JP2637881B2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス供給設備等におい
てＬＰガス等のガスの流量を測定する流量計測装置に係
り、特に低流量域から高流量域までの全流量域において
高精度に流量計測を行えるようにした流量計測装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の流量計測装置の一例を示
す概略構成図である。この図に示すように、ＬＰガスボ
ンベ（図示省略）と湯沸器等のガス器具（図示省略）間
に接続されている管路１には、高流量用の第１の圧力調
整器２と第１の流量計測器３が設けられている。また、
管路１には第１の圧力調整器２の上流側から分岐して第
１の圧力調整器２の下流側に連通する分岐管路４が接続
されており、分岐管路４には、低流量用の第２の圧力調
整器５と第２の流量計測器６が設けられている。尚、図
６においてＬＰガスボンベ（図示省略）は管路１の左端
（高圧側）、ガス器具（図示省略）は管路１の右端（低
圧側）に接続されている。

【０００３】また、第２の圧力調整器５の出口圧力を第
１の圧力調整器２の出口圧力よりも高く設定している。

【０００４】そして、上記した従来の流量計測装置は、
ＬＰガスボンベ（図示省略）から供給されるガスの流量
が低流量域（設定流量以下）の場合は、第２の圧力調整
器５の出口圧力を第１の圧力調整器２の出口圧力よりも
高く設定しているので、第１の圧力が閉塞し、全供給ガ
スは分岐管路４側に流れる。そして、第２の流量計測器
６で流量が計測されたガスは、第２の圧力調整器５を通
ってガス器具（図示省略）に供給される。

【０００５】そして、この状態からガスの流量が徐々に
増加して高流量域（設定流量以上）になると、ガスは管
路１と分岐管路４の第１，第２の圧力調整器２，５を通
ってガス器具（図示省略）に供給される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の流量計
測装置は、低流量域（設定流量以下）でのガスの流量は
第２の流量計測器５で計測し、高流量域（設定流量以
上）でのガスの流量は第１，第２の流量計測器３，５で
計測される。このため、設定流量を例えば１００リット
ル／hourとした場合、流量が増加して例えば１２０リッ
トル／hourの時には、約１００リットル／hourは第２の
流量計測器５側を流れ、残りの約２０リットル／hourは
第１の流量計測器３側を流れる。

【０００７】ところが、第１の流量計測器３は高流量域
（設定流量以上）の流量を計測するために使用されるの
で、上記したように流入する約２０リットル／hourは、
第１の流量計測器３の計測可能最小流量（例えば３０リ
ットル／hour）以下であるため、第１の流量計測器３で
は流量計測はされない。

【０００８】このように、第１の流量計測器３は、１２
０リットル／hourのうち２０リットル／hourのガスが流
れていても計測されないので、この流量計測装置では、
第２の流量計測器５で計測される１００リットル／hour
しか計測されず、計測誤差が大きかった。

【０００９】本発明は上記した課題を解決する目的でな
され、計測不能領域をなくして精度のよい流量計測を行
うことができる流量計測装置を提供しようとするもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
ために本発明は、ガスを高圧側から低圧側に供給する管
路と、該管路に設けた第１の圧力調整手段と、前記管路
に設けた設定流量以上での流量を計測する第１の流量計
測手段と、前記管路の前記第１の圧力調整手段、第１の
流量計測手段の上流側から分岐して前記第１の流量計測
手段に連通する分岐管路と、該分岐管路に設けた前記第
１の圧力調整手段よりも出口圧力が高く設定されている
第２の圧力調整手段と、前記分岐管路に設けた設定流量
以下での流量を計測する第２の流量計測手段とを具備
し、供給ガスが設定流量以下においては、前記第２の流
量計測手段で計測される前記分岐管路側だけを流れるガ
スの流量を計測値とし、供給ガスが設定流量以上におい
ては、前記第１の流量計測手段で計測される前記分岐管
路と管路の両方を通して流れるガスの流量を計測値とす
ることを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明によれば、第２の圧力調整手段の出口圧
力を第１の圧力調整手段の出口圧力よりも高く設定して
いるので、供給ガスが設定流量以下においては、ガスは
分岐管路側だけを流れるので、第２の流量計測手段で計
測される流量を計測値とし、また、供給ガスが設定流量
以上になると、ガスは分岐管路と管路の両方を通して流
れるので、第１の流量計測手段で計測される全流量を計
測値とすることにより、低流量域から高流量域までの全
流量域にわたって高精度な流量計測を行うことができ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明をＬＰガスのガス供給設備に適
用した一実施例に基づいて詳細に説明する。尚、従来と
同一部材には同一符号を付して説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る流量計測
装置を示す概略構成図である。この図に示すように、Ｌ
Ｐガスボンベ（図示省略）と湯沸器等のガス器具（図示
省略）間に接続されている管路１には、第１の圧力調整
器２と第１の流量計測器３が設けられている。また、管
路１には、第１の圧力調整器２の上流側から分岐して第
１の流量計測器３に連通する分岐管路４が接続されてお
り、分岐管路４には、第２の圧力調整器５とその上流側
に第２の流量計測器６が設けられている。尚、図１にお
いてＬＰガスボンベ（図示省略）は管路１の左端（高圧
側）、ガス器具（図示省略）は管路１の右端（低圧側）
に接続されている。

