JPH0820296B2 - 流量発信器 - Google Patents
流量発信器Info
- Publication number
- JPH0820296B2 JPH0820296B2 JP16466287A JP16466287A JPH0820296B2 JP H0820296 B2 JPH0820296 B2 JP H0820296B2 JP 16466287 A JP16466287 A JP 16466287A JP 16466287 A JP16466287 A JP 16466287A JP H0820296 B2 JPH0820296 B2 JP H0820296B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- rotor
- pulse
- transmitter
- angular velocity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、回転子の一回転に相当する流量を部分回転
速度から推定して瞬間流量を求める容積流量計の流量発
信器に関する。
速度から推定して瞬間流量を求める容積流量計の流量発
信器に関する。
従来技術 容積流量計の流量パルス発信器には、流量に比例して
回転する回転子の回転を検出し、これを流量パルスとし
て発信する無単位発信系と、回転子の回転を歯車列によ
り減速し、更に、当該流量計の器差に応じて微小な調整
をする補正歯車を経て、デシマル流量単位として発信す
る単位発信系とがある。前者の無単位発信系の流量パル
スは、遠隔伝送されて電気的に単位パルスに補正されて
積算、その他に利用されるとか、アナログ変換されて瞬
時流量表示、制御等におけるアナログ信号とされる他、
現場設置の流量計として流量計本体と一体的に装着され
た計数部内で前記遠隔伝送されて処理された各種流量演
算を施こされる。一方、単位系パルスは従来現場設置形
の流量計に装着され、主として、流量積算信号として遠
隔伝送される。また、アナログ信号を必要とする場合は
無単位パルスとして併用して発信することもある。近
年、電子技術の発展により、パルス演算処理することが
容易となり、無単位系の流量パルスを発信する単に流量
発信端としての流量計が多くなった。これら無単位系の
流量発信器は、流量計回転子の回転を本体内に装設され
た検出部により検出されるのが一般的で、電磁、光学式
が多く採用されている。電磁方式としては、回転子に磁
石を埋設して、磁石の回転を本体側においてリードスイ
ッチ、磁気抵抗素子、ホール素子等の磁気検出素子で検
出して電気量に変換発信する方式であり、流体の種類、
温度等に対しても影響が比較的小さく安定に発信される
ので、無単位発信では電磁方式が最も広く採用されてい
る。しかし、電磁方式では回転子回転当りのパルスの発
信数は磁石の数により制限を受けるので、小形の流量計
では回転子一回転当り、１パルスか２パルスの発信にと
どまる。これに反し、光学式では、回転子端面にエンコ
ーダを貼付して、光反射量の変化を電気変換することに
よって発信するので、エンコーダに刻印されたスリット
の数により、発信数が定まり、分解能を高くすることが
できる。しかし、光学式では、被測定流体が光透過性の
ものでなければならず、また分解能を高めるには、エン
コーダのスリットの数を多くするため、スリット幅も小
さくなり、このスリット幅を弁別可能な分解能が要求さ
れるので、光学系も高価となり、調整にも熟練を要し、
高価になる等の問題もあり、稼動実積として電磁方式が
優るのが現状である。
回転する回転子の回転を検出し、これを流量パルスとし
て発信する無単位発信系と、回転子の回転を歯車列によ
り減速し、更に、当該流量計の器差に応じて微小な調整
をする補正歯車を経て、デシマル流量単位として発信す
る単位発信系とがある。前者の無単位発信系の流量パル
スは、遠隔伝送されて電気的に単位パルスに補正されて
積算、その他に利用されるとか、アナログ変換されて瞬
時流量表示、制御等におけるアナログ信号とされる他、
現場設置の流量計として流量計本体と一体的に装着され
た計数部内で前記遠隔伝送されて処理された各種流量演
算を施こされる。一方、単位系パルスは従来現場設置形
の流量計に装着され、主として、流量積算信号として遠
隔伝送される。また、アナログ信号を必要とする場合は
無単位パルスとして併用して発信することもある。近
年、電子技術の発展により、パルス演算処理することが
容易となり、無単位系の流量パルスを発信する単に流量
発信端としての流量計が多くなった。これら無単位系の
