JP4899141B2

JP4899141B2 - Gas meter

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Publication number: JP4899141B2
Application number: JP2001263855A
Authority: JP
Inventors: 博松下; 忠幸南; 泰宏藤井; 滋田川; 幸雄木村; 徹廣山; 二郎水越; 富士雄堀; 信好森井; 暢宏中村
Original assignee: Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: JP2003075226A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガス、プロパンガス（ＬＰＧ）等のガス流量を検出するガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲食店や工場等では、熱源としてガスが使用されている。このような飲食店や工場等では、ガス流量の最小値と最大値との差が非常に大きい。このため、ガス流量を検出するガスメータには、ガス流量を小流量から大流量まで広範囲にわたって検出可能であることが要求される。
ところで、飲食店や工場等のような広範囲にわたるガス流量を正確に検出することができる流量検出手段は大型で、非常に高価である。
そこで、従来のガスメータは、弁（流量調節手段）が設けられた大流量用（大口径）の主流路と、弁をバイパスするように設けられた小流量用（小口径）の副流路とを備えている。そして、主流路の、副流路でバイパスされない部分に大流量用の第１流量検出手段を設け、副流路に小流量用の第２流量検出手段を設けている。
また、ガスメータには、弁を開閉制御する制御手段が設けられている。この制御手段は、第１流量検出手段あるいは第２流量検出手段の出力に基づいて弁を開閉制御する。すなわち、大流量のガスを供給する場合（ガスの使用量が多い場合）には、弁を開制御してガスを主流路及び副流路に流す。小流量のガスを供給する場合（ガスの使用量が少ない場合）には、弁を閉制御してガスを副流路のみに流す。
また、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の出力に基づいてガス流量を検出している。
【０００３】
従来のガスメータでは、第１流量検出手段及び第２流量検出手段として電気的な流量検出手段を用いているため、電源が必要である。ここで、ガスメータは、外部電源に接続し難い場所に設置されることが多い。そこで、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の電源として内蔵電池が用いられている。
一方、第１流量検出手段及び第２流量検出手段を連続動作させると、内蔵電池の使用可能時間が短くなる。そこで、内蔵電池の使用可能時間を長くするために、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の一方を選択的に動作させている。さらに、第１流量検出手段及び第２流量検出手段を動作させる時には、所定時間毎（例えば、２秒毎）に間欠動作させている。
ここで、ガス流量は脈動的に変動するため、流量検出手段を長い時間間隔（例えば、２秒毎）で間欠動作させて得た検出流量値に基づいて弁を制御すると、弁の制御が安定しない。そこで、第１流量検出手段あるいは第２流量検出手段を間欠動作させて得た検出流量値を補正処理し、補正処理した補正流量値により調節手段を制御している。
この場合、弁が閉制御されている時には、第２流量検出手段の検出流量値を補正処理した補正流量値が上限流量設定値に達すると、弁を開制御する。
また、弁が開制御されている時には、第１流量検出手段の検出流量値を補正処理した補正流量値が下限流量設定値に達すると、弁を閉制御する。
なお、上限流量設定値と下限流量設定値は、弁の制御特性にヒステリシスを持たせるための設定値である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガスメータは、前記したように、弁が閉制御されている時には、第２流量検出手段の検出流量値を補正処理した補正流量値が上限流量設定値に達すると弁を開制御している。
ガスメータは、内蔵電池の使用可能時間を長くするために、消費電流を極力低減できるように構成されている。第１流量検出手段及び第２流量検出手段の選択動作及び間欠動作も、消費電流を低減するためのものである。また、弁を開閉制御する際にも電流を消費する。例えば、弁を閉状態から開状態（全閉位置から全開位置）に動作させる際には、弁の全閉位置から全開位置までの弁の移動量にほぼ比例した電流が消費される。また、消費電流を低減するために、保持電流が不要な弁を用いている。
ところで、ガスメータを選択する際には、ガスの使用量に対応するガスメータが選択される。しかしながら、飲食店や工場等では、最大使用量のガスを使用する時間帯は少ない。すなわち、弁を最大使用量に対応する全開位置まで移動させる必要がある場合は少なく、通常は弁を全閉位置と全開位置の間の中間位置に移動させるだけで充分な場合が多い。
このように、従来のガスメータでは、必要がない場合でも弁を全開位置まで移動させているため、弁の移動のための電流を無駄に消費していた。
そこで、本発明は、弁の位置（開度量）をガスの使用量に応じて適切に制御することにより、調節手段を駆動するための消費電流を低減したガスメータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのガスメータである。
請求項１に記載のガスメータでは、制御手段は、調節手段が全閉位置にある時にガス流量値が第１の所定流量値以上となった場合は調節手段を全閉位置と全開位置の間の第１開度の位置に制御し、調節手段が第１開度の位置にある時にガス流量値が第１の所定流量値より高い第２の所定流量値以上となった場合は調節手段を全開位置に制御する。請求項１に記載のガスメータを用いれば、調節手段の位置（開度量）をガスの使用量に応じて適切に制御できるので、消費電流を低減できる。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのガスメータである。
請求項２に記載のガスメータでは、制御手段は、調節手段が全開位置にある時にガス流量値が第２の所定流量値より低く第１の所定流量値より高い第４の所定流量値未満になった場合は第１開度の位置に制御し、調節手段が第１開度の位置にある時にガス流量値が第１の所定流量値より低い第３の所定流量値未満になった場合は全閉位置に制御する。請求項２に記載のガスメータを用いれば、全開位置の流量が必要な時だけ調節手段を全開位置に制御するので、従来に対して消費電流を低減できる。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのガスメータである。
請求項３に記載のガスメータでは、制御手段は、調節手段が第１開度の位置または全開位置にある時にガス流量値が第１の所定流量値より低い第３の所定流量値未満になった場合は、第１開度の位置または全開位置から全閉位置に制御する。請求項３に記載のガスメータを用いれば、全開位置から第１開度の位置に制御されることがなく、調節手段を閉じる側に制御する場合は全閉のみとする。このため、調節手段の動作回数を低減できるので、更に消費電流を低減できる。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのガスメータである。
請求項４に記載のガスメータでは、前記調節手段は、開口部の大きさを調節可能な弁とステップモータにて構成され、前記弁は、固定部材と可動部材にて構成され、前記固定部材に対して前記可動部材を回転させることで前記開口部の大きさが変化するように構成されており、前記開口部は、流路の軸方向に対して垂直となるように設定されており、前記可動部材を回転させる方向であって前記開口部の大きさを変化させる方向は、流路の軸方向に対して垂直な方向である。請求項４に記載のガスメータを用いれば、流路の軸方向に流れるガスは、開口部に対してほぼ垂直に通過するので、ガスの流れに対する抵抗を最小限にでき、ガスの圧力損失を最小限にすることができる。このため、第１開度の位置を、より最適（より少ない開度量）に設定でき、消費電流をより低減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のガスメータの一実施の形態のブロック図を示している。
本実施の形態のガスメータは、大流量（所定流量以上）のガスを供給可能な主流路１０と、小流量（所定流量未満）のガスを供給可能な副流路２０を備えている。副流路で流すことができるガスの量が小流量であり、主流路で流さなければならないガスの量が大流量である。主流路１０には、調節手段３０が設けられている。調節手段３０としては、例えば、主流路１０の流路を開閉する弁が用いられる。副流路２０は、主流路１０に設けられた調節手段３０をバイパスするように設けられている。第１流量検出手段４０は、副流路２０でバイパスされていない主流路１０の部分に設けられており、大流量検出用のものである。第２流量検出手段５０は、副流路２０に設けられており、小流量検出用のものである。制御手段１００は、第１流量検出手段４０及び第２流量検出手段５０の検出出力に基づいて、調節手段３０の制御や、ガス使用量の積算等を行う。
また、電源１２０は、制御手段１００に接続され、制御手段１００、第１流量検出手段４０、第２流量検出手段５０、調節手段３０等に電源を供給する。
【００１０】
図２は、本発明のガスメータの一実施の形態の概略構成図を示している。本実施の形態では、第１流量検出手段４０及び第２流量検出手段５０として、超音波式流量検出手段を用いている。超音波式流量検出手段は、例えば、一対の超音波の発信受信器を有し、所定距離だけ離して設けられている。超音波の発信受信器は、発信器と受信器に切り替え可能であり、一方の発信受信器から発信された超音波が、他方の発信受信器で受信されるまでの時間に基づいて流量を検出する。
