JP6218173B2

JP6218173B2 - 容積式流量計

Info

Publication number: JP6218173B2
Application number: JP2013257211A
Authority: JP
Inventors: 晴夫安田
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2013-12-12
Publication date: 2017-10-25
Anticipated expiration: 2033-12-12
Also published as: JP2015114234A

Description

本発明は、小流量から微小な流量の被測液体の計測はもとより、点滴のような極微小な流量の被測液体の計測に最適な容積式流量計に関するものである。

従来、各種プラント、装置内に設置された配管中を流れる被測液体の流量を精度よく計測する場合には容積式流量計が利用されているが、中でも小流量から微小な流量の被測液体の計測に際しては、特開平９−２９７０４５号公報（特許文献１）に記載のロータリピストン型流量計（以下、流量計という）が多用されている。この種の流量計１０１は、本明細書に添付の図１３に示すように、流入側接続管（図示せず）および流出側接続管（図示せず）が接続される流量計本体１０２と、後記する磁気抵抗素子１１５およびその検出信号から流量を表示する表示部１１６が配置された空隙１０３ａを持つ上蓋１０３とからなっている。前記流量計本体１０２には、円周壁面１０２ａとその中心側に設けられた円筒様の隔壁１０２ｂの隔壁外周壁面１０２ｂａとこれらを繋ぐ底面１０２ｃとからなる環状凹溝様の計量室Ｓ１０１が設けられている。また、前記底面１０２ｃは被測液体の流入口（図示せず）および流出口（図示せず）を持っており、これら流入口および流出口には前記流入側接続管、流出側接続管がそれぞれ連通している。

前記計量室Ｓ１０１は、上方側では非磁性体の隔離板１１７により、流入口と流出口との間では仕切り板（図示せず）により遮断されており、流入口から流入する被測液体が環状凹溝様の計量室Ｓ１０１に沿って通過して流出口から流出するように構成されている。また、前記計量室Ｓ１０１内には筒部１０５ａと底部１０５ｂとからなる有底円筒様のロータ１０５がその底部１０５ｂを上方に、筒部外周面１０５ａａの一部を計量室Ｓ１０１の円周壁面１０２ａに、かつ筒部内周面１０５ａｂの一部を隔壁外周壁面１０２ｂａに接触させて配置されている。

前記ロータ１０５には、その筒部１０５ａと底部１０５ｂとにわたって前記仕切り板を案内する切欠（図示せず）が設けられており、後記するロータ軸１０５ｃの回転にともなってロータ１０５が揺動できるように構成されている。また、前記ロータ１０５にはその中心位置にロータ軸１０５ｃが固定されており、このロータ軸１０５ｃは隔壁１０２ｂ内で回転自在な偏心軸受け１１８に回動可能に保持され、この偏心軸受け１１８の回転とともに公転してロータ１０５を計量室Ｓ１０１内で揺動させるように構成されている。

この流量計１０１では、被測液体が流入口から流入すると、ロータ１０５が被測液体の圧力を受けて流出口側に押し出されてロータ軸１０５ｃが偏心軸受け１１８とともに公転（回転）する。この時、ロータ軸１０５ｃは偏心軸受け１１８に対して回動できるので、ロータ１０５は流入口と流出口との間を常時遮断しながら仕切り板を中心にして揺動し、計量室Ｓ１０１内の被測液体は流出口から流出する。この間、ロータ軸１０５ｃ、すなわちロータ１０５の中心位置は偏心軸受け１１８の回転にともなって回転するので、この回転数を検出することによりロータ１０５の揺動回数を検出することができる。そのため、前記円周壁面１０２ａにより囲まれる容積、隔壁外周壁面１０２ｂａにより囲まれる容積、ロータ１０５の筒部１０５ａおよび底部１０５ｂの容積等から予めロータ１０５が１回往復揺動する間の吐出量を算出しておけば、この吐出量と前記ロータ１０５の揺動回数とから被測液体の流量を精度よく計測することができる。

