JP2020020679A - Volumetric flow rate detector - Google Patents

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Abstract

To compensate the pressure drop of a piston-type volumetric flow rate detector.SOLUTION: A permanent magnet 101 is fixed to an end on the upper dead center side of pistons 12_1-12_4 for transporting fluid from an inflow port to an outflow port of a volumetric flow rate detector. Furthermore, an electromagnet 102 corresponding to each of the pistons 12_1-12_4 is disposed at the position facing the permanent magnet 101 at the end on the upper dead center side of the corresponding piston 12_1-12_4. In accordance with the differential pressure between the fluid through the inflow port and the fluid through the outflow port, the electromagnet 102 is driven to apply a force in the moving direction of the piston 12_1-12_4 to the piston 12_1-12_4, thereby compensating the pressure drop of the volumetric flow rate detector.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、容積式流量検出器に関するものである。   The present invention relates to a positive displacement type flow detector.

容積式流量検出器としては、図5に示すピストン式の流体移送装置10を用いた容積式流量検出器が知られている(たとえば、特許文献1)。
図5に示した流体移送装置10は、90°ずつ順次異なる方向に向いた4つのシリンダ11_1-11_4と、それらのシリンダ11_1-11_4内で往復移動する4つのピストン12_1-12_4を備えている。これらの4つのピストン12_1-12_4は、図5a-dに示すように、各シリンダ11_1-11_4内で位相が順次90°ずつずれた往復動作を行なう。
As a positive displacement type flow detector, a positive displacement type flow detector using a piston type fluid transfer device 10 shown in FIG. 5 is known (for example, Patent Document 1).
The fluid transfer device 10 shown in FIG. 5 includes four cylinders 11_1-11_4 sequentially oriented in different directions by 90 ° and four pistons 12_1-12_4 reciprocating in the cylinders 11_1-11_4. These four pistons 12_1-12_4 perform reciprocating motions whose phases are sequentially shifted by 90 ° in each cylinder 11_1-11_4, as shown in FIGS.

4つのシリンダ11_1-11_4の中央には、クランクシャフト13が備えられており、各ピストン12_1-12_4は、各コネクティングロッド14_1-14_4により、クランクシャフト13の回転軸から偏心した位置に連結されている。クランクシャフト13には、コネクティングロッド14_1-14_4を介してピストン12_1-12_4の動きが伝達され、クランクシャフト13はそれらのピストン12_1-12_4の動きにより矢印X方向に回転する。   A crankshaft 13 is provided at the center of the four cylinders 11_1-11_4. Each piston 12_1-12_4 is connected to a position eccentric from the rotation axis of the crankshaft 13 by each connecting rod 14_1-14_4. . The movement of the pistons 12_1-12_4 is transmitted to the crankshaft 13 via the connecting rods 14_1-14_4, and the crankshaft 13 rotates in the direction of the arrow X due to the movement of the pistons 12_1-12_4.

各シリンダ11_1-11_4のクランクシャフト13側の空間は容積式流量検出器の流入口に連絡している。各シリンダ11_1-11_4の、流体移送装置10の外周側の位置には、各流路15_1-15_4のポートP1-P4が接続されている。また、それらの流路15_1-15_4は、隣接するシリンダ11_1-11_4の内周側の位置に接続されており、それら隣接するシリンダ11_1-11_4の流路15_1-15_4の出口に隣接した位置には、容積式流量検出器の流出口につながるポートE1-E4が設けられている。   The space on the crankshaft 13 side of each of the cylinders 11_1-11_4 communicates with the inlet of the positive displacement type flow detector. Ports P1-P4 of the respective flow paths 15_1-15_4 are connected to positions of the respective cylinders 11_1-11_4 on the outer peripheral side of the fluid transfer device 10. In addition, the flow paths 15_1-15_4 are connected to positions on the inner peripheral side of the adjacent cylinders 11_1-11_4, and are positioned adjacent to the outlets of the flow paths 15_1-15_4 of the adjacent cylinders 11_1-11_4. And ports E1-E4, which are connected to the outlet of the positive displacement type flow detector.

容積式流量検出器の流入口より流体移送装置の各シリンダ11_1-11_4のクランクシャフト13側の空間に流入してきた流体は、ピストン12が外周側の上死点付近にある第1のシリンダ11のピストン12よりも下死点側(内周側)の空間に流入し、第1のシリンダ11の内周側に接続されている第1のシリンダ11と隣接する第2のシリンダの間の流路15を通って、当該流路15の第2のシリンダのポートPから第2のシリンダ11のピストン12よりも上死点側の空間に流入する。   Fluid flowing into the space on the crankshaft 13 side of each of the cylinders 11_1-11_4 of the fluid transfer device from the inflow port of the positive displacement type flow detector flows into the first cylinder 11 where the piston 12 is located near the top dead center on the outer peripheral side. The flow path between the first cylinder 11 connected to the inner circumference of the first cylinder 11 and the adjacent second cylinder flows into the space closer to the lower dead center (the inner circumference) than the piston 12. Through the passage 15, the gas flows from the port P of the second cylinder of the flow passage 15 into a space closer to the top dead center than the piston 12 of the second cylinder 11.

そして、当該第2のシリンダ11内に流入した流体は、その後、第2のシリンダ11のピストン12が上死点に向かって移動すると、第2のシリンダのポートPを通って第1のシリンダ11と第2のシリンダの間の流路15に押し戻される。このとき、第1のシリンダ11のピストン12は、第1のシリンダ11のポートEと、第2のシリンダ11との間の流路15の第1のシリンダ11の内周側の開口とを連結する閉塞した空間を、ピストンの中央部に設けられた括れと第1のシリンダ11によって形成する位置にあり、第2のシリンダ11のピストン12によって流路15に押し戻された流体は、この閉塞した空間を通って、第1のシリンダ11の内周側の開口から第1のシリンダ11のポートEに押し出され容積式流量検出器の流出口に流出される。   Then, when the piston 12 of the second cylinder 11 moves toward the top dead center, the fluid flowing into the second cylinder 11 passes through the port P of the second cylinder 11 and the first cylinder 11 And the second cylinder is pushed back to the flow path 15. At this time, the piston 12 of the first cylinder 11 connects the port E of the first cylinder 11 with the opening on the inner peripheral side of the first cylinder 11 of the flow path 15 between the second cylinder 11 and the second cylinder 11. The closed space to be closed is located at a position formed by the constriction provided at the center of the piston and the first cylinder 11, and the fluid pushed back to the flow path 15 by the piston 12 of the second cylinder 11 causes the closed space. Through the space, it is pushed out from the opening on the inner peripheral side of the first cylinder 11 to the port E of the first cylinder 11 and flows out to the outlet of the positive displacement type flow detector.

この結果、容積式流量検出器の流入口より流入した流体は、各ピストン12_1-12_4の動きに伴って図5a-dに示す各矢印(矢印Xを除く)の方向に流れ、クランクシャフト13の一回転あたり一定量の流体が出口側に流出する。
したがって、クランクシャフト13の回転数より、流体移送装置を通過した流量を計測することができる。
As a result, the fluid flowing from the inlet of the positive displacement type flow detector flows in the direction of each arrow (except arrow X) shown in FIGS. 5A to 5D with the movement of each piston 12_1-12_4, A certain amount of fluid flows out to the outlet side per rotation.
Therefore, the flow rate that has passed through the fluid transfer device can be measured from the rotation speed of the crankshaft 13.

ここで、このような流体移送装置10を用いた容積式流量検出器においては、流体移送装置10の可動機械要素の運動や摩擦にエネルギーが消費されること等に起因して、容積式流量検出器に流入してくる流体の圧力よりも容積式流量検出器から流出する流体の圧力が小さくなる圧力損失が生じる。   Here, in the positive displacement type flow detector using such a fluid transfer device 10, the positive displacement flow rate detection is performed due to the energy consumed by the movement and friction of the movable mechanical element of the fluid transfer device 10. A pressure loss occurs in which the pressure of the fluid flowing out of the positive displacement flow detector is smaller than the pressure of the fluid flowing into the vessel.

