JPH1130537A - タービン式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス等の流体の流量変化時においても、流速
の変化に対応して羽根車の回転速度を追従させて、正確
な流体流量を測定することができるタービン式流量計を
提供する。 【構成】 流量計本体１１の内壁面に設置した電磁コイ
ル１９ｂ，１９ｃと磁性化した羽根１９ａとにより、回
転速度制御手段を構成し、流量計本体１１の内壁面に流
量変化検出手段としての流速センサ１８を設置する。流
速センサ１８により流路１７におけるガス２０の流速を
計測し、流量減少、流量停止あるいは流量増加が検出さ
れたときに、所定のタイミングで、電磁コイル１９ｂ，
１９ｃに流速変化に応じた電流を流す。このとき、通電
された電磁コイル１９ｂ，１９ｃと磁性化された羽根１
９ａとの間に生じた電磁力によって羽根車１４に制動力
あるいは回転補助力が加わり、流量に応じた回転速度と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の流
量を測定するための流量計に係り、特に羽根車の回転に
よって流量を測定するタービン式流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のタービン式流量計、例え
ば都市ガス等のガス流量を測定するためのガス流量計
は、羽根車の回転によってガス流量を測定するようにな
っている。この羽根車は、ガスの流れる方向に対して一
定の角度を持つように配置された複数枚の羽根により構
成されており、ガスが羽根車を通過する際の羽根車の回
転数からガスの流量を測定するものである。この従来の
タービン式流量計では、羽根車の回転時の摩擦が小さい
ため、流体の圧力損失が少なく、また低流量の計量も可
能である。また、このタービン式流量計では、その本体
を容積式流量計よりも小さく形成することができるた
め、設備費用の面からも有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のタ
ービン式流量計では、羽根車の回転によってガス等の流
体の流量を測定している。しかしながら、この羽根車の
回転時に摩擦が小さいため、流体の流量が変化した際に
は、以下に述べるような計量誤差を生じる。

【０００４】図１２は従来のタービン式流量計におい
て、流体の流量が変化した場合の実際の流量と羽根車の
回転から得られた流量との関係を表すものである。図
中、符号Ａは流体の実際の流量（以下、実流量とい
う。）の変化、符号Ｂは羽根車の回転から得られた流量
（以下、タービン流量という。）の変化をそれぞれ表し
ている。この図から明らかなように、流体の流量が変化
したときには、タービン流量Ｂと実流量Ａとの間に誤差
が発生し、これが積算されて計量誤差Ｅ１，Ｅ２となる
のが判る。流量が増加するときには、実流量Ａの変化速
度自体は比較的小さくて羽根車の回転が流量変化に追随
できるので、タービン流量Ｂと実流量Ａとの差である計
量誤差Ｅ１はさほど大きくはならない。ところが、流体
の流量が急激に減少するときには、羽根車の回転慣性力
の作用により、羽根車が実際の流速に比例した回転速度
となるまでにかなりの時間を要する。すなわち、タービ
ン流量Ｂが実流量Ａと一致するまでに相当長い時間を要
し、計量誤差Ｅ２が相当大きくなる。このように、従来
のタービン式流量計には、流量変化時に計測精度が低下
するという問題があった。

【０００５】ところで、最近では、家庭用のガスメータ
として、通過するガスの流量を計測する機能の他に、マ
イクロコンピュータを搭載し、例えば所定量以上のガス
流量を検出した場合や所定のガス流量を所定時間以上検
出した場合にガス遮断弁を駆動してガス流路を遮断させ
るという安全機能を付加したものが実用化されている。
この機能は、配管におけるガス漏洩や不自然なガスの流
出などを検出して、事故を未然に防止し安全性を保障す
るものであるが、この機能が正確に作動するためには、
ガス流量の正確な測定が望まれる。したがって、特に、
このような安全機能を有するガスメータにタービン式流
量計を適用しようとする場合には、上記した要因による
計測精度の低下を防止することは重要である。

