| 【発明の名称】 |
流量計およびガスメータ |
| 【発明者】 |
【氏名】温井 一光
【氏名】田代 健
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| 【要約】 |
【課題】安価でありながら、流量の計測範囲の拡大を図ることができるようにする。
【解決手段】流速センサ１１は、ガス１０の質量流量に対応した信号を流量演算部１３に出力する。体積型流量計１２は、ガス１０の体積流量に対応した信号を流量演算部１３に出力する。流量演算部１３は、流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とに基づいて、必要に応じて体積流量と質量流量との変換を行い、全計測領域において、質量流量と体積流量のいずれか一方を基準として、流量単位が統一された流量値を演算して表示部３に出力する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体が通過する流路を形成する配管と、前記流路を通過する流体の質量流量を計測するための第１の計測手段と、この第１の計測手段の計測領域と一部重複した計測領域を有すると共に、前記流路を通過する流体の体積流量を計測するための第２の計測手段と、前記第１の計測手段と前記第２の計測手段の重複した計測領域における計測結果に基づいて、質量流量と体積流量とを相互変換するための変換係数を求める係数演算手段と、必要に応じて前記変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換を行い、前記第１の計測手段の計測結果と前記第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力する流量演算手段とを備えたことを特徴とする流量計。
【請求項２】 更に、質量流量と体積流量のいずれを基準として流量値を出力するのかを選択するための選択手段を備え、前記流量演算手段は、前記選択手段の選択に応じて、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力することを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】 前記第１の計測手段は、取り付け位置近傍における流体の流速に応じた信号を出力する第１の流速検知手段を含み、前記第２の計測手段は、一定区間における流体の流速に応じた信号を出力する第２の流速検知手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項４】 前記第１の計測手段は、取り付け位置近傍における流体の流速に応じた信号を出力する流速検知手段を含み、前記第２の計測手段は、一定区間における流体の流量に応じた信号を出力する流量検知手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項５】 前記流量演算手段は、所定単位時間当たりに流路を通過する流体の瞬時流量を算出することを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項６】 前記流量演算手段は、所定単位時間当たりに流路を通過する流体の瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めることを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項７】 ガスが通過する流路を形成する配管と、前記流路を通過するガスの質量流量を計測するための第１の計測手段と、この第１の計測手段の計測領域と一部重複した計測領域を有すると共に、前記流路を通過するガスの体積流量を計測するための第２の計測手段と、前記第１の計測手段と前記第２の計測手段の重複した計測領域における計測結果に基づいて、質量流量と体積流量とを相互変換するための変換係数を求める係数演算手段と、必要に応じて前記変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換を行い、前記第１の計測手段の計測結果と前記第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力する流量演算手段と、この流量演算手段により算出された流量を表示する表示手段とを備えたことを特徴とするガスメータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の流量を計測するための流量計およびガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスメータ等に利用される流量計には、配管中を流れる流体の流速を検出し、その流速から流量を演算するようにしたものがある。また、流速の検出方法としては、熱式、差圧式等がある。
【０００３】図５は、従来の流量計の一例を示す構成図である。従来の流量計は、例えば、配管１０２によって形成された流路の中央部に配設された流速センサ１０１と、この流速センサ１０１に接続された流量演算部１０３と、この流量演算部１０３に接続された表示部１０４とを備えている。この流量計では、流速センサ１０１によって、流路中央部の流速が検出される。また、流量演算部１０３によって、流速センサ１０１において検出された流速に配管１０２の断面積が乗算されて流量が算出される。この算出された流量は表示部１０４に表示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配管１０２中では、流量によっては偏流が発生するため、流速センサ１０１の取り付け位置の決定が困難であるという問題があった。また、流量の計測精度を高く維持するためには、流量の計測範囲を偏流の少ない流量範囲に限定する必要があり、流量の計測範囲が狭くなるという問題があった。
