JP2520184Y2 - 流量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、気体、例えばガスの
流量を計測するのに使用して好適な流量計に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、流量計測エレメントの気体の流量
に比例した周波数、検出レベルの変動を圧力センサで検
出し、圧力センサが出力する圧力信号に基づいて演算回
路で演算処理することにより、気体の流量を計測する流
量計として、例えばタービン式流量計、フルイディック
流量計などがある。

【０００３】図２および図３は上述した圧力センサの例
を示す概略図である。図２において、２１は圧力センサ
を示し、第１の圧力室２１Ａと、第２の圧力室２１Ｂ
と、第１の圧力室２１Ａと第２の圧力室２１Ｂを仕切る
圧力センサとしての圧電膜２１Ｃで構成され、圧電膜２
１Ｃは第１の圧力室２１Ａと第２の圧力室２１Ｂの圧力
差の変化に応じた圧力信号を出力するものである。

【０００４】なお、第１および第２の圧力室２１Ａ，２
２Ｂは、図示を省略した流量計測エレメントの気体の流
量に比例した周波数、検出レベルで圧力を発生する所定
位置にそれぞれ連通させる。また、例えば第１の圧力室
２１Ａを圧力基準室として閉塞してもよい。

【０００５】図３において、２２は圧力センサを示し、
第１の圧力室２２Ａと、この第１の圧力室２２Ａを挟む
ように対向し、連通した第２の圧力室２２Ｂおよび第３
の圧力室２２Ｃと、第１の圧力室２２Ａと第２の圧力室
２２Ｂを仕切る第１の圧力センサとしての第１の圧電膜
２２Ｄ、第１の圧力室２２Ａと第３の圧力室２２Ｃを仕
切る第２の圧力センサとしての第２の圧電膜２２Ｅで構
成され、第１の圧電膜２２Ｄは第１の圧力室２２Ａと第
２の圧力室２１Ｂの圧力差の変化に応じた第１の圧力信
号を出力し、第２の圧電膜２２Ｅは第１の圧力室２２Ａ
と第３の圧力室２１Ｃの圧力差の変化に応じた第２の圧
力信号を出力するものである。

【０００６】なお、第１、第２および第３の圧力室２２
Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、図示を省略した流量計測エレメ
ントの気体の流量に比例した周波数、検出レベルで圧力
を発生する所定位置にそれぞれ連通させる。また、例え
ば第１の圧力室２２Ａ または第２および第３の圧力室
２２Ｂ，２２Ｃを圧力基準室として閉塞してもよい。

【０００７】図４は図３に示す圧力センサを利用した従
来の流量計の要部の構成を示すブロック図である。図４
において、１は流量計測エレメントを示し、気体の流量
Ｑに比例した圧力を所定部位で発生するものである。

【０００８】２Ａは圧力センサとしての第１の圧電膜、
２Ｂは圧力センサとしての第２の圧電膜を示し、第１お
よび第２の圧電膜２Ａ，２Ｂは、図３で説明したよう
に、第１または第２の圧力信号を出力するものである。

【０００９】３は差動アンプを示し、第１の圧電膜２Ａ
が出力する第１の圧力信号と、第２の圧電膜２Ｂが出力
する第２の圧力信号の差（圧力差信号）を後処理をし易
くするために増幅するものである。

【００１０】４はコンパレータを示し、差動アンプ３が
出力する圧力差信号が所定値以上であるか否かを判定
し、圧力差信号が基準値以上であれば、所定電圧の判定
信号（ハイ信号）を出力し、圧力差信号が基準値未満で
あれば、電圧ゼロの判定信号（ロー信号）を出力するも
のである。

【００１１】５は演算回路を示し、コンパレータ４が出
力する判定信号に基づいて気体の流量などを算出するも
のである。

【００１２】図５（ａ），（ｂ）は第１および第２の圧
電膜の特性図であり、（ａ）は気体の流量と周波数の関
係を示し、（ｂ）は気体の流量と検出レベルの関係を示
す。

【００１３】次に、動作について説明する。まず、気体
が流量計測エレメント１内を流れないと、第１および第
２の圧電膜２Ａ，２Ｂは、周波数がゼロで、検出レベル
がゼロの第１および第２の圧力信号を出力する。

【００１４】しかし、気体が流量計測エレメント１内を
流れると、第１および第２の圧電膜２Ａ，２Ｂは、図５
（ａ），（ｂ）に示すように、気体の流量Ｑに比例した
関係の周波数で、検出レベルの第１および第２の圧力信
号を出力する。

【００１５】このように第１および第２の圧電膜２Ａ，
２Ｂから出力される第１の圧力信号と第２の圧力信号に
基づいて差動アンプ３は、圧力差信号を求めて後処理を
し易くするために増幅する。

【００１６】そして、差動アンプ３で増幅された圧力差
信号を入力とするコンパレータ４は圧力差信号が基準値
以上であれば、所定電圧のハイ信号を出力し、圧力差信
号が基準値未満であれば、電圧ゼロのロー信号を出力す
るので、演算回路５はコンパレータ４の判定信号に基づ
いて気体の流量Ｑなどを算出することができる。

