JPH055641A

JPH055641A - 容積式流量計

Info

Publication number: JPH055641A
Application number: JP15865891A
Authority: JP
Inventors: Tokuyuki Achinami; 徳幸阿知波; Masanobu Yamaguchi; 口政信山; Toichi Watanabe; 辺東一渡; Takatoshi Okuda; 田高稔奥
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】流体の流量をその流路に介装されるケーシング
内で回転又は往復動する可動部に非接触で検出できるよ
うにすると共に、高電圧ゾーンでも安全に検出できるよ
うにする。【構成】可動部５の全体又はその一部を、その可動部５
を挟んで対向するケーシング４の片壁側から他壁側へ光
を透過させる透光体８で形成し、当該透光体８が断続的
に通過する位置でその透光体８を通じて光を送受する光
送信系ＥＯと光受信系ＯＥを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケーシング内の空間部
に流体を充満させては送り出す作動を連続的に行って流
量を検出する容積式流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】容積式流量計は、流体の流路に介装され
るケーシング内に設けた可動部が回転又は往復動してケ
ーシング内の空間部に充満する流体を連続的に送り出
し、その送り出し回数を計数して流量を求めるようにな
っており、可動部の構造の違いよってオーバル歯車式、
ルーツ式、フローティングロータ式、ロータリーピスト
ン式、スライドベーン式などの各種がある。

【０００３】また、計量方法には、可動部を回転自在に
支持する回転シャフトの軸端や、可動部の往復運動を回
転運動に変換する回転クランクシャフトの軸端に、これ
らシャフトの回転数を計数する計数部を設けたり、ある
いは、その軸端や回転する可動部に磁性体を取り付け、
当該磁性体の回転により磁束密度が変化して誘導起電圧
を発生するピックアップコイルで得られた電気パルス信
号を計数部に伝送する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの流量
計は、高電圧ゾーンで安全に使用することができず、例
えば８０〜１２０ＫＶもの高電圧が印加された静電塗装
機の間近で塗料の流量を検出する場合は、その塗装機に
印加した高電圧が流量計に直接リークして、流量計の電
気系統が破壊される危険がある。また、静電塗装機に水
系塗料やメタリック塗料等の導電性塗料を供給する塗料
配管に介装された流量計は、静電塗装機から遠く離れて
いても、その塗装機に印加した高電圧が塗料配管内の導
電性塗料を通じてリークするおそれがある。そこで本発
明は、高電圧ゾーンでも安全に使用可能な容積式流量計
を提供することを主たる技術的課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明による容積式流量計は、流体の流路に介装さ
れるケーシング内で回転又は往復動してそのケーシング
内の空間部に充満する流体を連続的に送り出す可動部の
全体又はその一部が、当該可動部を挟んで対向する前記
ケーシングの片壁側から他壁側へ光を透過させる透光体
で形成され、当該透光体が断続的に通過又は到来する位
置でその透光体を通じて光を送受する光送信系と光受信
系が設けられていることを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明によれば、ケーシング内で可動部が回転
又は往復動すると、その可動部の全体又は一部を成す透
光体が、当該透光体を通じて光を送受する光送信系と光
受信系との間を流体の流量に比例した速度で断続的に通
過又は到来して、光送信系と光受信系との間では、少な
くとも透光体が通過又は到来した時に必ず光の送受が行
われる。

【０００７】例えば、顔料塗料等の光を透過しない流体
によって可動部が回転又は往復動する場合は、その可動
部の全体又は一部に形成された透光体が通過又は到来し
た時だけ光送信系と光受信系との間で光が送受される。
また、クリアー塗料や水等の光を透過する流体によって
可動部が回転又は往復動する場合は、その可動部の一部
に形成された透光体が通過又は到来した時と、その可動
部の透光体以外の部分が通過又は到来しない時に限っ
て、光送信系と光受信系との間で光が送受される。これ
により、光送信系と光受信系との間で送受する光が可動
部の回転速度や往復速度に応じた所定のタイミングで断
続されて、光受信系からは流体の流量に比例した光パル
スが取り出される。

