JPS6157816A - 流量計発信器 - Google Patents

流量計発信器

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JPS6157816A
JPS6157816A JP18007384A JP18007384A JPS6157816A JP S6157816 A JPS6157816 A JP S6157816A JP 18007384 A JP18007384 A JP 18007384A JP 18007384 A JP18007384 A JP 18007384A JP S6157816 A JPS6157816 A JP S6157816A
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JP
Japan
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thin plate
light
slit
rotator
circular
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JP18007384A
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JPH071186B2 (ja
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Kazuo Nozaki
野崎 一男
Teruki Fukami
輝基 深見
Hiroshi Yamamoto
宏 山本
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Oval Engineering Co Ltd
Original Assignee
Oval Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G01F3/02Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F3/04Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls
    • G01F3/06Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising members rotating in a fluid-tight or substantially fluid-tight manner in a housing
    • G01F3/10Geared or lobed impeller meters

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

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】 ℃忙)、m朶−!′ーΦー利−用41町本発明はH1κ
室内において、流量に比例して噛合回転する一対の非円
形歯車からなる回転子の回転を光学的に検出する流量計
発信器の改良に関する。
{リL6YJζの一挟747− 容積式流jtRlの回転検出には、一般的にl:l.l
di気的検出方法が採用されているが、この方θミにお
いては高密度の磁石を回転子に埋設するため、回転子の
重量が増加するとともに磁力による負荷1・ルクが加わ
り、小流感度を向−1−させる場合にこItらが阻害要
因となる。これに対して光学的に検出する場合は、回転
子に貫通孔を穿孔し、該貫通孔を透過する光の断続を検
出する透過法と、回転子端面に反射板を配設し該反射板
からの反射光を検出する反射法とがあり、これらは磁気
的検出方法の前記阻害要因において優れている。光学的
検出方法においても透過法は反射法に比し、S/N比は
優れているが貫通孔に粉粒が固着した場合に検出不可能
になる等の問題点をもっている。
−09よJ−11φ(解伏しようとする胛販嘉これに対
して、従来の反射法においては反射体を回転子端面に埋
設する方法がとられているため、手数がかかり、特に、
分解能を高める場合、反射体の埋設数を増すため穿孔数
も多く、手数が増え安価にできないという不都合があっ
た。また、回転子が非円形の場合は流量が一定であって
も回転子の回転角速度が一定でないため、反射体を回転
軸回りに等間隔に配置した場合、反射光を整形して出力
されるパルス信号のパルス間隔が回転角速度に比例して
変化するので、パルス当りの流量に変化をもたらし、反
射体を等間隔に配置して分解能を高めることは無意味と
なる。これを補正するために、反射体の埋設間隔を調整
して配置することも考えられが、このように構成するこ
とは極めて困難であった。更に、流量停止時において、
