JPS59159018A

JPS59159018A - 流量計測方法及びその装置

Info

Publication number: JPS59159018A
Application number: JP3395383A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Imai; 今井　達朗; Sada Inoue; 貞井上
Original assignee: Nakamura Kinzoku Kogyosho Inc
Current assignee: Nakamura Kinzoku Kogyosho Inc
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1984-09-08
Also published as: JPH0347440B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、液体の流量を、流路途中に挿入する流量、′
ｉ１を用いることなく、ポンプの回転数から間接的に計
測する流量計測方法およびその装置に関し、１−シこ食
品、化粧品または医薬品のように腐敗しやすいもの、化
学変化を起こしやすいものまた：ＦｊＪ粘度のもの等を
扱う分野に利用し得る。

（従来技術）従来より、液体の流量を計測するには、例えば流路途中
に挿入したオーバル歯車式流量計によって流れを回転力
に変換し、この回転力を適当な方法で電気信号に変換し
ている。この方法によると１、液体の流路途中に流量計
が介在するので、液体が高粘度液や固形物混入液である
場合は計測不可能かまたは不正確となる。さらに流量計
の内部構造は複雑であるから、液体が流９′計の内部に
付着しやすく、食品工業や薬品工業等の液を対象とする
場合は付着物の腐敗による組成変化または衛生上の問題
が生ずる− また、超音波流量計や電磁流量計によると、管路の外方
から計測できて一ヒ述のごとく衛生上の問題は発生しな
いが、測定可能な液体が限定され、またこれらの流量計
は高価であって使用方法も複雑であるという難点を有し
ている。

（発明の目的）本発明は上述の問題を解決するために成されたもので、
流量を流量計を用いずにポンプの回転数から間接的に計
測することによって、高粘度液または固形物混入液にも
通用でき、また流量計を使用した場合の付着物による諸
々の問題が発生せず、かつ低価格な流量計測方法及びそ
の装置を提供するものである。

（発明の構成）本発明の方法は、流体の流量を計測するにあたり、当該
流体を容積形回転ポンプにより圧送するとともに、該ポ
ンプの回転数を検出するための検出器を設けて該ポンプ
の回転数に関連した値の電気信号を発生させ、一方、あ
らかしめ定めた該ポンプの単位回転数当りの吐出流量値
を入力手段により電気信号に変換し、これらの電気信号
に変換された回転数に関連した値と当該ポンプの単位回
転数当りの吐出流量値とをもとに演算して流量をコ１測
することを特徴とするものである。

本発明の第一の装置の構成は、流体を圧送する容積形回
転ポンプと、該ポンプの単位回転数当りの吐出流量値を
電気信号に変換するための入力手段と、該ポンプの回転
数を検出して回転数に応じた数のパルスを出力する回転
パルス発振器と、該回転パルス発振器の出力パルスを前
記ポンプの単位回転数当りの吐出流量値に関連して分周
する分周器と、該分周器の出力パルスをゲート回路を介
してまたは介さずにカウントするカウンタとよりなるも
のである。

本発明の第二の装置の構成は、流体を圧送する容積形回
転ポンプと、該ポンプの単位回転数当りの吐出流量値を
電気信号に変換するための入力手段と、該ポンプの回転
数を検出する検出手段と、該検出手段の出力値と前記ポ
ンプの単位回転数当りの吐出流量値とから流量を演算す
るための演算手段とを有してなるものである。

そして好ましくは、第二の装置の構成の前記検出手段は
、回転数に比例した数のパルスを出力する回転パルス発
振器と、該回転パルス発振器の出力パルスをカウントす
るカウンタとを含んでなるものである。

あるいは、前記検出手段は、回転速度に逆比例した周期
のパルスを出力する回転パルス発振器と、該回転パルス
発振器の出力パルスの周期を測定する周期測定部とを含
んでなるものである。また前記周期測定部は、前記回転
パルス発振器の出力パルスの周期よりも充分短い周期の
パルスを発生する基準パルス発振器と、該基準パルス発
振器の出力パルスの数を該回転パルス発振器の出力パル
スの単位周期の間だけカウントするカウンタとを含んで
なるものである。また前記演算手段は、マイクロコンピ
ュータを月１いたものである。

