JPH08240469A

JPH08240469A - 流量計

Info

Publication number: JPH08240469A
Application number: JP12601895A
Authority: JP
Inventors: Kazumitsu Nukui; 一光温井; Hideo Kato; 秀男加藤; Yasuharu Hosohara; 靖治細原; Katsuto Sakai; 克人酒井; Kiichi Suyama; 毅一陶山; Soubun Satou; 左右文佐藤; Shinichi Sato; 真一佐藤
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1995-01-06
Filing date: 1995-04-26
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】広い流量範囲で流量を計測できるようにす
る。【構成】小流量時には、遮断弁４１が開口部１６を閉
じ且つ遮断弁４３が小流量計測用流路１７を開放した状
態になり、入口部１１から取り入れられた気体は小流量
計測用流路１７を流れ、小流量計測用流路１７内に設け
られた流速センサ１８の出力に基づいて流量および積算
流量が計測される。大流量時には、遮断弁４１が開口部
１６を開放した状態になり、流路１５内に設けられた複
数の流速センサ２９₁，２９₂，２９₃によって検出さ
れる流速の平均値に基づいて流量および積算流量が計測
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広い流量範囲で流量を
計測できるようにした流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスメータ等に利用される流量計
として、配管中を流れる流体の流速を熱線流速計等の流
速センサにより測定し、その流速から流量を求める流量
計や、フルイディック流量計が知られている。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。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フルイディック流量計では、流量の計測領域があまり広
くないという問題点があった。また、従来の流速センサ
を用いた流量計では、配管中の流速が、配管形状の違い
や曲がり部、分岐部等の存在、あるいは流量の大小によ
って、同一断面上の流速分布が異なることから、流速の
測定値を正確に求めることができず、その結果、流量の
計測範囲を広くすることができないという問題点があっ
た。

【０００４】なお、上述のように従来のフルイディック
流量計は計測領域があまり広くないため、例えば特開昭
６２−１７５６１９号公報に示されるように、それぞれ
フルイディック発振を生成、検出する大流量用の測定部
と小流量用の測定部とを直列に接続した流量計も提案さ
れている。この流量計では、小流量用の測定部を迂回す
るバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する弁とが
設けられ、上流側圧力と下流側圧力との差圧の大きさが
設定値未満のときは弁を閉じ、差圧の大きさが設定値以
上になったら弁を開けるようになっている。

【０００５】しかしながら、前記公報に示される流量計
では、上流側圧力と下流側圧力との差圧の大きさが設定
値以上になったらバイパス通路を開閉する弁を開けるた
め、この流量計をガスメータとして用いた場合、大流量
時に弁が開くまでに圧力損失が大きくなり、ガスの供給
不良を生じるおそれがある。また、ガスに圧力変動があ
った場合、特に小流量用の測定部においてフルイディッ
ク発振が乱れ、正確な流量を計測できなくなる場合があ
るという問題点がある。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、広い流量範囲で流量を計測で
きるようにした流量計を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、上記目的に加え、
大流量時における圧力損失を小さくすることができ、且
つ圧力変動の影響を受けやすい小流量時において圧力変
動を影響を低減して正確に流量を計測できるようにした
流量計を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量計
は、流体が通過する大流量計測用の第１の流路と、この
第１の流路と並行するように形成された小流量計測用の
第２の流路と、第１の流路を通過する流体の流量に応じ
た信号を出力する第１の流量計測部と、第２の流路を通
過する流体の流量に応じた信号を出力する第２の流量計
測部と、第１の流路を開閉する第１の遮断弁と、第２の
流路を開閉する第２の遮断弁と、第１の流量計測部の出
力と第２の流量計測部の出力の少なくとも一方に基づい
て流量を算出する流量演算手段と、この流量演算手段に
よって算出された流量に応じて第１の遮断弁と第２の遮
断弁を制御して、流体が第１の流路を通過する状態と流
体が第２の流路を通過する状態と第１の流路および第２
の流路が共に閉じられた状態とを選択する弁制御手段と
を備えたものである。