【０００５】なお、流速センサ１０１に、流速の検出精度がよく、検出範囲の広いものを用いることで、１つのセンサで流量の計測範囲を広げることも可能であるが、精度がよく検出範囲の広い流速センサ１０１は、高価であるという問題がある。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、安価でありながら、流量の計測範囲の拡大を図ることができるようにした流量計およびガスメータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量計は、流体が通過する流路を形成する配管と、流路を通過する流体の質量流量を計測するための第１の計測手段と、この第１の計測手段の計測領域と一部重複した計測領域を有すると共に、流路を通過する流体の体積流量を計測するための第２の計測手段と、第１の計測手段と第２の計測手段の重複した計測領域における計測結果に基づいて、質量流量と体積流量とを相互変換するための変換係数を求める係数演算手段と、必要に応じて変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換を行い、第１の計測手段の計測結果と第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力する流量演算手段とを備えたものである。
【０００８】この流量計では、係数演算手段によって、第１の計測手段と第２の計測手段の重複した計測領域における計測結果に基づいて、質量流量と体積流量とを相互変換するための変換係数が求められる。また、流量演算手段によって、必要に応じて変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換が行われ、第１の計測手段の計測結果と第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値が演算されて出力される。
【０００９】請求項２記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、更に、質量流量と体積流量のいずれを基準として流量値を出力するのかを選択するための選択手段を備え、流量演算手段を、選択手段の選択に応じて、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力するように構成したものである。
【００１０】この流量計では、流量演算手段によって、選択手段の選択に応じて、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値が演算されて出力される。
【００１１】請求項３記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、第１の計測手段を、取り付け位置近傍における流体の流速に応じた信号を出力する第１の流速検知手段を含むように構成し、第２の計測手段を、一定区間における流体の流速に応じた信号を出力する第２の流速検知手段を含むように構成したものである。
【００１２】この流量計では、第１の計測手段が、取り付け位置近傍における流体の流速に応じた信号を出力する第１の流速検知手段を含んで構成されると共に、第１の流速検知手段によって検知された流速に基づいて質量流量が算出される。また、第２の計測手段が、一定区間における流体の流速に応じた信号を出力する第２の流速検知手段を含んで構成されると共に、第２の流速検知手段によって検知された流速に基づいて体積流量が算出される。
【００１３】請求項４記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、第１の計測手段を、取り付け位置近傍における流体の流速に応じた信号を出力する流速検知手段を含むように構成し、第２の計測手段を、一定区間における流体の流量に応じた信号を出力する流量検知手段を含むように構成したものである。
【００１４】この流量計では、第１の計測手段が、取り付け位置近傍における流体の流速に応じた信号を出力する流速検知手段を含んで構成されると共に、流速検知手段によって検知された流速に基づいて質量流量が算出される。また、第２の計測手段が、一定区間における流体の流量に応じた信号を出力する流量検知手段を含んで構成されると共に、流量検知手段の検知信号に基づいて体積流量が算出される。
【００１５】請求項５記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、流量演算手段を、所定単位時間当たりに流路を通過する流体の瞬時流量を算出するように構成したものである。
【００１６】この流量計では、流量演算手段によって、所定単位時間当たりに流路を通過する流体の瞬時流量が算出される。
【００１７】請求項６記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、流量演算手段を、所定単位時間当たりに流路を通過する流体の瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めるように構成したものである。
【００１８】この流量計では、流量演算手段によって、所定単位時間当たりに流路を通過する流体の瞬時流量が算出されると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量が求められる。