このような圧力損失を補償する技術として、図5に示した流体移送装置10のクランクシャフト13を、容積式流量検出器に流入してくる流体の圧力と容積式流量検出器から流出する流体の差圧が0になるように、電動モータで駆動する技術が知られている(特許文献2)。   As a technique for compensating for such a pressure loss, the crankshaft 13 of the fluid transfer device 10 shown in FIG. 5 is used to reduce the pressure of the fluid flowing into the positive displacement flow detector and the pressure of the fluid flowing out of the positive displacement flow detector. A technique of driving with an electric motor so that the differential pressure becomes zero is known (Patent Document 2).

この技術に係る容積式流量検出器の構成を図6に示す。
図示するように、この容積式流量検出器は、図5に示した流体移送装置10と、流体移送装置10のクランクシャフト13に連結された外部シャフト21、外部シャフト21の回転数を検出する回転センサ22、外部シャフト21を回転駆動する電動モータ23、差圧検出ユニット24、流路形成ユニット25、制御装置26を備えている。
FIG. 6 shows a configuration of a positive displacement type flow detector according to this technique.
As shown in the drawing, the positive displacement type flow detector includes a fluid transfer device 10 shown in FIG. 5, an external shaft 21 connected to a crankshaft 13 of the fluid transfer device 10, and a rotation detecting the rotation speed of the external shaft 21. A sensor 22, an electric motor 23 that rotationally drives the external shaft 21, a differential pressure detecting unit 24, a flow path forming unit 25, and a control device 26 are provided.

差圧検出ユニット24には、流体が流入する流入口INと、流体を流出する流出口OUTと、流入口INに連結した流路と、流出口OUTに連結した流路とが設けられている。   The differential pressure detection unit 24 is provided with an inflow port IN into which a fluid flows, an outflow port OUT through which a fluid flows, a flow path connected to the inflow port IN, and a flow path connected to the outflow port OUT. .

また、差圧検出ユニット24は、流入口INに連結した流路と流出口OUTに連結した流路との間に設けられ、流入口INから流入する流体と流出口OUTから流出する流体の圧力の差である差圧を検出する差圧センサ27を備えている。   The differential pressure detecting unit 24 is provided between a flow path connected to the inlet IN and a flow path connected to the outlet OUT, and is configured to control the pressure of the fluid flowing from the inlet IN and the fluid flowing out of the outlet OUT. And a differential pressure sensor 27 that detects a differential pressure that is a difference between the two.

また、差圧検出ユニット24の流入口INに連結した流路は、流路形成ユニット25内の流路を介して、流体移送装置10の各シリンダ11_1-11_4のクランクシャフト13側の空間(流体移送装置10の流入口)につながっており、差圧検出ユニット24の流出口OUTに連結した流路は、流路形成ユニット25内の流路を介して、流体移送装置10のポートE1-E4(流体移送装置10の流出口)につながっている。   In addition, the flow path connected to the inlet IN of the differential pressure detection unit 24 passes through the flow path in the flow path forming unit 25 and the space (fluid) on the crankshaft 13 side of each of the cylinders 11_1-11_4 of the fluid transfer device 10. The flow path which is connected to the inflow port of the transfer device 10 and is connected to the outflow port OUT of the differential pressure detecting unit 24 is connected to the ports E1-E4 of the fluid transfer device 10 through the flow path in the flow path forming unit 25. (The outlet of the fluid transfer device 10).

そして、制御装置26は、回転センサ22が検出するクランクシャフト13の回転数より、容積式流量検出器を通過した流量を計測する。
また、制御装置26は、差圧センサ27が検出した差圧に応じて、電動モータ23を制御して、差圧センサで検出される差圧が0になるように、電動モータ23から外部シャフト21を介して、流体移送装置10のクランクシャフト13に回転トルクを加える。
Then, the control device 26 measures the flow rate passing through the positive displacement type flow rate detector based on the rotation speed of the crankshaft 13 detected by the rotation sensor 22.
Further, the control device 26 controls the electric motor 23 according to the differential pressure detected by the differential pressure sensor 27, and controls the electric motor 23 so that the differential pressure detected by the differential pressure sensor becomes zero. A rotation torque is applied to the crankshaft 13 of the fluid transfer device 10 via 21.

特開平6-50785号公報JP-A-6-50785 特開2012-181083号公報JP 2012-181083 A

図6に示した流体移送装置10のクランクシャフト13を電動モータ23で駆動する容積式流量検出器では、比較的高価でかさばる電動モータが必要となる。
また、流体移送装置10のクランクシャフト13を、流体移送装置10の外部まで延伸する必要があるため、流体移送装置10から流体が漏洩しないようにシール機構を設ける必要があるが、流体が高圧力となった場合等には流体の漏洩を完全に防ぐことはできない。
The displacement type flow detector which drives the crankshaft 13 of the fluid transfer device 10 by the electric motor 23 shown in FIG. 6 requires a relatively expensive and bulky electric motor.
Further, since it is necessary to extend the crankshaft 13 of the fluid transfer device 10 to the outside of the fluid transfer device 10, it is necessary to provide a seal mechanism so that the fluid does not leak from the fluid transfer device 10. In such cases, leakage of the fluid cannot be completely prevented.

クランクシャフト13を電動モータ23で直接駆動する代わりに、流体移送装置10の内部に収めたクランクシャフト13に、電動モータからマグネットカップリングを介して回転トルクを伝達することも考えられる。この場合には、流体の漏洩は防げるが、回転共振による容積式流量検出器の検出精度の低下が生じることがある。   Instead of directly driving the crankshaft 13 by the electric motor 23, it is also conceivable to transmit rotational torque from the electric motor to the crankshaft 13 housed in the fluid transfer device 10 via a magnetic coupling. In this case, although leakage of the fluid can be prevented, the detection accuracy of the positive displacement type flow rate detector may decrease due to rotational resonance.

本発明は、電動モータを用いずに、容積式流量検出器において生じる差圧を、流体の漏洩が生じない構造において、検出精度を低化させることなく補償することを課題とする。
An object of the present invention is to compensate for a differential pressure generated in a positive displacement type flow sensor without using an electric motor in a structure in which fluid does not leak without lowering detection accuracy.

前記課題解決のために、本発明は、流入口から流入する流体の力によって往復運動し、当該往復運動に伴って流入口から流入する流体を流出口に移送して流出する一つ、または複数のピストンを備えた容積式流量検出器に、少なくとも一つの前記ピストンの端部に固定された磁石と、前記磁石と対向する位置に配置された電磁石と、前記電磁石の駆動を制御して、前記端部に磁石が固定されたピストンである磁石付ピストンに、前記電磁石と前記磁石の間の磁力による当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力を、流入口から流入する流体と流出口から流出される流体の圧力の差が無くなるように加える圧力損失補償制御手段とを備えたものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides one or more of a reciprocating motion that reciprocates by the force of a fluid flowing from an inflow port and a fluid that flows from the inflow port to the outflow port along with the reciprocating motion. A positive displacement type flow detector having a piston, a magnet fixed to at least one end of the piston, an electromagnet disposed at a position facing the magnet, and controlling the driving of the electromagnet, A magnet-attached piston having a magnet fixed at an end is subjected to a force in a moving direction of the magnet-attached piston due to a magnetic force between the electromagnet and the magnet, by a fluid flowing from an inlet and flowing out of an outlet. And a pressure loss compensation control means for applying a pressure loss compensation so as to eliminate the difference between the pressures of the fluids.

このような容積式流量検出器は、当該容積式流量検出器に、流入口から流入する流体と流出口から流出される流体の圧力の差を検出する圧力差検出手段を設け、前記圧力損失補償制御手段において、前記磁石付ピストンの移動方向に向かう力として、前記圧力差検出手段が検出する圧力差を0に近づける、前記圧力差検出手段が検出した圧力差に応じた力が、前記磁石付ピストンに加わるように前記電磁石の駆動を制御するように構成してもよい。   In such a positive displacement type flow detector, the positive displacement type flow detector is provided with a pressure difference detecting means for detecting a pressure difference between a fluid flowing in from the inlet and a fluid flowing out of the outlet, and the pressure loss compensating means is provided. In the control means, as a force in the moving direction of the magnet-equipped piston, a pressure difference detected by the pressure difference detection means is brought close to 0, and a force corresponding to the pressure difference detected by the pressure difference detection means is a force applied to the magnet. You may comprise so that the drive of the said electromagnet may be controlled so that it may apply to a piston.

