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JP2860126B2 - Fluid flow meter - Google Patents
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JP2860126B2 - Fluid flow meter - Google Patents

Fluid flow meter

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JP2860126B2
JP2860126B2 JP1338059A JP33805989A JP2860126B2 JP 2860126 B2 JP2860126 B2 JP 2860126B2 JP 1338059 A JP1338059 A JP 1338059A JP 33805989 A JP33805989 A JP 33805989A JP 2860126 B2 JP2860126 B2 JP 2860126B2
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fluid flow
flow meter
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は一般的には容量的な流体流を測定する装置に
関し、より詳細にはその屈曲運動が走行波中の流体の通
過を許容すべく作動する可撓性薄膜を有する流体流量計
に関するものである。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to devices for measuring capacitive fluid flow, and more particularly, to its bending motion which operates to allow passage of fluid in a traveling wave. The present invention relates to a fluid flow meter having a flexible thin film.

〔従来技術〕 流体がそれを通って流れるとき振動または波動する部
材を利用する種々の型式の流量計が知られている。流体
流量は、一般に流体流量に比例する振動周波数または波
動率から決定され得る。
2. Description of the Related Art Various types of flow meters are known that utilize members that vibrate or wave as a fluid flows therethrough. Fluid flow may be determined from an oscillating frequency or wave rate that is generally proportional to the fluid flow.

流体流れ室内に封入される波動ばねおよびそれを通っ
て流れる流体量を示すための機械的カウンタを有する従
来形式の流量計はアメリカ合衆国特許第398,013号(ウ
エルカー)に記載されている。波動率の関数として電気
信号を発生する圧電材料から形成された波動部材を利用
する最新の走行波流量計はアメリカ合衆国特許第4,358,
954号および同第4,409,830号(両方ともジヨング)に記
載されている。
A conventional flow meter having a wave spring enclosed within a fluid flow chamber and a mechanical counter for indicating the amount of fluid flowing therethrough is described in U.S. Pat. No. 398,013 (Welker). State-of-the-art traveling wave flowmeters utilizing wave members formed from piezoelectric materials that generate an electrical signal as a function of wave rate are disclosed in U.S. Pat.
Nos. 954 and 4,409,830 (both in Jiong).

〔発明が解決すべき課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上述したジヨングのアメリカ合衆国特
許に記載された流量計は、水のごとき、非圧縮流体の測
定に対する使用に限定される。比較的多い流量により、
ガスのごとき圧縮可能な流体に使用されると、薄膜は、
それに沿う流体流を阻止するように、関連の流体流路を
横切ってそれ自体の引伸しを生じ易い。
However, the flow meter described in the above-mentioned Jyoeng patent is limited to use for measuring incompressible fluids, such as water. With a relatively large flow rate,
When used in compressible fluids such as gases, thin films
It is prone to stretching itself across the associated fluid flow path so as to prevent fluid flow along it.

本発明の目的は、広範囲の圧縮可能なまたは圧縮不能
な流体流の測定のために従来技術の不都合を克服する容
積形流体流量計を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a positive displacement fluid flow meter that overcomes the disadvantages of the prior art for measuring a wide range of compressible or incompressible fluid flows.

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

それゆえ、本発明では、一対の流体口を有しかつそれ
らの間に流体流路を画成する筐体と、 表裏面を有しており、前記流体流路内で流体路方向両
端が弾性部材を介して取り付けられており、且つ該表裏
面がそれぞれ前記筐体と協働して前記流体流路に沿う少
なくとも2つの異なる位置での流体不透過密封を同時に
画成可能にしており、さらに、流量の関数としての変動
がある既知容量で示される別個の分量ずつ流体の通過を
許容する屈曲作動となる可撓性薄膜と、 前記薄膜の屈曲に対応して電気信号を発生する手段
と、 前記電気信号発生手段からの前記電気信号を測定期間
にわたって受信し、前記電気信号の割合を検出し、該電
気信号の割合に基づいて前記別個の分量である既知容量
を決定し、且つ、該決定された既知容量により前記流路
に沿った流体流量を決定する流量決定手段とを具備する
流体流量計が提供される。
Therefore, according to the present invention, a housing having a pair of fluid ports and defining a fluid flow path between them, and a front and back surface, wherein both ends of the fluid flow direction in the fluid flow direction are elastic. Attached through a member, and the front and back surfaces respectively cooperate with the housing to simultaneously define a fluid-tight seal at at least two different locations along the fluid flow path; A flexible membrane that bends to allow the passage of fluid in discrete volumes indicated by known volumes with variations as a function of flow rate, and a means for generating an electrical signal in response to the flexing of the membrane; Receiving the electrical signal from the electrical signal generating means over a measurement period, detecting the ratio of the electrical signal, determining the known volume that is the discrete quantity based on the ratio of the electrical signal, and Flow path with known capacity Fluid flow meter is provided for and a flow rate determining means for determining a fluid flow rate along.

前記薄膜が流体の流れ方向に対し実質上平行なそれぞ
れの平面内に横たわる一対の縁部をさらに有し、前記流
体流路の横断面形状がその流路の長さ方向の少なくとも
一部区間において均一であり、前記流体不透過密封が該
均一区間に沿って画成されることができる。
The thin film further has a pair of edges lying in respective planes substantially parallel to the flow direction of the fluid, and the cross-sectional shape of the fluid flow path is at least partially in the length direction of the flow path. A uniform, fluid-impervious seal can be defined along the uniform section.

均一な断面形状を有する前記流体流路長さの前記一部
区間が、矩形断面形状で以て第1および第2対の平行壁
によって画成され、前記薄膜が該薄膜の縁部が横たわる
前記それぞれの平面が前記第一対の壁に対して実質上平
行に配列されるように前記第1および第2対の平行壁間
に配置されることができる。
The partial section of the fluid flow path length having a uniform cross-sectional shape is defined by a first and a second pair of parallel walls with a rectangular cross-sectional shape, and the thin film lies on an edge of the thin film. The first and second pairs of parallel walls may be arranged such that respective planes are arranged substantially parallel to the first pair of walls.

前記流体不透過密封は前記流路に沿って少なくとも3
つの位置に画成されることができる。
The fluid impervious seal has at least three points along the flow path.
Can be defined in one position.

前記薄膜の縁部は実質上流体境界層厚さの分だけ前記
第1対の壁から間隔が置かれてもよい。
The edge of the membrane may be spaced from the first pair of walls substantially by a fluid boundary layer thickness.

前記薄膜は矩形形状を有しかつその長手方向軸線が流
れ方向に対して平行に横たわる形態とすることができ
る。
The membrane may have a rectangular shape and its longitudinal axis lies parallel to the flow direction.

該可撓性薄膜は、前記流体流路内の流体流れ方向で縦
長に伸長しており且つ波状屈曲可能なように前記筐体内
でその長手方向両端が固定されており、且つ、前記流量
計はさらに前記薄膜の波状屈曲を補助するために前記端
部の少なくとも一方に隣接する少なくとも1つの案内部
材を含む構成とすることができる。
The flexible thin film extends longitudinally in the fluid flow direction in the fluid flow path, and both ends in the longitudinal direction are fixed in the housing so as to be capable of wavy bending, and the flowmeter is Further, it may be configured to include at least one guide member adjacent to at least one of the ends to assist the wavy bending of the thin film.

前記薄膜の第1および第2端は、前記第2対の壁に対
して平行でかつ前記第1対の壁を貫通する第1および第
2の軸線のまわりに、それぞれ部分的回転可能に取り付
けられている構成とすることができる。
First and second ends of the membrane are partially rotatably mounted, respectively, about first and second axes parallel to and through the first pair of walls. Configuration can be adopted.

前記筐体は前記薄膜の上流であるが隣接する流体口の
下流の位置に前記流体から屑の堆積を許容するように形
作られることができる。
The housing may be shaped to permit accumulation of debris from the fluid at a location upstream of the membrane but downstream of an adjacent fluid port.

前記各壁は静電気防止および疎水性特性を有する内向
面を画成できる。
Each of the walls can define an inward facing surface having antistatic and hydrophobic properties.

前記案内部材が前記薄膜の端部に近接対面する丸味を
付けた内面を有する複数の案内ブロックを有する構成と
することができる。
The guide member may include a plurality of guide blocks each having a rounded inner surface facing the end of the thin film.

前記案内部材が細長い部材を有する構成とすることが
できる。
The guide member may have an elongated member.