第１流量検出手段４０は、第１発信受信器（上流）４１と第２発信受信器（下流）４２で構成され、第２流量検出手段５０は、第３発信受信器（上流）５１と第４発信受信器（下流）５２で構成されている。
超音波の発信受信器でガス流量を検出する場合は、上流側から発信して下流側で受信する動作と、下流側から発信して上流側で受信する動作とを交互に実施する。そして、双方の検出時間を使用して演算することで音速の影響を無くし、演算精度を向上させている。そして、検出時間からガスの速度を算出し、ガス速度と流路面積等を用いて単位時間当りの流量（体積）を算出する。
また、本実施の形態では、調節手段３０は、固定部材３３と、可動部材３２と、ステップモータ３１を用いている。ステップモータ３１を駆動することで、可動部材３２を摺動させ、固定部材３３に設けられた開口部３３ａと可動部材３２に設けられた開口部３２ａとの相対位置を制御して、主流路１０を開閉制御する。
また、電源１２０は、長期間の継続動作を内蔵電池で行うために、複数の電池１２１を並列に接続している。
【００１１】
次に、図３、図４、図５を用いて調節手段３０の構造を説明する。固定部材３３は、複数の開口部３３ａが設けられ、主流路１０内に固定される。図３、図４に示す例では、固定部材３３の開口部３３ａは、６箇所設けられ、開口部３３ａと閉口部３３ｂが交互に配置される。この例では、開口部３３ａと閉口部３３ｂの角度θは、ほぼ３０°に設定されている。また、同様に可動部材３２は、図３、図５に示すように、開口部３２ａが、６箇所設けられ、開口部３２ａと閉口部３２ｂが交互に配置され、開口部３２ａと閉口部３２ｂの角度θは、ほぼ３０°に設定されている。
そして、ステップモータ３１のロータ３１ａが、可動部材３２の中心に固定される。可動部材３２と固定部材３３は、互いの中心が重なるように、また、可動部材３２の当接部３２ｃが固定部材３３のストッパ３３ｃとストッパ３３ｄの間に位置するように組み合わされる。当接部３２ｃがストッパ３３ｃに当接するまでステップモータ３１により可動部材３２を反時計方向に駆動すると、調節手段３０は全開位置に制御される。また、逆に当接部３２ｃがストッパ３３ｄに当接するまでステップモータ３１により可動部材３２を時計方向に駆動すると、調節手段３０は全閉位置に制御される。また、当接部３２ｃがストッパ３３ｃ、３３ｄの間の中間開度の位置に可動部材３２を駆動すると、調節手段３０は全閉位置と全開位置の間の任意の中間開度の位置に制御される。
この調節手段３０の構造により、開口部の大きさを変化させることで流路の開度量を調節する。そして、開口部の大きさを変化させる方向は、流路の軸方向に対してほぼ垂直な方向であり、流路の軸方向に流れるガスの圧力損失を最小限にしている。本実施の形態では、流路の軸をはぼ中心にして、可動部材３２を回転させている。
【００１２】
次に、図６に制御手段１００の構成図の例を示す。
制御手段１００は、ＣＰＵ１１０を中心に構成され、バス１１５にて、各回路及び素子と接続されている。
記憶手段は、ＲＯＭ１４０とＲＡＭ１３０で構成され、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続されている。制御プログラムは、ＲＯＭ１４０に記憶され、ＲＡＭ１３０には、ＣＰＵ１１０の処理結果等を一時的に記憶する。ここで、ＲＯＭ１４０には、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＡＭ１３０には、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＯＭ１４０とＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１１０の内部にあってもよい。
電源１２０は、制御手段１００内の回路及び素子に電源を供給するとともに、発信受信器４１、４２、５１、５２、ステップモータ３１、ＬＣＤ表示器８１、ＬＥＤ８２等にも電源を供給する。
【００１３】
切替回路３１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、入出力切替器３１２を切り替える。入出力切替器３１２は、第１発信受信器（上流）４１から超音波を発信させ第２発信受信器（下流）４２で受信する動作と、第２発信受信器（下流）４２から超音波を発信させ第１発信受信器（上流）４１で受信する動作とを切り替える。
同様に、切替回路３３０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、入出力切替器３３２を切り替える。入出力切替器３３２は、第３発信受信器（上流）５１から超音波を発信させ第４発信受信器（下流）５２で受信する動作と、第４発信受信器（下流）５２から超音波を発信させ第３発信受信器（上流）５１で受信する動作とを切り替える。
出力回路３２０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、発信信号を入出力切替器３１２を経由させて一方の発信受信器に伝える。入力回路２１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、他方の発信受信器が受信した信号をＣＰＵ１１０に伝える。
同様に、出力回路３４０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、発信信号を入出力切替器３３２を経由させて一方の発信受信器に伝える。入力回路２２０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、他方の発信受信器が受信した信号をＣＰＵ１１０に伝える。
【００１４】
入力回路２３０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、入力スイッチ２００の操作状態をＣＰＵ１１０に伝える。入力スイッチ２００は、ガスメータに備えられ、ガスの積算量表示の切り替え、自己診断の実施を要求する場合等に使用される。
出力回路３５０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をステップモータ３１の駆動信号に変換する。ステップモータ３１は、制御手段１００からの駆動信号に基づいて、主流路を閉鎖あるいは開通させる。
出力回路３６０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をＬＣＤ表示器８１の表示信号に変換する。ＬＣＤ表示器８１は、制御手段１００からの表示信号に基づいて、表示部分にガスの積算量等を表示する。
出力回路３７０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をＬＥＤ８２の駆動信号に変換する。ＬＥＤ８２は、制御手段１００からの駆動信号に基づいて、制御手段１００の自己診断等の結果を表示する。例えば、正常である場合は点灯、異常である場合は点滅する。
【００１５】
次に、図７に、第１流量検出手段４０と第２流量検出手段５０を用いた検出流量の静特性図の例を示す。この図７は、検出した時間からガス速度を求め、さらにガス速度から流量（Ｌ／ｓｅｃ）を求めた特性図である。横軸に、実際に流れた流量（実流量）を設定し、縦軸に流量検出手段で検出した流量（検出流量）を設定している。この図７で、オーバーラップしている第１流量検出手段の検出流量と、第２流量検出手段の検出流量の部分は、実際には隙間なく重なっている。この図７では説明上、隙間をあけて記載している。
ここで、流路面積の大きい主流路１０に設けられている第１流量検出手段４０は、大流量検出用のものを用いているため、小流量を検出できない。図７の例に示すように、流量Ｑ１が第１流量検出手段４０を用いた場合の検出下限になる。なお、流量Ｑｍａｘが、第１流量検出手段４０の検出上限になる。
また、流路面積の小さい副流路２０に設けた第２流量検出手段５０は、小流量検出用のものを用いているため、大流量を検出できない。図７に示すように、流量Ｑ４が第２流量検出手段５０の検出上限になる。
【００１６】
ガスメータ内に流れるガスは、配管の長さ等の影響で共振し、種々の周波数成分を持ち、脈動している。検出流量値に基づいて調節手段を制御するとハンチングが発生するので、脈動成分を除去するために、補正処理を実施する。補正処理としては、例えば、移動平均処理を用いる。移動平均処理は、過去ｎ回のサンプル値の平均値である。例えば、サンプル数をｎ＝１０に設定すると、時間１０ｔの補正流量値は、時間ｔから時間１０ｔの期間に検出された１０個の検出流量値の平均値である。
また、補正処理は、種々の方法が可能であり、本実施の形態に示した補正処理に限定されるものではない。
【００１７】
また、図８に、調節手段３０の制御特性を示す。図８には、［従来の制御特性］と、［第１の実施の形態の制御特性］と、［第２の実施の形態の制御特性］の、３つの制御特性の例を示している。まず、［従来の制御特性］について説明する。
［従来の制御特性］
第１流量検出手段４０の検出下限Ｑ１と、第２流量検出手段５０の検出上限Ｑ４の間に、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４の関係になる流量Ｑ２（下限流量設定値）と流量Ｑ３（上限流量設定値）を設ける。補正流量が０から徐々に増加してＱ３（上限流量設定値）に達するまでの間は調節手段３０を全閉位置（開度量０％）に制御しておき、補正流量がＱ３（上限流量設定値）を超えた時点で調節手段３０を全開位置（開度量１００％）に制御する。そして、補正流量がＱ３（上限流量設定値）より大きい状態から徐々に減少し、補正流量がＱ２（下限流量設定値）まで減少した時点で調節手段３０を全閉位置（開度量０％）に制御する。このように調節手段３０の制御特性に、ヒステリシスを持たせることで、調節手段３０が閉鎖と開通を繰り返すハンチングを避け、制御を安定化させることができる。
