JP2021063692A

JP2021063692A - 流量計及び流量計測方法

Info

Publication number: JP2021063692A
Application number: JP2019187822A
Authority: JP
Inventors: 敏文荒木; Toshifumi Araki; 和孝深津; Kazutaka Fukatsu
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Azbil Kimmon Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd; Azbil Kimmon Co Ltd
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-04-22

Abstract

【課題】流体が逆流方向に流れた場合に、流体の流量積算値のカウントアップを防止することができる流量計を提供する。【解決手段】流量計１０は、通過する流体の流れに連動して回転する回転部材２１と、流体の一定量の通過ごとに、回転部材２１の回転軸周りに１回転する磁石２２と、回転部材２１に対向して設けられる基板２４と、磁石２２の回転動作に伴ってＯＮ信号を出力するリードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、ＯＮ信号の検出順序に基づいて、磁石２２の回転方向を判定する回転方向判定部１３と、磁石２２の回転方向が正回転方向であると判定された場合に、流量積算値のカウントアップを行い、磁石２２の回転方向が逆回転方向であると判定された場合に、流量積算値のカウントアップを中止する流量積算部１４と、記憶部１２に記憶されている流量積算値から、流体の流量を算出する流量算出部１５とを備える。【選択図】図１

Description

この発明は、磁石及びリードスイッチを用いた流量計及び流量計測方法に関するものである。

従来、ガスメータ及び水道メータ等の流量計は、流量センサが流体の一定量の通過を検出するごとにパルス信号を出力し、この出力されたパルス数をカウントすることによって、流量を積算可能としている。

流量計に適用される流量センサは、例えば、磁石とリードスイッチとを組み合わせたものが多く使用されている。この流量センサは、流体の通過に連動する磁石の回転運動に伴って、リードスイッチがＯＮ又はＯＦＦされて、このスイッチング動作によってパルス信号を出力する。このような、流量センサを備える流量計は、例えば、特許文献１〜３に開示されている。

特開２０１６−８５１９６号公報特許第５１０６２９０号公報特開２００３−２８７４５４号公報

特許文献１〜３に開示された流量計は、通常、流体が正流方向に流れたときに、正回転した磁石の磁気を、リードスイッチによって検出し、流体の流量積算値をカウントアップする。しかしながら、上記従来の流量計は、１つ又は２つのリードスイッチを備えているが、当該１つ又は２つのリードスイッチでは、磁石の回転方向を判定できないため、流体が正流方向又は逆流方向に流れる場合であっても、流体の流量積算値をカウントアップしてしまう。

例えば、流量計を通過する流体には、当該流体における圧力差又は温度差に起因して、脈動が発生する場合がある。このような脈動が発生した流体は、正流方向への流れと、逆流方向への流れを、交互に繰り返す。このとき、流量計は、流体が逆流方向に流れて、磁石が逆回転した場合であっても、その逆回転した磁石の磁気を、リードスイッチによって検出してしまうため、流体の流量積算値を誤ってカウントアップしてしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、流体が逆流方向に流れた場合に、流体の流量積算値のカウントアップを防止することができる流量計を提供することを目的とする。

この発明に係る流量計は、通過する流体の流れに連動して回転する回転部材と、回転部材上における当該回転部材の回転軸から径方向に離れた位置に設けられ、流体の一定量の通過ごとに、回転軸周りに１回転する磁石と、回転部材に対向して設けられる基板と、基板上に回転軸を中心として放射状に設けられると共に、互いに異なる方向を向いており、磁石の回転動作に伴って、ＯＮ信号を出力する、３つ以上のリードスイッチと、各リードスイッチから出力されるＯＮ信号の検出磁石の回転基準となるリードスイッチからＯＮ信号が送信されて、回転方向判定部によって、磁石の回転方向が正回転方向であると判定された場合に、記憶部に記憶されている流量積算値のカウントアップを行い、磁石の回転基準となるリードスイッチからＯＮ信号が送信されて、回転方向判定部によって、磁石の回転方向が逆回転方向であると判定された場合に、記憶部に記憶されている流量積算値のカウントアップを中止する流量積算部と、記憶部に記憶されている流量積算値から、流体の流量を算出する流量算出部とを備えるものである。

