JP2006276035A

JP2006276035A - 流量計測装置

Info

Publication number: JP2006276035A
Application number: JP2006191414A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Koba; 康雄木場; Hirosumi Nakamura; 廣純中村; Takahisa Otani; 卓久大谷; Kazunori Kamiyama; 和則上山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2006-10-12

Abstract

【課題】正確な瞬時流量の計測が可能な流量計測装置を提供する。
【解決手段】流量計測装置を構成するガスメータ１００は、本体５０に固定され、流体を収容し排出する計量室４を定義する膜部５２と、膜部５２の往復運動に連動して回転する回転部材５４と、回転部材５４の移動を検出する移動検出手段５、６とを備え、計量室４へのガスの供給・排出により往復動する膜部５２の１往復で１回転するようにリンク機構を介して連結された回転部材５４の任意の位置で流量計測が可能な流量計測装置であって、回転部材５４の回転軌道上に任意の複数ポイントを設定するとともに、設定した複数のポイントにおいて流量の計測を継続することで、計測ポイントの異なる複数の流量値を求めるようにしたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体、液体等の流体の流量を計測する流量計測装置に関する。

ガスメータ等、所定の流体の流量を計測する流量計測装置には、磁石とリードスイッチの組み合わせを用いたものが存在する。このような流量測定計においては、磁石が流体の移動に伴い移動し、リードスイッチが当該磁石の移動を感知する。

一般的に、流量計測装置には流体が通過する複数の膜（膜部）が設けられ、膜間に形成された計量室への流体の供給・排出に追従して膜が往復運動をする。この往復運動が所定の伝達機構を介して回転運動に変換され、回転部材上に配置された磁石が、当該回転運動に追従して所定の軌道上で循環移動させられる。この磁石の循環移動に伴う磁気作用の変化により、磁石の軌道付近に設けられたリードスイッチがオン・オフされ、このスイッチング作用により流量信号が得られ、流体流量を感知する。

上述の構成においては、膜が１往復（１サイクル）するのに伴って１回の回転運動が実現される。１回分の回転運動は計量室の体積に相当する流体量である。従って、回転部材上の磁石が単一の場合、リードスイッチによって得られる流量信号は１サイクルで１個の信号のみである。従って計測可能な最小流量が大きくなる、すなわち、分解能が低くなるという問題がある。言い換えると、瞬時流量を計測することができない。

そこで、分解能を挙げるために複数の磁石を回転部材に設ける技術が提案されている。

この技術により１サイクルから得られる流量信号の数が大きくなり、分解能を向上させることが期待される。
特開２００４−０９３４９７号公報

ところが、上述したような流量計測装置においては、往復運動を回転運動に変換する過程が不可避的に要求されるため、結果的に回転部材の回転運動の角速度を、周回上のあらゆる地点で一定にすることが難しい。結果的に軌道上での磁石の移動速度は変動することとなる（非等速度運動）。従って、たとえ複数の磁石を設けたとしても、適宜正確な流量を反映した計測を達成するのは難しい。

しかしながら、近年、リアルタイムにて流量を正確に測定する要望が高まっている。すなわち、１サイクル中の流量の変動を正確に監視し得る測定精度、分解能が求められている。

本発明は、適時の流量測定を可能としつつ、測定精度を高めることができる流量測定計を提供する。

本発明の流量計測装置は、本体と、前記本体に固定され流体を収容し排出する計量室を定義する膜部と、前記膜部の往復運動に連動して回転する回転部材と、前記回転部材の移動を検出する移動検出手段とを備え、計量室へのガスの供給・排出により往復動する膜部の１往復で１回転するようにリンク機構を介して連結された回転部材を用いて所定のサン
プリング間隔で流量計測が可能な流量計測装置であって、時間帯など所定の条件に応じてサンプリング間隔を変化させ、回転部材が低速回転時はサンプリング間隔を長く、高速回転時はサンプリング間隔を短くしたものである。

また、移動検出手段として、回転部材の回転運動に連動して移動する磁石と、回転部材の回転軌道上に設けた複数のリードスイッチとで構成し、電気的に絶縁した状態で流量計測を行うようにしたものである。