【０００９】この流量計では、第１の流量計測部によっ
て、第１の流路を通過する流体の流量に応じた信号が出
力され、第２の流量計測部によって、第２の流路を通過
する流体の流量に応じた信号が出力され、流量演算手段
によって、第１の流量計測部の出力と第２の流量計測部
の出力の少なくとも一方に基づいて流量が算出される。
弁制御手段は、流量演算手段によって算出された流量に
応じて第１の遮断弁と第２の遮断弁を制御して、流体が
第１の流路を通過する状態と流体が第２の流路を通過す
る状態と第１の流路および第２の流路が共に閉じられた
状態とを選択する。

【００１０】請求項２記載の流量計は、請求項１記載の
流量計において、第２の流路が第１の流路よりも断面積
が小さく形成され、第２の流量計測部が第２の流路を通
過する流体の流速を検出する流速センサを含むように構
成したものである。

【００１１】請求項３記載の流量計は、請求項１または
２記載の流量計において、第１の流量計測部が第１の流
路を通過する流体の流速を検出する流速センサを含むよ
うに構成したものである。

【００１２】請求項４記載の流量計は、請求項１または
２記載の流量計において、第１の流量計測部が第１の流
路を通過する流体の流速を複数箇所で検出する複数の流
速センサを含み、流量演算手段が第１の流量計測部の出
力に基づいて流量を算出する場合、複数の流速センサに
よって検出される流速の平均値に基づいて流量を算出す
るように構成したものである。

【００１３】請求項５記載の流量計は、請求項２記載の
流量計において、第２の流路内において流速センサの上
流側に設けられ、流体の圧力変動を吸収する圧力変動吸
収部を更に備えたものである。

【００１４】この流量計では、圧力変動吸収部を通過し
た流体が第２の流路を通過する状態では、圧力変動吸収
部によって流体の圧力変動を吸収しながら、流速センサ
の出力に基づいて流量を計測することが可能となる。流
体が第１の流路を通過する状態では、流体の圧力損失を
抑えながら、第１の流量計測部の出力に基づいて流量を
計測することが可能となる。

【００１５】請求項６記載の流量計は、請求項５記載の
流量計において、圧力変動吸収部が、流体収容室を形成
する容器と、流体が流体収容室内を通過するように容器
に設けられた２つの孔とを有するように構成したもので
ある。

【００１６】請求項７記載の流量計は、請求項１、２、
５または６記載の流量計において、第１の流量計測部
が、第１の流路内に設けられ、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
発振生成部と、このフルイディック発振生成部によって
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を含むように構成したものである。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は本発明の第１の実施例に係る流量計
の構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視方向の断
面図である。本実施例に係る流量計は、ガスメータとし
て使用されるものである。図１に示すように、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、隔壁１３から出口部
１２にかけて大流量計測用の第１の流路としての流路１
５が設けられている。隔壁１３には開口部１６が設けら
れている。開口部１６の上流側には、開口部１６を開閉
する遮断弁４１が設けられている。遮断弁４０にはロッ
ド４２の一端が接続されている。このロッド４２の他端
側は、本体１０に固定されたアクチュエータ５１に接続
されている。このアクチュエータ５１はロッド４２を介
して遮断弁４１を駆動して開口部１６を開閉するように
なっている。

【００１９】本体１０内には、更に、隔壁１６の上流側
から流路１５の途中まで、流路１５と並行するように、
小流量計測用流路１７が設けられている。この小流量計
測用流路１７は流路１５よりも断面積が小さく形成され
ている。小流量計測用流路１７内には、この小流量計測
用流路１７を通過する気体の流速を検出する流速センサ
１８が設けられている。流速センサ１８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。小流量計測用流路１７の
上流側には、小流量計測用流路１７の入口部を開閉する
遮断弁４３が設けられている。遮断弁４３にはロッド４
４の一端が接続されている。このロッド４４の他端側
は、本体１０に固定されたアクチュエータ５２に接続さ
れている。このアクチュエータ５２はロッド４４を介し
て遮断弁４３を駆動して小流量計測用流路１７の入口部
を開閉するようになっている。

