JPH07333019A - フルイディック流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力変動等の外乱の影響による積算流量の誤
計測を防止することができるようにする。 【構成】 第１の時間計測手段２１は、パルス計数手段
２３が圧電膜センサ１１の出力に基づいて生成された最
初のパルスの発生によって計数を開始してから一定時間
Ｔを計測する。第２の時間計測手段２２は、第１の時間
計測手段２１によって一定時間Ｔが計測されてから次の
パルスの発生までの時間αを計測する。パルス計数手段
２３は、第１の時間計測手段２１および第２の時間計測
手段２２によって計測される時間の総和Ｔ＋α内におけ
るパルスの数ｎを計数する。積算流量判定手段２５は、
時間αとパルスの数ｎとをキーとして積算流量判定用テ
ーブル２７を用いて、時間Ｔ＋αにおいて積算された流
量を判定する。積算手段３０は、この流量を積算して積
算流量を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力変動等の外乱の影
響による積算流量の誤計測を防止する手段を有するフル
イディック流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスメータとして利用される流量計とし
て、フルイディック流量計が知られている。このフルイ
ディック流量計は、噴流を発生させるノズルの下流側
に、一対の側壁によって流路拡大部を形成すると共に、
側壁の外側に設けられたリターンガイドによって、ノズ
ルを通過した流体を各側壁の外側に沿ってノズルの噴出
口側へ導く一対のフィードバック流路を形成し、ノズル
を通過した流体が一対のフィードバック流路を交互に流
れる現象（以下、フルイディック発振という。）の周波
数が流体の流量と関係することを利用した流量計であ
る。

【０００３】フルイディック流量計において、フルイデ
ィック発振を検出する方法としては、例えば、ノズルの
噴出口近傍に設けられた２つの導圧孔と、この２つ導圧
孔に接続され、２つ導圧孔間の差圧を検出する圧電膜セ
ンサとを設け、圧電膜センサの出力に基づいてノズルを
通過した流体の方向の切り替わりを検出する方法があ
る。また、積算流量の計測方法としては、例えば特開平
３−９５４２０号公報に示されるように、圧力膜センサ
の出力に基づいて生成されるパルスの各周期を計測し、
この周期から１周期当たりの流量である補正値を計算
し、この補正値を積算して積算流量を計測する方法があ
る。この方法によれば、誤差を補正することができ、精
度が向上する。

【０００４】図５は圧力膜センサの出力に基づいて生成
されるパルスの一例を示し、ｔ₁ 〜ｔ₅ はパルスの各周
期を示している。また、図６はパルスの周期と補正値と
の関係の一例を示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フルイ
ディック流量計では、圧力変動等の外乱によりパルスの
周期が乱れることがある。この場合、上述のような従来
の積算流量の計測方法では、図５に示すようなパルスの
各周期ｔ₁ 〜ｔ₅ にばらつきが生じ、例えば図６におい
て符号５１の範囲で周期が変動すると、符号５２で示す
範囲で補正値が変動すすることになり、正しい補正値が
得られなくなり、その結果、正確な積算流量の計測がで
きなくなってしまう。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、圧力変動等の外乱の影響による積算
流量の誤計測を防止することができるようにしたフルイ
ディック流量計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のフルイデ
ィック流量計は、フルイディック発振を検出する検出手
段と、この検出手段の出力に基づいてパルスを生成する
パルス生成手段と、このパルス生成手段によって生成さ
れたパルスの数を計数するパルス計数手段と、時間を計
測する時間計測手段と、この時間計測手段によって計測
される所定の時間とその所定の時間内にパルス計数手段
によって計数されるパルスの数とに基づいて、所定の時
間内において積算された流量を判定する積算流量判定手
段と、この積算流量判定手段によって判定された流量を
積算して積算流量を求める積算手段とを備えたものであ
る。

【０００８】このフルイディック流量計では、検出手段
によってフルイディック発振が検出され、この検出手段
の出力に基づいてパルス生成手段によってパルスが生成
される。そして、時間計測手段によって計測される所定
の時間とその所定の時間内にパルス計数手段によって計
数されるパルスの数とに基づいて、積算流量判定手段に
よって、所定の時間内において積算された流量が判定さ
れ、この判定された流量が積算手段によって積算されて
積算流量が求められる。

