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JP3348764B2 - Gas flow measurement device - Google Patents
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JP3348764B2 - Gas flow measurement device - Google Patents

Gas flow measurement device

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JP3348764B2
JP3348764B2 JP17824296A JP17824296A JP3348764B2 JP 3348764 B2 JP3348764 B2 JP 3348764B2 JP 17824296 A JP17824296 A JP 17824296A JP 17824296 A JP17824296 A JP 17824296A JP 3348764 B2 JP3348764 B2 JP 3348764B2
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flow
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detection range
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路明 山浦
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はガス流量計測装置に
係り、特に、ガス流路に流れるガスの流量を計測するガ
ス流量計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas flow measuring device, and more particularly to a gas flow measuring device for measuring a flow rate of a gas flowing in a gas flow path.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来この種の装置の一般的な適用例とし
ては、LPガスや都市ガスの使用量を計量するガスメー
タがある。従来、ガスメータとしては、膜式ガスメータ
と呼ばれ、各々がガス流入口とガス流出口を有する2つ
の部屋と、該2つの部屋を仕切る往復動自在の隔膜と、
この隔膜の往復動に応じて作動し上記部屋のガス流入口
及びガス流出口の一方を交互に塞ぎ、一方の部屋に流入
したガスのガス圧によって隔膜を他方の部屋側に移動さ
せて他方の部屋内のガスを排出させる切換弁と、隔膜の
往復動を回転動に変換する往復−回転変換機構とを有す
るものが一般に使用されている。この膜式ガスメータ
は、ガス使用量を求めるため、上記往復−回転機構によ
って得られる回転動により回転軸を回転させて積算カウ
ンタを駆動し、ガス使用量を積算表示させるようになっ
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a general application example of this type of apparatus, there is a gas meter for measuring the amount of LP gas or city gas used. Conventionally, as a gas meter, referred to as a membrane gas meter, two rooms each having a gas inlet and a gas outlet, a reciprocating diaphragm that separates the two rooms,
It operates according to the reciprocating motion of the diaphragm and alternately closes one of the gas inlet and the gas outlet of the room, and moves the diaphragm to the other room by the gas pressure of the gas flowing into one of the rooms, and the other one. A device having a switching valve for discharging gas in a room and a reciprocating-rotation converting mechanism for converting reciprocating motion of a diaphragm into rotational motion is generally used. In order to determine the gas usage, this film-type gas meter rotates the rotating shaft by the rotation obtained by the reciprocating-rotating mechanism, drives the integration counter, and displays the gas usage in an integrated manner.

【0003】なお、このような膜式ガスメータは隔膜が
ガス流量に応じて往復動することを利用して積算カウン
タを駆動し、隔膜によって区画された部屋の体積を機械
的に計量するもので、ガス流量に応じた電気信号を得る
ことができない。
[0003] Such a membrane-type gas meter drives an integration counter utilizing the fact that a diaphragm reciprocates according to a gas flow rate, and mechanically measures the volume of a room defined by the diaphragm. An electric signal corresponding to the gas flow rate cannot be obtained.

【0004】そこで、往復−回転機構によって得られる
回転動により回転される回転軸にNS着磁したマグネッ
トを取り付け、これに近接して配したリードスイッチを
マグネットの回転によってオンオフさせてガス流量に応
じた周期の流量パルス信号を発生し、1パルス当たりの
体積例えば0.7 l(リットル)により演算処理を行って
積算流量を認識できるようにしたものもある。また、パ
ルス周期を計測してガス流量(l/h又はm3 /h)を
求めることもできる。
Therefore, an NS-magnetized magnet is attached to a rotating shaft that is rotated by the rotation obtained by the reciprocating-rotating mechanism, and a reed switch arranged close to the NS is turned on and off by the rotation of the magnet to adjust the reed switch according to the gas flow rate. There is also a method in which a flow pulse signal having a predetermined cycle is generated, and an arithmetic processing is performed using a volume per pulse, for example, 0.7 l (liter), so that the integrated flow rate can be recognized. Also, the gas flow rate (l / h or m 3 / h) can be obtained by measuring the pulse period.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した膜式ガスメー
タは日、週或いは月単位の一定期間の間の積算ガス量
(l或いはm3 )を計量値から知ることだけを目的とし
ていて、2つのパルスが発生される期間の間に生じる流
量変化を認識することが必要とされないため、1パルス
当たりの体積が大きく分解能が小さくてもそれ程問題に
ならない。
The above-mentioned membrane gas meter aims at knowing only the integrated gas amount (l or m 3 ) for a certain period of time on a daily, weekly or monthly basis from a measured value. Since it is not necessary to recognize the change in flow rate that occurs during the period in which the pulse is generated, a large volume per pulse and low resolution do not pose a significant problem.

【0006】しかし、現在のガス使用状態を続けたと
き、例えば時間或いは分単位の一定時間の間のガス使用
量がいくらになるかを知りたくても知ることができな
い。このためには、現在の瞬時流量(l/h或いはm3
/h)が分かれば簡単に知ることができる。
However, when the current gas usage state is continued, it is not possible to know how much the gas usage will be during a certain period of time, for example, in hours or minutes. For this purpose, the current instantaneous flow rate (l / h or m 3
/ H) can be easily known.

【0007】瞬時流量を求めるには、分解能を上げれば
よいが、上述した膜式ガスメータにおいて分解能を上げ
る方法として、マグネットの着磁極数を増やし、その分
1パルス当たりの体積を小さくすることが考えられる。
しかし、マグネットの極数を増やすには限界がある。
In order to obtain the instantaneous flow rate, the resolution may be increased. However, as a method of increasing the resolution in the above-mentioned membrane gas meter, it is considered that the number of magnetized poles of the magnet is increased and the volume per pulse is reduced accordingly. Can be
However, there is a limit to increasing the number of poles of the magnet.

【0008】そこで、隔膜の往復動によって回転する回
転軸にマグネットに代えて取り付けた反射面と非反射面
とを交互に形成したエンコーダ板と、このエンコーダ板
に対向して配置した発光素子及び受光素子からなる光セ
ンサとにより構成したエンコーダを使用して、より分解
能の高いパルス信号を発生するようにすることも考えら
れる。しかし、この場合にもエンコーダ板に反射面と非
反射面を形成しなければならないため分解能に自ずから
限界がある。
In view of the above, an encoder plate having reflection surfaces and non-reflection surfaces alternately formed on a rotating shaft rotated by reciprocating motion of a diaphragm, instead of a magnet, a light emitting element and a light receiving device arranged opposite to the encoder plate It is also conceivable to generate a pulse signal with higher resolution by using an encoder constituted by an optical sensor composed of elements. However, also in this case, the reflection surface and the non-reflection surface must be formed on the encoder plate, so that the resolution is naturally limited.

【0009】この分解能の限界の問題を解消するには、
ガス流量に応じて大きさや周波数などが連続的に変化す
る電気信号を発生する例えば特公平6−43906号公
報などに記載されたフローセンサを使用すればよい。し
かし、この種のセンサは一般に、センサが設置される流
路の流路断面積により流量検出範囲が左右されしかも非
常にせまい。これは流速が余り大きくても小さくても精
度が悪化するためである。このため、この種のセンサ
は、ガスメータのようにガス流量が広い範囲で変化する
ものには適用できない。
To solve the problem of the limitation of the resolution,
For example, a flow sensor described in Japanese Patent Publication No. 6-43906, which generates an electric signal whose magnitude, frequency, and the like continuously changes according to the gas flow rate, may be used. However, this type of sensor generally has a very narrow flow rate detection range that depends on the cross-sectional area of the flow path in which the sensor is installed. This is because accuracy is deteriorated even if the flow velocity is too large or small. For this reason, this type of sensor cannot be applied to a sensor whose gas flow rate changes in a wide range, such as a gas meter.

【0010】よって本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、広い範囲の瞬時流量を計測できるガス流量計測装
置を提供することを課題としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a gas flow measuring device capable of measuring a wide range of instantaneous flow in view of the above-mentioned conventional problems.

【0011】本発明はまた、上述した従来の問題点に鑑
み、広い範囲の瞬時流量を計測するとともに積算流量を
計測できるガス流量計測装置を提供することを課題とし
ている。
Another object of the present invention is to provide a gas flow measuring device capable of measuring an instantaneous flow rate in a wide range and measuring an integrated flow rate in view of the above-mentioned conventional problems.

