JP3378111B2 - ガスメータおよびガスメータにおける微少漏洩検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フルイディック流量計
と流速センサを併用したガスメータおよびこのガスメー
タにおいて微少漏洩を検知するガスメータにおける微少
漏洩検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の膜式ガスメータにおける微少漏洩
検知方法は、例えば１時間に計量膜がある一定量以上動
いたか否かにより判定する方法であった。具体的には、
膜式ガスメータには、左右の計量膜とバルブを連動させ
るクランクに磁石が取り付けられていると共に、この磁
石が動くことによりオン、オフするリードスイッチが設
けられており、リードスイッチのオン、オフをパルスと
してとらえ、１時間におけるパルスの有無により微少漏
洩を判定するようにしていた。

【０００３】図４は、ガスメータの号数と、微少漏洩と
判定する上限の流量である漏洩規格量と、計量膜１周期
（ｒｅｖ）当たりのガス量の関係を示したものである。
なお、Ｌはリットル、ｈは時間を表している。このよう
に、ガスメータの号数によって計量膜１周期当たりのガ
ス量は異なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の膜式ガスメータ
における微少漏洩検知方法では、微少漏洩を検知するま
でに約１時間という長時間を要するという問題点があっ
た。また、ガスメータの号数によって計量膜１周期当た
りのガス量が異なるので、微少漏洩か否かを判定するた
めのパルス数が異なる。そのため、マイクロコンピュー
タを用いて微少漏洩を判定する場合、ガスメータの号数
毎に、マイクロコンピュータ内部の設定値（微少漏洩か
否かを判定するためのパルス数）を変える必要があると
いう問題点があった。更に、計量膜が１周期の動作をし
ないような微少漏洩は正確に検知することができないと
いう問題点があった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、短時間で微少漏洩を正確に検知でき
ると共に、号数によって微少漏洩か否かを判定するため
の設定値を変える必要のないガスメータおよびガスメー
タにおける微少漏洩検知方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のガスメー
タは、ガスを噴出するノズルを含み、このノズルから噴
出されるガスによるフルイディック発振を生成するフル
イディック発振生成部と、このフルイディック発振生成
部によって生成されるフルイディック発振を検出するフ
ルイディック発振検出センサと、ノズルを通過するガス
の流速を検出する流速センサと、流量に応じてフルイデ
ィック発振検出センサの出力と流速センサの出力の少な
くとも一方に基づいて流量を算出する流量演算手段と、
ガスの流通を遮断する遮断弁と、流速センサの出力のば
らつきが所定のしきい値以下で、且つ流量演算手段によ
って算出される流量が所定量以下の場合に、遮断弁を一
旦閉じ、一定時間経過後に遮断弁を開き、そのとき流量
がある場合にガス漏洩があると判定する漏洩検知手段と
を備えたものである。

【０００７】このガスメータでは、漏洩検知手段によっ
て、流速センサの出力のばらつきが所定のしきい値以下
で、且つ流量演算手段によって算出される流量が所定量
以下の場合に、遮断弁が一旦閉じられ、一定時間経過後
に遮断弁が開かれ、そのとき流量がある場合にガス漏洩
があると判定される。

【０００８】請求項２記載のガスメータにおける微少漏
洩検知方法は、ガスを噴出するノズルを含み、このノズ
ルから噴出されるガスによるフルイディック発振を生成
するフルイディック発振生成部と、このフルイディック
発振生成部によって生成されるフルイディック発振を検
出するフルイディック発振検出センサと、ノズルを通過
するガスの流速を検出する流速センサと、流量に応じて
フルイディック発振検出センサの出力と流速センサの出
力の少なくとも一方に基づいて流量を算出する流量演算
手段と、ガスの流通を遮断する遮断弁とを備えたガスメ
ータにおいて微少漏洩を検知する方法であって、流速セ
ンサの出力のばらつきが所定のしきい値以下で、且つ流
量演算手段によって算出される流量が所定量以下の場合
に、遮断弁を一旦閉じ、一定時間経過後に遮断弁を開
き、そのとき流量がある場合にガス漏洩があると判定す
る方法である。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１０】図２は本発明の一実施例に係るガスメータ
の構成を示す断面図である。このガスメータは、ガスを
受け入れる入口部１１とガスを排出する出口部１２とを
有する本体１０を備えている。本体１０内には隔壁１３
が設けられ、この隔壁１３と入口部１１との間にガス流
路１４が形成され、隔壁１３と出口部１２との間にガス
流路１５が形成されている。隔壁１３には開口部１６が
設けられ、ガス流路１４内には、開口部１６を閉塞可能
な遮断弁１７が設けられている。本体１０の外側にはソ
レノイド１８が固定され、このソレノイド１８のプラン
ジャ１９が本体１０の側壁を貫通して遮断弁１７に接合
されている。遮断弁１７と本体１０との間におけるプラ
ンジャ１９の周囲にはばね２０が設けられ、このばね２
０が遮断弁１７を開口部１６側へ付勢している。

