JPH02306122A - 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 本発明は容積式流開削に係り、特に回転子の回転をより
高い出力電圧で検出できるよう構成した容積式流Ｆ４副
に関する。

従来の技術 例えば石油９食品、化学液等の流体の流量を開側する流
♀泪としては、容積式流１１ｉ１が広く使用されている
。この種の容積式流量泪では楕円歯巾よりなる一対の回
転子をケーシング本体の訓８室内に回転自在に設け、流
体がＨｆｆｆ１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磁気検出手段によりＮ磁的に検出さ
れており、そのときの流量はこの磁気検出手段から出力
された信号をもとに算出される。

従来の容積式流ｆｆ１．ＴＩにおいては、例えば一方の
回転子の端面に２個の磁石が埋設され、接着等の手段に
より一体化されていた。この場合、一対の回転子が一回
転する間に磁気抵抗素子は４個のパルスを出力すること
になる。

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、回転子が１回転する
間に４＠のパルスしか得られず、流が計測をよりきめ細
かく行なうことができないという課題があった。

そのため、円周方向にＮ極とＳ極とが交Ｈに着磁された
環状の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ｈ口することが考えられている。又、上
記容積式流〕削ではケーシング及びケーシング内の計量
室を閉蓋する蓋も小型化されており、磁気検出１段とし
て使用される磁気抵抗素子は計量室内の回転子に埋設さ
れた磁石に近接対向するように蓋に取付けられる。しか
し、回転子の回転を高感度で検出するには、磁気抵抗素
子をできるだけ回転子の磁石に近づけなければならず、
その場合磁気抵抗素子が挿入される蓋の取付四部の肉厚
が薄くなり、８圧流体の流影を計測することができなく
なるおそれがある。又、磁気抵抗素子は市販製品を購入
して使用するため、それ自体の大きさが決められており
、上記取付四部のスペースも制限されていた。

従って、上記構成になる容積式流（至）計では、市販の
磁気抵抗素子を使用して回転子の回転をよりＩ！％感度
で検出するとともに、上記取付四部の肉厚を一定以上と
して蓋の耐圧強度を確保する必要があるといった課題が
ある。

そこで、本発明は上記課題を解決し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、被測流体が通過する計量室を有するケーシン
グと、計量室に設けられ、被測流体の流量に応じた回転
数で回転する回転子と、ケーシングに取付けられ計量室
を閉蓋する蓋と、円周方向にＮ極とＳ極が交Ｈに着磁さ
れて環状に形成され、回転子を支承する回転軸と周軸的
となるように回転子の端面に埋設された磁石と、磁石の
磁界を検出する検出部の配列が環状の磁石の接線方向に
延在する向ぎで、且つ磁石の外周縁に近接対向づるよう
蓋に取付けられた平板状の磁気検出１段と、よりなる。

作用 回転ｆとともに回転する磁石の磁界を高感度で検出でき
るに磁気検出手段を蓋に取付け、多極磁゛石の回転によ
り回転子の回転数に応じた検出パルス数を増加させて流
量」測の高分解佳を可能にするとともに、磁気検出手段
と磁石との離間距離を確保して蓋の耐圧強度を高める。

実施例 第１図乃び第２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２図はケーシングの蓋を省略して示
しである。

両図中、容積式Ｒｍ　ｉｔ　ｉはケーシング２の８１吊
室３内に一対の回転子４，５を回転自在に設けてなる。

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Ｕいに噛合しており、回転軸
８．９に支承されている３、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１１０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１１出される。

第３図及び第４図に六す如く、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
１石１２はインリート成形により回転子４の端面４ａの
中央段部４ｂに埋設される。

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８等分に着磁さ
れている。

１３は磁気抵抗素子（磁気検出手段）で、回転子４に埋
設された磁石１２と近接するようにｆｆｔｆｆｉ室１１
を閉蓋する蓋１４の取付凹部１４ａ内に挿入されている
。又、磁気抵抗素子１３はホルダ１５にモールドされて
おり、ホルダ１５は流量表示ケース１６の端部に固着さ
れている。又、ケース１６は蓋１４の取付台１４ｂに固
着されている。

尚、磁気抵抗素子１３は所定の規格で製作されて市販さ
れているものであり、容易に購入することができる。磁
気抵抗素子１３は半導体シリコン基板上に強磁性体より
なる検出部としてのパターンＲＡ−ＲＤ（第６図に示す
）を蒸着してなり、磁石１２が回転子４と一体に回転す
るとともに生ずる磁束密度の変化によりパターンＲＡ−
ＲＤの抵抗値が変化するようになっている。そのため、
磁気抵抗素子１３はパターンに一定電圧を印加しておく
と、磁石１２の回転に伴う抵抗値の変化が、磁石１２の
通過極数に応じた電圧の交番的変化として出力され、そ
の結果回転子４の回転数を検出できる。