また、このような容積式流量検出器は、前記圧力損失補償制御手段において、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動しているときと前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動しているときで、前記電磁石に流す電流の向きを反転することにより、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動しているときと前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動しているときの双方において、前記磁石付ピストンに、前記電磁石と前記磁石の間の磁力による当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力を加えてもよい。   Further, such a positive displacement type flow detector is characterized in that, in the pressure loss compensation control means, when the magnet-equipped piston moves toward top dead center and when the magnet-equipped piston moves toward bottom dead center. When the piston with the magnet is moving toward the top dead center and the piston with the magnet is moving toward the bottom dead center by reversing the direction of the current flowing through the electromagnet. In both cases, a force may be applied to the magnet-equipped piston in a direction of movement of the magnet-equipped piston due to a magnetic force between the electromagnet and the magnet.

また、この場合には、容積式流量検出器を、クランクシャフトと、前記クランクシャフトと前記磁石付ピストンを連結するコンロッドと、前記クランクシャフトの回転角を検出する回転角検出手段とを備えたものとし、前記圧力損失補償制御手段において、回転角検出手段が検出したクランクシャフトの回転角から前記磁石付ピストンの位相を識別し、識別した磁石付ピストンの位相に従って、前記電磁石に流す電流の向きを、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動しているときと前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動しているときの双方で、前記磁石付ピストンに、前記電磁石と前記磁石の間の磁力による当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力が加わるように切り替えてもよい。   In this case, the positive displacement type flow detector includes a crankshaft, a connecting rod connecting the crankshaft and the magnet-equipped piston, and rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the crankshaft. In the pressure loss compensation control means, the phase of the piston with the magnet is identified from the rotation angle of the crankshaft detected by the rotation angle detection means, and according to the identified phase of the piston with the magnet, the direction of the current flowing through the electromagnet is determined. When the magnet-equipped piston is moving toward top dead center and when the magnet-equipped piston is moving toward bottom dead center, the magnet-equipped piston includes the electromagnet and the magnet. The switching may be performed so that a force directed to the moving direction of the magnet-equipped piston by the magnetic force therebetween is applied.

この場合には、前記圧力損失補償制御手段において、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動している期間中と、前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動している期間中との少なくとも一方の期間中において、当該期間中に、前記磁石付ピストンに加わる当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力の大きさが変化するように、前記識別した磁石付ピストンの位相に応じて、前記電磁石に流す電流の大きさを変化させてもよい。   In this case, in the pressure loss compensation control means, during the period when the piston with magnet is moving toward top dead center, and during the period when the piston with magnet is moving toward bottom dead center. During at least one of the periods, according to the phase of the identified piston with a magnet, so that the magnitude of the force applied to the piston with the magnet in the direction of movement of the piston with the magnet changes during the period. The magnitude of the current flowing through the electromagnet may be changed.

以上の容積式流量検出器は、当該容積式流量検出器に、前記磁石付ピストンの往復運動に伴う前記電磁石と前記磁石の間の距離を算定する距離算定手段を設け、前記圧力損失補償制御手段において、前記磁石付ピストンに加わる当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力が所定の大きさとなるように、前記距離算定手段が算定した距離に応じて、前記電磁石に流す電流の大きさを補正するように構成してもよい。   The above positive displacement type flow detector is provided with distance calculating means for calculating the distance between the electromagnet and the magnet accompanying the reciprocating motion of the piston with the magnet in the positive displacement flow detector, and the pressure loss compensation control means In the above, the magnitude of the current flowing through the electromagnet is corrected according to the distance calculated by the distance calculation means so that the force applied to the piston with magnet in the moving direction of the piston with magnet becomes a predetermined magnitude. It may be configured as follows.

以上の容積式流量検出器は、前記圧力損失補償制御手段において、前記磁石付ピストンに加わる当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力が所定の大きさとなるように、前記磁石付ピストンの往復運動に伴い前記電磁石に生じる誘導起電力に応じて、前記電磁石に流す電流の大きさを補正するように構成してもよい。   The above-described positive displacement type flow detector is characterized in that in the pressure loss compensation control means, the reciprocating motion of the magnet-equipped piston is such that the force applied to the magnet-equipped piston in the moving direction of the magnet-equipped piston has a predetermined magnitude. Accordingly, the magnitude of the current flowing through the electromagnet may be corrected according to the induced electromotive force generated in the electromagnet.

以上の容積式流量検出器が、前記磁石付ピストンが内部空間を往復運動する、上死点側が隔壁で閉じられたシリンダを備えたものである場合には、前記磁石を、前記磁石付ピストンの上死点側の端部に固定し、前記電磁石を、前記隔壁の外側の前記磁石と対向する位置に固定してもよい。   When the above-mentioned positive displacement type flow detector is provided with a cylinder whose top dead center side is closed by a partition, the magnet-equipped piston reciprocates in the internal space, and the magnet is attached to the magnet-equipped piston. The electromagnet may be fixed to an end on the side of the top dead center, and the electromagnet may be fixed to a position facing the magnet outside the partition wall.

以上のような容積式流量検出器によれば、比較的高価でかさばる電動モータを用いることなく容積式流量検出器の圧力損失を補償することができる。また、流体が漏洩するリスクを伴うシール機構や、回転トルクを伝達するためのマグネットカップリングを必要としないので、圧力損失の補償のために、流体の漏洩や、回転共振による容積式流量検出器の検出精度の低下を招くこともない。   According to the positive displacement type flow detector as described above, the pressure loss of the positive displacement type flow detector can be compensated without using a relatively expensive and bulky electric motor. In addition, since a seal mechanism with the risk of fluid leakage and a magnetic coupling for transmitting rotational torque are not required, a displacement type flow detector due to fluid leakage or rotational resonance is used to compensate for pressure loss. This does not cause a decrease in the detection accuracy.

本発明によれば、電動モータを用いずに、容積式流量検出器において生じる圧力損失を、流体の漏洩が生じない構造で、検出精度を低化させることなく補償することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, without using an electric motor, the pressure loss which generate | occur | produces in a positive displacement type flow detector can be compensated without lowering detection accuracy with the structure which does not generate a fluid leak.

本発明の実施形態に係る流体移送装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a fluid transfer device concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る容積式流量検出器の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a positive displacement type flow detector concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る制御装置の差圧補償制御部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a differential pressure compensation control unit of the control device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るゲインテーブルとFテーブルを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a gain table and an F table according to the embodiment of the present invention. 公知の流体移送装置の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a known fluid transfer device. 公知の容積式流量検出器の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a publicly known positive displacement type flow detector.

以下、本発明の実施形態について説明する。
図1aに、本実施形態に係る容積式流量検出器で用いる流体移送装置の構成を示す。
図1において、図5に示した流体移送装置10と同一の部位には同一の符号を付して示す。本実施形態に係る流体移送装置100は、図5に示した流体移送装置10とほぼ同様の構成を備えており、シリンダ11_1-11_4のクランクシャフト13側の空間から、ポートE1-E4まで流体を移送する機構、動作、流体の経路は、先に説明した図5の流体移送装置10の機構、動作、流体の経路と基本的に同じである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1a shows a configuration of a fluid transfer device used in the positive displacement type flow detector according to the present embodiment.
1, the same parts as those of the fluid transfer device 10 shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals. The fluid transfer device 100 according to the present embodiment has substantially the same configuration as the fluid transfer device 10 shown in FIG. 5, and transfers fluid from the space on the crankshaft 13 side of the cylinders 11_1-11_4 to the ports E1-E4. The mechanism, operation, and fluid path for transferring are basically the same as the mechanism, operation, and fluid path of the fluid transfer device 10 of FIG. 5 described above.

