JPH0341316A - タービン式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はタービン式流量Ｊ１に係り、特に微少な流量及
びガス器具等からの漏れを検出するよう構成したタービ
ン式流量計に関する３゜ 従来の技術 例えば、都市ガス（以下単にガスという）を各家庭に給
送する配管途中には、各家庭毎のガス消費量を引測する
流量計が設置づられており、流量割より下流側で発生し
たガス漏れは、上記流量計により検出していた。そのた
め、従来の流洛削においては、流量計自体の計測感度に
よりガス漏れ検出性能が決められる。ところが、一般に
配管及びガス器具等でガス漏れが発生した場合のガスの
流量は、きわめて微少な流量であることが多い。

上記のような微少な流量も計測できるようにするため、
本出願人は「特開昭６４−１５６１５号」により、微少
流量時主流路内の弁座を閉弁し、主流路より分岐した小
径な分流路を介してタービンロータの羽根にガス流を吹
き付けてタービンロータを回転さゼる構成とした流晟訓
を提案した。

発明が解決しようとする課題 しかるに、上記提案の流量計では、微少流量域での計測
感度が向上するため、ガス漏れの検知もより確実に行な
える反面、分流路及びガスの流れを主流路又は分流路に
切換えるため弁が別に必要であった。

又、例えば複数のガス器具く湯沸器、風呂釜、ガス欠１
−−ブ等）を使用しでいるとぎ、略同時にガスの使用を
止めた場合、ガス流量が急激に減少する。このような場
合、上記流吊訓では、ガス流量がほとんどないのにも拘
わらずタービンロータが高流量時の慣性で回転し続ける
ため、回転検出部が流量計測信号としての信号を出力し
てしまい実流量より多い流量が積算されるいわゆるオー
バーメータリングが生ずるといった課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決したタービン式流量計
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 １、本発明は、上記タービン式流ｆ［＋において、流路
内に回転検出部とは独立に被測流体の流量を計測する流
量セン９を設置ってなる。

２、上記流量センサには、熱式流量センサが用いられる
。

３、上記流量センサは流路の流路断面積が絞られた絞り
部に設けてられている。

４、流量センサまたは回転検出部からの出力信号に基づ
き流量割本体より下流側における被測流体の漏れを検知
する手段を備えてなる１、５、回転検出部からの回転検
出信号を流量センサからの出力信号の差に幇づさ補正す
る手段を備えてなる。

作用 １、流量センサにより微少流量を正確に目測で′きるの
で、微少流亀訓測用の流路及び流路切換用の弁が不要に
なって」ンパク１〜な構成になる、。

２、熱式流量センサを使用することにより微少流量を正
確に目測し、設置スペースが小さくて済む。

３、流量センサは流路断面積が絞られた絞り部に設けら
れ、微少流量を高粘度に１１測する。

４、流量ｉ＋本体より下流側における被測流体の漏れが
微少流量であっても正確に検知される。

５、被測流体の流量が減少したときタービンロータが高
流量計測時の慣性により減少した流量以上の回転数で回
転しているとき回転検出信号を流量センサからの出力信
号に基づき自動的に補正づる、。

実施例 第１図に本発明になるタービン式流量ｈｌの第１実施例
を示す。第１図中、タービン式流船計１は例えば都市ガ
ス青のガスを給送する配管（図示せず）途中に配設され
ている。タービン式流吊訂１の流量割本体２の内部には
↑流路３が形成されている７、又、主流路３は流入路３
ａ、計測室３ｂ流出路３ＣとＪこりなる。流入路３ａと
Ｊ１測室３　ｂとの間には弁座５が設けられている。３
６は遮断弁で、弁座５に上流側より着座する弁体６ａと
、弁体６ａを着座方向に剛勢するコイルバネ６ｂと、量
弁信号の供給により弁体６ａを離座方向に駆動する電磁
ソレノイド６Ｇとを有する。。

尚、本発明のタービン式流量δ１１では流量の変化に応
じて開閉する開閉弁及び主流路３より分岐した分流路が
不要であり、構成の簡略化が図られている、。

又、上記遮断弁６の電磁ソレノイド６Ｇは弁座５の上方
の開口３ｅを閉塞する甲板上の取何ベス７上に載置固定
されている。、又、開口３ｅと取付ベース７との間はＯ
リング８によりシールされている。

