JPH02247527A - 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剤に係り、特に回転子の回転を検出
手段により電磁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ＰＥｆｉ　ｉｌが広く使用されて
いる。この種の容積式流量計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計量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
積弁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、そのときの流量はこの検出手段から出力された信号
をもとに算出される。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ｒ」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間に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＠
転する間に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、上記課題を解決すべく、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敷を増加することが
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
と短径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ｒ１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、回転子が同じ回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出力周期すなわち出力間隔
が回転子の角速度に応じて変化することになる。

すなわち、前述した如くの楕円歯車を計１室に有した容
積式８！量計においては、楕円歯車の短径部の角速度が
長径部に比べて速いため、短径部に対応して検出される
検出パルスの出力間隔は非常に小さくなる。

そのため、検出パルスをそのまま流量パルスとして容積
式流量計から他機器に出力すると、例えば、この容積式
流量計から出力される流量パルスを受信して各種流量デ
ータの演算を行うとともに、この演算した各種流量デー
タや他の計測機器がら送られてくる計測データに基づき
送液手段等の被ｌ１ｌｔＩ機器を制御しているシステム
制御装置等の処理が追いつかなくなってしまい、システ
ム全体に悪影響を及ぼすという課題があった。

そこで、本発明は上記課題を解決するために、少なくと
も所定の出力間隔を有して流量パルスを出力する機能を
備えた容積式流量計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、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Ｕ＆：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して検出パルスを出力する検出
手段と、該検出手段から検出パルスが出力される毎にこ
の検出パルスを計数蓄積する待避パルスカウント手段と
、該待避パルスカウント手段の計数値が所定の補正単位
値以上になる毎に、当該補正単位値を該待避パルスカウ
ント手段の計数値から減算させるとともに、当該補正単
位値に対応する計数補正値を出力する流量補正ｔＩＩＪ
御手段と、前記流量補正手段から出力される計数補正値
を計数蓄積する出力パルスカウント手段と、該出力パル
スカウント手段の計数値が所定の流量パルス出力単位Ｉ
Ｉ以上になる毎に、当該流量パルス出力単位を前記出力
パルスカウント手段の計数値から減算させるとともに、
予め定められた所定の出力間隔を少なくとも有して当該
流量パルス出力単位に相当する流量パルスを出力する流
量パルス出力！１ＪｔｌＦ手段と、よりなる。

作用 本発明の容積式流量計によれば、回転子の不等速回転に
よって検出パルスの出力ｒ１隔が不等ピッチとなり出力
間隔が小さくなっても、検出パルスは待避パルスカウン
ト手段で４数蓄積され、流目補正１ｔｌＪＩＩＩ手段に
より補正された検出パルスは再び出力パルスカウント手
段に計数蓄積されて、〔の出力パルスカウント手段に計
数蓄積された計数値に基づき、流量パルス出力１ＩＪｔ
ｉ１１手段によって少なくとも所定の出力間隔を有した
流■パルスとして出力される。

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示しである
。

各図中、容積式流量計１はケーシング２の計量室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
室３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の内壁１０
との間の空ｆｉ１１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１′２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を成形するときインサート成形により
回転子４と・一体内に成形される。

第６図に示す如く、磁石１２はプラスデックマグネット
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
４個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。

ここで、流量計測時の動作について説明する。

流体は第１図中矢印で示すように流入路６より計量室３
内に流入し、一対の回転子４．５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ｉ１３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、磁気抵抗素子１９の内部に回転子４の
回転を位相差をもって検出するためのＡ相、８相のセン
サ部を有し、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Ａ相、Ｂ相
より出力する。このように、磁気抵抗素子１９より出力
されたＡ相、Ｂ相のパルスは第７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出力される。そして、磁気抵抗素
子１９は第３図中２点鎖線で示す流量表示部２ｏに接続
されている。流量表示部２０には、Ａ相アン７２１　Ａ
、　８相７ン７２１　Ｂ、　１１１１１回ｍ２２．　Ａ
相出力回路２３Ａ、Ｂ相出力回路２３Ｂ、係数補正スイ
ッチ２４．液晶表示器２５．記憶部２８が設けられてい
る。

制御回路２２は、磁気抵抗素子１９より出力される検出
パルスを積算して積算流量を算出して前記液晶表示器２
５に表示する流量積算回路２２Ａと、後述するように、
磁気抵抗素子１９より出力される検出パルスを、少な（
とも予め設定された所定の出力間隔を有した流量パルス
として出力回路２３ａ、２３ｂを介して出力端子２６．
２７から他機器に対して出力するための流量パルス発信
部２２Ｂとを有する。

