JP4881066B2 - 流量計 - Google Patents

Description

本発明は流量計に係り、特に流量計測値に誤差が生じたことを検出するよう構成した流量計に関する。

流体の流量を計測する流量計では、流量に応じて回転する回転子と、回転子の回転を伝達される機械的な伝達機構と、回転数に応じた流量を示す機械式の流量指示部とを有する。従って、この種の流量計では、回転子の回転をギヤなどの機械的な伝達機構を介して流量指示部に伝達して指針により視覚的に流量を表示すると共に、センサにより減速された回転数に比例した数の流量パルスを出力し、この流量パルスを演算することにより単位時間当たりの流量を算出するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

また、一対の楕円歯車からなる回転子の夫々にスリット反射板（被検出体）を設け、これらのスリット反射板からの反射光を光センサで検出することにより得られる２つの流量パルスの夫々から流量を演算し、得られた２つの流量が異なる場合には異常を報知するように構成された流量計もある（例えば、特許文献２参照）。
特許第３１２８０７８号公報 特開平３−８４４２６号公報

しかしながら、上記のように構成された流量計では、機械的な伝達機構の損傷や磨耗による故障が発生した場合には、正確な流量が表示されなくなり、且つ、上記伝達機構のどこが故障したのかが分からないため、流量指示部による流量表示が正確なものか否かの判断がしにくいという問題があった。

また、上記特許文献２の異常検出手段を機械的な流量指示部を有する特許文献１のような流量計に適用した場合には、回転子の回転を一対のセンサにより検出して両センサの信号を比較するため、センサによる異常を検知できるだけで、機械的な伝達機構で故障が発生したことを検出することができない。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した流量計を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

本発明は、一対の流量計測用回転体と、
該一対の流量計測用回転体を支持する一対の回転軸と、
該一対の回転軸の一端側に設けられ、当該回転軸の回転速度を減速させる減速機と磁気継手とを介して前記回転軸の回転が伝達されることにより流量を示す機械式の流量指示部と、
前記一対の回転軸の他端側に設けられ、前記一対の回転軸に結合され互いに噛合する一対のギヤと、
を有する流量計であって、
前記一対のギヤの少なくとも何れか一方に取り付けられた第１の被検出部材と、
該第１の被検出部材に対向する位置に設けられ、当該第１の被検出部材を検出する毎に第１の流量パルスを出力する第１の検出部と、
前記流量指示部の回転部に設けられた第２の検出部材と、
該第２の検出部材に対向する位置に設けられ、当該第２の被検出部材を検出する毎に第２の流量パルスを出力する第２の検出部と、
前記第１の検出部から出力された第１の流量パルスの数と前記第２の検出部より出力された第２の流量パルスの数とが所定の比例関係にあるか否かを判断することにより異常の有無を検出する異常検出手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、前記第１の流量パルスを用いて計測した第１の流量と前記第２の流量パルスを用いて計測した第２の流量とを比較し、前記第１の流量と前記第２の流量とのうち少ない方の流量を正規の流量として用いることを特徴とする。

本発明によれば、回転軸の回転速度を減速させる減速機と磁気継手とを介して伝達される回転軸の回転に応じた第１の流量パルスの数と、回転軸の他端側の回転に応じた第２の流量パルスの数とが所定の比例関係にあるか否かを判断することにより異常の有無を検出するため、減速機と磁気継手の異常により流量パルスの計測誤差が生じたか否かを判定することが可能になる。

また、本発明によれば、第１の流量パルスによる第１の流量と第２の流量パルスによる第２の流量とのうち少ない方の流量を正規の流量として用いるため、計測誤差が生じた場合でも、計測不能とするのではなく、少ない方の流量によって供給された流量分の料金の精算が可能になり、実際の供給量よりも多く請求することが防止される。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明による流量計の一実施例を示す縦断面図である。図２は図１中II−II線に沿う縦断面図である。図１及び図２に示されるように、流量計１０は例えば都市ガスを給送する配管（図示せず）途中に設けられ、配管内を流れるガスの流量を計測するもので、容積式流量計からなる。

