説明

流量計測装置

【課題】使用するガス器具の流量変化プロファイルを設定することなく使用開始を可能にして、ガスの不正使用を防止することができる使い勝手を高めた流量計測装置を提供することを目的とする。
【解決手段】計時手段6で計測された超音波の伝搬時間から計測流路1への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段8と、不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段10を備え、前記空気混入有無判定手段8において空気混入有を検出した場合に、不正使用判定手段9は不正な使用と判定してガスの不正使用を防止するようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はガスなどの流量を計測する超音波による流量計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の流量計測装置は、使用ガス器具を判断する器具判別手段と、登録記憶手段に登録された器具判別値とは異なる特定の流量変化プロファイルが発生した場合に、ガスの不正使用が行われていると判断する不正使用判別手段を備えた構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−139309号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、この流量計測装置は、マイナス流量が所定時間続いた場合など正常なガス器具の流量変化プロファイルとは異なる特定の流量変化プロファイルが発生したことを検出すると、ユーザーがガスメータ装置を取り外す等の不正行為を行ったと判断する。
【0005】
しかしながら、この流量計測装置は、ユーザーがガスを不正に使用する目的でガスメータ装置を取り外す、もしくは配管を改造してガスメータ装置をバイパスするといったような不正行為を行った際に、マイナス流量などの異常な流量変化プロファイルがもし発生しなかった場合は、ガスの不正使用を見逃す可能性があることが課題となっていた。
【0006】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用するガス器具の流量変化プロファイルを設定することなく使用開始を可能にして、ガスの不正使用を防止することができる使い勝手を高めた流量計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る流量計測装置は、前記の課題を解決するために、被計測流体が流れる計測流路の上流と下流に配置された一対の超音波センサと、送信側に設定された前記超音波センサを駆動する送信手段と、受信側に設定された前記超音波センサで受信された超音波信号を検知する受信手段と、一方の前記超音波センサから送信された超音波信号を、他方の前記超音波センサが受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段と、前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段と、前記計時手段で計測された伝搬時間から前記計測流路への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段と、不正な使用を判定する不正使用判定手段と、不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段を備え、前記空気混入有無判定手段において空気混入有を検出した場合に不正な使用と判定するようにした構成である。
【発明の効果】
【0008】
以上のように、本発明では、空気混入有無判定手段において空気混入有を検出後に空気混入無を検出した場合に不正な使用と判定してガスの不正使用を防止し、使用するガス器具の流量変化プロファイルを設定することなく簡便に使用開始を可能にして、使い勝手を高めた流量計測装置を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施の形態1に係る流量計測装置の一例を示すブロック図
【図2】図1に示す流量計測装置における、超音波の伝搬時間に異常が生じた場合の一例を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【0010】
第1の発明は、燃料ガスとしての被計測流体が流れる計測流路の上流と下流に配置された一対の超音波センサと、送信側に設定された前記超音波センサを駆動する送信手段と、受信側に設定された前記超音波センサで受信された超音波信号を検知する受信手段と、一方の前記超音波センサから送信された超音波信号を、他方の前記超音波センサが受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段と、前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段と、前記計時手段で計測された伝搬時間から前記計測流路への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段と、不正な使用を判定する不正使用判定手段と、不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段を備え、前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段において空気混入有を検出した場合に、不正な使用と判定するようにした構成の流量計測装置である。
【0011】
前記構成によれば、空気混入有無判定手段において空気混入有を検出した場合に、不正使用判定手段は装置が外されて配管の改造などが行われた不正な使用と判定することで、ガスの不正使用を迅速に防止し、使用するガス器具の流量変化プロファイルを設定することなく簡便に使用開始を可能にして、使い勝手を高めることができる。
