JP2001221665A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流量計による流量測定の精度向上を図る。 【解決手段】本発明の流量計は、回転磁界の検出可能な
領域を制限するための磁気シールド手段１３を備えてい
る。複数の磁気センサ６、７が、この磁気シールド手段
１３を介して回転磁界を検出して電磁誘導パルスを出力
する。正逆判定手段９は、複数の磁気センサ６、７から
の電磁誘導パルスの出力状態によって羽根車１の回転の
正逆を判定する。回転検出手段１０は、複数の磁気セン
サ６、７からの電磁誘導パルスから回転検出を行い計量
パルスを出力する。そして、計算手段１１が、正逆判定
手段９の出力する正逆信号と回転検出手段１０からの計
量パルスを受けて積算計算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、羽根車の回転軸に
取り付けられている永久磁石の回転磁界から正逆判定及
び回転の検出を行い、この結果から流量を測定する流量
計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流量計においては、流体の流れに
よって回転する羽根車の回転方向と回転数から流量を測
定する。

【０００３】図５は、従来の流量計における羽根車の設
置状態を例示する上方断面図であり、垂直方向の回転軸
を持つ場合を示している。この羽根車１は配管２内の流
体の移動により、正方向又は逆方向に回転する。

【０００４】図６は、従来の流量計の構成を例示するブ
ロック図であり、側面から見た状態を示している。

【０００５】この流量計３は、羽根車１に備えられてい
る永久磁石４と、流量計本体５とを含む。流量計本体５
に備えられている磁気センサ６、７は、液体の使用量に
比例して回転する羽根車１の回転軸上端に取り付けられ
た永久磁石４の回転磁界を検出する。

【０００６】また、この磁気センサ６、７は、永久磁石
４の回転座標上に、互いに位相の異なる電磁誘導パルス
を出力するように配置されている。

【０００７】計量部８における正逆判定部９は、磁気セ
ンサ６、７から出力される電磁誘導パルスの位相から、
羽根車１の正方向、逆方向の回転を判定し、正逆信号を
出力する。

【０００８】計量部８における回転検出部１０は、電磁
誘導パルスから計量パルスを出力する。

【０００９】計量部８における計算部１１は、正逆信号
が正方向の場合には計量パルスを加算し、正逆信号が逆
方向の場合には計量パルスを減算し、積算を行う。

【００１０】図７は、従来の流量計３に備えられている
磁気センサ６、７からの電磁誘導パルスの状態を示して
いる。

【００１１】図７（ａ）は正転計量時の状態を示してい
る。正逆判定部９は、第１の磁気センサ６からの電磁誘
導パルスが第２の磁気センサ７からの電磁誘導パルスよ
りも先に「Ｌ」から「Ｈ」に変化した場合に、正転状態
と判定する。

【００１２】回転検出部１０は、磁気センサ６からの電
磁誘導パルスが「Ｈ」の場合に磁気センサ７からの電磁
誘導パルスが変化すると、その状態が維持される間、計
量パルスを出力する。

【００１３】これに対し、図７（ｂ）は逆転計量時の状
態を示している。正逆判定部９は、第１の磁気センサ６
からの電磁誘導パルスが第２の磁気センサ７からの電磁
誘導パルスよりも後に「Ｌ」から「Ｈ」に変化した場合
に、逆転状態と判定する。

【００１４】回転検出部１０は、逆転計量時であって
も、上記正転計量時と同様の条件が成立すると（磁気セ
ンサ６からの電磁誘導パルスが「Ｈ」の場合に磁気セン
サ７からの電磁誘導パルスが変化すると）、その状態が
維持される間、計量パルスを出力する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
流量計３においては、位相の異なる電磁誘導パルスから
回転の正逆及び回転数を求め、流量を求める。

【００１６】しかしながら、各磁気センサ６、７を同じ
状況で利用しても、それぞれのデューティ比（パルスの
１周期に対する「Ｈ」の時間の割合）が異なる場合があ
る。また、動作温度により各磁気センサ６、７の感度が
変化する場合がある。

