JPH08285654A - 流量計の回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ギャーロータの各歯部にマグネッ
トを埋め込むことなくギャーロータの各歯部の通過を検
出する回転検出装置を提供する。 【構成】 ギャーロータ３の少なくとも歯部の一部を磁
性体とするとともに、ギャーロータの歯部の移動路から
一定距離を隔てて２個のマグネット７を配置し、これら
マグネット７の中間位置でかつマグネット７とギャーロ
ータ３との間に磁気抵抗素子６を配置し、この磁気抵抗
素子６の出力信号からギャーロータ３の歯部の通過を検
出して被測液体の流量を計測するように構成している。 【効果】 そのため、ギャーロータ３の歯部の大きさに
関係なく歯部の通過を検出でき、ギャーロータ３を備え
た流量計に適した応答性の高い回転検出装置を提供する
ことができる。また、１個の歯部の通過にともない２個
のパルス信号を出力させることも可能となり、分解能の
高い回転検出ができ、極めて正確な被測液体の計測が可
能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子樹脂液、塗料等
の高粘度液体の計測に使用されるギャーロータを備えた
流量計の回転検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高粘度液体を計測する流量計とし
ては、被測液体の高圧化、高応答性の要求から２個のギ
ャーロータを持つ容積式の流量計が創案されている。こ
の流量計は、計量室内で２個のギャーロータを回転自在
に案内する本体とこの計量室を閉塞する蓋部とを有し、
ギャーロータの隣接する２個の歯部と計量室の内壁とに
より囲まれる容積を単位容積として流入口から流入する
被測液体を流出口側へ排出するように構成されている。
また、この流量計には前記ギャーロータの回転数を計数
して流量を計測する回転検出装置が取付けられている
が、この回転検出装置としては、ギャーロータにマグネ
ットを埋め込み、このマグネットの回転をリードスイッ
チ等の磁気検出素子、あるいは磁気抵抗素子により検出
して、その回転数から被測液体の流量を計測する装置が
多用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の回転検出装置
では、被測液体の計測に際してはギャーロータの回転数
を計数する必要があるが、ギャーロータの径を大きくし
ても、各歯部の大きさをそれ程大きくすることができな
いため、各歯部へのマグネットの埋め込みができず、ギ
ャーロータの数ヶ所にマグネットを取付けるのみで、マ
グネットの数を減らさねばならなかった。そのため、ギ
ャーロータの各歯部の回転に応じた検出信号を出力する
ことができず、ギャーロータを用いてはいるが、それ程
高速応答性を改善できないばかりか、検出信号の分解能
の点でも支障をきたす等の欠点が生じている。

【０００４】本発明は、上記欠点の除去を目的として発
明されたもので、ギャーロータの各歯部にマグネットを
埋め込むことなくギャーロータの各歯部の通過を検出す
る回転検出装置を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】流量計の本体の計量室内
には２個のギャーロータが噛合して回転自在に配置され
ており、ギャーロータの回転にともない隣接する２個の
歯部と計量室の内壁とで形成される容積ごとに被測液体
を流入口側から流出口側に排出してギャーロータの回転
数から被測液体の流量が計測されるように構成されてい
る。

【０００６】前記ギャーロータの少なくとも歯部の一部
は磁性体となっており、しかもギャーロータの歯部の移
動路から一定距離を隔てて２個のマグネットが配置され
ている。これらマグネットの中間位置でかつマグネット
とギャーロータとの間には、一定方向の磁界に対しては
抵抗値を変化させてこれと交叉する方向の磁界に対して
は抵抗値を変化させない第１検出抵抗と前記一定方向の
磁界に対しては抵抗値を変化させずにこれと交叉する方
向の磁界に対しては抵抗値を変化させる第２検出抵抗と
を備えた磁気抵抗素子が配置されている。さらに、前記
第１検出抵抗に加わる電圧と第２検出抵抗に加わる電圧
との差が磁気抵抗素子の出力信号として取出されてお
り、この出力信号からからギャーロータの歯部の通過が
検出されるように構成されている。

