JPH01308921A - Gas flowmeter - Google Patents

Gas flowmeter

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JPH01308921A
JPH01308921A JP63140262A JP14026288A JPH01308921A JP H01308921 A JPH01308921 A JP H01308921A JP 63140262 A JP63140262 A JP 63140262A JP 14026288 A JP14026288 A JP 14026288A JP H01308921 A JPH01308921 A JP H01308921A
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flow
flow rate
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oscillation element
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Katsuto Sakai
克人 酒井
Makoto Okabayashi
岡林 誠
Koichi Yasuda
弘一 安田
Toshihiko Ito
稔彦 伊藤
Yukihiro Niimi
新美 征洋
Masahito Naganuma
長沼 雅仁
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Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Aichi Tokei Denki Co Ltd
Toho Gas Co Ltd
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Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Aichi Tokei Denki Co Ltd
Toho Gas Co Ltd
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    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters
    • G01F1/3227Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters using fluidic oscillators

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Abstract

PURPOSE:To widen a measurable flow rate range and to enhance reliability by providing a fluidic oscillation element, a sensor and a flow sensor. CONSTITUTION:It is judged whether the frequency of the electric signal of a sensor 10 for detecting the fluidic vibration of a fluidic oscillation element 7 is equal to, more than or less than a definite value and, when said frequency is the definite value or less, drive power is supplied to a flow sensor 12 intermittently. At the time of a large flow rate of the definite value or more, a flow rate is calculated on the basis of the signal of the element 7 and, at the time of a flow rate of the definite value or less, the flow rate is calculated on the basis of the signal of the sensor 12 and the power consumption of the sensor 12 is reduced. As a sensor for detecting fluidic vibration, the sensor 10 having a pair of pressure introducing ports 14, 14 is used, and the introducing ports 15, 15' and a pair of pressure introducing ports 14, 14' provided to the element 7 are allowed to communicate with each other by a pair of the pressure introducing ports 9, 9.. provided to the airtight member constituting the element 7. By this method, fluidic vibration is effectively detected and a degree of freedom can be provided to the mount position of the sensor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体流量計の改良に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to improvements in gas flow meters.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

従来の模式ガスメータに代替し得る小型で設置性に優れ
た気体流量計、すなわちフルイデイ・ツク発振素子を用
いたフルイディック流量計(例えば特開昭57−663
13号公報)は小型で、可動部がないので耐久性にも優
れているという利点を有してはいるが、測定できる流量
範囲が50倍程度で、模式ガスメータの3号メータに見
られるような3〜30001 / hの流量範囲、すな
わち1000倍もの流量範囲を測定することはできない
A small and easy-to-install gas flowmeter that can replace a conventional model gas meter, that is, a fluidic flowmeter using a fluidic oscillator (e.g., JP-A-57-663)
13) has the advantage of being small and has excellent durability because it has no moving parts, but the measurable flow rate range is about 50 times that of the model gas meter No. 3 meter. It is not possible to measure a flow rate range of 3 to 30001/h, that is, a flow rate range that is 1000 times larger.

そこで、中〜大流量を計測するフルイデイ・7り発振素
子と、小流量の範囲を計測する別のフルイディック素子
とを用い、切換弁により、両フルイディック素子を流量
の大小に応じて切換えて使用するいわゆる親子式の流量
計が特開昭61−223517号公報で提案されている
Therefore, we used a fluidic oscillator element that measures medium to large flow rates and another fluidic element that measures small flow rates, and used a switching valve to switch both fluidic elements according to the size of the flow rate. A so-called parent-child type flowmeter for use is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-223517.

しかし、フルイディック発振素子を二つ設けても、10
00倍の流量範囲を測定するのが困難であり、また切換
弁を用いると、切換弁自体の可動部が弁漏れを発生し3
1/h程度の微少流量まで計測しようとすると、耐久性
が問題であった。
However, even if two fluidic oscillation elements are provided, 10
It is difficult to measure a flow rate range of 00 times, and when a switching valve is used, the moving part of the switching valve itself may cause valve leakage.
When trying to measure a minute flow rate of about 1/h, durability was a problem.

さらに又、切換弁の作動力は受圧ダイアフラムの面積で
決定されるので、ガスメータのような微小圧tiで作動
させるにはダイアフラムの形状を大きくする必要があり
、小型化が困難であり、機械的な構造も複雑になるとい
う問題点があった。
Furthermore, since the operating force of the switching valve is determined by the area of the pressure-receiving diaphragm, the shape of the diaphragm must be enlarged in order to operate at minute pressure ti such as in a gas meter, making it difficult to downsize and mechanically There was a problem that the structure became complicated.

この発明は、これらの問題点に鑑み、3号ガスメータと
して3 t!/h〜30001 / hの流量範囲の計
測ができるような、広い計測範囲で、しかも圧力を0失
がガスメータに要求される程度の最大圧損13nllz
Oが実現できる気体流量計を提案するのが目的である。
In view of these problems, this invention has been developed as a No. 3 gas meter. A wide measurement range that allows measurement of flow rates from /h to 30001/h, and a maximum pressure drop of 13nllz, which is such that a gas meter is required to have zero pressure loss.
The purpose is to propose a gas flowmeter that can realize O.