ここで、電磁ソレノイド６Ｃを詳述すると、この電磁ソ
レノイド６Ｃは自己保持機能を有したものであり、ソレ
ノイドを励磁して鉄心を吸着すると、その後は、ソレノ
イドの電流を開放してもそのまま鉄心を吸着しつづける
型式のものである。

実施例に対応させて説明すると、電磁ソレノイド６Ｃを
励磁させると、ロッド６ａ＋が図中上方へ引き上げられ
る。そして、電磁ソレノイド６ｃ内に設けられた永久磁
石（図示せず）に前記ロッド６ａ＋は、吸着される。こ
の状態で、前記電磁ソレノイド６Ｃを消磁しても、ロッ
ド６ａ＋　はその位置、即ち、上方に変位した位置を保
持することになる。

又、上方に保持されたロッド６ａ＋を下降させるには前
記と反対方向の電流を加えれば（永久磁石の磁界を打ち
消すように）電磁ソレノイド６Ｇよりロッド６ａ＋が解
放され、下降する。このあと電磁ソレノイド６Ｃを消磁
しても」イルバネ６ｂにより弁体６ａは弁座５に附勢さ
れ閉弁する。

このように、木型式の電磁ソレノイド６ｃを用いたのは
作動当初のみ、電流を供給すればその後、電流を供給せ
ずとも、その状態が保持できるので、省電力となるから
である。

通常の流量計測時においては、電磁ソレノイド６Ｃは当
初励磁されるので、ロッド６ａ＋が上動して上方に保持
される結果、遮断弁６の弁体６ａは離座している。１従
って、遮断弁６は例えば地震又は火災智の緊急時のみ電
磁ソレノイド６Ｃの磁界が打ち消されるように瞬時のみ
電流を供給すれば弁体６ａはコイルバネ６ｂにより閉弁
するようになっている。

９は流量計測部で、目測室３ｂ内の取付部３ｒに取イ１
固定されている。この流昂訓測部９は筒秋の本体９ａ内
に流路９ｂを右し、流路９ｂ内には上流側コーン９Ｃと
、下流側コーン９ｄとが支柱９ｅにより支持されている
３゜ １０はタービンロータで、ハブ外周に複数の羽根１０ａ
を有し、上流側」−ン９Ｃと下流側」−ン９ｄと間に設
けられている。又、タービンロータ１０は流路９ｂ内を
流れる流量に応じて回転り−るように軸受１１ａ、１１
ｂにより回転自在に支を 承されている。又、タービンロータ１０のハブにはング
ネット１２が埋設されている。

１３は磁気センサ等よりなる回転検出用ピックアップ（
回転検出部〉で、タービンロータ１０のマグネット１２
に対向するように下流側コーン９ｄに埋設されている。

このピックアップ１３はタビンロータ１０の回転を検出
し、回転に応じた回転検出信号を制御回路１４に出力す
る。１１５は流量センサで、流路９ｂ内を流れる流体の
流れを妨げヂしかも流体に婚するようにタービンロータ
１０に近接した下流側コーン９ｄに埋設されている。流
量セン１１１５は主に微少′ａ量を副側するために設け
られており、その出力信号は制御回路１４に供給される
、。

この流量センサ１５の取付付置は下流側コーン９ｄの大
径部により流路９ｂが最も絞られた位置であり、流体の
流速が最も速くなるので微少流量を検出しやすい位置で
ある。

又、流量センサ１５の取付位置としては、上。

下流側コーン９ｃ、９ｄの大径部等により流路断面積が
絞られた絞り部であれば１ξ流側」−ン９ｄ以外の位置
であってもよい。

尚、流星センサ１５としては、ピックアップ１３に磁気
的な影響を与えず、しかも小形で高感度の計測特性を有
するセンサ、例えば■−リーミスタ式センザ、■無線式
センサ、■ヒータ（熱源）の上、下流側（ガスの流れ方
向に対して）（こ温度セン４）を設けたＩＣ形セセン客
の熱式流量セン４ｊが考えられる。又、上記の条件を満
たづ一センサであれば、他の型式のセン４ノであっても
上記流量センサどして使用で゛きる、。

なお、制御回路１４は電磁ソレノイド６Ｃと接続される
とともに、例えば家庭内に設置された警報器１７．地震
又は火災客の異常事態を検出するセンサ１８と接続され
ている、。

又、制御回路１４は通常の使用範囲（低流量域から高流
量Ｉｔ）においてはピックアップ１３からの信号に基づ
いて流量を積算し、タービンロータ１０が回転しないよ
うな微少流量域においては流量センサ１５からの信号に
基づいて流量を積算する。即ち、タービンロータ１０の
回転抵抗はかなり軽減されているが、微少流量域ではタ
ービンロタ１０の計測感度が低下するため、ピックアッ
プ１３からの信号だけでは正確な流量を計測できない。