【００２０】小流量計測用流路１７の出口部よりも下流
側における本体１０の外側には、流路１５に連通するガ
イド部材挿入部２１が設けられている。ガイド部材挿入
部２１には円筒形状のガイド部材２２が挿入されてい
る。ガイド部材２２は鋼等の金属や樹脂等により形成さ
れる。このガイド部材２２は、流路１５内に挿入される
部分に、気体ａの流れ方向に沿って複数、例えば３個の
流体通過孔２３₁，２３₂，２３₃が設けられている。
ガイド部材２２の内部中空部には長手方向に沿って板状
の仕切部２５が設けられ、この仕切部２５の両側にそれ
ぞれ図３に示すように半円柱状のユニット挿入部２２
ａ，２２ｂが設けられている。仕切部２５には３個の流
体通過孔２３₁，２３₂，２３₃に対応して同じく３個
の流体通過孔２６₁，２６₂，２６₃が形成されてい
る。

【００２１】ガイド部材２２の本体１０の外部に位置し
ている部分には、流体通過孔２３₁，２３₂，２３₃の
長手方向（すなわち気体ａの流れ方向）に沿って、板状
の指標部２４が設けられ、ガイド部材２２をガイド部材
挿入部２１に挿入した後、この指標部２４を見て、流体
通過孔２３₁，２３₂，２３₃を気体ａの流れ方向に正
確に向けることができるようになっている。なお、この
指標部２４はガイド部材２２の設置方向を定めることが
できるものであれば良く、マーク表示等でも良い。

【００２２】ガイド部材２２には流速センサユニット２
７が挿入されるようになっている。流速センサユニット
２７は、例えば樹脂で形成された円柱状部材を２つ割り
にした構造であり、２つの半円柱状のユニット部材２７
Ａ，２７Ｂから構成されている。これらユニット部材２
７Ａ，２７Ｂには、ガイド部材２２に形成された３個の
流体通過孔２３₁，２３₂，２３₃に対応して３個の流
体通過孔２８₁，２８₂，２８₃が形成されている。２
つのユニット部材２７Ａ，２７Ｂのうち、気体ａの流れ
方向に対して下流側に位置するユニット部材２７Ｂに
は、流体通過孔２３₁，２３₂，２３₃の各々に臨むよ
うに流速センサ２９₁，２９₂，２９₃が配設されてい
る。

【００２３】図３はガイド部材２２と流速センサユニッ
ト２７とを取り出して、流速センサユニット２７の取付
状態を表すものである。ガイド部材２２のユニット挿入
部２２ａには流速センサユニット２７を構成する一方の
ユニット部材２７Ａが、ユニット挿入部２２ｂには流速
センサユニット２７を構成する他方のユニット部材２７
Ｂがそれぞれ挿入される。

【００２４】ガイド部材挿入部２１よりも下流側におけ
る本体１０には、流路１５の内外を連通する導圧孔３０
が設けられている。導圧孔３０に対応する本体２０の外
側には、導圧孔３０を介して流路１５内の気体の圧力を
検出する圧力センサ３１が設けられている。

【００２５】図４は本実施例に係る流量計の回路部分の
構成を示すブロック図である。この図に示すように、流
量計は、流速センサ１８の出力信号に基づいて流速を演
算する流速演算部６１と、流速センサ２９₁，２９₂，
２９₃各々の出力信号に基づいて、流路１５内の複数の
位置における流速の平均値を演算する平均流速演算部６
２と、流速演算部６１の出力と平均流速演算部６２の出
力の少なくとも一方に基づいて流量を算出する流量演算
部６４と、この流量演算部６４によって算出された流量
を積算して積算流量を算出する積算流量演算部６５と、
この積算流量演算部６５によって算出された積算流量を
表示する表示部６６と、流量演算部６４によって算出さ
れた流量と圧力センサ３１の出力信号に応じて、アクチ
ュエータ５１，５２を制御すると共に、異常時に表示部
６６を用いて警報表示を行う弁制御部６７とを備えてい
る。流量演算部６４は、流速演算部６１で求められた流
速あるいは平均流速演算部６２で求められた流速の平均
値に所定の配管形状係数を掛けて流量を算出するように
なっている。流速演算部６１、平均流速演算部６２、流
量演算部６４、積算流量演算部６５および弁制御部６７
は、例えばマイクロコンピュータによって構成される。

