JPH09126854A - 流量計の駆動電源装置 - Google Patents

流量計の駆動電源装置

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JPH09126854A
JPH09126854A JP31154295A JP31154295A JPH09126854A JP H09126854 A JPH09126854 A JP H09126854A JP 31154295 A JP31154295 A JP 31154295A JP 31154295 A JP31154295 A JP 31154295A JP H09126854 A JPH09126854 A JP H09126854A
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JP
Japan
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flowmeter
fluid substance
battery
power
ultrasonic
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JP31154295A
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Kazuyoshi Shimizu
和義 清水
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Kaijo Corp
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Kaijo Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスメータ等の駆動電源としてのバッテリー
の交換を行う必要のない駆動電源装置を提供すること。 【解決手段】 測定管2の内部に流体物質、例えば被測
定物としてのガスを流し、このガスの流量を測定するよ
うにした流量計3と、測定管2の内部に流れるガスの流
体エネルギーによって発電される発電手段4とが具備さ
れており、発電手段4によって得られる電気出力を、流
量計3を駆動するためのバッテリー5への充電電力とし
て使用するように構成されている。従って、バッテリー
5に対しては発電手段4によって常に充電が成され、バ
ッテリー5の放電により交換を行う必要のない流量計が
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は測定管内部に流体物
質を流し、その流量を測定する例えばガスメータに用い
て好適な流量計の駆動電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】測定管内部に流れる流体物質の流量を測
定する流量計として、ガスメータを挙げることができ、
そのガスメータの1つとして超音波流量計が提案されて
いる。
【0003】この超音波流量計は、一方の電気−音響変
換手段から出射された超音波を測定管内の流体物質(ガ
ス)中を透過させて他方の電気−音響変換手段で受波
し、これらを双方で切り替えて超音波伝播時間を測定し
て測定管内部に流れる流体物質の流速を測定し、測定さ
れた流速に測定管の断面積を乗ずることにより流量の測
定を行うように成されている。
【0004】図5は、その原理図を示したものであり、
電気−音響変換手段としての一対の超音波送受波器(ト
ランスデューサ)11,12を断面がほぼ真円状の測定
管13の管壁に管軸に対してθの角度(例えばθ=15
度)をもって相対して取り付けられ、交互に超音波ビー
ムを伝播させて測定を行うように構成されている。なお
前記一対の超音波送受波器11,12はピエゾセラミッ
ク素子であり、超音波の周波数は200KHz程度に選
定される。
【0005】そしてガスの流れの方向に対して上流側、
下流側に設けられたトランスデューサ11,12から測
定管13の内部を横切るように発射された超音波ビーム
を双方で切り替えて、これら順逆方向の伝播時間t1,
t2を繰り返し計測される。
【0006】この計測された時間を逆数に演算すること
により、音速Cの影響がなくなり以下の式が得られる。
【0007】t1=L/(C+Vcosθ) ……式1
【0008】t2=L/(C−Vcosθ) ……式2
【0009】式1および式2より V=(L/2cosθ)×〔(1/t1)−(1/t1)〕 ……式3
【0010】 ただし、L:超音波の伝播路長(L=D/sinθ) D:管内径 C:気体中の音速 θ:超音波伝播路と管軸のなす角 V:超音波伝播路上の線平均流速
【0011】なお前記した構成の超音波流速計は音響パ
スに沿った平均流速を計測する装置である。そして、測
定管内の流速分布は、流量により変化する。この流量を
得るためには流速分布変化の補正が必要となる。そして
体積流量Qは計測された線平均流速Vと、測定部の断面
積Aと、流速分布補正計数Knから計算される。
【0012】すなわち次の式4のように表すことができ
る。 Q=A×V×Kn ……式4
【0013】前記Knは測定された線平均流速と管断面
の平均流速の比であり、レイノルズ数の関数である。
【0014】 Kn=1/(1.119−0.011 log Re) ……式5
【0015】層流域におけるKnは、理論的に計算する
ことが可能であり、Kn=0.75(一定)が得られて
いる。ここで、レイノルズ数が2320より小さい場合
の流れは層流と呼ばれ、その分布は一定で変わらない。
【0016】図1に示す装置を用い、以上のような理論
式により演算することにより、流体物質、すなわちガス
の流量を算出することが可能であり、これによりガスメ
ータを構成することができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
に構成されたガスメータにおいては、電気−音響変換手
