5の動作・作用について説明する。判定手段7では設定手段8により設定された流量大小判定の閾値Qthと瞬時流量Qsを比較し、Qsの方が大きければ、「流量大」、Qthの方が大きければ、「流量小」と判断する。
Next, the operation / action of the integrating
「流量大」とは、ガス器具を使用している状態に相当し、「流量小」はガス器具の使用を停止している状態に相当する。したがって、判定閾値Qthは、ガス器具の使用有無を判断するための閾値と言い換えることができる。この判定閾値Qthは可変であり、設置時に、各家庭の状況に応じて、リモコン等の外部機器を使って、設定手段8の設定値を変更することができる。例えば、設置されているガス器具の最低流量よりも小さな値に設定しておくことにより、ガス器具の使用有無を判別できるようになる。 “High flow rate” corresponds to a state where the gas appliance is used, and “Low flow rate” corresponds to a state where the use of the gas appliance is stopped. Therefore, the determination threshold value Qth can be rephrased as a threshold value for determining whether or not the gas appliance is used. This determination threshold value Qth is variable, and at the time of installation, the setting value of the setting means 8 can be changed using an external device such as a remote controller according to the situation of each home. For example, by setting a value smaller than the minimum flow rate of the installed gas appliance, it is possible to determine whether the gas appliance is used.
また、ガス器具不使用時の計測ばらつきに応じて判定閾値を変更する方式であっても良い。例えば、圧力変動がほとんど発生しないと考えられる設置条件においては、判定閾値を0[L/h]近傍の値であっても差し支えないが、大きな圧力変動が予測される設置条件においては、判定閾値を0[L/h]からできるだけ遠ざけた値に設定することにより、ガス不使用時な不要積算値を防ぐことが可能となる。 Moreover, the system which changes a determination threshold value according to the measurement dispersion | variation at the time of gas appliance non-use may be used. For example, in an installation condition in which pressure fluctuation hardly occurs, the determination threshold value may be a value near 0 [L / h]. However, in an installation condition in which a large pressure fluctuation is predicted, the determination threshold value Is set to a value as far as possible from 0 [L / h], it is possible to prevent unnecessary integrated values when the gas is not used.
そして、判定手段7の判定結果にしたがって、切替手段9が、通過流量演算手段4の出力経路を切り替える。すなわち、判定手段5の判定結果が「流量小」であれば、通過流量演算手段4の出力は、補助積算手段10に加算され、判定手段5の判定結果が「流量大」であれば、通過流量演算手段4の出力は、主積算手段12に加算される。
Then, according to the determination result of the determination unit 7, the
補助積算手段10に加算される値は、ガス器具の使用を停止している状態に検出された値か、もしくは、ガス器具の使用流量より小さなガス漏れ時に検出された値と考えられる。ガス漏れ時に想定される下限の流量を3[L/h]とすれば、背景技術で述べたのと同様に、20分毎にクリアする構成とすれば、ガス漏れの検出は可能であると同時に、ガス不使用時の積算値の増加も防ぐことができる。よって、クリア手段11は20分毎に補助積算手段10の内容をクリアして0[L]としている。
The value added to the
一方、ガス器具使用時に検出された値は、主積算手段12に直接加算されるので、クリアされることなく、表示手段6の表示値に反映される。上記した、積算手段5の動作を図2を用いて説明する。
On the other hand, the value detected when the gas appliance is used is added directly to the main integrating
図2において、15[L/h]のガス器具を使用した場合の、主積算手段12の内容、すなわち積算流量の動きを示すものである。また、判定手段7における流量大小判定の閾値Qthは12[L/h]である。図2において、時刻T0の直前までは、瞬時流量Qsが0[L/h]であるため、「流量小」と判断され、通過流量Qiは補助積算手段10に加算される。
FIG. 2 shows the content of the main integrating
時刻T0において、QsはQthh=10[L/h]を超えるため、この時点から、Qiは主積算手段12に加算される。その後、積算値は増加して行き、時刻T4では3.5[L]に達する。時刻T4ガス器具の使用が停止されるため、Q1は再び主積算手段12に加算されるようになる。