その場合には流量センサ１５からの信号により正確な流
量計測が行なわれる。。

流量馴測部９の本体９ａの外周には０リング１９が設け
られており、取付部３ｆの内壁と本体９ａとの間はこの
Ｏリング１９によりシールされている。又、取付部３ｆ
の内壁には段部３ｆ＋が設けられている。そのため、本
体９ａは段部３ｆ。

に当接して、計測室３ｂ内に位置決めされ、蓋２０によ
り押圧保持される。

次に、上記構成になる流量計１の動作につき説明する。

制御回路１４は電源投入により第２図に示す処理を実行
する。第２図において、ステップ８１〜Ｓ７はスタート
時に行なわれる安全復帰確認の処理動作であり、ステッ
プ８８〜８１６は通常の流量計測時に実行される処理動
作である。

１ 制御回路１４はまず遮断弁６を開弁させる（ステップ８
１）。すると、前記した如く、弁体６ａは上方に開弁じ
たまま、遮断弁６への電流を断っても、その状態に保持
される。

次のステップＳ２では遮断弁６が開弁じてから所定時間
（例えば数秒〜数十秒程度）経過したかをみる１、この
所定時間は遮断弁６の開弁により図示しない下流側の配
管等（家庭内に配設され配管及びガス器具の元栓を含む
〉にガスが充満するまでの待機時間である。

そして、下流側配管においてガス漏れの無いことを確認
する。即ち、ステップＳ３ではタービンロータ１０が停
止していることを、ピックアップ１３からの信号により
確認し、続いて流量センサ１５からの出力信号により流
量ヒロであることを確認する。その場合ステップＳ５で
は、ガス漏れ無しと判断する。そして、制御回路１４は
安全復帰確認の処理が終了し、通常の流昂旧測の処理に
移る１、 ところが地震等により下流側配管が損傷してガス漏れが
発生している場合、ガス器具を使用していないのにも拘
わらずガスが上記流量訓１内の流路３ａ、３ｂ、９ｂ、
３ｃを通過してガス漏れ個所から漏出することになる。

そのときの漏れが多いときは、流路９ｂ内を流れるガス
流量に応じてタービンロータ１０が回転する。そのため
、ピックアップ１３はタービンロタ１０の回転を検出し
、その回転検出信号を制御回路１４に出力する。よって
、制御回路１４は上記回転検出信号の供給とともに下流
側配管においてガス漏れありと判断して直ちに遮断弁６
を閉弁じ、ガスの供給を止める（ステップ８（５）。

さらに、警報器１７より警報を発し、家人にガス漏れの
あることを知らせる（ステップ８７）。

ところが、下流側配管でのガス量が微少であると、ター
ビンロータ１０が回転しないこともある。

このように、ステップＳ３においてタービンロータ１０
が回転しない場合でも、微少な漏れがあると、流量セン
サ１５はわずがなガスの流れを検知し、その出力信号を
制御回路１４に出力する。そのため、制御回路１４はス
テップＳ＜において流量センサ１５からの出力信号があ
ると前述の如くステップ８６．８７の処理を実行する。

従って、ガス漏れ量が微少流量であっても、流量センυ
１５により確実にガス漏れを検知することができ、より
安全であるとともにガス漏れ検知の信頼性もより高めら
れる。

ここで、通常の流８副動作につき説明する、。

上記安全復帰確認が終了すると、制御回路１４はスーア
ップＳ８に移りピックアップ１３からの回転検出信号に
よりタービンロータ１０が回転しているかをみる１゜ 今、下流側でガス器具が使用され始められたとする。例
えば家庭内のガス湯沸器の口火を点火したとする。この
ときのガス使用量は微少なため、タービンロータ１０が
回転するものの、その回転数は低い。ところが、ガス湯
沸器が使用され始めるどガスの使用量も増加し、タービ
ンロータ１０は流量計測可能な範囲で回転する。又、ガ
ス湯沸器だけでなく風呂釜も同時に点火した場合、ガス
使用量は急激に増加し、タービンロータ１０は高速回転
する。