特開平９−２９７０４５号公報

上記流量計では、前記ロータ１０５の揺動回数の検出に際して、ロータ１０５の揺動回数に一致するロータ軸１０５ｃの回転数を検出するため、計量室Ｓ１０１内で揺動するロータ１０５の底部１０５ｂの中心位置に磁石１１９が埋め込まれる。この磁石１１９の回転により発生する磁界の変化が上蓋１０３の空隙１０３ａ内に配置された磁性抵抗素子１１５により検出されて、磁石１１９の回転数が、またこの回転数からロータ軸１０５ｃの回転数、すなわちロータ１０５の揺動回数が検出されている。そのため、ロータ１０５の肉厚は磁石１１９を埋め込めるように厚くする必要があり、その分ロータ１０５の質量は大きくなっている。その結果、ロータ１０５と計量室Ｓ１０１の各壁面との摩擦抵抗は大きくなるが、小流量から微小な流量の被測液体の流量計測にあっては流入口から流入する被測液体の圧力が十分に得られるので、ロータ１０５が計量室Ｓ１０１内で支障なく揺動して精度のよい計測が可能となっている、しかしながら、流入口から流入する被測液体が点滴のような極微小な流量となると、被測液体の圧力は極めて小さいため、前述したように質量が大きくなって計量室Ｓ１０１の各壁面との接触部分での摩擦抵抗が大きくなったロータ１０５は、円滑に揺動し難くなる。そのため、被測液体の極微小な流量に対してはロータ１０５の正確な揺動回数を得ることができず、従って精度のよい計測ができなくなるという問題が生じている。

また、前述の流量計では、ロータ１０５に埋め込まれた磁石１１９の回転による磁界の変化を磁性抵抗素子１１５により検出することにより、ロータ軸１０５ｃの回転数すなわちロータ１０５の揺動回数の検出が行われている。そのため、計量室Ｓ１０１と磁気抵抗素子１１５および表示部１１６が配置された空隙１０３ａ内とを遮断する隔離板１１７を極力薄くしなければならず、計量室Ｓ１０１の耐圧性が低下することとなって、高圧の被測液体の計測には適さないという問題が生じている。

さらに、前述の流量計ではロータ１０５に磁石１１９が埋め込まれているため、磁石１１９に耐腐食性の樹脂コーティング処理を施す必要があることから、その経年変化による耐腐食性の劣化も考慮しなければならず、流量計の寿命が短くなってしまうというような問題が生じている。

本発明の目的は、上記に例示されるような問題を除去することであり、小流量から微小流量の被測液体はもとより、点滴のような極微小な流量の被測液体を精度よく計測するために最適な容積式流量計を提供することである。

本発明は、上記目的を達成するために、円周壁面とその中心側に設けられた隔壁の隔壁外周壁面とこれらを繋ぎかつ被測液体の流入口および流出口を持つ底面とにより形成される計量室を備えた流量計本体と、筒部と底部とを持ちかつ底部が筒部を介して前記底面に対向配置され、筒部外周面の一部が計量室の円周壁面に、筒部内周面の一部が隔壁外周壁面に接触または近接しながら計量室内で揺動するロータと、このロータが計量室の各壁面との接触または近接した状態を保ちながら揺動するようにロータを案内するロータ軸とを有する容積式流量計であって、前記計量室内のロータの通過を検出する位置に超音波発信部と超音波受信部とを配置することを特徴としている。この構成によれば、所定の吐出量を持つロータの揺動回数を流量計本体に配置された超音波受信部により検出しているので、磁石をロータの底部に埋め込む必要がない。そのため、ロータの底部の肉厚を薄くしてロータの軽量化を図ることにより、ロータと計量室の各面との摩擦抵抗を軽減できる。これにより、ロータは円滑に揺動できるようになり、ロータと計量室の各面との接触または近接部分からの被測液体の漏れも少なくなって小流量から微小な流量の被測液体の計測をより精度よく行えるばかりか、点滴のような極微小な流量の被測液体であってもその圧力によってロータは円滑に揺動して精度のよい計測ができ、小流量から微小な流量の被測液体の計測はもとより極微小な流量の被測液体の計測にも最適な流量計を提供することができる。

