JPH04318426A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は流量計に係り、特に流量
計測精度を高めるよう構成した流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば従来の流量計の一つとして容積式
流量計がある。従来の容積式流量計では、ケーシングの
計量室内に楕円歯車状の一対の回転子を回転自在に設け
、計量室内に流入した流量に応じた回転数で回転する回
転子の回転を検出することにより流量を計測していた。 このように回転子の回転を検出する回転検出手段として
は、一方の回転子の端面に磁石を埋設し、この端面に対
向するケーシング側に磁気センサを設けてなる回転検出
手段がある。

【０００３】そしてこの種の容積式流量計では、流量計
測精度をより高める研究が進められており、その一つと
して回転子の回転軸側の端面に複数の磁石を配設して回
転子１回転当りのパルス数を増やすことが考えられてい
る。これは回転子が１回転する間に磁気センサで検出さ
れるパルス数を増やすことにより、回転子１回転当りの
流量に対する分解能を高めるためである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の如く
回転子の端面に複数個の磁石が設けられた場合、例えば
流量計測途中に１個でも磁石の検出できなくなってしま
うと、残りの磁石のみをセンサが検出し続けることにな
り、１回転当りのパルス数が本来のパルス数より少ない
まま計測されてしまう。その場合、容積式流量計により
計測された計測値は実際の流量より少ない流量となり、
計測誤差が生ずる。

【０００５】又、上記容積式流量計においては、被測流
体が逆流した場合、一対の回転子が逆回転してしまうこ
とになるが、センサから出力された信号だけでは回転子
が逆回転していることが判別できず、演算回路は逆流し
た流量を積算してしまい実流量よりも多い流量積算値を
表示してしまうといった課題が生ずる。

【０００６】又、別の従来の流量計として、例えばター
ビン式流量計においては、被測流体の流量に応じて回転
する羽根車が流路中に回転自在に支承されており、羽根
車のハブに埋設した磁石の通過を磁気抵抗素子よりなる
センサで検出して流量パルスを生成し、このパルス数を
積算して流量計測していた。

【０００７】ところが、流体が逆流した場合、羽根車は
逆回転することになる。この場合もセンサは磁石の磁力
を正回転時同様検出するため、そのままパルスを積算し
てしまうと流量計測値が実流量よりも多くなってしまい
計測誤差が生ずる。

【０００８】そのため、羽根車の回転方向を検出する手
段として２個のセンサＡ，Ｂを使用して羽根車の回転検
出を行う構成がある。この構成では、２個のセンサＡ，
Ｂより出力された信号が位相差をもって重なるため、先
に出力されたセンサＡのパルスの立上りをトリガとして
センサＢからの出力がＬであるかどうかをチェックする
。このときのセンサＢの出力がＬであれば羽根車は正回
転であることが検出され、又センサＢの出力がＨであれ
ば羽根車は逆回転であることが検出される。

【０００９】しかるに、このような構成では、センサが
２個必要であり、センサの設置スペースにより流量計の
小形化が制限されてしまうばかりか、両センサから出力
されたパルスがある位相差をもって重なるようにする必
要があるため、センサの取付精度が要求されるといった
課題がある。

【００１０】そこで、本発明は上記課題を解決した流量
計を提供することを目的とする。

【００１１】

【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体と、該回転体の軸方
向の端面に設けられたＮ極又はＳ極の複数の磁石と、前
記回転体の回転とともに通過する複数の磁石のＮ極，Ｓ
極に応じて正又は負の検出信号を出力するセンサと、該
センサより出力された検出信号に基づき、前記磁石のＮ
極，Ｓ極の通過順序を監視し、異常発生の有無を判別す
る異常監視手段と、よりなる。

【００１２】

【作用】回転体に設けられた複数の磁石のＮ極又はＳ極
をセンサにより検出し、センサより出力された検出信号
を監視することにより、Ｎ極，Ｓ極の通過順序がわかり
、これにより回転体の正回転、逆回転を判別する。 又、センサからのパルス欠落をセンサからの検出信号、
即ちＮ極，Ｓ極の通過順序に基づいて検出しうる。

【００１３】

【実施例】図１及び図２に本発明になる流量計の第１実
施例を示す。

【００１４】両図中、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。

【００１５】回転子４，５は楕円歯車で互いに噛合して
おり、軸受８ａ，９ａを介して回転軸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からの流体は回転
子４，５の回転と共に回転子４，５と計量室３の内壁１
０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。

