JPH0972771A - 流量補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の流量補正装置は、一定のサンプリン
グ時間毎に温度・圧力補正係数を演算するため、電池寿
命が短いといった課題を解決するものである。 【解決手段】 流量補正装置３０のサンプリング時間設
定器３１は、各桁毎の数値をプリセットするためのプリ
セットスイッチ３１ａ〜３１ｄと、プリセットスイッチ
３１ａ〜３１ｄに設定された数値を各桁毎に表示するサ
ンプリング時間表示器３２とを有する。流量補正装置３
０の制御回路は、磁気センサ２２から出力された流量パ
ルスを積算して流量を演算すると共に、プリセットスイ
ッチ３１ａ〜３１ｄに設定されたサンプリング時間毎に
温度センサ２９及び圧力センサ２８からの温度・圧力に
基づいて温度・圧力補正係数を演算して流量計測値の温
度・圧力補正の演算を行う。サンプリング時間を長く設
定することにより演算回数が減少して電池寿命を延ばす
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流量補正装置に係
り、特に流量計により計測された流量計測値を温度及び
圧力に応じて補正して計測精度を高めるよう構成された
流量補正装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば都市ガスを各家庭及び工場等に給
送する配管途中には、被測流体としての都市ガス（以下
「ガス」という）の供給量を計測するため、容積式流量
計が配設されている。この容積式流量計では、楕円歯車
あるいはまゆ形に形成された一対の回転子が流量に比例
して回転するように設けられているので、この回転子の
回転数を回転検出センサにより検出して回転数に応じた
周波数のパルスを出力するようになっている。従って、
上記パルス数を積算することによりガス供給量が計測さ
れる。

【０００３】ところが、ガスのように温度変化や圧力変
化によって容積が変化する被測流体の流量を計測する場
合、温度センサにより検出された温度及び圧力センサに
より検出された圧力に基づいて、流量計測値を基準温度
及び基準圧力における流量に補正する必要がある。その
ため、上記のようにガスの流量を計測する流量計には、
そのときの温度及び圧力に応じて流量計測値を補正する
流量補正装置が設けられている。

【０００４】そして、従来の流量補正装置では、温度セ
ンサ及び圧力センサにより検出された温度データ及び圧
力データを予め設定されたサンプリング時間間隔で読み
込み、流量計測値をこの温度データ及び圧力データに基
づいて補正している。また、上記流量計が現場設置型の
場合、電源が乾電池等のバッテリを使用する構成であ
り、流量演算処理及び流量計測値の温度・圧力補正演算
処理により電池が消耗される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の流量補正装置
は、温度センサ及び圧力センサのサンプリング時間が所
定時間間隔に固定されていて調整することができなかっ
たため、温度及び圧力が変化しない場合でも所定のサン
プリング時間になると温度センサ及び圧力センサにより
検出された温度データ及び圧力データを読み込んで温度
・圧力補正係数を求めるための演算を行っていた。その
ため、電池の容量が残り少ない場合でも一定のサンプリ
ング時間で温度センサ及び圧力センサの検出データを読
み込んで補正係数の演算処理を行うことになる。

【０００６】ところが、ガス等の被測流体を給送する管
路においては、流量計の設置場所や季節、天候等によっ
て温度及び圧力が頻繁に変化する場合もあるが、１日の
温度及び圧力が殆ど変化しない場合もある。このように
温度及び圧力の変化が少ない場合には、サンプリング時
間を延長しても計測精度を維持することができるが、従
来は一定のサンプリング時間で温度センサ及び圧力セン
サの検出データを読み込んで温度データ及び圧力データ
に基づく温度・圧力補正係数を演算しなければならず、
その分電池の消耗が早く、電池寿命が短いといった問題
がある。

【０００７】そこで、本発明は上記問題を解決した流量
補正装置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】本発明は、流量計測値を
温度検出手段及び圧力検出手段により検出された温度及
び圧力に基づいて基準温度及び基準圧力における流量値
に補正する流量補正装置において、前記温度検出手段及
び圧力検出手段によるサンプリング時間を任意に設定す
るサンプリング時間設定手段を備えてなることを特徴と
するものである。

