JP2579834B2 - 流量計の異常判別方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、流体の流量等を演算するために用いられ
る、流体の瞬時流量に応じた回転速度で回転する回転円
板に設置された磁石の磁気を検出する磁気センサの検出
信号を利用して、流体の逆流の他に、磁石や磁気センサ
の異常を判別する流量計の異常判別方法に関するもので
ある。

従来の技術 従来の流量計においては、流体の逆流、停止、過大流
量等、流体の状況の異常を判別することは行われていた
が、流量計に内蔵された磁石や磁気センサの異常を判別
する自己診断機能は有していなかった。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の流量計においては、磁石や磁気
センサの異常を判別できないので、流量計の重要部品で
ある磁石や磁気センサの損傷等の異常を報知できず、迅
速に対処できなかった。

本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、流
量等を演算するための磁気センサの検出信号を利用し
て、流体の逆流と共に、磁石や磁気センサの異常を判別
できる流量計の異常判別方法を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明は、流体の流れ方向
に応じた回転方向に流体の瞬時流量に応じた回転速度で
回転する回転体に設置された複数個の磁石を１対の磁気
センサにより互いに異なるタイミングで検出して、前記
磁気センサの検出信号をそれぞれ分周して１対の検出パ
ルスを得ると共に、前記回転体の正回転または逆回転の
際の前記１対の検出パルスのレベル状態の変化を１周期
分だけ基準パターンとして記憶しておき、前記１対の検
出パルスのレベル状態を検出し、そのレベル状態が前記
基準パターンにおけるいずれかのレベル状態と一致する
場合に、それ以後のレベル状態の変化について、各検出
パルスの立ち上がり、立ち下がり毎に前記基準パターン
と比較することにより、流体の流れ方向を判別すると共
に、当該比較において、前記１対の検出パルスのレベル
状態の変化が、正回転時のレベル状態の変化でも逆回転
時のレベル状態の変化でもないと判別されたときには前
記磁石または前記磁気センサの異常と判断することを特
徴とする。

作用 本発明によれば、１対の磁気センサにより、流体の流
れ方向に応じた回転方向に流体の瞬時流量に応じた回転
速度で回転する回転体に設置された複数の磁石を互いに
異なるタイミングで検出して、この検出信号を分周して
１対の検出パルスを得る。そして、前記回転体の正回転
または逆回転しているときの前記１対の検出パルスのレ
ベル状態の変化を１周期分だけ基準パターンとして記憶
しておく。

被測流体の流量の計測時において、前記１対の検出パ
ルスと上記基準パターンを比較して流体の流れ方向を判
定する。そのためにまず、前記１対の検出パルスのレベ
ル状態を検出し、その状態が前記基準パターンにおける
いずれかのレベル状態に一致する場合にこのレベル状態
から上記基準パターンとの比較を開始し、それ以後の検
出パターンのレベル状態について、当該各検出パルスの
立ち上がり、立ち下がり毎に、前記基準パターンにおけ
るレベル状態と比較して、流体の流れ方向が、正もしく
は逆方向のいずれかであるかを判別する。

しかし、前記１対の検出パルスのレベル状態の変化
が、上述の比較により正回転時のレベル状態の変化でも
逆回転時のレベル状態の変化でもないときには、前記磁
石または前記磁気センサを異常と判断する。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第12図に基づいて
説明する。

第２図は本発明の一実施例における流量計の異常判別
方法の実施に採用した磁気センサの配置説明図で、流体
の瞬時流量に応じた回転速度で回転しかつ流体の流れ方
向に応じた方向に回転する回転円板１の外周部には、複
数の磁石２が円周方向所定間隔おきに埋設されている。
回転円板１から所定距離離れた位置には、磁石２の回転
軌跡に対向して、２個の磁気センサ3,4が設置されてい
る。回転円板１は、流体が正流しているときは矢印Ａ方
向に回転し、流体が逆流しているときは矢印Ａ方向とは
反対方向に回転する。磁気センサ3,4は例えばMR素子か
らなり、磁石２の配置ピッチの半分の距離だけ互いに離
れており、互いに異なったタイミングで磁石２を検出す
る。

第１図は本発明の一実施例における流量計の異常判別
方法の実施に採用した制御装置の回路ブロック図で、磁
気センサ3,4の出力端はマイクロコンピュータ５の入力
端に接続されている。磁気センサ3,4の出力信号はマイ
クロコンピュータ５の入出力インターフェイス６を介し
てCPU7に入力される。CPU7は、ROM8およびRAM9とデータ
のやりとりをしながら、磁気センサ3,4からの信号を処
理して、流体の流量等を演算すると共に、流体の流れ方
向を判別し、さらに磁石２や磁気センサ3,4の異常を判
断して、異常時には流量計の外部に設置された警報装置
10を駆動する。ROM8には第３図のようなデータが記憶さ
れている。すなわちROM8の１番地にはH,L、２番地には
H,H、３番地にはL,H、４番地にはL,Lというように、正
流時における後述の１対の検出パルスのレベル変化が１
周期分記憶されている。

