(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路に熱式流量計の熱式センサ及びピトー管が配設され、熱式センサの電圧信号の電圧値が下限設定電圧を越えかつ切換設定電圧以下のときは、熱式流量計で測定された測定結果がディスプレーに表示され、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が上限設定電圧以下で切換設定電圧を超えるときは、ピトー管を用いた流量計で測定された測定結果がディスプレーに表示され、熱式センサの電圧信号の電圧値が切換設定電圧を超えるときは、熱式センサの電圧信号の増幅率を下げるともにピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を上げ、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が切換設定電圧以下のときは、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を下げるとともに熱式センサの電圧信号の増幅率を上げる２センサ式流量計。
【請求項２】
熱式センサの電圧信号の電圧値が下限設定電圧以下のとき及びピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が上限設定電圧を超えるときは、ディスプレーにエラー表示がされる請求項１の２センサ式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱式流量計とピトー管を用いた流量計とを組み合わせた２センサ式流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱式流量計は、わずかな流れを測定することができ、測定精度が高くまた小形で取付が簡単であるため、各種の分野で多用されている。熱式流量計は、流量測定用抵抗体と温度補償用抵抗体との温度差が、流体通路内の流量に関係なく、常に一定に保たれるように、流量測定用抵抗体が通電制御されるようになっている。そして、流体通路内の流量が少ないときには流量測定用抵抗体に低圧の電流が流れ、流量が多いときには流量測定用抵抗体に高圧の電流が流れ、その単調増加関数から流量を測定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
熱式流量計の流量測定用抵抗体に流す電圧には限界があり、流量が多くなる（流速が速くなる）と熱式流量計の出力が飽和するので、測定範囲を大流量域まで広げることは困難である。
本発明は、熱式流量計に大流量を測定可能な他の測定手段を組み合わせて、高い測定精度で測定範囲を拡大することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流体通路に熱式流量計の熱式センサ及びピトー管が配設され、熱式センサの電圧信号の電圧値が下限設定電圧を超えかつ（熱式センサの）切換設定電圧以下のときは、熱式流量計で測定された測定結果がディスプレーに表示され、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が上限設定電圧以下で（圧力センサの）切換設定電圧を超えるときは、ピトー管を用いた流量計で測定された測定結果がディスプレーに表示され、熱式センサの電圧信号の電圧値が（熱式センサの）切換設定電圧を超えるときは、熱式センサの電圧信号の増幅率を下げるともにピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を上げ、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が（圧力センサの）切換設定電圧以下のときは、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を下げるとともに熱式センサの電圧信号の増幅率を上げることを第１構成とする。  本発明は、第１構成において、熱式センサの電圧信号の電圧値が（熱式センサの）下限設定電圧以下のとき及びピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が（圧力センサの）上限設定電圧を超えるときは、ディスプレーにエラー表示がされることを第２構成とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１，図２は本発明の実施の形態を示す。図１(a) において、２センサ式流量計10は、管11の上部にケース12が配設された外形をしている。管11の流体通路13の中心線上には、熱式流量計の流量測定用抵抗体16・温度補償用抵抗体17及びピトー管20の鼻管21（図１(b) 参照）が配設され、流体通路13の流体は入口部14から出口部15に向かって流れるように設定されている。流量測定用抵抗体16及び温度補償用抵抗体17は、支持柱により支持され、それらは制御回路18に接続されている。熱式流量計では制御回路18において、流量測定用抵抗体（熱式センサ）16に流れる電圧信号から流量を計算するようにされている。
【０００６】
図１に示すように、標準形のピトー管20には直角に交差した鼻管21と元管22とがあり、鼻管21の中心線は流体通路13の中心線と正しく一致して配置され、元管22は管11の支持具23に挿通され支持されている。ピトー管20は先端部（図１(b) では左端部）及び基端部（図１(b) では下端部）以外は二重管になっており、内側管の内部が全圧通路であり、内側管と外側管との間の部分が静圧通路である。鼻管21の先端には全圧測定孔24が形成され、全圧測定孔24は全圧通路を介して全圧検出器26に連通されている。鼻管21の側部には静圧測定孔25が形成され、静圧測定孔25は静圧通路を介して静圧検出器27に連通されている。ピトー管20を用いた流量計では、全圧検出器26によって全圧Ｐ0 が検出され、静圧検出器27によって静圧Ｐが検出され、制御回路18において、圧力の差（Ｐ0 −Ｐ）から流速が求められる。
【０００７】
ピトー管を用いた流量計は、低速域で発生する差圧が微小であるため、差圧の検出が困難であるが、中速域から高速域の流量の測定には適している。そこで、本発明では、低速域の流量から中速設定値（８．６ｍ／ｓ）の流量（２６０Ｌ／ｍｉｎ（ＡＮＲ））を熱式流量計で測定し、中速設定値の流量から高速域の流量をピトー管を用いた流量計で測定することを基本としている。
【０００８】
図２によって、２センサ式流量計の実施の形態の機能を説明する。プログラムがスタートすると、ステップＳ１で初期値の設定を行い、ステップＳ２で熱式流量計の熱式センサ（流量測定用抵抗体16）の電圧信号を読み取る。ステップＳ３において、熱式センサの電圧信号はＡ／Ｄ変換され増幅され、続いてステップＳ４において制御回路18で熱式センサの電圧信号から流量が計算され、計算結果がケース12の上面のディスプレイ29（図１(a) 参照）に表示される。