この目的を達成するために、本発明では、微小流量域を
計測するのに、いわゆる熱式流量計に用いるのと同様の
原理のフローセンサを用い、それ以上の流量域を計測す
るのにフルイディック発振素子を用い、電子回路で切換
える親子式流量計としている。
In order to achieve this objective, the present invention uses a flow sensor based on the same principle as that used in so-called thermal flowmeters to measure a minute flow rate range, and uses a flow sensor to measure a larger flow rate range. It is a parent-child flowmeter that uses a Dick oscillation element and is switched by an electronic circuit.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、本発明の気体流量計におい
ては、フルイディ・ツク発振素子7と、該フルイディッ
ク発振素子の流体振動を検知して電気信号に変換するセ
ンサ10と、前記フルイディック発振素子のノズル部2
の流速を検知して電気信号に変換するフローセンサ12
と、前記流体振動検知用センサ10と流速検知用フロー
センサ12の信号を演算して積算流量を求める電子回路
11と、該電子回路で求めた積算流量を表示する表示器
13とを設けたものである。
In order to achieve the above object, the gas flowmeter of the present invention includes a fluidic oscillation element 7, a sensor 10 that detects the fluid vibration of the fluidic oscillation element and converts it into an electrical signal, and a Element nozzle part 2
Flow sensor 12 that detects the flow velocity and converts it into an electrical signal
and an electronic circuit 11 for calculating the integrated flow rate by calculating the signals of the fluid vibration detection sensor 10 and the flow sensor 12 for flow velocity detection, and a display 13 for displaying the integrated flow rate obtained by the electronic circuit. It is.

フルイディック発振素子の流体撮動を検知するセンサの
電気信号の周波数が一定値以上か以下かを判定し、一定
値以下のときにフローセンサに間欠的に駆動電力を供給
するとともに、一定値以上の大流量ではフルイディック
発振素子の信号で、一定値以下の流量ではフローセンサ
の信号で流量を求めることで、フローセンサに消費され
る消費電力を減らせるため効果的である。
It determines whether the frequency of the electric signal of the sensor that detects the fluid imaging of the fluidic oscillation element is above or below a certain value, and when the frequency is below a certain value, driving power is intermittently supplied to the flow sensor, and when the frequency is above or below a certain value. It is effective to determine the flow rate using the signal from the fluidic oscillation element when the flow rate is large, and from the signal from the flow sensor when the flow rate is below a certain value, because it reduces the power consumed by the flow sensor.

また、流体振動を検知するセンサとして一対の圧力導入
口を有する高分子圧電膜センサを用い、この圧力導入口
とフルイディック発振素子に設けた一対の圧力導入口と
を、フルイディック発振素子を構成する気密部材に設け
た一対の圧力導入路で連通ずることが、流体振動を効果
的に検出し、かつセンサの取付位置に自由度を持たせる
点で効果的である。
In addition, a polymer piezoelectric film sensor having a pair of pressure inlets is used as a sensor for detecting fluid vibration, and this pressure inlet and a pair of pressure inlets provided in a fluidic oscillation element constitute a fluidic oscillation element. Communication through a pair of pressure introduction passages provided in the airtight member is effective in effectively detecting fluid vibrations and providing flexibility in the mounting position of the sensor.

さらにまた、フローセンサをフルイディック発振素子の
ノズル上部に配置することが、ドレン等の悪影響を無く
するのに効果的である。 そのうえ、フローセンサのす
ぐ上流側に、流路を縮小する段部を設けることが、フロ
ーセンサへダストが直接当たるのを防止するのに効果的
である。
Furthermore, arranging the flow sensor above the nozzle of the fluidic oscillation element is effective in eliminating the adverse effects of drain and the like. Moreover, providing a step portion that reduces the flow path immediately upstream of the flow sensor is effective in preventing dust from directly hitting the flow sensor.

〔実施例〕〔Example〕

フルイディック発振素子を用いたフルイディック流量計
の流体振動現象を第2図により説明する。
The fluid vibration phenomenon of a fluidic flowmeter using a fluidic oscillation element will be explained with reference to FIG.

流路の入口1から流入しノズル2から噴出した気体がコ
アンダ効果により、側壁3又は3゛に沿った流れになる
。 この流れがフィードバック流路人口4又は4″に到
達すると、圧力がノズル部2に伝わり流れを切り替える
。 この切り替えは交互に発生し、流量に比例した周波
数をもつ流体振動になる。 5は噴出ノズル1の下流中
央部に位置する柱状物体(ターゲット)、6は出口であ
る。
Gas flowing in from the inlet 1 of the channel and ejected from the nozzle 2 flows along the side wall 3 or 3' due to the Coanda effect. When this flow reaches the feedback channel population 4 or 4'', pressure is transmitted to the nozzle section 2 and the flow is switched. This switching occurs alternately, resulting in fluid vibrations with a frequency proportional to the flow rate. 5 is the jet nozzle. A columnar object (target) is located at the center downstream of 1, and 6 is an exit.

符号7はフルイディック発振素子の全体である。Reference numeral 7 indicates the entire fluidic oscillation element.

第1図の実施例では、フルイディック発振素子7の側2
3.a’は円柱形で、第2図の原理図の場合と形状が異
なり、他の部分の素子形状もいくらか違うが、発振素子
としての作動原理は同じである。 気体は矢印Aのよう
にフルイディック発振素子の入口から入り、ノズル2か
ら下流に噴出し、第2図で説明したように流体振動を発
生する。
In the embodiment of FIG. 1, the side 2 of the fluidic oscillation element 7 is
3. Although a' is cylindrical in shape and has a different shape from that shown in the principle diagram of FIG. 2, and the shape of other parts of the element is also somewhat different, the operating principle as an oscillation element is the same. Gas enters from the inlet of the fluidic oscillation element as indicated by arrow A, and is ejected downstream from the nozzle 2, generating fluid vibrations as explained in FIG.

