JPH0726663Y2

JPH0726663Y2 - 気体流量計

Info

Publication number: JPH0726663Y2
Application number: JP1985016652U
Authority: JP
Inventors: 宏山本
Original assignee: オ−バル機器工業株式会社
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2000-02-07
Also published as: JPS61132719U

Description

【考案の詳細な説明】技術分野本考案は、気体流量計、より詳細には、温度，圧力等に
よって正味の流量が変化する気体の流量を、基準状態の
流量に補正して表示する気体流量計に関する。

従来の技術気体の体積のような状態量は、ボイル・シャールの法則
にしめされるように、状態変数である温度・圧力の大き
さにより大きく変化する。そのため、正確な体積を求め
る場合は、温度・圧力・圧縮係数等の補正演算を施し、
例えば０℃,1気圧等の標準状態における体積に換算する
のが一般的である。このような例は気体計測だけでな
く、微粉流体等においても同様であり、微粉流体の流量
もかさ密度・温度等の影響により大きく変動すが、本明
細書においては、これらも含めて気体と称する。このよ
うな気体計測における補正方法の一例として実公昭51−
9895号公報が開示されており、まず、これについて述べ
る。

上記実公昭51−9895号公報に記載された考案は、流量の
重みをもつ流量パルスを受けると、該流量パルスに対し
て温度検知機構を有する温度補正回路と該温度補正回路
と直列接続された圧力検知機構を有する圧力補正回路と
により次の流量パルスが入力する迄に補正を完了するも
ので、補正方法は流量信号により開かれるゲートから入
力する任意の発信パルスをデジタル・アナログ変換し、
温度検知機構又は圧力検知機構からの信号と比較し、一
致してからの発信パルスを所望の設定値に設定したプリ
セットカウンタに導くことにより除算するもので、上記
発信パルスの積算値がカウンタの設定値に達したときパ
ルスを発信して上記流量パルスの補正パルスとして加減
算するものである。

解決しようとする問題点上述の従来の補正装置においては、流量パルスのパルス
間隔の間に補正のパルス加減のため流量パルス間隔が不
均一となる。一般に、流量制御する場合はアナログ調節
されるので、流量パルスをアナログ変換する場合はロー
パスフィルタの時定数を大きくする必要があった。ま
た、流量パルス間に補正パルスを加減するので分解能を
向上させるために必要な高速流量パルスの場合には不都
合であり、流量パルスのパルス周波数も低く押さえなけ
ればならなかった。

叙上の理由により、上記従来の補正装置では応答の速い
制御は不向きであり、更に構成要素も多く高価になると
いう問題点があった。

問題点を解決するための手段上記従来の補正装置が流量パルスが入力されて後、次の
流量パルスが入力する時間内で補正演算を行うのに対し
て、本考案においては、流量パルスそのものを温度及び
圧力に応じたパルス幅，パルス電圧の矩形波パルスとし
て補正し、その後該矩形波パルスをアナログ変換して基
準状態におけるアナログ信号とするものである。

周知のように、ボイルシャールの法則によれば、理想気
体における気体の体積は圧力に逆比例し、気体の絶対温
度に比例する関係にある。従って、流量計測で得られた
気体の体積流量は、計測時の温度、圧力により変化する
不確定な流量であるから、基準状態の温度・圧力におけ
る流量に補正される。基準状態の気体流量に補正するた
めには、ボイルシャールの法則に従って、圧力は絶対圧
力、温度は絶対温度に換算した下記の補正式が適用され
る。

ここで、 Q_N：基準状態に補正された流量（m³/h） Q_a：流量計測時の未補正流量（m³/h） P :計測された気体の絶対圧力（kgf/cm²・abs） P_O：基準絶対圧力（kgf/cm²・abs） T :計測された気体の絶対温度（゜K） T_O：基準絶対温度（゜K）気体流量計測において、通常、基準状態として定められ
た温度は０℃、圧力は１気圧（ゲージ圧）であるから、
これを絶対値であらわすと、０℃は273.2°Ｋ、１気圧
は1.033kgf/cm²・absであるから、 P_O＝1.033、Ｐ＝1.033＋ｐ、T_O＝273.2、Ｔ＝273.2＋ｔ
となり、（１）式は、下記の（２）式であらわされる。

ここで、 Q_NO:0℃、１気圧における流量（m³/h）ｐ：計測された圧力（ゲージ圧）（kgf/cm²・Ｇ）ｔ：計測された気体温度（℃）である。

（２）式において、１＋0.9681・ｐ＝K_p １＋0.00366・ｔ＝K_t とすると、（２）式は、であらわされる。

すなわち、流量計から流量Q_aの流量パルスが出力される
と、０℃、１気圧の基準状態に補正された流量Q_NOの流
量パルスは圧力に比例した波高値をもち、温度に逆比例
したパルス幅の流量パルスとなる。このような補正を、
入力された未補正の流量パルスごとに、例えば、まず温
度補正を行い、次に圧力補正を行うことにより基準状態
に補正された流量パルスが得られる。

ｉ）気体の温度補正：（３）式において、K_p＝１とおくと、温度補正された流
量Q_Ntは、により演算される。

第２図は、上記演算を行うための電気回路の一例を示す
図で、図中、１は流量パルス、２は単安定マルチで、単
安定マルチ２のパルス幅τは次のように定められる。

単安定マルチ２は、流量パルス１の立上がりによりON
し、定電流源３からの定電流i_tは、該単安定マルチ２の
立上がりと同時にコンデンサＣの充電を開始する。コン
デンサ４の充電電圧V_tは、該コンデンサ４の静電容量を
C_t、充電時間をＴとすると、であり、（５）式を時間Ｔの式に書き直すと、となる。

