JP3705689B2

JP3705689B2 - 流量計およびガスメータ

Info

Publication number: JP3705689B2
Application number: JP36006697A
Authority: JP
Inventors: 一光温井; 秀男加藤; 健田代; 雅彦松下; 一博山田
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH11190649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス等の流体の流量を計測するための流量計およびガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスメータ等に利用される流量計には、配管中を流れる流体の流速を検出すると共に、その流速から流量を算出し、これを表示するようにしたものがある。また、流速の検出方法としては、熱式、差圧式、回転式等がある。
【０００３】
図１０は従来の流量計の具体的な構成を表すもので、１つの流速センサ１００を配管１０２内の流体流路の中央部に配設し、流量演算部１０３において、流速センサ１００によって得られた流路中央部の流速に配管１０２の断面積を乗算して流量を算出し、この流量を表示部１０４に表示するようになっている。ここで、流速センサによる流量の計測精度を高く維持するためには、流速センサ１が流体の最も安定した流れの中に配置されている必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の流量計においては、配管１０２中で、流量によっては偏流が発生するために流速センサ１００の取り付け位置の決定が困難であるという問題があった。また、流速センサ１００を偏流の少ない流量範囲に限定して設置する必要があり、そのため流量の計測範囲が狭くなり、広い流量範囲で精度良くガス流量を計測できないという問題があった。また、例えば、流路の径を流量の計測域に応じて変えると共に、複数の計測領域用のセンサを備えるような構成とすることで、広い流量範囲での計測を精度良く行うことも可能であるが、この場合には、構成が複雑化し易く、コストが高くなる可能性がある。
【０００５】
ところで、家庭用のガスメータとして、通過するガスの流量を計測する機能の他に、マイクロコンピュータを搭載して安全機能を付加したものが実用化されており、例えば所定量以上のガス流量を検出した場合や所定のガス流量を所定時間以上検出した場合に、ガス遮断弁を駆動してガス流路を遮断させるようになっている。これらの機能により配管中の漏洩や、不自然なガスの流出などを検出して、事故を未然に防止し、安全性を保障するものであり、このような機能が正確に作動するためには、広い流量範囲でのガス流量の正確な計測が望まれる。
【０００６】
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、広い流量範囲で流量を計測できるようにした流量計およびガスメータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の流量計は、流体が通過する流路を形成する配管と、この配管により形成された流路中に設けられると共に、流路を通過する流体の流速に応じた信号を出力する流速センサと、この流速センサが設けられた流路位置における流体の流速を増加させるよう流路を部分的に遮蔽する遮蔽部材と、流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、流速センサが、配管の内壁面の近傍に取り付けられていると共に、遮蔽部材が、流速センサに対して上流側の流路の中央部を遮蔽するような位置に設けられているものである。
【０００８】
この流量計では、流速センサによって、流路を通過する流体の流速に応じた信号が出力される。このとき、遮蔽部材によって、流速センサが設けられた流路位置における流体の流速が増加する。流量演算手段では、流速センサの出力信号に基づいて流量が算出される。
【０００９】
請求項２記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、流量演算手段を、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出するように構成したものである。
【００１０】
この流量計では、流量演算手段によって、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出される。
【００１１】
請求項３記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、流量演算手段を、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めるように構成したものである。
【００１２】
この流量計では、流量演算手段によって、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出されると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量が求められる。
【００１９】
請求項４記載の流量計は、請求項１記載の流量計において、遮蔽部材を、錐体形状、涙滴形状または板状の部材により構成したものである。
【００２０】
この流量計では、流体の流速が、錐体形状、涙滴形状または板状の部材により構成された遮蔽部材によって、流速センサに向かうに従い増加する。
【００２１】