本発明の流量測定装置によれば、流量測定の分解能を向上させつつ、測定精度を高めることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の流量計測装置をガスメータに応用した例を示す。ガスメータ１００の本体を構成するケーシング５０は、上ケーシング５０ａと下ケーシング５０ｂに分けられる。上ケーシング５０ａにはガス供給口１及びガス排出口２が設けられている。ガスメータ１００は、ガス供給口１及びガス排出口２により、住宅等にガスを供給するガス管の途中に接続され、ガス管を流れるガスの流量を計測する。そして、本体５０に設けたカウンタ３に、計測したガス流量が表示される。

図３に示すように、ガスメータ１００は、下ケーシング５０ｂ内に形成された計量室４へのガスの供給・排出を制御する弁部５１と、計量室４へのガスの供給・排出により往復動する膜部５２と、膜部５２の１往復で１回転するように、膜部５２にリンク機構５３にて連動連結された回転部材５４とを備える。ガスメータ１００は膜部５２を有するいわゆる膜式ガスメータである。膜部５２は、下ケーシング５０ｂ内において、計量室４の形状、体積を定義する。

回転部材５４上には、その回転軸から径方向に離れた位置に磁石５が配置されており、膜部５２の往復運動に追従して、回転部材５４とともに回転部材５４の軸を中心とした循環軌道上を循環移動する。

上ケーシング５０ａ内には、上述のコントローラ７の他に、ガス圧力を検出する圧力センサ、地震の震動を検出する感震器、ガス供給遮断弁等が設けられる。これらの構成は周知のものを採用することができる。

図２及び図３に示すように、下ケーシング５０ｂは、その中央が仕切り壁９にて仕切られ、その仕切り壁９の両側それぞれに仕切り壁９を底部とする概ね円筒形状の計量室形成用空間が形成されている。各計量室形成用空間の中央部がさらに膜部５２にて仕切られ、各計量室形成用空間の開口部を蓋１０にて閉じることにおり、各膜部５２の両側各々に計量室４が形成される。即ち、膜部５２は１対設け、計量室４は４つ形成されている。

図２及び図３に示すように、膜部５２は、膜体１１と、その膜体１１の両面各々の中央部に保持した円形の膜板１２と、外側の膜板１２の中央に保持したヒンジ基部１３とを備える。そして、膜体１１の周縁部が枠板１４を介して下ケーシング５０ｂに保持されている。

さらに各膜部５２のヒンジ基部１３に連結板１５の一端が枢支されている。そして、
軸１６の下端が連結板１５の他端に連結され、軸１６の上端が下ケーシング５０ｂの上部壁に形成した穴を通過して上ケーシング５０ａ内まで貫通している。

図３及び図４に示すように、リンク機構５３は、端部同士を互いに枢支連結した大アーム１７と小アーム１８との組を２組備える。そして、各軸１６の上端部に、各大アーム１７の一端を枢支連結してある。

図４及び図５に示すように、回転部材５４は、下ケーシング５０ｂの上部壁上に取り付けられた支持台１９に、上下方向に延びた軸の周りで回転自在に支持されたクランク軸５４ａと、そのクランク軸５４ａの上端に、クランク軸５４ａと同心状に取り付けられた平面視円形状の回転円板５４ｂとを備える。クランク軸５４ａには、その径方向外方に突出する状態でクランクアーム２２を取り付けてある。

そして、本実施形態おいては、単一の磁石５が、回転部材５４の回転軸から径方向に離れた位置に配置されている。磁石５は回転部材５４の回転円板５４ｂの外周縁部上に配置されている。更に回転部材５４の平面中心上方には、磁気方位センサ６が配置されている。磁気方位センサ６は、回転部材５４の回転中心軸上に配置されている。従って、磁気方位センサ６と磁石５の間の距離は、回転部材５４の回転方向（周方向）総てに渡って等しい。

また、図３及び図４に示すように、弁部５１は、上記４つの計量室４のガスの給排を制御するように下ケーシング５０ｂの上部壁に設けられ、膜部５２の往復動にて開閉操作されるように設けられている。

図４に示すように、下ケーシング５０ｂの上部壁には、膜体１１を介して対向する２室の計量室４に各々連通する２個のガス給排孔Ｘ１，Ｘ２が、互いに間隔を隔てて形成されている。ガス給排孔Ｘ１とＸ２の間にはガス排出孔Ｙが形成されている。つまり、ガス排出孔Ｙの両側に２個のガス給排孔Ｘ１，Ｘ２が並んだ状態で形成されている。ガス給排孔Ｘ１，Ｘ２とガス排出孔Ｙより孔列が構成され、２つの孔列が、下ケーシング５０ｂの上部壁に形成してある。