【００１７】図８は、デューティ比や動作温度の影響を
受けた電磁誘導パルスの状態を例示している。この図７
では、磁気センサ６，７のデューティ比や動作温度の影
響により電磁誘導パルスが変化し、２つの電磁誘導パル
スが重なっている。

【００１８】このような状況では、計量部８の正逆判定
部９が正確に正逆の判定を行うことができず、また回転
検出部１０が正確に回転を検出できず、計量ミスが生じ
る。

【００１９】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、磁気センサのデューティ比や動作温度によ
り生じる計量ミスを防止し、正確な計量を可能とする流
量計を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明を実現するにあた
って講じた具体的手段について以下に説明する。

【００２１】第１の発明の流量計は、回転磁界の検出可
能な領域を制限するための磁気シールド手段と、磁気シ
ールド手段を介して回転磁界を検出して電磁誘導パルス
を出力する複数の磁気センサと、複数の磁気センサから
の電磁誘導パルスの出力状態によって回転の正逆を判定
する正逆判定手段と、複数の磁気センサからの電磁誘導
パルスから回転検出を行い計量パルスを出力する回転検
出手段と、正逆判定手段の出力する正逆信号と回転検出
手段からの計量パルスを受けて積算計算する計算手段と
を具備している。

【００２２】この第１の発明では、各磁気センサが磁気
シールド手段によって限られた範囲の磁界のみを検出す
る。

【００２３】これにより、各磁気センサのデューティ比
や動作温度により電磁誘導パルスが重なることを防止で
き、正逆判定及び回転検出を正確に行うことができる。
したがって、流量の計量ミスを防止することができる。

【００２４】また、回転磁界の検出可能な領域を制限す
ることにより、流体の流量や、流体中の磁性体粒、流量
計の外部磁界などによる永久磁石の回転磁界の乱れを最
小限に抑制できるため、流量の計量精度を向上させるこ
とができる。

【００２５】第２の発明の流量計は、流体の流量に比例
して回転する羽根車の回転軸に取り付けられた永久磁石
と、永久磁石による回転磁界の検出可能な領域を制限す
るための磁気シールド手段と、磁気シールド手段を介し
て永久磁石による回転磁界を検出して電磁誘導パルスを
出力する複数の磁気センサと、複数の磁気センサからの
電磁誘導パルスの出力状態によって羽根車の回転の正逆
を判定する正逆判定手段と、複数の磁気センサからの電
磁誘導パルスから回転検出を行い計量パルスを出力する
回転検出手段と、正逆判定手段の出力する正逆信号と回
転検出手段からの計量パルスを受けて積算計算する計算
手段とを具備している。

【００２６】この第２の発明の流量計は、先で述べた第
１の発明の流量計に対して羽根車に取り付けられる永久
磁石を構成要素として加えたものであり、第１の発明と
同様の作用により同様の効果を得ることができる。

【００２７】第３の発明は、第１又は第２の発明と同様
な流量計であるが、磁気シールド手段が、複数の磁気セ
ンサに磁界を与えるための窓部と磁界を遮断するための
非窓部とからなる。

【００２８】このように、複数の磁気センサが窓部から
の磁界のみを検出することにより、電磁誘導パルスが重
なることを防止でき、正逆判定及び回転検出を正確に行
うことができる。したがって、流量の計量ミスを防止す
ることができる。

【００２９】第４の発明は、第１から第３までの発明と
同様な流量計であるが、磁気シールド手段が、回転磁界
を受けて磁気モーメントを生じることにより回転磁界を
発生している部分に対する制動トルクを発生する。

【００３０】ここで、回転磁界を発生している部分の具
体例としては、回転軸に永久磁石を取り付けた羽根車等
がある。

【００３１】この第４の発明によれば、流体の流量が微
少な状態（微流量域）において発生する器差（誤差）を
抑制できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００３３】図１は、本実施の形態に係る流量計の構造
を側面から見た状態で例示するブロック図であり、図６
と同一の部分については同一の符号を付してその説明を
省略するかあるいは簡単に説明し、ここでは異なる部分
についてのみ詳しく説明する。

