JPH085432A - ガスメータ用熱式流速センサのゲイン補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実際の使用時に確実に熱式流速センサのゲイ
ンを補正でき、空気とガスの密度の相違に起因する誤差
を補正することができるようにする。 【構成】 ゲイン補正回路４１は、可燃性ガスセンサ３
６によってガスメータ内を通過する流体が空気からガス
へ変化したことが検出されると、空気とガスの密度の相
違に応じてフローセンサ３０のゲインを補正する。流量
演算部４５は、ゲイン補正回路４１の出力をＡ／Ｄ変換
器４２でアナログ−ディジタル変換したデータを入力し
て流量を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスメータに用いられ
る熱式流速センサにおいて、空気とガスの密度および比
熱の相違に起因する誤差を補正するガスメータ用熱式流
速センサのゲイン補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスメータ等に利用される流量計とし
て、熱式流速センサを用いたものが知られている。熱式
流速センサは、配管中における熱の移動が配管中を流れ
る流体の流速と関係することを利用して流速を求めるも
のであり、この熱式流速センサを用いた流量計では、流
速から流量を演算して、これを表示するようになってい
る。また、熱式流速センサは小流量の測定に適している
ことから、フルイディック流量計と熱式流速センサと併
用したガスメータもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
ガスメータの検査は空気を流して行っている。しかしな
がら、空気とガスは密度（比重）および比熱が相違する
ことから、そのまま使用したのでは、出力に誤差が生じ
る。

【０００４】これに対処するに、特開平３−９６８１７
号公報には、熱式流速センサ（フローセンサ）を併用し
たフルイディック流量計において、フルイディック発振
素子と熱式流速センサの双方で測定を行う流量範囲を設
け、流量がこの流量範囲内にあり、且つ流量変化が微小
のときに、フルイディック発振素子による測定値に基づ
いて、熱式流速センサの出力信号とこの出力信号に基づ
いて求められる流量との関係（本発明において熱式流速
センサのゲインという。）を補正する技術が示されてい
る。

【０００５】しかしながら、この技術を用いたガスメー
タでは、需要家によっては、熱式流速センサのゲインの
補正が行われる流量範囲内の流量でガスを使用しない需
要家もあり、この場合には熱式流速センサのゲインの補
正が行われず、空気とガスの密度（比重）および比熱の
相違に起因する熱式流速センサの誤差を生じてしまうと
いう問題点がある。

【０００６】また、需要家が熱式流速センサのゲインの
補正が行われる流量範囲内の流量でガスを使用する場合
でも、圧力変動等の外乱により流量が安定しない場合に
は熱式流速センサのゲインの補正が行われず、やはり空
気とガスの密度（比重）および比熱の相違に起因する誤
差を生じてしまうという問題点がある。

【０００７】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、実際の使用時に確実に熱式流速セン
サのゲインを補正でき、空気とガスの密度および比熱の
相違に起因する誤差を補正することのできるガスメータ
用熱式流速センサのゲイン補正装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のガスメー
タ用熱式流速センサのゲイン補正装置は、流量を測定す
るための熱式流速センサを有するガスメータ内を通過す
る流体が空気からガスへ変化したことを検出する検出手
段と、この検出手段によってガスメータ内を通過する流
体が空気からガスへ変化したことが検出されたときに、
空気とガスの密度および比熱の相違に応じて熱式流速セ
ンサのゲインを補正するゲイン補正手段とを備えたもの
である。

【０００９】このガスメータ用熱式流速センサのゲイン
補正装置では、検出手段によってガスメータ内を通過す
る流体が空気からガスへ変化したことが検出されると、
ゲイン補正手段によって、空気とガスの密度および比熱
の相違に応じて熱式流速センサのゲインが補正される。

【００１０】請求項２記載のガスメータ用熱式流速セン
サのゲイン補正装置は、請求項１記載のガスメータ用熱
式流速センサのゲイン補正装置において、検出手段を可
燃性ガスセンサとしたものである。

【００１１】

【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。

【００１２】図２は本発明の一実施例に係るガスメータ
用熱式流速センサのゲイン補正装置を含むガスメータの
構成を表す断面図である。この図に示すように、ガスメ
ータは、気体（ガス）を受け入れる入口部１１と気体を
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との間に第１の気体流路１４が形成され、隔壁
１３と出口部１２との間に第２の気体流路１５が形成さ
れている。隔壁１３には開口部１６が設けられ、第１の
気体流路１４内には、開口部１６を閉塞可能な遮断弁１
７が設けられている。また、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。また、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２０が遮断弁１７を開口部１６側へ付勢している。

【００１３】第２の気体流路１５内には、入口部１１か
ら受け入れた気体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。このノズル２１の上流側には気
体の流れを整えるための整流部材２２が設けられてい
る。また、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。

【００１４】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
側に第１ターゲット２５、下流側に第２ターゲット２６
がそれぞれ配設されている。また、側壁２３、２４の外
側には、ノズル２１を通過した気体を各側壁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。また、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。また、ノズル２１
の噴出口の近傍には導圧孔３３、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力膜センサ３５（図２では図示せ
ず。）が設けられている。