【０００６】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、ガス等の流体の流量変化時において
も、流速の変化に対応して羽根車の回転速度を追従させ
て、正確な流体流量を測定することができるタービン式
流量計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるタービン式
流量計は、被測定流体が通過する流路が形成された流量
計本体と、複数枚の羽根を有すると共に流路内に回転自
在に設けらた羽根車と、この羽根車の回転数に応じて流
体の流量を検出する流量検出手段と、流量計本体の流体
の流路領域に設けられた流体の流量変化検出手段と、こ
の流量変化検出手段により検知された流量変化に応じて
羽根車の回転速度を制御する回転速度制御手段とを備え
ている。回転速度制御手段は、具体的には、流量変化検
出手段により流量減少が検出された場合に、羽根車の回
転速度が流量変化に追従するように羽根車に対して制動
力を加えるように構成可能である。また、回転速度制御
手段は、例えば流量計本体の羽根車の周囲近傍位置に設
けられた電磁コイルと、この電磁コイルへの通電により
生じた電磁力が加えられる磁性化された羽根とを含むよ
うに構成可能である。また、例えば、羽根車がこれと一
体に回転する回転軸を有し、回転速度制御手段が回転軸
に対して接触摩擦による制動力を加えるものであるよう
に構成することも可能である。この場合、回転速度制御
手段は、羽根車から、羽根車部分を通過する流体の流れ
を妨げることのない程度の距離を隔てて、羽根車の下流
側の所定の位置に配置されるようにするのが好適であ
る。

【０００８】本発明のタービン式流量計では、流量変化
検出手段によって流体の流量変化が検知された場合に
は、回転速度制御手段により、その検知された流量変化
に応じて羽根車の回転速度が制御される。特に、流量減
少が検出された際には、例えば、流量計本体の羽根車の
周囲近傍位置に設けられた電磁コイルおよび磁性化され
た羽根等からなる回転速度制御手段により羽根車の回転
に制動力が加えられて、流体の流量に応じた羽根車の回
転速度に減速される。また、回転速度制御手段により、
羽根車と一体に回転する回転軸に対して接触摩擦による
制動力が加えられるようにした場合には、羽根車は機械
的摩擦力による制動を受けて、流体の流量に応じた羽根
車の回転速度に減速される。特に、回転速度制御手段
を、羽根車から、羽根車部分を通過する流体の流れを妨
げることのない程度の距離を隔てて、羽根車の下流側の
所定の位置に配置するようにした場合には、回転速度制
御手段の存在に起因する流量計測精度の低下を回避可能
である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１０】〔第１の実施の形態〕図１は本発明の第１
の実施の形態に係るガス流量計１０の概略構成を一部破
断して表すものである。このガス流量計１０は、内部に
流路１７を有する円筒形の流量計本体１１を備えてい
る。流路１７には図示しない配管を通じて都市ガス等の
ガス２０が流入するようになっている。この流路１７内
には、固定軸１３を支持するための支持枠１２ａ, １２
ｂが、ガス２０を通過させ得るように設けられている。
これらの支持枠１２ａ, １２ｂによって支持された固定
軸１３には、羽根車１４が回転自在に取り付けられてい
る。羽根車１４には、図３および図５に示したように、
複数枚の羽根１９ａが放射状に等間隔で設けられてい
る。これらの羽根１９ａはガス２０の流入方向に対して
それぞれが所定の角度を保持するように配置されてい
る。ここで、図３は、羽根１９ａを備えた羽根車１４の
斜視状態を表し、図５は図１のＡ−Ａ′線における矢視
方向の断面構造を表すものである。なお、図３，図５で
は羽根１９ａが６枚の場合について図示しているが、こ
れに限定されず、これと異なる数の羽根を設けるように
してもよい。上流側の支持枠１２ａの後部（下流側）中
央には、羽根車１４に向かって広がる円錐状の整流部材
１５が設けられ、また、支持枠１２ｂの前部（上流側）
中央には、羽根車１４に向かって広がる円錐状の整流部
材（図示せず）が設けられている。これらの整流部材に
より、できる限り多くのガス２０を羽根車１４の羽根１
９ａの部分に向かわせることができるようになってい
る。

【００１１】流量計本体１１における、羽根車１４の羽
根１９ａと対応する位置には、流量検出手段の一部をな
すピックアップ装置１６が埋設されている。このピック
アップ装置１６は、羽根１９ａがピックアップ装置１６
に対して接近しまたは離反することにより、羽根車１４
の回転数に比例した周波数のパルス信号を出力するもの
である。

【００１２】ガス流量計１０はまた、流量計本体１１の
内壁面に１対の電磁コイル１９ｂ，１９ｃを備えてい
る。これらの電磁コイル１９ｂ，１９ｃは、図４および
図５に示したように、互いに対向するようにして、流量
計本体１１の内壁面における羽根１９ａの回転軌道に沿
った位置にそれぞれ埋設されている。ここで、図４は図
１の流量計本体１１の斜視状態を簡略化して表したもの
である。一方、羽根車１４の各羽根１９ａは、磁性化さ
れている。そして、電磁コイル１９ｂ，１９ｃに電流を
流して磁界を発生させることにより、羽根車１４の羽根
１９ａに対して回転制動力または回転補助力を加えるこ
とができるようになっている。

