JPH0582891B2 - - Google Patents
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- JPH0582891B2 JPH0582891B2 JP16892686A JP16892686A JPH0582891B2 JP H0582891 B2 JPH0582891 B2 JP H0582891B2 JP 16892686 A JP16892686 A JP 16892686A JP 16892686 A JP16892686 A JP 16892686A JP H0582891 B2 JPH0582891 B2 JP H0582891B2
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- rotation
- impeller
- fluid
- flow rate
- mass flow
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Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、回転体と回転体駆動部と回転体の回
転数を直接又は間接的に検出する回転検出器とを
有する構造から成る質量流量計発信器を用いて質
量流量を測定する質量流量計に関する。Detailed Description of the Invention <Industrial Application Field> The present invention relates to a mass flow rate system having a structure including a rotating body, a rotating body drive section, and a rotation detector that directly or indirectly detects the rotation speed of the rotating body. The present invention relates to a mass flowmeter that measures mass flow rate using a meter transmitter.
〈従来の技術〉
従来公知のこの種の質量流量計としては、例え
ば「航空工学講座(4),航空計器」(日本航空技術
協会発行)に記載されたものである。第3図はこ
の質量流量計の概要を示す構成分解ブロツク図で
ある。<Prior Art> A conventionally known mass flowmeter of this type is, for example, one described in "Aeronautical Engineering Course (4), Aviation Instruments" (published by Japan Aeronautical Technology Association). FIG. 3 is an exploded block diagram showing the outline of this mass flowmeter.
第3図において、1は測定流体(以下「流体」
と略称する)Qが流れる測定管に挿入される質量
流量発信器(以下「発信器」と略称する)であ
る。この発信器1内には、上流側の管軸と平行に
位置する回転中心軸上に組付けられ周縁に流通口
2aを持ち例えば28VDCが接続される電源部E
から供給される電源で駆動するシンクロモータM
及び歯車列Hで回転力を与えられる回転体である
インペラ2と、下流側に設けられ固定デイスク3
で接続されてインペラ2とほとんど同じ構造で且
つインペラ2の回転中心軸と同一軸上に設けられ
てインペラ2によつて回転力を与えられた矢印F
で示す流体Qのトルクを検出するトルク検出体で
あるタービン4とが設けられている。5は制止ス
プリングであり、タービン4の回転を制止して流
体Qの流量に比例した変位角でタービン4を平衡
させるような機能を有する。即ち、回転力を与え
られた流体Qは矢印Fで示すようにインペラ2の
流通孔2aを通つてタービーン4の流通孔4aを
流れて流出口へ流れ去る。この時、インペラ2は
シンクロモータMによつて一定の角速度ωで回転
して流通孔2aを流れる流体Qにある回転速度を
与えてタービン4に流れ込みトルクを与える。タ
ービン4の軸は流体Qによつて与えられるトルク
と制止スプリング5とが釣合つた変位角で制止
し、この変位角がタービン軸に電気的に結合され
たマグネシン6によつて電気信号に変換される。
この変換された信号は計器7に送られて質量流量
表示される。即ち、タービン4で検出される流体
からうけるトルクは質量流量率に直接比例するの
で、マグネシン6で検出される変位角を計器7で
表示することで通過した流体Qの質量流量が判る
事になる。 In Fig. 3, 1 indicates the measuring fluid (hereinafter referred to as "fluid").
This is a mass flow transmitter (hereinafter abbreviated as "transmitter") inserted into the measuring tube through which Q flows. Inside this transmitter 1, a power supply part E is assembled on the rotation center axis located parallel to the upstream tube axis, has a circulation port 2a on the periphery, and is connected to, for example, 28VDC.
Synchro motor M driven by power supplied from
and an impeller 2, which is a rotating body to which rotational force is applied by a gear train H, and a fixed disk 3 provided on the downstream side.
An arrow F that is connected to the impeller 2, has almost the same structure as the impeller 2, is provided on the same axis as the rotation center axis of the impeller 2, and is given rotational force by the impeller 2.
