JPH0926339A - フルイディック流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流速センサを併用したフルイディック流量計
において、流量がある状態で、正確に流速センサの零点
補正を行うことができるようにする。 【構成】 流量計は、フルイディック素子３０に基づい
て流量を計測中であり且つ流量が所定のしきい以上のと
き、すなわちフルイディック素子３０のみを用いて流量
を計測するときに、フローセンサ用遮断弁２２によって
フローセンサ用流路１７を閉じた状態として、フローセ
ンサ用流路１７内に設けられたフローセンサ１９の零点
補正を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流速センサを併用した
フルイディック流量計であって、流速センサの零点補正
を行う機能を有するフルイディック流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスメータに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（本出願において、フルイディック発振とい
う。）を利用し、フルイディック発振の周波数や周期に
基づいて流体の流量を計測するものである。このフルイ
ディック流量計は、流量の計測領域があまり広くないた
め、熱式流速センサ等の流速センサ（以下、フローセン
サともいう。）を併用し、小流量域ではフローセンサを
用いて流量を計測し、大流量域ではフルイディック発振
を検出するセンサを用いて流量を計測するようにした流
量計もある。

【０００３】ところで、従来、フローセンサを併用した
フルイディック流量計では、実際の流量が零のときに計
測流量も零になるようにフローセンサの零点補正が行わ
れている。図５は、従来のフローセンサの零点補正の動
作の一例を示す流れ図である。この動作は、流量計のメ
インの動作中に繰り返し実行される。この動作では、ま
ず、フローセンサで流量計測中か否かを判断し（ステッ
プＳ２０１）、フローセンサで流量計測中でなければ
（Ｎ）、流量計のメインの動作にリターンする。フロー
センサで流量計測中の場合（Ｙ）は、流量が３リットル
／ｈ以上か否かを判断する（ステップＳ２０２）。流量
が３リットル／ｈ以上の場合（Ｙ）は、積算流量を求め
（ステップＳ２０３）、リターンする。流量が３リット
ル／ｈ以上ではない場合（ステップＳ２０２；Ｎ）は、
流量が３リットル／ｈ以上ではない状態が所定のｎ回連
続したか否かを判断する（ステップＳ２０４）。ｎ回連
続していない場合（Ｎ）はリターンする。ｎ回連続した
場合（Ｙ）は、零点補正を行い（ステップＳ２０５）、
リターンする。零点補正は、その時の流量が零であるも
のとして行う。

【０００４】零点補正は、具体的には、以下の（１）式
によって零点補正量を求めることによって行う。

【０００５】

【数１】Ｐ_s+1 ＝Ｐ_s ＋β（Ｐ₂₁−Ｐ_s ） …（１）

【０００６】（１）式において、Ｐ_s+1 は今回の０点補
正によって新たに生成する０点補正量、Ｐ_s は今回の０
点補正までに使用していた０点補正量、Ｐ₂₁はフローセ
ンサパルス数（フローセンサの出力信号の大きさに応じ
た数のパルスを生成した場合のパルス数）である。β
は、例えば０．０１、０．００１、０．０００１の中か
ら任意に設定される係数である。計測流量は、フローセ
ンサパルス数から零点補正量を引いた値に基づいて算出
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
零点補正の動作では、流量がほぼ零（３リットル／ｈ未
満）にならなければ、零点補正が行われないため、口火
等を常時使用している家庭で使用されている流量計（ガ
スメータ）の場合には零点補正が行われないという問題
点があった。また、流量が３リットル／ｈ未満のとき
に、その流量を零として零点補正を行うため、正確な零
点補正が行われない場合があるという問題点があった。
例えば、２リットル／ｈ程度のガス漏れがある場合、そ
のガス漏れ量を零点として零点補正を行ってしまう可能
性がある。更に、実際の流量が零であるにもかかわら
ず、圧力変動等の外乱によりフローセンサの出力が安定
していないときには零点補正が行われないという問題点
があった。

【０００８】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、流速センサを併用したフルイディッ
ク流量計において、流量がある状態で、正確に流速セン
サの零点補正を行う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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のフルイディック
流量計は、ノズルから噴出される流体によるフルイディ
ック発振を生成するフルイディック素子と、このフルイ
ディック素子によって生成されるフルイディック発振を
検出するフルイディック発振検出センサと、流体をフル
イディック素子に導く第１の流路と、流体をフルイディ
ック素子に導く第２の流路と、この第２の流路中に配設
された流速センサと、第２の流路を開閉する遮断弁と、
流速センサの出力とフルイディック発振検出センサの出
力の少なくとも一方に基づいて流量を計測する流量計測
手段と、この流量計測手段がフルイディック発振検出セ
ンサの出力に基づいて流量を計測中であり且つ流量が所
定値以上のときに、遮断弁によって第２の流路を閉じた
状態として、流速センサの零点補正を行う零点補正手段
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、零点補正
手段によって、流量計測手段がフルイディック発振検出
センサの出力に基づいて流量を計測中であり且つ流量が
所定値以上のときに、遮断弁によって第２の流路を閉じ
た状態とされ、流速センサを通過する流量が零の状態で
流速センサの零点補正が行われる。