段としての一対の超音波送受波器11,12に対して与
える超音波信号発生回路、超音波送受波器11,12で
受けた超音波信号を増幅して演算処理を行う演算回路、
また場合によっては演算回路によって演算された値を例
えば表示機等に表示させるための表示駆動回路等が付帯
的に必要であり、これらを駆動するための電源は、商用
電源が利用できる場合にはこれを用い、商用電源が利用
できないような環境においては、バッテリーによって駆
動するようにせざるを得ない。
【0018】バッテリーを用いる場合には、当然ながら
バッテリーの交換を余儀なくされるものであり、人手に
よって装置を分解するなどしてバッテリー交換等のメン
テナンスを行う必要が生ずるといった問題点を有してい
る。
【0019】本発明は、このような従来のものの問題点
に着目して成されたものであり、人手によってバッテリ
ー交換等のメンテナンスを行う必要のない流量計の駆動
電源装置を提供することを目的とするものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明に係る流量計の駆
動電源装置は、測定管内部に流体物質を流し、前記流体
物質の流量を測定するようにした流量計と、前記測定管
内部に流れる流体物質の流体エネルギーによって発電さ
れる発電手段とが具備され、前記発電手段によって得ら
れる電気出力を前記流量計を駆動するためのバッテリー
への充電電力として使用するように構成される。また本
発明に係る流量計の駆動電源装置は、測定管内部に流体
物質を流し、前記流体物質の流量を測定するようにした
流量計と、前記測定管内部に流れる流体物質の流体エネ
ルギーによって発電される発電手段とが具備され、前記
発電手段によって得られる電気出力を直接前記流量計の
駆動電力として使用するように構成される。この場合、
前記流量計は、一方の電気−音響変換手段から出射され
た超音波を測定管内の流体物質中を透過させて他方の電
気−音響変換手段で受波し、これらを双方で切り替えて
超音波伝播時間を測定して測定管内部に流れる流体物質
の流量測定を行うようにした超音波流量計が使用され
る。さらに前記発電手段は、測定管内部に流れる流体物
質の流体エネルギーによって回転駆動されるファンと、
前記ファンの回転力によって電気的出力を生成するロー
タ型発電機より構成されるのが好ましい。以上の構成に
より、流量計の測定管内部に流れる流体物質、すなわち
ガスの流体エネルギーにより、発電手段のファンが回転
駆動され、このファンの回転力によって発電機のロータ
が駆動される。これにより発生された電気出力は前記流
量計を駆動するためのバッテリーへの充電電力として使
用される。又はその電気出力は流量計を直接駆動するた
め電力として使用される。従って前者においては、バッ
テリーは常に充電状態となされ、人手によってバッテリ
ー交換等のメンテナンスを行う必要をなくすことがで
き、また後者においては、バッテリーを備える必要のな
い流量計を提供することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明に係る流量計の駆動電源装
置は、流量計の測定管内部に流れる流体物質、すなわち
ガスの流体エネルギーにより、発電手段のファンが回転
駆動され、このファンの回転力によって発電機のロータ
が駆動される。これにより発生された電気出力は前記流
量計を駆動するためのバッテリーへの充電電力として使
用される。又はその電気出力は流量計を直接駆動するた
め電力として使用される。
【0022】
【実施例】以下、本発明に係る流量計の駆動電源装置に
ついて、ガスの流量計を用いた実施例を図を用いて説明
する。
【0023】まず図1はその実施例の一部を破断して示
した外観構成図を示すものであり、ケース1の内部に
は、測定管2がケース1を水平方向に貫通した形で取り
付けられている。そして測定管2の一部には前記図5に
おいて説明したものと同様な超音波流量計3(一対の超
音波送受波器11,12および測定管13)が取り付け
られており、測定管2の流入口2aから流出口2bに向
かって流れるガスの流量を検出できるように構成されて
いる。
【0024】また前記測定管2の超音波流量計3に隣接
した測定管2内には、発電手段4が配置されている。こ
の発電手段4は、測定管2内のガスの流れによる流体エ
ネルギーによって電気出力を生成させるものであり、例
えば図2に拡大して示したように構成されている。すな
わち前記発電手段4は、測定管2の内部に流れるガスの
流体エネルギーによって回転駆動されるファン4aを有
し、このファン4aの回転数を増速させる増速機4b
と、この増速機4bにより増速された回転力により、ロ
ータが駆動される発電機4cより構成されている。
【0025】図1に戻り、前記ケース1内にはバッテリ
ー5が収納されており、このバッテリー5より前記した
超音波流量計3等に対して駆動用電源が供給されるよう
に成され、一方前記発電手段4により生成された電気出
力は、バッテリー5に対しての充電電力として使用する
ように構成されている。
【0026】またケース1の前面上側部には、超音波流
量計3によって測定されたガスの流量を表示する表示器
6が備えられている。
【0027】図3は以上のように構成された流量計の駆
動電源装置の電気的な回路構成をブロック図によって示
したものである。なお図3において前記図1に示した部
分と同一部分は、それぞれ同一符号で示している。
【0028】図3において、発電手段4の正極端子には
一方向性素子としてのダイオード7のアノード側が接続
されており、そのカソード側はバッテリー5の正極端子
に接続されている。そして、バッテリー5の正極端子か
らは超音波流量計3、演算回路8、表示器6の電源端子
に対して駆動電流を供給するように接続されている。
【0029】以上の構成において、測定管2内のガス流
により発電手段4のファン4aが回転駆動され、増速機
4bによって回転数が増速される。そして増速された回
転力により発電機4cのロータが回転され、発電機4c