A turbine 4, which is a torque detection body for detecting the torque of the fluid Q, is provided. A restraining spring 5 has a function of restraining the rotation of the turbine 4 and balancing the turbine 4 at a displacement angle proportional to the flow rate of the fluid Q. That is, the fluid Q to which rotational force has been applied flows through the flow hole 2a of the impeller 2, through the flow hole 4a of the turbine 4, as shown by arrow F, and flows away to the outlet. At this time, the impeller 2 is rotated at a constant angular velocity ω by the synchro motor M, giving a certain rotational speed to the fluid Q flowing through the flow hole 2a, which flows into the turbine 4 and imparts torque. The shaft of the turbine 4 is stopped at a displacement angle where the torque given by the fluid Q and the restraining spring 5 are balanced, and this displacement angle is converted into an electric signal by a magnetine 6 electrically connected to the turbine shaft. be done.
This converted signal is sent to meter 7 to display the mass flow rate. In other words, the torque received from the fluid detected by the turbine 4 is directly proportional to the mass flow rate, so by displaying the displacement angle detected by the magnetine 6 on the instrument 7, the mass flow rate of the fluid Q that has passed can be determined. .
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところで従来の質量流量計は、インペラを一定
速度で回転させるために、周波数変動がない構造
の精度の高い安定した電源が必要である。一方、
このような高精度の電源を使用したとしてもマグ
ネシン6のトルクが小さいため表示精度が良くな
いので、装置全体の精度を向上することが困難で
ある。又、発信器の構造にインペラ2とタービン
4等を有するため、ある程度以上に小形化でき
ず、例えば航空機等取付スペースに制限がある場
合等に用いる時は苦労するという問題がある。<Problems to be Solved by the Invention> In order to rotate the impeller at a constant speed, conventional mass flowmeters require a highly accurate and stable power source with a structure free from frequency fluctuations. on the other hand,
Even if such a highly accurate power source is used, the display accuracy is not good because the torque of the magnetine 6 is small, so it is difficult to improve the accuracy of the entire device. Furthermore, since the transmitter has an impeller 2, a turbine 4, etc. in its structure, it cannot be miniaturized beyond a certain level, and there is a problem that it is difficult to use it in a case where the installation space is limited, such as in an aircraft.
本発明は、この従来の技術の問題点に鑑みてな
されたものであつて、小型で高精度の質量流量計
を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the conventional technology, and an object of the present invention is to provide a compact and highly accurate mass flow meter.
〈問題点を解決するための手段〉
このような目的を達成するために、本発明は、
流体が流れる管内に設けられていて、前記流体
から受ける反動トルクに抗して回転するインペラ
と、
このインペラの回転数を検出する回転検出部
と、
この回転検出部の検出した回転数が常に一定回
転になるように制御する回転制御手段と、
この回転制御手段が前記インペラの回転を一定
に制御する駆動値に基づいて前記流体の質量流量
を得るCPUと、
を設けたことを特徴としている。<Means for Solving the Problems> In order to achieve such an object, the present invention includes: an impeller that is provided in a pipe through which a fluid flows and rotates against reaction torque received from the fluid; a rotation detection section that detects the rotation speed of the impeller; a rotation control means that controls the rotation speed detected by the rotation detection section so that it always becomes a constant rotation; and the rotation control means controls the rotation of the impeller to be constant. A CPU that obtains the mass flow rate of the fluid based on a drive value.
〈実施例〉
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。尚、以下の図面において、第3図と重複す
る部分は同一番号を付してその説明は省略する。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings. In the following drawings, parts that overlap with those in FIG. 3 are given the same numbers, and their explanations will be omitted.
第1図は本発明の質量流量計の具体的実施例を
示す構造ブロツク図である。 FIG. 1 is a structural block diagram showing a specific embodiment of the mass flowmeter of the present invention.