【００１７】

【考案が解決しようとする課題】従来の流量計は、以上
のように構成されているので、少ない流量Ｑ_S 、例えば
３〔ｌ／ｈ〕から多い流量Ｑ_L 、例えば３０００〔ｌ／
ｈ〕まで、例えば少ない流量Ｑ_S に対する多い流量Ｑ_L
が１０００倍位に及ぶ広い範囲で気体の流量Ｑを測定し
ようとすると、少ない流量Ｑ_S のときに合わせてコンパ
レータ４の基準値を低めに（小さく）設定した場合、図
５（ａ），（ｂ）から判るように、多い流量Ｑ_L のとき
のノイズを誤って基準値以上と判定することになる。

【００１８】また、上述したような誤った判定信号をコ
ンパレータ４が出力するのを回避するために基準値を高
めに（大きく）設定した場合、３〔ｌ／ｈ〕のような少
ない流量Ｑ_S を計測することができなくなる。したがっ
て、気体を流量Ｑの広い範囲で正確に計測することがで
きないという不都合があった。

【００１９】この考案は、上記したような不都合を解消
するためになされたもので、気体の流量を広い範囲で正
確に計測することのできる流量計を提供するものであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願考案は、所定の第１検出位置において流体の流
量に比例した圧力を検出して第１圧力検出信号を出力す
る第１圧力検出手段と、所定の第２検出位置において前
記流体の流量に比例した圧力を検出して第２圧力検出信
号を出力する第２圧力検出手段と、前記第１圧力検出信
号の周波数に基づいて第１増幅率を変化させるととも
に、前記圧力検出信号を前記第１増幅率で増幅して第１
増幅圧力検出信号として出力する第１イコライザ増幅手
段と、前記第２圧力検出信号の周波数に基づいて第２増
幅率を変化させるとともに、前記第２圧力検出信号を前
記第２増幅率で増幅して第２増幅圧力検出信号として出
力する第２イコライザ増幅手段と、前記第１増幅圧力検
出信号と前記第２増幅圧力検出信号との差動増幅を行っ
て差動増幅信号として出力する差動増幅手段と、前記差
動増幅信号の波形整形を行って整形圧力検出信号として
出力する波形整形手段と、を備えて構成する。

【００２１】

【００２２】

【作用】本願考案によれば、第１圧力検出手段は、所定
の第１検出位置において流体の流量に比例した圧力を検
出して第１圧力検出信号を第１イコライザ増幅手段に出
力し、第２圧力検出手段は、所定の第２検出位置におい
て前記流体の流量に比例した圧力を検出して第２圧力検
出信号を第２イコライザ増幅手段に出力する。第１イコ
ライザ増幅手段は、第１圧力検出信号の周波数に基づい
て第１増幅率を変化させ、変化後の第１増幅率で圧力検
出信号を増幅して第１増幅圧力検出信号として差動増幅
手段に出力する。同様に第２イコライザ増幅手段は、第
２圧力検出信号の周波数に基づいて第２増幅率を変化さ
せ、変化後の第２増幅率で第２圧力検出信号を増幅して
第２増幅圧力検出信号として差動増幅手段に出力する。
これらの結果、差動増幅手段は、第１増幅圧力検出信号
と第２増幅圧力検出信号との差動増幅を行って差動増幅
信号として波形整形手段に出力し、波形整形手段は、差
動増幅信号の波形整形を行って整形圧力検出信号として
出力する。

【００２３】

【００２４】

【実施例】以下、この考案の実施例を図に基づいて説明
する。図１はこの考案の一実施例による流量計の要部を
示すブロックであり、図４と同一または相当部分に同一
符号を付して説明を省略する。

【００２５】図１において、６Ａは第１の圧電膜２Ａが
出力する第１の圧力信号の検出レベルをその周波数に応
じて増幅率（第１増幅率に相当）を変えて増幅する第１
のイコライザアンプ、６Ｂは第２の圧電膜２Ｂが出力す
る第２の圧力信号の検出レベルをその周波数に応じて増
幅率（第２増幅率に相当）を変えて増幅する第２のイコ
ライザアンプを示し、両イコライザアンプ６Ａ、６Ｂ
は、流量が少ない場合における検出信号のピークレベル
と流量が多い場合における検出信号のピークレベルがほ
ぼ同じレベルになるように増幅するものである。

【００２６】次に、従来例と異なる動作について説明す
る。第１および第２の圧電膜２Ａ，２Ｂから出力される
第１の圧力信号と第２の圧力信号の検出レベルはそれぞ
れ第１および第２のイコライザアンプ６Ａ，６Ｂで周波
数に応じて増幅率を変えて、例えば周波数に逆比例した
増幅率で増幅されるので、差動アンプ３は第１および第
２のイコライザアンプ６Ａ，６Ｂから出力される圧力差
信号を求めて後処理をし易くするために増幅する。