8はフルイディック発振素子を形成するケース本体で、
この素子形状を工夫することで、3号ガスメータとして
許容される密度0.8に+r/r+?のガスで最大圧t
ffi13+ntlzOの制限下において、発振範囲を
55〜30001 / hにまで拡大できた。 この流
体振動は、圧力導入路9,9゛によりセンサ10に導か
れ、電気信号に変換されて電子回路11に伝えられる。
8 is the case body that forms the fluidic oscillation element;
By devising the shape of this element, the density can be increased to +r/r+? 0.8, which is acceptable for a No. 3 gas meter. Maximum pressure t with gas
Under the limitation of ffi13+ntlzO, we were able to expand the oscillation range to 55-30001/h. This fluid vibration is guided to the sensor 10 by the pressure introduction paths 9, 9', converted into an electrical signal, and transmitted to the electronic circuit 11.

12はノズル2に配置されたフローセンサで、ノズル部
で絞られて速くなった流速を検知し、流速に比例したア
ナログの電気信号に変換する。 この電気信号は、前記
センサ10の電気信号とともに電子回路11で演算処理
され、流量積算値として表示器13に表示される。
12 is a flow sensor placed in the nozzle 2, which detects the flow velocity that has become faster due to constriction at the nozzle portion, and converts it into an analog electrical signal proportional to the flow velocity. This electrical signal is processed by the electronic circuit 11 together with the electrical signal from the sensor 10, and is displayed on the display 13 as an integrated flow rate value.

なお、第1図は理解し易いようにフルイディック発振素
子の蓋を取り外した状態を示している。
Note that FIG. 1 shows the fluidic oscillation element with the lid removed for easy understanding.

流体振動を検出するセンサlOは、フィードバック流路
4と4”に開口する一対の圧力導入口14.14’に前
記圧力導入路9,9゛の各一端を連通させ、圧力導入路
9,9°の各他端をセンサ10の一対の圧力導入口に連
通させることで、センサ10の高分子圧電膜16の両側
に差動的に流体振動による脈動圧をかけている。
The sensor lO for detecting fluid vibrations communicates one end of each of the pressure introduction passages 9, 9'' with a pair of pressure introduction ports 14, 14' opening to the feedback passages 4 and 4''. By communicating the other ends of the two pressure inlets to a pair of pressure inlets of the sensor 10, pulsating pressure caused by fluid vibration is differentially applied to both sides of the polymer piezoelectric film 16 of the sensor 10.

センサ10は、第3図に示すように、高分子圧電膜を用
いた構造とし、圧力導入口15.15’を第1図のよう
に連通して、フィードバック流路4,4゛の2点間の差
圧を検出するようにすることもできる。
As shown in FIG. 3, the sensor 10 has a structure using a polymer piezoelectric film, and the pressure inlets 15 and 15' are connected as shown in FIG. It is also possible to detect the differential pressure between them.

フローセンサ12は第4図に拡大図を示すように、気体
の流れに当たる面に、温度センサ12aとヒータ12b
と温度センサ12cとが順に配置され、ヒータ12bに
電流を流して加熱して用いる。 流れがないときの温度
分布はヒータを中心として左右対称(つまり流れの上流
と下流の両方向に対称)であるが、流れがあると上流側
の温度センサ12aよりも下流側の温度センサ12cが
高温となり、両温度センサ12aと12bの電気抵抗の
変化から、流量(ノズル部の流速)に対応したアナログ
電気信号を生じるものである。
As shown in an enlarged view in FIG. 4, the flow sensor 12 has a temperature sensor 12a and a heater 12b on the surface facing the gas flow.
and a temperature sensor 12c are arranged in this order, and are heated by passing a current through the heater 12b. When there is no flow, the temperature distribution is symmetrical around the heater (that is, symmetrical in both the upstream and downstream directions of the flow), but when there is flow, the temperature sensor 12c on the downstream side is hotter than the temperature sensor 12a on the upstream side. An analog electrical signal corresponding to the flow rate (flow velocity at the nozzle portion) is generated from changes in the electrical resistance of both temperature sensors 12a and 12b.

第5図のブロック線図において、17はアナログ・ディ
ジタル変換回路で、フローセンサ12で検知した小流量
域のアナログ電気信号を流量に比例した周波数の電気パ
ルス信号に変換する機能をもっている。  18はアナ
ログ・ディジタル変換回路17の出力である高速の電気
パルス(信号B)をマイクロコンピュータ19に入力す
るのに一時的にストックするカウンタ、20は電源、2
1は圧電膜回路部22とフローセンサ回路部23とに供
給する駆動電圧を制御する電源制御回路、24はセンサ
10の電気信号を増幅するアナログ増幅器、25はアナ
ログ増幅器24の出力信号を矩形波に整形する波形整形
回路、26は、波形整形回路の出力である信号Aを入力
とし、その周波数が一定値以上かどうかを判定する信号
判定回路で、その周波数が一定値以上のときに、信号A
を同じ周波数の信号Jとしてマイクロコンピュータ19
に伝送する。 27はクロック制御回路で、マイクロコ
ンピュータ19の措令を受けてA/D変換のためのクロ
ック信号Hをアナログ・ディジタル変換回路17へ送出
する。
In the block diagram of FIG. 5, reference numeral 17 is an analog-to-digital conversion circuit, which has a function of converting an analog electrical signal in a small flow rate range detected by the flow sensor 12 into an electrical pulse signal with a frequency proportional to the flow rate. 18 is a counter for temporarily stocking high-speed electric pulses (signal B) output from the analog-to-digital conversion circuit 17 for inputting them to the microcomputer 19; 20 is a power supply;
1 is a power supply control circuit that controls the driving voltage supplied to the piezoelectric film circuit section 22 and the flow sensor circuit section 23; 24 is an analog amplifier that amplifies the electrical signal of the sensor 10; and 25 is a rectangular waveform that converts the output signal of the analog amplifier 24. The waveform shaping circuit 26 is a signal judgment circuit which receives the signal A which is the output of the waveform shaping circuit as an input and determines whether the frequency is above a certain value, and when the frequency is above the certain value, the signal A
as a signal J of the same frequency as the microcomputer 19
to be transmitted. A clock control circuit 27 sends a clock signal H for A/D conversion to the analog-to-digital conversion circuit 17 in response to instructions from the microcomputer 19.