前記案内ブロックの各々がさらに前記案内ブロック内
面に取り付けられた流体透過延長部を有する構成とする
ことができる。
Each of the guide blocks may further include a fluid permeable extension attached to an inner surface of the guide block.

前記薄膜は圧電材料層からなる構成とすることができ
る。
The thin film may be formed of a piezoelectric material layer.

前記薄膜は、前記圧電材料層を取り囲む一対の金属化
層を有する構成とすることができる。
The thin film may include a pair of metallization layers surrounding the piezoelectric material layer.

前記金属化層は前記薄膜上の予め定めた別個の位置に
設けられた別個の金属化部分からなる構成とすることが
できる。
The metallization layer may be composed of separate metallization portions provided at predetermined discrete positions on the thin film.

前記信号発生手段はそれぞれ前記薄膜の表面上にかつ
前記流量決定手段に取り付けられかつ電気信号が単一量
の流体の解放時に発生されるような第1および第2電気
接点からなる構成とすることができる。
The signal generating means comprises first and second electrical contacts each mounted on the surface of the membrane and to the flow rate determining means and wherein an electrical signal is generated upon release of a single volume of fluid. Can be.

前記可撓性薄膜は磁化材料からなりかつ前記発生手段
はそれへの前記薄膜の接近を感知するとき電気信号を発
生するように作動する磁気ヘッドからなる構成とするこ
とができる。
The flexible thin film may comprise a magnetic material and the generating means may comprise a magnetic head operable to generate an electrical signal when sensing the approach of the thin film thereto.

前記流量決定手段は単一量の流体の前記薄膜からの解
放時該薄膜の屈曲により発生される電気信号を識別する
ための手段を含む構成とすることができる。
The flow determining means may include means for identifying an electrical signal generated by bending of the membrane upon release of a single volume of fluid from the membrane.

前記流体流量計が、前記流体の温度を感知するための
手段を具備している構成とすることができる。
The fluid flow meter may include a means for sensing a temperature of the fluid.

前記流量決定手段は、流体の温度が少なくとも予め定
めた温度に達するとき警報指示を供給するため前記温度
感知手段に応答する手段を含む構成とすることができ
る。
The flow rate determining means may include means responsive to the temperature sensing means for providing an alarm indication when the temperature of the fluid reaches at least a predetermined temperature.

前記流体流量計が、前記流体の圧力を感知するための
手段が設けられる構成とすることができる。
The fluid flow meter may be provided with means for sensing the pressure of the fluid.

前記流量決定手段はまた、流体の圧力が少なくとも予
め定めた圧力に達するとき警報指示を供給するため前記
圧力感知手段に応答する手段を含む構成とすることがで
きる。
The flow rate determining means may also include means responsive to the pressure sensing means for providing an alarm indication when the pressure of the fluid reaches at least a predetermined pressure.

前記流体流量計が、遠隔データ収集手段を含みかつ前
記流量決定手段がまたそれに流体流量データを供給する
手段を含む構成とすることができる。
The fluid flow meter may include remote data collection means and the flow determination means may also include means for supplying fluid flow data thereto.

前記遠隔データ収集手段は電話通信系に連動される自
動ダイヤル呼出し手段からなる構成とすることができ
る。
The remote data collecting means may be constituted by automatic dial calling means linked to a telephone communication system.

前記流量決定手段が、前記薄膜の一つの屈曲部で囲ま
れる流体流の一つの容量に対する予め定めた値を記憶す
る手段と、測定された時間周期に渡って受信された複数
の電気信号に対応する初めの流体流量を計算する手段と
を備え、更に、前記初めの流体流量に対して前記流量計
の流れ供給特性に基づいて決まる前記薄膜の一つの屈曲
部で囲まれる流体流の一つの容量の基準値と前記予め定
めた値とを比較する手段と、前記流量計の流れ供給特性
に基づいて容積の前記基準値へ前記予め定めた値を変更
する手段と、流れの値の正確さをより増し得るように前
記薄膜の一つの屈曲部で囲まれる流体流の一つの容量を
予め定めた値を繰り返して調整する手段とからなる構成
とすることができる。
Means for storing a predetermined value for one volume of the fluid flow surrounded by one bend of the thin film, and corresponding to a plurality of electrical signals received over a measured time period. Means for calculating an initial fluid flow rate, the volume of the fluid flow surrounded by one bend of the membrane determined based on the flow supply characteristics of the flow meter with respect to the initial fluid flow rate. Means for comparing the reference value with the predetermined value, means for changing the predetermined value to the reference value of the volume based on the flow supply characteristics of the flow meter, and the accuracy of the flow value. In order to further increase the volume, the volume of the fluid flow surrounded by the one bent portion of the thin film may be adjusted by repeating a predetermined value.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明を添付図面に基づき十分な理解と高い評
価が得られるように説明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that a sufficient understanding and high evaluation can be obtained.

第1図ないし第3図には、総括的に符号10が付された
容積形流体流量計が示され、該流体流量計10は流体流れ
室14(第2図)を画成する筐体12およびそれぞれ第1お
よび第2流体口18および22を有する第1および第2端部
16および20を有する。
FIGS. 1 to 3 show a positive displacement fluid flow meter, generally designated by the numeral 10, which comprises a housing 12 defining a fluid flow chamber 14 (FIG. 2). And first and second ends having first and second fluid ports 18 and 22, respectively.
Has 16 and 20.

図示実施例において、流体口18および22はそれぞれ入
口および出口として作用するけれども、流量計10の内部
配置は流体流がどのような選択された方向にもかつあら
ゆる好適な方向付けにおける流量計により生じることが
可能であることとは以下の説明から理解されよう。
Although, in the illustrated embodiment, the fluid ports 18 and 22 act as inlets and outlets, respectively, the internal arrangement of the flow meter 10 is such that the fluid flow is provided by the flow meter in any selected direction and in any suitable orientation. It will be appreciated from the following description that this is possible.

本発明の好適な実施例によれば、流量計はガスのごと
き圧縮可能な流体の流れを計量するのに使用される。し
かしながら、本発明の流量計はまた油または水のごとき
圧縮不能な流体の計量にも使用され得るので、「流体」
の流れが、適用できない場合を除いて、本書を通して記
載される。
According to a preferred embodiment of the present invention, a flow meter is used to meter the flow of a compressible fluid, such as a gas. However, the flow meter of the present invention can also be used for metering incompressible fluids, such as oil or water, so "fluid"
Are described throughout this document, unless applicable.

図示実施例によれば、筐体12は流れ室14を通過する流
体以前の入口18からの流体流を受容するための第1端受
容室26を含んでいる。該第1受容室26はいかなる屑もか
つガス流の場合には水分も流れ室14に流れる前にこの中
に堆積されることを許容する。また、第1端受容室26と
同様な第2端室27が示された方向と反対の方向における
流れの場合に屑および水分の堆積を受容するために設け
られる。
According to the illustrated embodiment, housing 12 includes a first end receiving chamber 26 for receiving a fluid flow from inlet 18 prior to fluid passing through flow chamber 14. The first receiving chamber 26 allows any debris and, in the case of a gas stream, moisture to be deposited therein before flowing into the flow chamber 14. Also, a second end chamber 27, similar to the first end receiving chamber 26, is provided to receive the accumulation of debris and moisture in the case of flow in a direction opposite to the direction shown.

本発明によれば、各々既知の容量を有する別個の分量
ずつの流体が薄膜35のある範囲を通過することが許容さ
れ、この別個の容量に従って流量が決定され得る。この
ことは後でより詳細に説明する。薄膜35はその流れに曝
されない縁部33において、それを通るいかなる流体の漏
洩も阻止されるように、側壁29に非常に接近する。代表
的には数十ミクロンの大きさ程度であるように位置決め
されるけれども、流れ状態においては薄膜縁部と側壁と
の間のギャップが減じられることが好ましい。
In accordance with the present invention, a discrete volume of fluid, each having a known volume, is allowed to pass through an area of the membrane 35, and the flow rate can be determined according to the discrete volume. This will be explained in more detail later. The membrane 35 is very close to the side wall 29 at the edge 33 that is not exposed to the flow, so that any leakage of fluid therethrough is prevented. Although positioned to be typically on the order of tens of microns in size, it is preferred that the gap between the thin film edge and the side wall be reduced in flow conditions.

