JP2898619B1 - 温度補正機能付膜式ガスメータ - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 家庭用膜式ガスメータのガス使用量を高精度
に計量する。 【解決手段】 第１計量空間２８ａには、第１計量膜２
６ａが往復変位可能に設けられており、第１計量膜２６
ａには、磁石６４が連結されている。変位検出センサ６
５は、磁石６４の接近ごとに第１計量膜２６ａの変位検
出信号を発生し、温度センサ６３はガスの温度を検出す
る。マイコン５６には、温度によって発生するガスの体
積の機械的な計量誤差が予め求められて記憶されてい
る。マイコン５６は、変位検出信号に応じてガスの体積
を求め、温度センサ６３の出力に応答してボイル・シャ
ールの法則および前記機械的な計量誤差に基づいて前記
求めたガスの体積を補正する。計量膜の低温での硬化な
ど機械的な計量誤差を考慮した温度補正によって、ガス
の使用量が高精度に計量される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用のガス使用
量の計量に用いられる温度補正機能付膜式ガスメータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から家庭用のガス使用量の計量に
は、膜式ガスメータが使用されている。図１１は、従来
の膜式ガスメータの概略構成を示す模式図である。膜式
ガスメータ１のハウジング３には、一対の計量空間４が
形成されており、各計量空間４内には計量空間４を２つ
の計量室５ａ，５ｂに仕切る計量膜７が設けられてい
る。各計量室５ａ，５ｂは、ガス流路８を介してガス供
給口９およびガス排出口１０と連通しており、ガス流路
８にはガス流路８を開閉する弁体１１が設けられてい
る。ガスの消費によって、２つの計量室５ａ，５ｂ内の
ガス圧力に圧力差が生じると計量膜７は、圧力の低い計
量室に向かって変位する。計量膜７の変位は、図示しな
いクランク機構を介して弁体１１に伝えられ、弁体１１
は計量膜７が計量空間４内を繰返して往復変位するよう
にガス流路８を開閉する。これによって、ガス供給口９
から供給されたガスは、計量空間４を通過してガス排出
口１０から排出される。また計量膜７の変位は、図示し
ない計数表示器に伝えられ、計量空間４を通過したガス
の体積の積算値が表示される。なお家庭用に供給される
ガスの圧力は、たとえば大気圧＋２００ｍｍＨ₂Ｏであ
る。

【０００３】一方、工業用のガス使用量の計量には、主
として羽根車式ガスメータが使用されている。羽根車式
ガスメータは、複数の羽根を持った回転体がガス流路に
設けられ、ガスの運動エネルギによって羽根車を回転さ
せるように構成されている。羽根車の回転は羽根車の軸
から歯車列を経て計数表示器に伝えられ、ガス流路を通
過したガスの体積の積算値が表示される。なお工業用に
供給されるガスの圧力は、たとえば大気圧＋１０，００
０ｍｍＨ₂Ｏである。

【０００４】通常ガス料金は、予め定める基準圧力およ
び基準温度から成る基準状態におけるガス使用量に基づ
いて設定されている。前記基準圧力は、たとえば大気圧
であり、前記基準温度は、たとえば２０℃である。前述
のように、工業用に供給されるガスの圧力は非常に高圧
であり、大気圧の約２倍に達する。したがって、計量さ
れたガスの体積と基準状態におけるガスの体積との間に
は大きな差があり、料金算定に不具合が生じる。このた
め、工業用のガス使用量の計量においては、計量された
ガスの体積がボイル・シャールの法則に基づいて基準状
態におけるガスの体積に補正され、補正された補正ガス
体積が積算され、前記求めた補正積算値が料金算定用の
ガス使用量として用いられている。

【０００５】これに対して、家庭用に供給されるガスの
圧力は大気圧に近い圧力であり、工業用に比べて非常に
低い。したがって計量されたガスの体積と基準状態にお
けるガスの体積との差が工業用に比べて非常に小さく、
補正をしなくても料金算定に不具合が生じない。このた
め、家庭用のガス使用量の計量においては、計量された
ガスの体積が補正されないでそのまま積算され、前記求
めた積算値が料金算定用のガス使用量として用いられて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、家庭用
のガス使用量の計量においては補正をしなくても料金算
定に必要な精度が得られるので、計量されたガスの体積
の補正は行われない。しかしながら、より正確な計量を
行うことは必要であり、将来的にはそのような家庭用ガ
スメータの採用が期待される。通常、家庭用の膜式ガス
メータは屋外に設置されることが多く、この場合には季
節によって数十度の温度変動があるばかりでなく、１日
のうちでも同様の温度差を生じることがある。したがっ
て、従来よりもさらに正確な計量を行うには、温度補正
を行う必要がある。本発明者らは、前記温度補正につい
て詳細な研究を行った結果、次のような知見を得ること
ができた。

【０００７】（１）ボイル・シャールの法則に基づいて
計量ガス体積を温度補正すれば、家庭用膜式ガスメータ
の計量精度を向上することができる。しかしながら、前
記補正を行っても計量誤差が若干残存する。 （２）前記補正後に残存する計量誤差は、計量膜などの
機械抵抗の温度依存性に基づくものであり、さらに計量
精度を高めるには前記機械的な計量誤差を補正すること
が必要である。