第1図において、10は流体Qが流れる測定管
(図示略)に挿入・組付けられる質量流量計発信
器(以下「発信器」と略称する)である。この発
信器10は、管軸と平行に位置する回転中心軸上
に組付けられ質量流量率に直接比例した反動トル
クを流体Qから受けるインペラから成る回転体2
0と(流体Qはインペラを通過する際にインペラ
により回転方向に力を受け、流体の慣性能率I×
インペラの角速度ωなる角運動量が与えられると
同時に、反作用としてインペラは流体より回転方
向とは逆方向にIωなる角運動量の反動トルクで
ある負荷を得る。説明は省略するが、この反動ト
ルクが質量流量率に直接比例する)、このインペ
ラ20を一対の構成から成るカツプリングKを介
して一定回転数で駆動(回転)させる例えばパル
スモータや直流モータや同期モータ等(この例で
はパルスモータを用いた場合で以下説明する)か
ら成る回転駆動部11と、インペラ20の回転数
を直接又は間接的に検出する回転検出器(この実
施例ではパルスモータ11のモータ軸に組付けら
れて間接的に検出する場合を示す)12と、一方
のカツプリングKとパルスモータ11と回転検出
器12とを収納して流体Qと隔離するために設け
られたキヤビテイ13と、パルスモータ11に駆
動信号(パルス)を導入するためのケーブルと回
転検出器12からの検出値を導出するためのケー
ブルを中継するコネクタCとから成る。30は回
転検出器12から回転検出値を入力し流体Qの流
量に拘らずインペラ20の回転数を一定値に保持
するような駆動値を演算してパルスモータ11に
出力すると共に演算した駆動値に基づいて流体Q
の質量流量値を得る質量流量演算部である。更に
具体的にはこの実施例における質量流量演算部3
0は、演算部31とパルス発生手段32と表示部
33とから構成され、演算部31は最初にインペ
ラ20を一定回転数とするためにパルス発生手段
31に最初のパルス設定値を出力し、この後流体
Qから受けるトルクによりインペラ20の回転数
は低下しようとするから、この時の状態を逐次回
転検出器12から入力し、流体Qの流量に拘らず
インペラ20の回転数を一定値を保持するような
新パルス設定値を演算し、パルス発生器32にこ
の演算した新パルス設定値を出力すると共に、こ
の演算結果に基づいた流体Qの質量流量値を表示
部33に出力する。このためにこの演算部31を
マイクロコンピユータで構成することができる。
具体的には、例えば演算部(CPU)31aと、
このCPU31aの演算方法等を記憶するリード
オンリメモリ(ROM)31bと、演算結果を記
憶・読出したり流量Qの特性等を記憶・読出した
するランダムアクセスメモリ(RAM)31c
と、回転検出器12からの回転検出値を入力する
回転検出入力インターフエイス31dと、流体Q
に基づいて最初のパルス設定値を出力する初期設
定値出力I/F31eと、新パルス設定値を出力
する変化回転出力I/F31fと、質量流量を出
力する質量流量出力I/F31gと、外部入力例
えば演算条件や流量に関する情報等を入力する入
力I/F31hとから成る。パルス発生手段32
は演算部31によつて設定されるパルス設定値に
応じてパルスモータ11に駆動信号であるバルス
信号を出力する。尚、ここで表示部33は質量流
量出力I/F31gからの出力によつて表示する
ようになつているが、パルス発生手段32のパル
ス設定値を単位時間当りのパルスとしてカウント
して質量流量を表示するような構成としてもよ
い。但し第1図のようにするとカウントして表示
する以外にも他の応用表示方法等に応用すること
が可能であり、更に外部機器(図省略)等にこの
出力を導き出すように構成することも可能であ
る。又、パルスモータ12の代りに例えば直流モ
ータを用いる場合はパルス発生手段は直流電流発
生手段となることはいうまでもない。要は使用す
る回転駆動部によつて異なるし、不要となる場合
もある。 In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a mass flowmeter transmitter (hereinafter abbreviated as "transmitter") which is inserted and assembled into a measuring tube (not shown) through which fluid Q flows. This transmitter 10 consists of a rotating body 2, which is composed of an impeller that is assembled on a rotation center axis located parallel to the tube axis and receives a reaction torque from a fluid Q that is directly proportional to the mass flow rate.