より電気的出力が生成される。そして図3に示す構成に
より、発電機手段4からの電気的出力はダイオード7を
介してバッテリー5に対して充電電力として供給され
る。
【0030】また前記超音波流量計3に対しては、バッ
テリー5より駆動電流が供給され、電気−音響変換手段
としての一対の超音波送受波器に超音波を与えるように
作用する。また演算回路8に対しては、バッテリー5よ
り駆動電流が供給され、演算回路8は超音波流量計3か
ら供給されるガスの流量に関する情報を受けてガスの流
量を演算する。さらに、表示器6に対しては、バッテリ
ー5より駆動電流が供給され、演算回路8により演算さ
れたガスの流量に関する数値情報を表示させる。
【0031】以上は、発電手段4により得られた電気的
出力をバッテリー5に対して充電電力として供給させる
ようにした実施例に基づいて説明したが、例えば発電手
段4により得られた電気的出力を、超音波流量計3、演
算回路8、および表示器6の駆動電源としてそのまま用
いるようにしてもよい。この場合には、図3におけるダ
イオード7およびバッテリー5が削除され、発電手段4
より直接に超音波流量計3、演算回路8、および表示器
6に対して駆動電流が供給されるように構成される。
【0032】また、前記した実施例においては発電手段
4としてファン4a、増速機4b、発電機4cを具備し
たロータ型のものを例にして説明したが、発電手段4と
してはガス流によって振動し、その振動作用によって電
気的出力を発生するような機械的振動型の発電手段を採
用することもできる。さらに図に示したロータ型の発電
手段と機械的振動型の発電手段とを併用することもでき
る。
【0033】図4は以上説明した本発明の装置の幾つか
の実施態様を機能的にまとめて表現したものである。す
なわち、流体物質の流れAは、ロータ型のすなわちター
ビン機構Bおよび/又は機械的振動Cによって発電Dが
成され、この様な態様によって発電された電力は、流量
計等に対して直接駆動電流として消費するようにしたダ
イレクト消費電流E、又は流量計等に対しての駆動電流
を供給するバッテリーへの充電電流Fとして使用され
る。
【0034】なお、以上の実施例においては、ガスの流
量を測定するガスメータについて説明したが、本発明は
ガス以外の気体、さらには液体の流量を測定する流量計
にも応用できる。
【0035】
【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、本発明に
係る流量計の駆動電源装置によれば、流量計の測定管内
部に流れる流体物質の流体エネルギーによって発電され
る発電手段が具備され、この発電手段によって得られる
電気出力を流量計等を駆動するためのバッテリーへの充
電電力として使用するように構成したので、バッテリー
は常に充電状態となされ、人手によってバッテリー交換
等のメンテナンスを行う必要をなくすことができる。ま
た本発明に係る流量計の駆動電源装置の他の実施態様に
よれば、前記発電手段によって得られる電気出力を直接
流量計等を駆動するために使用するように構成されるの
で、バッテリーを備える必要のない流量計を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る流量計の駆動電源装置の
実施例を一部破断して示した外観斜視図である。
【図2】図2は、図1における発電手段を拡大して示し
た斜視図である。
【図3】図3は、図1に示す実施例の電気的な構成を示
したブロック図である。
【図4】図4は、本発明の装置の実施態様を機能的にま
とめて表現した図である。
【図5】図5は、本発明において用いられる超音波流量
計の原理を示した図である。
【符号の説明】
1 ケース 2 測定管 3 超音波流量計 4 発電手段 4a ファン 4b 増速機 4c 発電機 5 バッテリー 6 表示器 7 ダイオード 8 演算回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 測定管内部に流体物質を流し、前記流体
    物質の流量を測定するようにした流量計と、前記測定管
    内部に流れる流体物質の流体エネルギーによって発電さ
    れる発電手段とが具備され、前記発電手段によって得ら
    れる電気出力を前記流量計を駆動するためのバッテリー
    への充電電力として使用するようにしたことを特徴とす
    る流量計の駆動電源装置。
  2. 【請求項2】 測定管内部に流体物質を流し、前記流体
    物質の流量を測定するようにした流量計と、前記測定管
    内部に流れる流体物質の流体エネルギーによって発電さ
    れる発電手段とが具備され、前記発電手段によって得ら
    れる電気出力を前記流量計の駆動電力として使用するよ
    うにしたことを特徴とする流量計の駆動電源装置。
  3. 【請求項3】 前記流量計は、一方の電気−音響変換手
    段から出射された超音波を測定管内の流体物質中を透過
    させて他方の電気−音響変換手段で受波し、これらを双
    方で切り替えて超音波伝播時間を測定して測定管内部に
    流れる流体物質の流量測定を行うようにした超音波流量
    計であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載
    の流量計の駆動電源装置。
  4. 【請求項4】 前記発電手段は、測定管内部に流れる流
    体物質の流体エネルギーによって回転駆動されるファン
    と、前記ファンの回転力によって電気的出力を生成する
    ロータ型発電機より構成されていることを特徴とする請
    求項1又は請求項2に記載の流量計の駆動電源装置。
JP31154295A 1995-11-06 1995-11-06 流量計の駆動電源装置 Pending JPH09126854A (ja)

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