【００１４】高流量域（設定流量以上）のガス流量計測
を行う第１の流量計測器３は、例えばフルイディック流
量計等の流量計によって構成されている。また、第１の
流量計測器３の下流側と第１の圧力調整器２間は、分岐
管路４ｂで接続され、第１の圧力調整器２と第１の流量
計測器３の上流側は管路１ａで接続されている。

【００１５】第２の流量計測器６はオリフィス管７、圧
力センサ８、演算部９を備えており、低流量域（設定流
量以下）のガス流量計測を行う。第２の流量計測器６の
計測原理は、オリフィス管７内をガスが通過すると、オ
リフィス管７の上流側と下流側との間に圧力差が生じ、
この圧力差はオリフィス管７を流れるガスの流量にほぼ
比例しており、この比例関係を利用して低流量域の流量
の計測を行うことができる。

【００１６】このように、第２の流量計測器６は、圧力
センサ８でオリフィス管７の入口と出口の圧力差を測定
し、演算部９で圧力差と流量との関係を演算処理するこ
とにより流量を計測することができる。

【００１７】図２は、第１の圧力調整器２を示す断面図
である。この第１の圧力調整器２は、本体ケース２１の
下部に流量調整弁部２２が設けられており、流量調整弁
部２２の一方には、ＬＰガスボンベ（図示省略）と連通
されるガス入口２３が形成され、他方には、第１の流量
計測器３の上流側と管路１ａを介して連通される第１の
中間出口２４が形成されている。

【００１８】本体ケース２１は、内部が第１のダイヤフ
ラム２５で減圧室２６と大気圧室２７とに区画され、減
圧室２６には、第１の流量計測器３の下流側と分岐管路
４ｂを介して連通される中間出口２８とガス器具（図示
省略）側に連通されるガス出口２９とが形成されてい
る。そして、大気圧室２７側に配置された圧縮コイルバ
ネ３０でダイヤフラム２５は常時減圧室２６側に付勢さ
れ、この圧縮コイルバネ３０の中心部には作動棒体３１
が挿通されている。この作動棒体３１の先端部はダイヤ
フラム２５の中心部に固定されており、さらに、その先
端部は、貫通して減圧室２６内に突設され、連結レバー
３２の一端と係合している。連結レバー３２の他端は、
減圧室２６内の下部に設けた支軸３３を中心に回動自在
に支持されており、この支軸３３側に、流量調整弁部２
２内に設けた支持体３４の先端部３４ａが係合してい
る。

【００１９】流量調整弁部２２の内部は、ガス入口側圧
力室３５と、ガス出口側圧力室３６とが壁部３７で区画
されている。そして、壁部３７にはノズル部３８が形成
されてガス入口側圧力室３５とガス出口側圧力室３６と
を連通している。また、ノズル部３８には、弁体３９が
接離自在に配置されている。この弁体３９は、ノズル部
３８に当接する弁部４０と、この弁部４０を支持する支
持体４１とで構成され、支持体４１はガス入口側圧力室
３５の内壁との間に配置された圧縮コイルバネ４２によ
りノズル部３８側に常時付勢されている。また、支持体
４１はノズル部３８を挿通してガス出口側圧力室３６内
に延出され、その先端は本体ケース２１内に突設されて
いる。ガス出口側圧力室３６は、本体ケース２１の減圧
室２６と第２のダイヤフラム４３で区画されている。

