JP2929158B2 - 面積式流量計 - Google Patents
面積式流量計Info
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- JP2929158B2 JP2929158B2 JP5351162A JP35116293A JP2929158B2 JP 2929158 B2 JP2929158 B2 JP 2929158B2 JP 5351162 A JP5351162 A JP 5351162A JP 35116293 A JP35116293 A JP 35116293A JP 2929158 B2 JP2929158 B2 JP 2929158B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
- G01F1/22—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters
- G01F1/24—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by variable-area meters, e.g. rotameters with magnetic or electric coupling to the indicating device
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は流路管内の浮子の位置に
よって流量を測定する面積式流量計に関する。
よって流量を測定する面積式流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉛直に置かれた管状の流路内に、被測定
流体よりも比重が大なるもので構成された移動子、すな
わち浮子を上下方向へ可動に設け、浮子が上昇するにつ
れて流路の断面積が増加するような構造とし、流路の下
方から上方に流体を流して浮子の位置から流量を求める
流量計は面積式流量計と呼ばれ、広く実用に供せられて
いる。
流体よりも比重が大なるもので構成された移動子、すな
わち浮子を上下方向へ可動に設け、浮子が上昇するにつ
れて流路の断面積が増加するような構造とし、流路の下
方から上方に流体を流して浮子の位置から流量を求める
流量計は面積式流量計と呼ばれ、広く実用に供せられて
いる。
【０００３】これらは構造的に図１０と図１１の二方式
に大別され、図１０のものは上に開いたテーパー状の流
路管１内に浮子２があり、図１１のものはストレートな
流路管３内にリング状の絞り部４があって、浮子５はテ
ーパー状に構成してある。両方式とも流量が増加するに
つれて浮子が上昇し、浮子の高さによって流量を測定す
る。
に大別され、図１０のものは上に開いたテーパー状の流
路管１内に浮子２があり、図１１のものはストレートな
流路管３内にリング状の絞り部４があって、浮子５はテ
ーパー状に構成してある。両方式とも流量が増加するに
つれて浮子が上昇し、浮子の高さによって流量を測定す
る。
【０００４】面積式流量計の中には管体を金属などの不
透明材料で構成したものがあるが、この種の面積式流量
計の場合、管体の外側において浮子の高さを検出する手
段が必要となり、その手段には浮子の高さを電気信号に
変換する検出手段がある。
透明材料で構成したものがあるが、この種の面積式流量
計の場合、管体の外側において浮子の高さを検出する手
段が必要となり、その手段には浮子の高さを電気信号に
変換する検出手段がある。
【０００５】浮子の高さを電気信号に変換する手段には
種々あるが、出願人会社では図８に示すように、浮子Ｆ
内にマグネットＭを設け、管体の外側にホール素子など
の磁気センサＡ−１、Ａ−２を設けて、磁気センサの出
力により浮子の高さを求める手段の装置を開発した。
種々あるが、出願人会社では図８に示すように、浮子Ｆ
内にマグネットＭを設け、管体の外側にホール素子など
の磁気センサＡ−１、Ａ−２を設けて、磁気センサの出