【００２６】次に、本実施例に係る流量計の動作につい
て説明する。

【００２７】初めは、図１に示したように、遮断弁４１
が開口部１６を閉じ且つ遮断弁４３が小流量計測用流路
１７を開放した状態になっている。この状態では、入口
部１１から取り入れられた気体は小流量計測用流路１７
を流れ、ガイド部材２２に形成された流体通過孔２
３₁，２３₂，２３₃、流速センサユニット２７に形成
された流体通過孔２８₁，２８₂，２８₃、および仕切
部２５に形成された流体通過孔２６₁，２６₂，２６₃
を通過して、出口部１２から排出される。流速センサ１
８は小流量計測用流路１７を通過する気体の流速を検出
し、流速センサ２９₁，２９₂，２９₃は流体通過孔２
３₁〜２３₃，２８₁〜２８₃，２６₁〜２６₃を通過
する気体の流速を検出する。流速演算部６１は流速セン
サ１８の出力信号に基づいて流速を演算し、平均流速演
算部６２は流速センサ２９₁，２９₂，２９₃各々の出
力信号に基づいて流速の平均値を演算する。

【００２８】流量演算部６４は、例えば、流速演算部６
１の出力と平均流速演算部６２の出力に基づいてそれぞ
れ流量を算出し、平均流速演算部６２の出力に基づいて
算出した流量が、予め範囲が設定された小流量側の流量
域にあるときには、流速演算部６１の出力に基づいて算
出した流量を表す信号を積算流量演算部６５に出力す
る。積算流量演算部６５は流量演算部６４の出力信号に
基づいて積算流量を算出し、この積算流量は表示部６６
によって表示される。なお、流量演算部６４において、
流速演算部６１の出力に基づいて算出される流量範囲は
例えば０〜５００リットル／時間であり、平均流速演算
部６２の出力に基づいて算出される流量範囲は例えば０
〜５０ｍ³／時間である。

【００２９】この状態から、流量が増加して、流量演算
部６１において平均流速演算部６２の出力に基づいて算
出した流量が、予め範囲が設定された大流量側の流量域
に入ると、弁制御部６７はアクチュエータ５１を動作さ
せて、遮断弁４１が開口部１６を開放した状態にする。
この状態では、気体は開口部１６を通過し、流路１５を
通過し、流体通過孔２３₁〜２３₃，２８₁〜２８₃，
２６₁〜２６₃を通過して、出口部１２から排出され
る。また、流量演算部６４は、平均流速演算部６２の出
力に基づいて算出した流量を表す信号を積算流量演算部
６５に出力する。

【００３０】この状態から、流量が減少して再び小流量
側の流量域に入ると、弁制御部６７はアクチュエータ５
１を動作させて、遮断弁４１が開口部１６を閉じ且つ遮
断弁４３が小流量計測用流路１７を開放した状態とす
る。また、流量演算部６４は、流速演算部６１の出力に
基づいて算出した流量を表す信号を積算流量演算部６５
に出力する。

【００３１】また、弁制御部６７は、流量演算部６４が
所定量以上の流量を検出した場合や所定の流量を所定時
間以上検出した場合や、圧力センサ３１によって気体の
圧力が所定値以下に低下したことが検出された場合等の
異常時に、アクチュエータ５１，５２を動作させ、遮断
弁４１が開口部１６を閉じ且つ遮断弁４３が小流量計測
用流路１７を閉じた状態とする。この状態では、流路１
５と小流量計測用流路１７が共に閉じられ、流量計の下
流側への気体（ガス）の供給が遮断される。また、弁制
御部６７は、異常時には、表示部６６を用いて警報表示
を行う。

【００３２】以上説明したように本実施例によれば、流
路１５と並行に断面積の小さい小流量計測用流路１７を
設け、大流量側の流量域では流路１５内に設けられた複
数の流速センサ２９₁，２９₂，２９₃によって検出さ
れる流速の平均値に基づいて流量および積算流量を算出
し、小流量側の流量域では小流量計測用流路１７内に設
けられた流速センサ１８の出力に基づいて流量および積
算流量を算出するようにしたので、広い流量範囲で流量
および積算流量を計測することができる。しかも、大流
量側の流量域では、複数の流速センサ２９₁，２９₂，
２９₃によって検出される流速の平均値に基づいて流量
を算出しているため、流量の大小等によって流路１５内
の流速分布が変化しても、１つの流速センサの出力に基
づいて流量を算出する場合に比べて、より正確に流量を
計測することができ、流量計測範囲を広くすることがで
きる。