（実施例）本発明の方法は、流体の流量を計測するにあたり、当該
流体を圧送するのに容積形回転ポンプを使用する。容積
形回転ポンプは、一定条件のもとて吐出流量が回転数に
比例するもので、歯車ポンプ、カムポンプ、プランジャ
ポンプまたはこれらの変形ポンプが含まれる。これらの
ポンプをモータまたはエンジン等の回転駆動源によって
回転駆動するとともる。云ポンプの回転数を検出するた
めの検出器を同軸上にまたは歯車、ベルト等を介して設
け、ポンプの回転数に関連した電気信号を発生させる。

検出器としては、回転数に比例した数のパルスを出力す
る回転パルス発振器、回転速度に逆比例した周期のパル
スを出力する回転パルス発振器等のディジタル式検出器
または回転速度に比例した電圧を出力する回転発電機等
のアナログ式検出器が用いられる。回転駆動源としてサ
ーボモータやパルスモータ等を使用した場合は、その回
転駆動源を制御するだめの制御信号から回転数に関連し
た電気信号を得ることも可能である。

一方、あらかじめ定めた当該ポンプの単位回転数、例え
ば−回転当りの吐出流量値を入力手段により電気信号に
変換する。この吐出流量値を定めるには、あらかじめ当
該ポンプを一定の条件のもとで回転させ、吐出流量を実
測して求めておくか、または当該ポンプの設計仕様に基
づいた値を用いる。また入力手段としては、キーボード
、スイノ千の回転角度位置に関連した数値の接点組合せ
信号−を出力する宇イジタルスイノチ、ＲＯＭ（読出し
専用メモリ）または磁気テープ等のディジタル式手段、
もしくは可変抵抗器等のアナログ式手段が用いられる。

さらに、これらの電気信号に変換された回転数に関連し
た値と当該ポンプの単位回転数当りの吐出流量値とをも
とに演算を行う。この演算は、例えば当該ポンプの１回
転当りの吐出流量値と単位時間当りの回転数との積を求
めることにより流量率が、また当該ポンプの一回転光り
の吐出流量値と総回転数との積を求めることにより積算
流量が得られる。このための演算手段としては、ゲート
回路を有するカウンタ、分周器、加算器、マイクロコン
ピュータもしくはこれらの組合せによるディジクル式の
もの、または加減算増幅器、対数増幅器等の演算増幅器
によるアナログ式のものが用いられる。

上述した検出器、入力手段または演算手段の組合せは自
由であり、Ａ／Ｄ変換器またはＤ／Ａ変換器を用いるこ
とによってディジタル式とアナログ式の混用も可能であ
る。また圧力、温度、流体の粘度等の条件が異なって、
当該ポンプのあらかしめ定めた吐出流量値が流量計測の
際の吐出流量と一致しないことによる誤差を軽減するた
めに、適宜補正を加えることとしてよい。そして、演算
によって得られた流量は、適宜表示手段によって表示し
、または他の装置を制御するための制御信号として出力
する。

上述した本発明の方法は、以下に説明する本発明の装置
に関する記載によってさらに明らかにされるであろう。

以下、本発明の第１の装置の実施例を説明する。

第１図において、符号１は容積形のポンプであって、こ
のポンプ１には駆動用モータ２及び回転数を検出する回
転パルス発振器３が連結されている。この回転パルス発
振器３は１回転当り１００個のパルスを出力するもので
ある。従ってポンプ１が回転すると流体は一定条件のも
とて吸入管１ａから吸入され吐出管１ｂからその回転数
に比例した流量が吐出されることとなる。回転パルス発
振器３の出力はゲート回路４を経て回転数カウンタ５に
よりカウントされ、その結果が複数個の７セグメントＬ
ＥＤよりなる回転数表示装置６により表示される。ゲー
ト回路４は、ゲート時間が０．６秒に設定されており、
従ってポンプ１の回転数をｎ（ＲＰＭ）とすると回転数
カウンタ５によるカウント結果は、１００Ｘｎ÷６０Ｘ０．６　＝ｎとなり、回転数表示装置６によりポンプ１の回転数ｎ（
ＲＰＭ）を直読できる。

また回転パルス発振器３の出力は、後述するレジスタ１
３の内容によって分周率が決定される分周器７によって
分周され、その出力はゲート回路８を経て流量カウンタ
９によりカウントされ、その結果が流量表示装置１０に
よって表示される。キーボード１１はポンプ１の１回転
当りの吐出流量値Ｑ（ｃｃ／ｒｅｖ）及び積算流量のプ
リセント値Ｐ（β）を入力して設定するためのもので、
切換スイッチ１２を切換えることによって２個のレジス
タ１３．１４を選択して書き込むとともに、各レジスタ
１３．１４の内容を選択的に設定表示装置１５により表
示する。