力により浮子の高さを求める手段の装置を開発した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この手段の装置は、浮
子に設けたマグネットの磁力線の角度から浮子の高さを
求めるものとしてあり、浮子以外に可動部をもつ機構が
全く不要で、信頼性が高く、かつコンパクトであるとい
う利点があるが、反面次のような問題点がある。 (1) マグネットとセンサの距離が離れているため、セン
サの位置ではマグネットの磁力が減衰し、センサの感度
が高いか、またはマグネットの磁力が大きくないと高精
度の測定が難しい。 (2) 実用に供せられる面積式流量計においては、浮子の
寸法、重量は流量計の測定範囲と密接な関係があり、浮
子内に設けるマグネットの大きさや磁力には限度があ
る。 (3) 現在実用に供し得る磁気センサの中で、感度が高く
かつ出力に安定性のあるものは極めて高価であり、面積
式流量計のセンサとして実用的なコストのものを得るこ
とが難しい。 (4) 面積式流量計によって計測される流体の中には温度
の高い流体があり、このような流体を測定する場合、磁
気センサを動作可能な温度条件下に置くために、管体ま
たは浮子とセンサの距離を大きくとる必要があるが、セ
ンサの感度の問題があるために実現が難しい。
子に設けたマグネットの磁力線の角度から浮子の高さを
求めるものとしてあり、浮子以外に可動部をもつ機構が
全く不要で、信頼性が高く、かつコンパクトであるとい
う利点があるが、反面次のような問題点がある。 (1) マグネットとセンサの距離が離れているため、セン
サの位置ではマグネットの磁力が減衰し、センサの感度
が高いか、またはマグネットの磁力が大きくないと高精
度の測定が難しい。 (2) 実用に供せられる面積式流量計においては、浮子の
寸法、重量は流量計の測定範囲と密接な関係があり、浮
子内に設けるマグネットの大きさや磁力には限度があ
る。 (3) 現在実用に供し得る磁気センサの中で、感度が高く
かつ出力に安定性のあるものは極めて高価であり、面積
式流量計のセンサとして実用的なコストのものを得るこ
とが難しい。 (4) 面積式流量計によって計測される流体の中には温度
の高い流体があり、このような流体を測定する場合、磁
気センサを動作可能な温度条件下に置くために、管体ま
たは浮子とセンサの距離を大きくとる必要があるが、セ
ンサの感度の問題があるために実現が難しい。
【０００７】また、磁束密度に応じて電気的な物理量が
変化するいわゆる磁気センサにはいろいろなものがある
が、代表的なものの一つにホール素子がある。ホール素
子は図９のように４個の端子を備え、２端子に電力Ｐを
供給すると残りの２端子間に素子の感磁面の磁束密度Ｂ
に対応する出力電圧Ｅが発生する。したがって、出力電
圧からホール素子の感磁面における磁束密度を知ること
ができる。
変化するいわゆる磁気センサにはいろいろなものがある
が、代表的なものの一つにホール素子がある。ホール素
子は図９のように４個の端子を備え、２端子に電力Ｐを
供給すると残りの２端子間に素子の感磁面の磁束密度Ｂ
に対応する出力電圧Ｅが発生する。したがって、出力電
圧からホール素子の感磁面における磁束密度を知ること
ができる。
【０００８】図８の装置は、感磁面が互いに９０°をな
す２個のホール素子Ａ−１、Ａ−２の出力電圧から浮子
内のマグネットの高さを求める手段のものであり、原理
的には優れているが、高精度を得るには磁束密度に対す
る出力感度の高いホール素子が必要となる。ホール素子
の出力感度を高める手段として、出力電圧を電気的に増
幅する手段が知られているが、この手段ではホール素子
自身の電気ノイズ、外部からの電気ノイズ、ホール素子
のゼロ点ドリフトなど計測上の障害となる電気的物理量
もすべて高められることになり、好ましくない。
す２個のホール素子Ａ−１、Ａ−２の出力電圧から浮子
内のマグネットの高さを求める手段のものであり、原理
的には優れているが、高精度を得るには磁束密度に対す
る出力感度の高いホール素子が必要となる。ホール素子
の出力感度を高める手段として、出力電圧を電気的に増
幅する手段が知られているが、この手段ではホール素子