【００１１】

【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。

【００１２】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示す断面図である。本実施例に係る
フルイディック流量計（以下、単に流量計という。）
は、ガスメータとして使用されるものである。図１に示
したように、流量計は、気体（ガス）を受け入れる入口
部１１と気体を排出する出口部１２とを有する本体１０
を備えている。本体１０内には、隔壁１３が設けられ、
入口部１１から隔壁１３にかけて流路１４が設けられて
いる。本体１０内には、フルイディック素子３０が設け
られ、隔壁１３からフルイディック素子３０にかけてフ
ルイディック用流路１５が設けられ、フルイディック素
子３０から出口部１２にかけて流路５０が設けられてい
る。隔壁１３にはフルイディック用流路１５に連通する
開口部１６が設けられている。本体１０内には、更に、
隔壁１３の上流側からフルイディック用流路１５の途中
まで、フルイディック用流路１５と並行するように、フ
ローセンサ用流路１７が設けられている。フローセンサ
用流路１７内の出口部近傍にはノズル部１８が形成さ
れ、このノズル部１８内には、このノズル部１８を通過
する気体の流速を検出するフローセンサ１９が設けられ
ている。フローセンサ１９は、図示しないが、発熱部と
この発熱部の上流側および下流側に配設された２つの温
度センサを有し、２つの温度センサによって検出される
温度の差を一定に保つために必要な発熱部に対する供給
電力から流速に対応する流量を求めたり、一定電流また
は一定電力で発熱部を加熱し、２つの温度センサによっ
て検出される温度の差から流量を求めることができるよ
うになっている。

【００１３】流量計は、更に、フルイディック用流路１
５を開閉するフルイディック用遮断弁２１と、フローセ
ンサ用流路１７を開閉するフローセンサ用遮断弁２２と
を備えている。フルイディック用遮断弁２１は、開口部
１６を開閉する弁体２３と、一端が弁体２３に接続され
たロッド２４と、本体１０の外側に固定され、ロッド２
４の他端に接続されたアクチュエータ２５とを有してい
る。アクチュエータ２５はロッド２４を介して弁体２３
を駆動して開口部１６を開閉するようになっている。フ
ローセンサ用遮断弁２２は、フローセンサ用流路１７の
入口部を開閉する弁体２６と、一端が弁体２６に接続さ
れたロッド２７と、本体１０の外側に固定され、ロッド
２７の他端に接続されたアクチュエータ２８とを有して
いる。アクチュエータ２８はロッド２７を介して弁体２
６を駆動してフローセンサ用流路１７の入口部を開閉す
るようになっている。

【００１４】フルイディック素子３０は、ノズル３１
と、このノズル３１の下流側に設けられ、拡大された流
路を形成する一対の側壁３３，３４を有している。この
側壁３３，３４の間には、所定の間隔を開けて、上流側
に第１ターゲット３５、下流側に第２ターゲット３６が
それぞれ配設されている。側壁３３，３４の外側には、
ノズル３１を通過した気体を各側壁３３，３４の外周部
に沿ってノズル３１の噴出口側へ帰還させる一対のフィ
ードバック流路３７，３８を形成するリターンガイド３
９が配設されている。フィードバック流路３７，３８の
各出口部分と流路５０との間には、リターンガイド３９
の背面と本体１０とによって、一対の排出路４１，４２
が形成されている。ノズル３１の噴出口の近傍には導圧
孔４３，４４が設けられ、本体１０の底部の外側には、
図示しない導圧路を介して導圧孔４３，４４に連通し、
導圧孔４３と導圧孔４４における差圧を検出するフルイ
ディック発振検出センサとしての圧電膜センサ４５（図
１では図示せず。）が設けられている。