【０００９】
ステップＳ５において、熱式センサの電圧信号の電圧値が（熱式センサの）下限設定電圧（実験装置では０．０５Ｖ。このとき、流量が１０Ｌ／ｍｉｎ（ＡＮＲ），流速が０．３３ｍ／ｓ）を超えるか否かの判定が行われる。ステップＳ５で熱式センサの電圧信号の電圧値が下限設定電圧を超えない（下限設定電圧以下である）と判定された場合は、流量が少なすぎて正確な測定ができないので、ステップＳ６でディスプレイ29にエラー表示をし、ステップＳ２に戻る。
【００１０】
ステップＳ５で熱式センサの電圧信号の電圧値が下限設定電圧を超えると判定されたときは、ステップＳ７で熱式センサの電圧信号の電圧値が熱式センサの切換設定電圧（実験装置では５Ｖ。このとき、流量が２６０Ｌ／ｍｉｎ（ＡＮＲ），流速（中速設定値）が８．６ｍ／ｓ）を超えるか否かの判定が行われる。熱式センサの電圧信号の電圧値が熱式センサの切換設定電圧を超えると、熱式センサの出力が飽和する。ステップＳ７で熱式センサの電圧信号の電圧値が熱式センサの切換設定電圧を超えない（切換設定電圧以下である）と判定されたときは、熱式センサの測定範囲内にあるので、ディスプレイ29に流量が継続して表示され（エラー表示はされない）、ステップＳ２に戻る。
【００１１】
ステップＳ７で熱式センサの電圧信号の電圧値が熱式センサの切換設定電圧を超えると判定されたときは、ステップＳ８で、熱式センサの電圧信号の増幅率を下げ、ピトー管20を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を上げ、ステップＳ９へ進む。この操作により、熱式センサの流量をディスプレイに表示することが不能となり、ピトー管を用いた流量計の流量をディスプレイに表示することとなる。
【００１２】
ステップＳ９でピトー管を用いた流量計の圧力センサ（全圧検出器26・静圧検出器27）の電圧信号を読み取る。ステップＳ１０でこの電圧信号はＡ／Ｄ変換され増幅され、続いてステップＳ１１において制御回路18でこの電圧信号から流量が計算され、計算結果がディスプレイ29に表示される。
【００１３】
ステップＳ１２において、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が（圧力センサの）上限設定電圧（実験の装置では５Ｖ、流量が１０００Ｌ／ｍｉｎ（ＡＮＲ），流速が３２．９ｍ／ｓ）を超えるか否かの判定が行われ、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が上限設定電圧を超えると判定された場合は、流量が大すぎて正確な測定ができない。ステップＳ１２でピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が上限設定電圧を超えると判定されたときは、ステップＳ１３でディスプレイ29にエラー表示をし、ステップＳ９に戻る。
【００１４】
ステップＳ１２でピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が上限設定電圧を超えない（上限設定電圧以下である）と判定されたときは、ステップＳ１４でピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が圧力センサの切換設定電圧（実験装置では０．０５Ｖ。このとき、流量が２６０Ｌ／ｍｉｎ（ＡＮＲ），流速（中速設定値）が８．６ｍ／ｓ）を超えるか否かの判定が行われる。ステップＳ１４でピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が圧力センサの切換設定電圧を超えると判定されたときは、ピトー管を用いた流量計の測定範囲内にあるので、ディスプレイ29に流量が継続して表示され（エラー表示はされていない）、ステップＳ９に戻る。
【００１５】
ステップＳ１４でピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が圧力センサの切換設定電圧を超えない（切換設定電圧以下である）と判定されたときは、ステップＳ１５でピトー管20を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を下げ、熱式センサの電圧信号の増幅率を上げ、ステップＳ２へ進む。この操作により、ピトー管を用いた流量計の流量をディスプレイに表示することが不能となり、熱式センサの流量をディスプレイに表示することとなる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明においては、下限設定電圧を越えかつ切換設定電圧以下のときは、流量が熱式流量計で測定されて測定結果がディスプレーに表示され、上限設定電圧以下で切換設定電圧を越えるときは、流量がピトー管を用いた流量計で測定されて測定結果がディスプレーに表示される。低速域から中速域（切換設定電圧以下のとき）の流量の測定を得意とする熱式流量計と、中速域から高速域（切換設定電圧を越えるとき）の流量を測定できるピトー管を用いた流量計とを組み合わせたので、高い測定精度で測定範囲を拡大することができる。そして、本発明では、熱式流量計で測定された測定結果の表示と、ピトー管を用いた流量計で測定された測定結果の表示とが、切換設定電圧を基準として自動的に切り換えられる。熱式センサの電圧信号の電圧値が切換設定電圧を超えるときは、熱式センサの電圧信号の増幅率を下げるともにピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を上げ、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の電圧値が切換設定電圧以下のときは、ピトー管を用いた流量計の圧力センサの電圧信号の増幅率を下げるとともに熱式センサの電圧信号の増幅率を上げるので、熱式センサの出力端子とピトー管を用いた流量計の出力端子とを同時にディスプレー装置に接続することができ、回路構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) は本発明の２センサ式流量計の実施の形態の説明図であり、図１(b) は本発明の実施の形態に用いられるピトー管の説明図である。
【図２】本発明の２センサ式流量計の実施の機能を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10  ２センサ式流量計
13  流体通路
16  熱式センサ（流量測定用抵抗体）
20  ピトー管
26・27  圧力センサ
29  ディスプレィ
【図１】
0003637278.tif 000002
【図２】
0003637278.tif 000003