JPH11183231A - 積算流量計及びそれを利用したガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の積算流量計は、計量気体の種類や組成に
より同じ流量に対する出力が異なってしまうので、計量
気体の種類や組成を特定していた。 【解決手段】計量気体の流量を測定する計量部と、前記
計量部の出力を積算流量に変換する変換部とを有する積
算流量計において、前記計量気体の種類に対応した複数
の変換係数を記憶した記憶手段と、前記計量部を流れる
計量気体の種類を入力する入力手段とを含み、前記変換
部は、前記入力手段で入力された計量気体の種類に対応
した前記記憶手段内の変換係数で前記計量部の出力を変
換することを特徴とする積算流量計及びそれを利用した
ガスメータを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱式流量センサを
計量部に持ち、その計量部に流れる計量気体の積算流量
を測定する積算流量計及びそれを利用したガスメータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】熱式流量センサは、流体に与えた温度分
布が流体の流れに応じて変化することを検出して流体の
流量を測定する。一般的な熱式流量センサは、熱線と上
流側温度センサ及び下流側温度センサとを有し、熱線に
より流体を所定の温度に加熱し、上流側と下流側の温度
センサの検出温度の差から流量を測定する。

【０００３】図６は、かかる熱式流量センサの動作を説
明するための図であり、図６（１）はその回路図であ
る。計量気体が流れる流路１０内に、熱線Ｒｈと上流側
温度センサＲｕ及び下流側温度センサＲｄを配置する。
上流側温度センサＲｕ及び下流側温度センサＲｄと抵抗
Ｒ１、Ｒ２はブリッジ回路５２を構成し、そのノードｎ
ｓとｎｒは増幅器５０に接続される。

【０００４】ブリッジ回路５２は、上流側温度センサＲ
ｕ及び下流側温度センサＲｄの抵抗値が温度により変化
することを利用し、その抵抗値の変化を電圧の変化とし
て増幅器５０に入力する。

【０００５】熱線Ｒｈは、所定の電圧Ｖ０が印加される
と発熱し、計量気体に熱線Ｒｈを中心とした温度分布を
発生させる。計量気体に流れがない場合は、計量気体の
温度分布は熱線Ｒｈを中心としてほぼ対称的となり、上
流側温度センサＲｕ及び下流側温度センサＲｄの検出温
度はほぼ等しい。

【０００６】一方、流路１０内の計量気体が矢印の方向
に流れたとすると、それに伴い温度分布が下流側に移動
する。従って、上流側温度センサＲｕの検出温度は、下
流側温度センサＲｄの検出温度より低下する。この温度
差が、計量気体の流量に応じて変化する。

【０００７】図６（２）は、流路１０内における計量気
体の流量Ｑと増幅器５０の出力Ｆの関係を示す。図６
（２）示すように増幅器５０の出力Ｆは、流量Ｑに対し
て直線的に変化しない。これは、上流側及び下流側温度
センサＲｕ及びＲｄとして使用される白金薄膜抵抗等の
抵抗値が、直線的な温度特性を持っていないこと等に起
因する。

【０００８】従って、増幅器５０の出力Ｆをそのまま流
量の計量値とすると、計量値の変化が非直線的となって
しまう。このため、後述するリニアライズカーブにより
流量Ｑと計量値が直線となるように補正する。図６
（３）は、出力Ｆに対してリニアライズ補正を施した後
の、計量値Ｚと流量Ｑとの関係を示す。リニアライズ補
正は、増幅器５０の出力Ｆを、図６（２）と逆の特性を
持つ増幅器に入力することにより行うことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、熱式流
量センサは、リニアライズ補正を行うことにより流量Ｑ
と計量値Ｚの関係を直線的にすることができる。しか
し、熱線Ｒｈにより与えられた計量気体の温度分布は、
流路を流れる計量気体の種類又は組成により異なる。こ
れは、計量気体の種類又は組成により、計量気体の熱伝
導率が異なるためである。このため、熱式流量センサの
検出出力は、計量気体の種類又は組成により異なったも
のになる。

【００１０】従来の積算流量計は、計量気体の種類等に
よって、その計量気体固有のリニアライズ補正を行い、
流量に対して直線的な計量値を得ていた。例えば、都市
ガスには６Ａや１３Ａといった種類がありメタンや窒素
等の組成が異なる。このため従来の積算流量計は、ガス
種α用とかガス種β用のように計量されるガスに合わせ
てリニアライズ補正を行ったものを使用していた。

