(57)【要約】【課題】流体の流量を高精度に計測することが可能な流量計測装置を提供する。【解決手段】レイノルドガバナ１０（メインガバナ１１）の圧力調整動作に応じて変化するガスＧの二次圧力Ｐ２を検出し、その二次圧力Ｐ２の圧力上昇に基づいて光開度計３０の計測基準点（すなわちゼロ点）を調整すべき調整時期を検知するごとに、そのときの光開度計３０の変位位置に基づいて計測基準点を更新する。ガスＧの二次圧力Ｐ２の圧力変化に基づいて、レイノルドガバナ１０の停止状態が調整時期として自動的に検知され、この調整時期の検知時ごとに、レイノルドガバナ１０の停止時（すなわちメインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖの閉塞時）における光開度計３０の変位位置と一致するように計測基準点が自動的かつ正確に再設定される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側配管と下流側配管との間に設けられ、開閉可能な弁を利用して前記上流側配管から前記下流側配管へ流れる流体の圧力を調整する整圧手段と、
この整圧手段の圧力調整動作に基づいて、前記弁の開度を計測する弁開度計測手段と、
この弁開度計側手段により計測された前記弁の開度に基づいて、流体の流量を推定する流量推定手段と、
前記整圧手段の圧力調整動作に基づいて、前記弁開度計測手段の計測基準点を調整するための調整時期を検出する調整時期検出手段と、
この調整時期検出手段により前記調整時期が検出されたときに、前記弁開度計側手段の計測基準点を調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
前記弁開度計側手段は、前記弁の開度に連動して変位する位置情報を光学的に検出し、その変位量を取得するものである
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】
前記調整手段は、前記調整時期検出手段により前記調整時期が検出されたときの前記弁開度計側手段の計測基準点を、新たな基準位置とするものである
ことを特徴とする請求項２記載の流量計測装置。
【請求項４】
さらに、前記下流側配管を流れる流体の圧力を検出する下流側圧力検出手段を備え、
前記調整時期検出手段は、前記下流側圧力検出手段を利用して前記整圧手段の停止時に生じる圧力上昇を検知したときに、前記調整時期を検出したものと判断するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項５】
さらに、前記整圧手段の圧力調整動作を補助する補助整圧手段と、この補助整圧手段を流れる流体の圧力を検出する補助圧力検出手段を備え、
前記調整時期検出手段は、前記補助圧力検出手段を利用して前記整圧手段の停止時に生じる圧力上昇を検知したときに、前記調整時期を検出したものと判断するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記調整時期検出手段は、所定の時間帯において圧力上昇を検知したときに、前記調整時期を検出したものと判断するものである
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の流量計測装置。
【請求項７】
前記調整時期検出手段は、所定の時間に渡って連続して圧力上昇を検知したときに、前記調整時期を検出したものと判断するものである
ことを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項８】
前記調整時期検出手段は、圧力上昇を検知した上、さらに、前記変位機構の変位量が所定の範囲内であるときに、前記調整時期を検出したものと判断するものである
ことを特徴とする請求項４ないし請求項７のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項９】
さらに、前記下流側配管を流れる流体の圧力を制御する制御手段を備え、
前記調整時期検出手段は、前記制御手段が前記整圧手段を停止させたときに、前記調整時期を検出したものと判断するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項１０】
前記整圧手段が、ガスの圧力を調整するものであり、
前記流量推定手段が、ガスの流量を推定するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガスなどの流体の圧力を調整しながら、その流体の流量を演算する流量計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般家庭まで都市ガス等を供給するために設置されているガス供給網は、ガスの供給圧力（二次圧力）を調整するために、例えばレイノルド式ガバナに代表されるガバナ（整圧器）を含んで構成されている。
【０００３】