【０００９】従って、本発明によれば、温度検出手段及
び圧力検出手段に対するサンプリング時間を任意に設定
することができるので、流量計の設置場所における温度
変化及び圧力変化に応じてサンプリング時間を変更する
ことができ、例えば温度及び圧力変化が少ない場合に
は、サンプリング時間を延長させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１及び図２に本発明になる流量
補正装置の一実施例が組み込まれた容積式流量計を示
す。図１は流量補正装置及び容積式流量計の構成を示す
構成図、図２は容積式流量計の横断面図である。

【００１１】容積式流量計１は例えば都市ガスを給送す
る配管（図示せず）途中に設けられ、配管内を流れるガ
スの流量を計測するように構成されている。２はケーシ
ングで、内部に流入口２ａと流出口２ｂとを連通する流
路２ｃを有し、流路２ｃの途中には計量室３を有する。
計量室３内には一対のまゆ形の回転子４，５が９０度の
位相差で組み付けられており、一対の回転子４，５は夫
々中央孔に圧入された回転軸６，７により支持されてい
る。また、図１中一方の回転軸７は図示されていないが
他方の回転軸６と同様な構成である。尚、容積式流量計
１としては、まゆ形の回転子４，５を有するルーツ形流
量計の代わりに楕円歯車よりなる一対の回転子を有する
容積式流量計を使用しても良い。

【００１２】また、ケーシング２の両側端面２ｄ，２ｅ
には、計量室３を閉蓋する側蓋８，９がネジ止めされて
いる。さらに、ケーシング２の両側端面２ｄ，２ｅに
は、側蓋８，９の外側を覆うカップ状のカバー１０，１
１がネジ止めされている。カバー１０，１１と両側端面
２ｄ，２ｅとの間にはＯリング１２，１３が介在し、カ
バー１０，１１内が気密にシールされている。そして、
カップ状のカバー１０，１１の内部には潤滑油が貯溜さ
れ、油溜め１０ａ，１１ａが形成されている。

【００１３】上記回転軸６，７は両端が夫々側蓋８，９
を貫通してカバー１０，１１内に突出している。側蓋
８，９の中央部には、各回転軸６，７を軸承するラジア
ル玉軸受１４，１５と、計量室３と軸受１４，１５との
間をシールするラビリンス機構１６，１７とが設けられ
ている。

【００１４】一対の回転子４，５は互いに微小なクリア
ランスを介して組み合わされており、計量室３の内壁に
対しても微小なクリアランスを保った状態で回転する。
さらに、一対の回転子４，５は９０度ずらして設けられ
ているので流体圧力による回転力を交互に付与される。
そのため、回転軸６，７の一方（図１中右側）の端部に
は回転伝達用の駆動ギヤ１８，１９が嵌合固定されてい
る。この駆動ギヤ１８，１９は噛合しており、一対の回
転子４，５が流量に応じた回転数で回転する際に生ずる
回転力が駆動ギヤ１８，１９を介して回転軸６，７に相
互に伝達されるようになっている。

【００１５】ガスがケーシング２の流路２ｃを流れる
と、一対の回転子４，５は流量に比例した回転数で図２
に示す如くＡ，Ｂ方向に回転する。回転子４，５と計量
室３との間には図２中ハッチングで示すような空間２０
が形成され、回転子４，５の回転とともにこの空間２０
内の容積分のガスが流出口２ｂ側へ送出される。

【００１６】２１は流量計測部で、カバー１１の外側に
設けられ、後述するように内部には流量を積算する演算
回路（図示せず）が収納されている。この流量計測部２
１には回転軸６の回転が磁気センサ２２により検出さ
れ、演算回路は回転子４，５の回転数と上記空間２０の
容積より流量を算出する。

【００１７】２３は給油機構で、回転軸６に嵌合するガ
イド部材２４と、ガイド部材２４の外周に内接するよう
に掛けられた大径なリング２５とよりなり、各回転軸
６，７の両端近傍に設けられ、各軸受１４，１５へ油溜
め１０ａ，１１ａの油を供給する。