【００１１】図７は、特定のガス用の積算流量計に他の
種類のガスを流した場合の説明図である。例えば、実線
はガス種αを流した場合を示し、点線はガス種βを流し
た場合を示す。図７（１）は流量Ｑと検出出力Ｆの関係
を示し、図７（２）は流量Ｑと計量値Ｚの関係を示す。
このように、ガス種によって検出出力Ｆ及び計量値Ｚは
異なるものとなる。

【００１２】このため、例えばガス種α用の積算流量計
を、ガス種βの計量に使用すると正確な計量値を示すこ
とができなかった。更に、例えば同じガス種において
も、その中に含まれる成分気体の種類と組成比に許容範
囲内での変動がある。従って、ガス種α用の積算流量計
でガス種αの計量をしても、組成比の変動により、常に
正確な計量値が得られるとは限らなかった。

【００１３】そこで本発明は、計量気体の種類を入力す
るだけで、その計量気体の種類に対応した変換係数で積
算流量を正確に計量できる積算流量計及びそれを利用し
たガスメータを提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、計量気体の成分気体の種
類と組成比を入力すると、その計量気体に適合した変換
係数を算出して計量を行い、積算流量を正確に計量でき
る積算流量計及びそれを利用したガスメータを提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、計量気体
の流量を測定する計量部と、前記計量部の出力を積算流
量に変換する変換部とを有する積算流量計において、前
記計量気体の種類に対応した複数の変換係数を記憶した
記憶手段と、前記計量部を流れる計量気体の種類を入力
する入力手段とを含み、前記変換部は、前記入力手段で
入力された計量気体の種類に対応した前記記憶手段内の
変換係数で前記計量部の出力を変換することを特徴とす
る積算流量計及びそれを利用したガスメータを提供する
ことにより達成される。

【００１６】本発明によれば、計量気体の種類を入力す
れば、その計量気体の種類に対応した変換係数で計量を
行うので、複数の種類の計量気体の計量に対応可能な積
算流量計及びそれを利用したガスメータを提供すること
ができる。

【００１７】また、上記の目的は、計量気体の流量を測
定する計量部と、前記計量部の出力を積算流量に変換す
る変換部とを有する積算流量計において、前記計量気体
の成分に対応した複数の変換係数を記憶した記憶手段
と、前記計量部を流れる計量気体の成分及び成分比を入
力する入力手段とを含み、前記変換部は、前記入力手段
で入力された計量気体の成分及び成分比及びそれらに対
応した前記記憶手段内の変換係数により算出した算出変
換係数で前記計量部の出力を変換することを特徴とする
積算流量計及びそれを利用したガスメータを提供するこ
とにより達成される。

【００１８】本発明によれば、計量気体の成分及び成分
比を入力すれば、計量気体の組成に対応した変換係数を
算出し、その変換係数を使用して計量気体の積算流量を
測定するので、計量気体の組成に変動があっても、より
正確な計量が可能な積算流量計及びそれを利用したガス
メータを提供することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施の形態例のガ
スメータの回路構成図である。流路１０内に取り付けら
れた熱式流量センサの上流側及び下流側温度センサＲ
ｕ、Ｒｄは、ブリッジ回路２２に接続され、熱線Ｒｈは
電源２１により加熱される。流路１０内の温度分布は、
上流側及び下流側温度センサＲｕ、Ｒｄにより検出さ
れ、ブリッジ回路２２から検出出力Ｆとして出力され
る。

【００２１】検出出力ＦはＡ／Ｄ変換回路２３に入力さ
れ、デジタル化された信号Ｘがマイクロコンピュータ２
０に供給される。マイクロコンピュータ２０は、後述す
る信号処理を行って、換算した計量値を瞬時流量表示器
２４ａ及び積算流量表示器２４ｂに表示する。

【００２２】マイクロコンピュータ２０には、流路１０
を流れるガスの種類を入力するための入力スイッチ２５
が接続される。ガスの種類には、都市ガス６Ａ、１３Ａ
等、天然ガス、ナフサガス等がある。なお、都市ガスの
６Ａは、発熱量が７０００ｋｃａｌ／ｍ³になるように
窒素、酸素等を混合したガスであり、１３Ａは、発熱量
が１１０００ｋｃａｌ／ｍ³になるようにメタン、重炭
化水素等を混合したガスである。

【００２３】この入力スイッチ２５には、例えばディッ
プスイッチ、ロータリスイッチ、又はキーボード等が利
用され、計量気体の種類を示す信号がマイクロコンピュ
ータ２０に与えられる。