自身の電気ノイズ、外部からの電気ノイズ、ホール素子
のゼロ点ドリフトなど計測上の障害となる電気的物理量
もすべて高められることになり、好ましくない。
【０００９】また、透磁率の高い集磁体によって磁束を
捕捉する方法の応用例は数多くあるが、いずれも単に磁
力を捉えるだけの目的のものでしかない。
捕捉する方法の応用例は数多くあるが、いずれも単に磁
力を捉えるだけの目的のものでしかない。
【００１０】従来、このような応用方法が実現しなかっ
た第一の理由は、高透磁率の集磁体は飽和し易く、近傍
の磁束密度に比例した磁束を集めることが技術的に難し
いためと考えられる。
た第一の理由は、高透磁率の集磁体は飽和し易く、近傍
の磁束密度に比例した磁束を集めることが技術的に難し
いためと考えられる。
【００１１】本発明は、捕捉した磁束が感磁面に収斂さ
れるようにした磁気センサとすることにより、浮子内の
マグネットの位置検出に必要な出力感度のみが高めら
れ、流量を的確に捉えることのできる流量計を提供でき
るようにした。
れるようにした磁気センサとすることにより、浮子内の
マグネットの位置検出に必要な出力感度のみが高めら
れ、流量を的確に捉えることのできる流量計を提供でき
るようにした。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明の面積式流量計は、下部から上方へ流体
を流す鉛直な流路管内に、被測定流体よりも比重の大な
るもので構成した浮子を上下動可能に設け、流体力によ
る浮子の移動によって流路管内の流路面積が変わる面積
式流量計において、上下方向に着磁され、浮子の移動方
向に平行な鉛直軸に関してほぼ軸対称な磁力線を生じる
マグネットを浮子に設け、前記マグネットの対称軸に垂
直な平面上で、しかも対称軸からほぼ等距離となる流路
管の外部に複数のホール素子を設け、これらホール素子
のうち少なくとも２個のホール素子についてはホール素
子の感磁面と前記マグネットの対称軸のなす角を互いに
異なる角度となし、しかも各ホール素子の感磁面の前後
両面に突出方向で拡径するテーパー状でかつ高透磁率材
よりなる集磁体を備えるものとしてある。
ために、本発明の面積式流量計は、下部から上方へ流体
を流す鉛直な流路管内に、被測定流体よりも比重の大な
るもので構成した浮子を上下動可能に設け、流体力によ
る浮子の移動によって流路管内の流路面積が変わる面積
式流量計において、上下方向に着磁され、浮子の移動方
向に平行な鉛直軸に関してほぼ軸対称な磁力線を生じる
マグネットを浮子に設け、前記マグネットの対称軸に垂
直な平面上で、しかも対称軸からほぼ等距離となる流路
管の外部に複数のホール素子を設け、これらホール素子
のうち少なくとも２個のホール素子についてはホール素
子の感磁面と前記マグネットの対称軸のなす角を互いに
異なる角度となし、しかも各ホール素子の感磁面の前後
両面に突出方向で拡径するテーパー状でかつ高透磁率材
よりなる集磁体を備えるものとしてある。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を図１〜図７に基づいて詳述す
る。図１〜３は本発明の原理を示す。図１において、鉛
直に置かれた流路管２１内に鉛直方向に移動可能に設け
た浮子２２に、上下方向に着磁されたマグネット２３を
設ける。このマグネットは鉛直な軸Ｌに対して軸対称な
形状を有し、かつ磁束密度がこの対称軸Ｌに関して軸対
称の分布を有するものとしてある。
る。図１〜３は本発明の原理を示す。図１において、鉛
直に置かれた流路管２１内に鉛直方向に移動可能に設け
た浮子２２に、上下方向に着磁されたマグネット２３を
設ける。このマグネットは鉛直な軸Ｌに対して軸対称な
形状を有し、かつ磁束密度がこの対称軸Ｌに関して軸対
称の分布を有するものとしてある。
【００１４】したがって、図１のように上記対称軸Ｌと
直行する水平な面２４上にあって、しかも対称軸から等
しい距離にある円周２５上の点においては、磁力線２６
に直角な面における磁束密度Ｂ、磁力線と対称軸のなす
