JP2007309726A - Servo-type volumetric flowmeter - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a servo-type volumetric flowmeter capable of inexpensively and precisely measuring the quantity of flow. <P>SOLUTION: A connecting pipe 121 is connected to the hole of a first connecting position 119 of a measuring chamber 107. A connecting pipe 122 is connected to the hole of a second connecting position 120 of the measuring chamber 107. The first connecting position 119 is set at a position opposed to a protrusion part 117 of a second rotator 109, when a first rotator 108 and the second rotator 109 are engaged with each other so that the second connecting position 120 is set at a position opposite to a recession part 118 of the first rotator 108, when the first rotator 108 and the second rotator 109 are engaged with each other. The second connecting position 120 is set on the side opposite to the first connecting position 119. The first connecting position 119 and the second connecting position 120 are set in the same plane, on the same axis. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、計量室内に流入する被測定流体を一対の回転子の回転に応じて流出する容積流量計に関し、詳しくは、サーボモータで回転子に駆動力を与えるタイプのサーボ型容積流量計に関する。   The present invention relates to a volumetric flow meter for flowing a fluid to be measured flowing into a measurement chamber in accordance with the rotation of a pair of rotors, and more particularly to a servo type volumetric flow meter of a type that applies a driving force to a rotor by a servo motor. .

容積流量計は、流路内に設けられる計量室と、この計量室内で回転毎に一定体積の被測定流体を流出する一対の回転子とを備えて構成されている。容積流量計は、回転子の回転から流量を計測するように構成されている。具体的には、計量室と回転子とで形成される容積を基準容積とし、計量室内に流入する被測定流体を回転子の回転に応じて排出しつつ回転子の回転数から流量を求めることができるように構成されている。   The volumetric flow meter is configured to include a measuring chamber provided in the flow path and a pair of rotors that flow a constant volume of fluid to be measured for each rotation in the measuring chamber. The volumetric flow meter is configured to measure the flow rate from the rotation of the rotor. Specifically, the volume formed by the measuring chamber and the rotor is used as a reference volume, and the flow rate is obtained from the rotational speed of the rotor while discharging the fluid to be measured flowing into the measuring chamber according to the rotation of the rotor. It is configured to be able to.

容積流量計は、直接、体積流量が測定できて精度も高いことから、産業用、取り引き用の流量計として広く使用されている。容積流量計は、基準容積に相当する体積の被測定流体を回転子の回転に比例して排出することができれば理想的な容積流量計であると言われている。   Volumetric flowmeters are widely used as industrial and trading flowmeters because they can directly measure volumetric flow rates and have high accuracy. A volumetric flow meter is said to be an ideal volumetric flow meter if a fluid to be measured having a volume corresponding to a reference volume can be discharged in proportion to the rotation of the rotor.

容積流量計には、回転子の回転を可能とするために、回転子と計量室との間に微小な隙間が設けられている。回転子は、計量室に対して接触することなく回転するようになっている。回転子が回転するためには、機械的要素の負荷、例えば軸受摩擦や計数部の負荷に打ち勝つ回転トルクが必要であり、容積流量計は、被測定流体が回転子に作用する流体差圧によっての回転モーメントにより回転トルクを得るようなものになっている。   In the volumetric flow meter, a minute gap is provided between the rotor and the measuring chamber in order to enable rotation of the rotor. The rotor rotates without contacting the measuring chamber. In order for the rotor to rotate, a rotational torque that overcomes the load of the mechanical elements, such as bearing friction and the load of the counting unit, is required, and the volumetric flow meter is based on the fluid differential pressure acting on the rotor. The rotational torque is obtained by the rotational moment.

被測定流体のエネルギーによって回転子を回転させる場合（自力式容積流量計）に関し、容積流量計は次のような問題点を有している。すなわち、回転子と計量室との間の微小な隙間から、極わずかではあるが、入口側から出口側に漏洩が発生してしまうという問題点を有している。   When the rotor is rotated by the energy of the fluid to be measured (self-acting volumetric flow meter), the volumetric flow meter has the following problems. That is, there is a problem that leakage occurs from the inlet side to the outlet side, though very little, due to a minute gap between the rotor and the measuring chamber.

図４は、被測定流体のエネルギーによって回転子を回転させる場合の容積流量計（自力式容積流量計）の器差特性の一例を示す図である。この図によれば、漏れの大きさは、流体差圧によるモーメントに対し摩擦トルクの割合が大きい小流量の範囲で大きく、器差がマイナスとなり、その他の流量域において生ずる差圧の大きさによっても異なることがうかがえる。さらには、３本の器差曲線で示すように、被測定流体の粘度の影響を受けて器差特性が変化することがうかがえる。   FIG. 4 is a diagram showing an example of instrumental difference characteristics of a volumetric flow meter (self-acting volumetric flow meter) when the rotor is rotated by the energy of the fluid to be measured. According to this figure, the magnitude of leakage is large in the small flow rate range where the ratio of the friction torque to the moment due to the fluid differential pressure is large, the instrumental error is negative, and depends on the differential pressure generated in the other flow rate range. Can be seen to be different. Furthermore, as shown by the three instrumental difference curves, it can be seen that the instrumental characteristic changes due to the influence of the viscosity of the fluid to be measured.

容積流量計は、産業用、取り引き用の流量計として広く使用されるが、原理的に計量室内で回転子が回転するために計量室と回転子との間に隙間が存在することから、図４の器差曲線を鑑みると、微少流量の測定や高精度を追求する測定を行う場合には、隙間による漏洩が無視できなくなってしまうことになる。尚、上記隙間からの漏れ量は、容積流量計の流出入口間の圧力損失に比例することが知られている。   Volumetric flowmeters are widely used as industrial and trading flowmeters, but in principle there is a gap between the measuring chamber and the rotor because the rotor rotates in the measuring chamber. In view of the instrumental difference curve of 4, when measuring a minute flow rate or measuring in pursuit of high accuracy, leakage due to a gap cannot be ignored. It is known that the amount of leakage from the gap is proportional to the pressure loss between the inlet and outlet of the volumetric flow meter.

被測定流体の粘度や密度などの物性値に影響されずに安定した高精度の流量の測定が可能となるように、流量計の流出入口間の圧力損失を正確に検出して、この圧力損失が常にゼロとなるよう回転子に外部からサーボモータで駆動力を与えてやり、このときの回転子の動作回転数から流量を測定するように構成される容積流量計としては、サーボ型容積流量計が知られている。   The pressure loss between the inlet and outlet of the flowmeter is accurately detected so that a stable and highly accurate flow rate can be measured without being affected by the physical properties such as viscosity and density of the fluid to be measured. As a volumetric flow meter configured to measure the flow rate from the operating rotational speed of the rotor at this time, a servo type volume flow rate is applied. The total is known.

従来のサーボ型容積流量計は、流量の大小にかかわらず、流量計の入口側と出口側の差圧ΔＰがΔＰ＝０となるように、回転子の回転をサーボモータで強制駆動するような制御が行われている。これは、容積流量計の流出入口間の圧力損失をゼロとするように流量を測定できれば、漏れ量もゼロになるという理論に基づいたものである。   The conventional servo-type volumetric flowmeter is such that the rotation of the rotor is forcibly driven by a servomotor so that the differential pressure ΔP between the inlet side and the outlet side of the flowmeter becomes ΔP = 0 regardless of the flow rate. Control is taking place. This is based on the theory that if the flow rate can be measured so that the pressure loss between the inlet and outlet of the volumetric flow meter is zero, the amount of leakage will be zero.

しかしながら、従来のサーボ型容積流量計で流量を実際に計測してみると、小流量域においては従来の自力式容積流量計における大きなマイナス器差が改善されるものの、器差は全般にプラスに転じ、しかも、流量、密度の上昇と共に増大する特性を示すような結果が得られている。   However, when the flow rate is actually measured with a conventional servo-type volumetric flow meter, the large negative instrumental difference of the conventional self-actuated volumetric flowmeter is improved in the small flow rate range, but the instrumental difference is generally positive. In other words, results are obtained that show characteristics that increase with increasing flow rate and density.