【０００８】本発明は、前記知見に基づいてなされたも
のであり、本発明の目的は、家庭用のガス使用量を周囲
温度に拘わらず高精度に計量することのできる温度補正
機能付膜式ガスメータを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス供給口と
ガス排出口とを有し、かつ一対の計量空間が形成されて
おり、さらにガス供給口、各計量空間およびガス排出口
を連通するガス流路が形成されているハウジングと、各
計量空間内にそれぞれ設けられ、各計量空間を２つの計
量室に仕切り、計量室間のガスの圧力差によって各計量
空間内を往復変位する計量膜と、計量膜の変位に応じて
ガス流路を開閉し、各計量室にガスを分配するガス分配
手段と、ガスの温度を検出する温度検出手段と、計量膜
が計量空間内を往復変位するごとに変位検出信号を発生
する変位検出手段と、変位検出手段の出力に基づいて計
量空間を通過したガスの体積を求め、温度検出手段の出
力に基づいて前記求めたガスの体積を補正して補正ガス
体積を求め、前記求めた補正ガス体積を積算して補正積
算値を求め、少なくとも前記求めた補正積算値を信号と
して出力する演算手段と、演算手段の出力に基づいて出
力信号に対応する数値を表示する表示手段とを含み、前
記演算手段は、前記求めたガスの体積を積算して非補正
積算値を求め、前記求めた補正積算値および前記求めた
非補正積算値のいずれか一方を選択的に出力することを
特徴とする温度補正機能付膜式ガスメータである。

【００１０】本発明に従えば、温度検出手段はガス温度
を検出し、変位検出手段は計量膜の変位検出信号を発生
する。また演算手段は、変位検出信号に基づいてガスの
体積を求め、検出ガス温度に基づいて前記求めたガスの
体積を補正し、補正ガス体積を積算して補正積算値を信
号として出力する。さらに表示手段は、補正積算値を表
示する。これによって、検出したガスの温度に基づいて
ガスの体積が計量誤差を打ち消すように補正されるの
で、従来よりも正確な計量を行うことができる。また温
度補正は、ボイル・シャールの法則に基づく補正に止ま
らず、温度変動に伴う全ての計量誤差を対象として行う
ことができるので、ボイル・シャールの法則に基づく補
正のみが行われる場合よりも計量精度をさらに向上させ
ることができる。

【００１１】

【００１２】また、常時補正積算値を出力し、選択によ
って非補正積算値を出力することができるので、ガスの
使用量に関する適確な情報を迅速、かつ確実に把握する
ことができる。

【００１３】また本発明の前記演算手段による補正ガス
体積の算出は、温度によって発生するガスの体積の機械
的な計量誤差を予め求め、ボイル・シャールの法則およ
び前記求めた機械的な計量誤差に基づいて行われること
を特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、ガスの体積の補正がボイ
ル・シャールの法則に基づいて行われるばかりでなく、
温度によって発生するガスの体積の機械的な計量誤差に
基づいて行われるので、温度が低温になるほど計量膜が
硬化して弾性の低下をきたしても、機械的な変形抵抗の
増大に伴う計量誤差が打ち消される。したがって、機械
的な計量誤差を考慮していない膜式ガスメータよりも計
量精度を向上させることができる。

【００１５】また本発明の前記変位検出手段は、計量膜
に連結され、計量膜の変位に応じて変位する永久磁石片
と、計量空間の外方にハウジングの側壁を挟んで永久磁
石片と対向して設けられ、永久磁石片の接近に応じて計
量膜の変位検出信号を発生する変位検出センサとを含ん
で構成されることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、変位検出手段の永久磁石
片は計量膜に連結され、計量膜の変位に応じて変位し、
変位検出センサは、計量空間の外方に永久磁石片と対向
して設けられ、永久磁石片の接近に応じて計量膜の変位
検出信号を発生する。これによって、計量膜の変位に追
随して永久磁石片が変位検出センサに近接／離反するの
で、変位検出センサは計量膜の変位を検出して変位検出
信号を発生することができる。また計量膜の変位は、計
量空間を通過するガスの体積に比例するので、変位検出
手段は簡単な構成でガスの体積を表す信号を発生するこ
とができる。

【００１７】また本発明は、計量膜の変位に応じて回転
する複数の表示リールを有し、前記表示リールによって
計量空間を通過したガスの体積の積算値を表示する計数
表示手段が設けられていることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、ガス使用量を機械的に表
示する計数表示手段が設けられているので、ガス使用量
を電気的に表示する表示手段に不具合が生じてもガスの
使用量を確実に表示することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
る温度補正機能付膜式ガスメータの構成を簡略化して示
す正面図であり、図２は図１に示す温度補正機能付膜式
ガスメータの側面図である。温度補正機能付膜式ガスメ
ータ１４は、家庭用のガス使用量の計量に用いられるガ
スメータであり、ガスメータ本体１５と、温度補正装置
１６と、計数表示手段である計数カウンタ１７とを含ん
で構成される。ガスメータ本体１５は、ガスの計量容器
であり、内部空間をガスが通過する。ガスメータ本体１
５のハウジング１９は、上部ハウジング２０と、下部ハ
ウジング２１とから成り、上部ハウジング２０の上部に
は、ガス供給口２３と、ガス排出口２４とが形成されて
いる。温度補正装置１６は、下部ハウジング２１の前面
（図２の左側）に設けられ、計量ガス体積を温度補正し
てガス使用量を電気的に表示する。計数カウンタ１７
は、上部ハウジング２０の前面に設けられ、ガス使用量
を機械的に表示する。なお、ガスメータ本体１５、温度
補正装置１６および計数カウンタ１７の構成については
後述する。