【０００８】したがって、その光受信系で取り出した光
パルス列の周期あるいは周波数を光／電気変換素子等を
有した回転検出器で計測すれば、ケーシング内で流体の
流量に応じて回転又は往復動する可動部の回転速度・往
復速度をケーシングの外部から非接触で検出することが
できる。また、光送信系と光受信系は、電気／光変換素
子と光／電気変換素子で直接的に光を送受してもよい
が、その間に送光用光ファイバと受光用光ファイバを介
して光を送受すれば、流量計を高電圧ゾーン等に設けて
も電気／光変換素子や光／電気変換素子等を有した電気
系統に高電圧がリークするおそれがないから、静電塗装
機に供給される塗料の流量を検出する塗料流量計として
最適であり、また、ガソリン等の可燃性物質の流量を検
出する防爆流量計としてもそのまま使用することができ
る。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって具体的
に説明する。図１は本発明による容積式流量計の第一実
施例を示す斜視図、図２はその部分断面図、図３はその
使用状態を示すフローシート図、図４は本発明の第二実
施例を示す要部の斜視図、図５は本発明の第三実施例を
示す要部の斜視図、図６はその使用状態を示すフローシ
ート図、図７は本発明の第四実施例を示す平面図、図８
は本発明の第五実施例を示す平面図、図９はその斜視図
である。

【００１０】図１乃至図３に示す流量計１は、高電圧が
印加された静電塗装機２に塗料を供給する塗料配管３の
流路に介装されるケーシング４内に、塗料の流量に応じ
た速度で回転する上下一対の可動部５，６が設けられて
いる。各可動部５，６は、合同な楕円形を成すセラミッ
クス製又は金属製のオーバル歯車で形成され、常時その
歯車同士が互いに９０°偏移して歯合した状態を保ちな
がら、ケーシング４内を流通する塗料の圧力によって回
転せられる回転子となっている。

【００１１】次に、一方の可動部５には、その回転の中
心となる部分から見て楕円の長径方向に偏移した所に、
一方の側面から他方の側面に貫通する透孔７が貫設され
て、その透孔７内に可動部５の厚みに相当する長さのガ
ラスロッドや光ファイバ等を差し込んで埋設した透光体
８が形成されている。

【００１２】そして、可動部５を挟んで対向するケーシ
ング４の左右側壁１１，１２には、可動部５の回転によ
って透光体８が断続的に通過する位置でその透光体８を
通じて光を送受する光送信系ＥＯの送光用光ファイバ９
の端末と光受信系ＯＥの受光用光ファイバ１０の端末
が、ケーシング４内の空間を介して互いに対峙するよう
に設けられている。なお、送光用光ファイバ９と受光用
光ファイバ１０の各端末は、夫々ケーシング４の側壁１
１，１２に固定され、当該各側壁１１，１２には、図２
に示すように、各光ファイバ９，１０の端末を固定する
部分がガラスや強化プラスチックス等で成る透明体１３
で形成されている。

【００１３】また、光送信系ＥＯと光受信系ＯＥは、夫
々送光用光ファイバ９と受光用光ファイバ１０の延長端
に、電気／光変換素子で成る発光部１４と光／電気変換
素子で成る受光部１５が接続され、当該受光部１５側に
は、周期的な電圧信号をパルス列に変換する信号処理部
１６と、その信号処理部１６から出力される電気パルス
信号に基づいて可動部５の回転速度を求めると同時に、
その回転速度と塗料流量設定値に対応する回転速度との
差値を求めて、その差値に応じたフィードバック制御信
号を出力する流量制御装置１７が接続され、当該流量制
御装置１７から出力されるフィードバック制御信号によ
り塗料配管３に介装された流量調節バルブ１８を開閉制
御して静電塗装機２に供給される塗料の流量を自動的に
調節するようになっている。

【００１４】しかして、塗料配管３の管内を塗料が流れ
ると、その流れによってケーシング４内の可動部５，６
が塗料の流量に応じた回転速度で同期的に回転する。こ
の際、塗料が不透明な顔料塗料である場合は、光送信系
ＥＯの送光用光ファイバ９と光受信系ＯＥの受光用光フ
ァイバ１０との間で送受する光が、ケーシング４内に充
満する顔料塗料と、ケーシング４内で回転する可動部５
とによって遮られ、唯一、可動部５の一部を成す透光体
８が両光ファイバ９，１０の端末間を通過する時だけ、
その端末間の光路が透光体８を通じて導通する。

