JP3344846B2 - フルイディック式ガスメータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス圧力変動等の外乱の
影響による計測誤差を防止する手段を有するフルイディ
ック式ガスメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−９６８１７号公報で、ガスメ
ータに利用するのに好都合な気体用のフルイディック流
量計が知られている。

【０００３】このフルイディック流量計は中〜大流量域
における流量を計測するフルイディック発振素子と、小
流量域における流量を計測する熱式のフローセンサとを
備えている。

【０００４】フルイディック発振素子は、噴流を発生さ
せるノズルの下流側に、一対の側壁によって流路拡大部
を形成するとともに、側壁の外側に設けられたリターン
ガイドによって、ノズルを通過した流体を各側壁の外側
に沿ってノズルの噴出口側へ導く一対のフィードバック
流路を形成し、ノズルを通過した流体が一対のフィード
バック流路を交互に流れる流体振動を利用し、この流体
振動の周波数に基づいて流体の流量を計量する。

【０００５】フルイディック発振素子の流体振動は圧電
膜センサで電気信号に変換され２値化した方形波の電気
パルスとして出力され、電気的に積算処理される。フロ
ーセンサは、フルイディック発振素子のノズルに配設さ
れ、該ノズルを流れるガスの流速を検知し、流速（流
量）に対応したパルス数の電気出力パルスに変換する。
この出力パルスは電気的に体積換算され、積算処理され
る。

【０００６】なお、フローセンサは、いわゆる熱式のフ
ローセンサで、消費電力を低減するために６秒間隔で間
欠的に短時間ずつ作動するように、間欠的に給電される
電力で駆動されている。従って、出力パルスも、６秒毎
に流量に対応したパルス数の電気信号として出力される
ようになっている。

【０００７】前記圧電膜センサの出力である電気パルス
と、フローセンサの出力である６秒ごとの電気出力パル
スとは、それぞれ体積換算される。そして、体積換算さ
れたフローセンサの電気出力パルスは、加減算バッファ
で相殺演算され、相殺演算結果が、圧電膜センサの出力
を体積換算したものとともに積算されて、総積算量がガ
ス使用量として表示されるようになっている。

【０００８】そして、熱式フローセンサの出力特性は、
プラス方向（正方向）の通過流量に対しては、６秒ごと
の出力パルス数がほゞ比例関係にあるが、マイナス方向
（逆方向）の通過流量に対しては、６秒ごとの出力パル
ス数が飽和するような特性をもっていた。

【０００９】この出力特性を図５に示す。プラス方向の
通過流量に対しては、６秒ごとの出力パルスがほぼ６０
０パルスまで比例関係にあるが、マイナス方向の通過流
量に対しては、比例関係が−３５０パルスまでで、それ
以上大きな逆流に対しては出力パルスが飽和してしまっ
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記フローセンサは、
感度が良いので、ガスメータ下流のコックが閉じてあっ
てガスが使われていないときでも、ガス圧変動や、温度
変化等の外乱があった場合に、ガスメータにわずかに流
れる正方向や逆方向の微流を検出し、出力パルスが生じ
る。

【００１１】この場合ガスメータ下流のコックが閉じて
あるため、ガスの使用はない。従って、ガス圧変動や温
度変化等の外乱によるわずかの流量は、これを時間的に
積算すれば零になるべき性質のものである。

【００１２】ところが、前記従来の技術では、フローセ
ンサの出力特性が図５で説明したように、マイナス方向
の通過流量に対して、−３５０パルスで飽和する特性に
なっているため、フローセンサの出力パルスを体積換算
したあと、これを時間的に積算すると、プラス方向の出
力パルスとマイナス方向の出力パルスとが相殺されなく
て、見かけ上プラス方向の積算値が生じ、過積算とな
る。

