JPH0915006A - ガス流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 流体に脈動が発生した場合でも計測に影響の
少ないガス流量計を提供する。 【構成】 ガス流量計は、ガス配管に取り付けられてガ
スの流量を計測するフローセンサ２８と、フローセンサ
２８から所定の第一サンプリング時間毎に計測値を読み
取りデジタル変換するサンプリングプログラム２５と、
サンプリングプログラム２５が読み出したデジタル値か
ら所定期間におけるガスの消費量を算出するガス消費量
算出プログラム２７とを有するものであって、第一サン
プリング時間に、所定計測時間内で第二サンプリング時
間毎にフローセンサ２８の計測値を読み出しデジタル変
換して、その平均値を演算する平均値演算プログラム２
６を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス流量をアナログフロ
ーセンサにより計測し、デジタル変換した計測値からガ
ス消費量を算出するガス流量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、都市ガスの流量の計測には、機械
式の膜式ガスメータが広く使用されている。しかし、機
械式の膜式ガスメータは、大型であり取付等に難点があ
るため、もっとコンパクトなガス流量計が望まれてい
る。一方、コンパクトなガス流量計としては、熱線式フ
ローセンサを使用してガスの流速をアナログ計測し、所
定のタイミングで熱線式フローセンサがアナログ計測し
たガス流速をデジタル化して、ガス流量を算出するガス
流量計が使用されている。ここで、熱線式ガス流量計で
は、消費電力を減少させるために、計測する間隔を決め
る所定のタイミングを、例えば６秒間隔としている。

【０００３】その時のフローチャートを図７に示す。前
回サンプリングからの経過時間が６秒と等しいかまたは
越えた場合に（Ｓ２１，Ｎ０）、熱線を利用するフロー
センサに通電してフローセンサを駆動する（Ｓ２２）。
そして、瞬間的な流量を計測する（Ｓ２３）。瞬間的な
流量を計測しているのは、消費電力を少なくするためで
ある。次に、計測した瞬間流量を演算処理して、６秒間
におけるガス消費量を算出する。逐次このガス消費量を
累計することにより、ガス消費量が算出され、ガス料金
徴収のためのデータとされる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アナログフローセンサを使用するガス流量計には、次の
ような問題があった。すなわち、従来の熱線を利用する
アナログフローセンサ式ガス流量計では、流体に脈動が
発生したときに、ガス消費量の計算に誤差が発生する恐
れがあった。例えば、アナログフローセンサ式ガス流量
計をガスメータとして使用する場合、ガスメータの上流
に、発電用または冷暖房用のガスエンジンヒートポンプ
が付設されていると、従来のガス流量計は、ガスエンジ
ンヒートポンプにより発生する脈動の周波数１０〜２１
Ｈｚに影響を受けてしまう。

【０００５】図６にガス流量計の近くのガス配管にガス
エンジンヒートポンプが配設されている場合のデータを
示す。横軸に時間をとり、縦軸に圧力変動及び電圧をと
っている。データは、ガス流量計においてガスが全く消
費されていない状態のときのものである。図中Ａに示す
のが、ガス配管におけるガスの圧力変動であり、Ｂに示
すのが、フローセンサの流量計測値である。近くのガス
配管にガスエンジンヒートポンプが配設されていない場
合、図示しないが、圧力変動は、極めてわずかであり、
フローセンサが計測する流量は、ほぼゼロである。