従来から、ガスの流量を計測することを目的として、ガバナの弁開度（メインバルブとバルブシートとの間の距離）を表示する機構、すなわち開度計が設けられたガバナが一般的である。この種のガバナとしては、光開度計を備えたものが知られている。この光開度計は、所定の基準位置をゼロ点とした上で、ガバナの弁開度に連動して変位するレバーの位置を光学的に検出し、そのレバーの基準位置からの変位量に基づいてガバナの弁開度を把握することにより、ガスの流量を推定するために利用されるものである。この光開度計を利用して検出したレバーの変位量と共にガスの圧力（一次圧力）に基づいて演算すれば、ガバナの弁開度に対応したガスの流量が得られる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９２００９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光開度計を利用してガスの流量を高精度に計測するためには、ガバナの弁開度を正確に把握するために必要な基準位置（ゼロ点）を正確に決定し、かつ維持する必要がある。なぜなら、基準位置が不正確であったり、一旦設定した基準位置がずれてしまうと、ガバナの弁開度に誤差が含まれることとなるからである。しかしながら、従来の光開度計では、以下の要因により、ガバナのレバーの基準位置を正確に把握し、かつ維持しにくいため、ガスの流量を高精度に計測することが困難になるという問題があった。
【０００６】
すなわち、第１の要因として、例えば、ガバナのレバーの変位量を検出するために、あらかじめ所定のレバーの位置を基準位置として決定していたとしても、光開度計の初期設定時においてレバーの位置を基準位置に合わせる際、人為的要因に基づいてレバーの位置が基準位置から物理的にずれるおそれがある。この場合の人為的要因としては、例えば、光開度計の設定作業を行う作業者間の熟練度の差異などが挙げられる。
【０００７】
第２の要因として、例えば、光開度計の初期設定時においてガバナのレバーの位置を基準位置に正確に合わせたとしても、設定後に生じた振動や揺れ等に起因してレバーの基準位置が物理的にずれるおそれがある。この場合の振動や揺れを生じる要因としては、例えば、設定作業後に実施される定期分解時や定期点検時などに、作業者が誤って光開度計に触れてしまった場合などが挙げられる。
【０００８】
第３の要因として、例えば、上記第２の要因の場合と同様に、初期設定時においてガバナのレバーの位置を基準位置に正確に合わせたとしても、光開度計により認知されるレバーの基準位置が演算処理の過程でずれるおそれがある。具体的には、ガバナの弁開閉頻度が高い場合やガスが脈動した場合などにレバーが素早く変位すると、光開度計の流量演算機構（演算処理速度）がレバーの変位に追随し得なくなるため、結果として、レバーの基準位置が物理的にずれていなかったとしても、そのレバーの基準位置がずれているものと誤認される可能性が高くなるのである。
【０００９】
なお、従来の光開度計には、ガバナの停止時にレバーを自動的に基準位置まで復帰させる自動復帰機構を有するものもあるが、上記したように、初期設定時において既にレバーの基準位置がずれていると、その位置ずれが物理的に修正されない限り、ガスの流量を高精度に計測し得ないことは言うまでもない。すなわち、基準位置を正確に設定できれば、自動復帰機構をして、その都度位置ずれを修正することができる。
【００１０】
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、流体の流量を高精度に計測することが可能な流量計測装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の流量計測装置は、上流側配管と下流側配管との間に設けられ、開閉可能な弁を利用して上流側配管から下流側配管へ流れる流体の圧力を調整する整圧手段と、この整圧手段の圧力調整動作に基づいて、弁の開度を計測する弁開度計測手段と、この弁開度計側手段により計測された弁の開度に基づいて、流体の流量を推定する流量推定手段と、整圧手段の圧力調整動作に基づいて、弁開度計測手段の計測基準点を調整するための調整時期を検出する調整時期検出手段と、この調整時期検出手段により調整時期が検出されたときに、弁開度計側手段の計測基準点を調整する調整手段とを備えるようにしたものである。
【００１２】
本発明の流量計測装置では、整圧手段により、開閉可能な弁を利用して上流側配管から下流側配管へ流れる流体の圧力が調整されると、弁開度計側手段により弁の開度が計測されると共に、流量推定手段により弁の開度に基づいて流体の流量が推定される。この際、調整時期検出手段により調整時期が検出されたときに、調整手段により弁開度計側手段の計測基準点が調整される。これにより、調整時期が整圧手段の停止時に対応するようにすれば、調整時期検出手段により整圧手段の停止状態が調整時期として自動的に検知され、この調整時期の検知時ごとに、調整手段により弁開度計側手段の計測基準点が自動的かつ正確に調整される。なお、ここでいう「計測基準点」とは、弁開度計測手段が弁の開度を計測するために必要な基準位置（ゼロ点）のことであり、「調整」とは、基準位置の調整、すなわちゼロ点調整のことである。
【００１３】