次に第6図乃至第8図を利用して第5図の電子回路の動
作を説明する。
Next, the operation of the electronic circuit shown in FIG. 5 will be explained using FIGS. 6 to 8.

第6図のA−Hに示す信号はそれぞれ第5図のA−Hの
各信号と対応している。
The signals A-H in FIG. 6 correspond to the signals A-H in FIG. 5, respectively.

第6図の最上部の図は、横軸を時間軸、縦軸を流量とし
た図で、図中、実線で示す信号Bはフローセンサ12の
信号が流量に応じて変化している有様を示す。 又、2
点鎖線で示す信号Aは圧電膜センサ10による信号が流
量に応じて変化している有様を示す。 図中イは流量増
大時にフローセンサ12の信号Bからセンサ10の信号
Aに切替える点、口は流M減少時にセンサ10の信号A
からフローセンサ12の信号Bに切替える点を示す。 
流量が零から点イまでの間はフローセンサ回路部23へ
第6〜図已に示すように間欠的に電源を供給する。 フ
ローセンサ12が消費する電流は最大値が5mAと比較
的大きいため、5秒の周期TO毎に、40m5の短時間
T1だけ電源を供給することで平均電流を減らしている
。 第6図已にこの有様を示す。 ノズル部2に配置さ
れて、気体の流速に比例したアナログ信号を生じるフロ
ーセンサ12は、クロック制御回路27から、前記電源
供給信号已に同期してT1の1ffi電時間中のみ供給
される32KIIzのクロック信号Hと同期して、流量
に比例するパルス数の流量信号Bを出力する。 この信
号Bは間隔(周期) T。
The diagram at the top of FIG. 6 is a diagram with the horizontal axis as the time axis and the vertical axis as the flow rate. In the diagram, signal B shown by a solid line shows how the signal of the flow sensor 12 changes depending on the flow rate. shows. Also, 2
A signal A indicated by a dashed dotted line indicates that the signal from the piezoelectric film sensor 10 changes depending on the flow rate. In the figure, A indicates the point where the signal B of the flow sensor 12 is switched to the signal A of the sensor 10 when the flow rate increases, and the opening indicates the signal A of the sensor 10 when the flow rate M decreases.
The point at which the signal is switched from to the signal B of the flow sensor 12 is shown.
While the flow rate is from zero to point A, power is intermittently supplied to the flow sensor circuit section 23 as shown in Figures 6 to 6. Since the current consumed by the flow sensor 12 is relatively large with a maximum value of 5 mA, the average current is reduced by supplying power for a short time T1 of 40 m5 every 5 seconds TO. This situation is shown in Figure 6. The flow sensor 12, which is disposed in the nozzle part 2 and generates an analog signal proportional to the gas flow rate, receives a signal of 32 KIIz, which is supplied from the clock control circuit 27 only during the 1ffi period of T1 in synchronization with the power supply signal. In synchronization with the clock signal H, a flow rate signal B having a pulse number proportional to the flow rate is output. This signal B has an interval (period) T.

毎に出力され、その都度のパルス数は流量0ffi/h
でOパルス、流量150 i!/ hで200パルスに
なるようアナログ・ディジタル変換回路17の特性が定
めである。 流量O1/hで30パルス、1501/h
で230パルスの様に0点をシフトすることにより配管
の圧力差により生じる逆流を検知することも可能である
。 フルイディック発振素子の流体振動を検知する圧電
膜センサは前記点口より少し下流域以上の流量で流体振
動を検知できる性能をもっていて、点口とイとの間の流
量域では、センサ10はフローセンサ12の双方へ電源
が供給され、両センサで流量を検知し、切替流量付近で
の流量の微少変化による計測誤差を防止している。 点
イより少ない流量域ではフローセンサ12が通電され、
点口より大きい流量域では圧電膜センサ10に通電され
るため、点イと口の間の流量域では双方のセンサに通電
される。 流量が点イより大きい流域から零に減少する
ときは、点イの流量でフローセンサ12への通電が開始
され、口の流量で圧電膜センサ10への通電がオフとな
る。
The number of pulses each time is the flow rate 0ffi/h.
O pulse, flow rate 150 i! The characteristics of the analog-to-digital converter circuit 17 are determined so that the number of pulses per hour is 200. 30 pulses at flow rate O1/h, 1501/h
It is also possible to detect the backflow caused by the pressure difference in the piping by shifting the zero point like 230 pulses. The piezoelectric film sensor that detects fluid vibrations of the fluidic oscillation element has the ability to detect fluid vibrations in a flow rate slightly downstream of the point A, and in the flow rate region between the point A and A, the sensor 10 detects the flow. Power is supplied to both sensors 12, and both sensors detect the flow rate to prevent measurement errors due to minute changes in the flow rate near the switching flow rate. In a flow rate range lower than point A, the flow sensor 12 is energized,
Since the piezoelectric film sensor 10 is energized in a flow rate range larger than the point A, both sensors are energized in a flow rate range between the point A and the mouth. When the flow rate decreases from a region larger than point A to zero, energization to the flow sensor 12 is started at the flow rate at point A, and energization to the piezoelectric film sensor 10 is turned off at the flow rate at the mouth.