流量発信器は、流量計回転子の回転を本体内に装設され
た検出部により検出されるのが一般的で、電磁、光学式
が多く採用されている。電磁方式としては、回転子に磁
石を埋設して、磁石の回転を本体側においてリードスイ
ッチ、磁気抵抗素子、ホール素子等の磁気検出素子で検
出して電気量に変換発信する方式であり、流体の種類、
温度等に対しても影響が比較的小さく安定に発信される
ので、無単位発信では電磁方式が最も広く採用されてい
る。しかし、電磁方式では回転子回転当りのパルスの発
信数は磁石の数により制限を受けるので、小形の流量計
では回転子一回転当り、１パルスか２パルスの発信にと
どまる。これに反し、光学式では、回転子端面にエンコ
ーダを貼付して、光反射量の変化を電気変換することに
よって発信するので、エンコーダに刻印されたスリット
の数により、発信数が定まり、分解能を高くすることが
できる。しかし、光学式では、被測定流体が光透過性の
ものでなければならず、また分解能を高めるには、エン
コーダのスリットの数を多くするため、スリット幅も小
さくなり、このスリット幅を弁別可能な分解能が要求さ
れるので、光学系も高価となり、調整にも熟練を要し、
高価になる等の問題もあり、稼動実積として電磁方式が
優るのが現状である。
従来技術の問題点 上述した従来の無単位系の流量発信器において、流量
計測の目的に従った流量信号とするためには、流量パル
スを処理して瞬時流量を求めるとか、単位流量として流
量積算するとかの情報を得ている。瞬時流量は、流量パ
ルスを一定の波高値とパルス幅にパルス整形し、整形さ
れたパルスを積分してアナログ量に変換するか、該アナ
ログ量に比例したデジタル量に変換して表示又は伝送し
ている。しかし、流量が低く、パルス数が少なくなると
時間遅れが大きくなる問題点があり、時間遅れを小さく
するためにパルス数を多くするには、光学的な方式を採
用せざるを得ず、前記のごとく高価な検出器とならざる
を得なかった。
計測の目的に従った流量信号とするためには、流量パル
スを処理して瞬時流量を求めるとか、単位流量として流
量積算するとかの情報を得ている。瞬時流量は、流量パ
ルスを一定の波高値とパルス幅にパルス整形し、整形さ
れたパルスを積分してアナログ量に変換するか、該アナ
ログ量に比例したデジタル量に変換して表示又は伝送し
ている。しかし、流量が低く、パルス数が少なくなると
時間遅れが大きくなる問題点があり、時間遅れを小さく
するためにパルス数を多くするには、光学的な方式を採
用せざるを得ず、前記のごとく高価な検出器とならざる
を得なかった。
問題点解決のための手段 容積流量計は多く液体流量を計測する計測手段であ
り、回転子が計量室内で回転して排出する流体量が一つ
の弁による排出量となる実測量であるため、計測値の信
頼度が高く、流体取引、税対象の計測に使用されてい
る。流量が一定で流れているとき、液体は非圧縮性であ
るため、回転子は面積速度一定の角速度をもった回転を
する。このときの回転子の角速度は一定ではない回転運
動となるが、この回転角速度は、回転子の諸元が定まれ
ば一義的に定まる。非円形歯車式流量計においての回転
角速度の一例を第４図に示す。図で明らかなように、回
転子角速度は180゜を周期とする周期関数である。本発
明は、この周期関数は、歯車諸元が定まれば、回転子の
角度により角速度が定められ、平均角速度、即ち、平均
流速との速度比が定まり、回転子が１回転する微小時間
においては、流量は一定と見做せることを利用して回転
子の一定角度における速度を求めて、回転子の半周期ま
たは一周期の流速を予測するものである。特に、回転子
の回転半径が等しい第４図のP1,P2を挟んだ回転角区間
は平均流速を代表する区間である。
り、回転子が計量室内で回転して排出する流体量が一つ
の弁による排出量となる実測量であるため、計測値の信
頼度が高く、流体取引、税対象の計測に使用されてい
る。流量が一定で流れているとき、液体は非圧縮性であ
るため、回転子は面積速度一定の角速度をもった回転を
する。このときの回転子の角速度は一定ではない回転運
動となるが、この回転角速度は、回転子の諸元が定まれ
ば一義的に定まる。非円形歯車式流量計においての回転
角速度の一例を第４図に示す。図で明らかなように、回
転子角速度は180゜を周期とする周期関数である。本発
明は、この周期関数は、歯車諸元が定まれば、回転子の
角度により角速度が定められ、平均角速度、即ち、平均
流速との速度比が定まり、回転子が１回転する微小時間
においては、流量は一定と見做せることを利用して回転
子の一定角度における速度を求めて、回転子の半周期ま
たは一周期の流速を予測するものである。特に、回転子