本実施形態に係る流体移送装置100は、以下の点が図5に示した流体移送装置10と異なる。
すなわち、本実施形態に係る流体移送装置100では、図1b1、図1b2に示すように、各ピストン12_1-12_4は、それぞれ、ピストン12_1-12_4の上死点側の端部に固定された永久磁石101を備えている。なお、図1b1はピストン12_1-12_4の上死点側の端部をピストンの軸方向に見た図、図1b2は、ピストン12_1-12_4の軸を通る断面におけるピストンと永久磁石101の配置関係を表している。
The fluid transfer device 100 according to the present embodiment differs from the fluid transfer device 10 shown in FIG. 5 in the following points.
That is, in the fluid transfer device 100 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 1B1 and 1B2, each of the pistons 12_1-12_4 is a permanent magnet fixed to the end on the top dead center side of the piston 12_1-12_4. 101 is provided. 1b1 is a diagram of the end of the piston 12_1-12_4 on the top dead center side viewed in the axial direction of the piston, and FIG. Represents.

また、本実施形態に係る流体移送装置100は、各ピストン12_1-12_4のそれぞれに対応する電磁石102を収容した、電磁石ユニット103を備えている。そして、各電磁石102は、対応するピストン12_1-12_4のシリンダ11_1-11_4の上死点側の外壁の外側に、対応するピストン12_1-12_4の永久磁石101と対向する位置に配置されている。   Further, the fluid transfer device 100 according to the present embodiment includes an electromagnet unit 103 in which the electromagnets 102 corresponding to the respective pistons 12_1 to 12_4 are accommodated. Each electromagnet 102 is disposed outside the outer wall of the corresponding piston 12_1-12_4 on the side of the top dead center of the cylinder 11_1-11_4 at a position facing the permanent magnet 101 of the corresponding piston 12_1-12_4.

そして、各電磁石ユニット103の電磁石102は、対応するピストン12_1-12_4のシリンダ11_1-11_4内の磁力線の向きが、おおよそ、対応するピストン12_1-12_4の軸の向きとなる磁力を発生することができる。   Then, the electromagnet 102 of each electromagnet unit 103 can generate a magnetic force in which the direction of the line of magnetic force in the cylinder 11_1-11_4 of the corresponding piston 12_1-12_4 is approximately the direction of the axis of the corresponding piston 12_1-12_4. .

以下、便宜上、流体移送装置100の前後左右方向を図1a中に示したように定め、流体移送装置100の上方を図1aの紙面の奥から手前に向かう方向とし、流体移送装置100の下方を図1aの紙面の手前から奥に向かう方向として説明を行う。   Hereinafter, for convenience, the front-rear and left-right directions of the fluid transfer device 100 are defined as shown in FIG. 1A, the upper side of the fluid transfer device 100 is defined as a direction from the back of the paper of FIG. The description will be made assuming a direction from the near side to the far side of the paper surface of FIG.

図1aは、流体移送装置100の構成を模式的に示したものであり、図1c1に斜め上方から見た流体移送装置100の外観を、図1c2に斜め下方から見た流体移送装置100の外観を示す。流体移送装置100の上面はポートE1-E4の開口を除き封止されており、流体移送装置100の下面は全面が封止されている。   FIG. 1a schematically shows the configuration of the fluid transfer device 100. FIG. 1c1 shows the appearance of the fluid transfer device 100 as viewed obliquely from above, and FIG. 1c2 shows the appearance of the fluid transfer device 100 as viewed from obliquely below. Is shown. The upper surface of the fluid transfer device 100 is sealed except for the openings of the ports E1 to E4, and the entire lower surface of the fluid transfer device 100 is sealed.

また、シリンダ11_1-11_4は円筒形状の孔であり、ピストン12_1-12_4は円筒形状の中央部分を括れさせた形状を備えている。そして、各流路15_1-15_4は、おおよそシリンダ11_1-11_4の上下方向中央の位置に設けられており、ポートE1-E4は、流体移送装置100の上面の開口からシリンダ11_1-11_4内まで延びる孔である。   The cylinder 11_1-11_4 is a cylindrical hole, and the piston 12_1-12_4 has a shape obtained by constricting a central portion of the cylindrical shape. Each of the flow paths 15_1-15_4 is provided at a position approximately at the center in the vertical direction of the cylinder 11_1-11_4, and the port E1-E4 has a hole extending from the opening on the upper surface of the fluid transfer device 100 to the inside of the cylinder 11_1-11_4. It is.

次に、流体移送装置100の前後方向に見た構成を模式的に示す図1dのように、クランクシャフト13は、流体移送装置100の内部において軸受111によって上下方向の軸を回転軸として回転可能に軸支されている。   Next, as shown in FIG. 1d, which schematically shows the configuration of the fluid transfer device 100 as viewed in the front-rear direction, the crankshaft 13 is rotatable about a vertical axis as a rotation axis by a bearing 111 inside the fluid transfer device 100. It is pivoted on.

また、クランクシャフト13の下端には、図1eに示すように永久磁石で周方向にそって磁極が変化する回転検出用磁石112がクランクシャフト13と共に回転するように固定されている。   At the lower end of the crankshaft 13, a rotation detecting magnet 112 whose permanent magnet changes along the circumferential direction with a permanent magnet is fixed so as to rotate together with the crankshaft 13, as shown in FIG. 1e.

そして、流体移送装置100の下部には、斜め下方から見た図1fに示すように、回転検出ユニット200が連結される。
回転検出ユニット200は、回転検出用磁石112に対向する位置に配置された、MR素子やホール素子などの磁界検出素子201を搭載した電子回路202が収容されており、電子回路202は、磁界検出素子201によって検出した回転検出用磁石112の回転に伴う磁界の変化から、クランクシャフト13の回転角や角速度や回転速度などを検出する。
Further, a rotation detecting unit 200 is connected to a lower part of the fluid transfer device 100 as shown in FIG.
The rotation detection unit 200 houses an electronic circuit 202 mounted with a magnetic field detection element 201 such as an MR element or a Hall element, which is arranged at a position facing the rotation detection magnet 112. The rotation angle, angular velocity, rotation speed, and the like of the crankshaft 13 are detected from a change in a magnetic field accompanying rotation of the rotation detection magnet 112 detected by the element 201.

なお、流体移送装置100の非可動部は、磁力を透過する非磁性体の材料で形成されている。
次に、流体移送装置100と回転検出ユニット200とを用いた容積式流量検出器の構成を図2に示す。
図示するように、容積式流量検出器は、流体移送装置100、回転検出ユニット200、差圧検出ユニット300、流路形成ユニット400、制御装置500を備えている。
差圧検出ユニット300には、流体が流入する流入口INと、流体を流出する流出口OUTが設けられている。また、差圧検出ユニット300は流入口INに連結した流路と、流出口OUTに連結した流路が設けられている。
The non-movable part of the fluid transfer device 100 is formed of a non-magnetic material that transmits magnetic force.
Next, FIG. 2 shows a configuration of a positive displacement type flow detector using the fluid transfer device 100 and the rotation detection unit 200.
As shown in the drawing, the positive displacement type flow detector includes a fluid transfer device 100, a rotation detection unit 200, a differential pressure detection unit 300, a flow path forming unit 400, and a control device 500.
The differential pressure detecting unit 300 is provided with an inflow port IN into which a fluid flows, and an outflow port OUT through which a fluid flows out. Further, the differential pressure detecting unit 300 is provided with a flow path connected to the inflow port IN and a flow path connected to the outflow port OUT.

差圧検出ユニット300は、流入口INに連結した流路と流出口OUTに連結した流路との間に設けられ、流入口INから流入する流体と流出口OUTから流出する流体の圧力の差である差圧を検出する差圧センサ301を備えている。   The differential pressure detection unit 300 is provided between a flow path connected to the inlet IN and a flow path connected to the outlet OUT, and detects a pressure difference between a fluid flowing from the inlet IN and a fluid flowing out of the outlet OUT. Is provided with a differential pressure sensor 301 for detecting the differential pressure.

差圧検出ユニット300の流入口INに連結した流路は、流路形成ユニット400内の流路を介して、流体移送装置100の各シリンダ11_1-11_4のクランクシャフト13側の空間(流体移送装置100の流入口)につながっており、差圧検出ユニット300の流出口OUTに連結した流路は、流路形成ユニット400内の流路を介して、流体移送装置100のポートE1-E4(流体移送装置100の流出口)につながっている。   The flow path connected to the inflow port IN of the differential pressure detecting unit 300 passes through the flow path in the flow path forming unit 400, and the space (the fluid transfer device) of each of the cylinders 11_1-11_4 of the fluid transfer device 100 on the crankshaft 13 side. 100, and connected to the outflow port OUT of the differential pressure detection unit 300, through the flow path in the flow path forming unit 400, the ports E1-E4 (fluid (The outlet of the transfer device 100).