0 and (when the fluid Q passes through the impeller, it receives a force in the direction of rotation, and the inertia coefficient of the fluid I×
At the same time that an angular momentum of the angular velocity ω is applied to the impeller, the impeller receives a reaction load from the fluid in the opposite direction to the rotational direction, which is a reaction torque of an angular momentum of Iω. Although the explanation is omitted, this reaction torque is directly proportional to the mass flow rate), and the impeller 20 is driven (rotated) at a constant rotation speed via a coupling K consisting of a pair of components, such as a pulse motor, a DC motor, or a synchronous motor. A rotation drive unit 11 consisting of a motor etc. (in this example, a pulse motor is used and will be explained below), and a rotation detector (in this example, a rotation detector for directly or indirectly detecting the rotation speed of the impeller 20). 12 (showing a case where it is assembled on a motor shaft for indirect detection), and a cavity 13 provided to house one coupling K, the pulse motor 11, and the rotation detector 12 and isolate them from the fluid Q. , a connector C that relays a cable for introducing a drive signal (pulse) to the pulse motor 11 and a cable for deriving a detected value from the rotation detector 12. Reference numeral 30 inputs the rotation detection value from the rotation detector 12, calculates a drive value that maintains the rotation speed of the impeller 20 at a constant value regardless of the flow rate of the fluid Q, and outputs the drive value to the pulse motor 11, as well as the calculated drive value. Fluid Q based on
This is a mass flow rate calculation unit that obtains the mass flow rate value. More specifically, the mass flow rate calculation section 3 in this embodiment
0 is composed of a calculation section 31, a pulse generation means 32, and a display section 33, and the calculation section 31 first outputs an initial pulse setting value to the pulse generation means 31 in order to keep the impeller 20 at a constant rotation speed, After this, the rotation speed of the impeller 20 tends to decrease due to the torque received from the fluid Q, so the state at this time is input sequentially from the rotation detector 12, and the rotation speed of the impeller 20 is kept at a constant value regardless of the flow rate of the fluid Q. A new pulse setting value to be maintained is calculated, and the calculated new pulse setting value is outputted to the pulse generator 32, and a mass flow rate value of the fluid Q based on the calculation result is outputted to the display section 33. For this purpose, the arithmetic unit 31 can be configured with a microcomputer.
Specifically, for example, a calculation unit (CPU) 31a,
A read-only memory (ROM) 31b stores the calculation method of the CPU 31a, and a random access memory (RAM) 31c stores and reads the calculation results and the characteristics of the flow rate Q.
, a rotation detection input interface 31d into which the rotation detection value from the rotation detector 12 is input, and a fluid Q.
An initial setting value output I/F 31e that outputs the first pulse setting value based on the , a change rotation output I/F 31f that outputs the new pulse setting value, a mass flow rate output I/F 31g that outputs the mass flow rate, and an external input For example, it includes an input I/F 31h for inputting information regarding calculation conditions and flow rate. Pulse generating means 32
outputs a pulse signal, which is a drive signal, to the pulse motor 11 in accordance with the pulse setting value set by the calculation section 31. Although the display section 33 is designed to display the output from the mass flow rate output I/F 31g, the mass flow rate is calculated by counting the pulse setting value of the pulse generating means 32 as a pulse per unit time. The configuration may be such that it is displayed. However, if it is configured as shown in Figure 1, it can be applied to other applied display methods in addition to counting and displaying, and it can also be configured to derive this output to external equipment (not shown). It is possible. Furthermore, it goes without saying that when a DC motor is used instead of the pulse motor 12, the pulse generating means becomes a DC current generating means. The point depends on the rotary drive unit used, and it may be unnecessary in some cases.
第2図は本発明の質量流量計の動作を示すフロ
ーシートである。 FIG. 2 is a flow sheet showing the operation of the mass flowmeter of the present invention.
今流体Qの流速がゼロの状態にあつて、質量流
量演算部30においてはまず初期設定値をCPU
31bで演算してRAM31cに格納すると同時
にパルス発生手段32に初期設定値出力I/F3
1eを介して出力してパルス発生手段からの駆動
信号でパルスモータ11を駆動してインペラ20
を回転させ、パルスモータ11の回転を回転検出
器12で検出して質量流量演算部30の回転検出
入力31dに入力する。このとき回転数検出値が
一定値であることを確認して前記初期設定値に基
づいた流速ゼロの時の質量流量を演算し、表示部
33に表示する。この後に流体Qを流す。インペ
ラ20は流体Qの流速に従つて回転数が低下して
くる。この状態を回転検出器12で検出する。検
出した回転数に基づいて質量流量演算部30の演
算部31でインペラ20の回転を上昇するように
新設定値が演算される。この新設定値に基づいて
パルスがパルス発生手段32からパルスモータ1
1に伝達され、パルスモータ11の回転が上昇し
てインペラ20の回転が上昇する。上昇中はこの
一連の動作が継続して行なわれる。質量流量の演
算は新設定値が演算される都度演算されるので、
逐次更新された値が表示部33に表示される。回
転数が一定値となつたところがその時の流体Qの
質量流量となる。以後このような動作が測定期間
中は継続される。 Now that the flow velocity of the fluid Q is zero, the mass flow rate calculation section 30 first sets the initial setting value to the CPU.
31b and stores it in the RAM 31c, and at the same time outputs the initial setting value to the pulse generating means 32 I/F 3.