流量計１０は、ケーシング２０と、ケーシング２０と一体に設けられた流量指示部３０と、ケーシング２０からの回転を流量指示部３０に伝達する回転伝達機構４０とを有する。ケーシング２０は、内部に流入口２０ａと流出口２０ｂとを連通する流路２０ｃを有し、流路２０ｃの途中には計量室５０を有する。計量室５０内には一対のまゆ形の回転子（流量計測用回転体）６０が９０度の位相差で組み付けられており、一対の回転子６０は夫々中央孔に圧入された一対の回転軸７０により支持されている。

また、ケーシング２０の両側端面には、計量室５０を閉蓋する側蓋２２，２４がネジ止めされている。さらに、ケーシング２０の両側端面には、側蓋２２，２４の外側を覆うカバー２６，２８がネジ止めされている。

カバー２６，２８とケーシング２０の両側端面との間にはシール部材８０が介在し、カバー２６，２８内が気密にシールされている。上記回転軸７０は両端が夫々側蓋２２，２４を貫通してカバー２６，２８内に突出している。

一対の回転子６０は互いに微小なクリアランスを介して組み合わされており、計量室５０の内壁に対しても微小なクリアランスを保った状態で回転する。さらに、一対の回転子６０は９０度ずらして設けられているので流体圧力による回転力を交互に付与される。そのため、各回転軸７０の一端（図１中、右側端部）の端部には回転伝達用の駆動ギヤ７２が嵌合固定されている。この一対の駆動ギヤ７２は互いに噛合しており、一対の回転子６０が流量に応じた回転数で回転する際に生ずる回転力が駆動ギヤ７２を介して回転軸７０に相互に伝達されるようになっている。

上記のように構成された流量計１０では、ガスがケーシング２０の流路２０ｃを流れると、一対の回転子６０は図２に示す如くＡ，Ｂ方向に回転する。回転子６０と計量室５０との間には図２中ハッチングで示すような空間５２が形成され、回転子６０の回転とともにこの空間５２内の容積分のガス（被測流体）が流出口２０ｂ側へ送出される。

流量指示部３０は、目盛り板３２と、回転子６０の回転が回転伝達機構４０を介して伝達されるメータ針３４とを有する。また、回転伝達機構４０には回転軸７０の回転が磁気継手９０を介して伝達される減速機１００が設けられ、複数のギヤを有する減速機１００によって減速された回転は、メータ針３４（本実施例においてはメータとしてメータ針３４を使用しているが積算カウンタであっても良い）を回動させる針駆動機構３６に伝達される。これにより、メータ針３４は、目盛り板３２の外周縁に形成された目盛り（図示せず）に対して流量値を指示する位置（回動角度）に回動変位する。

磁気継手９０は、所謂マグネットカップリングであり、回転子６０の回転が伝達される主動側マグネット９２と従動側マグネット９４とが同心円状に配置されており、両マグネット間には流体の流出を防止する隔壁９６が設けられている。また、減速機１００は、複数のギヤが噛合しており、予め決められた減速比となるように各ギヤの歯数が設定されている。

また、流量指示部３０の上部には、減速機１００により減速された回転を伝達する回転軸１２０が挿通された第１の回転検出部１３０が設けられている。この第１の回転検出部１３０には、回転軸１２０の上端に設けられた第１の被検出体１３２と、第１の被検出体１３２の回転を検出する第１の磁気センサ１３４（磁気センサ１３４としてリードスイッチを利用しても良い）とを有する。第１の被検出体１３２は、円盤状に形成されており、周方向に複数のマグネットが一定間隔で埋設されている。従って、第１の磁気センサ１３４は、第１の被検出体１３２が回転することにより、第１の被検出体１３２のマグネットが通過するため、通過したマグネット数に応じた流量パルスを出力する。なお、本実施例においては、第１の被検出体１３２に複数のマグネットが一定間隔で埋設されているが、この構成に限るものではなく、例えば、一つのマグネットのみを埋設するようにしても良い。この場合、磁気センサ１３４は回転軸１２０の回転数に応じた流量パルスを出力することになる。