【００３３】また、流路１５と並行に、小流量時におけ
る流量を計測するための断面積の小さい専用の小流量計
測用流路１７を設け、流量に応じて遮断弁４１，４３に
よって流路を切り換え、小流量時には気体が小流量計測
用流路１７を通過し、大流量時には気体が断面積の大き
い流路１５を通過するようにしたので、大流量時におけ
る圧力損失を大きくすることなく、小流量時における気
体の流速を大きくすることができるので、小流量時にお
ける流量計測の精度を向上させることができる。

【００３４】図５は本発明の第２の実施例に係る流量計
の構成を示す断面図である。この図に示すように、本実
施例では、流路１５の途中に、第１の実施例における流
速センサユニット２７の代わりにフルイディック発振生
成部７０を設けている。フルイディック発振生成部７０
は、ノズル７１と、このノズル７１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７３，７４を
有している。この側壁７３，７４の間は、所定の間隔を
開けて、上流側に第１ターゲット７５、下流側に第２タ
ーゲット７６がそれぞれ配設されている。側壁７３，７
４の外側には、ノズル７１を通過した気体を各側壁７
３，７４の外周部に沿ってノズル７１の噴出口側へ帰還
させる一対のフィードバック流路７７，７８を形成する
リターンガイド７９が配設されている。フィードバック
流路７７，７８の各出口部分と出口部１２との間には、
リターンガイド７９の背面と本体１０とによって、一対
の排出路８１，８２が形成されている。ノズル７１の噴
出口の近傍には導圧孔８３，８４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８
３，８４に連通し、導圧孔８３と導圧孔８４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８５（図５では図示せず。）が設けられてい
る。なお、本実施例では、導圧孔３０および圧力センサ
３１は、フルイディック発振生成部７０の上流側に設け
られている。

【００３５】図６は本実施例に係る流量計の回路部分の
構成を示すブロック図である。この図に示すように、本
実施例に係る流量計は、第１の実施例における流速セン
サ２９₁，２９₂，２９₃および平均流速演算部６２の
代わりに、圧電膜センサ８５と、この圧電膜センサ８５
の出力信号を増幅するアナログ増幅器６８と、このアナ
ログ増幅器６８の出力を波形整形してパルスを生成する
波形整形回路６９とを備えている。流量演算部６４は、
例えば、流速演算部６１の出力と波形整形回路６９の出
力に基づいてそれぞれ流量を算出し、波形整形回路６９
の出力に基づいて算出した流量が、予め範囲が設定され
た小流量側の流量域にあるときには、流速演算部６１の
出力に基づいて算出した流量を表す信号を積算流量演算
部６５に出力し、大流量側の流量域にあるときは波形整
形回路６９の出力に基づいて算出した流量を表す信号を
積算流量演算部６５に出力するようになっている。

【００３６】本実施例では、開口部１６あるいは小流量
計測用流路１７を通過した気体はフルイディック発振生
成部７０に達する。ここで、ノズル７１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７３に沿って流れるもの
とする。側壁７３に沿って流れた気体は、更にフィード
バック流路７７を経て、ノズル７１の噴出口側へ帰還さ
れ、排出路８１を経て出口部１２に排出される。このと
き、ノズル７１より噴出された気体は、フィードバック
流路７７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７４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７８を経て、ノズル７１
の噴出口側へ帰還され、排出路８２を経て出口部１２に
排出される。すると、ノズル７１より噴出された気体
は、今度は、フィードバック流路７８を流れてきた気体
によって方向が変えられ、再び側壁７３、フィードバッ
ク流路７７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７１を通過した気体は一対の
フィードバック流路７７，７８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８５によって検出される。流量演算部６４
は、小流量側の流量域では流速演算部６１の出力に基づ
いて算出した流量を表す信号を積算流量演算部６５に出
力し、大流量側の流量域では圧電膜センサ８５の出力
（波形整形回路６９の出力）に基づいて算出した流量を
表す信号を積算流量演算部６５に出力する。

【００３７】このように、本実施例では、流路１５にフ
ルイディック発振生成部７０を設け、大流量側の流量域
ではフルイディック発振を検出する圧電膜センサ８５の
出力に基づいて流量および積算流量を算出するようにし
たので、流路１５内の流速分布にかかわらず、正確に流
量および積算流量を求めることができる。本実施例のそ
の他の構成、動作および効果は第１の実施例と同様であ
る。