【００２０】図３は図２に示すガスメータ本体１５の構
成を簡略化して示す正面図であり、図４は図３に示すガ
スメータ本体１５の側面図であり、図５は図３に示すガ
スメータ本体１５の平面図である。ガスメータ本体１５
は、ハウジング１９と、第１および第２計量膜２６ａ，
２６ｂと、ガス分配装置２７とを含んで構成される。ハ
ウジング１９の下部ハウジング２１には、第１計量空間
２８ａおよび第２計量空間２８ｂが対をなして形成され
ており、各計量空間２８ａ，２８ｂには、第１および第
２計量膜２６ａ，２６ｂがそれぞれ設けられている。こ
れによって、第１計量空間２８ａは、第１計量室２９と
第２計量室３０とに仕切られ、第２計量空間２８ｂは、
第３計量室３１と、第４計量室３２とに仕切られる。な
お、以後第１計量膜２６ａおよび第２計量膜２６ｂを総
称するときには計量膜２６と呼ぶ。

【００２１】ハウジング１９の上部ハウジング２０に
は、第１弁座３３ａおよび第２弁座３３ｂが第１計量空
間２８ａおよび第２計量空間２８ｂの上方にそれぞれ形
成されており、各弁座３３ａ，３３ｂには第１ガス流路
３４ａ，３４ｂ、第２ガス流路３５ａ，３５ｂおよび第
３ガス流路３６ａ，３６ｂがそれぞれ形成されている。
なお図４には、添字ｂを付したガス流路のみを図示して
おり、添字ａを付したガス流路は図示していない。第１
ガス流路３４ａ，３４ｂは、第１計量室２９および第３
計量室３１にそれぞれ連通しており、第２ガス流路３５
ａ，３５ｂは第２計量室３０および第４計量室３２にそ
れぞれ連通している。また第３ガス流路３６ａ，３６ｂ
は、ガス排出口１０に連通している。

【００２２】計量膜２６は、たとえば合成ゴムなどの可
撓性材料から成り、計量室間のガスの圧力差によって各
計量空間２８ａ，２８ｂ内を往復変位する。計量膜２６
には金属製膜板３８が取付けられており、膜板３８の外
方側表面には連結部材３９が取付けられている。膜板３
８、連結部材３９および計量膜２６は、ボルト４０およ
びナット４１によって固定されている。

【００２３】ガス分配装置２７は、第１および第２揺動
翼４３ａ，４３ｂと、第１および第２翼軸４４ａ，４４
ｂと、リンク手段４５と、第１および第２弁体４６ａ，
４６ｂとを含んで構成される。第１揺動翼４３ａは、第
１計量室２９に設けられ、遊端部が前記連結部材３９に
ピン４８を介して連結されており、基端部には第１翼軸
４４ａが挿通されて結合されている。第２揺動翼４３ｂ
は、第４計量室３２に設けられ、第１揺動翼４３ａと同
様の構成を有し、基端部には第２翼軸４４ｂが挿通され
て結合されている。第１および第２翼軸４４ａ，４４ｂ
は縦の軸線を有し、ハウジング１９に軸線まわりに回転
自在に取付けられている。

【００２４】リンク手段４５は、２対のレバー４９と、
クランク軸５０と、一対の弁体レバー５１とを含んで構
成され、相互にピン結合されている。レバー４９の一端
部（図５の左側）は、第１および第２翼軸４４ａ，４４
ｂの上端部に連結されており、他端部はクランク軸５０
に固定されている調整板５２にピン結合されている。弁
体レバー５１の一端部は調整板５２にピン結合されてお
り、他端部は、第１および第２弁体４６ａ，４６ｂにピ
ン結合されている。第１および第２弁体４６ａ，４６ｂ
は、前記第１および第２弁座３３ａ，３３ｂ上に摺動変
位自在に設けられ、摺動変位によって第１〜第３ガス流
路３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３６ｂを
開閉して第１〜第４計量室２９，３０，３１，３２にガ
スを分配する。第１および第２計量膜２６ａ，２６ｂの
変位は、第１および第２揺動翼４３ａ，４３ｂを介して
第１および第２翼軸４４ａ，４４ｂを角変位させる。前
記角変位は、リンク手段４５のレバー４９を介してクラ
ンク軸５０を回動させ、弁体レバー５１を介して第１お
よび第２弁体４６ａ，４６ｂを摺動変位させる。

【００２５】再び図１および図２を参照して、前記温度
補正装置１６は、温度検出手段である温度検出器５３
と、変位検出手段である変位検出器５４と、函体６１
と、基準温度設定器５８と、演算手段であるマイクロコ
ンピュータ５６と、表示手段である液晶表示器５７と、
表示切替スイッチ５９と、直流電源６０とを含んで構成
される。

【００２６】温度検出器５３は、温度センサ６３と、比
較電圧回路と、差動増幅回路とから成る。温度センサ６
３はたとえばダイオードであり、下部ハウジング２１の
前面側側壁の下部内表面に取付けられている。温度セン
サ６３は、温度によって内部抵抗が変化するダイオード
特性を利用しているので、温度センサの出力電圧に基づ
いて温度を検出することができる。なお温度センサ６３
の第１計量膜２６ａ側には、壁膜板６６が設けられてお
り、第１計量膜２６ａの変位を規制するとともに、温度
センサ６３を保護している。比較電圧回路は２水準の比
較電圧を設定し、温度測定範囲をローレンジとハイレン
ジとに区分してＡ／Ｄ変換の分解能を高める回路であ
る。本実施の形態では、たとえばローレンジの温度範囲
は−２０〜２０℃であり、ハイレンジの温度範囲は２０
〜６０℃である。なおローレンジとハイレンジの切換え
は、温度センサ６３の出力電圧に基づいて自動的に行わ
れる。差動増幅回路は、温度センサ６３の出力電圧と比
較電圧との差を増幅する。