また、一対の回転軸７０の他端（図１中、右側端部）側には、第２の回転検出部１４０が設けられている。この第２の回転検出部１４０には、一対の回転軸７０の何れかに設けられた第２の被検出体１４２と、第２の被検出体１４２の回転を検出する第２の磁気センサ１４４（磁気センサ１４４としてリードスイッチを利用しても良い）とを有する。第２の回転体１４２は、円盤状に形成されており、周方向に複数のマグネットが一定間隔で埋設されている。また、第２の被検出体１４２はカバー２８内に設けられ、磁気センサ１４４はカバー２８の外壁に設けられている。従って、磁気センサ１４４は、第２の被検出体１４２が回転することにより、第２の被検出体１４２のマグネットが通過するため、通過したマグネット数に応じた流量パルスを出力する。なお、本実施例においては、第２の被検出体１４２に複数のマグネットが一定間隔で埋設されているが、この構成に限るものではなく、例えば、一つのマグネットのみを埋設するようにしても良い。この場合、磁気センサ１４４は回転軸７０の回転数に応じた流量パルスを出力することになる。

また、第２の磁気センサ１４４から出力される第２の流量パルス数Ｐ２と第１の流量パルス数Ｐ１とは、何れも回転軸７０の回転数に比例して増減するものであり、第２の流量パルス数Ｐ２と第１の流量パルス数Ｐ１とは所定の比例関係にある。即ち、流量計１０に異常が無いのであれば、理論的には、第２の流量パルス数Ｐ２に所定の係数αを乗算することにより第１の流量パルス数Ｐ１が得られる（Ｐ２・α＝Ｐ１）ことがわかる。

上記第１の磁気センサ１３４及び第２の磁気センサ１４４は、図１中模式的に示す演算装置１５０に信号線１５２，１５４を介して接続されている。この演算装置１５０は、磁気センサ１３４，１４４からの流量パルスを積算して流量演算を行う流量演算部１６０と、後述するように磁気センサ１３４，１４４からの流量パルス数を比較して異常の有無を検出する異常検出部１７０とを有する。

ここで、異常検出部１７０が実行する演算処理について図３のフローチャートを参照して説明する。図３に示すように、異常検出部１７０は、Ｓ１１で第１の磁気センサ１３４からの流量パルスＰ１が入力されたか否かをチェックする。Ｓ１１において、第１の磁気センサ１３４からの流量パルスＰ１が入力されないときは、Ｓ１２に進み、第２の磁気センサ１４４から出力された第２の流量パルスが入力されたか否かをチェックする。また、上記Ｓ１１において、第１の磁気センサ１３４からの流量パルスが入力されたときは、Ｓ１３に進み、第１の流量パルスのカウント値Ｐ１に１を加算する。そして、再び、Ｓ１１に戻る。

また、上記Ｓ１２において、第２の磁気センサ１４４から出力される第２の流量パルスが入力されたときは、Ｓ１４に進み、第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値と第１の流量パルスのカウント値Ｐ１とが等しいか否かをチェックする。Ｓ１４において、第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値と第１の流量パルスのカウント値Ｐ１とが等しいときは、異常がないので、Ｓ１５に進み、カウント値Ｐ１をリセットする。続いて、Ｓ１６では、第１の磁気センサ１３４からの流量パルスＰ１を積算して流量を演算する計測モード１を設定する。そして、再び、Ｓ１１に戻る。

また、上記Ｓ１４において、第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値と第１の流量パルスのカウント値Ｐ１とが等しくないときは、磁気継手９０または減速機１００での異常が発生している可能性が高いので、Ｓ１７に進み、第１の流量パルスのカウント値Ｐ１が第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値よりも大きいか否かをチェックする。

上記Ｓ１７において、第１の流量パルスのカウント値Ｐ１が第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値よりも大きい場合は、Ｓ１８に進み、カウント値Ｐ１に異常があるものと判定してＰ１異常検知信号を出力する。続いて、Ｓ２０に進み、リセット信号が入力されたか否かをチェックする。このＳ２０において、リセット信号が入力されたときは、Ｓ２１に進み、異常検知信号の出力を停止させる。そして、Ｓ２２では、上記Ｓ１７で演算したカウント値Ｐ１とカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値のうち少ない方の数値に基づいて流量を演算するように計測モード２を設定する。

この計測モード２が設定された場合は、第１の流量パルスによる第１の流量と第２の流量パルスによる第２の流量とのうち少ない方の流量を正規の流量として用いるため、計測誤差が生じた場合でも、計測不能とするのではなく、少ない方の流量によって供給された流量分の料金の精算が可能になり、実際の供給量よりも多く請求することが防止される。そして、再び、Ｓ１１に戻る。