Since Qs exceeds Qthh = 10 [L / h] at time T0, Qi is added to the main integration means 12 from this point. Thereafter, the integrated value increases and reaches 3.5 [L] at time T4. Since the use of the gas appliance at time T4 is stopped, Q1 is added to the main integrating
ガス器具の使用停止時間は1時間であり、この間、補助積算手段12からの出力がないので、主積算手段12の値は3.5[L]のまま維持されている。そして、時刻T5から再び、ガス器具の使用が再開されるので、主積算手段12の値は3.5[L]を起点として、再び増加し始める。
The use stop time of the gas appliance is 1 hour, and during this time, there is no output from the auxiliary integrating
時刻T0からT4、T5からT6までのトータルのガス器具の使用時間は16分であり、この間に、主積算手段12の値は4[L]増加している。T4からT5まで1時間の休止期間があるため、補助積算手段は、トータル3回クリアされることになる。しかし、ガス器具使用中に計測された通過流量は、補助積算手段10を経由せずに、直接主積算手段12に加算されるため、補助積算手段10がクリアされたとしても、積算値には影響を与えることがなく、正確な積算値を求めることができる。
The total usage time of the gas appliances from time T0 to T4 and from T5 to T6 is 16 minutes, and during this time, the value of the main integrating
ところで、流量の変化は、必ずしも図2のように急峻な変化ばかりとは限らず、立ち上がりが緩やかである場合もある。また、ガス器具使用時の流量も必ずしも、安定しているとは限らず、外乱による変化も発生する。以上のような変化の影響で、ガス流量が、閾値を下回った場合であっても、確実に、積算流量として反映させる必要がある。 By the way, the change in the flow rate is not necessarily a steep change as shown in FIG. 2, and the rising may be slow. In addition, the flow rate when the gas appliance is used is not always stable, and changes due to disturbance occur. Even if the gas flow rate falls below the threshold due to the influence of the change as described above, it is necessary to reliably reflect the integrated flow rate.
したがって、このような過渡的な変化を考慮して、判定手段7の判定結果が「流量小」から「流量大」に切替わった時に、補助積算手段10に保持されている値を主積算手段12に加算し、補助積算手段10の内容をクリアする構成としている。
Therefore, in consideration of such a transitional change, when the determination result of the determination unit 7 is switched from “low flow rate” to “high flow rate”, the value held in the
図3は、ガス器具の立ち上がり時および外乱発生時の積算手段5の動作を示し、ガス流量、主積算手段12の積算値(以後、単に積算値と呼ぶ)と補助積算手段10の積算値(以後、補助積算値と呼ぶ)、フローセンサ2のサンプリングタイミングを示している。また、ガス安定時の流量は15[L/h]であり、大小判定閾値Qthは12[L/h]である。
FIG. 3 shows the operation of the integrating
まず、器具の立ち上がり時の時刻T1および、T2の瞬時流量は、Qth未満であるため、これらの時点で求められた通過流量は、補助積算手段10に加算される。
First, since the instantaneous flow rates at the time T1 and T2 at the time of rising of the instrument are less than Qth, the passing flow rate obtained at these points is added to the
そして、時刻T3において、流量QiがQthを超えるため、この時点の補助積算値Qx[L]は主積算手段12に加算されると共に、補助積算値はクリアされる。そして、T3で求めた通過流量とQxの和が積算値に加算される。したがって、流量立ち上がり時の過渡的な値をも積算に反映することができるようになる。
At time T3, since the flow rate Qi exceeds Qth, the auxiliary integrated value Qx [L] at this time is added to the main integrating
次に、T4からT5の間、外乱の影響により、一時的に、瞬時流量がQthを下回るため、この間検出された通過流量は、補助積算手段10に加算される。そして、時刻T6において、再び、流量がQthを超えるため、この時点の補助積算値Qy[L]は主積算手段12に出力されると共に、補助積算値はクリアされる。そして、T6で求めた通過流量とQyが積算値に加算される。したがって、外乱によって、一時的に閾値Qthを下回った時間帯における通過流量も確実に積算値に反映される。