【００１５】また、入口部１１近傍における本体１０の
底部の内側には、ガスメータ内を通過する流体が空気か
ら可燃性ガスへ変化したことを検出する検出手段とし
て、可燃性ガスセンサ３６が設けられている。この可燃
性ガスセンサ３６としては、例えば半導体ガスセンサが
用いられる。

【００１６】図１は図２に示したガスメータの回路部分
の構成を表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のゲインを補正するゲ
イン補正回路４１と、このゲイン補正回路４１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４２とを備えている。ゲイン補正回
路４１は、可燃性ガスセンサ３６によってガスメータ内
を通過する流体が空気からガスへ変化したことが検出さ
れたときに、空気とガスの密度および比熱の相違に応じ
てフローセンサ３０のゲインを補正するようになってい
る。このゲイン補正回路４１と可燃性ガスセンサ３６と
によって、本実施例のガスメータ用熱式流速センサのゲ
イン補正装置が構成される。

【００１７】ガスメータは、更に、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４３と、このアナ
ログ増幅器４３の出力を波形整形してパルスを生成する
波形整形回路４４と、Ａ／Ｄ変換器４２と波形整形回路
４４の各出力を入力し、流量および積算流量を演算する
流量演算部４５と、この流量演算部４５によって演算さ
れた積算流量を表示する表示部４６と、流量演算部４５
によって制御され、ソレノイド１８を駆動して遮断弁１
７を制御する遮断弁制御部４７と、流量演算部４５によ
って制御され、流量に応じてフローセンサ３０と圧電膜
センサ３５の動作状態を切り換えるセンサ切換部４８と
を備えている。流量演算部４５、遮断弁制御部４７およ
びセンサ切換部４８は、例えばマイクロコンピュータに
よって構成される。

【００１８】なお、図１に示すガスメータでは、フロー
センサ３０は小流量域での測定を行い、圧電膜センサ３
５は大流量域での測定を行うと共に、両センサ３０、３
５の測定領域は一部重複している。センサ切換部４８
は、流量がどのセンサの測定領域にあるかに応じてフロ
ーセンサ３０と圧電膜センサ３５の動作状態を切り換え
るようになっている。

【００１９】また、流量演算部４５は、流量がフローセ
ンサ３０のみの測定領域にあるときはフローセンサ３０
の出力に基づいて流量を演算し、流量が圧電膜センサ３
５のみの測定領域にあるときは圧力膜センサ３５の出力
に基づいて流量を演算するようになっている。なお、流
量が両センサ３０、３５で重複する測定領域にあるとき
は、流量演算部４５は、両センサ３０、３５のいずれか
一方の出力から流量を求めるようにしても良いし、両セ
ンサ３０、３５の出力を用いた演算（例えば平均値をと
る等）によって流量を求めるようにしても良いし、ある
いは特開平３−９６８１７号公報に示されるように、圧
電膜センサ３５による測定値に基づいてフローセンサ３
０による測定値を較正するようにしても良い。なお、こ
の場合の較正は、空気とガスの密度および比熱の相違に
応じたフローセンサ３０のゲインの補正ではなく、フロ
ーセンサ３０へのダスト、水分の付着やフローセンサ３
０の経時変化等によるフローセンサ３０の出力信号の誤
差を補正するために行われる。

【００２０】また、遮断弁制御部４７は、例えば、流量
演算部４５が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、ソレノイド１８
を動作させ、遮断弁１７によって開口部１６を閉塞して
ガスを遮断するようになっている。

【００２１】次に、図１および図２に示したガスメータ
の主な動作について説明する。

【００２２】ガスメータの入口部１１から受け入れられ
た気体は、第１の気体流路１４、開口部１６、第２の気
体流路１５、整流部材２２を順に経て、ノズル２１に入
る。流量がフローセンサ３０の測定領域にあるときは、
流量演算部４５は、ノズル２１の通路内に配設されたフ
ローセンサ３０の出力に基づいて、ノズル２１の通路を
通過する気体の流速に対応する流量を演算する。

【００２３】ノズル２１を通過した気体は、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気体
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に沿って流れた気体は、更にフィードバック流路２
７を経て、ノズル２１の噴出口側へ帰還され、排出路３
１を経て出口部１２より排出される。このとき、ノズル
２１より噴出された気体は、フィードバック流路２７を
流れてきた気体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。この気体は、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より噴出された気体は、今度
は、フィードバック流路２８を流れてきた気体によって
方向が変えられ、再び側壁２３、フィードバック流路２
７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を通過した気体は一対のフィード
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。

【００２４】フルイディック発振は、圧電膜センサ３５
によって検出される。流量が圧電膜センサ３５の測定領
域にあるときは、流量演算部４５は、波形整形回路４４
から出力されるパルスの周期に基づいて流量を演算す
る。

【００２５】表示部４６は流量演算部４５によって演算
された積算流量を表示する。また、遮断弁制御部４７
は、流量演算部４５が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、ソレノ
イド１８を動作させ、遮断弁１７によって開口部１６を
閉塞し、ガスメータの下流側への気体（ガス）の供給を
停止する。