【００１１】ガス流路１５内には、入口部１１から受け
入れたガスを通過させて噴流を発生させるノズル２１が
設けられている。ノズル２１の通路内には、熱式流速セ
ンサであるフローセンサ３０が配設されている。このフ
ローセンサ３０は、図示しないが、発熱部とこの発熱部
の上流側および下流側に配設された２つの温度センサを
有し、２つの温度センサによって検出される温度の差を
一定に保つために必要な発熱部に対する供給電力から流
速に対応する流量を求めたり、一定電流または一定電力
で発熱部を加熱し、２つの温度センサによって検出され
る温度の差から流量を求めるようになっている。

【００１２】ノズル２１の下流側には、拡大された流路
を形成する一対の側壁２３，２４が設けられている。こ
の側壁２３，２４の間には、所定の間隔を開けて、上流
側にターゲット２５、下流側にターゲット２６がそれぞ
れ配設されている。側壁２３，２４の外側には、ノズル
２１を通過したガスを各側壁２３，２４の外周部に沿っ
てノズル２１の噴出口側へ帰還させる一対のフィードバ
ック流路２７，２８を形成するリターンガイド２９が配
設されている。フィードバック流路２７，２８の各出口
部分と出口部１２との間には、リターンガイド２９の背
面と本体１０とによって、一対の排出路３１，３２が形
成されている。ノズル２１の噴出口の近傍には導圧孔３
３，３４が設けられ、本体１０の底部の外側には、導圧
孔３３と導圧孔３４における差圧を検出する圧電膜セン
サ３５（図２では図示せず。）が設けられている。

【００１３】図１は図２に示したガスメータの回路部分
の構成を示すブロック図である。この図に示すように、
ガスメータは、フローセンサ３０の出力信号をアナログ
−ディジタル（以下、Ａ／Ｄと記す。）変換するＡ／Ｄ
変換器４１と、圧電膜センサの３５の出力信号を増幅す
るアナログ増幅器４２と、このアナログ増幅器４２の出
力を波形整形してパルスを生成する波形整形回路４３
と、Ａ／Ｄ変換器４１の出力（以下、フローセンサ出力
ともいう。）と波形整形回路４３の出力を入力し、流量
に応じて少なくとも一方の出力に基づいて流量および積
算流量を算出する流量演算部４４と、この流量演算部４
４によって算出された積算流量を表示する表示部４５と
を備えている。ガスメータは、更に、ソレノイド１８を
駆動する遮断弁駆動回路４７と、Ａ／Ｄ変換器４１の出
力と流量演算部４４の出力とを入力し、遮断弁駆動回路
４７を制御する漏洩検知手段としての漏洩検知部４６と
を備えている。流量演算部４４および漏洩検知部４６
は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。
流量演算部４４は、予め範囲が設定された小流量域では
Ａ／Ｄ変換器４１の出力に基づいて流量および積算流量
を算出し、予め範囲が設定された大流量域では波形整形
回路４３の出力に基づいて流量および積算流量を算出す
る。

【００１４】本実施例では、消費電力低減のため、フロ
ーセンサ３０は例えば６秒周期で間欠的に駆動され、各
駆動時に、流速に応じた電圧を出力する。Ａ／Ｄ変換器
４１は、フローセンサ３０の出力電圧に応じた数のパル
スを出力する。漏洩検知部４６は、フローセンサ３０の
各駆動時毎にＡ／Ｄ変換器４１の出力パルス数をカウン
トし、一定時間におけるＡ／Ｄ変換器４１の出力パルス
数の最大値と最小値を求め、その差をフローセンサ出力
のばらつきとする。漏洩検知部４６は、このフローセン
サ出力のばらつきを所定のしきい値と比較する。しきい
値は、例えば標準偏差をσとしたときの６σとする。従
って、σが５０パルスの場合には、しきい値は３００パ
ルスとなる。漏洩検知部４６は、フローセンサ出力のば
らつきが所定のしきい値以下の場合には、流量演算部４
４によって算出される流量を所定量例えば３Ｌ／ｈと比
較し、流量が３Ｌ／ｈ以下の場合には、遮断弁駆動回路
４７を制御して遮断弁１７を一旦閉じ、一定時間例えば
１分経過後に遮断弁１７を開き、そのとき流量がある場
合にガス漏洩があると判定する。