【０００７】

【作 用】上記流量計では、計量室内に被測液体が流入
すると、その流量に応じて２個のギャーロータが回転す
る。このギャーロータの回転にともない、その歯部が磁
気抵抗素子の近くを通過する。この間、歯部は磁性体で
なっているため、隣接する二個の歯部が２個のマグネッ
トを挟む位置にある時は、磁気抵抗素子には両方のマグ
ネットからの磁力線が通過し、第１検出抵抗、第２検出
抵抗の抵抗値はそれぞれ同等に低下し、平衡状態が保た
れ、それぞれに発生する電圧に差はなく、零となる。前
記ギャーロータの歯部の一つが一方のマグネットの延び
る方向に達するように回転すると、二個のマグネットか
らの磁力線はギャーロータの歯部に収束する。しかも、
この磁力線の方向すなわち磁界の方向およびその強さは
歯部の移動にともなって変化し、他方のマグネットから
の磁界の方向が磁気抵抗素子の最大感度方向に一致する
時、第１検出抵抗、第２検出抵抗それぞれに発生する電
圧すなわち磁気抵抗素子の出力電圧は最大に変化する。

【０００８】その後、前記歯部がさらに回転して、磁気
抵抗素子に最接近する位置に向かって回転すると、２個
のマグネットからの磁界が磁気抵抗素子に加わるもの
の、磁気抵抗素子の出力電圧の変化は徐々に少なくな
り、前記歯部が磁気抵抗素子に最接近する位置に達する
時、磁気抵抗素子の出力電圧は変化せず、零となる。

【０００９】前記歯部がさらに他方のマグネットの延び
る方向に達するように回転すると、前述したマグネット
に向かって回転する場合とは極性を逆にして、二個のマ
グネットからの磁界の方向およびその強さが変化し、一
方のマグネットからの磁界が磁気抵抗素子の最大感度方
向に一致する時、磁気抵抗素子の出力電圧は最大に変化
する。前記歯部がさらに回転していくと、この歯部は後
続の歯部とともに前記２個のマグネットを挟む位置に達
し、磁気抵抗素子の出力電圧は零に戻る。

【００１０】従って、前記磁気抵抗素子の出力電圧か
ら、ギャーロータの各歯部の通過検出信号が得られ、こ
れが計数されてこの計数値から被測液体の流量が正確に
計測される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１ないし図３において、１は流量計であり、流入
口２ａと流出口２ｂとを有する本体２の計量室２ｃ内に
は２個のギャーロータ３が噛合してかつロータ軸４を中
心に回転するように構成されている。このロータ軸４は
本体２に植設されており、その上部は計量室２ｃを閉鎖
する蓋部５で保持されるように構成されている。

【００１２】前記ギャーロータ３はその外周上にかつそ
の全長に渡って延びる歯部３ａを有しており、しかもこ
の歯部３ａは前記本体２の計量室２ｃの内壁に近接して
回転し、隣接する二個の歯部３ａと計量室２ｃの内壁に
より形成される容積ごとに流入口２ａから流入する被測
液体が流出口２ｂ側に排出されるように構成されてい
る。前記ギャーロータ３は少なくとも歯部３ａを磁性体
としており、この歯部３ａが後記する磁気抵抗素子６の
近くを通過すると歯部３ａに後記する第１マグネット７
および第２マグネット８からの磁力線が収束して磁気抵
抗素子６の周囲の磁界の方向および強さが変化するよう
に構成されている。

【００１３】一方、前記蓋部５は非磁性体でなってお
り、第１マグネット７および第２マグネット８からの磁
力線が前記歯部３ａに収束可能に構成されている。この
蓋部５にはセンサ収納穴５ａが設けられており、このセ
ンサ収納穴５ａには回転検出装置９の取付け板９ａを介
して歯部３ａの移動路から一定距離を隔ててかつお互い
一定距離だけ離して第１マグネット７および第２マグネ
ット８が配置されている。しかも、これらマグネット
７，８の極は同方向に向くように配置され、これらマグ
ネット７，８間の距離は前記ギャーロータ３の隣接する
二個の歯部３ａ間の距離よりも短く構成されている。

【００１４】前記取付け板９ａには、前記第１マグネッ
ト７および第２マグネット８の中間位置でしかもこれら
マグネット７，８とギャーロータ３との間に位置して１
個の磁気抵抗素子６が配置されており、この磁気抵抗素
子６は第１マグネット７および第２マグネット８からの
磁力線により形成される磁界の方向の変化および磁界の
強さの変化を検出できるように構成されている。この磁
気抵抗素子６は、図４に示すように直列に接続されてそ
の両端に一定の電圧が印加される第１検出抵抗６ａと第
２検出抵抗６ｂとを有している。前記第１検出抵抗６ａ
の抵抗値は、第１マグネット７の延びる方向にギャーロ
ータ３の歯部３ａが位置する時の第１マグネット７から
歯部３ａに向かう磁界によってはほとんど変化せず、こ
れと交叉する方向の磁界により変化するように構成され
ている。また、前記第２検出抵抗６ｂの抵抗値は第２マ
グネット８の延びる方向にギャーロータ３の歯部３ａが
位置する時の第２マグネット８から歯部３ａに向かう磁
界により変化し、これと交叉する方向の磁界によっては
ほとんど変化しないように構成されている。