Next, during the period from T4 to T5, due to the influence of disturbance, the instantaneous flow rate temporarily falls below Qth, so the passing flow rate detected during this time is added to the auxiliary integration means 10. At time T6, since the flow rate again exceeds Qth, the auxiliary integrated value Qy [L] at this time is output to the main integrating
なお、この時、流量Qthを下回り、「流量小」に切替わる時刻T4を補助積算手段10におけるクリア時間の計測を開始する起点としておけば、T4からT5において発生した通過流量がクリアされてしまうことがなくなるので、より正確な積算流量を求めることができるようになる。
At this time, if the time T4 when the flow rate Qth falls below the flow rate Qth and is switched to “low flow rate” is set as a starting point for starting the measurement of the clear time in the
以上のように、本発明の流量計測装置においては、判定手段7が流量小と判断した時には、通過流量Qiが、クリア手段11の作用により定期的にクリアされる補助積算手段10を経由して加算され、判定手段7が流量大と判断した時には、通過流量Qiが主積算手段10に直接加算される構成としているので、ガスの不使用時の出力のフローセンサ2の出力は、クリア手段11によりクリアされ、ガス使用時のフローセンサ2の出力は、直接、主積算手段12に加算されるので、ガス不使用時に表示手段6の値が増えることを防ぐと同時に、ガス使用時の積算誤差をも小さくすることができる。
As described above, in the flow rate measuring device of the present invention, when the determination unit 7 determines that the flow rate is small, the passage flow rate Qi is passed through the
また、判定手段7の判定閾値Qthが、設定手段8によって設定することにより可変となっているので、装置の計測設置状況に合わせて適切な閾値を定めることができるようになるので、積算値の精度をより向上させることが可能となる。特に、想定されるガス器具の最低流量の近傍で、かつ、これより小さな値に定めているので、ガス器具使用時の流量は、クリアされることがない。 In addition, since the determination threshold value Qth of the determination means 7 is variable by being set by the setting means 8, an appropriate threshold value can be determined according to the measurement installation status of the apparatus. The accuracy can be further improved. In particular, since the value is set in the vicinity of the assumed minimum flow rate of the gas appliance and smaller than this, the flow rate when using the gas appliance is not cleared.
また、判定手段7の判定結果が「流量小」から「流量大」に切替わった時には、補助積算手段10の積算値を主積算手段12に加算する構成としているので、流量の過渡変化をも見逃さずに積算することが可能となる。 Further, when the determination result of the determination means 7 is switched from “low flow rate” to “high flow rate”, the integrated value of the auxiliary integration means 10 is added to the main integration means 12, so that a transient change in the flow rate can be achieved. It is possible to accumulate without missing.
更に、判定手段7の判定結果が「流量大」から「流量小」に切替わった時点を起点として所定時間経過した場合に、クリア手段11が補助積算手段10の積算値をクリアする構成としているので、流量が外乱によって一時的に、閾値を下回った場合であっても、その間の流量値を積算値に反映することができる。
Further, the
なお、上記構成において、流量の大小判定を瞬時流量Qsを用いて行なう構成としているが、(式2)からも明らかように、流速vが定まれば、瞬時流量Qsは一意的に定まるので、流速vによって、大小判定を行なう構成であっても良い。 In the above configuration, the flow rate is determined using the instantaneous flow rate Qs. As is clear from (Equation 2), the instantaneous flow rate Qs is uniquely determined when the flow velocity v is determined. A configuration in which the size is determined by the flow velocity v may be used.
