JPH04127521U - 容積式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は容積式流量計に関し、流体の流れ方
向に拘わりなく配管途中に取付けられるよう構成した容
積式流量計を提供することを目的とする。 【構成】 容積式流量計１は計量室３内に一対の回転子
４，５が回転自在に設けられ、センサユニット２０の磁
気センサ２１，２２により回転子４，５に埋設された磁
石２３を検出して流量を計測する。流量表示ユニット１
４は流量値を表示する数値表示部と流れ方向を示す矢印
とが設けられた表示器１５を有し、表示ケース１４ａの
側面には計測方向反転スイッチ２４ａが設けられてお
り、この計測方向反転スイッチ２４ａの操作により回転
子４，５の正転、逆転の判別条件が切換わり、且つ矢印
の向きが逆向きとなり、流体の流れ方向が逆向きであっ
ても計測方向反転スイッチ２４ａの操作により正常な流
量計測が行える。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は容積式流量計に係り、特に流体の流れ方向に拘わりなく取付けられる よう構成した容積式流量計に関する。

【０００２】

【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ため容積式流量計が広 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。

【０００３】 上記容積式流量計が設置された配管経路によっては流量計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て信号を出力すること になる。

【０００４】 従って、上記容積式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度 計測してしまい計測誤差発生の原因となっていた。

【０００５】 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 計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として 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、あるいはＡ相の出力信号の立 上り、立下り時のＢ相の信号がＨ，Ｌのどちらなのかを監視する方法等がある。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記構成の容積式流量計を配管途中に取付ける場合、ケーシング等に設けられ た流れ方向を示す矢印に合わせてケーシングの流入側フランジを上流側配管に接 続し、流出側フランジを下流側配管に接続することになる。そのため、配管経路 によってケーシングの取付方向が決まってしまい、ケーシングに固定された流量 表示部の向きも決められる。

【０００７】 従って、狭い工場等のように多くの機器が密集して設けられている場合では、 流量表示部が見ずらい向きになることがあり、その場合、流量計測値をチェック するたびに不便を感ずることになる。しかし、流量表示部が見やすくなるように ケーシングの取付方向を逆向きに変更しようとすると、流体の流れ方向が逆向き となって回転子が逆転するため、流量表示部には減算された値が表示されてしま うといった課題が生ずる。

【０００８】 そこで、本考案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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、配管途中に配設されるケーシングと、該ケーシング内を流れる被測 流体の流体に応じた回転数で回転する一対の回転子と、該回転子の回転を２相で 検出出力するセンサと、該センサから出力された夫々の検出信号を監視し、予め 設定された正逆判別条件に基づき該回転子の回転方向を判別する回転方向判別手 段と、を有する容積式流量計において、 操作されると反転信号を出力する計測方向反転スイッチと、 該計測方向反転スイッチから出力された反転信号により前記回転方向判別手段 に設定された前記検出信号の正逆判別条件を前記回転子の正転方向と逆転方向と が逆向きとなるように切換える正逆判別条件切換手段と、 を備えてなる。

【００１０】

【作用】

被測流体の流れ方向が逆向きとなるように配管途中に設けられ、回転子が逆回 転する場合、計測方向反転スイッチを操作することによりセンサから出力された ２相の検出信号の正逆判別条件を切換えて回転子の正転方向と逆転方向とが逆向 きとなり、流体の流れ方向に拘わらずケーシングを配管途中に取付けることがで きる。

【００１１】

【実施例】

図１乃至図６に本考案になる容積式流量計の一実施例を示す。

【００１２】 両図中、容積式流量計１は上流側配管と下流側配管（共に図示せず）との間に 配設されたケーシング２の計量室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。尚、流入路 ６と流出路７とは対称な形状に形成されており、容積式流量計１は流体が流出路 ７から逆流しても正流時と同じ条件で流体が計量室３を通過できる構成となって いる。

【００１３】 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。

【００１４】 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には図４に示す流量表示ユニット １４が取付けられている。

【００１５】 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内には流量及び流体の流れ方向を表示する表示器１５及び制御回路１６等 が設けられた基板１７と、表示器１５及び制御回路１６などの各部に電流を供給 する電池１８等が設けられている。