【００３８】図７は本発明の第３の実施例に係る流量計
の構成を示す断面図である。この流量計は、気体（ガ
ス）を受け入れる入口部１１１と気体を排出する出口部
１１２とを有する本体１１０を備えている。本体１１０
内には、第２の実施例と同様のフルイディック発振生成
部７０と、入口部１１１から取り入れられた気体をフル
イディック発振生成部７０に導く流路１１３ａ，１１３
ｂと、フルイディック発振生成部７０から排出された気
体を出口部１１２へ導く流路１１４とが設けられてい
る。

【００３９】流路１１３ａと流路１１３ｂの間には、隔
壁１１５が設けられ、この隔壁１１５には開口部１１６
が設けられている。なお、流路１１３ａは隔壁１１５よ
りも入口部１１１側の流路、流路１１３ｂは隔壁１１５
よりもフルイディック発振生成部７０側の流路である。
開口部１１６の上流側には、開口部１１６を開閉する遮
断弁１３８が設けられている。遮断弁１３８にはロッド
１３９の一端が接続されている。このロッド１３９の他
端側は、本体１１０に固定されたアクチュエータ１５１
に接続されている。

【００４０】本体１１０内には、更に、隔壁１１５の上
流側からノズル７１の手前にかけて、流路１１３ｂと並
行するように、小流量計測用流路１１７が設けられてい
る。小流量計測用流路１１７内には、この小流量計測用
流路１１７を通過する気体の流速を検出する第２の実施
例と同様の流速センサ１８が設けられている。

【００４１】小流量計測用流路１１７内における流速セ
ンサ１８の上流側には圧力変動吸収部１４０が設けられ
ている。この圧力変動吸収部１４０は、内部に気体収容
室１４３を形成する容器１４２と、この容器１４２の上
流側端部に設けられた孔１４４と、容器１４２の下流側
端部に設けられた孔１４５と、容器１４２内において孔
１４４に対向する位置に設けられた逆止弁１４６と、こ
の逆止弁１４６に接続されたロッド１４７と、このロッ
ド１４７を摺動自在に保持するガイド１４８とを備えて
いる。逆止弁１４６は、孔１４４を通過する気体の圧力
によって上昇して孔１４４を開放すると共に、容器１４
２内から孔１４４の外側への気体の逆流を防止するよう
になっている。なお、小流量計測用流路１１７は、圧力
変動吸収部１４０が設けられている部分を除き、流路１
１３ｂよりも断面積が小さくなっている。

【００４２】孔１４５の下流側には、孔１４５を開閉す
る遮断弁１４９が設けられている。遮断弁１４９にはロ
ッド１５０の一端が接続されている。このロッド１５０
の他端側は、本体１１０に固定されたアクチュエータ１
５２に接続されている。

【００４３】図８は本実施例に係る流量計の回路部分の
構成を示すブロック図である。この図に示すように、本
実施例に係る流量計の回路構成は、弁制御部６７が第２
の実施例におけるアクチュエータ５１，５２の代わりに
アクチュエータ１５１，１５２を制御する点、および圧
力センサ３１が設けられていない点以外は、第２の実施
例と同様である。

【００４４】次に、本実施例に係る流量計の動作につい
て説明する。

【００４５】初めは、図７に示したように、遮断弁１３
８が開口部１１６を閉じ且つ遮断弁１４９が孔１４５を
開放した状態になっている。この状態では、入口部１１
１から取り入れられた気体は圧力変動吸収部１４０の孔
１４４、気体収容室１４３および孔１４５を通過して小
流量計測用流路１１７を流れ、フルイディック生成部７
０を通過して、流路１１４を経て出口部１１２から排出
される。圧力変動吸収部１４０の孔１４４，１４５は抵
抗として作用し、気体収容室１４３はコンデンサに対応
し、孔１４４、気体収容室１４３および孔１４５によっ
て構成される圧力変動吸収部１４０は高周波除去フィル
タとして作用するため、気体が孔１４４、気体収容室１
４３および孔１４５を通過する際、気体の圧力変動が吸
収される。流速センサ１８は、小流量計測用流路１１７
を通過する気体の流速を検出する。流量演算部６４は、
予め範囲が設定された小流量側の流量域では流速センサ
１８の出力（流速演算部６１の出力）に基づいて流量を
算出する。