【００３４】この流量計１２は、羽根車１の回転軸端に
取り付けられた永久磁石４と、磁気センサ６、７の間に
磁気シールド１３を備えている。すなわち、流量計本体
１４は、磁気センサ６、７の前段部分に磁気シールド１
３を備えている。

【００３５】この流量計本体１４に備えられている磁気
シールド１３は、窓部１３ａと非窓部１３ｂとからな
り、永久磁石４からの磁界を窓部１３ａのみから磁気セ
ンサ６、７に与える。

【００３６】非窓部１３ｂは材料固有の透磁率と板厚に
よって磁気シールド効果を実現する。なお、非窓部１３
ｂの材質は、透磁率の低いもの程よい。具体的には、パ
ーマロイ等が利用可能である。

【００３７】図２は、磁気シールド１３と磁気センサ
６、７とを羽根車１の回転軸方向から見た図であり、磁
気センサ６、７による測定位置に窓部１３ａが設けられ
ている。

【００３８】このように、窓部１３ａをもつ磁気シール
ド１３を備えることで、磁気センサ６、７に検出される
回転磁界が限定される。

【００３９】図３は、本実施の形態に係る流量計１２に
より測定される電磁誘導パルスの状態を示しており、先
で説明した図８と同様の状況において測定される電磁誘
導パルスの状態を示している。

【００４０】この図３における磁気センサ７からの電磁
誘導パルスの点線部分は、デューティ比や動作温度の影
響を受けたことが原因で出力される部分である。

【００４１】本実施の形態に係る流量計１２において
は、磁気センサ７で検出される回転磁界が磁気シールド
１３によって補正される。これにより、磁気センサ７か
らの電磁誘導パルスは実線部分の状態で出力される。

【００４２】このように磁気シールド１３の窓部１３ａ
の回転磁界に基づく電磁誘導パルスが出力されることに
より、各電磁誘導パルスの不適当な重なりが防止され、
正逆判定部９の正逆判定や回転検出部１０の回転検出が
正確に行われ、流量が求められる。

【００４３】また、磁気シールド１３は、羽根車１の回
転軸上に取り付けられた永久磁石４の回転による回転磁
界を受け、これにより磁気モーメントを発生する。この
磁気シールド１３に生じる磁気モーメントにより、羽根
車１に対する適度な制動トルクが発生する。

【００４４】図４は、実際の流量と測定値との差である
器差と流量との関係図である。

【００４５】従来の測定では、図４（ａ）に示すよう
に、流量が少ないほど、器差が大きくなる（器差が＋方
向に延びる）傾向がある。したがって、流量測定におい
て許容される器差の範囲である検定器差範囲は、微流量
域ほど大きく定められている。

【００４６】これに対し、図４（ｂ）に示すように、本
実施の形態に係る流量計１２による測定では、微流量域
における羽根車１３の制動トルクにより器差の発生が抑
制され、全流量域で精度の高い流量測定が可能となる。

【００４７】以上説明したように、本実施の形態に係る
流量計１２においては、各磁気センサ６、７から出力さ
れる電磁誘導パルスが、磁気センサ６、７のデューティ
比や動作温度に影響されず、常に正確な正逆判定及び回
転検出の可能な位相をなす形状及び配置となるように、
磁気シールド１３の窓部１３ａを形成している。したが
って、正逆判定及び回転検出を正確に行うことができ、
計量ミスを防止できる。

【００４８】また、本実施の形態に係る流量計１２の磁
気シールド１３は、回転磁界を受けて磁気モーメントを
生じることによって適度な羽根車１の制動トルクを発生
し、これにより微流量域における器差特性を補正するこ
とができる。

【００４９】また、本実施の形態に係る流量計１２にお
いては、磁気シールド１３を備えることにより、流体中
に磁性体粒又は磁性体粉などがある場合や、流量計外部
に磁気がある場合であっても、永久磁石４による回転磁
界の乱れを最小限に抑制できる。したがって、精度の高
い流量の測定ができる。

【００５０】なお、本実施の形態においては、磁気セン
サが２つの場合について説明しているが、これに限定さ
れるものではなく、３つ以上であってもよい。

【００５１】また、既に配管に設置されている羽根車の
永久磁石に対して、上記流量計本体１４を流量計として
導入しても同様の作用により同様の効果を得ることがで
きる。