第5図の信号判定回路26の一例を第7図に示すが、2
8は1/Nカウンタ、29は単安定マルチバイブレーク
、30と31はDフリップフロップ、32はアンドゲー
トで図示のように接続されている。
An example of the signal determination circuit 26 in FIG. 5 is shown in FIG.
8 is a 1/N counter, 29 is a monostable multi-bi break, 30 and 31 are D flip-flops, and 32 is an AND gate connected as shown.

次に第7図の回路の動作を第8図により説明する。Next, the operation of the circuit shown in FIG. 7 will be explained with reference to FIG.

1/Nカウンタ28は信号Aを1/Nにして口fに出力
を出す。 Qlの出力は二つのDフリップフロップ30
と31により、計測時間To(5秒)の間に、予め定め
られた数値N(例えば8)より大きな数の信号Aが入力
されると、出力Q1がHレベルとなる。 時間Toの間
にNパルスの信号入力がなければ口1はLレベルのま\
である。 信号Aのパルス数がNより大きくなると01
がHレベルとなり、Dフリップフロップ30がこのHレ
ベルの信号を保持し、DフリップフロップのこのHレベ
ルの出力Q2が次に信号Gの立上りで2段目のDフリッ
プフロップ31に転送され03の出力をHレベルとし、
ANDゲート32を開く。 従って、信号AがANDゲ
ート32を通って信号Jとして出力される。 このよう
に、5秒間の時間Toの間に8パルス以上の周波数の信
号Aが入ると信号判定回路はその信号Aを信号Jとして
出力する。 この信号Jがマイクロコンピュータ19で
演算され流量積算値となる。
The 1/N counter 28 converts the signal A into 1/N and outputs it to the port f. The output of Ql is two D flip-flops 30
According to 31, when a number of signals A larger than a predetermined value N (for example, 8) is input during the measurement time To (5 seconds), the output Q1 becomes H level. If there is no N pulse signal input during time To, mouth 1 remains at L level.
It is. 01 when the number of pulses of signal A is greater than N
becomes H level, the D flip-flop 30 holds this H level signal, and this H level output Q2 of the D flip-flop is then transferred to the second stage D flip-flop 31 at the rising edge of the signal G, and the D flip-flop 30 holds this H level signal. Set the output to H level,
AND gate 32 is opened. Therefore, signal A passes through AND gate 32 and is output as signal J. In this way, when a signal A with a frequency of 8 pulses or more is input during the 5 second time To, the signal determination circuit outputs the signal A as the signal J. This signal J is calculated by the microcomputer 19 and becomes the flow rate integrated value.

また、時間Toの間の信号Aの数がNパルス以下の場合
は、フローセンサ12に基づく信号Bがカウンタ18に
ストックされたあと、マイクロコンピュータ19で演算
され流量積算値となる。 つまり微小流N 112では
フローセンサ12に基づく信号Bが、−定値以上の流量
域ではフルイディック発振素子の周波数をセンサ10で
検知した信号Aがマイクロコンピュータ19で演算され
、合計の流量積算値が求められる。
Further, if the number of signals A during the time To is less than N pulses, the signal B based on the flow sensor 12 is stored in the counter 18 and then calculated by the microcomputer 19 to become the flow rate integrated value. In other words, in the microflow N 112, the signal B based on the flow sensor 12 is calculated, and in the flow rate region above a certain value, the signal A detected by the sensor 10 is the frequency of the fluidic oscillation element, and the microcomputer 19 calculates the total flow rate integrated value. Desired.

なお第7図で、信号Aが外乱のような一過性のもので、
時間Toの間にNパルスを越えない場合は、信号Jとし
て出力されないから、このような外乱を誤カウンタする
恐れはない。 すなわち、外乱を本来の信号Aと判別で
きる。
In addition, in Fig. 7, if the signal A is a temporary one such as a disturbance,
If N pulses are not exceeded during the time To, the signal J will not be output, so there is no risk of erroneously counting such disturbances. That is, the disturbance can be distinguished from the original signal A.

なお、第7図の信号判別回路は、マイクロコンピュータ
内でソフトによる判断で行なうこともできる。 この場
合のフローチャートの一例を第9図に示す。 第9図で
nはパルス数のカウンタで、n=8の判断ステップの8
は第8図におけるN(例えば8)と同じ意味である。
Note that the signal discrimination circuit shown in FIG. 7 can also be performed by software within a microcomputer. An example of a flowchart in this case is shown in FIG. In FIG. 9, n is a pulse number counter, and 8 of the judgment step where n=8.
has the same meaning as N (for example, 8) in FIG.

フルイディック発振素子の周波数による計測と、フロー
センサ12による計測の切り替えの様子を第10図に示
す。 フローセンサからフルイデイソク発振素子への切
り替えは、フルイディック発振素子の周波数、つまり信
号Aの周期が220m5以下(即ち流量が1421 /
 h以上)で、パルスが8個連続して検知されたときに
フルイディック発振素子に切り替える。 フルイディッ
ク発振素子からフローセンサ12への切り替えは、フル
イディック発振素子の周波数、つまり信号への周期が2
40m5以上(即ち流量が1351 / h以上)であ
ればフローセンサ12へ切り替える。
FIG. 10 shows switching between measurement using the frequency of the fluidic oscillation element and measurement using the flow sensor 12. Switching from the flow sensor to the fluidic oscillation element is performed when the frequency of the fluidic oscillation element, that is, the period of signal A, is 220 m5 or less (that is, the flow rate is 1421 m5 or less).
h or more), and when eight consecutive pulses are detected, the device switches to the fluidic oscillation element. Switching from the fluidic oscillation element to the flow sensor 12 is performed when the frequency of the fluidic oscillation element, that is, the period of the signal is 2.
If the flow rate is 40 m5 or more (that is, the flow rate is 1351/h or more), the flow sensor 12 is used.