【００１９】請求項７記載のガスメータは、ガスが通過する流路を形成する配管と、流路を通過するガスの質量流量を計測するための第１の計測手段と、この第１の計測手段の計測領域と一部重複した計測領域を有すると共に、流路を通過するガスの体積流量を計測するための第２の計測手段と、第１の計測手段と第２の計測手段の重複した計測領域における計測結果に基づいて、質量流量と体積流量とを相互変換するための変換係数を求める係数演算手段と、必要に応じて変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換を行い、第１の計測手段の計測結果と第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力する流量演算手段と、この流量演算手段により算出された流量を表示する表示手段とを備えたものである。
【００２０】このガスメータでは、係数演算手段によって、第１の計測手段と第２の計測手段の重複した計測領域における計測結果に基づいて、質量流量と体積流量とを相互変換するための変換係数が求められる。また、流量演算手段によって、必要に応じて変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換が行われ、第１の計測手段の計測結果と第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値が演算されて出力される。表示手段は、流量演算手段によって算出された流量を表示する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】図１は、本発明の一実施の形態に係るガスメータの概略を示す構成図である。本実施の形態に係るガスメータ１は、流量を計測するための流量計２と、この流量計２によって計測された流量を表示するための表示部３とを備えている。
【００２３】流量計２は、例えば、断面が円形状を成し、ガス１０が通過する流路を形成する配管４と、この配管４の内壁面に取り付けられ、ガス１０の質量流量を計測するための流速センサ１１と、この流速センサ１１の下流側に設けられ、ガス１０の体積流量を計測するための体積流量計測型の流量計１２（以下、「体積型流量計１２」という。）と、流速センサ１１および体積型流量計１２からの計測結果に基づいて流量を算出する流量演算部１３とを備えている。なお、体積型流量計１２は、流速センサ１１の上流側に設けられていてもよい。ここで、流速センサ１１が、本発明における第１の計測手段に対応し、体積型流量計１２が、本発明における第２の計測手段に対応する。また、流量演算部１３が、本発明における係数演算手段および流量演算手段に対応する。
【００２４】ここで、本実施の形態において、体積流量とは、単位時間当たりに流路を流れる流体の体積に相当するものであり、その単位は、例えばリットル／ｈである。また、質量流量とは、単位時間当たりに流路を流れる流体の質量に相当するものであり、その単位は、例えばＫｇ／ｈである。
【００２５】流速センサ１１は、流路を通過するガス１０の流速に応じた信号を出力するものである。この流速センサ１１からの出力信号は、その取り付け位置近傍における流体の流速に相当し、ガス１０の質量流量に対応している。なお、より具体的には、流速センサ１１は、いわゆる熱式流速計の一つであり、図示しないが、発熱部とこの発熱部の上流側および下流側に配設された２つの温度センサを有し、２つの温度センサによって検出される温度の差を一定に保つために必要な発熱部に対する供給電力から流速に対応する質量流量を求めたり、一定電流または一定電力で発熱部を加熱し、２つの温度センサによって検出される温度の差から質量流量を求めることができるようになっている。また、流速センサ１１は、例えば、小流量域（微小流量域）から中流量域が最適な計測領域となっている。
【００２６】体積型流量計１２は、一定区間における流体の流量に応じた信号を出力するようになっており、その出力信号は、ガス１０の体積流量に対応している。この体積型流量計１２は、その計測方式および計測領域が、流速センサ１１とは異なるものである。但し、体積型流量計１２の計測領域は、流速センサ１１と一部重複している。この体積型流量計１２は、例えば、中流量域から大流量域が最適な計測領域となっている。
【００２７】体積型流量計１２は、体積流量に対応した信号を出力可能なものであれば、その計測方式はいずれであってもよい。例えば、流体を一定容積に区分することで直接的に体積流量を測るような容積式流量計等の直接測定方式によるものであってもよいし、一定区間における流体の流速を求め、この流速に配管断面積を乗算して体積流量を求めるような間接測定方式によるものであってもよい。なお、より具体的には、直接測定方式のものとしては、例えば、回転に応じて一定容積の流体を順次排出するひょうたん形の２つの回転子を備えたルーツ式流量計がある。また、間接測定方式のものとしては、例えば、流速に応じて回転する翼車を備えたタービン式流量計や流路中に置かれた渦発生体によって生ずるカルマン渦の周波数から流速を計測するような渦式流量計がある。
【００２８】また、体積型流量計１２として、例えば、流路中に発せられた超音波の速度に基づいて流体の流速を求めるような超音波式流速センサを用いてもよい。
