(57)【要約】【課題】  測定分解能を向上して正確な計量を行うることのできる流量計測装置を提供する。【解決手段】  計量室４へ流量を計測する流体を給排すると、計量室４に設けられている膜１１が往復移動し、この膜１１の往復移動に伴って周回部Ｒ１が周回運動をする。このとき、周回部Ｒ１に磁石５または方位センサ６が設けられているので、磁石５または方位センサ６も周回運動することになる。この周回運動を方位センサ６が検知して、両者の相対的位置を求めることにより、膜１１の位置を検知することができるので、測定分解能を向上して正確な計量を行うことができることとなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計量室への所定量の流体の給排に伴って一往復する膜と、この膜の往復移動に対応して周回運動する周回部とを備え前記流体の流量を計測する流量計測装置であって、
磁石と、この磁石の方位を検出する方位センサとを有し、
前記磁石および前記方位センサのうちの一方を前記周回部に設け、前記磁石と前記方位センサの相対的位置から前記流体の流量を計測することを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
前記磁石を前記周回部に配置すると共に、前記方位センサを前記磁石の周回運動の中心に配置することを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記磁石は、前記方位センサに対して常に同じ磁極を向けて周回することを特徴とする請求項１または２記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の流量を測定する流量計測装置に関し、特に膜式の流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりガス等の流体の流量を測定する流量計測装置として、計量室への所定量の流体の給排に伴って一往復する膜を有する膜式のものが開示されている（例えば特許文献１参照）。
図９に示すように、このような流量計測装置１００では、計量室へのガスの給排により往復運動する膜部（図示省略）が設けられており、この膜部の往復移動に伴って揺動する翼軸にリンク機構１０１が接続されている。リンク機構１０１は、一対の長めの大肘金１０１ａと、一対の短めの小肘金１０１ｂを組み合わせて構成されている。また、回転体１０２の周縁部には、中心に対して対称位置に一対の磁石１０３が設けられており、この磁石１０３が特定回転位相に回転したときに動作するリードスイッチ１０４が設けられている。さらに、このリードスイッチ１０４からの信号に基づいて流量を求めると共に求めた流量を表示部１０６に表示するコントローラ１０５が設けられている。
【０００３】
また、回転体１０２は、ケーシング（図示省略）の上部に設けられている支持台１０７に回転自在に設けられているクランク軸１０２ａと、このクランク軸１０２ａに取り付けられた回転円板１０２ｂとから構成されており、クランク軸１０２ａにはクランクアーム１０８が取り付けられている。クランクアーム１０８には、一対のクランクロッド１０９、１０９を介して、ガス給排口１１０およびガス排出口１１１を開閉する揺動バルブ１１２が設けられている。
【０００４】
従って、計量室へのガスの給排により膜が１往復すると回転円板１０２ｂが１回転するので、回転円板１０２ｂに取り付けられている１対の磁石１０３、１０３も同様に回転する。この磁石１０３、１０３の回転をリードスイッチ１０４が検知して信号をコントローラ１０５に送り、流量を計算すると共に表示部１０６に表示する。なお、回転円板１０２ｂの回転に伴って一対の揺動バルブ１１２が揺動して、適宜ガス給排口１１０およびガス排出口１１１を開閉して、ガスの供給および排出を行うようになっている。
【特許文献１】特開２００４−９３４９７号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述した流量計測装置１００においては、磁石１０３が特定回転位相に達したときに動作するリードスイッチ１０４を用いて回転円板１１２ｂの回転を検知しており、分解能を高めるために複数の磁石１０３を用いている。
しかしながら、磁石１０３が特定回転位相以外の位相にある状態ではリードスイッチ１０４は動作せず、途中の状態を検知することができないため正確な計測ができないという問題があった。