角、すなわち磁力線の接線角φがどの点においても等し
くなる。
直行する水平な面２４上にあって、しかも対称軸から等
しい距離にある円周２５上の点においては、磁力線２６
に直角な面における磁束密度Ｂ、磁力線と対称軸のなす
角、すなわち磁力線の接線角φがどの点においても等し
くなる。
【００１５】マグネットの磁力線の幾何学的形状は、マ
グネットの磁力が多少増減してもほとんど変化しないこ
とから図２の円周２５上の点の磁力線の接線角φは、温
度変化などによってマグネットの磁力が多少変化しても
常にほぼ一定に保たれ、接線角φは図１の平面とマグネ
ットの上下方向の相対位置ｈによって定まる。
グネットの磁力が多少増減してもほとんど変化しないこ
とから図２の円周２５上の点の磁力線の接線角φは、温
度変化などによってマグネットの磁力が多少変化しても
常にほぼ一定に保たれ、接線角φは図１の平面とマグネ
ットの上下方向の相対位置ｈによって定まる。
【００１６】すなわち、図１を側面から見ると図２のよ
うになり、円周の半径ｒを一定にして相対位置ｈを変化
させると、磁力線の接線角φは図３のようにｈに対応し
て変化することになる。この条件は浮子の中心軸とマグ
ネットの対称軸を一致させておけば、浮子が中心軸まわ
りに回転しても変化しない。
うになり、円周の半径ｒを一定にして相対位置ｈを変化
させると、磁力線の接線角φは図３のようにｈに対応し
て変化することになる。この条件は浮子の中心軸とマグ
ネットの対称軸を一致させておけば、浮子が中心軸まわ
りに回転しても変化しない。
【００１７】流路管の外方に、図１の円周が位置するよ
うに半径ｒを選び、この円周上に特性の揃った２個のホ
ール素子Ａ−１、Ａ−２を設ける。同ホール素子は前後
に感磁面を有し、感磁面における磁束密度に対応した電
気出力が得られ、同電気出力は磁力の方向に応じて極性
を有する。
うに半径ｒを選び、この円周上に特性の揃った２個のホ
ール素子Ａ−１、Ａ−２を設ける。同ホール素子は前後
に感磁面を有し、感磁面における磁束密度に対応した電
気出力が得られ、同電気出力は磁力の方向に応じて極性
を有する。
【００１８】一方のホール素子Ａ−１は感磁面をマグネ
ットの対称軸に垂直に、もう一方のホール素子Ａ−２は
感磁面をマグネットの対称軸と平行になるように設け、
それぞれに信号変換回路を設けて、これらの出力Ｅ1 、
Ｅ2 がホール素子の感磁面における磁束密度に比例し、
かつ等しい利得Ｋを有するようにする。すなわち、素子
Ａ−１、素子Ａ−２の感磁面における磁束密度をＢ1 、
Ｂ2 とすると、 Ｅ1 ＝Ｋ・Ｂ1 、Ｅ2 ＝Ｋ・Ｂ2 が成り立つものとする。
ットの対称軸に垂直に、もう一方のホール素子Ａ−２は
感磁面をマグネットの対称軸と平行になるように設け、
それぞれに信号変換回路を設けて、これらの出力Ｅ1 、
Ｅ2 がホール素子の感磁面における磁束密度に比例し、
かつ等しい利得Ｋを有するようにする。すなわち、素子
Ａ−１、素子Ａ−２の感磁面における磁束密度をＢ1 、
Ｂ2 とすると、 Ｅ1 ＝Ｋ・Ｂ1 、Ｅ2 ＝Ｋ・Ｂ2 が成り立つものとする。
【００１９】円周上の点における磁力線と対称軸のなす
角φ、磁力線に垂直な面における磁束密度Ｂは、前述の
ように円周上のすべての点で一定であるから、出力Ｅ
1 、Ｅ2 はホール素子の感磁面と磁力線のなす角によっ
て定まり、 Ｅ1 ＝Ｋ・Ｂ1 ＝Ｋ・ｃｏｓφ Ｅ2 ＝Ｋ・Ｂ2 ＝Ｋ・ｓｉｎφ ただし、Ｋ：定
数 で表すことができる。
角φ、磁力線に垂直な面における磁束密度Ｂは、前述の
ように円周上のすべての点で一定であるから、出力Ｅ
1 、Ｅ2 はホール素子の感磁面と磁力線のなす角によっ
て定まり、 Ｅ1 ＝Ｋ・Ｂ1 ＝Ｋ・ｃｏｓφ Ｅ2 ＝Ｋ・Ｂ2 ＝Ｋ・ｓｉｎφ ただし、Ｋ：定
数 で表すことができる。
【００２０】したがって上式から磁束密度Ｂ、定数Ｋを
消去すると、 Ｅ２／Ｅ１＝ｔａｎφ ・・・・・・（１） φ＝ｔａｎ−１（Ｅ２／Ｅ１）・・・（２） となり、磁束密度Ｂの如何によらず、磁力線の角度φが
２つのホール素子の出力Ｅ１、Ｅ２から求められ、前述
のようにホール素子を設けた平面を基準とするマグネッ