(実施の形態2)
図4および図5は本発明の実施の形態2における積算手段5の動作を説明するタイムチャートである。実施の形態2においては、発明の構成要素は実施の形態1と同様であり、判定手段10における流量大小判定方法のみが異なる。よって、構成要素の詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
4 and 5 are time charts for explaining the operation of the integrating
実施の形態1と異なるのは、圧力変動等の影響により、計測流量のばらつきが大きくなる場合を考慮して流量大小判定を1回の瞬時流量Qsだけでなく、複数回の計測結果を反映して判定するようにした点である。すなわち、判定手段7は瞬時流量Qsの値が複数回(5回)連続して、判定閾値Qthを下回った時に、「流量小」判定を行なう。
The difference from
図4において、時刻T1,T2〜T3で瞬時流量Qsは判定閾値Qthを下回るが、いずれも5回連続に達しないので、継続して「流量大」と判断される。したがって、この間に検出された通過流量は引き続き主積算手段12に直接加算されることになるので、クリア手段11によってクリアされることがなくなり、正確な積算値を求めることが可能となる。
In FIG. 4, the instantaneous flow rate Qs falls below the determination threshold value Qth at times T1, T2 to T3, but none of them reaches 5 times continuously, so it is determined that the flow rate is “high”. Therefore, since the passage flow rate detected during this time is continuously added directly to the main integrating
また、「流量大」判定も「流量小」判定と同様に、5回連続して、Qthを超えた場合に行なう構成となっている。すなわち、判定手段7は瞬時流量Qsの値が複数回(5回)連続して判定閾値Qthを超えた時に、「流量大」判定を行なう。 Further, the “high flow rate” determination is performed when Qth is exceeded five times in succession, similarly to the “low flow rate” determination. That is, the determination means 7 performs the “high flow rate” determination when the value of the instantaneous flow rate Qs exceeds the determination threshold value Qth continuously for a plurality of times (five times).
図5において、時刻T1〜T2で瞬時流量Qsが判定閾値Qthを超えているが、連続5回には達しないので、「流量小」と判断される。 In FIG. 5, the instantaneous flow rate Qs exceeds the determination threshold value Qth at times T1 to T2, but does not reach five consecutive times, so it is determined as “low flow rate”.
したがって、検出された通過流量は、補助積算手段10に積算されることになり、クリア時間20分が経過すると、補助積算手段10の内容はクリアされることになるので、不要な積算値の増加を防ぐことが可能である。 Therefore, the detected passing flow rate is integrated in the auxiliary integration means 10, and when the clear time 20 minutes elapses, the contents of the auxiliary integration means 10 are cleared, and therefore an unnecessary increase in the integrated value is caused. It is possible to prevent.
なお、このような構成とした場合に、ガス器具の使い始めに、「流量大」と判断されるまでに遅延が発生することになるが、実施の形態1と同様に、「流量小」から「流量大」に切替わったときには、補助積算手段10の内容を主積算手段12に加算する構成としているので、遅延時間の間に補助積算手段10に加算された補助積算値は、主積算手段12の積算値に加算されるので、立ち上がりの流量も確実に積算することが可能である。 In such a configuration, there is a delay until it is determined that the flow rate is determined to be “high flow rate” at the beginning of use of the gas appliance. Since the contents of the auxiliary integration means 10 are added to the main integration means 12 when the flow rate is switched to "high flow", the auxiliary integration value added to the auxiliary integration means 10 during the delay time is the main integration means. Since it is added to the integrated value of 12, the rising flow rate can be reliably integrated.
以上のように、前記実施の形態の流量計測装置は、判定手段7が、演算手段7の出力Q1が連続して複数回判定閾値を下回った時に「流量小」と判断しているので、圧力変動のような大きな外乱が発生した場合であっても、ガス器具使用時の検出流量を確実に積算流量に反映させることができる。 As described above, in the flow rate measuring apparatus of the above embodiment, the determination unit 7 determines that “the flow rate is low” when the output Q1 of the calculation unit 7 continuously falls below the determination threshold value a plurality of times. Even when a large disturbance such as fluctuation occurs, the detected flow rate when using the gas appliance can be reliably reflected in the integrated flow rate.
また、判定手段7が、演算手段7の出力Qiが連続して複数回判定閾値を超えた時に、「流量大」と判断しているので、圧力変動のような大きな外乱が発生した場合であっても、ガス器具不使用時の検出流量を誤って積算することを防止できる。 Further, since the determination means 7 determines that “the flow rate is large” when the output Qi of the calculation means 7 continuously exceeds the determination threshold value a plurality of times, this is a case where a large disturbance such as pressure fluctuation occurs. However, it is possible to prevent erroneously integrating the detected flow rate when the gas appliance is not used.