請求項５記載のガスメータは、流体が通過する流路を形成する配管と、この配管により形成された流路中に設けられると共に、流路を通過する流体の流速に応じた信号を出力する流速センサと、この流速センサが設けられた流路位置における流体の流速を増加させるよう流路を部分的に遮蔽する遮蔽部材と、流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流量演算手段と、この流量演算手段により算出された流量を表示する表示手段とを備え、流速センサが、配管の内壁面の近傍に取り付けられていると共に、遮蔽部材が、流速センサに対して上流側の流路の中央部を遮蔽するような位置に設けられているものである。
【００２２】
このガスメータでは、流速センサによって、流路を通過する流体の流速に応じた信号が出力される。このとき、遮蔽部材によって、流速センサが設けられた流路位置における流体の流速が増加する。流量演算手段では、流速センサの出力信号に基づいて流量が算出されると共に、この算出された流量が表示手段に表示される。
【００２３】
請求項６記載のガスメータは、請求項５記載のガスメータにおいて、流量演算手段を、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出するようにし、表示手段を、流量演算手段により求められた瞬時流量を表示するように構成したものである。
【００２４】
このガスメータでは、流量演算手段によって、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出される。また、表示手段によって、流量演算手段により求められた瞬時流量が表示される。
【００２５】
請求項７記載のガスメータは、請求項５記載のガスメータにおいて、流量演算手段を、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めるようにし、表示手段を、流量演算手段により求められた積算流量を表示するように構成したものである。
【００２６】
このガスメータでは、流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量が算出されると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量が求められる。また、表示手段によって、流量演算手段により求められた積算流量が表示される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態に係るガスメータの要部を表す断面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ′線の矢視方向の断面構造を表す図である。本実施の形態に係るガスメータは、例えば、断面が円形状を成し、流体（ガス）１０が通過する流路を形成する配管１と、この配管１の内壁面に取り付けられた流速センサ２ａ，２ｂと、これらの流速センサ２ａ，２ｂが設けられた流路位置を通過するガス１０の流速を増加させるための遮蔽部材３とを備えている。配管１の口径は、例えば５６ｍｍである。
【００２９】
流速センサ２ａ，２ｂは、それぞれの取り付け位置における流路を通過するガス１０の流速に応じた信号を出力するものである。これらの流速センサ２ａ，２ｂ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ことができるようになっている。
【００３０】
なお、図１および図２においては、流速センサ２ａ，２ｂが上下対称位置に設けられている場合について示したが、流速センサ２ａ，２ｂが設けられる位置は、図１および図２に示した位置に限定されず、他の位置に設けられていてもよい。また、流路中に設けられるセンサの数は、２つに限定されず、１または３以上の数であってもよい。但し、流速センサを複数設けた場合には、１の流速センサに異常が発生した場合でも他の流速センサで計測を行うことができるため、信頼性上、流速センサの数は２以上とすることが望ましい。
【００３１】
遮蔽部材３は、例えば、鉄、アルミニウム等の金属やセラミック等の剛体物または樹脂等によって構成されるものであり、その形状は、円錐状となっている。この円錐状の遮蔽部材３は、流路中において、上流側に円錐の頂点が位置し、下流側に底面が位置するように配置されている。また、遮蔽部材３は、流路中において、流速センサ２ａ，２ｂが設けられた位置よりも上流側に配置されていると共に、流速センサ２ａ，２ｂの上流側の流路を部分的に中央部を遮蔽するような位置に設けられている。このように遮蔽部材３が配置されていることにより、流路中を流れるガス１０が、流速センサ２ａ，２ｂが取り付けられた配管１の壁面側に容易に導かれると共に、流速センサ２ａ，２ｂに向かうに従い、流路が次第に狭められ、その流速が増加するようになっている。これにより、流速センサ２ａ，２ｂは、遮蔽部材３によって流速が増加したガス１０の流速を検出するようになるので、特に、微小流量域におけるガス１０の検出感度が向上するようになる。
【００３２】
なお、遮蔽部材３は、円錐状に限らず、他の錐体形状、例えば、三角錐等の多角錐状に構成されていてもよい。
【００３３】
図３は、本実施の形態に係るガスメータの回路部分の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図３に示したように、本実施の形態に係るガスメータは、流量を計測するための流量計２０と、この流量計２０により計測された流量を表示するための表示部２３とを備えている。流量計２０は、前述の流速センサ２ａ，２ｂと、これらの流速センサ２ａ，２ｂの各々の出力信号に基づいて、流速センサ２ａ，２ｂが設けられた流路位置における流速の平均値を演算する平均流速演算部２１と、この平均流速演算部２１で求められた流速の平均値に基づいて、流量を算出する流量演算部２２とを備えている。平均流速演算部２１および流量演算部２２は、例えばマイクロコンピュータによって構成されるものである。また、平均流速演算部２１および流量演算部２２が、本発明における流量演算手段に対応する。