ガス排出孔Ｙは、下ケーシング５０ｂの上部壁に設けられたガス排出用接続孔Ｚに対して、ガス排出路（図示省略）にて接続され、このガス排出用接続孔Ｚは、上ケーシング５０ａ内に設けたガス排出路（図示省略）を介してガス排出口２に接続される。

各孔列の上側には、揺動バルブ２３が上下方向に延びた軸部を中心に、孔の並び方向に揺動自在に支持された状態で配置されている。揺動バルブ２３の裏面には連通用凹部（図示省略）が設けられている。揺動バルブ２３は、各揺動端に位置する状態で、揺動端側のガス給排孔Ｘとガス排出孔Ｙとを前記連通用凹部にて接続し、且つ揺動端と反対側のガス給排孔Ｘを開口し、揺動方向の中央に位置する状態で、両方のガス給排孔Ｘを閉じるように構成されている。

図４及び図５に示すように、回転部材５４のクランク軸５４ａに取り付けられたクランクアーム２２の下方にはクランク台２４が設けられている。クランク台２４の一端は、クランクアーム２２の先端に軸心が上下方向を向くように設けた軸部２２ａに枢支されている。

一方、軸１６の上端部が、各大アーム１７の一端に枢支され、両方の小アーム１８の一端が、クランク台２４におけるクランクアーム２２に対する枢支軸芯から偏芯させた位置に枢支されている。この構成により、膜部５２と回転部材５４とが連動連結される。

更に、クランクアーム２２の軸部２２ａに連結した２本のクランクロッド２５各々が各揺動バルブ２３に連結されている。そして、１対の膜部５２が１往復すると、各軸１６が所定角度で回動し、その回動に伴って、リンク機構５３により回転部材５４が１回転して、各揺動バルブ２３が揺動し、４個の計量室４に対するガスの給排を制御するように構成してある。

つまり、弁部５１は、２つの揺動バルブ２３と、当該陽動バルブに対応する２つの孔列を備えて構成され、２個の揺動バルブ２３各々の揺動によって４つの計量室４へのガスの供給・排出を行う。弁部５１が膜部５２の往復動にて開閉操作されるように、軸１６と弁部５１とを、リンク機構５３及びクランク軸２０とクランクアーム２２とから構成されるクランク機構にて連結してある。

次に、図６に基づいて、４つの計量室４に対するガスの給排制御について説明を加える。尚、４つの計量室４は左側から右側に向けて、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと表示し、同様に、４個のガス給排口Ｘも左側から右側に向けて、Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄと表示した。

図６の（ａ）は、左側の揺動バルブ２３ａが停止し、右側の揺動バルブ２３ｂがガス給排孔Ｘｄを開き、ガス給排孔Ｘｃをガス排出口Ｙに連通させた状態を示す。この状態においては、計量室４ｄに入るガスの圧力により膜部５２が計量室４ｃ側に押されるので、計量室４ｃ内のガスはガス排出孔Ｙを通じて排出される。この膜部５２の動きにより、回転部材５４が回転して左側の揺動バルブ２３ａが右側に動き、ガス給排孔Ｘａが開き、計量室４ａにガスが流入し始めると共に、計量室４ｂ内に充満していたガスが排出され始める（図６（ｂ））。

このときの膜部５２の動きにより、右側の揺動バルブ２３ｂが作動して右側に動き、ガス給排孔Ｘｃが開き、計量室４ｃにガスが流入し始めると共に、計量室４ｄ内に充満していたガスが排出され始める（図６（ｃ））。以降、図６の（ｄ）、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に連続して繰り返される。

従って１対の膜部５２それぞれが１往復すると、回転部材５４が１回転し、その回転部材５４上の磁石５が回転部材５４の中心周囲、及び磁気方位センサ６の周囲を円周運動する。