【００２７】変位検出器５４は、永久磁石片６４と、変
位検出センサ６５とから成る。永久磁石片６４（以後、
「磁石」と略称する）は、前記第１揺動翼４３ａの遊端
部に取付けられ、第１揺動翼４３ａとともに揺動変位す
る。前述のように、第１揺動翼４３ａは、第１計量膜２
６ａに連結部材３９を介して連結されているので、磁石
６４は第１計量膜２６ａの往復変位に応じて揺動変位す
る。変位検出センサ６５は、たとえばリードスイッチで
あり、第１計量空間２８ａの前面側外方に下部ハウジン
グ２１の前面側側壁を挟んで磁石６４と対向して設けら
れる。本実施の形態のリードスイッチ６５は通常時オフ
状態であり、磁石６４が接近すると磁束によってオン状
態となり、磁石６４が離反するとオフ状態に戻る。した
がって、リードスイッチ６５は磁石６４の接近すなわち
第１計量膜２６ａの接近に応じて第１計量膜２６ａの変
位検出信号を発生することができる。後述のように、第
１計量膜２６ａが往復変位するごとに第１および第２計
量空間２８ａ，２８ｂ内のガスが送り出されるので、変
位検出信号に基づいてガスの体積を計量することができ
る。このように変位検出器５４は、簡単な構成でガスの
体積を表す変位検出信号を確実に発生することができ
る。なお、磁石６４とリードスイッチ６５とに挟まれた
下部ハウジング２１の前面側側壁には、外方に突出した
凹所６７が形成されており、磁石６４と側壁との衝突が
回避されるように構成されている。

【００２８】函体６１は金属製の収納ケースであり、下
部ハウジング２１の前面側にねじ止めされている。基準
温度設定器５８は、函体６１の前面に設けられる選択ス
イッチであり、予め定める温度補正の基準温度を選択的
に手動で設定する。前記基準温度は、たとえば０，１
５，２０℃であり、通常２０℃が設定される。

【００２９】前記マイクロコンピュータ５６（以後、
「マイコン」と略称する）は、たとえば８ビットシング
ルチップマイコンであり、温度検出器５３および変位検
出器５４の出力に基づいて、後述のように計量ガス体積
の温度補正演算などを行う。マイコン５６はメモリを有
しており、メモリには前記温度補正のためのプログラム
が記憶されている。また前記プログラムには、計量ガス
体積を温度補正して補正ガス体積を求める補正式が組込
まれている。前記補正式は、温度によって発生する計量
ガス体積の機械的な計量誤差を予め求め、ボイル・シャ
ールの法則および前記求めた機械的な計量誤差に基づい
て次のようにして算出される。

【００３０】前記予め求められる機械的な計量誤差は、
駆動系の機械抵抗の温度依存性に基づくものであり、多
数の実験結果に基づいて温度の関数として表される。前
記駆動系の機械抵抗は、たとえば計量膜２６の変形抵
抗、およびグリス類の潤滑抵抗などである。前記機械的
な計量誤差をＴｓ（％）、温度検出器５３で検出したガ
スの温度をＴ（℃）とすると、機械的な計量誤差Ｔｓ
は、（１）式によって表される。 Ｔｓ ＝ −０．０７Ｔ …（１）

【００３１】なお、合成ゴム製計量膜２６およびグリス
類は、温度低下に伴って硬化するので、前記機械抵抗は
温度低下に伴って増大し、特に０℃未満の温度領域にお
いて計量誤差を増大させる。したがって、機械的な計量
誤差Ｔｓは、０℃未満の温度領域に限定して算出され、
０℃以上の温度領域で通常考えられるガス温度（６０℃
以下）の範囲では、無視できる機械的な計量誤差であ
る。

【００３２】またボイル・シャールの法則に基づいて温
度補正したガスの体積を中間補正ガス体積とすると、中
間補正ガス体積は（２）式によって求められる。ただし
（２）式において、Ｖｍ：中間補正ガス体積（ｍ³），
Ｖ：計量ガス体積（ｍ³），Ｔｏ：基準温度（℃）であ
る。なお（２）式は、ガス温度Ｔの全温度領域に対して
適用できる。

【００３３】

【数１】

【００３４】さらに前記補正式は、補正ガス体積をＶｏ
とすると（３）式によって表される。なお補正ガス体積
Ｖｏは、前記ボイル・シャールの法則および前記求めた
機械的な計量誤差に基づいて温度補正されたガス体積で
ある。 Vo ＝ Ｖｍ（１＋Ｔｓ） …（３）

【００３５】液晶表示器５７（以後、「ＬＣＤ」と略称
する）は、函体６１の前面に設けられ、マイコン５６の
出力に基づいて出力信号に対応する数値を液晶表示す
る。表示切替スイッチ５９は、たとえばリードスイッチ
であり、ＬＣＤ５７の表示内容を切換える。表示切替ス
イッチ５９は、函体６１の内部に収納されている内部ス
イッチであり、外観から目視することができない。表示
切替スイッチ５９の切換操作は、函体６１の前面に磁石
を押し当てリードスイッチをオン状態にすることによっ
て行われる。なお、表示切替スイッチ５９によって切換
えられる表示内容については後述する。直流電源６０
は、たとえば３Ｖのリチウム電池から成り、２本のリチ
ウム電池が直列に配置されている。直流電源６０のオン
／オフは、函体６１の前面に設けられている電源スイッ
チ６８によって行われる。また、函体６１の前面には、
外部出力端子６９が設けられており、外部出力端子６９
を介してマイコン５６の出力を外部に出力することがで
きる。外部出力端子６９は、たとえばガスの使用量を集
中検針するときなどに用いられる。