【００１６】一方の回転子４の軸方向の端面４ａには一
対の磁石１２１　，１２２　が楕円の長径側に位置する
ように１８０度間隔で埋設されている。又、他方の回転
子５の軸方向の端面５ａにも一対の磁石１３１　，１３
２　が楕円の長径側に位置するように１８０度間隔で埋
設されている。

【００１７】本実施例では一方の回転子４に埋設された
一対の磁石１２１　，１２２　は端面４ａ側がＮ極とな
るように設けられ、他方の回転子５に埋設された一対の
磁石１３１　１３２　は端面５ａ側がＳ極となるように
設けられている。

【００１８】従って、一対の回転子４，５が回転すると
、Ｎ極とＳ極とが交互に計量室３の中央の検出位置を通
過することになる。

【００１９】１４は磁気センサで、計量室１３を閉蓋す
る蓋１５に挿入されている。この磁気センサ１４はＮ極
又はＳ極によって正又は負の検出信号を出力するアモル
ファスセンサ又はホール素子よりなり、一対の回転子４
，５に埋設された磁石１２１　，１２２　，１３１　，
１３２　を検出できる計量室３の中央部分に対向するよ
うに設けられている。

【００２０】磁気センサ１４は増幅・整形回路１６に接
続されており、磁気センサ１４の検出信号は各増幅・整
形回路１６で増幅されて波形整形される。

【００２１】１７は演算回路で、上記増幅・整形回路１
６より出力されたパルスを積算して流量を演算する。 又、演算回路１７で演算された流量計測値は積算表示部
１８及びパルス出力回路１９に出力され、表示部１８に
表示されるとともに、出力回路１９より外部（中央管理
室など）に出力される。

【００２２】２０はパルス監視回路で、磁気センサ１４
からの出力が正常に出力されているかどうかを監視して
おり、本実施例の場合、Ｎ極とＳ極とが交互に検出され
ていれば正常であると判断する。

【００２３】尚、パルス監視回路２０は後述するように
パルス欠落又は回転子４，５の逆回転を検出したときは
、その異常検出信号を演算回路１７及び警報装置２１に
出力する。

【００２４】上記演算回路１７とパルス監視回路２０と
により制御回路２２が構成されており、制御回路２２は
後述するように流量計測及び異常監視の処理を実行する
。

【００２５】ここで、上記構成になる容積式流量計１の
計測動作につき説明する。流量計測時、制御回路２２は
図３に示す処理を実行する。

【００２６】流量計測時、流体は流入路６より計量室３
内に流入する。計量室３内に設けられた一対の回転子４
，５は互いに噛合しているので、計量室３に流入した流
量に応じた回転数で夫々反時計方向、時計方向に回転す
る。そして、計量室３内に流入した流体は回転子４，５
の回転とともに流出路７より流出する。

【００２７】磁気センサ１４は図４に示すように上記回
転子４，５に埋設された磁石１２１　，１２２　，磁石
１３１　，１３２を検出してその検出信号を出力する。 この信号は夫々増幅・整形回路１６に供給されて増幅及
び波形整形された後、制御回路２２の演算回路１７又は
パルス監視回路２０に供給される。

【００２８】図中ステップＳ１（以下ステップを省略す
る）において、制御回路２２は、回転子４，５の回転と
ともに磁気センサ１４が磁石１２１　，１３１　，１２
２　，１３２　の順序で磁力を検出し図４に示す如くＮ
極，Ｓ極の検出信号Ｐ１　〜Ｐ４　を出力すると、この
磁気センサ４から出力された検出信号をカウントする。

【００２９】次のＳ２では、磁気センサ１４より出力さ
れた正，負の検出信号をカウントし、Ｎ極，Ｓ極の数を
カウントする。

【００３０】上記容積式流量計１においては、正常な流
量計測時回転子４に設けられた磁石１２１　，１２２　
と回転子５に設けられた磁石１３１　，１３２　とが交
互に磁気センサ１４の下方を通過する。そのため、磁気
センサ１４は図４に示す如く正の検出信号Ｐ１　，Ｐ３
　と負の検出信号Ｐ２　，Ｐ４　とを交互に出力する。

【００３１】従って、Ｓ３において、Ｎ極とＳ極とが交
互に検出されたときは、正常であると判断し、磁気セン
サ１４から出力された信号Ｐ１　〜Ｐ４　を積算して、
流量を算出し、表示部１８に流量を表示する。