本発明の流量計測装置では、弁開度計側手段が、弁の開度に連動して変位する位置情報を光学的に検出し、その変位量を取得するようにしてもよい。この場合には、調整手段が、調整時期検出手段により調整時期が検出されたときの弁開度計側手段の計測基準点を、新たな基準位置とするようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明の流量計測装置では、さらに、下流側配管を流れる流体の圧力を検出する下流側圧力検出手段を備え、調整時期検出手段が、下流側圧力検出手段を利用して整圧手段の停止時に生じる圧力上昇を検知したときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよいし、あるいは、さらに、整圧手段の圧力調整動作を補助する補助整圧手段と、この補助整圧手段を流れる流体の圧力を検出する補助圧力検出手段を備え、調整時期検出手段が、補助圧力検出手段を利用して整圧手段の停止時に生じる圧力上昇を検知したときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。これらの場合には、調整時期検出手段が、所定の時間帯において圧力上昇を検知したときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよいし、所定の時間に渡って連続して圧力上昇を検知したときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよいし、圧力上昇を検知した上、さらに、変位機構の変位量が所定の範囲内であるときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明の流量計測装置では、さらに、下流側配管を流れる流体の圧力を制御する制御手段を備え、調整時期検出手段が、制御手段が整圧手段を停止させたときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明の流量計測装置では、整圧手段が、ガスの圧力を調整し、流量推定手段が、ガスの流量を推定するようにしてもよい。
【００１７】
【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。
【００１８】
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る流量計測装置の構成について説明する。図１および図２は流量計測装置の概略構成を模式的に表しており、図１はガバナが停止している状態を示し、図２はガバナが稼働している状態を示している。なお、図１および図２では、構成要素の一部について断面構成を示している。
【００１９】
この流量計測装置は、ガスＧの圧力を調整しながらそのガスＧの流量を計測するものであり、図１に示したように、上流側配管１から下流側配管２へ流れるガスＧの圧力を調整するガバナ（例えばレイノルドガバナ）１０に、そのレイノルドガバナ１０の圧力調整動作を利用して弁開度を計測する開度計（いわゆる光開度計）３０が取り付けられた構成をなしている。
【００２０】
レイノルドガバナ１０は、例えば、主に、上流側配管１と下流側配管２との間に設置されたメインガバナ１１と、調整管３を介して互いに連結された中圧補助ガバナ１２、低圧補助ガバナ１３およびオキジャリボール１４と、メインガバナ１１とオキジャリボール１４との間を連絡するように設置されたレバー１５および吊棒１６と、上流側配管１に設置された一次圧力計２１と、下流側配管２に設置された二次圧力計２２と、調整管３に設置された中間圧力計２３とを含んで構成されている。上流側配管１と中圧補助ガバナ１２とは一次圧調整管４を介して互いに連結されており、下流側配管２と低圧補助ガバナ１３とは二次圧調整管５を介して互いに連結されている。なお、以下では、上流側配管１を流れるガスＧの圧力、すなわちレイノルドガバナ１０による圧力調整前の圧力を「一次圧力Ｐ１」と呼称し、下流側配管２を流れるガスＧの圧力、すなわちレイノルドガバナ１０による圧力調整後の圧力を「二次圧力Ｐ２」と呼称し、調整管３を流れるガスＧの圧力、すなわちレイノルドガバナ１０による圧力調整に利用される圧力を「中間圧力ＰＭ」と呼称するものとする。
【００２１】
メインガバナ１１は、上流側配管１から下流側配管２へ流れるガスＧの流量を調整することにより、そのガスＧの圧力を調整する主要なガバナであり、ガスＧの流路を開閉可能な弁（メインバルブ）１１Ｖを内部に備えている。このメインバルブ１１Ｖは、レバー１５を介して吊棒１６に連結されており、その吊棒１６と連動して駆動可能になっている。ここで、メインガバナ１１が本発明における「整圧手段」の一具体例に対応する。
【００２２】
中圧補助ガバナ１２は、メインガバナ１１の圧力調整動作を補助し、調整管３を流れるガスＧの中間圧力ＰＭを所定の圧力となるように維持するものであり、圧力調整用の設定スプリング６１およびトックルバルブ６２を内部に備えている。
【００２３】
低圧補助ガバナ１３は、ガスＧの二次圧力Ｐ２が低下した際に、中間圧力ＰＭを有するガスＧを調整管３から下流側配管２に供給するものであり、圧力調整用の設定ウェイト６３およびトックルバルブ６４を内部に備えている。
【００２４】
オキジャリボール１４は、ガスＧの中間圧力ＰＭの変化に応じて吊棒１６と共にレバー１５を変位させるものであり、中間圧力ＰＭを検出するためのダイヤフラム（図示せず）を内部に備えている。
【００２５】
レバー１５は、一端がメインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖに連結され、他端が吊棒１６に連結された変位部材であり、３つの支持軸１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃにより支持された状態において、それらの支持軸１７Ａ〜１７Ｃを介して上下方向（図中のＹ軸方向）に変位可能になっている。具体的には、レバー１５は、レイノルドガバナ１０が停止している場合（メインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖが閉まっている場合）には、図１に示したように、変位範囲中の最高点に位置しているが、レイノルドガバナ１０が稼働した場合（メインガバナ１１のメインバルブ１Ｖが開いた場合）には、図２に示したように、支持軸１７Ａを支点、支持軸１７Ｂを作用点、支持軸１７Ｃを力点とし、メインバルブ１１Ｖの開度に応じて下方に変位するようになっている。
