(57)【要約】【課題】  正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動する場合でも、脈動するガスの流量を正確に計測することができ、かつ設置スペース上の制約が少ない脈動ガス流量計測装置を提供する。【解決手段】  正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動するガス流路１９に取り付けられ、所定量のガス2が通過する毎にパルス信号6を出力する容積式ガスメータ２２と、容積式ガスメータの入口側と出口側の圧力差を検出し正または負の差圧信号7を出力する差圧発信器２４と、差圧信号7が正の時にパルス信号6を加算し差圧信号が負の時にパルス信号を減算する加減算回路２６と、加減算したパルス信号の累積値または一定時間毎の累積値を出力する流量発信器２８とを備える。【選択図】      図１
2005084004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動するガス流路に取り付けられ、所定量のガスが通過する毎にパルス信号を出力する容積式ガスメータと、
該容積式ガスメータの入口側と出口側の圧力差を検出し正または負の差圧信号を出力する差圧発信器と、
前記差圧信号が正の時にパルス信号を加算し、差圧信号が負の時にパルス信号を減算する加減算回路と、
加減算したパルス信号の累積値または一定時間毎の累積値を出力する流量発信器とを備えた、ことを特徴とする脈動ガス流量計測装置。
【請求項２】
前記容積式ガスメータは、計測チャンパー内に互いに逆回転する２つのインペラを有し、入口側と出口側の圧力差により、インペラとチャンパー間に所定容量のガスを封じ込めたまま、インペラが正転または逆転する容積式回転式ガスメータである、ことを特徴とする請求項１に記載の脈動ガス流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈動するガスの流量を計測する脈動ガス流量計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脈動するガスの流量を計測できる流量計として、超音波流量計が広く知られている。超音波流量計は、図４に測定原理図を示すように、流体中を角度θをもって超音波を伝播させ、流量の正方向Ａ→Ｂと逆方向Ｂ→Ａの伝播時間の差を測定することにより平均流速Ｖｍを算出するものである。
【０００３】
脈動するガスの流量を計測できる流量計として、その他に特許文献１、２等が開示されている。
【０００４】
特許文献１の「一体形差圧式流量計」は、被測定流体の脈動成分の影響を抑制し、測定精度の向上を目的とするものであり、図５に示すように、被測定流体を導入する流体導入手段５２と、流体導入手段により導入された被測定流体が供給され、その被測定流体供給入口と出口との間で差圧を発生させる絞り機構５３と、絞り機構からの被測定流体を導出する流体導出手段５４と、絞り機構５３により発生された差圧を検出し、検出した差圧に対応する信号を出力する差圧検出手段５５とを備えたものである。
【０００５】
特許文献２の「フルイディック式流量計」は、流体に脈動が発生した場合でも計測に影響の少ないフルイディック式流量計を目的とするものであり、図６に示すように、計測用ノズル６１の下流に配置され、流体を左右に分流して流体に圧力振動を発生させるターゲットと、ターゲットにより分流された流体の圧力を計測する圧電素子と、圧電素子により計測した流体の圧力振動の周波数より流速を算出する流速算出手段とを有し、脈動が発生する流体の流量を計測するフルイディック式流量計において、
前記計測用ノズル６１の上流にあって、流体をフルイディック素子が形成された流量計測部とバイパス通路とに分割する仕切板を有し、
前記計測ノズル６１を流れる流体により発生する前記圧力変動が、前記脈動の周波数の整数倍、または整数分の１倍と一致しないように、前記バイパス通路の入口面積と前記計測用ノズル６１の入口面積との比が決定されているものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２７７０号公報
【特許文献２】特開平８−７５５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２は、嫌気性微生物を利用して有機性排水を処理する嫌気性処理リアクターの全体斜視図である。この図に示すように、嫌気性処理リアクター１０は、原水流入部１１、反応部１２、下部セトラー１３、ライザー管１４、ダウナー管１５、仕上げゾーン１６、上部セトラー１７、気液分離装置１８、等から構成される。
【０００８】
有機性排水１はポンプによってリアクター下部の原水流入部１１に供給され、原水流入部１１において、内部循環水と混合され均一に拡散され反応部１２に流入する。