【００１３】このガス流量計１０は、更に、羽根車１４
の上流側の所定の位置に設けられ、ガス２０の流速に応
じた信号を出力する流速センサ１８を備えている。この
流速センサ１８としては、例えば、熱式フローセンサが
用いられる。この熱式フローセンサは、例えば、ヒータ
の上流側および下流側にそれぞれ温度によって抵抗値が
変化する抵抗素子を配設し、そこを通過するガスの流速
に応じて生ずる２つの抵抗素子の抵抗値の差からガスの
流速を計測するものである。

【００１４】図２は、このガス流量計１０の制御部を含
むブロック構成を表すものである。この図に示したよう
に、ガス流量計１０は、羽根車１４の回転に応じてピッ
クアップ装置１６から出力されるパルス信号を取り込
み、このパルス信号を基にガス流量を演算する計量部３
２と、流速センサ１８からの流速信号を監視してガス２
０の流量変化を検知する制御部３０と、この制御部３０
からの制御信号に従い、電磁コイル１９ａ，１９ｂに流
す電流量や通電時間を制御する通電装置３１とを備えて
いる。電磁コイル１９ｂ，１９ｃは、羽根１９ａと共に
回転制御部１９を構成している。制御部３０は、流速セ
ンサ１８からの流速信号を受けて流速変化（すなわち流
量変化）を検知し、この流量変化に追従するように、回
転制御部１９によって羽根車１４の回転速度を制御する
ようになっている。ここで、計量部３２およびピックア
ップ装置１６が本発明における流量検出手段に対応し、
制御部３０および流速センサ１８が本発明における流量
変化検出手段に対応し、回転制御部１９、通電装置３１
および制御部３０が本発明における回転速度制御手段に
対応する。

【００１５】次に、図６の流れ図を参照して、本実施の
形態に係るガス流量計１０の動作を説明する。ここで
は、ガス流量変化に伴う羽根車１４の回転速度制御動作
を中心に説明する。

【００１６】まず、制御部３０は流速センサ１８により
計測された流路１７を通過するガス２０の流速Ｑ_i をメ
モリ領域（図示せず）に記憶する（ステップＳ１０
０）。次に、制御部３０はガス２０の流速Ｑ_i と流速Ｑ
_i-1 とを比較する。ここで、流速Ｑ_i-1 は制御部３０に
前回記憶された流速値である。その結果、ガス２０の流
速Ｑ_i が流速Ｑ_i-1 より大きいと判断した場合（ステッ
プＳ１０１；Ｙ）、すなわちガス流量の増加を検出した
場合には、所定のタイミングで、通電装置３１を介して
電磁コイル１９ｂ，１９ｃに瞬間的に（極めて短い期間
だけ）通電させる。この場合の所定のタイミングは、回
転している羽根車１４の羽根１９ａが、通電された電磁
コイル１９ｂ，１９ｃにより生ずる磁界によって回転補
助力（すなわち、回転方向の牽引力または推力）を受け
ることとなるようなタイミングであり、ピックアップ装
置１６から出力されるパルス信号の周期に基づいて決定
される。具体的には、例えば通常のモータの回転原理と
同様に、ロータとしての羽根１９ａの回転に合わせて電
磁コイル１９ｂ，１９ｃに流す電流の向きを変えて磁力
線の向きを交互に反転させるようにする。これにより、
羽根１９ａには、磁極間の吸引力による牽引力と反発力
による推力とが適当なタイミングで加えられ、羽根車１
４の回転速度が強制的に加速されることとなる。但し、
その他の方法によることも可能である。

【００１７】このようにして所定のタイミングで通電さ
れる電磁コイル１９ｂ，１９ｃと磁性化した羽根１９ａ
との間に生ずる電磁力により、羽根１９ａには、そのタ
イミングに応じて瞬間的に回転補助力が加えられる（ス
テップＳ１０４）。この場合、電磁コイル１９ｂ，１９
ｃに流す電流の大きさは、検知されたガス流量変化の大
きさに対応して決定される。これにより、羽根車１４の
回転速度は、ガス流量の増加に追従して、遅延すること
なく増加することとなる。

【００１８】一方、制御部３０は、ガス２０の流速Ｑ_i
が流速Ｑ_i-1 より小さいと判断した場合（ステップＳ１
０１；Ｎ，Ｓ１０２；Ｙ）、すなわちガス流量の減少あ
るいは流量零を検出した場合には、通電装置３１を介し
て電磁コイル１９ｂ，１９ｃに通電させる。この場合に
は、上記の場合と異なり、瞬間的なタイミングでの通電
ではなく、より長い時間の通電を行い、かつ、電磁コイ
ル１９ｂ，１９ｃにより生じさせる磁界の向きは、羽根
１９ａを吸引する方向のみ、または羽根１９ａを反発さ
せる方向のみとする。このようにすることにより、磁性
化した羽根１９ａに制動力が加えられ（ステップＳ１０
３）、羽根車１４の回転数は、ガス流量の減少に追従し
て、遅延することなく減少することとなる。また、ガス
流量が零になった場合には、羽根車１４の回転が直ちに
停止する。