回転子噛合のガタによる回転子変位でも発信するミス発
信が生じたり、脈動流のため回転子が逆回転4一 することにより生ずる発信等のため正確な計量値が得ら
れないという問題点があった。また、分解能を向上する
ためには反射光の強度を高めることが条件であるが、従
来の方式では有効な反射光が得られないという問題点が
あった。
0aユ腿舅ん支邂決するための手 本発明は、以上述べた従来例における問題点を解決する
ためのもので、計量室内において、流量に比例して噛合
回転する一対の非円形同転子の少くとも一方の端面に、
該端面とほぼ等しい表面となる如く薄板円環エンコーダ
を埋設し、上記非円形同転子の回転を光学的に計数する
光検出器を具備する流量計発信器において、上記薄板円
環状エンコーダを該円環内に非円形同転子の一定流量に
おける回転角速度の逆関数となるようなスリット幅又は
間隔のスリンI・を配列した薄板とし、上記薄板環状エ
ンコーダのスリン1−を光学的に検出することにより、
−11記問題点を解決するようにしたものである。
ΩKL一実11例 第1図は、本発明による流量計発信器の一実施例を説明
するための平面図(第2図のI−I線平面図)、第2図
は、第1図のrr−n線断面図で、図中、1は流量計ケ
ーシング、2は計量室、3は流入口、4は流出口、5は
0リング溝、6.7は非円形同転子、8.9は回転軸、
10は端面板で、周知のように、被測定流体によって非
円形同転子が矢印方向に回転し、その回転数より被測定
流体の流量をn1測するものである。
本発明は、上述のごとき流量計における非円形同転子の
回転数を反射式光学検出器を用いて計測するもので、図
中の薄板円環エンコーダ11及び光検出器12はそのた
めのもので、該エンコーダ11は多数個のスリット11
aを有し、かつ非円形同転子6又は7の少なくとも一方
の端面に、該端面と略等しい表面となるように埋設され
ており、該エンコーダのスリットに対向して光検出器1
2が設けられており、該光検出器12から放射された光
が前記エンコーダ11のスリット部又はスリット間の部
分で反射され、その反射光を光検出器12で受光して該
エンコーダ11 (従って非円形同転子)の回転数をn
1測する。
第3図は、前記非円形同転子の流に一定時にtンける角
速度の変化を示す図で、角速JσωIJ、回tlll:
子が非円形であるため図示のように噛合位11′1に応
じて変化する、まただし、ぞの甲吻角速jl’、’1.
] Iどなる。
第4図は、前記円環エンコーダ11の一実1/ili例
を示す平面図で、図中、leaけスリット、11bはマ
ークで、スリンh ] ] aのピッチ(:1.非円形
同転子の短径に相当する部分ではWlにて示すように広
くなっており、長径に相当する部分ではW2にて示すよ
うに狭くなっている。すなわち、非円形@転子の一定流
量における回転角速度の逆関数となるようなスリット幅
又は間隔になっている。更に詳細に説明すると、非円形
同転子は、前述のように、噛合位置によって回転角速度
が相違し、短径部では回転角速度ωが大きく、長径部で
は小さくなるため、スリットのピッチを均一にしたので
は、噛合位置によって1ピッチ移動当りの流量が相違し
、上述のごとくして光学的にスリットの移動数を検出し
て流量を計測するようにした場合、1ピツチすなわち1
パルス当りの重みが噛合位置によって異なり、分解能が
悪い。本発明においては、このような問題を解決するた
めに、スリットのピッチを非円形同転子の回転角速度の
逆関係となるようにしたもので、このようにすると、1
パルス当りの重みが同じになり、1パルス当りの流量が
全て等しくなり、分解能が向上する。なお、llbは非
円形同転子の長径又は短径の位置を示すマークで(図示
例の場合、長径を示している)、このマークllbを基
準にして非円形同転子の半回転又は】回転を検出し、こ
の半回転又は1回転の間に検出されるパルス数が所定値
以上になった時に警報を発生するようにし、これによっ
て、回転子噛合のガタによって生じるミス発信、或いは
、脈動流によって回転子が正逆方向に振動することによ
って生じるミス発信等を警告する。
第5図は、前記光検出器12の一実施例を説明するため
の断面図で、(イ)は平断面図((ロ)又は(ハ)のイ
ーイ線断面図)、(ロ)は(イ)のローロ線断面図、(
ハ)は(イ)のハーバ断面図で、図中、】2qは外筒、
t 2 bは透明材、12cはモールド材、12d、〜
12d6は光ファイバーで、これら光ファイバー12d
、〜12d6はスリン1、の長手方向と一致する方向に
配列され、かつ、該スリットに対向するよう計量室端面
板1oに配設されているa] 2d1 p 12d3 
p  12dF5け送光(又は受光)ファイバー、12
d2.12d、。
12d6は受光(又は送光)ファイバーで、送光ファイ
バーから光を放出し、その光がエンコーダ11のスリッ