【００２６】
吊棒１６は、一端がレバー１５に連結され、他端がオキジャリボール１４に連結された変位部材であり、レバー１５と共に上下方向に変位可能になっている。
【００２７】
一次圧力計２１は、ガスＧの一次圧力Ｐ１を検出するために利用されるものであり、二次圧力計２２は、ガスＧの二次圧力Ｐ２を検出するために利用されるものであり、中間圧力計２３は、ガスＧの中間圧力ＰＭを検出するために利用されるものである。ここで、二次圧力計２２が本発明における「下流側圧力検出手段」の一具体例に対応する。
【００２８】
光開度計３０は、メインガバナ１１の圧力調整動作に基づいて、上流側配管１から下流側配管２へ流れるガスＧの流量に応じて変化するメインバルブ１１Ｖの開度を計測するために利用されるものである。この光開度計３０の詳細な構成については、後述する（図３および図４参照）。
【００２９】
このレイノルドガバナ１０によれば、ガスＧが消費されていない場合には、中圧補助ガバナ１２および低圧補助ガバナ１３の全てが停止しており、メインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖが閉じている。一方、ガスＧが消費されて二次圧Ｐ２が低下し、中圧補助ガバナ１２および低圧補助ガバナ１３が稼働すると、ガスＧの消費に応じてオキジャリボール１４内の圧力が低下し、これにより吊棒１６と共にレバー１５が押し下げられるため、そのレバー１５と連動してメインバルブ１１Ｖが開く。これにより、メインバルブ１１Ｖが開いて上流側配管１から下流側配管２へガスＧが供給されるため、ガスＧの圧力が調整される。
【００３０】
なお、イレイノルドガバナ１０は、上記した一連の構成要素と共に、例えば、一次圧調整管４に設置された中圧補助ガバナ取り出しコック６５と、中圧補助ガバナ１２近傍の調整管３に設置され、その中圧補助ガバナ１２により圧力調整されたガスＧの流量を絞るためのニードルバルブ６６と、二次圧調整管５に設置された低圧ストップバルブ６７と、レバー１５に取り付けられ、そのレバー１５の変位動作を補助するための補助ウェイト６８と、吊棒１６に取り付けられた主ウェイト６９とを含んで構成されている。
【００３１】
次に、図３および図４を参照して、光開度計３０の詳細な構成について説明する。図３および図４は光開度計３０の構成を拡大して表しており、図３は側面構成を示し、図４は平面構成を示している。
【００３２】
この光開度計３０は、レイノルドガバナ１０のメインバルブ１１Ｖの開度に連動して変位する位置情報を光学的に検出し、その変位量を取得する機構を有しており、例えば、レイノルドガバナ１０の主ウェイト６９に取り付けられ、レバー１５の変位に応じて吊棒１６と共に上下に変位可能な変位部３０Ｍと、オキジャリボール１４に固定された固定部３０Ｆとを含んで構成されている。
【００３３】
変位部３０Ｍは、図３に示したように、板状の固定具３１にスケール板３２が連結された構成をなしている。スケール板３２は、レバー１５の変位量を光学的に検出するために利用されるものである。このスケール板３２には、変位部３０Ｍの変位方向（上下方向）に等間隔で配列された複数のスリット３３が設けられている。
【００３４】
固定部３０Ｆは、図３および図４に示したように、固定具３４に連結された支持バー３５Ａにより保持具３６Ａが支持され、この保持具３６Ａにより上下方向に配列された２つの送光ケーブル３７Ａが保持されていると共に、同様に固定具３４に連結された支持バー３５Ｂにより保持具３６Ｂが支持され、この保持具３６Ｂにより上下方向に配列された２つの受光ケーブル３７Ｂが保持された構成をなしている。２つの送光ケーブル３７Ａは、スケール板３２の変位量を検出するための光（検出光）Ｌを受光ケーブル３７Ｂに向けて送光するものである。２つの受光ケーブル３７Ｂは、送光ケーブル３７Ａから送光された検出光Ｌを受光するものであり、２つの送光ケーブル３７Ａとそれぞれ向かい合うように配置されている。
【００３５】
図４に示したように、スケール板３２は、送光ケーブル３７Ａと受光ケーブル３７Ｂとの間に挟まれると共に、そのスケール板３２に設けられたスリット３３の位置が送光ケーブル３７Ａおよび受光ケーブル３７Ｂのそれぞれの位置と対応するように配置されている。すなわち、送光ケーブル３７Ａから送光された検出光Ｌは、スケール板３２の変位位置に応じて、スリット３３を通過して受光ケーブル３７Ｂにより受光されたり、あるいはスケール板３２（各スリット３３間の領域）により遮断されて受光ケーブル３７Ｂにより受光されないようになっている。特に、２つの送光ケーブル３７Ａ間の間隔と２つの受光ケーブル３７Ｂ間の間隔とは互いに同一であるが、これらの間隔と各スリット３３間の領域幅とは互いに異なっている。
【００３６】
この光開度計３０を利用すれば、レイノルドガバナ１０が停止し、メインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖが閉まっている状態（例えば図３に示した状態）におけるスケール板３２の上端位置を基準位置Ｓ１（ゼロ点）として、送光ケーブル３７Ａと受光ケーブル３７Ｂとの間における検出光Ｌの送光状態の変化（通過または遮断）を追跡することにより、レイノルドガバナ１０の稼働に伴うレバー１５の変位量をスケール板３２の変位量として光学的に検出可能になっている。ここで、光開度計３０が本発明における「弁開度計側手段」の一具体例に対応する。