の回転半径が等しい第４図のP1,P2を挟んだ回転角区間
は平均流速を代表する区間である。
実 施 例 第２図は、本発明が適用される容積流量計における発
信器の装着例を説明するための平面図（第３図のII−II
線平面図），第３図は、第２図のIII−III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“O"リング溝、6,7は非円形歯車
回転子（以下回転子と呼ぶ）、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、回転トルク
を受ける回転子6,7は矢印方向に回転し、回転に従って
計量室２内の流体を流出口４より排出する。排出量に回
転子の回転数を乗じて流量を計測する。回転子の回転
は、一方の回転子６の端面に短冊状の光反射板11を回転
子６の端面と同一面となるように接着又はスポット溶接
等で固着し、該光反射体１からの反射光を光検出器12に
よりパルス状の光信号として検出する。光検出器12は投
光と受光との機能を具備し、受光された光信号は光電変
換器（図示せず）により電気パルス信号に変換される。
該電気パルス信号のパルス幅は、回転子６の回転角速度
ωに逆比例する。回転子６の回転角速度ωは光検出器12
の取付位置における位相に従った平均角速度との比で検
出される。固定軸8,9上の図示の位置に光検出器12を配
設したときは約1.23の角速度で検出される。前記の光
信号から光電変換されたパルス信号は第１図の入力端子
21に入力され、増幅整形回路22によりパルス整形されて
アンドゲート24を開く。該アンドゲート24には発振器23
から出力されるタイミングパルスが入力され、ゲート24
が開いているパルス幅の時間に通過するタイミングパル
スを積算計27で計数し、その計数値Ｃは演算回路29に入
力される。演算回路29には予め、回転子の1/2又は１回
転当りの排出量に相当する基準値Ｎを設定回路28に設定
しておく。演算回路29は、予め増幅整形回路22により矩
形整形された入力パルスを微分回路25により微分し、前
記入力整形パルスの立上り部での微分パルスをモノマル
チ回路26により整形したパルス信号によりリセットされ
ている。また、微分回路25により微分された入力整形パ
ルスの立上りの信号は、インバータ30により正パルスと
し、これをモノマルチ26により微小幅パルスに整形し、
前の周期において演算した計算結果をリセットし、今回
の演算結果N/Cを演算時間より僅かに永い遅延時間td後
にモノマルチ32を介して新たに設定、記憶して表示回路
34に表示又は伝送する。流量停止時又は極めて低い流量
の場合、光検出体11は停止するか略停止しているので光
検出器12の信号によりゲート24は開路を設けてカウンタ
27はタイミングパルスによりオーバーフローする。この
結果演算器29は演算不能となる。オーバーフロー検出器
35はこれを防止するためのものであり、オーバーフロー
を検出して演算器29の演算結果N/C＝０とする指令を演
算器29に与えるものである。前記において基準値Ｎは検
出位置における回転子６の角速度に相当する値を選んで
いるが、回転子６と７との噛合位置が第５図に示すよう
に噛合半径ρ１＝ρ２のところでは角速度ωは第４図P1
位置の平均角速度を示すものであるから、P1位置に対
して中心をもつ光反射体111を回転子６端面に貼付すれ
ば、補正することなく平均角速度を検出できる。第２
図，第５図においては、代表角速度を検出する光反射体
11および111を用いたが、光を透過する透孔を穿設して
もよい。この場合の光検出器12は回転子６の光反射体11
又は111の位置に穿設された透孔を透過する孔を発光お
よび受光する光検出器12（図示せず）となる。また、光
反射体11又は111の位置に磁石を埋設し、該磁石から発
する磁束を検出するホール素子等の磁気検出手段を用い
てもよい。何れの場合においても、回転子の回転を、回
転子の一部の位相角範囲で検出できればよい。また、本
発明は容積流量計として、非円形歯車式流量計として説
明したが、これに限られるものではなく、ループ流量
計，ベーン形流量計等においても成立するものである。
信器の装着例を説明するための平面図（第３図のII−II
線平面図），第３図は、第２図のIII−III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“O"リング溝、6,7は非円形歯車
回転子（以下回転子と呼ぶ）、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、回転トルク
