JPH05340781A - サーボ形容積流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボ形容積流量計（無差圧駆動形容積流量
計）を流体の圧力，粘度に影響されず、スリッペイジを
なくし、理想的な流量計にする。 【構成】 計量室３内で、流量に応じて回転する第１，
第２回転子６,７を無差圧で回転させるために、差圧計
１０で差圧を検出して差圧計１０の差圧信号が零となる
ように、サーボ増幅器１５と、駆動部１８と、パイロッ
ト歯車６ａを介して第１回転子６を駆動する。サーボ形
容積流量計の差圧計１０の容積流量計２側の開口部を、
計量室３の第１回転子６側端面の上測側Ａ、と下流側Ｂ
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、サーボ形容積流量計に関し、よ
り詳細には、無差圧駆動形容積流量計の差圧検出器の圧
力導入口の開口位置に関する。

【０００２】

【従来技術】周知のように、一対の回転子を有する代表
的な容積流量計は、計量室と計量室内で回転する一対の
回転子を有し、計量室と回転子とで形成される容積を基
準容積として計量室内に流入する流体を回転子の回転に
応じて流出することにより、回転子の回転数から流量を
求める流量計である。すなわち、理想的には、基準容積
に相当する流体を回転子の回転に比例して排出される。
しかし、実際の容積流量計においては、回転子の回転を
可能とするために回転子と計量室との間には、微小な隙
が設けられており、回転子は計量室と接触することなく
回転する。また、回転子が回転するためには、機械的要
素の負荷、例えば軸受摩擦や計数部の負荷に打ち勝つ回
転トルクが必要で、この回転トルクを流体が回転子に作
用する流体差圧による回転モーメントにより得ている。
この結果、回転子と計量室との隙間より計測に係わらな
い流体の流出、すなわちスリッペイジ（Slippage）が生
ずる。このスリッペイジは、理想流量計に対する実際の
容積流量計の器差となるもので、スリッペイジの大きさ
は流体差圧によるモーメントに対して摩擦トルクの割合
が大きい小流量の範囲で大きく、またその他の流量域に
おいて生ずる差圧の大きさによっても異なり、更には、
全流量域において流体の粘度に逆比例して大きく変化す
る。

【０００３】このような容積流量計を理想的な容積流量
計とするために、スリッペイジをなくすことである。サ
ーボ形容積流量計はスリッペイジをなくすため、回転子
の前後流部、すなわち計量室の前後の差圧を零にするサ
ーボ機構を有する無差圧駆動形である。図５は、従来の
サーボ流量計の一例を説明するためのブロック図で、図
中、３０はサーボ流量計、３１は容積流量計、３２は計
量室、３３は第１回転子軸、３４は第２回転子軸、３５
は第１回転子、３６は第２回転子、３７，３８は導圧
管、３９は差圧計、４０はサーボ増幅器、４１はサーボ
モータである。

【０００４】図５において、サーボ流量計３０は、容積
流量計３１と差圧計３９とサーボ増幅器４０及びサーボ
モータ４１とからなるサーボ機構により構成される。容
積流量計３１は、本体内に形成された計量室３２と計量
室３２内に固着された第１，第２回転子軸３３，３４の
まわりに回転可能に軸支された第１，第２回転子３５，
３６とからなっている。なお、第１，第２回転子３５，
３６は計量室３２外部でパイロット歯車３５ａ，３６ａ
とで噛合わされ、互いに反対方向に回転可能となってい
る。差圧計３９は導圧管３７，３８を有し、導圧管３７
は流入口３２ａ側の計量室３２の直前の管壁Ｍ部に開口
し、導圧管３８は流出口３２ｂ側の計量室３２直後の管
壁Ｎ部に開口している。サーボ増幅器４０は導線３９ａ
から入力する差圧計３９の差圧信号を増幅し、導線４０
ａを介してサーボモータ４１を駆動し、このサーボモー
タ４１により動力伝達機構４１及びパイロット歯車３５
ａ（或いは３６ａ）を介して第１（或いは第２）回転子
３５（或いは３６）を駆動する。回転子３５の駆動は、
差圧計３９の差圧信号が零となる方向に回転される。

【０００５】しかし、差圧計３９の圧力導圧管３７，３
８の開口の位置を回転子の直前、すなわち計量室３２の
直前のＭ,Ｎ位置に開口すると、計測流体の圧力によっ
ては、差圧計３９の差圧信号は零とならないという不具
合があった。すなわち、スリッペイジは零とならなかっ
た。

【０００６】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、差圧計の圧力導入の開口部の位置を変更するこ
とにより、容積流量計のスリッペイジを零とすることを
目的としてなされたものである。