【００３６】前記計数カウンタ１７は、複数の表示リー
ル７４と、複数のピニオン７５と、カウンタフレーム７
３と、図示しない歯車列とを含んで構成される。表示リ
ール７４は、外周面に０〜９の数字が表示された数字車
であり、軸棒７６によって軸線まわりに回転自在にかつ
軸線方向に間隔をあけて軸支されている。ピニオン７５
は、軸棒７７によって軸支された状態で、各表示リール
７４間に配置され、一方の表示リール７４の回転を１／
１０に減少して他方の表示リール７４に伝える。カウン
タフレーム７３は、上部ハウジング２０の前面側に設け
られ、軸棒７６，７７の各両端部をそれぞれ支持する。
前記ガス分配装置２７のクランク軸５０の回転は、歯車
列を介して複数の表示リール７４のうち最小位の桁を示
す表示リール７４に伝達される。前記表示リール７４の
回転は、ピニオン７５を介して上位桁を示す表示リール
７４に順次伝達され、回転に応じた数字を表示する。前
述のようにクランク軸５０は、計量膜２６の変位に応じ
て回転するので、表示リール７４は計量膜２６の変位に
応じて回転する。したがって、表示リール７４によって
計量空間を通過したガスの体積の積算値、すなわちガス
の使用量を機械的に表示することができる。

【００３７】このように、ガスの使用量を機械的に表示
する計数カウンタ１７が設けられているので、ガスの使
用量を電気的に液晶表示するＬＣＤに不具合が生じても
ガスの使用量を確実に計量することができる。したがっ
て、ガスの使用量が把握できない無計量状態を回避する
ことができる。

【００３８】図６は、図１に示す温度補正装置の電気的
構成を示すブロック図である。温度センサ６３は、ガス
の温度を表す出力電圧を差動増幅回路７９に送る。比較
電圧回路８０は、設定されているローレンジ用またはハ
イレンジ用比較電圧を差動増幅回路７９に送る。差動増
幅回路７９は、前記出力電圧と比較電圧との差を増幅し
てマイコン５６に送る。マイコン５６は、差動増幅回路
７９の出力に基づいて比較電圧が適正であるか否かを判
断し、不適正であれば比較電圧回路８０の比較電圧を適
正電圧に設定する。変位検出センサ６５は、往復変位す
る第１計量膜２６ａが接近するごとに変位検出信号を発
生してマイコン５６に送る。基準温度設定器５８は、基
準温度、たとえば２０℃を設定して設定信号をマイコン
５６に送る。

【００３９】表示切替スイッチ５９は、表示内容の変更
ごとに切換え指令信号をマイコン５６に送る。第１クロ
ック発生回路８３は、ガス温度に対応する出力電圧をＡ
／Ｄ変換するためのクロック周波数、たとえば８ＭＨｚ
をマイコン５６に送る。第２クロック発生回路８４は、
たとえばＬＣＤ５７を制御するためのクロック周波数
（３２．７６８ｋＨｚ）をマイコン５６に送る。マイコ
ン５６は、前記各出力に応答し、後述のようにガスの補
正積算値および非補正積算値を算出し、表示切替スイッ
チ５９の指令する表示内容をＬＣＤ５７に選択的に出力
する。またマイコン５６は、補正積算値に対応したパル
ス信号を外部出力端子６９に送る。ＬＣＤ５７は、マイ
コン５６の出力に応答し、出力信号に対応する数値を液
晶表示する。

【００４０】図７は、温度補正装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。動作開始後、ステップａ１
では、基準温度の設定が基準温度設定器５８によって行
われる。基準温度は、通常２０℃に設定される。ステッ
プａ２では、ガス温度の検出が温度検出器５３によって
行われる。ステップａ３では、ガスの体積の計量が行わ
れる。ガス体積の計量は、変位検出センサ６５の変位検
出信号に基づいて行われる。前述のように、変位検出セ
ンサ６５は往復変位する第１計量膜２６ａが接近するご
とに変位検出信号を発生する。また後述のように第１計
量膜２６ａが１往復する間に、第１および第２計量空間
２８ａ，２８ｂの総容積の２倍に相当するガスが送り出
される。したがって、変位検出信号と第１および第２計
量空間２８ａ，２８ｂの総容積とに基づいてガスの体積
Ｖを計量することができる。

【００４１】ステップａ４では、補正ガス体積の算出が
行われる。補正ガス体積Ｖｏの算出は、次のようにして
行われる。 （ａ）検出されたガス温度Ｔが０℃未満のときには、前
記（１）式によって前記機械的な計量誤差Ｔｓを求め
る。 （ｂ）検出されたガス温度Ｔ、前記求めた計量ガス体積
Ｖ、前記設定した基準温度Ｔｏをボイル・シャールの法
則に基づく前記（２）式に代入して中間補正ガス体積Ｖ
ｍを求める。 （ｃ）前記求めたＴｓおよびＶｍを、前記（３）式に代
入して補正ガス体積Ｖｏを求める。

【００４２】ステップａ５では、補正積算値の算出が前
記求めた補正ガス体積を積算することによって行われ
る。ステップａ６では、非補正積算値の算出が、前記求
めた計量ガス体積を積算することによって行われる。ス
テップａ７では、表示内容の選択が行われる。表示内容
としては、常時補正積算値が表示されているけれども、
表示切替スイッチ５９を操作して非補正積算値およびガ
ス温度を選択し、一定時間表示することができる。ステ
ップａ８では、選択された表示内容の表示が行われる。
前記表示は、マイコン５６から表示制御信号をＬＣＤ５
７に送ることによって行われ、選択された表示内容が液
晶表示される。表示完了後、温度補正装置１６の一連の
動作が終了する。