【０００９】請求項２記載のフルイディック流量計は、
フルイディック発振を検出する検出手段と、この検出手
段の出力に基づいてパルスを生成するパルス生成手段
と、所定のパルスの発生から一定時間を計測する第１の
時間計測手段と、この第１の時間計測手段によって一定
時間が計測されてから次のパルスの発生までの時間を計
測する第２の時間計測手段と、第１の時間計測手段およ
び第２の時間計測手段によって計測される時間の総和内
におけるパルスの数を計数するパルス計数手段と、第２
の時間計測手段によって計測される時間とパルス計数手
段によって計数されるパルスの数とに基づいて、第１の
時間計測手段および第２の時間計測手段によって計測さ
れる時間の総和内において積算された流量を判定する積
算流量判定手段と、この積算流量判定手段によって判定
された流量を積算して積算流量を求める積算手段とを備
えたものである。

【００１０】このフルイディック流量計では、検出手段
によってフルイディック発振が検出され、この検出手段
の出力に基づいてパルス生成手段によってパルスが生成
される。また、第１の時間計測手段によって所定のパル
スの発生から一定時間が計測され、この一定時間が計測
されてから次のパルスの発生までの時間が第２の時間計
測手段によって計測され、第１の時間計測手段および第
２の時間計測手段によって計測される時間の総和内にお
けるパルスの数がパルス計数手段によって計数される。
そして、積算流量判定手段によって、第２の時間計測手
段によって計測される時間とパルス計数手段によって計
数されるパルスの数とに基づいて、第１の時間計測手段
および第２の時間計測手段によって計測される時間の総
和内において積算された流量が判定され、この判定され
た流量が積算手段によって積算されて積算流量が求めら
れる。

【００１１】請求項３記載のフルイディック流量計は、
フルイディック発振を検出する検出手段と、この検出手
段の出力に基づいてパルスを生成するパルス生成手段
と、このパルス生成手段によって生成されたパルスの数
を所定数だけ計数するパルス計数手段と、このパルス計
数手段がパルスの数を所定数だけ計数するのに要した時
間を計測する時間計測手段と、パルス計数手段によって
計数されるパルスの数と時間計測手段によって計測され
る時間とに基づいて、時間計測手段によって計測される
時間内において積算された流量を判定する積算流量判定
手段と、この積算流量判定手段によって判定された流量
を積算して積算流量を求める積算手段とを備えたもので
ある。

【００１２】このフルイディック流量計では、検出手段
によってフルイディック発振が検出され、この検出手段
の出力に基づいてパルス生成手段によってパルスが生成
される。また、パルス計数手段によってパルスの数が所
定数だけ計数され、このパルス計数手段がパルスの数を
所定数だけ計数するのに要した時間が時間計測手段によ
って計測される。そして、積算流量判定手段によって、
パルス計数手段によって計数されるパルスの数と時間計
測手段によって計測される時間とに基づいて、時間計測
手段によって計測される時間内において積算された流量
が判定され、この判定された流量が積算手段によって積
算されて積算流量が求められる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例に係るフルイディ
ック流量計の構成を表すブロック図である。本実施例の
フルイディック流量計は、フローセンサを併用し、ガス
メータとして利用されるものである。

【００１５】図１に示すように、本実施例のフルイディ
ック流量計は、フルイディック発振を検出する検出手段
としての圧電膜センサ１１と、フローセンサ１２とを備
えている。なお、図示しないが、フルイディック流量計
は、噴流を発生させるノズルと、このノズルの下流側に
設けられ、流路拡大部を形成する一対の側壁と、この側
壁の外側に設けられ、ノズルを通過した流体を各側壁の
外側に沿ってノズルの噴出口側へ導く一対のフィードバ
ック流路を形成するリターンガイドと、ノズルの噴出口
近傍に設けられた２つの導圧孔とを備え、圧力膜センサ
１１は、２つ導圧孔に接続され、２つ導圧孔間の差圧を
検出するようになっている。また、フローサンサ１２
は、例えばノズルの通路内に配設され、発熱部と、この
発熱部の前後に配置された２つの温度センサとを備えて
いる。

【００１６】フルイディック流量計は、更に、圧電膜セ
ンサの１１の出力を増幅するアナログ増幅器１３と、こ
のアナログ増幅器１３の出力を波形整形してパルスを生
成するパルス生成手段としての波形整形回路１４と、こ
の波形整形回路１４の出力とフローセンサ１２の出力と
を入力するマイクロコンピュータ２０と、このマイクロ
コンピュータ２０に接続された遮断弁１５と、同じくマ
イクロコンピュータ２０に接続された表示部１６とを備
えている。