【０００７】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
流入口および流出口に連通する計量室と、該計量室内で
流量に応じて回転する第１と第２回転子と、該回転子の
回転から流量を計測する容積流量計と；該容積流量計の
差圧を検知する差圧計と；該差圧計の差圧信号を入力
し、該差圧信号を零にするように前記第１又は第２回転
子の何れかを駆動するサーボ機構とを有する無差圧駆動
形容積流量計において、前記差圧計の圧力導入口を計量
室内の回転子部端面の流入口側開口と流出口側開口とに
連通したこと、更には、（２）前記（１）において、差
圧計の圧力導入口を、計量室内の第１又は第２回転子端
面の流入側開口と、第１又は第２回転子端面の流出側の
開口とに連通したこと、更には、（３）前記（１）にお
いて、差圧計の圧力導入口を、計量室内の第１，第２回
転子端面の流入口側連通路と、流出口側連通路間に連通
したことを特徴とするものである。以下、本発明の実施
例に基いて説明する。

【０００８】図１は、本発明におけるサーボ流量計の一
実施例を説明するための図で、図中、１はサーボ流量
計、２は容積流量計、３は計量室、４は第１回転子軸、
５は第２回転子軸、６は第１回転子、７は第２回転子、
８は上流側導圧管、９は下流側導圧管、１０は差圧計、
１１，１２，１３は弁、１４はバイパス管、１５はサー
ボ増幅器、１６はプリアンプ、１７はメインアンプ、１
８は駆動部、１９は変速歯車（Ｒ・Ｇ）、２０はサーボ
モータ（Ｓ・Ｍ）、２１はタコジェネレータ（Ｔ・Ｇ）
である。

【０００９】図１のサーボ流量計１は、容積流量計２と
差圧計１０とサーボ増幅器１５および駆動部１８とから
なるサーボ機構とで構成される。容積流量計２は本体に
形成され、流入口２ａと流出口２ｂに連通する計量室３
と、この計量室３内に固着された第１回転子軸４及び第
２回転子軸５に各々軸支された第１回転子６及び第２回
転子７とからなっている。第１回転子６及び第２回転子
７には本体外部、すなわち計量室３外部のパイロット歯
車６ａと７ａとの噛合により、互いに反対方向に同期回
転可能で、パイロット歯車６ａは駆動部１８が接合され
ている。駆動部１８は変速無車（Ｒ・Ｇ）１９とサーボ
モータ２０及びタコジェネレータ（Ｔ・Ｇ）２１とから
なりそれぞれは縦接続されている。

【００１０】差圧計１０は、上流側導圧管８を介して計
量室３の第１回転子６側の端面（計量室３を形成するた
めの紙面に平行な面で、図示せず）上流側開口Ａと、下
流側導圧管９を介して計量室３の第１回転子６側の端面
の下流側開口Ｂとに連通している。また、上、下流側導
圧管８,９とには各々弁１１，１２が配設され、更に、
上下流側導圧管８,９には弁１３を有する差圧計１０の
バイパス管１４が連通している。差圧計１０の差圧信号
は、導線１０ａを介してサーボ増幅器１５のプリアンプ
１６に入力し、プリアンプ１６はメインアンプ１７の入
力端１７ａに接続されている。該メインアンプ１７は、
導線１７ａを介してサーボモータ２０に接続し、サーボ
モータ２０に連動するタコジェネレータ２１からはメイ
ンアンプの入力端１７ｂに速度帰還され応答性を高めて
いる。

【００１１】図１のサーボ流量計１は、まず、弁１１，
１２を閉止してバイパス管１４の弁１３を開弁し、差圧
計１０の零調整を行う。零調整が完了してからバイパス
管１４の弁１３を閉止し、弁１１，１２を開弁して差圧
計１０を計量室３の第１回転子６側端面の上流Ａと下流
Ｂとに連通する。流量が矢印Ｑ方向に流れた状態では、
差圧計１０の差圧信号は増加するが、サーボ増幅１５と
駆動部１８とからなるサーボ機構１９を駆動することに
より、サーボ機構１９は変速歯車１９を介して差圧計１
０の差圧が零となるように第１回転子６を駆動する。な
お、計量室３内の差圧計１０の圧力導入口を第１回転子
６の端面Ａ,Ｂ点で開口したが、計量室３内で第１回転
子６及び第２回転子７側端面の何れかの上流及び下流に
開口してもよい。

【００１２】図２は、本発明に係る、他の実施例におけ
る圧力導入の開口部位置を示す図で、図中、Ｃは第２回
転子側端面上流開口部、Ｄは第２回転子側端面下流開口
部で、図中、図１と同じ作用をする部分には図１と同一
の参照番号を付してあり、煩雑となるためパイロット歯
車、６ａ、７ａを省いてある。図２において例えば、計
量室３内の第１回転子側６端面の上流側Ａと第２回転子
７側端面の下流側Ｄとの組合せ、又は、第２回転子７側
端面の上流側Ｃと下流側Ｄとの組合せ、更には、第２回
転子７側端面の上流側Ｃと第１回転子６側端面の下流側
Ｂとの組合せの何れでもよい。