【００１６】 表示器１５は例えば液晶表示器よりなり、図６に示す如く表示ケース１４ａの 上方より見えるように流量値を示す数値表示部１５ａと、流体の流れ方向を示す 矢印１５ｂとを有する。尚、矢印１５ｂは容積式流量計１が配設された配管経路 を流れる流体の流れ方向を示すように表示される。

【００１７】 又、表示ケース１４ａの側面１４ｂには操作部２４が設けられている。この操 作部２４は操作しやすいように側面１４ｂより側方に突出しており、計測方向反 転スイッチ２４ａ、リセットスイッチ２４ｂ、モード切換スイッチ２４ｃを有す る。尚、各スイッチ２４ａ〜２４ｃは夫々取付時又は定期点検時等で操作される スイッチであり、夫々屋外での使用に耐えるように防水構造となっている。

【００１８】 計測方向反転スイッチ２４ａは後述するように容積式流量計１の取付時表示器 １５の矢印１５ｂの方向が配管経路の流れ方向と逆向きになったとき操作される 。

【００１９】 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１９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は図５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る。

【００２０】 図７及び図８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形成されており、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。

【００２１】 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。

【００２２】 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は近接するよう 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。

【００２３】 ここで、センサユニット２０の構成について説明する。

【００２４】 センサユニット２０は前述の如く、図５に示す如く、キャップ２６内に磁気セ ンサ２１と２２とを組付けてなる。磁気センサ２１，２２は図７及び図８に示す ように夫々その検出端部が磁石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より延出する接線Ｄ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の中間軸Ｏから磁気センサ２１と２２ との接合面Ｃまでの距離Ｌが略ｒ≒Ｌとなるようにセンサユニット２０は取付け られる。

【００２５】 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基も 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図９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。

【００２６】 磁気センサ２１は１相の磁気抵抗素子よりなる定消費電流形であり、先端の検 出端部２１ａにおいて図９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は図９に示す パターンＲ_A ，Ｒ_B が検出端部２１ａから流れ込む磁界を検出しやすい向きに設 けられている。

【００２７】 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は両方とも定消費電流形であるの で、外部電源によれば電池１８により十分動作することができる。

【００２８】 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Ｒ_A ，Ｒ_B （Ｒ_C ，Ｒ_D ）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_A 〜Ｒ _D 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。

【００２９】 磁気センサ２１，２２には２つのパターンＲ_A ，Ｒ_B とＲ_C ，Ｒ_D 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Ｔ₁ には駆動電圧Ｖ_C 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２１，２２を通過すると、各端子Ｔ₂ ，Ｔ₂ よ り出力信号が位相差をもって出力される。

【００３０】 尚、キャップ２６の取付孔２６ａ内にはシリコン樹脂等が充填されており、上 記磁気センサ２１，２２は保護される。このように、一対の磁気センサ２１，２ ２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は図４のように流量表示ユニット１４の底部に取付けら れる。

【００３１】 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の図９中１点鎖線で示す位置に近接する。即ち、磁気センサ２ １，２２は検出端部２１ａ，２２ａが夫々磁石２３の外周２３ａ近傍のＡ，Ｂ部 分（図９に示す）に対向するように取付けられる。

【００３２】 又、センサユニット２０はリード線を介して表示ケース１４ａ内の基板１７と 接続されており、基板１７には図１０に示す如く、表示器１５、制御回路１６の ほか、増幅整形回路を形成する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、計数補正スイッチ３２等が配設されている。

【００３３】 又、制御回路１６は図１１に示すように正逆判別回路３３、演算回路３４を有 する。

【００３４】 正逆判別回路３３には前述した計測方向反転スイッチ２４ａが接続されており 、計測方向反転スイッチ２４ａからの信号により正逆判別条件を切換える正逆判 別切換手段３３ａを有する。又、磁気センサ２１，２２からの検出信号はＡ相ア ンプ２８及びＢ相アンプ２９を介して正逆判別回路３３に供給され、正逆判別回 路３３では正逆判別条件（図１４に示す）に基づき回転子４，５の回転方向が正 転方向あるいは逆転方向のいずれであるかを判別する。