図５は、サーボ型容積流量計の流体圧分布の状態を示す模式図である。図５を参照しながらプラス器差の原因について説明すると、容積流量計の流出入口間の圧力損失を無差圧に制御するために、サーボモータで回転子を強制的に回転させた場合、容積流量計の流出入口間の圧力損失ΔＰがゼロとなっても、計量室内の回転子の回転方向前面側の圧力は上昇し、背面側は降下することになり、回転子の回転方向の前面と背面側に差圧ΔＰｉが発生してしまう。この差圧ΔＰｉにより、ケーシングと回転子間に存在する隙間から、流出側から流入側へ被測定流体の漏洩が発生し、これがプラス器差の原因となってしまう。すなわち、ケーシングと回転子の隙間から、この差圧ΔＰｉにより流出側から流入側に漏れる漏洩量が、被測定流体の密度ρ（詳細には動粘度νも）及び回転子の回転速度Ｖと相関する、圧力、流量の増加と共に増大することから、これがプラス器差の原因となってしまう。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a state of fluid pressure distribution of the servo-type volumetric flow meter. The cause of the plus device difference will be described with reference to FIG. 5. When the rotor is forcibly rotated by a servo motor in order to control the pressure loss between the inlet and outlet of the volumetric flow meter to no differential pressure, the volume Even if the pressure loss ΔP between the outlets of the flowmeter becomes zero, the pressure on the front side of the rotor in the measuring chamber increases in the rotational direction, and the pressure on the rear side decreases. A differential pressure ΔPi is generated on the back side. Due to this differential pressure ΔPi, the fluid to be measured leaks from the outflow side to the inflow side through the gap existing between the casing and the rotor, which causes a plus difference. That is, the amount of leakage that leaks from the outflow side to the inflow side due to this differential pressure ΔPi from the gap between the casing and the rotor correlates with the density ρ of the fluid to be measured (specifically, the kinematic viscosity ν) and the rotational speed V of the rotor. However, this increases with the increase in pressure and flow rate, and this causes a difference in positive instrument.

一般に、容積流量計に被測定流体を流したとき、回転子から充分離れた差圧検出位置においては、ΔＰの圧力損失が生じたとすると、ΔＰ＝ΔＰｉ＋ΔＰｅが成立する。ここでΔＰｉは、回転子を回転させるために費やされる圧力損失で、流量計内部の漏れに直接関与するため内部圧力損失と言われている。また、ΔＰｅは、被測定流体が流量計を流れるために費やされる圧力損失で、漏れには直接関与しないために外部圧力損失と言われている。   In general, when a fluid to be measured flows through a volumetric flow meter, if a pressure loss of ΔP occurs at a differential pressure detection position sufficiently away from the rotor, ΔP = ΔPi + ΔPe is established. Here, ΔPi is a pressure loss consumed for rotating the rotor, and is directly related to leakage inside the flow meter, and is thus referred to as an internal pressure loss. Further, ΔPe is a pressure loss that is consumed when the fluid to be measured flows through the flowmeter, and is not directly related to leakage, and is thus referred to as an external pressure loss.

一対の回転子を内蔵した容積流量計において、流量計内部の漏れに関与する回転子前後の差圧ΔＰｉに対し、単位時間当たりの流量計内部の漏洩量Δｑは、μを流体の粘度、Ｑを流量とすると、
Δｑ＝ｋ１・（ΔＰｉ／μ）＋ｋ２・Ｑ …（１）
で表される。但し、ｋ１、ｋ２は、回転子とケーシングの形状により決まる定数である。従って、単位時間当たりの流量計内部の漏洩量は、回転子前後の差圧に比例する一方で被測定流体の動粘度に反比例する項と流量に比例する項とに分けられる。 In a positive displacement flow meter incorporating a pair of rotors, the amount of leakage Δq inside the flow meter per unit time relative to the differential pressure ΔPi before and after the rotor involved in leakage inside the flow meter is expressed as μ Is the flow rate,
Δq = k1 · (ΔPi / μ) + k2 · Q (1)
It is represented by However, k1 and k2 are constants determined by the shapes of the rotor and the casing. Therefore, the amount of leakage inside the flow meter per unit time is divided into a term proportional to the differential pressure before and after the rotor and inversely proportional to the kinematic viscosity of the fluid to be measured and a term proportional to the flow rate.

ここで、Ｉを校正される受験器の指示量、Ｑを標準器（基準器）の真実の値とすると、器差Ｅは、
Ｅ＝（（Ｉ−Ｑ）／Ｑ）×１００ （％） …（２）
で表される。また、流量計内部の漏洩量Δｑとの関係より
Ｉ−Ｑ＝−Δｑ …（３）
が成立する。したがって、（１）、（２）、（３）式より、器差Ｅは、
Ｅ＝−（Δｑ／Ｑ）＝−（ｋ１・（ΔＰｉ／（μ・Ｑ））＋ｋ２）…（４）
で表すことができる。 Here, when I is the indicated amount of the tester to be calibrated and Q is the true value of the standard device (reference device), the instrument difference E is
E = ((I−Q) / Q) × 100 (%) (2)
It is represented by Further, from the relationship with the leak amount Δq inside the flow meter, IQ = −Δq (3)
Is established. Therefore, from the equations (1), (2), (3), the instrumental error E is
E = − (Δq / Q) = − (k1 · (ΔPi / (μ · Q)) + k2) (4)
It can be expressed as

器差Ｅをゼロにするためには、（４）式第１項の回転子前後の差圧ΔＰｉをゼロにすれば、流量計内部の漏洩量もゼロになり、流量は回転数に正確に比例することから、器差もだいたいゼロ付近に表れることになる。尚、（４）式の第２項は、メータファクタを変更することにより無視することができるものである。   In order to reduce the instrumental difference E to zero, if the differential pressure ΔPi before and after the rotor in the first term of equation (4) is set to zero, the amount of leakage inside the flowmeter will also be zero, and the flow rate will accurately correspond to the rotational speed. Since it is proportional, the instrumental error will also appear near zero. Note that the second term of the equation (4) can be ignored by changing the meter factor.

以上、サーボ型容積流量計の器差をゼロにするためには、圧力損失ΔＰを検出する位置での差圧を、内部圧力損失ΔＰｉ＝０に制御すればよいことになる。つまり、制御目標差圧（ＳＶ：セットバリュー）と外部圧力損失ΔＰｅとが同じになるように外部から駆動力を与えれば、内部圧力損失ΔＰｉがゼロになるため、流量計内部のリークがなくなり、必然的にノンリークつまり器差ゼロの流量計を具現化することができる。   As described above, in order to make the instrumental difference of the servo-type volumetric flow meter zero, the differential pressure at the position where the pressure loss ΔP is detected may be controlled to the internal pressure loss ΔPi = 0. That is, if the driving force is applied from the outside so that the control target differential pressure (SV: set value) and the external pressure loss ΔPe are the same, the internal pressure loss ΔPi becomes zero, so there is no leakage inside the flow meter. Inevitably, a non-leakage, that is, a flowmeter with zero instrument error can be realized.

下記特許文献１は、本願出願人が先に提案したサーボ型容積流量計の開示技術である。この下記特許文献１には、サーボ型容積流量計の回転子の前後の圧力損失ΔＰｉ、すなわち回転子の回転方向前面側と背面側間の内部圧力損失ΔＰｉをゼロに制御するために、流入側の圧力を、ΔＰ＝Ｐｉ＋ΔＰｅ＝ΔＰｅ＝ｋ・（ρ／２ｇ）・Ｖ２＝Ｃ・ρ・Ｑ２分だけ高くするようにサーボモータを制御して、ケーシングと回転子間の隙間からの被測定流体の漏洩をなくすという内容の提案が開示されている。   The following Patent Document 1 is a disclosure technique of a servo-type volumetric flow meter previously proposed by the present applicant. In Patent Document 1 below, in order to control the pressure loss ΔPi before and after the rotor of the servo-type volumetric flow meter, that is, the internal pressure loss ΔPi between the front side and the rear side in the rotation direction of the rotor to zero, The servo motor is controlled so that the pressure of the cylinder is increased by ΔP = Pi + ΔPe = ΔPe = k · (ρ / 2g) · V2 = C · ρ · Q2, and the fluid to be measured from the gap between the casing and the rotor The proposal of the content which eliminates the leakage of is disclosed.