【００３５】
流量演算部２２は、平均流速演算部２１で求められた流速の平均値に基づいて、瞬時流量を算出した後に、算出した瞬時流量を所定期間毎（例えば、１時間毎）に積算して積算流量を求めるようになっている。ここで求められた積算流量は、表示部２３において表示される。なお、流量演算部２２において算出した瞬時流量を、そのまま表示部２３において表示するようにしてもよい。また、ここで、瞬時流量とは、流速センサ２ａ，２ｂの出力信号に基づいて算出される瞬間的な流量値のことを意味する。
【００３６】
次に、本実施の形態に係るガスメータの動作について説明する。
【００３７】
配管１によって形成された流路中において、ガス１０は、まず、流路の中央部に設けられた円錐状の遮蔽部材３に到達する。遮蔽部材３に到達したガス１０は、遮蔽部材３の作用によって、配管１の壁面側に導かれる。このとき、ガス１０は、配管１の壁面に取り付けられた流速センサ２ａ，２ｂに向かうに従い、その流速が増加するように配管１の壁面側に導かれる。
【００３８】
流速センサ２ａ，２ｂは、それぞれの取り付け位置において、遮蔽部材３によって増加したガス１０の流速に応じた信号を出力する。平均流速演算部２１は、流速センサ２ａ，２ｂの各々の出力信号に基づいて、流速センサ２ａ，２ｂが設けられた流路位置における流速の平均値を演算する。流量演算部２２は、この平均流速演算部２１で求められた流速の平均値に基づいて、瞬時流量を算出する。このとき、流量演算部２２は、流速センサ２ａ，２ｂの出力信号に基づいて求められた流速に、配管１の形状に対応した配管形状係数を乗算して瞬時流量を算出する。また、流量演算部２２は、瞬時流量を算出した後に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求める。表示部２３は、流量演算部２２によって求められた積算流量の値を表示する。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態に係るガスメータによれば、流速センサ２ａ，２ｂの上流側に遮蔽部材３を設けることにより、流速センサ２ａ，２ｂが設けられた流路位置におけるガス１０の流速が増加し、この増加したガス１０の流速を流速センサ２ａ，２ｂで検出すると共に、流速センサ２ａ，２ｂの出力信号に基づいてガス１０の流量を算出するようにしたので、特に、微小流量域におけるガス１０の計測精度が向上し、微小流量域から大流量までの広い流量範囲で流量を計測することができる。
【００４０】
また、本実施の形態に係るガスメータによれば、遮蔽部材３によって、ガス１０の流速を増加させることにより、配管１の壁面付近において流速の検出を行うことを可能としたので、従来のように、センサを流路の中心位置に配置する必要がない。これにより、流速センサ２ａ，２ｂの取り付けを、取り付け作業の容易な配管１の壁面において行うことができる。また、単純な形状の遮蔽部材３を流路中に設けるだけでガス１０の流速を増加させることができるようにしたので、製造コストを低く抑えることができる。
【００４１】
［変形例］
次に、本実施の形態の変形例について説明する。上記実施の形態においては、錐体形状の遮蔽部材３を流路中に配置するようにしたが、以下の変形例は、遮蔽部材３を、図１のガスメータとは異なった形状にしたものである。
【００４２】
図４ないし図９は、本実施の形態の変形例について説明するための図である。
【００４３】
図４は、図１に示したガスメータの一変形例を表す断面図である。この図に示した変形例は、遮蔽部材３を、錐体に類する涙滴形状の遮蔽部材３ａによって構成したものである。この涙滴形状の遮蔽部材３ａは、後端部が流線形状となっている以外は、図１に示した錐体形状の遮蔽部材３とほぼ同様の形状となっている。このように遮蔽部材３ａの後端部が流線形状となっていることにより、流路中を流れるガス１０を、配管１の壁面に取り付けられた流速センサ２ａ，２ｂに向かうに従い、その流速が増加するように導くと共に、この流速センサ２ａ，２ｂに導かれたガス１０を、容易に遮蔽部材３ａの下流側に排出させることができる。これにより、例えば、遮蔽部材３ａの後端部においてガス１０が澱むような事態を低減させることが可能となる。
【００４４】
図５は、図１に示したガスメータの他の変形例を表す断面図である。また、図６は、図５に示したガスメータにおけるＢ−Ｂ′線の矢視方向の断面図である。これらの図に示した変形例は、遮蔽部材３を、板状の遮蔽部材１３によって構成したものである。遮蔽部材１３は、その板面がガス１０の流れ方向に対向するようにして、流速センサ２ａ，２ｂの上流側の流路中に配置されている。この板状の遮蔽部材１３は、図６に示したように、四角形状のものであるが、この遮蔽部材１３は、例えば、三角形やその他の多角形状もしくは円形状の板で構成されていてもよい。
【００４５】
図７は、図１に示したガスメータの更に他の変形例を表す断面図である。また、図８は、図７に示したガスメータにおけるＣ−Ｃ′線の矢視方向の断面図である。これらの図に示した変形例は、単一の流速センサ２ｃを、流路の中央部に設けるようにしたものである。また、遮蔽部材３を、中央部に開口３３ａの空いた板状の遮蔽部材３３によって構成するようにし、流速センサ２ｃに対して上流側において、流路の中央部を除く領域を遮蔽するようにしたものである。このガスメータでは、ガス１０が中央部の遮蔽部材３３の開口３３ａを通過することにより、その流速が増加する。開口３３ａを通過したガス１０の流速は、遮蔽部材の下流側において、流速センサ２ｃによって検出される。流量演算部２２は、流速センサ２ｃの出力信号に基づいて、流量を算出する。なお、遮蔽部材３３の下流側において、遮蔽部材３３の開口３３ａに対応する位置に、２以上の流速センサを配置するようにしてもよい。この場合には、図１に示したガスメータと同様に、２以上の流速センサの各々の出力信号に基づいて、流速の平均値を演算し、この流速の平均値から流量を算出する。
