JP2878555B2 - サーボ形容積流量計 - Google Patents
サーボ形容積流量計Info
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Description
り詳細には、無差圧駆動形容積流量計の差圧検出器の圧
力導入口の開口位置に関する。
的な容積流量計は、計量室と計量室内で回転する一対の
回転子を有し、計量室と回転子とで形成される容積を基
準容積として計量室内に流入する流体を回転子の回転に
応じて流出することにより、回転子の回転数から流量を
求める流量計である。すなわち、理想的には、基準容積
に相当する体積の流体が回転子の回転に比例して排出さ
れる。しかし、実際の容積流量計においては、回転子の
回転を可能とするために回転子と計量室との間には、微
小な隙が設けられており、回転子は計量室と接触するこ
となく回転する。また、回転子が回転するためには、機
械的要素の負荷、例えば軸受摩擦や計数部の負荷に打ち
勝つ回転トルクが必要で、この回転トルクを流体が回転
子に作用する流体差圧による回転モーメントにより得て
いる。この結果、回転子と計量室との隙間より計測に係
わらない流体の流出、すなわちスリッペイジ(Slippag
e)が生ずる。このスリッペイジは、理想流量計に対す
る実際の容積流量計の器差となるもので、スリッペイジ
の大きさは流体差圧によるモーメントに対して摩擦トル
クの割合が大きい小流量の範囲で大きく、またその他の
流量域において生ずる差圧の大きさによっても異なり、
更には、全流量域において流体の粘度に逆比例して大き
く変化する。
計とするために、スリッペイジをなくすことである。サ
ーボ形容積流量計はスリッペイジをなくすため、回転子
の前後流部、すなわち計量室の前後の差圧を零にするサ
ーボ機構を有する無差圧駆動形である。図6は、従来の
サーボ流量計の一例を説明するためのブロック図で、図
中、30はサーボ流量計、31は容積流量計、32は計
量室、33は第1回転子軸、34は第2回転子軸、35
は第1回転子、36は第2回転子、37,38は導圧
管、39は差圧計、40はサーボ増幅器、41はサーボ
モータである。
流量計31と差圧計39とサーボ増幅器40及びサーボ
モータ41とからなるサーボ機構により構成される。容
積流量計31は、本体内に形成された計量室32と計量
室32内に固着された第1,第2回転子軸33,34の
まわりに回転可能に軸支された第1,第2回転子35,
36とからなっている。なお、第1,第2回転子35,
36は計量室32の外部でパイロット歯車35a,36
aとで噛合わされ、互いに反対方向に回転可能となって
いる。差圧計39は導圧管37,38を有し、導圧管3
7は流入口32a側の計量室32の直前の管壁M部に開
口し、導圧管38は流出口32b側の計量室32直後の
管壁N部に開口している。サーボ増幅器40は導線39
aから入力する差圧計39の差圧信号を増幅し、導線4
0aを介してサーボモータ41を駆動し、このサーボモ
ータ41により動力伝達機構41及びパイロット歯車3
5a(或いは36a)を介して第1(或いは第2)回転
子35(或いは36)を駆動する。回転子35の駆動
は、差圧計39の差圧信号が零となる方向に回転され
る。
8の開口の位置を回転子の直前、すなわち計量室32の
直前のM,N位置に開口すると、計測流体の圧力によっ
ては、差圧計39の差圧信号は零となってもスリッペイ
ジは零とならなかった。この傾向は、計測流体圧力が増
加する程大きくなり、器差はプラス方向に移動した。
の圧力変化を測定した結果、回転子の回転に伴う本来の
差圧に対して、回転子の回転および流体圧力に対応する
変動圧力が畳重することが確かめられた。差圧計は、こ
の変動圧力を検知するので、計量室の本来の差圧を正確
に検知した圧力ではなく、サーボモータは前記の検出さ
れた圧力信号を零とするように回転子を回転する。この
結果、回転子はオーバドライブしてポンプ作用を生じ、
測定流体の逆リーク現象により器差がプラスになること
が判明した。
で、測定流体の圧力が変化しても器差特性に影響を与え
ず、しかも理想的な無差圧容積流量計に近づけるように
器差特性を改善することを目的としてなされたものであ
る。
流入口および流出口に連通し、ケーシング内に配設され
た計量室と、該計量室内で流体差圧により回転し、流入
した一定体積の流体を流出する対をなす第1および第2
回転子と、該回転子の回転から流量を計測する容積流量
計と;該容積流量計の前記流体差圧を検知する差圧計
と;該差圧計の差圧信号を入力し、該差圧信号を零にす
るように前記第1又は第2回転子の何れかを駆動するサ
ーボ機構とからなり、前記容積流量計は、前記流量室に
連通した、前記第1回転子流入側ラジアル方向の流入側
第1開口と、前記第2回転子流入側ラジアル方向の流入
側第2開口と、前記第1回転子流出側ラジアル方向の流
出側第1開口と、前記第2回転子流出側ラジアル方向の
流出側第2開口とを前記ケーシングに開口し、前記流入
側第1開口と流入側第2開口とを連通する流入側連通管
と、前記流出側第1開口と前記流出側第2開口とを連通
する流出側連通管とを有し、前記差圧計の高圧側圧力導
入口を前記流入側連通管と連通し、低圧側導入口を流出
側連通管に連通したこと、更には、(2)前記(1)に
おいて、前記流入側第1および第2開口と、流出側第1