【0012】
第2の発明は、特に第1の発明において、前記不正使用判定手段は、前記計時手段により検出される伝搬時間が、被計測流体の伝搬時間から空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンが所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定するようにしたものである。
【0013】
前記構成によれば、被計測流体の伝搬時間から空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンに着目し、空気混入時の伝搬時間に至る途中経過を加味して検出精度を高めることができる。
【0014】
第3の発明は、特に第1または2の発明において、前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段で空気の混入有が所定時間継続して検出された場合に不正な使用と判定するようにしたものである。
【0015】
前記構成によれば、空気混入有無判定手段で空気の混入有を短時間検出しても不正な使用と判定しないので、ガス配管の上流側に存在した空気溜りが流動してきた場合など無用な報知動作を防止してユーザーの使い勝手を向上できる。
【0016】
第4の発明は、燃料ガスとしての被計測流体が流れる計測流路の上流と下流に配置された一対の超音波センサと、送信側に設定された前記超音波センサを駆動する送信手段と、受信側に設定された前記超音波センサで受信された超音波信号を検知する受信手段と、一方の前記超音波センサから送信された超音波信号を、他方の前記超音波センサが受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段と、前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段と、前記計時手段で計測された伝搬時間から前記計測流路への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段と、不正な使用を判定する不正使用判定手段と、不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段と、を備え、前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段において空気混入有を検出後に空気混入無を検出した場合に不正な使用と判定するようにした構成の流量計測装置である。
【0017】
前記構成によれば、空気混入有で装置の取り外し、さらに空気混入有を検出後の空気混入無で装置の取り付けと二重に判断して判定するので、ガス配管の改造を確実に検出して
、ガスの不正使用を確実に防止できる。
【0018】
第5の発明は、特に第4の発明において、前記不正使用判定手段は、前記計時手段により検出される伝搬時間が、被計測流体の伝搬時間から空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンが所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定するようにしたものである。
【0019】
前記構成によれば、被計測流体の伝搬時間から空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンに着目し、空気混入時の伝搬時間に至る途中経過を加味してより一層検出精度を高めることができる。
【0020】
第6の発明は、特に第4または5の発明において、前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段で空気の混入有が所定時間継続して検出された場合に不正な使用と判定するようにしたものである。
【0021】
前記構成によれば、空気混入有無判定手段で空気の混入有を短時間検出しても不正な使用と判定しないので、ガス配管の上流側に存在した空気溜りが流動してきた場合など無用な報知動作を防止してユーザーの使い勝手をより一層向上できる。
【0022】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、これら実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【0023】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る流量計測装置について、図1を参照して具体的に説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る流量計測装置のブロック図である。
【0024】
[流量計測装置の構成]
まず、本実施の形態に係る流量計測装置の構成について説明する。
【0025】
図1に示すように、本実施の形態に係る流量計測装置は、被計測流体が流れる計測流路1の上流と下流に配置された一対の超音波センサ2、3と、送信側に設定された超音波センサ2あるいは超音波センサ3を駆動する送信手段4と、受信側に設定された超音波センサ3あるいは超音波センサ2で受信された超音波信号を検知する受信手段5と、一方の超音波センサ2あるいは超音波センサ3から送信された超音波信号を、他方の超音波センサ3あるいは超音波センサ2が受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段6と、前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段7と、計時手段6で計測された伝搬時間から計測流路1への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段8と、不正な使用を判定する不正使用判定手段9と、不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段10と、超音波センサ2、超音波センサ3の一方を受信側に設定し他方を送信側に設定する切替手段11と、超音波での計測を制御する計測制御手段12から構成されている。ここで、超音波センサ2、超音波センサ3は、被測定流体の流れる計測流路1の流路軸に角度φで交わるように、対向して配置されている。