【００４３】このように、計量ガス体積の補正は、ボイ
ル・シャールの法則に基づいて行われるばかりでなく、
温度に依存する機械的な計量誤差に基づいて行われる。
したがって、合成ゴムから成る計量膜２６が０℃未満の
温度で硬化して弾性の低下をきたしても、機械的な変形
抵抗の増大に伴う計量誤差を打ち消すように補正するこ
とができる。また、グリス類が０℃未満の温度で硬化し
て潤滑抵抗の増大をきたしても、同様に補正することが
できる。この結果、機械的な計量誤差を考慮していない
膜式ガスメータに比べて計量精度を向上させることがで
きる。さらにまた、補正積算値および非補正積算値が選
択的に液晶表示されるので、たとえば料金算定用のガス
使用量を知りたいときには、従来と同じ非補正積算値を
表示させ、それよりも正確なガス使用量を知りたいとき
には、補正積算値を表示させることができる。したがっ
て、ガスの使用量に関する適確な情報を迅速かつ確実に
把握することができる。

【００４４】なお、本実施の形態では、機械的な計量誤
差を考慮して温度補正を行っているけれども、他の計量
誤差を考慮して温度補正を行ってもよい。

【００４５】図８は、温度補正機能付膜式ガスメータの
ガス計量動作を説明するための模式図であり、図８
（１）〜図８（４）はガスの計量動作を動作順に示す模
式図である。図８（１）に示される状態では、第２ガス
流路３５ｂが開放されており、第１ガス流路３４ｂと第
３ガス流路３６ｂとが連通されている。これによって、
ガス供給口２３からのガスが第４計量室３２内へ流入し
て第２計量膜２６ｂが矢符Ｄ１方向に変位するので、第
３計量室３１内のガスは第１ガス流路３４ｂおよび第３
ガス流路３６ｂを経由してガス排出口２４から排出され
る。また第１計量膜２６ａは、第２計量室３０の容積が
最大となる位置、すなわち矢符Ｃ１方向に移動して左死
点にあり、第１〜第３ガス流路３４ａ，３５ａ，３６ａ
は、第１弁体４６ａによって塞がれている。したがって
第１計量室２９は、ガスの排出が完了した状態であり、
第２計量室３０はガスの流入が完了した状態である。さ
らにこの状態は、磁石６４が変位検出センサ６５に最も
接近した状態であるので、変位検出センサ６５から変位
検出信号が発信され、前記温度補正装置１６のマイコン
５６に送られる。なお、温度補正装置１６の動作につい
ては、前述したとおりであるので説明は省略する。

【００４６】次に第１および第２弁体４６ａ，４６ｂが
図８（２）に示されるように変位すると、第１ガス流路
３４ａが開放されるとともに、第２ガス流路３５ａと第
３ガス流路３６ａとが連通される。これによって、ガス
供給口２３からのガスが第１計量室２９内へ流入するの
で、第１計量膜２６ａは矢符Ｃ２方向に変位し、第２計
量室３０内のガスは、第２ガス流路３５ａおよび第３ガ
ス流路３６ａを経由してガス排出口２４から排出され
る。また第２計量膜２６ｂは、第４計量室３２の容積が
最大となる位置、すなわち矢符Ｄ１方向に移動して左死
点にある状態であり、第１〜第３ガス流路３４ｂ，３５
ｂ，３６ｂは、第２弁体４６ｂによって塞がれている。
したがって、第３計量室３１はガスの排出が完了した状
態であり、第４計量室３２はガスの流入が完了した状態
である。

【００４７】次に第１および第２弁体４６ａ，４６ｂが
図８（３）に示されるように変位すると、第１ガス流路
３４ｂが開放されるとともに、第２ガス流路３５ｂと第
３ガス流路３６ｂとが連通される。これによって、第３
計量室３１内にガス供給口２３からのガスが流入するの
で、第２計量膜２６ｂは矢符Ｄ２方向に変位し、第４計
量室３２から押し出されたガスは第２ガス流路３５ｂお
よび第３ガス流路３６ｂを経由してガス排出口２４から
排出される。また、第１計量膜２６ａは第１計量室２９
の容積が最大となる位置、すなわち矢符Ｃ２方向に移動
して右死点にある状態であり、第１〜第３ガス流路３４
ａ，３５ａ，３６ａは第１弁体４６ａによって塞がれて
いる。したがって、第２計量室３０はガスの排出が完了
した状態であり、第１計量室２９はガスの流入が完了し
た状態である。

【００４８】次に第１および第２弁体４６ａ，４６ｂが
図８（４）に示されるように変位すると、第２ガス流路
３５ａが開放されるとともに第１ガス流路３４ａと第３
ガス流路３６ａとが連通される。これによって、第２計
量室３０内にガス供給口２３からのガスが流入して第１
計量膜２６ａは矢符Ｃ１方向に変位するので、第１計量
室２９から押し出されたガスは、第１ガス流路３４ａお
よび第３ガス流路３６ａを経由してガス排出口２４から
排出される。また、第２計量膜２６ｂは、第３計量室３
１の容積が最大となる位置、すなわち矢符Ｄ２方向に移
動して右死点にある状態であり、第１〜第３ガス流路３
４ｂ，３５ｂ，３６ｂは第２弁体４６ｂによって塞がれ
ている。したがって、第４計量室３２はガスの排出が完
了した状態であり、第３計量室３１はガスの流入が完了
した状態である。さらに、図８（４）に示される状態か
ら進行して第１計量膜２６ａが左死点に達すると再び図
８（１）の状態に戻り、以後、同様の動作が繰返され
る。