ただし、流路形成ユニット400は、差圧検出ユニット300と一体のユニットとして備えてもよい。
次に、制御装置500の構成を図3に示す。
図示するように、制御装置500は、流量計測部501と、差圧補償制御部510を備えている。
流量計測部501は、回転検出ユニット200の電子回路202が検出したクランクシャフト13の回転速度RSなどより、容積式流量検出器を通過した流量を計測する。
However, the flow path forming unit 400 may be provided as a unit integrated with the differential pressure detecting unit 300.
Next, the configuration of the control device 500 is shown in FIG.
As illustrated, the control device 500 includes a flow rate measuring unit 501 and a differential pressure compensation control unit 510.
The flow rate measuring unit 501 measures the flow rate that has passed through the positive displacement type flow rate detector based on the rotation speed RS of the crankshaft 13 detected by the electronic circuit 202 of the rotation detection unit 200 and the like.

差圧補償制御部510は、差圧センサ301が検出した差圧ΔPと、回転検出ユニット200の電子回路202が検出したクランクシャフト13の回転角θと角速度AVに応じて、差圧センサ301で検出される差圧ΔPが0になるように、各電磁石ユニット103の電磁石102で発生する磁力の大きさと向きを制御する。   The differential pressure compensation control unit 510 controls the differential pressure sensor 301 according to the differential pressure ΔP detected by the differential pressure sensor 301 and the rotation angle θ and the angular velocity AV of the crankshaft 13 detected by the electronic circuit 202 of the rotation detection unit 200. The magnitude and direction of the magnetic force generated by the electromagnet 102 of each electromagnet unit 103 are controlled so that the detected differential pressure ΔP becomes zero.

さて、制御装置500の差圧補償制御部510は、ゲインテーブル511、ゲイン算出部512、ピストン位相算定部513、F算出部514、Fテーブル515、移動ベクトル算定部516、距離補正ゲイン算出部517、起電力補正ゲイン算出部518、乗算部519、電磁石駆動部520を備えている。   Now, the differential pressure compensation controller 510 of the control device 500 includes a gain table 511, a gain calculator 512, a piston phase calculator 513, an F calculator 514, an F table 515, a movement vector calculator 516, and a distance correction gain calculator 517. , An electromotive force correction gain calculator 518, a multiplier 519, and an electromagnet driver 520.

ここで、ゲインテーブル511は、予め設定された、差圧ΔPの大きさとゲインGの関係を規定するテーブルである。ゲインテーブル511は、差圧ΔPが大きくなるほどゲインGの大きさが大きくなるように、差圧ΔPの大きさとゲインGの関係を規定しており、ゲインテーブル511としては、たとえば図4aのように差圧ΔPの大きさとゲインGの関係を規定するもの等を用いることができる。   Here, the gain table 511 is a table that prescribes a relationship between the magnitude of the differential pressure ΔP and the gain G. The gain table 511 defines the relationship between the magnitude of the differential pressure ΔP and the gain G so that the magnitude of the gain G increases as the differential pressure ΔP increases. As the gain table 511, for example, as shown in FIG. An element that defines the relationship between the magnitude of the differential pressure ΔP and the gain G can be used.

また、Fテーブル515は、予め設定された、ピストン12_1-12_4の位相φと、ピストン12_1-12_4に加える力Fとの関係を規定するテーブルである。
Fテーブル515は、ピストン12_1-12_4が上死点に向かっているときに、ピストン12_1-12_4を上死点方向に向かわせる力を加え、ピストン12_1-12_4が下死点に向かっているときに、ピストン12_1-12_4を下死点方向に向かわせる力を加える、位相φと力Fとの関係を規定している。
The F table 515 is a table that defines a relationship between a preset phase φ of the piston 12_1-12_4 and a force F applied to the piston 12_1-12_4.
The F-table 515 applies a force to move the piston 12_1-12_4 toward the top dead center when the piston 12_1-12_4 is approaching the top dead center, and when the piston 12_1-12_4 is toward the bottom dead center. , The relationship between the phase φ and the force F, which applies a force to move the piston 12_1-12_4 toward the bottom dead center.

すなわち、Fテーブル515は、たとえば、図4bに示すようにピストン12_1-12_4の位相φと力Fとの関係を規定するものを用いることができる。
図4bのFテーブル515では、ピストン12_1-12_4が下死点にあるときの位相φを0、2π、ピストン12_1-12_4が上死点にあるときの位相φをπとし、ピストンを電磁石102に引きつける方向の力(ピストンを上死点方向に向かわせる力)を正、ピストンを電磁石102から遠ざける方向(ピストンを下死点方向に向かわせる力)の力を負として、0からπの間の位相φ(ピストンが下死点から上死点に向かって移動する間の位相)に対しては、大きさの絶対値がF1の下死点から上死点に向かう向きの力が規定されており、πから2πの間の位相φ(ピストンが上死点から下死点に向かって移動する間の位相)に対しては、大きさの絶対値がF1の上死点から下死点に向かう向きの力が規定されている。
That is, as the F table 515, for example, a table that defines the relationship between the phase φ and the force F of the pistons 12_1-12_4 can be used as shown in FIG. 4B.
In the F table 515 of FIG. 4B, the phase φ when the piston 12_1-12_4 is at the bottom dead center is 0, 2π, and the phase φ when the piston 12_1-12_4 is at the top dead center is π. The force in the direction of attraction (the force to move the piston toward the top dead center) is positive, and the force in the direction to move the piston away from the electromagnet 102 (the force to move the piston toward the bottom dead center) is negative. For the phase φ (the phase during which the piston moves from bottom dead center to top dead center), the absolute value of the magnitude is defined as the force in the direction from bottom dead center to top dead center of F1. For a phase φ between π and 2π (a phase during which the piston moves from top dead center to bottom dead center), the absolute value of the magnitude changes from top dead center to bottom dead center of F1. The heading force is defined.

なお、Fテーブル515としては、図4bに示したFテーブル515の他に、図4cに示すような上死点と下死点付近ではピストン12_1-12_4に力を加えないように、位相φと力Fとの関係を規定するものや、図4dに示すようなサイン波状にピストン12_1-12_4に加える力Fとの関係を規定するものなども用いることができる。   In addition, as the F table 515, in addition to the F table 515 shown in FIG. 4B, the phase φ is set so as not to apply a force to the piston 12_1-12_4 near the top dead center and the bottom dead center as shown in FIG. 4C. The one that defines the relationship with the force F, the one that defines the relationship with the force F applied to the pistons 12_1-12_4 in a sine wave shape as shown in FIG.

次に、ゲイン算出部512は、ゲインテーブル511において、差圧センサ301が検出した差圧ΔPに対して規定されているゲインGを求める。
また、ピストン位相算定部513は、回転検出ユニット200の電子回路202が検出したクランクシャフト13の回転角θから、各ピストン12_1-12_4の位相φを算定する。各ピストン12_1-12_4の位相φはπ/2ずつずれており、各ピストン12_1-12_4の位相φはクランクシャフト13の回転角θから一義的に定まる。
Next, the gain calculation unit 512 obtains a gain G defined for the differential pressure ΔP detected by the differential pressure sensor 301 in the gain table 511.
The piston phase calculation unit 513 calculates the phase φ of each piston 12_1-12_4 from the rotation angle θ of the crankshaft 13 detected by the electronic circuit 202 of the rotation detection unit 200. The phase φ of each piston 12_1-12_4 is shifted by π / 2, and the phase φ of each piston 12_1-12_4 is uniquely determined from the rotation angle θ of the crankshaft 13.