第４図は本発明の一実施例における異常判別方法の実
施に採用した流量計の概略縦断正面図で、この実施例で
は流量計として防爆、防水構造のロータリーピストン流
量計を用いている。この流量計は、流体の瞬時流量に応
じた信号を発生する計量部21と、計量部21の上に取り付
けられた表示計数部22とにより構成されている。表示計
数部22は、計量部21からの信号を処理して、各種の流量
等を選択的に表示する。

計量部21のケーシング23は、下ケーシング24と、下ケ
ーシング24の上に図外のボルトにより固定された上ケー
シング26と、上ケーシング26の上に図外のボルトにより
固定された受けケーシング27と、受けケーシング27の上
に配置された板体28とにより構成されている。上ケーシ
ング26には、流体の流入通路30を構成する流入管部31
と、流体の流出通路32を構成する流出管部33とが一体に
形成されており、流入管部31および流出管部33の各先端
部には、流体の通路を構成する図外の管との接続のため
のフランジ部34,35が一体に形成されている。上ケーシ
ング26の内部には、鉛直方向に沿う軸36が軸受37を介し
て回動自在に支持されており、軸36の下端部には磁石38
が取り付けられている。軸36の上端部には第２図に示し
た回転円板１が取り付けられており、回転円板１の外周
部には複数の磁石２が上記のように埋設されている。軸
受37および磁石38はカバー42によって覆われており、カ
バー42と上ケーシング26との間にはパッキン43aが介装
されている。上ケーシング26と受けケーシング27との間
にもパッキン43bが介装されている。

なお一部しか図示していないが、周知のように、下ケ
ーシング24の内部には計量室が形成されており、計量室
には、流入通路30を通って流入する流体の瞬時流量に応
じた回転速度で回動するロータが配置されている。この
ロータには軸40が連結されており、軸40の上端部には磁
石38の外周に所定間隔をあけて対向する磁石41が取り付
けられている。すなわち、流体によりロータが回動する
と、ロータにより軸40が回動させられ、軸40と一体に磁
石41が回動する。この磁石41の磁力により磁石38が回動
し、軸36を介して回転円板１が回動する。したがって回
転円板１に埋設された複数の磁石２が回動し、磁石２の
磁場が流体の瞬時流量に応じた信号として表示計数部22
に供給される。計量室に流入してロータを回動させた流
体は、流出通路32を通って流出する。

表示計数部22のケーシング44は、上端および下端が開
放されたケーシング本体45と、ケーシング本体45の下端
と板体28との間に配置されて図外のボルトによりケーシ
ング本体45および板体28と共に受けケーシング27に固定
された底壁部46と、ケーシング本体45の上端に取り付け
られてガラス等の透明体47を保持する保持部48とにより
構成されている。保持部48は、図外のボルトによりケー
シング本体45に固定されて透明板47の表面外周部および
外周面を覆う保持リング50と、保持リング50に螺合して
透明体47の裏面外周部を覆う円環状の押さえリング51と
により構成されている。透明体47および保持リング50は
水平面に対して20度程度傾斜しており、保持リング50の
傾斜方向下端側（第４図では紙面の表面側）には、透明
体47の表面に滴下した雨水等を排水するための水抜き溝
（図面には現れていない）が形成されている。保持リン
グ50には、水抜き溝の他に、水抜き溝と同じ形状の複数
の凹部54が形成されている。ケーシング本体45には、図
外のボルトにより蓋61が固定されている。保持リング50
と透明体47との間にはパッキン62が介装され、押さえリ
ング51と透明体47との間にはパッキン63が介装され、保
持リング50とケーシング本体45との間にはパッキン64が
介装され、ケーシング本体45と底壁部46との間にはパッ
キン65が介装され、ケーシング本体45と蓋61との間には
パッキン67が介装されている。底壁部46には、第２図に
示した磁気センサ3,4が埋設されている。なお磁気セン
サ４は第４図には現れていない。ケーシング44の内部に
は、第１図に示した制御装置70や、LCD等からなり制御
装置70で演算した各種流量等を選択的にデジタル表示す
る表示装置71等が図外のブラケットに取り付けられて設
置されている。表示装置71は、表示が透明体47を介して
ケーシング44の外部から視認できる位置に配置されてお
り、表示面は透明体47と平行である。