【００４９】このように第１および第２計量膜２６ａ，
２６ｂは、図８（１）〜図８（４）に示されるように第
１および第２計量空間２８ａ，２８ｂ内で往復変位を繰
返し、１往復する間に第１および第２計量空間２８ａ，
２８ｂの総容積の２倍に相当するガス体積をガス排出口
２４から送り出す。したがって、前述のように第１計量
膜２６ａに磁石６４を取付け、磁石６４が接近するごと
に変位検出信号を発生する変位検出センサ６５を設ける
ことによって第１および第２計量空間２８ａ，２８ｂを
通過するガスの体積を計量することができる。

【００５０】図９は、異なる温度補正機能を備えた膜式
ガスメータの計量誤差を対比して示すグラフである。図
９（１）は、ボイル・シャールの法則に基づく温度補正
機能を備えた膜式ガスメータの計量誤差をガス温度ごと
に示すグラフであり、図９（２）は図１に示す温度補正
機能付膜式ガスメータ１４の計量誤差をガス温度ごとに
示すグラフである。図９の横軸には、基準温度（２０
℃）におけるガス流量が示されており、縦軸には計量誤
差が示されている。図９中に示す記号は、ガス温度を表
す記号であり、記号□，＋，○，△，×，▽は、ガス温
度６０℃，４０℃，２０℃，０℃，−１０℃，−２０℃
をそれぞれ表す。また、図９中の直線Ｕ１は計量法「温
度換算装置組込ガスメータ」の検定公差の上限値を示
し、直線Ｌ１はその下限値を示す。

【００５１】図９（１）から、ボイル・シャールの法則
に基づく温度補正を行ってもガス温度が低下するほど計
量誤差が大きくなること、ガス温度が−２０℃の場合に
は計量誤差が許容誤差範囲から外れることなどが判る。
また、図９（２）から、ボイル・シャールの法則および
機械的な計量誤差に基づく温度補正を行えば計量誤差が
小さくなり、計量誤差が許容誤差内に収まることが判
る。したがって、本実施の形態の温度補正機能付膜式ガ
スメータ１４の計量誤差は、機械的な計量誤差を考慮し
ていない膜式ガスメータの計量誤差よりも高精度であ
る。なお、前述のようにガス温度が０℃以上では、機械
的な計量誤差は無視されるので、ガス温度が０℃以上に
おける図９（２）の計量誤差は図９（１）の計量誤差と
同一である。

【００５２】図１０は、３種類の膜式ガスメータの計量
誤差を対比して示すグラフである。図１０（１）は温度
補正機能を備えていない膜式ガスメータの計量誤差を示
すグラフであり、図１０（２）はボイル・シャールの法
則に基づく温度補正機能を備えた膜式ガスメータの計量
誤差を示すグラフであり、図１０（３）は図１に示す温
度補正機能付膜式ガスメータ１４の計量誤差を示すグラ
フである。図１０の横軸には、基準温度（２０℃）にお
けるガス流量が示されており、縦軸には計量誤差が示さ
れている。各膜式ガスメータは、それぞれ１０台準備さ
れ、そのデータは個別に図中に実線で示されている。な
お、図１０（１）〜図１０（３）に示す計量誤差は同一
条件で算出したものであり、ガス温度は−２０℃であ
る。

【００５３】図１０（１）から、ガス温度が−２０℃に
おいては温度補正なしでは計量誤差が大きいこと、図１
０（２）からボイル・シャールの法則に基づく温度補正
によって計量誤差が温度補正なしに比べて大幅に小さく
なること、図１０（３）からボイル・シャールの法則お
よび機械的な計量誤差に基づく温度補正によってボイル
・シャールの法則のみに基づく温度補正に比べて計量誤
差が小さくなることなどが判る。したがって、本実施の
形態の温度補正機能付膜式ガスメータ１４の計量精度
は、温度補正機能を備えていない膜式ガスメータおよび
ボイル・シャールの法則に基づく温度補正機能を備えた
膜式ガスメータの計量精度よりも高精度である。この結
果、本実施の形態の温度補正機能付膜式ガスメータ１４
は高精度家庭用ガスメータとして好適に用いることがで
きる。

【００５４】以上述べたように、本実施の形態では補正
積算値および非補正積算値がともに算出されるように構
成されている。しかしながら、本発明の他の実施の形態
として、非補正積算値を算出しないで補正積算値のみを
算出するように構成してもよい。また計数カウンタ１７
とＬＣＤ５７とがともに備えられているけれども、計数
カウンタ１７を設けないでＬＣＤ５７のみを備えるよう
に構成してもよい。さらにまた、工業用羽根車式ガスメ
ータに対して機械的な計量誤差に基づく温度補正を行う
ように構成してもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、検出した
ガスの温度に基づいてガスの体積が補正されるので、従
来よりも正確な計量を行うことができる。また温度補正
は、ボイル・シャールの法則に基づく補正に止まらず温
度変動に伴う全ての計量誤差を対象として行うことがで
きるので、ボイル・シャールの法則に基づく補正のみが
行われる場合よりも計量精度をさらに向上させることが
できる。