【００２９】流量演算部１３は、流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とに基づいて、全計測領域において、質量流量と体積流量のいずれか一方を基準として、流量単位が統一された流量値を演算して表示部３に出力するようになっている。この流量演算部１３は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されるものである。なお、流量演算部１３において、質量流量と体積流量のいずれを基準とした流量値を出力するのかの設定は、例えば、メータの初期設定の段階で行うことができる。また、流量演算部１３は、質量流量と体積流量の双方を基準とした２種類の流量値を出力するようにしてもよい。但し、一般的には、体積型流量計１２による体積流量の計測は、流体の温度等の環境の変化に影響を受ける場合があるので、流速センサ１１の計測に基づく質量流量を基準とすることが望ましい。
【００３０】流量演算部１３は、例えば、全計測領域において、質量流量を基準とした流量値を出力する場合には、流速センサ１１の計測領域においては、流速センサ１１の計測結果に基づいて直接的に求められた質量流量を出力すると共に、体積型流量計１２の計測領域においては、体積型流量計１２の計測結果に基づいて求められる体積流量を質量流量に変換して出力するようになっている。一方、流量演算部１３は、全計測領域において、体積流量を基準とした流量値を出力する場合には、体積型流量計１２の計測領域においては、体積型流量計１２の計測結果に基づいて直接的に求められた体積流量を出力すると共に、流速センサ１１の計測領域においては、流速センサ１１の計測結果に基づいて求められる質量流量を体積流量に変換して出力するようになっている。
【００３１】流量演算部１３は、上記したような質量流量と体積流量とを相互に変換するための変換係数を求めるようになっている。流量演算部１３は、この変換係数の算出を流速センサ１１と体積型流量計１２の重複した計測領域における双方の計測結果に基づいて行うようになっている。例えば、流量演算部１３は、質量流量を基準とした流量値を出力する場合には、重複した計測領域における流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とを比較し、流速センサ１１の計測結果を基準として、体積流量を質量流量に変換するための変換係数を求めるようになっている。一方、流量演算部１３は、体積流量を基準とした流量値を出力する場合には、重複した計測領域における流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とを比較し、体積型流量計１２の計測結果を基準として、質量流量を体積流量に変換するための変換係数を求めるようになっている。
【００３２】なお、流量演算部１３によって演算されて出力される流量値は、単位時間当たりに流路を通過するガス１０の瞬時流量であってもよいし、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算した積算流量であってもよい。流量演算部１３によって出力された瞬時流量流または積算流量の値は、表示部３において表示されるようになっている。
【００３３】次に、本実施の形態に係るガスメータ１の動作について説明する。
【００３４】ガス１０が配管４内の流路を通過すると、流速センサ１１は、その取り付け位置近傍における流体の流速に相当し、ガス１０の質量流量に対応した信号を流量演算部１３に出力する。また、体積型流量計１２は、ガス１０の体積流量に対応した信号を流量演算部１３に出力する。流量演算部１３は、流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とに基づいて、全計測領域において、質量流量と体積流量のいずれか一方を基準として、流量単位が統一された流量値を演算して表示部３に出力する。流量演算部１３において、質量流量と体積流量のいずれを基準とした流量値を出力するのかの設定は、例えば、メータの初期設定の段階で行われる。
【００３５】図２は、質量流量を基準とした流量値を出力する場合における流量演算部１３の演算処理を説明するための流れ図である。
【００３６】流量演算部１３は、質量流量を基準とした流量値を出力する場合には、まず、現在の流量の計測領域が、流速センサ１１の計測領域であるか否かを判断する（ステップＳ２０１）。なお、流量演算部１３は、流速センサ１１と体積型流量計１２の計測領域に関する情報を予め記憶しており、この情報に基づいてステップＳ２０１における判断を行う。
【００３７】流量演算部１３は、流速センサ１１の計測領域であると判断した場合には（ステップＳ２０１；Ｙ）、流速センサ１１の計測結果に基づいて直接的に質量流量を演算して出力する（ステップＳ２０３）。流速センサ１１の流量演算部１３から出力された流量値は、表示部３において表示される。
【００３８】また、流量演算部１３は、流速センサ１１の計測領域ではないと判断した場合には（ステップＳ２０１；Ｎ）、体積型流量計１２の計測結果を取得すると共に（ステップＳ２０２）、取得した体積型流量計１２の計測結果を変換係数を用いて質量流量に変換して出力する（ステップＳ２０４）。ここで、体積型流量計１２の計測結果を質量流量に変換するための変換係数の算出は、流量演算部１３において、流速センサ１１と体積型流量計１２の重複した計測領域における双方の計測結果に基づいて行われる。すなわち、流量演算部１３によって、重複した計測領域における流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とが比較され、流速センサ１１の計測結果を基準として、質量流量に変換するための変換係数が求められる。流量演算部１３によって、質量流量に変換された流量値は、表示部３において表示される。
【００３９】図３は、体積流量を基準とした流量値を出力する場合における流量演算部１３の演算処理を説明するための流れ図である。