トの相対位置ｈが求められる。なお、ホール素子の代わ
りに磁気抵抗素子を使用すると、磁気抵抗素子の出力は
極性（正負）のないスカラー量なので、磁気抵抗素子と
マグネットとの間の距離を知ることはできても磁気抵抗
素子に対してマグネットが上下のどちらにあるのかを判
別することはできず、マグネットの上下位置を判別する
には上下判別用の電子回路を別に設ける必要がある。 し
かし、本発明の流量計におけるホール素子の出力Ｅ １ 、
Ｅ ２ は極性（正負）を有し、磁力線の方向の正逆により
極性の正負が変化するベクトル量なので、ホール素子を
設けた平面に対してマグネットが上下いずれにあるかは
前記出力の正負により判別され、前述のような上下判別
用の別の電子回路を設ける必要がない。
消去すると、 Ｅ２／Ｅ１＝ｔａｎφ ・・・・・・（１） φ＝ｔａｎ−１（Ｅ２／Ｅ１）・・・（２） となり、磁束密度Ｂの如何によらず、磁力線の角度φが
２つのホール素子の出力Ｅ１、Ｅ２から求められ、前述
のようにホール素子を設けた平面を基準とするマグネッ
トの相対位置ｈが求められる。なお、ホール素子の代わ
りに磁気抵抗素子を使用すると、磁気抵抗素子の出力は
極性（正負）のないスカラー量なので、磁気抵抗素子と
マグネットとの間の距離を知ることはできても磁気抵抗
素子に対してマグネットが上下のどちらにあるのかを判
別することはできず、マグネットの上下位置を判別する
には上下判別用の電子回路を別に設ける必要がある。 し
かし、本発明の流量計におけるホール素子の出力Ｅ １ 、
Ｅ ２ は極性（正負）を有し、磁力線の方向の正逆により
極性の正負が変化するベクトル量なので、ホール素子を
設けた平面に対してマグネットが上下いずれにあるかは
前記出力の正負により判別され、前述のような上下判別
用の別の電子回路を設ける必要がない。
【００２１】図２から明らかなように、流量計に応用す
る際にはｈは数ｃｍ変化するので、ホール素子設置点の
磁束密度Ｂは高さｈによって大きく増減する。したがっ
て本発明のように磁束密度が大きく変化しても、磁力線
の角度φが精度よく求められる方法でないと実用には供
し得ない。
る際にはｈは数ｃｍ変化するので、ホール素子設置点の
磁束密度Ｂは高さｈによって大きく増減する。したがっ
て本発明のように磁束密度が大きく変化しても、磁力線
の角度φが精度よく求められる方法でないと実用には供
し得ない。
【００２２】なお、φまたはｔａｎφとマグネットの位
置ｈの関係は、マグネットの仕様とホール素子の設置位
置（半径ｒ）によってきまるので、あらかじめ計算また
は実験を行うことにより既知である。
置ｈの関係は、マグネットの仕様とホール素子の設置位
置（半径ｒ）によってきまるので、あらかじめ計算また
は実験を行うことにより既知である。
【００２３】したがって流量計に用いる場合、ホール素
子からの信号出力Ｅ１、Ｅ２を得て、前記（１）または
（２）式の演算を行えばφが求められ、マグネットの位
置ｈが求められる。
子からの信号出力Ｅ１、Ｅ２を得て、前記（１）または
（２）式の演算を行えばφが求められ、マグネットの位
置ｈが求められる。
【００２４】以上の信号処理や演算はアナログ〜ディジ
タル変換器とマイクロプロセッサを使用すれば容易に実
行可能であり、ホール素子からの信号に対してリニアラ
イズ処理を行うことも容易であるから、ホール素子自身
の信号出力は必ずしも磁束密度に対して比例関係にある
必要はない。
タル変換器とマイクロプロセッサを使用すれば容易に実
行可能であり、ホール素子からの信号に対してリニアラ
イズ処理を行うことも容易であるから、ホール素子自身
の信号出力は必ずしも磁束密度に対して比例関係にある
必要はない。
【００２５】また、通常の面積流量計では浮子の高さと
流量の関係は一般に非直線性であり、流体の仕様によっ
ても異なるので、マグネットの位置ｈから流量を求める
際にも複雑な演算を要するが、これらの演算も共通のマ
イクロプロセッサでの処理が可能で、コスト面できわめ
て有利である。
流量の関係は一般に非直線性であり、流体の仕様によっ
