JP2019158763A - ガスメータ - Google Patents
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Abstract
Description
図1を用いて、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、ガスメータ200の断面図の一例を模式的に例示する。ガスメータ200は、ガスが通過するガス管50を備え、ガス管50には、ガス流量検出装置100が固定されている。また、ガス流量検出装置100は、熱式のフローセンサ1を備える。熱式のフローセンサ1は、中央にマイクロヒータ2と、マイクロヒータ2の両側にサーモパイル3A、3Bを備える。また、ガス流量検出装置100は、コントローラ5を備える。また、ガス流量検出装置100は、熱式のフローセンサ1と、コントローラ5が実装される回路基板6を備える。また、ガス管50の中には、所定のガスが通過する。
備える。また、ガスメータ200内には、第二の回路基板201を備え、第二の回路基板201上には、ガスメータ200の機能を制御するメインコントローラ202を備える。
[ハードウェア構成]
次に、本実施形態に係るガス流量検出装置の一例について説明する。図1に示すように、ガスメータ200は、ガスが通過するガス管50を備え、ガス管50には、ガス流量検出装置100が固定されている。ガス流量検出装置100は、熱式のフローセンサ1を備える。熱式のフローセンサ1は、中央にマイクロヒータ2と、マイクロヒータ2の両側にサーモパイル3A、3Bを備える。また、ガス流量検出装置100は、コントローラ5を備える。ここで、マイクロヒータ2は、本発明の「ヒータ」の一例であり、サーモパイル3A、3Bは、本発明の「温度検出部」の一例である。
には、ガスメータ200の機能を制御するメインコントローラ202を備える。メインコントローラ202は、ガスメータ200に設けられる流量測定装置100、3軸加速度センサ4やその他の装置と信号の送受信を行うことができる。
次に、熱式のフローセンサ1を用いた流量検出の原理を説明する。ガス管50にガスが流れていない場合、マイクロヒータ2からの熱は、マイクロヒータ2を中心として対称に拡散する。よって、サーモパイル3Aと3Bの出力には差は生じない。一方、ガス管50にガスが流れている場合、マイクロヒータ2からの熱は、ガスの流れの影響を受け、マイクロヒータ2を中心として対称に広がらず、下流のサーモパイル3B側へ、より拡散していく。よって、サーモパイル3Aと3Bの出力に差は生じる。また、ガスの流量と上記の出力の差とは、比例関係にある。
上記のガスの流量とサーモパイル3Aと3Bの出力の差との関係は、例えば下記の式(1)のように表される。
ここで、ΔVはガスの流量、TAはサーモパイル3Aの出力値、TBはサーモパイル3Bの出力値、vfは流速を表す。また、A、bは定数である。本実施形態では上記の原理に従って流量を算出する。
図3は、ガスメータ200の機能構成を示すブロック図の一例を模式的に例示する。ガス流量検出装置100の回路基板6に設けられるコントローラ5は、サーモパイル3A及び3Bから出力される信号を受信し、サーモパイル3Aと3Bの出力の差分からガスの流量を検出する流量検出部8を備える。流量検出部8は、本発明の「流量検出部」の一例である。サーモパイル3Aと3Bの出力の差分からガスの流量を算出する際には、式(1)が用いられる。
おいて検出されたガスの流量又は物性値検出部11において検出されたガスの物性に基づいて流量を補正する流量補正部10を備える。ここで、流量補正部10は、本発明の「流量補正部」の一例である。
次に、図4を用いて、ガスメータ200の動作例を説明する。図4は、ガスメータ200の処理手順を示すフローチャートの一例を模式的に例示する。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
ステップS201では、マイクロヒータ2を起動する。マイクロヒータ2が起動されると、マイクロヒータ2の周囲が加熱される。そして、サーモパイル3A及び3Bからは、マイクロヒータ2の周囲における温度に関する信号が出力される。サーモパイル3A及び3Bの出力は流量検出部8へ送信される。そして、流量検出部8において、サーモパイル3A及び3Bの出力の差分に基づいて、式(1)よりガスの流量は算出される。
次に、ステップS202では、傾斜角度検出部12は、3軸加速度センサ4から互いに直交する3軸方向の加速度に関する出力を受信する。そして、3軸方向の加速度に関する出力から、水平面に対するX軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向の3つの傾斜角度を検出する。すなわち、水平面に対するサーモパイルの傾斜角度を検出する。
次に、ステップS203では、物性値検出部において、サーモパイル3A又は3Bから出力される信号を受信し、ガスの物性値が検出される。ガスの物性値としては、例えば、熱拡散率、熱伝導率等が挙げられる。
マイクロヒータ2によってガスの加熱が行われると、マイクロヒータ2の周囲では、対流現象が起こり、熱が水平面に対して上方へ拡散される。そして、流量検出部8において流量を算出する際に使用されるサーモパイル3A、3Bの出力には、この対流現象による上方への熱の拡散の影響が含まれている。換言すれば、検出された流量から、対流現象の影響を取り除く補正を行う必要がある。また、対流現象の影響の程度は、ガスの流量によって変化するものである。また、サーモパイル3A、3Bによって検出される対流現象の影響による熱の拡散の程度は、サーモパイルの傾斜角度によっても変化するものである。よって、ステップS204では、当該補正を行うために、上記のステップにおいて検出された熱式のフローセンサ1の傾斜角度と流量に最も適した補正値を、記憶部13に記憶される流量補正値の中から選択する。流量補正値を選択する際、検出した流量と傾斜角度に