加えて、第4図および第5図を参照すると、流れ室14
は、それゆえ、一対の好ましくは堅固な第1側壁30、お
よびゴムのごとき可撓性エラストマから作られる一対の
堅固でない第2側壁29を備えている。
In addition, with reference to FIGS. 4 and 5, the flow chamber 14
Thus, it comprises a pair of preferably rigid first side walls 30 and a pair of non-rigid second side walls 29 made of a flexible elastomer such as rubber.

流体が薄膜35を通過するとき、流れ室14内の圧力は降
下しかつ可撓性の第2側壁29は、それゆえ、流体境界層
(壁近傍で流速の勾配が大きい流体薄層)の厚さ方向へ
薄膜の縁部33と第2側壁29との間のギャップを減じるよ
うに僅かに内方に動く傾向がある。ギャップに沿う流れ
に対する高抵抗により、したがつて、漏洩は実質上阻止
される。第2側壁29の内向運動は薄膜35の縁部に隣接し
て設けられた空間31によつてさらに容易にされる。
As the fluid passes through the membrane 35, the pressure in the flow chamber 14 drops and the flexible second side wall 29 is therefore thickened by the fluid boundary layer (a thin fluid layer with a large flow velocity gradient near the wall). In the transverse direction, tending to move slightly inward to reduce the gap between the edge 33 of the membrane and the second side wall 29. Due to the high resistance to flow along the gap, leakage is thus substantially prevented. The inward movement of the second side wall 29 is further facilitated by the space 31 provided adjacent the edge of the membrane 35.

第6図を簡単に参照すると、第2側壁29が可撓性材料
から作られないとき、流体漏洩が第2側壁に粗い表面
(また第3図に図示)を設けることによつて実質上阻止
され得ることが認められた。
Referring briefly to FIG. 6, when the second side wall 29 is not made from a flexible material, fluid leakage is substantially prevented by providing a rough surface (also shown in FIG. 3) on the second side wall. It was recognized that it could be done.

とくに第2図および第14図を参照すると、第1側壁30
は炭化ポリエチレンのごとき静電気防止および疎水性材
料の薄い層34で好ましくは被覆される。該薄い層34は流
れ室14内の静電気の形成および他の方法では薄膜35の屈
曲に干渉するかも知れない第1側壁30上の水分の凝縮を
阻止する。以下の説明から理解されるように、薄膜35は
屈曲作用が妨げられないように維持するのが重要であ
る。本発明の他の実施例によれば、第1側壁30は完全に
静電気防止および疎水性材料から作られる。
With particular reference to FIGS. 2 and 14, the first side wall 30 is shown.
Is preferably coated with a thin layer 34 of antistatic and hydrophobic material such as carbonized polyethylene. The thin layer 34 prevents the formation of static electricity in the flow chamber 14 and the condensation of moisture on the first side wall 30 that may otherwise interfere with the bending of the membrane 35. As will be understood from the following description, it is important that the thin film 35 be maintained so that the bending action is not hindered. According to another embodiment of the present invention, the first side wall 30 is made entirely of an antistatic and hydrophobic material.

とくに第7図を参照すると、薄膜35の一部分の断面が
示されている。図示実施例によれば、薄膜35は圧電性で
ありかつフツ化ポリビニリデンのごとき圧電材料からな
る薄い層36および符号38および40を付した、金属化取り
囲み層からなる。
With particular reference to FIG. 7, a cross section of a portion of the thin film 35 is shown. According to the illustrated embodiment, the thin film 35 is piezoelectric and comprises a thin layer 36 of piezoelectric material, such as polyvinylidene fluoride, and a metallized surrounding layer, labeled 38 and 40.

第24図に示される実施例によれば、薄膜35は圧電性で
あるが、第7図に示した実施例と異なるように、圧電材
料からなる層36が、その面のいずれかまたは両面上で各
々パルス検出器ユニツト66(第17図)への電気接続45を
有する別個の金属化帯片44によつて重ねられる。薄膜
は、第15A図ないし第15C図に関連して後述されるよう
に、屈曲するので、かくして各流体量の計算された容量
をさらに「補正」するようにマイクロコントローラ70
(第17図)によつて使用され得る流れ室に沿う波伝播の
速度を決定することができる。
According to the embodiment shown in FIG. 24, the thin film 35 is piezoelectric, but unlike the embodiment shown in FIG. 7, the layer 36 made of piezoelectric material is placed on one or both of its surfaces. Are superimposed by separate metallized strips 44 each having an electrical connection 45 to a pulse detector unit 66 (FIG. 17). The membrane flexes, as will be described below in connection with FIGS. 15A-15C, thus allowing the microcontroller 70 to further "correct" the calculated volume of each fluid volume.
(FIG. 17) it is possible to determine the speed of wave propagation along the flow chamber which can be used.

本発明の好適な実施例によれば、薄膜35は流れ室14内
に実質上垂直な位置を有する。これは重力の作用による
薄膜の考え得る非対称作用を回避する。
According to a preferred embodiment of the present invention, membrane 35 has a substantially vertical position within flow chamber 14. This avoids possible asymmetric effects of the film due to the effect of gravity.

第2図に示したように、薄膜35は好ましくはそれが位
置決めされる流れ室14の長さより長い。このことは薄膜
35が波状位置を取りかつ薄膜の平らな側部42が、好まし
くは、少なくとも3つの位置において、流れ室14の第1
側壁30と安定した係合にあることを保証する。
As shown in FIG. 2, the membrane 35 is preferably longer than the length of the flow chamber 14 in which it is located. This is a thin film
35 assumes a wavy position and the flat side 42 of the membrane preferably has a first side of the flow chamber 14 in at least three positions.
Ensures a stable engagement with the side wall 30.

第2図および第13図を参照すると、薄膜35は、好適な
実施例によれば、その端部51でロッド52のまわりに固定
されることが見られる。各ロッド52は順次筐体56内に収
容されたばね53によつて固定ロッド54に固定される。こ
の型の取り付けは、理解されるように、流れ室内の薄膜
の制限された長手方向運動を許容する。
Referring to FIGS. 2 and 13, it can be seen that the membrane 35 is secured around a rod 52 at its end 51 according to a preferred embodiment. Each rod 52 is sequentially fixed to a fixed rod 54 by a spring 53 housed in a housing 56. This type of mounting, as will be appreciated, allows for limited longitudinal movement of the membrane within the flow chamber.

第2図および第8図を参照すると、丸味を付けた案内
ブロック48は薄膜35の拘束の弱い状態を増加させるよう
に設けられ、各流体量がそれを通過するとき、薄膜35の
屈曲による非常に迅速な位置変化が要求される。案内ブ
ロック48は、ガス流中に発生する運動エネルギの非常に
低い入力下で、一方の位置から他方の位置への薄膜の切
り換え援助するので、案内ブロック48を設けることは重
要な特徴である。屈曲時薄膜35によつて取られる位置の
範囲は第15A図ないし第15C図に関連して以下に詳細に説
明される。
Referring to FIGS. 2 and 8, a rounded guide block 48 is provided to increase the weakness of the membrane 35 so that as each fluid volume passes through it, an emergency Quick change of position is required. Providing the guide block 48 is an important feature because the guide block 48 assists in switching the membrane from one position to the other under very low input of kinetic energy generated in the gas stream. The range of positions taken by the flexure membrane 35 will be described in detail below with reference to FIGS. 15A-15C.

第9図を簡単に参照すると、各案内ブロックがまた追
加のゴム層を有する案内ブロック48の選択的な実施例が
示される。該案内ブロック48は対向関係において丸味を
付けた内面49,50を有する。
Referring briefly to FIG. 9, an alternative embodiment of the guide block 48, where each guide block also has an additional layer of rubber, is shown. The guide block 48 has inner surfaces 49, 50 which are rounded in facing relation.

第10図を参照すると、案内ブロック48に取着されかつ
その丸味を付けた内面または屈曲面49の延長部を構成す
る流体透過案内延長部60が設けられる。
Referring to FIG. 10, a fluid permeable guide extension 60 is provided which is attached to the guide block 48 and forms an extension of the rounded inner or bent surface 49 thereof.