また、ロータの揺動回数の検出に際しては磁石を使用しないため、計量室を密閉するために鋼製の上蓋を使用できるばかりか、上蓋に加えて隔離板を使用する場合でも非磁性体の材料を使用する必要がなくなる。また、計量室の隔離板の厚さを考慮する必要がなく、これを十分厚くして高耐圧設計の容積式流量計を提供できるばかりか、ロータに磁石を埋設するための機械加工や、磁石に耐腐食性の樹脂コーティング処理を施す必要がなく、製造安価で長寿命の容積式流量計を提供することができる。

さらに、ロータが１回揺動する間に超音波受信部の検出信号から４個のパルス信号を生成して、ロータ１回転あたりの流量の分解能を向上するため、ロータの筒部外周面および計量室の円周壁面の接点とロータの筒部内周面および隔壁外周壁面の接点とを結ぶ線が超音波受信部と重なる位置またはその付近にある時、およびこの位置からロータ軸が１８０度回転する位置またはその付近にある時の少なくとも一方で、前記超音波受信部を円周壁面、隔壁外周壁面のいずれか、または両方から平面視離れる位置に配置することが望ましい。具体的には、前記超音波受信部は前述の位置で、ロータの筒部を検出しない、またはほぼ検出しないように配置されていればよい。

その上に、ロータの筒部外周面および計量室の円周壁面の接点とロータの筒部内周面および隔壁外周壁面の接点とを結ぶ線が超音波受信部と重なる位置からロータ軸が９０度回転する位置および２７０度回転する位置またはその付近にある時に、ロータの筒部を最大検出するように前記超音波受信部を配置すればさらに望ましい。

以上説明した本発明によれば、被測液体の流入により計量室内で揺動するロータの揺動回数を超音波発信部および超音波受信部により検出するようにして、ロータの底部の肉厚を薄くしてロータの軽量化を図ることができ、小流量から微小流量の被測液体の計測はもとより点滴のような極微小な流量の被測液体の計測にも最適な容積式流量計を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る容積式流量計の縦断面図。本発明の第１の実施形態に係る容積式流量計の分解図。図１のＡ−Ａ線断面図。本発明の第１の実施形態に係る超音波受信部とロータとの位置関係および超音波受信部の受信状態をロータ軸が４５度回転する毎に示すロータ軸１回転の前半部の説明図。本発明の第１の実施形態に係る超音波受信部とロータとの位置関係および超音波受信部の受信状態をロータ軸が４５度回転する毎に示すロータ軸１回転の後半部の説明図。本発明の第１の実施形態に係る超音波受信部の出力信号を信号処理した波形図。本発明の第２の実施形態に係る容積式流量計の縦断面図。図７のＢ−Ｂ線断面図。本発明の第２の実施形態に係る超音波受信部とロータとの位置関係および超音波受信部の受信状態をロータ軸が４５度回転する毎に示すロータ軸１回転の前半部の説明図。本発明の第２の実施形態に係る超音波受信部とロータとの位置関係および超音波受信部の受信状態をロータ軸が４５度回転する毎に示すロータ軸１回転の後半部の説明図。本発明の第２の実施形態に係る超音波受信部の出力信号を信号処理した波形図。本発明の第２の実施形態に係る超音波受信部とロータとの位置関係の変形例を示す説明図。従来例に係る容積式流量計の断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るロータリピストン型流量計（以下、流量計という）を図面に基づいて説明する。この流量計１は、図１ないし図３に示すように、流入側接続管（図示せず）と流出側接続管（図示せず）とを備えた流量計本体２と、その上部を覆って後記計量室Ｓ１を密閉する上蓋３とを有している。前記流量計本体２には、円周壁面２ａとその中心側に形成された円筒様の隔壁２ｂの隔壁外周壁面２ｂａとこれらを繋ぐ底面２ｃとからなる環状凹溝様の計量室Ｓ１が設けられている。この計量室Ｓ１の底面２ｃには流入口２ｄと流出口２ｅとが設けられており、流入口２ｄおよび流出口２ｅには前記流入側接続管、流出側接続管がそれぞれ連通している。また、前記計量室Ｓ１の円周壁面２ａと隔壁２ｂとの間には流入口２ｄと流出口２ｅとを遮断するように仕切り板４が配置されており、流入側接続管から流入する被測液体が流入口２ｄ、環状凹溝様の計量室Ｓ１、流出口２ｅを順に通過して流出側接続管から流出するように構成されている。なお、前記上蓋３は、計量室Ｓ１を密閉する隔離板（図示せず）と表示部（図示せず）が収納される空隙（図示せず）とを備える現場表示型の構造であってもよい。