最も近い流量補正値を選択する。
また、熱の拡散は、ガスの流量のみならず、物性にも依存する。つまり、対流現象による上方への熱の拡散の影響を取り除く補正を行う際、ガスの物性も考慮する必要がある。ステップS205では、ガスの物性を考慮した補正を行うために、上記のステップにおいて算出されたガスの物性とサーモパイルの傾斜角度に最も適した補正値を、記憶部13に記憶される物性補正値の中から選択する。また、物性補正値を選択する際、検出した物性と熱式のフローセンサ1の傾斜角度に最も近い物性補正値を選択する。
ステップS206では、ステップS204、S205において決定された流量補正値及び物性補正値を使用して、流量の補正を行う。具体的には、流量補正部10は、ステップS201にて流量検出部8において算出した流量に、ステップS204において決定された流量補正値を乗じる。また、流量にS205において決定された物性補正値を乗じる。
ステップS207では、流量決定部14において、ステップS206にて補正された流量をガスメータにおいて検出された流量として決定する。
以上のように、本実施形態では、ガスメータ200は、ガス流量検出装置100において、ガスの流れによって生じた熱の分布を、熱式のフローセンサ1によって検出し、ガスの流量を検出することができる。また、ガスメータ200は、3軸加速度センサ4を使用し、例えば水平面に対するサーモパイルの傾斜角度を算出することができる。そして、記憶部13に記憶される補正値から、検出した傾斜角度に最も適した補正値を選択し、選択した補正値を検出した流量に乗じることによって、流量を補正することができる。すなわち、ガスメータ200は、検出した流量から対流現象によって生じた熱の移動の影響を取り除く補正を行うことができる。
出した流量と傾斜角度に最も近い流量補正値を選択しているが、検出した流量と傾斜角度に最も近い前後2つの補正値を選択し、2つの補正値を按分して、流量補正値としてもよい。
<発明1>
ガスメータ(200)の内部のガスが流れる流管(50)に設置され、ガスの流量を検出するガス流量検出装置(100)と、
前記流管(50)に前記ガス流量検出装置(100)が設置された際の、前記ガス流量検出装置(100)の傾斜角度を検出する加速度センサ(4)と、を備える、
ガスメータ(200)。
<発明2>
前記ガス流量検出装置(100)は、
前記流管(50)内を流れるガスを加熱するヒータ(2)と、
ガスの流れる方向に前記ヒータ(2)を跨いで並んで設けられ、加熱されたガスの温度を検出する温度検出部(3A、3B)と、
前記温度検出部(3A、3B)の出力に基づいてガスの流量を検出する流量検出部(8)と、を備え、
前記流量と、前記傾斜角度と、流量補正値の関係を記憶する記憶部(13)と、
前記記憶部(13)において記憶された前記流量補正値を使用して前記流量を補正する流量補正部(10)と、をさらに備える、
発明1に記載のガスメータ(200)。
<発明3>
前記ガス流量検出装置(100)は、前記温度検出部(3A、3B)の出力に基づいてガスの物性値を検出する物性値検出部(11)をさらに備え、
前記記憶部(13)は、前記物性値と、前記傾斜角度と、物性補正値の関係をさらに記憶し、
前記流量補正部(10)は、前記記憶部(13)において記憶された前記物性補正値を使用して前記流量をさらに補正する、
発明2に記載のガスメータ(200)。
2・・・マイクロヒータ
3A、3B・・・サーモパイル
4・・・3軸加速度センサ
5・・・コントローラ
6・・・回路基板
7・・・絶縁薄膜
8・・・流量検出部
10・・・流量補正部
11・・・物性値検出部
12・・・傾斜角度検出部
13・・・記憶部
14・・・流量決定部
50・・・ガス管
100・・・ガス流量検出装置
200・・・ガスメータ
201・・・第二の回路基板
202・・・メインコントローラ
Claims (3)
- ガスメータの内部のガスが流れる流管に設置され、ガスの流量を検出するガス流量検出装置と、
前記流管に前記ガス流量検出装置が設置された際の、前記ガス流量検出装置の傾斜角度を検出する加速度センサと、を備える、
ガスメータ。 - 前記ガス流量検出装置は、
前記流管内を流れるガスを加熱するヒータと、
ガスの流れる方向に前記ヒータを跨いで並んで設けられ、加熱されたガスの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部の出力に基づいてガスの流量を検出する流量検出部と、を備え、
前記流量と、前記傾斜角度と、流量補正値の関係を記憶する記憶部と、
前記記憶部において記憶された前記流量補正値を使用して前記流量を補正する流量補正部と、をさらに備える、
請求項1に記載のガスメータ。 - 前記ガス流量検出装置は、前記温度検出部の出力に基づいてガスの物性値を検出する物性値検出部をさらに備え、
前記記憶部は、前記物性値と、前記傾斜角度と、物性補正値の関係をさらに記憶し、
前記流量補正部は、前記記憶部において記憶された前記物性補正値を使用して前記流量をさらに補正する、
請求項2に記載のガスメータ。
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