JPH0622176Y2

JPH0622176Y2 - 容積式流量計

Info

Publication number: JPH0622176Y2
Application number: JP1988151586U
Authority: JP
Inventors: 光夫柴崎; 宏之雨森; 実小関
Original assignee: トキコ株式会社
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2003-11-21
Also published as: JPH0271227U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は容積式流量計に係り、特に回転子の回転を検出
手段により電磁的に検出するよう構成した容積式流量計
に関する。

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流
量計としては、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
をケーシング本体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
素子等の検出手段により電磁的に検出されており、その
ときの流量はこの検出手段から出力された信号をもとに
算出される。

上記構成になる容積式流量計においては、例えば第１５
図に示す如く、一対の回転子１，２の端面に２個の磁石
３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１，２が一回転する間に磁気抵
抗素子４は４個のパルスを出力することになる。

考案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１，２が１回
転する間に４個のパルスしか得られず、流量計測をより
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、第１６図，第１７図に示す如く、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加
することが考えられている。第１６図に示す、回転子５
では回転中心部に設けられた段部５ａに環状の多極磁石
６が接着されてなる。しかるに、第１６図に示す構成で
は、接着剤の塗布方法等で固定力にバラツキがあり、接
着後の信頼性が低く、しかも接着剤が硬化するまでに時
間がかかるので、周囲の温度を高くして硬化を促進させ
る後処理工程が必要となる。さらに、第１６図の場合接
着剤が被測流体に侵されないように工夫する必要が生ず
る。

又、第１７図に示す如く、回転子７の回転中心の段部７
ａに環状の多極磁石８を挿入し、ボルト９を螺着させて
磁石８を固定することも考えられている。

この場合、ボルト９により部品点数が多くなり組付工程
が面倒になるばかりか、組付スペースが大となり計量室
内への取付が難しくなるおそれがある。

さらに、別の従来技術としては、例えば実開昭５９−６
４５３１号公報にみられるような容積式流量計の回転子
がある。この公報の回転子は、フェライトなどの磁性材
により形成され、その端面に点状の着磁部を着磁する構
成である。

しかるに、上記公報では、回転子自体が磁性材であるた
め、回転子が比較的重く、回転時の負荷が大きいので、
特に低流量域における計測精度が低下するといった課題
がある。

さらに、上記公報では、回転子２の端面に点状の着磁部
を着磁する際、着磁位置が回転子の回転中心に対し同軸
的になるように正確に着磁することが難しく、着磁部の
着磁位置がバラツクとその分流量計測時の検出感度が変
動し、その結果計測精度の低下を招くといった課題があ
る。

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。

課題を解決するための手段本考案は、内部に流体が通過する計量室を有するケーシ
ング本体と、合成樹脂により成形され、該計量室内を流れる流量に応
じた回転数で回転するように前記計量室内に設けられた
回転子と、該回転子と同軸となるように、該回転子の端面にインサ
ート成形により一体的に埋設され、円周方向にＮ極とＳ
極とが交互に並んで着磁された環状の磁石と、前記回転子に係合し該磁石を前記回転子に対して回転不
可状態に係止する係合部と、先端の磁界検出部が前記回転子の端面に対し垂直方向か
ら前記磁石に近接し、且つ前記磁界検出部が前記環状に
形成された磁石表面に対し接線方向に延在するように前
記ケーシング本体に保持され、前記回転子の回転に伴い
前記磁界検出部を通過する前記磁石のＮ極及びＳ極の磁
界変化を検出する検出手段と、よりなる。

作用本考案は、検出手段が円周方向にＮ極とＳ極とが交互に
並んで着磁された環状の磁石の磁界変化を検出するた
め、回転子１回転当たりのパルス数を増加させて計測精
度を高められるとともに、合成樹脂性の回転子の端面に
環状に形成された磁石をインサート成形することによ
り、回転子が軽量化されて流量計測時の回転負荷が小さ
く計測精度が高められる。又、磁石が円周方向にＮ極と
Ｓ極とが並んで着磁されているので、インサート成形に
より回転子と磁石とは高精度に芯出しされて同軸とな
り、回転検出精度が高められている。

さらに、検出手段の先端の磁界検出部が環状に形成され
た磁石表面に対し接線方向に延在するように保持されて
いるので、Ｎ極とＳ極との境界が磁界検出部の延在方向
に移動することになり、回転子の回転を検出する検出手
段の検出感度がより高められ、正確な流量計測が可能と
なる。