下記特許文献１に開示されたサーボ型容積流量計は、流出側から流入側への漏洩による器差特性の悪化を防ぐことが可能な容積流量計として提案されている。尚、上記のｋ及びＣは、流量計の内部形状・寸法，管摩擦係数等で決まる定数で、例えばλ（Ｌ／Ｄ）を用いて表されるようになっている（λ：管摩擦係数、Ｌ：流量計内部の管軸長さ、Ｄ：流量計内部の内径）。尚、上記のＶを回転子の回転速度としているが、管内の流速、又は流量Ｑを用いても良いものとする。以下、特許文献１に開示されたサーボ型容積流量計について説明する。   The servo-type volumetric flow meter disclosed in the following Patent Document 1 has been proposed as a volumetric flowmeter capable of preventing deterioration of instrumental error characteristics due to leakage from the outflow side to the inflow side. The above k and C are constants determined by the internal shape and dimensions of the flow meter, the pipe friction coefficient, etc., and are expressed using, for example, λ (L / D) (λ: pipe friction coefficient). , L: tube shaft length inside the flow meter, D: inner diameter inside the flow meter). In addition, although said V is made into the rotational speed of a rotor, the flow velocity in a pipe | tube, or the flow volume Q may be used. Hereinafter, the servo-type volumetric flow meter disclosed in Patent Document 1 will be described.

図６は、下記特許文献１に開示された従来のサーボ型容積流量計の一実施例を示す概念図であり、図中の引用符号１はサーボ型容積流量計、２はケーシング、３は計量室、４は第１回転子軸、５は第２回転子軸、６は第１回転子、７は第２回転子、８は流入口、９は流出口、１０は流入側圧力検出口、１１は流出側圧力検出口、１２は差圧計、１３はディストリビュータＡ、１４は調節計、１６はサーボモータ駆動回路、１７はサーボモータ（Ｓ．Ｍ）、１８はタコジェネレータ（Ｔ．Ｇ）、１９は流量発信器（Ｐ．Ｇ）、２０はＦ／Ｖ変換器、２１はリニアライザ、２２は圧力計、２３はディストリビュータＢ、２４は乗算器を示している。   FIG. 6 is a conceptual diagram showing an embodiment of a conventional servo-type volumetric flow meter disclosed in Patent Document 1 below. In the figure, reference numeral 1 is a servo-type volumetric flowmeter, 2 is a casing, and 3 is a metering. The chamber, 4 is a first rotor shaft, 5 is a second rotor shaft, 6 is a first rotor, 7 is a second rotor, 8 is an inlet, 9 is an outlet, 10 is an inlet pressure detection port, 11 is an outlet side pressure detection port, 12 is a differential pressure gauge, 13 is a distributor A, 14 is a controller, 16 is a servo motor drive circuit, 17 is a servo motor (SM), 18 is a tachometer (TG), 19 is a flow rate transmitter (PG), 20 is an F / V converter, 21 is a linearizer, 22 is a pressure gauge, 23 is a distributor B, and 24 is a multiplier.

サーボ型容積流量計１は、流入口８と流出口９に連通するとともに、流路（ケーシング２）に形成された計量室３と、この計量室３内に固着された第１回転子軸４及び第２回転子軸５に各々軸支された第１回転子６及び第２回転子７とを備えて構成されている（容積流量計としての構成）。第１回転子６及び第２回転子７は、本体外部、すなわち計量室３外部にそれぞれ設けられたパイロット歯車（図示せず）の噛合により、互いに反対方向に同期回転するように配置されている。第１回転子６側（本実施例では第１回転子６側となっているが、第２回転子７側でもよい）のパイロット歯車には、サーボモータ１７の駆動軸が接合されている。   The servo-type volumetric flow meter 1 communicates with an inflow port 8 and an outflow port 9, and has a measuring chamber 3 formed in a flow path (casing 2), and a first rotor shaft 4 fixed in the measuring chamber 3. The first rotor 6 and the second rotor 7 are respectively supported by the second rotor shaft 5 (configuration as a volumetric flow meter). The first rotor 6 and the second rotor 7 are arranged so as to rotate synchronously in opposite directions by the engagement of pilot gears (not shown) provided outside the main body, that is, outside the measuring chamber 3. . The drive shaft of the servo motor 17 is joined to the pilot gear on the first rotor 6 side (in this embodiment, the first rotor 6 side, but may be the second rotor 7 side).

サーボ型容積流量計１の流入口８側と流出口９側には、それぞれ流入側圧力検出口１０、流出側圧力検出口１１が設けられている。この流入側圧力検出口１０及び流出側圧力検出口１１には、差圧計１２に接続される導管が取り付けられている。両圧力検出口１０、１１から導管を介して流入口８及び流出口９の圧力が差圧計１２に導かれると、サーボ型容積流量計１の流出入口間（ここでは計量室３の流出入口間）の圧力損失が測定されるようになっている。サーボモータ１７の駆動軸には、タコジェネレータ１８が直結されている。サーボモータ１７、タコジェネレータ１８、及び第１回転子６側のパイロット歯車は、互いに縦接続されている。   An inflow side pressure detection port 10 and an outflow side pressure detection port 11 are provided on the inlet 8 side and the outlet 9 side of the servo-type volumetric flow meter 1, respectively. A conduit connected to the differential pressure gauge 12 is attached to the inflow side pressure detection port 10 and the outflow side pressure detection port 11. When the pressures of the inlet 8 and the outlet 9 are led from both the pressure detection ports 10 and 11 to the differential pressure gauge 12 via the conduits, the gap between the outlets of the servo-type volumetric flow meter 1 (here, between the outlets of the measuring chamber 3). ) Pressure loss is measured. A tachometer generator 18 is directly connected to the drive shaft of the servo motor 17. The servomotor 17, the tacho generator 18, and the pilot gear on the first rotor 6 side are vertically connected to each other.

タコジェネレータ１８は、サーボモータ１７の回転に比例した電圧値を発生するように構成されている。このタコジェネレータ１８からの出力は、サーボモータ駆動回路１６を介してサーボモータ１７にフィードバックされるようになっている。流量発信器１９は、第１回転子６（第２回転子７でもよい）の回転数を計測する機構を有している。流量発信器１９は、流量に比例するパルスを発生するように構成されている。   The tacho generator 18 is configured to generate a voltage value proportional to the rotation of the servo motor 17. The output from the tachometer generator 18 is fed back to the servo motor 17 via the servo motor drive circuit 16. The flow rate transmitter 19 has a mechanism for measuring the rotational speed of the first rotor 6 (or the second rotor 7). The flow rate transmitter 19 is configured to generate a pulse proportional to the flow rate.

Ｆ／Ｖ変換器２０は、流量発信器１９からの流量を表すパルス信号を、この周波数に比例するアナログ電圧に変換するもので、第１回転子６の回転速度Ｖに相当する信号を出力するように構成されている。リニアライザ２１は、Ｆ／Ｖ変換器２０の出力を平方し、回転子の回転速度Ｖの２乗Ｖ２に相当する信号を出力するように構成されている。   The F / V converter 20 converts the pulse signal representing the flow rate from the flow rate transmitter 19 into an analog voltage proportional to this frequency, and outputs a signal corresponding to the rotational speed V of the first rotor 6. It is configured as follows. The linearizer 21 is configured to square the output of the F / V converter 20 and output a signal corresponding to the square V2 of the rotational speed V of the rotor.