【００２７】そして、差動アンプ３で増幅された圧力差
信号を入力とするコンパレータ４は圧力差信号が基準値
以上であれば、所定電圧のハイ信号を出力し、圧力差信
号が基準値未満であれば、電圧ゼロのロー信号を出力す
るので、演算回路５はコンパレータ４の判定信号に基づ
いて気体の流量Ｑなどを算出することができる。

【００２８】このようにコンパレータ４で圧力差信号を
判定する場合、少ない流量Ｑ_S でも多い流量Ｑ_L でも検
出レベルは第１および第２のイコライザアンプ６Ａ，６
Ｂの機能によって同じレベルとなっているので、コンパ
レータ４の基準値を流量Ｑに関係なくノイズを考慮して
設定することができる。

【００２９】したがって、上述したようにコンパレータ
４の基準値を設定することにより、コンパレータ４から
は気体の流量Ｑに比例し、波形整形された判定信号が出
力されるので、気体の流量Ｑを広い範囲で正確に計測す
ることができる。

【００３０】なお、上記した実施例では、２つの圧力が
逆相で発生する例で説明したが、２つの圧力の位相が異
なっていれば、同様に気体の流量Ｑを計測できることは
言うまでもない。

【００３１】また、２つの圧力信号に基づいて気体の流
量Ｑを計測する例で説明したが、１つの圧力信号であっ
ても同様に気体の流量Ｑを計測することができることは
言うまでもない。

【００３２】そして、１つの圧力信号に基づいて気体の
流量Ｑを計測する場合、第１のイコライザアンプ６Ａま
たは第２のイコライザアンプ６Ｂのみとして差動アンプ
４を省略することができる。

【００３３】さらに、圧力センサとして圧電膜を使用し
た例で説明したが、コンデンサマイクであってもよいこ
とは言うまでもない。

【００３４】

【考案の効果】本願考案によれば、第１圧力検出手段
は、所定の第１検出位置において流体の流量に比例した
圧力を検出して第１圧力検出信号を第１イコライザ増幅
手段に出力し、第２圧力検出手段は、所定の第２検出位
置において前記流体の流量に比例した圧力を検出して第
２圧力検出信号を第２イコライザ増幅手段に出力し、第
１イコライザ増幅手段は、第１圧力検出信号の周波数に
基づいて第１増幅率を変化させ、変化後の第１増幅率で
圧力検出信号を増幅して第１増幅圧力検出信号として差
動増幅手段に出力する。同様に第２イコライザ増幅手段
は、第２圧力検出信号の周波数に基づいて第２増幅率を
変化させ、変化後の第２増幅率で第２圧力検出信号を増
幅して第２増幅圧力検出信号として差動増幅手段に出力
し、差動増幅手段は、第１増幅圧力検出信号と第２増幅
圧力検出信号との差動増幅を行って差動増幅信号として
波形整形手段に出力し、波形整形手段は、差動増幅信号
の波形整形を行って整形圧力検出信号として出力するの
で、第１圧力検出信号及び第２圧力検出信号のピークレ
ベルを流体の流量に関係なく一定とすることにより広範
な流量域で正確な整形圧力検出信号を得ることができ、
この整形圧力検出信号に基づいて流量算出を行えば広範
な流量域で正確な流量を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による流量計の要部を示す
ブロックである。

【図２】圧力センサの例を示す概略図である。

【図３】圧力センサの例を示す概略図である。

【図４】従来の流量計の要部の構成を示すブロック図で
ある。

【図５】（ａ），（ｂ）は第１および第２の圧電膜の特
性図であり、（ａ）は気体の流量と周波数の関係を示
し、（ｂ）は気体の流量と検出レベルの関係を示す。

【符号の説明】

１ 流量計測エレメント ２Ａ 第１の圧電膜 ２Ｂ 第２の圧電膜 ３ 差動アンプ ４ コンパレータ ５ 演算回路 ６Ａ 第１のイコライザアンプ ６Ｂ 第２のイコライザアンプ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の第１検出位置において流体の流量
   に比例した圧力を検出して第１圧力検出信号を出力する
   第１圧力検出手段と、 所定の第２検出位置において前記流体の流量に比例した
   圧力を検出して第２圧力検出信号を出力する第２圧力検
   出手段と、 前記第１圧力検出信号の周波数に基づいて第１増幅率を
   変化させるとともに、前記圧力検出信号を前記第１増幅
   率で増幅して第１増幅圧力検出信号として出力する第１
   イコライザ増幅手段と、 前記第２圧力検出信号の周波数に基づいて第２増幅率を
   変化させるとともに、前記第２圧力検出信号を前記第２
   増幅率で増幅して第２増幅圧力検出信号として出力する
   第２イコライザ増幅手段と、 前記第１増幅圧力検出信号と前記第２増幅圧力検出信号
   との差動増幅を行って差動増幅信号として出力する差動
   増幅手段と、 前記差動増幅信号の波形整形を行って整形圧力検出信号
   として出力する波形整形手段と、 を備えたことを特徴とする流量検出装置。