ト間で反射されて戻ってくるのを受光ファイバーで受光
するようにしている。受光ファイバーで検出された光は
電気信号に変換されるが、エンコーダ11は非円形同転
子と一体的に回転しているので、その回転に応じて電気
パルスが発生されるが、このパルスの重みは前述のよう
に本発明においては均一になっている。
第6図は、前記光検出器12の他の実施例を説明するた
めの断面図で、(イ)は平断面図((ロ)又け(ハ)の
イーイ線断面図、(ロ)は(イ)のローロ線断面図、(
ハ)は(イ)のハーバ線断面図で、図中、+2sは送光
(又は受光)透明体、12fは受光(又は送光)透明体
、12jは遮光膜、12hは半円m+ノンズで、該光検
出器は、単円筒レンズの焦点がエンコーダの表面と略等
しくなるように配設され、かつ、第5図に示した光検出
器と同様、受光(又は送光)透明体12fの長手軸がス
リットの長手軸と一致するようにして計量室端面板10
に取り付けられて使用される。
本発明においては、上述のごとき光検出器を少なくとも
2個必要とし、これらが、非円形回転中心に関し、スリ
ット」―の対応する位置に所定の位相差をもって配置さ
れ、該非円形同転子が回転する時、その回転を前述のよ
うにして電気的パルス信号として検出する。
第7図は、」ユ述のごとくして2個の光検出器を所定の
位相差をもって配設した時の各検出器からで     
 の出力信号の波形を示す図で、図中、A1は一方の(
第1の)光検出器からの出力信号、B1は該第1の光検
出器に対して所定の位相差φをもって配設された第2の
光検出器からの出力信号で、■は正転時、■は逆転時の
出力信号波形を示している。すなわち、正回転時には、
第1の光検出器からの出力信号A1が正である時に、第
2の光検出器からの出力信号B1が立ち上るので、この
関係を監視することにより、非円形同転子が正回転して
いることを検知することができる。一方、逆回転時には
、第1の光検出器の出力信号A1が正である時に、第2
の光検出器からの出力信号B1が立ち下るので、この関
係より、非円形同転子が逆転していることすなわち被測
定流体が逆流していることを検知することができる。
第8図は、前述のごとき信号処理を行うための電気回路
図、第9図は、第8図の電気回路の動作を説明するため
のタイムチャー1・で、図中、21a、21b、22a
、22bは増幅器、23a。
23bはDフリップフロップ回路で、該回路中の各部の
信号波形は第9図に示すようになっている。
ただし、第9図において、Iは正回転時の波形、■は逆
回転時の波形で、フリップフロップ回M23a、23b
の6出力信号をそれぞれ増幅器22a、22bと介して
図示しない加減算カウンタに供給し、該加減算カウンタ
にて計数することにより、被測定流体の正味流量を計測
することができる。
更に、本発明においては、前記2個の光検出器に加えて
第3の光検出器を設け、この第3の光検出器によって前
記マークllbを検出して前記非円形同転子の半回転又
は1回転を示す信号を検出し、この半回転又は1回転の
間に検出さけるパルス数が所定数以上の時に警報を発生
するようにし。
これによって、非円形同転子のガタによって生じるミス
発信、或いは、脈動等によって非円形同転子が正逆方向
に振動することによって生じるミス発信を警告するよう
にすることもできる。
セリ−1−明〜Φ匁米 以」二の説明から明らかなように、本発明によると、薄
板円環エンコーダを非円形同転子の表面に埋設し、該エ
ンコーダからの反射光を検出するようにしたので、従来
の反射体を非円形同転子の表面に埋設する方法に比して
、製作が非常に簡単になり、安価に製作することができ
る。また、エンコーダのスリットのピッチ間隔を非円形
同転子の回転角速度に対して逆関数となるようにし、1
パルス当りの重みを等しくしたので、計測器の分解能を
高めることができる。更には、回転子噛合のガタによっ
て流量停止時に生じるミス発信、或いは、脈動流によっ
て回転子が正逆方向に振動することによって生じるミス
発信等に対して容易に警報を発することができる等の利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による流量計発信器の一実施例を説明
するための平断面図、第2図は、第1図のm−n線断面
図、第3図は、非円形同転子の一定流量時における角速
度の変化を示す図、第4図はエンコーダの一例を示す平
面図、第5図及び第6図は、それぞれ光検出器の例を示
す断面図、第7図は、光検出器からの出力信号の波形例
を示す図、第8図は、信号処理回路の一例を示す図、第
9図は、第8図の回路の動作説明をするためのタイムチ
ャー1−である。 1・・・ケーシング、2・・・計量室、3・・流入口、
4・・・流出口、6,7・・非円形同転子、8,9・・
・回転軸、10・・・端面板、1】・・・エンコーダ、
12・・・光検出器。 3□