実施例第１図乃至第３図に本考案になる容積式流量計の一実施
例を示す。なお、第１図はケーシングの蓋を省略して示
してある。

各図中、容積式流量計１１はケーシング１２の計量室１
３内に一対の回転子１４，１５を設けてなる。ケーシン
グ１２は計量室１３より上流側に位置する流入路１６
と、計量室１３より下流側に位置する流出路１７とを有
する。この流入路１６及び流出路１７は夫々上，下流側
より計量室１３に開口しており、計量室１３を介して連
通している。回転子１４，１５は楕円歯車で互いに噛合
しており、回転軸１８，１９に支承されている。流入路
１６より被測流体が、計量室１３内に供給されると、流
体の圧力により一対の回転子１４，１５が回転軸１８，
１９を中心として回転する。流入路１６からの流体が回
転子１４，１５の回転と共に回転子１４，１５と計量室
１３の内壁２０との間の空間２１内に導入され、空間２
１の容積分の流体が流出路１７へ排出される。

第４図及び第５図に示す如く、回転子１４の上部中央に
は回転検出用の磁石２２が埋設されている。回転子１
４，１５は共に合成樹脂により成形されており、磁石２
２は回転子１４を成形するとき後述するようにインサー
ト成形により回転子１４と一体的に成形される。

第６図に示す如く、磁石２２はプラスチックマグネット
により環状に形成され、その外周には回転子１４の樹脂
と係合するように凹設された係合部としての凹部２２ａ
が４か所に設けられている。そして、磁石２２はその円
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２２は１６等分に着磁されてい
る。

このように、合成樹脂性の回転子１４の端面にプラスチ
ックマグネットにより形成された磁石２２をインサート
成形するため、回転子１４，１５が軽量化されて流量計
測時の回転負荷が小さく計測精度が高められる。又、磁
石２２が円周方向にＮ極とＳ極とが並んで着磁されてい
るので、インサート成形により回転子１４と磁石２２と
は高精度に芯出しされて同軸となり、回転検出精度が高
められている。

ここで、第７図を参照して回転子１４を成形する際の工
程について説明する。

第７図中、成形用金型２４は上型２４Ａと下型２４Ｂと
よりなり上型２４Ａの下面中央には軸２５が取付けられ
ている。又、上型２４Ａには溶融樹脂が注入されるスプ
ルー２６及びランナ２７が穿設されている。

下型２４Ｂの内部には上記回転子１４の外形形状に対応
する形状の空間（キャビティ）２８が形成されている。
尚、上型２４Ａは固定金型として射出成形機（図示せ
ず）側に固定され、下型２４Ｂは可動金型として上型２
４Ａに対して離間するように設けられている。

上記回転子１４を成形する際はまず、下型２４Ｂを矢印
Ｂ方向に離型させて金型２４を開く。次に第６図に示す
環状の多極磁石２２を軸２５の下端より軸２５に挿通
し、鍔部２５ａに当接させる。尚、磁石２２は軸２５の
鍔部２５ａに磁気的に吸着され、落下することはない。

次に、下型２４Ｂが矢印Ａ方向に変位して金型２４は閉
じた状態となる。その後スプルー２６，ランナ２７より
溶融樹脂が空間２８内に注入され、やがて磁石２２の周
囲にも溶融樹脂が充填される。そして、空間２８内に注
入された樹脂が硬化すると、再び、下型２４Ｂは矢印Ｂ
方向に変位して金型２４を開く。

このようにして、磁石２２を一体成形された回転子１４
は下型２４Ｂより取り出され、第４図及び第５図に示す
回転子１４が完成する。尚、磁石２２は外周に設けられ
た凹部２２ａに樹脂が嵌合して円周方向に回転不可状態
に保持され、且つ外周縁を被覆する押え部１４ａにより
軸方向に突出不可状態に保持される。

上記磁石２２は上記インサート成形により回転子１４と
強固に一体化される。従って、本考案の容積流量計１１
では磁石を接着固定する方法よりも信頼性が高く、固定
力がバラツクこともなく、しかも接着剤が流体に侵され
ないように神経を使わずに済む。又、磁石をボルトで固
定する方法に比べて部品点数が増加せず、取付スペース
も大きくならず済むので組付性が良い。