【００１５】これにより、光送信系ＥＯと光受信系ＯＥ
との間で送受する光が、可動部５の回転に対応して断続
されることとなり、その断続光が光受信系ＯＥの受光用
光ファイバ１０を通じて受光部１５に伝送され、当該受
光部１５で光／電気変換されて信号処理部１６で周期的
な電気パルス信号に変換される。そして、流量制御装置
１７が、信号処理部１６から出力されるパルス列の周期
あるいは周波数を計測して可動部５の回転速度を求め、
次に、その回転速度と塗料流量設定値に対応する回転速
度との差値を求めて、その差値に応じたフィードバック
制御信号を塗料配管３に介装された流量調節バルブ１８
に出力し、当該バルブ１８によって塗料配管３の管内を
流れる塗料の流量が適正に調節される。

【００１６】このように、ケーシング４内に設けた可動
部５の回転を送光用光ファイバ９と受光用光ファイバ１
０によって光学的にセンシングすれば、高電圧が印加さ
れる静電塗装機２の間近に流量計１を設けても、その高
電圧が信号処理部１６や流量制御装置１７等にリークし
てこれらが破壊される危険はない。

【００１７】なお、顔料塗料等のように不透明な流体の
流量を検出する場合は、可動部５を透明なプラスチック
等で成形して、その可動部５全体を透光体にし、楕円の
長径方向に延びる可動部５の両端が送光用光ファイバ９
と受光用光ファイバ１０の端末間を通過する時に、その
端末間の光が導通されるようにしてもよい。

【００１８】また、図４に示すように、送光用光ファイ
バ９と受光用光ファイバ１０の両端末を可動部５が常時
介在する位置で互いに対峙させるように設けると共に、
その位置に透孔７を貫設して透光体８を埋設すれば、顔
料塗料等の不透明な流体の流量を検出する時と全く同じ
センシング方法によってクリアー塗料や水等の透明な流
体の流量も検出することができる。更に、図４のよう
に、複数の透光体８を所定のピッチで環状に配列するよ
うに形成すれば、可動部５の回転速度の分解能が高まっ
て、流量の検出精度が著しく高まり、微少な流量変化も
確実に検出することができる。

【００１９】なお、可動部５に埋設する透光体８の数が
多ければ、その透光体８を埋設するために可動部５に貫
設する透孔７の数も多くなるから、可動部５の機械的強
度が低下して耐久性が損なわれるおそれがある。これを
防止するには、図５及び図６に示すように、透光体８の
数を減らして、その代わりに送光用光ファイバ９と受光
用光ファイバ１０の本数を増やし、光送信系ＥＯと光受
信系ＯＥが、透光体８の移動方向に沿って複数箇所で光
を送受するようにすればよい。つまり、透光体８の移動
方向に沿って一定の間隔で各一対の送光用光ファイバ９
と受光用光ファイバ１０を複数組設け、各送光用光ファ
イバ９，９・・・の延長端を分光器１９を介して発光部
１４に一括接続し、各受光用光ファイバ１０，１０・・
・の延長端を集光器２０を介して受光部１５に一括接続
すればよい。

【００２０】なお、上記実施例では、本発明をオーバル
歯車式流量計に適用した場合について説明したが、本発
明はこれに限らず、ケーシング内で２個のルーツが回転
するルーツ式流量計や、ロータが回転するフローティン
グロータ式、スライドベーン式、あるいはピストンが往
復動するロータリーピストン式などにも適用できる。例
えば、図７に示すロータリーピストン式の流量計２１に
適用する場合は、ケーシング２２に設けたシリンダ２３
内で流体の流量に応じた速度で往復動して回転クランク
シャフト２４を回転させるピストン２５の全体又はその
一部が透光体２６によって形成される。そして、可動部
であるピストン２５を挟んで両側から対向するケーシン
グ２２の側壁２７，２８に、ピストン２５の往復動によ
って透光体２６が断続的に到来する位置でその透光体２
６を通じて光を送受する光送信系ＥＯの送光用光ファイ
バ９と光受信系ＯＥの受光用光ファイバ１０の端末同士
が、シリンダ２３内の空間を介して互いに対峙するよう
に設けられている。