【００１８】
［第１の実施の形態の制御特性］
第１流量検出手段４０の検出下限Ｑ１と、第２流量検出手段５０の検出上限Ｑ４の間に、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４の関係になる流量Ｑ２（第１下限流量設定値）と流量Ｑ３（第１上限流量設定値）を設け、さらにＱ４＜Ｑ５＜Ｑ６の関係になる流量Ｑ５（第２下限流量設定値）と流量Ｑ６（第２上限流量設定値）を設ける。補正流量が０から徐々に増加してＱ３（第１上限流量設定値）に達するまでの間は調節手段３０を全閉位置（開度量０％）に制御しておき、補正流量がＱ３（第１上限流量設定値）を超えた時点で調節手段３０を第１開度の位置（例えば、開度量５０％）に制御する。さらに補正流量が増加し、流量Ｑ６（第２上限流量設定値）を超えた時点で調節手段３０を全開位置（開度量１００％）に制御する。そして、補正流量がＱ６（第２上限流量設定値）より大きい状態から徐々に減少し、補正流量がＱ５（第２下限流量設定値）まで減少した時点で調節手段３０を第１開度の位置（例えば、開度量５０％）に制御する。さらに補正流量がＱ２（第１下限流量設定値）まで減少した時点で調節手段３０を全閉位置（開度量０％）に制御する。
この場合、流量Ｑ３が第１の所定流量値に相当し、流量Ｑ６が第２の所定流量値に相当し、流量Ｑ２が第３の所定流量値に相当し、流量Ｑ５が第４の所定流量値に相当する。
【００１９】
［第２の実施の形態の制御特性］
第１流量検出手段４０の検出下限Ｑ１と、第２流量検出手段５０の検出上限Ｑ４の間に、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４の関係になる流量Ｑ２（第１下限流量設定値）と流量Ｑ３（第１上限流量設定値）を設け、さらにＱ４＜Ｑ６の関係になる流量Ｑ６（第２上限流量設定値）を設ける。補正流量が０から徐々に増加してＱ３（第１上限流量設定値）に達するまでの間は調節手段３０を全閉位置（開度量０％）に制御しておき、補正流量がＱ３（第１上限流量設定値）を超えた時点で調節手段３０を第１開度の位置（例えば、開度量５０％）に制御する。さらに補正流量が増加し、流量Ｑ６（第２上限流量設定値）を超えた時点で調節手段３０を全開位置（開度量１００％）に制御する。そして、補正流量がＱ６（第２上限流量設定値）より大きい状態から徐々に減少し、補正流量がＱ２（第１下限流量設定値）まで減少した時点で調節手段３０を全閉位置（開度量０％）に制御する。
この場合、流量Ｑ３が第１の所定流量値に相当し、流量Ｑ６が第２の所定流量値に相当し、流量Ｑ２が第３の所定流量値に相当する。
【００２０】
次に、図９、図１０を用いて、ステップモータを駆動するステップ数と消費電流について説明する。ステップモータを駆動する時間が短くなれば消費電流は減少し、ステップモータを駆動する時間が長くなれば消費電流は増加する。ここで、調節手段３０に用いるステップモータ３１は、非通電時でも現在のステップ位置を保持可能な保持トルクを持つステップモータが用いられる。よって、調節手段３０は、駆動時のみ電流を消費し、駆動しない時（現在のステップ位置を保持する時）は、電流を消費しない。
図９に、ステップ位置をＰｏｓ０からＰｏｓ２に駆動させた場合の、時間（横軸）とステップ位置（縦軸）の関係を示す。この図９で、傾きはステップモータの単位時間当りのステップ移動量を表し、ステップモータの回転速度を示している。ステップモータを停止状態から駆動開始する期間（期間Ｔａｃｃ）は、徐々にステップモータの回転速度を上昇させ、Ｐｏｓ０ａになった時点で、最高速度（傾きが最大）に達する。期間Ｔｓｔでは、最高速度を維持（傾きは一定）し、Ｐｏｓ２ｂになった時点で、徐々に速度を減衰させ（期間Ｔｄｅｃ）、Ｐｏｓ２に到達した時点で、通電を停止し、ステップモータ３１の回転を停止させる。
このように動作させることで、ステップずれを発生させることなく停止位置から確実に駆動させ、目標の位置で確実に停止させる。そして、期間Ｔｓｔで最高速度を維持させ、最短時間で駆動させることで、電流の消費を最小限にする。
【００２１】
図１０に、ステップ位置をまずＰｏｓ０からＰｏｓ１に駆動させ、さらにＰｏｓ１からＰｏｓ２に駆動させた場合の、時間（横軸）とステップ位置（縦軸）の関係を示す。点線のグラフは、Ｐｏｓ０からＰｏｓ２に駆動させた場合のグラフである。この図１０は、Ｐｏｓ１を、Ｐｏｓ０とＰｏｓ２の中央に設定した例である。この図１０で、傾きは図９と同様に、ステップモータの回転速度を示している。ステップモータを停止状態から駆動開始する期間（期間Ｔａｃｃ）は、徐々にステップモータの回転速度を上昇させ、Ｐｏｓ０ａになった時点で、最高速度（傾きが最大）に達する。期間Ｔｓｔ１では、最高速度を維持（傾きは一定）し、Ｐｏｓ１ｂになった時点で、徐々に速度を減衰させ（期間Ｔｄｅｃ）、Ｐｏｓ１に到達した時点で、通電を停止し、ステップモータ３１の回転を停止させる。さらに、ステップモータを停止状態から駆動開始する期間（期間Ｔａｃｃ）は、徐々にステップモータの回転速度を上昇させ、Ｐｏｓ１ａになった時点で、最高速度（傾きが最大）に達する。期間Ｔｓｔ２では、最高速度を維持（傾きは一定）し、Ｐｏｓ２ｂになった時点で、徐々に速度を減衰させ（期間Ｔｄｅｃ）、Ｐｏｓ２に到達した時点で、通電を停止し、ステップモータ３１の回転を停止させる。
【００２２】
図１０に示すように、Ｐｏｓ０からＰｏｓ１に駆動する時間の方が、当然Ｐｏｓ０からＰｏｓ２に駆動する時間より短い。しかし、Ｐｏｓ０から直接Ｐｏｓ２に駆動する時間の方が、Ｐｏｓ０からＰｏｓ１に駆動後さらにＰｏｓ１からＰｏｓ２に駆動した場合の時間より短い。よって、消費電流を低減させるためには、Ｐｏｓ１からＰｏｓ２に駆動する機会が少なくなる最適なＰｏｓ１を設定することが重要である。本実施の形態では、様々なデータからＰｏｓ１（第１開度の位置）を開度量５０％の位置とした。Ｐｏｓ１の開度量は、制御手段１００の制御プログラムに、予め固定した値（例えば、５０％）を設定してもよいし、制御プログラムがガスの補正流量を統計処理して最適な値を随時演算するようにしてもよい。Ｐｏｓ１の設定方法は種々の方法が可能である。
【００２３】
図１１に、第１流量検出手段４０あるいは第２流量検出手段５０によって検出したガスの検出流量を補正処理した補正流量に対する、ステップモータ３１の［ステップ位置「従来の動作」］と、［ステップ位置「第１の実施の形態」］と、［ステップ位置「第２の実施の形態」］について説明する。図１１のグラフ中で、１番上のグラフが補正流量のグラフを示し、以降上から順に［ステップ位置「従来の動作」］、［ステップ位置「第１の実施の形態」］、［ステップ位置「第２の実施の形態」］のグラフを示している。各時間（０、Ｔ１、Ｔ２等）での、「従来の動作」、「第１の実施の形態」、「第２の実施の形態」について説明する。また、各［ステップ位置］のＰｏｓ０は全閉位置（開度量０％）を示し、Ｐｏｓ１は第１開度の位置（例えば、開度量５０％）を示し、Ｐｏｓ２は全開位置（開度量１００％）を示している。
【００２４】
◆［時間０の時点］
補正流量が０であるので、「従来の動作」、「第１の実施の形態」、「第２の実施の形態」全て、ステップモータ３１はＰｏｓ０（全閉位置、開度量０％）に制御されている。
◆［時間Ｔ１の時点］
補正流量が、Ｑ３（第１上限流量設定値）以上になったので、「従来の動作」では、Ｐｏｓ０からＰｏｓ２（全開位置、開度量１００％）に制御される。その消費電流は、ステップモータ３１をＰｏｓ０からＰｏｓ２まで駆動する時間に対応している。
「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」では、Ｐｏｓ０からＰｏｓ１（第１開度の位置、例えば、開度量５０％）に制御される。その消費電流は、ステップモータ３１をＰｏｓ０からＰｏｓ１まで駆動する時間に対応し、「従来の動作」よりも短い時間で終了する。よって、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」の消費電流の方が、「従来の動作」よりも小さい。
◆［時間Ｔ２の時点］
補正流量が、Ｑ２（第１下限流量設定値）未満になったので、「従来の動作」、「第１の実施の形態」、「第２の実施の形態」全て、Ｐｏｓ０（全閉位置、開度量０％）に制御される。その消費電流は、「従来の動作」では、Ｐｏｓ２からＰｏｓ０に駆動する時間に対応し、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」では、Ｐｏｓ１からＰｏｓ０に駆動する時間に対応している。よって、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」の消費電流の方が、「従来の動作」よりも小さい。
【００２５】
◆［時間Ｔ３の時点］
［時間Ｔ１の時点］の動作と同じであり、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」の消費電流の方が、「従来の動作」よりも小さい。
◆［時間Ｔ４の時点］
［時間Ｔ２の時点］の動作と同じであり、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」の消費電流の方が、「従来の動作」よりも小さい。
◆［時間Ｔ５の時点］
［時間Ｔ１の時点］の動作と同じであり、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」の消費電流の方が、「従来の動作」よりも小さい。
◆［時間Ｔ６の時点］