加えて第15A図ないし第15C図を参照すると、薄膜35は
一般に流れ室14の長さに沿って動かないけれども、別個
の流体量が流量計を通過するとき薄膜35を波動させ、該
薄膜35と流れ室14の壁との間の接触点が、流体流の向き
に流体量を解放する直前の第1位置から流体量の解放直
後の第2位置へ屈曲により移動する薄膜35を「走行」す
ることができる。案内延長部60は例えば金網から作られ
る。それゆえ流体と干渉せず、案内延長部は流体量の解
放直前および直後に取られたその2つのそれぞれの位置
のいずれかにおいて薄膜35と同じ形状を有する。薄膜35
と該薄膜35の最大屈曲点に一致する流れ室14の壁との接
触点はその端部に向かって流れ、流れ室14に沿って動く
ので、接触点は第1側壁30を出てかつ案内路延長部60上
を移動する。該案内延長部60は、比較的低い運動エネル
ギ入力下で、それにより流体流の解放直前および直後に
取られる位置間での薄膜位置の比較的速い変化を生じる
拘束の弱い状態を含んでいる。
In addition, with reference to FIGS.15A-15C, although the membrane 35 generally does not move along the length of the flow chamber 14, the membrane 35 waves when a separate fluid volume passes through the flow meter, causing the membrane 35 to wave. The point of contact between the fluid and the wall of the flow chamber 14 "runs" through the thin film 35 which bends and moves from a first position just before releasing the fluid flow to a second position just after releasing the fluid flow in the direction of the fluid flow. can do. The guide extension 60 is made of, for example, a wire mesh. Therefore, without interfering with the fluid, the guide extension has the same shape as the membrane 35 in either of its two respective positions taken immediately before and immediately after the release of the fluid volume. Thin film 35
The point of contact with the wall of the flow chamber 14, which coincides with the point of maximum inflection of the membrane 35, flows toward its end and moves along the flow chamber 14, so that the point of contact exits the first side wall 30 and is guided Move on the road extension 60. The guide extension 60 includes a weak constraint under relatively low kinetic energy input, thereby causing a relatively fast change in membrane position between positions taken immediately before and immediately after the release of fluid flow.

記載したように、薄膜35は一般に流れ室14に沿って動
かないけれども、一定量の相対的運動が薄膜35と流れ室
14の第1側壁30との間に発生する。それゆえ、第1側壁
30の内向面37が非常に滑らかであることが重要である。
As noted, the membrane 35 generally does not move along the flow chamber 14, but a certain amount of relative movement
This occurs between the first side wall 30 and the first side wall 30. Therefore, the first side wall
It is important that the 30 inward faces 37 be very smooth.

本発明の1実施例によれば、記載したように、薄膜35
は圧電材料から作られる。しかしながら、選択的な実施
例によれば、第10図に示すごとく、薄膜35は圧電材料か
ら作られず、代わりにそれに一対の電気接点61を取り付
けており、各電気接点61は案内延長部60に取り付けた一
対の電気接点63の対応する接点と交互に接触させられ
る。
According to one embodiment of the present invention, as described,
Is made from a piezoelectric material. However, according to an alternative embodiment, as shown in FIG. 10, the membrane 35 is not made of piezoelectric material, but instead has a pair of electrical contacts 61 attached thereto, each electrical contact 61 being attached to a guide extension 60. The contact is made alternately with the corresponding contact of the pair of attached electrical contacts 63.

理解されることは、各流体量が流れ室14を通過しかつ
薄膜35が一方の位置から他方の位置へ切り換わるとき、
対応する接点63と接点61の一方との接触によって電気パ
ルスが発生されるということである。
It is understood that when each fluid volume passes through the flow chamber 14 and the membrane 35 switches from one position to the other,
That is, the contact between the corresponding contact 63 and one of the contacts 61 generates an electric pulse.

この実施例は薄膜35が流体量を解放するように動く度
に別個のパルスが発生されるので圧電薄膜に関して特別
な利点を有する。そこで、圧電薄膜が使用されるとき、
その各運動が電気信号を発生し、薄膜の位置の変化は単
に信号の強さの増大で示される。
This embodiment has particular advantages with respect to piezoelectric thin films, since a separate pulse is generated each time the thin film 35 moves to release the fluid volume. Therefore, when a piezoelectric thin film is used,
Each movement produces an electrical signal, and a change in the position of the membrane is simply indicated by an increase in signal strength.

本発明の選択的な実施例によれば、各電気接点61およ
び63の1つのみが設けられ、単一のパルスはかくして交
互の流体量が通されるとき発生される。また理解される
ことは、接点61および63は、第8図および第9図に示さ
れた実施例のような、本発明の他の実施例に組み込まれ
ることができる。さらに、本発明の他の選択的な実施例
において、電気接点63は案内ブロック48から独立して設
けられ得る。
According to an alternative embodiment of the invention, only one of each electrical contact 61 and 63 is provided, and a single pulse is thus generated when alternating fluid volumes are passed. It will also be appreciated that the contacts 61 and 63 can be incorporated into other embodiments of the present invention, such as the embodiment shown in FIGS. Further, in another alternative embodiment of the present invention, the electrical contacts 63 may be provided independently of the guide block 48.

第22図には、薄膜35が磁気テープからなる本発明の選
択的な実施例が示されている。第1側壁30に組み込まれ
るのは、好ましくは、一対の磁気ヘッド39である。薄膜
35と第1側壁30との間の接触点が流れ室14に沿って走行
するので、代表的には流体量が解放されるので、第1側
壁30の1つと薄膜35の接触点は隣接するヘッド39を横切
って動き、それにより電気パルスを発生する。図示実施
例によれば、信号は流体量が解放されるごとに発生さ
れ、一方選択的な実施例によれば、単一磁気ヘッドが交
互の流体量の解放を示すように設けられることができ
る。
FIG. 22 shows an alternative embodiment of the present invention in which the thin film 35 comprises a magnetic tape. Incorporated into the first side wall 30 is preferably a pair of magnetic heads 39. Thin film
The point of contact between one of the first side walls 30 and the membrane 35 is adjacent because the point of contact between the first side wall 30 and the first side wall 30 travels along the flow chamber 14 so that the amount of fluid is typically released. It moves across the head 39, thereby generating an electrical pulse. According to the illustrated embodiment, a signal is generated each time a fluid volume is released, while according to an alternative embodiment, a single magnetic head can be provided to indicate alternating fluid volume releases. .

第23図を参照して、図示実施例には、第22図の実施例
と同様に、薄膜35は磁気テープからなる。しかしなが
ら、図示実施例によれば、磁気ヘッド39は流れ室14の第
1側壁30に埋め込まれかつそれと接触するとき薄膜35の
面41に係合するように作動する。
Referring to FIG. 23, in the illustrated embodiment, as in the embodiment of FIG. 22, the thin film 35 is made of a magnetic tape. However, according to the illustrated embodiment, the magnetic head 39 is embedded in the first side wall 30 of the flow chamber 14 and is operative to engage the surface 41 of the membrane 35 when making contact therewith.

図示実施例によれば、薄膜35は5KHzのごとき既知の周
波数でそれに設けられた複数の磁気バンドを含んでい
る。面41がヘッド39と接触すると、それに関連する処理
装置43はヘッド39を横切る薄膜の一部分の通過だけでな
く、また磁気バンドが通過する周波数を感知しかつ流体
が通過している速度を測定するように作動する。
According to the illustrated embodiment, the thin film 35 includes a plurality of magnetic bands provided thereon at a known frequency, such as 5 KHz. When the surface 41 contacts the head 39, the associated processing device 43 senses not only the passage of a portion of the thin film across the head 39, but also the frequency at which the magnetic band passes and measures the speed at which the fluid is passing. Works as follows.

第11図において薄膜35は圧電材料からなる追加の層65
を含むことができる太い端部46が示される。該太い端部
46と追加の材料層65は疲労歪みによる薄膜35の故障の可
能性を減じるのに役立つ。選択的な実施例によれば、薄
膜35はその全長に沿ってまたはその選択された部分に沿
って異なる断面厚さを有することができる。
In FIG. 11, the thin film 35 has an additional layer 65 of piezoelectric material.
A thick end 46 is shown which can include The thick end
46 and the additional material layer 65 help reduce the likelihood of failure of the thin film 35 due to fatigue strain. According to an alternative embodiment, the membrane 35 may have a different cross-sectional thickness along its entire length or along its selected part.

第12図および第13図に示されるように、案内ブロック
48は堅固に位置決めされないが好ましくは流れ室14の第
1側壁30にばね58によつて固定される。
As shown in FIGS. 12 and 13, the guide block
48 is not rigidly positioned but is preferably fixed to the first side wall 30 of the flow chamber 14 by a spring 58.