同じように、圧力変動の影響を軽減する別の方法として、流量大小判定をQiの複数回(例えば5回)平均値によって、判定する方式であっても良い。平均化することによって、より真値に近い値を検出できるようになるため、流量大小判定がより的確となり、正しい積算値を求めることができるようになる。 Similarly, as another method for reducing the influence of the pressure fluctuation, a method of determining the flow rate magnitude determination based on an average value of Qi multiple times (for example, 5 times) may be used. By averaging, a value closer to the true value can be detected, so that the flow rate determination becomes more accurate, and a correct integrated value can be obtained.
また、先に述べた、連続複数回による閾値判定と平均値による閾値判定を組み合わせた方式、すなわち、瞬時流量Qiの複数回平均値において判定閾値との大小判定を行い、その結果が、複数回連続した時点で、流量の大小判定を確定する構成であれば、より、大小判定精度が高められる。 In addition, the above-described method in which threshold determination by a plurality of consecutive times and threshold determination by an average value are combined, that is, a determination threshold value is determined for a plurality of average values of the instantaneous flow rate Qi, and the result is determined a plurality of times. If it is the structure which determines the magnitude determination of a flow volume at the continuous time, the magnitude determination precision will be improved more.
本発明の流量計測装置は、流体不使用時に表示手段の値が増えることを防ぐと同時に、流体使用時の積算誤差をも小さくすることができるので、各種ガスメータ、石油、ガソリンなどの液体計測用メータ等の用途にも適用できる。 The flow rate measuring device of the present invention can prevent an increase in the value of the display means when the fluid is not used, and at the same time, can reduce the integrated error when the fluid is used. It can also be applied to uses such as meters.
2 フローセンサ
3 演算手段
4 通過流量演算手段
5 積算手段
7 判定手段
10 補助積算手段
11 クリア手段
12 主積算手段
2
Claims (1)
前記計測手段の出力から流体流量または流速を算出する演算手段と、
前記演算手段の出力から通過流量を算出する通過流量演算手段と、
前記通過流量演算手段の出力を加算して積算値を算出する積算手段とを備え、
前記積算手段は、前記演算手段の出力と閾値との大小比較を行い流量の大小判定を行う判定手段と、前記判定手段の判定結果が流量小の時に、前記通過流量演算手段の出力を加算して補助積算値を算出する補助積算手段と、前記判定手段の判定結果が流量大の時には、前記通過流量演算手段の出力を加算する主積算手段と、所定時間が経過する毎に前記補助積算手段の補助積算値をクリアするクリア手段を備え、
前記補助積算手段は、前記補助積算値が所定の容量を越えると前記補助積算値を前記主積算手段に加算する構成とし、
前記判定手段の判定結果が流量小から流量大に切り替わった時には、前記補助積算手段で積算されている補助積算値を主積算手段に加算すると共に、
前記クリア手段は、前記判定手段の判定結果が流量大から流量小に切り替わった時点を起点として所定時間の経過を判断する流量計測装置。 A measuring means for intermittently measuring a physical quantity correlated with the flow rate of the fluid;
Arithmetic means for calculating a fluid flow rate or a flow velocity from the output of the measuring means;
Passing flow rate calculating means for calculating a passing flow rate from the output of the calculating means;
An integrating means for calculating an integrated value by adding the output of the passage flow rate calculating means,
The integrating means adds the output of the passing flow rate calculating means when the determination result of the determining means is a small flow rate, and a determining means for comparing the output of the calculating means with a threshold value to determine the magnitude of the flow rate. An auxiliary integrating means for calculating an auxiliary integrated value, a main integrating means for adding the output of the passing flow rate calculating means when the determination result of the determining means is large, and the auxiliary integrating means each time a predetermined time elapses. Clearing means to clear the auxiliary integrated value of
The auxiliary integration means is configured to add the auxiliary integration value to the main integration means when the auxiliary integration value exceeds a predetermined capacity,
When the determination result of the determination unit is switched from a small flow rate to a large flow rate, the auxiliary integration value integrated by the auxiliary integration unit is added to the main integration unit,
The clear means, said judging means the determination result of the flow rate measuring device for determining the elapse of a predetermined time starting from the switching time point to the flow rate small from the flow Univ.
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