【００３２】上記の如く、容積式流量計１が正常に流量
計測しているときは制御回路２２は上記Ｓ１〜Ｓ４の処
理を繰り返し、流量を積算する。

【００３３】ところが、流体の逆流により回転子４，５
が逆回転することがある。その場合、磁気センサ１４の
出力は例えば図５に示すようになる。

【００３４】図５中、負の信号Ｐ２　が２個連続して検
出された場合（Ｓ５）、その後出力された信号がＮ極，
Ｓ極を交互に検出しているかどうかをチェックする（Ｓ
６）。Ｓ６において、Ｎ極又はＳ極が連続して検出され
た後、Ｎ極とＳ極とが交互に検出されたときは、回転子
４，５が逆回転していると判断し、警報装置２１より警
報を発するとともに表示部１８に「回転子逆回転」を表
示して管理者に知らせる（Ｓ７，Ｓ８）。

【００３５】続いて、回転子４，５が逆回転している間
に出力されたパルス数をカウントし、回転子４，５が正
回転しはじめたとき、即ち次に正又は負の検出信号が連
続に検出されたときは上記逆流によるパルス数分の流量
を減算して流量補正を行う（Ｓ９）。

【００３６】又、流量計測中に回転子５に設けられた磁
石１３１　を検出できなくなってしまったとする。

【００３７】その場合、磁気センサ１４は回転子４，５
が１回転する間に３個の検出信号を出力することになる
。即ち、２番目の信号Ｐ２　が欠落する。しかし、パル
ス欠落の場合は、図６に示す如く、正の検出信号Ｐ１　
，Ｐ３　が連続して出力され、且つ次回以降も正の検出
信号Ｐ１　，Ｐ３　が連続に出力される。

【００３８】そのため、Ｓ５でＮ極又はＳ極の検出信号
が連続に検出されても、Ｓ６においてそれ以降Ｎ極とＳ
極の検出信号が交互に出力されていなければ、逆回転で
はなく例えば磁石脱落によるパルス欠落であると判断す
る。そして、Ｓ１０に移り警報を発し異常発生を知らせ
る。

【００３９】続いて表示部１８に「パルス欠落発生」を
表示して異常内容を知らせる（Ｓ１１）。

【００４０】管理者はパルス欠落が発生した場合、上記
のように警報とともにパルス欠落発生を確認し、直ちに
修理等の対応策を講ずることができる。又、制御回路２
２は、パルス欠落を検出した場合、計測動作を停止させ
るようにしても良いし、あるいは流体の供給を停止させ
るようにしても良い。

【００４１】図７及び図８に本発明の第２実施例を示す
。

【００４２】両図中、タービン式流量計３１は例えばガ
スが給送される管路途中に配設され、流量計本体３２内
の羽根車３の回転を検出して流量計測する。

【００４３】羽根車３３は図８に示す如く、ハブ３３ａ
の外周に複数の羽根３３ｂを有し、ハブ３３ａの内壁に
は複数（本実施例では９個）の磁石３４１　〜３４９　
が埋設されている。この磁石３４１　〜３４９　は回転
軸３５と同心状となる半径位置に等間隔で設けられてい
る。

【００４４】複数の磁石３４１　〜３４９　のハブ３３
ａの端面側の磁極は１番，３番，６番の磁石３４１　，
３４３　，３４５　がＮ極、２番，４番，５番，７〜９
番の磁石３４２　，３４５　，３４７　〜３４９　がＳ
極となるように設けられており、正回転時各Ｎ極間のＳ
極数が１→２→３の順となるように配設されている。

【００４５】従って、羽根車３３が１回転する間に９個
の磁石３４１　〜３４９　の磁力が検出され、且つＮ極
間のＳ極数を監視することにより回転方向及びパルス欠
落を判別することができる。

【００４６】図７において、羽根車３３の回転軸３５は
上流側コーン３６内の軸受３７と下流側コーン３８内の
軸受３９とにより軸承されており、羽根車３３は流量計
本体３２の流路３２ａ内を流れる流量に応じた回転数で
回転する。

【００４７】下流側コーン３８内には上記羽根車３３の
回転を検出する磁気センサ４０が挿入されている。この
磁気センサ４０は磁石のＮ極又はＳ極によって正又は負
の検出信号を出力するアモルファスセンサ又はホール素
子よりなる。