次に、本発明の流量計を通る流体流の連続する段階が
示される第15A図ないし第15C図を参照する。最初に、第
1の流体量が流れ室14に通りかつ薄膜35が位置を変える
ように強制されるまで薄膜35上に力を働かす。この段階
において、符号62aを付した第1流体量が流れ室14の
壁、薄膜35および符号67を付した薄膜35と流れ室14の壁
との間の2つの接触点間に入り込む。
Reference is now made to FIGS. 15A to 15C, which illustrate successive stages of fluid flow through the flow meter of the present invention. Initially, a force is exerted on the membrane 35 until the first fluid volume passes through the flow chamber 14 and the membrane 35 is forced to change position. At this stage, a first quantity of fluid, labeled 62 a, enters between the walls of the flow chamber 14, the membrane 35 and the two contact points between the membrane 35 labeled 67 and the wall of the flow chamber 14.

入口69に最も近い接触点が確立されているので、符号
62bを付した第2流体量が流れ室14に入りかつまた薄膜3
5上に力を働かせ、それが結局また入り込むまで下流に
走行する。
Since the point of contact closest to the entrance 69 has been established,
A second fluid quantity, labeled 62b, enters the flow chamber 14 and also
Work on 5 and run downstream until it eventually re-enters.

符号62cを付した第3流体量が流れ室14に入りかつま
た薄膜35上に力を働かせる。接触点は薄膜が屈曲によつ
て一方の位置から他方の位置へ動くまで下流に走行し続
け、それにより第1流体量を解放しかつ電気パルスを発
生する。
A third fluid quantity, labeled 62c, enters the flow chamber 14 and also exerts a force on the membrane 35. The point of contact continues to travel downstream until the membrane moves from one position to the other by bending, thereby releasing the first fluid volume and generating an electrical pulse.

薄膜35が少なくとも3つの位置において流れ室14の壁
と接触係合するとき、高速流に起因して他の方法では生
じるかもしれない、薄膜35の考え得るゆがみ及び結果と
して生じる流れ室14の遮断が阻止される。
When the membrane 35 engages the walls of the flow chamber 14 in at least three locations, possible distortion of the membrane 35 and the resulting blockage of the flow chamber 14 that may otherwise occur due to the high velocity flow. Is blocked.

第16図には、本発明の選択的な実施例により構成され
た流れ室14が示してある。該流れ室14は一対の屈曲壁64
aおよび64bからなる。流れ室14の曲率は、上述したよう
に、薄膜35によつて取られた位置における望ましい拘束
の弱い状態を生じる。外壁64aに沿って流れている流体
量は内壁64bに沿って流れている流体量より大きいけれ
ども、流体量は2つの異なる大きさの量の平均を取るこ
とにより決定され得る。
FIG. 16 shows a flow chamber 14 constructed according to an alternative embodiment of the present invention. The flow chamber 14 has a pair of curved walls 64.
Consists of a and 64b. The curvature of the flow chamber 14 results in a desired weak constraint at the location taken by the membrane 35, as described above. Although the amount of fluid flowing along the outer wall 64a is greater than the amount of fluid flowing along the inner wall 64b, the amount of fluid may be determined by averaging two different sized quantities.

第3図および第17図を参照すると、パルス検出器ユニ
ツト66(第17図)に薄膜35の運動によつて発生される電
気信号を運ぶための圧電薄膜35からなる金属化層への電
気接続47が示されている。薄膜35が圧電性でなく代わり
に電気接点が使用される本発明の実施例によれば、電気
接続47は電気接点に接続される。
Referring to FIGS. 3 and 17, an electrical connection is made to a metallization layer comprising a piezoelectric thin film 35 for carrying an electrical signal generated by the movement of the thin film 35 to a pulse detector unit 66 (FIG. 17). 47 is shown. According to an embodiment of the invention in which the membrane 35 is not piezoelectric and instead uses electrical contacts, the electrical connection 47 is connected to the electrical contact.

圧電薄膜35が使用されるとき、パルス検出器ユニツト
は、好ましくは流体流量計の出口22からの流体量の解放
時における薄膜の屈曲に対応するパルスまたは電気信号
の特別な形状を認識するように作動する信号処理電子回
路を含んでいる。理解されることは、薄膜35によつて常
に発生されている背景ノイズ信号からそのようなパルス
を識別できることが重要であるということである。
When a piezoelectric membrane 35 is used, the pulse detector unit should preferably recognize a special shape of a pulse or electrical signal that corresponds to flexing of the membrane upon release of fluid volume from the outlet 22 of the fluid flow meter. Includes operative signal processing electronics. It is understood that it is important to be able to distinguish such pulses from the background noise signal that is constantly being generated by the membrane 35.

薄膜の一つの屈曲で囲まれる流体量の容積値は、受信
された各信号が流量計を通る基準流体容積の流れを示す
ように、初期値としてプリセットされるか予め定めら
れ、かつ、マイクロプロセッサ70のメモリ68に記憶され
る。マイクロプロセッサ70は、好ましくはまたディスプ
レイ72および直列連通口74を有している。
The volume value of the volume of fluid enclosed by one bend of the membrane is preset or predetermined as an initial value, such that each signal received indicates the flow of the reference fluid volume through the flow meter, and the microprocessor 70 is stored in the memory 68. Microprocessor 70 also preferably has a display 72 and a serial communication port 74.

本発明の好適な実施例によれば、上記容量についての
プリセット値を使用することによりかつ受信された電気
信号により、マイクロプロセッサ70は流量を計算する。
次に、流量計10に対してのルックアップテーブルに収容
される代表的な流れ供給特性データを使用し、計算され
た流量にテーブル内で対応した容量の値と上記プリセッ
ト量の値とが比較される。この比較で値が異なる場合、
マイクロプロセッサ70はプリセット量の値を異なる値に
変更するように作動する。そして計算および比較のこれ
らの段階を繰り返すことにより、反復方法において、マ
イクロプロセッサ70は「本当の」量の値かつそれゆえ、
実際の流れ値に達するように作動する。
According to a preferred embodiment of the present invention, microprocessor 70 calculates the flow rate by using a preset value for the capacity and by means of the received electrical signal.
Next, using the typical flow supply characteristic data stored in the lookup table for the flow meter 10, the calculated flow rate is compared with the value of the capacity corresponding to the flow rate in the table and the value of the preset amount. Is done. If the values differ in this comparison,
Microprocessor 70 operates to change the value of the preset amount to a different value. And by repeating these steps of the calculation and comparison, in an iterative manner, the microprocessor 70 provides a "real" quantity value and, therefore,
Operate to reach actual flow value.

また、本発明の好適な実施例によれば、それぞれ符号
108および110(第17図)を付した圧力および温度センサ
(感知手段)が流れ室14に取り付けられかつマイクロプ
ロセッサ70は、また、受信された圧力および温度データ
にしたがつて、各流体量の値のプリセット値の必要な調
整を計算することができる。
According to a preferred embodiment of the present invention,
Pressure and temperature sensors (sensing means), labeled 108 and 110 (FIG. 17), are attached to the flow chamber 14 and the microprocessor 70 also provides, according to the received pressure and temperature data, the amount of each fluid volume. The required adjustment of the preset value of the value can be calculated.

圧力および温度の読み取りはまた温度が火災を発生す
るかも知れない危険なまでに高いレベルに上昇するとき
かまたは圧力が装置内の漏洩の指示として役立つかも知
れないと予め定めたしきい値以下に降下する場合に警報
指示を供給するためにマイクロプロセッサ70により使用
され得る。
Pressure and temperature readings may also be taken when the temperature rises to dangerously high levels that may cause a fire, or below a predetermined threshold that the pressure may serve as an indication of a leak in the equipment. Can be used by microprocessor 70 to provide an alarm indication when descending.

本発明の選択的な実施例によれば、多数の流量計が非
常に大きな流体流を収容するために設けられ、流れパル
ス信号が全体の流体流量の決定のために中央マイクロコ
ントローラに向けられる。
According to an alternative embodiment of the present invention, multiple flow meters are provided to accommodate very large fluid flows, and the flow pulse signals are directed to a central microcontroller for determination of overall fluid flow.