ところが、タービンロータ１０は軸受１１ａ。

１１ｂにより低摩擦で回転自在に支承されているので、
使用中のガス器具が減るとガス使用量が減少するためタ
ービンロータ１０自体の慣性により実流量よりも高速で
回転し続けることがある１、そのため、流量を算出する
前に、まずステップＳ９においてピックアップ１３から
の信号を監視する。

続いて、流星が低下したか否かを確認するステップ５１
０）。このステップＳ１０において、流量が低下してい
なければ、タービンロータ１０が流量に比例した回転数
で回転しているとしてステップ８１１に移りピックアッ
プ１３からの信号を積算して流量を算出する。

しかるに、ステップＳ１０において流量低下があった場
合、ピックアップ１３からの信号と流量センサ１５から
の信号とを比較する（ステップ５１１）。

そして、両信号に差があるときは、ピックアップ１３か
らの信号を流量センサ１５からの信号（こ基づいて補正
する（ステップＳ１２，５１３）。

従って、上記のようにタービンロータ１０が流量減少に
伴って実流量より過回転しているときは、ステップ８１
４では実流量に比例するように補正された信号を積算し
て流量を算出する。

又、ステップＳ１２において、流量の減少がゆるやかな
とぎは、両信号の差がないことがある。

この場合タービンロータ１０は流量に比例して回転して
いるので、前記補正処理（ステップ５１３）を行なわず
、ステップ８１４に移りピックアップ１３からの（ｆｆ
ｉ号に基づき流量を算出する。

又、ステップＳ８においてタービンロータ１０が回転し
ていないときは、ステップＳ１５に移り流罪センサ１５
の信号を監視する１、そして、流罪センサ１５から流量
検出の出力信号が出力されると、その信号に基づ′き流
罪を算出づ−る（ステップ３１（５）。

従って、通常の流ＩＲ＋測時においては、ステップＳ８
〜Ｓ１４の処理が繰返され、前記タービン５ ０−タ１０の過回転があればこれを補正しながら正確な
流量計測が行なわれる、１又、タービンロータ１０が回
転しない程度の微少流量を目測するときは、ステップ８
８，８１５．Ｓ１６の処理が繰返され流量セン＋ｊ１５
による流量１測が行なわれる。

上記制御回路１４では、第２図に示す処理を実行すると
ともに第３図に示す処理も実行する。すなわち、第３図
に示す処理では、一定時間毎にガス使用の有無を確認し
、長時間ガスの使用が連続した場合ガス漏れありと判断
する。

具体的には、制御回路１４は、ｎ＝１をカウントして（
ステップ５２１）、ピックアップ１３゜流量センサ１５
の出力信号を監視する（ステップＳ２２〉。この出力信
号の前祝は一定時間ｔ（例えば数十分〜１時間程度）続
けられ（ステップ５２３）、その間にピックアップ１３
又は流量センサ１５からの信号がなければガス漏れ無し
と判断してステップＳ２１に戻る１゜ しかし、ステップＳ２４において出力信号があ　６ ったときは、ステップ８２５に移ってｎ　＝ｎ＋　１と
カウントアツプする。次のステップＳ２６ではステップ
Ｓ２５でカウントされたカウント値ｎとガス漏れ限界値
×（但し、Ｘは数十回分の回数が設定される）とを比較
し、ｎがＸ以１・であればステップ８２２に戻り、ステ
ップ８２２〜８２６のの処理が繰返される。尚、ステッ
プ３２２−３２６の処理が数回行なわれた後一定時間内
にピックアップ１３．流量センサ１５からの信号がなけ
ればガス漏れなしと判断してステップ８２１に戻りｎ＝
１にリセットされる。

ところが、ステップＳ２６においてｎ≧Ｘになったとき
は長期間ガスの使用が連続しているので下流側でガス漏
れがあるとして遮断弁６を閉弁づ−る（ステップ５２７
）とともに警報器１７より警報を発する（ステップ３２
Ｂ）。

通常、家庭では深夜連続してガスが使用される可能性が
少なく、しかも２４簡間ガスの使用がありそれが数→日
間連続することは考えにくく、その場合、制御回路１４
は上記の如くガス漏れがあると判断し、ガス供給を止め
るとともに家人にガス漏れのあることを知らせる。

従って安全復帰確認の際にガス漏れがなく、その後下流
側でガス漏れが発１したときは、例え微少流量の漏れで
あってもピックアップ１３及び流量センサ１５を監視す
ることにより確実に検知することができる１゜ 第４図に本発明の第２実施例の要部を示す１．尚、第１
図に示す部分と同一部分については同一符号を付しその
説明は省略する。