F算出部514は、各ピストン12_1-12_4について、Fテーブル515を参照して、ピストン位相算定部513が算定したピストン12_i(ピストン12_iは、ピストン12_1-12_4のうちの任意のピストン)の位相φに対して規定されている力Fを求める。
そして、乗算部519は、各ピストン12_1-12_4について、F算出部514がピストン12_iについて求めた力Fに、ゲイン算出部512が算定したゲインGを乗じた力を算出する。
The F calculation unit 514 refers to the F table 515 for each piston 12_1-12_4, and calculates the phase φ of the piston 12_i (the piston 12_i is an arbitrary piston among the pistons 12_1-12_4) calculated by the piston phase calculation unit 513. Is determined with respect to the force F.
Then, the multiplication unit 519 calculates, for each piston 12_1-12_4, a force obtained by multiplying the force F calculated for the piston 12_i by the F calculation unit 514 by the gain G calculated by the gain calculation unit 512.

次に、距離補正ゲイン算出部517は、各ピストン12_1-12_4について、ピストン12_iの位相φより求まるピストン12_iの永久磁石101と電磁石102との間の距離の、所定基準距離からのずれを補正するゲインGdを算出する。   Next, the distance correction gain calculator 517 corrects the deviation of the distance between the permanent magnet 101 and the electromagnet 102 of the piston 12_i determined from the phase φ of the piston 12_i from the predetermined reference distance for each piston 12_1-12_4. The gain Gd is calculated.

すなわち、ピストン12_iの永久磁石101とピストン12_iに対応する電磁石102との距離は、ピストン12_iの位相φの変化に従って変化し、ピストン12_iに加わる力の大きさは、電磁石102に流す電流の大きさと向きが同じでも、ピストン12_iの永久磁石101とピストン12_iに対応する電磁石102との距離の変化に伴って変化する。   That is, the distance between the permanent magnet 101 of the piston 12_i and the electromagnet 102 corresponding to the piston 12_i changes according to the change in the phase φ of the piston 12_i, and the magnitude of the force applied to the piston 12_i depends on the magnitude of the current flowing through the electromagnet 102. Even if the directions are the same, the direction changes with a change in the distance between the permanent magnet 101 of the piston 12_i and the electromagnet 102 corresponding to the piston 12_i.

そこで、距離補正ゲイン算出部517は、各ピストン12_1-12_4について、この永久磁石101と電磁石102との距離の基準距離からの変化に伴う力の変化分を相殺できる、電磁石102の電流のゲインGdを算出する。   Therefore, the distance correction gain calculating unit 517 can cancel the change in force of the pistons 12_1-12_4 due to the change in the distance between the permanent magnet 101 and the electromagnet 102 from the reference distance, and can set the gain Gd of the current of the electromagnet 102. Is calculated.

次に、移動ベクトル算定部516は、各ピストン12_1-12_4について、回転検出ユニット200の電子回路202が検出したクランクシャフト13の角速度AVとピストン12_iの位相φより、ピストン12_iの移動ベクトルを算定する。   Next, the movement vector calculation unit 516 calculates the movement vector of the piston 12_i for each piston 12_1-12_4 from the angular velocity AV of the crankshaft 13 detected by the electronic circuit 202 of the rotation detection unit 200 and the phase φ of the piston 12_i. .

そして、起電力補正ゲイン算出部518は、各ピストン12_1-12_4について、ピストン12_iの位相φとピストンの移動ベクトルより求まる、対応する電磁石102に生じる誘導起電力の変化を補正するためのゲインGvを算出する。   Then, the electromotive force correction gain calculation unit 518 calculates a gain Gv for each piston 12_1-12_4, which is obtained from the phase φ of the piston 12_i and the movement vector of the piston, for correcting a change in the induced electromotive force generated in the corresponding electromagnet 102. calculate.

すなわち、ピストン12_iの永久磁石101の移動によって、対応する電磁石102に誘導起電力が生じ、この誘導起電力は、ピストン12_iの位相φが示すピストン12_iの永久磁石101と対応する電磁石102との位置関係と、ピストン12_iの移動ベクトルとから求まる電磁石102を通る磁力の変化に従って定まる。そして、電磁石102に流す電流の大きさと向きが同じでも、ピストン12_iに加わる力の大きさは、誘導起電力の変化に伴って変化する。   That is, the movement of the permanent magnet 101 of the piston 12_i generates an induced electromotive force in the corresponding electromagnet 102, and the induced electromotive force indicates the position between the permanent magnet 101 of the piston 12_i and the corresponding electromagnet 102 indicated by the phase φ of the piston 12_i. It is determined according to the change of the magnetic force passing through the electromagnet 102 obtained from the relationship and the movement vector of the piston 12_i. Then, even if the magnitude and the direction of the current flowing through the electromagnet 102 are the same, the magnitude of the force applied to the piston 12_i changes with the change in the induced electromotive force.

そこで、起電力補正ゲイン算出部518は、各ピストン12_1-12_4について、この誘導起電力に伴う力の変化分を相殺できる、電磁石102の電流のゲインGvを算出する。   Therefore, the electromotive force correction gain calculation unit 518 calculates, for each of the pistons 12_1-12_4, a gain Gv of the current of the electromagnet 102 that can cancel the change in the force caused by the induced electromotive force.

電磁石駆動部520は、各ピストン12_1-12_4について、ピストン12_iの永久磁石101とピストン12_iに対応する電磁石102の発生する磁力との磁気的相互作用によって、乗算部519がピストン12_iについて算出した力が、ピストン12_iに加わるように、ピストン12_iについて求めたゲインGdとゲインGvを参照して、ピストン12_iに対応する電磁石102で発生する磁力の大きさと向き、すなわち、電磁石102に流す電流の大きさと向きを制御する。   The electromagnet driving unit 520 calculates the force calculated by the multiplier 519 for the piston 12_i for each piston 12_1-12_4 due to the magnetic interaction between the permanent magnet 101 of the piston 12_i and the magnetic force generated by the electromagnet 102 corresponding to the piston 12_i. The magnitude and direction of the magnetic force generated by the electromagnet 102 corresponding to the piston 12_i, that is, the magnitude and direction of the current flowing through the electromagnet 102, with reference to the gain Gd and the gain Gv obtained for the piston 12_i so as to be added to the piston 12_i. Control.

なお、電磁石102に流す電流が大きくなるとピストン12_iに加わる力は大きくなり、電流の向きを、電磁石102のピストン側の磁極の極性がピストンの永久磁石101の上死点側の磁極の極性と一致する極性となる向きとすると、電磁石102と永久磁石101は反発してピストン12_iには下死点方向に向かう力が加わり、電流の向きを、電磁石102のピストン側の磁極の極性がピストンの永久磁石101の上死点側の磁極の極性と逆の極性となる向きとすると、電磁石102と永久磁石101は引き合ってピストン12_iには上死点方向に向かう力が加わる。   When the current flowing through the electromagnet 102 increases, the force applied to the piston 12_i increases, and the direction of the current matches the polarity of the magnetic pole on the piston side of the electromagnet 102 with the polarity of the magnetic pole on the top dead center side of the permanent magnet 101 of the piston. When the electromagnet 102 and the permanent magnet 101 repel each other, a force is applied to the piston 12_i in the direction of the bottom dead center, and the direction of the current is changed to the permanent magnet position of the piston on the piston side of the electromagnet 102. If the direction of the magnet 101 is opposite to the polarity of the magnetic pole on the top dead center side, the electromagnet 102 and the permanent magnet 101 are attracted, and a force is applied to the piston 12_i in the direction of the top dead center.