【００１８】また、回転軸６の端部には、複数の磁石２
６が埋設された回転体２７が固着されている。そして、
磁気センサ２２は回転体２７に近接するようにカバー１
１の取付部１１ｂに取り付けられているので、回転子
４，５が流量に応じて回転すると、回転体２７も回転す
るため、複数の磁石２６の通過に伴う磁界の変化を検出
する。このようにして回転子４，５の回転は、回転検出
用の磁気センサ２２により検出される。

【００１９】また、ケーシング２の流入路２ａには、被
測流体の圧力を検出する圧力センサ（圧力検出手段）２
８が挿入されている。本実施例では、圧力センサ２８と
して半導体拡散形歪ゲージを使用する。さらに、ケーシ
ング２の流出路２ｂには、被測流体の温度を検出する棒
状の温度センサ（温度検出手段）２９が挿入されてい
る。本実施例では、温度センサ２９として白金測温抵抗
体を使用する。

【００２０】３０は流量補正装置で、後述するように磁
気センサ２２から出力された流量パルスを積算して流量
を演算すると共に、予め設定されたサンプリング時間毎
に温度センサ２９及び圧力センサ２８から読み込まれた
温度データ、圧力データに基づいて流量計測値に対する
温度補正、圧力補正の演算を行う。

【００２１】尚、温度センサ２９及び圧力センサ２８の
取り付け位置は、上記のようにケーシング２内に挿入す
る構成でも良いし、あるいはケーシング２の流入路２ａ
又は流出路２ｂに接続されるガス供給管路に温度センサ
２９及び圧力センサ２８を設けるようにしても良い。

【００２２】３１はサンプリング時間設定器で、流量補
正装置３０のサンプリング時間を任意の時間間隔に設定
するためのものである。このサンプリング時間設定器３
１には、各桁毎の数値をプリセットするためのプリセッ
トスイッチ３１ａ〜３１ｄと、プリセットスイッチ３１
ａ〜３１ｄに設定された数値を各桁毎に表示するサンプ
リング時間表示器３２が設けられている。例えばプリセ
ットスイッチ３１ａは１０分の桁を設定するためのもの
で、プリセットスイッチ３１ｂは１分の桁を設定するた
めのもので、プリセットスイッチ３１ｃは１０秒の桁を
設定するためのもので、プリセットスイッチ３１ｄは１
秒の桁を設定するためのものである。

【００２３】従って、本実施例では、各プリセットスイ
ッチ３１ａ〜３１ｄの設定操作により１秒〜９９分５９
秒の範囲で任意のサンプリング時間を設定することがで
きる。尚、プリセットスイッチ３１ａ〜３１ｄにより設
定可能な範囲としては、これに限らず、例えば５個のプ
リセットスイッチを設けることにより１秒〜９９９分５
９秒の範囲でサンプリング時間を設定することができ
る。

【００２４】また、各プリセットスイッチ３１ａ〜３１
ｄにより設定されるサンプリング時間は、通常２分に設
定されているが、容積式流量計１が設置された現場での
環境あるいは被測流体の温度変化、圧力変化に応じてユ
ーザが任意に設定することができる。その一例として例
えば、予備電池のテストを行う場合には、サンプリング
時間を１秒程度に設定して待ち時間を短縮することがで
きる。

【００２５】そして、サンプリング時間の設定時間を延
長するほど、温度・圧力補正係数の演算回数が減少する
ため、温度変化、圧力変化が少ない環境である場合には
サンプリング時間の設定時間を２分以上に設定してサン
プリング時の演算回数を減らすことができる。これによ
り、電池の消耗が減って電池寿命を延ばすことができ、
電池の点検及び電池交換作業を削減してメンテナンスが
容易となる。