圧力計２２は、流入側圧力検出口１０（或いは、流出側圧力検出口１１）の圧力を、流体圧力Ｐに相当する電圧信号に変換するように構成されている。ディストリビュータＢ２３は、圧力計２２からの流体圧力Ｐに相当する電圧信号を、被測定流体が気体の場合、流体圧力Ｐに比例する流体密度ρに相当する電圧信号に変換するように構成されている。尚、液体の場合には、流体圧力Ｐにより流体密度ρが変わらなく、液体の種類により決まることから圧力計２２が不要であり、直接、外部から乗算器２４に被測定液体に応じた値を設定入力するようにしてもよいものとする。   The pressure gauge 22 is configured to convert the pressure at the inflow side pressure detection port 10 (or the outflow side pressure detection port 11) into a voltage signal corresponding to the fluid pressure P. The distributor B23 is configured to convert a voltage signal corresponding to the fluid pressure P from the pressure gauge 22 into a voltage signal corresponding to a fluid density ρ proportional to the fluid pressure P when the fluid to be measured is a gas. . In the case of a liquid, the fluid density ρ does not change depending on the fluid pressure P and is determined by the type of the liquid. Therefore, the pressure gauge 22 is unnecessary, and a value corresponding to the liquid to be measured is directly applied to the multiplier 24 from the outside. The setting may be input.

差圧計１２は、流入側圧力検出口１０と流出側圧力検出口１１との差圧ΔＰを検出し、この検出により生成した差圧信号をディストリビュータＡ１３へ出力するように構成されている。ディストリビュータＡ１３は、入力された差圧信号を差圧に比例した電圧値Ｖｐに変換した上で、この電圧値Ｖｐを調節計１４の一方の端子へ出力するように構成されている。乗算器２４は、リニアライザ２１からの回転子の回転速度Ｖの２乗に相当する信号（Ｖ２）と、ディストリビュータＢ２３からの密度ρに相当する信号（ρ）とを乗算し、ｋ・（ρ／２ｇ）・Ｖ２に相当する信号Ｖｓを、調節計１４の目標設定値（制御目標差圧となるＳＶ値（セットバリュー）であり、基準値ともいえる）として出力するように構成されている。   The differential pressure gauge 12 is configured to detect a differential pressure ΔP between the inflow side pressure detection port 10 and the outflow side pressure detection port 11 and to output a differential pressure signal generated by this detection to the distributor A13. The distributor A13 is configured to convert the input differential pressure signal into a voltage value Vp proportional to the differential pressure, and then output the voltage value Vp to one terminal of the controller 14. The multiplier 24 multiplies the signal (V2) corresponding to the square of the rotational speed V of the rotor from the linearizer 21 by the signal (ρ) corresponding to the density ρ from the distributor B23, and k · (ρ / 2g) A signal Vs corresponding to V2 is output as a target set value of the controller 14 (SV value (set value) serving as a control target differential pressure, which can also be referred to as a reference value).

尚、実際には定数ｋ０＝ｋ（１／２ｇ）を用意しておけばよく、また、例えば定数ｋ０は、ｋ０＝ｋ（１／２ｇ）＝λ（Ｌ／Ｄ）・（１／２ｇ）となる。   In practice, a constant k0 = k (1/2 g) may be prepared. For example, the constant k0 is k0 = k (1/2 g) = λ (L / D) · (1/2 g). It becomes.

調節計１４には、流量計の入口側と出口側の差圧ΔＰに相当する信号Ｖｐ（ＰＶ値（プロセスバリュー）に対応する）が入力され、また、乗算器２４からの信号Ｖｓも入力されるようになっている。信号Ｖｐは信号Ｖｓと比較され、Ｖｐ−Ｖｓ＝（ΔＰ−ｋ・（ρ／２ｇ）・Ｖ２）に相当する信号Ｖ１が、サーボモータ駆動回路１６の一方の入力端子に出力されるようになっている。サーボモータ駆動回路１６の他方の入力端子には、上記の如く、タコジェネレータ１８からの出力信号Ｖ２がフィードバックのために接続されている。   The controller 14 receives a signal Vp (corresponding to a PV value (process value)) corresponding to a differential pressure ΔP between the inlet side and the outlet side of the flow meter, and also receives a signal Vs from the multiplier 24. It has become so. The signal Vp is compared with the signal Vs, and a signal V1 corresponding to Vp−Vs = (ΔP−k · (ρ / 2g) · V2) is output to one input terminal of the servo motor drive circuit 16. ing. As described above, the output signal V2 from the tachometer generator 18 is connected to the other input terminal of the servo motor drive circuit 16 for feedback.

サーボ型容積流量計１には、調節計１４から入力される、流出入口間の圧力損失ΔＰに相当する差圧信号Ｖｐ（差圧計１２で検出）と目標設定値Ｖｓとの比較値Ｖ１、及び、サーボモータ１７の回転数に相当するタコジェネレータ１８の出力Ｖ２が等しくなるように、サーボモータ１７の回転を制御するサーボ機構が形成されている。   The servo-type volumetric flow meter 1 has a comparison value V1 between the differential pressure signal Vp (detected by the differential pressure meter 12) corresponding to the pressure loss ΔP between the inlet and outlet, which is input from the controller 14, and the target set value Vs; A servo mechanism for controlling the rotation of the servo motor 17 is formed so that the output V2 of the tachometer generator 18 corresponding to the rotation speed of the servo motor 17 becomes equal.

上記構成において、被測定流体が図中の矢印方向に流れた状態では、従来のように流量計流入側と流出側の差圧ΔＰをゼロに制御するのではなく、回転子の回転速度（Ｖ）に応じて流量計内部で発生する外部圧力損失ΔＰｅ＝ｋ・（ρ／２ｇ）・Ｖ２分だけ、流入側の圧力が高くなるようにサーボモータを制御することにより、回転子の回転方向前面側と背面側の差圧ΔＰｉをゼロとするようになっている。これにより、流入側と流出側との差圧ΔＰをゼロに制御するサーボ型容積流量計において生ずる回転子の前後面間の前記差圧ΔＰｉとは逆方向の差圧を消去することができ、これに伴うケーシングと回転子間の隙間からの逆流による漏洩をより少なくするようになっている。   In the above configuration, when the fluid to be measured flows in the direction of the arrow in the figure, the differential pressure ΔP between the flow meter inflow side and the outflow side is not controlled to zero as in the prior art, but the rotational speed of the rotor (V ) By controlling the servo motor so that the pressure on the inflow side increases by the amount of external pressure loss ΔPe = k · (ρ / 2g) · V2 generated inside the flowmeter according to The differential pressure ΔPi between the side and the back side is set to zero. As a result, the differential pressure in the direction opposite to the differential pressure ΔPi between the front and rear surfaces of the rotor generated in the servo-type volumetric flow meter that controls the differential pressure ΔP between the inflow side and the outflow side to zero can be eliminated. Accordingly, leakage due to the backflow from the gap between the casing and the rotor is further reduced.

図７は、図６のサーボ型容積流量計１による器差特性の一例を示す図である。図中のＰ１、Ｐ２、Ｐ３はそれぞれ被測定流体の流体圧力を示している。下記特許文献１に開示された従来のサーボ型容積流量計１の器差特性は、被測定流体の圧力の大きさに拘わらず小流量域から大流量域まで、器差がほとんどゼロに近い直線的な優れた特性を示している（回転子の回転速度Ｖは、回転子の先端と回転子の根本とで速度が異なるため、平均速度で計算した値で制御するか、ケーシングと回転子の先端との隙間を考慮し、回転子の先端の速度で計算した値に近い値の差圧に制御すると、より精度の向上を図ることができる）。   FIG. 7 is a diagram showing an example of instrumental difference characteristics by the servo-type volumetric flow meter 1 of FIG. P1, P2, and P3 in the figure respectively indicate the fluid pressures of the fluid to be measured. The instrumental difference characteristic of the conventional servo-type volumetric flow meter 1 disclosed in Patent Document 1 is a straight line in which the instrumental difference is almost zero from a small flow rate range to a large flow rate range regardless of the pressure of the fluid to be measured. (The rotational speed V of the rotor is different between the tip of the rotor and the root of the rotor. Taking into account the gap with the tip, and controlling the pressure difference to a value close to the value calculated by the speed of the tip of the rotor, the accuracy can be further improved).