この発明によれば、流体が逆流方向に流れた場合に、流体の流量積算値のカウントアップを防止することができる。

実施の形態１に係る流量計の構成を示すブロック図である。流量検出部の側面図である。流量検出部の平面図である。実施の形態１に係る流量計の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

実施の形態１．
実施の形態１に係る流量計１０の構成について、図１から図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係る流量計１０の構成を示すブロック図である。図２は、流量検出部１１の側面図である。図３は、流量検出部１１の平面図である。

図１に示すように、流量計１０は、流量検出部１１、記憶部１２、回転方向判定部１３、流量積算部１４、流量算出部１５、及び、故障判定部１６を備えている。

図１から図３に示すように、流量検出部１１は、流体の一定量の通過を検出する。この流量検出部１１は、例えば、回転部材２１、磁石２２、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ、及び、基板２４を有している。なお、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、３つ以上あれば良い。

回転部材２１は、円板状に形成されており、その軸心を回転軸としている。これにより、回転部材２１は、その回転軸を回転中心として、流量計１０に対して回転可能に支持されている。また、回転部材２１は、流量計１０を通過する流体の流れに連動して回転するものであり、流体が正流方向に流れる場合に正回転し、流体が逆流方向に流れる場合に逆回転する。

磁石２２は、回転部材２１の上面における外周部に設けられている。具体的には、磁石２２は、回転部材２１の上面における当該回転部材２１の回転軸から径方向に離れた位置に設けられている。この磁石２２は、流体の一定量の通過ごとに、回転部材２１の回転軸周りに１回転する。

リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、基板２４に実装されている。この基板２４は、回転部材２１に対向するように、流量計１０に固定されている。リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、回転部材２１の回転軸、即ち、磁石２２の回転中心を中心として、放射状に設けられている。また、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、互いに異なる方向を向いている。

そして、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、磁石２２の回転動作に伴う磁気作用の変化によって、ＯＮ状態又はＯＦＦ状態となり、パルス信号を出力する。即ち、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、磁石２２の磁気を検出すると、ＯＮ信号を出力する。リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃから出力されたＯＮ信号は、基板２４を介して、後述する回転方向判定部１３に送信される。

更に、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの中でも、リードスイッチ２３ａは、磁石２２の回転基準となるリードスイッチである。このリードスイッチ２３ａから出力されるＯＮ信号は、磁石２２が１回転したときに出力される信号であって、後述する流量積算部１４に送信される。

また、図１に示すように、記憶部１２は、流体の流量積算値を、１単位量ずつ記憶するものである。

回転方向判定部１３は、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃから出力されるＯＮ信号の検出順序に基づいて、磁石２２の回転方向を判定する。

具体的には、回転方向判定部１３は、リードスイッチ２３ａのＯＮ信号、リードスイッチ２３ｂのＯＮ信号、リードスイッチ２３ｃのＯＮ信号、及び、リードスイッチ２３ａのＯＮ信号の順で、それらのＯＮ信号を検出した場合に、磁石２２の回転方向を正回転方向であると判定する。また、回転方向判定部１３は、リードスイッチ２３ａのＯＮ信号、リードスイッチ２３ｃのＯＮ信号、リードスイッチ２３ｂのＯＮ信号、及び、リードスイッチ２３ａのＯＮ信号の順で、それらのＯＮ信号を検出した場合に、磁石２２の回転方向を逆回転方向であると判定する。

流量積算部１４は、磁石２２の回転基準となるリードスイッチ２３ａからＯＮ信号が送信された場合に、回転方向判定部１３の判定結果に基づいて、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップの要否を判定する。

具体的には、流量積算部１４は、回転方向判定部１３が磁石２２の回転方向を正回転方向であると判定した場合に、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップを行う。また、流量積算部１４は、回転方向判定部１３が磁石２２の回転方向を逆回転方向であると判定した場合に、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップを中止する。

流量算出部１５は、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値から、当該流体の流量を算出する。

故障判定部１６は、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの所定時間内でのＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の切り替え回数に基づいて、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが故障しているか否かを判定する。

具体的には、故障判定部１６は、全てのリードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃによる所定時間内での合計切り替え回数が、予め設定された所定回数に達したときに、全てのリードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの中で、切り替え回数が０回となるものを、故障しているリードスイッチであると判定する。