記憶部２８はメ−Ｅ’Ｊ２８Ａと、ＲＯＭ２８Ｂとを有
し、メモリ２８Ａには磁気抵抗素子１つからの検出パル
スをカウントし、これを記憶する待避パルスカウンタ２
８Ａ１と、後述するように器差補正した流量パルスをカ
ウントしこれを記憶する出力パルスカウンタ２８Ａ２が
設けられている。

又、ＲＯＭ２８Ｂには流量計測時制御回路２２で実行す
る１Ｉ１１１ブ０グラムが記憶されている。

従って、磁気抵抗素子１９がら出力されたＡ相、Ｂ相の
検出パルスはアンプ２１Ａ、２１Ｂで波形成形及び増幅
されて＄す御回路２２に入力される。

制御回路２２では磁気抵抗素子１９からの検出パルスを
もとに、流量積算回路２２Ａにおいて流］を演算し、表
示器２５に流量を表示させる。

ここで、制ｔＩ口路２２の流量パルス発信部２２Ｂが実
行する処理につき第８図及び第９図（Ａ）。

（Ｂ）を併せ参照して説明する。

尚、υ）−回路２２の流量パルス発信部２２Ｂは第９図
（Ａ）、（Ｂ）に示すメインルーチンを実行して所定時
間間隔の出力パルスを生成するとともに、一定時ＩＪ（
例えば０．２ｍ５ｅｃ　）間隔で第８図に示す割込み処
理を実行する。まず、第８図の割込み処理につき説明す
る。

第１図乃至第３図において、舶述の如くケーシング２内
を被測流体が通過すると、一対の回転子４．５が流量に
応じて回転し、この回転が磁気抵抗素子１９により検出
される。尚、第１０図に示す如く、回転子４，５が正回
転している場合、磁気抵抗素子１９の８相の検出パルス
はＡ相の出力パルスに対して遅れ出力される。容積式流
量計１を通過する流体は通常流入路６より計ｆｆ１ｖ、
３に流入して流出路７へ至る。ところが、容積式流量計
１の設置場所が例えば船内であるときは、船自体が太き
（揺れることがあり、その揺れ具合によっては流体が流
出路７より計量室３内へ逆流することがある。このよう
な場合、磁気抵抗素子１９は検出パルスを出力してしま
うので、流量計測時には回転子４，５の回転方向に応じ
て検出パルスを加算又は減算する必要がある。

そこで、本実施例では、磁気抵抗素子１９のＡ相パルス
とＢ相パルスとのずれより回転子４．５の回転方向を検
出することにする。

流量パルス発信部２２Ｂは第８図中、ステップＳ１で例
えば０．２ｍ５ｅｃごとに、磁気抵抗素子１９のＢ相の
検出パルスがＨであるか否かを確認する。

ステップＳ１において、Ｂ相の検出パルスがＨであれば
ステップＳ２に移りＡ相の検出パルスが立下がりになっ
たかどうかをみる。ステップＳ２でＡ相の検出パルスが
立下った場合、第１０図に示す如く、回転子４．５が正
転しているとして待避パルスカウンタ２８Ａ１をｒ　＋
　Ｉ　Ｊ加算してこれをメモリ２８Ａに記憶する（ステ
ップＳ３）。

又、Ｂ相パルスがＨのときＡ相パルスが立上ったときは
（ステップＳ４）、回転子４．５が逆回転しているので
、この場合待避パルスカウンタ’２８　Ａ　＋をｒ−１
−１減算してこれをメモリ２８Ａに記憶する（ステップ
Ｓ５）。

又、ステップＳ１においてＢ相パルスがＬのとき、及び
ステップＳ４においてＡ相パルスが立上がっていないと
きは第８図の割込み処理が終了する。

このように、磁気抵抗素子１９より出力されたパルスは
、０．２ｍ５ｅｃごとに−Ｈ待避パルスカウンタ２８Ａ
１にカウントされて記憶される。尚、この割込み処理が
０．２１１ＳｅＣごとに実行されるのに対し、磁気抵抗
素子１９より出力される検出パルスの間隔は例えば７８
．５１　／　Ｓｉｎの場合２．４〜５．６ＩＳｅＣの範
囲で変化するので、待避パルスカウンタ２８Ａ＋でカウ
ントが追い付かずパルス欠落が発生するといった事態は
起らない。