また、上記Ｓ１７において、第１の流量パルスのカウント値Ｐ１が第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値よりも小さい場合は、Ｓ１９に進み、第２の磁気センサ１４４で何らかの異常が発生したものと判定してＰ２異常検知信号を出力する。そして、上記Ｓ２０〜Ｓ２２の処理を行う。

このように、本発明では、磁気継手９０または減速機１００を介した回転を検出する第１の磁気センサ１３４によるカウント値Ｐ１と回転子６０の回転を検出する第２の磁気センサ１４４によるカウント値Ｐ２とを照合して一致していないときは、磁気継手９０または減速機１００で何らかの異常が発生しているものと判定することができる。また、これとは逆に、第１の磁気センサ１３４によるカウント値Ｐ１と第２の磁気センサ１４４によるカウント値Ｐ２とを照合して一致したときは、磁気継手９０または減速機１００が正常に機能しているものと判定することができる。

尚、上記説明では異常検出部１７０の処理について説明したが、流量演算部１６０が行う流量演算処理は、通常の流量演算処理と同じであるので、ここではその説明を省略する。

また、本実施例においては、第１の流量パルスのカウント値Ｐ１と第２の流量パルス数のカウント値Ｐ２に所定係数αを乗算した数値とが一致しない場合には異常検知信号を出力するようにすることまでが説明されているが、この異常検知信号を利用して、異常検知信号が出力されている間はその旨を警報器（図示せず）より報知したり、また、公衆回線などを利用して、保守センタなどへ通報するようにしても良いのは勿論である。

上記実施例では、流量計がガスなどの流体を計測する場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、ガス以外の流体（気体及び液体を含む）を計測する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。

また、上記実施例では、まゆ形の回転子を有する容積式流量計を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の形状の回転体を有する方式の流量計にも本発明を適用できるのは勿論である。

また、上記実施例では、回転検出に磁気センサを用いた構成について説明したが、これ以外のセンサ（例えば、フォトインタラプタなどの光センサなど）を用いても良いのは勿論である。

本発明による流量計の一実施例を示す縦断面図である。 図１中II−II線に沿う縦断面図である。 異常検出部１７０が実行する演算処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ 流量計
２０ ケーシング
３０ 流量指示部
４０ 回転伝達機構
５０ 計量室
６０ 回転子
７０ 回転軸
９０ 磁気継手
１００ 減速機
１３０ 第１の回転検出部
１３２ 第１の被検出体
１３４ 第１の磁気センサ
１４０ 第２の回転検出部
１４２ 第２の被検出体
１４４ 第２の磁気センサ
１５０ 演算装置
１６０ 流量演算部
１７０ 異常検出部

Claims (2)

1. 一対の流量計測用回転体と、
   該一対の流量計測用回転体を支持する一対の回転軸と、
   該一対の回転軸の一端側に設けられ、当該回転軸の回転速度を減速させる減速機と磁気継手とを介して前記回転軸の回転が伝達されることにより流量を示す機械式の流量指示部と、
   前記一対の回転軸の他端側に設けられ、前記一対の回転軸に結合され互いに噛合する一対のギヤと、
   を有する流量計であって、
   前記一対のギヤの少なくとも何れか一方に取り付けられた第１の被検出部材と、
   該第１の被検出部材に対向する位置に設けられ、当該第１の被検出部材を検出する毎に第１の流量パルスを出力する第１の検出部と、
   前記流量指示部の回転部に設けられた第２の検出部材と、
   該第２の検出部材に対向する位置に設けられ、当該第２の被検出部材を検出する毎に第２の流量パルスを出力する第２の検出部と、
   前記第１の検出部から出力された第１の流量パルスの数と前記第２の検出部より出力された第２の流量パルスの数とが所定の比例関係にあるか否かを判断することにより異常の有無を検出する異常検出手段と、
   を備えたことを特徴とする流量計。
2. 前記第１の流量パルスを用いて計測した第１の流量と前記第２の流量パルスを用いて計測した第２の流量とを比較し、前記第１の流量と前記第２の流量とのうち少ない方の流量を正規の流量として用いることを特徴とする請求項１に記載の流量計。

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