以上は、ハード構成で制御系を構成した場合の説明であるが、マイクロコンピュータで制御系を組む場合には、上記と同様な動作処理をソフトウェア化して組めばよい。また、被測定流体の名称と密度との関係をテーブル化しておけば、被測定流体の名称を選択するだけで、被測定流体の種類に応じた密度設定をすることができる。   The above is a description of the case where the control system is configured with a hardware configuration. However, when the control system is assembled with a microcomputer, the same operation processing as described above may be implemented as software. If the relationship between the name of the fluid to be measured and the density is tabulated, the density can be set according to the type of the fluid to be measured simply by selecting the name of the fluid to be measured.

次に、図８を参照しながら下記特許文献２に開示されたサーボ型容積流量計について説明する。図８は、下記特許文献２に開示されたサーボ型容積流量計の概念図である。   Next, a servo-type volumetric flow meter disclosed in Patent Document 2 below will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a conceptual diagram of a servo-type volumetric flow meter disclosed in Patent Document 2 below.

下記特許文献２に開示されたサーボ型容積流量計は、上記のサーボ型容積流量計１のような、外部圧力損失ΔＰｅ分だけ流入側の圧力を高くして回転子の回転方向前面側と背面側との差圧ΔＰｉをゼロとする制御とは別の方法により制御されている。   The servo-type volumetric flow meter disclosed in Patent Document 2 below, like the servo-type volumetric flowmeter 1, increases the pressure on the inflow side by the amount of the external pressure loss ΔPe, thereby rotating the rotor on the front side and the back side. Control is performed by a method different from the control for setting the differential pressure ΔPi to zero to zero.

図８において、引用符号３１はサーボ型容積流量計、３２は容積流量計、３３は計量室、３４は第１回転子軸、３５は第２回転子軸、３６は第１回転子、３７は第２回転子、３８は上流側導圧管、３９は下流側導圧管、４０は差圧計、４１はサーボ増幅器、４２はプリアンプ、４３はメインアンプ、４４は駆動部、４５は変速歯車（Ｒ・Ｇ）、４６はサーボモータ（Ｓ・Ｍ）、４７はタコジェネレータ（Ｔ・Ｇ）を示している。また、４８は上流側連通管、４９は下流側連通管を示している。尚、煩雑のためパイロット歯車の図示は省略するものとする。   In FIG. 8, reference numeral 31 is a servo-type volumetric flow meter, 32 is a volumetric flow meter, 33 is a measuring chamber, 34 is a first rotor shaft, 35 is a second rotor shaft, 36 is a first rotor, and 37 is a first rotor. The second rotor, 38 is an upstream pressure guiding tube, 39 is a downstream pressure guiding tube, 40 is a differential pressure gauge, 41 is a servo amplifier, 42 is a preamplifier, 43 is a main amplifier, 44 is a drive unit, 45 is a transmission gear (R · G) and 46 are servo motors (SM), and 47 is a tacho generator (TG). Reference numeral 48 denotes an upstream communication pipe, and 49 denotes a downstream communication pipe. In addition, illustration of a pilot gear shall be abbreviate | omitted for complexity.

サーボ型容積流量計３１は、容積流量計３２と、差圧計４０と、サーボ増幅器４１及び駆動部４４からなるサーボ機構とを備えて構成されている。容積流量計３２は、本体に形成され、流入口３２ａ及び流出口３２ｂに連通する計量室３３と、この計量室３３内の第１回転子軸３４及び第２回転子軸３５に各々軸支される第１回転子３６及び第２回転子３７とを備えて構成されている。第１回転子３６及び第２回転子３７には、本体外部、すなわち計量室３３外部のパイロット歯車の噛合により、互いに反対方向に同期回転するように配置されている。駆動部４４は、変速歯車４５と、サーボモータ４６及びタコジェネレータ４７とを備えて構成されている。これらは縦接続されている。   The servo-type volumetric flow meter 31 includes a volumetric flow meter 32, a differential pressure gauge 40, a servo mechanism including a servo amplifier 41 and a drive unit 44. The volumetric flow meter 32 is formed in the main body, and is supported by a measuring chamber 33 communicating with the inlet 32a and the outlet 32b, and a first rotor shaft 34 and a second rotor shaft 35 in the measuring chamber 33, respectively. The first rotor 36 and the second rotor 37 are provided. The first rotor 36 and the second rotor 37 are arranged to rotate synchronously in opposite directions by meshing with a pilot gear outside the main body, that is, outside the measuring chamber 33. The drive unit 44 includes a transmission gear 45, a servo motor 46, and a tachometer generator 47. These are connected vertically.

上流側連通管４８は、第１回転子３６と第２回転子３７の各上流側でラジアル方向に開口する開口Ａ、Ｃに接続される連通管であって、この中間部４８ａには上流側導圧管３８が接続されている。上流側導圧管３８は、差圧計４０の一端に接続されている。一方、下流側連通管４９は、第１回転子３６と第２回転子３７の各下流側でラジアル方向に開口する開口Ｂ、Ｄに接続される連通管であって、この中間部４９ａには下流側導圧管３９が接続されている。下流側導圧管３９は、差圧計４０の他端に接続されている。   The upstream side communication pipe 48 is a communication pipe connected to the openings A and C that open in the radial direction on the upstream side of the first rotor 36 and the second rotor 37, and the intermediate part 48 a has an upstream side. A pressure guiding tube 38 is connected. The upstream pressure guiding pipe 38 is connected to one end of the differential pressure gauge 40. On the other hand, the downstream side communication pipe 49 is a communication pipe connected to the openings B and D that open in the radial direction on the downstream side of each of the first rotor 36 and the second rotor 37, and this intermediate portion 49 a A downstream pressure guiding tube 39 is connected. The downstream pressure guiding tube 39 is connected to the other end of the differential pressure gauge 40.

図中において、開口Ｃ及び開口Ｄは、第２回転子３７の凸部の前後に形成されている。また、開口Ａ及び開口Ｂも第１回転子３６が回転した時に凸部の前後に開口するように形成されている。さらに、第１回転子３６の凸部が開口Ａの位置にくると、第２回転子３７の凸部が開口Ｄの位置にくるように形成され、第１回転子３６の凸部が開口Ｂの位置にくると、第２回転子３７の凸部が開口Ｃの位置にくるように形成されている。サーボ型容積流量計３１は、流量計流入側と流出側の差圧を測定するのではなく、回転子の前後面間の差圧ΔＰを測定する（ΔＰ≒ΔＰｉ）ような構造になっている。   In the drawing, the opening C and the opening D are formed before and after the convex portion of the second rotor 37. Moreover, the opening A and the opening B are also formed so as to open before and after the convex portion when the first rotor 36 rotates. Furthermore, when the convex portion of the first rotor 36 comes to the position of the opening A, the convex portion of the second rotor 37 comes to the position of the opening D, and the convex portion of the first rotor 36 becomes the opening B. Is formed so that the convex portion of the second rotor 37 comes to the position of the opening C. The servo-type volumetric flow meter 31 does not measure the differential pressure between the inflow side and the outflow side of the flow meter but measures the differential pressure ΔP between the front and rear surfaces of the rotor (ΔP≈ΔPi). .

差圧計４０での差圧信号は、導線４０ａを介してサーボ増幅器４１のプリアンプ４２に入力されるようになっている。プリアンプ４２は、メインアンプ４３の入力端４３ａに接続されている。メインアンプ４３は、導線４１ａを介してサーボモータ４６に接続されている。サーボモータ４６に連動するタコジェネレータ４７は、メインアンプ４３の入力端４３ｂに接続されている。この接続により速度帰還がなされ、応答性が高められている。   The differential pressure signal from the differential pressure gauge 40 is input to the preamplifier 42 of the servo amplifier 41 via a conducting wire 40a. The preamplifier 42 is connected to the input terminal 43 a of the main amplifier 43. The main amplifier 43 is connected to the servo motor 46 through a conducting wire 41a. The tacho generator 47 that is linked to the servo motor 46 is connected to the input terminal 43 b of the main amplifier 43. This connection provides speed feedback and enhances responsiveness.