前記流量計本体２の隔壁２ｂの上端は、前記円周壁面２ａの上端面から後退する位置となるように形成されており、後記するロータ５の底部５ｂが上蓋３に面して位置できる構造となっている。また、前記流量計本体２の隔壁２ｂの内側にはその中心に位置して案内軸６が圧入されており、この案内軸６と隔壁内周壁面２ｂｂとにより後記するロータ軸５ｃを案内する環状の案内溝Ｓ２が形成されている。

前記計量室Ｓ１には、筒部５ａと底部５ｂとを備えた有底円筒様のロータ５がその底部５ｂを筒部５ａを介して前記底面２ｃに対向配置し、しかも筒部外周面５ａａの一部を計量室Ｓ１の円周壁面２ａに、かつ筒部内周面５ａｂの一部を隔壁外周壁面２ｂａに接触または近接させて配置されている。このロータ５の底部５ｂには、その上面側に位置する凹みとこの凹みおよび筒部５ａの内部を連通させる連通孔５ｄとが形成されており、ロータ５と上蓋３との吸着が生じない構成となっている。前記ロータ５は、その底部５ｂの中心から下方に突出するように形成されたロータ軸５ｃを有しており、このロータ軸５ｃは前記案内溝Ｓ２に案内されて公転可能に構成されている。また、このロータ軸５ｃはロータ５と一体に形成されていても、別体に形成されていてもよい。

前記ロータ５には、その筒部５ａと底部５ｂとにわたって前記仕切り板４を案内する切欠５ｅが設けられており、ロータ軸５ｃが前記案内溝Ｓ２に案内されて公転する際に、切欠５ｅは仕切り板４に食い込まない構成となっている。この構成により、ロータ５はその底部側を上蓋３に、筒部外周面５ａａの一部を計量室Ｓ１の円周壁面２ａに、筒部内周面５ａｂの一部を隔壁外周壁面２ｂａに接触または近接する状態を保ちつつ仕切り板４に回転を規制されながら仕切り板４を中心に揺動可能となっている。