【0012】本発明はさらに、上述した従来の問題点に
鑑み、広い範囲の瞬時流量を計測して表示できるように
したガス流量計測装置を提供することを課題としてい
る。
Another object of the present invention is to provide a gas flow rate measuring device capable of measuring and displaying a wide range of instantaneous flow rates in view of the above-mentioned conventional problems.

【0013】本発明はさらにまた、上述した従来の問題
点に鑑み、広い範囲の瞬時流量を計測するとともに積算
流量を計測して表示できるようにしたガス流量計測装置
を提供することを課題としている。
It is still another object of the present invention to provide a gas flow measuring device capable of measuring an instantaneous flow rate in a wide range and measuring and displaying an integrated flow rate in view of the above-mentioned conventional problems. .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明により成された請求項1に記載のガス流量計測装
置は、図1に示すように、ガス流入口INとガス流出口
OUTとの間に設けられ、各々に予め設定した流量検出
範囲の一部分が互いに重複している流路断面積の異なる
複数のガス流路12A〜12Cと、該複数のガス流路の
ガス流入口寄りに設けられ、前記複数のガス流路の1つ
を選択し該選択したガス流路を通じて前記ガス流入口か
ら前記ガス流出口にガスを流すようにする流路切替手段
11と、前記複数のガス流路の各々に設けられ、ガス流
路に流れるガスの流速に応じた信号を出力する流れ検出
手段13A〜13Cと、前記流路切替手段によって選択
された前記ガス流路に設けられた前記流れ検出手段から
の信号と、当該ガス流路の流路断面積とに基づいて瞬時
流量を演算する瞬時流量演算手段14A−1と、前記流
路切替手段により現在選択されている前記ガス流路に設
けられている前記流れ検出手段よりも、前記瞬時流量演
算手段によって演算した瞬時流量のガスの流速に応じた
信号を発生するのに適する前記流れ検出手段が設けられ
ているガス流路が他にあるとき、当該他の前記ガス流路
を通じてガスを流すように前記流路切替手段に対して切
替信号を出力する流路切替制御手段14A−2とを備
、前記流路切替制御手段が、前記瞬時流量演算手段に
よって演算した瞬時流量と、前記ガス流路に設けられて
いる前記流れ検出手段の各々について予め定めた流量検
出範囲との対比により、前記演算した瞬時流量が最も流
量の小さな流量検出範囲とこれに隣接する流量検出範囲
との重複した流量検出範囲内にあるとき、又は、最も流
量の大きな流量検出範囲とこれに隣接する流量検出範囲
との重複した流量検出範囲内にあるとき、前記隣接する
流量検出範囲をもった前記ガス流路を選択し、前記演算
した瞬時流量が増加傾向でかつ前記重複範囲内にあると
き、大きな流量の流量検出範囲をもった前記ガス流路を
選択し、前記演算した瞬時流量が減少傾向でかつ前記重
複範囲内にあるとき、小さな流量の流量検出範囲をもっ
た前記ガス流路を選択する切替信号を前記流路切替手段
に対して出力することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas flow measuring device, comprising: a gas inlet IN and a gas outlet OUT, as shown in FIG. Between each of which are set in advance
A plurality of gas flow paths 12A to 12C having different flow path cross-sectional areas partially overlapping each other are provided near the gas inlet of the plurality of gas flow paths, and one of the plurality of gas flow paths is provided. Flow path switching means 11 for selecting and flowing gas from the gas inlet to the gas outlet through the selected gas flow path; and a gas flowing in the gas flow path provided in each of the plurality of gas flow paths. Flow detecting means 13A to 13C for outputting a signal corresponding to the flow velocity of the gas, a signal from the flow detecting means provided in the gas flow path selected by the flow path switching means, and a flow path of the gas flow path The instantaneous flow rate calculating means 14A-1 for calculating the instantaneous flow rate based on the cross-sectional area and the flow rate detecting means provided in the gas flow path currently selected by the flow path switching means. Performed by arithmetic means When there is another gas flow path provided with the flow detecting means suitable for generating a signal corresponding to the flow rate of the gas at the instantaneous flow rate, the flow is performed so as to flow the gas through the other gas flow path. Flow path switching control means 14A-2 for outputting a switching signal to the path switching means , wherein the flow path switching control means
Therefore, the calculated instantaneous flow rate is provided in the gas flow path.
Flow detection means for each of the flow detection means
The calculated instantaneous flow rate is the highest by comparison with the output range.
Small flow rate detection range and adjacent flow rate detection range
Or within the flow rate detection range overlapping with
Large flow rate detection range and adjacent flow rate detection range
When within the flow rate detection range overlapping with
Selecting the gas flow path having a flow rate detection range,
The instantaneous flow rate is increasing and within the overlap range
The gas flow path having a large flow rate detection range.
The calculated instantaneous flow rate is decreasing and the
When it is within the multiple range, it has a small flow rate detection range.
A switching signal for selecting the gas flow path,
Is output .

【0015】上記構成において、ガス流入口INとガス
流出口OUTとの間に設けられ、各々に予め設定した流
量検出範囲の一部分が互いに重複している複数のガス流
路12A〜12Cが異なった流路断面積を有し、この複
数のガス流路のガス流入口寄りに設けられた流路切替手
段11が、複数のガス流路の1つを選択し該選択したガ
ス流路を通じてガス流入口からガス流出口にガスを流す
ようにする。複数のガス流路の各々に設けられた流れ検
出手段13A〜13Cが、ガス流路に流れるガスの流速
に応じた信号を出力する。瞬時流量演算手段14A−1
が、流路切替手段によって選択されたガス流路に設けら
れている流れ検出手段からの信号と、当該ガス流路の流
路断面積とに基づいて瞬時流量を演算する。流路切替手
段により現在選択されているガス流路に設けられている
流れ検出手段よりも、瞬時流量演算手段によって演算し
た瞬時流量のガスの流速に応じた信号を発生するのに適
する流れ検出手段が設けられているガス流路が他にある
とき、流路切替制御手段14A−2が当該他のガス流路
を通じてガスを流すように流路切替手段に対して切替信
号を出力する。よって、複数のガス流路には、流量が大
きく変化しても、各々に設けた流れ検出手段13A〜1
3Cが瞬時流量のガスの流速に応じた信号を発生するの
に適した瞬時流量のガスが常時流れるようになる。流路
切替制御手段14A−2が、瞬時流量演算手段によって
演算した瞬時流量と、ガス流路に設けられている流れ検
出手段の各々について予め定めた流量検出範囲との対比
により、演算した瞬時流量が最も流量の小さな流量検出
範囲とこれに隣接する流量検出範囲との重複した流量検
出範囲内にあるとき、又は、最も流量の大きな流量検出
範囲とこれに隣接する流量検出範囲との重複した流量検
出範囲内にあるとき、隣接する流量検出範囲をもったガ
ス流路を選択する切替信号を流路切替手段に対して出力
する。流路切替制御手段14A−2はまた、演算した瞬
時流量が増加傾向でかつ重複範囲内にあるとき、大きな
流量の流量検出範囲をもったガス流路を選択する切替信
号を流路切替手段に対して出力する。流路切替制御手段
14A−2はさらに、演算した瞬時流量が減少傾向でか
つ重複範囲内にあるとき、小さな流量の流量検出範囲を
もったガス流路を選択する切替信号を流路切替手段に対
して出力する。
[0015] In the above structure, disposed between the gas inlet IN and gas outlet OUT, the flow set in advance to each
A plurality of gas passages 12A to 12C having a part of the amount detection range overlapping each other have different passage cross-sectional areas, and the passage switching means 11 provided near the gas inlet of the plurality of gas passages. However, one of the plurality of gas flow paths is selected, and the gas flows from the gas inlet to the gas outlet through the selected gas flow path. The flow detecting means 13A to 13C provided in each of the plurality of gas flow paths output a signal corresponding to the flow velocity of the gas flowing in the gas flow path. Instantaneous flow rate calculation means 14A-1
Calculates the instantaneous flow rate based on the signal from the flow detection means provided in the gas flow path selected by the flow path switching means and the flow path cross-sectional area of the gas flow path. Flow detection means suitable for generating a signal corresponding to the gas flow rate of the instantaneous flow rate calculated by the instantaneous flow rate calculation means, rather than the flow detection means provided in the gas flow path currently selected by the flow path switching means When there is another gas flow path provided with the flow path, the flow path switching control means 14A-2 outputs a switching signal to the flow path switching means so that the gas flows through the other gas flow path. Therefore, even if the flow rate changes greatly in the plurality of gas flow paths, the flow detection means 13A to 13A to 1
An instantaneous flow rate gas suitable for the 3C to generate a signal corresponding to the flow rate of the instantaneous flow rate gas always flows. Channel
The switching control means 14A-2 is operated by the instantaneous flow rate calculating means.
The calculated instantaneous flow rate and the flow detection
Comparison with the flow rate detection range predetermined for each of the output means
, The calculated instantaneous flow rate is the smallest flow rate detected
Overlapping flow detection between the range and the adjacent flow detection range
When the flow rate is within the output range or when the flow rate is the largest
Overlapping flow detection between the range and the adjacent flow detection range
When it is within the output range, a gas with an adjacent flow rate detection range
Output a switching signal to select the flow path to the flow path switching means
I do. The flow path switching control unit 14A-2 also performs the calculated instantaneous
When the hourly flow rate is increasing and within the overlapping range,
Switching signal for selecting gas flow path with flow rate detection range
Output to the flow path switching means. Channel switching control means
14A-2 shows that the calculated instantaneous flow rate is
When the flow rate is within
The switching signal for selecting the gas flow path provided is sent to the flow path switching means.
And output.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図2はガスメータとして構成した
本発明によるガス流量計測装置の一実施の形態を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows an embodiment of a gas flow measuring device according to the present invention configured as a gas meter.