第11図及び第12図は他の実施例で、この発明を利用
したガスメータである。 図において、■は流路の入口
、2はノズル、3,3゛は側壁、5はターゲット、4,
4゛はフィードバック流路の入口、7はフルイディック
発振素子、8はケース本体、33はフルイディック発振
素子の下流側に配置された遮断弁、34は遮断弁が閉じ
たあと、弁を開(ための復帰軸、35はリチウム電池、
36は感震器、37は圧力センサ、38は発光ダイオー
ド、39は安全機能回路のプリント基板、41はフロー
センサ12の電気信号を処理する回路のプリント基板、
40はフルイディック発振素子7の流体振動を検知する
センサ10の電気信号を処理する回路のプリント基板で
、信号判別回路やマイクロコンピュータ、表示器等も実
装されている。 42はケース本体8の上面に当接した
気密用パツキン、43はその上に当接した蓋である。 
蓋43は金属板で、図示されていない6本のねじ44に
より本体8に固着される。 44”はこのねじをしめつ
けるために本体8に設けられた6つの雌ねじ部である。
FIGS. 11 and 12 show another embodiment of a gas meter using the present invention. In the figure, ■ is the inlet of the flow path, 2 is the nozzle, 3, 3゛ is the side wall, 5 is the target, 4,
4'' is the inlet of the feedback flow path, 7 is the fluidic oscillation element, 8 is the case body, 33 is the cutoff valve disposed downstream of the fluidic oscillation element, and 34 is the valve that opens after the cutoff valve closes ( 35 is a lithium battery,
36 is a seismic sensor, 37 is a pressure sensor, 38 is a light emitting diode, 39 is a printed circuit board for a safety function circuit, 41 is a printed circuit board for a circuit that processes the electrical signal of the flow sensor 12,
Reference numeral 40 denotes a printed circuit board for a circuit that processes electrical signals from a sensor 10 that detects fluid vibrations of the fluidic oscillation element 7, and also includes a signal discrimination circuit, a microcomputer, a display, and the like. 42 is an airtight gasket that is in contact with the upper surface of the case body 8, and 43 is a lid that is in contact thereon.
The lid 43 is a metal plate and is fixed to the main body 8 with six screws 44 (not shown). 44'' are six female threaded portions provided on the main body 8 for tightening these screws.

 45はカバーである。45 is a cover.

センサ10は2本のねじ46で蓋43の上面に装着され
るが、このねじ46は蓋43とパツキン42の図示され
てない孔を貫通して、第12図の側壁3の雌ねじ3a+
3taに螺合固定される。
The sensor 10 is attached to the top surface of the lid 43 with two screws 46, and these screws 46 pass through holes (not shown) in the lid 43 and the packing 42, and are inserted into the female thread 3a+ of the side wall 3 in FIG.
It is screwed and fixed to 3ta.

センサ10とフローセンサ12は第13図、第14図に
示すようにフルイディック発振素子7に装着される。 
センサ10は前述のようにねじ46により、蓋43とパ
ツキン42を介して側壁3.3’(図示せず)にねじ止
め装着される。 センサ10の圧力導入口15、15’
 は、パツキン42と蓋43とで形成される圧力導入路
9,9゛で、パツキン42に孔けられた圧力導入口14
.14’ に連通される。 圧力導入路9゜9゛は蓋4
3に刻設され、下面がパツキン42で囲まれて圧力導入
路を形成している。 このようにして、圧力導入路9,
9゛はフルイディック発振素子7を構成する気密部材と
してのパツキン42と蓋43に設けられている。
The sensor 10 and the flow sensor 12 are attached to the fluidic oscillation element 7 as shown in FIGS. 13 and 14.
The sensor 10 is screwed to the side wall 3.3' (not shown) via the lid 43 and the gasket 42 using the screws 46 as described above. Pressure inlet 15, 15' of sensor 10
is a pressure introduction path 9,9′ formed by the packing 42 and the lid 43, and the pressure introduction port 14 formed in the packing 42
.. 14'. Pressure introduction path 9゜9゛ is the lid 4
3, and the lower surface is surrounded by a packing 42 to form a pressure introduction path. In this way, the pressure introduction path 9,
Reference numeral 9' is provided on a gasket 42 and a lid 43 as airtight members constituting the fluidic oscillation element 7.

フローセンサ12は、ノズル2の上部に設けられている
。 フローセンサ12は第16図に示すように、四角い
セラミック基板の下面に前述のような構造にヒータと温
度センサが集積化された構造になっていて、基板の上面
に電気接続用の6本のピン12aが第16図のように突
出していて、この四角いセラミック基板をノズル2の上
部に配置し、更にその上方からパツキン42を介してM
43で押さえるようにして実装する。 フローセンサ1
2の位置決めをし易いように、ノズル2を形成する壁2
a、 2bの上端面には、フローセンサ12の四角いセ
ラミック基板の一辺の長さよりわずか長い寸法aを一辺
とするはソ′正方形の凹み2cが形成され、この凹み2
cヘフローセンサ12の四角いセラミック基板をf!i
i?Zし実装する。 フローセンサ12は、蓋43で押
さえて実装し、ピン12aにコネクタを嵌合させて電子
回路と接続する。
The flow sensor 12 is provided above the nozzle 2. As shown in FIG. 16, the flow sensor 12 has a structure in which a heater and a temperature sensor are integrated on the bottom surface of a square ceramic substrate in the above-described structure, and six electrical connection wires are installed on the top surface of the substrate. A pin 12a protrudes as shown in FIG.
Mount it by pressing it with 43. Flow sensor 1
The wall 2 forming the nozzle 2 is
A square recess 2c whose side is slightly longer than the length of one side of the square ceramic substrate of the flow sensor 12 is formed on the upper end surfaces of a and 2b.
c! The square ceramic substrate of the flow sensor 12 is f! i
i? Z and implement. The flow sensor 12 is mounted while being held down by the lid 43, and is connected to an electronic circuit by fitting a connector to the pin 12a.

