JP2007322195A - ガス流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスの温度を計測する温度センサを備え、使用体積流量を質量流量に換算するとともに、ボンベ残量を推定するようにした。
【解決手段】ボンベから送出されるガス流量を計測する流量計測部と、ガスの温度を検知する温度センサと、流量計測部で計測したガス流量を表示する表示部４と、計測流量を質量に換算する演算部とを備えたものである。そして、流量計測部で計測した体積流量と、流体の温度を計測する温度センサの出力値とから体積流量を質量流量に換算することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボンベでガスを供給する場合に用いられるガス流量計測装置に関するものである。

従来のＬＰガスなどのガス供給手段として各家庭に２本のボンベを設置したものが採用されていた。そして、自動切換え装置を具備し、１本のボンベのガス残量が所定値に達すると他のボンベに自動的に切換えるようにしていた。ボンベ交換の際には、交換記録を入力してボンベ残量に拘わらず交換していた（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１７１６９０号公報

しかしながら、前記ガス供給では、２本ものボンベが必要となり、流通在庫としてコスト高となるという課題があった。また、ボンベ交換の際には、ボンベ残量に拘わらず交換していたので、無駄が発生していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガスの温度を計測する温度センサを備え、使用体積流量を質量流量に換算するとともに、ボンベ残量を推定するようにしたものである。

前記従来の課題を解決するために、ボンベから送出されるガス流量を計測する流量計測部と、ガスの温度を検知する温度センサと、流量計測部で計測したガス流量を表示する表示部と、計測流量を質量に換算する演算部とを備えた構成とした。この構成により、流量計測部で計測した体積流量と、流体の温度を計測する温度センサの出力値とから体積流量を質量流量に換算することができる。また、この質量流量をＬＰボンベのＬＰ重量に換算することもできる。このため、ボンベの残存重量を正確に算出することができ、ボンベ交換を効率よく行うことができる。

本発明のガス流量計測装置は、ガスボンベの残存重量を正確に算出することできるので、ボンベ交換を精度よく、効率よく実施することができ、流通在庫を半減することができる。

第１の発明は、流量を計測する流量計測部と、流体の温度を検知する温度センサと、計測した流量などを表示する表示部と、計測流量を質量に換算する演算部とを備えた構成とした。

この構成により、流量計測部で計測した体積流量と、流体の温度を計測する温度センサの出力値とから体積流量を質量流量に換算することができる。また、この質量流量をボンベのガス重量に換算することもできる。このため、ボンベの残存重量を正確に算出することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の流量計にボンベ交換の入力手段を備えるとともに、ボンベ交換などを報知する報知手段とを備えた構成とした。この構成により、ボンベ交換
を外部に報知することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の入力手段を、ボンベ重量などを入力する構成とした。この構成により、ボンベ交換時点での、ボンベ重量を予め記憶することができるので、ボンベ交換時点からのボンベ残量を表示可能となる。

第４の発明は、特に、第１の発明の表示部に、表示切換え手段を備えた構成とした。この構成により、表示を切換えることができるので、随時ボンベ残存重量を確認することができる。

第５の発明は、特に、第２の発明のガス流量計測装置にカレンダ−機能を備える構成とした。この構成により、日々の使用実績と、ボンベ交換の年月日とからボンベ使用重量を推定することができ、ボンベ交換の日時を正確に推定することが可能となる。

第６の発明は、特に、第２の発明の報知手段をＬＥＤ、スピ−カ−などからなる構成とした。この構成により、ボンベ交換を外部にＬＥＤ、あるいは音声などで報知することが可能となる。

第７の発明は、特に、第２の発明に報知手段を電話回線、無線回線などの通信手段で構成した。この構成により、通信手段を介して、例えば、ボンベ監視センタなどへ通報することが可能となる。

第８の発明は、特に、第６の発明の通信手段を双方向性とする構成とした。この構成により、例えば、ボンベ監視センタなどから随時、ボンベ残量などを確認することが可能となる。

第９の発明は、特に第１の発明の流量計測部を超音波流量計測部で構成した。この構成により、流量計測のみならず、流体の温度計測までもできるので、温度センサがなくても流体の温度を応答性よく計測できるので、高精度にボンベの残存重量を推定できる。このため、ボンベ交換の日時を精度よく推定できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１において、１はガス流量計測装置を示し、ガスの流入孔２と送出孔３、および表示部４が設けてある。

さらに、ガス流量計測装置１は、流体の体積流量を計測するダイアフラムと流体の温度を計測する温度センサとを内蔵している（図示せず）。

計測した単位時間あたりの体積流量をＶｉ［Ｌ／ｈ］、流体の温度をＴｉ［℃］とすると、基準温度Ｔｓ、例えば、０［℃］（＝２７３．１５［Ｋ］）での体積流量Ｖｓは、Ｖｓ＝Ｖｉ*（Ｔｓ／Ｔｉ）「Ｌ／ｈ」で得られる。