より具体的には、電磁石駆動部520に、予め、各ピストン12_1-12_4について、ピストン12_iの永久磁石101と電磁石102との距離が基準距離にあり電磁石102に誘導起電力が生じていない状態における、電磁石102に流れる電流の大きさと向きと、ピストン12_iに加わる力の大きさとの対応を登録しておく。そして、電磁石駆動部520において、各ピストン12_1-12_4について、乗算部519がピストン12_iについて算出した力に対応する電流の大きさと向きを、登録されている電流の大きさと向きとピストン12_iに加わる力の大きさとの対応に従って算定する。そして、算定した電流の大きさを、算定した電流の大きさにピストン12_iについて求めたゲインGdとゲインGvを乗じた大きさに補正し、ピストン12_iに対応する電磁石102に流す電流を、補正した大きさと算定した向きを有する電流とすることで、乗算部519がピストン12_iについて算出した力がピストン12_iに加わるように制御する。   More specifically, in the electromagnet driving unit 520, in advance, for each piston 12_1-12_4, the distance between the permanent magnet 101 and the electromagnet 102 of the piston 12_i is at the reference distance and no induced electromotive force is generated in the electromagnet 102. The correspondence between the magnitude and direction of the current flowing through the electromagnet 102 and the magnitude of the force applied to the piston 12_i is registered. Then, in the electromagnet driving unit 520, for each piston 12_1-12_4, the magnitude and direction of the current corresponding to the force calculated for the piston 12_i by the multiplication unit 519 are determined by the registered magnitude and direction of the current and the force applied to the piston 12_i. Calculate according to the size of Then, the calculated current magnitude is corrected to a magnitude obtained by multiplying the calculated current magnitude by the gain Gd and the gain Gv obtained for the piston 12_i, and the current flowing to the electromagnet 102 corresponding to the piston 12_i is corrected. By using the current having the magnitude and the calculated direction, the multiplication unit 519 controls the piston 12_i so that the force calculated for the piston 12_i is applied to the piston 12_i.

なお、以上の差圧補償制御部510は、実際には、ゲインテーブル511とFテーブル515に代えて、差圧ΔPと、ピストン12_iの位相φと、ピストン12_iの移動ベクトルと、ピストン12_iに対応する電磁石102に流す電流の大きさと向きとの関係を規定した電流テーブルを備え、電流テーブルに従って、ピストン12_iに対応する電磁石102に流す電流の大きさと向きを制御してよい。ただし、電流テーブルは、差圧補償制御部510によって、図3に示した差圧補償制御部510と同様に力をピストン12_iに加えることとなる関係を規定するものとする。   Note that the above differential pressure compensation control unit 510 actually corresponds to the differential pressure ΔP, the phase φ of the piston 12_i, the movement vector of the piston 12_i, and the piston 12_i instead of the gain table 511 and the F table 515. A current table may be provided that defines the relationship between the magnitude and direction of the current flowing through the electromagnet 102, and the magnitude and direction of the current flowing through the electromagnet 102 corresponding to the piston 12_i may be controlled according to the current table. However, the current table defines a relationship in which the differential pressure compensation control unit 510 applies a force to the piston 12_i in the same manner as the differential pressure compensation control unit 510 illustrated in FIG.

以上、本発明の実施形態について説明した。
本実施形態によれば、比較的高価でかさばる電動モータを用いることなく容積式流量検出器による圧力損失を補償することができる。また、流体移送装置100のクランクシャフト13を、流体移送装置100の外部まで延伸させる必要がないため、当該延伸の構造によって流体移送装置100から流体が漏洩することはない。また、本実施形態によれば、クランクシャフト13に電動モータの回転トルクを伝達するためのマグネットカップリングを用いないので、回転共振による容積式流量検出器の検出精度の低下が発生することもない。
The embodiment of the invention has been described.
According to the present embodiment, the pressure loss due to the positive displacement type flow detector can be compensated without using a relatively expensive and bulky electric motor. Further, since it is not necessary to extend the crankshaft 13 of the fluid transfer device 100 to the outside of the fluid transfer device 100, the fluid does not leak from the fluid transfer device 100 due to the extending structure. Further, according to the present embodiment, the magnet coupling for transmitting the rotational torque of the electric motor to the crankshaft 13 is not used, so that the detection accuracy of the positive displacement type flow sensor due to the rotational resonance does not decrease. .

以上の実施形態では、電磁石102の発生する磁力の制御により、ピストン12_1-12_4が上死点に向かっているときに、ピストン12_1-12_4に上死点方向に向かわせる力を加え、ピストン12_1-12_4が下死点に向かっているときに、ピストン12_1-12_4に下死点方向に向かわせる力を加えるものとしたが、これは、ピストン12_1-12_4が上死点に向かっているときに、ピストン12_1-12_4に上死点方向に向かわせる力を加え、ピストン12_1-12_4が下死点に向かっているときには力を加えないように電磁石102の発生する磁力の制御を行うものとしたり、ピストン12_1-12_4が下死点に向かっているときに、ピストン12_1-12_4に下死点方向に向かわせる力を加え、ピストン12_1-12_4が上死点に向かっているときには力を加えないように電磁石102の発生する磁力の制御を行うものとしてもよい。   In the above embodiment, by controlling the magnetic force generated by the electromagnet 102, when the piston 12_1-12_4 is moving toward the top dead center, a force is applied to the piston 12_1-12_4 in the direction of the top dead center, and the piston 12_1-12_4 is applied. When 12_4 is heading toward the bottom dead center, a force is applied to the piston 12_1-12_4 in a direction toward the bottom dead center. This is because when the piston 12_1-12_4 is headed toward the top dead center, By controlling the magnetic force generated by the electromagnet 102 so as to apply a force to the piston 12_1-12_4 toward the top dead center and not to apply the force when the piston 12_1-12_4 is toward the bottom dead center, When 12_1-12_4 is approaching the bottom dead center, a force is applied to the piston 12_1-12_4 in the direction of the bottom dead center, and the piston 12_1-12_4 is moved to the top dead center. It may be performed to control the magnetic force generated by the electromagnet 102 so as not to apply force when the heading.

また、以上の実施形態では、全てのピストン12_1-12_4に対して、永久磁石101と電磁石102のセットを設けたが、これは、4つのピストン12_1-12_4のうちの一部のピストンにのみ永久磁石101と電磁石102のセットを設けるようにしてもよい。
また、実施形態で示したピストン12_1-12_4に固定した永久磁石101と電磁石102とを用いて圧力損失を補償する技術は、流入口から流出口まで流体の移送にピストンを用いる任意の容積式流量検出器に同様に適用することができる。
Further, in the above embodiment, the set of the permanent magnet 101 and the electromagnet 102 is provided for all the pistons 12_1-12_4. However, the permanent magnets 101 and the electromagnets 102 are provided only for some of the four pistons 12_1-12_4. A set of the magnet 101 and the electromagnet 102 may be provided.
The technique of compensating for pressure loss using the permanent magnet 101 and the electromagnet 102 fixed to the piston 12_1-12_4 described in the embodiment is based on any positive displacement flow rate using a piston to transfer fluid from the inlet to the outlet. The same applies to detectors.

10…流体移送装置、11_1-11_4…シリンダ、12_1-12_4…ピストン、13…クランクシャフト、14_1-14_4…コネクティングロッド、15_1-15_4…流路、P1-P4…ポート、E1-E4…ポート、21…外部シャフト、22…回転センサ、23…電動モータ、24…差圧検出ユニット、25…流路形成ユニット、26…制御装置、27…差圧センサ、100…流体移送装置、101…永久磁石、102…電磁石、103…電磁石ユニット、111…軸受、112…回転検出用磁石、200…回転検出ユニット、201…磁界検出素子、202…電子回路、300…差圧検出ユニット、301…差圧センサ、400…流路形成ユニット、500…制御装置、501…流量計測部、510…差圧補償制御部、511…ゲインテーブル、512…ゲイン算出部、513…ピストン位相算定部、514…F算出部、515…Fテーブル、516…移動ベクトル算定部、517…距離補正ゲイン算出部、518…起電力補正ゲイン算出部、519…乗算部、520…電磁石駆動部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fluid transfer apparatus, 11_1-11_4 ... Cylinder, 12_1-12_4 ... Piston, 13 ... Crankshaft, 14_1-14_4 ... Connecting rod, 15_1-15_4 ... Flow path, P1-P4 ... Port, E1-E4 ... Port, 21 ... External shaft, 22 ... Rotation sensor, 23 ... Electric motor, 24 ... Differential pressure detection unit, 25 ... Flow path forming unit, 26 ... Control device, 27 ... Differential pressure sensor, 100 ... Fluid transfer device, 101 ... Permanent magnet, 102: electromagnet, 103: electromagnet unit, 111: bearing, 112: rotation detecting magnet, 200: rotation detecting unit, 201: magnetic field detecting element, 202: electronic circuit, 300: differential pressure detecting unit, 301: differential pressure sensor, 400: flow path forming unit, 500: control device, 501: flow rate measurement unit, 510: differential pressure compensation control unit, 511 Gain table, 512: Gain calculator, 513: Piston phase calculator, 514: F calculator, 515: F table, 516: Movement vector calculator, 517: Distance correction gain calculator, 518: Electromotive force correction gain calculator 519: Multiplying unit, 520: Electromagnet driving unit.