ても異なるので、マグネットの位置ｈから流量を求める
際にも複雑な演算を要するが、これらの演算も共通のマ
イクロプロセッサでの処理が可能で、コスト面できわめ
て有利である。
【００２６】図４は本発明に係る面積式流量計の実施例
を示す。本発明では、同図のようにホール素子Ａ−１、
Ａ−２の各感磁面、より詳しくは前後両面に、パーマロ
イ合金などの透磁率が極めて高い材料よりなる集磁体２
７を設けたものとしてあり、集磁体はホール素子Ａの感
磁面側たる基部が小径にして小断面積であるが、感磁面
からの突出方向で拡径して大断面積となるいわばテーパ
ー状のものに構成してある。
を示す。本発明では、同図のようにホール素子Ａ−１、
Ａ−２の各感磁面、より詳しくは前後両面に、パーマロ
イ合金などの透磁率が極めて高い材料よりなる集磁体２
７を設けたものとしてあり、集磁体はホール素子Ａの感
磁面側たる基部が小径にして小断面積であるが、感磁面
からの突出方向で拡径して大断面積となるいわばテーパ
ー状のものに構成してある。
【００２７】この実施例のホール素子では、浮子内のマ
グネットによって発生した磁束を集磁体で捕捉し、この
捕捉された磁束は集磁体の小径な基部に収斂されて密度
が大となる。したがって、磁束はホール素子の感磁面に
凝集されてホール素子の出力が増大され、見かけの出力
感度が高められる。
グネットによって発生した磁束を集磁体で捕捉し、この
捕捉された磁束は集磁体の小径な基部に収斂されて密度
が大となる。したがって、磁束はホール素子の感磁面に
凝集されてホール素子の出力が増大され、見かけの出力
感度が高められる。
【００２８】このホール素子では、素子に加わる磁束密
度そのものが増幅されるので、前述の計測上障害となる
ノイズ等の電気的物理量が高められることはなく、ノイ
ズ等の電気的物理量の少ない高出力の電気信号を得るこ
とができる。
度そのものが増幅されるので、前述の計測上障害となる
ノイズ等の電気的物理量が高められることはなく、ノイ
ズ等の電気的物理量の少ない高出力の電気信号を得るこ
とができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明では、 (1) 図６のように集磁体の断面積をテーパー状に末広が
りにする (2) 集磁能力がほぼ等しい集磁体をホール素子の感磁面
にほぼ対象に２個設ける (3) 集磁体の材料に透磁率の極めて高いもの（パーマロ
イなど）を用いる ことにより、近傍の磁束密度に比例した磁束をホール素
子の感磁面に集め、ホール素子の見かけの出力感度を向
上させることに成功した。
りにする (2) 集磁能力がほぼ等しい集磁体をホール素子の感磁面
にほぼ対象に２個設ける (3) 集磁体の材料に透磁率の極めて高いもの（パーマロ
イなど）を用いる ことにより、近傍の磁束密度に比例した磁束をホール素
子の感磁面に集め、ホール素子の見かけの出力感度を向
上させることに成功した。
【００３０】図７は本発明の効果を示す実験データの例
で、図４の流量計において２個のホール素子の出力電圧
と、浮子の上下変位の関係を集磁体なしの場合とありの
場合について比較したものである。集磁体を付加するこ
とによりホール素子の見かけの出力感度が約２．５倍に
なっていることがわかる。
で、図４の流量計において２個のホール素子の出力電圧
と、浮子の上下変位の関係を集磁体なしの場合とありの
場合について比較したものである。集磁体を付加するこ
とによりホール素子の見かけの出力感度が約２．５倍に
なっていることがわかる。
【００３１】また、本発明の流量計ではマグネットから
の磁束密度の変化から浮子の位置を検出するのではな
く、マグネットからの磁力線の角度から浮子の位置を検
出するので、被測定流体の温度変化によるマグネットの
温度変化や、あるいはマグネット自体の経年変化によっ
て磁束密度が変化してもその影響を殆ど受けない正確な
流量測定を行うことができる。
の磁束密度の変化から浮子の位置を検出するのではな
く、マグネットからの磁力線の角度から浮子の位置を検
出するので、被測定流体の温度変化によるマグネットの