一方、単安定マルチ２のスレッシュホールドレベルをV
_thとすると、前記コンデンサ４の充電電圧V_tがV_thにな
った時（V_t＝V_th）に前記単安定マルチ２はOFFとなり、
該単安定マルチ２がONしてOFFするまでの時間Ｔは、
（６）式より、となる。

前記単安定マルチ２がONしてからOFFするまでの時間を
パルス幅τとすれば、τ＝Ｔであり、V_t＝V_thであるか
ら、（７）式より、となる。ここで、V_th，C_tは一定であるからとなり、定電流i_tをK_tと比例関係をもたせることによ
り、流量パルスQ_aはパルス幅τに応じて温度補正され
る。

ii）気体の圧力補正：（３）式において、K_t＝１とおくと、圧力補正流量Q_NP
は Q_NP＝K_p・Q_a（10）の演算により実現される。（10）式によると、圧力補正
流量は流量パルスQ_aのパルス電圧をK_pに比例した値にす
ることにより求められることをしめす。

第３図は、上記（８）式を演算するための電気回路、す
なわち、Kp＝１＋0.9681Pの電圧を得る回路図の例をし
めすもので、この演算回路は演算増幅器20,21、抵抗値R
₁〜R₅，比較電圧Ｅとよりなる周知の演算回路で、R₂＝
0.9681R₁，R₃＝R₄＝R₅，基準固定電圧Ｅ＝1Vとすること
により入力端子15′に印加された圧力信号電圧に対し、
Kpに相当する電圧V_pが出力端子15に得られ、この電圧V_p
が後述する第１図の補正信号入力端子15に供給される。

実施例以上に、温度補正，圧力補正の原理について述べたが、
以下に、本考案の実施例について説明する。

第１図は、本考案の一実施例を示す電気回路図、第４図
は、その動作説明をするためのタイムチャートで、第４
図において、（ａ）は入力（流量）パルス，（ｂ）は温
度入力，（ｃ）は温度出力，（ｄ）は圧力入力，（ｅ）
は圧力出力，（ｆ）は温度・圧力補正出力，（ｇ）は温
度・圧力アナログ補正信号である。

第１図において、今、流量パルスが端子１に入力される
と、該流量パルスは第２図に関して説明したように、単
安定回路２に入力され、定電流源３の電流値i_tとコンデ
ンサ４の容量C_tにより決められる温度に逆比例したパル
ス幅の矩形パルスに変換される。上記電流i_tは被測定気
体の温度に比例した電流値であり、前述のごとくしてパ
ルス幅に変調された矩形パルスは、インバータ５及びア
ナログスイッチ６（第１スイッチ回路）に印加され、イ
ンバータ５に供給されたパルスはアナログスイッチ７
（第２スイッチ回路）に入力される。アナログスイッチ
６および７は直列接続されており、一方が開路のとき、
他方が閉路となる。このアナログスイッチ6,7は直列接
続されて、被測定気体の圧力に比例した電圧V_pを供給す
る端子15と接続されている。また、アナログスイッチ6,
7の共通端子は直流モータ８に接続され、該直流モータ
の回転角が表示器９にて表示されるようになっている
が、該直流モータ８は、被測定流体の圧力に比例した電
源電圧V_Pの電圧値をもち、かつ、温度に逆比例したパル
ス幅の矩形パルス（第４図の（ｆ））にアナログ的に追
従して回転し、従って、表示器９は第４図（ｇ）にしめ
すようなアナログ表示をする。

効果以上の説明から明らかなように、本考案によると、被測
定気体の圧力及び温度の状態変数をもった関数であらわ
される状態量に比例した周波数で発信されるパルス信号
を、各パルス信号間隔の間に、前記状態変数にて補正す
ることができるので、応答速度が速く、換言すれば、分
解能の高く、しかも、精度の高い計測を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を説明するための電気回路
図、第２図は、温度補正回路の一例を示す電気回路図、
第３図は、圧力補正回路の一例を示す電気回路図、第４
図は、第１図に示した電気回路の動作説明をするための
タイムチャートである。１…入力端子,2…単安定マルチ,6…アナログスイッチ
（第１スイッチ回路）,7…アナログスイッチ（第２スイ
ッチ回路）,8…直流モータ,9…表示器。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】基準となる気体の絶対温度と測定された気
体の絶対温度との比に比例した電流を供給する電流源
と、気体流量パルス信号を入力し、前記電流源から流れ
る電流により充電されるコンデンサの充電電圧を基準ス
レッシュホールドレベルと比較して基準温度に逆比例し
たパルス幅の電圧パルスを出力する単安定マルチバイブ
レータと、測定された気体の絶対圧力と基準圧力との比
に比例した電圧を出力する電圧源と、該電圧源に直列接
続されて常時開路され前記電圧パルスにより閉路される
第１スイッチ回路、および常時閉路され前記電圧パルス
により開路される第２スイッチ回路と、該第１スイッチ
回路および第２スイッチ回路により開閉される電圧パル
スの面積に比例して標準状態における気体流量を表示す
る表示器とからなることを特徴とする気体流量計。