【００５６】また、補正積算値および非補正積算値のい
ずれか一方が選択的に出力されるので、ガスの使用量に
関する適確な情報を迅速かつ確実に把握することができ
る。

【００５７】また本発明によれば、ガスの体積の補正は
ボイル・シャールの法則に基づいて行われるばかりでな
く、温度によって発生するガスの体積の機械的な計量誤
差に基づいて行われるので、機械的な計量誤差を考慮し
ていない膜式ガスメータよりも計量精度を向上させるこ
とができる。

【００５８】また本発明によれば、変位検出手段は簡単
な構成でガスの体積を表す信号を確実に発生することが
できる。

【００５９】また本発明によれば、ガス使用量を機械的
に表示する計数表示手段が設けられているので、ガス使
用量を電気的に表示する表示手段に不具合が生じてもガ
スの使用量を確実に計量することができる。したがっ
て、ガスの使用量が把握できない無計量状態を回避する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である温度補正機能付膜
式ガスメータの構成を簡略化して示す正面図である。

【図２】図１に示す温度補正機能付膜式ガスメータの側
面図である。

【図３】図２に示すガスメータ本体１５の構成を簡略化
して示す正面図である。

【図４】図３に示すガスメータ本体１５の側面図であ
る。

【図５】図３に示すガスメータ本体１５の平面図であ
る。

【図６】図１に示す温度補正装置の電気的構成を示すブ
ロック図である。

【図７】温度補正装置の動作を説明するためのフローチ
ャートである。

【図８】温度補正機能付膜式ガスメータのガス計量動作
を説明するための模式図である。

【図９】異なる温度補正機能を備えた膜式ガスメータの
計量誤差を対比して示すグラフである。

【図１０】３種類の膜式ガスメータの計量誤差を対比し
て示すグラフである。

【図１１】従来の膜式ガスメータの概略構成を示す模式
図である。

【符号の説明】

３，１９ ハウジング ９，２３ ガス供給口 １０，２４ ガス排出口 １４ 温度補正機能付膜式ガスメータ １５ ガスメータ本体 １６ 温度補正装置 １７ 計数カウンタ ２６ａ 第１計量膜 ２６ｂ 第２計量膜 ２７ ガス分配装置 ２８ａ 第１計量空間 ２８ｂ 第２計量空間 ２９ 第１計量室 ３０ 第２計量室 ３１ 第３計量室 ３２ 第４計量室 ３３ａ 第１弁座 ３３ｂ 第２弁座 ３４ａ，３４ｂ 第１ガス流路 ３５ａ，３５ｂ 第２ガス流路 ３６ａ，３６ｂ 第３ガス流路 ４３ａ 第１揺動翼 ４３ｂ 第２揺動翼 ４４ａ 第１翼軸 ４４ｂ 第２翼軸 ４６ａ 第１弁体 ４６ｂ 第２弁体 ５３ 温度検出器 ５４ 変位検出器 ５６ マイクロコンピュータ ５７ 液晶表示器 ５８ 基準温度設定器 ５９ 表示切替スイッチ ６１ 函体 ６３ 温度センサ ６４ 永久磁石片 ６５ 変位検出センサ ７３ カウンタフレーム ７４ 表示リール ７９ 差動増幅回路 ８０ 比較電圧回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−304152（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−1413（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 3/22 G01F 1/00 G01F 15/02 - 15/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス供給口とガス排出口とを有し、かつ
   一対の計量空間が形成されており、さらにガス供給口、
   各計量空間およびガス排出口を連通するガス流路が形成
   されているハウジングと、 各計量空間内にそれぞれ設けられ、各計量空間を２つの
   計量室に仕切り、計量室間のガスの圧力差によって各計
   量空間内を往復変位する計量膜と、 計量膜の変位に応じてガス流路を開閉し、各計量室にガ
   スを分配するガス分配手段と、 ガスの温度を検出する温度検出手段と、 計量膜が計量空間内を往復変位するごとに変位検出信号
   を発生する変位検出手段と、 変位検出手段の出力に基づいて計量空間を通過したガス
   の体積を求め、温度検出手段の出力に基づいて前記求め
   たガスの体積を補正して補正ガス体積を求め、前記求め
   た補正ガス体積を積算して補正積算値を求め、少なくと
   も前記求めた補正積算値を信号として出力する演算手段
   と、 演算手段の出力に基づいて出力信号に対応する数値を表
   示する表示手段とを含み、 前記演算手段は、前記求めたガスの体積を積算して非補
   正積算値を求め、前記求めた補正積算値および前記求め
   た非補正積算値のいずれか一方を選択的に出力すること
   を特徴とする温度補正機能付膜式ガスメータ。
2. 【請求項２】 前記演算手段による補正ガス体積の算出
   は、温度によって発生するガスの体積の機械的な計量誤
   差を予め求め、ボイル・シャールの法則および前記求め
   た機械的な計量誤差に基づいて行われることを特徴とす
   る請求項１記載の温度補正機能付膜式ガスメータ。
3. 【請求項３】 前記変位検出手段は、 計量膜に連結され、計量膜の変位に応じて変位する永久
   磁石片と、 計量空間の外方にハウジングの側壁を挟んで永久磁石片
   と対向して設けられ、永久磁石片の接近に応じて計量膜
   の変位検出信号を発生する変位検出センサとを含んで構
   成されることを特徴とする請求項１または２記載の温度
   補正機能付膜式ガスメータ。
4. 【請求項４】 計量膜の変位に応じて回転する複数の表
   示リールを有し、前記表示リールによって計量空間を通
   過したガスの体積の積算値を表示する計数表示手段が設
   けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載の温度補正機能付膜式ガスメータ。