又、磁気抵抗素子１３は先端の検出端部１３ａにおいて
、第５図（Ａ）、（Ｂ）に示す矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方
向からの磁界に対して出力電圧のピーク値が大きくなる
特性を有している。そのため、磁気抵抗素子１３は第６
図に示すパターンＲＡ、Ｒｅ、Ｒｃ、Ｒｏが検出端部１
３ａから入り込む磁界を検出しやすい向きで平板状の本
体１３ｂ内に収納されている。又、本体１３ｂの底部に
は磁界検出信号を出力する端子１３Ｃが突出している５
、１１気抵抗素子１３は前述の如くホルダ１５に保持さ
れた状態で益１４の取付凹部１４ａ内に挿入されている
が、回転子４の回転数を高感度で検出するため平板状の
本体１３ｂが第３図及び第４図に示す向きとなるように
取付けられている。

すなわち、磁気抵抗素ｆ１３は内部に設けられたパター
ンＲＡ−ＲＤの配列が環状の磁石１２の接線方向に延在
するとともに、磁石１２の外周縁１２ａに近接対向する
。従って、検出端部１３−ａが第６図中破線で示す長方
形状のＡ部分に対向するように、磁気抵抗素子１３は取
付けられている。

この磁気抵抗素子１３の取付位置を回転ｒ４の中心Ｏか
らの偏心量ε（＝・ｅ／ｒ）で表わすと、ε＝０．９〜
１．０５となる位置が最適である。尚、Ｐは中心０から
磁気抵抗素子１３の中心までの距離、ｒは中心０から磁
石１２の外周縁１２ａまでの距離である（第３図に示す
）。

ここで、流１！Ｉ、Ｔｌ測時の動作について説明する。

流体は第２図中矢印で示すように流入路６より計１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１、′ｆのため、回転ｆ−４゜５は流量に応
じた回転数で回転することになり、回転ｆ４の回転はＭ
２Ｓに組込まれた磁気抵抗素子１３により検出される。

即ち、磁気抵抗素子１３は、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を出力する。

第７図に示す如く、磁気抵抗素Ｆ１３はケース１６内に
収納された流量表示部１７に接続されている。流量表示
部１７には、アンプ１８．制御回路１９．出力回路２０
．係数補正スイッチ２１゜液晶表示器２２．１ｉｉ池２
３等が設けられている。

従って、磁気抵抗素子１３から出力された信号°は７ン
ブ１８で波形成形及び増幅されて制御回路１９に入力さ
れる。ＩＩＪｔｉ１１回路１９では磁気抵抗素子１３か
らの信号をもとに流量を演算し、表示器２２に流量を表
示さゼる。制御回路１９においては、磁石１２が多極磁
石であるので磁気抵抗素子１３から回転ｆ４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
細かく流量計測することができる。。

又、上記のようにして磁気抵抗素子１３より出力される
信号のピーク値は、磁石１２と磁気抵抗素子１３の検出
端部１３ａとの距１１ｔｈ（第３図に示す）に反比例す
る。しかしながら、磁気抵抗素子１３の検出感度を高め
るため、上記距離りを小さく設定すると、それだけ取付
凹部１４ａの最小肉厚ｔ（第１図に丞す）が薄くなる。

この取付凹部１４ａの最小肉厚ｔが薄すぎると高圧流体
の流ｍ４測が不可となるため、蓋１４の最小肉厚ｔは耐
圧強度を考慮しである程度厚くする必要がある。

例えば取付四部１４ａの内径が１５ａｉｍ、最高使用圧
力が１０Ｋｙ／ｄ、蓋１４の材質がステンレス鋼の場合
、理論上必要な最小肉厚ｔは０．９ｍである。尚、磁気
抵抗素子１３が市販品であるので磁気抵抗素子１３によ
りホルダ１５の大ぎさが決まり、上記取Ｎ凹部１４ａの
内径はホルダ１５により制限される。１ ここで、磁石１２と磁気抵抗素ｆ−１３との離間部＃ｈ
を１．５ｍ＋とした場合の磁気抵抗索子１３から出力さ
れる信号は第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように
なる。このとぎ、磁気抵抗素子１３の抵抗値は２にΩ、
印加電圧５Ｖ、磁′６１２の磁束密度はピーク値で９０
０万１クスである。

この第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すデータは磁気
抵抗集子１３と磁石１２の外周縁１２ａとの偏心量との
値に応じた出力電圧の波形図である。第８図（Ｂ）に示
す如く、偏心口がε−０，９〜１．０５では、磁気抵抗
素？１３の出力信号に規則性があり、ピーク値の最も高
い安定した出力が得られる。ここでは第８図（Ｂ）に示
す出力のピーク値を「１」として、第８図（Ａ）、（Ｃ
）の出力信号と比較することにする。

偏心口がε＝１．２のとき、即ち磁気抵抗素子１３の検
出端部１３ａが第３図、第４図に示す位置よりも磁石１
２の外側にあるとき、磁気抵抗素？１３の出力は第８図
（Ａ）に示す如く、規則性があるもののそのピーク値が
ε−０，９〜１，０５に比べて略５０％に低下する。従
って、磁気抵抗素子１３の取付位置は対向する磁石１２
の外側の限界がε−１２であり、εが１．２以十となる
と出力波形がくずれ、ピーク値もさらに低下してしまい
回転子４の回転が検出できなくなる。

