JPH03257329A

JPH03257329A - 流量計

Info

Publication number: JPH03257329A
Application number: JP5706190A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Shibazaki; 柴崎　光夫; Minoru Koseki; 実小関
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1990-03-08
Publication date: 1991-11-15
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0670574B2

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流量計に係り、特に回転子の回転を磁気センサ
により検出するよう構成した流！ｆｆｉ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計測する流
量計としては、容積式流量訓が広く使用されている。こ
の種の容積式流量羽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
引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Ｉ戒となっている。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
素子等の磁気センサにより電磁的に検出されており、そ
のときの流量はこの磁気センサから出力された信号をも
とに算出される。上記容積式流量訓が設置された配管経
路によっては流量訓を通過した被測流体が逆流する場合
がある。このような逆流が生ずると回転子が逆回転する
ため、磁気センサは回転子の正回転時と同様回転子の逆
回転に応じた信号を出力することになる。

発明が解決しようとする課題従って、上記流量計においては逆流が生ずる毎に計測済
みの流量を再ＰＸ♂測してしまい計測誤差発生の原因と
なっていた。

そのため、回転子が正回転であるか逆回転しているのか
を検出し、逆流による調測誤差を補正することが考えら
れている。回転子の回転方向の検出方法どしては、例え
ば２相の磁気センサを用いて回転子の回転方向によって
生ずるＡ相の出力信号とＢ相の出力信号との位相差を求
める方法が考えられている。しかしながら２相の磁気セ
ンサは消費電流が多く、外部から電源供給する必要があ
り、例えば広い工場等で近くに電源コンセントがない場
所に流量計が設置された場合、被測流体の逆流を判別で
きず正確な流量目測ができなくなる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流量ε１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、被測流体の流量に応じた回転数で回転する回
転子と、該回転子に一体的に設けられた磁石と、前記回転子の回
転に伴う該磁石の磁界の変化を検出して第１の出力信号
を生成する第１の磁気センサと、該第１の磁気センサより前記回転子の回転方向にずらし
た位置に設けられ前記磁石の磁界の変化を検出して第２
の出力信号を生成する第２の磁気センサと、前記第１の磁気センサから出力された第１の出力信号と
前記第２の磁気センサから出力された第２の出力信号ど
の位相差に基づき前記回転子の正逆回転方向を判別する
回転方向判別手段と、よりなる。

作用本発明は２相磁気セン勺よりも低消費電流形の磁気セン
サを回転子の回転方向にずらして２個配設するようにし
て両磁気センサから出力される出出力信号の位相差に基
づいて回転子の正転、逆転（被測流体の正流、逆流）を
正確に判別し、外部電源によらずバッテリ駆動で作動で
きるようにしたものである。

実施例第１図乃至第４図に本発明になる流量計の一実施例とし
ての容積式流量計を示す。

両図中、容積式流量Ｈｔ　１はケーシング２の目量室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どを有する。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と耐量室３の内壁１０との間の空間１１内に導入
され、空間１１の容積弁の流体が流出路７へ排出される
。

ケーシング２の上面２ａには計量室３を閉蓋する蓋部材
１２がボルト１３の締付けにより固着されている。また
、蓋部材１２には第４図に示す流量表示ユニット１４が
取付けられている。

この流量表示ユニット１４は上部に表示ケース１４ａを
有し、この表示ケース１４ａ内には流量を表示する流量
表示器１５及び制御回路１６等が設けられた基板１７と
、流量表示器１５及び制御回路１６等の各部に電流を供
給する電池１８等が設けられている。また、流量表示ユ
ニット１４の中間部分には流量パルスを外部に出力する
ためのコネクタ１つが設けられ、下部にはセンサユニッ
ト２０が設けられている。センサユニット２０は第５図
に示すように一対の磁気抵抗素子等よりなる磁気センサ
２１．２２がＸ方向にずれた状態で重なるように一体的
に取付けられている。（詳細は後述することにする。〉第６図及び第７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２３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２３はインサ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２３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。そのため、回転子４の１回転当りのパルス数が
増加し、流量計測精度が高められている。尚、本実施例
では、磁石２３は８等分に着磁されている。