【0026】
[流量計測装置の動作]
次に、前記構成の流量計測装置の動作について説明する。計測制御手段12により切替手段11を制御して、まず超音波センサ2を送信側に、超音波センサ3を受信側に設定する。そして、送信手段4から出力される駆動信号が送信側に設定された超音波センサ2に入力され、超音波センサ2から超音波信号が発信される。発信された超音波の信号が受信側の超音波センサ3で受信されるまでの伝搬時間を計時手段6で計測する。
【0027】
なお、この送受信動作を所定の回数(n回)だけ繰り返されたときの時間を計時手段6で求めることにより、計測精度を高めることができる。
【0028】
次に、切替手段11で超音波センサ2と超音波センサ3の送受信を切り替えて、超音波センサ3を送信側、超音波センサ2を受信側に設定して超音波信号を送信し、この送受信を前述のように行い、その超音波の伝搬に要した伝搬時間を計時する。
【0029】
このようにして、切替手段11により、超音波センサ2、超音波センサ3の送信側と受信側との設定を切り替え、それぞれの伝搬時間を上述のように測定し、流量演算手段7において(式1)ようにして流量Qを求める。
【0030】
Q=S・v=S・L/2・cosφ{(1/t1)−(1/t2)}・・・(式1)
但し、(式1)においては、Lが超音波センサ2と超音波センサ3間の流れ方向の有効距離であり、t1が超音波センサ2から超音波センサ3への伝搬時間であり、t2が超音波センサ3から超音波センサ2への伝搬時間であり、vが被測定流体の流速であり、Sが計測流路1の断面積であり、φは超音波センサが計測流路1の軸となす角度であり、Qが流量である。このような流量計測を順次繰り返し、時間経過とともに流量を積算して積算流量を計測する。
【0031】
ここで、本実施の形態に係る流量計測装置では、流量演算手段7で流量ゼロと検出している時の計時手段6で計測した超音波の伝搬時間を、空気混入有無判定手段8で記録し続け、流量ゼロでの伝搬時間の変化を監視する。
【0032】
図2は、超音波の伝搬時間に異常が発生した場合の一例を示したもので、縦軸を超音波の伝搬時間tとし、横軸を計測状態における経過時間Tとして伝搬時間tの変化特性を表している。
【0033】
図2において、使用する所定のガス中での超音波の伝搬時間をtg、空気混入時での超音波の伝搬時間をtaで示し、ここでは使用するガス種はメタンを主成分とする場合(tg<ta)で説明する。
【0034】
装置の設置および試運転チェック後、装置の使用開始とともに空気混入有無判定手段8では流量ゼロでの伝搬時間を記録し続ける。
【0035】
図2のように、装置を使用開始してから使用するガス中での既定の伝搬時間tgを検知する状態で推移し、経過時間T1で空気混入有無判定手段8では伝搬時間の変化を検出し始め、経過時間T1から経過時間T2では空気混入有無判定手段8は伝搬時間の不規則な変化を検出するもので、空気混入の進行より伝搬時間が増加傾向で変動する増加変動域を形成し、この増加変動域が配管取り外し時の空気混入により見られる伝搬時間の不規則な変化を伴う所定の変化パターンを示している。
【0036】
経過時間T2では、空気が混入したと認められる伝搬時間taに達し、空気混入有無判定手段8は空気混入有を検出している。
【0037】
経過時間T2から経過時間T3の間は、空気混入有の状態が続く空気混入域を示し、この空気混入有の状態が所定時間ΔTを超えて検出し続けている。
【0038】
経過時間T3から経過時間T4では、空気混入有と判定した状態のまま、伝搬時間が不規則に変動しながらガス中での伝搬時間tgに向けて不規則に小さくなっていく低減変動
域を示し、経過時間T4でガス中での伝搬時間tgを検知する状態に戻り、空気混入有無判定手段8は空気混入無を検出している。
【0039】
なお、図2では空気混入有を判定する時の伝搬時間taは100%空気の場合で示したが、空気混入有を判定する閾値は100%空気の値で設定する必要は無く、空気と使用する所定のガスとの任意の混合濃度での値にすることで、検出精度を高めることができるのは言うまでもない。ただし、この場合は空気混入有を判定する伝搬時間taに達した後、伝搬時間が空気混入を判定する伝搬時間taよりも大きい値で推移することが生じることがある。また、空気混入有を判定した後に空気混入無を判定する伝搬時間は、tgよりも少し空気混入時寄りの伝搬時間tgg(ta>tgg>tg)にしても良い。
【0040】
このような伝搬時間の変化をもとに、空気が混入したと認められる伝搬時間taに達し、空気混入有無判定手段8が空気混入有を検出すると、不正使用判定手段9はガスの不正使用が発生したと判定して異常を知らせる報知を報知手段10で行わせる。
【0041】
このように、空気混入有無判定手段8が空気混入有を検出するとガスの不正使用が発生したと判定することで、ガスの不正使用を発生時に迅速に検出できるので、ガスの不正使用の迅速な防止ができる。
【0042】
また、ガス中での伝搬時間tgから空気混入時の伝搬時間taに変化する際の伝搬時間の変化パターンが前記した増加変動域のような所定の変化パターンを経て空気混入有を検出した場合に、不正使用判定手段9は不正な使用と判定することで、故意による空気混入の発生をより一層確実に検出できるので、ガスの不正使用の検出精度を高めることができる。