【００１３】図６に、ガスメータ下流のコックを閉じて
ガスが流れていないときのフローセンサの出力パルスの
時間的変動の例を示す。本来、ガスを使用していないに
もかかわらず、出力パルスが出ている。そして、マイナ
ス側の出力パルスは、−３５０パルスで飽和している
が、プラス側の出力パルスは＋３５０パルス以上まで出
力されている。

【００１４】図６の出力パルスのパルス数にパルス常数
を掛けて体積換算したデータを積算した結果が図７で、
本来ガスが使われていないのに、積算値が時間の経過と
ともに次第にプラス方向に増加している。

【００１５】なお、図７で積算値が１［ｌ］ごとにステ
ップ的に増加しているのは、体積換算のあと、相殺演算
する部分で、１［ｌ］を超えるごとに１［ｌ］のデータ
を出力するバッファを設けているからである。

【００１６】このように従来技術では、フローセンサの
出力特性がプラス方向の流れとマイナス方向とが対称で
ないために、外乱の影響でプラスの流量積算誤差（過積
算）が生じるという問題点があった。

【００１７】そこで、本発明はかかる問題点を解消でき
るフルイディック式ガスメータを提供することを目的と
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のフルイディック式ガスメータは、フルイデ
ィック発振素子（７）のノズル（２）に設けたフローセ
ンサ（１２）によって小流量域における流量を計測する
ガスメータにおいて、正負ほぼ均等な出力の出力特性を
有するフローセンサ（１２）と、該フローセンサ（１
２）の出力を相殺演算する一定容量の相殺演算部（２
０）とを具備したことを特徴とする。

【００１９】

【作用】小流量域では、フローセンサ（１２）により流
量が計測される。フローセンサ（１２）の出力特性が正
負ほぼ均等であるため、圧力変動や温度変化等による外
乱があっても、フローセンサ（１２）の出力が相殺演算
部（２０）で相殺されるため、過積算が防止される。

【００２０】

【実施例】図１及び図２に基づいて本発明の実施例を説
明する。図２において、１は入口、２はノズル、３，
３′は側壁、４，４′はフィードバック流路入口、５は
ノズル２の下流中央部に位置するターゲット、６は出
口、符号７は入口１〜出口６で構成されるフルイディッ
ク発振素子の全体である。８はフルイディック発振素子
７を形成するケース本体である。

【００２１】１０は圧電膜センサで、圧力導入路９，
９′によって導かれたフルイディック発振素子の流体振
動を検出して２値化した方形波の電気信号に変換する。
１２はノズル２に配置された熱式フローセンサで、ノズ
ルで絞られて速くなった流速を検知し、流速（流量）に
比例した数の電気パルスを６秒ごとに出力する。

【００２２】１１は電子回路で、圧電膜センサ１０から
の方形波の電気信号と、熱式フローセンサ１２からの流
量に比例した数の６秒ごとの電気パルスとを入力して、
演算処理し、流量積算値として表示部１３にガス使用量
を表示する。

【００２３】なお、図２は理解し易いようにフルイディ
ック発振素子の蓋を取り外した状態を示している。流体
振動を検出する圧電膜センサ１０は、フィードバック流
路４と４′に開口する一対の圧力導入口１４，１４′に
前記圧力導入路９，９′の各一端を連通させ、圧力導入
路９，９′の各他端を圧電膜センサ１０の一対の圧力導
入口１５，１５′に連通させることで、圧電膜センサ１
０の高分子圧電膜１６の両側に差動的に流体振動による
脈動圧をかけている。

【００２４】矢印Ａはフルイディック発振素子７に流入
するガスの流れを示す。図１（ａ）のブロック図におい
て、１７は第１の体積換算部で、圧電膜センサ１０の電
気信号のパルスごとにパルス定数を掛けて体積に換算す
る。

【００２５】１８は小流量時にフローセンサ１２を６秒
間隔で短時間ずつ駆動制御するフローセンサ制御部、１
９はフローセンサ１２からの６秒ごとの出力パルスの数
にパルス定数を掛けて体積に換算する第２の体積換算部
である。