【００２４】次に、マイクロコンピュータ２０内の各回
路について説明する。直線化回路２０１は、Ａ／Ｄ変換
回路２３の出力Ｘに対して前述したリニアライズ補正を
行い、直線化出力Ｙを出力する。直線化係数テーブル２
０３は、例えばＲＡＭ等からなり、ガスの種類に応じた
直線化係数を記憶する。直線化係数テーブル２０３の内
容は、具体的には後述する図４（２）に示すリニアライ
ズカーブのデータである。また、選択回路２０２は、入
力スイッチ２５により入力されたガスの種類に対応した
直線化係数を直線化係数テーブル２０３から選択し、直
線化回路２０１に与える。

【００２５】流量換算回路２０４は、ガスの種類に固有
の換算係数に従って、直線化出力Ｙを流量の計量値Ｚに
換算する。換算係数テーブル２０６は、例えばＲＡＭ等
からなり、ガスの種類に応じた換算係数を記憶する。ま
た、選択回路２０５は、選択回路２０２と同様に、ガス
の種類に対応した換算係数を換算係数テーブル２０６か
ら選択し、流量換算回路２０４に与える。これらの回路
によりＡ／Ｄ変換回路２３の出力Ｘが流量の計量値Ｚに
変換され、計量されるガスの種類に対応した正確な流量
が瞬時流量表示器２４ａに表示される。また、計量値Ｚ
は、積算回路２１０で積算され積算流量表示器２４ａに
表示される。なお、流量換算回路２０４を直線化回路２
０１と分けるとガスの種類に対応したデータを記憶する
記憶容量の節約になり、また、流量表示器２４の入力信
号範囲が複数であっても、それに対応することが容易と
なる。

【００２６】図２は、本発明の第２の実施の形態のガス
メータの構成を示す。図１のガスメータと同様の部分の
説明は省略し異なる部分を説明する。本実施の形態の入
力スイッチ２５は、計量するガスの成分及び成分比を入
力する。前述したように都市ガス６Ａ、１３Ａ等は、窒
素、メタン等が規定された割合で混合されているが、そ
の成分比が許容範囲内で変動する。成分比の変動は計量
ガスの熱伝導率を変動させるため、単に都市ガス６Ａ、
１３Ａ等のガスの種類に対応した直線化係数及び換算係
数を使用しても正確な計量値が得られない場合が生じ
る。

【００２７】従って、本実施の形態では、直線化係数テ
ーブル２０３及び換算係数テーブル２０６は、窒素、メ
タン等の成分ガスごとの直線化係数及び換算係数を格納
している。そして、算出回路２０７及び２０８が、入力
スイッチ２５から入力された計量ガスの成分及び成分比
により、直線化係数テーブル２０３及び換算係数テーブ
ル２０６から各成分の直線化係数及び換算係数を読み出
し、計量ガスの組成に応じた直線化係数及び換算係数を
算出する。

【００２８】そして、直線化回路２０１と流量換算回路
２０４は、計量ガスの組成に応じた直線化係数及び換算
係数により直線化及び流量換算を行い、瞬時流量表示器
２４ａに計量値Ｚを出力する。これにより、計量するガ
スの成分に変動があっても正確な計量値を得ることがで
きる。

【００２９】図３は、本実施の形態の直線化係数テーブ
ルの一例である。図３（１）は、第１の実施の形態の直
線化係数テーブル２０３の内容を示す。本例の直線化係
数テーブル２０３には、ガスの種類として都市ガス６
Ｂ、１２Ａ、１３Ａ、６Ａ及び天然ガス、ナフサガスの
直線化係数データが格納されている。例えば、都市ガス
６Ｂでは、（Ｘ１１，Ｙ１１）、（Ｘ１２，Ｙ１２）等
であり、この値が後述する図４（２）のリニアライズカ
ーブの座標値となる。

【００３０】図３（２）は、本発明の第２の実施の形態
の直線化係数テーブル２０３の内容を示す。本例では、
一酸化炭素、水素等の単一の気体の直線化係数データが
格納されている。これらの単一の気体の直線化係数デー
タが図２に示した算出回路２０７で計量ガスの組成に対
応した直線化係数に変換され、直線化回路２０１に与え
られる。

【００３１】一方、換算係数テーブル２０６の構造も、
直線化係数テーブル２０３と同様の構造を有し、ガスの
種類又は単一の気体のごとの換算係数データが格納され
る。

【００３２】また、第１及び第２の実施の形態では、変
換精度を向上させるために直線化係数と換算係数を分け
て使用したが、両者を一体化した変換係数として直線化
補正を行うこともできる。また、各データをテーブルに
格納するのではなく、直線化回路２０１で、例えば、 Ｙｎ＝Ｆ（Ｘｎ） の近似関数を用いて、Ａ／Ｄ変換回路２３の出力Ｘｎか
ら直線化出力Ｙｎを算出することもできる。