【0043】
また、空気混入有無判定手段8で空気混入有が所定時間ΔTを継続して検出された場合に、不正使用判定手段9は不正な使用と判定するようにして、所定時間ΔTより短い時間の空気混入有が生じても不正な使用と判定しないので、ガス配管の上流側に存在した空気溜りが流動してきた場合など無用な報知動作を防止してユーザーの使い勝手を向上できる。
【0044】
なお、ここでは報知手段10で不正使用を示す異常の報知をする場合を示したが、装置での不正使用の報知だけでなくガスの供給者まで通報することや、装置での遮断弁(図示せず)によるガス供給の遮断などが行われても良いのは言うまでもない。
【0045】
このように、超音波の伝搬時間でガスの不正使用を検出することで、使用開始に先立って装置の下流側で使用するガス器具とそのガス器具の運転時に発生する流量変化プロファイルを事前に設定する必要がなく、簡便に使用開始できる。さらに、使用開始に伴う使用ガス器具の抽出や登録などの煩わしい手間が削減され、ガス供給者あるいはユーザーにとって使い易く利便性が高くなる。さらに、装置構成の簡略化や使用開始時の手間削減により低コスト化できる。
【0046】
以上のように、不正使用判定手段9は、空気混入有無判定手段8において空気混入有を検出した場合に不正な使用と判定することで、空気混入が発生したのはユーザーがガスを不正に使用する目的でガスメータ装置を取り外す、もしくは配管を改造して装置をバイパスさせるような不正行為を行ったことで配管中に空気が混入したものと判断することで、ガス配管の改造を確実に検出して、ガスの不正使用を迅速に防止できる。
【0047】
また、本実施の形態に係る流量計測装置において、不正使用判定手段9は、計時手段6により検出される伝搬時間が、被計測流体の伝搬時間tgから空気混入時の伝搬時間ta
に変化する際の伝搬時間の変化パターンが所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定するようにした構成である。
【0048】
このようにして、伝搬時間の変化パターンに着目し、空気混入時の伝搬時間taに至る途中経過が所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定することで、検出精度を高めることができる。
【0049】
また、本実施の形態に係る流量計測装置において、不正使用判定手段9は、空気混入有無判定手段8で空気の混入有が所定時間ΔT継続して検出された場合に不正な使用と判定するようにした構成である。
【0050】
このようにして、空気混入有無判定手段8で空気の混入有を所定時間ΔTより短い時間検出しても不正な使用と判定しないので、ガス配管の上流側に存在した空気溜りが流動してきた場合など無用な報知動作を防止してユーザーの使い勝手を向上できる。
【0051】
[変形例]
本実施の形態に係る流量計測装置の変形例について、図1および図2を参照して具体的に説明する。
【0052】
本実施の形態に係る変形例の流量計測装置は、不正使用判定手段9は、空気混入有無判定手段8において空気混入有を検出後に空気混入無を検出した場合に、不正な使用と判定するように構成してもよい。つまり、実施例1では、空気混入有を検出した場合に不正な使用と判定する構成となっていたが、本変形例のように、空気混入有を検出後に空気混入無を検出した場合(図2に示す伝搬時間の変化特性図で経過時間T4での空気混入無を検出時)に不正な使用と判定するようにしてもよい。
【0053】
このように空気の混入が発生し、その後空気混入無を検出した場合は、ユーザーがガスを不正に使用する目的でガスメータ装置を取り外す、もしくは配管を改造して装置をバイパスさせるような不正行為を行ったことで配管中に空気が混入し、空気混入有を検出後に空気混入無を検出したのは、ガス供給配管を改造後に装置を再び取り付けたと見なすもので、この二重の判断で不正な使用と判定するものであり、ガス配管の改造を確実に検出して、ガスの不正使用を確実に防止できる。
【0054】
なお、図2では、空気の混入有が所定時間ΔT継続して検出された後、空気混入無を検出した場合を示したが、空気の混入有が所定時間ΔT継続しないで空気混入無を検出した場合でも不正な使用と判定するのは言うまでもない。
【0055】
また、ガス中での伝搬時間tgから空気混入時の伝搬時間taに変化する際の伝搬時間の変化パターンが前記した増加変動域のような所定の変化パターンを経て空気混入有を検出した場合に、不正使用判定手段9は不正な使用と判定することで、故意による空気混入の発生をより一層確実に検出できるので、ガスの不正使用の検出精度をより一層高めることができる。
【0056】
また、空気混入有無判定手段8で空気混入有が所定時間ΔTを継続して検出された場合に、不正使用判定手段9は不正な使用と判定するようにして、所定時間ΔTより短い時間の空気混入有が生じても不正な使用と判定しないので、ガス配管の上流側に存在した空気溜りが流動してきた場合など無用な報知動作を防止してユーザーの使い勝手をより一層向上できる。
【0057】
以上のように、不正使用判定手段9は、空気混入有無判定手段8において空気混入有を
検出後に空気混入無を検出した場合に不正な使用と判定するように構成したものであり、ガス配管の改造を確実に検出して、ガスの不正使用を確実に防止できる。
【0058】
また、本実施の形態に係る変形例の流量計測装置において、不正使用判定手段9は、計時手段6により検出される伝搬時間が、被計測流体の伝搬時間tgから空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンが所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定するようにした構成である。