上記センサユニット２０はこの回転子４に埋設された磁
石２３と近接するように計量室３を閉蓋する蓋部材１２
の取付凹部１２ａ内に挿入されている。

ここで、本発明の要部を構成するセンサユニット２０に
ついて説明する。

センサユニット２０は前述の如く、第８図に示す磁気セ
ンサ２１と２２とを組合せてなる。磁気センサ２１，２
２は第６図及び第７図、第９図に示すように夫々その検
出端部２１ａ、２２ａが磁石２３の外周２３ａ付近に近
接するように設けられており、正確には平板状の磁気セ
ンサ２１と２２との接合面Ｃが磁石２３の外周２３ａよ
り延在する接線りと略一致するように設けられている。

即ち、環状の磁石２３の外周２３ａの半径ｒと、回転子
４の中心軸０から磁気センサ２１と２２との接合面Ｃま
での距１１１２が略ｒ＝＝４となるようにセンサユニッ
ト２０は取付けられる。

環状に形成された磁石２３においては外周２３ａ付近に
おける磁、束密度が最も大きくなることを実験で確認し
たため、本実施例では磁気センサ２１゜２２の検出感度
をより高めるため第９図中、１点鎖線で示す如く、磁気
センサ２１．２２は検出端部２１ａ、２２ａが磁石２３
の外周２３ａ付近で対向するように配設される。

磁気センサ２１は１相の磁気抵抗素子よりなる低消費電
流形であり、先端の検出端部２１ａにおいて第８図中Ｘ
方向及び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、磁気センサ
２１は第９図に示すパターンＲＡ、ＲＢが検出端部２１
ａから入り込む磁界を検出しやすい向きで平板状の本体
２ｉｂ内に収納されている。又、本体２１ｂの底部には
磁界検出信号を出力する端子２１　Ｃ（Ｔ＋〜Ｔａ）が
突出している。尚、他方の磁気センサ２２は上記磁気セ
ンサ２１と同様な構成であるので、その説明を省略する
。又、磁気センサ２１．２２は両方とも低消費電流形で
あるので、外部電源によらず電池１８により十分動作す
ることができる。

尚、磁気センサ２１，２２は夫々所定の規格で製作され
て市販されている１相の磁気抵抗素子であるので、容易
に購入することができる。

上記磁気センサ２１．（２２）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、ＲＢ
　　（ＲＣ，ＲＤ　）を蒸着してなり、磁石２３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Ｒ＾〜ＲＤの抵抗値が変化するようになっ
ている。そのため、磁気センサ２１．２２はパターンに
一定電圧を印加しておくと、磁石２３の回転に伴う抵抗
値の変化が、磁石２３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。

上記一対の磁気センサ２１，２２は第１０図（Ａ）〜（
Ｃ）に示すように一体的に接着される。

即ち、磁気センサ２１．２２はＸ方向にずらした状態で
本体２１ｂ、２２ｂが重なるように組合され、各端子２
１Ｇ、２２ｃは基板２４の上、下面に夫々半田付けされ
る。尚、各端子２１Ｃ，２２ｃの接続は第９図のように
行なわれる。即ち、ｖＡ気センサ２１．２２には２つの
パターンＲＡ　、　ＲＢとＲＣ，ＲＤが夫々形成されて
おり、上記半田付工程により磁気センサ２１．２２の端
子Ｔ１とＴ１及びＴ３とＴ３が夫々接続され、磁気セン
サ２１．２２の端子Ｔ＋には駆動電圧ＶＣが印加される
とともに磁気センサ２１，２２の端子−Ｔ３は接地され
ている。そして、磁石２３の磁界が磁気センサ２１．２
２を通過すると、各端子−Ｔ２゜丁２より出力信号が位
相差をもって出力される。