磁気方位センサ６は、回転部材５４の回転円板５４ｂ上方、特に回転円板５４ｂの回転中心上方に配置されている（図５）。本実施形態では、磁気方位センサ６は、上ケーシング５０ａの上部内壁から延設された柱５５の先端に固定されている。磁気方位センサ６の回転円板５４ｂからの距離は、磁石５による磁界の変化を感知できる限り、自由に設定することが可能である。そして、磁気方位センサ６からの信号に基づいて、流量を求めると共に求めた流量を、カウンタ３に表示させる流量演算部を含むコントローラ７（図４）が、上ケーシング５０ａ内に収納される。

磁気方位センサ６の固定方法は実施形態のものに限られず、種々の形態を採用することができる。例えば、コントローラ７等の電子部品を実装する回路基板が回転部材５４の上方に配置される場合、当該回路基板の下面に、回転円板５４ｂの中心上方に位置するように、磁気方位センサ６を固定することができる。

回転部材５４上方に配置された磁気方位センサ６は、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）で構成したホイートストンブリッジと薄膜コイルから構成されている。また、ホイートストンブリッジは、その感磁軸方向が直交するよう２個配置されている。つまり、磁気方位セ
ンサ６はＸ軸とＹ軸をもった２軸の磁界センサとなっており、磁界のＸ軸成分、Ｙ軸成分が各ブリッジの電位差Ｖｘ、Ｖｙとして出力され、その比を取ることで、２次元での磁界方向を検出することができる。また、薄膜コイルはＭＲ素子の感度を上げるバイアス磁界を印加するものである。もちろん、磁気方位センサ６の構成は上述のものには限定されない。ホイートストンブリッジを更に追加した３次元センサを用いることもできる。

そして磁気方位センサ６が、その周囲を周回する磁石５の磁界変化を捕らえることにより、磁石５の円周上の位置が検知される。これを常にモニタすることにより、磁石の角速度ωをアナログ的に把握できるため、瞬時流量の変化を捉えることができる。また、省電力の見地から、所定のサンプリング間隔で２点時刻間（１秒等）の磁石の角速度を監視し、当該所定のサンプリング間隔で流量を監視するようにしてもよい。従来のような磁石とリードスイッチの組み合わせでは、磁石がリードスイッチ付近を通り過ぎる際のスイッチのオン・オフにより流量を検知するため、モニタの頻度は磁石及び／又はリードスイッチの数に制約されがちとなり、数を増やすとコスト、スペースの問題も生じるが、磁気方位センサを用いた場合はこのような懸念は生じない。

また、時間帯など所定の条件に応じて上述のサンプリング間隔を変化させてもよい。例えば低速回転中はサンプリング間隔を長く、高速回転中はサンプリング間隔を短くすることが考えられる。

磁石５は、好ましくは常に同極が磁気方位センサ６の方を向くよう、回転円板５４ｂ上に固定され、配置されている。

コントローラ７に含まれる流量演算部は、磁気方位センサ６からの信号に基づいて流量を求めると共に、求めた流量をカウンタ３に表示させるように構成されている。また、コントローラ７には、後述する重み係数を演算する重み係数演算部も含まれている。流量演算部、重み係数演算部は図示していないが、通常の演算回路により構成され得る。以下、磁気方位センサ６からの信号に基づき、流量を求めるときのコントローラ７の、流量演算部、重み係数演算部の作用について、図を参照して説明する。

上述したように、往復運動から円運動への変換を伴う機構においては、円運動を理想的な等速円運動にすることは難しい。従って、周回軌道上の任意の各点において、磁石の移動速度は異なり、磁気方位センサ６により得られた信号を検出するだけでは各点における正確な磁石の移動速度、ひいては正確な流量値を検出しているとは言い難い。

そこで、本実施形態では、軌道上の位置、すなわち回転部材の周方向における位置に応じた磁石の移動速度、ひいては回転部材の角速度に応じ、位置毎に重み係数を設定し付与する。この重み係数を用いて位置毎の流量を求めることとする。具体的には以下の操作を行う。

（１）複数の基準点で回転部材５４の１回転に要する時間ｔを計測する。図７（ａ）の例においては、ＡからＨの８地点（周方向に４５°おきに配置されている）の各々において、回転部材５４の１回転に要する時間ｔを計測する。磁気方位センサ６にて、最初に磁石５がＡ地点を通過した時点と、次に磁石５がＡ地点を通過した時点の間の時間ｔを計測し、これを他の地点についても行う。