補正流量が、Ｑ６（第２上限流量設定値）以上になったので、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」では、Ｐｏｓ１（第１開度の位置）からＰｏｓ２（全開位置、開度量１００％）に制御される。その消費電流は、ステップモータ３１をＰｏｓ１からＰｏｓ２まで駆動する時間に対応する。
「従来の動作」では、時間Ｔ５の時点ですでにＰｏｓ２まで開かれているので、この時点では駆動しない。よって、この時点では、「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」の消費電流のみが発生する。
【００２６】
◆［時間Ｔ７の時点］
補正流量が、Ｑ５（第２下限流量設定値）未満になったので、「第１の実施の形態」では、Ｐｏｓ２（全開位置）からＰｏｓ１（第１開度の位置）に制御される。その消費電流は、ステップモータ３１をＰｏｓ２からＰｏｓ１まで駆動する時間に対応する。
「従来の動作」及び「第２の実施の形態」では、この時点では駆動しない。よって、この時点では、「第１の実施の形態」の消費電流のみが発生する。
◆［時間Ｔ８の時点］
補正流量が、Ｑ６（第２上限流量設定値）以上になったので、「第１の実施の形態」では、Ｐｏｓ１（第１開度の位置）からＰｏｓ２（全開位置）に制御される。その消費電流は、ステップモータ３１をＰｏｓ１からＰｏｓ２まで駆動する時間に対応する。
「従来の動作」及び「第２の実施の形態」では、すでにＰｏｓ２まで開かれているので、この時点では駆動しない。よって、この時点では、「第１の実施の形態」の消費電流のみが発生する。
◆［時間Ｔ９の時点］
補正流量が、Ｑ５（第２下限流量設定値）未満になったので、「第１の実施の形態」では、Ｐｏｓ２（全開位置）からＰｏｓ１（第１開度の位置）に制御される。その消費電流は、ステップモータ３１をＰｏｓ２からＰｏｓ１まで駆動する時間に対応する。
「従来の動作」及び「第２の実施の形態」では、この時点では駆動しない。よって、この時点では、「第１の実施の形態」の消費電流のみが発生する。
◆［時間Ｔ１０の時点］
補正流量が、Ｑ２（第１下限流量設定値）未満になったので、「従来の動作」、「第１の実施の形態」、「第２の実施の形態」全て、Ｐｏｓ０（全閉位置）に制御される。その消費電流は、「従来の動作」及び「第２の実施の形態」では、Ｐｏｓ２（全開位置）からＰｏｓ０（全閉位置）に駆動する時間に対応し、「第１の実施の形態」では、Ｐｏｓ１（第１開度の位置）からＰｏｓ０（全閉位置）に駆動する時間に対応している。よって、「第１の実施の形態」の消費電流の方が、「従来の動作」及び「第２の実施の形態」よりも小さい。
【００２７】
Ｐｏｓ２（全開位置、開度量１００％）が多い場合には、「従来の動作」の方が「第１の実施の形態」及び「第２の実施の形態」よりも消費電流は少ない。しかし、実際には、Ｐｏｓ２（全開位置、開度量１００％）までの開度量を必要としない場合が多い。設備等が使用するガスの量が、ほとんどＰｏｓ１（第１開度の位置）で供給可能となるようにＰｏｓ１（第１開度の位置、例えば、開度量５０％）を設定することで、ステップモータ３１で消費する電流を大幅に減少させることが可能である。
【００２８】
本発明のガスメータは、本実施の形態で説明した構成、制御方法に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、本発明のガスメータの構成は、本実施の形態に示す図２に限定されるものではない。
流量検出手段４０、５０及び調節手段３０は、本実施の形態に示した超音波の発信受信器及びステップモータに限定されるものではない。また、調節手段３０の構造及び形状については、本実施の形態に示した図２、図３、図４、図５に限定されるものではない。
開口部３２ａ、３３ａ及び閉口部３２ｂ、３３ｂの個数及び形状については、本実施の形態に限定されるものではない。
また、可動部材３２及び固定部材３３の形状及び構造については、本実施の形態に限定されるものではない。
制御手段１００の構成は、本実施の形態に示した図６に限定されるものではない。
流量検出手段４０、５０を用いた検出流量特性は、本実施の形態に示した図７に限定されるものではない。また、流量検出手段は、１つでもよい。
調節手段３０の制御特性は、本実施の形態に示した図８に限定されるものではない。第１開度の位置は、本実施の形態に示した開度に限定されるものではなく、種々の開度を選定することが可能である。また、全閉位置と全開位置の間の開度位置の数は、１つに限定されず、適宜変更可能である。
ステップモータの制御特性は、本実施の形態に示した図９、図１０に限定されるものではない。
補正流量とステップ位置と消費電流の関係は、本実施の形態に示した図１１に限定されるものではない。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４のいずれかに記載のガスメータを用いれば、弁の位置（開度量）をガスの使用量に応じて適切に制御することにより、調節手段を駆動するための消費電流を低減したガスメータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスメータの一実施の形態のブロック図である。
【図２】ガスメータの一実施の形態の概略構成図である。
【図３】調節手段３０の構成の例を示す図である。
【図４】固定部材３３の例を示す図である。
【図５】可動部材３２の例を示す図である。
【図６】制御手段１００の構成図の例である。
【図７】流量検出手段による検出流量の静特性図の例である。
【図８】調節手段３０の制御特性の例である。
【図９】ステップモータ３１の動作の例を示す図である。
【図１０】ステップモータ３１の動作の例を示す図である。
【図１１】補正流量に対するステップモータ３１の動作の例を示す図である。
【符号の説明】
１０主流路
２０副流路
３０調節手段
４０第１流量検出手段
５０第２流量検出手段
１００制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas meter for detecting a gas flow rate of natural gas, propane gas (LPG) or the like.
[0002]
[Prior art]
In restaurants and factories, gas is used as a heat source. In such restaurants and factories, the difference between the minimum and maximum gas flow rates is very large. For this reason, a gas meter that detects a gas flow rate is required to be able to detect a gas flow rate over a wide range from a small flow rate to a large flow rate.
By the way, the flow rate detecting means capable of accurately detecting a wide range of gas flow rates such as restaurants and factories is large and very expensive.
Therefore, the conventional gas meter has a large flow rate (large diameter) main flow path provided with a valve (flow rate adjusting means), and a small flow rate (small diameter) sub flow path provided so as to bypass the valve. It has. A first flow rate detecting means for large flow rate is provided in a portion of the main flow channel that is not bypassed by the sub flow channel, and a second flow rate detecting means for small flow rate is provided in the sub flow channel.
The gas meter is provided with control means for controlling opening and closing of the valve. This control means controls opening and closing of the valve based on the output of the first flow rate detection means or the second flow rate detection means. That is, when supplying a gas with a large flow rate (when the amount of gas used is large), the valve is controlled to flow so that the gas flows through the main flow path and the sub flow path. When supplying a gas with a small flow rate (when the amount of gas used is small), the valve is closed and the gas is allowed to flow only through the auxiliary flow path.