【００１９】また、制御部３０は、ガス２０の流速Ｑ_i
が流速Ｑ_i-1 と等しいと判断した場合（ステップＳ１０
２；Ｎ）、すなわち流速センサ１８により流量変化が検
出されない場合には、電磁コイル１９ｂ，１９ｃへの通
電は行わない。

【００２０】なお、電磁コイル１９ｂ，１９ｃに通電す
る際の電流値およびタイミングは、予め試行的な測定に
より決定しておき、その試行結果に基づいて、流速セン
サ１８により検出された流量変化量に応じて電磁コイル
１９ｂ，１９ｃに通電するようにすればよい。

【００２１】また、流速センサ１８および回転制御部１
９における消費電力は、従来からのタービン式流量計と
共に使用されている温度圧力補正機の電池電力から供給
するようにすれば、新たに電力供給手段を追加する必要
はない。また、流速センサ１８の出力による流量変化の
監視は、連続的に行うようにしても、あるいは断続的に
行うようにしてもよい。但し、断続的に流量変化を監視
するようにした場合には、流速センサ１８における消費
電力の低減が可能である。

【００２２】また、制御部３０は、ピックアップ装置１
６からのパルス信号を基に流量を算出し、例えば所定量
以上のガス流量を検出した場合や所定のガス流量を所定
時間以上検出した場合にガス遮断弁を駆動してガス流路
を遮断させるようにすることも可能である。

【００２３】また、本実施の形態では、羽根車１４の各
羽根１９ａ自体を、例えば永久磁石等のような磁性化さ
れた部材で形成するようにしたが、これに代えて、磁性
化された別の部材を羽根１９ａに取り付けるようにして
もよい。また、羽根１９ａ自体を磁性化された部材で形
成する場合においても、すべての羽根１９ａを磁性化さ
れた部材で形成しなければならないというものではな
く、一部の羽根１９ａのみを、磁性化された部材で形成
するようにしてもよい。この場合、その磁性化された部
材を使用する羽根の数は任意である。このことは、磁性
化された別の部材を羽根１９ａに取り付ける場合にも同
様である。更に、電磁コイルについても、羽根車１４の
羽根１９ａの回転軌跡に沿った位置に設けるのであれ
ば、その設置位置や設置数は任意である。

【００２４】このように、本実施の形態のタービン式流
量計によれば、流速センサ１８によりガス２０の流量変
化を検出した際に、流量計本体１１に設けた電磁コイル
１９ｂ，１９ｃに通電し、磁性化した羽根１９ａと電磁
コイル１９ｂ，１９ｃとの間に電磁力を生じさせて、羽
根車１４の回転数を強制的に制御するようにしたので、
羽根車１４の回転速度をガス流量の変化に対して遅延な
く追従させることができ、これにより、流量変化時の計
量誤差を低減させることができる。しかも、本実施の形
態では、羽根車１４の回転に対して制動力のみならず回
転補助力をも加えることができるようにしたので、ガス
流量の減少時のみならず増加時においても対応可能であ
る。また、羽根車１４の羽根１９ａに対して電磁力によ
り非接触で制動力または回転補助力を加えるようにした
ので、機械的な接触による摩耗が発生しないという利点
がある。

【００２５】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。

【００２６】〔第２の実施の形態〕図７は本発明の第２
の実施の形態に係るガス流量計１０′の概略構成を一部
破断して表すものである。なお、この図で、図１に示し
たガス流量計１０と同一構成要素には同一の符号を付
し、適宜説明を省略する。このガス流量計１０′は、図
１の固定軸１３に代えて、羽根車１４と一体に同軸に回
転する回転軸１１３ａ，１１３ｂを備えている。これら
の回転軸１１３ａ，１１３ｂは、整流部材１１５ａ，１
１５ｂの中心部、および整流部材１１５ａ，１１５ｂに
連結されたブッシュ２１ａ，２１ｂの中心部をそれぞれ
貫通するようにして配設され、その各端部は、支持枠１
２ａ, １２ｂによって回転可能に支持されている。な
お、整流部材１１５ａ，１１５ｂは図１における整流部
材１５等と同様の機能を有するものである。