次に、本発明の要部であるロータ５の揺動を検出するための超音波発信部および超音波受信部について説明する。前記超音波発信部および超音波受信部は、それぞれ振動子の一例をなす円板形状の発信側圧電素子７、受信側圧電素子８でなっている。前記発信側圧電素子７は、その両電極間に電圧が印加されると超音波を発信することができ、また受信側圧電素子８はこの超音波により機械的な力を受けると両電極間に電圧を発生させる構造となっている。また、前記発信側圧電素子７および受信側圧電素子８はそれぞれ発信側センサホルダ９、受信側センサホルダ１０の端部に収納され、これらが受信側圧電素子８を上側にして前記計量室Ｓ１を挟むように配置されている。すなわち、前記発信側圧電素子７および発信側センサホルダ９はパッキン１１を介して発信側ホルダ押さえ１２により流量計本体２の下面側に形成された段付き収納穴２ｆに、また前記受信側圧電素子８および受信側センサホルダ１０は同様にパッキン１３を介して受信側ホルダ押さえ１４により上蓋３の上面に取り付けられている。前記発信側圧電素子７の上面と段付き収納穴２ｆの天井面との間および受信側圧電素子８の下面と上蓋３の上面との間にはグリセリン（図示せず）が注入され、これらの密着度が高められている。これにより、前記発信側圧電素子７から発信される超音波は空気層に遮断されることなく受信側圧電素子８に向かって発信され、また上蓋３の上面に到達する超音波は空気層で遮断されることなく受信側圧電素子８に到達する構造が得られている。前記超音波は、その特性上、受信側圧電素子８に到達するまでに透過する媒質の数およびその透過距離に応じて減衰し、透過する媒質の数が多いほど、その透過距離が長いほど減衰量は大きくなる。この特性により、ロータ５が発信側圧電素子７と受信側圧電素子８との間を通過するにともなって、この超音波が到達する受信側圧電素子８の検出信号が刻々変化することとなる。

前記受信側圧電素子８の取り付け位置は、図３に示すように平面視前記仕切り板４と隔壁２ｂの中心とを結ぶ線の延長線上にあって、受信側圧電素子８の縁部が計量室Ｓ１を形成する円周壁面２ａに接し、反対側の縁部が隔壁外周壁面２ｂａからロータ５の筒部５ａの肉厚分離れる位置（以下、ロータ軸原位置とする）となっている。この受信側圧電素子８の取り付け位置により、ロータ軸５ｃがロータ軸原位置から１８０°回転位置にある時、受信側圧電素子８がロータ５の筒部５ａを検出しない構成が得られる。

前記発信側圧電素子７および受信側圧電素子８それぞれの電極（図示せず）に接続されるリード線１５ａ，１５ｂは、図１および図２に示すように発信側、受信側それぞれのセンサホルダ９，１０、パッキン１１，１３およびホルダ押さえ１２，１４それぞれに穿設された各貫通穴９ａ，１０ａ，１１ａ，１３ａ，１２ａ，１４ａを通って取り出されている。前記発信側圧電素子７のリード線１５ａは、前記段付き収納穴２ｆに連通して設けられたリード線取り出し溝２ｇに案内されて、また受信側圧電素子８のリード線１５ｂは直接受信側ホルダ押さえ１４から外部に取り出されている。

上記流量計において、被測液体が流入口２ｄから計量室Ｓ１に流入すると、図４（ａ）に示すように、ロータ５が被測液体の圧力を受けて流出口２ｅ側に押し出されるので、ロータ軸５ｃが隔壁２ｂ内の環状の案内溝Ｓ２に沿って公転する。この時、図４（ｂ）〜図４（ｄ）および図５（ｅ）〜図５（ｈ）に示すようにロータ５は流入口２ｄと流出口２ｅとの間を常時遮断しながら仕切り板４を中心に揺動し、計量室Ｓ１内の被測液体を流出口２ｅから流出させることができる。この間、発信側圧電素子７から発信（所定サイクルで印加される電圧により発信）される超音波は、図４（ａ）、図４（ｂ）および図５（ｈ）に示すようにロータ５の切欠５ｅが隔壁２ｂ側に寄っている時、すなわちロータ軸５ｃがロータ軸原位置（０°）、ロータ軸原位置から４５°の回転位置および３１５°の回転位置付近にある時、超音波が透過する媒質の数が多くなる。また、透過距離の長い筒部５ａの面積も大きいので、超音波の減衰量は大きく、この超音波が到達する受信側圧電素子８の検出信号は小さな値となる。