次に動作を説明する。流体が正流している場合、回転
円板１は第２図の矢印Ａ方向に回転し、磁気センサ３か
らは第５図（ａ）のような検出信号が出力され、磁気セ
ンサ４からは第５図（ｂ）のような検出信号が出力され
る。マイクロコンピュータ５は、磁気センサ3,4からの
検出信号を分周して、第６図（ａ）（ｂ）のような１対
の検出パルスを作出する。すなわちフリップフロップと
して機能する。さらにマイクロコンピュータ５は、１対
の検出パルスのレベル変化のパターンをROM8に記憶して
いる第３図のパターンと比較して、流体の正流および逆
流と、磁石２や磁気センサ3,4の異常とを判断するので
ある。すなわち１対の検出パルスは、回転円板１が逆転
したときには第７図（ａ）（ｂ）のようになり、４個の
磁石２のうちいずれか１個が損傷したときには第８図
（ａ）（ｂ）のようになり、磁気センサ３が故障したと
きには第９図（ａ）（ｂ）のようになって、レベル変化
のパターンは第10図のようになる。第10図からも明らか
なように、流体の正流時および逆流時には、１対の検出
パルスのレベル変化のパターンが４回の変化を１周期と
して同一パターンを繰り返しており、しかも磁気センサ
４に基づく検出パルスのレベル変化が正流時と逆流時と
で互いに逆になるので、ROM8に記憶されている第３図の
ような正流時のパターンと比較することにより、正流が
逆流かを判別できるのである。そして、正流でも逆流で
もなければ、磁石２あるいは磁気センサ3,4の異常と判
断できるのである。なお、このような動作はCPU7により
ソフト的に実現される。マイクロコンピュータ５は、磁
気センサ3,4からの検出信号に基づいて流体の瞬時流量
や積算流量等を演算して表示装置71に表示させると共
に、逆流時や磁石２あるいは磁気センサ3,4の異常時に
は表示装置71および警報装置10を駆動してそれを報知す
る。

以上のような動作を実現するためのCPU7の動作手順の
要部について、第11図および第12図のフローチャートを
参照しながら説明する。

CPU7は、第６図のような検出パルスよりも充分短い周
期で、所定時間毎に第11図のルーチンを実行する。すな
わちステップ１で第３図のようなパターンを記憶してい
るROM8の番地を指定するためのRAM9の所定番地（以下
「番地指定RAM」と記す）の内容をクリアし、ステップ
２に進んで番地指定RAMの内容に１を加算する。これに
よりROM8の１番地が指定される。次にステップ３に進
み、１対の検出パルスのレベルとROM8の１番地の内容で
あるH,Lとを比較して、一致していればこのルーチンを
終了する。ステップ３において両者が一致していなけれ
ば、ステップ４に進み、番地指定RAMの内容が４である
か否かを判断し、４でなければステップ２に戻り、４で
あればステップ１に戻る。すなわちこのルーチンでは、
現在の１対の検出パルスのレベルがROM8の何番地の内容
と一致しているかを調査しているのである。

１対の検出パルスの立ち上がりおよび立ち下がり毎
に、CPU7は第12図の割り込みルーチンを実行する。すな
わちステップ１で逆流か磁石２あるいは磁気センサ3,4
の異常かを判別するためのRAM9の所定番地（以下「未確
定RAM」と記す）の内容がオンかオフかを判断し、オフ
であればステップ２に進んで番地指定RAMの内容に１を
加算する。次にステップ３に進んで１対の検出パルスの
レベルと番地指定RAMにより指定されたROM8の番地の内
容とが一致しているか否かを判断し、一致していなけれ
ばステップ４に進んで番地指定RAMの内容から２を減じ
る。次にステップ５に進み、逆流であることを最終的に
確認するためのRAM9の所定番地（以下「逆流比較数用RA
M」と記す）の内容に１を加算する。次にステップ６に
進んで、１対の検出パルスのレベルと番地指定RAMによ
り指定されたROM8の番地の内容とが一致しているか否か
を判断し、一致していればステップ７に進んで逆流比較
数用RAMの内容が４であるか否かを判断する。４でなけ
ればステップ８に進んで未確定RAMをオンし、このルー
チンを終了する。ステップ１において未確定RAMがオン
であれば、ステップ９に進んで番地指定RAMの内容を１
減じ、ステップ５に進む。ステップ３において１対の検
出センサのレベルと指定番地RAMにより指定されたROM8
の番地の内容とが一致していれば、ステップ10に進んで
指定番地RAMの内容が４か否かを判断し、４でなければ
このルーチンを終了する。４であればステップ11に進
み、指定番地RAMの内容をクリアした後、このルーチン
を終了する。ステップ６において１対の検出パルスのレ
ベルと番地指定RAMにより指定されたROM8の番地の内容
とが不一致であれば、ステップ12に進んで未確定RAMの
内容をオフにすると共に、逆流比較数用RAMの内容をク
リアし、ステップ13に進んで、磁石２あるいは磁気セン
サ3,4の異常を表示装置71に表示させると共に、警報装
置10を作動させる。ステップ７において逆流比較数用RA
Mの内容が４であれば、ステップ14に進んで、未確定RAM
の内容をオフにすると共に、逆流比較数用RAMの内容を
クリアし、ステップ15に進んで、逆流を表示装置71に表
示させると共に、警報装置10を作動させた後、このルー
チンを終了する。すなわちこのルーチンでは、まず正流
であるか否かを判断し、正流でなければ、このルーチン
を４回繰り返すことにより逆流であるか否かを判断し、
逆流でなければ磁石２あるいは磁気センサ3,4の異常と
判断しているのである。