【００２７】ガス流量計１０′はまた、羽根車１４の上
流側および下流側の流量計本体１１にそれぞれ埋設され
た圧力センサ２３ａ，２３ｂを備えている。これらの圧
力センサ２３ａ，２３ｂは、それぞれの位置におけるガ
ス圧力に応じた圧力信号を出力可能であり、これらの圧
力信号の差を基に、ガス２０の流速を検知可能になって
いる。具体的には、ガス２０の流速が大きければ大きい
ほど、羽根車１４における圧力損失が大きくなることか
ら、上流側の圧力センサ２３ａで検知されるガス圧力と
下流側の圧力センサ２３ｂで検知されるガス圧力との差
（以下、単に差圧という。）は大きくなる。したがっ
て、この差圧を監視することで、ガス２０の流速変化
（すなわち、流量変化）を検知することができる。な
お、本実施の形態におけるガス流量計１０′は、図１に
おける電磁コイル１９ｂ，１９ｃを備えていない。

【００２８】下流側の回転軸１１３ｂの最後端部近傍に
は、制動装置２２が設けられている。この制動装置２２
は、必要に応じて回転軸１１３ａ，１１３ｂの回転を制
動するためのもので、例えば次の図８および図９に示し
たような構造を有する。

【００２９】図８は制動装置２２の軸に沿った方向の断
面構造を表し、図９は図８におけるＢ−Ｂ′線における
矢視方向の断面構造を表すものである。これらの図に示
したように、制動装置２２は、ブッシュ２１ｂの一部に
その軸方向に沿って延びるように形成されたスリット状
の切欠部２２１内に挿設されたブレーキシュー２２２
と、ブレーキシュー２２２およびブッシュ２１ｂの外側
に、軸方向に摺動可能に設けられた可動リング２２３
と、可動リング２２３の外側に固設されたリング状の電
磁石２２５とを備えている。

【００３０】切欠部２２１は、図９に示したように、ブ
ッシュ２１ｂの軸周に沿ってほぼ等間隔に４箇所形成さ
れ、そのそれぞれについてブレーキシュー２２２が設け
られている。但し、４箇所ではなく、２もしくは３箇所
または５箇所以上としてもよい。各ブレーキシュー２２
２の一端部（図８では右方）は支持枠１２ｂ（図７）に
固定され、他端部（図８では左方）は自由端となってい
る。各ブレーキシュー２２２は摩耗しにくい弾性体によ
って形成され、その全体は、右端を固定端として回転軸
１１３ｂと直交する方向に撓むことが可能であり、この
撓み加減に応じて、ブレーキシュー２２２の左端部が回
転軸１１３ｂに接触したり離反するようになっている。
定常状態、すなわちガス２０の流量に変化がない状態に
おいては、ブレーキシュー２２２は回転軸１１３ｂから
離反している。また、ブレーキシュー２２２の左端側に
おける、可動リング２２３と対向する面は、軸方向に対
して所定の角度をなす斜面２２２ａとして形成されてい
る。

【００３１】可動リング２２３には、永久磁石によって
形成されたフランジ部２２３ａが一体に形成されてい
る。可動リング２２３におけるフランジ部２２３ａが設
けられた側の内面入口部には、ブレーキシュー２２２の
斜面２２２ａの角度とほぼ等しい角度のテーパ面（すな
わち、円錐面の一部）２２３ｂが形成され、このテーパ
面２２３ｂがブレーキシュー２２２の斜面２２２ａと接
触可能になっている。可動リング２２３の他端（図の右
端）には、図示しない一端が支持枠１２ｂに固定された
引っ張りばね２２４の他端が接続され、この引っ張りば
ね２２４により、可動リング２２３は右方向に付勢され
ている。

【００３２】電磁石２２５は、それを構成するコイル
（図示せず）に電流を流すことにより可動リング２２３
のフランジ部２２３ａを遠ざける力（反発力）を発生す
るような向きの磁界を生ずるようになっている。

【００３３】以上の構造はすべてカバー２２６によって
覆われている。このカバー２２６の左端側は、ガス２０
の流れの抵抗をできるだけ低減できるように、テーパ面
状に形成されている。

【００３４】このような構成の制動装置２２において、
定常状態では、電磁石２２５は通電されておらず、磁界
が発生していない。このため、可動リング２２３は引っ
張りばね２２４によって右方に引かれ、フランジ部２２
３ａは電磁石２２５に当接している。この状態では、可
動リング２２３のテーパ面２２３ｂは各ブレーキシュー
２２２の斜面２２２ａを押しておらず、上記したよう
に、すべてのブレーキシュー２２２は回転軸１１３ｂか
ら離反している。一方、後述するように、ガス２０の流
量が変化した場合において、電磁石２２５に通電される
と、可動リング２２３は引っ張りばね２２４の引っ張り
力に抗して左方に移動し、可動リング２２３のテーパ面
２２３ｂが各ブレーキシュー２２２の斜面２２２ａを押
す。これにより、すべてのブレーキシュー２２２の左端
部が回転軸１１３ｂに接触し、回転軸１１３ｂの回転に
制動力が加わる。