又、磁石２２はプラスチックマグネット製であるので、
回転子１４と熱膨脹率が略同一であり、例えば被測流体
が高温であっても、回転子１４に対してガタツイたり、
あるいは回転子１４より大きく膨脹して回転子１４の押
え部１４ａを破壊してしまうことを防止する。

上記の如く、形成された回転子１４は、第２図に示すよ
うに、その貫通孔１４ｂ内に回転軸１８が挿通されて回
転自在に支承される。尚、磁石２２は内径寸法が回転軸
１８の外径寸法よりも若干大径とされているので回転軸
１８に摺接して回転抵抗を生ずるおそれはない。

ここで、流量計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１６より計量室１３内に
流入し、一対の回転子１４，１５を回転させて流出路１
７へ流出する。そのため、回転子１４，１５は流量に応
じた回転数で回転することになり、回転子１４の回転は
蓋２３に組込まれた検出手段としての磁気抵抗素子２９
により検出される。即ち、磁気抵抗素子２９は回転子１
４にインサート成形された磁石２２に近接する位置に設
けられ、回転子１４が１回転する間に磁石２２に着磁さ
れた磁極数分のパルス数を出力する。尚、磁気抵抗素子
２９は、板状に形成されており、その先端の磁界検出部
２９ａが環状に形成された磁石２２の表面に対し接線方
向に延在するように保持されているので、Ｎ極とＳ極と
の境界が磁界検出部２９ａの延在方向に移動することに
なり、回転子１４の回転を検出する際の検出感度がより
高められ、正確な流量計測が可能となる。

又、磁気抵抗素子２９は第３図中２点鎖線で示す流量表
示部３０に接続されている。流量表示部３０には、アン
プ３１，制御回路３２，出力回路３３，係数補正スイッ
チ３４，液晶表示器３５，電池３６等が設けられてい
る。

従って、磁気抵抗素子２９から出力された信号はアンプ
３１で波形成形及び増幅されて制御回路３２に入力され
る。制御回路３２では磁気抵抗素子２９からの信号をも
とに流量を演算し、表示器３５に流量を表示させる。制
御回路３２においては、磁気抵抗素子２９から回転子１
４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。

第８図に本考案の変形例を示す。第８図中、検出手段と
しては第９図に示すような４つのパターンＲ_Ａ，Ｒ_Ｂ，
Ｒ_Ｃ，Ｒ_Ｄが形成された磁気抵抗素子４０が使用され
る。この磁気抵抗素子４０の端子Ｔ_１には駆動電圧Ｖ_Ｃ
が印加されるとともに端子Ｔ_４は接地され、磁極が磁気
抵抗素子４０を通過すると、位相差をもって検出信号が
端子Ｔ_２及びＴ_３から出力される。この磁気抵抗素子４
０は、前述した磁気抵抗素子２９と同様に板状に形成さ
れており、その先端の磁界検出部が環状に形成された磁
石２２の表面に対し接線方向に延在するように保持され
ている。

又、磁気抵抗素子４０の位相差を有した２つの出力は、
夫々表示部４１のアンプ４２，４３により波形整形及び
増幅されて制御回路３２に入力される。

制御回路３２には第１０図に示すように、正逆判別回路
４４，係数補正回路４５，出力分周回路４６が設けられ
ており、アンプ４２，４３からの信号は一方の信号に対
する他方の信号の位相の進みまたは遅れに基づき正逆判
別回路４４により磁石２２の回転方向が判別され、そし
て係数補正回路４５において係止補正スイッチ３４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４５により出力された信号は出力分周回路４６で
分周されて出力回路４７，４８に供給される。

磁石２２が回転するのに伴い磁気抵抗素子４０で得られ
た信号は夫々位相差のある信号としてアンプ４２，４３
に入力され、アンプ４２，４３より制御回路３２に出力
された信号は第１０図に示すようになる。正逆判別回路
４４ではアンプ４２，４３から位相差のある信号が入力
されると、Ａ相パルスの立上りで制御回路３２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１４の正転が逆転かを判別する。その
際の判別条件は第１２図に示す。従って、本実施例では
Ａ相の出力の立上りが「Ｈ」のときＢ相の出力が「Ｌ」
であるとき、回転子１４が正転しているものと判断す
る。又、Ａ相の出力の立上がりが「Ｈ」のときＢ相の出
力が「Ｈ」であるときは、回転子１４が逆転していると
判断する。

