流量補正装置
【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３０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。
【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３０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。
【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１０，１１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２１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２６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１１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）２８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３１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５９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〜３１ｄ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２８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。
ＫTP＝（273.2+Ｔb ／273.2+Ｔ）・（1.033+Ｐ／ 1.033+ Ｐb ）…（１）
ここで、ＫTP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〕、Ｔb は基準温度〔°Ｃ〕、Ｐはガスの圧力〔kgf/cm2G ]、Ｐb 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。
ＫT ＝273.2+Ｔb ／273.2+Ｔ …（２）
ＫP ＝1.033+Ｐ／ 1.033+ Ｐb …（３）
ここで、ＫT は基準温度に対する補正係数、ＫP 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ＫP 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ＫT 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ＫP 及び温度補正係数ＫT 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ＫP 及び温度補正係数ＫT 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３１ａ〜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Ｓ１３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１０秒桁のプリセット値を表示する。次のＳ１９では、１０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Ｓ１９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〜３１ｄ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２８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
【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１０，１１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２１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２６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１１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）２８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３１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５９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〜３１ｄ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２８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。
ＫTP＝（273.2+Ｔb ／273.2+Ｔ）・（1.033+Ｐ／ 1.033+ Ｐb ）…（１）
ここで、ＫTP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〕、Ｔb は基準温度〔°Ｃ〕、Ｐはガスの圧力〔kgf/cm2G ]、Ｐb 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。
ＫT ＝273.2+Ｔb ／273.2+Ｔ …（２）
ＫP ＝1.033+Ｐ／ 1.033+ Ｐb …（３）
ここで、ＫT は基準温度に対する補正係数、ＫP 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ＫP 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ＫT 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ＫP 及び温度補正係数ＫT 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ＫP 及び温度補正係数ＫT 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３１ａ〜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Ｓ１３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１０秒桁のプリセット値を表示する。次のＳ１９では、１０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Ｓ１９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〜３１ｄ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２８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
【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開平９−７２７７１
【公開日】平成９年（１９９７）３月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平７−２２６３９０
【出願日】平成７年（１９９５）９月４日
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【出願人】（０００００３０５６）トキコ株式会社 (17)
【公開日】平成９年（１９９７）３月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成７年（１９９５）９月４日
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【出願人】（０００２２１８３４）東邦瓦斯株式会社 (440)
【出願人】（０００００３０５６）トキコ株式会社 (17)
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