次に、第９図（Ａ）、（Ｂ）に示すメインルーチンで実
行する処理につき説明する。

流電パルス廃信部２２Ｂは、電源投入により、まず待避
パルスカウンタ２８Ａ１をリセットしくステップ５１１
）、続いて出力パルスカウンタ２８Ａ２もリセットする
（ステップ５１２）。次いで、係数補正スイッチ２４に
より予め設定された係数補正値（例えば、基準器差０．
９６２１　）を読み込む（ステップ＄１３）。尚、この
係数補正値はその流量計固有の器差によって決まり、設
定値（０，９６２１＞に対して±３．９５％（０，９２
４〜１．００００　）の範囲で設定される。

次のステップＳ１４では待避パルスカウンタ２８Ａ１の
カウント値が１以上であれば、ステップ８１５に移り、
出力パルスカウンタ２８Ａ２に係数補正値０．９６２１
をセットしてメモリ２８Ａに記憶する（ステップ５１５
）。即ち、出力パルスカウンタ２８Ａ２には計測値に対
する器差が補正された実流量に対応する単位流量パルス
がカウントされる。

次のステップ８１６では待避パルスカウンタ２８Ａ＋の
１パルスを出力パルスカウンタ２８Ａ２でカウント処理
したため待避パルスヵウンタ２８Ａ２のカウント値を「
−１」減算する。

又、ステップＳ１４において、待避パルスカウンタ２８
Ａ１のカウント値が一１以下のときはステップＳ１７に
移り、出力パルスカウンタ２８Ａ２のカウント値より係
数補正値（本実施例では０．９６２１　’）を減算する
（ステップ８１８）。

そして、この場合回転子４，５の逆回転による待避パル
スカウンタ２８Ａ１の「−１Ｊパルスを出力パルスカウ
ンタ２８Ａ２でカウント処理したため待避パルスカウン
タ２８Ａ２のカウント値を［＋　１−１加算する（ステ
ップ５１９）。

なお、上述した流量パルス発信部２２Ｂのステップ３１
４〜１９に示す処理が流量補正副部手段を構成する。

第９図（Ｂ）に示す次のステップＳ２０では出力パルス
カウンタ２８Ａ２のカウント値が１１Ｘ上であるか否か
を確認しており、ステップＳ２１では出力パルスカウン
タ２８Ａ２のカウント値が１以下であるか否かを確認す
る。

従って、上記ステップＳ１５において、出力パルスカウ
ンタ２８Ａ２のカウント値が例えば０、９６２１のとき
はステップＳ２０からステップＳ２１を介してステップ
Ｓ１４の前に戻る。そして、ステップＳ１４で待避パル
スカウンタ２８八１が２発目の検出パルスをカウントし
ていれば、ステップＳ１５において例えば前記出力パル
スカウンタ２８Ａ＋のカウント値０．９６２１に係数補
正値（０，９６２１）を加算する。

そのため、出力パルスカウンタ２８Ａ２のカウント値は
１．９８４１となり、ステップＳ２０からステップＳ２
２に移り正転流量パルスとしてＡ相パルス、続いてＢ相
パルスをそれぞれ出力回路２３Ａ、２３Ｂを介して出力
端子２６．２７から出力する。このとき、Ａ相パルスの
立上りからＢ相パルスの立下りまでの＃器差は１．５ｍ
５ｅｃとなる。次のステップ８２３では出力パルスカウ
ンタ２８Ａ２のカウント値を今回終了した正転流量パル
ス１パルス分だけ一１減算する。そして、ステップＳ２
２で出力されたＢ相パルスが立下ったとぎから２．０Ｉ
ＩＳｅＣ待機してからステップＳ１４に戻る【ステップ
５２４）。

又、ステップＳ２１において出力パルスカウンタ２８Ａ
２が一１以下のときは逆転流量パルスとしてＢ相パルス
、続いてＡ相パルスをそれぞれ出力回路２３Ａ、２３Ｂ
を介して出力端子２６゜２７から出力する（ステップ＄
２５）。尚、Ｂ相パルスの立上りからＡ相パルスの立下
りまでの時間差は１．５ａｓｅｃとなる。次のステップ
Ｓ２６では出力パルスカウンタ２８Ａ２のカウント値を
今回出力終了した逆転流量パルス１パルス分だけ＋１加
算する。次いで、前記ステップＳ２４に至りＡ相パルス
が立下ったときから２．０ａｓｅｃ待機してステップＳ
１４に戻る。