第17図は、両圧力導入口14と15を連通ずる圧力導
入路9をわかり易いように、圧力導入路の幅の中央部に
そって縦に切断した断面を電子。 なお、この断面図で
、センサ10は切断していない。
In order to make it easier to understand the pressure introduction path 9 that communicates the two pressure introduction ports 14 and 15, FIG. 17 shows a cross section taken vertically along the center of the width of the pressure introduction path. Note that the sensor 10 is not cut in this cross-sectional view.

フローセンサ12はノズルの壁2a、 2bの上端部に
載置されて実装されるが、第14図に示すように、フロ
ーセンサ12のすぐ上流側に、流路をせまくする段部4
7を設けている。 この段部47はフローセンサ12の
下面即ちセンシング部分よりもわずか下方に位置してい
ることで、入口1から入りノズル2より噴出する気体に
浮遊するダストがセンサ10のセンシング部分に直接当
たるのを防止する。
The flow sensor 12 is mounted on the upper end of the nozzle walls 2a and 2b, but as shown in FIG.
7 is provided. This stepped portion 47 is located slightly below the lower surface of the flow sensor 12, that is, the sensing portion, to prevent dust floating in the gas entering from the inlet 1 and ejected from the nozzle 2 from directly hitting the sensing portion of the sensor 10. To prevent.

実施例では、第5図と第6図で説明したように、フロー
センサ12へは小流量時のみ間欠給電し、センサ10へ
は中〜大流量時のみ給電するようにしたので、熱式フロ
ーセンサ12を採用しているにもか\わらず、フローセ
ンサ部で10μA、センサ10に関連する部分で20μ
A、マイクロコンピュータ部分で20μAという少ない
消費電流で作動させることができ、電池で10年間作動
するガスメータを実現できた。
In the embodiment, as explained in FIGS. 5 and 6, power is intermittently supplied to the flow sensor 12 only when the flow rate is small, and power is supplied to the sensor 10 only when the flow rate is medium to large. Even though the sensor 12 is used, the flow sensor part has a current of 10μA and the part related to the sensor 10 has a current of 20μA.
A. The microcomputer part can be operated with as little current consumption as 20 μA, and we have created a gas meter that can operate on batteries for 10 years.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明では、フルイディック発振素子の周波数をセン
サ10で検知するとともに、フルイディック発振素子の
ノズル部の流速をフローセンサ12で検知し、中〜大流
量と、小流量をそれぞれセンサ10とフローセンサ12
で検知して小〜大流量を計測するようにしたので、計測
できる流量範囲をガスメータで要求される1000倍と
いう広い値を得られる信頼性の高い流量計が小形で実現
できる。
In this invention, the frequency of the fluidic oscillation element is detected by the sensor 10, and the flow velocity at the nozzle part of the fluidic oscillation element is detected by the flow sensor 12, and medium to large flow rate and small flow rate are detected by the sensor 10 and the flow sensor, respectively. 12
Since the flow rate is detected and measured from small to large flow rates, it is possible to realize a small and highly reliable flow meter that can obtain a measurable flow rate range 1000 times wider than that required by a gas meter.

又、請求項2の発明では、フローセンサ12を小流量時
のみ間欠的に給電するので、消費電流を低減でき、電池
で長時間作動する利点がある。
Further, in the invention of claim 2, since the flow sensor 12 is intermittently supplied with power only when the flow rate is small, the current consumption can be reduced, and there is an advantage that the flow sensor 12 can be operated for a long time with a battery.

又、請求項3の発明では、圧力導入路を設けたので高分
子圧電膜センサの取付位置の自由度が増すという効果が
ある。 そのため、圧電膜センサをフルイディック発振
素子に本来必要欠くべからざる側壁に固定することがで
きるため、蓋などを特別に厚くする必要もなく、それだ
け全体を小形化できる。
Further, in the invention of claim 3, since the pressure introduction path is provided, there is an effect that the degree of freedom in the mounting position of the polymer piezoelectric film sensor is increased. Therefore, the piezoelectric film sensor can be fixed to the side wall, which is originally essential to the fluidic oscillation element, so there is no need to make the lid or the like particularly thick, and the overall size can be reduced accordingly.

又、請求項4の発明では、ノズル部の上部にフローセン
サを配置したので流体中のドレンの悪影響を受ける恐れ
がなく、流量計の長寿命化が期待できる。
Further, in the invention of claim 4, since the flow sensor is disposed above the nozzle portion, there is no possibility of being adversely affected by drainage in the fluid, and the life of the flowmeter can be expected to be extended.

さらに又、請求項5の発明では、フローセンサのすぐ上
流側に段部を設けたので、流体中のダストがフローセン
サのセンシング面にぶつかることがないため、この点で
も長寿命化が期待できる。
Furthermore, in the invention of claim 5, since the stepped portion is provided immediately upstream of the flow sensor, dust in the fluid will not collide with the sensing surface of the flow sensor, so a longer life can be expected in this respect as well. .