上記構成において、サーボ型容積流量計３１は、回転子の前後面間の差圧ΔＰ（ΔＰ≒ΔＰｉ）を測定し、この差圧ΔＰをゼロとするようにサーボモータ４６を駆動する制御がなされている。言い換えれば、目標設定値（制御目標差圧となるＳＶ値）をゼロとするような制御がなされている。このような制御によってもケーシングと回転子間の隙間からの漏洩をより少なくすることができるようになっている。サーボ型容積流量計３１は、上記のサーボ型容積流量計１よりも制御が簡単であり、高精度に流量を測定することができるようになっている。
特許第３３３１２１２号公報 特許第２８７８５５５号公報 In the above configuration, the servo-type volumetric flow meter 31 measures the differential pressure ΔP (ΔP≈ΔPi) between the front and rear surfaces of the rotor, and is controlled to drive the servo motor 46 so that the differential pressure ΔP is zero. ing. In other words, control is performed such that the target set value (SV value that is the control target differential pressure) is zero. Such control can also reduce leakage from the gap between the casing and the rotor. The servo-type volumetric flow meter 31 is easier to control than the servo-type volumetric flow meter 1 described above, and can measure the flow rate with high accuracy.
Japanese Patent No. 3331212 Japanese Patent No. 2878555

上記従来技術のサーボ型容積流量計３１にあっては、高精度に流量を測定することができるものの、連通管や導圧管等によって構造が複雑になり、結果、システム自体のコストが嵩んでしまうという問題点を有している。   In the servo type volumetric flow meter 31 of the above prior art, although the flow rate can be measured with high accuracy, the structure is complicated by the communication pipe, the pressure guiding pipe, etc., and as a result, the cost of the system itself increases. Has the problem.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、安価で高精度に流量を測定することが可能なサーボ型容積流量計を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the situation mentioned above, and makes it a subject to provide the servo type | mold volumetric flowmeter which can measure a flow volume cheaply and with high precision.

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明のサーボ型容積流量計は、流路と、該流路に連続する計量室と、該計量室内で回転毎に一定体積の被測定流体を流出する一対の第１及び第２回転子とを備え、該第１及び第２回転子の回転から流量を計測する容積流量計であって、前記第１又は第２回転子の何れかに連結するサーボモータと、前記計量室に接続され該計量室の差圧を検出する差圧検出機構と、該差圧検出機構からの差圧信号に基づく制御目標差圧をゼロとするよう前記サーボモータを制御するサーボ機構とを備えるサーボ型容積流量計において、前記差圧検出機構の前記計量室に対する２つの接続位置を、前記第１及び第２回転子の噛合い状態で、１つ目が一方の回転子の凸部に対向する第１接続位置、２つ目が該第１接続位置の反対側となり他方の回転子の凹部に対向する第２接続位置とすることを特徴としている。   The servo-type volumetric flow meter of the present invention according to claim 1, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes a flow path, a measuring chamber continuous to the flow path, and a constant volume to be measured for each rotation in the measuring chamber. A volumetric flowmeter comprising a pair of first and second rotors for flowing out fluid, and measuring a flow rate from the rotation of the first and second rotors, wherein either the first or second rotor A servo motor connected to the measuring chamber, a differential pressure detecting mechanism connected to the measuring chamber for detecting a differential pressure in the measuring chamber, and a control target differential pressure based on a differential pressure signal from the differential pressure detecting mechanism so that the control target differential pressure is zero. In a servo-type volumetric flow meter including a servo mechanism for controlling a servo motor, two connection positions of the differential pressure detection mechanism with respect to the measuring chamber are set to be the first in the meshed state of the first and second rotors. Is the first connection position facing the convex part of one rotor, and the second is the first connection position. Is characterized in that a second connection position facing the concave portion of the side opposite to the result the other rotor of the connection position.

請求項２記載の本発明のサーボ型容積流量計は、請求項１に記載のサーボ型容積流量計において、前記第１接続位置及び第２接続位置を同一平面及び同一軸線上に配置することを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the servo-type volumetric flow meter according to the first aspect, wherein the first connection position and the second connection position are arranged on the same plane and the same axis. It is a feature.

請求項３記載の本発明のサーボ型容積流量計は、請求項１又は請求項２に記載のサーボ型容積流量計において、前記第１及び第２回転子の各凸部先端形状を先細りとすることを特徴としている。   A servo type volumetric flow meter according to a third aspect of the present invention is the servo type volumetric flow meter according to the first or second aspect, wherein the tip end shape of each convex portion of the first and second rotors is tapered. It is characterized by that.

本発明によれば、一方の回転子の凸部に対向する第１接続位置と他方の回転子の凹部に対向する第２接続位置との差圧を測定することにより、従来同様、高精度に流量の測定をすることができる。また、上記差圧測定位置により、従来よりも安価にサーボ型容積流量計を構成することができる。   According to the present invention, the differential pressure between the first connection position facing the convex portion of one rotor and the second connection position facing the concave portion of the other rotor can be measured with high accuracy as before. The flow rate can be measured. In addition, the servo-type volumetric flow meter can be configured with the differential pressure measurement position at a lower cost than in the past.

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明のサーボ型容積流量計の一実施の形態を示す概念図であり、（ａ）は容積流量計の部分の拡大図、（ｂ）は全体構成図である。   Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a servo-type volumetric flow meter according to the present invention. FIG. 1A is an enlarged view of a portion of the volumetric flow meter, and FIG.

図１において、引用符号１０１は本発明のサーボ型容積流量計を示している。このサーボ型容積流量計１０１は、容積流量計１０２と、差圧計１０３（差圧検出機構）と、サーボ機構１０４と、流量発信器（Ｐ.Ｇ）１０５とを備えて構成されている。以下、各構成について説明する。   In FIG. 1, reference numeral 101 indicates a servo-type volumetric flow meter of the present invention. This servo-type volumetric flow meter 101 includes a volumetric flow meter 102, a differential pressure gauge 103 (differential pressure detection mechanism), a servo mechanism 104, and a flow rate transmitter (PG) 105. Each configuration will be described below.

容積流量計１０２は、ケーシング１０６と、計量室１０７と、第１回転子１０８及び第２回転子１０９とを備えて構成されている。ケーシング１０６は、略筒状に形成されており、この中間に計量室１０７が設けられている。ケーシング１０６は、図１の場合、左から右へ（矢印方向へ）被測定流体が流れるように形成されている（ケーシング１０６の左端が流入口１１０、右端が流出口１１１として設定されている）。ケーシング１０６は、この内部が流路１１２となるように形成されている。この流路１１２は、被測定流体がスムーズに流れるように形成されている。   The volume flow meter 102 includes a casing 106, a measuring chamber 107, a first rotor 108 and a second rotor 109. The casing 106 is formed in a substantially cylindrical shape, and a measuring chamber 107 is provided in the middle thereof. In the case of FIG. 1, the casing 106 is formed so that the fluid to be measured flows from left to right (in the direction of the arrow) (the left end of the casing 106 is set as the inlet 110 and the right end is set as the outlet 111). . The casing 106 is formed so that the inside becomes the flow path 112. The flow path 112 is formed so that the fluid to be measured flows smoothly.

計量室１０７は、ケーシング１０６の中間をケーシング軸直交方向に膨らませるような略長円形状に形成されている。計量室１０７は、この内部が流路１１２と連通するように形成されている。ここで、上記ケーシング軸の上方を第１計量室１１３、下方を第２計量室１１４と定義すると、第１計量室１１３には第１回転子軸１１５が形成されている。また、第２計量室１１４には、第２回転子軸１１６が形成されている。第１回転子軸１１５及び第２回転子軸１１６は、所定の間隔をあけて並ぶように配置形成されている。このような第１回転子軸１１５には、第１回転子１０８が回転自在に軸支されている。また、第２回転子軸１１６には、第２回転子１０９が回転自在に軸支されている。   The measuring chamber 107 is formed in a substantially oval shape so that the middle of the casing 106 is expanded in a direction orthogonal to the casing axis. The measuring chamber 107 is formed so that the inside thereof communicates with the flow path 112. Here, if the upper side of the casing shaft is defined as a first weighing chamber 113 and the lower side is defined as a second weighing chamber 114, a first rotor shaft 115 is formed in the first weighing chamber 113. A second rotor shaft 116 is formed in the second weighing chamber 114. The first rotor shaft 115 and the second rotor shaft 116 are arranged and formed so as to be arranged at a predetermined interval. The first rotor 108 is rotatably supported on the first rotor shaft 115 as described above. A second rotor 109 is rotatably supported on the second rotor shaft 116.