なお、上述した流量パルス発信部２２Ｂのステップ３２
０〜２４に示す処理が流量パルス出力制御手段を構成す
る。

そして、再びステップ８１４〜８２４の処理が繰返され
る。その結果、−旦待避バルスカウンタ２８Ａ＋にカウ
ントされた磁気抵抗素子１９からの検出パルスはステッ
プＳ１５又はＳ１８で器差補正され、さらにステップＳ
２２．３２４又はＳ２５、Ｓ２４で出力端子２６．２７
から出力される流量パルスの出力間隔が最小３．５ｍ５
ｅｃとなるように設定される。

このように、第８図及び第９図（Ａ）、（Ｂ）の処理が
実行されることにより、被測流体の流速が速い場合であ
っても、第７図中回転子４．５の不等速回転に伴い磁気
抵抗素子１９から出力された検出パルスの不等ピッチが
所定の出力間隔を少なくとも有した略等間隔の流量パル
スに変換されて出力される。

そのため、出力端子２６．２７に信号線を介して接続さ
れ、流量パルスを受信して各種流量データの演算を行う
とともに、この演算した各種データや他の４測機器から
送られてくる計測データに基づき送液手段等の被１１ｉ
１Ｊ御機器をｆｌ、ＩＪ　ｔｌ）　しているシステム１
！ｉ制御装置等の処理がパルス間隔が短くて流ｍ積算処
理が追いつかなくなるといった不都合を無（し、多極磁
石１２の回転により回転子４．５の１回転当りに検出さ
れる多数の流量パルスをシステムｉｗ装置等に確実にカ
ウントさせてより正確な各種流量データの演算や、この
各種流量データや他の計測機器から送られてくる計測デ
ータに基づき送液手段等の被制御機器をより正確に制御
させることができる。

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
回転子に設けて回転子１回転当りの検出パルスを増やし
てよりきめ細な流量計測を行なうとともに、回転子の不
等速回転による検出パルス間隔が容積式流量計が接続さ
れたシステム制御装置等の処理速度以上となっても、待
避パルスカウンタ手段により一時的にすべての検出パル
スをカウントし、器差補正した流量パルスを少なくとも
所定時間間隔を有して他機器に出力することができるの
で、この流量パルスを受信して各種流量データの演算を
行うとともに、この演算した各種データや他の計測機器
から送られてくる計測データに基づき送液手段等の被制
御機器を制御しているシステム制御装置等の他Ｉｉｌ器
の処理を正確かつ安定に行わせ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図は本発明になる容積式流量計の一実施例の平面図
、第２図は第１図中ＩＩ−ＩＩ線に沿う縦断面図、第３
図は流量表示部の回路構成図を示す概略構成図、第４図
は回転子の平面図、第５図は回転子の縦断面図、第６図
は磁石の平面図、第７図は回転子の回転角に対する検出
パルスのパルス間隔を示す線図、第８図は制御回路が実
行するメインルーチンに対する割込み処理のフローチャ
ート、第９図（Ａ）、（Ｂ）は制御回路が実行するメイ
ンルーチンのフローチャート、第１０図は磁気抵抗素子
より出力される検出パルスの波形図である。 １・・・容積式流量計、２・・・ケーシング、３・・・
計量室、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、２２　Ａ−・・流量積算回路、２２Ｂ・・・
流量パルス発信部、２８・・・記憶部、２８Ａ・・・メ
モリ、２８Ｂ・・・ＲＯＭ、２８Ａ＋−待避パルスカウ
ンタ、２８Ａ２・・・出力パルスカウンタ。 第１図 １ｉ積式′、乳量計 第４図 第５　図 第２　図 第６　図 第 図 第 図（Ａ） 第 図（８） 第１０ 図 正転 遂軌

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
   、 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して検出パ
   ルスを出力する検出手段と、該検出手段から検出パルス
   が出力される毎にこの検出パルスを計数蓄積する待避パ
   ルスカウント手段と、 該待避パルスカウント手段の計数値が所定の補正単位値
   以上になる毎に、当該補正単位値を該待避パルスカウン
   ト手段の計数値から減算させるとともに、当該補正単位
   値に対応する計数補正値を出力する流量補正制御手段と
   、 前記流量補正手段から出力される計数補正値を計数蓄積
   する出力パルスカウント手段と、 該出力パルスカウント手段の計数値が所定の流量パルス
   出力単位値以上になる毎に、当該流量パルス出力単位を
   前記出力パルスカウント手段の計数値から減算させると
   ともに、予め定められた所定の出力間隔を少なくとも有
   して当該流量パルス出力単位に相当する流量パルスを出
   力する流量パルス出力制御手段と、よりなる容積式流量
   計。