例えば、リードスイッチ２３ａが、ＯＮ状態またはＯＦＦ状態を維持する一方、リードスイッチ２３ｂ，２３ｃが、ＯＮ状態とＯＦＦ状態との間で繰り返し切り替わる場合に、故障判定部１６は、所定時間内での合計切り替え回数が、予め設定された所定回数となる２０回に達したときに、切り替え回数が０回となるリードスイッチ２３ａを、故障しているリードスイッチであると判定する。

なお、故障判定部１６は、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃのうち、少なくとも１つのリードスイッチが故障していると判定した場合には、その故障したリードスイッチに関する故障情報を、流量計１０の外部に向けて出力する。これに対して、流量計１０は、故障していない残りのリードスイッチを用いて、流量の一定量の通過を検出し、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップを行う。

次に、実施の形態１に係る流量計１０の動作について、図４を用いて説明する。図４は、実施の形態１に係る流量計１０の動作を示すフローチャートである。

ステップＳＴ１１において、回転部材２１は、流量計１０を通過する流体の流れに連動して回転する。これに伴って、磁石２２は、回転部材２１の回転軸周りに回転する。

ステップＳＴ１２において、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、磁石２２の回転動作に伴って、ＯＮ信号を出力する。

ステップＳＴ１３において、故障判定部１６は、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの所定時間内でのＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の切り替え回数に基づいて、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが故障しているか否かを判定する。ここで、故障判定部１６が、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃのいずれも、故障していないと判定した場合（ＮＯの場合）には、流量計１０の動作は、ステップＳＴ１４に進む。一方、故障判定部１６が、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃのうち、少なくとも１つのリードスイッチが故障していると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、流量計１０の動作は、ステップＳＴ１７に進む。

ステップＳＴ１４において、回転方向判定部１３は、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃから出力されるＯＮ信号の検出順序に基づいて、磁石２２の回転方向が正回転方向であるか否かを判定する。ここで、回転方向判定部１３が磁石２２の回転方向を正回転方向であると判定した場合（ＹＥＳの場合）には、流量計１０の動作は、ステップＳＴ１５に進む。一方、回転方向判定部１３が磁石２２の回転方向を正回転方向ではないと判定した場合（ＮＯの場合）には、流量計１０の動作は、ステップＳＴ２０に進む。

ステップＳＴ１５において、流量積算部１４は、磁石２２の回転基準となるリードスイッチ２３ａからＯＮ信号が送信され、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップを行う。

ステップＳＴ１６において、流量算出部１５は、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値から、当該流体の流量を算出する。そして、流量計１０の動作は、終了する。

ステップＳＴ１７において、故障判定部１６は、故障したリードスイッチに関する故障情報を、流量計１０の外部に向けて出力する。例えば、故障判定部１６は、上記故障情報を表示部（図示省略）に表示させる。

ステップＳＴ１８において、流量積算部１４は、故障していない残りのリードスイッチからのＯＮ信号が送信され、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップを行う。

ステップＳＴ１９において、流量算出部１５は、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値から、当該流体の流量を算出する。そして、流量計１０の動作は、終了する。

ステップＳＴ２０において、流量積算部１４は、磁石２２の回転基準となるリードスイッチ２３ａからＯＮ信号が送信されるものの、記憶部１２に記憶されている流体の流量積算値のカウントアップを中止する。そして、流量計１０の動作は、終了する。

以上より、実施の形態１に係る流量計１０は、通過する流体の流れに連動して回転する回転部材２１と、回転部材２１上における当該回転部材２１の回転軸から径方向に離れた位置に設けられ、流体の一定量の通過ごとに、回転軸周りに１回転する磁石２２と、回転部材２１に対向して固定される基板２４と、基板２４上に回転軸を中心として放射状に設けられると共に、互いに異なる方向を向いており、磁石２２の回転動作に伴って、ＯＮ信号を出力するリードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃと、各リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃから出力されるＯＮ信号の検出順序に基づいて、磁石２２の回転方向を判定する回転方向判定部１３と、磁石２２の回転基準となるリードスイッチ２３ａからＯＮ信号が送信されて、回転方向判定部１３によって、磁石２２の回転方向が正回転方向であると判定された場合に、記憶部１２に記憶されている流量積算値のカウントアップを行い、磁石２２の回転基準となるリードスイッチ２３ａからＯＮ信号が送信されて、回転方向判定部１３によって、磁石２２の回転方向が逆回転方向であると判定された場合に、記憶部１２に記憶されている流量積算値のカウントアップを中止する流量積算部１４と、記憶部１２に記憶されている流量積算値から、流体の流量を算出する流量算出部１５とを備えている。これにより、流量計１０は、流体が逆流方向に流れた場合に、流体の流量積算値のカウントアップを防止することができる。