また、前述したような流量計測装置１００を多数の家庭に並列配管している都市ガスに用いた場合には、大量にガスを使用している家庭における流量計測装置１００の直前でガスが往復する脈動が、他の家庭の流量計測装置１００に伝わる場合がある。このような場合に、磁石１０３を複数用いていると、磁石１０３が往復してリードスイッチ１０４がオン・オフ動作し、あたかもガスを使用しているようにカウントしてしまうので、正確な計量ができないおそれがあるという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、測定分解能を向上して正確な計量を行うことのできる流量計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の流量計測装置は、計量室への所定量の流体の給排に伴って一往復する膜と、この膜の往復移動に対応して周回運動する周回部とを備え前記流体の流量を計測する流量計測装置であって、磁石と、この磁石の方位を検出する方位センサとを有し、前記磁石および前記方位センサのうちの一方を前記周回部に設け、前記磁石と前記方位センサの相対的位置から前記流体の流量を計測する構成を有している。
【０００８】
ここで、周回運動とは、真円、楕円、長円等のみならず、閉曲線を一方向に移動する運動をいう。
この構成により、計量室へ流量を計測する流体を給排すると、計量室に設けられている膜が往復移動し、この膜の往復移動に伴って周回部が周回運動をする。このとき、周回部に磁石または方位センサが設けられているので、磁石または方位センサも周回運動することになる。この周回運動を方位センサが検知して、両者の相対的位置を求めることにより、膜の位置を検知することができるので、測定分解能を向上して正確な計量を行うことができることとなる。
【０００９】
また、本発明にかかる流量計測装置は、前述したように、磁石および方位センサのうちの一方を周回部に設けた流量計測装置であって、前記磁石を前記周回部に配置すると共に、前記方位センサを前記磁石の周回運動の中心に配置した構成を有している。
【００１０】
この構成により、方位センサの位置が磁石に対して規則的なので、方位センサは方位センサを中心として周回する磁石の相対位置を正確に検知することができ、これに基づいて正確な計量を行うことができる。
【００１１】
さらに、本発明にかかる流量計測装置は、前述したように、磁石および方位センサのうちの一方を周回部に設け、方位センサを前記磁石の周回運動の中心に配置した流量計測装置であって、前記磁石は、前記方位センサに対して常に同じ磁極を向けて周回する構成を有している。
【００１２】
この構成により、方位センサを中心として磁束の向きが変化し、磁石が１周すると方位も変化も１周りするので、方位センサの位置を中心として周回する磁石の座標を明確に検知することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、周回部に磁石または方位センサが設けられているので、磁石または方位センサも周回運動することになり、この周回運動を方位センサが検知して、両者の相対的位置を求めることにより、膜の位置を検知することができる。これにより、測定分解能を向上して正確な計量を行うことができるという効果を有する流量計測装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の流量計測装置について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る流量計測装置である膜式ガスメータの全体を示す斜視図、図２は膜式ガスメータの要部の縦断面図、図３は膜式ガスメータの要部の分解斜視図、図４は実施形態に係る膜式ガスメータの要部の平面図である。
【００１５】
図１〜図４に示すように、流量計測装置である膜式ガスメータ１は、計量室４への所定量の流体としてのガスの給排に伴って一往復する膜１１と、この膜１１の往復移動に対応して周回運動する周回部としての回転板２０とを備えている。そして、磁石５と、この磁石５の方位を検出する方位センサ６とを有し、前記磁石５および前記方位センサ６のうちの一方を前記周回部（回転板２０）に設け、前記磁石５と前記方位センサ６の相対的位置から前記ガスの流量を計測するものである。
【００１６】
さらに、詳細に説明する。図１に示すように、この発明の実施形態にかかる流量計測装置としての膜式ガスメータ１は、ガス供給口２ａ及びガス排出口２ｂを備えたケーシングＣを用いて組み付けて構成してあり、ガス供給口２ａ及びガス排出口２ｂにより、住宅等のガス需要先にガスを供給するガス供給管（図示省略）の途中に接続して、ガス供給管を流れるガスの流量を計測して、ケーシングＣの外部に設けた表示部３に計測したガス流量を表示するように構成してある。ケーシングＣは、下ケーシング部Ｃ１及び上ケーシング部Ｃ２から成る。
【００１７】
図３に示すように、膜式ガスメータ１は、計量室４へのガスの給排を制御する弁部Ｖ、計量室４へのガスの給排により往復動する膜部Ｆ、その膜部Ｆの１往復で１回転するように、膜部Ｆにリンク機構Ｌにて連動連結された周回部Ｒ１、及び流量を求めると共に求めた流量を上述の表示部３に表示させる演算部としてのコントローラ７を、ケーシングＣ内に組み付けて構成してある。