更に、このような構成、即ち、大流量域はフルイディッ
ク、微少流量域はフローセンサでそれぞれ計測を分担さ
せるように働いて重要な点は大流量域の計測では、微少
流量計測用センサが、大流量に同等邪魔にならないこと
である。 又、微少流量域での計測では大流量域のセン
サが邪魔しないことである。 本発明においては、特に
、前者において、流体通路に、それぞれお互いに邪魔す
るものがないというところに特長がある。
Furthermore, with such a configuration, the fluidic in the large flow area and the flow sensor in the small flow area, the important point is that in the measurement of the large flow rate, the sensor for measuring the small flow rate is It should not get in the way of large flow rates. Also, when measuring in a small flow rate range, a sensor in a large flow rate range should not interfere. The present invention is particularly advantageous in that, in the former case, there is nothing in the fluid passages that obstructs each other.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の実施例の全体を示す概要図、第2図
はフルイディック発振素子の動作を説明する図、第3図
は流体振動を電気信号に変換するセンサの他の例を示す
図、第4図はフローセンサの説明図、第5図は電気回路
のブロック図、第6図は電子回路の動作を説明する図、
第7図は信号判定回路、第8図は信号判定回路の動作説
明するタイミングチャート、第9図はフローチャート第
1θ図は切替え動作を説明する図、第11図は他の実施
例の正面図でカバーの一部を切断して示す。 第12図は第11図のA−A断面、第13図は第12図
に示す実施例の要部上面図、第14図は第13図のB−
B断面、第15図はノズル部の斜面図、第16図はフロ
ーセンサを斜めに上方からみた斜面図、第17図は圧力
導入路付近を示す縦断面図である。
Fig. 1 is a schematic diagram showing the entire embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram explaining the operation of a fluidic oscillation element, and Fig. 3 shows another example of a sensor that converts fluid vibration into an electrical signal. Figure 4 is an explanatory diagram of the flow sensor, Figure 5 is a block diagram of the electric circuit, Figure 6 is a diagram explaining the operation of the electronic circuit,
FIG. 7 is a signal determination circuit, FIG. 8 is a timing chart explaining the operation of the signal determination circuit, FIG. 9 is a flowchart, FIG. 1θ is a diagram explaining switching operation, and FIG. 11 is a front view of another embodiment. A portion of the cover is shown cut away. 12 is a cross section taken along the line A-A in FIG. 11, FIG. 13 is a top view of the main part of the embodiment shown in FIG. 12, and FIG. 14 is a cross-section taken along the line B--
B cross section, FIG. 15 is a slope view of the nozzle part, FIG. 16 is a slope view of the flow sensor obliquely viewed from above, and FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing the vicinity of the pressure introduction path.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、フルイディック発振素子(7)と、該フルイディッ
ク発振素子の流体振動を検知して電気信号に変換するセ
ンサ(10)と、前記フルイディック発振素子のノズル
部(2)の流速を検知して電気信号に変換するフローセ
ンサ(12)と、前記流体振動検知用センサ(10)と
流速検知用フローセンサ(12)の信号を演算して積算
流量を求める電子回路(11)と、該電子回路で求めた
積算流量を表示する表示器(13)とを設けた気体流量
計。 2、流体振動検知用センサ(10)の電気信号の周波数
が一定値以上か以下かを判定し、一定値以下のときに流
速検知用フローセンサ(12)に間欠的に駆動電力を供
給するとともに、一定値以上の大流量ではフルイディッ
ク発振素子(7)の信号で、又一定値以下の小流量では
フローセンサ(12)の信号で流量を求めることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の気体流量計。 3、流体振動検知用センサ(10)として一対の圧力導
入口(15),(15’)を有する高分子圧電膜センサ
を用い、この圧力導入口をフルイディック発振素子(7
)に設けた一対の圧力導入口(14),(14’)と一
対の圧力導入路(9),(9’)で連通するとともに、
該一対の圧力導入路はフルイディック発振素子(7)を
構成する気密部材に設けられていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の気体流量計。 4、流速検知用フローセンサ(12)がフルイディック
発振素子(7)を構成するノズル(2)の上部に配置さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
気体流量計。 5、流速検知用フローセンサ(12)のすぐ上流側に、
流路を縮小する段部(47)を設けた特許請求の範囲第
4項記載の気体流量計。
[Claims] 1. A fluidic oscillation element (7), a sensor (10) that detects fluid vibration of the fluidic oscillation element and converts it into an electrical signal, and a nozzle section (2) of the fluidic oscillation element. ) for detecting the flow velocity of the flow sensor (12) and converting it into an electrical signal, and an electronic circuit ( 11) and a display (13) for displaying the integrated flow rate determined by the electronic circuit. 2. Determine whether the frequency of the electrical signal of the fluid vibration detection sensor (10) is above or below a certain value, and when it is below the certain value, intermittently supply driving power to the flow sensor (12) for flow velocity detection. , the flow rate is determined by a signal from a fluidic oscillation element (7) for a large flow rate above a certain value, and by a signal from a flow sensor (12) for a small flow rate below a certain value. Gas flow meter as described. 3. A polymer piezoelectric film sensor having a pair of pressure inlets (15), (15') is used as the fluid vibration detection sensor (10), and this pressure inlet is connected to a fluidic oscillation element (7).
) communicates with a pair of pressure introduction ports (14) and (14') provided in the pressure introduction passages (9) and (9'), and
2. The gas flowmeter according to claim 1, wherein the pair of pressure introduction passages are provided in an airtight member constituting the fluidic oscillation element (7). 4. The gas flow meter according to claim 1, wherein the flow sensor (12) for detecting flow velocity is arranged above the nozzle (2) constituting the fluidic oscillation element (7). 5. Immediately upstream of the flow sensor (12) for detecting flow rate,
The gas flowmeter according to claim 4, further comprising a stepped portion (47) that reduces the flow path.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04113228A (en) * 1990-09-03 1992-04-14 Yamatake Honeywell Co Ltd Composite type flow meter
JPH0545527U (en) * 1991-11-21 1993-06-18 東邦瓦斯株式会社 Gas meter
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