（２）次に、任意の地点で角速度ωを求める。任意の地点はＡからＨの８地点に限らず、各々の間の地点であってもよい。磁気方位センサ６は、周回上のあらゆる地点の磁石の位置を検出することができる。正確に言えば、所定のサンプリング時間Δｔにおいて円周上近接した２地点Ｐ１，Ｐ２の磁石の位置（方位）を求め（図７（ａ））、その変化とサ
ンプリング時間の関係から角速度ω１を算出することができる。

（３）そして、（１）で求めた、複数の基準点に対応したｔのうち、所定範囲内の差に収まっている地点から、所定内の円周上の任意の地点において、（２）で測定された角速度ωに応じ、範囲を区切って、各範囲の重み係数ｋを算出する。

上述の演算にあたって、任意の地点における角速度から流量値を求める場合、以下の関係が成立する。

Ｑ＝ｋｘＶｘ（θ／３６０）ｘ３６００／ｔ
＝ｋｘＶｘ１０ｘ ω （式１）
一方、回転部材５４の１回転の時間から流量値を求める場合は、以下の関係が成立する。

Ｑ＝Ｖｘ３６００／ｔ（式２）
上述の式において、各記号は以下の物理量を表わす。回転部材５４の１回転により、Ｖリットルのガスが、計量室に供給され、かつ計量室から排出される。すなわちＶリットル分のガスがメータを通過する。
Ｖ：単位計量体積＝計量室の体積（リットル：Ｌ）
θ：角度（度：ｄｅｇ）
ｔ：時間（秒：ｓ）
Ｑ：流量値（リットル／時：Ｌ／ｈ）
ω：角速度（度／ｓ：ｄｅｇ／ｓ）
ｋ：重み係数（定数）
すなわち、上述の（１）のステップにあたっては、（式２）を用いたＡからＨの各地点での流量値Ｑ（Ｑ_Ａ，Ｑ_Ｂ，Ｑ_Ｃ，Ｑ_Ｄ，Ｑ_Ｅ，Ｑ_Ｆ，Ｑ_Ｇ，Ｑ_Ｈ）が算出される。そして、これらのうち、所定の差に収まっているもの（例えばＱ_Ａ，Ｑ_Ｂの２点）が含まれる円周上の点については、あまり角速度の変動がないと考えられるので、これらの点から求められた基準値Ｑ’（例えばＱ_Ａ，Ｑ_Ｂの平均値）を用いて、（式１）のＱとし、（２）のステップにより求められた任意の地点でのωを用いて、各ωを測定した地点に対応する領域ごとに重み係数ｋを決定する。

各地点から求められたＱ’に基づき、重み定数ｋが決定されるので、図７（ｂ）に示すように、地点Ｐ１とＰ２間で求められたω１に対応したｋ１のみならず、他の角速度測定地点地点ω２〜ω９においても、次の式よりｋ２〜ｋ７が求められる。

Ｑ’＝ｋ１ｘＶｘ１０ｘ ω１
Ｑ’＝ｋ２ｘＶｘ１０ｘ ω２
Ｑ’＝ｋ３ｘＶｘ１０ｘ ω３
Ｑ’＝ｋ４ｘＶｘ１０ｘ ω４
Ｑ’＝ｋ５ｘＶｘ１０ｘ ω５
Ｑ’＝ｋ６ｘＶｘ１０ｘ ω６
Ｑ’＝ｋ７ｘＶｘ１０ｘ ω７（式３）
重み定数ｋは、ωによっては非線形にとることも考えられるため、小流量時、中流量時、大流量時にそれぞれの重み定数ｋを持たせる。

上述において、重み係数演算部と流量演算部の構成的な境界は一義的なものではなく、例えば一つの回路により両者の機能を有するものを構成することができる。機能的側面から、重み係数演算部は、磁気方位センサ６の検知信号より回転部材５４の回転変動を検出し、回転部材５４の周方向における任意の位置の角速度ω及び角速度ωに対応した重み係
数を演算する。一方流量演算部は、磁気方位センサ６よる検知信号により磁石５位置を検出し、磁石５位置及び重み係数を参照し、任意の位置におけるガスの流量を演算する。