ポンプ１の１回転当りの吐出流量値Ｑ　（ｃｃ／ｒｅｖ
　）は、実際の使用条件に近い条件下においてあらかじ
め試験を行って求めておき、その数値をキーボード１１
より入力しレジスタ１３に記憶させる。分周器７の分周
率は、レジスタ１３の内容を１０００で除した値となる
ようにされており、またゲート回路８は、ゲート時間が
０．６秒に設定されている。いま、回転数ｎ（ＲＰＭ）
時のポンプ１の吐出量をＦ（β／ｍ１ｎ）とすると、Ｆ　＝ＱＸ　ｎ／１０００一方、流量カウンタ９のカウント結果は、ｎ＋６０Ｘ１
００ＸＱ＋１０００Ｘ０．６＝　Ｑ　Ｘ　ｎ／１０００Ｆとなり、流量表示装置１０によりポンプ１の吐出量Ｆ　
（Ｉｌ／ｍｉｎ　）すなわぢ流体の流量率を直読できる
。

分周器７の出力は、他の分周器１６によってさらに分周
された後、積算流量カウンタ１７によってカランｌ−さ
れ、その結果が積算流量表示装置１８によって表示され
る。この分周器１６は分周率が１／１００に設定されて
いる。いま、ポンプ１がＮ回転した場合について積算流
量Ｓ　（１）を考えてみると、５＝ＱＸＮ＋１０００一方、積算流量カウンタ１７のカウント結果は、１００
　ｘＮＸＱ＋１０００＋１００　＝ＱｘＮ＋１０００＝
Ｓとなり、積算流量表示装置１８によりポンプ１の積算
流量Ｓ（β）を直読できる。

比較回路１９は、積算流量カウンタ１７のカウント値Ｓ
（β）とキーボード１１により入力されてレジスタ１４
に書き込まれた積算流量のプリセント値Ｐ（７りとを比
較し、カウント値Ｓがプリセント値Ｐ以上になった場合
に制御用のリレー２０を動作させる。このリレー２０に
よって警報のためのブザを鳴らし、またはモータ２の回
転を停止させる。

以−にの説明で理解できるように、流量をカウントする
に際して分周器７の分周率、すなわちレジスタ１３の内
容Ｑが精度に重要な役割を果たしている。このＱば、前
述したように試験によってあらかじめ求めておくもので
、この値が正確であればカウントされた砲車の値も正確
となる。従って実際の使用時の種々の条件に応じたＱの
値を求めておき、使用条件が変化するごとにＱの値をキ
ーボード１１により設定し直すのが望ましい。しかし、
特に高い精度を望まないのであればポンプ１の設計上の
計算値からＱを得てもよい。このＱの値は、キーボード
１１より簡単に入力することができるので、ポンプ１を
取り換えた場合または異なるポンプ装置の流量を計測す
る場合であっても簡単に適応できる。なお、第２図にお
いて符号２１は電源スィッチ、符号２２は非常停止スイ
ッチ、符号２３はリレー２０が動作した場合に自動的に
モータ２を停止トさせるか否かを選択する切換スイッチ
、符号２４はモータ２の起動用スイッチである。

本実施例においては、回転パルス発振器３として１回転
当り１００個のパルスを出力するパルス発振器について
説明したが、これ以外のパルスの個数例えば１回転当り
２００個、５００個または１０個等の場合でも適用でき
、そのパルスの個数に応じて分周率、ゲート時間を決定
すればよい。また各表示装置６．１０．１８の表示の単
位を上述と異ならせ５ることも可能であって、それに応
して前述の分周率、ゲート時間を決定すればよい。

また実施例においては、入力手段としてキーボード１１
及びレジスタ１３を使用したが、これに代えて適当桁数
を有するディジタルスイッチを使用してもよい。また分
周器７の分周率は一定にしておき、この入力手段によっ
てゲート回路８のゲート時間を変化させるようにしても
よい。

次に、本発明の第２の装置の実施例を説明する。

第３図において、容積形のポンプ１と駆動モーフ２との
連結軸には、周面に１個の永久磁石が取付けられた回転
板３１が取付けられており、回転板３１の周面に近接し
てリードスイッチを用いた検出器３２が取付けられてい
る。検出器３２の出力は、分周器３３によって２に分周
されるとともに方形波に整形されてアンド回路３４へ入
力される。アンド回路３４には、周期が０．６マイクロ
セカンドのパルスを発生ずる基準パルス発振器３５の出
力が接続されている。またアンド回路３４の出力は一カ
ウンタ３６に接続されてパルスの数がカウントされ、カ
ウントされた結果はマイクロコンピュータ３７へ入力さ
れる。