例えば、ＬＰ（プロパン）の場合、Ｃ３Ｈ８で示されるので、基準温度Ｔｓでは２２．４［Ｌ］あたり０．０４４［ｋｇ］となる。

従って、質量流量をＭｉ［ｋｇ／ｈ］とすると、Ｍｉ＝Ｖｓ*（０．０４４／２２．４）［ｋｇ／ｈ］となる。

また、体積流量Ｖｉ、質量流量Ｖｍを所定の時刻から積算した積算体積流量Ｓｉ、積算質量流量Ｓｍなどもガス流量計測装置１内の演算部で演算する。以上の演算は、ガス流量計測装置１内の演算部でなされる。演算結果は表示部４で表示される。

表示部４には、単位時間当たりの体積流量Ｖｉ、単位時間当たりの質量流量Ｖｍ、積算体積流量Ｓｉ、積算質量流量Ｓｍなどが表示可能となる。

以上説明したように、本実施の形態ではガスの体積流量を計測する流量計測部と、ガスの温度を検知する温度センサと、演算部をも備えているので、体積流量、質量流量、積算体積流量、積算質量流量を表示することができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２を示し、５はガスボンベの交換を入力する押しボタンなどからなる入力手段、６はボンベ交換を報知するＬＥＤ、あるいはスピ−カなどからなる報知手段である。

この構成により、押しボタンなどからなる入力手段５を介してボンベ交換を実施したことをガス流量計測装置１に入力することができる。

また、ガス流量計測装置１ではボンベ交換がなされとの入力を受け、報知手段６を介して外部に報知し、応答することができる。

また、この場合、ガス流量計測装置１の内部に圧力センサなどを配置してガス流入孔２側の流体供給圧をモニタして自動的にボンベ交換を認識し、自動的に報知することも可能となる。

なお、ボンベ交換などを入力する入力手段にボンベ重量などを入力する入力手段を備えている場合には、ボンベ交換実施時点からの積算質量を表示すうことが可能となるとともに、ボンベ残存重量をも表示可能となる。

（実施の形態３）
図３は実施の形態３を示し、表示切換え手段９を付加し、表示部４の表示内容を切換えるようにしたものである。

例えば、切換え手段７を操作して、積算体積表示、積算質量表示、あるいはボンベ残量表示などとし、それぞれを確認することができる。なお、ボンベ残量表示とすることにより、ボンベ残量を確認し、ボンベ交換を適切に実施することが可能となる。

（実施の形態４）
図４は、実施の形態４におけるＬＰガス使用実態を示すもので、８は使用実態の日々変化を示す。棒グラフ９は質量流量の日々の使用実績を、破線１０は積算質量流量の使用実績を、１１はボンベ残存重量をそれぞれ示している。なお、ボンベ交換を１００［％］としている。一点鎖線１２はボンベ残存重量の推定近似線を示す。なお、この場合流量計にはカレンダ−機能およびボンベ交換時の年月日が入力できる機能が備わっているとしている。

従って、日々のＬＰガス使用体積および流体の温度から、日々の質量流量９を演算し、さらに積算することにより積算重量１０を演算し、ボンベの残存重量１１を演算している。

このようにして日々の使用実態の変化８を得ている。さらに、一点鎖線１２を用いることにより、ボンベ交換年月日を正確に推定することが可能となる。なお、推定線、一点鎖線１２は過去のボンベ残存重量から一次近似線の延長、あるいは二次近似線の延長として得られる。なお、報知手段を用いて、ボンベ交換の数日前に外部に報知することも可能となる。

（実施の形態５）
図５は実施の形態５におけるガス流量計測装置１を示し、１３はこのガス流量計測装置１に設けられた電話回線、あるいは無線回線を利用するためのアンテナである。

即ち、アンテナ１３を備えているので、ボンベ交換などを外部に報知する場合、電話回線あるいは無線回線を利用して、流量計を監視するセンタ-などへ通報することが可能となる。

従って、この場合には、ボンベ交換などを供給センター側で事前に知ることができるので、効率よくその交換などを実施することができる。

また、上記の通信手段が双方向性である場合には、事前にセンタ−側からボンベ交換の必要性、あるいはボンベ残存重量を確認したりすることも得きるので、ボンベ交換などをさらに効率よく実施することが可能となる。
（実施の形態６）
図６はガス流量計測装置１における流量計測部の具体構成を示す。

すなわち、１４はガスが流れる流路、１５，１６は流路１４の上流側および下流側に設置された超音波変換器である。実線で示した矢印１７は流体の流れる方向を、点線で示した両矢印１８は超音波の伝播する方向を示す。

