JPH02190714A - 容積式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は容積式流量計に係り、特に回転子の回転を検出
手段により？ｉｌ的に検出するよう構成した容積式流量
計に関する。

従来の技術 例えば石油、食品、化学液等の流体の流量を計測する流
量計としては、容積式流量計が広く使用されている。こ
の種の容積式流ｗＦｉｔでは楕円歯車よりなる一対の回
転子をケーシング本体の到・室内に回転自在に設け、流
体が計量室を通過するのに伴って通過した流体の容積分
に応じて回転子が回転する構成となっている。そして、
回転子の回転は、回転子に埋設された磁石の通過を磁気
抵抗素子等の検出手段により電磁的に検出されており、
そのときの２１ｍＭはこの検出手段から出力された信号
をもとに締出される。従来の容積式流量計では、例えば
楕円歯車よりなる一対の回転子の夫々上端面の長径部上
に、中心軸について対称に１８０度間隔で２個の磁石が
埋設されており、一対の回転子が一回転する図に４個の
パルスが検出できるようになっていた。

発明が解決しようとする課題 しかるに、上記容積式流量計では、一対の回転子が１回
転する問に４個のパルスしか得られないため、流量計測
をよりきめ細かく行なうことができないという課題があ
った。

そこで、上記Ｉ１ｍを解決すべく、多極磁石を使用して
回転子の１回転当りに得られるパルス数を増加すること
が考えられている。

ところが、一対の回転子は楕円歯車であるので、長径部
と矩形部との角速度が異なり、回転子の回転速度は一定
でない。一方、多極磁石は極間ピッチが均一になるよう
等開隔で着磁されているので、検出手段は多極磁石の回
転により回転子の不等速回転を検出することになる。そ
のため、回転子が同じ０転数で回転しているにも拘らず
サンプリングしたパルスの周波数が回転子の角速度に応
じて変化することになり、特に低流速のとぎその変化が
大きい。従って、上記容積式流量計において、回転子の
不等速回転を検出して得られたパルスをサンプリングし
、その周波数に基づいて瞬時流量を算出し又はＦ／Ｉ変
換（周波数をｉｔ流値に変換）して流速を表示メータで
表示する場合、瞬時流量の数値あるいはＦ／Ｉ変換出力
が４〜２０ｍＡの範囲で変化してしまうといった課題が
生ずる。

そこで、本発明は上記課題を解決した容積式流ｍ星１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 本発明は、内部に流体が通過する計量室を有するケーシ
ング本体と、ｎ個の長径部を有し、計量室内に１１に応
じて回転するように相互に係合する一対の回転子と、回
転子の回転中心と同軸に埋設され、円周方向に交互にＮ
極及びＳ極が並んで１Ｈ４１されてなる環状の磁石と、
磁石と対向するようにケーシング本体に対して固設され
、回転子の回転を電磁的に検出する検出手段と、検出手
段からの出力パルスを回転子の１／ｎ回転毎にサンプリ
ングして流速・瞬時流量演篩を行なう演惇手段と、より
構成されている。

作用 回転子の回転中心部に環状の多極磁石を設置ブて回転子
が１回転する間に出力されるパルス数を増加して、より
きめ細かな流量計測を行なうとともに、検出手段から得
られたパルスをサンプリングして瞬時流量又は流速を演
篩する際回転子の長径部がｎ個あれば回転子の１／ｎ回
転毎にパルスをサンプリングして回転子の不等速回転の
影響を除去する。

実施例 第１図乃至第３図に本発明になる容積式流量計の一実施
例を示す。なお、第１図はケーシングの蓋を省略して示
しである。

各図中、容積式流量計１はケーシング２の！！１開室３
内に一対の回転子４．５を設けてなる。ケーシング２は
計量ｖ３より上流側に位置する流入路６と、計量室３よ
り下流側に位置する流出路７とを有する。この流入路６
及び流出路７は夫々上、下流側より計量室３に開口して
おり、計量室３を介して連通している。回転子４．５は
楕円歯車で互いに噛合しており、回転軸８．９に支承さ
れている。流入路６より被測流体が、計量室３内に供給
されると、流体の圧力により一対の回転子４゜５が回転
軸８．９を中心として回転する。流入路６からの流体が
回転子４．５の回転と共に回転子４．５と計量室３の内
１！１０との間の空間１１内に導入され、空間１１の容
積分の流体が流出路７へ排出される。

第４図及び第５図に示す如く、回転子４の上部中央には
回転検出用の磁石１２が埋設されている。

回転子４．５は共に合成樹脂により成形されており、磁
石１２は回転子４を成形するとぎインサート成形により
回転子４と一体的に成形される。

第６図に示す如く、磁石１２はプラスチックマグネット
により環状に形成され、その外周には回転子４の樹脂と
係合するように凹設された係合部としての凹部１２ａが
４１所に設けられている。