温度変化や、あるいはマグネット自体の経年変化によっ
て磁束密度が変化してもその影響を殆ど受けない正確な
流量測定を行うことができる。
【００３２】
【図１】本発明の基本原理図。
【図２】磁束分布図。
【図３】マグネットの位置と磁力線の接線角との関係を
示す図。
示す図。
【図４】本発明の実施例図。
【図５】本発明の実施例に使用する磁力センサの例を示
す図。
す図。
【図６】本発明の基本態様図。
【図７】本発明の実施例に使用する磁力センサの実験デ
ータの例を示す図。
ータの例を示す図。
【図８】浮子の高さを電気信号に変換する手段の一例を
示す図。
示す図。
【図９】磁気センサの一例を示す図。
【図１０】テーパー管を使用した面積式流量計の原理
図。
図。
【図１１】ストレート管を使用した面積式流量計の原理
図。
図。
２１ 流路管 ２２ 浮子 ２３ マグネット ２４ 平面 ２５ 円周 ２６ 磁力線 ２７ 集磁体 Ａ ホール素子 Ｌ 対称軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−7183（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−182121（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−199079（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01F 1/22 - 1/26
Claims (1)
- 【請求項１】下部から上方へ流体を流す鉛直な流路管内
に、被測定流体よりも比重の大なるもので構成した浮子
を上下動可能に設け、流体力による浮子の移動によって
流路管内の流路面積が変わる面積式流量計において、上
下方向に着磁され、浮子の移動方向に平行な鉛直軸に関
してほぼ軸対称な磁力線を生じるマグネットを浮子に設
け、前記マグネットの対称軸に垂直な平面上で、しかも
対称軸からほぼ等距離となる流路管の外部に複数のホー
ル素子を設け、これらホール素子のうち少なくとも２個
のホール素子についてはホール素子の感磁面と前記マグ
ネットの対称軸のなす角を互いに異なる角度となし、し
かも各ホール素子の感磁面の前後両面に突出方向で拡径
するテーバー状でかつ高透磁率材よりなる集磁体を備え
てなる面積式流量計。
Priority Applications (2)
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| JP5351162A JP2929158B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 面積式流量計 |
| US08/356,838 US5544533A (en) | 1993-12-29 | 1994-12-15 | Area flow meter with hall devices having magnetism-responsive surfaces |
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| JP5351162A JP2929158B2 (ja) | 1993-12-29 | 1993-12-29 | 面積式流量計 |
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Family
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Country Status (2)
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- 1993-12-29 JP JP5351162A patent/JP2929158B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
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