これに対して、図４（ｄ）、図５（ｅ）および図５（ｆ）に示すようにロータ５の切欠５ｅが計量室Ｓ１の円周壁面２ａ側に寄っている時、すなわちロータ軸５ｃがロータ軸原位置から１３５°の回転位置付近、１８０°の回転位置および２２５°の回転位置付近にある時、超音波が透過する媒質は被測液体のみでその数は最少となる。そのため、超音波の減衰量は小さく、この超音波が到達する受信側圧電素子８の検出信号は大きな値となる。その結果、ロータ軸５ｃが１回転してロータ５が１回往復揺動する毎に、受信側圧電素子８は図６に示すように１個のピーク値が得られる出力特性の検出信号を出力することができる。従って、この検出信号からロータ５の揺動回数を検出することができるので、ロータ５の底部５ｂに磁石を埋め込む必要がなくなる。これにより、ロータ５の底部５ｂの肉厚を薄くしてロータ５の軽量化を図り、ロータ５と計量室Ｓ１の各面との摩擦抵抗を軽減できるので、ロータ５は円滑に揺動できる。これにともなって、ロータ５と計量室Ｓ１の各壁面との接触部分からの被測液体の漏れも少なくなり、小流量から微小な流量の被測液体の計測をより精度よく行える。その上、点滴のような極微小な流量の被測液体であっても、その圧力によってもロータ５は円滑に揺動することができるので、精度のよい計測が可能で、小流量から微小な流量の被測液体の計測はもとより極微小な流量の被測液体の計測にも最適な流量計を提供することができる。

また、前記ロータ５の揺動回数を受信側圧電素子８の検出信号から検出しているので、ロータ５の揺動回数の検出に際しては磁石を使用する必要がなく、計量室Ｓ１を密閉するために鋼製の上蓋３を使用できる。また、この上蓋３に加えて隔離板（図示せず）を使用する場合でも、非磁性体の材料を使用する必要がないばかりか、その厚さを考慮する必要がないので、その厚さを十分厚くして高耐圧設計の容積式流量計を提供できる。しかも、ロータ５に磁石を埋め込むための機械加工や、磁石に耐腐食性の樹脂コーティング処理を施す必要がなく、製造安価で長寿命の容積式流量計を提供することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る流量計について説明する。この流量計５１は、図７および図８に示すように第１の実施形態の流量計と同一構造で、発信側圧電素子５７および受信側圧電素子５８の取り付け位置のみが異なる構成であるので、全体構造、発信側圧電素子５７および受信側圧電素子５８の取り付け構造の説明を省略する。前記発信側圧電素子５７および受信側圧電素子５８は第１の実施形態と同様に受信側圧電素子５８を上方にして計量室Ｓ５１を挟む位置に配置されている。これら発信側圧電素子５７および受信側圧電素子５８の取り付け位置は、平面視流量計本体５２に形成された計量室Ｓ５１の仕切り板５４と隔壁５２ｂの中心とを結ぶ線の延長線上にあって、受信側圧電素子５８の縁部が計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａから少なくともロータ５５の筒部５５ａの肉厚分離れる位置で、しかも反対側の縁部が隔壁外周壁面５２ｂａに接する位置となっている。この受信側圧電素子５８の取り付け位置により、ロータ軸５５がロータ軸原位置にある時、受信側圧電素子５８がロータ５５の筒部５５ａを検出しない構成が得られる。また、この取り付け位置によりロータ軸５５ｃがロータ軸原位置から９０度回転する位置および２７０度回転する位置、またはその付近にある時に、ロータ５５の筒部を最大検出する構成が得られる。なお、前述の取り付け位置は仕切り板５４と隔壁５２ｂの中心とを結ぶ線の延長線上に限定されるものではなく、ロータ５５の筒部外周面５５ａａおよび計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａの接点とロータ５５の筒部内周面５５ａｂおよび隔壁外周壁面５２ｂａの接点とを結ぶ線が受信側圧電素子５８と重なる位置であれば、同様に設定できる。