【００３５】ガス流量計１０′のその他の機械的構造
は、図１のガス流量計１０と同様である。

【００３６】図１０はガス流量計１０′の制御部を含む
ブロック構成を表すものである。この図で、上記第１の
実施の形態（図２）で示した構成要素と同一部分には同
一の符号を付し、適宜説明を省略する。この図に示した
ように、ガス流量計１０′は、羽根車１４の回転に応じ
てピックアップ装置１６から出力されるパルス信号を基
にガス流量を演算する計量部３２と、圧力センサ２３
ａ，２３ｂからの圧力信号を監視して両者間の差圧から
ガス２０の流量変化を検知する制御部３０′と、この制
御部３０′からの制御信号に従い、制動装置２２の電磁
石２２５に流す電流量や通電時間を制御する通電装置３
１とを備えている。なお、この図では、制動装置２２が
電磁石２２５および制動機構２２ａからなるように図示
しているが、このうち制動機構２２ａは、図８および図
９に示したブレーキシュー２２２、可動リング２２３、
および引っ張りばね２２４等からなる機構に相当するも
のである。制御部３０′は、圧力センサ２３ａ，２３ｂ
からの圧力信号を受けてガス２０の減速（すなわち流量
の減少）を検知し、この流量減少に追従して羽根車１４
の回転速度を強制的に低下させるように通電装置３１を
制御する。ここで、計量部３２およびピックアップ装置
１６が本発明における流量検出手段に対応し、制御部３
０′および圧力センサ２３ａ，２３ｂが本発明における
流量変化検出手段に対応する。また、制動装置２２、通
電装置３１および制御部３０′が本発明における回転速
度制御手段に対応する。

【００３７】次に、以上のような構成のガス流量計１
０′の動作を説明する。ここでは、ガス流量変化に伴う
羽根車１４の回転制動動作を中心に説明する。なお、こ
こで説明する動作は、上記第１の実施の形態で示した図
６においてステップＳ１０４の回転補助力印加処理を除
いたものと同様であり、その図示を省略する。

【００３８】まず、制御部３０は圧力センサ２３ａ，２
３ｂからの圧力信号に基づいて、流路１７を通過するガ
ス２０の流速Ｑ_i を演算してメモリ領域（図示せず）に
記憶し、この流速Ｑ_i と流速Ｑ_i-1 とを比較する。ここ
で、流速Ｑ_i-1 は制御部３０に前回記憶された流速値で
ある。その結果、流速Ｑ_i が流速Ｑ_i-1 より小さいと判
断した場合、すなわちガス流量の減少あるいは流量が零
になったことを検出した場合には、通電装置３１を介し
て制動装置２２の電磁石２２５に通電させる。この場合
の通電時間および電流の大きさは、検知されたガス流量
の変化量に応じて調整する。

【００３９】電磁石２２５に通電されると、図８および
図９において説明したように、可動リング２２３は引っ
張りばね２２４の引っ張り力に抗して左方に移動し、可
動リング２２３のテーパ面２２３ｂがブレーキシュー２
２２の斜面２２２ａを押す。これにより、ブレーキシュ
ー２２２の左端部の内面が回転軸１１３ｂに接触し、回
転軸１１３ｂの回転に制動力が加わる。これにより、羽
根車１４の回転数は、ガス流量の減少に追従し、遅延す
ることなく減少することとなる。また、ガス流量が零に
なった場合には、羽根車１４の回転が直ちに停止する。

【００４０】また、流速Ｑ_i が流速Ｑ_i-1 より大きいと
判断した場合、すなわちガス流量の増加が検出された場
合、または流速Ｑ_i が流速Ｑ_i-1 と等しいと判断した場
合、すなわちガス流量変化が検出されない場合には、電
磁石２２５への通電は行わない。

【００４１】なお、電磁石２２５通電する際の電流値お
よび通電時間は、予め試験測定により決定しておき、圧
力センサ２３ａ，２３ｂから得られた差圧から演算され
た流量変化量に応じて電磁石２２５に通電するようにす
ればよい。これにより、ガス流量の変化量の大きさに応
じた強さで羽根車１４の制動を行うことができる。