上述のアンド回路３４は、基準パルス発振器３５のパル
ス入力に対してはポンプ１の１回転毎にオンまたはオフ
となるゲート回路として動作するので、分周器３３、ア
ンド回路３４、基儀パルス発振器３５及びカウンタ３６
によって周期測定部３６ａが構成されている。検出器３
２はポンプ１が１回転すると１個のパルスを出力するの
で、カウンタ３６のカウント値はポンプ１の１回転の周
期に対応している。なお３２ａはプルアンプ抵抗器、３
２ｂはシュミット回路である。

マイクロコンピュータ３７には、ポンプ１の１回転当り
の吐出流量値Ｑｌ　　（ｃｃ／ｒｅｖ）を設定して入力
するためのディジタルスイッチを用いた設定器３８、積
算流量のプリセント値Ｐｓ　　（ｊりを設定して入力す
るための同様の設定器３９、回転数表示装置４０、流量
表示装置４１、積算流量表示装置４２及び警報出力装置
４３が接続されている。マイクロコンピュータ３７は、
演算装置、記憶装置及びＩ１０装置等を有した既知のハ
ード構成のものであって、次のようにプログラムされて
いる。すなわち、フローチャートを示す第４図において
、まずステップ■ではカウンタ３６をスタートさせ、１
回のカウントすなわちポンプ１０１回転の周期の測定が
終わるとステップ■でカウント値を読み込むと同時にカ
ウンタ３６をリセットする。ステップ■で回転数ｎ（Ｒ
ＰＭ）を計算する。ステップ■で読み込んだカウント値
をＣとすると、ポンプ１の周期Ｔ（ｓｅｃ　）は・Ｔ　＝　ＣＸｏ、６　Ｘ１０−６となるので、ｎ−６０十Ｔ −１０９十Ｔとなり、この計算を行うことによって回転数が求まる。

ステップ■で回転数表示装置４０へ出力して表示する。

ステップ■で設定器３８に設定されたポンプ１の１回転
当りの吐出流量値Ｑｌ　　（ｃｃ／ｒｅｖ　）を読み込
む。ステップ■で吐出量を計算する。吐出量Ｆ１　（β
／ｍ１ｎ）は、Ｆｌ＝ＱＩＸｎ÷１０００の計算によって求まる。ステップ■で吐出量Ｆ１、すな
わち流体の流量率を流量表示装置４１へ出力して表示す
る。ステップ■で積算流量Ｓｚ　　（β）を計算する。

積算流量Ｓ１　（Ａ）は、前回の積算流量（初回は零に
セント）にポンプ１の１回転当りの吐出流量Ｑ１を加算
し、５１＝３１　＋Ｑ１÷１０００として求まる。ステップ■で積算流量表示装置４２へ出
力して表示する。ステップ［相］で設定器３９に設定さ
れたプリセント値Ｐ１　（１）を読み込み、ステップ０
でプリセント値Ｐ１と積算流量値Ｓ１との大小を比較す
る。プリセット値Ｐ１が積算流量値Ｓ１よりも小さけれ
ばステップ＠で警報出力装置４３へ出力した後ステップ
■へ戻り、そうでなければステップ０を経ずにステップ
■へ戻る。

上述のフローチャートの各ステップの順序は、適宜変更
できる。例えば、１回転当りの吐出流量値読み込み及び
プリセント値読み込み、各種計算、各種出力の順に行っ
てもよい。また計算内容は、ポンプ１の回転数を検出す
る検出手段及び各表示装置等の構成により、また表示す
る単位乙こより適宜変更できるつ本実施例では、入力手段としてディジタルスイッチによ
る設定器３８．３９を用いたが、キーボードまたはキー
ボードとレジスタとを組合せたものを用いてもよく、ま
たＲＯＭ　（読出し専用メモリ）、磁気テープ等でもよ
い。例えば特定の種類のポンプ１について、温度、圧力
または使用する液体等各種の条件のもとて１回転当りの
吐出流量値を求めておいてＲＯＭに格納しておき、流量
計測を行う際にはその時の使用条件を入力することによ
ってＩ−？　ＯＭから必要なデータが読み出されるよう
にしてもよい。さらには、圧力、温度等を測定するセン
サーを別途に設けておき、その信号によってＲＯＭから
自動的に適切なデータが読出されるようにしてもよい。