【００１５】フルイディック用流路１５あるいはフロー
センサ用流路１７を通過した気体はフルイディック素子
３０に達する。ここで、ノズル３１を通過した気体は、
噴流となって噴出口より噴出される。噴出口より噴出さ
れた気体は、コアンダ効果により一方の側壁に沿って流
れる。ここでは、まず側壁３３に沿って流れるものとす
る。側壁３３に沿って流れた気体は、更にフィードバッ
ク流路３７を経て、ノズル３１の噴出口側へ帰還され、
排出路４１を経て流路５０に排出される。このとき、ノ
ズル３１より噴出された気体は、フィードバック流路３
７を流れてきた気体によって方向が変えられ、今度は他
方の側壁３４に沿って流れるようになる。この気体は、
更にフィードバック流路３８を経て、ノズル３１の噴出
口側へ帰還され、排出路４２を経て流路５０に排出され
る。すると、ノズル３１より噴出された気体は、今度
は、フィードバック流路３８を流れてきた気体によって
方向が変えられ、再び側壁３３、フィードバック流路３
７に沿って流れるようになる。以上の動作を繰り返すこ
とにより、ノズル３１を通過した気体は一対のフィード
バック流路３７，３８を交互に流れるフルイディック発
振を行う。このフルイディック発振の周波数、周期は流
量と対応関係がある。フルイディック発振は圧電膜セン
サ４５によって検出される。

【００１６】図２は本実施例に係る流量計の回路構成を
示すブロック図である。この図に示したように、流量計
は、圧電膜センサ４５と、この圧電膜センサ４５の出力
信号を増幅するアナログ増幅器５１と、このアナログ増
幅器５１の出力信号を波形整形してパルスを生成する波
形整形回路５２と、フローセンサ１９の出力信号をアナ
ログ−ディジタル（以下、Ａ／Ｄと記す。）変換するＡ
／Ｄ変換器５３と、このＡ／Ｄ変換器５３の出力を補正
する補正部５４と、補正部５４で使用する零点補正量を
決定してフローセンサ１９の零点補正を行う零点補正部
５５と、波形整形回路５２の出力と補正部５４の出力の
少なくとも一方に基づいて流量および積算流量を計測す
る流量計測部５６と、この流量計測部５６によって計測
された積算流量を表示する表示部５７と、流量計測部５
６によって計測された流量に応じてフルイディック用遮
断弁２１とフローセンサ用遮断弁２２を制御する遮断弁
駆動回路５８とを備えている。Ａ／Ｄ変換器５３はフロ
ーセンサ１９の出力信号の大きさに応じた数のパルスを
生成し、補正部５４はＡ／Ｄ変換器５３から出力される
フローセンサパルス数から後述する零点補正量を引いた
値を流量計測部５６に出力する。補正部５４、零点補正
部５５および流量計測部５６は、例えばマイクロコンピ
ュータによって構成される。

【００１７】次に、図３を参照して、本実施例に係る流
量計の動作の概要について説明する。図３は、流量計測
部５６で流量計測に使用するセンサおよび遮断弁２１，
２２の状態と流量との関係を示す説明図である。この図
に示したように、流量が所定のしきい値Ｑ₁ 未満の小流
量域にあるときはフルイディック用遮断弁２１は閉状
態、フローセンサ用遮断弁２２は開状態とされ、流量が
所定のしきい値Ｑ₁ 以上の大流量域にあるときはフルイ
ディック用遮断弁２１は開状態、フローセンサ用遮断弁
２２は通常時には開状態であるが、零点補正時には閉状
態とされる。小流量域では、入口部１１から取り入れら
れた気体はフローセンサ用流路１７を通ってフルイディ
ック素子３０に達し、フルイディック素子３０を通過
し、出口部１２より排出される。このとき、フローセン
サ１９によって、フローセンサ用流路１７内のノズル部
１８を通過する気体の流速が検出される。流量計測部５
６は、小流量域では、フローセンサ１９の出力（補正部
５４の出力）に基づいて流量を計測する。一方、大流量
域では、入口部１１から取り入れられた気体は、通常時
にはフルイディック用流路１５およびフローセンサ用流
路１７を通り、零点補正時にはフルイディック用流路１
５のみを通って、フルイディック素子３０に達し、フル
イディック素子３０を通過し、出口部１２より排出され
る。流量計測部５６は、しきい値Ｑ₁ よりも小さい所定
の流量Ｑ₀ 以上の流量域において、フルイディック素子
３０を用いて、すなわち圧電膜センサ４５の出力（波形
整形回路５２の出力）に基づいて流量を計測する。流量
計測部５６は、フローセンサ１９の出力と圧電膜センサ
４５の出力で重複して流量を計測する流量域（Ｑ₀ 〜Ｑ
₁ ）では、圧電膜センサ４５の出力に基づいて計測した
流量を正式な計測流量とし、圧電膜センサ４５の出力に
基づいて計測した流量を用いて、フローセンサ１９の出
力に基づいて計測した流量を補正する。あるいは、この
流量域（Ｑ₀ 〜Ｑ₁ ）では、圧電膜センサ４５の出力に
基づいて計測した流量とフローセンサ１９の出力に基づ
いて計測した流量との平均値を正式な計測流量としても
良い。