【００４２】また、圧力センサ２３ａ，２３ｂおよび制
動装置２２における消費電力は、上記第１の実施の形態
においても述べたように、従来からのタービン式流量計
と共に使用されている温度圧力補正機の電池電力から供
給するようにすれば、新たに電力供給手段を追加する必
要はない。また、圧力センサ２３ａ，２３ｂの出力によ
る流量変化の監視は、連続的に行うようにしても、ある
いは断続的に行うようにしてもよい。但し、断続的に流
量変化を監視するようにした場合には、圧力センサ２３
ａ，２３ｂにおける消費電力の低減が可能である。ま
た、制御部３０′は、ピックアップ装置１６からのパル
ス信号を基に流量を算出し、例えば所定量以上のガス流
量を検出した場合や所定のガス流量を所定時間以上検出
した場合にガス遮断弁を駆動してガス流路を遮断させる
ようにすることも可能である。

【００４３】このように、本実施の形態のタービン式流
量計によれば、圧力センサ２３ａ，２３ｂからの出力に
よりガス流量の減少を検出した際に、回転軸１１３ｂが
挿通しているブッシュ２１ｂに設けた制動装置２２によ
って回転軸１１３ｂの回転に制動力を加えるようにした
ので、羽根車１４の回転速度をガス流量の減少に対して
遅延なく追従させて減少させることができ、これによ
り、流量が減少した場合や流量が零に急変した場合の計
量誤差を低減することができる。

【００４４】特に、本実施の形態では、羽根車１４と一
体に回転する回転軸１１３ｂを制動装置２２の制動機構
２２ａによって直接把持する形で羽根車１４の回転を制
動するようにしたので、上記の第１の実施の形態の場合
に比べて、制動力を大きくすることが容易である。した
がって、ガス流量の急激な減少にも十分追随して瞬時に
羽根車１４を停止させることが可能である。しかも、制
動装置２２は、羽根車１４の下流側のブッシュ２１ｂに
おいて羽根車１４からできるだけ離れた位置に設置する
ようにしたので、制動装置２２の存在が定常状態におけ
る羽根車１４の回転に与える影響が少なく、流量の計測
精度の低下を回避可能である。

【００４５】以上いくつかの実施の形態を挙げて本発明
を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定され
るものではなく、種々変形可能である。例えば、上記各
実施の形態では、計測対象としての流体がガス流量計１
０を流れるガス２０であるものとして説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、その他液体の流量
を測定する装置にも適用可能である。

【００４６】また、上記各実施の形態においては、羽根
車１４の形状を図３および図５に示したように軸流型と
したが、このほかに、例えば図１１に示したような接線
流型としてもよい。この接線流型羽根車方式では、ガス
２０が流れる方向と直交する方向に軸１３′を配置する
と共に、羽根車１４′の全体を流路中に入れるのではな
く羽根１９ａ′だけを流路中に入れ、この羽根１９ａ′
がガス流によって回転するようにしたものである。

【００４７】また、上記第１の実施の形態では流量変化
検出手段の一部として流速センサ１８を使用し、上記第
２の実施の形態では流量変化検出手段の一部として圧力
センサ２３ａ，２３ｂを使用するようにしたが、両者を
逆にしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項５のいずれかに記載のタービン式流量計によれば、流
量変化検出手段によって流体の流量変化が検知された場
合に、回転速度制御手段により、その検知された流量変
化に応じて羽根車の回転速度を制御するようにしたの
で、流量の変化に対して羽根車の回転速度を追従させて
流量に応じた回転速度とすることができ、流量変化時の
計量誤差を低減することができるという効果を奏する。
更に、従来では、タービン式流量計は流量変化の小さな
流体の計量に適用範囲が限定されていたが、本発明のタ
ービン式流量計は流量変化の大きな流体の計量にも使用
可能となり、適用範囲を拡大することができるという効
果を奏する。

【００４９】特に、請求項２記載のタービン式流量計に
よれば、流量減少が検出された場合に、回転速度制御手
段によって羽根車の回転に制動力を加え、流体の流量に
応じた羽根車の回転速度まで強制的に減速させるように
したので、従来より特に問題となっていた流量減少時の
過積算による計量誤差を低減することができるという効
果を奏する。

【００５０】また、請求項３記載のタービン式流量計に
よれば、流量計本体の羽根車の周囲近傍位置に設けられ
た電磁コイルと、この電磁コイルへの通電により生じた
電磁力が加えられる磁性化された羽根とを含むようにし
て回転速度制御手段を構成するようにしたので、回転速
度制御手段により非接触で羽根車の回転を制御すること
ができ、機械的接触による摩耗部分を少なくすることが
できるという効果を奏する。また、電磁力の作用によっ
て回転制御を行うようにしたことから、回転制動力のほ
かに回転補助力を加えるようにすることも可能である。
したがって、さらに、流量減少時の過積算による計量誤
差のみならず、流量増加時に羽根車の回転数増加が流量
増加に追従しないことによって生ずるガス流量の不足積
算による計量誤差をも減少させることができるという効
果を奏する。

