JPH10281828A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロートの広い移動範囲にわたってフロート
の移動量を正確に検出して正確な液体の流量を計測でき
る流量計を提供しようとする。 【解決手段】流量計本体２に流路２ｃを直立して設け、
この流路２ｃ内に所定長さの極間を持つ永久マグネット
３ｃを内蔵したフロート３を配置し、前記流路２ｃに沿
って一列にフロート３の移動方向と直交する方向の磁力
を検出する複数のリニア感磁素子５を配置し、隣接する
リニア感磁素５子間を前記永久マグネット３Ｃの極間長
さのほぼ１／２の長さとし、永久マグネット３ｃの中心
とその端縁との中間位置の通過を検出すると、上方また
は下方に隣接するリニア感磁素子５を選択してこれと最
下位置にあるリニア感磁素子５ａとの距離に応じた加算
値を、前記リニア感磁素子５の出力信号に加算して加算
後の値から液体の流量を算出している。そのため、リニ
ア感磁素子５の出力特性のうち線形部分のみを利用して
フロートの移動量を検出できる。また、フロート３の移
動域でその移動量に正確に比例した出力信号が得られ、
正確な液体の流量を計測できる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の流量を計測
する流量計、特に回転計測部を使用せずに液体の流量を
計測する流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、液体の流量計測が工業界はもとよ
り食品業界、薬品・医療機器業界でも広く行われるよう
になり、高精度な流量計測に加え、計測中に液体に不純
物が混じらないクリーンな状態下での流量計測が要求さ
れるようになってきている。これら要求に応え、流量計
測部に回転部を持たない面積流量計が種々創案されてい
る。その一例として、図４に示す面積流量計がある。こ
の面積流量計の流量計本体２には流入口２ａから流入す
る液体が通過して流出口２ｂに達する流路２ｃが直立し
て設けられており、この流路２ｃは下方から上方に向か
うに従い徐々に大きくなる断面積を有するように構成さ
れている。この流路２ｃ内には流入口２ａから流入する
液体により押圧されて流出口２ｂ側に移動するフロート
３が配置されており、このフロート３の移動により流出
口２ｂにつながる断面積が変化するように構成されてい
る。前記フロート３内には永久マグネット３ｃが内蔵さ
れており、永久マグネット３ｃの磁力の移動がフロート
３の移動として検出可能に構成されている。

【０００３】また、前記流量計本体２には、フロート３
の移動路近くにその広い移動域をカバーするように一列
に複数の磁気センサ２１が所定間隔を隔てて配置されて
おり、フロート３の移動方向と直交する方向の磁力の有
無を検出してフロート３の位置を検出し、このフロート
３の位置により液体の流量が検出されるように構成され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この流量計では、液体
が流出口２ｂから排出され、流量計本体２の流路２ｃ内
を液体が移動すると、フロート３が押し上げられ、液体
の動圧とフロート３の液中の重量とが釣り合う位置まで
移動する。このフロート３の移動にともない、フロート
３内の永久マグネット３ｃが移動するので、この永久マ
グネット３ｃの位置が磁気センサ２１により検出され、
この位置からフロート３の位置が検出され、液体の瞬時
流量が算出されている。この時、磁気センサ２１の出力
信号は永久マグネット３ｃの端縁付近の通過時にピーク
となるように変化するので、このピーク近辺がコンパレ
ータ２２でパルス検出され、これが検出される磁気セン
サ２１の位置に応じた階段状の出力信号が出力部９から
フロート３の位置検出信号として出力されている。その
ため、フロート３の位置は所定間隔おいて配置された磁
気センサ２１が永久マグネット３ｃの端縁付近の通過を
検出する時にしか検出されず、磁気センサ２１間ではフ
ロート３の位置検出ができなくなっており、正確な液体
の瞬時流量の検出ができない等の欠点が生じている。

