JPH04113228A - 複合型流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、低流量域を測定するフローセンサ（マイクロ
フローセンサともいう）と高流量域を測定するのに好適
なカルマン流量計等の流量計を組み合わせた複合型流量
計に関し、特にそのフローセンサの故障診断機能をもつ
複合型流量計に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、複合型流量計としては、例えば低流量域を測定す
るフローセンサと、大流量域を測定するカルマン流量計
を設け、これらフローセンサ、流量計からの流量信号を
マイクロコンピュータ（以下マイコンと略す）に入力し
て流量を測定するようにしたガスメータがある。

この場合、フローセンサは、例えばシリコンの基台上に
発熱用ヒータと該ヒータを挟んで両側に独立して配置さ
れた上流及び下流側感温抵抗からなり、発熱ヒータをオ
ンしたとき、被測定ガスの流れがあると上流側感温抵抗
は冷却されて抵抗値が減少するのに対し、下流側感温抵
抗は加熱されて抵抗値が増加することを利用し、その差
が流量に比例した特性をもっている。

一方、マイコンは、フローセンサの出力をディジタルに
変換したパルス信号を入力して、フローセンサの発熱ヒ
ータをオフとしたときのパルス出力Ｐ１と該ヒータをオ
ンとしたときのパルス出力Ｐ２を読み込み、その差Ｐ２
−ｐ、を演算して流量信号として認識するものとなって
いる。ここで、前記Ｐ１はある出力パルス数の許容範囲
をもっており、フローセンサの感温抵抗、検出部の固定
抵抗及び差動増幅器のオフセント電圧を考慮しである値
（例えば３６０パルス）になるように調整されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような従来の複合型流量計では、フローセ
ンサを構成する感温抵抗、検出部の固定抵抗及び差動増
幅器のオフセント電圧の変化が大きくなると、フローセ
ンサの発熱ヒータをオフとシタトきのパルス出力Ｐ、が
そのパルス範囲を越える戊があり、正確な流量が得られ
なくなる。また、フローセンサの発熱ヒータ、感温抵抗
はショートモードはないが、オープン状態つまり断線に
なることがあり、それらがオーブン状態になるとフロー
センサの出力信号が不定となり、その本来の機能を果た
さなくなるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的は、フローセンサの故障及び故障診断としてその状
態を容易に判別できるようにした複合型流量計を提供す
ることにある。

〔課題を達成するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明に係る複合型流量
計は、基台上に発熱ヒータと該ヒータの両側に独立して
配置された上流及び下流側感温抵抗からなり低流量域を
測定するフローセンサと、大流量域を測定する流量計と
、これらフローセンサ、流量計からの流量信号を入力し
その信号に基づき流量計測の演算処理を行なうとともに
、前記フローセンサの故障診断を行なうマイコンとを備
えたものである。

このとき、前記マイコンは、フローセンサの故障診断を
行なうのに、流量の有無にかかわりなくフローセンサの
発熱ヒータをオフとしたときの出力信号が許容範囲を越
えた場合に異常信号を出すものとし、あるいは流量計か
らの流量信号があり、かつフローセンサからの出力信号
が発熱ヒータをオフとしたときの出力信号および該発熱
ヒータをオンとしたときの出力信号が零の時、上流側感
温抵抗の断線故障と判断するものとする。

また、前記マイコンは、流量計からの流量信号がなく、
しかもフローセンサからの出方信号が発熱ヒータをオフ
としたときの出力信号及び発熱ヒータをオンとしたとき
の出力信号が各々許容値を越えたときに、下流側感温抵
抗の断線故障と判断するものとし、さらに流量計からの
流量信号がある際、フローセンサからの出力信号が発熱
ヒータをオフとしたときの出力信号と該ヒータをオフと
したときの出力信号が等しい時に発熱ヒータの断線故障
と判断するものとする。

〔作用〕

本発明においては、フローセンサの流量信号と流量計の
流量信号とをマイコンに入力して、この両信号を比較す
ることにより、フローセンサに特有の故障モーとを適確
に判断することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例による複合型流量計の基本的
なブロック構成図で、第２図及び第３図は第１図のフロ
ーセンサのヒータ駆動回路およびそのフローセンサの信
号をマイコンに入力するインターフェイス回路を示すも
のであり、ここではガスメータに通用した場合を示す。