そして、磁石１２はその円周方向に多数のＳ極、Ｎ極が
交互に着磁されている。尚、本実施例では、磁石１２は
１６等分に着磁されている。尚、磁石１２は内径寸法が
回転軸８の外径寸法よりも若干大径とされているので回
転軸８に贋接して回転抵抗を生ずるおそれはない。

ここで、流量計測時の動作について説明する。

流体は第１図中矢印で丞すように流入路６より計量学３
内に流入し、一対の回転ｆ４，５を回転させて流出路７
へ流出する。そのため、回転子４゜５は流量に応じた回
転数で回転することになり、回転子４の回転は蓋１３に
組込まれた検出手段としての磁気抵抗素子１９により検
出される。即ち、磁気抵抗集子１９は回転子４にインサ
ート成形された磁石１２に近接する位置に設けられ、回
転子４が１回転する間に磁石１２に着磁された磁極数分
のパルス数を出力する。このように、磁気抵抗素子１９
より出力されたパルスは第１図に示す如く、回転子４，
５が不等速回転するのに伴い、パルス間隔が一定ではな
く不均一となって制御回路２２に供給される。特に、流
速が遅い場合単位時間当りのパルス数が少なくなり、回
転子４の回転角度位置に対応する周波数の変化は大きく
なる。

又、流速が速くなるにつれて周波数の変化は小さくなり
、所定以上の周波数ではその変化が無視できる程度に減
少する。尚、磁気抵抗素子１９は第３図中２点鎖線で示
す流量表示部２０に接続されている。流量表示部２０に
は、アンプ２１．制御回路２２．出力回路２３．係数補
正スイッチ２４゜液晶表示器２５．電池２６及びサンプ
リングパルス数を設定する設定スイッチ２７等が設けら
れている。制御回路２２には磁気抵抗素子１９より出力
されたパルスを積算して例えば１時間当りの流量を算出
する流ｆｆ１ｖ４粋回路２２Ａと、予め設定された所定
サンプリングパルス毎のパルスの周波数に基づいてＦ／
Ｉ演粋を行なうＦ／Ｉ演算回路２２Ｂと、前記所定サン
プリングパルスの周波数に基づいて瞬時流ｍを演算する
瞬時８ＩＩｎ回路２２Ｃとを有する。又、流量表示部２
０には、流ｆｆｉ積算回路２２Ａにより積算した流量を
表示する表示器２５の他にもＦ／Ｉ演算回路２２Ｂによ
りｖＪ算された流速値を表示する表示メータ２８と、瞬
時演算回路２２Ｃにより演算された瞬時流量をディジタ
ル表示する表示器２つとが設けられている。

従って、磁気抵抗素子１９から出力された信号はアンプ
２１で波形成形及び増幅されて制御回路２２に入力され
る。制御回路２２では磁気抵抗素子１９からの信号をも
とに流量を演算し、表示器２５に流量を表示させる。制
御回路２２においては、磁気抵抗素子１９から回転子４
の１回転当り、従来よりも多数の信号が出力されるため
、よりきめ細かく流ｆｊｌΔ１測することができる。こ
こで、制御回路２２が実行する処理につき第８図（Ａ）
。

（Ｂ）を４Ｍゼ参照して説明する。

第８図（Ａ）中、制御回路２２は、電源を投入した後、
スイッチ２４．２７により磁石１２の磁極数に応じたパ
ルス数、基準周波数Ｆｓ及びサンプル＊　ｍｌ　Ｆ　Ｓ
ＣＩ　、　Ｆ　ｓｃ２等が設定されてイニシャル処理を
行なう（ステップＳｌ）。尚、本実施例では磁石１２が
第６図に示す如くＮ極とＳ極とが交互に１６極に着磁さ
れており、各磁性は等間隔に形成されている。又、回転
ｆ４．５は楕円歯車であるので、長径部を１８０度間隔
で２個所に有する。そのため、本実施例では後述するよ
うに１／２回転毎のザンブリングを行って第７図に示す
不等速ピッチのパルスの影響即ち、周波数の変化による
影響を除去する。