Further, the gas flow rate is detected based on the outputs of the first flow rate detection means and the second flow rate detection means.
[0003]
Since the conventional gas meter uses electrical flow rate detection means as the first flow rate detection means and the second flow rate detection means, a power source is required. Here, the gas meter is often installed in a place where it is difficult to connect to an external power source. Therefore, a built-in battery is used as a power source for the first flow rate detection means and the second flow rate detection means.
On the other hand, when the first flow rate detection unit and the second flow rate detection unit are continuously operated, the usable time of the built-in battery is shortened. Therefore, one of the first flow rate detection means and the second flow rate detection means is selectively operated in order to increase the usable time of the internal battery. Furthermore, when operating the first flow rate detecting means and the second flow rate detecting means, the first flow rate detecting means and the second flow rate detecting means are intermittently operated every predetermined time (for example, every 2 seconds).
Here, since the gas flow rate fluctuates pulsatically, if the valve is controlled based on the detected flow rate value obtained by intermittently operating the flow rate detection means at a long time interval (for example, every 2 seconds), the valve control is stable. do not do. Therefore, the detected flow rate value obtained by intermittently operating the first flow rate detecting means or the second flow rate detecting means is corrected, and the adjusting means is controlled by the corrected flow rate value corrected.
In this case, when the valve is controlled to be closed, the valve is controlled to open when the corrected flow rate value obtained by correcting the detected flow rate value of the second flow rate detection means reaches the upper limit flow rate set value.
Further, when the valve is controlled to open, the valve is closed when the corrected flow rate value obtained by correcting the detected flow rate value of the first flow rate detecting means reaches the lower limit flow rate set value.
The upper limit flow rate setting value and the lower limit flow rate setting value are setting values for giving hysteresis to the control characteristics of the valve.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional gas meter, when the valve is closed, the valve is opened when the corrected flow rate value obtained by correcting the detected flow rate value of the second flow rate detection means reaches the upper limit flow rate set value. .
The gas meter is configured to reduce current consumption as much as possible in order to increase the usable time of the built-in battery. The selection operation and intermittent operation of the first flow rate detection means and the second flow rate detection means are also for reducing current consumption. Also, current is consumed when the valve is controlled to open and close. For example, when the valve is operated from the closed state to the open state (from the fully closed position to the fully open position), a current substantially proportional to the amount of movement of the valve from the fully closed position to the fully open position of the valve is consumed. Also, a valve that does not require a holding current is used to reduce current consumption.
By the way, when selecting a gas meter, a gas meter corresponding to the amount of gas used is selected. However, in restaurants and factories, there are few times when the maximum amount of gas is used. That is, it is rarely necessary to move the valve to the fully open position corresponding to the maximum usage amount, and it is usually sufficient to move the valve to an intermediate position between the fully closed position and the fully open position.
Thus, in the conventional gas meter, even when it is not necessary, the valve is moved to the fully opened position, so that the current for moving the valve is wasted.
Therefore, an object of the present invention is to provide a gas meter in which the current consumption for driving the adjusting means is reduced by appropriately controlling the position (opening amount) of the valve according to the amount of gas used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A first invention of the present invention for solving the above problems is a gas meter as set forth in claim 1.
In the gas meter according to claim 1, the control means sets the adjustment means between the fully closed position and the fully open position when the gas flow rate value is not less than the first predetermined flow value when the adjustment means is in the fully closed position. If the gas flow rate value is equal to or higher than the second predetermined flow rate value higher than the first predetermined flow rate value when the adjustment means is at the first opening position, the adjustment means is fully opened. Control to position. If the gas meter of Claim 1 is used, since the position (opening amount) of an adjustment means can be appropriately controlled according to the usage-amount of gas, a consumption current can be reduced.
[0006]
Moreover, the 2nd invention of this invention is a gas meter as described in Claim 2.
In the gas meter according to claim 2, the control means has a gas flow rate value lower than the second predetermined flow rate value and lower than the first predetermined flow rate value and lower than the fourth predetermined flow rate value when the adjusting means is in the fully open position. If the gas flow rate value is less than the third predetermined flow rate value lower than the first predetermined flow rate value when the adjusting means is at the first opening position, Control to the closed position. If the gas meter of Claim 2 is used, since an adjustment means is controlled to a full open position only when the flow volume of a full open position is required, a consumption current can be reduced compared with the past.
[0007]
Moreover, the 3rd invention of this invention is a gas meter as described in Claim 3.
In the gas meter according to claim 3, the control means has a gas flow rate value less than a third predetermined flow rate value lower than the first predetermined flow rate value when the adjusting means is at the first opening position or the fully open position. In this case, control is performed from the position of the first opening or the fully open position to the fully closed position. If the gas meter of Claim 3 is used, it will not be controlled from the fully open position to the position of the 1st opening, and it will be only fully closed when controlling an adjustment means to the close side. For this reason, since the frequency | count of operation | movement of an adjustment means can be reduced, current consumption can be reduced further.
[0008]
Moreover, the 4th invention of this invention is a gas meter as described in Claim 4.
In the gas meter according to claim 4, the adjusting unit includes a valve capable of adjusting the size of the opening and a step motor, and the valve includes a fixed member and a movable member. The size of the opening is changed by rotating the movable member, the opening is set to be perpendicular to the axial direction of the flow path, The direction of rotating the movable member and changing the size of the opening is a direction perpendicular to the axial direction of the flow path. When the gas meter according to claim 4 is used, the gas flowing in the axial direction of the flow path passes substantially perpendicularly to the opening, so that the resistance to the gas flow can be minimized and the pressure loss of the gas can be minimized. Can be limited. For this reason, the position of the first opening can be set more optimally (less opening amount), and the current consumption can be further reduced.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a block diagram of an embodiment of a gas meter of the present invention.
The gas meter according to the present embodiment includes a main flow path 10 that can supply a large flow rate (a predetermined flow rate or higher) gas and a sub flow path 20 that can supply a small flow rate (less than a predetermined flow rate). The amount of gas that can be flowed through the sub-channel is a small flow rate, and the amount of gas that must be flowed through the main channel is a large flow rate. The main channel 10 is provided with adjusting means 30. As the adjusting means 30, for example, a valve for opening and closing the flow path of the main flow path 10 is used. The sub flow path 20 is provided so as to bypass the adjusting means 30 provided in the main flow path 10. The first flow rate detection means 40 is provided in a portion of the main flow channel 10 that is not bypassed by the sub flow channel 20 and is for detecting a large flow rate. The second flow rate detecting means 50 is provided in the sub flow channel 20 and is for detecting a small flow rate. The control unit 100 controls the adjustment unit 30 and integrates the gas usage based on the detection outputs of the first flow rate detection unit 40 and the second flow rate detection unit 50.
The power source 120 is connected to the control unit 100 and supplies power to the control unit 100, the first flow rate detection unit 40, the second flow rate detection unit 50, the adjustment unit 30, and the like.
[0010]
FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of an embodiment of the gas meter of the present invention. In the present embodiment, ultrasonic flow rate detection means is used as the first flow rate detection means 40 and the second flow rate detection means 50. The ultrasonic flow rate detection means has, for example, a pair of ultrasonic transmission / reception units, and is provided a predetermined distance apart. The ultrasonic transmitter / receiver can be switched between the transmitter and the receiver, and the flow rate is detected based on the time until the ultrasonic wave transmitted from one transmitter / receiver is received by the other transmitter / receiver. To do.
The first flow rate detection means 40 includes a first transmission receiver (upstream) 41 and a second transmission receiver (downstream) 42, and the second flow rate detection means 50 includes a third transmission receiver (upstream) 51 and a first transmission receiver. 4 transmission receivers (downstream) 52.
When the gas flow rate is detected by an ultrasonic transmitter / receiver, an operation of transmitting from the upstream side and receiving it on the downstream side and an operation of transmitting from the downstream side and receiving on the upstream side are alternately performed. And by calculating using both detection time, the influence of sound speed is eliminated and the calculation accuracy is improved. Then, the gas velocity is calculated from the detection time, and the flow rate (volume) per unit time is calculated using the gas velocity and the channel area.
In the present embodiment, the adjusting means 30 uses a fixed member 33, a movable member 32, and a step motor 31. By driving the step motor 31, the movable member 32 is slid to control the relative position between the opening 33 a provided in the fixed member 33 and the opening 32 a provided in the movable member 32. Open / close control.