【００２１】また、図８及び図９に示すスライドベーン
式流量計３０に適用する場合は、ケーシング３１内を流
通する流体の圧力を受けてロータ３２に回転力を与える
各ベーン３３又はそのうちの一つが透光体３４で形成さ
れ、当該透光体３４が断続的に通過する位置でその透光
体３４を通じて光を送受する送光用光ファイバ９と受光
用光ファイバ１０が、透光体３４の左右両端を挟んで対
向するケーシング３１の左右側壁３５，３６に設けられ
ている。

【００２２】なお、上記の各流量計は、光送信系ＥＯの
発光部１４と光受信系ＯＥの受光部１５が、光ファイバ
９及び１０を介して光を送受するようになっているが、
高電圧ゾーンで使用しない流量計であれば、発光部１４
を成す電気／光変換素子と受光部１５を成す光／電気変
換素子をケーシングに取り付けて、両者間で直接光を送
受するようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による容積式
流量計は、流体が流通するケーシング内で回転又は往復
動する可動部の全体又は一部が透光体で形成され、当該
透光体が断続的に通過又は到来する位置でその透光体を
通じて光を送受する光送信系と光受信系が設けられてい
るから、流体の流量に応じた可動部の回転速度や往復速
度をその速度に比例した光パルス列に変換してケーシン
グの外部に取り出すことができる。したがって、その光
パルス列の周期あるいは周波数を計測することにより、
ケーシング内を流通する流体の流量を可動部に非接触で
検出することができ、特に顔料塗料等の不透明な流体で
あってもその流量を光学的に検出できるという優れた効
果がある。また、光送信系と光受信系との間で送受する
光を送光用光ファイバと受光用光ファイバで伝送すれ
ば、流量計を高電圧ゾーンに設けてもその電気系統が破
壊されるおそれがないから、高電圧が印加された静電塗
装機に供給される塗料の流量をその塗装機の間近で検出
することができ、更に、ガソリン等の可燃性物質の流量
を引火爆発の危険なく安全に計量する防爆流量計として
も使用できるという大変優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による容積式流量計の第一実施例を示す
斜視図。

【図２】その流量計の部分断面図。

【図３】その流量計の使用状態を示すフローシート図。

【図４】本発明の第二実施例を示す要部の斜視図。

【図５】本発明の第三実施例を示す要部の斜視図。

【図６】その使用状態を示すフローシート図。

【図７】本発明の第四実施例を示す平面図。

【図８】本発明の第五実施例を示す平面図。

【図９】その斜視図。

【符号の説明】

１・・・オーバル歯車式流量計４・・・ケーシング５・・・可動部７・・・透孔８・・・透光体ＥＯ・・・光送信系ＯＥ・・・光受信系９・・・送光用光ファイバ１０・・・受光用光ファイバ２１・・・ロータリーピストン式流量計２２・・・ケーシング２５・・・ピストン（可動部）２６・・・透光体３０・・・スライドベーン式流量計３１・・・ケーシング３３・・・ベーン（可動部）３４・・・透光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥田高稔愛知県豊田市柿本町一丁目９番地トリニテイ工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】流体の流路に介装されるケーシング
（４，22，31）内で回転又は往復動してそのケーシング
内の空間部に充満する流体を連続的に送り出す可動部
（５，25，33）の全体又はその一部が、当該可動部を挟
んで対向する前記ケーシングの片壁側から他壁側へ光を
透過させる透光体（８，26，34）で形成され、当該透光
体が断続的に通過又は到来する位置でその透光体を通じ
て光を送受する光送信系（EO）と光受信系（OE）が設け
られていることを特徴とする容積式流量計。【請求項２】前記光送信系（EO）と光受信系（OE）
が、送光用光ファイバ（９）と受光用光ファイバ（10）
の端末間で光を送受する請求項１記載の容積式流量計。【請求項３】前記透光体（８，26，34）が、前記可動
部（５，25，33）を貫通する透孔（７）内に埋設された
光ファイバ又はガラスロッドである請求項１記載の容積
式流量計。【請求項４】前記光送信系（EO）と光受信系（OE）
が、前記透光体（８，26，34）の移動方向に沿って複数
箇所で光を送受する請求項１記載の容積式流量計。