第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、上記の如く、この中心が、対応する第１回転子軸１１５及び第２回転子軸１１６によって軸支されている。第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、本形態において、歯数が４つのヘリカル歯車（一例であるものとする）となるように形成されている。第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、それぞれ４つの凸部１１７と凹部１１８とを有している。凸部１１７はインボリュート歯形に形成されている。このような第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、１つの凸部１１７及び凹部１１８が噛み合った状態で回転するようになっている。   As described above, the centers of the first rotor 108 and the second rotor 109 are supported by the corresponding first rotor shaft 115 and second rotor shaft 116. In this embodiment, the first rotor 108 and the second rotor 109 are formed to have a helical gear having four teeth (which is an example). The first rotor 108 and the second rotor 109 each have four convex portions 117 and concave portions 118. The convex part 117 is formed in an involute tooth profile. The first rotor 108 and the second rotor 109 are rotated in a state where one convex portion 117 and the concave portion 118 are engaged with each other.

第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、計量室１０７の外部にパイロット歯車（図示省略）を有している。第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、パイロット歯車の噛合によって互いに反対方向に同期回転するように配置されている。   The first rotor 108 and the second rotor 109 have a pilot gear (not shown) outside the measuring chamber 107. The first rotor 108 and the second rotor 109 are arranged so as to rotate synchronously in opposite directions by the engagement of the pilot gear.

第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、この凸部１１７の先端形状が先細りとなるように形成されている。第１回転子１０８及び第２回転子１０９は、凸部１１７の先端と計量室１０７の壁内面との対向する範囲が極力小さくなるように形成されている（後述する第１接続位置１１９、第２接続位置１２０の穴を塞ぐ時間を短くするため）。   The first rotor 108 and the second rotor 109 are formed such that the tip shape of the convex portion 117 is tapered. The first rotor 108 and the second rotor 109 are formed so that a range in which the tip of the projection 117 and the inner surface of the wall of the measuring chamber 107 face each other is as small as possible (first connection position 119, which will be described later, 2 In order to shorten the time for closing the hole at the connection position 120).

尚、図１では凸部１１７の先端と計量室１０７の壁内面との間の隙間が広く図示されている。しかしながら、実際には従来同様の隙間となるように設定されているものとする。図１では便宜上広く隙間が図示されているものとする。   In FIG. 1, the gap between the tip of the convex portion 117 and the wall inner surface of the measuring chamber 107 is widely illustrated. However, it is assumed that the gap is actually set to be the same as the conventional gap. In FIG. 1, it is assumed that the gap is illustrated widely for convenience.

差圧計１０３は、導圧管１２１、１２２を介して計量室１０７内の差圧を測定し、この測定した差圧を電圧信号に変換して出力することができるように構成されている。差圧計１０３には、導圧管１２１、１２２が接続されている。差圧計１０３は、サーボ機構１０４を構成するディストリビュータ１２３にも接続されている。   The differential pressure gauge 103 is configured to measure the differential pressure in the measuring chamber 107 via the pressure guiding pipes 121 and 122, convert the measured differential pressure into a voltage signal, and output the voltage signal. Pressure guiding tubes 121 and 122 are connected to the differential pressure gauge 103. The differential pressure gauge 103 is also connected to a distributor 123 that constitutes the servo mechanism 104.

導圧管１２１は、計量室１０７の第１接続位置１１９の穴に接続されている。また、導圧管１２２は、計量室１０７の第２接続位置１２０の穴に接続されている。第１接続位置１１９は、第１回転子１０８及び第２回転子１０９の噛合い状態（図１の状態を参照）において、第２回転子１０９の凸部１１７に対向する位置となるように設定されている。また、第２接続位置１２０は、第１回転子１０８及び第２回転子１０９の噛合い状態（図１の状態を参照）において、第１回転子１０８の凹部１１８に対向する位置となるように設定されている。第２接続位置１２０は、第１接続位置１１９の反対側に設定されている。第１接続位置１１９及び第２接続位置１２０は、同一平面及び同一軸線上に設定されている。   The pressure guiding tube 121 is connected to the hole at the first connection position 119 of the measuring chamber 107. Further, the pressure guiding tube 122 is connected to the hole at the second connection position 120 of the measuring chamber 107. The first connection position 119 is set to be a position facing the convex portion 117 of the second rotor 109 when the first rotor 108 and the second rotor 109 are engaged (see the state of FIG. 1). Has been. Further, the second connection position 120 is positioned so as to face the concave portion 118 of the first rotor 108 in the meshed state of the first rotor 108 and the second rotor 109 (see the state of FIG. 1). Is set. The second connection position 120 is set on the opposite side of the first connection position 119. The first connection position 119 and the second connection position 120 are set on the same plane and the same axis.

第１接続位置１１９及び第２接続位置１２０は、従来の制御、すなわち差圧ΔＰ≒内部圧力損失ΔＰｉ、目標設定値（制御目標差圧となるＳＶ値）＝０と同じ制御をすることができるものとして本願発明者が見出した位置である。第１接続位置１１９及び第２接続位置１２０は、一方の回転子の凸部と他方の回転子の凹部とに対向するように設定されている（従来は一方、他方の回転子の凸部、凸部や、凹部、凹部に対向するように設定されている。従って、本発明はこれらと明確な位置の違いを有している）。   The first connection position 119 and the second connection position 120 can perform the same control as the conventional control, that is, the differential pressure ΔP≈the internal pressure loss ΔPi and the target set value (SV value that becomes the control target differential pressure) = 0. It is the position which this inventor found out as a thing. The first connection position 119 and the second connection position 120 are set so as to face the convex portion of one rotor and the concave portion of the other rotor (conventionally, one convex portion of the other rotor, (It is set so as to be opposed to the convex portion, the concave portion, and the concave portion. Therefore, the present invention has a clear position difference from these).

サーボ機構１０４は、ディストリビュータ１２３と、調節計１２４と、目標設定器１２５と、サーボモータ駆動回路１２６と、サーボモータ（Ｓ．Ｍ）１２７と、タコジェネレータ（Ｔ.Ｇ）１２８とを備えて構成されている。これらの構成は、従来同様に機能するようになっている。以下、サーボ機構１０４の配置や動作について説明する。   The servo mechanism 104 includes a distributor 123, a controller 124, a target setting unit 125, a servo motor drive circuit 126, a servo motor (SM) 127, and a tachometer (T.G) 128. Has been. These configurations function in the same manner as in the prior art. Hereinafter, the arrangement and operation of the servo mechanism 104 will be described.

サーボモータ１２７の駆動軸には、上記図示しないパイロット歯車と、タコジェネレータ１２８とが直結されている。サーボモータ１２７、タコジェネレータ１２８及び第１回転子１０８側のパイロット歯車は互いに縦接続されている。   The pilot gear (not shown) and the tachometer generator 128 are directly connected to the drive shaft of the servo motor 127. The servo motor 127, the tacho generator 128, and the pilot gear on the first rotor 108 side are vertically connected to each other.

タコジェネレータ１２８は、サーボモータ１２７の回転に比例した電圧値を発生してこれを出力するようになっている。この出力は、サーボモータ駆動回路１２６を介してサーボモータ１２７にフィードバックされるようになっている。尚、流量発信器１０５は、第１回転子１０８の回転数を計測する計測機構を有しており、流量に比例したパルスを発生するように構成されている。   The tacho generator 128 generates a voltage value proportional to the rotation of the servo motor 127 and outputs it. This output is fed back to the servo motor 127 via the servo motor drive circuit 126. The flow rate transmitter 105 has a measuring mechanism for measuring the number of rotations of the first rotor 108, and is configured to generate a pulse proportional to the flow rate.