そして、制御回路３２は回転子１４が正転していると
き、出力分周回路４６からの信号を表示器３５に供給
し、流量を表示する。

又、回転子１４，１５は楕円歯車であるため、長径部と
短径部との回転速度は一定でない。第１３図中線図Ｉで
示すように各回転子１４，１５の角度変位は曲線状とな
る。

このように、回転子１４の不等速回転を磁気抵抗素子４
０でそのまま検出してしまうと、回転子１４の回転に伴
う磁束変化を電気的なアナログ信号の変化に変換する際
アナログ信号が安定しないといった不都合が生ずる。

このような、不都合を無くすため、回転子１４の不等速
回転を打消すように、磁石２２′の着磁面積は第１４図
に示す如く変化させてある。即ち、磁石２２′は回転の
早い短径部で着磁面積が広く、回転の遅い長径部の着磁
面積が狭くなっている。

これにより、磁気抵抗素子４０で検出される磁石２２′
の回転は、第１３図中線図IIで示すように見かけ上等速
回転となる。

尚、上記実施例では、楕円歯車よりなる回転子を用いた
が、本考案はこれに限らず、例えばまゆ形の回転子を有
するルーツ形流量計にも適用できるのは勿論である。

考案の効果上述の如く、本考案になる容積式流量計は、多極磁石を
回転子にインサート成形してなるため、回転子の１回転
当りにより多くのパルスを検出することができ、これに
より従来よりもきめ細かな流量計側を実現して、計測精
度を高めることができる。しかも、磁石が回転子を成形
する際同時に埋設できるので磁石がガタツカないように
強固に保持でき、そのため、接着による固定方法よりも
流量計測時の信頼性が高く、ボルト等を使用する場合よ
りも部品点数が少なく組付の手間が不要である。さら
に、合成樹脂性の回転子の端面に環状に形成された磁石
をインサート成形することにより、回転子が軽量化され
て流量計測時の回転負荷が小さく計測精度を高めること
ができる。又、磁石が円周方向にＮ極とＳ極とが並んで
着磁されているので、インサート成形により回転子と磁
石とは高精度に芯出しされて同軸となり、回転検出精度
が高められている。しかも、検出手段の先端の磁界検出
部が環状に形成された磁石表面に対し接線方向に延在す
るように保持されているので、Ｎ極とＳ極との境界が磁
界検出部の延在方向に移動することになり、回転子の回
転を検出する検出手段の検出感度がより高められ、正確
に流量計測できる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案になる容積式流量計の一実施例の平面
図、第２図は第１図中II−II線に沿う縦断面図、第３図は流量表示部の回路構成を示す概略構成図、第４図は回転子の平面図、第５図は回転子の縦断面図、第６図は磁石の平面図、第７図は回転子を成形する金型の縦断面図、第８図は本考案の変形例の表示部を説明するための概略
構成図、第９図は検出手段としての磁気抵抗素子を説明するため
の図、第１０図は制御回路の内部の回路構成図、第１１図は正逆判別回路に入力されるパルス信号を示す
波形図、第１２図は正逆判別回路で実行する判別条件を示す図、第１３図は回転子が回転する際の角度変位を示す線図、第１４図は磁石の着磁パターンの変形例を示す回転子の
平面図、第１５図は従来の容積式流量計に用いられていた回転子
を示す斜視図、第１６図，第１７図は夫々従来考えられていた回転子の
図である。１１……容積式流量計、１２……ケーシング、１３……
流量計、１４，１５……回転子、２２……磁石、２２ａ
……凹部、２４……金型、２９，４０……磁気抵抗素
子、３０，４１……流量表示部、３２……制御回路、３
５……液晶表示器、４４……正逆判別回路。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】内部に流体が通過する計量室を有するケー
シング本体と、合成樹脂により成形され、該計量室内を流れる流量に応
じた回転数で回転するように前記計量室内に設けられた
回転子と、該回転子と同軸となるように、該回転子の端面にインサ
ート成形により一体的に埋設され、円周方向にＮ極とＳ
極とが交互に並んで着磁された環状の磁石と、前記回転子に係合し該磁石を前記回転子に対して回転不
可状態に係止する係合部と、先端の磁界検出部が前記回転子の端面に対し垂直方向か
ら前記磁石に近接し、且つ前記磁界検出部が前記環状に
形成された磁石表面に対し接線方向に延在するように前
記ケーシング本体に保持され、前記回転子の回転に伴い
前記磁界検出部を通過する前記磁石のＮ極及びＳ極の磁
界変化を検出する検出手段と、よりなる容積式流量計。