を受ける回転子6,7は矢印方向に回転し、回転に従って
計量室２内の流体を流出口４より排出する。排出量に回
転子の回転数を乗じて流量を計測する。回転子の回転
は、一方の回転子６の端面に短冊状の光反射板11を回転
子６の端面と同一面となるように接着又はスポット溶接
等で固着し、該光反射体１からの反射光を光検出器12に
よりパルス状の光信号として検出する。光検出器12は投
光と受光との機能を具備し、受光された光信号は光電変
換器（図示せず）により電気パルス信号に変換される。
該電気パルス信号のパルス幅は、回転子６の回転角速度
ωに逆比例する。回転子６の回転角速度ωは光検出器12
の取付位置における位相に従った平均角速度との比で検
出される。固定軸8,9上の図示の位置に光検出器12を配
設したときは約1.23の角速度で検出される。前記の光
信号から光電変換されたパルス信号は第１図の入力端子
21に入力され、増幅整形回路22によりパルス整形されて
アンドゲート24を開く。該アンドゲート24には発振器23
から出力されるタイミングパルスが入力され、ゲート24
が開いているパルス幅の時間に通過するタイミングパル
スを積算計27で計数し、その計数値Ｃは演算回路29に入
力される。演算回路29には予め、回転子の1/2又は１回
転当りの排出量に相当する基準値Ｎを設定回路28に設定
しておく。演算回路29は、予め増幅整形回路22により矩
形整形された入力パルスを微分回路25により微分し、前
記入力整形パルスの立上り部での微分パルスをモノマル
チ回路26により整形したパルス信号によりリセットされ
ている。また、微分回路25により微分された入力整形パ
ルスの立上りの信号は、インバータ30により正パルスと
し、これをモノマルチ26により微小幅パルスに整形し、
前の周期において演算した計算結果をリセットし、今回
の演算結果N/Cを演算時間より僅かに永い遅延時間td後
にモノマルチ32を介して新たに設定、記憶して表示回路
34に表示又は伝送する。流量停止時又は極めて低い流量
の場合、光検出体11は停止するか略停止しているので光
検出器12の信号によりゲート24は開路を設けてカウンタ
27はタイミングパルスによりオーバーフローする。この
結果演算器29は演算不能となる。オーバーフロー検出器
35はこれを防止するためのものであり、オーバーフロー
を検出して演算器29の演算結果N/C＝０とする指令を演
算器29に与えるものである。前記において基準値Ｎは検
出位置における回転子６の角速度に相当する値を選んで
いるが、回転子６と７との噛合位置が第５図に示すよう
に噛合半径ρ１＝ρ２のところでは角速度ωは第４図P1
位置の平均角速度を示すものであるから、P1位置に対
して中心をもつ光反射体111を回転子６端面に貼付すれ
ば、補正することなく平均角速度を検出できる。第２
図，第５図においては、代表角速度を検出する光反射体
11および111を用いたが、光を透過する透孔を穿設して
もよい。この場合の光検出器12は回転子６の光反射体11
又は111の位置に穿設された透孔を透過する孔を発光お
よび受光する光検出器12（図示せず）となる。また、光
反射体11又は111の位置に磁石を埋設し、該磁石から発
する磁束を検出するホール素子等の磁気検出手段を用い
てもよい。何れの場合においても、回転子の回転を、回
転子の一部の位相角範囲で検出できればよい。また、本
発明は容積流量計として、非円形歯車式流量計として説
明したが、これに限られるものではなく、ループ流量
計，ベーン形流量計等においても成立するものである。
効果 本発明による流量発信器においては、流量計回転子
が、面積速度が一定な運動をする角速度・位置曲線にお
いて該曲線の周期に従った1/2又は１回転毎に吐出する
一定流量に対して、回転子が部分回転する回転速度を、
1/2又は１回転における代表回転速度として流量を推定
演算することにより、瞬間に瞬時流量が表示でき、低流
量でパルス発信間隔の大きい発信パルスにより、数パル
スを経て瞬時流量を算出していた従来技術に比べ格段の
改善がなされ、また、瞬時流量を応答よくするため、高
分解の高価なパルス発信器を必要とせず安価にできる等
多くの特徴が得られる。
が、面積速度が一定な運動をする角速度・位置曲線にお
いて該曲線の周期に従った1/2又は１回転毎に吐出する
一定流量に対して、回転子が部分回転する回転速度を、
1/2又は１回転における代表回転速度として流量を推定
演算することにより、瞬間に瞬時流量が表示でき、低流
量でパルス発信間隔の大きい発信パルスにより、数パル
スを経て瞬時流量を算出していた従来技術に比べ格段の