また、流量計１０は、リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃの所定時間内でのＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の切り替え回数に基づいて、当該リードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃが故障しているか否かを判定する故障判定部１６を備えている。これにより、流量計１０は、３つ以上のリードスイッチ２３ａ，２３ｂ，２３ｃを備えても、故障したリードスイッチを、流量計測時において容易に判定することができる。

なお、本願発明は、その発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは、実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１０流量計
１１流量検出部
１２記憶部
１３回転方向判定部
１４流量積算部
１５流量算出部
１６故障判定部
２１回転部材
２２磁石
２３ａ〜２３ｃリードスイッチ
２４基板

Claims

通過する流体の流れに連動して回転する回転部材と、
前記回転部材上における当該回転部材の回転軸から径方向に離れた位置に設けられ、流体の一定量の通過ごとに、前記回転軸周りに１回転する磁石と、
前記回転部材に対向して設けられる基板と、
前記基板上に前記回転軸を中心として放射状に設けられると共に、互いに異なる方向を向いており、前記磁石の回転動作に伴って、ＯＮ信号を出力する、３つ以上のリードスイッチと、
各リードスイッチから出力されるＯＮ信号の検出順序に基づいて、前記磁石の回転方向を判定する回転方向判定部と、
前記磁石の回転基準となるリードスイッチからＯＮ信号が送信されて、前記回転方向判定部によって、前記磁石の回転方向が正回転方向であると判定された場合に、記憶部に記憶されている流量積算値のカウントアップを行い、前記磁石の回転基準となるリードスイッチからＯＮ信号が送信されて、前記回転方向判定部によって、前記磁石の回転方向が逆回転方向であると判定された場合に、前記記憶部に記憶されている流量積算値のカウントアップを中止する流量積算部と、
前記記憶部に記憶されている流量積算値から、流体の流量を算出する流量算出部とを備える
ことを特徴とする流量計。
前記リードスイッチの所定時間内でのＯＮ状態とＯＦＦ状態との間の切り替え回数に基づいて、当該リードスイッチが故障しているか否かを判定する故障判定部を備える
ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
前記故障判定部は、
全てのリードスイッチによる所定時間内での合計切り替え回数が、予め設定された所定回数に達したときに、全てのリードスイッチの中で、切り替え回数が０回となるものを、故障しているリードスイッチであると判定する
ことを特徴とする請求項２記載の流量計。
回転部材が、通過する流体の流れに連動して回転し、
磁石が、前記回転部材上における当該回転部材の回転軸から径方向に離れた位置において、流体の一定量の通過ごとに、前記回転軸周りに１回転し、
３つ以上のリードスイッチが、前記回転部材に対向して固定支持される基板上に、前記回転軸を中心として放射状に設けられると共に、互いに異なる方向を向いた状態で、前記磁石の回転動作に伴って、ＯＮ信号を出力し、
回転方向判定部が、各リードスイッチから出力されるＯＮ信号の検出順序に基づいて、前記磁石の回転方向を判定し、
流量積算部が、前記磁石の回転基準となるリードスイッチからＯＮ信号が送信されて、前記回転方向判定部によって、前記磁石の回転方向が正回転方向であると判定された場合に、記憶部に記憶されている流量積算値のカウントアップを行い、前記磁石の回転基準となるリードスイッチからＯＮ信号が送信されて、前記回転方向判定部によって、前記磁石の回転方向が逆回転方向であると判定された場合に、前記記憶部に記憶されている流量積算値のカウントアップを中止し、
流量算出部が、前記記憶部に記憶されている流量積算値から、流体の流量を算出する
ことを特徴とする流量計測方法。