特に重み係数演算部は、磁気方位センサ６による検知信号を参照して、回転部材５４の回転方向における複数の基準点Ａ〜Ｈで、回転部材５４の１回転に要する時間を計測し、回転部材５４の回転方向における複数の位置で角速度を検出する。そして、計測された時間が所定の差内である回転部材５４の周方向の所定領域（図７（ｂ）のｋ１〜ｋ７で表わされた領域）においては、所定差内に収まっている時間より決定される基準時間及び角速度を参照して角速度が検出された位置（ω１〜ω７）における重み係数（ｋ１〜ｋ７）を演算する。他の領域（Ｄ〜Ｈ）についても同様にしてｋを算出する。

このようにして得られたｋを用いて周方向の特定位置の流量が計算され、瞬時方向の流量も把握される。従って、正確な瞬時流量を常に監視することができ、異常な流量の増大にもより早く対応することが可能となる。

（実施の形態２）
また、流量演算部の演算を以下の様に設定することもできる。

（１）複数の基準点で回転部材５４の１回転に要する時間ｔを計測する。図７（ａ）と同様、ＡからＨの８地点に各々において、回転部材５４の１回転に要する時間ｔを計測する。磁気方位センサ６にて、最初に磁石５がＡ地点を通過した時点と、次に磁石５がＡ地点を通過した時点の間の時間を計測し、これを他の地点についても行う。そして第１の実施形態と同様、（式２）より各基準点ごとのＱ（Ｑ_Ａ，Ｑ_Ｂ，Ｑ_Ｃ，Ｑ_Ｄ，Ｑ_Ｅ，Ｑ_Ｆ，Ｑ_Ｇ，Ｑ_Ｈ）を求める。

（２）更に、上記各基準点での角速度ω（ω_Ａ，ω_Ｂ，ω_Ｃ，ω_Ｄ，ω_Ｅ，ω_Ｆ，ω_Ｇ，ω_Ｈ）を磁気方位センサ６により検出する。

（３）そして、各基準点から所定の範囲においては、（２）で検出されたωが保たれていると擬制し、当該範囲に含まれる各基準点でのωと、（１）でもとめたＱとから（１）の式における重み係数ｋを求める。これを各範囲について行う。図８の例では各基準点の中間地点までを同等の角速度であると擬制している。具体的には以下の様になる。

Ｑ_Ａ＝ｋ_ＡｘＶｘ１０ｘ ω_Ａ
Ｑ_Ｂ＝ｋ_ＢｘＶｘ１０ｘ ω_Ｂ
Ｑ_Ｃ＝ｋ_ＣｘＶｘ１０ｘ ω_Ｃ
Ｑ_Ｄ＝ｋ_ＤｘＶｘ１０ｘ ω_Ｄ
Ｑ_Ｅ＝ｋ_ＥｘＶｘ１０ｘ ω_Ｅ
Ｑ_Ｆ＝ｋ_ＦｘＶｘ１０ｘ ω_Ｆ
Ｑ_Ｇ＝ｋ_ＧｘＶｘ１０ｘ ω_Ｇ
Ｑ_Ｈ＝ｋ_ＨｘＶｘ１０ｘ ω_Ｈ（式４）
実施の形態１と同様、重み係数演算部と流量演算部の構成的な境界は一義的なものではない。特に重み係数演算部は、磁気方位センサ６による検知信号を参照して、回転部材５４の回転方向における複数の基準点Ａ〜Ｈで、回転部材５４の１回転に要する時間を計測し、回転部材５４の基準点Ａ〜Ｈでの角速度ω_Ａ〜ω_Ｈを検出する。そして、各基準点Ａ〜Ｈから回転部材５４の周方向の所定領域（図８のｋ_Ａ〜ｋ_Ｈの各領域）までごとに、当該領域に対応する１回転に要する時間及び角速度を参照して演算された重み係数が付与される。

本実施形態によれば、実施の形態１に比べ、計算量を減らすことができ、重み係数演算
部、流量演算部の負担を減らすことができる。また、コストの削減も可能となる。さらに、消費電流を軽減することができ、電池の小型化などによるコストの削減も可能である。

