JP2009537011A - 楕円ギアメータ - Google Patents

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Abstract

本発明は、流量測定のための楕円ギアメータに関し、該メータは、二つの楕円形のギア（１，２）がハウジング（３）内に形成されたチャンバ（４）内で互いに同期して回転するように配置されており、測定される媒体は該チャンバを通って流れるようになっていて、ギア（１，２）の回転動作は流量に比例する。メータは楕円ギア（１，２）の回転動作検出のための手段を有している。楕円ギア（１，２）の回転動作検出のための手段は、噛合する複数の楕円ギア（１，２）のうちのいずれか一つの回転軸（７）と同心に中心が配された永久磁石と、ハウジング（３）の壁部の外面にて永久磁石（８）と一致する位置に配置されたセンサ回路（９）とを有している。

Description

本発明は、流量測定のための楕円ギアメータに関する。
上記ギアメータは、ハウジング内に形成されたチャンバの中で同期して回転するように配置された二つの楕円形のギアを有している。測定される媒体は該チャンバを通って流れるようになっている。ギアの回転動作は流量に比例し、メータは楕円ギアの回転動作の検出のための手段を有している。
上述の形式の楕円ギアホイールは、例えば、種々の技術分野で、液体のような媒体の流量測定と関連して広く知られている。
楕円ギアメータによる測定に関する本質は、ギアの回転動作の検出である。ギアの回転動作から得られるデータは流量の決定を可能とする。従来の解決策では、ギアの回転動作はしばしばギアに一つの検出用部材あるいは複数の検出用部材を設けることにより検出されていた。非導電性の材料で作られたギアおよびセンサハウジング構造を用いるときには、金属製の検出用部材が誘導センサを用いて検出されるようにしてもよい。導電性かつ非磁性のギアおよびハウジングを用いる場合には、検出用部材はハウジング外部に配置されたリードセンサ手段あるいはホールセンサ手段によって検出される磁石であってもよい。
上述の解決策の原理の利点は、ハウジング内でメータ部分の外側にセンサを配置できることである。一方、欠点は、ギア一回転あたりに僅かな数のパルス、例えば、ギア一回転あたり１〜４個のパルスしか得られず、それゆえ、流量についての情報が不十分なままであることである。
上述の解決策の不正確さに関する問題点を解消するために、楕円ギアの軸に角度センサが取り付けられることとした解決策がこの分野で提案されている。そのような解決策の利点は、例えば、センサの形式によっては一回転あたり１０００個ものパルスを得られることである。
しかしながら、測定部でのハウジングに対する回転軸のシールの仕方に起因して、角度センサを用いる解決策に問題が発生してしまう。
従来技術の解決策の例としては、特許文献１ないし特許文献４があるが、これらの特許文献は既述の問題点を包含している。
特許第７１９０８２８号公報 特許第８２８５６５４号公報 特許第５２６４３１５号公報 米国特許第５９９２２３０号公報
本発明の目的は、従来技術の問題点を解消することを可能とする解決策を提供することである。
上記解決策の提供は、本発明の楕円ギアメータによって達成される。本発明の楕円ギアメータは、楕円ギアの回転動作検出のための手段が、噛合する複数の楕円ギアのうちのいずれか一つの回転軸と同心に中心が配された永久磁石と、ハウジングの壁部の外面にて永久磁石と一致する位置に配置されたセンサ回路とを有していることを特徴としている。
本発明の利点は、特に、シールに関する問題を何ら生じることなく正確な測定が可能になることである。換言すると、本発明は従来の解決策の利点を組み合わせることそして従来の解決策の欠点を解消することを可能とする。
以下、添付図面に示された実施形態の例を参照しつつ本発明を説明する。
図１ａないし図１ｅは、楕円ギアメータの動作原理を示す一連の概略図である。楕円ギアは符号１および符号２で示されている。ギア１，２はハウジング３内に形成されたチャンバ４内で互いに同期して回転するように配置されており、測定される媒体は、チャンバを通り抜けて流れるようになっている。ギア１，２の回転動作はその流量に比例する。
楕円ギアメータの動作原理に関連する技術は当業者間で一般に知られているので、ここではその概要について述べ、詳細は述べない。
また、楕円ギアメータの動作における本質的な特徴は、ギアの回転の検出である。図２および図３は、ギア動作の検出原理の先行技術例を示している。