および第2開口を各々の回転子軸方向に複数配設したこ
と、更には、(3)前記(1)又は(2)において、前
記ケーシングに開口するラジアル方向の角度を、流入口
と流出口とを結ぶ軸線に平行な各々の回転子直径に対
し、略々45°としたことを特徴とするものである。以
下、本発明の実施例に基いて説明する。
実施例を説明するための図で、図中、1は容積流量計、
2はケーシング、3は計量室、4は第1回転子軸、5は
第2回転子軸、6は第1回転子、7は第2回転子、8は
流入側第1開口、9は流入側第2開口、10は流出側第
1開口、11は流出側第2開口、12は流入側連通管、
13は流出側連通管、14は上流側圧力導入管、15は
下流側圧力導入管、16,17,18は弁、19はバイ
パス管、20は差圧計、21はサーボ増幅器、22はプ
リアンプ、23はメインアンプ、24は駆動部、25は
変速歯車(R・G)、26はサーボモータ(S・M)、
27はタコジェネレータ(T・G)である。
圧計20とサーボ増幅器21および駆動部24とからな
るサーボ機構とで構成される。容積流量計2は、流入口
2aと流出口2bに連通し、ケーシング2に形成された
計量室3と、この計量室3内に固着された第1回転子軸
4及び第2回転子軸5に各々軸支された第1回転子6及
び第2回転子7とからなっている。第1回転子6及び第
2回転子7には本体外部、すなわち計量室3外部のパイ
ロット歯車6aと7aとの噛合により、互いに反対方向
に同期回転可能で、パイロット歯車6aは駆動部24が
接合されている。駆動部24は変速無車(R・G)25
とサーボモータ26及びタコジェネレータ(T・G)2
7とからなり、それぞれは縦接続されている。なお、計
量室3は説明の都合上2分割し、第1回転子6側を第1
計量室3a,第2回転子7側を第2計量室3bと呼ぶ。
中間部の位置で、ラジアル方向に各々計量室3aに開口
する流入側第1開口8と流出側第1開口10が穿孔さ
れ、第2回転子の軸方向の中間部の位置で、ラジアル方
向に各々計量室3bに開口する流入側第2開口9と流出
側第2開口11が穿孔されている。また、流入側第1開
口8と流入側第2開口9とは、流入側連通管12で連通
し、流出側第1開口10と流出側第2開口11とは、流
出側連通管13と連通している。
上流側連通管12と下流側導圧管15を介して下流側連
通管13に連通している。また、上、下流側導圧管1
4,15とには各々弁16,17が配設され、更に、上
下流側導圧管14,15には弁18を有する差圧計20
のバイパス管19が連通している。差圧計20の差圧信
号は、導線20aを介してサーボ増幅器21のプリアン
プ22に入力し、プリアンプ22はメインアンプ23の
入力端23aに接続されている。該メインアンプ23
は、導線23aを介してサーボモータ26に接続し、サ
ーボモータ26に連動するタコジェネレータ27からは
メインアンプ23の入力端23bに速度帰還され応答性
を高めている。
7を閉止してバイパス管19の弁18を開弁し、差圧計
20の零調整を行う。零調整が完了してからバイパス管
19の弁18を閉止し、弁16,17を開弁して差圧計
20を作動させる。測定流体が矢印Q方向に流れた状態
では、差圧計20の差圧信号は増加するが、サーボ増幅
21と駆動部24とからなるサーボ機構を駆動すること
により、サーボ機構は変速歯車25を介して差圧計20
の差圧が零となるように第1回転子6を駆動する。
入管の構造を説明するための立体斜視図で、8i(i=
1,2…n)は流入側第1開口、9i(i=1,2…n)
は流入側第2開口、10i(i=1,2…n)は流出側
第1開口、11i(i=1,2…n)は流出側第2開
口、28は流入側連通管、29は流出側連通管で、図1
と同じ作用をする部分には、図1と同一の参照番号を付
している。
4,15は、ケーシング2の第1及び第2回転子6,7
ラジアル方向に計量室3に開口した図1の流入側第1開
口8,流入側第2開口9,流出側第1開口10および流
出側第2開口11を各々回転子軸方向直線状に複数配設
したもので、計量室3内の一定の回転子回転角度におけ
る圧力の平均値を出力することを目的としており、複数
の流入側第1開口8iと流入側第2開口9iとは流入側
連通管28により連通されて、流入側の平均圧力が出力
される。同様に、流出側連通管29には流出側の平均圧
力が出力される。この結果、回転子の回転による変動圧
力も平均化され、回転子の回転に影響されない安定した
差圧信号が得られる。
出し開口位置の角度関係を説明するための図で、図1と
同じ作用をする部分には、図1と同一の参照番号を付し
ている
同軸である。該軸X−X′に平行で、第1回転子軸4の
中心O1を通る直径に対して、流入側第1開口8の中心
角をθ1とし、流出側第2開口10の中心角θ3とする。
同様に、第2回転子に関しても流入側第2開口9の中心
角をθ2、流出側第2開口11の中心角をθ4とすると、
θ1=θ2=θ3=θ4であり、θ=45°の位置は、第
1,第2計量室3a,3b内の中心位置となっている。
差特性、図5は本発明のサーボ形容積流量計の流量−器
差特性を示す試験結果である。横軸に流量、縦軸に器差
を示し、基準音速ノズルを基準流量として比較してい
る。測定流体は空気で、圧力は絶対圧1k,4k,6k
で試験される。従来のサーボ容積流量計では、図4に示