【００４６】この状態から、流量が増加して所定値を越
え、予め範囲が設定された大流量側の流量域になると、
弁制御部６７はアクチュエータ１５１を動作させて、遮
断弁１３８が開口部１１６を開放した状態にする。この
状態では、気体は開口部１１６を通過し、流路１１３ｂ
を通過してフルイディック生成部７０に達する。フルイ
ディック生成部７０で生成されるフルイディックは圧電
膜センサ８５によって検出される。流量演算部６４は、
大流量側の流量域では圧電膜センサ８５の出力（波形整
形回路６９の出力）に基づいて流量を算出する。

【００４７】この状態から、流量が減少して再び小流量
側の流量域になると、弁制御部６７はアクチュエータ１
５１を動作させて、遮断弁１３８が開口部１１６を閉じ
且つ遮断弁１４９が孔１４５を開放した状態とする。ま
た、流量演算部６４は、流速センサ１８の出力（流速演
算部６１の出力）に基づいて流量を算出する。

【００４８】また、弁制御部６７は、流量演算部６４が
所定量以上の流量を検出した場合や所定の流量を所定時
間以上検出した場合等の異常時に、アクチュエータ１５
１，１５２を動作させ、遮断弁１３８が開口部１１６を
閉じ且つ遮断弁１４９が孔１４５を閉じた状態とする。
この状態では、流路１１３ｂと小流量計測用流路１１７
が共に閉じられ、流量計の下流側への気体（ガス）の供
給が遮断される。

【００４９】以上説明したように本実施例によれば、フ
ルイディック発振生成部７０に到る流路１１３ｂと並行
に断面積の小さい小流量計測用流路１１７を設け、この
小流量計測用流路１１７内に流速センサ１８を設け、大
流量側の流量域ではフルイディック発振を検出する圧電
膜センサ８５の出力に基づいて流量を算出し、小流量側
の流量域では流速センサ１８の出力に基づいて流量を算
出するようにしたので、広い流量範囲で流量を計測する
ことができる。また、流量に応じて遮断弁１３８，１４
９によって流路を切り換え、大流量時には気体が断面積
の大きい流路１１３ｂを通過するようにしたので、圧力
低下によるガスの供給不良を生じることがない。

【００５０】また、小流量時には、気体が圧力変動吸収
部１４０を通過するようにしたので、圧力変動の影響を
受けやすい小流量時において圧力変動を影響を低減で
き、流量計測の精度を向上させることができる。

【００５１】また、小流量時における流量を計測するた
めの断面積の小さい専用の小流量計測用流路１１７を設
けたので、大流量時における圧力損失を大きくすること
なく、小流量時における気体の流速を大きくすることが
できるので、小流量時における流量計測の精度を向上さ
せることができる。本実施例のその他の構成、動作およ
び効果は第２の実施例と同様である。

【００５２】なお、本発明は上記各実施例に限定され
ず、例えば、小流量計測用流路１７，１１７に、流速セ
ンサ１８の代わりに、小流量計測用のフルイディック発
振生成部と圧電膜センサとを設けても良い。また、流速
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。

【００５３】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。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし７の
いずれか１に記載の流量計によれば、大流量計測用の第
１の流路と、小流量計測用の第２の流路と、第１の流路
を通過する流体の流量に応じた信号を出力する第１の流
量計測部と、第２の流路を通過する流体の流量に応じた
信号を出力する第２の流量計測部と、第１の流路を開閉
する第１の遮断弁と、第２の流路を開閉する第２の遮断
弁とを設け、弁制御手段によって、流量に応じて第１の
遮断弁と第２の遮断弁を制御して、流体が第１の流路を
通過する状態と流体が第２の流路を通過する状態と第１
の流路および第２の流路が共に閉じられた状態とを選択
し、また、流量演算部によって、第１の流量計測部の出
力と第２の流量計測部の出力の少なくとも一方に基づい
て流量を算出するようにしたので、広い流量範囲で流量
を計測することができるという効果がある。