また、ポンプ１の１回転当りの吐出流量値のデータとは
別に、演算過程において誤差を補正するための補正手段
を設け、上述のセンサーの出力信号をこの補正手段に関
連させて補正するようにしてもよい。

上述し、た装置の実施例においては、全てディジタル的
に構成したが、特に高精度を望まなければアナログ的に
構成することもできる。すなわち、検出器として回転発
電機を、入力手段として定電圧源に接続された可変抵抗
器を、演算手段として該可変抵抗器の設定位置に応じて
増幅率の変化するリニアアンプまたは演算増幅器を組合
せたものをそれぞれ使用し、その出力を電圧針により読
みとることとすればよい。

（発明の効果）本発明は、流量計を用いずにポンプの回転数から間接的
に流量を計測するので、流量計が存在したことによる数
々の欠点、例えば高粘度液、固形物混入液の計量不可能
または不正確、あるいは流量針内部での付着物の腐敗に
よる衛生上の問題等が解決され、かつ低価格であるとい
う効果を有する。

さらに、検出器として回転パルス発振器を用い、分周器
、カウンタ等により演算するように構成することによっ
て、構造が簡単で安価に製作でき、また分周率を適当に
選ぶことによって計測した値の表示及び制御出力の発生
を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例であって、第１図は第１の装置の
電気回路を示すブロック図、第２図は同装置の操作パネ
ルの正面図、第３図は第２の装置の電気回路を示すブロ
ック図、第４図はフローチャート図である。１・・・ポンプ、３・・・回転パルス発振器、７，１６
・・・分周器、８・・・ゲート回路、９・・・流量カウ
ンタ（カウンタ）、１１・・・キーボード（入力手段）
、１３・・・レジスタ（入力手段）、１７・・・積算流
量カウンタ（カウンタ）、３２・・・検出器、３５・・
・基準パルス発振器、３６・・・カウンタ、３６ａ・・
・周期測定部、３７・・・マイクロコンピュータ（演算
手段）　、３８．３９・・・設定器（入力手段）。＝９８− 第２図１盲襄　３　図　　　　　　　　ｆ３６Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、流体の流量を計測するにあたり、当該流体を容
積形回転ポンプにより圧送するとともに、該ポンプの回
転数を検出するための検出器を設けて該ポンプの回転数
に関連した値の電気信号を発生させ、一方、あらかじめ
定めた該ポンプの単位回転数当りの吐出流量値を入力手
段により電気信号に変換し、これらの電気信号に変換さ
れた回転数に関連した値と当該ポンプの単位回転数当り
の吐出流量値とをもとに演算して流量を計測することを
特徴とする流量側測方法。
（２）、流体を圧送する容積形回転ポンプと、該ポンプ
の単位回転数当りの吐出流量値を電気信号に変換するた
めの入力手段と、該ポンプの回転数を検出して回転数に
応じた数のパルスを出力する回転パルス発振器と、該回
転パルス発振器の出力パルスを前記ポンプの単位回転数
当りの吐出流量値に関連して分周する分周器と、該分周
器の出力パルスをゲート回路を介してまたは介さずにカ
ウントするカウンタとよりなる流量計測装置。
（３）、流体を圧送する容積形回転ポンプと、該ポンプ
の単位回転数当りの吐出流量値を電気信号に変換するた
めの入力手段と、該ポンプの回転数を検出する検出手段
と、該検出手段の出力値と前記ポンプの単位回転数当り
の吐出流量値とから流量を演算するための演算手段とを
有してなる流量計測装置。
（４）、前記検出手段は、回転数に比例した数のパルス
を出力する回転パルス発振器と、該回転パルス発振器の
出力パルスをカウントするカウンタとを含んでなる特許
請求の範囲第３項記載の流量計測装置。
（５）、前記検出手段は、回転速度に逆比例した周期の
パルスを出力する回転パルス発振器と、該回転パルス発
振器の出力パルスの周期を測定する周期測定部とを含ん
でなる特許請求の範囲第３項記載の流量計測装置。
（６）、前記周期測定部は、前記回転パルス発振器の出
力パルスの周期よりも充分短い周期のパルスを発生ずる
基準パルス発振器と、該基準パルス発振器の出力パルス
の数を該回転パルス発振器の出力パルスの単位周期の間
だけカウントするカウンタとを含んでなる特許請求の範
囲第５項記載の流量計測装置。
（７）、前記演算手段は、マイクロコンピュータである
特許請求の範囲第３項乃至第６項のいずれかに記載の流
量計測装置。