上記流量計では、被測液体が流入口５２ｄから計量室Ｓ５１に流入すると、図９（ａ）に示すように、ロータ５５が被測液体の圧力を受けて流出口５２ｅ側に押し出されるので、ロータ軸５５ｃが隔壁５２ｂ内の環状の案内溝Ｓ５２に沿って公転（回転）する。この時、図９（ｂ）〜図９（ｄ）および図１０（ｅ）〜図１０（ｈ）に示すようにロータ５５は流入口５２ｄと流出口５２ｅとの間を常時遮断しながら仕切り板５４を中心にして揺動し、計量室Ｓ５１内の被測液体は流出口５２ｄから流出することができる。この間、発信側圧電素子５７から発信（所定サイクルで印加される電圧により発信）される超音波は、図９（ａ）、図９（ｂ）および図１０（ｈ）に示すようにロータ５５の切欠５５ｅが隔壁５２ｂ側に寄っている時、すなわちロータ軸５５ｃがロータ軸原位置から３１５°の回転位置およびロータ軸原位置（０°）を含みロータ軸原位置から４５°の回転位置の間付近にある時、ほとんどがロータ５５の底部５５ｂを透過する。これにより、この超音波は底部５５ｂを透過することにより減衰するが、筒部５５ａの影響を受けない上に、超音波の透過距離が短いのでその減衰量は小さい。そのため、この超音波が到達する受信側圧電素子５８の検出信号は大きな値となる。また、図９（ｄ）、図１０（ｅ）および図１０（ｆ）に示すようにロータ５５の切欠５５ｅが計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａ側に寄っている時、すなわちロータ軸５５ｃがロータ軸原位置から１３５°の回転位置および１８０°の回転位置を含み２２５°の回転位置の間付近にある時、僅かに筒部５５ａの影響を受けるものの、大部分の超音波が透過する媒質は被測液体のみでその数が最少となり、その減衰量は小さい。そのため、この超音波が到達する受信側圧電素子５８の検出信号は大きな値となる。

これに対して、前記超音波は図９（ｃ）および図１０（ｇ）に示すようにロータ５５の切欠５５ｅが計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａと隔壁５２ｂとの中間位置にある時、すなわちロータ軸５５ｃがロータ軸原位置から９０°の回転位置および２７０°の回転位置、またはその付近にある時、受信側圧電素子５８の前方を通過するロータ５５の筒部５５ａの面積が最大となる。また、この筒部５５ａの筒部長さが長くて透過距離が長いことから、その分超音波は大きく減衰するので、この超音波が到達する受信側圧電素子５８の検出信号は小さな値となる。そのため、ロータ軸５５ｃが１回転してロータ５５が１回往復揺動する毎に、受信側圧電素子５８は図１１に示すように２個のピーク値を持つ出力特性の検出信号を出力することができる。従って、この検出信号からロータ５５の揺動回数を確実に検出することができるばかりか、前記ピーク値それぞれから２個、合計４個のパルス信号を生成することができ、ロータ１回の揺動回数あたり４個の流量パルスを生成し、ロータ１回転あたりの流量の分解能を向上することができる。