【００２６】流量補正装置１８は、磁気センサ２２から
出力された流量パルスが入力されるパルス入力回路３３
と、温度センサ２９及び圧力センサ２８から出力された
温度検出データ及び圧力検出データをデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器３４と、リチウム電池３５から供給
された電圧を所定の定電圧に変換して温度センサ２９及
び圧力センサ２８、Ａ／Ｄ変換器３４に供給する定電圧
電源回路３６と、リチウム電池３５の電圧を検出する電
圧検出器３７と、温度・圧力補正後の流量計測値を出力
する出力回路３８と、温度・圧力補正係数等の各種デー
タ及び各種制御プログラムを記憶するメモリ３９と、パ
ルス入力回路３３から出力された流量パルスを積算する
と共にＡ／Ｄ変換器３４から出力された温度データ、圧
力データに基づいて補正する制御回路４０と、からな
る。

【００２７】尚、メモリ３９には、磁気センサ２２から
出力された流量パルスを積算して流量を演算する流量演
算プログラムと、予め設定されたサンプリング時間毎に
温度センサ２９及び圧力センサ２８から読み込まれた温
度、圧力に基づいて演算された温度・圧力補正係数によ
り流量計測値の温度・圧力補正の演算を行う温度・圧力
補正プログラムとが格納されている。そのため、制御回
路４０は、上記流量演算プログラム及び温度・圧力補正
プログラムをメモリ３９から読み込んで流量計測値の温
度・圧力補正処理を実行する。そして、制御回路４０
は、補正後の流量計測値を出力回路３８から出力すると
共に、補正された流量計測値を表示する流量表示器４１
に表示する。

【００２８】被測流体としてのガスは、気体であるため
温度や圧力を変えることにより体積が変化する。この温
度・圧力の変化に対するガスの体積の変化割合は、ボイ
ル・シャルルの法則により決まる。流量補正装置３０
は、この法則に従って温度センサ２９及び圧力センサ２
８から出力された温度・圧力信号より補正係数を求め、
その補正係数を流量信号に乗ずることで基準状態での体
積を演算する。

【００２９】この補正係数は、次式（１）のように表せ
る。 Ｋ_TP＝（273.2+Ｔ_b ／273.2+Ｔ）・（1.033+Ｐ／ 1.033+ Ｐ_b ）…（１） ここで、Ｋ_TPは基準温度及び基準圧力に対する補正係
数、Ｔはガスの温度〔°Ｃ〕、Ｔ_b は基準温度〔°
Ｃ〕、Ｐはガスの圧力〔kgf/cm²G ]、Ｐ_b は基準圧力
〔kgf/cm²G ]である。

【００３０】また、温度又は圧力のいずれか一方の補正
を行う場合には、一方を基準状態として演算すれば良い
ので、次式（２）（３）のように表せる。 Ｋ_T ＝273.2+Ｔ_b ／273.2+Ｔ …（２） Ｋ_P ＝1.033+Ｐ／ 1.033+ Ｐ_b …（３） ここで、Ｋ_T は基準温度に対する補正係数、Ｋ_P 基準圧
力に対する補正係数である。

【００３１】ここで、上記制御回路４０が実行する流量
計測処理につき説明する。尚、図４に示す流量計測処理
は所定の時間間隔（例えば、０．０５msec毎）に繰り返
し実行されており、制御回路４０は被測流体の温度・圧
力に応じた温度・圧力補正を逐次行っている。

【００３２】制御回路４０は、ステップＳ１（以下、
「ステップ」を省略する）において、磁気センサ２２か
ら出力されたパルス信号、即ち流量に比例して回転する
回転子４，５の回転検出信号を整数の計測単位（例えば
リットルに対応する整数）に換算する。

【００３３】続いて、メモリ３９に記憶された圧力補正
係数Ｋ_P を読み込む（Ｓ２）。さらに、次のＳ３では、
メモリ３９に記憶された温度補正係数Ｋ_T を読み込む。
次にＳ１で整数の計測単位に換算した流量計測値を、上
記Ｓ２，Ｓ３で得られた圧力補正係数Ｋ_P 及び温度補正
係数Ｋ_T により乗算して基準温度及び基準圧力に対する
流量を算出する（Ｓ４）。