よって、磁石１２の磁極数が１６であるので、ステップ
Ｓ１では係数補正スイッチ２４等の操作により１／２回
転毎の８パルスがセットされる。

次のステップＳ２では磁気抵抗素子１９からのパルスが
あるか否かをみており、パルス割込みがあるとステップ
＄３に移り周波数フラグをたてる。

ここで、Ｆ＝Ｏは流速が所定値以下で遅いことを示し、
Ｆ＝１は流速が所定値以上で充分速いことを示す。ステ
ップＳ３においてＦ＝０の場合、即ち流速が遅い場合ス
テップＳ４で今回のパルスを前回のパルスに加算してサ
ンプルパルス数Ｐを求める。そして、ステップＳ５では
１発目のパルスであれば、タイマをスタートさせて時間
を計測させる（ステップ５６）６又、ステップＳ５にお
いて今回のパルスが１発目でなく２．３・・・元口のバ
ルスであればタイマが作動中であるのでステップＳ６を
飛び越してステップＳ７に移り、積算流ｍをカウントし
、その流量値が表示器２５で表示される。次に、パルス
が８発目のパルスであるかどうかを確認する（ステップ
８Ｂ）。今回のパルスは１発目であるので、ステップＳ
８から８２の前に戻り、再びステップ８２〜Ｓ８までの
処理が繰り返される。

回転子４．５が上記の如く、ｉＩ量空室３流れる流Ｈに
応じて回転しはじめてから１８０ＪＪｉ口転したとする
と、その間に磁気抵抗素子１９は８発のパルスを出力す
る。従って、ステップ８２〜Ｓ８の処理が８回行なわれ
ると、ステップＳ８においてはＰ−８となり、第８図（
Ｂ）に示すステップＳ９に移りステップＳ６でスタート
させたタイマをストップさせる。

ステップＳ１０では１〜８発目のパルスが出力されるま
でのサンプル時間ｔｓを算出する。続いて、周波数ＦＱ
　＝　（３６００ｘＰ）　／　ｔｓを演算する（ステッ
プ５１１）。ここで、Ｐは８パルス、ｔｓは８パルスの
サンプルＩｌｉ？ｌ１１である。即ち、Ｆ−０のときサ
ンプルパルス数が一定で、サンプル時間ｔｓがパラメー
タとなる。次に上記周波数Ｆｃ＋＆：基づいてＦ／Ｉ算
出ルーチン、即ち周波数を電流値に変換する演算を行う
（ステップ５１２）。

このＷｉ電流値表示メータ２８を駆動する駆動電流とし
て出力され、表示メータ２８はこの電流値の大きさによ
り表示針（図示せず）を駆動し、流速を表示する。

又、ステップ８１３では瞬時流量算出ルーチンを実行し
中位時間当りの流出を求める。この流出値は表示器２９
に出力され、表示器２９は瞬時流ｍ値をディジタル表示
する。続いて、ステップ３１４において、ステップ８１
１で算出した周波数ＦＱを流速測定方式切換周波数とし
ての基準周波数Ｆｓと比較する。ステップＳ１４でＦａ
≧Ｆｓであれば、ｆＦ＝ＩＪとして流速が速いと判断し
くステップ８１５）、ＦＱ　＜ＦｓであればｒＦ＝ＯＪ
として流速が遅いと判断する（ステップ８１６）。

その後タイマをリセット（ｔｓ＝０）する（ステップ５
１７）とともにサンプリングパルスをリセット（Ｐ−０
）する（ステップ８１８）。

上記の如く、ステップ８９〜８１８までの処理が終ると
再びステップＳ２の前に戻る。そして、磁気抵抗率子１
９よりパルスが出力されると、ステップＳ２から８３に
移り前記ステップ８１６でＦ−０がセットされたときは
、前述の如く、ステップＳ４〜Ｓ８の処理がＰ＝−８に
なるまで繰り返された後、ステップ８９〜８１８の処理
が実行される。

尚、ａｍ表示部２０に表示メータ２８がない場合、ステ
ップ８１２の演算を行なわずステップ８１３にジャンプ
する。又、表示部２９がない場合、ステップＳ１３の演
算を行なわずにステップ８１４にジャンプする。

ところが、ステップ５＝１５でＦ−１がセットされたと
きは流速が速いので回転子４．５が所定以上の回転数で
回転しており、第７図に示すように周波数の変化の影響
をほとんど受けることなく流ｍを算出することができる
。従って、ステップＳ３においてＦ＝・０であればステ
ップＳ１９に移りパルスをカウントする。ここで、出力
されたパルスＰが１発目のパルスであれば（ステップ８
２０）　、タイマをスタートさせる（ステップ５２１）
。

尚、ステップ８２０において、２．３・・・発白のパル
スが出力されたときは、タイマはすでに作動しているの
でステップ８２２に移り、積算流量をカウントし、その
流量値が表示器２５で表示される。ステップ８２３では
サンプル時間ｔｓが所定時間ｔｓｃ１に達したか否かを
確認する。サンプル時間ｔｓ＜ｔｓｃｔであるときは、
ステップＳ２に戻り次のパルスが出力されると再びステ
ップ８１９〜Ｓ２３の処理を繰り返す。このようにして
、ステップ８１９〜８２３では所定のサンプル時間内に
出力されたパルス数をカウントし、単位時間当りのパル
スを求める。