第１図において、■はガスの流路４内の上流側に配設さ
れて例えば１５０　Ｉ！／ｈ以下の低流量域を測定する
フローセンサ、２はこの流路４内のフローセンサ１に近
接して配設されて例えば１５０１／ｈ以上の大流量領域
を測定するカルマン流量計、３はこれらフローセンサ１
．カルマン流量計２からの流量信号が入力されるマイコ
ンであり、このマイコン３は、それら信号に基づき流量
計測の演算処理を行なうとともに、フローセンサｌの故
障診断を行なうものとなっている。

このとき、フローセンサ１は、従来例と同様に、シリコ
ンなどの基台上に発熱用のヒータと該ヒータの両側に独
立して配置された上流及び下流側感温抵抗からなる。そ
して発熱ヒータ１１は、第２図に示すように、電圧源１
２からスイッチ１３を介して供給される一定の電流によ
り所定の温度に加熱される。また、上流及び下流側感温
抵抗２１゜２２は、第３図に示すように、固定抵抗２３
及び２４を含むブリッジ回路２０の各辺にそれぞれ接続
されており、その検出点ａ−ｂ間に生じる差電圧を差動
増幅器２５で増幅したのち、Ａ／Ｄ変換器２６でディジ
タル信号に変換して、流量に比例したパルス信号をマイ
コン３に人力するものとなっている。

また、マイコン３は、フローセンサ１の発熱ヒータ１１
がオフ（スイッチ１３が開）したときのパルス出力Ｐ１
　とそのヒータ１１がオン（スイッチ１３が閉）したと
きのパルス出力Ｐ２を読み込み、その差Ｐ　ｚ　　Ｐ　
＋を演算して流量信号として認識する。ここで、前記パ
ルス出力Ｐ１はある出力パルス数の範囲、例えば０〜６
４０パルスをもっており、同じ＜Ｐ２は例えばＯ〜１３
９０パルスをもっており、フローセンサ１の各感温抵抗
２１．２２と固定抵抗２３．２４及び差動増幅器２５の
オフセント電圧のとき、ある値（例えば３６０パルス）
になるように調整されている。なお、第３図中ＶＢは駆
動電源の電圧を示す。

ところで、従来では、フローセンサ１を構成する上流及
び下流側感温抵抗２１．２２と固定抵抗２３．２４およ
び差動増幅器２５のオフセット電圧の変化が大きくなる
と、その出力Ｐ１はパルス範囲を越える虞れがあり、正
確な流量が得られなくナル。また、フローセンサ１の発
熱ヒータ１１゜上流及び下流側感温抵抗２１．２２はシ
ョートモードはないが、オープン状態になることがある
。

そのため、この上流側感温抵抗２１がオープンになると
、フローセンサ１の出力Ｐ＋、Ｐｚは常にＯ（零）とな
り、従って、流れがあっても０となる。

また、下流側感温抵抗２２がオープンになると、フロー
センサ１の出力Ｐ、は最大の６４０パルス、同じく出力
Ｐ２は１３９０パルスとなり、その差Ｐ２−Ｐ、は７５
０パルスとなって、流れがなくても流量信号が出る。さ
らに、発熱ヒータ１１がオープンになると、各パルス出
力Ｐ１及びＰ２は、流れの有無にかかわらずＰ、＝Ｐ２
となり、流量信号が０となるような不具合が生していた
。

しかるに、本発明は、このようなフローセンサの故障の
状態を容易に判別するようになされたものである。すな
わち、本実施例は、第１図〜第３図の構成において、フ
ローセンサ１の各上流及び下流側感温抵抗２Ｌ２２と固
定抵抗２３．２４の経年変化および差動増幅器２５のオ
フセットドリフトにより、その出力Ｐ、が予め設定され
た初期値（例えば３６０パルス）から変化すると、マイ
コン３によってこのＰ、を監視することにより、それが
ある動作範囲を越えたとき、故障前として警報Ａを出力
するものとなっている。