【０００６】しかし、ガス流量計の近くのガス配管にガ
スエンジンヒートポンプが接続され、稼働されている
と、ガス流量計でのガスの圧力変動がＡのように、１０
〜２１Ｈｚの周波数で発生する。そして、ガスの圧力変
動により、フローセンサ付近でガスが上流方向及び下流
方向に移動するため、フローセンサにおいてＢに示すよ
うに流量が計測される。従来のガス流量計では、そのタ
イミングで計測したときのガス流量を使用して６秒間の
ガス消費量を算出していた。例えば、図６に示すタイミ
ングａで計測した場合は、ガス流量は、計測値Ｔａによ
り算出され、タイミングｂで計測した場合は、ガス流量
は、計測値Ｔｂにより算出される。従って、ガスエンジ
ンヒートポンプが近くで稼働している場合、ガス消費を
行っていないにもかかわらず、ガス流量計でガス消費量
が算出される問題があった。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、流体に脈動が発生した場合でも
計測に影響の少ないガス流量計を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のガス流量計は、ガスの配管に取り付けら
れてガスの流量を計測するアナログフローセンサと、ア
ナログフローセンサから所定の第一サンプリング時間毎
に計測値を読み取りデジタル変換するガス流量読出手段
と、ガス流量読出手段が読み出したデジタル値から所定
期間におけるガスの消費量を算出するガス消費量算出手
段とを有するガス流量計であって、ガス流量読出手段
が、第一サンプリング時間に、所定計測時間内で第二サ
ンプリング時間毎にアナログフローセンサの計測値を読
み出しデジタル変換して、その平均値を演算する平均値
演算手段を有している。

【０００９】また、本発明のガス流量計は、上記ガス流
量計において、前記所定計測時間が、ガスエンジンヒー
トポンプの振動周波数の周期の少なくとも１周期分を含
むことを特徴とする。また、本発明のガス流量計は、前
記ガスエンジンヒートポンプの振動周波数が１０〜２１
Ｈｚであって、前記所定計測時間が５０ｍｓｅｃ以上で
あることを特徴とする。また、本発明のガス流量計は、
上記ガス流量計において、前記アナログフローセンサの
出力から圧力変動の周期を推定する圧力変動周期推定手
段を有し、前記所定計測時間が、前記圧力変動周期推定
手段が推定した圧力変動の周期の１周期分、またはその
倍数であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記構成を有する本発明のガス流量計のアナロ
グフローセンサは、取り付けられているガス配管を流れ
るガスの流量を計測する。また、ガス流量読出手段は、
アナログフローセンサから所定の第一サンプリング時間
毎に計測値を読み取りデジタル変換する。また、ガス消
費量算出手段は、ガス流量読出手段が読み出したデジタ
ル値から所定期間におけるガスの消費量を算出する。こ
こで、ガス流量読出手段の平均値演算手段は、第一サン
プリング時間に、所定計測時間内で第二サンプリング時
間毎にアナログフローセンサの計測値を読み出しデジタ
ル変換して、その平均値を演算しており、ガス消費量算
出手段が、平均値演算手段が演算した平均値を用いてガ
ス消費量を算出しているので、ガス配管で脈動が発生し
た場合でも、ガス消費量を正確に算出することができ
る。

【００１１】特に、ガス流量計の近くにガスエンジンヒ
ートポンプが配設されている場合、ガス配管に１０〜２
１Ｈｚの周波数の大きな圧力変動が発生する。しかし、
平均値演算手段が、平均値を演算するための計測時間
が、ガスエンジンヒートポンプの振動周期の少なくとも
１周期分（２１Ｈｚに対応する場合約５０ｍｓｅｃ）を
含んでいるので、ガスエンジンヒートポンプにより発生
する圧力変動がガス流量計に与える影響を排除すること
ができ、ガス流量を正確に算出することができる。ここ
で、望ましくは、ガスエンジンヒートポンプの最長振動
周期である１０Ｈｚに対応できるように計測時間とし
て、１００ｍｓｅｃ以上あるとさらに良い。また、圧力
変動周期推定手段は、アナログフローセンサの出力から
圧力変動の周期を推定する。そして、所定計測時間が、
圧力変動周期推定手段が推定した圧力変動の周期の１周
期分、またはその倍数を採用すると良い。そうすると、
配管に実際に配設されているガスエンジンヒートポンプ
による振動の影響を排除することができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例であるガス流量計の
制御装置の構成を図２に示す。ガス配管に接続され、所
定の断面積を有する図示しない流量計測配管中にフロー
センサ２８が固設されている。フローセンサ２８には、
制御装置２１が接続されている。制御装置２１は、演算
手段であるＣＰＵ２２、データ等を一時的に記憶するＲ
ＡＭ２４、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ２３を含
んでいる。ＲＯＭ２３には、フローセンサ２８から所定
のサンプリング時間毎に計測値をサンプリングするため
のサンプリングプログラム２５、サンプリングした計測
値から平均値を算出するための平均値演算プログラム２
６、ガス消費量算出プログラム２７、及び圧力変動周期
推定プログラム２９が記憶されている。サンプリングプ
ログラム２５と平均値演算プログラム２６とにより、ガ
ス流量読出手段が構成される。圧力変動周期推定プログ
ラム２９が圧力変動推定手段を構成している。