【００３４】そして、次のＳ５では、Ｓ４で補正した計
測値を出力回路３８及び流量表示器４１に出力する。こ
のように、制御回路４０は、圧力補正係数Ｋ_P 及び温度
補正係数Ｋ_T により流量計測値を補正するため、流量計
測値を正確に補正することができる。

【００３５】次に本発明の要部であるサンプリング時間
設定処理について説明する。尚、図５は、上記サンプリ
ング時間設定器３１に設けられたプリセットスイッチ３
１ａ〜３１ｄが操作された際に実行される処理のフロー
チャートである。制御回路４０は、Ｓ１１で１０分桁の
プリセットスイッチ３１ａが入力操作されたか否かを判
定し、プリセットスイッチ３１ａが入力操作された場合
にはＳ１２に進み、サンプリング時間表示器３２にプリ
セットスイッチ３１ａによりプリセットされた１０分桁
のプリセット値を表示する。次のＳ１３では、プリセッ
トスイッチ３１ａにより入力された１０分桁のプリセッ
ト値をメモリ３９に記憶させる。

【００３６】そして、上記Ｓ１１において、プリセット
スイッチ３１ａが入力操作されなかったとき、又はＳ１
３において１０分桁が更新された後は、Ｓ１４に移行し
て１分桁のプリセットスイッチ３１ｂが入力操作された
か否かを判定し、プリセットスイッチ３１ｂが入力操作
された場合にはＳ１５に進み、サンプリング時間表示器
３２にプリセットスイッチ３１ｂによりプリセットされ
た１分桁のプリセット値を表示する。次のＳ１６では、
プリセットスイッチ３１ｂにより入力された１分桁のプ
リセット値をメモリ３９に記憶させる。

【００３７】そして、Ｓ１４において、プリセットスイ
ッチ３１ｂが入力操作されなかったとき、又はＳ１６に
おいて１分桁が更新された後は、Ｓ１７に移行して１０
秒桁のプリセットスイッチ３１ｃが入力操作されたか否
かを判定し、プリセットスイッチ３１ｃが入力操作され
た場合にはＳ１８に進み、サンプリング時間表示器３２
にプリセットスイッチ３１ｃによりプリセットされた１
０秒桁のプリセット値を表示する。次のＳ１９では、１
０秒桁のプリセット値をメモリ３９に記憶させる。

【００３８】そして、上記Ｓ１７において、プリセット
スイッチ３１ｃが入力操作されなかったとき、又はＳ１
９において１０秒桁が更新された後は、Ｓ２０に移行し
て１秒桁のプリセットスイッチ３１ｄが入力操作された
か否かを判定し、プリセットスイッチ３１ｄが入力操作
された場合にはＳ２１に進み、サンプリング時間表示器
３２にプリセットスイッチ３１ｄによりプリセットされ
た１秒桁のプリセット値を表示する。次のＳ２２では、
プリセットスイッチ３１ｄにより入力された１秒桁のプ
リセット値をメモリ３９に記憶させる。

【００３９】また、上記Ｓ２０において、プリセットス
イッチ３１ｄが入力操作されなかったとき、又はＳ２２
において１秒桁が更新された後は、次のサンプリング直
後にＳ１１に戻り、再度プリセットスイッチ３１ａ〜３
１ｄによる入力操作の有無を監視する。

【００４０】このように、サンプリング時間設定器３１
に設けられたプリセットスイッチ３１ａ〜３１ｄを操作
するだけで、流量計の設置場所や周囲の環境等に応じて
簡単にサンプリング時間を変更することができる。その
ため、容積式流量計１の各設置場所における温度変化及
び圧力変化の周期に応じてサンプリング時間を変更する
ことができ、例えば温度及び圧力変化が少ない場合に
は、温度及び圧力変化の周期にあわせてサンプリング時
間を延長させることができる。

【００４１】その場合、温度・圧力補正係数の演算回数
が減少するため、電池の消耗が減少して電池寿命を延ば
すことが可能になり、その分電池点検及び電池交換作業
回数を減らしてメンテナンス作業を簡略することができ
る。次に上記のように設定された所定時間毎のサンプリ
ング処理について説明する。尚、図６は、上記プリセッ
トスイッチ３１ａ〜３１ｄにより設定されたサンプリン
グ時間になると実行されるデータ読み込み処理のフロー
チャートである。