【００１８】
周知であるので詳細な説明並びに図示は省略するが、上ケーシング部Ｃ２内には、上述のコントローラ７の他に、後述する磁石５（図４参照）の方位を検知する方位センサ６（図５参照）が設けられている。さらに、図示はしないが、膜式ガスメータ１に供給されるガス圧力を検出する圧力センサ、地震の震動を検出する感震器、及び、ガス供給遮断弁を設けて、前記圧力センサが異常圧力を検出したときや前記感震器が地震を検出したとき等、異常が発生したときに、上述のコントローラ７により、前記ガス供給遮断弁を遮断制御すると共に、異常情報を前記表示部に表示するように構成してあり、図１において、８は、前記ガス供給遮断弁の遮断状態を解除するための復帰軸（図示せず）の操作部を覆う復帰軸キャップである。
【００１９】
図２及び図３に示すように、下ケーシング部Ｃ１は、その中央を仕切り壁９にて仕切り、その仕切り壁９の両側それぞれに仕切り壁９を底部とする概ね円筒形状の計量室形成用空間を備え、各計量室形成用空間の中央部を膜部Ｆにて仕切ると共に、各計量室形成用空間の開口部を蓋１０にて閉じて、各膜部Ｆの両側夫々に計量室４を形成してある。即ち、膜部Ｆは１対設け、計量室４は４室形成してある
【００２０】
図２及び図３に基づいて、膜部Ｆについて説明を加えると、膜部Ｆは、膜１１と、その膜１１の両面夫々の中央部に保持した円形の膜板１２と、外側の膜板１２の中央に保持した丁番台１３にて構成してあり、その膜部Ｆを、膜１１の周縁部を枠状の整膜板１４にて下ケーシング部Ｃ１に保持した状態で、設けてある。
各膜部Ｆの丁番台１３夫々に翼１５の一端を枢支し、翼軸１６を、その軸心を上下方向に向けて上端側を下ケーシング部Ｃ１の上部壁に形成した穴に気密状に貫通させた状態で、回動自在に支承、その翼軸１６の下端と、翼１５における枢支支持側とは反対側とを連結してある。
【００２１】
図３及び図４に示すように、リンク機構Ｌは、端部同士を互いに枢支連結した大肘金１７と小肘金１８との組を２組備えて構成してある。そして、各翼軸１６の上端部に、各大肘金１７の一端を枢支連結してある。
【００２２】
図３及び図４に示すように、弁部Ｖは、上記の４室の計量室４のガスの給排を制御するように下ケーシング部Ｃ１の上部壁に設け、弁部Ｖが膜部Ｆの往復動にて開閉操作されるように設けてある。
図４に基づいて弁部Ｖについて説明を加えると、下ケーシング部Ｃ１の上部壁には、膜１１を介して対向する２室の計量室４に各別に連通する２個のガス給排口Ｘを間隔を隔てて並べて設けることにより、２個のガス給排口Ｘが並ぶガス給排口Ｘの組を２組設けると共に、各組のガス給排口Ｘの間にはガス排出口Ｙを設けてある。つまり、ガス排出口Ｙの両側に２個のガス給排口Ｘが並ぶ給排用開口部列を２列形成してある。
【００２３】
各給排用開口部列のガス排出口Ｙは、下ケーシング部Ｃ１の上部壁に設けたガス排出用接続口Ｚに対して、ガス排出路（図示省略）にて接続し、このガス排出用接続口Ｚは、下ケーシング部Ｃ１上に上ケーシング部Ｃ２を設けた状態で、上ケーシング部Ｃ２内に設けたガス排出路（図示省略）にてガス排出口２ｂに接続されるようになっている。
【００２４】
各給排用開口部列の上部に、揺動バルブ２３を上下方向の軸部にて給排用開口部列の開口部並び方向に揺動自在に支持して設けてあり、揺動バルブ２３は後述する回転板２０と一対のアーム２１、２５によって連結されている。
揺動バルブ２３の裏面には連通用凹部（図示省略）を設けてあり、揺動バルブ２３は、各揺動端に位置する状態で、揺動端側のガス給排口Ｘとガス排出口Ｙとを前記連通用凹部にて接続し且つ揺動端と反対側のガス給排口Ｘを開口し、揺動方向の中央に位置する状態で、両方のガス給排口Ｘを閉じるように構成してある。
【００２５】
図４に示すように、周回部Ｒ１は、小肘金１８の一端が回動自在に取り付けられると共に、一端が揺動バルブ２３に接続されたアーム２１の他端が回動自在に支持された回転板２０を有している。
なお、回転板２０の上には磁石５が取り付けられており、回転板２０の回転に伴って周回運動を行うようになっている。また、回転板２０の下方にはカウンター１９が設けられており、回転板２０の回転数をカウントするようになっている。
【００２６】
従って、計量室４へのガスの給排が行われると、膜１１が往復移動して翼軸１６が回動する。この翼軸１９の回動によりリンク機構Ｌの大肘金１７が揺動され、小肘金１８を介して回転板２０を回転させる。この回転板２０の回転により、アーム２１を揺動させて、揺動バルブ２３を作動させる。
【００２７】
図５には、回転板２０に取り付けられている磁石５と、上ケーシング部Ｃ２の下面に設けられている方位センサ６との位置関係が示されている。
なお、方位センサ６は、すでによく知られているので詳細な説明は省略するが、ＭＲ素子、薄膜コイル、駆動回路等を一体にした２軸磁気方位センサ等が一般的であり、磁束の方向を検知することができるものである。