【０００５】本発明は、上記欠点の除去を目的とするも
ので、流出口につながる流路の断面積を変化させるフロ
ートの位置に応じて液体の流量を検出する流量計、特に
フロートの広い移動範囲にわたってフロートの移動量を
正確に検出して正確な液体の流量を計測できる流量計を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】流量計本体に流入口から
流出口に向かうに従って断面積が大きくなる流路を設
け、この流路内に流入口から流入する液体により押圧さ
れて流出口側に移動するフロートを配置し、このフロー
トに所定極間長さを有する永久マグネットを配置し、さ
らにこのフロートの移動路近くにその移動方向と直交す
る方向の磁力を検出してその移動量を検出するリニア感
磁素子を一列に複数配置し、そのフロートの位置をリニ
ア感磁素子により検出してフロートの位置から流出口に
連通する断面積に応じた液体の流量を算出するように構
成した流量計において、隣接する２個のリニア感磁素子
間の間隔をフロートに内蔵された永久マグネットの極間
長さのほぼ半分とし、最下位置にあるリニア感磁素子の
中心を最下位置にあるフロート内の永久マグネットの中
心と上端縁との中間に位置させ、リニア感磁素子が永久
マグネットの中心とその端縁との中間位置を検出すると
上方または下方に隣接するリニア感磁素子を選択し、こ
れと最下位置にあるリニア感磁素子との距離に応じた加
算値を前記リニア感磁素子の出力信号に加算して加算後
の値から液体の流量を算出する手段を設けている。

【０００７】また、前記フロートが上昇する時、リニア
感磁素子が永久マグネットの中心とその下端縁との中間
位置を検出すると、上方に隣接するリニア感磁素子を選
択し、フロートが下降する時、リニア感磁素子が永久マ
グネットの中心とその上端縁との中間位置を検出する
と、下方に隣接するリニア感磁素子を選択して、選択さ
れたリニア感磁素子と最下位置にあるリニア感磁素子と
の距離に応じた加算値を、前記リニア感磁素子の出力信
号に加算して、加算後の値から液体の流量を算出するよ
うに構成してもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１において、１は液体の流量を計
測する流量計であり、流入口２ａと流出口２ｂとを備え
た非磁性体でなる流量計本体２を有している。この流量
計本体２には、流入口２ａおよび流出口２ｂに連通して
直立する方向に延びる横断面円形の流路２ｃが設けられ
ており、この流路２ｃは上方に向かうに従って大きくな
る断面積を有している。また、前記流量計本体２の流路
２ｃ内には弁体部３ａと軸部３ｂとを持つ耐摩耗性、耐
食性に優れた非磁性体金属または樹脂材でなるフロート
３が配置されており、流路２ｃ内の液体が流れない時流
路２ｃの狭部で係止されるように構成されている。この
フロート３の長さは、フロート３が移動する移動域に比
べて十分短くしかも流路２ｃの直径よりは長くなってお
り、フロート３が流路２ｃ内で転倒しないように構成さ
れている。さらに、このフロート３の軸部３ｂにはその
全長にわたって延びる極間長さを持つ永久マグネット３
ｃが内蔵されており、フロート３の移動量が永久マグネ
ット３ｃの移動量から検出可能に構成されている。な
お、フロート３が流路２ｃの中心線に沿って移動できる
ようにガイド（図示せず）を流路２ｃ内に設けてもよ
い。

【０００９】さらに、前記流量計本体２には、流路２ｃ
の上部に液体の通過に支障のない整流フィン４が配置さ
れており、この整流フィン４によりフロート３がそれ以
上移動しないように構成されている。