【００１５】前記磁気抵抗素子６の出力電圧は、第１検
出抵抗６ａに発生する電圧と第２検出抵抗に発生する電
圧との差となっており、前記歯部３ａが第１マグネット
７の延びる方向に位置する時、すなわち第１マグネット
からの磁界が磁気抵抗素子の第１検出抵抗の抵抗値を最
大に低下させる方向にあって第２マグネットからの磁界
の方向がほぼ４５度で交わる最大感度方向である時、前
記出力電圧は最大となるように構成されている。また、
前記出力電圧は前記歯部３ａが第２マグネット８の延び
る方向に位置する時、すなわち第２マグネットからの磁
界が磁気抵抗素子の第２検出抵抗の抵抗値を最大に低下
させる方向にあって第１マグネットからの磁界の方向が
ほぼ４５度で交わる最大感度方向である時、前記出力電
圧は（−）方向の最大値、すなわち最小となるように構
成されている。さらに、前記磁気抵抗素子６の出力電圧
は前記歯部３ａが第１マグネット７および第２マグネッ
ト８の中間位置に達する時はもとより、隣接する二個の
歯部３ａがこれらマグネット７，８を挟むように位置す
る時には、前記第１検出抵抗および第２検出抵抗の抵抗
値が同等に低下して、これら検出抵抗それぞれに発生す
る電圧に差はなく、これらが平衡状態に保たれるように
構成されている。なお、前記磁気抵抗素子６を２個設け
て、それぞれ２個の第１検出抵抗６ａ、第２検出抵抗６
ｂによりブリッジ回路を構成して磁気抵抗素子６の出力
電圧を差動増幅器（図示せず）等により取出すようにし
てもよい。

【００１６】前記磁気抵抗素子６の出力電圧は、パルス
発生部（図示せず）に送られて、パルス発生部からパル
ス信号が出力され、これが計数部（図示せず）で計数さ
れてこの計数値に応じた被測液体の流量が算出されるよ
うに構成されている。

【００１７】上記流量計では、被測液体が流入口２ａか
ら計量室２ｃに流入すると、ギャーロータ３が回転し始
め、これにともない隣接する２個の歯部３ａと計量室２
ｃの内壁とで形成される容積ごとに被測液体が流出口２
ｂ側に排出される。このギャーロータ３の回転にともな
い、その歯部３ａが磁気抵抗素子６の近くを通過する
が、ギャーロータ３の歯部３ａは磁性体でなっているた
め、図５（ａ）に示すように隣接する歯部３ａが磁気抵
抗素子６を挟む位置にある時には第１マグネット７およ
び第２マグネット８からの磁力線はそれぞれ近くの歯部
３ａ，３ｂに収束し、その方向の磁界が発生する。この
時、各マグネット７，８からの磁力線の一部が磁気検出
素子６の上方を通過するが、これにより形成される磁界
は弱く、しかも磁気検出素子の第１検出抵抗、第２検出
抵抗それぞれに発生する電圧に変化はなく、その差、す
なわち出力電圧は零となる。この状態から、隣接する歯
部３ａの一方が移動して第１マグネット７の延びる方向
に回転する一方で、他方の歯部３ｂが第２マグネット８
から離れていくと、第２マグネット８からの磁力線が接
近する歯部３ａに収束し、第２マグネット８からの磁界
の方向が変化するとともに、磁気抵抗素子６上の磁界も
強くなる。さらに、図５（ｂ）に示すようにこの歯部３
ａが第１マグネット７の延びる方向に達すると、すなわ
ち第１マグネットの磁界の方向が第１検出抵抗６ａの抵
抗値を変化させない方向で、第２マグネット８からの磁
界の方向が第２検出抵抗６ｂの抵抗値を低下させる最大
感度方向となる時、磁気抵抗素子６の出力電圧は最大と
なる。