【００２０】第１の圧力調整器２は上記のように構成さ
れており、減圧室２６の圧力が上昇すると、第１のダイ
ヤフラム２５が圧縮コイルバネ３０の付勢力に抗して大
気圧室２７側に変位し、作動棒体３１を引き上げて、連
結レバー３２を支軸３３を中心に時計方向へ回動させ、
支持体３４を引き上げて、弁部４０をノズル部３８に近
接させてガスの流入量を減らして減圧室２６内のガスの
圧力を低下させる。また、減圧室２６の圧力が下降する
と、第１のダイヤフラム２５が減圧室２６側に変位し、
作動棒体３１を引き下げて、弁部４０をノズル部３８か
ら離間させて、ガスの流入量を増加させて減圧室２６内
のガスの圧力を上昇させる。このようにして、減圧室２
６のガス圧は圧縮コイルバネ３０の付勢力に対応してほ
ぼ一定に保たれる。

【００２１】図３は、第２の圧力調整器５を示す断面図
である。この図に示すように、本体ケース５１の一端
（図では左側）にはＬＰガスボンベ（図示省略）側に接
続されるガス入口であるインレットパイプ５２が装着さ
れており、他端に（図では右側）にはガス出口であるア
ウトレットポート５３が形成されている。また、本体ケ
ース５１の上面に形成された開口部５１ａにはカバー５
４が固着されており、本体ケース５１とカバー５４との
間には、ダイヤフラム５５の周縁が固定されている。

【００２２】ダイヤフラム５５によって、カバー５４側
の大気圧室５６と本体ケース１内の減圧室５７とに気密
に区画している。ダイヤフラム５５の中心には作動杆５
８が上下に貫通して設けられており、また、ダイヤフラ
ム５５とカバー５４との間には、圧縮コイルバネ５９が
介挿され、常時ダイヤフラム５５を下方に付勢してい
る。作動杆５８の下部には、操作レバー６０の操作端が
摺動可能に交叉係合している。この操作レバー６０は、
支軸６１を介して本体ケース５１内に回動可能に軸支さ
れており、その作用端は、前記インレットパイプ５２の
先端ノズル部５２ａに対向する弁体６２に作用ピン６３
を介して係合している。

【００２３】また、作動杆５８の大気圧室５６内に突出
した先端にはナット６４が螺着されており、このナット
６４とダイヤフラム５５の中心部との間には安全弁調整
スプリング６５が介挿され、常時作動杆５８に一体に形
成された安全弁の弁体６６をダイヤフラム５５の下面に
当接する方向に付勢している。

【００２４】尚、図中６７は、カバー５４に螺着された
スプリング受けであり、６８はダイヤフラム５５の上面
に固定されスプリング５９を支持する座金であり、６９
は、カバー５４の上端に取り付けられたキャップであ
る。

【００２５】第２の圧力調整器５は上記のように構成さ
れており、減圧室５７内の圧力が上昇するとダイヤフラ
ム５５は圧縮コイルバネ５９の付勢力に打ち勝って大気
圧室５６側に変位し、作動杆５８を引き上げて操作レバ
ー６０を支軸６１を中心として反時計方向に回動させ、
弁体６２をノズル部６２ａに近接させてガスの流入量を
減らして減圧室５７内のガス圧を低下させる。このよう
にして、減圧室５７内のガス圧は圧縮コイルバネ５９の
付勢力に対応してほぼ一定に保たれる。また、減圧室５
７内のガス圧が異常に上昇すると安全弁調整スプリング
６５がダイヤフラム５５を介して圧縮され、安全弁の弁
体６６がダイヤフラム５５の下面から離脱してガスはカ
バー５４内に吹き出して、第１の分岐管路４内のガス圧
の異常上昇を防止する。