【００１３】次に、上記構成を有するガス流量計の作用
を図１に示すフローチャートに基づいて説明する。前回
サンプリングからの経過時間が第一サンプリング時間で
ある６秒と等しいかまたは越えた場合に（Ｓ１１，Ｎ
０）、熱線を利用するフローセンサ２８に通電してフロ
ーセンサ２８を駆動する（Ｓ１２）。そして、所定時間
である５０ｍｓｅｃの期間中、第二サンプリング時間で
ある５０μｓｅｃ毎に、フローセンサ２８の計測値を読
み出し、デジタル変換してＲＡＭ２４に記憶する（Ｓ１
３）。次に、その平均値を算出する（Ｓ１４）。Ｓ１３
及びＳ１４が、平均値演算プログラム２６を構成する。
次に、算出した平均値に基づいて６秒間のガス消費量を
算出する（Ｓ１５）。そして、ＲＡＭ２４に記憶するガ
ス消費量に累計する。これがガス消費量算出プログラム
２７である。また、同時に図示しない表示手段にガス消
費量の累積値を表示している。

【００１４】図３に本実施例のガス流量計を使用した実
験において計測した計測値をグラフで示す。この実験で
は、２５００ｒｐｍのガスエンジンヒートポンプを、ガ
ス流量計が取り付けられている近くのガス配管に接続し
ている。２５００ｒｐｍのガスエンジンヒートポンプを
接続すると、ガス配管において、図３にＡで示すように
２１Ｈｚ（約５０ｍｓｅｃの周期）の周波数の圧力振動
が発生することが実験により確認されている。

【００１５】本実施例のガス流量計では、図中パルスＤ
で示す、所定期間であるタイミングｃからタイミングｄ
までの５０ｍｓｅｃの期間中、第二サンプリング時間で
ある５０μｓｅｃ毎に、フローセンサ２８の計測値をデ
ジタル変換してＲＡＭ２４に記憶している。そして、平
均値演算プログラム２６が、それらの平均値（図中Ｃで
示す。）を演算している。この場合、ガス消費量はゼロ
であるので、Ｃはゼロ点を示している。これにより、フ
ローセンサ２８の実際の計測値であるＢの平均値が求め
られる。この平均値を用いて６秒間におけるガス消費量
を算出しているので、実際のガス配管でガスが消費され
ていない場合、近くでガスエンジンヒートポンプが稼働
して、ガス配管に圧力変動が発生しても、実際のガス消
費量を正確に算出することができる。

【００１６】図４に本実施例の別の効果をデータで示
す。ガスエンジンヒートポンプの回転数が、１４００Ｒ
ＰＭの場合と、２０００ＲＰＭの場合とで実験してい
る。図４に示すデータは、ガス配管に５０、１００、１
５０リットル／時間の流量のガスを流した場合である。
この流量は、比較的少ないガス流量であり、ガスエンジ
ンヒートポンプによる圧力変動の影響を受け易い条件で
ある。Ｅ１は、従来のガス流量計で計測した場合のガス
流量計の誤差を示している。従来のガス流量計Ｅ１で
は、誤差は、最大１００パーセントを越えている。Ｅ２
は、本実施例のガス流量計の誤差を示しており、誤差の
最大は３．７パーセントである。このデータが示すよう
に、少ないガス流量においても、本実施例のガス流量計
によれば、ガス消費量を正確に算出できることがわか
る。