【００４２】制御回路４０は、Ｓ３１でプリセットスイ
ッチ３１ａ〜３１ｄにより設定されたサンプリング時間
になると、Ｓ３２に進んで温度センサ２９により測定さ
れたガスの温度を読み込む。そして、温度センサ２９か
ら読み込まれた温度に応じた温度補正係数を演算し、こ
の温度補正係数をメモリ３９に記憶させ、メモリ３９に
記憶されている温度データを現在の温度補正係数に更新
する（Ｓ３３）。

【００４３】次のＳ３４では、圧力センサ２８により測
定されたガスの圧力を読み込む。そして、圧力センサ２
８から読み込まれた圧力に応じた圧力補正係数を演算
し、この圧力補正係数をメモリ３９に記憶させ、メモリ
３９に記憶されている圧力データを現在の圧力補正係数
に更新する（Ｓ３５）。

【００４４】このように、設定されたサンプリング時間
毎に上記Ｓ３１〜３５の処理を実行してメモリ３９に記
憶されている温度・圧力補正係数を更新するため、上記
流量計測時に行う流量補正処理では、最新の温度・圧力
補正係数がメモリ３９から読み出され、この温度・圧力
補正係数に基づいて流量計測値が補正される。

【００４５】尚、上記実施例では、まゆ形回転子が組み
込まれた容積式流量計を一例として挙げたが、これに限
らず、例えば容積式流量計以外の構成とされた流量計に
より計測された流量計測値を補正するようにしても良い
のは勿論である。また、上記実施例では、容積式流量計
１に流量補正装置３０が組み込まれた構成としたが、こ
れに限らず、例えば容積式流量計１とは別体に設けられ
た流量補正装置にも適応することができるのは勿論であ
る。

【００４６】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、温度検出
手段及び圧力検出手段に対するサンプリング時間を任意
に設定することができるため、流量計の設置場所や周囲
の環境等に応じてサンプリング時間を変更することがで
きる。そのため、各設置場所における温度変化及び圧力
変化の周期に応じてサンプリング時間を変更することが
でき、例えば温度及び圧力変化が少ない場合には、温度
及び圧力変化の周期にあわせてサンプリング時間を延長
させることができる。その場合、温度・圧力補正係数の
演算回数が減少するため、電池の消耗が減少して電池寿
命を延ばすことが可能になり、その分電池点検及び電池
交換作業回数を減らしてメンテナンス作業を簡略するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる流量補正装置の一実施例が組み込
まれた容積式流量計の縦断面図である。

【図２】容積式流量計の横断面図である。

【図３】流量補正装置の構成を示すブロック図である。

【図４】制御回路が実行する流量計測処理を説明するた
めのフローチャートである。

【図５】制御回路が実行するサンプリング時間時間設定
処理を説明するためのフローチャートである。

【図６】制御回路が実行するサンプリング処理を説明す
るためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 容積式流量計 ２ ケーシング ４，５ 回転子 ２２ 磁気センサ ２８ 圧力センサ ２９ 温度センサ ３１ サンプリング時間設定器 ３１ａ〜３１ｄ プリセットスイッチ ３２ サンプリング時間表示器 ３９ メモリ ４０ 制御回路 ４１ 流量表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000003056 トキコ株式会社 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 (72)発明者 根来 信夫 神奈川県横浜市泉区和泉町1704−２ (72)発明者 岩川 恵 大阪府大阪市西区千代崎３丁目２番95号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 北條 俊明 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東 邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 岩尾 健司 神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３ 号 トキコ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量計測値を温度検出手段及び圧力検出
   手段により検出された温度及び圧力に基づいて基準温度
   及び基準圧力における流量値に補正する流量補正装置に
   おいて、 前記温度検出手段及び圧力検出手段によるサンプリング
   時間を任意に設定するサンプリング時間設定手段を備え
   てなることを特徴とする流量補正装置。