次に、ブロック図の形で本発明の流量計を利用する中
央データ収集装置が示される第18図を参照する。本発明
の好適な実施例によれば、流量計(ガスメータ)10と家
庭用電話線81との間の連絡を許容するダイヤラ78がデー
タセンタ106を自動的にダイヤルしかつそれに流量計10
によつて測定されたような流体流に属する情報を送るよ
うに作動する。
Reference is now made to FIG. 18, which illustrates, in block diagram form, a central data collection device utilizing the flowmeter of the present invention. According to a preferred embodiment of the present invention, a dialer 78 that allows communication between the flow meter (gas meter) 10 and the home telephone line 81 automatically dials the data center 106 and sends it to the flow meter 10.
Operable to transmit information pertaining to the fluid stream as measured by

タイマ76は、1ケ月に1度かつ好ましくは電話線が使
用中でないときのごとき、与えられた間隔においてダイ
ヤラ78をトリガするように設けられ得る。ダイヤラ78ま
た好ましくはデータセンタ106を通り抜けかつ所定の情
報を通すように処理するまで、タイマ76によつてトリガ
されるときからダイヤル呼び出しを継続するように作動
することができる。接続が遮断される一方情報が通され
ている場合には、ダイヤラ78は、繰り返して必要なら
ば、情報が連続して通されるまで、再びダイヤルを呼び
出しするように作動する。
Timer 76 may be provided to trigger dialer 78 at a given interval, such as once a month and preferably when the telephone line is not in use. The dialer 78 or, preferably, is operable to continue dialing from when triggered by the timer 76 until it has passed through the data center 106 and processed to pass predetermined information. If the connection is interrupted while information is being passed, dialer 78 will operate repeatedly to dial again, if necessary, until the information is passed continuously.

次に、第19図において、流量計(ガスメータ)10とミ
ニ端末86との間の連絡は流量計10に接続された第1受信
機/送信機82およびミニ端末86と連係する第2送信機/
受信機84によつて設けられることができる。ミニ端末86
はまたメモリバンク88およびディスプレイパネル90を備
えることができる。光学的絶縁ユニツト92からなるロー
カル回路網が、第20図に示されるように、コネクタ94を
介してミニ端末96に設けられ得る。
Next, in FIG. 19, the communication between the flow meter (gas meter) 10 and the mini-terminal 86 is performed by the first receiver / transmitter 82 connected to the flow meter 10 and the second transmitter associated with the mini-terminal 86. /
It can be provided by a receiver 84. Mini terminal 86
Can also include a memory bank 88 and a display panel 90. A local network of optical isolation units 92 may be provided on the mini-terminal 96 via a connector 94, as shown in FIG.

第21図において、好適な実施例にしたがつてガス流量
計である流量計10がモデム104および遠隔データセンタ1
06と接続され得る。これは流量計(ガスメータ)10から
データセンタ106への流れ情報の規則的な送信だけでな
く、またデータセンタ106に流量計10の初期走査を許容
する。
In FIG. 21, a flow meter 10, which is a gas flow meter, according to a preferred embodiment has a modem 104 and a remote data center 1.
06 can be connected. This not only allows for the regular transmission of flow information from the flow meter (gas meter) 10 to the data center 106, but also allows the data center 106 to initially scan the flow meter 10.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、可撓性の薄膜
を利用して、この薄膜の両端を流体流れ方向へ揺動可能
に弾性部材で保持する構成となっている。そして、ガス
のごとき圧縮可能な流体に使用された場合に、薄膜の屈
曲部における別個の容量は流体流量により変化するので
あるが、「この流体流量は薄膜の波動率もしくは振動周
波数にほぼ比例する」という知見を考え方の基本にして
いる。つまり、この可撓性薄膜の波動を測定した電気信
号のカウント数(即ち、波動率の関数)に対応して予め
記憶されている薄膜の屈曲部における別個の容量を初期
値として出力し、この初期値と電気信号のカウント数と
から暫定的な流量値を算出する。そして、本発明の流量
計の流れ供給特性を示しているところの、流量から薄膜
の屈曲部における別個の容量を導くルック・アップ・テ
ーブル(以降、LUTと称する)に対し、この暫定的な流
量値を入力して改めて屈曲部における別個の容量を出力
し、別個の容量の上記初期値とLUTの出力値とを比較す
る。この比較において、差がない場合には薄膜の屈曲部
における別個の容量に対して殆ど変化を与えない程度の
流量であり、暫定の流量値を正しい値と考えることがで
きる。一方、この比較において、上記初期値とLUTの出
力値が異なる場合、初めに薄膜の屈曲部における別個の
容量の初期値をLUTの出力値に替え、同様の処理を繰り
返し、両者で差がないようにし、正しい流量値を導き出
す。
As described above, according to the present invention, a configuration is employed in which a flexible thin film is used and both ends of the thin film are held by the elastic members so as to swing in the fluid flow direction. And when used in a compressible fluid such as a gas, the discrete volume at the bend of the membrane changes with the fluid flow rate, but this fluid flow rate is approximately proportional to the wave rate or vibration frequency of the membrane. Is based on the knowledge of That is, the discrete capacity at the bent portion of the thin film, which is stored in advance in accordance with the count number of the electric signal (ie, a function of the wave rate) obtained by measuring the wave of the flexible thin film, is output as an initial value. A provisional flow value is calculated from the initial value and the count number of the electric signal. This provisional flow rate is then compared to a look-up table (hereinafter referred to as LUT), which derives a separate capacity at the bend of the thin film from the flow rate, which indicates the flow supply characteristics of the flow meter of the present invention. By inputting a value, a separate capacitance at the bent portion is output again, and the initial value of the separate capacitance is compared with the output value of the LUT. In this comparison, if there is no difference, the flow rate is such that there is almost no change in the discrete capacity at the bent portion of the thin film, and the provisional flow rate value can be considered as a correct value. On the other hand, in this comparison, when the initial value and the output value of the LUT are different, first, the initial value of the separate capacitance at the bent portion of the thin film is replaced with the output value of the LUT, and the same processing is repeated. And derive the correct flow value.

このように、可撓性薄膜の特性や動作が変化しない非
圧縮性流体流の測定だけでなく、流量の変化により可撓
性薄膜の特性や動作が変化する圧縮性流体流の測定にも
利用でき、当該補正能力によって流量の大小に拘わらず
広範囲に及ぶ正確な測定を行う流体流量計を提供するこ
とができる。
In this way, it is used not only for measuring incompressible fluid flow where the characteristics and operation of the flexible thin film does not change, but also for measuring compressible fluid flow where the characteristics and operation of the flexible thin film change due to a change in flow rate. It is possible to provide a fluid flow meter that performs accurate measurement over a wide range irrespective of the magnitude of the flow rate by the correction capability.