（実施の形態３）
更に流量演算部の演算を以下の様に設定することもできる。

（１）上述の実施の形態における（１）のステップと同様にして、任意の複数地点で回転部材５４の１回転に要する時間ｔを計測する。

（２）さらに同様に１回転に要する時間を同じ地点で計測し続ける。そして任意の地点での流量値Ｑは、最新の１回転に要した時間ｔより、Ｖ／ｔであると擬制することで、各地点でのＱを求める。この場合重み係数ｋを求めることはしない。また、１回転するたびに前の回転のＱをリセットし、最新のＱを求めておく。

本実施形態では重み係数という概念がないため、重み係数演算部は必要ではなく、流量演算部にて上述の演算を行う。

本実施形態によっても、実施の形態１に比べ、計算量を減らすことができ、流量演算部の負担を減らすことができる。また、コストの削減も可能となる。

また、本実施形態において、計測地点を任意ではなく、有限個の所定の基準点を、計測時間を基準として決めてもよい。最初は複数の基準点を等間隔に決めて測定する。そしてこれらが所定の差に収まったときの基準点Ａでのｔを任意の値Ｎで割り、基準点Ａからｔ／Ｎの時間間隔の位置を再度複数Ｎの基準として登録する。以上により、重み定数ｋを使わず１回転の周運動が等速運動をしているように基準点を設定して計測することで、各基準点間の任意の時間の流量Ｑ‘については直前の基準点のＱを参照しても精度良く求めることができる。

（実施の形態４）
本実施の形態では、図９に示すように、磁気方位センサ６を用いずに４個のリードスイッチ６Ａ〜６Ｄを用いている。リードスイッチ６Ａ〜６Ｄは、回転部材５４の回転円板５４ｂの外周縁部付近に等間隔に配置されている。

リードスイッチは、永久磁石と組み合わせて近接センサや開閉検知に使われる小型の電子部品である。ガラス管の内部に２本のリード（磁性材料）が不活性ガスとともに封入されており、磁石を近づけると２本のリードが磁化され引き合って接点が閉じる。磁石を離すと２本のリードが離れる。この性質を応用して、リードスイッチは近接センサや回転検知などとして、自動車、ＯＡ機器や医療機器、小型電子機器などに広く使われている。

この実施形態においては、リードスイッチとして、４個のリードスイッチ６Ａ〜６Ｄを、回転部材５４の回転方向に位相を９０°ずらした位置にて設けてある。特に、リードスイッチ６Ａ〜６Ｄは、支持台１９上に形成された支持柱５６の上端に固定支持されており、回転部材５４の回転円板５４ｂの外周縁外側に位置し、かつ当該外縁に接触しないように位置決めがなされている。

本実施形態における、流量演算部の演算は上述の実施の形態３の演算を用いると、以下の様に行われる。

（１）上述の実施の形態における（１）のステップと同様にして、４個のリードスイッチにおいて、回転部材５４の１回転に要する時間ｔを計測する。

（２）さらに同様に１回転に要する時間を各リードスイッチにて計測し続ける。そして各リードスイッチの任意の地点での流量値Ｑは、最新の１回転に要した時間ｔより、Ｖ／ｔであると擬制することで、各地点でのＱを求める。この場合重み係数ｋを求めることはしない。また、１回転するたびに前の回転のＱをリセットし、最新のＱを求めておく。

本実施形態においても実施の形態３と同様、リードスイッチを配置する地点を、計測時間を基準として決めてもよい。最初は複数の基準点を等間隔に決めてリードスイッチを配置し、測定する。そしてこれらが所定の差に収まったときの基準点Ａでのｔを任意の値Ｎで割り、基準点Ａからｔ／Ｎの時間間隔の位置を再度複数Ｎの基準として登録し、リードスイッチを配置する。以上により、重み定数ｋを使わず１回転の周運動が等速運動をしているように基準点を設定して計測することで、各基準点間の任意の時間の流量Ｑ‘については直前の基準点のＱを参照しても精度良く求めることができる。

（具体例）
以下、実施の形態１の方法により計測される具体的な数値例を挙げる。
Ｑ_Ａ（方位０度）＝３０Ｌ／ｈ
Ｑ_Ｂ（方位４５度）＝３０．５Ｌ／ｈ
平均Ｑ‘＝３０．２５Ｌ／ｈ
誤差０．５Ｌ／ｈ＜１Ｌ／ｈ（所定の範囲１Ｌ／ｈ内）
Ｖ＝０．６Ｌ
Ｑ_Ａ〜Ｑ_Ｂ間の角速度ω ０〜１５度： ω＝５ｋ＝１．００８
１５〜３０度： ω＝５．１ｋ＝０．９８８
３０〜４５度： ω＝４．９ｋ＝１．０２９
上述の例において、０〜１５度：ω＝２０のときはｋ＝１．００８を適用し、１２０．９６Ｌ／ｈの流量が流れていると測定される。