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、計量室内において、流量に比例して噛合回転す
    る一対の非円形回転子の少くとも一方の端面に、該端面
    とほぼ等しい表面となる如く薄板円環エンコーダを埋設
    し、上記非円形回転子の回転を光学的に計数する光検出
    器を具備する流量計発信器において、上記薄板円環状エ
    ンコーダを該円環内に非円形回転子の流量に対する回転
    角速度の逆関数となるようなスリット幅又は間隔のスリ
    ットを配列した薄板とし、上記薄板環状エンコーダのス
    リットを光学的に検出することを特徴とする流量計発信
    器。
  2. (2)、上記薄板円環状エンコーダを該円環内に非円形
    同転子の流量に対する回転角速度の逆関数となるような
    スリット幅又は間隔のスリットを配列するとともに、非
    円形回転子の長径又は短径の位置をしめし、光学的に検
    出できるマーカを上記円環外に突出させることを特徴と
    する特許請求の範囲第(1)項に記載の流量計発信器。
  3. (3)、上記薄板環状エンコーダのスリット及び/又は
    マーカを光学的に検出する光検出器は、発光源から送光
    される光の焦点が薄板円環状エンコーダの表面又は表面
    近傍になるように集光する光源と、反射光を受光する受
    光素子とを一体的又は一対として構成してなる第1、第
    2及び/又は第3の検出素子からなり、非円形回転子の
    回転中心に関し、第1、第2の検出索子はスリット上の
    対応する位置に所定位相差をもつて配置されてスリット
    を検出し、第3の検出索子はマーカ上部に配置されマー
    カを検出するもので該第1、第2及び又は第3の検出素
    子を計量室端面板に配設したことを特徴と特許請求の範
    囲第(1)項又は第(2)項に記載の流量計発信器。
  4. (4)、前記第1、第2の検出素子は、発光源から送光
    される光の焦点が薄板円環状エンコーダのスリットと平
    行した線上に結ぶように配置された光ファイバーと、反
    射光を受光する光ファイバー等の透明体とを一直線上に
    交互に配列してなることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項乃至第(3)項のいずれか1項に記載の流量計
    発信器。
  5. (5)、前記第1、第2の検出素子は発光源から送光さ
    れる光の焦点が薄板円環状エンコーダのスリットと平行
    した線上に結ぶようにレンズを配置し、該レンズを介し
    て反射光を集光する如くしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第(1)項乃至第(3)項のいずれか1項に記載
    の流量計発信器。
  6. (6)、前記第1、第2検出素子から発信される位相差
    をもつた信号により正回転又は逆回転を弁別し、正回転
    信号及び逆回転信号を各々加減算カウンタに入力して積
    算することを特徴とする特許請求の範囲第(1)項乃至
    第(5)項のいずれか1項に記載の流量計発信器。
  7. (7)、非円形回転子の1回転又は半回転をしめすマー
    カ信号間において、前記加減算カウンタに積算される積
    算値が規定数に対して所定数以上の偏差を生じたとき警
    報を発信させることを特徴とする特許請求の範囲第(6
    )項に記載の流量計発信器。
JP59180073A 1984-08-29 1984-08-29 流量計発信器 Expired - Lifetime JPH071186B2 (ja)

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JPS6157816A true JPS6157816A (ja) 1986-03-24
JPH071186B2 JPH071186B2 (ja) 1995-01-11

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Cited By (7)

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