【００４０】流量演算部１３は、体積流量を基準とした流量値を出力する場合には、まず、現在の流量の計測領域が、体積型流量計１２の計測領域であるか否かを判断する（ステップＳ３０１）。なお、流量演算部１３は、流速センサ１１と体積型流量計１２の計測領域に関する情報を予め記憶しており、この情報に基づいてステップＳ３０１における判断を行う。
【００４１】流量演算部１３は、体積型流量計１２の計測領域であると判断した場合には（ステップＳ３０１；Ｙ）、体積型流量計１２の計測結果に基づいて直接的に体積流量を演算して出力する（ステップＳ３０３）。体積型流量計１２の流量演算部１３から出力された流量値は、表示部３において表示される。
【００４２】また、流量演算部１３は、体積型流量計１２の計測領域ではないと判断した場合には（ステップＳ３０１；Ｎ）、流速センサ１１の計測結果を取得すると共に（ステップＳ３０２）、取得した流速センサ１１の計測結果を変換係数を用いて体積流量に変換して出力する（ステップＳ３０４）。ここで、流速センサ１１の計測結果を体積流量に変換するための変換係数の算出は、流量演算部１３において、流速センサ１１と体積型流量計１２の重複した計測領域における双方の計測結果に基づいて行われる。すなわち、流量演算部１３によって、重複した計測領域における流速センサ１１の計測結果と体積型流量計１２の計測結果とが比較され、体積型流量計１２の計測結果を基準として、体積流量に変換するための変換係数が求められる。流量演算部１３によって、体積流量に変換された流量値は、表示部３において表示される。
【００４３】以上説明したように、本実施の形態に係るガスメータ１によれば、必要に応じて体積流量と質量流量との変換を行い、互いに計測方式および計測領域の異なる流速センサ１１と体積型流量計１２とを併用して流量を計測することを可能としたので、流速センサ１１と体積型流量計１２における互いの計測方式の弱点を補って、安価でありながら、流量の計測範囲の拡大を図ることができる。
【００４４】［変形例］次に、本実施の形態の変形例について説明する。上記実施の形態においては、質量流量と体積流量のいずれを基準とした流量値を出力するのかの設定を、メータの初期設定の段階で行うようにしたが、以下の変形例では、質量流量と体積流量のいずれを出力するかを任意に選択できるようにしたものである。
【００４５】図４は、図１に示したガスメータ１の一変形例を表す構成図である。図３に示したガスメータ１ａは、質量流量と体積流量のいずれを基準として流量値を出力するのかを選択するための選択部１４を備えている。
【００４６】このガスメータ１ａでは、選択部１４における選択結果を示す信号は、流量演算部１３に入力される。流量演算部１３は、選択部１４の選択に応じて、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力する。このように、ガスメータ１ａによれば、質量流量と体積流量のいずれを出力するかを任意に選択できるようにしたので、使用状況等に応じて適切に流量を計測することができる。
【００４７】図４に示したガスメータ１ａのその他の構成、動作および効果は、図１に示したガスメータ１と同様である。
【００４８】以上実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、流速センサ１１としては、発熱部と２つの温度センサを有するものに限らず、１つの発熱部を有し、この発熱部の温度（抵抗）を一定に保つために必要な発熱部に対する供給電力から流速を求めたり、一定電流または一定電力で発熱部を加熱し、発熱部の温度（抵抗）から流速を求めるものでもよい。また、流速センサ１１は、熱式流速計に限らず、質量流量を直接的または間接的に計測可能なものであれば、その方式は他のものであってもよい。
【００４９】また、流量計２は、ガスメータとして利用されるものに限定されず、ガス以外の気体、蒸気、粉粒体および液体の流量を計測するものにも適用することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし６のいずれか１に記載の流量計または請求項７に記載のガスメータによれば、必要に応じて変換係数を用いて質量流量と体積流量との変換を行い、第１の計測手段の計測結果と第２の計測手段の計測結果とに基づいて、全計測領域における流量について、質量流量と体積流量の少なくとも一つを基準とした流量値を演算して出力するようにしたので、計測領域の異なる第１の計測手段と第２の計測手段とを併用することが可能となり、安価でありながら、流量の計測範囲の拡大を図ることができるという効果を奏する。
【００５１】特に、請求項２に記載の流量計によれば、質量流量と体積流量のいずれを出力するかを任意に選択できるようにしたので、流量の計測範囲の拡大を図ることができると共に、使用状況等に応じて適切に流量を計測することができるという効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２０２６２
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）２月２７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】藤島 洋一郎
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２４８５０３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）９月１７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４７７２１ |
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