【００３５】 ここで、上記構成になる容積式流量計１を設置する場合につき説明する。

【００３６】 まず、上記容積式流量計１を配管途中に配設する前に、表示器１５の流れ方向 を示す矢印１５ｂの方向を確認する。即ち、ケーシング２の両端部に設けられた フランジ２ａ，２ｂのどちらが上流側でどちらが下流側になるのかを確認する。 本実施例では、表示器１５の矢印１５ｂが図６において左方向を指しているので フランジ２ａが下流側配管に接続され、フランジ２ｂが上流側配管に接続される 。

【００３７】 次に上流側の元弁が開くと、流体は図１中矢印で示すように流入路６より計測 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。

【００３８】 即ち、磁気センサ２１，２２は回転子４とともに回転する磁石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 検出信号を出力する。通常磁気センサ２１，２２の単独の出力電圧は正弦波形と 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。

【００３９】 磁気センサ２１の出力信号はＡ相アンプ２８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相アンプ２９で波形整形及び 増幅されて制御回路１６に入力される。

【００４０】 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演算回路３ ４により流量を演算する。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を検出し正逆判別条件に 基づき回転子４の回転方向が判別される。

【００４１】 そして演算回路３４においては係数補正スイッチ３２により設定された係数に 基づいて流量値が補正される。さらに演算回路３４より出力された信号は表示器 １５及び出力回路３０，３１に供給される。

【００４２】 磁石２３が回転するのに伴いＸ方向にずれた一対の磁気センサ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図１２又は図１３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の回転方向が正転か逆転 かを判別する。

【００４３】 その際の正逆判別状態は図１４に示す。従って、本実施例ではＡ相の出力の立 上り時にＢ相の出力が「Ｌ」のとき、あるいはＡ相の出力の立下り時にＢ相の出 力が「Ｈ」であるとき、回転子４が正転しているものと判断する。又、Ａ相の出 力の立上り時にＢ相の出力が「Ｈ」であるとき、あるいはＡ相の出力の立下り時 にＢ相の出力が「Ｌ」のとき、回転子４が逆転即ち、流体が逆流していると判断 する。

【００４４】 そして、制御回路１６は回転子４が正転しているとき、演算回路３４からの信 号を表示器１５に供給し、数値表示部１５ａに流量を表示する。

【００４５】 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。

【００４６】 しかし、容積式流量計１を配管途中に取付ける際、誤ってケーシング２のフラ ンジ２ａ，２ｂの取付方向を逆にしてしまったり、あるいは表示器１５を見やす い向きにするためフランジ２ａ，２ｂに接続する上下流側配管を逆にする場合が ある。

【００４７】 そのような場合、ケーシング２が接続された配管経路を流れる流体の流れ方向 と表示器１５の矢印１５ｂの方向とが一致せず逆向きとなってしまう。即ち、容 積式流量計１の上流側の元弁（図示せず）か開弁されて流体がケーシング２の計 量室３を流れると、回転子４，５が逆転する。

【００４８】 その場合、表示器１５の数値表示部１５ａには上記演算回路３４で減算された 数値が表示される。従って、容積式流量計１が誤って流体の流れ方向と逆向きに 配設された場合でも、表示器１５を見ることにより回転子４，５が逆転している ことがわかる。ここで、作業者は表示ケース１４ａに設けられた計測方向反転ス イッチ２４ａを１回だけ押圧操作する。

【００４９】 この計測方向反転スイッチ２４ａからの信号が正逆判別回路３３に供給される と、正逆判別回路３３では正逆判別条件切換手段１３ａにより図１４に示す正逆 判別条件が逆向きとなるように切換える。即ち、図１４に示す正転条件と逆転条 件とが入れ換わり、Ａ相の出力の立上り時にＢ相の出力が「Ｈ」のとき、あるい はＡ相の出力の立下り時にＢ相の出力が「Ｌ」のときが正転条件となり、又、Ａ 相の出力の立上り時にＢ相の出力が「Ｌ」のとき、あるいはＡ相の出力の立下り 時にＢ相の出力が「Ｈ」のときが逆転条件となる。