【0059】
このようにして、伝搬時間の変化パターンに着目し、空気混入時の伝搬時間taに至る途中経過が所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定することで、より一層検出精度を高めることができる。
【0060】
また、本実施の形態に係る変形例の流量計測装置において、不正使用判定手段9は、空気混入有無判定手段8で空気の混入有が所定時間ΔT継続して検出された場合に不正な使用と判定するようにした構成である。
【0061】
このようにして、空気混入有無判定手段8で空気の混入有を所定時間ΔTより短い時間検出しても不正な使用と判定しないので、配管の取り外しと再取付けによる空気混入ではなく、ガス配管の上流側に存在した空気溜りが流動してきた場合など無用な報知動作を防止してユーザーの使い勝手をより一層向上できる。
【0062】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0063】
以上のように、本発明に係る流量計測装置は、空気混入有無判定手段において超音波の伝搬時間をもとに空気混入の有無を検出するもので、流体を計測する分野であれば、被測定流体がどのようなものであっても好適に用いることができる。
【符号の説明】
【0064】
1 計測流路
2 超音波センサ
3 超音波センサ
4 送信手段
5 受信手段
6 計時手段
7 流量演算手段
8 空気混入有無判定手段
9 不正使用判定手段
10 報知手段
11 切替手段
12 計測制御手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料ガスとしての被計測流体が流れる計測流路の上流と下流に配置された一対の超音波センサと、
送信側に設定された前記超音波センサを駆動する送信手段と、
受信側に設定された前記超音波センサで受信された超音波信号を検知する受信手段と、
一方の前記超音波センサから送信された超音波信号を、他方の前記超音波センサが受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段と、
前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段と、
前記計時手段で計測された伝搬時間から前記計測流路への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段と、
不正な使用を判定する不正使用判定手段と、
不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段と、を備え、
前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段において空気混入有を検出した場合に不正な使用と判定する流量計測装置。
【請求項2】
前記不正使用判定手段は、前記計時手段により検出される伝搬時間が、被計測流体の伝搬時間から空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンが所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定する請求項1記載の流量計測装置。
【請求項3】
前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段で空気の混入有が所定時間継続して検出された場合に不正な使用と判定する請求項1又は2記載の流量計測装置。
【請求項4】
燃料ガスとしての被計測流体が流れる計測流路の上流と下流に配置された一対の超音波センサと、
送信側に設定された前記超音波センサを駆動する送信手段と、
受信側に設定された前記超音波センサで受信された超音波信号を検知する受信手段と、
一方の前記超音波センサから送信された超音波信号を、他方の前記超音波センサが受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段と、
前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段と、
前記計時手段で計測された伝搬時間から前記計測流路への空気の混入の有無を判定する空気混入有無判定手段と、
不正な使用を判定する不正使用判定手段と、
不正な使用と判定した場合に報知を行う報知手段と、を備え、
前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段において空気混入有を検出後に空気混入無を検出した場合に不正な使用と判定する流量計測装置。
【請求項5】
前記不正使用判定手段は、前記計時手段により検出される伝搬時間が、被計測流体の伝搬時間から空気混入時の伝搬時間に変化する際の伝搬時間の変化パターンが所定の変化パターンである場合に不正な使用と判定する請求項4記載の流量計測装置。
【請求項6】
前記不正使用判定手段は、前記空気混入有無判定手段で空気の混入有が所定時間継続して検出された場合に不正な使用と判定する請求項4又は5記載の流量計測装置。

【図2】
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【図1】
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【公開番号】特開2012−251967(P2012−251967A)
【公開日】平成24年12月20日(2012.12.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−126983(P2011−126983)
【出願日】平成23年6月7日(2011.6.7)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】