反応部１２において、排水中の有機物（ＢＯＤ）はグラニュール（メタン生成菌を主体とするペレット状のバイオマス）の働きによってメタンガスと炭酸ガス（バイオガス）に分解され、メタンガスは気泡となって排水中を上昇する。
下部セトラー１３において、反応部で発生したバイオガス２が収集され、ライザー管１４に集められる。
ライザー管１４により、下部セトラー１３で収集されたバイオガス２が浮力により勢いよく上昇し、エアーリフト効果により処理水とグラニュールも気液分離装置１８（デガスタンク）まで上昇する。
気液分離装置１８において、ライザー管１４によって上昇した混合水（バイオガス、グラニュール、および処理水）からバイオガス２が気液分離され、バイオガス２は外部に排出される。
バイオガスが分離されたグラニュールと処理水は、ダウナー管１５を通って下降し、リアクター下部の原水流入部１１に戻る。
下部セトラー１３でバイオガスが収集された処理水は、更に上昇し、仕上げゾーン１６において、未分離性ＢＯＤの仕上げ処理が行なわれ、ＢＯＤ除去率をさらに向上する。
仕上げ処理された処理水３は、更に上昇し、上部セトラー１７において、処理水とグラニュールを分離し、清澄な処理水３を取り出すと共に、仕上げゾーンで発生するバイオガスを捕集する。
上述したように、嫌気性処理リアクター１０内において、有機性排水１は内部で循環しながら嫌気性処理され、メタンガスを主とする有益なバイオガス２と清澄な処理水３に処理される。
【０００９】
しかし上述した嫌気性処理リアクター１０において、気液分離装置（デガスタンク）から外部に排出されるバイオガスは、ライザー管内を混合水が勢いよく上昇しガスが分離される際には大量に流れ、次いで処理水がダウナー管を通って下降する際には、下降流に随伴してガスが逆流する特性を有する。そのため、嫌気性処理リアクターから発生するガスは、下流側に流れる正方向流れとその逆流とが非周期的に大きく変動する特性がある。
【００１０】
嫌気性処理リアクター１０から発生するガス発生量を計測するため、従来から容積式回転式ガスメータが用いられている。容積式回転式ガスメータは、ルーツメータ（登録商標）として広く知られており、図３の作動原理図に示すように、計測チャンパー４内に２つの互いに逆回転するインペラ５を有し、入口側と出口側の微小な圧力差により、インペラ５とチャンパー４間に既知容量のガスを封じ込めたまま、インペラが回転し、この回転数をパルスカウンタ等でカウントすることにより、流量を計測するものである。
【００１１】
しかし、ルーツメータにおけるパルスカウンタは、インペラ５が逆転する場合でも、正転する場合と同様にパルス信号を出力する。そのため、上述したように嫌気処理設備（嫌気性処理リアクター）から出るバイオガスが正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動すると、ルーツ式ガスメータでは流れ方向が検知不可のため、正方向だけでなく逆流分についても発生流量としてカウントしてしまう問題点があった。
【００１２】
またこの問題を回避するために、上述した超音波流量計を用いる場合には、平均流速Ｖｍを安定させるために、超音波流量計の前後に整流目的の直管長（直径の２０倍〜２５倍）が必要となり、管径が大きい（例えば直径約２００ｍｍ）場合、非常に長い（例えば５ｍ以上の）直管部を必要とするため、設置スペース上の制約が大きい問題があった。
【００１３】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動する場合でも、脈動するガスの流量を正確に計測することができ、かつ設置スペース上の制約が少ない脈動ガス流量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動するガス流路に取り付けられ、所定量のガスが通過する毎にパルス信号を出力する容積式ガスメータと、
該容積式ガスメータの入口側と出口側の圧力差を検出し正または負の差圧信号を出力する差圧発信器と、
前記差圧信号が正の時にパルス信号を加算し、差圧信号が負の時にパルス信号を減算する加減算回路と、
加減算したパルス信号の累積値または一定時間毎の累積値を出力する流量発信器とを備えた、ことを特徴とする脈動ガス流量計測装置が提供される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記容積式ガスメータは、計測チャンパー内に互いに逆回転する２つのインペラを有し、入口側と出口側の圧力差により、インペラとチャンパー間に所定容量のガスを封じ込めたまま、インペラが正転または逆転する容積式回転式ガスメータである。
【発明の効果】
【００１６】