【００１０】前記流量計本体２には、フロート３が移動
する流路２ｃに沿ってかつその流路２ｃに近接してフロ
ート３の移動方向と直交する方向の磁力を検出するリニ
アホールセンサでなる複数のリニア感磁素子５、５ａが
一列に配置されている。これら隣接する２個のリニア感
磁素子５の間隔はフロート３内の永久マグネット３ｃの
極間長さのほぼ半分となるように構成されている。ま
た、最下位置にあるリニア感磁素子５ａの中心は流路２
ｃを閉止する位置にあるフロート３内の永久マグネット
３ｃの中心とその上端縁との中間に位置し、フロート３
が移動して永久マグネット３ｃの中心とその下端縁との
中間位置がこのリニア感磁素子５の中心位置に達する
と、永久マグネット３ｃの中心とその上端縁との中間位
置が上方に隣接するリニア感磁素子５の中心位置に達す
るように構成されている。なお、隣接する２個のリニア
感磁素子５間の間隙は永久マグネット３ｃの極間長さの
ほぼ１／２に限定されているが、永久マグネット３ｃの
中心側の磁力の検出範囲を変更することによって前記間
隔を変更してもよい。

【００１１】前記リニア感磁素子５は、それぞれ検出信
号を出力する出力端子を有し、各出力端子は図２に示す
ようにそれぞれゼロ点調整部６に接続されている。この
ゼロ点調整部６は永久マグネット３ｃの中心とその上端
縁との中間位置が前記リニア感磁素子５の中心位置に達
する位置関係にある時の各リニア感磁素子５の出力特性
からゼロ点を一致させるために算出される各調整量を記
憶している。また、このゼロ点調整部６はリニア感磁素
子５の出力信号に各調整量を加算または減算して、各出
力信号のゼロ点を最下位置にあるリニア感磁素子５ａの
ゼロ点に一致させるよう構成されている。

【００１２】前記ゼロ点調整部６は、それぞれ信号スパ
ン調整部７に接続されており、この信号スパン調整部７
は永久マグネット３ｃの中心とその下端縁との中間位置
がリニア感磁素子５の中心位置に達する位置関係にある
時の各リニア感磁素子５の出力特性から最大出力値を一
定にするように算出される乗算値を記憶している。ま
た、この信号スパン調整部７は、前記乗算値をゼロ点調
整部６からの出力信号にそれぞれ乗算して、各リニア感
磁素子５の出力特性を一定にするように構成されてい
る。

【００１３】前記信号スパン調整部７はそれぞれ出力切
換部８に接続されており、さらにこの出力切換部８は出
力部９に接続されている。前記出力切換部８は、後記す
るデコーダ１０の選択指令信号を受けてリニア感磁素子
５につながる信号スパン調整部７の出力信号を１個だけ
選択してこれを出力部９に出力するように構成されてい
る。また、前記出力部９は出力切換部８で選択された信
号スパン調整部７の出力信号に後記するＤＣレベル切換
部１１からの加算値を加算し、加算後の値を表示に適し
た値に補正してこれを表示部（図示せず）で表示するよ
うに構成されている。

【００１４】また、前記出力切換部８で選択された信号
スパン調整部７の出力信号は第１比較部１２および第２
比較部１３の一方の入力端に接続されており、第１比較
部１２には第１設定部１２ａが、また第２比較部１３に
は第２設定部１３ａが接続されている。前記第１設定部
１２ａは、永久マグネット３ｃの中心とその下端縁との
中間位置が最下位置にあるリニア感磁素子５ａの中心位
置に達する位置関係にある時のリニア感磁素子５の出力
値を第１基準値として有している。また、前記第２設定
部１３は永久マグネット３ｃの中心とその上端縁との中
間位置が最下位置にあるリニア感磁素子５ａの中心位置
に達する位置関係にある時のリニア感磁素子５の出力値
を第２基準値として有している。

【００１５】前記第１比較部１２および第２比較部１３
は、アップダウンカウンタ１４に接続されており、フロ
ート３上昇時信号スパン調整部７の出力信号が第１基準
値に一致すると、第１比較部１２からカウントアップ指
令信号が出力され、またフロート３下降時信号スパン調
整部７の出力信号が第２基準値に一致すると、第２比較
部１３からカウントダウン指令信号が出力されるように
構成されている。