差圧計１０３からの差圧信号は、ディストリビュータ１２３を介して差圧に比例した電圧値Ｖｐに変換されたのち、調節計１２４に入力されるようになっている。そして、目標設定器１２５からの目標設定値と比較され、この出力Ｖ１がサーボモータ駆動回路１２６の一方の入力端子に入力されるようになっている。サーボモータ駆動回路１２６の他方の入力端子には、タコジェネレータ１２８からの出力Ｖ２がフィードバックされるようになっている。   The differential pressure signal from the differential pressure gauge 103 is converted to a voltage value Vp proportional to the differential pressure via the distributor 123 and then input to the controller 124. Then, it is compared with the target set value from the target setter 125, and this output V1 is input to one input terminal of the servo motor drive circuit 126. The output V2 from the tachometer generator 128 is fed back to the other input terminal of the servo motor drive circuit 126.

サーボ機構１０４では、調節計１２４からの容積式流量計１０２の圧力損失ΔＰに相当する、差圧計１０３からの差圧信号Ｖｐと目標設定値との比較値Ｖ１、及び、サーボモータ１２７の回転数に相当するタコジェネレータ１２８の出力Ｖ２が等しくなるように、サーボモータ１２７の回転が制御されるようになっている。   In the servo mechanism 104, the comparison value V1 between the differential pressure signal Vp from the differential pressure gauge 103 and the target set value corresponding to the pressure loss ΔP of the positive displacement flow meter 102 from the controller 124, and the rotation speed of the servo motor 127 The rotation of the servo motor 127 is controlled so that the output V2 of the tachometer generator 128 corresponding to is equal.

上記構成において、被測定流体が矢印方向に流れた状態では、サーボモータ駆動回路１２６とサーボモータ１２７からなるサーボ制御系を駆動することにより、第１接続位置１１９及び第２接続位置１２０の差圧ΔＰが無差圧に制御されるようになっている。この時、調節計１２４の目標値が差圧ゼロに設定され、回転子はサーボモータ１２７によって強制的に回転する。ΔＰがゼロになるように制御がなされている。   In the above configuration, when the fluid to be measured flows in the direction of the arrow, the differential pressure between the first connection position 119 and the second connection position 120 is driven by driving the servo control system including the servo motor drive circuit 126 and the servo motor 127. ΔP is controlled to a non-differential pressure. At this time, the target value of the controller 124 is set to zero differential pressure, and the rotor is forcibly rotated by the servo motor 127. Control is performed so that ΔP becomes zero.

以上、図１を参照しながら説明してきたように、本発明のサーボ型容積流量計１０１は、高精度に流量を測定することができる構造を有している。また、この構造によって安価にサーボ型容積流量計を提供することができるようにもなっている。   As described above with reference to FIG. 1, the servo-type volumetric flow meter 101 of the present invention has a structure capable of measuring the flow rate with high accuracy. In addition, this structure can provide a servo-type volumetric flow meter at low cost.

尚、上述の説明では、第１回転子１０８及び第２回転子１０９が、歯数４のヘリカル歯車であったが、これに限らず図２のような非円形（オーバル）歯車や、図３の一般平歯車を本発明に適用してもよいものとする。   In the above description, the first rotor 108 and the second rotor 109 are helical gears having four teeth. However, the present invention is not limited to this, and a non-circular (oval) gear as shown in FIG. The general spur gear may be applied to the present invention.

その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。   In addition, it goes without saying that the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明のサーボ型容積流量計の一実施の形態を示す概念図であり、（ａ）は容積流量計の部分の拡大図、（ｂ）は全体構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a conceptual diagram which shows one Embodiment of the servo-type volumetric flowmeter of this invention, (a) is an enlarged view of the part of a volumetric flowmeter, (b) is a whole block diagram. 非円形（オーバル）歯車の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of a non-circular (oval) gearwheel. 一般平歯車の例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the example of a general spur gear. 従来例の容積流量計（自力式容積流量計）の器差特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the instrumental difference characteristic of the volumetric flowmeter (self-acting volumetric flowmeter) of a prior art example. 従来例のサーボ型容積流量計の流体圧分布の状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state of the fluid pressure distribution of the servo type volumetric flow meter of a prior art example. 従来例のサーボ型容積流量計の概念図である。It is a conceptual diagram of the servo type volumetric flow meter of a prior art example. 図６のサーボ型容積流量計による器差特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the instrumental difference characteristic by the servo type volumetric flow meter of FIG. 従来例のサーボ型容積流量計の概念図である。It is a conceptual diagram of the servo type volumetric flow meter of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

１０１ サーボ型容積流量計
１０２ 容積流量計
１０３ 差圧計（差圧検出機構）
１０４ サーボ機構
１０５ 流量発信器
１０６ ケーシング
１０７ 計量室
１０８ 第１回転子
１０９ 第２回転子
１１０ 流入口
１１１ 流出口
１１２ 流路
１１３ 第１計量室
１１４ 第２計量室
１１５ 第１回転子軸
１１６ 第２回転子軸
１１７ 凸部
１１８ 凹部
１１９ 第１接続位置
１２０ 第２接続位置
１２１、１２２ 導圧管
１２３ ディストリビュータ
１２４ 調節計
１２５ 目標設定器
１２６ サーボモータ駆動回路
１２７ サーボモータ
１２８ タコジェネレータ 101 Servo Volumetric Flowmeter 102 Volumetric Flowmeter 103 Differential Pressure Gauge (Differential Pressure Detection Mechanism)
104 Servo mechanism 105 Flow rate transmitter 106 Casing 107 Measuring chamber 108 First rotor 109 Second rotor 110 Inlet 111 Outlet 112 Flow path 113 First measuring chamber 114 Second measuring chamber 115 First rotor shaft 116 Second Rotor shaft 117 Convex part 118 Concave part 119 First connection position 120 Second connection position 121, 122 Pressure guiding pipe 123 Distributor 124 Controller 125 Target setting device 126 Servo motor drive circuit 127 Servo motor 128 Tacho generator

Claims (3)

流路と、該流路に連続する計量室と、該計量室内で回転毎に一定体積の被測定流体を流出する一対の第１及び第２回転子とを備え、該第１及び第２回転子の回転から流量を計測する容積流量計であって、前記第１又は第２回転子の何れかに連結するサーボモータと、前記計量室に接続され該計量室の差圧を検出する差圧検出機構と、該差圧検出機構からの差圧信号に基づく制御目標差圧をゼロとするよう前記サーボモータを制御するサーボ機構とを備えるサーボ型容積流量計において、
前記差圧検出機構の前記計量室に対する２つの接続位置を、前記第１及び第２回転子の噛合い状態で、１つ目が一方の回転子の凸部に対向する第１接続位置、２つ目が該第１接続位置の反対側となり他方の回転子の凹部に対向する第２接続位置とする
ことを特徴とするサーボ型容積流量計。 A flow path, a measuring chamber continuous with the flow path, and a pair of first and second rotors for flowing a constant volume of fluid to be measured for each rotation in the measuring chamber, the first and second rotations A volumetric flow meter for measuring a flow rate from rotation of a rotor, a servo motor connected to either the first or second rotor, and a differential pressure connected to the measuring chamber and detecting a differential pressure in the measuring chamber In a servo-type volumetric flow meter comprising: a detection mechanism; and a servo mechanism that controls the servo motor so that a control target differential pressure based on a differential pressure signal from the differential pressure detection mechanism is zero.
Two connection positions of the differential pressure detection mechanism with respect to the measuring chamber are a first connection position where the first and second rotors are engaged with each other, and a first connection position is opposed to a convex portion of one rotor. A servo-type volumetric flowmeter characterized in that the second is the second connection position opposite to the first connection position and facing the recess of the other rotor. 請求項１に記載のサーボ型容積流量計において、
前記第１接続位置及び第２接続位置を同一平面及び同一軸線上に配置する
ことを特徴とするサーボ型容積流量計。 The servo-type volumetric flow meter according to claim 1,
The servo-type volumetric flowmeter, wherein the first connection position and the second connection position are arranged on the same plane and the same axis. 請求項１又は請求項２に記載のサーボ型容積流量計において、
前記第１及び第２回転子の各凸部先端形状を先細りとする
ことを特徴とするサーボ型容積流量計。 In the servo type volumetric flow meter according to claim 1 or 2,
A servo-type volumetric flowmeter characterized in that the tip shape of each convex portion of the first and second rotors is tapered.

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