上記本発明の構成によれば、差圧発信器で正圧検知時のガスメータ計測値を実流量、負圧検知時の計測値を逆流量としてカウントし、実流量−逆流量を計算することでガスの実発生量を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の脈動ガス流量計測装置の全体構成図である。この図において、本発明の脈動ガス流量計測装置２０は、上述した嫌気性処理リアクター１０から発生するガス発生量を計測するため、そのガス流路１９の途中に取り付けられている。
【００１９】
ガス流路１９は、嫌気性処理リアクター１０から図示しないガス貯蔵容器まで発生したバイオガス２を供給する配管であり、この配管内をバイオガス２が、正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動しながら流れるようになっている。ガス流路１９の管径は例えば直径約２００ｍｍ前後であり、その一部がこの例では上から下に鉛直に延び、この鉛直部分に容積式ガスメータ２２が取り付けられている。バイオガス２の発生圧力は、例えば１００ｍｍＡｑ〜３００ｍｍＡｑである。
【００２０】
容積式ガスメータ２２は、好ましくは容積式回転式ガスメータ（例えばルーツメータ）であり、計測チャンパー２２ａ内に互いに逆回転する２つのインペラ２２ｂを有し、入口側と出口側の圧力差により、インペラとチャンパー間に所定容量のガスを封じ込めたまま、インペラ２２ｂが正転または逆転するようになっている。
また、容積式ガスメータ２２は、インペラ２２ｂの回転を検出し、所定量のガスが通過する毎にパルス信号６を出力するパルス発振器２３を備えている。このパルス信号６は、後述する加減算回路２６に入力される。
【００２１】
本発明の脈動ガス流量計測装置２０は、更に、差圧発信器２４と加減算回路２６と流量発信器２８を備える。
差圧発信器２４は、容積式ガスメータ２２の入口側と出口側に配管２１で連通し、その間の圧力差を検出し、入口側圧力Ｐ１と出口側圧力Ｐ２の差ΔＰ（＝  Ｐ１-  Ｐ２）に応じて正または負の差圧信号７を出力する。この差圧信号７は、加減算回路２６に入力される。
【００２２】
加減算回路２６は、差圧信号７が正の時にパルス信号６を加算し、差圧信号７が負の時にパルス信号６を減算し、その累積値または一定時間毎の累積値を流量発信器２８に出力する。加減算回路２６には、制御信号により加算カウンタと減算カウンタを切り替えられる機能を有するアップダウンカウンタを用いることができる。
【００２３】
流量発信器２８は、加減算したパルス信号の累積値または一定時間毎の累積値を出力する。
【００２４】
上述本発明の構成によれば、バイオガス２の正方向流れとその逆流が非周期的に大きく変動する場合でも、差圧発信器２４で正圧検知時のガスメータ計測値を実流量として加減算回路２６で加算し、負圧検知時の計測値を逆流量として加減算回路２６で減算するので、全体として実流量−逆流量を計算することでガスの実発生量を正確に計測することができる。
また、ガス流路１９の直管部（この例では鉛直部）は、容積式ガスメータ２２が取り付けられる長さで足り、差圧発信器２４は容積式ガスメータ２２の入口側と出口側に配管２１で連通し、その間の圧力差を検出できる限りで、別の箇所に接続することができる。従って、設置スペース上の制約は実質的にほとんどないといえる。
【００２５】
なお本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の脈動ガス流量計測装置の全体構成図である。
【図２】本発明の装置を適用する嫌気性処理リアクターの全体斜視図である。
【図３】容積式回転式ガスメータの作動原理図である。
【図４】超音波流量計の測定原理図である。
【図５】特許文献１の「一体形差圧式流量計」の模式図である。
【図６】特許文献２の「フルイディック式流量計」の模式図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  有機性排水、２  バイオガス、３  処理水、
４  計測チャンパー、５  インペラ、
６  パルス信号、７  差圧信号、
１０  嫌気性処理リアクター、１１  原水流入部、１２  反応部、
１３  下部セトラー、１４  ライザー管、１５  ダウナー管、
１６  仕上げゾーン、１７  上部セトラー、１８  気液分離装置、
１９  ガス流路、２０  脈動ガス流量計測装置、
２２  容積式ガスメータ、２２ａ  計測チャンパー、２２ｂ  インペラ、
２３  パルス発振器、２４  差圧発信器、
２６  加減算回路（アップダウンカウンタ）、２８  流量発信器
【図１】
2005084004.tif 000003
【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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