【００２６】尚、第２の圧力調整器５の出口圧力が第１
の圧力調整器２の出口圧力よりも少し高くなるように、
各ダイヤフラム２５，５５を下方に付勢する圧縮コイル
バネ３０，５９のバネ圧が調整されている。

【００２７】第１の流量計測器３を構成するフルイディ
ック流量計は、例えば図４に示すように構成されてい
る。この図に示すように、ガスが供給される管７１内に
は、中心部にガス流入口７２を形成した円板部材７３
と、円板部材７３の下流側（図では円板部材７３の右
側）に管７１の内周に沿って形成した曲面状の第１の隔
壁７４と、第１の隔壁７４の内側に中心部が開口して断
面を翼状に形成した第２の隔壁７５と、第２の隔壁７５
の内側にガス流入口７２と対向して配設したターゲット
７６と、ターゲット７６の下流側で第１の隔壁７４との
間に排出路７７を形成する第３の隔壁７８とが具備され
ている。

【００２８】そして、管７１内に上流側（図では管７１
の左側）からガス流入口７２を通してガスが供給される
と、供給ガスは、ターゲット７６と第３の隔壁７８で流
動方向が制御され第２の隔壁７５に沿って第１の隔壁７
４と第２の隔壁７５間に形成される流路７９内をガス流
入口７２方向（矢印方向）に流れ、対向位置にある流路
７９側にそれぞれ流入し、排出路７７から排出される。

【００２９】このように、流路７９内でガスの流れが交
互に変化することにより、この時のガスの流動方向変化
による圧力変化を流路７９内に設けたパイプ８ａ，８ｂ
を介して圧力センサ８１で検出し、演算部８２で圧力セ
ンサ８１で検出した圧力情報に基づいて流量を算出する
ことができる。

【００３０】第１と第２の流量計測器３，６間には、計
測された流量を積算する積算部１０が接続されており、
積算部１０は、第１、第２の流量計測器３，６でそれぞ
れ計測される流量の計測値の両方を同時に積算しないよ
うに、予め設定した流量値（設定流量）に基づいて一方
の計測値を選択して積算するように設定されている（詳
細は後述する）。設定流量の設定値は、積算部１０での
ソフト上で任意に変更することができる。

【００３１】本実施例に係る流量計測装置は上記のよう
に構成されており、ＬＰガスボンベ（図示省略）から所
定の圧力（例えば０．７〜１５．６kgt ／cm² ）で供給
されるガスの流量が低流量域（設定流量以下）の場合
は、図３に示した第２の圧力調整器５の出口圧力を図２
で示した第１の圧力調整器２の出口圧力よりも高く設定
しているので、管路１内の供給圧力が高くなって第１の
圧力調整器２が閉塞することにより、全供給ガスは分岐
管路４内を流れる。

【００３２】そして、オリフィス管７内を流れるガスの
入口と出口の圧力差を圧力センサ８で測定し、演算部９
でその時の圧力差と流量との関係を演算処理することに
よってガスの流量を計測する。

【００３３】尚、低流量域（設定流量以下）における流
量計測においては、オリフィス管７への入り口側の圧力
が変動すると正確な流量計測ができないので、オリフィ
ス管７への入り口側の圧力の変動を抑えるために、管路
１の上流側にガス圧を一定に保つように圧力調整器（図
示省略）を設けてもよい。

【００３４】そして、この時第２の圧力調整器５から出
たガスは、分岐管路４ａを介して図４に示したフルイデ
ィック流量計等で構成される第１の流量計測器３の上流
側に入り、分岐管路４ｂ，第１の圧力調整器２を介して
所定の圧力（例えば２８０mmＨ₂ Ｏ）でガス器具（図示
省略）に供給される。

【００３５】そして、この状態からガスの流量が徐々に
増加して高流量域（設定流量以上）になると、管路１の
右端部のガス器具（図示省略）側の供給圧力が、第１，
第２の各圧力調整器２，５の出口圧力より低くなること
により、供給ガスは管路１と分岐管路４の第１，第２の
圧力調整器２，５を通して第１の流量計測器３に流れ、
第１の流量計測器３によって高流量域（設定流量以上）
での全流量を計測する。