【００１７】図５に所定時間を１００ｍｓｅｃとした場
合を示している。ガスエンジンヒートポンプにより発生
する圧力変動は、図３の場合と同じにしている。図５に
示すように、所定時間を１００ｍｓｅｃと長くした場合
は、ガスエンジンヒートポンプの圧力変動を２周期分含
むため、図３と同様の効果を得ることができる。しか
し、ガス流量計では、電池の消費を少なくするため所定
時間をできるだけ短くすることが望まれる。一方、一般
的に使用されているガスエンジンヒートポンプの圧力振
動周波数は、１０〜２１Ｈｚである。従って、１０Ｈｚ
に対応する約１００ｍｓｅｃを所定時間として採用する
ことが望ましい。

【００１８】次に、本発明の第二実施例について説明す
る。第二実施例の基本的構成は、第一実施例と同一なの
で異なる点のみ説明する。第二実施例の特徴は、圧力変
動周期推定プログラム２９を有する点である。その作用
を図８に基づいて説明する。前回サンプリングからの経
過時間が６秒を越えたとき（Ｓ３１，ＮＯ）、フローセ
ンサ２８を駆動する（Ｓ３２）。ここで、フローセンサ
２８の出力は、圧力変動に従うことが実験により確認さ
れているので、その出力を適宜Ａ／Ｄ変換し、フーリエ
変換することにより、圧力変動周期を推定することがで
きる（Ｓ３３）。フーリエ変換等の手法は、周知なので
ここでは説明を省略する。また、フーリエ変換等の複雑
な数学的手法以外の簡便な方法でも推定は出来るが、こ
こでは省略する。次に、圧力変動１周期分またはその倍
数時間、フローセンサ２８の出力を計測する（Ｓ３
４）。そして、計測した流量の平均値を算出し（Ｓ３
５）、６秒間のガス消費量を算出する（Ｓ３６）。

【００１９】第二の実施例によれば、実際の配管におい
て発生する圧力変動を推定して所定計測時間を決定して
いるので、消費電流の最も少なくて精度の良い最適な計
測を行うことができる。例えば、ガスエンジンヒートポ
ンプが１４００ｒｐｍの場合は、圧力変動周期は約１
１．７Ｈｚなので、所定計測時間を約８６ｍｓｅｃまた
はその倍数とする。また、ガスエンジンヒートポンプが
２５００ｒｐｍの場合は、圧力変動周期は約２０．９Ｈ
ｚなので、所定計測時間を約４８ｍｓｅｃまたはその倍
数とする。

【００２０】なお、前記実施例は本発明を何ら限定する
ものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種
々の変形、改良が可能であることは勿論である。例え
ば、本実施例では、第二サンプリング時間を５０μｓｅ
ｃとしているが、圧力変動のノイズの状況によっては、
もっと長い第二サンプリング時間を採用してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のガス流量計によれば、ガスの配管に取り付けられて
ガスの流量を計測するアナログフローセンサと、アナロ
グフローセンサから所定の第一サンプリング時間毎に計
測値を読み取りデジタル変換するガス流量読出手段と、
ガス流量読出手段が読み出したデジタル値から所定期間
におけるガスの消費量を算出するガス消費量算出手段と
を有するガス流量計において、ガス流量読出手段が、第
一サンプリング時間に、所定計測時間内で第二サンプリ
ング時間毎にアナログフローセンサの計測値を読み出し
デジタル変換して、その平均値を演算する平均値演算手
段を有しているので、実際のガス配管の近くでガスエン
ジンヒートポンプが稼働して、ガス配管に圧力変動が発
生しても、実際のガス消費量を正確に算出することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガス流量計の制御方法を示すフローチャートで
ある。