【００３７】
次に、図１〜図６を参照して、流量計測装置の処理機構について説明する。図５は、流量計測装置のブロック構成を表している。図６は、流量計測装置の調整機構を説明するためのものであり、図３に対応している。
【００３８】
この流量計測装置は、図５に示したように、主に、図１に示した一次圧力計２１、二次圧力計２２、中間圧力計２３および光開度計３０と共に、装置全体を制御する制御ユニット４１と、各種情報を記憶するためのメモリ４２とを備えている。
【００３９】
制御ユニット４１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit ）などにより構成されており、主に、下記の一連の機能を実行するものである。
【００４０】
（１）圧力検出機能
制御ユニット４１は、流量計測装置の各所を流れるガスＧの圧力を検出するようになっている。すなわち、制御ユニット４１は、一次圧力計２１から出力される圧力信号に基づいてガスＧの一次圧力Ｐ１を検出し、二次圧力計２２から出力される圧力信号に基づいて二次圧力Ｐ２を検出し、中間圧力計２３から出力される圧力信号に基づいて中間圧力ＰＭを検出している。
【００４１】
（２）流量計測機能
また、制御ユニット４１は、以下の手順により、レイノルドガバナ１０、一次圧力計２１および光開度計３０を利用して、上流側配管１から下流側配管２へ流れるガスＧの流量（瞬時流量）Ｑを演算するようになっている。すなわち、制御ユニット４１は、光開度計３０から出力される変位信号に基づき、レバー１５および吊棒１６の変位量として、所定の基準位置Ｓ１（図３参照）を基準としたスケール板３２の変位量を光学的に検出することにより、そのレバー１５と連動して駆動するメインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖの開度を検出する。そして、制御ユニット４１は、あらかじめ定められた変位量と流量との相関を表すテーブルデータ（相関テーブル）Ｔに基づいて、スケール板３２の変位量をガスＧの流量Ｑに換算している。具体的な換算式は、例えば、スケール板３２の変位量（メインバルブ１１Ｖの開度）をＸとした場合、Ｑ（ｍ3 ／ｈ）＝β×（Ｘ＋α）×Ｐ１と表される（α，βは定数）。ここで、制御ユニット４１が本発明における「流量推定手段」の一具体例に対応する。
【００４２】
（３）基準位置調整機能
また、制御ユニット４１は、例えば、レイノルドガバナ１０の圧力調整動作に基づいて、光開度計３０の計測基準点を調整するための時期（調整時期）を検出し、その調整時期を検出したときに、計測基準点を調整するようになっている。この「計測基準点」とは、スケール板３２の変位量を検出するために必要な基準位置（ゼロ点）のことであり、「調整」とは、基準位置（ゼロ点）の調整、すなわちゼロ点調整のことである。
【００４３】
すなわち、制御ユニット４１は、図３に示したように、基準位置Ｓ１を基準としてスケール板３２の変位量を検出し始めたのち、レイノルドガバナ１０の圧力調整動作に応じて変化するガスＧの二次圧力Ｐ２を検出しながら、その二次圧力Ｐ２が所定の圧力上昇（例えば２．４ｋＰａ以上）を示したか否かを判定し、二次圧力Ｐ２の圧力上昇を検知したときに、調整時期を検知したものと判断する。そして、制御ユニット４１は、調整時期を検知すると、その調整時期を検知したときのスケール板３２の変位位置を、そのスケール板３２の変位量を検出するための新たな基準位置とする。より具体的には、図３に示したように、以前の調整時において、スケール板３２の変位量を検出する上で基準位置Ｓ１を基準としていたにもかかわらず、例えば、図６に示したように、最新の調整時期の検知時において、位置ずれ誤差等に起因してスケール板３２の上端が当初の基準位置Ｓ１よりも下方の位置Ｓ２にシフトしている場合には、制御ユニット４１は、例えば振動や揺れ等に起因して基準位置（ゼロ点）がずれたものと判断し、その位置Ｓ２を新たな基準位置とする。
【００４４】
二次圧力Ｐ２が所定の圧力上昇を示したときに、そのときのスケール板３２の変位位置を新たな基準位置とし得る理由は、以下の通りである。すなわち、スケール板３２の変位量を検出する上で必要な基準位置（ゼロ点）は、レイノルドガバナ１０の停止時におけるスケール板３２の変位位置に基づいて決定されるのが好ましい。なぜなら、レイノルドガバナ１０が停止している状態は、ガスＧの流量を調整しているメインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖが閉まっている状態に相当し、すなわちガスＧの流量がゼロの状態だからである。ここで、レイノルドガバナ１０が停止した際に、メインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖが閉じると、ガスＧの二次圧力Ｐ２が所定の圧力（例えば２．４ｋＰａ）以上まで一時的に上昇することが知られており、この圧力上昇は、一般的に「ロックアップ」と呼ばれている。したがって、二次圧力Ｐ２が圧力上昇を示したときのスケール板３２の変位位置を新たな基準位置とすれば、その基準位置はレイノルドガバナ１０の停止時におけるスケール板３２の変位位置に相当することとなるため、基準位置を正確に決定することが可能になるのである。ここで、制御ユニット４１が本発明における「調整時期検出手段」および「調整手段」の一具体例に対応する。