当該技術に熟練した者により理解されることは、本発
明が上記で説示されたものに限定されないということで
ある。本発明の範囲は特許請求の範囲によつてのみ限定
される。
It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to what has been described above. The scope of the present invention is limited only by the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明により構成された画期的な流体流量計を
示す斜視図、 第2図は第1図の線2−2に沿う第1図の流体流量計の
断面、 第3図は第2図の線3−3に沿う断面図、 第4図は第3図の線4−4に沿う断面図、 第5図は第4図に示した断面の一部分を示す拡大詳細
図、 第6図は本発明の選択的な実施例にしたがつて構成され
た、第4図に示した断面の一部分を示す拡大詳細図、 第7図は第1図の流量計において有用な圧電部材の一部
分を示す断面図、 第8図は第3図の線8−8に沿う拡大断面図、 第9図は本発明の選択的な実施例による構造を示す第8
図と同様な拡大断面図、 第10図は本発明の他の実施例による構造を示す第8図と
同様な拡大断面図、 第11図はその端部が太くなつている第7図と同様な圧電
部材を示す断面図、 第12図は第8図ないし第10図に示した案内ブロック用ば
ね取り付けを示す部分断面図、 第13図は第3図に示した圧電部材の端部分およびその取
り付け詳細を示す正面図、 第14図は第1図に示した流量計の筐体の側壁の一部分を
示す破断図、 第15A図、第15B図および第15C図は第1図の流量計を通
る別個の流体量の搬送の3つの連続段階を示す説明図、 第16図は弓形の壁を有する第1図に示したと同様な流体
流量計を示す概略図、 第17図は本発明の流体流量計と連係する電子装置を示す
ブロック図、 第18図は本発明の流体流量計に関連して有用な遠隔測定
装置を示すブロック図、 第19図は本発明の流体流量計に関連して有用な、選択的
な遠隔測定装置を示すブロック図、 第20図は本発明の流体流量計に関連して有用な、他の遠
隔測定装置を示すブロック図、 第21図は本発明の流体流量計に関連して有用な多重遠隔
測定装置を示すブロック図、 第22図は本発明により構成されかつ作動する流体流量計
を示す部分側面断面図、 第23図は本発明の他の選択的な実施例により構成されか
つ作動する流体流量計を示す部分側面断面図、 第24図は本発明の選択的な実施例にしたがつて構成され
かつ作動する圧電部材を示す平面図である。 図中、符号10は流体流量計(ガスメータ)、12は筐体、
16,20は第1および第2端部、18,22は第1および第2流
体口、30は第1側壁、35は薄膜、38,40は金属化取り囲
み層、39はヘッド、44は金属化帯片、48は案内手段(案
内ブロック)、49,50は丸味をつけた内面、60は流体案
内路延長部、70はマイクロコントローラ(マイクロプロ
セッサ)、82は受信機/送信機、84は送信機/受信機、
86はミニ端末、88はメモリバンク、106はデータ収集セ
ンタ、108は温度感知手段(温度センサ)、110は圧力感
知手段(圧力センサ)である。
FIG. 1 is a perspective view showing a revolutionary fluid flow meter constructed according to the present invention, FIG. 2 is a cross section of the fluid flow meter of FIG. 1 along line 2-2 of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG. 2, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 3, FIG. 5 is an enlarged detailed view showing a part of the section shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged detail view showing a portion of the cross-section shown in FIG. 4, constructed in accordance with an alternative embodiment of the present invention; FIG. 7 is a piezoelectric member useful in the flow meter of FIG. FIG. 8 is an enlarged sectional view taken along line 8-8 of FIG. 3; FIG. 9 is a sectional view showing a structure according to an alternative embodiment of the present invention;
FIG. 10 is an enlarged sectional view similar to FIG. 8, showing the structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is similar to FIG. 7, which has a thicker end. FIG. 12 is a partial cross-sectional view showing the attachment of the guide block spring shown in FIGS. 8 to 10, and FIG. 13 is an end portion of the piezoelectric member shown in FIG. FIG. 14 is a cutaway view showing a part of the side wall of the housing of the flow meter shown in FIG. 1, and FIGS. 15A, 15B and 15C show the flow meter of FIG. FIG. 16 is an illustration showing three successive stages of the transfer of discrete fluid volumes through it; FIG. 16 is a schematic diagram showing a fluid flow meter similar to that shown in FIG. 1 with an arcuate wall; FIG. FIG. 18 is a block diagram illustrating an electronic device associated with the flow meter. FIG. 18 is a block diagram illustrating a telemetry device useful in connection with the fluid flow meter of the present invention. FIG. 19 is a block diagram showing an optional telemetry device useful in connection with the fluid flow meter of the present invention. FIG. 20 is another remote control device useful in connection with the fluid flow meter of the present invention. FIG. 21 is a block diagram showing a measuring device, FIG. 21 is a block diagram showing a multiple telemetry device useful in connection with the fluid flow meter of the present invention, and FIG. 22 is a portion showing a fluid flow meter constructed and operating according to the present invention. FIG. 23 is a partial side sectional view showing a fluid flow meter constructed and operative in accordance with another alternative embodiment of the present invention; FIG. 24 is a view in accordance with an alternative embodiment of the present invention; FIG. 3 is a plan view showing a configured and operating piezoelectric member. In the figure, reference numeral 10 is a fluid flow meter (gas meter), 12 is a housing,
16, 20 are first and second ends, 18, 22 are first and second fluid ports, 30 is first side wall, 35 is thin film, 38, 40 is metallized surrounding layer, 39 is head, 44 is metal Chemical strips, 48 are guiding means (guiding blocks), 49 and 50 are rounded inner surfaces, 60 is a fluid guideway extension, 70 is a microcontroller (microprocessor), 82 is a receiver / transmitter, 84 is Transmitter / receiver,
86 is a mini terminal, 88 is a memory bank, 106 is a data collection center, 108 is a temperature sensing means (temperature sensor), and 110 is a pressure sensing means (pressure sensor).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−40118(JP,A) 特開 昭59−54920(JP,A) 特開 昭59−5917(JP,A) 特開 昭57−114816(JP,A) 特開 昭62−251620(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-40118 (JP, A) JP-A-59-5920 (JP, A) JP-A-59-5917 (JP, A) 114816 (JP, A) JP-A-62-251620 (JP, A)