【0029】同図はガスメータのガス流入口INからガ
ス流出口OUTまでの全体を示し、ガス流入口IN及び
ガス流出口OUTは、ガス計量すべき最大流量のガスを
供給することのできる流路断面積のガス流路からなって
いる。ガス流入口INは、図示しない複数の電磁開閉弁
からなる切替弁11に接続され、この切替弁11を介し
て流路断面積の異なる3つのガス流路12A〜12Cに
分岐されている。ガス流路12A〜12Cの流路断面積
をSa〜Scとすると、これらにはSa<Sb<Scな
る関係がある。
FIG. 1 shows the whole of a gas meter from a gas inlet IN to a gas outlet OUT. The gas inlet IN and the gas outlet OUT are flow paths through which a maximum flow rate of gas to be measured can be supplied. It consists of a gas passage with a cross-sectional area. The gas inlet IN is connected to a switching valve 11 composed of a plurality of electromagnetic on-off valves (not shown), and is branched via the switching valve 11 into three gas channels 12A to 12C having different channel cross-sectional areas. Assuming that the cross-sectional areas of the gas flow paths 12A to 12C are Sa to Sc, they have a relationship of Sa <Sb <Sc.

【0030】各ガス流路12A〜12Cには、各ガス流
路に流れるガスの流速に応じた大きさの流速信号を出力
するフローセンサ13A〜13Cがそれぞれ設けられて
いる。フローセンサ13A〜13Cがそれぞれ出力する
流速信号v1,v2及びv32は、例えばマイクロコン
ピュータ(μCOM)からなる演算処理部14に入力さ
れ、ここでガス流量に変換される。この変換は、ガス圧
力が一定であるとき流量Qが流速v1〜v3と流路断面
積Sa〜Scに比例することに基づいて、Q=αSvな
る演算により行う。3つのガス流路12A〜12Cは、
フローセンサ13A〜13Cの下流側で一緒にされてガ
ス流路12に接続される。
The gas flow paths 12A to 12C are provided with flow sensors 13A to 13C for outputting flow velocity signals of magnitudes corresponding to the flow velocity of the gas flowing in the gas flow paths. The flow velocity signals v1, v2, and v32 output from the flow sensors 13A to 13C are input to an arithmetic processing unit 14 including, for example, a microcomputer (μCOM), where they are converted into gas flow rates. This conversion is performed by an operation of Q = αSv based on the fact that the flow rate Q is proportional to the flow velocities v1 to v3 and the flow path cross-sectional areas Sa to Sc when the gas pressure is constant. The three gas channels 12A to 12C are:
They are brought together downstream of the flow sensors 13A to 13C and connected to the gas flow path 12.

【0031】演算処理部14を構成しているμCOM
は、予め定めたプログラムに従って動作する中央処理ユ
ニット(CPU)14Aと、予め定めたプログラムやデ
ータなどを格納した読出専用メモリ(ROM)14B
と、処理の過程で生成されるデータなどを格納する読出
書込自在のメモリ(RAM)14Cとの他、フローセン
サ13A〜13Cからの流速信号をCPU14Aの制御
のもとでサンプリングしアナログーデジタル変換してC
PU14Aに入力するA/D変換器14Dを有する。C
PU14Aには、表示部15と選択スイッチ16の他、
電源なしに記憶内容を保持可能なEEPROMからなる
積算流量保持手段として働く不揮発性メモリ17が接続
されており、選択スイッチ16によって選択した結果を
表示部15に表示させる。
ΜCOM constituting the arithmetic processing unit 14
Is a central processing unit (CPU) 14A that operates according to a predetermined program, and a read-only memory (ROM) 14B that stores a predetermined program and data.
In addition to a read / write memory (RAM) 14C for storing data and the like generated in the course of processing, flow rate signals from the flow sensors 13A to 13C are sampled under the control of the CPU 14A, and analog-digital Convert to C
It has an A / D converter 14D for inputting to the PU 14A. C
In addition to the display unit 15 and the selection switch 16, the PU 14A
A non-volatile memory 17 serving as an integrated flow rate holding means composed of an EEPROM capable of holding stored contents without a power supply is connected, and a result selected by the selection switch 16 is displayed on the display unit 15.

【0032】演算処理部14は、予め定めた周期でフロ
ーセンサ13A〜13Cからの流速信号をサンプリング
し、該サンプリングした流速信号をアナログーデジタル
(A/D)変換して読み込み、該読み込んだ流速信号に
基づいて瞬時流量(l/hやm3 /hなど)を演算し、
この瞬時流量を積算して常時積算流量(l,m3 など)
を演算する。演算した積算流量については、単位流量を
積算する毎に、不揮発性メモリ17内に構成したカウン
タ値をインクリメントすることによって指数の形で記憶
して保持されるようになっている。そして選択スイッチ
16による積算流量が選択されているときには表示部1
5に積算流量を表示させ、瞬時流量が選択されていると
きには表示部15に瞬時流量を表示させる。
The arithmetic processing unit 14 samples the flow velocity signals from the flow sensors 13A to 13C at a predetermined cycle, converts the sampled flow velocity signals from analog to digital (A / D), reads the flow velocity signals, and reads the read flow velocity signals. Calculate the instantaneous flow rate (l / h, m 3 / h, etc.) based on the signal,
Always integrated flow rate by integrating the instantaneous flow rate (l, such as m 3)
Is calculated. The calculated integrated flow rate is stored and held in the form of an exponent by incrementing the counter value configured in the nonvolatile memory 17 every time the unit flow rate is integrated. When the integrated flow rate is selected by the selection switch 16, the display 1
5, the integrated flow rate is displayed, and when the instantaneous flow rate is selected, the display section 15 displays the instantaneous flow rate.

【0033】フローセンサ13A〜13Cの検出範囲
は、図3に示すように、それぞれQ0〜Q1、Q2〜Q
3、Q4〜Q5となっており、Q0〜Q5の間にはQ0
<Q2<Q1<Q4<Q3<Q5なる関係があり、フロ
ーセンサ13Aと13B、13Bと13Cは検出範囲の
一部分が互いに重なっている。
As shown in FIG. 3, the detection ranges of the flow sensors 13A to 13C are Q0 to Q1 and Q2 to Q2, respectively.
3, Q4 to Q5, and Q0 to Q5
There is a relationship of <Q2 <Q1 <Q4 <Q3 <Q5, and the flow sensors 13A and 13B and 13B and 13C partially overlap the detection range.