【００５１】また、請求項４記載のタービン式流量計に
よれば、回転速度制御手段が羽根車と一体に回転する回
転軸に対して接触摩擦による制動力を加えるようにした
ので、流体の流量が急激に減少した場合においても、こ
れに迅速に追従し、羽根車の回転速度を直ちに減速させ
ることができるという効果を奏する。

【００５２】また、請求項５記載のタービン式流量計に
よれば、回転速度制御手段を、羽根車から、羽根車部分
を通過する流体の流れを妨げることのない程度の距離を
隔てて、羽根車の下流側の所定の位置に配置するように
したので、回転速度制御手段の存在に起因する流量計測
精度の低下を回避することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るタービン式流
量計としてのガス流量計の概略構成を一部破断して表す
側面図である。

【図２】図１に示したガス流量計の制御部を含む全体構
成を説明するためのブロック図である。

【図３】図１に示した羽根車の構成を表す斜視図であ
る。

【図４】図１に示した流量計本体における電磁コイルの
取り付け位置を説明するための斜視図である。

【図５】図１に示したガス流量計の構成を表す一断面図
である。

【図６】図１に示したガス流量計における流量変化に伴
う羽根車の回転速度制御動作を示す流れ図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係るタービン式流
量計としてのガス流量計の概略構成を一部破断して表す
側面図である。

【図８】図７に示したガス流量計における制動装置の構
成を表す一断面図である。

【図９】図７に示したガス流量計における制動装置の構
成を表す他の断面図である。

【図１０】図１に示したガス流量計の制御部を含む全体
構成を説明するためのブロック図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係るガス流量計におけ
る羽根車の一変形例を表す斜視図である。

【図１２】従来のガスメータにおいて、流路を流れるガ
スの流量が変化したときのタービン流量が実流量に対し
て計量誤差を含むようになる様子を説明するための説明
図である。

【符号の説明】

１０，１０′…ガス流量計 １１…流量計本体 １２ａ, １２ｂ…支持枠 １３…固定軸 １４，１４′…羽根車 １６…ピックアップ装置 １７…流路 １８…流速センサ １９…回転制御部 １９ａ，１９ａ′…羽根 １９ｂ，１９ｃ…電磁コイル ２１ａ，２１ｂ…ブッシュ ２２…制動装置 ２２ａ…制動機構 ２３ａ，２３ｂ…圧力センサ ３０，３０′…制御部 ３１…通電装置 ３２…計量部 １１３ａ，１１３ｂ…回転軸 ２２２…ブレーキシュー ２２３…可動リング ２２４…引っ張りばね ２２５…電磁石 ２２６…カバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定流体が通過する流路が形成された
   流量計本体と、 複数枚の羽根を有すると共に前記流路内に回転自在に設
   けられた羽根車と、 この羽根車の回転数に応じて流体の流量を検出する流量
   検出手段と、 流体の流量変化を検出する流量変化検出手段と、 この流量変化検出手段により検知された流量変化に応じ
   て前記羽根車の回転速度を制御する回転速度制御手段と
   を備えたことを特徴とするタービン式流量計。
2. 【請求項２】 前記回転速度制御手段は、流量変化検出
   手段により流量減少が検出された場合に、羽根車の回転
   速度が流量変化に追従するように羽根車に対して制動力
   を加えることを特徴とする請求項１記載のタービン式流
   量計。
3. 【請求項３】 前記回転速度制御手段は、流量計本体の
   羽根車の周囲近傍位置に設けられた電磁コイルと、この
   電磁コイルへの通電により生じた電磁力が加えられる磁
   性化された羽根とを含むことを特徴とする請求項１また
   は２記載のタービン式流量計。
4. 【請求項４】 前記羽根車は、これと一体に回転する回
   転軸を有し、前記回転速度制御手段は、前記回転軸に対
   して接触摩擦による制動力を加えるものであることを特
   徴とする請求項２記載のタービン式流量計。
5. 【請求項５】 前記回転速度制御手段は、前記羽根車か
   ら、羽根車部分を通過する流体の流れを妨げることのな
   い程度の距離を隔てて、羽根車の下流側の所定の位置に
   配置されていることを特徴とする請求項４記載のタービ
   ン式流量計。