Claims (26)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一対の流体口を有しかつそれらの間に流体
流路を画成する筐体と、 表裏面を有しており、前記流体流路内で流体路方向両端
が弾性部材を介して取り付けられており、且つ該表裏面
がそれぞれ前記筐体と協働して前記流体流路に沿う少な
くとも2つの異なる位置での流体不透過密封を同時に画
成可能にしており、さらに、流量の関数としての変動が
ある既知容量で示される別個の分量ずつ流体の通過を許
容する屈曲作動となる可撓性薄膜と、 前記薄膜の屈曲に対応して電気信号を発生する手段と、 前記電気信号発生手段からの前記電気信号を測定期間に
わたって受信し、前記電気信号の割合を検出し、該電気
信号の割合に基づいて前記別個の分量である既知容量を
決定し、且つ、該決定された既知容量により前記流路に
沿った流体流量を決定する流量決定手段とを具備するこ
とを特徴とする流体流量計。
1. A housing having a pair of fluid ports and defining a fluid channel between them, and has front and rear surfaces, and both ends of the fluid channel in a fluid path direction have elastic members. And the front and back surfaces each cooperate with the housing to simultaneously define a fluid-tight seal at at least two different locations along the fluid flow path. A flexible membrane that bends to allow the passage of fluid in discrete volumes indicated by known volumes having a variation as a function of: a means for generating an electrical signal in response to the flexion of the membrane; Receiving the electrical signal from the signal generating means over a measurement period, detecting a ratio of the electrical signal, determining the known volume that is the discrete quantity based on the ratio of the electrical signal, and Flow along the flow path with known volume Fluid flow meter characterized by comprising a flow determining means for determining the flow rate.
【請求項2】前記薄膜が流体の流れ方向に対し実質上平
行なそれぞれの平面内に横たわる一対の縁部をさらに有
し、 前記流体流路の横断面形状がその流路の長さ方向の少な
くとも一部区間において均一であり、 前記流体不透過密封が該均一区間に沿って画成されるこ
とを特徴とする請求項1に記載の流体流量計。
2. The thin film further comprises a pair of edges lying in respective planes substantially parallel to a flow direction of the fluid, wherein a cross-sectional shape of the fluid flow path is in a length direction of the flow path. The fluid flow meter of claim 1, wherein the fluid flow meter is uniform at least in some sections and the fluid impermeable seal is defined along the uniform section.
【請求項3】均一な断面形状を有する前記流体流路長さ
の前記一部区間が、矩形断面形状で以て第1および第2
対の平行壁によって画成され、 前記薄膜が該薄膜の縁部が横たわる前記それぞれの平面
が前記第一対の壁に対して実質上平行に配列されるよう
に前記第1および第2対の平行壁間に配置されることを
特徴とする請求項2に記載の流体流量計。
3. The first and second sections of the fluid flow path having a uniform cross-sectional shape having a rectangular cross-sectional shape.
The first and second pairs of the thin films are defined by a pair of parallel walls such that the respective planes on which the edges of the thin films lie are arranged substantially parallel to the first pair of walls. 3. The fluid flow meter according to claim 2, wherein the fluid flow meter is disposed between the parallel walls.
【請求項4】前記流体不透過密封は前記流路に沿って少
なくとも3つの位置に画成されることを特徴とする請求
項3に記載の流体流量計。
4. The fluid flow meter according to claim 3, wherein said fluid impermeable seal is defined at at least three locations along said flow path.
【請求項5】前記薄膜の縁部は実質上流体境界層厚さの
分だけ前記第1対の壁から間隔が置かれることを特徴と
する請求項4に記載の流体流量計。
5. The fluid flow meter of claim 4, wherein the edge of the membrane is spaced from the first pair of walls by substantially the fluid boundary layer thickness.
【請求項6】前記薄膜は矩形形状を有しかつその長手方
向軸線が流れ方向に対して平行に横たわることを特徴と
する請求項5に記載の流体流量計。
6. A fluid flow meter according to claim 5, wherein said membrane has a rectangular shape and its longitudinal axis lies parallel to the flow direction.
【請求項7】該可撓性薄膜は、前記流体流路内の流体流
れ方向で縦長に伸長しており且つ波状屈曲可能なように
前記筐体内でその長手方向両端が固定されており、且
つ、前記流量計はさらに前記薄膜の波状屈曲を補助する
ために前記端部の少なくとも一方に隣接する少なくとも
1つの案内部材を含むことを特徴とする請求項6に記載
の流体流量計。
7. The flexible thin film extends longitudinally in the fluid flow direction in the fluid flow path, and has both ends in the longitudinal direction fixed in the housing so as to be capable of wavy bending, and The fluid flow meter of claim 6, wherein the flow meter further comprises at least one guide member adjacent at least one of the ends to assist in wavy bending of the membrane.
【請求項8】前記薄膜の第1および第2端は、前記第2
対の壁に対して平行でかつ前記第1対の壁を貫通する第
1および第2の軸線のまわりに、それぞれ部分的回転可
能に取り付けられていることを特徴とする請求項7に記
載の流体流量計。
8. The thin film according to claim 1, wherein said first and second ends are connected to said second end.
8. The method of claim 7, wherein the first and second walls are partially rotatably mounted about first and second axes, respectively, parallel to and through the first pair of walls. Fluid flow meter.
【請求項9】前記筐体は前記薄膜の上流であるが隣接す
る流体口の下流の位置に前記流体から屑の堆積を許容す
るように形作られることを特徴とする請求項8に記載の
流体流量計。
9. The fluid according to claim 8, wherein said housing is configured to permit accumulation of debris from said fluid at a location upstream of said membrane but downstream of an adjacent fluid port. Flowmeter.
【請求項10】前記各壁は静電気防止および疎水性特性
を有する内向面を画成することを特徴とする請求項9に
記載の流体流量計。
10. The fluid flow meter of claim 9, wherein each of said walls defines an inward facing surface having antistatic and hydrophobic properties.
【請求項11】前記案内部材が前記薄膜の端部に近接対
面する丸味を付けた内面を有する複数の案内ブロックを
有することを特徴とする請求項7に記載の流体流量計。
11. The fluid flow meter according to claim 7, wherein said guide member has a plurality of guide blocks having a rounded inner surface facing the end of said thin film.
【請求項12】前記案内部材が細長い部材を有すること
を特徴とする請求項7に記載の流体流量計。
12. The fluid flow meter according to claim 7, wherein said guide member has an elongated member.
【請求項13】前記案内ブロックの各々がさらに前記案
内ブロック内面に取り付けられた流体透過延長部を有す
ることを特徴とする請求項11に記載の流体流量計。
13. The fluid flow meter according to claim 11, wherein each of said guide blocks further comprises a fluid permeable extension mounted on an inner surface of said guide block.
【請求項14】前記薄膜は圧電材料層からなることを特
徴とする請求項1に記載の流体流量計。
14. The fluid flow meter according to claim 1, wherein said thin film is made of a piezoelectric material layer.
【請求項15】前記薄膜は、前記圧電材料層を取り囲む
一対の金属化層を有することを特徴とする請求項14に記
載の流体流量計。
15. The fluid flow meter according to claim 14, wherein the thin film has a pair of metallization layers surrounding the piezoelectric material layer.
【請求項16】前記金属化層は前記薄膜上の予め定めた
別個の位置に設けられた別個の金属化部分からなること
を特徴とする請求項15に記載の流体流量計。
16. The fluid flow meter according to claim 15, wherein said metallized layer comprises a separate metallized portion provided at a predetermined discrete position on said thin film.
【請求項17】前記信号発生手段はそれぞれ前記薄膜の
表面上にかつ前記流量決定手段に取り付けられかつ電気
信号が単一量の流体の解放時に発生されるような第1お
よび第2電気接点からなることを特徴とする請求項1に
記載の流体流量計。
17. A method according to claim 1, wherein said signal generating means are respectively mounted on said surface of said membrane and to said flow rate determining means, and wherein said first and second electrical contacts are such that an electrical signal is generated upon release of a single quantity of fluid. The fluid flow meter according to claim 1, wherein
【請求項18】前記可撓性薄膜は磁化材料からなりかつ
前記発生手段はそれへの前記薄膜の接近を感知するとき
電気信号を発生するように作動する磁気ヘッドからなる
ことを特徴とする請求項1に記載の流体流量計。
18. The flexible thin film comprises a magnetic material and said generating means comprises a magnetic head operable to generate an electrical signal when sensing the approach of said thin film thereto. Item 7. A fluid flow meter according to Item 1.
【請求項19】前記流量決定手段は単一量の流体の前記
薄膜からの解放時該薄膜の屈曲により発生される電気信
号を識別するための手段を含むことを特徴とする請求項
1に記載の流体流量計。
19. The apparatus according to claim 1, wherein said flow rate determining means includes means for identifying an electrical signal generated by bending of said membrane upon release of a single volume of fluid from said membrane. Fluid flow meter.
【請求項20】前記流体流量計が、前記流体の温度を感
知するための手段を具備していることを特徴とする請求
項1に記載の流体流量計。
20. The fluid flow meter according to claim 1, wherein the fluid flow meter includes a means for sensing a temperature of the fluid.
【請求項21】前記流量決定手段は、流体の温度が少な
くとも予め定めた温度に達するとき警報指示を供給する
ため前記温度感知手段に応答する手段を含むことを特徴
とする請求項20に記載の流体流量計。
21. The apparatus according to claim 20, wherein said flow rate determining means includes means responsive to said temperature sensing means for providing an alarm indication when the temperature of the fluid reaches at least a predetermined temperature. Fluid flow meter.
【請求項22】前記流体流量計が、前記流体の圧力を感
知するための手段が設けられることを特徴とする請求項
1に記載の流体流量計。
22. A fluid flow meter according to claim 1, wherein said fluid flow meter is provided with means for sensing the pressure of said fluid.
【請求項23】前記流量決定手段はまた、流体の圧力が
少なくとも予め定めた圧力に達するとき警報指示を供給
するため前記圧力感知手段に応答する手段を含むことを
特徴とする請求項22に記載の流体流量計。
23. The apparatus of claim 22, wherein said flow determining means also includes means responsive to said pressure sensing means for providing an alarm indication when the pressure of the fluid reaches at least a predetermined pressure. Fluid flow meter.
【請求項24】前記流体流量計が、遠隔データ収集手段
を含みかつ前記流量決定手段がまたそれに流体流量デー
タを供給する手段を含むことを特徴とする請求項1に記
載の流体流量計。
24. The fluid flow meter of claim 1, wherein said fluid flow meter includes remote data collection means and said flow rate determining means also includes means for supplying fluid flow data thereto.
【請求項25】前記遠隔データ収集手段は電話通信系に
連動される自動ダイヤル呼出し手段からなることを特徴
とする請求項24に記載の流体流量計。
25. The fluid flow meter according to claim 24, wherein said remote data collection means comprises an automatic dialing means linked to a telephone communication system.
【請求項26】前記流量決定手段が、前記薄膜の一つの
屈曲部で囲まれる流体流の一つの容量に対する予め定め
た値を記憶する手段と、測定された時間周期に渡って受
信された複数の電気信号に対応する初めの流体流量を計
算する手段とを備え、更に、前記初めの流体流量に対し
て前記流量計の流れ供給特性に基づいて決まる前記薄膜
の一つの屈曲部で囲まれる流体流の一つの容量の基準値
と前記予め定めた値とを比較する手段と、前記流量計の
流れ供給特性に基づいて容積の前記基準値へ前記予め定
めた値を変更する手段と、流れの値の正確さをより増し
得るように前記薄膜の一つの屈曲部で囲まれる流体流の
一つの容量を予め定めた値を繰り返して調整する手段と
からなることを特徴とする請求項(1)〜(25)のいづ
れか1項に記載の流体流量計。
26. The flow rate determining means for storing a predetermined value for one volume of a fluid flow surrounded by one bend of the thin film, and a plurality of values received over a measured time period. Means for calculating an initial fluid flow rate corresponding to the electrical signal of the fluid, and further comprising a fluid surrounded by one bend of the thin film determined based on a flow supply characteristic of the flow meter with respect to the initial fluid flow rate. Means for comparing a reference value of one volume of the flow with the predetermined value; means for changing the predetermined value to the reference value of the volume based on a flow supply characteristic of the flow meter; And means for adjusting a volume of the fluid flow surrounded by one bend of the thin film by repeating a predetermined value so as to further increase the accuracy of the value. To (25). Body flow meter.
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