【００５０】 そのため、回転子４，５の逆転が正転に切換わるとともに、表示器１５の矢印 １５ｂはそれまでと逆の向きを指すように表示が切換わる。従って、演算回路３ ４において、それまで回転子４，５の逆回転により減算処理が加算処理に切換わ り、通常の流量計測が開始される。

【００５１】 従って、回転子４，５の回転方向に拘わらず容積式流量計１を配管途中に配設 することができるので、例えば狭い場所で表示器１５が見やすい向きとなるよう な取付方向に設置することができる。又、誤ってケーシング２のフランジ２ａ， ２ｂを上，下流側配管に逆向きに接続してしまった場合でも表示ケース１４ａに 設けられた計測方向反転スイッチ２４ａを１回だけ押せば良いので，配管経路の 流体の流れ方向に拘わらず設置することができ、設置工事を行うときケーシング ２の取付方向に神経を使わずに済む。

【００５２】 尚、上記実施例では表示器１５が表示ケース１４ａの上面側に設けられている が、これに限らず表示器１５を表示ケース１４ａの正面又は側面に設けるように しても良い。

【００５３】 又、上記実施例では、楕円歯車よりなる回転子が設けられていたが、回転子が いわゆるまゆ形とされたルーツ式の容積式流量計にも本考案が適用できるのは言 うまでもない。

【００５４】

【考案の効果】

本考案になる容積式流量計は、ケーシングが被測流体の流れ方向が逆向きとな るように配管途中に設けられても、計測方向反転スイッチを操作することにより 、センサから出力された２相の検出信号の正逆判別条件を切換えて回転子の正転 方向と逆転方向の判別条件をそれまでと逆にすることができ、流体の流れ方向を 気にせずに取付けられるので設置工事が容易となり、流体の流れ方向に拘わらず 表示器が見やすい向きとなるように設置することができる。又、誤ってケーシン グが上，下流側配管に逆に接続された場合でも、計測方向反転スイッチを操作す るだけで正常な流量計測が可能となり１度配管途中に取付けたケーシングを外し て取付け方向を変えるといった面倒な作業を不要にできる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案になる容積式流量計の一実施例の縦断面
図である。

【図２】図１に示す容積式流量計を配管方向から見た一
部切截側面図である。

【図３】流量表示ユニットを外した状態のケーシングの
横断面図である。

【図４】流量表示ユニットの側断面図である。

【図５】センサユニットの底面図である。

【図６】流量表示ユニットの平面図である。

【図７】回転子の平面図である。

【図８】回転子の縦断面図である。

【図９】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である。

【図１０】流量表示ユニットの基板上に設けられた回路
の構成を示す回路図である。

【図１１】流量計測を行う回路のブロック図である。

【図１２】正流時にセンサから出力されたＡ相、Ｂ相の
波形図である。

【図１３】逆流時にセンサから出力されたＡ相、Ｂ相の
波形図である。

【図１４】センサから出力されたＡ相、Ｂ相の判別条件
を示す図である。

【符号の説明】

１ 容積式流量計 ２ ケーシング ３ 計量室 ４，５ 回転子 １４ 流量表示ユニット １４ａ 表示ケース １５ 表示器 １５ａ 数値表示部 １５ｂ 矢印 １６ 制御回路 ２０ センサユニット ２１，２２ 磁気センサ ２３ 磁石 ２４ 操作部 ２４ａ 計測方向反転スイッチ ３３ 正逆判別回路 ３３ａ 正逆判別条件切換手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管途中に配設されるケーシングと、該
   ケーシング内を流れる被測流体の流体に応じた回転数で
   回転する一対の回転子と、該回転子の回転を２相で検出
   出力するセンサと、該センサから出力された夫々の検出
   信号を監視し、予め設定された正逆判別条件に基づき該
   回転子の回転方向を判別する回転方向判別手段と、を有
   する容積式流量計において、操作されると反転信号を出
   力する計測方向反転スイッチと、該計測方向反転スイッ
   チから出力された反転信号により前記回転方向判別手段
   に設定された前記検出信号の正逆判別条件を前記回転子
   の正転方向と逆転方向とが逆向きとなるように切換える
   正逆判別条件切換手段と、を備えてなる容積式流量計。