【0034】そして、演算処理部14は計測したガス流
量に基づいて切替弁11に対して切替制御信号を出力
し、ガス流路12A〜12Cの1つをガス流入口INに
接続させる。具体的には、ガス流量が増加している場合
には、流量がQ2になった時点でガス流路12Aからガ
ス流路12Bに切り替え、さらにガス流量が増加して流
量がQ4になると、ガス流路12Bからガス流路12C
に切り替える切替制御信号を出力する。
Then, the arithmetic processing unit 14 outputs a switching control signal to the switching valve 11 based on the measured gas flow rate, and connects one of the gas flow paths 12A to 12C to the gas inlet IN. Specifically, when the gas flow rate is increasing, the gas flow path is switched from the gas flow path 12A to the gas flow path 12B when the flow rate becomes Q2. Flow path 12B to gas flow path 12C
And outputs a switching control signal for switching to.

【0035】逆に、ガス流量が減少している場合には、
流量がQ3になった時点でガス流路12Cからガス流路
12Bに切り替え、さらにガス流量が減少して流量がQ
1になった時点でガス流路12Bからガス流路12Aに
切り替える切替制御信号を出力する。以上のように、ガ
ス流量増加時と減少時でガス流路を切り替える制御にヒ
ステリシスをもたせることにより、流量変動による切替
動作のチャタリングを防止することができる。
Conversely, when the gas flow rate is decreasing,
When the flow rate reaches Q3, the gas flow path is switched from the gas flow path 12C to the gas flow path 12B, and the gas flow rate further decreases and the flow rate becomes Q
When it becomes 1, a switching control signal for switching from the gas flow path 12B to the gas flow path 12A is output. As described above, by giving hysteresis to the control for switching the gas flow path when the gas flow rate increases and when the gas flow rate decreases, chattering of the switching operation due to the flow rate variation can be prevented.

【0036】フローセンサとしては、上述した特公平6
−43906号公報に記載された図4〜図6に示すよう
なものが適用できる。すなわち、図4に示すように、半
導体基板1の中央部には異方性エッチングにより左右の
開口2,3を連通する貫通孔4が形成されており、この
貫通孔4の上部には半導体基台1からブリッジ状に空間
的に隔離され、結果的に半導体基台1から熱的に絶縁さ
れた橋絡部5が形成されている。この橋絡部5の表面に
は、薄膜のヒータエレメント7とそれを挟む薄膜の測温
抵抗エレメント8,9とが配列して形成されている。ま
た、半導体基台1上の角部には薄膜の周囲測温抵抗エレ
メント10が形成されている。なお、6は熱伝導率の低
い材料からなる保護膜である。
As the flow sensor, the above-mentioned Japanese Patent Publication No.
4 to 6 described in JP-A-43906 can be applied. That is, as shown in FIG. 4, a through hole 4 communicating the left and right openings 2 and 3 is formed at the center of the semiconductor substrate 1 by anisotropic etching. A bridge portion 5 is formed, which is spatially isolated from the base 1 like a bridge, and is consequently thermally insulated from the semiconductor base 1. On the surface of the bridging portion 5, a thin-film heater element 7 and thin-film temperature-measuring resistance elements 8, 9 sandwiching the heater element 7 are formed in an array. A thin-film temperature measuring resistance element 10 is formed at a corner of the semiconductor base 1. Reference numeral 6 denotes a protective film made of a material having low thermal conductivity.

【0037】断面とその温度分布を示す図5(a)及び
(b)を参照して動作を説明すると、ヒータエレメント
7を周囲温度よりもある一定の高い温度th5、th6
(例えば、63°C:周囲温度基準)で制御すると、測
温抵抗エレメント8、9の温度t6 、t7 (例えば、3
5°C:周囲温度基準)は、各エレメントの温度分布を
示す図5(b)のように、ヒータエレメント7の温度t
h5、th6を中心として略対称となる。このとき、図4
に矢印11の方向からの気体が移動すると、上流側の測
温抵抗エレメント8は冷却されΔT6 だけ降温する。一
方、下流側の測温抵抗エレメント9は気体の流れを媒体
としてヒータエレメント7からの熱伝導が促進され、温
度がΔT7 だけ昇温するために温度差が生じる。そこ
で、ヒータエレメント8、9をホーイストンブリッジ回
路に組み込むことにより、温度差を電圧に変換でき、流
速に応じた電圧出力が得られ、図6に示すように気体の
流速を検出することができる。
The operation will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b) showing the cross section and the temperature distribution. The heater element 7 is set to a certain temperature th5, th6 higher than the ambient temperature.
(For example, 63 ° C .: ambient temperature reference), the temperatures t 6 and t 7 (for example, 3
5 ° C .: ambient temperature reference) is the temperature t of the heater element 7 as shown in FIG.
It is substantially symmetric about h5 and th6. At this time, FIG.
When the gas moves in the direction of arrow 11, the temperature measuring resistance element 8 on the upstream side is cooled and its temperature is decreased by ΔT6. On the other hand, in the temperature measuring resistance element 9 on the downstream side, heat conduction from the heater element 7 is promoted by using a gas flow as a medium, and the temperature rises by ΔT7, so that a temperature difference occurs. Therefore, by incorporating the heater elements 8 and 9 into the Wheatstone bridge circuit, the temperature difference can be converted into a voltage, a voltage output corresponding to the flow velocity can be obtained, and the flow velocity of the gas can be detected as shown in FIG. .

【0038】他のフローセンサとしては、カルマン渦の
発生周波数が流速に比例することを利用したフルイディ
ック流量センサなどがあり、この流量センサの場合に
は、周波数を電圧に変換して流速に応じた電圧出力が得
られ、気体の流速を検出することができる。しかし、こ
のセンサの場合にも、流速が大きすぎても小さすぎても
精度よく流速を検出することができず、1つのセンサに
よって検出することのできる流量範囲には限界がある。
As another flow sensor, there is a fluid flow sensor utilizing the fact that the frequency of occurrence of Karman vortex is proportional to the flow velocity. In the case of this flow sensor, the frequency is converted into a voltage and the flow rate is changed according to the flow velocity. Voltage output is obtained, and the flow velocity of the gas can be detected. However, even in the case of this sensor, the flow velocity cannot be detected accurately even if the flow velocity is too large or too small, and the flow rate range that can be detected by one sensor is limited.

【0039】以下、演算処理部14を構成しているμC
OM内のCPU14Aが行う処理を示す図7のフローチ
ャートを参照して動作の詳細を説明する。同図におい
て、CPU14Aは電源投入によって動作を開始し、そ
の最初のステップS1において予め定めたサンプリング
周期の時間が経過するのを待ち、サンプリング時間が経
過してステップS1の判定がYESになるとステップS
2に進む。ステップS2においては、現在ガス流入口I
Nとガス流出口OUTとを連通し現在ガスを流している
ガス流路12A〜12Cに設けられているフローセンサ
13A〜13Cからの流速信号をA/D変換器14Dを
介して読み込み、読み込んだフローセンサからの流速信
号に基づいて上記式Q=αSvにより流量Qnを演算し
てからステップS3に進む。なお、現在ガス流入口IN
とガス流出口OUTとを連通しガスを流すガス流路は、
CPU14Aからの切替制御信号によって切替弁11を
切り替えることによりガス流路12A〜12Cのなかか
ら選択される。
Hereinafter, μC constituting the arithmetic processing unit 14 will be described.
The operation will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. 7 showing the processing performed by the CPU 14A in the OM. In the figure, the CPU 14A starts the operation by turning on the power, waits for the elapse of a predetermined sampling cycle time in the first step S1, and when the sampling time elapses and the determination in step S1 becomes YES, the step S1 is started.
Proceed to 2. In step S2, the current gas inlet I
The flow rate signals from the flow sensors 13A to 13C provided in the gas flow paths 12A to 12C that communicate the gas with the N and the gas outlet OUT are read and read via the A / D converter 14D. Based on the flow rate signal from the flow sensor, the flow rate Qn is calculated by the above equation Q = αSv, and the process proceeds to step S3. The current gas inlet IN
And the gas outlet OUT communicates with the gas outlet OUT.
By switching the switching valve 11 in accordance with a switching control signal from the CPU 14A, a selection is made from among the gas flow paths 12A to 12C.