又基板２４には各磁気センサ２１．２２からの検出信号
を出力するためリード線２５（先端にコネクタ２５ａを
有する）が半田付けされている。

又、磁気センサ２１，２２は上記のように基板２４に半
田付けされた状態のまま、第１１図に示すようなキャッ
プ２６の取付孔２６ａ内に挿入される。そして、第１２
図に示すように各磁気センサ２１，２２の検出端部２１
ａ、２２ａが１ヤツプ２６の端部２６ｂと同一平面とな
るように基板２４をキャップ２６に接着固定した後、キ
ャップ２６の数句孔２６ａ内にシリコン樹脂２７等を充
填し磁気センサ２１，２２を保護する。このようにして
、一対の磁気センサ２１．２２はＸ方向にずれた状態で
キャップ２６に組付けられ、２相の磁気センサとなる。

そして、キャップ２６は第４図のように流量表示ユニッ
ト１４の底部に取付けられる。

上記構成になるセンサユニット２０はキャップ２６が蓋
部材１２の凹部１２ａに挿入されることにより、一対の
磁気センサ２１．２２が回転子４に組付けられた環状の
磁石２３の第９図中１点鎖線で示す位置に近接する。即
ち、磁気センサ２１゜２２は検出端部２Ｍａ、２２ａが
夫々磁石２３の外周２３ａ近傍のＡ、Ｂ部分く第９図に
示す）に対向するように取付けられる。又、センサユニ
ツ１〜２０はリード線２５に介して収納ケース１４ａ内
の基板１７と接続されており、基板１７には第１３図に
示す如く、流量表示器１５．制御回路１６のほか、Ａ相
アンプ２８．Ｂ相アンプ２９゜Ａ相出力回路３０．Ｂ相
出力回路３１．４数補正スイツチ３２等が配設されてい
る。又、制御回路１６は第１４図に示すように正逆判別
回路３３゜計数補正回路３４．出力分周回路３５を有す
る。

ここで、流！ｉ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なり、回転子４の回転は蓋部材１２
に組込まれた磁気センサ２１，２２により検出される。

即ち、磁気センサ２１，２２は回転子４ととも１２に回転する磁石２３の磁界の変化を検出しており、回転
子４の１回転当り磁石２３が着磁された磁極数に応じた
検出信号を出力づ゛る。通常磁気センサ２１．２２の単
独の出力電圧は第１５図に示すＪ：うな正弦波形となる
。しかし、本実施例では前述したように一対の磁気セン
サ２１，２２がＸ方向にずれた状態に設けられているの
で、磁石２３の磁界はＡ相の磁気センサ２１を通過し、
続いてＢ相の磁気センサ２２を通過することになる。磁
気センサ２１の出力信号はＡ相アン１２８で波形整形及
び増幅されて制御回路１６に入力され、磁気センサ２２
の出力信号はＢ相アン１２つで波形整形及び増幅されて
制御回路１６に入力される。

なお、磁気センサ２１．２２は接合面Ｃが前述の如く、
磁束密度の最も大きい磁石２３の外周２３ａ付近と一致
するように設けられているので、検出感度が高められよ
り大きな出力信号を出力することができる。よって、磁
気センサ２１．２２により回転子４の回転は確実に検出
される。

制御回路１６では磁気センサ２１又は２２からの出力信
号をもとに流量を演算する。又、制御回路１６に設けら
れた正逆判別回路３３によりＡ相出力信号とＢ相出力信
号の位相の進みまたは遅れに基づき回転子４の回転方向
が判別される。

そして係数補正回路３４において係止補正スイッチ３２
により設定された係数に基づいて補正される。さらに係
数補正回路３４により出力れた信号は出力分周回路３５
で分周されて出力回路３０゜３１に供給される。