【００１３】図３は、本発明におけるサーボ形容積流量
計の他の実施例を説明するための図で、図中、２２は上
流側連通管、２３は下流側連通管、２４は上流圧力導入
管、２５は下流圧力導入管であり、図１と同じ作用をす
る部分には、図１と同一の参照番号を付している。なお
煩雑のためパイロット歯車６ａ、７ａは除いてある。

【００１４】図３の上流側連通管２２は、第１回転子６
側端面と第２回転子７側端面の上流に開口する連通管
で、中間部２２ａで上流側導圧管２４に連通し、この上
流側導圧管２４は差圧計１０の一方端に接続される。一
方、下流側連通管２３は、第１回転子６側端面と第２回
転子７側端面の下流側とに開口する連通管で中間部２３
ａで下流側導圧管２５に連通し、この下流側導圧管２４
は差圧計１０の他端に接続されている。

【００１５】次に、上述のサーボ流量計圧力を８.４kg
／cm²Ｇの空気で試験した場合の圧力導入口の圧力波形
について述べる。図４（ａ）,（ｂ）は、本発明におけ
るサーボ流量計の圧力波形を説明するための図で、図４
（ａ）は本発明におけるサーボ流量計の圧力波形、図４
（ｂ）は従来のサーボ流量計の圧力波形で、図中、は
上流側圧力波形、は下流側圧力波形、は差圧信号で
ある。

【００１６】図４（ａ）の圧力波形ａ−は、流計量室
３の第１回転子６内の上流側又は第１回転子６と第２回
転子７内の上流側を速通した場合の圧力波形、ａ−
は、計量室３の第１回転子６内の下流側又は第１回転子
６内の下流側と第２回転子７の下流側を連通した場合の
圧力波形、圧力波形ａ−は、圧力波形ａ−とａ−
との合成、即ち差圧波形をあらわす。図４（ａ）による
と、計量室３の第１，第２回転子６内の上流圧力波形も
下波圧力波形も共に振幅値は大きいが、略々同位相で等
しい振幅であるから、差圧波形ａ−は略零に等しくな
り、その結果、スリッペイジもなく、理想的な器差特性
となる。

【００１７】これに反して、従来のサーボ流量計では、
計量室の直前の圧力波形ｂ−は圧力変化が小さく、計
量室直後の圧力波形ｂ−は回転子の回転に応じた圧力
変化を示している。従って、差圧波形ｂ−は、回転子
の回転に応じた圧力変化をもたらし、差圧は零にならな
い。その結果、差圧の大きさに応じたスリッペイジが生
じ、理想的な器差特性から差圧分だけ器差変化をもたら
す。

【００１８】

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、無差圧駆動形容積流量計の差圧取出口を計量室の第
１及び／又は第２回転子内上流と、第１及び／又は第２
回転子内下流との間に設けることにより、差圧を略零に
することができるので、スリッペイジの殆んどない理想
的な流量計とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明におけるサーボ形容量流量計の一実施
例を説明するための図である。

【図２】 本発明に係る他の実施例における圧力導入の
開口部位置を示す図である。

【図３】 本発明におけるサーボ形容積流量計の他の実
施例を説明するための図である。

【図４】 本発明と従来におけるサーボ流量計の圧力波
形を説明するための図で、（ａ）は本発明、（ｂ）は従
来の圧力波形である。

【図５】 従来のサーボ流量計の一例を説明するための
ブロック図である。

【符号の説明】

１…サーボ流量計、２…容積流量計、３…計量室、４…
第１回転子軸、５…第２回転子、６…第１回転子、７…
第２回転子、８…上流側導圧管、９…下流側導圧管、１
０…差圧計、１１，１２…弁、１４…バイパス管、１５
…サーボ増幅器、１６…プリアンプ、１７…メインアン
プ、１８…駆動部、１９…変速歯車（Ｒ・Ｇ）、２０…
サーボモータ（Ｓ・Ｍ）、２１…タコジェネレータ（Ｔ
・Ｇ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口および流出口に連通する計量室
   と、該計量室内で流量に応じて回転する第１と第２回転
   子と、該回転子の回転から流量を計測する容積流量計
   と；該容積流量計の差圧を検知する差圧計と；該差圧計
   の差圧信号を入力し、該差圧信号を零にするように前記
   第１又は第２回転子の何れかを駆動するサーボ機構とを
   有する無差圧駆動形容積流量計において、前記差圧計の
   圧力導入口を計量室内の回転子部端面の流入口側開口と
   流出口側開口とに連通したことを特徴とするサーボ形容
   積流量計。
2. 【請求項２】 差圧計の圧力導入口を、計量室内の第１
   又は第２回転子端面の流入側開口と、第１又は第２回転
   子端面の流出側の開口とに連通したことを特徴とする請
   求項１記載のサーボ形容積流量計。
3. 【請求項３】 差圧計の圧力導入口を、計量室内の第
   １，第２回転子端面の流入口側連通路と、流出口側連通
   路間に連通したことを特徴とする請求項１記載のサーボ
   形容積流量計。