In addition, the power source 120 connects a plurality of batteries 121 in parallel in order to perform a long-term continuous operation with a built-in battery.
[0011]
Next, the structure of the adjusting means 30 will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. The fixing member 33 is provided with a plurality of openings 33 a and is fixed in the main channel 10. In the example shown in FIGS. 3 and 4, six openings 33 a of the fixing member 33 are provided, and the openings 33 a and the closing portions 33 b are alternately arranged. In this example, the angle θ between the opening 33a and the closing portion 33b is set to approximately 30 °. Similarly, as shown in FIGS. 3 and 5, the movable member 32 is provided with six openings 32a, the openings 32a and the closing portions 32b are alternately arranged, and the openings 32a and the closing portions 32b are arranged. The angle θ is set to approximately 30 °.
Then, the rotor 31 a of the step motor 31 is fixed to the center of the movable member 32. The movable member 32 and the fixed member 33 are combined so that the centers of the movable member 32 and the fixed member 33 overlap with each other, and the contact portion 32c of the movable member 32 is positioned between the stopper 33c and the stopper 33d of the fixed member 33. When the movable member 32 is driven counterclockwise by the step motor 31 until the contact portion 32c contacts the stopper 33c, the adjusting means 30 is controlled to the fully open position. Conversely, when the movable member 32 is driven clockwise by the step motor 31 until the contact portion 32c contacts the stopper 33d, the adjusting means 30 is controlled to the fully closed position. When the abutting portion 32c drives the movable member 32 to an intermediate opening position between the stoppers 33c and 33d, the adjusting means 30 is controlled to an arbitrary intermediate opening position between the fully closed position and the fully opened position. The
With the structure of the adjusting means 30, the opening degree of the flow path is adjusted by changing the size of the opening. And the direction which changes the magnitude | size of an opening part is a direction substantially perpendicular | vertical with respect to the axial direction of a flow path, and the pressure loss of the gas which flows into the axial direction of a flow path is minimized. In the present embodiment, the movable member 32 is rotated around the axis of the flow path.
[0012]
Next, FIG. 6 shows an example of a configuration diagram of the control means 100.
The control unit 100 is configured around the CPU 110 and is connected to each circuit and element through a bus 115.
The storage means includes a ROM 140 and a RAM 130, and is connected to the CPU 110 via a bus 115. The control program is stored in the ROM 140, and the RAM 130 temporarily stores the processing result of the CPU 110 and the like. Here, although EPROM, EEPROM, FlashROM, etc. are used for ROM140, it is not limited to this. Moreover, although DRAM, SRAM, etc. are used for RAM130, it is not limited to this. Further, the ROM 140 and the RAM 130 may be inside the CPU 110.
The power supply 120 supplies power to the circuits and elements in the control means 100, and also supplies power to the transmission / reception receivers 41, 42, 51, 52, the step motor 31, the LCD display 81, the LED 82, and the like.
[0013]
The switching circuit 310 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and switches the input / output switch 312. The input / output switch 312 transmits an ultrasonic wave from the first transmitter / receiver (upstream) 41 and receives the ultrasonic wave from the second transmitter / receiver (downstream) 42, and receives an ultrasonic wave from the second transmitter / receiver (downstream) 42. The operation is switched between the transmission and the reception by the first transmission receiver (upstream) 41.
Similarly, the switching circuit 330 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and switches the input / output switch 332. The input / output switch 332 transmits an ultrasonic wave from the third transmission receiver (upstream) 51 and receives the ultrasonic wave from the fourth transmission receiver (downstream) 52, and receives an ultrasonic wave from the fourth transmission receiver (downstream) 52. The operation of transmitting and receiving at the third transmission receiver (upstream) 51 is switched.
The output circuit 320 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and transmits a transmission signal to one transmission receiver via the input / output switch 312. The input circuit 210 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and transmits a signal received by the other transmitter / receiver to the CPU 110.
Similarly, the output circuit 340 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and transmits a transmission signal to one transmission receiver via the input / output switch 332. The input circuit 220 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and transmits a signal received by the other transmitter / receiver to the CPU 110.
[0014]
The input circuit 230 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and transmits the operation state of the input switch 200 to the CPU 110. The input switch 200 is provided in the gas meter, and is used when, for example, switching the display of the accumulated amount of gas or requesting the execution of self-diagnosis is requested.
The output circuit 350 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and converts an output signal from the CPU 110 into a drive signal for the step motor 31. The step motor 31 closes or opens the main flow path based on the drive signal from the control means 100.
The output circuit 360 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and converts an output signal from the CPU 110 into a display signal of the LCD display 81. Based on the display signal from the control means 100, the LCD display 81 displays the integrated amount of gas on the display portion.
The output circuit 370 is connected to the CPU 110 via the bus 115 and converts an output signal from the CPU 110 into a drive signal for the LED 82. The LED 82 displays the result of self-diagnosis of the control unit 100 based on the drive signal from the control unit 100. For example, it lights up when it is normal, and blinks when it is abnormal.
[0015]
Next, FIG. 7 shows an example of a static characteristic diagram of the detected flow rate using the first flow rate detection means 40 and the second flow rate detection means 50. FIG. 7 is a characteristic diagram in which the gas velocity is obtained from the detected time and the flow rate (L / sec) is obtained from the gas velocity. The flow rate (actual flow rate) that actually flows is set on the horizontal axis, and the flow rate (detected flow rate) detected by the flow rate detection means is set on the vertical axis. In FIG. 7, the portions of the detected flow rate of the first flow rate detecting means and the detected flow rate of the second flow rate detecting means that overlap each other actually overlap each other without any gap. In FIG. 7, for the sake of explanation, a gap is provided.
Here, since the first flow rate detecting means 40 provided in the main flow channel 10 having a large flow channel area is for detecting a large flow rate, a small flow rate cannot be detected. As shown in the example of FIG. 7, the flow rate Q1 is a detection lower limit when the first flow rate detection means 40 is used. Note that the flow rate Qmax is the detection upper limit of the first flow rate detection means 40.
Further, since the second flow rate detection means 50 provided in the sub flow channel 20 having a small flow channel area is for detecting a small flow rate, a large flow rate cannot be detected. As shown in FIG. 7, the flow rate Q <b> 4 becomes the detection upper limit of the second flow rate detection means 50.
[0016]
The gas flowing in the gas meter resonates due to the influence of the length of the pipe, has various frequency components, and pulsates. Since hunting occurs when the adjusting means is controlled based on the detected flow rate value, correction processing is performed to remove the pulsation component. As the correction process, for example, a moving average process is used. The moving average process is an average value of the past n sample values. For example, when the number of samples is set to n = 10, the corrected flow rate value at time 10t is an average value of 10 detected flow rate values detected from time t to time 10t.
In addition, various methods can be used for the correction processing, and the correction processing is not limited to the correction processing shown in the present embodiment.
[0017]
FIG. 8 shows the control characteristics of the adjusting means 30. FIG. 8 shows an example of three control characteristics: [conventional control characteristics], [control characteristics of the first embodiment], and [control characteristics of the second embodiment]. First, “conventional control characteristics” will be described.
[Conventional control characteristics]
Between the detection lower limit Q1 of the first flow rate detection means 40 and the detection upper limit Q4 of the second flow rate detection means 50, the flow rate Q2 (lower limit flow rate setting value) and the flow rate Q3 (upper limit value) satisfying the relationship of Q1 <Q2 <Q3 <Q4. Set the flow rate setting value. Until the corrected flow rate gradually increases from 0 and reaches Q3 (upper limit flow set value), the adjusting means 30 is controlled to the fully closed position (opening amount 0%), and the corrected flow rate is Q3 (upper limit flow rate setting). When the value) is exceeded, the adjusting means 30 is controlled to the fully open position (opening amount 100%). Then, when the corrected flow rate gradually decreases from a state larger than Q3 (the upper limit flow rate set value) and the corrected flow rate decreases to Q2 (the lower limit flow rate set value), the adjusting means 30 is moved to the fully closed position (opening amount 0%). Control. Thus, by providing hysteresis to the control characteristic of the adjusting means 30, it is possible to avoid hunting in which the adjusting means 30 repeats closing and opening, and to stabilize the control.