【００４６】
なお、遮蔽部材３３を、図９に示したように、流路の長手方向に対して山形の流線型状を成した遮蔽部材４３によって構成してもよい。この遮蔽部材４３によっても、ガス１０が遮蔽部材４３の中央部の開口４３ａを通過することにより、その流速が増加する。
【００４７】
図４ないし図９に示したガスメータのその他の構成、動作および効果は、図１に示したガスメータと同様である。
【００４８】
以上実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態において、流路の断面形状は円形に限らず、半円、楕円、四角等の他の形状であってもよい。更に、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よい。また、流速センサとして、超音波を利用した超音波センサを用いても良い。
【００４９】
また、本発明の流量計は、ガスメータに利用されるものに限定されず、ガス以外の気体および液体の流量を計測するものにも適用することが可能である。
【００５０】
また、流路中に設ける遮蔽部材３の形状は、板状の遮蔽部材１３（図５）や錐体に類する形状の遮蔽部材３ａ（図４）の他、例えば、円柱状や角柱状の形状であってもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし４のいずれか１に記載の流量計または請求項５ないし７のいずれか１に記載のガスメータによれば、遮蔽部材によって、流路を部分的に遮蔽することにより、流速センサが設けられた流路位置における流体の流速を増加するようにし、この増加した流体の流速に応じた信号を流速センサが出力するようにしたので、特に、微小流量域における流体の計測精度が向上し、微小流量域から大流量までの広い流量範囲で流量を計測することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガスメータの構成を表す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ′線の矢視方向の断面図である。
【図３】図１に示したガスメータの回路構成を表すブロック図である。
【図４】図１に示したガスメータの一変形例を表す断面図である。
【図５】図１に示したガスメータの他の変形例を表す断面図である。
【図６】図５に示したガスメータにおけるＢ−Ｂ′線の矢視方向の断面図である。
【図７】図１に示したガスメータの更に他の変形例を表す断面図である。
【図８】図７に示したガスメータにおけるＣ−Ｃ′線の矢視方向の断面図である。
【図９】図７に示したガスメータの変形例を表す断面図である。
【図１０】従来の流量計の構成を説明するための構成図である。
【符号の説明】
１配管
２ａ，２ｂ，２ｃ流速センサ
３，３ａ，１３，３３，４３遮蔽部材
３３ａ，４３ａ開口
１０ガス
２０流量計
２１平均流速演算部
２２流量演算部
２３表示部

Claims

流体が通過する流路を形成する配管と、
この配管により形成された流路中に設けられると共に、前記流路を通過する流体の流速に応じた信号を出力する流速センサと、
この流速センサが設けられた流路位置における流体の流速を増加させるよう前記流路を部分的に遮蔽する遮蔽部材と、
前記流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流量演算手段と
を備え、
前記流速センサが、前記配管の内壁面の近傍に取り付けられていると共に、
前記遮蔽部材が、前記流速センサに対して上流側の流路の中央部を遮蔽するような位置に設けられていることを特徴とする流量計。
前記流量演算手段は、前記流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出することを特徴とする請求項１記載の流量計。
前記流量演算手段は、前記流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求めることを特徴とする請求項１記載の流量計。
前記遮蔽部材は、錐体形状、涙滴形状または板状の部材により構成されていることを特徴とする請求項１記載の流量計。
流体が通過する流路を形成する配管と、
この配管により形成された流路中に設けられると共に、前記流路を通過する流体の流速に応じた信号を出力する流速センサと、
この流速センサが設けられた流路位置における流体の流速を増加させるよう前記流路を部分的に遮蔽する遮蔽部材と、
前記流速センサの出力信号に基づいて流量を算出する流量演算手段と、
この流量演算手段により算出された流量を表示する表示手段と
を備え、
前記流速センサが、前記配管の内壁面の近傍に取り付けられていると共に、
前記遮蔽部材が、前記流速センサに対して上流側の流路の中央部を遮蔽するような位置に設けられていることを特徴とするガスメータ。
前記流量演算手段は、前記流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出し、
前記表示手段は、前記流量演算手段により算出された瞬時流量を表示するようにしたことを特徴とする請求項５記載のガスメータ。
前記流量演算手段は、前記流速センサの出力信号に基づいて瞬時流量を算出すると共に、算出した瞬時流量を所定期間毎に積算して積算流量を求め、
前記表示手段は、前記流量演算手段により求められた積算流量を表示するようにしたことを特徴とする請求項５記載のガスメータ。