【００１６】前記アップダウンカウンタ１４は、デコー
ダ１０に、さらにこのデコーダ１０は出力切換部８に接
続されている。このデコーダ１０は、アップダウンカウ
ンタ１４のカウント値を出力切換部８およびＤＣレベル
切換部１１への選択指令信号に変換するとともに、これ
を出力切換部８に出力してこの選択指令信号に応じて出
力切換部８を作動させるように構成されている。なお、
計測開始前、選択指令信号は最下位置のリニア感磁素子
５ａを選択する値を有している。また、前記デコーダ１
０はＤＣレベル切換部１１にも接続されており、このＤ
Ｃレベル切換部１１はデコーダ１０からの選択指令信号
に応じた加算値を選択してこれを前記出力部９に出力す
るように構成されている。

【００１７】上記流量計において、流量計測開始前、最
下位置にあるリニア感磁素子５ａの出力信号はゼロ点調
整部６（補正値＝０）、信号スパン調整部７（乗算値＝
１）および出力切換部８を経由して出力部９に出力さ
れ、これが表示に適した値に補正されて表示部でゼロ表
示される。この状態で、流出口２ｂから液体が流出する
と、液体の動圧でフロート３が上方に移動し、その液中
の重量と釣り合う位置で停止する。このフロート３の移
動にともない、フロート３に内蔵された永久マグネット
３ｃが移動し、その水平方向の磁力がリニア感磁素子５
ａに検出されて、このリニア感磁素子５ａの出力信号が
上昇する（図３中、出力信号が０になるまではそのマイ
ナス成分が減少する）。この刻々の出力信号が出力切換
部８を通過して、出力部９に出力される。この時、ＤＣ
レベル切換部１１からの加算値は０であるので、前記刻
々の出力信号がそのまま表示に適した流量に補正されて
表示部で表示される。また、この刻々の流量はリニア感
磁素子５ａの出力特性のうち線形部分のみを利用して検
出されたフロート３の移動量から算出されているため、
極めて正確な液体の流量が表示される。

【００１８】前記フロート３が上昇して最下位置のリニ
ア感磁素子５ａが永久マグネット３ｃの下端縁とその中
心との中間位置を検出すると、第１比較部１２からその
検出信号が出力される。そのため、アップダウンカウン
タ１４がカウントアップし、デコーダ１０からアップダ
ウンカウンタ１４のカウント値に応じた選択指令信号が
出力切換部８に出力される。この選択指令信号により出
力切換部８は前記リニア感磁素子５ａの上方に隣接する
リニア感磁素子５につながる信号スパン調整部７の刻々
の出力信号を選択し、これを出力部９に出力する。この
時、前記デコーダ１０の選択指令信号はＤＣレベル切換
部１１にも出力されており、その選択指令信号に応じた
加算値（第１基準値に相当する値）が選択されて、出力
部９に出力される。そのため、出力部９では前記刻々の
出力信号に前記加算値が加算され、加算後の値が表示に
適した流量に補正されて表示部で表示される。

【００１９】以後、フロート３の上昇にともなって順次
上方に隣接するリニア感磁素子５の刻々の出力信号が選
択されると、選択された出力信号に応じたすなわち最下
位置にあるリニア感磁素子５ａからフロート３内の永久
マグネット３ｃの通過を検出したリニア感磁素子５まで
の距離に応じた加算値が前記出力信号に加算されて加算
後の値が表示部で表示される。