【００３３】図４は、本実施の形態による直線化係数の
説明図である。図４（１）は、流路１０を流れる計量気
体の流量ＱとＡ／Ｄ変換回路２３の出力Ｘの関係を示
す。前述したように、流量Ｑに対して出力Ｘは非直線性
を示す。

【００３４】図４（２）は、直線化回路２０１の入出力
特性、即ちリニアライズカーブを示す。リニアライズカ
ーブは図４（１）の逆の特性を有し、前述のように直線
化係数テーブルに格納されたデータにより作成される
か、又は近似関数により算出される。図４（３）は、リ
ニアライズカーブにより補正された流量Ｑと直線化出力
Ｙの関係を示す。

【００３５】図５は、本実施の形態の流量換算係数の説
明図である。図５（１）は、流量換算回路２０４の入出
力特性を示す。直線化回路の出力Ｙは直線化されるが、
必ずしもガスの種類又は組成によっては瞬時流量表示器
２４ａ等に表示する流量に対応した値にならない場合が
ある。この場合は、図５（１）の特性を有する流量換算
回路２０４により直線化出力Ｙを換算し、図５（２）に
ように直線化され、かつ流量Ｑに対して適正な傾きを有
する計量値Ｚを出力させる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、計
量気体の種類を入力すれば、その計量気体の種類に対応
した変換係数で計量を行うので、複数の種類の計量気体
の計量に対応可能な積算流量計及びそれを利用したガス
メータを提供することができる。

【００３７】また本発明によれば、計量気体の成分及び
成分比を入力すれば、計量気体の組成に対応した変換係
数を算出し、その変換係数を使用して計量気体の流量に
変換するので、計量気体の組成に変動があっても、より
正確な計量が可能な積算流量計及びそれを利用したガス
メータを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のガスメータの構成
図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態のガスメータの構成
図である。

【図３】本実施の形態の直線化係数テーブルである。

【図４】直線化係数の説明図である。

【図５】流量換算係数の説明図である。

【図６】熱式流量センサの説明図である。

【図７】ガスの種類により検出出力が異なる説明図であ
る。

【符号の説明】

２０ マイクロコンピュータ ２２ ブリッジ回路 ２３ Ａ／Ｄ変換回路 ２４ａ 瞬時流量表示器 ２４ｂ 積算流量表示器 ２５ 入力スイッチ ２０１ 直線化回路 ２０３ 直線化係数テーブル ２０４ 流量換算回路 ２０６ 換算係数テーブル ２１０ 積算回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計量気体の流量を測定する計量部と、前記
   計量部の出力を積算流量に変換する変換部とを有する積
   算流量計において、 前記計量気体の種類に対応した複数の変換係数を記憶し
   た記憶手段と、 前記計量部を流れる計量気体の種類を入力する入力手段
   とを含み、 前記変換部は、前記入力手段で入力された計量気体の種
   類に対応した前記記憶手段内の変換係数で前記計量部の
   出力を変換することを特徴とする積算流量計。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記記憶手段は、前記計量気体の種類に対応した複数の
   直線化係数を記憶した第１のテーブルと、前記計量気体
   の種類に対応した複数の流量換算係数を記憶した第２の
   テーブルとを有し、 前記変換部は、前記直線化係数及び前記流量換算係数を
   有する前記変換係数で前記計量部の出力を変換すること
   を特徴とする積算流量計。
3. 【請求項３】計量気体の流量を測定する計量部と、前記
   計量部の出力を積算流量に変換する変換部とを有する積
   算流量計において、 前記計量気体の成分に対応した複数の変換係数を記憶し
   た記憶手段と、 前記計量部を流れる計量気体の成分及び成分比を入力す
   る入力手段とを含み、 前記変換部は、前記入力手段で入力された計量気体の成
   分及び成分比及びそれらに対応した前記記憶手段内の変
   換係数により算出した算出変換係数で前記計量部の出力
   を変換することを特徴とする積算流量計。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記記憶手段は、前記計量気体の成分に対応した複数の
   直線化係数を記憶した第１のテーブルと、前記ガスの成
   分に対応した複数の流量換算係数を記憶した第２のテー
   ブルとを有し、 前記変換部は、前記直線化係数及び前記流量換算係数を
   有する前記変換係数で前記計量部の出力を変換すること
   を特徴とする積算流量計。
5. 【請求項５】請求項１乃至４において、 前記計量部は、熱式流量センサにより前記計量気体の流
   量を測定することを特徴とする積算流量計。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の積算流
   量計を有することを特徴とするガスメータ。