このように、流体の流れ方向に応じた回転方向に流体
の瞬時流量に応じた回転速度で回転する回転円板１に設
置された磁石２を１対の磁気センサ3,4により互いに異
なるタイミングで検出し、１対の磁気センサ3,4の検出
信号を分周して１対の検出パルスを得、回転円板１が正
回転しているときの１対の検出パルスのレベル変化をRO
M8に１周期分記憶させておき、１対の磁気センサ3,4か
ら得られた１対の検出パルスのレベル変化とROM8に記憶
させたレベル変化とを比較することにより、流体の流れ
方向を判別すると共に、１対の検出パルスのレベル変化
が正回転時のレベル変化でも逆回転時のレベル変化でも
ないときには磁石２または磁気センサ3,4の異常と判断
するので、流量等を演算するための磁気センサ3,4の検
出信号を利用して、流体の逆流と共に、磁石２や磁気セ
ンサ3,4の異常を判別できる。したがって磁石２や磁気
センサ3,4の異常を瞬時に報知することが可能になり、
迅速に対処できる。

なお、上記実施例においてはROM8に正流時の１対の検
出パルスのレベル変化を記憶させたが、逆流時のレベル
変化を記憶させてもよい。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、１対の磁気セ
ンサの検出信号を分周した１対の検出パルスについて、
予め、前記磁石の正回転または逆回転しているときのレ
ベル状態の変化を１周期分だけ基準パターンとして記憶
させておき、被測流体の流量計測時において、前記１対
の検出パルスと上記基準パターンを比較して流体の流れ
方向を判定する。そのために、まず、前記１対の検出パ
ルスのレベル状態を検出し、前記基準パターンにおける
いずれかのレベル状態に一致する場合に、それ以後の検
出パターンのレベル状態について、当該検出パルスの立
ち上がり、立ち下がり毎に、前記基準パターンにおける
レベル状態と比較するので、被測流体の多寡により検出
パルスの周期の変動が生じた場合でも、確実に上記基準
パターンと比較することができる。

これにより、流体の流れ方向を正確に判定できるのみ
ならず、検出パルスが上記基準パターンから外れた場合
には、磁気センサもしくは磁石の異常として的確に判定
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における流量計の異常判別方
法の実施に採用した制御装置の回路ブロック図、第２図
は同異常判別方法の実施に採用した磁気センサの配置説
明図、第３図はROMの記憶内容の説明図、第４図は流量
計の概略縦断正面図、第５図〜第９図は検出パルスの波
形図、第10図は検出パルスのレベル変化の説明図、第11
図および第12図はCPUの動作を説明するフローチャート
である。 １……回転円板、２……磁石、3,4……磁気センサ、８
……ROM（記憶手段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体の流れ方向に応じた回転方向に流体の
   瞬時流量に応じた回転速度で回転する回転体に設置され
   た複数個の磁石を１対の磁気センサにより互いに異なる
   タイミングで検出して、前記磁気センサの検出信号をそ
   れぞれ分周して１対の検出パルスを得ると共に、前記回
   転体の正回転または逆回転の際の前記１対の検出パルス
   のレベル状態の変化を１周期分だけ基準パターンとして
   記憶しておき、 前記１対の検出パルスのレベル状態を検出し、そのレベ
   ル状態が前記基準パターンにおけるいずれかのレベル状
   態と一致する場合に、それ以後のレベル状態の変化につ
   いて、各検出パルスの立ち上がり、立ち下がり毎に前記
   基準パターンと比較することにより、流体の流れ方向を
   判別すると共に、 当該比較において、前記１対の検出パルスのレベル状態
   の変化が、正回転時のレベル状態の変化でも逆回転時の
   レベル状態の変化でもないと判別されたときには前記磁
   石または前記磁気センサの異常と判断することを特徴と
   する流量計の異常判別方法。