【００５２】また、本実施の形態においては、回転軸が
垂直方向となるように羽根車１を備えた場合を説明して
いるが、回転軸の方向は自由に設定できる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明においては、
回転磁界の検出可能な領域を制限するための磁気シール
ド手段を備えることにより、各磁気センサのデューティ
比や動作温度の影響により複数の磁気誘導パルスが重な
る等を原因として正逆判定及び回転検出に計量ミスが生
じることを防止できる。

【００５４】また、本発明においては、磁気シールド手
段が回転磁界を受けて磁気モーメントを生じることによ
り、適度な制動トルクを発生するため、微流量域におけ
る器差を少なくできる。

【００５５】また、本発明においては、磁気シールド手
段により、流体中に磁性体粒や磁性体粉などがある場合
や、外部に磁気がある場合であっても、永久磁石による
回転磁界の乱れを防止できる。

【００５６】ゆえに、流体の流量測定を高精度に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る流量計の構造を側面
から見た状態で例示するブロック図。

【図２】磁気シールドと２つの磁気センサとを羽根車の
回転軸方向から見た図。

【図３】同実施の形態に係る流量計により測定される電
磁誘導パルスの状態を示す図。

【図４】器差と流量との関係を示す図。

【図５】従来の流量計における羽根車の設置状態を例示
する上方断面図。

【図６】従来の流量計の構成を例示するブロック図。

【図７】従来の流量計に備えられている２つの磁気セン
サからの電磁誘導パルスの状態を示す図。

【図８】デューティ比や動作温度の影響を受けた電磁誘
導パルスの状態を例示する図。

【符号の説明】

１…羽根車 ２…配管 ３、１２…流量計 ４…永久磁石 ５、１４…流量計本体 ６、７…磁気センサ ８…計量部 ９…正逆判定部 １０…回転検出部 １１…計算部 １３…磁気シールド １３ａ…窓部 １３ｂ…非窓部

フロントページの続き (72)発明者 山田 仁 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内 Ｆターム(参考） 2F030 CA01 CB07 CD03 CD15 CD20 CE02 CE03 CE04 CF10 CG01 CG09 CH05 2F031 AA03 AC01 AC05 AD10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転磁界の検出可能な領域を制限するた
   めの磁気シールド手段と、 前記磁気シールド手段を介して回転磁界を検出して電磁
   誘導パルスを出力する複数の磁気センサと、 前記複数の磁気センサからの電磁誘導パルスの出力状態
   によって回転の正逆を判定する正逆判定手段と、 前記複数の磁気センサからの電磁誘導パルスから回転検
   出を行い計量パルスを出力する回転検出手段と、 前記正逆判定手段の出力する正逆信号と前記回転検出手
   段からの計量パルスを受けて積算計算する計算手段とを
   具備したことを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】 流体の流量に比例して回転する羽根車の
   回転軸に取り付けられた永久磁石と、 前記永久磁石による回転磁界の検出可能な領域を制限す
   るための磁気シールド手段と、 前記磁気シールド手段を介して前記永久磁石による回転
   磁界を検出して電磁誘導パルスを出力する複数の磁気セ
   ンサと、 前記複数の磁気センサからの電磁誘導パルスの出力状態
   によって前記羽根車の回転の正逆を判定する正逆判定手
   段と、 前記複数の磁気センサからの電磁誘導パルスから回転検
   出を行い計量パルスを出力する回転検出手段と、 前記正逆判定手段の出力する正逆信号と前記回転検出手
   段からの計量パルスを受けて積算計算する計算手段とを
   具備したことを特徴とする流量計。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の流量計にお
   いて、 前記磁気シールド手段は、前記複数の磁気センサに磁界
   を与えるための窓部と磁界を遮断するための非窓部とか
   らなることを特徴とする流量計。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載した流量計において、 前記磁気シールド手段は、前記回転磁界を受けて磁気モ
   ーメントを生じることにより前記回転磁界を発生してい
   る部分に対する制動トルクを発生することを特徴とする
   流量計。