【００１５】漏洩検知部４６は、また、所定量以上の流
量を検出した場合や所定の流量を所定時間以上検出した
場合等にも異常と判断して、遮断弁１７を閉じガスを遮
断するようになっている。

【００１６】次に、本実施例に係るガスメータの動作に
ついて説明する。

【００１７】ガスメータの入口部１１から受け入れられ
たガスは、ガス流路１４、開口部１６およびガス流路１
５を順に経て、ノズル２１に入る。ノズル２１の通路内
に配設されたフローセンサ３０の出力信号は、Ａ／Ｄ変
換器４１でディジタルデータに変換されて流量演算部４
４と漏洩検知部４６に入力される。流量演算部４４は、
小流量域ではＡ／Ｄ変換器４１の出力に基づいて流量お
よび積算流量を算出する。表示部４５は流量演算部４４
によって演算された積算流量を表示する。

【００１８】また、ノズル２１を通過したガスは、噴流
となって噴出口より噴出される。噴出口より噴出された
ガスは、コアンダ効果により一方の側壁に沿って流れ
る。ここでは、まず側壁２３に沿って流れるものとす
る。側壁２３に沿って流れたガスは、更にフィードバッ
ク流路２７を経て、ノズル２１の噴出口側へ帰還され、
排出路３１を経て出口部１２より排出される。このと
き、ノズル２１より噴出されたガスは、フィードバック
流路２７を流れてきたガスによって方向が変えられ、今
度は他方の側壁２４に沿って流れるようになる。このガ
スは、更にフィードバック流路２８を経て、ノズル２１
の噴出口側へ帰還され、排出路３２を経て出口部１２よ
り排出される。すると、ノズル２１より噴出されたガス
は、今度は、フィードバック流路２８を流れてきたガス
によって方向が変えられ、再び側壁２３、フィードバッ
ク流路２７に沿って流れるようになる。以上の動作を繰
り返すことにより、ノズル２１を通過したガスは一対の
フィードバック流路２７，２８を交互に流れるフルイデ
ィック発振を行う。このフルイディック発振の周波数、
周期は流量と対応関係がある。

【００１９】フルイディック発振は圧電膜センサ３５に
よって検出され、圧電膜センサ３５の出力はアナログ増
幅器４２で増幅され、波形整形回路４３でパルス化さ
れ、流量演算部４４に入力される。流量演算部４４は大
流量域では波形整形回路４３の出力に基づいて流量およ
び積算流量を算出する。

【００２０】図３は漏洩検知部４６の動作を示す流れ図
である。この図に示すように、漏洩検知部４６は、フロ
ーセンサ３０の各駆動時毎にＡ／Ｄ変換器４１の出力パ
ルス数をカウントし、一定時間におけるＡ／Ｄ変換器４
１の出力パルス数の最大値と最小値の差をフローセンサ
出力のばらつきとして求める（ステップＳ１０１）。漏
洩検知部４６は、次に、フローセンサ出力のばらつきが
所定のしきい値以下か否かを判断する（ステップＳ１０
２）。フローセンサ出力のばらつきが所定のしきい値以
下の場合（Ｙ）には、漏洩検知部４６は、流量演算部４
４によって算出される流量が所定量例えば３Ｌ／ｈ以下
か否かを判断する（ステップＳ１０３）。流量が３Ｌ／
ｈ以下の場合（Ｙ）には、漏洩検知部４６は、遮断弁１
７を一旦閉じ（ステップＳ１０４）、一定時間例えば１
分経過後に遮断弁１７を開く（ステップＳ１０５）。漏
洩検知部４６は、そのとき流量があるか否かを判断し
（ステップＳ１０６）、流量がある場合には微少ガス漏
洩があると判定し（ステップＳ１０７）、遮断弁１７を
閉じ、動作を終了する。ステップＳ１０２においてフロ
ーセンサ出力のばらつきがしきい値以下ではない場合
（Ｎ）、ステップＳ１０３において流量が３Ｌ／ｈ以下
ではない場合（Ｎ）およびステップＳ１０６において流
量がない場合（Ｎ）は、ステップＳ１０１へ戻る。