【0040】ステップS3においては、ステップS2に
おいて演算した流量Qnを積算する積算流量処理を行っ
てからステップS4に進む。ステップS4においては、
ステップS2の演算結果をRAM14C中の所定エリア
に形成した今回流量Qn格納エリアに格納するととも
に、これまで今回流量Qn格納エリアに格納していた流
量Qn−1をRAM14C中の所定エリアに形成した前
回流量Qn−1格納エリアに格納してからステップS5
に進む。
In step S3, an integrated flow rate process for integrating the flow rate Qn calculated in step S2 is performed, and then the process proceeds to step S4. In step S4,
The calculation result of step S2 is stored in the current flow rate Qn storage area formed in a predetermined area in the RAM 14C, and the flow rate Qn-1 previously stored in the current flow rate Qn storage area is stored in a predetermined area in the RAM 14C. Step S5 after storing in the flow rate Qn-1 storage area
Proceed to.

【0041】ステップS5においては、切替弁11によ
ってガスを流すように選択されているガス流路がガス流
路12Aであるか否かを判定し、このステップS5の判
定がYESのときにはステップS6に進んで上記ステッ
プS2において演算した流量Qnが予め定めた流量値Q
2未満であるか否かを判定する。ステップS6の判定が
YESのときには直ちに、判定がN0のときにはステッ
プS7に進んでガスを流すガス流路を12Aからガス流
路12Bに切り替える切替制御信号を切替弁11に対し
て出力してからステップS8に進む。
In step S5, it is determined whether or not the gas flow path selected to flow gas by the switching valve 11 is the gas flow path 12A. If the determination in step S5 is YES, the flow proceeds to step S6. Then, the flow rate Qn calculated in step S2 becomes equal to the predetermined flow rate value Q.
It is determined whether it is less than 2. Immediately when the determination in step S6 is YES, and when the determination is NO, the process proceeds to step S7, in which a switching control signal for switching the gas flow path through which the gas flows from 12A to the gas flow path 12B is output to the switching valve 11, and Proceed to S8.

【0042】ステップS8に進んで選択スイッチ16が
瞬時流量、積算流量のいずれを選択しているかを判定
し、瞬時流量が選択されているときにはステップS9に
進んで上記ステップS4において今回流量Qn格納エリ
アに格納した今回流量Qnを瞬時流量として表示部15
に対して出力してから上記ステップS1に戻る。一方、
積算流量が選択されているときにはステップS10に進
んで上記ステップS3の詳細には後述する積算流量処理
において得られる不揮発性メモリ17に構成された積算
流量カウンタに格納されている値を積算流量として表示
部15に対して出力してから上記ステップS1に戻る。
The flow advances to step S8 to determine whether the selection switch 16 has selected the instantaneous flow rate or the integrated flow rate. If the instantaneous flow rate has been selected, the flow advances to step S9 to store the current flow rate Qn storage area in step S4. The current flow rate Qn stored in the display unit 15 is used as the instantaneous flow rate.
And then returns to step S1. on the other hand,
When the integrated flow rate is selected, the process proceeds to step S10, and the value stored in the integrated flow rate counter provided in the nonvolatile memory 17 obtained in the integrated flow rate processing described later in detail in step S3 is displayed as the integrated flow rate. After outputting to the unit 15, the process returns to the step S1.

【0043】上記ステップS5の判定がN0のとき、す
なわち、切替弁11によってガスを流すように選択され
ているガス流路がガス流路12Aでないときにはステッ
プS11に進み、ここで切替弁11によってガスを流す
ように選択されているガス流路がガス流路12Bである
か否かを判定し、このステップS11の判定がYESの
ときにはステップS12に進んで上記ステップS2にお
いて演算した流量Qnが前回流量Qn−1格納エリアに
格納されている流量Qn−1を越えているか否かを判定
する。ステップS12の判定がN0のとき、すなわち、
今回測定した流量Qnが前回測定した流量Qn−1を越
えておらず、ガス流量に変化がないか又は減少傾向のと
きにはステップS13に進む。
When the determination in step S5 is NO, that is, when the gas flow path selected to flow the gas by the switching valve 11 is not the gas flow path 12A, the process proceeds to step S11, where the switching valve 11 controls the gas flow. It is determined whether or not the gas flow path selected to flow is the gas flow path 12B. If the determination in step S11 is YES, the process proceeds to step S12, and the flow rate Qn calculated in step S2 is the previous flow rate. It is determined whether or not the flow rate Qn-1 stored in the Qn-1 storage area is exceeded. When the determination in step S12 is N0, that is,
When the flow rate Qn measured this time does not exceed the flow rate Qn-1 measured last time, and the gas flow rate does not change or is decreasing, the process proceeds to step S13.

【0044】ステップS13においては、上記ステップ
S2において演算した流量Qnが予め定めた流量値Q1
未満であるか否かを判定する。ステップS13の判定が
N0のときには直ちに、判定がYESのときにはステッ
プS14に進んでガスを流すガス流路を12Bからガス
流路12Aに切り替える切替制御信号を切替弁11に対
して出力してから上記ステップS8に進む。
In step S13, the flow rate Qn calculated in step S2 is equal to the predetermined flow rate value Q1.
It is determined whether it is less than. Immediately when the determination in step S13 is N0, and when the determination is YES, the process proceeds to step S14, in which a switching control signal for switching the gas flow path through which the gas flows from 12B to the gas flow path 12A is output to the switching valve 11, and Proceed to step S8.

【0045】上記ステップS12の判定がYESのと
き、すなわち、上記ステップS2において演算した流量
Qnが前回流量Qn−1格納エリアに格納されている流
量Qn−1を越えているいて、ガス流量が増加傾向のと
きにはステップS15に進んで上記ステップS2におい
て演算した流量Qnが予め定めた流量値Q4未満である
か否かを判定する。ステップS13の判定がYESのと
きには直ちに、判定がN0のときにはステップS16に
進んでガスを流すガス流路を12Bからガス流路12C
に切り替える切替制御信号を切替弁11に対して出力し
てから上記ステップS8に進む。
When the determination in step S12 is YES, that is, when the flow rate Qn calculated in step S2 exceeds the flow rate Qn-1 stored in the previous flow rate Qn-1 storage area, the gas flow rate increases. If there is a tendency, the process proceeds to step S15, and it is determined whether or not the flow rate Qn calculated in step S2 is less than a predetermined flow rate value Q4. When the determination in step S13 is YES, immediately, when the determination is N0, the process proceeds to step S16 to change the gas flow path through which the gas flows from 12B to the gas flow path 12C.
Is output to the switching valve 11, and the process proceeds to step S8.

【0046】上記ステップS11の判定がN0のとき、
すなわち、替弁11によってガスを流すように選択され
ているガス流路がガス流路12Cであるときにはステッ
プS17に進んで上記ステップS2において演算した流
量Qnが前回流量Qn−1格納エリアに格納されている
流量Qn−1以上であるか否かを判定する。ステップS
17の判定がYESのときには直ちに上記ステップS8
に進む。そして、上記ステップS17の判定がN0のと
き、すなわち、今回測定した流量Qnが前回測定した流
量Qn−1未満で、ガス流量が減少傾向のときにはステ
ップS18に進む。
When the determination in step S11 is NO,
That is, when the gas flow path selected to flow the gas by the replacement valve 11 is the gas flow path 12C, the process proceeds to step S17, and the flow rate Qn calculated in step S2 is stored in the previous flow rate Qn-1 storage area. It is determined whether the flow rate is equal to or more than the flow rate Qn-1. Step S
When the determination in Step 17 is YES, the above step S8 is immediately performed.
Proceed to. When the determination in step S17 is NO, that is, when the flow rate Qn measured this time is less than the flow rate Qn-1 measured last time and the gas flow rate is decreasing, the process proceeds to step S18.

【0047】ステップS18にいては、上記ステップS
2において演算した流量Qnが予め定めた流量値Q3未
満であるか否かを判定する。ステップS118の判定が
N0のときには直ちに、判定がYESのときにはステッ
プS119に進んでガスを流すガス流路を12Cからガ
ス流路12Bに切り替える切替制御信号を切替弁11に
対して出力してから上記ステップS8に進む。
In step S18, step S18
It is determined whether the flow rate Qn calculated in step 2 is less than a predetermined flow rate value Q3. Immediately when the determination in step S118 is N0, and when the determination is YES, the process proceeds to step S119, in which a switching control signal for switching the gas flow path through which the gas flows from 12C to the gas flow path 12B is output to the switching valve 11, and Proceed to step S8.