図１ａないし図１ｂで示される部分と同じ部分には図２および図３にて同一符号が使用されている。図２および図３に示される例における動作はホールセンサの使用に基づいている。図中にてホール要素は符号５で示され、そして、ギアに配置された磁石は符号６によって示されている。さらに、図３は、楕円ギアが回転可能に取り付けられた軸７を明確に示している。
ホール要素にもとづいて動作する解決策も当業者間で一般に知られた技術であるので、ここではその解決策について詳細を述べない。図２および図３は、ギアの一回転あたりに得られるパルスの量が小さいため、メータが精度に関して最良の特性をもたらさないということがこの解決策の欠点であることを示している。
本発明の基本的な着想は、従来技術の利点、すなわちハウジング外部からのギア動作の検出と角度センサ型の測定原理の利用とを組み合わせた楕円ギアメータを提供することであり、これによって、ギアの一回転あたりに多数のパルスが得られ、高い測定分解能が達成される。
本発明によれば、ギア動作は図４に示される基本原理にもとづく磁気角度センサ手段によって検出される。本発明の構成は永久磁石８およびセンサ回路９から成る。永久磁石８は、噛合する複数の楕円ギアのうちの一つの回転軸７と同心に中心が配されており、該永久磁石８は、ギアとともに回転するように設けられている。センサ回路９はハウジング３の壁部の外面にて永久磁石と一致する位置に配置されている。図５は、本発明の構成の概略図である。図５は、符号１０で示される回路基板をも示しており、該回路基板上にセンサ回路９が設けられている。
センサ回路９と永久磁石８との間に位置するハウジング３の壁部の厚さは、例えば０．５〜１．８ｍｍであってもよい。該ハウジングは、非磁性鋼のような適切な金属で作られていればよい。
センサ回路９は、好ましくは１度より小さい間隔、例えば０．３５度の間隔で永久磁石８の角度位置が回転する毎に一個のパルスを発生するようになっている。センサ回路９としては、いかなる形式のセンサ回路でも使用が可能である。適切なセンサ回路の例にはオーストリア マイクロシステムズＡＳ５０４０が含まれ、このセンサ回路の分解能は１０ビットであり、これは永久磁石８が完全に一回転する毎に１０２４個のパルスが得られ、すなわちパルス間隔が０．３５度であることを意味する。パルスを提供することに加えて、センサ回路９は永久磁石８の回転方向および絶対位置をデジタルおよびＰＷＭ信号の両方の形式で示す。適切なセンサ回路は他の回路製造業者からも得られる。
図６は、本発明の解決策のセンサ機能および各部の結合を示す例としてのブロック図である。図６において、既述した図中の部分と同一の部分には同一符号を使用している。また、符号１１は電源であり、符号１２は結合部である。
既述の実施形態は本発明を制限するものではなく、本発明は請求項の範囲内で自由に変更可能である。したがって、本発明の楕円ギアメータあるいはその細部が図中に示された形態と正確に一致している必要はないことは明らかであり、他の解決策もまた可能である。例えば、図６はいかなる制限的な解決策と考えられるべきではなく、様々な手段のうちの一つの例として考えられるべきである。
図１ａないし図１ｅは楕円ギアメータの動作原理を示す一連の概略図である。 ギア動作の検出に関する従来の解決策の例を示す図である。 図２の例を他の方向から示した図である。 本発明の解決策で使用されるセンサの基本原理を示す図である。 本発明のメータ内の楕円ギアの検出の概略図である。 センサ機能および本発明の解決策における各部の結合を示すブロック図である。

Claims (3)

  1. 流量測定のための楕円ギアメータであって、該メータは、二つの楕円形のギア（１，２）がハウジング（３）内に形成されたチャンバ（４）内で互いに同期して回転するように配置されており、測定される媒体は該チャンバを通って流れるようになっていて、ギア（１，２）の回転動作は流量に比例し、メータは楕円ギア（１，２）の回転動作検出のための手段を有している楕円ギアメータにおいて、楕円ギア（１，２）の回転動作検出のための手段は、噛合する複数の楕円ギア（１，２）のうちのいずれか一つの回転軸（７）と同心に中心が配された永久磁石と、ハウジング（３）の壁部の外面にて永久磁石（８）と一致する位置に配置されたセンサ回路（９）とを有していることを特徴とする楕円ギアメータ。
  2. センサ回路（９）は、各回転につき１度よりも小さい間隔で永久磁石（８）の角度位置に応じて１パルスを発生するようになっていることとすることとする請求項１に記載の楕円ギアメータ。
  3. センサ回路（９）は、０．３５度の間隔で永久磁石（８）の角度位置に応じて１パルスを発生するようになっていることとすることとする請求項２に記載の楕円ギアメータ。
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