【００１８】次に、図４の流れ図を参照して、本実施例
に係る流量計における零点補正の動作について説明す
る。この動作は、流量計のメインの動作中に繰り返し実
行される。この動作では、まず、フルイディック素子３
０で流量計測中か否かを判断する（ステップＳ１０
１）。フルイディック素子３０で流量計測中ではない場
合（Ｎ）は、流量計のメインの動作にリターンする。フ
ルイディック素子３０で流量計測中の場合（Ｙ）は、流
量がしきい値Ｑ₁ 以上か否かを判断する（ステップＳ１
０２）。流量がしきい値Ｑ₁ 以上ではない場合（Ｎ）は
リターンする。流量がしきい値Ｑ₁ 以上の場合（Ｙ）
は、フルイディック用遮断弁２１を開状態、フローセン
サ用遮断弁２２を閉状態とする（ステップＳ１０３）。
これにより、気体はフルイディック用流路１５を通って
フルイディック素子３０に達し、フローセンサ用流路１
７には流れなくなる。次に、零点補正を行う（ステップ
Ｓ１０４）。零点補正は、例えば従来と同様に、（１）
式によって零点補正量を求めることによって行う。次
に、インターバル期間を開始し（ステップＳ１０５）、
リターンする。インターバル期間は、零点補正を行わな
い期間であり、例えば最後に零点補正を行ってから１時
間とする。このインターバル期間内では、図４に示した
動作は実行しない。図２における補正部５４は、Ａ／Ｄ
変換器５３から出力されるフローセンサパルス数から、
上述のようにして零点補正部５５で決定された零点補正
量を引いた値を流量計測部５６に出力し、この値に基づ
いて流量計測部５６は流量を計測する。

【００１９】このように本実施例では、フルイディック
素子３０に基づいて流量を計測中であり且つ流量がしき
いＱ₁ 以上のとき、すなわち、流量計測部５６がフルイ
ディック素子３０のみを用いて流量を計測するときに、
フローセンサ用遮断弁２２によってフローセンサ用流路
１７を閉じた状態として、フローセンサ１９の零点補正
を行うようにしたので、流量がある状態で零点補正を行
うことができる。また、フローセンサ１９を通過する流
量が零の状態で零点補正を行うので、正確に零点補正を
行うことができる。また、フローセンサ用流路１７を閉
じた状態で零点補正を行うので、圧力変動等の外乱の影
響を受けにくい。

【００２０】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、例えば、フローセンサとしては、発熱部と２つの温
度センサを有するものに限らず、例えば、１つの発熱部
を有し、この発熱部の温度（抵抗）を一定に保つために
必要な発熱部に対する供給電力から流速を求めたり、一
定電流または一定電力で発熱部を加熱し、発熱部の温度
（抵抗）から流速を求めるものでも良い。

【００２１】また、本発明は、気体のみならず液体の流
量を計測する流量計にも適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のフルイディ
ック流量計によれば、零点補正手段によって、流量計測
手段がフルイディック発振検出センサの出力に基づいて
流量を計測中であり且つ流量が所定値以上のときに、遮
断弁によって第２の流路を閉じた状態とし、流速センサ
を通過する流量が零の状態で流速センサの零点補正を行
うようにしたので、流量がある状態で、正確に流速セン
サの零点補正を行う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流量計の構成を示す断
面図である。

【図２】本発明の一実施例に係る流量計の回路構成を示
すブロック図である。

【図３】図２における流量計測部で流量計測に使用する
センサおよび遮断弁の状態と流量との関係を示す説明図
である。

【図４】本発明の一実施例に係る流量計における零点補
正の動作を示す流れ図である。

【図５】従来の流量計におけるフローセンサの零点補正
の動作の一例を示す流れ図である。

【符号の説明】

１５ フルイディック用流路 １７ フローセンサ用流路 １９ フローセンサ ２１ フルイディック用遮断弁 ２２ フローセンサ用遮断弁 ３０ フルイディック素子 ４５ 圧電膜センサ ５５ 零点補正部 ５６ 流量計測部 ５８ 遮断弁駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルから噴出される流体によるフルイ
   ディック発振を生成するフルイディック素子と、 このフルイディック素子によって生成されるフルイディ
   ック発振を検出するフルイディック発振検出センサと、 流体を前記フルイディック素子に導く第１の流路と、 流体を前記フルイディック素子に導く第２の流路と、 この第２の流路中に配設された流速センサと、 前記第２の流路を開閉する遮断弁と、 前記流速センサの出力と前記フルイディック発振検出セ
   ンサの出力の少なくとも一方に基づいて流量を計測する
   流量計測手段と、 この流量計測手段がフルイディック発振検出センサの出
   力に基づいて流量を計測中であり且つ流量が所定値以上
   のときに、前記遮断弁によって前記第２の流路を閉じた
   状態として、前記流速センサの零点補正を行う零点補正
   手段とを備えたことを特徴とするフルイディック流量
   計。