【0048】以上フローチャートを参照して行った説明
から明らかなように、CPU14Aは、切替弁11によ
って選択されたガス流路12A〜12Cに設けられたフ
ローセンサ13A〜13Cからの信号と、当該ガス流路
の流路断面積とに基づいて瞬時流量を演算する瞬時流量
演算手段14A−1として働く他、この演算した瞬時流
量のガスの流速に応じた信号を発生するのに適するフロ
ーセンサ13A〜13Cが設けられているガス流路が他
にあるとき、当該他の前記ガス流路を通じてガスを流す
ように切替弁11に対して切替信号を出力する流路切替
制御手段14A−2として働く。
As is clear from the description given above with reference to the flowchart, the CPU 14A determines the signals from the flow sensors 13A to 13C provided in the gas passages 12A to 12C selected by the switching valve 11 and the signals from the flow sensors 13A to 13C. In addition to acting as an instantaneous flow rate calculating means 14A-1 for calculating the instantaneous flow rate based on the flow path cross-sectional area of the flow path, the flow sensors 13A to 13A suitable for generating a signal corresponding to the flow rate of the calculated instantaneous flow rate gas are provided. When there is another gas flow path provided with 13C, it functions as flow path switching control means 14A-2 that outputs a switching signal to the switching valve 11 so that gas flows through the other gas flow path.

【0049】流路切替制御手段14A−2として働くC
PU14Aは、瞬時流量演算手段14A−1によって演
算した瞬時流量と、ガス流路12A〜12Cに設けられ
ているフローセンサ13A〜13Cの各々について予め
定めた流量検出範囲との対比により、現在選択している
ガス流路が演算した瞬時流量のガスを流すのに適するか
否かを判定し、該判定結果により、演算した瞬時流量の
ガスの流速に応じた信号を発生するのに適するフローセ
ンサ13A〜13Cが設けられているガス流路が他にあ
るかどうかを決定する。
C serving as flow path switching control means 14A-2
The PU 14A selects the current flow rate by comparing the instantaneous flow rate calculated by the instantaneous flow rate calculation means 14A-1 with a flow rate detection range predetermined for each of the flow sensors 13A to 13C provided in the gas flow paths 12A to 12C. A flow sensor 13A suitable for generating a signal corresponding to the flow rate of the calculated instantaneous flow rate gas is determined based on the determination result as to whether the calculated gas flow path is suitable for flowing the calculated instantaneous flow rate gas. It is determined whether there is another gas flow path provided with .about.13C.

【0050】流路切替制御手段14A−2として働くC
PU14Aはまた、演算した瞬時流量が重複した流量検
出範囲内にあるとき、演算した瞬時流量のガスを流すの
に適するか否かを判定し、該判定結果により、演算した
瞬時流量のガスの流速に応じた信号を発生するのに適す
る前記フローセンサ13A〜13Cが設けられているガ
ス流路が他にあるかどうかを決定する。
C serving as channel switching control means 14A-2
The PU 14A also determines whether or not the calculated instantaneous flow is suitable for flowing the gas at the calculated instantaneous flow rate when the calculated instantaneous flow rate is within the overlapped flow rate detection range. It is determined whether there is another gas flow path provided with the flow sensors 13A to 13C suitable for generating a signal corresponding to the above.

【0051】流路切替制御手段14A−2として働くC
PU14Aはさらに、演算した瞬時流量が最も流量の小
さな流量検出範囲とこれに隣接する流量検出範囲との重
複した流量検出範囲内にあるとき、又は、最も流量の大
きな流量検出範囲とこれに隣接する流量検出範囲との重
複した流量検出範囲内にあるとき、隣接する流量検出範
囲をもったガス流路を選択し、演算した瞬時流量が増加
傾向でかつ重複範囲内にあるとき、大きな流量の流量検
出範囲をもったガス流路を選択し、演算した瞬時流量が
減少傾向でかつ重複範囲内にあるとき、小さな流量の流
量検出範囲をもったガス流路を選択する切替信号を切替
弁11に対して出力する。
C serving as flow path switching control means 14A-2
Further, the PU 14A is further configured such that when the calculated instantaneous flow rate is within the flow rate detection range where the flow rate detection range with the smallest flow rate and the flow rate detection range adjacent thereto are overlapped, or the flow rate detection range with the largest flow rate and the flow rate detection range adjacent thereto. When the flow rate detection range overlaps with the flow rate detection range, select a gas flow path with an adjacent flow rate detection range, and when the calculated instantaneous flow rate is increasing and within the overlap range, the flow rate of the large flow rate When a gas flow path having a detection range is selected and the calculated instantaneous flow rate is in a decreasing trend and within the overlapping range, a switching signal for selecting a gas flow path having a flow rate detection range with a small flow rate is sent to the switching valve 11. Output to

【0052】上記ステップS3の流量積算処理をその具
体的な一例を示す図8のフローチャートを参照して説明
すると、まず最初のステップS3aにおいて、上記ステ
ップS2において演算した流量QnをRAM14C内に
形成した流量積算エリア内の値Qxに加算する。次にス
テップS3bに進んで流量積算エリア内の値Qxが単位
体積Q0 以上になったか否かを判定し、この判定がN0
のときにはメインフローチャートのステップS4に戻
る。ステップS3bの判定がYESとなったときにはス
テップS3cに進んで流量積算エリア内の値Qxに加算
する。次にステップS3bに進んで流量積算エリア内の
値Qxに−Q0 を加算することで、QxからQ0 を減算
してからステップS3dに進み、ここで不揮発性メモリ
17に形成した積算流量カウンタをインクリメントして
からメインフローチャートのステップS4に戻る。
The flow rate integration process in step S3 will be described with reference to a flowchart of FIG. 8 showing a specific example. First, in the first step S3a, the flow rate Qn calculated in step S2 is formed in the RAM 14C. It is added to the value Qx in the flow rate accumulation area. Next, in step S3b, it is determined whether or not the value Qx in the flow rate integration area has become equal to or greater than the unit volume Q0.
In the case of, the process returns to step S4 of the main flowchart. When the determination in step S3b is YES, the process proceeds to step S3c and is added to the value Qx in the flow rate integration area. Next, the process proceeds to step S3b, in which -Q0 is subtracted from Qx by adding -Q0 to the value Qx in the flow rate accumulation area, and then proceeds to step S3d, where the integrated flow counter formed in the nonvolatile memory 17 is incremented. Then, the process returns to step S4 of the main flowchart.

【0053】以上フローチャートを参照して行った説明
から明らかなように、CPU14aは、瞬時流量演算手
段14A−1が切替弁11によって選択されたガス流路
12A〜12Cに設けられているフローセンサ13A〜
13Cからの信号を予め定めた周期で読み込み演算した
瞬時流量を積算し、該積算した瞬時流量と周期によって
ガス流量の積算値を求める積算流量演算手段14A−3
として働く。
As is clear from the description given above with reference to the flowchart, the CPU 14a determines that the instantaneous flow rate calculating means 14A-1 is provided in the gas flow channels 12A to 12C selected by the switching valve 11 in the flow sensor 13A. ~
An integrated flow rate calculating means 14A-3 which reads the signal from 13C at a predetermined cycle, integrates the calculated instantaneous flow rate, and calculates the integrated value of the gas flow rate based on the integrated instantaneous flow rate and cycle.
Work as

【0054】上記Qxの値は、図9のグラフに示すよう
にΔTのサンプリング周期毎に得られる瞬時流量Qnを
加算したものであるので、Q0 の値は既知のサンプリン
グ周期ΔT×Qxが例えば0.1 l(リットル)となるQ
xの値に設定される。なお、グラフ中に斜線を付した部
分が誤差となるが、流量増加時と流量減少時の誤差の極
性が逆になって打ち消し合うので、全体としてはそれ程
大きなものとならない。
Since the value of Qx is obtained by adding the instantaneous flow rate Qn obtained at each sampling period of ΔT as shown in the graph of FIG. 9, the value of Q0 is calculated by comparing the known sampling period ΔT × Qx with, for example, 0.1. Q that becomes l (liter)
Set to the value of x. Note that the shaded portions in the graph represent errors, but the polarities of the errors at the time of increasing the flow rate and at the time of decreasing the flow rate are reversed and cancel each other, so that the overall value is not so large.