【００４５】
なお、メモリ４２は、例えばＲＡＭ（Random Accesee Memory）などにより構成されており、例えば、相関テーブルＴなどの情報を記憶している。
【００４６】
次に、図１〜図７を参照して、流量計測装置の動作について説明する。図７は、流量計測装置の動作の流れを説明するためのものである。なお、以下では、ガスＧの流量計測機構および基準位置調整機構に伴う制御ユニット４１の動作について言及するものとする。
【００４７】
この流量計測機構では、計測基準点が一旦調整され、スケール板３２の変位量を検出するために基準位置Ｓ１が設定されたのち（図１〜図４参照）、流量計測サイクルＣを繰り返すことによりガスＧの流量を継続的に演算する。すなわち、まず、一次圧力計２１を利用してガスＧの一次圧力Ｐ１を検出すると共に、二次圧力計２２を利用してガスＧの二次圧力Ｐ２を検出する（ステップＳ１０１；図５参照）。
【００４８】
続いて、ガスＧの二次圧力Ｐ２を検出しながら、その二次圧力Ｐ２が所定の圧力ＰＴ以上（Ｐ２≧ＰＴ，例えばＰＴ＝２．４ｋＰａ）となり、圧力上昇を示したか否かを判定する（ステップＳ１０２）。二次圧力Ｐ２が圧力上昇を示した場合（Ｐ２≧ＰＴ；ステップＳ１０２Ｙ）には、計測基準点を調整するための調整時期を検出したものと判断し（ステップＳ１０３）、基準位置Ｓ１に代えて、調整時期を検知したときのスケール板３２の変位位置Ｓ２を、そのスケール板３２の変位量を検出するための新たな基準位置とすることにより、計測基準点を調整する（ステップＳ１０４；図６参照）。
【００４９】
最後に、調整作業ののち、光開度計３０のスケール板３２の変位量を検出し（ステップＳ１０５）、そのスケール板３２が変位したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。スケール板３２が変位した場合（ステップＳ１０６Ｙ）には、メモリ４２に記憶されている変位量と流量との相関を表す相関テーブルＴに基づいて、スケール板３２の変位量をガスＧの流量Ｑに換算する（ステップＳ１０７）。
【００５０】
なお、二次圧力Ｐ２の圧力上昇の判定時（ステップＳ１０２）において、二次圧力Ｐ２が圧力上昇を示さなかった場合（Ｐ２＜ＰＴ；ステップＳ１０２Ｎ）には、計測基準点の調整を行うことなく、スケール板３２の変位量の検出動作（ステップＳ１０５）に移行する。また、スケール板３２の変位の有無の判定時（ステップＳ１０６）において、スケール板３２が変位しなかった場合には、ガスＧの流量換算を行うことなく、一次圧力Ｐ１および二次圧力Ｐ２の検出動作（ステップＳ１０１）に移行する。以上の流量計測サイクルＣが繰り返されることにより、計測基準点を随時調整しながら、ガスＧの流量が継続的に計測される。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態に係る流量計測装置では、レイノルドガバナ１０の圧力調整動作に応じて変化するガスＧの二次圧力Ｐ２を検出し、その二次圧力Ｐ２の圧力上昇に基づいて計測基準点を調整すべき調整時期を検知したときに、そのときの光開度計３０のスケール板３２の変位位置に基づいて、スケール板３２の変位量を検出するための基準位置をＳ１からＳ２に更新するようにしたので、ガスＧの二次圧力Ｐ２の圧力変化に基づいて、レイノルドガバナ１０の停止状態が調整時期として自動的に検知され、この調整時期の検知時ごとに、スケール板３２の変位量を検出するための基準位置が、レイノルドガバナ１０の停止時（すなわちメインガバナ１１のメインバルブ１１Ｖの閉塞時）におけるスケール板３２の変位位置と一致するように自動的に更新される。この場合には、上記「発明が解決しようとする課題」の項において説明した従来の場合とは異なり、スケール板３２の変位量を検出するための基準位置を一旦設定したのち、揺れや振動等に起因して基準位置がずれたとしても、その基準位置が随時再設定される。しかも、このとき再設定される基準位置は、レイノルドガバナ１０の停止時におけるスケール板３２の変位位置に基づいて決定されるため、スケール板３２の変位量を検出する上で正確な位置である。もちろん、この場合には、ガスＧの脈動等に起因して、基準位置の把握に際して演算処理上の誤差が生じたとしても、その誤差は調整時ごとに随時解消される。したがって、本実施の形態では、調整処理が反復的に実行されることにより、スケール板３２の変位量を検出するための基準位置が正確に決定され、かつ維持されるため、ガスＧの流量を高精度に計測することができる。
【００５２】
特に、本実施の形態において説明した流量計測装置は、既設のレイノルドガバナ１０、一次圧力計２１、二次圧力計２２および光開度計３０を使用した上、制御ユニット４１の処理ロジックを変更するだけで実現可能なため、新たな機器の導入等に伴う装置の大幅なコストアップを招くことなく、簡便かつ安価にガスＧの流量計測の高精度化を実現することができる。もちろん、本実施の形態では、上記「発明が解決しようとする課題」の項において説明した自動復帰機構が不要なため、その自動復帰機構の導入に伴うコストアップも回避することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、スケール板３２の変位量を検出するための基準位置が自動的に更新される点に基づいて、基準位置のずれに起因したトラブルが発生した際に、修理作業者等が流量計測装置の設置現場まで赴く必要がないため、流量計測装置を運用する上で人件費等の費用を削減することもできる。