すように、器差は高圧になると、大流量側がプラスにシ
フトしている。これに対して、本発明によるサーボ容積
流量計では、全流量範囲に亘って圧力変動影響が殆んど
なく、各々の流体圧力では全流量範囲に亘って理想に近
い直線的な流量−器差特性となっている。
ボ形容積流量計によれば、回転子の同じ回転位相角での
圧力の平均値を求めて得られた流入側と流出側の差圧を
検出したので、回転子の回転による変動圧力の影響は小
さくなり、測定流体の圧力による影響の小さい理想的な
流量計の流量−器差特性が得られる。
明するための図である。
を説明するための立体斜視図である。
置の角度関係を説明するための図である。
示す図である。
性を示す試験結果である。
ブロック図である。
1回転子軸、5…第2回転子軸、6…第1回転子、7…
第2回転子、8…流入側第1開口、9…流入側第2開
口、10…流出側第1開口、11…流出側第2開口、1
2…流入側連通管、13…流出側連通管、14…上流側
圧力導入管、15…下流側圧力導入管、16,17,1
8…弁、19…バイパス管、20…差圧計、21…サー
ボ増幅器、22…プリアンプ、23…メインアンプ、2
4…駆動部、25…変速歯車(R・G)、26…サーボ
モータ(S・M)、27…タコジェネレータ(T・
G)。
Claims (3)
- 【請求項1】 流入口および流出口に連通し、ケーシン
グ内に配設された計量室と、該計量室内で流体差圧によ
り回転し、流入した一定体積の流体を流出する対をなす
第1および第2回転子と、該回転子の回転から流量を計
測する容積流量計と;該容積流量計の前記流体差圧を検
知する差圧計と;該差圧計の差圧信号を入力し、該差圧
信号を零にするように前記第1又は第2回転子の何れか
を駆動するサーボ機構とからなり、前記容積流量計は、
前記流量室に連通した、前記第1回転子流入側ラジアル
方向の流入側第1開口と、前記第2回転子流入側ラジア
ル方向の流入側第2開口と、前記第1回転子流出側ラジ
アル方向の流出側第1開口と、前記第2回転子流出側ラ
ジアル方向の流出側第2開口とを前記ケーシングに開口
し、前記流入側第1開口と流入側第2開口とを連通する
流入側連通管と、前記流出側第1開口と前記流出側第2
開口とを連通する流出側連通管とを有し、前記差圧計の
高圧側圧力導入口を前記流入側連通管と連通し、低圧側
導入口を流出側連通管に連通したことを特徴とするサー
ボ形容積流量計。 - 【請求項2】 前記流入側第1および第2開口と、流出
側第1および第2開口を各々の回転子軸方向に複数配設
したことを特徴とする請求項1記載のサーボ形容積流量
計。 - 【請求項3】 前記ケーシングに開口するラジアル方向
の角度を、流入口と流出口とを結ぶ軸線に平行な各々の
回転子直径に対し、略々45°としたことを特徴とする
請求項1又は2記載のサーボ形容積流量計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9669993A JP2878555B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | サーボ形容積流量計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9669993A JP2878555B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | サーボ形容積流量計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06288807A JPH06288807A (ja) | 1994-10-18 |
JP2878555B2 true JP2878555B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=14172017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9669993A Expired - Fee Related JP2878555B2 (ja) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | サーボ形容積流量計 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2878555B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
WO2002095340A1 (fr) * | 2001-05-21 | 2002-11-28 | Oval Corporation | Debitmetre volumetrique asservi |
JP4246237B2 (ja) * | 2007-02-05 | 2009-04-02 | 株式会社オーバル | ポンプユニット式サーボ型容積流量計 |
-
1993
- 1993-03-30 JP JP9669993A patent/JP2878555B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06288807A (ja) | 1994-10-18 |
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