流体の流れる方向１７と超音波の伝搬する方向１８との交叉する角度をθとし、超音波変換器１５，１６間の距離をＬとした。

この構成において、上流側の超音波変換器１５から下流側の超音波変換器１６へ超音波を送信し、受信したときの超音波の到達時間をＴｕｄ、下流側の超音波変換１６から上流側の超音波変換器１５への超音波の到達時間をＴｄｕとし、超音波の流体中を伝搬する伝搬速度をＶｐ、流体の流速をＶｆとすると、
Ｔｕｄ＝Ｌ／［Ｖｐ＋Ｖｆ・ｃｏｓθ］、
Ｔｄｕ＝Ｌ/［Ｖｐ−Ｖｆ・ｃｏｓθ］、となる。
これらより、
Ｖｐ＋Ｖｆ・ｃｏｓθ＝Ｌ／Ｔｕｄ、
Ｖｐ−Ｖｆ・ｃｏｓθ＝Ｌ／Ｔｄｕ
となり、これらの両辺を引き算すると、
２＊Ｖｆ・ｃｏｓθ＝（Ｌ／Ｔｕｄ）−（Ｌ／Ｔｄｕ）＝Ｌ＊［（１／Ｔｕｄ）−（１／Ｔｄｕ）］
となる。よって、
Ｖｆ＝｛Ｌ／［２・ｃｏｓθ］｝＊［（１／Ｔｕｄ）−（１／Ｔｄｕ）］
となり、流体の流速Ｖｆが得られることになる。

さらに、流路１４の断面積Ｓｒを乗じると、流量Ｑｍとなる。即ち、Ｑｍ＝Ｓｒ＊Ｖｆが、計測した体積流量値となる。

また、上記の式
Ｔｕｄ＝Ｌ／（Ｖｐ＋Ｖｆ・ｃｏｓθ）
Ｔｄｕ＝Ｌｄ／（Ｖｐ−Ｖｆ・ｃｏｓθ）、から
Ｖｐ＋Ｖｆ・ｃｏｓθ＝Ｌ／Ｔｕｄ
Ｖｐ−Ｖｆ・ｃｏｓθ＝Ｌ/Ｔｄｕ
となり、これらの両辺を加算すると、
２＊Ｖｐ＝（Ｌ／Ｔｕｄ）＋（Ｌ／Ｔｄｕ）＝ Ｌ＊［（１／Ｔｕｄ）＋（１／Ｔｄｕ）］
となる。よって、
Ｖｐ＝（Ｌ／２）＊［（１／Ｔｕｄ）＋（１／Ｔｄｕ）］
となり、
流体中を伝搬する超音波の伝搬速度Ｖｐが得られることになる。この値、即ち、流体中を伝播する超音波の音速は、流体が決まると温度にのみ依存する値であるため、流体の温度に換算することができる。

例えば、流体が空気である場合には、空気の温度をＴｋ［℃］とし、音速をＶｐ［ｍ／ｓ］とすると、
Ｖｐ＝３３１．４＋０．６*Ｔｋ
として示される。従って、流体中を伝播する超音波の音速Ｖｐを計測することにより、流体の温度Ｔｋを知ることができる。

この場合には、ガス流量計測装置にガスの温度を計測する温度センサがなくてガスの温度を計測することができる。さらに、ガス中を伝播してその特性からガスの温度を計測するので、応答性が高く、高精度に計測することができる。

以上のように、本発明のガス流量計測装置は、ガスの流量と温度とを計測し、質量流量および積算質力流量を演算することができるので、ボンベ残存重量を正確に知ることができる。また、外部への報知手段をも備えているので、ボンベ交換を効率よく実施することができる。また、ＬＰ使用実態を常に監視することも可能であるので、安全監視を常時実施することへの応用展開も可能となる。

本発明の実施の形態１におけるガス流量計測装置の概略図 本発明の実施の形態２におけるガス流量計測装置の概略図 本発明の実施の形態３におけるガス流量計測装置の概略図 本発明の実施の形態４におけるガス流量計測装置の説明図 本発明の実施の形態５におけるガス流量計測装置の概略図 本発明の実施の形態６における流量計測部の概略図断面図

符号の説明

４ 表示部
５ 入力手段
６ 報知手段
７ 表示切換え手段
１３ アンテナ

Claims (9)

1. ガスの流量を計測する流量計測部と、ガスの温度を検知する温度センサと、計測した流量などを表示する表示部と、計測流量を質量に換算する演算部とを備えたガス流量計測装置。
2. ボンベ交換などを入力する入力手段と、ボンベ交換などを報知する報知手段とを備えた請求項１記載のガス流量計測装置。
3. ボンベ重量などの入力手段を備えた請求項２記載のガス流量計測装置。
4. 表示切換え手段を備え、瞬時体積流量、瞬時質量流量、積算体積流量、積算質量流量、ボンベ残存重量などを表示する請求項１記載のガス流量計測装置。
5. カレンダ−機能を備え、日々の使用実績と、年月日からボンベ使用重量、ボンベ残存重量を推定する請求項２記載のガス流量計測装置。
6. 報知手段をＬＥＤ、スピ−カ−などで構成した請求項２記載のガス流量計測装置。
7. 報知手段を電話回線、無線回線などの通信手段で構成した請求項２記載のガス流量計測装置。
8. 通信手段が双方向性である請求項７記載のガス流量計測装置。
9. 流量計測部を超音波流量計で構成し、ガスの温度を超音波の伝播時間から計測する請求項１記載のガス流量計測装置。
   
   
   
   
   

Images