【００１７】マイクロコンピュータ２０は、所定のパル
スの発生から一定時間Ｔを計測する第１の時間計測手段
２１と、この第１の時間計測手段２１によって一定時間
Ｔが計測されてから次のパルスの発生までの時間αを計
測する第２の時間計測手段２２と、第１の時間計測手段
２１および第２の時間計測手段２２によって計測される
時間の総和Ｔ＋α内におけるパルスの数ｎを計数するパ
ルス計数手段２３と、第２の時間計測手段２２によって
計測される時間αとパルス計数手段２３によって計数さ
れるパルスの数ｎとに基づいて流量（瞬間流量）を判定
する流量判定手段２４と、同じく時間αとパルスの数ｎ
とに基づいて時間Ｔ＋αにおいて積算された流量を判定
する積算流量判定手段２５とを備えている。マイクロコ
ンピュータ２０は、更に、時間αとパルスの数ｎと流量
との関係を記憶した流量判定用テーブル２６と、時間α
とパルスの数ｎと時間Ｔ＋αにおいて積算された流量と
の関係を記憶した積算流量判定用テーブル２７とを備え
ている。流量判定手段２４は、時間αとパルスの数ｎと
をキーとして流量判定用テーブル２６を用いて流量を判
定するようになっている。同様に、積算流量判定手段２
５は、時間αとパルスの数ｎとをキーとして積算流量判
定用テーブル２７を用いて時間Ｔ＋αにおいて積算され
た流量を判定するようになっている。

【００１８】図２は流量判定用テーブル２６の内容の一
例を示し、図中、ａ₁ 、ａ₂ 、…、ｂ₁ 、ｂ₂ 、…は流
量を示している。また、図３は積算流量判定用テーブル
２７の内容の一例を示し、図中、Ａ₁ 、Ａ₂ 、…、
Ｂ₁ 、Ｂ₂ 、…は時間Ｔ＋αにおいて積算された流量を
示している。

【００１９】流量判定手段２４は、フローセンサ１２の
出力も入力し、大流量域では上述のように圧電膜センサ
１１の出力に基づいて流量の判定を行い、小流量域では
フローセンサ１２の出力に基づいて流量の判定を行うよ
うになっている。同様に、積算流量判定手段２５は、フ
ローセンサ１２の出力も入力し、大流量域では上述のよ
うに圧電膜センサ１１の出力に基づいて積算流量の判定
を行い、小流量域ではフローセンサ１２の出力に基づい
て積算流量の判定を行うようになっている。なお、流量
判定手段２４と積算流量判定手段２５の動作の切り換え
は、流量判定手段２４によって判定された流量に応じて
行われるようになっている。また、圧電膜センサ１１と
フローセンサ１２の計測領域は一部重複しており、この
重複した領域では、いずれか一方の出力から流量等を求
めるようにしても良いし、両者の出力を用いた演算（例
えば平均値をとる等）によって流量等を求めるようにし
ても良いし、あるいは特開平３−９６８１７号公報に示
されるように、圧電膜センサ１１による計測値に基づい
てフローセンサ１２による計測値を較正するようにして
も良い。

【００２０】マイクロコンピュータ２０は、更に、流量
判定手段２４によって判定された流量に応じて、各セン
サ１１、１２の計測領域に合わせて圧力膜センサ１１と
フローセンサ１２とを切り換えるセンサ切換手段２８
と、流量判定手段２４によって判定された流量が所定の
流量を超えたか否かを判定する超過流量判定手段２９
と、積算流量判定手段２５によって判定された時間Ｔ＋
αにおいて積算された流量を積算して積算流量を求める
積算手段３０とを備えている。超過流量判定手段２９
は、流量が所定の流量を超えたと判定した場合には遮断
弁１５を駆動して流体の流通を遮断するようになってい
る。また、積算手段３０によって求められた積算流量は
表示部１６によって表示されるようになっている。