上述の実施形態では、回転部材５４は平面視円形状を呈しているが、形状は円形に限られず、略円形でも良く、とにかく正しい瞬時流量を反映すべく、回転部材５４の周速を重み係数ｋを用いて修正できればよい。また、磁気方位センサ６は、回転部材５４の回転中心軸上に配置されているが、実質的に回転中心軸上でも良く、必ずしも中心に位置する必要はない。従って、磁気方位センサ６と磁石５の間の距離は、回転部材５４の回転方向総てに渡って等しくする必要もない。

本発明の流量計測装置は、上記の実施形態において例示した膜式ガスメータに限られず、その他種々のガスメータに適用することができる。

また、本発明の流量計測装置は、ガスメータに限られず、その他種々の気体、液体などの流体の流量を測定する装置として用いられ、用途は限定されない。

また、上述のいずれの実施形態でも単一の磁石を用いたが、複数の磁石を用いてもよい。この場合磁気方位センサ又はリードスイッチより得られる信号が多くなる。

また、上述の実施の形態１〜３では、磁石と磁気方位センサの組み合わせが用いられたが、回転部材上に任意の被検知体を配置し、当該被検知体の方位を検知できる方位センサを用いてもよい。

また、上記においては、揺動操作することにより２つの計量室に対するガスの給排を制御する揺動バルブを２個備えて弁部を構成した膜式ガスメータの例を示した。しかしながら、本発明は回転操作することにより４つの計量室に対するガスの給排を制御するロータ
リーバルブを備えて弁部を構成した膜式ガスメータにも適用可能である。

また、上記の実施形態においては、計量室を４つ設け、膜部を一対設けた膜式ガスメータ適用する場合について例示したが、計量室を２つ設け、膜部を１個設けた膜式ガスメータにも適用可能である。

本発明では、回転部材上の磁石の位置、移動をアナログ的に観測しながら、回転部材の回転変動を、重み係数ないしその他の方法を用いて修正している。従って、流体の正確な瞬時流量を常に監視することができ、異常な流量の増大にもより早く対応することが可能となる。

以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

以上のように、本発明によれば、正確な瞬時流量の計測が要求される流量計測装置を実現することが可能となる。

実施の形態における膜式ガスメータの斜視図膜式ガスメータの下ケーシングの断面図膜式ガスメータの分解斜視図膜式ガスメータの下ケーシング部内のリンク機構、回転部材及び弁部の平面図膜式ガスメータの回転部材近傍の拡大斜視図各計量室に対するガス供給・排気制御の説明図回転方向における各部分の重み付けの説明図回転方向における各部分の重み付けの説明図他の実施形態における膜式ガスメータの回転部材近傍の拡大斜視図

符号の説明

４計量室
５磁石
６磁気方位センサ
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄリードスイッチ
７コントローラ
５０本体（ケーシング）
５１弁部
５２膜部
５３リンク機構
５４回転部材
１００ガスメータ

Claims

本体と、前記本体に固定され流体を収容し排出する計量室を定義する膜部と、前記膜部の往復運動に連動して回転する回転部材と、前記回転部材の移動を検出する移動検出手段とを備え、計量室へのガスの供給・排出により往復動する膜部の１往復で１回転するようにリンク機構を介して連結された回転部材を用いて所定のサンプリング間隔で流量計測が可能な流量計測装置であって、時間帯など所定の条件に応じてサンプリング間隔を変化させ、回転部材が低速回転時はサンプリング間隔を長く、高速回転時はサンプリング間隔を短くした流量計測装置。
移動検出手段として、回転部材の回転運動に連動する磁界変化によって位置を検出する構成とした請求項１記載の流量計測装置。
移動検出手段として、回転部材の回転運動に連動して移動する磁石と、回転部材の回転軌道上に設けた複数のリードスイッチとで構成し、電気的に絶縁した状態で流量計測を行うようにした請求項１または２記載の流量計測装置。