磁石２３が回転するのに伴い磁気センサ２１゜２２で得
られた信号は夫々位相差のある信号としてアンプ２８．
２９に入力され、アンプ２８゜２９より制御回路１６に
入力された信号は第１７図に示すようになる。正逆判別
回路３３ではアンプ２８．２９から位相差のある信号が
入力されると、Ａ相パルスの立下り、立上りで制御回路
１６の処理に割込みをかけ、その時点でＡ相、Ｂ相のパ
ルスの出力状態を読み、回転子４の正転か逆転かを判別
する。その際の判別条件は第１８図に示す。従って、本
実施例ではＡ相の出力の立下りが「し」のときＢ相の出
力がｒＨＪであると、回転子４が正転しているものと判
断する。又、Ａ相の出力の立上りが「口」のときＢ相の
出力が「日」であるとき、回転４が逆転即ち、流体が逆
流していると判断する。

そして、制御回路１６は回転子４が正転しているとき、
出力分周回路３５からの信号を流量表示器１５に供給し
、流量を表示する。

又、制御回路１６は回転子４が逆回転したときは逆回転
時のパルス数を記憶してその分を積算流量から減算する
ようにする。

尚、上記実施例では容積式流量計を例に挙げて説明した
が、これに限らず本発明が他の形式の流量計にも適用で
きるのは言うまでもない。

発明の効果上述の如く、本発明になる流量計は、低消費電流形の磁
気センサを組合わせて２相磁気センサを形成し、一対の
磁気センサからの出力信号の位相差に基づいて回転子の
回転方向を判別できるので、流体が逆流したときの流量
パルスを正確に補正することかでき、流量計測値の精度
を高めることができる。しかも、消費電流が少ないので
バッテリ駆動式にでき、例えば屋外あるいは外部電源供
給できないような工場等の広い施設に設置しても流体の
逆流による流量補正を正確に行なうことができる等の特
長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる流量計の一実施例の縦断面図、第
２図は第１図の一部切截側面図、第３図は流量表示ユニ
ットを外した状態のケーシングの横断面図、第４図は流
量表示ユニットの側断面図、第５図はセンサユニットの
底面図、第６図、第７図は回転子の縦断面図、平面図、
第８図は磁気センサの外観図、第９図は磁気センサのパ
ターン及び磁気センサと磁石の位置関係を示す構成図、
第１０図は一対の磁気センサが一体的に組付けられた状
態を示す図、第１１図及び第１２図はセンサユニットの
粗細状態を説明するための斜視図。部切截断面図、第１３図は流量表示ユニットの基板上に
設けられた回路の回路図、第１４図は制御５６回路のブロック図、第１５図は１相の磁気センサの出力
波形図、第１６図は一対の磁気センサから出力された信
号の出力波形図、第１７図はＡ相パルスとＢ相パルスの
位相差により回転子の正転。逆転の判別動作を説明するための波形図、第１８図は正
逆判別回路の正逆判別条件を示す図である。１・・・容積式ｗｔ量計、２・・・ケーシング、３・・
・側量室、４，５・・・回転子、１４・・・流量表示ユ
ニット、１５・・・流量表示器、１６・・・制御回路、
１８・・・電池、２０・・・センサユニット、２１．２
２・・・磁気センサ、２３・・・磁石、２４・・・基板
、２５・・・リード線、２６・・・キャップ、２８・・
・Ａ相アンプ、２９・・・Ｂ相アンプ、３０・・・Ａ相
出力回路、３１・・・Ｂ相出力回路、３２・・・係数補
正スイッチ、３３・・・正逆判別回路、３４・・・係数
補正回路、３５・・・出力分周回路。ＮマＩ＾隻ｑ不 −２１０− 玉４νＣ不

Claims

【特許請求の範囲】被測流体の流量に応じた回転数で回転する回転子と、該回転子に一体的に設けられた磁石と、前記回転子の回転に伴う該磁石の磁界の変化を検出して
第１の出力信号を生成する第１の磁気センサと、該第１の磁気センサより前記回転子の回転方向にずらし
た位置に設けられ前記磁石の磁界の変化を検出して第２
の出力信号を生成する第２の磁気センサと、前記第１の磁気センサから出力された第１の出力信号と
前記第２の磁気センサから出力された第２の出力信号と
の位相差に基づき前記回転子の正逆回転方向を判別する
回転方向判別手段と、よりなることを特徴する流量計。