【００５５】また、請求項４記載の流量計によれば、第
１の流量計測部が第１の流路を通過する流体の流速を複
数箇所で検出する複数の流速センサを含み、流量演算手
段が第１の流量計測部の出力に基づいて流量を算出する
場合、複数の流速センサによって検出される流速の平均
値に基づいて流量を算出するように構成したので、上記
第１の効果に加え、大流量側の流量をより正確に計測す
ることができるという効果がある。

【００５６】また、請求項５または６記載の流量計によ
れば、圧力変動吸収部を通過した流体が第２の流路を通
過する状態では、圧力変動吸収部によって流体の圧力変
動を吸収しながら、流速センサの出力に基づいて流量を
計測することが可能となり、流体が第１の流路を通過す
る状態では、流体の圧力損失を抑えながら、第１の流量
計測部の出力に基づいて流量を計測することが可能とな
り、上記第１の効果に加え、大流量時における圧力損失
を小さくすることができ、且つ圧力変動の影響を受けや
すい小流量時において圧力変動を影響を低減して正確に
流量を計測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】本発明の第１の実施例に係る流量計の構成を示
す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視方向の断面図である。

【図３】図１に示した流量計のガイド部材および流速セ
ンサユニットを取り出して示す分解斜視図である。

【図４】本発明の第１の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５】本発明の第２の実施例に係る流量計の構成を示
す断面図である。

【図６】本発明の第２の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７】本発明の第３の実施例に係る流量計の構成を示
す断面図である。

【図８】本発明の第３の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。

【符号の説明】

１４，１５流路１７小流量計測用流路１８，２９₁，２９₂，２９₃ 流速センサ４１，４３遮断弁５１，５２アクチュエータ６１流速演算部６２平均流速演算部６４流量演算部６７弁制御部

フロントページの続き (72)発明者陶山毅一神奈川県横浜市磯子区汐見台３−３ 3305 棟514号室 (72)発明者佐藤左右文神奈川県川崎市高津区梶ケ谷２−11−２ (72)発明者佐藤真一東京都八王子市北野町543−15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が通過する大流量計測用の第１の流
路と、この第１の流路と並行するように形成された小流量計測
用の第２の流路と、前記第１の流路を通過する流体の流量に応じた信号を出
力する第１の流量計測部と、前記第２の流路を通過する流体の流量に応じた信号を出
力する第２の流量計測部と、前記第１の流路を開閉する第１の遮断弁と、前記第２の流路を開閉する第２の遮断弁と、前記第１の流量計測部の出力と前記第２の流量計測部の
出力の少なくとも一方に基づいて流量を算出する流量演
算手段と、この流量演算手段によって算出された流量に応じて前記
第１の遮断弁と第２の遮断弁を制御して、流体が第１の
流路を通過する状態と流体が第２の流路を通過する状態
と第１の流路および第２の流路が共に閉じられた状態と
を選択する弁制御手段とを備えたことを特徴とする流量
計。
【請求項２】前記第２の流路は第１の流路よりも断面
積が小さく形成され、前記第２の流量計測部は第２の流
路を通過する流体の流速を検出する流速センサを含むこ
とを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】前記第１の流量計測部は第１の流路を通
過する流体の流速を検出する流速センサを含むことを特
徴とする請求項１または２記載の流量計。
【請求項４】前記第１の流量計測部は第１の流路を通
過する流体の流速を複数箇所で検出する複数の流速セン
サを含み、前記流量演算手段は第１の流量計測部の出力
に基づいて流量を算出する場合、複数の流速センサによ
って検出される流速の平均値に基づいて流量を算出する
ことを特徴とする請求項１または２記載の流量計。
【請求項５】前記第２の流路内において前記流速セン
サの上流側に設けられ、流体の圧力変動を吸収する圧力
変動吸収部を更に備えたことを特徴とする請求項２記載
の流量計。
【請求項６】前記圧力変動吸収部は、流体収容室を形
成する容器と、流体が前記流体収容室内を通過するよう
に前記容器に設けられた２つの孔とを有することを特徴
とする請求項５記載の流量計。
【請求項７】前記第１の流量計測部は、第１の流路内
に設けられ、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発振生成部と、こ
のフルイディック発振生成部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
とを含むことを特徴とする請求項１、２、５または６記
載の流量計。