【００２０】前記フロート３が下降する時には、永久マ
グネット３ｃの上端縁とその中心との中間位置が検出さ
れると、第２比較部１３から検出信号が出力され、アッ
プダウンカウンタ１４にカウントダウン指令信号が出力
される。そのため、アップダウンカウンタ１４がカウン
トダウンし、そのカウント値からフロート３上昇時と逆
に下方に隣接するリニア感磁素子５につながる信号スパ
ン調整部７の出力信号が選択されるとともに、最下位置
にあるリニア感磁素子５ａからフロート３の通過を検出
したリニア感磁素子５までの距離に応じた加算値が前記
出力信号に加算されて加算後の値が表示部で表示され
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は流量計本
体に流入口から流出口に向かうに従って大きくなる断面
積を持つ流路を直立して設け、この流路内に所定長さの
極間を持つ永久マグネットを内蔵したフロートを配置す
るとともに、前記流路に沿って一列にフロートの移動方
向と直交する方向の磁力を検出する複数のリニア感磁素
子を配置し、隣接するリニア感磁素子間を前記永久マグ
ネットの極間長さのほぼ１／２の長さとし、永久マグネ
ットの中心とその端縁との中間位置の通過を検出する
と、上方または下方に隣接するリニア感磁素子を選択し
てこれと最下位置にあるリニア感磁素子との距離に応じ
た加算値を、選択されたリニア感磁素子の出力信号に加
算して、加算後の値からフロートの位置を検出して、液
体の流量を算出するように構成しているため、永久マグ
ネットの端縁付近の磁力を検出することなく、リニア感
磁素子の出力特性のうち線形部分のみを利用してフロー
トの移動量を検出でき、フロートの移動量に比例した出
力信号から正確な液体の流量を得ることができるばかり
か、フロートの移動量の長短に拘わらずその全域でフロ
ートの移動量に正確に比例した出力信号が得られ、広い
流量範囲で正確な液体の流量を計測することができる等
の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量計の要部説明図である。

【図２】本発明に係る信号処理回路のブロック図であ
る。

【図３】本発明に係るリニア感磁素子のフロートの移動
量ー出力信号特性図である。

【図４】従来例の概略説明図である。

【符号の説明】

１ 流量計 ２ 流量計本体 ２ａ 流入口 ２ｂ 流出口 ２ｃ 流路 ３ フロート ３ａ 弁体部 ３ｂ 軸部 ３ｃ 永久マグネット ４ 整流フィン ５ リニア感磁素子 ５ａ 最下位置のリニア感磁素子 ６ ゼロ調整部 ７ 信号スパン調整部 ８ 出力切換部 ９ 出力部 １０ デコーダ １１ ＤＣレベル切換部 １２ 第１比較部、 １２ａ 第１設定部 １３ 第２比較部 １４ アップダウンカウンタ ２１ 磁気センサ ２２ コンパレータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流量計本体に流入口から流出口に向かうに
   従って断面積が大きくなる流路を設け、この流路内に流
   入口から流入する液体により押圧されて流出口側に移動
   するフロートを配置し、このフロートに所定極間長さを
   有する永久マグネットを配置し、さらにこのフロートの
   移動路近くにその移動方向と直交する方向の磁力を検出
   してその移動量を検出するリニア感磁素子を一列に複数
   配置し、そのフロートの位置をリニア感磁素子により検
   出してフロートの位置から流出口に連通する断面積に応
   じた液体の流量を算出するように構成した流量計におい
   て、 隣接する２個のリニア感磁素子間の間隔をフロートに内
   蔵された永久マグネットの極間長さのほぼ半分とし、 最下位置にあるリニア感磁素子の中心を最下位置にある
   フロート内の永久マグネットの中心と上端縁との中間に
   位置させ、 リニア感磁素子が永久マグネットの中心とその端縁との
   中間位置を検出すると上方または下方に隣接するリニア
   感磁素子を選択し、これと最下位置にあるリニア感磁素
   子との距離に応じた加算値を前記リニア感磁素子の出力
   信号に加算して加算後の値から液体の流量を算出する手
   段を設けたことを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】フロートが上昇する時、リニア感磁素子が
   永久マグネットの中心とその下端縁との中間位置を検出
   すると上方に隣接するリニア感磁素子を選択し、フロー
   トが下降する時、リニア感磁素子が永久マグネットの中
   心とその上端縁との中間位置を検出すると下方に隣接す
   るリニア感磁素子を選択し、選択されたリニア感磁素子
   と最下位置にあるリニア感磁素子との距離に応じた加算
   値を、前記リニア感磁素子の出力信号に加算して、加算
   後の値から液体の流量を算出する手段を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載の流量計。