また、マイコン３は、カルマン流量計２からの流量信号
があり、しかもフローセンサ１の出力Ｐ。

及びＰ２が共にＯのとき（出力オーバー）、上流側感温
抵抗２１のオープン故障として警報を出すものとなって
いる。このとき、前記警報Ａはリセットする。

また、マイコン３は、カルマン流量計２からの流量信号
がなく、しかもフローセンサ１の出力Ｐ１が許容値とし
て例えば６４０パルス、出力Ｐ２が１３９０パルスを越
えたとき（出力オーハーになったとき）、下流側感温抵
抗２２のオープンとして警報を出すものとなっている。

このときも前記警報Ａはリセフトする。

さらに、マイコン３は、カルマン流量計２からの流量信
号があるにもかかわらず、フローセンサ１の各出力Ｐ、
及びＰ２がＰ　＋　＝Ｐ　ｚのとき、発熱ヒータ１１の
オープン故障として警報を出すものとなっている。

このように、かかる実施例によると、フローセンサ１の
故障および故障予知が正しく診断でき、ガスメータにお
いてメインテナンス上の修理箇所の明確化、修理のスピ
ードアンプが計れる利点を有する。

なお、本発明における大流量域の測定はカルマン流量計
を用いたが、これはフルイブインク流量計、大流量用フ
ローセンサ等において代用することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、低流量域を測定
するフローセンサと大流量域を測定する流量計からの流
量信号を入力しその流量計測の演算処理を行なうマイコ
ンを搭載した複合型流量計において、フローセンサの故
障及び状態を診断するようにしたので、フローセンサに
特有な故障モードを適確に判断することができる。これ
によって、フローセンサの動作状態がはっきり分かるよ
うになる。これは、特にガスメータのメインテナンス上
の修理箇所の明確化、また修理のスピードアップが計れ
る点で有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による複合型流量計の一実施例を示す基
本的なブロック構成図、第２図は第１図のフローセンサ
のヒータ駆動回路図、第３図はそのフローセンサの信号
をマイコンに入力するインターフェイス回路図である。 １・・・フローセンサ、２・・・カルマン流量計、３・
・・マイコン（マイクロコンピュータ）、４・・・ガス
流路、１１・・・発熱ヒータ、１２・・・電圧源、１３
・・・スイッチ、２１・・・上流側感温抵抗、２２・・
・下流側感温抵抗、２３．２４・・・固定抵抗、２５・
・・差動増幅器、２６・・・Ａ／Ｄ変換器。 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基台上に発熱ヒータと該ヒータの両側に独立して
   配置された上流及び下流側感温抵抗からなり低流量域を
   測定するフローセンサと、大流量域を測定する流量計と
   、これらフローセンサ、流量計からの流量信号を入力し
   その信号に基づき流量計測の演算処理を行なうとともに
   、前記フローセンサの故障診断を行なうマイクロコンピ
   ュータとを備えたことを特徴とする複合型流量計。
2. （２）請求項１において、マイクロコンピュータは、流
   量の有無にかかわりなくフローセンサの発熱ヒータをオ
   フとしたときの出力値が許容範囲を越えた場合に異常信
   号を出す手段を有することを特徴とする複合型流量計。
3. （３）請求項１において、マイクロコンピュータは、流
   量計からの流量信号があり、かつフローセンサからの出
   力信号が発熱ヒータをオフとしたときの出力信号および
   該発熱ヒータをオンとしたときの出力信号が零の時、上
   流側感温抵抗の断線故障と判断する手段を有することを
   特徴とする複合型流量計。
4. （４）請求項１において、マイクロコンピュータは、流
   量計からの流量信号がなく、しかもフローセンサからの
   出力信号が発熱ヒータをオフとしたときの出力信号およ
   び発熱ヒータをオンとしたときの出力信号が各々許容値
   を越えたときに、下流側感温抵抗の断線故障と判断する
   手段を有することを特徴とする複合型流量計。
5. （５）請求項１において、マイクロコンピュータは、流
   量計からの流量信号がある際、フローセンサからの出力
   信号が発熱ヒータをオフとしたときの出力信号と該ヒー
   タをオフとしたときの出力信号が等しい時に発熱ヒータ
   の断線故障と判断する手段を有することを特徴とする複
   合型流量計。