【００２６】次に、図３および図４を参照して、本実施
例のゲイン補正装置の動作について説明する。

【００２７】図３はゲイン補正回路４１の動作特性を示
す特性図である。この図において、符号５１は流体が空
気の場合のフローセンサ３０の出力とゲイン補正回路４
１の出力との関係を示し、５２は流体がガスの場合のフ
ローセンサ３０の出力とゲイン補正回路４１の出力との
関係を示している。これらの特性は、それぞれ、流体が
空気あるいはガスの場合において、ゲイン補正回路４１
の出力に基づいて演算される流量が実際の流量と一致す
るように、空気あるいはガスの密度および比熱に応じて
設定される。

【００２８】ガスメータの検査は空気を流して行われ、
このとき、ゲイン補正回路４１の動作特性は、図３にお
いて符号５１で示す特性になっている。また、ゲイン補
正回路４１は、可燃性ガスセンサ３６によってガスメー
タ内を通過する流体が空気からガスへ変化したことが検
出されると、図３において符号５２で示す特性に切り換
える。

【００２９】図４はガスメータの設置後、ガスメータ内
にガスを導入し、空気を抜き出す際における流量
（（ａ））と、フローセンサ３０の出力（（ｂ））と、
フローセンサ３０の出力に基づいて流量演算部４５によ
って演算される演算流量（（ｃ））のそれぞれの時間的
変化を示している。なお、図４（ａ）において符号５３
は、ガスメータ内にガスが導入され、空気が抜き出され
る期間を示している。ガスメータ内にガスが導入され、
空気が抜き出されると、図４（ａ）に示すように実際の
流量は変化しなくとも、空気とガスの密度および比熱の
相違により、図４（ｂ）に示すようにフローセンサ３０
の出力は徐々に増加し、その結果、図４（ｃ）に示すよ
うに演算流量も徐々に増加し、誤差を生じることとな
る。しかし、本実施例では、可燃性ガスセンサ３６が、
ガスメータ内を通過する流体が空気からガスへ変化した
ことを検出すると、ゲイン補正回路４１の動作特性が図
３において符号５１で示す特性から５２で示す特性に切
り換えられるので、その後は、図４（ｃ）に示すよう
に、正確な演算流量が得られるようになる。

【００３０】このように本実施例によれば、可燃性ガス
センサ３６によって、ガスメータ内を通過する流体が空
気からガスへ変化したことを検出して、ゲイン補正回路
４１によって、フローセンサ３０のゲインを補正するよ
うにしたので、特開平３−９６８１７号公報に示される
技術ではフローセンサのゲインの補正が行われる流量範
囲内の流量でガスを使用しなかったり、圧力変動等の外
乱により流量が安定しなかったりしてフローセンサのゲ
インの補正が行われないような場合でも、実際の使用時
に確実にフローセンサ３０のゲインを補正することがで
き、空気とガスの密度および比熱の相違に起因する演算
流量の誤差を補正することができる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、ゲイン補正手段として、図１に示すゲイン補正
回路４１を設ける代わりに、Ａ／Ｄ変換後のデータをマ
イクロコンピュータ等によって補正するようにしても良
い。また、ガスメータ内を通過する流体が空気からガス
へ変化したことを検出する検出手段としては、流体の比
重を検出する比重センサを用いても良い。また、熱式流
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。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のゲイン補正
装置によれば、検出手段によってガスメータ内を通過す
る流体が空気からガスへ変化したことを検出して、ゲイ
ン補正手段によって、空気とガスの密度および比熱の相
違に応じて熱式流速センサのゲインを補正するようにし
たので、実際の使用時に確実に熱式流速センサのゲイン
を補正でき、空気とガスの密度および比熱の相違に起因
する誤差を補正することができるという効果がある。

【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用熱式流速
センサのゲイン補正装置を含むガスメータの回路構成を
表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用熱式流速
センサのゲイン補正装置を含むガスメータの構成を表す
断面図である。

【図３】図１に示したゲイン補正回路の動作特性を示す
特性図である。

【図４】図１に示したゲイン補正回路の動作を説明する
ための特性図である。

【符号の説明】

３０ フローセンサ ３５ 圧電膜センサ ３６ 可燃性ガスセンサ ４１ ゲイン補正回路 ４５ 流量演算部 ４６ 表示部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量を測定するための熱式流速センサを
   有するガスメータ内を通過する流体が空気からガスへ変
   化したことを検出する検出手段と、 この検出手段によってガスメータ内を通過する流体が空
   気からガスへ変化したことが検出されたときに、空気と
   ガスの密度および比熱の相違に応じて熱式流速センサの
   ゲインを補正するゲイン補正手段とを具備することを特
   徴とするガスメータ用熱式流速センサのゲイン補正装
   置。
2. 【請求項２】 前記検出手段は可燃性ガスセンサである
   ことを特徴とする請求項１記載のガスメータ用熱式流速
   センサのゲイン補正装置。