【００２６】２０は体積換算部１９の出力を一時的にス
トックする一定容量の加減算バッファからなる相殺演算
部で、ストックできる上限と下限のしきい値は＋１
［ｌ］と−１［ｌ］に定められている。そして、その内
容が＋１［ｌ］を超えたときは１［ｌ］信号を出力し、
−１［ｌ］を超えてマイナス側に大きくなったときはそ
の内容から−１［ｌ］を減算し出力はしない。

【００２７】図１（ａ）、図２の熱式フローセンサ１２
の出力特性は、図１（ｂ）に示すように、通過流量Ｑが
プラスの正流のとき即ち同図の第１象限と、通過流量Ｑ
がマイナスの逆流のとき即ち同図の第３象限とが均等ま
たはほぼ均等になっている。つまり、出力特性が原点に
対して点対称になっている。換言すると、フローセンサ
１２の出力特性が正負ほぼ均等である。

【００２８】次に上記実施例の作用を説明する。実施例
の構成を有するガスメータをガス供給配管に設置し、下
流のコックを閉じてガスが流れないようにした。この状
態で、約２４時間の間の、ガス圧変動や温度変化による
外乱で熱式フローセンサ１２からの出力パルスが図３の
ように変化した。

【００２９】この図３の出力パルスは、出力パルスがゼ
ロの時間軸（横軸）に対してほぼ上下対称に変化してい
る。それは、フローセンサ１２の出力特性が図１（ｂ）
のように正負ほぼ均等（対称）であるからである。

【００３０】その結果、図１（ａ）の積算部（２１）の
積算値は図４に示すように±１［ｌ］以内におさまり、
従来技術で見られた過積算の現象は解消された。

【００３１】

【発明の効果】本発明のフルイディック式ガスメータは
上述のように構成されているので、ガス供給配管がガス
メータ下流で閉状態であるときに、供給ガスの圧力が脈
動的に変動したり、温度の変化があったりして、ガスメ
ータ部に正負の微流が生じたとしても、その正負の微流
がフローセンサで正確にとらえられるため、そのあとの
相殺演算部で正流分と逆流分とが相殺され、過積算され
ることがない。

【００３２】そのため、計量精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例のブロック図、（ｂ）
は実施例におけるフローセンサの出力特性線図である。

【図２】本発明の実施例の全体を示す概要図である。

【図３】本発明の実施例におけるフローセンサの出力パ
ルスの時間的変化を示す線図である。

【図４】本発明の実施例における積算値の時間的変化を
示す線図である。

【図５】従来の技術におけるフローセンサの出力特性線
図である。

【図６】従来の技術におけるフローセンサの出力パルス
の時間的変化を示す線図である。

【図７】従来の技術におけるフローセンサの出力の積算
値を示す線図である。

【符号の説明】

２ ノズル ７ フルイディック発振素子 １２ フローセンサ ２０ 相殺演算部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 000116633 愛知時計電機株式会社 愛知県名古屋市熱田区千年１丁目２番70 号 (72)発明者 温井 一光 神奈川県藤沢市みその台９ー10 (72)発明者 酒井 克人 東京都葛飾区高砂３ー２ー７ー123 (72)発明者 佐藤 真一 東京都八王子市北野町543ー15 (72)発明者 岡村 繁憲 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２ 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 佐藤 孝人 愛知県東海市新宝町507ー２ 東邦瓦斯 株式会社 総合技術研究所内 (72)発明者 長沼 雅仁 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70 号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 堀 逸郎 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70 号 愛知時計電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−157597（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フルイディック発振素子（７）のノズル
   （２）に設けたフローセンサ（１２）によって小流量域
   における流量を計測するガスメータにおいて、 正負ほぼ均等な出力の出力特性を有するフローセンサ
   （１２）と、 該フローセンサ（１２）の出力を相殺演算する一定容量
   の相殺演算部（２０）とを具備したことを特徴とするフ
   ルイディック式ガスメータ。