1e to drive the pulse motor 11 with the drive signal from the pulse generating means to drive the impeller 20.
is rotated, and the rotation of the pulse motor 11 is detected by the rotation detector 12 and input to the rotation detection input 31d of the mass flow rate calculation section 30. At this time, it is confirmed that the detected rotational speed value is a constant value, and the mass flow rate when the flow velocity is zero is calculated based on the initial setting value and displayed on the display section 33. After this, fluid Q is caused to flow. The rotation speed of the impeller 20 decreases as the fluid Q flows. This state is detected by the rotation detector 12. Based on the detected rotational speed, a new set value is calculated in the calculation section 31 of the mass flow rate calculation section 30 to increase the rotation of the impeller 20. Based on this new set value, pulses are transmitted from the pulse generating means 32 to the pulse motor 1.
1, the rotation of the pulse motor 11 increases, and the rotation of the impeller 20 increases. This series of operations continues during the ascent. The mass flow rate is calculated every time a new set value is calculated, so
The successively updated values are displayed on the display section 33. The mass flow rate of the fluid Q at that point is when the rotational speed reaches a constant value. Thereafter, such operations are continued during the measurement period.
〈発明の効果〉
以上、実施例と共に具体的に本発明を説明した
ように、本発明の質量流量計によれば、簡単な構
造で小形化できる質量流量計発信器を構成するこ
とができ、マグネシンを用いることによつて生ず
る影響による指示精度の悪化をなくす構成とする
ことができるので高精度な質量流量計を安価に提
供することができる。更に第1図のようにパルス
モータを用いる場合には、パルス信号を用いるこ
とによる信号処理が容易になるので設計も容易に
なる効果がある。<Effects of the Invention> As described above in detail with reference to the embodiments, according to the mass flowmeter of the present invention, it is possible to configure a mass flowmeter transmitter that has a simple structure and can be downsized. Since the structure can eliminate the deterioration in indication accuracy due to the influence caused by the use of magnesine, a highly accurate mass flowmeter can be provided at a low cost. Furthermore, when a pulse motor is used as shown in FIG. 1, signal processing is facilitated by using pulse signals, which has the effect of facilitating design.
第1図は本発明の質量流量計の具体的実施例を
示す構造ブロツク図、第2図は本発明の質量流量
演算部の動作を示すフローシート、第3図は従来
の質量流量計の概要を示す構成分解ブロツク図で
ある。
1,10……質量流量発信器(発信器)、2,
20……回転体(インペラ)、4……タービン、
5……制止スプリング、11……パルスモータ、
12……回転検出器、30……質量流量演算部。
Fig. 1 is a structural block diagram showing a specific embodiment of the mass flow meter of the present invention, Fig. 2 is a flow sheet showing the operation of the mass flow calculation section of the present invention, and Fig. 3 is an outline of a conventional mass flow meter. FIG. 1,10...Mass flow transmitter (transmitter), 2,
20... Rotating body (impeller), 4... Turbine,
5...Block spring, 11...Pulse motor,
12... Rotation detector, 30... Mass flow rate calculation unit.
Claims (1)
体から受ける反動トルクに抗して回転するインペ
ラと、 このインペラの回転数を検出する回転検出部
と、 この回転検出部の検出した回転数が常に一定回
転になるように制御する回転制御手段と、 この回転制御手段が前記インペラの回転を一定
に制御する駆動値に基づいて前記流体の質量流量
を得るCPUと、 を設けたことを特徴とした流量質量計。[Scope of Claims] 1. An impeller that is installed in a pipe through which a fluid flows and rotates against reaction torque received from the fluid; a rotation detection section that detects the number of rotations of this impeller; and a rotation detection section that detects the rotation speed of this impeller. A rotation control means for controlling the detected rotation speed so that it always becomes a constant rotation; and a CPU for obtaining the mass flow rate of the fluid based on a drive value by which the rotation control means controls the rotation of the impeller to be constant. A flow rate mass meter characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16892686A JPS6325516A (en) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | Mass flowmeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16892686A JPS6325516A (en) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | Mass flowmeter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325516A JPS6325516A (en) | 1988-02-03 |
| JPH0582891B2 true JPH0582891B2 (en) | 1993-11-22 |
Family
ID=15877108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16892686A Granted JPS6325516A (en) | 1986-07-17 | 1986-07-17 | Mass flowmeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6325516A (en) |
-
1986
- 1986-07-17 JP JP16892686A patent/JPS6325516A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6325516A (en) | 1988-02-03 |
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