[0018]
[Control Characteristics of First Embodiment]
Between the detection lower limit Q1 of the first flow rate detection means 40 and the detection upper limit Q4 of the second flow rate detection means 50, the flow rate Q2 (first lower limit flow rate set value) and the flow rate Q3 satisfying the relationship of Q1 <Q2 <Q3 <Q4. (First upper limit flow rate setting value) is provided, and further, a flow rate Q5 (second lower limit flow rate setting value) and a flow rate Q6 (second upper limit flow rate setting value) satisfying the relationship of Q4 <Q5 <Q6 are provided. Until the corrected flow rate gradually increases from 0 and reaches Q3 (first upper limit flow rate setting value), the adjusting means 30 is controlled to the fully closed position (opening amount 0%), and the corrected flow rate is Q3 (first flow rate). The control means 30 is controlled to the position of the first opening (for example, the opening amount is 50%) when it exceeds (1 upper limit flow set value). Further, when the corrected flow rate increases and exceeds the flow rate Q6 (second upper limit flow rate set value), the adjusting means 30 is controlled to the fully open position (opening amount: 100%). Then, when the corrected flow rate gradually decreases from a state larger than Q6 (second upper limit flow set value) and the corrected flow rate decreases to Q5 (second lower limit flow set value), the adjusting means 30 is moved to the position of the first opening. (For example, the opening amount is 50%). Further, when the corrected flow rate decreases to Q2 (first lower limit flow rate set value), the adjusting means 30 is controlled to the fully closed position (opening amount 0%).
In this case, the flow rate Q3 corresponds to the first predetermined flow rate value, the flow rate Q6 corresponds to the second predetermined flow rate value, the flow rate Q2 corresponds to the third predetermined flow rate value, and the flow rate Q5 corresponds to the fourth predetermined flow rate value. Corresponds to the value.
[0019]
[Control Characteristics of Second Embodiment]
Between the detection lower limit Q1 of the first flow rate detection means 40 and the detection upper limit Q4 of the second flow rate detection means 50, the flow rate Q2 (first lower limit flow rate set value) and the flow rate Q3 satisfying the relationship of Q1 <Q2 <Q3 <Q4. (First upper limit flow rate setting value) is provided, and further, a flow rate Q6 (second upper limit flow rate setting value) having a relationship of Q4 <Q6 is provided. Until the corrected flow rate gradually increases from 0 and reaches Q3 (first upper limit flow rate setting value), the adjusting means 30 is controlled to the fully closed position (opening amount 0%), and the corrected flow rate is Q3 (first flow rate). The control means 30 is controlled to the position of the first opening (for example, the opening amount is 50%) when it exceeds (1 upper limit flow set value). Further, when the corrected flow rate increases and exceeds the flow rate Q6 (second upper limit flow rate set value), the adjusting means 30 is controlled to the fully open position (opening amount: 100%). Then, when the corrected flow rate gradually decreases from a state larger than Q6 (second upper limit flow set value) and the corrected flow rate decreases to Q2 (first lower limit flow set value), the adjusting means 30 is moved to the fully closed position (opening amount). 0%).
In this case, the flow rate Q3 corresponds to the first predetermined flow rate value, the flow rate Q6 corresponds to the second predetermined flow rate value, and the flow rate Q2 corresponds to the third predetermined flow rate value.
[0020]
Next, the number of steps for driving the step motor and the current consumption will be described with reference to FIGS. If the time for driving the step motor is shortened, the current consumption decreases, and if the time for driving the step motor is lengthened, the current consumption increases. Here, the step motor 31 used for the adjusting means 30 is a step motor having a holding torque capable of holding the current step position even when no power is supplied. Therefore, the adjusting means 30 consumes current only during driving, and does not consume current when not driving (when holding the current step position).
FIG. 9 shows the relationship between time (horizontal axis) and step position (vertical axis) when the step position is driven from Pos0 to Pos2. In FIG. 9, the slope represents the step movement amount per unit time of the step motor, and indicates the rotation speed of the step motor. During the period (period Tacc) in which the step motor starts to be driven from the stop state, the rotational speed of the step motor is gradually increased, and reaches the maximum speed (inclination is maximum) when Pos0a is reached. In period Tst, the maximum speed is maintained (inclination is constant), and when Pos2b is reached, the speed is gradually attenuated (period Tdec). When Pos2 is reached, energization is stopped and rotation of step motor 31 is performed. Stop.
By operating in this way, it is reliably driven from the stop position without causing a step shift, and is reliably stopped at the target position. Then, the maximum speed is maintained in the period Tst and the current is driven in the shortest time, thereby minimizing current consumption.
[0021]
FIG. 10 shows the relationship between time (horizontal axis) and step position (vertical axis) when the step position is first driven from Pos0 to Pos1 and further driven from Pos1 to Pos2. The dotted line graph is a graph when driving from Pos0 to Pos2. FIG. 10 shows an example in which Pos1 is set at the center of Pos0 and Pos2. In FIG. 10, the inclination indicates the rotation speed of the step motor, as in FIG. During the period (period Tacc) in which the step motor starts to be driven from the stop state, the rotational speed of the step motor is gradually increased, and reaches the maximum speed (inclination is maximum) when Pos0a is reached. In period Tst1, the maximum speed is maintained (inclination is constant), and when Pos1b is reached, the speed is gradually attenuated (period Tdec). When Pos1 is reached, energization is stopped and rotation of step motor 31 is performed. Stop. Further, during the period (period Tacc) in which the step motor starts to be driven from the stopped state, the rotational speed of the step motor is gradually increased, and reaches the maximum speed (inclination is maximum) when Pos1a is reached. In the period Tst2, the maximum speed is maintained (inclination is constant), and when Pos2b is reached, the speed is gradually attenuated (period Tdec). When Pos2 is reached, energization is stopped and the stepping motor 31 rotates. Stop.
[0022]
As shown in FIG. 10, the time for driving from Pos0 to Pos1 is naturally shorter than the time for driving from Pos0 to Pos2. However, the time for driving directly from Pos0 to Pos2 is shorter than the time for driving from Pos0 to Pos1 and further from Pos1 to Pos2. Therefore, in order to reduce the current consumption, it is important to set an optimal Pos1 that reduces the chance of driving from Pos1 to Pos2. In the present embodiment, Pos1 (position of the first opening) is set to a position where the opening amount is 50% from various data. The opening amount of Pos1 may be set to a pre-fixed value (for example, 50%) in the control program of the control means 100, or the control program statistically processes the gas correction flow rate and calculates an optimum value as needed. You may make it do. There are various methods for setting Pos1.
[0023]
FIG. 11 shows [step position “conventional operation”] of the step motor 31 with respect to the corrected flow rate obtained by correcting the detected flow rate of the gas detected by the first flow rate detecting means 40 or the second flow rate detecting means 50, and the [step position]. [First embodiment]] and [step position "second embodiment"] will be described. In the graph of FIG. 11, the graph at the top indicates a graph of the correction flow rate, and thereafter, from the top, [step position “conventional operation”], [step position “first embodiment”], [step position The graph of "2nd Embodiment"] is shown. The “conventional operation”, “first embodiment”, and “second embodiment” at each time (0, T1, T2, etc.) will be described. In each [step position], Pos0 indicates a fully closed position (opening amount 0%), Pos1 indicates a first opening position (for example, opening amount 50%), and Pos2 indicates a fully open position (opening amount 100%). ).
[0024]
◆ [Time 0]
Since the corrected flow rate is 0, all of the “conventional operation”, “first embodiment”, and “second embodiment” are controlled so that the step motor 31 is Pos0 (fully closed position, opening amount 0%). Has been.
◆ [Time T1]
Since the corrected flow rate is equal to or greater than Q3 (first upper limit flow rate setting value), in “conventional operation”, Pos0 is controlled to Pos2 (fully open position, opening amount is 100%). The current consumption corresponds to the time for driving the step motor 31 from Pos0 to Pos2.
In the “first embodiment” and the “second embodiment”, the control is performed from Pos0 to Pos1 (the position of the first opening, for example, the opening amount is 50%). The current consumption corresponds to the time for driving the step motor 31 from Pos0 to Pos1, and is completed in a shorter time than the “conventional operation”. Therefore, the current consumption of the “first embodiment” and the “second embodiment” is smaller than the “conventional operation”.
◆ [Time T2]
Since the corrected flow rate is less than Q2 (first lower limit flow rate setting value), all of the “conventional operation”, “first embodiment”, and “second embodiment”, Pos0 (fully closed position, Opening amount is controlled to 0%). The current consumption corresponds to the time to drive from Pos2 to Pos0 in the “conventional operation”, and to the time to drive from Pos1 to Pos0 in the “first embodiment” and “second embodiment”. It corresponds. Therefore, the current consumption of the “first embodiment” and the “second embodiment” is smaller than the “conventional operation”.