また、方位センサ６としては、ホイートスンブリッジ等の３次元センサを採用してもよい。
【００２８】
図５に示すように、回転運動をする回転板２０の上に取り付けられている磁石５は、膜１１の往復移動に伴い、リンク機構Ｌが作動して回転板２０を回転させるので、例えば、真円、楕円、長円、閉鎖曲線等の周回運動を行う。そこで、方位センサ６は、この周回運動の内側に対応するように、上ケーシングＣ２の下面に取り付ける。なお、方位センサ６を、周回運動の中心に対応するように設けるのが望ましい。
【００２９】
図５に示したように、リンク機構Ｌによって回転板２０が回転すると、回転板２０に設けられている磁石５も回転するが、図６（Ａ）に示すように、方位センサ６側に位置する磁極（例えばＳ極）は常に一定である。
すなわち、図６（Ａ）に示すように、同じ磁極を方位センサ６側に向けて、方位センサ６を中心として磁石５が周回運動をすると、方位センサ６は、図６（Ｂ）に示すように、磁石５の周回運動に伴って磁束の向きが変化するので、磁束の向きから磁石５の位置を検知することができる。
【００３０】
これにより、回転板２０の回転角度を知ることができ、さらに、膜部Ｆの往復移動の状態を検知することができるので、流量の測定分解能を向上させることができる。なお、回転板２０の回転状態を常時検知することが可能であるが、流量計測装置１に設けられている電池の消耗を少なくするために、任意間隔で検知するようにするのが望ましい。
【００３１】
なお、上述した流量計測装置１においては、磁石５が周回運動を行い、方位センサ６を周回運動の中心位置に設けた場合について説明したが、方位センサ６が中心ではないが周回運動の内側に位置する場合も同様である。
また、図７に示すように、リンク機構Ｌの小肘金１８の上に磁石５をおいても、磁石５は閉曲線を描くため、検知可能である。この場合には、磁石５が平行移動を行いながら周回するので、方位センサ６側に位置する磁極が周回と共に変化する。すなわち、図８（Ａ）に示すように、例えば磁石５のＮ極を図８において上側にして周回すると、方位センサ６の上側に位置しているときにはＳ極が方位センサ６側となり、磁石５が方位センサ６の下方に位置したときにはＮ極が方位センサ６側となる。この場合、方位センサ６は、図８（Ｂ）に示すように磁束の方向を検知することになる。
さらに、方位センサ６を、周回運動する磁石５の外側に配置することも可能である。
さらにまた、磁石５を周回運動の中心に配置し、方位センサ６を周回させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明に係る流量計測装置は、周回部に磁石または方位センサが設けられているので、磁石または方位センサも周回運動することになり、この周回運動を方位センサが検知して、両者の相対的位置を求めることにより、膜の位置を検知することができる。これにより、測定分解能を向上して正確な計量を行うことができるという効果を有し、流体の流量を測定する流量計測装置、特に膜式の流量計測装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態に係る流量計測装置である膜式ガスメータの全体を示す斜視図である。
【図２】膜式ガスメータの要部の縦断面図である。
【図３】膜式ガスメータの要部の分解斜視図である。
【図４】膜式ガスメータの要部の平面図である。
【図５】回転板に設けられている磁石の位置と方位センサの位置との関係を示す分解斜視図である。
【図６】（Ａ）方位センサの周りを周回する磁石の状態を示す平面図、（Ｂ）方位センサによって検知される磁束の方向の変化を示すグラフである。
【図７】リンク機構に設けられている磁石の位置と方位センサの位置との関係を示す分解斜視図である。
【図８】（Ａ）方位センサの周りを周回する磁石の状態を示す平面図、（Ｂ）方位センサによって検知される磁束の方向の変化を示すグラフである。
【図９】従来の膜式ガスメータの要部平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  膜式ガスメータ（流量計測装置）
４  計量室
５  磁石
６  方位センサ
１１  膜
Ｒ１  周回部
【図１】
2006098176.tif 000003
【図２】
2006098176.tif 000004
【図３】
2006098176.tif 000005
【図４】
2006098176.tif 000006
【図５】
2006098176.tif 000007
【図６】
2006098176.tif 000008
【図７】
2006098176.tif 000009
【図８】
2006098176.tif 000010
【図９】
2006098176.tif 000011