又、ε＝０．６のとき、即ち、磁気抵抗素？１３が第３
図、第４図に示す位置よりも磁石１２の内側にあるとき
、磁気抵抗素Ｆ−１３の出力は第８図（Ｃ）に示すよう
になる。従って、磁気抵抗素子取付位置の磁石内側の限
界はε−０，６であり、εが０．６以上になると出力信
号は第８図（Ｃ）に示す状態よりも規則性がくずれ、ピ
ーク値も減少する。そのため、ε＜０６では回転子４の
回転検出ができない。

尚、第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の実験結果は、夫々
磁石１２と磁気抵抗索子１３との距離りを１．５＃＋ｓ
としたとき得られたデータであり、例えば上記りを０．
５．以下とした場合回転検出可能なεの範囲はさらに広
がる。しかし、ｈが０．５Ｍ以下では高圧流体の圧力に
耐えられず非実用的である。そのため、蓋１４の収納凹
部１４ａの最小肉厚ｔに十分な耐圧強度をもたせるには
、上記りを０．５〜３ｊＩｌｌ程度とする必要があり、
その場合０．６≦ε≦１．２が検出可能範囲となる。

従って、磁気抵抗素子１３の検出端部１３ａ、即ちパタ
ーンＲＡ−ＲＤの配列が環状の磁石１２の接線方向に延
在し、且つ外周縁１２ａ近傍に対向するように磁気抵抗
素子１３を取付けることにより磁石１２の回転を高感度
に検出できるとと６に蓋１４の耐圧強度が高められる。

発明の効果 上述の如く、本発明になる容積式流量計は、平板状の磁
気検出手段をその検出部の配列が環状の磁石の接線方向
に延在する向きで磁石の外周縁に近接対向するように蓋
に取付けたため、多極化された環状の磁石の回転に伴う
磁界変化を高感度で検出することでき、回転子の１回転
当りの検出パルス数を増加させて流量をよりきめ細り３
１測できる。さらに、磁気検出手段の上記取付位置によ
り回転検出時の出力を高めることができるので、磁石と
磁気検出手段との距離を所定以上確保して磁気検出手段
が取付けられる蓋の最小肉厚を厚くすることができ、こ
れにより蓋の耐圧強度を高めることができ、高圧流体の
流量計測が可能とな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削の一実施例の縦断面
図、第２図は容積式（）１の正面断面図、第３図、第４
図は回転子及び磁気抵抗素子を示す縦所面図、正面図、
第５図（Ａ）、（Ｂ）は夫々磁気抵抗素子の正面図、側
面図、第６図は磁石に対する磁気抵抗索子のパターンの
配列を拡大して示す斜視図、第７図は流量表示部の概略
構成図、第８図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は磁石に対する
磁気抵抗素子の偏心量εに応じた磁気抵抗素ｆの出力波
形図である。 １・・・容積式流徂甜、２・・・ケーシング、３・・・
８１吊室、４．５・・・回転子、１２・・・磁石、１３
・・・磁気抵抗集子、１３ａ・・・検出端部、１４・・
・蓋、１５・・・ホルダ。 特許出願人　ト　キ　コ　株式会社 第１図 １ｎ棟式次１廿 第２図 第３１１　　　　　第４欄 第５図 第６図 第８図 手続補正書 ゛罫件との関係　特許出願人 住所　〒２１０　　神奈川県用崎市用崎区富゛士児１丁
目６番３号名称（３０５）　トキコ株式会社 代表者　川　　合　　　　昂 自発補正 ６、　補正の対客 明細書の特許請求の範囲、発明の詳細な説明の欄。 ７、補正の内容 （１）明細古中、特許請求の範囲の欄記載を別紙の通り
補正する。 ■　同、第５頁１行記載の［平板状の１を特徴する 特許請求の範囲 「被測流体が通過するＨｔｆｆｌＥｆを有するケーシン
グと、 前記バ１量室に設【）られ、前記被測流体の流用に応じ
た回転数で回転する回転子と、 前記ケーシングに取付けられ前記Ｈ（単室を閉蓋する蓋
と、 円周方向にＮ極とＳ極が交Ｈに着磁されて環状に形成さ
れ、前記回転子を支承する回転軸と周軸的となるように
前記回転ｆの端面に埋設された（０石と、 前記磁石の磁界を検出づる検出部の配列が前記環状の磁
石の接線方向に延在する向きで、Ｄつ前記磁石の外周縁
に近接対向するよう前記蓋に取イ・」けられｌ態検出手
段と、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被測流体が通過する計量室を有するケーシングと、 前記計量室に設けられ、前記被測流体の流量に応じた回
   転数で回転する回転子と、 前記ケーシングに取付けられ前記計量室を閉蓋する蓋と
   、 円周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されて環状に形成さ
   れ、前記回転子を支承する回転軸と周軸的となるように
   前記回転子の端面に埋設された磁石と、 前記磁石の磁界を検出する検出部の配列が前記環状の磁
   石の接線方向に延在する向きで、且つ前記磁石の外周縁
   に近接対向するよう前記蓋に取付けられた平板状の磁気
   検出手段と、 よりなることを特徴とする容積式流量計。