本発明の第２の実施形態に係る発信側圧電素子５７および受信側圧電素子５８の位置関係の変形例として、図１２に示すように、受信側圧電素子５８の取り付け位置を、平面視計量室Ｓ５１の仕切り板５４と隔壁５２ｂの中心とを結ぶ延長線上にあって、受信側圧電素子５８の縁部が計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａおよび隔壁外周壁面５２ｂａからそれぞれロータ５５の筒部５５ａの肉厚分離れる位置としてもよい。この場合、ロータ５５の切欠５５ｅが計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａ側に寄っている時、すなわちロータ軸５５ｃがロータ軸原位置から１３５°の回転位置および１８０°の回転位置を含み２２５°の回転位置の間付近にある時、発信側圧電素子５７からの超音波はほとんどロータ５５の筒部５５ａを透過せずに受信側圧電素子５８に到達するように改善できる。そのため、ロータ５５の切欠５５ｅが計量室Ｓ５１の円周壁面５２ａ側に寄っている時の超音波の減衰量は第２の実施形態と比べてさらに小さくなるので、この超音波が到達する受信側圧電素子５８の検出信号はさらに大きな値となる。これにより、受信側圧電素子５８は流量信号を得るための信号処理が容易となる高低差の大きな特性の検出信号を出力することができ、ロータ１回の揺動回数あたり、４個の流量パルスを確実に生成することができる。また、いずれの実施形態に係る流量計であっても、前述の受信側圧電素子８，５８の取り付け位置は、ロータ５，５５の筒部５ａ，５５ａを検出しない位置に限定されるものではなく、ほぼ検出されない位置、すなわち僅かにロータ５，５５の筒部５ａ，５５ａを検出する位置であってもよい。さらに、この受信側圧電素子８，５８の取り付け位置はロータ５，５５の通過を検出できる位置であればよく、ロータ５，５５に反射する超音波を検出する位置であってもよい。この場合、ロータ５，５５の筒部５ａ，５５ａが通過する面積を検出し、この面積からロータ５，５５の揺動回数を検出することができる。しかも、いずれの実施形態に係る流量計であっても、受信側圧電素子８，５８は円板形状に限定されるものではなく、矩形板状であってもよい。

なお、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…ロータリピストン型流量計
２…流量計本体
２ａ…円周壁面
２ｂ…隔壁
２ｂａ…隔壁外周壁面
２ｃ…底面
２ｄ…流入口
２ｅ…流出口
５…ロータ
５ａ…筒部
５ａａ…筒部外周面
５ａｂ…筒部内周面
５ｂ…底部
５ｃ…ロータ軸
７…発信側圧電素子
８…受信側圧電素子
Ｓ１…計量室

Claims

円周壁面とその中心側に設けられた隔壁の隔壁外周壁面とこれらを繋ぎかつ被測液体の流入口および流出口を持つ底面とにより形成される計量室を備えた流量計本体と、筒部と底部とを持ちかつ底部が筒部を介して前記底面に対向配置され、筒部外周面の一部が計量室の円周壁面に、筒部内周面の一部が隔壁外周壁面に接触または近接しながら計量室内で揺動するロータと、このロータが計量室の各壁面と接触または近接した状態を保ちながら揺動するようにロータを案内するロータ軸とを有する容積式流量計であって、前記計量室内のロータの通過を検出する位置に超音波発信部と超音波受信部とを配置することを特徴とする容積式流量計。
前記超音波受信部は、ロータの筒部外周面および計量室の円周壁面の接点とロータの筒部内周面および隔壁外周壁面の接点とを結ぶ線が超音波受信部と重なる位置またはその付近にある時、およびこの位置からロータ軸が１８０度回転する位置またはその付近にある時の少なくとも一方で、円周壁面、隔壁外周壁面のいずれか、または両方から平面視離れる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の容積式流量計。
前記超音波受信部は、ロータの筒部外周面および計量室の円周壁面の接点とロータの筒部内周面および隔壁外周壁面の接点とを結ぶ線が超音波受信部と重なる位置、またはその付近にある時、およびこの位置からロータ軸が１８０度回転する位置、またはその付近にある時の少なくとも一方で、ロータの筒部を検出しない、またはほぼ検出しないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の容積式流量計。
前記超音波受信部は、ロータの筒部外周面および計量室の円周壁面の接点とロータの筒部内周面および隔壁外周壁面の接点とを結ぶ線が超音波受信部と重なる位置からロータ軸が９０度回転する位置および２７０度回転する位置、またはその付近にある時に、ロータの筒部を最大検出するように配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の容積式流量計。