【００３６】そして、ガス流量が増加してくると、第１
の流量計測器３内の圧損が高くなって分岐管路４ａの圧
力が上昇し、第２の流量計測器６の閉塞圧力を超えると
閉塞されて第２の流量計測器６にはガスが流れなくな
る。

【００３７】また、第１と第２の流量計測器３，６でそ
れぞれ計測される流量の計測値に対し、任意の設定流量
値を境にして積算部１０でいずれか一方の計測値を選択
して積算される。積算部１０によるいずれか一方の計測
値の選択は、例えば図５に示すようなフローチャートに
基づいて行われる。

【００３８】即ち、供給ガスの流量Ｑが増加している場
合、ガスの流量Ｑが設定流量以下（例えば０＜Ｑ＜１０
０（リットル／hour）の範囲）であれば第２の流量計測
器６で計測される計測値を積算し（ステップＳＴ１，Ｓ
Ｔ２，ＳＴ３）、ガスの流量Ｑが設定流量以上（例えば
１００（リットル／hour）＜Ｑ）であれば第１の流量計
測器３で計測される計測値を積算する（ステップＳＴ
１，ＳＴ２，ＳＴ４）。

【００３９】また、ステップＳＴ１でガスの流量Ｑが減
少している場合は、ガスの流量Ｑが設定流量以下（例え
ば０＜Ｑ＜８０（リットル／hour）の範囲）であれば第
２の流量計測器６で計測される計測値を積算し（ステッ
プＳＴ１，ＳＴ５，ＳＴ６）、ガスの流量Ｑが設定流量
以上（例えば８０（リットル／hour）＜Ｑ）であれば第
１の流量計測器３で計測される計測値を積算する（ステ
ップＳＴ１，ＳＴ５，ＳＴ７）。

【００４０】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように本発明によれば、供給ガスが設定流量以下にお
いては第２の流量計測手段で計測される全流量を計測値
とし、供給ガスが設定流量以上においては第１の流量計
測手段で計測される全流量を計測値とすることにより、
計測不能領域をなくして低流量域から高流量域までの全
流量域にわたって高精度な流量計測を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流量計測装置を示す概
略構成図である。

【図２】第１の圧力調整器を示す概略断面図である。

【図３】第２の圧力調整器を示す概略断面図である。

【図４】第１の流量計測器であるフルイディック流量計
を示す概略断面図である。

【図５】図１に示した本発明の一実施例に係る流量計測
装置の積算部による流量計測値の積算手順を示すフロー
チャートである。

【図６】従来の流量計測装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ 管路 ２ 第１の圧力調整器（第１の圧力調整手段） ３ 第１の流量計測器（第１の流量計測手段） ４ 分岐管路 ５ 第２の圧力調整器（第２の圧力調整手段） ６ 第２の流量計測器（第２の流量計測手段） ７ オリフィス管 ８ 圧力計 ９ 演算部 １０ 積算部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスを高圧側から低圧側に供給する管路
   と、該管路に設けた第１の圧力調整手段と、前記管路に
   設けた設定流量以上での流量を計測する第１の流量計測
   手段と、前記管路の前記第１の圧力調整手段、第１の流
   量計測手段の上流側から分岐して前記第１の流量計測手
   段に連通する分岐管路と、該分岐管路に設けた前記第１
   の圧力調整手段よりも出口圧力が高く設定されている第
   ２の圧力調整手段と、前記分岐管路に設けた設定流量以
   下での流量を計測する第２の流量計測手段とを具備し、
   供給ガスが設定流量以下においては、前記第２の流量計
   測手段で計測される前記分岐管路側だけを流れるガスの
   流量を計測値とし、供給ガスが設定流量以上において
   は、前記第１の流量計測手段で計測される前記分岐管路
   と管路の両方を通して流れるガスの流量を計測値とする
   ことを特徴とする流量計測装置。
2. 【請求項２】 前記第１の流量計測手段にフルイディッ
   ク流量計を用いたことを特徴とする請求項１記載の流量
   計測装置。
3. 【請求項３】 前記第２の流量計測手段にオリフィス管
   を用いたことを特徴とする請求項１記載の流量計測装
   置。