【００５４】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施の形態において説明したものに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５５】
具体的には、例えば、上記実施の形態では、ガスＧの二次圧力Ｐ２の圧力上昇に基づいて調整時期を検出するようにしたが、この場合には、二次圧力Ｐ２の圧力上昇を検知したときに直ちに調整時期を検出したものと判断するのではなく、二次圧力Ｐ２の圧力上昇条件に加えて他の各種条件を満たしたときに、最終的に調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。
【００５６】
例えば、第１に、制御ユニット４１が時間を計測するためのタイマーを備えるようにし、１日のうちの所定の時間帯において二次圧力Ｐ２の圧力上昇を検出したときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。一般に、ガスＧの消費量は昼間に増大して夜間に著しく減少するため、レイノルドガバナ１０は、ガスＧの消費量が少ない夜間に停止する傾向にある。このことを考慮すれば、レイノルドガバナ１０の停止時を調整時期として検出する上で、例えば、「所定の時間帯」を夜間（例えば午前０時〜午前５時）となるように設定するのが好ましい。
【００５７】
また、例えば、第２に、二次圧力Ｐ２の圧力上昇を検出したのち、その圧力上昇が所定の時間に渡って連続したときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。「所定の時間」とは、二次圧力Ｐ２の圧力上昇特性に基づいて設定されるのが好ましく、例えば１０秒間である。
【００５８】
また、例えば、第３に、二次圧力Ｐ２の圧力上昇を検出した上、さらに、光開度計３０のスケール板３２の変位量が所定の範囲内であるときに、調整時期を検出したものと判断するようにしてもよい。「所定の範囲内」とは、レイノルドガバナ１０の停止時におけるスケール板３２の位置ずれ範囲に基づいて設定されるのが好ましく、例えば０．２５ｍｍ／１分間以内である。
【００５９】
上記した第１〜第３のいずれの例においても、二次圧力Ｐ２の圧力上昇条件に他の各種条件を加えることにより、不慮の要因（例えばレイノルドガバナ１０の故障等）に起因して二次圧力Ｐ２が圧力上昇を示した場合（すなわちレイノルドガバナ１０が停止していない場合）に調整時期を検出したものと誤認し、意図せずに調整作業を実行することが防止される。したがって、調整作業の実行に関する信頼性を向上させることができる。もちろん、上記第１〜第３の例において説明した一連の条件は個別に適用されてもよいし、２つ以上組み合わされて適用されてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、二次圧力計２２を利用して検出したガスＧの二次圧力Ｐ２の圧力上昇に基づいて調整時期を検知するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、レイノルドガバナ１０の停止時には二次圧力Ｐ２だけでなく中間圧力ＰＭも上昇することが知られていることから、二次圧力Ｐ２に代えて、中間圧力計２３を利用して検出した中間圧力ＰＭの圧力上昇に基づいて調整時期を検出するようにしてもよい。すなわち、中間圧力ＰＭが所定の圧力上昇（例えば４．０ｋＰａ以上）を示したときに、調整時期を検知したものと判断するようにしてもよい。この場合においても、ガスＧの中間圧力ＰＭの圧力変化に基づいて、レイノルドガバナ１０の停止状態が調整時期として自動的に検知されるため、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。ここで、中間圧力ＰＭに基づいて調整時期を検知する場合における中圧補助ガバナ１２が本発明における「補助整圧手段」の一具体例に対応し、中間圧力計２３が本発明における「補助圧力検出手段」の一具体例に対応する。
【００６１】
さらに、上記実施の形態では、必ずしも二次圧力Ｐ２や中間圧力ＰＭの圧力条件に基づいて調整作業を行う必要はなく、他の条件に基づいて調整作業を行うようにしてもよい。具体的には、例えば、図８に示したように、下流側配管２を流れるガスＧの圧力を制御し、必要に応じて停止信号Ｎを出力することによりレイノルドガバナ１０を強制的に停止させることが可能なリモートセッター５０を備えるようにし、二次圧力Ｐ２や中間圧力ＰＭに関係せずに、リモートセッター５０から制御ユニット４１に対して停止信号Ｎが出力されたときに、制御ユニット４１が調整時期を検出したものと判断して調整作業を行うようにしてもよい。この場合には、レイノルドガバナ１０を強制的に停止させることにより、ガスＧの圧力条件に縛られることなく、所望の時期に調整作業を行うことができる。なお、図８に示した流量計測装置に関する上記特徴以外の構成等は、図５に示した場合と同様である。ここで、リモートセッター５０が本発明における「制御手段」の一具体例に対応する。
【００６２】