【００１８】前記歯部３ａが両マグネット７，８の中間
位置に向かってさらに回転すると、図５（ｃ）に示すよ
うに磁界の方向が変化して線対称の方向になるとともに
磁界の強さが等しくなっていく。従って、前記磁気抵抗
素子６の第１検出抵抗６ａおよび第２検出抵抗６ｂの抵
抗値が等しくなっていき、各検出抵抗６ａ，６ｂに発生
する電圧の差でなる磁気抵抗素子６の出力電圧は最大値
から徐々に低下し、平衡状態となって、零となる。

【００１９】この状態から、図５（ｄ）に示すようにさ
らに前記歯部３ａが第２マグネット８の延びる方向に向
かってさらに回転すると、これにともなって磁界の方向
も変化していき、ついには第２マグネット８からの磁界
により第２検出抵抗６ｂの抵抗値は変化せず、第１マグ
ネット７からの斜め方向の磁界の方向が最大感度方向に
達する時、磁気抵抗素子６の出力電圧は（−）方向に最
大、すなわち最小となる。

【００２０】さらに、前記歯部３ａが後続の歯部（図示
せず）とともに磁気抵抗素子６を挟む位置に達する方向
に回転すると、磁気抵抗素子６は前述した弱磁界状態で
しかもその第１検出抵抗６ａおよび第２検出抵抗６ｂの
抵抗値が同等に低下する状態となり、磁気抵抗素子６の
出力電圧は零に戻る。従って、磁気抵抗素子６は歯部が
１個通過する間に図６に示す出力電圧を出力することが
できる。

【００２１】前記出力電圧は、パルス発生部に送られ、
このパルス発生部からパルス信号が出力され、これが歯
部の通過検出信号として計数部で計数される。そのた
め、この計数値に応じた被測液体の流量が算出され、被
測液体の流量が計測される。なお、磁気抵抗素子６の出
力電圧を全波整流器（図示せず）に送り、ギャーモータ
３の歯部３ａが１個通過する間に２個のパルス信号が発
信されるようにすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はギャーロ
ータの少なくとも歯部の一部を磁性体とするとともに、
ギャーロータの歯部の移動路から一定距離を隔てて２個
のマグネットを配置し、これらマグネットの中間位置で
かつマグネットとギャーロータとの間に磁気抵抗素子を
配置し、この磁気抵抗素子の出力信号からギャーロータ
の歯部の通過を検出して被測液体の流量を計測するよう
に構成しているため、ギャーロータの歯部の大きさに関
係なく歯部の通過を検出でき、ギャーロータを備えた流
量計に適した応答性の高い回転検出装置を提供すること
ができる。また、本発明は１個の歯部の通過にともない
２個のパルス信号を出力でき、分解能の高い回転検出が
でき、極めて正確な被測液体の計測が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量計の要部断面説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った要部拡大断面図であ
る。

【図４】本発明に係る磁気抵抗素子の説明図である。

【図５】 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）本発明の作
用を説明する説明図である。

【図６】本発明に係る磁気抵抗素子の出力電圧の波形図
である。

【符号の説明】

１ 流量計 ２，本体 ２ａ 流入口 ２ｂ 流出口 ２ｃ 計量室 ３ ギャーロータ ３ａ，３ｂ 歯部 ４ ロータ軸 ５ 蓋部 ５ａ センサ収納穴 ６，磁気抵抗素子 ６ａ 第１検出抵抗 ６ｂ 第２検出抵抗 ７ 第１マグネット ８ 第２マグネット ９ 回転検出装置 ９ａ 取付け板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本体の計量室内で噛合して回転自在に配置
   された２個のギャーロータを備え、ギャーロータの回転
   にともない隣接する２個の歯部と計量室の内壁とで形成
   される容積ごとに被測液体を流入口側から流出口側に排
   出してギャーロータの回転数から被測液体の流量を検出
   するように構成した流量計において、 ギャーロータの少なくとも歯部の一部を磁性体とすると
   ともに、ギャーロータの歯部の移動路から一定距離を隔
   てて２個のマグネットを配置し、さらにこれらマグネッ
   トの中間位置でかつマグネットとギャーロータとの間
   に、一定方向の磁界に対しては抵抗値を変化させてこれ
   と交叉する方向の磁界に対しては抵抗値を変化させない
   第１検出抵抗と前記一定方向の磁界に対しては抵抗値を
   変化させずにこれと交叉する方向の磁界に対しては抵抗
   値を変化させる第２検出抵抗とを備えた磁気抵抗素子を
   配置し、第１検出抵抗に加わる電圧と第２検出抵抗に加
   わる電圧との差を磁気抵抗素子の出力信号としてこの出
   力信号からギャーロータの歯部の通過を検出することを
   特徴とする回転検出装置。