【００２１】なお、マイクロコンピュータ２０内の各構
成要素は、それぞれプログラムを実行することによって
実現されるようになっている。

【００２２】次に、図４を参照して、本実施例のフルイ
ディック流量計の動作について説明する。

【００２３】圧力膜センサ１１の出力に基づいて流量お
よび積算流量の判定を行う場合には、圧電膜センサの１
１の出力がアナログ増幅器１３によって増幅され、波形
整形回路１４によって波形整形されてパルスが生成さ
れ、このパルスがマイクロコンピュータ２０のパルス計
数手段２３に入力される。図４はこのパルスの一例を示
している。マイクロコンピュータ２０では、第１の時間
計測手段２１が、図４に示すように、パルス計数手段２
３が最初のパルスの発生（立ち上がり）によって計数を
開始してから一定時間Ｔ（秒）を計測する。また、第２
の時間計測手段２２は、第１の時間計測手段２１によっ
て一定時間Ｔが計測されてから次のパルスの発生（立ち
上がり）までの時間α（ｎ秒）を計測する。そして、パ
ルス計数手段２３は、第１の時間計測手段２１および第
２の時間計測手段２２によって計測される時間の総和Ｔ
＋α内におけるパルスの数ｎを計数する。

【００２４】流量判定手段２４は、第２の時間計測手段
２２によって計測された時間αとパルス計数手段２３に
よって計数されたパルスの数ｎとをキーとして流量判定
用テーブル２６を用いて流量を判定する。同様に、積算
流量判定手段２５は、時間αとパルスの数ｎとをキーと
して積算流量判定用テーブル２７を用いて時間Ｔ＋αに
おいて積算された流量を判定する。なお、積算流量判定
手段２５は、流量が大きく、時間Ｔ内におけるパルスの
数が所定数を超えた場合には、時間Ｔ内におけるパルス
の数だけを使用して、時間Ｔにおいて積算された流量を
判定する。

【００２５】また、時間Ｔは一定であるため、流量判定
手段２４および積算流量判定手段２５において、時間α
とパルスの数ｎとに基づいて流量等を判定することは、
時間Ｔ＋αとパルスの数ｎとに基づいて流量等を判定す
ることと同等である。

【００２６】センサ切換手段２８は、流量判定手段２４
によって判定された流量に応じて、各センサ１１、１２
の計測領域に合わせて圧力膜センサ１１とフローセンサ
１２とを切り換える。超過流量判定手段２９は、流量が
所定の流量を超えたと判定した場合には遮断弁１５を駆
動して流体の流通を遮断する。超過流量判定手段２９
は、また、一定時間Ｔが経過する前にパルス計数手段２
３によって計数されるパルスの数が所定数を超えた場合
にも、所定の流量を超えたと判断して、遮断弁１５を駆
動して流体の流通を遮断する。また、積算手段３０は、
積算流量判定手段２５によって判定された時間Ｔ＋αに
おいて積算された流量を積算して積算流量を求める。こ
の積算手段３０によって求められた積算流量は表示部１
６によって表示される。

【００２７】また、第２の時間計測手段２２によって時
間αが計測された時点で、第１の時間計測手段２１は新
たに時間Ｔの計測を開始し、パルス計数手段２３は新た
にパルスの計数を開始し、上記動作を繰り返す。

【００２８】なお、フローセンサ１２の出力に基づいて
流量等の判定を行う場合には、流量判定手段２４および
積算流量判定手段２５では、フローセンサ１２の２つの
温度センサの温度差を一定に保つための発熱部の供給電
力から、あるいは、一定電流または一定電力で発熱部を
発熱させたときの２つの温度センサの温度差から流量等
を求める。

【００２９】以上説明したように、本実施例によれば、
時間αと、時間Ｔ＋αにおけるパルスの数ｎとを計測
し、時間αとパルスの数ｎとに基づいて、流量および時
間Ｔ＋αにおいて積算された流量とを判定し、また、判
定によって得られた時間Ｔ＋αにおいて積算された流量
を積算して積算流量を求めるようにしたので、時間Ｔ＋
α内においてパルスの周期を平均化したと同等の効果が
ある。従って、圧力変動等の外乱によりパルスの周期が
乱れても、流量および積算流量の判定の誤差を低減する
ことができる。また、圧電膜センサ１１とフローセンサ
１２の切り換えや遮断弁１５の制御を適切に行うことが
できる。

【００３０】なお、図１に示す構成において、第１の時
間計数手段２１および第２の時間計測手段２２の代わり
に一つの時間計測手段を設け、パルス計数手段２３はパ
ルスの数を所定数Ｎだけ計数するようにし、時間計測手
段はパルス計数手段２３がパルスの数を所定数Ｎだけ計
数するのに要した時間Ｔｍを計測するようにし、流量判
定手段２４および積算流量判定手段２５は、パルス計数
手段２３によって計数されるパルスの数Ｎと時間計測手
段によって計測される時間Ｔｍとに基づいて、流量およ
び時間Ｔｍにおいて積算された流量を判定するようにし
ても良い。なお、この場合には、パルスの数Ｎは一定で
あるため、流量判定用テーブル２６には時間Ｔｍと流量
との関係を記憶し、積算流量判定用テーブル２７には時
間Ｔｍと時間Ｔｍにおいて積算された流量との関係を記
憶しておき、時間Ｔｍのみをキーとして各テーブル２
６、２７から流量および時間Ｔｍにおいて積算された流
量を求めることができる。このような構成でも、上記実
施例と同様に、時間Ｔｍ内においてパルスの周期を平均
化したと同等の効果が得られる。