【００４８】尚、アモルファスセンサはＮ極，Ｓ極を判
別できるだけでなく耐熱性にも優れており、約２００℃
の温度にも耐えられる。

【００４９】磁気センサ４０は増幅・整形回路４１を介
して制御回路４２に接続されている。流量計測等、磁気
センサ４０の検出信号は増幅・整形回路４１で増幅され
て波形整形される。

【００５０】制御回路４２は表示部４３、警報装置４４
と接続され、後述するように磁気センサ４０からのパル
スを積算して流量を算出して表示部４３に表示するとと
もに、磁石３４１　〜３４９　のＮ極，Ｓ極の配列順序
を監視して羽根車３３の回転方向及びパルス欠落による
異常発生を検出して警報装置４４より警報を発する。

【００５１】４５は軸受３７，３９と回転軸３５とのク
リアランスを調整する調整ロッドで、上流側コーン３６
内に螺入されている。また、調整ロッド４５の内部には
上流側の軸受３７に潤滑油を供給する蓄油体４６が収納
されている。

【００５２】４７は下流側の軸受３９に潤滑油を供給す
る蓄油体で、下流側コーン８内に挿入されている。

【００５３】ここで、上記構成になるタービン式流量計
３１の計測動作につき説明する。流量計測時制御回路４
２は図９に示す処理を実行する。

【００５４】流量計測時、流体は流量計本体３２内の流
路３２ａ内に流入する。さらに流体は羽根車３３の羽根
３３ｂ間を通過して流出する。この流体の流れにより、
羽根車３３は流量に比例した回転数で回転する。

【００５５】磁気センサ４０は羽根車３３のハブ３３ａ
に埋設された磁石３４１　〜３４９　の磁石を検出し、
その検出信号を出力する。この検出信号は増幅・整形回
路４１に供給されて増幅及び波形整形された後、制御回
路４２に供給される。

【００５６】図９中、ステップＳ２１（以下、ステップ
を省略する）において、制御回路４２は、羽根車３３の
回転により磁気センサ４０が磁石３４１　〜３４９　を
検出すると、その検出信号（パルス）をカウントする。

【００５７】磁気センサ４０は図１０に示す如く磁石３
４１　〜３４９　のＮ極とＳ極とを判別でき、Ｎ極の磁
力を検出すると正の検出信号を出力し、Ｓ極の磁力を検
出すると負の検出信号を出力する。

【００５８】次のＳ２２では磁気センサ４０が正の検出
信号を出力する間に出力された負の検出信号のパルス数
をカウントする。

【００５９】Ｓ２３において、Ｓ２２でカウントされた
Ｎ極間のＳ極の検出信号数が図１０に示す如く、１個，
２個，３個の順に検出されているときは、羽根車３３が
正回転していると判別し、Ｓ２４に移る。従って、磁気
センサ４０から出力された信号Ｐ１　〜Ｐ９　を積算し
て、流量を積算し、表示部４３に流量を表示する。

【００６０】上記の如く、タービン式流量計３１が正常
に流量計測しているときは、制御回路４２は上記Ｓ２１
〜Ｓ２４の処理を繰り返す。

【００６１】ところが、流量計測中に流体が逆流する場
合がある。その場合、磁気センサ４０からの出力は例え
ば図１１に示すようになる。図１１において信号Ｐ１　
〜Ｐ６　が出力されるまで羽根車３３が正回転し、信号
Ｐ６　が出力された後負の検出信号が２個，１個と減少
するため羽根車３３の逆回転がわかる。

【００６２】従って、Ｓ３において、負の検出信号が１
個→２個→３個（Ｐ２　→Ｐ４　，Ｐ５　→Ｐ７　，Ｐ
８　，Ｐ９　）の順に出力されていないときは、Ｓ５に
移り負の検出信号が３個→２個→１個（Ｐ９　，Ｐ８　
，Ｐ７　→Ｐ５　，Ｐ４　→Ｐ２　）の順に出力されて
いるか否かをチェックする。Ｓ２５で負の検出信号が逆
の順序で出力されているときは逆回転していると判断し
、警報を発するとともに表示部４３に「羽根車逆回転」
を表示して管理者に知らせる（Ｓ２６，Ｓ２７）。

【００６３】続いて、羽根車３３が逆回転している間に
出力されたパルス数をカウントし、羽根車３３が正回転
しはじめたとき、上記逆流によるパルス数分の流量を減
算して流量補正を行う（Ｓ２８）。