【0055】上述した本発明のガス流量計測装置は、広
範囲で変化する瞬時流量を計測し、このことによって、
例えば図10に示すように、暖房用のガス燃焼器をオン
オフ制御でなくガス流量制御によって設定温度に応じた
燃焼制御を行うコントローラに利用することができる。
The gas flow measuring device of the present invention described above measures an instantaneous flow rate that changes over a wide range, and
For example, as shown in FIG. 10, a heating gas combustor can be used for a controller that performs combustion control according to a set temperature by gas flow control instead of on / off control.

【0056】すなわち、コントローラは燃焼器(図示せ
ず)のガス流入口に配設され、コントローラに内蔵され
た本発明のガス流量計測装置10が広範囲で変化する瞬
時流量を計測する。ガス流量計測装置10からの瞬時流
量信号は、流量設定部20からの設定流量信号が入力さ
れている開度演算部30に入力される。開度演算部30
は、瞬時流量信号と設定流量信号とを比較し、両者の差
の大きさに応じた開度信号を出力し、これをガス流量計
測装置10の上流側に配した比例制御弁からなる流量制
御弁40に供給して流量制御弁40の開度を制御する。
流量設定部20は温度設定器50によって設定された設
定温度と温度センサ60によって検出した温度とを比較
し、両者の差の大きさに応じた大きさの設定流量信号を
発生する。
That is, the controller is disposed at a gas inlet of a combustor (not shown), and the gas flow measuring device 10 of the present invention built in the controller measures an instantaneous flow rate that changes over a wide range. The instantaneous flow signal from the gas flow measurement device 10 is input to the opening degree calculation unit 30 to which the set flow signal from the flow setting unit 20 is input. Opening degree calculation unit 30
Compares the instantaneous flow rate signal and the set flow rate signal, outputs an opening degree signal corresponding to the magnitude of the difference between the two, and outputs the opening degree signal from a proportional control valve disposed on the upstream side of the gas flow rate measuring device 10. It is supplied to the valve 40 to control the opening of the flow control valve 40.
The flow rate setting section 20 compares the set temperature set by the temperature setting device 50 with the temperature detected by the temperature sensor 60, and generates a set flow rate signal having a magnitude corresponding to the magnitude of the difference between the two.

【0057】以上により、温度設定器50によって設定
した温度と温度センサ60によって検出した実際の温度
との差が大きいときには、流量設定部20はその大きさ
に応じた流量設定信号を出力する。この流量設定信号が
入力される開度演算部30は、この流量設定信号を、ガ
ス流量計測装置10から入力する現在のガス流量に応じ
た瞬時流量信号と比較し、両者に差がないときには現在
出力している開度信号をその後も継続して出力し続け
る。両者に流量設定信号>瞬時流量信号なる関係がある
ときには、流量制御弁40の現在の開度を大きくするよ
うなその大きさに応じた開度信号を出力し、逆に流量設
定信号<瞬時流量信号なる関係があるときには、流量制
御弁40の現在の開度を小さくするようなその大きさに
応じた開度信号を出力する。このことによって、暖房用
のガス燃焼器をガス流量制御によって設定温度に応じた
燃焼制御を行うことができるようになり、オンオフ制御
に比べて温度制御品質及び燃焼効率の優れた制御が可能
になる。
As described above, when the difference between the temperature set by the temperature setting device 50 and the actual temperature detected by the temperature sensor 60 is large, the flow rate setting section 20 outputs a flow rate setting signal corresponding to the magnitude. The opening degree calculation unit 30 to which the flow rate setting signal is input compares the flow rate setting signal with an instantaneous flow rate signal corresponding to the current gas flow rate input from the gas flow rate measuring device 10. The output opening signal is continuously output thereafter. When the flow rate setting signal is greater than the instantaneous flow rate signal, the opening degree signal corresponding to the current opening degree of the flow control valve 40 is increased. On the contrary, the flow rate setting signal is smaller than the instantaneous flow rate signal. When there is a signal relationship, an opening signal corresponding to the current opening degree of the flow control valve 40 is output to reduce the opening degree. As a result, it becomes possible to perform combustion control according to the set temperature of the gas combustor for heating by gas flow rate control, and it is possible to perform excellent control of temperature control quality and combustion efficiency as compared with on / off control. .

【0058】なお、上述の実施の形態においては、選択
スイッチ16による積算流量が選択されているときには
表示部15に積算流量を表示させ、瞬時流量が選択され
ているときには表示部15に瞬時流量を表示させるよう
にしているが、選択スイッチ16を省略して積算流量と
瞬時流量の両方を表示部15に同時に表示させるように
してもよい。積算流量と瞬時流量は表示することなく、
各種の制御に使用したり、あるいは、遠隔の場所に通信
回線によって通報するようにしてもよい。
In the above embodiment, when the integrated flow rate is selected by the selection switch 16, the integrated flow rate is displayed on the display unit 15, and when the instantaneous flow rate is selected, the instantaneous flow rate is displayed on the display unit 15. Although the display is performed, the selection switch 16 may be omitted, and both the integrated flow rate and the instantaneous flow rate may be displayed on the display unit 15 at the same time. Without displaying the integrated flow rate and instantaneous flow rate,
It may be used for various controls, or may be notified to a remote location by a communication line.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の本発
明によれば、ガス流入口INとガス流出口OUTとの間
に設けられ、各々に予め設定した流量検出範囲の一部分
が互いに重複している異なった流路断面積を有する複数
のガス流路の1つを選択してガス流入口からガス流出口
にガスを流し、この1つのガス流路に流れるガスの流速
に応じた信号と、そのガス流路の流路断面積とに基づい
て瞬時流量を演算し、この演算した瞬時流量のガスの流
速に応じた信号を発生するのに適するガス流路が他にあ
るとき、この他のガス流路を選択してガスを流すように
しているので、流量が大きく変化しても、瞬時流量のガ
スの流速に応じた信号を発生するのに適したガスが複数
のガス流路の1つに常時流れるようになり、広い範囲の
瞬時流量を計測することができる。演算した瞬時流量
と、予め定めた流量検出範囲との対比により、演算した
瞬時流量が最も流量の小さな流量検出範囲とこれに隣接
する流量検出範囲との重複した流量検出範囲内にあると
き、又は、最も流量の大きな流量検出範囲とこれに隣接
する流量検出範囲との重複した流量検出範囲内にあると
きには隣接する流量検出範囲をもったガス流路を選択
し、演算した瞬時流量が増加傾向でかつ重複範囲内にあ
るときには大きな流量の流量検出範囲をもったガス流路
を選択し、演算した瞬時流量が減少傾向でかつ重複範囲
内にあるときには小さな流量の流量検出範囲をもったガ
ス流路を選択するようにしているので、流量が変化して
も無駄な判定や切替動作を行うことをなくし、必要なと
きだけ判定して予め定めた流量検出範囲内の流量のガス
がガス流路に常時流れるようにし、流量が大きく変化し
ても、瞬時流量のガスの流速に応じた信号を発生するの
に適したガスが複数のガス流路の1つに常時流れるよう
になり、広い範囲の瞬時流量を計測することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a portion of the flow rate detection range which is provided between the gas inlet IN and the gas outlet OUT is set in advance.
Selects one of a plurality of gas flow paths having different flow path cross-sectional areas overlapping each other to flow gas from a gas inlet to a gas outlet, and the flow rate of the gas flowing through this one gas flow path The instantaneous flow rate is calculated based on the corresponding signal and the flow path cross-sectional area of the gas flow path, and there is another gas flow path suitable for generating a signal corresponding to the calculated flow rate of the gas at the instantaneous flow rate. At this time, since the other gas flow path is selected to flow the gas, even if the flow rate greatly changes, a plurality of gases suitable for generating a signal corresponding to the instantaneous flow rate of the gas flow rate are provided. Since the gas always flows through one of the gas flow paths, a wide range of instantaneous flow rate can be measured. Calculated instantaneous flow rate
And a comparison with a predetermined flow rate detection range.
The flow rate detection range where the instantaneous flow rate is the smallest and adjacent to it
Is within the flow rate detection range that overlaps the
Or the flow rate detection range with the largest flow rate and adjacent to it
Is within the flow rate detection range that overlaps the
Select a gas flow path with an adjacent flow detection range
The calculated instantaneous flow rate is increasing and is within the overlap range.
Gas flow path with a large flow rate detection range
And the calculated instantaneous flow rate is decreasing and the overlap range
Within a gas flow rate with a small flow rate detection range.
The flow path changes because the flow path is selected.
Also eliminates unnecessary judgment and switching operation, and
Gas whose flow rate is within the predetermined flow rate detection range
Flow through the gas flow path at all times,
Generates a signal corresponding to the instantaneous flow rate of the gas.
So that the appropriate gas always flows through one of the gas flow paths
And the instantaneous flow rate in a wide range can be measured.