【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、流量判定手段２４および積算流量判定手段２５
において、テーブルを用いずに演算式を用いて、流量お
よび所定時間において積算された流量を求めるようにし
ても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定の時間と、その時間内に計数されるパルスの数とに基
づいて、所定の時間内において積算された流量を判定
し、この判定された流量を積算して積算流量を求めるよ
うにしたので、所定の時間内においてパルスの周期を平
均化したと同等の効果が得られ、圧力変動等の外乱の影
響による積算流量の誤計測を防止することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るフルイディック流量計
の構成を表すブロック図である。

【図２】図１における流量判定用テーブルの内容の一例
を示す説明図である。

【図３】図１における積算流量判定用テーブルの内容の
一例を示す説明図である。

【図４】図１に示すフルイディック流量計において圧電
膜センサの出力に基づいて生成されるパルスの一例を示
す波形図である。

【図５】従来のフルイディック流量計において圧電膜セ
ンサの出力に基づいて生成されるパルスの一例を示す波
形図である。

【図６】従来のフルイディック流量計におけるパルスの
周期と補正値との関係の一例を示す特性図である。

【符号の説明】

１１ 圧電膜センサ １２ フローセンサ １４ 波形整形回路 １５ 遮断弁 １６ 表示部 ２０ マイクロコンピュータ ２１ 第１の時間計測手段 ２２ 第２の時間計測手段 ２３ パルス計数手段 ２４ 流量判定手段 ２５ 積算流量判定手段 ２６ 流量判定用テーブル ２７ 積算流量判定用テーブル ２８ センサ切換手段 ２９ 超過流量判定手段 ３０ 積算手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フルイディック発振を検出する検出手段
   と、 この検出手段の出力に基づいてパルスを生成するパルス
   生成手段と、 このパルス生成手段によって生成されたパルスの数を計
   数するパルス計数手段と、 時間を計測する時間計測手段と、 この時間計測手段によって計測される所定の時間とその
   所定の時間内に前記パルス計数手段によって計数される
   パルスの数とに基づいて、前記所定の時間内において積
   算された流量を判定する積算流量判定手段と、 この積算流量判定手段によって判定された流量を積算し
   て積算流量を求める積算手段とを具備することを特徴と
   するフルイディック流量計。
2. 【請求項２】 フルイディック発振を検出する検出手段
   と、 この検出手段の出力に基づいてパルスを生成するパルス
   生成手段と、 所定のパルスの発生から一定時間を計測する第１の時間
   計測手段と、 この第１の時間計測手段によって一定時間が計測されて
   から次のパルスの発生までの時間を計測する第２の時間
   計測手段と、 前記第１の時間計測手段および第２の時間計測手段によ
   って計測される時間の総和内におけるパルスの数を計数
   するパルス計数手段と、 前記第２の時間計測手段によって計測される時間と前記
   パルス計数手段によって計数されるパルスの数とに基づ
   いて、前記第１の時間計測手段および第２の時間計測手
   段によって計測される時間の総和内において積算された
   流量を判定する積算流量判定手段と、 この積算流量判定手段によって判定された流量を積算し
   て積算流量を求める積算手段とを具備することを特徴と
   するフルイディック流量計。
3. 【請求項３】 フルイディック発振を検出する検出手段
   と、 この検出手段の出力に基づいてパルスを生成するパルス
   生成手段と、 このパルス生成手段によって生成されたパルスの数を所
   定数だけ計数するパルス計数手段と、 このパルス計数手段がパルスの数を所定数だけ計数する
   のに要した時間を計測する時間計測手段と、 前記パルス計数手段によって計数されるパルスの数と前
   記時間計測手段によって計測される時間とに基づいて、
   前記時間計測手段によって計測される時間内において積
   算された流量を判定する積算流量判定手段と、 この積算流量判定手段によって判定された流量を積算し
   て積算流量を求める積算手段とを具備することを特徴と
   するフルイディック流量計。