Claims (8)

流入口から流入する流体の力によって往復運動し、当該往復運動に伴って流入口から流入する流体を流出口に移送して流出する一つ、または複数のピストンを備えた容積式流量検出器であって、
少なくとも一つの前記ピストンの端部に固定された磁石と、
前記磁石と対向する位置に配置された電磁石と、
前記電磁石の駆動を制御して、前記端部に前記磁石が固定されたピストンである磁石付ピストンに、前記電磁石と前記磁石の間の磁力による当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力を、流入口から流入する流体と流出口から流出される流体の圧力の差が無くなるように加える圧力損失補償制御手段とを有することを特徴とする容積式流量検出器。
With a positive displacement type flow detector equipped with one or more pistons that reciprocate by the force of the fluid flowing from the inlet and transfer the fluid flowing from the inlet to the outlet with the reciprocating movement and flow out. So,
A magnet fixed to the end of at least one said piston;
An electromagnet arranged at a position facing the magnet,
By controlling the driving of the electromagnet, a force directed to the moving direction of the magnet-equipped piston due to the magnetic force between the electromagnet and the magnet is applied to the magnet-equipped piston, which is a piston having the magnet fixed to the end portion, A positive displacement type flow detector comprising: a pressure loss compensation control means for applying a pressure difference between a fluid flowing in from an inlet and a fluid flowing out of an outlet so as to eliminate the pressure difference.
請求項1記載の容積式流量検出器であって、
流入口から流入する流体と流出口から流出される流体の圧力の差を検出する圧力差検出手段を有し、
前記圧力損失補償制御手段は、前記磁石付ピストンの移動方向に向かう力として、前記圧力差検出手段が検出する圧力差を0に近づける、前記圧力差検出手段が検出した圧力差に応じた力が、前記磁石付ピストンに加わるように前記電磁石の駆動を制御することを特徴とする容積式流量検出器。
The positive displacement flow detector according to claim 1,
Having a pressure difference detection means for detecting a pressure difference between the fluid flowing from the inlet and the fluid flowing out of the outlet,
The pressure loss compensation control means is configured to cause the pressure difference detected by the pressure difference detection means to approach zero as a force in the moving direction of the magnet-equipped piston, and a force corresponding to the pressure difference detected by the pressure difference detection means. And controlling the driving of the electromagnet so as to be applied to the magnet-equipped piston.
請求項1または2記載の容積式流量検出器であって、
前記圧力損失補償制御手段は、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動しているときと前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動しているときとで、前記電磁石に流す電流の向きを反転することにより、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動しているときと前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動しているときの双方において、前記磁石付ピストンに、前記電磁石と前記磁石の間の磁力による当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力を加えることを特徴とする容積式流量検出器。
It is a positive displacement type flow detector of Claim 1 or 2, Comprising:
The pressure loss compensation control means, when the piston with the magnet is moving toward the top dead center and when the piston with the magnet is moving toward the bottom dead center, the current flowing through the electromagnet By reversing the orientation, the piston with magnet both when the piston with magnet is moving toward top dead center and when the piston with magnet is moving toward bottom dead center, A positive displacement type flow detector which applies a force in a moving direction of the piston with a magnet by a magnetic force between the electromagnet and the magnet.
請求項3記載の容積式流量検出器であって、
クランクシャフトと、
前記クランクシャフトと前記磁石付ピストンを連結するコネクティングロッドと、
前記クランクシャフトの回転角を検出する回転角検出手段とを有し、
前記圧力損失補償制御手段は、回転角検出手段が検出したクランクシャフトの回転角から前記磁石付ピストンの位相を識別し、識別した磁石付ピストンの位相に従って、前記電磁石に流す電流の向きを、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動しているときと前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動しているときの双方において、前記磁石付ピストンに、前記電磁石と前記磁石の間の磁力による当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力が加わるように切り替えることを特徴とする容積式流量検出器。
It is a positive displacement type flow detector of Claim 3, Comprising:
A crankshaft,
A connecting rod that connects the crankshaft and the magnet-equipped piston,
Having a rotation angle detecting means for detecting a rotation angle of the crankshaft,
The pressure loss compensation control means identifies the phase of the magnet-equipped piston from the rotation angle of the crankshaft detected by the rotation angle detection means, according to the identified phase of the magnet-equipped piston, the direction of the current flowing through the electromagnet, Both when the piston with the magnet is moving toward the top dead center and when the piston with the magnet is moving toward the bottom dead center, the piston with the magnet is provided between the electromagnet and the magnet. A positive displacement type flow detector characterized in that switching is performed so that a force directed to a moving direction of the magnet-equipped piston by a magnetic force is applied.
請求項4記載の容積式流量検出器であって、
前記圧力損失補償制御手段は、前記磁石付ピストンが上死点に向かって移動している期間中と、前記磁石付ピストンが下死点に向かって移動している期間中との少なくとも一方の期間中において、当該期間中に、前記磁石付ピストンに加わる当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力の大きさが変化するように、前記識別した磁石付ピストンの位相に応じて、前記電磁石に流す電流の大きさを変化させることを特徴とする容積式流量検出器。
It is a positive displacement type flow detector of Claim 4, Comprising:
The pressure loss compensation control means may include at least one of a period during which the piston with magnet is moving toward top dead center and a period during which the piston with magnet is moving toward bottom dead center. During the period, the current flowing through the electromagnet in accordance with the identified phase of the magnet-equipped piston so that the magnitude of the force applied to the magnet-equipped piston in the direction of movement of the magnet-equipped piston changes. A positive displacement type flow detector characterized by changing the size of the flow rate.
請求項1、2、3、4または5記載の容積式流量検出器であって、
前記磁石付ピストンの往復運動に伴う前記電磁石と前記磁石の間の距離を算定する距離算定手段を有し、
前記圧力損失補償制御手段は、前記磁石付ピストンに加わる当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力が所定の大きさとなるように、前記距離算定手段が算定した距離に応じて、前記電磁石に流す電流の大きさを補正することを特徴とする容積式流量検出器。
The positive displacement flow detector according to claim 1, 2, 3, 4, or 5,
Having a distance calculating means for calculating the distance between the electromagnet and the magnet with the reciprocating motion of the piston with the magnet,
The pressure loss compensation control means is configured to control a current flowing through the electromagnet in accordance with the distance calculated by the distance calculation means so that a force applied to the magnet-equipped piston in a movement direction of the magnet-equipped piston becomes a predetermined magnitude. A positive displacement type flow detector characterized by correcting the size of the flow rate.
請求項1、2、3、4、5または6記載の容積式流量検出器であって、
前記圧力損失補償制御手段は、前記磁石付ピストンに加わる当該磁石付ピストンの移動方向に向かう力が所定の大きさとなるように、前記磁石付ピストンの往復運動に伴い前記電磁石に生じる誘導起電力に応じて、前記電磁石に流す電流の大きさを補正することを特徴とする容積式流量検出器。
The positive displacement flow detector according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6,
The pressure loss compensation control means is configured to reduce an induced electromotive force generated in the electromagnet with the reciprocating motion of the magnet-equipped piston so that a force applied to the magnet-equipped piston in the movement direction of the magnet-equipped piston becomes a predetermined magnitude. A positive displacement type flow detector, wherein the magnitude of a current flowing through the electromagnet is corrected accordingly.
請求項1、2、3、4、5、6または7記載の容積式流量検出器であって、
前記磁石付ピストンが内部空間を往復運動する、上死点側が隔壁で閉じられたシリンダを有し、
前記磁石は前記磁石付ピストンの上死点側の端部に固定されており、
前記電磁石は、前記隔壁の外側の前記磁石と対向する位置に固定されていることを特徴とする容積式流量検出器。
The positive displacement flow detector according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7,
The piston with the magnet reciprocates in the internal space, the cylinder having a top dead center side closed by a partition wall,
The magnet is fixed to the top dead center end of the magnet-equipped piston,
The positive electromagnet is fixed at a position facing the magnet outside the partition wall.
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