尚、ステップＳ２においてパルス割込みがなくパルスが
連続的に出力されないときは、ステップ８２４に移り、
サンプル時間ｔｓ−ｔｓｃ２に達したか否かを判断する
。この時間ｔ　ｓｃ２はｔｓｃ２＞ｔｓｃｌであり、サ
ンプル１ｌＪｔｓ＝ｔｓｃ２になればパルス割込みがな
いときでも第８図（Ｂ）のステップ＄９に移り、中位時
間当りのパルスカウントを終了する。そして、前述の如
くステップ８９〜８１８の処理が実行される。

但し、今回はＦ−１（流速が速い）であるのでステップ
３１０においてＬ６＝ｔｓｃ１となり、ステップ８１１
ではＦＱ　−（３６００ｘＰ）　／１ｓｃ１の演算が行
なわれる。従って、Ｆ　＝、１の場合ｔｓ＝ｔ　ｓｃｌ
で一定で、その間にステップＳ１９でカウントされたパ
ルス数Ｐ＝−ｎがパラメータとして周波数Ｆｑが鋳枠さ
れる。そして、この周波数Ｆｑに基づいてＦ／Ｉ粋出歩
出ルーチン時流小偉出ルーチンの処理が実行される。

このように、流速が遅いとぎは回転子４．５の不等速回
転による周波数の変化を検出しやすいが、回転子４が半
回転（８パルス）毎に８パルスが出力されるまでのサン
プル時間に基づいて周波数ＦＱを求め、この周波数Ｆｑ
よりＦ／Ｉ変換及び瞬時２１！ｆｆｉを算出するため、
回転子４の不等速回転による周波数変化の影響を受ける
ことなく正確なＦ／Ｉ変換又は瞬ＤＩ流徹を算出して表
示できる。

又、流速が速い場合には回転子４の不等速同転による周
波数の変化が無視できる程度に小さくなるので、単位時
間ｔｓ＝ｔｓｃｌ当りに出力されるザンプルパルス数を
カウントし、パルス数に基づいて周波数ＦＱを求め、こ
の周波数ＦＱよりＦ／１変換及び瞬時流量を算出する。

なお、上記実施例では楕円歯車よりなる回転子を組込ん
だ容積式流量ηを例に挙げたが、本発明が回転子の形状
がまゆ形のルーツ容積式流量計にも適用できるのは勿論
である。また、回転子の長径部分が３個ある３葉のルー
ツ回転ｆを組込んでなる容積式流１計にも適用できる。

その場合回転子が１／３回転する毎にステップ８９〜３
１８の処理が実行される。

発明の効果 上述の如く、本発明になる容積式流量計は、多極磁石を
回転子に設けることにより回転７−１回転当りより多く
のパルスを得ることができ、よりきめ細かな流量計測を
行なえるとともに、回転子の角速度の周期に合わせてパ
ルスをサンプリングしての周波数に基づいて流速・流ｆ
ｆｉ＆ｔｌ算を行なうため、回転子の回転が比較的遅い
場合でも回転子の不等速回転に伴うパルス周波数の変化
の影響を受けることなくＦ／Ｉ変換、瞬時流吊演詐を行
なうことができ、流速、瞬時流量を正確に表示すること
ができる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明になる容積式流量計の一実施例
の平面図、縦断面図、第３図は滝川表示部の概略構成図
、第４図、第５図は回転子の平面図、縦断面図、第６図
は多極磁石の平面図、第７図は回転子の回転角速度、磁
気抵抗素子より出力されたパルスの周波数変化を示す図
、第８図（Ａ）、＜ＢＸ；ｔ’ａｊｍ回路が実行する処
理を示すフローチャートである。 １・・・容積式ＩＭ計、２・・・ケーシング、３・・・
４暑室、４．５・・・回転子、１２・・・磁石、１９・
・・磁気抵抗素子、２０・・・流量表示部、２２・・・
制御回路、２２Ａ・・・流ａ積偉回路、２２Ｂ・・・Ｆ
／Ｉ演算回路、２２Ｃ・・・瞬時鋳枠回路、２７・・・
設定スイッチ、２８・・・表示メータ、２９・・・表示
鼎。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部に流体が通過する計量室を有するケーシング本体と
   、 ｎ個の長径部を有し、該計量室内に流量に応じて回転す
   るように相互に係合する一対の回転子と、該回転子の回
   転中心と同軸に埋設され、円周方向に交互にＮ極及びＳ
   極が並んで着磁されてなる環状の磁石と、 前記磁石と対向するように前記ケーシング本体に対して
   固設され、前記回転子の回転を電磁的に検出する検出手
   段と、 前記検出手段からの出力パルスを前記回転子の１／ｎ回
   転毎にサンプリングして流速、瞬時流量演算を行なう演
   算手段と、 よりなることを特徴とする容積式流量計。