【図２】ガス流量計の制御回路２１の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３】ガス流量計の作用を説明するための第一タイミ
ング図である。

【図４】本発明の効果を示すデータ図である。

【図５】ガス流量計の作用を説明するための第二タイミ
ング図である。

【図６】従来のガス流量計の作用を説明するためのタイ
ミング図である。

【図７】従来のガス流量計の制御方法を示すフローチャ
ートである。

【図８】第二実施例のガス流量計の制御方法を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２１ 制御装置 ２２ ＣＰＵ ２３ ＲＯＭ ２５ サンプリングプログラム ２６ 平均値演算プログラム ２７ ガス消費量算出プログラム ２８ フローセンサ ２９ 圧力変動周期推定プログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000222211 東洋ガスメーター株式会社 富山県新湊市本江2795番地 (71)出願人 000116633 愛知時計電機株式会社 愛知県名古屋市熱田区千年１丁目２番70号 (71)出願人 000156813 関西ガスメータ株式会社 大阪府大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 (71)出願人 000142425 株式会社金門製作所 東京都板橋区志村１丁目２番３号 (71)出願人 000150109 株式会社竹中製作所 大阪府大阪市生野区中川西１丁目１番51号 (72)発明者 木村 幸雄 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦ガス株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 佐藤 孝人 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦ガス株 式会社総合技術研究所内 (72)発明者 温井 一光 神奈川県藤沢市みその台９−10 (72)発明者 岡村 繁憲 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 大石 安治 神奈川県藤沢市川名一丁目12番２号 山武 ハネウエル株式会社藤沢工場内 (72)発明者 堀 富士雄 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメー ター株式会社内 (72)発明者 伊藤 稔彦 愛知県名古屋市熱田区千年一丁目２番70号 愛知時計電機株式会社内 (72)発明者 波元 政信 大阪府大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西ガスメータ株式会社内 (72)発明者 青木 利昭 東京都板橋区志村１丁目２番３号 株式会 社金門製作所中央研究所内 (72)発明者 今崎 正成 大阪府東大阪市西岩田４丁目７番31号 株 式会社金門製作所関西研究所内 (72)発明者 松下 雅彦 東京都渋谷区広尾５−１−11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス配管に取り付けられてガスの流量を
   計測するアナログフローセンサと、前記アナログフロー
   センサから所定の第一サンプリング時間毎に計測値を読
   み取りデジタル変換するガス流量読出手段と、ガス流量
   読出手段が読み出したデジタル値から所定期間における
   ガスの消費量を算出するガス消費量算出手段とを有する
   ガス流量計において、 前記ガス流量読出手段が、前記第一サンプリング時間
   に、所定計測時間内で第二サンプリング時間毎に前記ア
   ナログフローセンサの計測値を読み出しデジタル変換し
   て、その平均値を演算する平均値演算手段を有すること
   を特徴とするガス流量計。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するものにおいて、 前記所定計測時間が、ガスエンジンヒートポンプの振動
   周期の少なくとも１周期分を含むことを特徴とするガス
   流量計。
3. 【請求項３】 請求項２に記載するものにおいて、 前記ガスエンジンヒートポンプの振動周波数が１０〜２
   １Ｈｚであって、前記所定計測時間が５０ｍｓｅｃ以上
   であることを特徴とするガス流量計。
4. 【請求項４】 請求項２に記載するものにおいて、 前記アナログフローセンサの出力から圧力変動の周期を
   推定する圧力変動周期推定手段を有し、 前記所定計測時間が、前記圧力変動周期推定手段が推定
   した圧力変動の周期の１周期分、またはその倍数である
   ことを特徴とするガス流量計。