【００２１】このように本実施例では、フローセンサ出
力のばらつきが所定のしきい値以下で、且つ流量が所定
量以下の場合に、遮断弁１７を一旦閉じ、一定時間経過
後に遮断弁１７を開き、そのとき流量がある場合にガス
漏洩があると判定するようにしている。これは、微少流
量を正確に検知するためである。すなわち、フローセン
サ出力のばらつきが大きいときは微少流量を正確に検知
することができないので、フローセンサ出力のばらつき
が所定のしきい値以下の場合にのみ、流量を判定するよ
うにしている。また、流量が所定量以下の場合に、遮断
弁１７を一旦閉じ、一定時間経過後に遮断弁１７を開く
のは、周期的なガスの圧力変動がある場合等では、フロ
ーセンサ３０の駆動タイミングによっては、流量が零の
ときでも微少流量があるように判定される場合があるの
で、遮断弁１７を一旦閉じ、再び開いたときに再度流量
を判定することにより、微少流量を正確に検知するよう
にしたものである。

【００２２】以上説明したように、本実施例によれば、
短時間で微少漏洩を正確に検知できると共に、号数によ
って微少漏洩か否かを判定するための設定値を変える必
要がない。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、流速センサとしては、発熱部と２つの温度セン
サを有するものに限らず、例えば、１つの発熱部を有
し、この発熱部の温度（抵抗）を一定に保つために必要
な発熱部に対する供給電力から流速を求めたり、一定電
流または一定電力で発熱部を加熱し、発熱部の温度（抵
抗）から流速を求めるものでも良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載のガス
メータまたは請求項２記載のガスメータにおける微少漏
洩検知方法によれば、流速センサの出力のばらつきが所
定のしきい値以下で、且つ流量が所定量以下の場合に、
遮断弁を一旦閉じ、一定時間経過後に遮断弁を開き、そ
のとき流量がある場合にガス漏洩があると判定するよう
にしたので、短時間で微少漏洩を正確に検知できると共
に、号数によって微少漏洩か否かを判定するための設定
値を変える必要がないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るガスメータの回路構成
を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例に係るガスメータの構成を示
す断面図である。

【図３】図１における漏洩検知部の動作を示す流れ図で
ある。

【図４】従来のガスメータにおける号数と漏洩規格量と
計量膜１周期当たりのガス量の関係を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１７ 遮断弁 ３０ フローセンサ ４１ Ａ／Ｄ変換器 ４４ 流量演算部 ４６ 漏洩検知部 ４７ 遮断弁駆動回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−273012（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/00 - 9/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスを噴出するノズルを含み、このノズ
   ルから噴出されるガスによるフルイディック発振を生成
   するフルイディック発振生成部と、 このフルイディック発振生成部によって生成されるフル
   イディック発振を検出するフルイディック発振検出セン
   サと、 前記ノズルを通過するガスの流速を検出する流速センサ
   と、 流量に応じて前記フルイディック発振検出センサの出力
   と前記流速センサの出力の少なくとも一方に基づいて流
   量を算出する流量演算手段と、 ガスの流通を遮断する遮断弁と、 前記流速センサの出力のばらつきが所定のしきい値以下
   で、且つ前記流量演算手段によって算出される流量が所
   定量以下の場合に、前記遮断弁を一旦閉じ、一定時間経
   過後に前記遮断弁を開き、そのとき流量がある場合にガ
   ス漏洩があると判定する漏洩検知手段とを備えたことを
   特徴とするガスメータ。
2. 【請求項２】 ガスを噴出するノズルを含み、このノズ
   ルから噴出されるガスによるフルイディック発振を生成
   するフルイディック発振生成部と、このフルイディック
   発振生成部によって生成されるフルイディック発振を検
   出するフルイディック発振検出センサと、前記ノズルを
   通過するガスの流速を検出する流速センサと、流量に応
   じて前記フルイディック発振検出センサの出力と前記流
   速センサの出力の少なくとも一方に基づいて流量を算出
   する流量演算手段と、ガスの流通を遮断する遮断弁とを
   備えたガスメータにおいて微少漏洩を検知する方法であ
   って、 前記流速センサの出力のばらつきが所定のしきい値以下
   で、且つ前記流量演算手段によって算出される流量が所
   定量以下の場合に、前記遮断弁を一旦閉じ、 一定時間経過後に前記遮断弁を開き、 そのとき流量がある場合にガス漏洩があると判定するこ
   とを特徴とするガスメータにおける微少漏洩検知方法。