改善がなされ、また、瞬時流量を応答よくするため、高
分解の高価なパルス発信器を必要とせず安価にできる等
多くの特徴が得られる。
第１図は、本発明による流量発信器の一実施例を説明す
るための電気的ブロック線図、第２図、第３図は本発明
が適用された容積流量計の一例を説明するための図、第
４図は、非円形歯車式流量計の回転角速度を説明するた
めの角速度位相の関係を示す図、第５図は本発明の他の
実施例を説明するための概略図である。 １……流量計ケーシング,2……計量室,3……流入口,4…
…流出口,5……“O"リング溝,6,7……非円形歯車回転
子,8,9……回転軸,10……端面板,11……光反射体,12…
…光検出器。
るための電気的ブロック線図、第２図、第３図は本発明
が適用された容積流量計の一例を説明するための図、第
４図は、非円形歯車式流量計の回転角速度を説明するた
めの角速度位相の関係を示す図、第５図は本発明の他の
実施例を説明するための概略図である。 １……流量計ケーシング,2……計量室,3……流入口,4…
…流出口,5……“O"リング溝,6,7……非円形歯車回転
子,8,9……回転軸,10……端面板,11……光反射体,12…
…光検出器。
Claims (3)
- 【請求項１】容積流量計の計量室内において、該計量室
に流入する流体の流量に比例して回転する一対の回転子
の端面に配設された流量の発信要素が、該発信要素と対
向して本体に固設された検出要素を通過する時間を計測
し、該計測時間に対応する流量を回転子が1/2又は１回
転する間における代表流量として記憶して表示又は発信
することを特徴とする流量発信器。 - 【請求項２】回転子を非円形歯車としたことを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項に記載の流量発信器。 - 【請求項３】流量の発信要素を噛合する一対の非円形歯
車の動径が等しい位置に埋設したことを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記載の流量発信
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16466287A JPH0820296B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 流量発信器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16466287A JPH0820296B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 流量発信器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS649319A JPS649319A (en) | 1989-01-12 |
| JPH0820296B2 true JPH0820296B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=15797430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16466287A Expired - Lifetime JPH0820296B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 流量発信器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820296B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6657300B2 (en) | 1998-06-05 | 2003-12-02 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Formation of ohmic contacts in III-nitride light emitting devices |
-
1987
- 1987-06-30 JP JP16466287A patent/JPH0820296B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS649319A (en) | 1989-01-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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