また、上記実施の形態では、レイノルド式のガバナを備えた流量計測装置について本発明を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、レイノルド式以外の他の圧力調整方式のガバナを備えた流量計測装置について本発明を適用するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施の形態では、ガスの流量計測に関して本発明を適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ガス以外の他の流体、例えば水道水などの流量計測に関して本発明を適用するようにしてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項１０いずれか１項に記載の流量計測装置によれば、調整時期検出手段が、整圧手段の圧力調整動作に基づいて、弁開度計測手段の計測基準点を調整するための調整時期を検出したときに、調整手段が、弁開度計側手段の計測基準点を調整するようにしたので、例えば、調整時期が整圧手段の停止時に対応するようにすれば、調整時期検出手段により整圧手段の停止状態が調整時期として自動的に検知され、この調整時期の検知時ごとに、調整手段により弁開度計測手段の計測基準点が自動的かつ正確に調整される。したがって、弁開度計測手段の計測基準点が正確に決定され、かつ維持されるため、流体の流量を高精度に計測することができる。
【００６５】
特に、請求項４記載の流量計測装置によれば、下流側圧力検出手段を利用して下流側配管を流れる流体の圧力を検出し、この下流側圧力検出手段を利用して整圧手段の停止時に生じる圧力上昇を検知したときに、調整時期検出手段が調整時期を検出したものと判断するようにしたので、下流側配管を流れる流体の圧力変化に基づいて、整圧手段の停止状態を自動的に検出することができる。
【００６６】
また、請求項５記載の流量計測装置によれば、補助圧力検出手段を利用して補助整圧手段を流れる流体の圧力を検出し、この補助圧力検出手段を介して整圧手段の停止時に生じる圧力上昇を検知したときに、調整時期検出手段が調整時期を検出したものと判断するようにしたので、補助整圧手段を流れる流体の圧力変化に基づいて、整圧手段の停止状態を自動的に検出することができる。
【００６７】
また、請求項６記載の流量計測装置によれば、所定の時間帯において圧力上昇を検知したときに、調整時期検出手段が調整時期を検出したものと判断するようにしたので、例えば、一般的に整圧手段が停止する傾向にある時間帯を上記所定の時間帯として設定すれば、調整時期の誤検出に起因する意図しない調整作業の実行を防止し、調整作業の実行に関する信頼性を向上させることができる。
【００６８】
また、請求項７記載の流量計測装置によれば、所定の時間に渡って連続して圧力上昇を検知したときに、調整時期検出手段が調整時期を検出したものと判断するようにしたので、調整時期の誤検出に起因する意図しない調整作業の実行を防止し、調整作業の実行に関する信頼性を向上させることができる。
【００６９】
また、請求項８記載の流量計測装置によれば、さらに、変位機構の変位量が所定の範囲内であるときに、調整時期検出手段が調整時期を検出したものと判断するようにしたので、調整時期の誤検出に起因する意図しない調整作業の実行を防止し、調整作業の実行に関する信頼性を向上させることができる。
【００７０】
また、請求項９記載の流量計測装置によれば、制御手段が整圧手段を停止させたときに、調整時期検出手段が調整時期を検出したものと判断するようにしたので、稼働制御手段を利用して整圧手段を強制的に停止させることにより、所望の時期に調整作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流量計測装置の概略構成を模式的に表す図である。
【図２】図１に示した流量計測装置の稼働時における概略構成を模式的に表す図である。
【図３】光開度計の側面構成を表す図である。
【図４】光開度計の平面構成を表す図である。
【図５】図１に示した流量計測装置のブロック構成を表すブロック図である。
【図６】図１に示した流量計測装置の調整機構を説明するための図である。
【図７】図１に示した流量計測装置の動作の流れを説明するための流れ図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る流量計測装置に関する変形例のブロック構成を表すブロック図である。
【符号の説明】
１…上流側配管、２…下流側配管、３…調整管、４…一次圧調整管、５…二次圧調整管、１０…レイノルドガバナ、１１…メインガバナ、１１Ｖ…メインバルブ、１２…中圧補助ガバナ、１３…低圧補助ガバナ、１４…オキジャリボール、１５…レバー、１６…吊棒、１７Ａ〜１７Ｃ…支持軸、２１…一次圧力計、２２…二次圧力計、２３…中間圧力計、３０…光開度計、３０Ｆ…固定部、３０Ｍ…変位部、３１，３４…固定具、３２…スケール板、３３…スリット、３５Ａ，３５Ｂ…支持バー、３６Ａ，３６Ｂ…保持具、３７Ａ…送光ケーブル、３７Ｂ…受光ケーブル、４１…制御ユニット、４２…メモリ、５０…リモートセッター、６１…設定スプリング、６２，６４…トックルバルブ、６３…設定ウェイト、６５…中圧補助ガバナ取り出しコック、６６…ニードルバルブ、６７…低圧ストップバルブ、６８…補助ウェイト、６９…主ウェイト、Ｇ…ガス、Ｌ…検出光、Ｎ…停止信号、Ｐ１…一次圧力、Ｐ２…二次圧力、ＰＭ…中間圧力、Ｑ…流量、Ｓ１，Ｓ２…基準位置、Ｔ…相関テーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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