【００６４】又、流量計測中、羽根車３３に埋設された
磁石３４１　〜３４９　のうち例えば１個の磁石３４４
　を検出できなくなってしまったとする。この場合、磁
気センサ４０は羽根車３３が１回転する間に８個の信号
を出力することになる。

【００６５】即ち、図１２に示す如く、４番目の磁石３
４４　の検出信号が得られない場合、負の検出信号は１
個→１個→３個（Ｐ２　→Ｐ５　→Ｐ７　，Ｐ８　，Ｐ
９　）の順に出力され、Ｐ４　の信号が欠落する。この
ような、パルス欠落が生じた場合、流量計測値が実流量
よりも少なく表示されてしまい、計測誤差が生じてしま
う。

【００６６】従って、Ｓ２５において、負の検出信号が
３個→２個→１個の順に出力されないときは、パルス欠
落ありと判断し、制御回路４２はＳ２９に移り警報装置
４４より警報を発して管理者に異常発生を知らせる。

【００６７】続いて、表示部４３に「パルス欠落発生」
を表示して異常内容を知らせる（Ｓ３０）。

【００６８】管理者はパルス欠落が発生した場合、上記
のように警報とともにパルス欠落発生を確認し、直ちに
修理等の対応策を講ずることができる。又、制御回路４
２は、パルス欠落を検出した場合、計測動作を停止させ
るようにしても良いし、あるいは流体の供給を停止させ
るようにしても良い。

【００６９】尚、上記実施例ではＳ極の磁石数をカウン
トして異常検出したが、これに限らずＳ極の磁石とＮ極
の磁石との配置を逆にしてＮ極の磁石数をカウントする
ようにしてもよい。又、Ｎ極，Ｓ極の磁石の配置は上記
実施例に限らないのは言うまでもない。

【００７０】又、上記実施例では容積式流量計とタービ
ン式流量計を例に挙げて説明したが、回転体の回転検出
を行う型式の流量計であれば、他の流量計にも適用でき
るのは勿論である。

【００７１】

【発明の効果】上述の如く、本発明になる流量計は、流
量に応じた回転数で回転する回転体に設けられたＮ極又
はＳ極の磁石に応じた検出信号が得られるため、Ｎ極，
Ｓ極の通過順序により回転体の逆回転及びパルス欠落と
いった異常発生を正確に検知することができるので上記
異常発生による流量計測誤差を無くすることができ計測
精度をより高めることができる。又、１個のセンサでＮ
極とＳ極とに応じた検出信号が出力されるため、センサ
の設置スペースが小さくて済み小形化にも対応できる等
の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる流量計の第１実施例の構成図であ
る。

【図２】ケーシングの内部構成を説明するための横断面
図である。

【図３】図１に示す制御回路が流量計測時に実行する処
理を説明するためのフローチャートである。

【図４】正常な流量計測時に出力される検出信号の波形
図である。

【図５】逆回転時に出力される検出信号の波形図である
。

【図６】パルス欠落時に出力される検出信号の波形図で
ある。

【図７】本発明の第２実施例の構成図である。

【図８】羽根車に設けられた複数の磁石を説明するため
の図である。

【図９】第２実施例の制御回路が実行する処理を説明す
るためのフローチャートである。

【図１０】正常な流量計測に出力される検出信号の波形
図である。

【図１１】逆回転時に出力される検出信号の波形図であ
る。

【図１２】パルス欠落時に出力される検出信号の波形図
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 １２１　，１２２　，１３１　，１３２　　　磁石１４
　　磁気センサ １７　　演算回路 １８　　表示部 ２０　　パルス監視回路 ２１　　警報装置 ２２　　制御回路 ３１　　タービン式流量計 ３２　　流量計本体 ３３　　羽根車 ３４１　〜３４９　　　磁石 ３５　　回転軸 ３６　　上流側コーン ３７　　下流側コーン ４０　　磁気センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測流体の流量に応じた回転数で回転
   する回転体と、該回転体の軸方向の端面に設けられたＮ
   極又はＳ極の複数の磁石と、前記回転体の回転とともに
   通過する複数の磁石のＮ極，Ｓ極に応じて正又は負の検
   出信号を出力するセンサと、該センサより出力された検
   出信号に基づき、前記磁石のＮ極，Ｓ極の通過順序を監
   視し、異常発生の有無を判別する異常監視手段と、より
   なることを特徴とする流量計。