[0025]
◆ [Time T3]
The operation is the same as that at [time T1], and the current consumption in the “first embodiment” and the “second embodiment” is smaller than the “conventional operation”.
◆ [Time T4]
The operation is the same as that at [time T2], and the current consumption in the “first embodiment” and the “second embodiment” is smaller than the “conventional operation”.
◆ [Time T5]
The operation is the same as that at [time T1], and the current consumption in the “first embodiment” and the “second embodiment” is smaller than the “conventional operation”.
◆ [Time T6]
Since the corrected flow rate is equal to or greater than Q6 (second upper limit flow set value), in the “first embodiment” and the “second embodiment”, Pos1 (position of the first opening) to Pos2 ( (Fully open position, opening degree 100%). The current consumption corresponds to the time for driving the step motor 31 from Pos1 to Pos2.
In the “conventional operation”, since it is already opened to Pos2 at time T5, it is not driven at this time. Therefore, at this time, only the consumption currents of the “first embodiment” and the “second embodiment” are generated.
[0026]
◆ [Time T7]
Since the corrected flow rate is less than Q5 (second lower limit flow rate set value), in the “first embodiment”, the control is performed from Pos2 (fully open position) to Pos1 (position of the first opening). The current consumption corresponds to the time for driving the step motor 31 from Pos2 to Pos1.
In the “conventional operation” and the “second embodiment”, the driving is not performed at this point. Therefore, at this time, only the current consumption of the “first embodiment” occurs.
◆ [Time T8]
Since the corrected flow rate is equal to or greater than Q6 (second upper limit flow rate setting value), in the “first embodiment”, the control is performed from Pos1 (position of the first opening) to Pos2 (full open position). The current consumption corresponds to the time for driving the step motor 31 from Pos1 to Pos2.
In the “conventional operation” and the “second embodiment”, since Pos2 is already opened, it is not driven at this point. Therefore, at this time, only the current consumption of the “first embodiment” occurs.
◆ [Time T9]
Since the corrected flow rate is less than Q5 (second lower limit flow rate set value), in the “first embodiment”, the control is performed from Pos2 (fully open position) to Pos1 (position of the first opening). The current consumption corresponds to the time for driving the step motor 31 from Pos2 to Pos1.
In the “conventional operation” and the “second embodiment”, the driving is not performed at this point. Therefore, at this time, only the current consumption of the “first embodiment” occurs.
◆ [Time T10]
Since the corrected flow rate is less than Q2 (first lower limit flow rate set value), all of the “conventional operation”, “first embodiment”, and “second embodiment”, Pos0 (fully closed position). Controlled. The current consumption corresponds to the time required to drive from Pos2 (fully open position) to Pos0 (fully closed position) in “conventional operation” and “second embodiment”, and in “first embodiment”. , Corresponding to the time to drive from Pos1 (position of the first opening) to Pos0 (fully closed position). Therefore, the current consumption of the “first embodiment” is smaller than the “conventional operation” and the “second embodiment”.
[0027]
When Pos2 (fully open position, opening amount 100%) is large, the “conventional operation” consumes less current than the “first embodiment” and the “second embodiment”. However, in practice, an opening amount up to Pos2 (fully open position, opening amount 100%) is often not required. By setting Pos1 (the position of the first opening, for example, the opening amount 50%) so that the amount of gas used by the equipment or the like can be supplied almost at Pos1 (the position of the first opening), The current consumed by the motor 31 can be greatly reduced.
[0028]
The gas meter of the present invention is not limited to the configuration and control method described in the present embodiment, and various modifications, additions, and deletions can be made without changing the gist of the present invention. For example, the configuration of the gas meter of the present invention is not limited to FIG. 2 shown in the present embodiment.
The flow rate detection means 40 and 50 and the adjustment means 30 are not limited to the ultrasonic transmission / reception unit and step motor shown in the present embodiment. Further, the structure and shape of the adjusting means 30 are not limited to those shown in FIGS. 2, 3, 4, and 5 shown in the present embodiment.
The number and shape of the openings 32a and 33a and the closing portions 32b and 33b are not limited to the present embodiment.
Further, the shapes and structures of the movable member 32 and the fixed member 33 are not limited to the present embodiment.
The configuration of the control means 100 is not limited to FIG. 6 shown in the present embodiment.
The detected flow rate characteristics using the flow rate detection means 40 and 50 are not limited to FIG. 7 shown in the present embodiment. Further, the flow rate detecting means may be one.
The control characteristic of the adjustment means 30 is not limited to FIG. 8 shown in the present embodiment. The position of the first opening is not limited to the opening shown in the present embodiment, and various opening degrees can be selected. Further, the number of opening positions between the fully closed position and the fully opened position is not limited to one and can be changed as appropriate.
The control characteristics of the step motor are not limited to FIGS. 9 and 10 shown in the present embodiment.
The relationship between the corrected flow rate, the step position, and the current consumption is not limited to FIG. 11 shown in the present embodiment.
Further, the above (≧), the following (≦), the greater (>), the less (<), etc. may or may not include an equal sign.
The numerical values used in the description of the present embodiment are examples, and are not limited to these numerical values.
[0029]
【Effect of the invention】
As described above, if the gas meter according to any one of claims 1 to 4 is used, the adjustment means is driven by appropriately controlling the position (opening amount) of the valve according to the amount of gas used. A gas meter with reduced current consumption can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of a gas meter.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a gas meter.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the adjusting means 30. FIG.
4 is a view showing an example of a fixing member 33. FIG.
5 is a diagram showing an example of a movable member 32. FIG.
6 is an example of a configuration diagram of a control unit 100. FIG.
FIG. 7 is an example of a static characteristic diagram of a flow rate detected by a flow rate detection unit.
8 is an example of control characteristics of the adjusting means 30. FIG.
9 is a diagram illustrating an example of the operation of a step motor 31. FIG.
10 is a diagram illustrating an example of the operation of a step motor 31. FIG.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the operation of the step motor 31 with respect to the corrected flow rate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main flow path 20 Sub flow path 30 Adjustment means 40 1st flow volume detection means 50 2nd flow volume detection means 100 Control means

Claims

A main flow path provided with adjusting means for adjusting the opening amount of the flow path and first flow rate detection means;
A bypass passage bypassing the adjusting means of the main flow path and provided with a second flow rate detection means;
Control means for controlling the opening and closing of the adjusting means based on the gas flow rate value obtained based on the detected flow rate values of the first flow rate detecting means and the second flow rate detecting means ;
A gas meter having a power source,
The first flow rate detection means is provided in a junction portion that is a portion that is not bypassed in the sub flow channel in the main flow channel,
The adjusting means operates with electric power supplied from the power source,
If the gas flow rate value is equal to or higher than a first predetermined flow rate value when the adjusting unit is in the fully closed position, the control unit sets the adjusting unit to a first opening between the fully closed position and the fully opened position. When the adjusting means is at the position of the first opening, the adjusting means is turned on when the gas flow rate value is equal to or higher than a second predetermined flow rate value that is higher than the first predetermined flow rate value. Control to the fully open position,
A gas meter characterized by that.

The gas meter according to claim 1,
When the adjusting means is in the fully open position, the control means adjusts the gas flow rate value when the gas flow value is less than a second predetermined flow rate value and lower than a first predetermined flow rate value and less than a fourth predetermined flow rate value. And a third predetermined flow rate value in which the gas flow rate value is lower than the first predetermined flow rate value when the means is controlled from the fully open position to the first opening position and the adjusting means is in the first opening position. If less than, the adjusting means is controlled to the fully closed position,
A gas meter characterized by that.

The gas meter according to claim 1,
The control means controls the adjustment when the gas flow rate value is less than a third predetermined flow rate value lower than the first predetermined flow rate value when the adjusting means is at the first opening position or the fully open position. Control the means to the fully closed position,
A gas meter characterized by that.

The gas meter according to any one of claims 1 to 3,
The adjusting means is composed of a valve and a step motor capable of adjusting the size of the opening,
The valve is configured by a fixed member and a movable member, and is configured such that the size of the opening changes by rotating the movable member with respect to the fixed member.
The opening is set to be perpendicular to the axial direction of the flow path,
The direction in which the movable member is rotated and the direction in which the size of the opening is changed is a direction perpendicular to the axial direction of the flow path.
A gas meter characterized by that.