第４図中、タービンロータ１０の羽根外周が近接対向す
る流量計測部９の流路９ｂ内壁には流量セン→′ｊ２２
が埋設されている。タービンロータ１０と流路９ｂの内
壁どの間は、ガスの流速がタービンロータ１０に効率良
く伝達されるようにするため、流路９ｂで流路断面積が
最も絞られたところである。そのため、流量センサ２２
は微少流量さえも感度良く計測することができる。、こ
の流量センサ２２は前述の流量セン＋Ｊ１５と全く同じ
働きをするものであり、ガスの流れを妨げないよ１　つ うに設（プられている、３尚、センサ２２はこれ以外の
場所、即ち流路９ｂ内壁の上流側又は１・流側、あるい
は上流側コーン９ｃ等の流路９ｂ内を流れるガスに接す
るところで、流速が最大になる位置に設けることが望ま
しい。

なお、上記説明では都市ガスを家庭に給送する配管途中
に流量６４を配設するものとして説明したが、これに限
らないのは勿論である。

又、被測流体として都市ガス以外の流体もｆ１測できる
のは言うまでもない。

発明の効果 上述の如く、本発明になるタービン式流ｆｆ１Ｋｆによ
れば次に挙げる特長を有する。

請求項（１）によれば、タービンロータで計測できない
微少流量を流量センサで口側することができるので、従
来の流量〒１に比べ微少流量計測時に開弁する弁及び微
少流ｈ１時にガスをタービンロータに導く分流路等を設
けないで済み、構成の簡略化及び小雪１化を図ることが
できる。しかも、開閉動作する弁が−っ減ることにより
可動部分が減少し、流量計の動作に対する信頼性をより
高めることができる。

又、請求項Ｏによれば熱式流量センサを使用してなるた
め、微少流量を高感度に口側できるとともに、流体が流
れる流路内に流体の流れを防げないように数句（プるこ
とかできる。

又、請求項［株］によれば流量センサを絞り部に設ける
ことにより、流速が最大となる位置で流１ｉ則すること
ができ、高精度に流量を計測できる。

又、請求項（４）によれば簡単な構成で下流側の微少な
ガス漏れさえも検知づることかでき、特に地震等の災害
発生後の安全性の内子を図ることかできる。

又、請求項■によれば流量が急激に低下してターンロタ
が実流量よりも高速回転したとぎ、回転検出部の出力信
号を流量センサの出力信馬に基づき実流量となるように
補正して、いわゆるオーバメータリングによる計測誤差
をなくしより正確な流＠Ｓ１測を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるタービン式流量′Ｆ１１の第１実
施例を示す縦断面図、第２図は制御回路が実行づ−る処
理のフローチャート、第３図は通常の流用調測時に実行
されるガス漏れ検知の処理を示すフローチャート、第４
図は本発明の第２実施例の要部を示す縦断面図である。 １・・・流量計、２・・・流量５１本体、６・・・遮断
弁、９・・・流１測部、９ｂ・・・流路、１０・・・タ
ービンロタ、１２・・・ングネット、１３・・・回転検
出用ピックアップ、１４・・・制御回路、１５，２２．
・・・流量センサ、１７・・・警報器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）流量計本体内に設けられ被測流体が流れる流路と
   、該流路内に回転自在に設けられ被測流体の流量に応じ
   て回転するタービンロータと、該タービンロータの回転
   を検出する回転検出部とを有してなるタービン式流量計
   において、前記流路内に前記回転検出部とは独立に被測
   流体の流量を計測する流量センサを設けてなることを特
   徴とするタービン式流量計。
2. （２）前記請求項（１）記載のタービン式流量計であつ
   て、前記流量センサは熱式流量センサよりなることを特
   徴とするタービン式流量計。
3. （３）前記請求項（１）記載のタービン式流量計であっ
   て、前記流量センサは前記流路の流路断面積が絞られた
   絞り部に設けられていることを特徴とするタービン式流
   量計。
4. （４）前記請求項（１）記載のタービン式流量計であつ
   て、前記流量センサまたは前記回転検出部からの出力信
   号に基づき前記流量計本体より下流側における被測流体
   の漏れを検知する手段を備えてなることを特徴とするタ
   ービン式流量計。
5. （５）前記請求項（１）記載のタービン式流量計であつ
   て、前記回転検出部からの回転検出信号を前記流量セン
   サからの出力信号に基づき補正する手段を備えてなるこ
   とを特徴とするタービン式流量計。