【0060】[0060]

【0061】[0061]

【0062】[0062]

【0063】[0063]

【0064】[0064]

【0065】[0065]

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

【図1】本発明によるガス流量計測装置の基本構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a gas flow measuring device according to the present invention.

【図2】本発明によるガス流量計測装置の一実施の形態
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of a gas flow measuring device according to the present invention.

【図3】図2中の各ガス流路に設けたフローセンサの流
量検出範囲を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a flow rate detection range of a flow sensor provided in each gas flow path in FIG. 2;

【図4】図2中のフローセンサの一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a flow sensor in FIG.

【図5】図4のフローセンサの断面と温度分布を示す図
である。
5 is a diagram showing a cross section and a temperature distribution of the flow sensor of FIG.

【図6】図4のフローセンサの流速−出力特性を示すグ
ラフである。
6 is a graph showing a flow velocity-output characteristic of the flow sensor of FIG.

【図7】図2中のCPUが行う処理を示すフローチャー
トである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a process performed by a CPU in FIG. 2;

【図8】図7中の処理の詳細を示すフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart showing details of a process in FIG. 7;

【図9】図8の処理の内容を説明するためのグラフであ
る。
FIG. 9 is a graph for explaining the contents of the processing in FIG. 8;

【図10】本発明によるガス流量計測装置の応用例を示
すブロックである。
FIG. 10 is a block diagram showing an application example of the gas flow measurement device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

IN ガス流入口 OUT ガス流出口 11 流路切替手段(切替弁) 12A〜12C ガス流路 13A〜13C 流れ検出手段(フローセンサ) 14A−1 瞬時流量演算手段(CPU) 14A−2 流路切替制御手段(CPU) 14A−3 積算流量演算手段(CPU) 15 表示手段(表示部) 17 積算流量保持手段(不揮発性メモ
リ)
IN Gas inlet OUT Gas outlet 11 Flow path switching means (switching valve) 12A to 12C Gas flow path 13A to 13C Flow detection means (flow sensor) 14A-1 Instantaneous flow rate calculation means (CPU) 14A-2 Flow path switching control Means (CPU) 14A-3 Cumulative flow rate calculating means (CPU) 15 Display means (display unit) 17 Cumulative flow rate holding means (Non-volatile memory)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−159839(JP,A) 特開 平8−75511(JP,A) 特開 平8−136315(JP,A) 実開 平2−93716(JP,U) 実開 昭60−29231(JP,U) 特公 平6−103199(JP,B2) 特公 昭62−35605(JP,B1) 特公 昭61−52409(JP,B1) 実公 平6−35139(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01F 7/00 G01F 15/075 Continuation of the front page (56) References JP-A-8-1559839 (JP, A) JP-A-8-75511 (JP, A) JP-A-8-136315 (JP, A) JP-A-2-93716 (JP) , U) Japanese Utility Model Showa 60-29231 (JP, U) Japanese Patent Publication No. 6-103199 (JP, B2) Japanese Patent Publication No. 62-35605 (JP, B1) Japanese Patent Publication No. 61-52409 (JP, B1) 6-35139 (JP, Y2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01F 7/00 G01F 15/075

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガス流入口とガス流出口との間に設けら
、各々に予め設定した流量検出範囲の一部分が互いに
重複している流路断面積の異なる複数のガス流路と、 該複数のガス流路のガス流入口寄りに設けられ、前記複
数のガス流路の1つを選択し該選択したガス流路を通じ
て前記ガス流入口から前記ガス流出口にガスを流すよう
にする流路切替手段と、 前記複数のガス流路の各々に設けられ、ガス流路に流れ
るガスの流速に応じた信号を出力する流れ検出手段と、 前記流路切替手段によって選択された前記ガス流路に設
けられた前記流れ検出手段からの信号と、当該ガス流路
の流路断面積とに基づいて瞬時流量を演算する瞬時流量
演算手段と、 前記流路切替手段により現在選択されている前記ガス流
路に設けられている前記流れ検出手段よりも、前記瞬時
流量演算手段によって演算した瞬時流量のガスの流速に
応じた信号を発生するのに適する前記流れ検出手段が設
けられているガス流路が他にあるとき、当該他の前記ガ
ス流路を通じてガスを流すように前記流路切替手段に対
して切替信号を出力する流路切替制御手段と前記流路切
替制御手段が、前記瞬時流量演算手段によって演算した
瞬時流量と、前記ガス流路に設けられている前記流れ検
出手段の各々について予め定めた流量検出範囲との対比
により、前記演算した瞬時流量が最も流量の小さな流量
検出範囲とこれに隣接する流量検出範囲との重複した流
量検出範囲内にあるとき、又は、最も流量の大きな流量
検出範囲とこれに隣接する流量検出範囲との重複した流
量検出範囲内にあるとき、前記隣接する流量検出範囲を
もった前記ガス流路を選択し、前記演算した瞬時流量が
増加傾向でかつ前記重複範囲内にあるとき、大きな流量
の流量検出範囲をもった前記ガス流路を選択し、前記演
算した瞬時流量が減少傾向でかつ前記重複範囲内にある
とき、小さな流量の流量検出範囲をもった前記ガス流路
を選択する切替信号を前記流路切替手段に対して出力す
ことを特徴とするガス流量計測装置。
1. A method according to claim 1, wherein a portion of a flow rate detection range which is provided between a gas inlet and a gas outlet is set in advance.
A plurality of overlapping gas flow paths having different cross-sectional areas; a plurality of gas flow paths provided near the gas inlet of the plurality of gas flow paths; selecting one of the plurality of gas flow paths; Flow path switching means for causing gas to flow from the gas inlet to the gas outlet through a gas passage provided in each of the plurality of gas passages, and outputting a signal corresponding to a flow rate of the gas flowing in the gas passage. A flow detecting means, an instant that calculates an instantaneous flow rate based on a signal from the flow detecting means provided in the gas flow path selected by the flow path switching means and a flow path cross-sectional area of the gas flow path. A signal corresponding to the flow rate of the gas at the instantaneous flow rate calculated by the instantaneous flow rate calculation means, from the flow rate calculation means and the flow detection means provided in the gas flow path currently selected by the flow path switching means. Suitable to produce before When there is another gas flow path provided with the flow detection means, a flow path switching control means for outputting a switching signal to the flow path switching means so as to flow gas through the other gas flow path; The channel cut
Change control means calculated by the instantaneous flow rate calculation means.
An instantaneous flow rate and the flow detection provided in the gas flow path.
Comparison with the flow rate detection range predetermined for each of the output means
By the above, the calculated instantaneous flow rate is the smallest flow rate
Overlapping flow between the detection range and the adjacent flow detection range
When the flow rate is within the detection range or when the flow rate is the largest
Overlapping flow between the detection range and the adjacent flow detection range
When within the volume detection range, the adjacent flow rate detection range
The selected gas flow path is selected, and the calculated instantaneous flow rate is
Large flow rate when increasing and within the overlap range
The gas flow path having a flow rate detection range of
The calculated instantaneous flow rate is decreasing and within the overlap range
When the gas flow path has a small flow detection range
Output to the flow path switching means.
Gas flow measuring device, characterized in that that.
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