JP2004093544A

JP2004093544A - 流量センサ及び流量測定装置

Info

Publication number: JP2004093544A
Application number: JP2002296750A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kiyono; 清野　信雄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【目的】脈動流や逆流がある場合でも流量の測定を正しく行なうことが出来るような流量センサ及び流量測定装置を提供する。
【構成】光を通過したり遮ったりし得る部位を有する回転体を流体によって回転可能と成るように流体通路内の所定の位置に設け、この回転体を挟んだ一側に発光部を設けると共に、他側に２つの受光部をこの回転体の回転方向に並べて配置して成る流量センサとした。またこの流量センサとこの受光部に接続されて流量を測定する流量計とを備える流量測定装置とした。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、脈動流や逆流がある場合でも流量の測定が正しく行なえるような流量センサ及び流量測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
気体や液体などの流体の流量を計測する手段として、例えば血液ポンプに於いては磁石で血流を磁化させこれを磁気センサで測る電磁流量計が用いられ、例えばガス流量計に於いては渦発生体の背後に生ずるカルマン渦を超音波送受波器で測る渦流量計が用いられて来た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら血流にしてもガス流にしても脈動流や逆流を生ずる場合があり、これが流量計測の際のオーバーカウントの原因ともなり、最大で１５パーセントもの誤差を生ずることがある。
【０００４】
従ってこの発明は、脈動流や逆流がある場合でも流量の測定が正しく行なえるような流量センサ及び流量測定装置の提供を課題とする。なお上記では血流量の測定の例を上げたが、この発明では尿採取中の尿速度を正しく測ることが出来るような流量センサ及び流量測定装置の提供をも課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記の課題は、光を通過させたり遮ったりし得る部位を有する回転体を流体によって回転可能と成るように流体通路内の所定の位置に設け、この回転体を挟んだ一側に発光部を設けると共に、他側に２つの受光部をこの回転体の回転方向に並べて配置して成る流量センサとすることにより達成される。
【０００６】
流体通路内には回転体が設けられているため、ここを流体が通過するとその勢いで回転体が回転する。この際回転体には光を通過させたり遮ったりし得る部位が設けられているため、発光部から発せられた光は、回転体が遮らない状態では回転体を擦り抜けて受光部に達することが出来るが、回転体が遮ると受光部に達することは出来ない。従って通過する光をどのように遮るかを計算して設計した回転体を用いれば、この回転体を回転させている流体の速度を求めることが出来るのである。
【０００７】
またこの際、２つの受光部が前記回転体の回転方向に並べて配置されているため、２つの受光部が受光する順を見ることによって、即ち回転体が光を遮る順を調べることによって、流体が流れる方向を検出することが出来る。従って正流に対する逆流や脈動流があるような場合でもこの状態を正確に把握することが可能に成っている。なお受光部を２つとしたが、回路的に対応可能とするならば受光部は２以上であってもよい。
【０００８】
このような請求項１の発明に付いて請求項２の発明では、回転体が羽車であるものとしている。羽車の羽は光を遮り、羽と羽との間の空間は光を通過させる。なお羽の数は任意であるが、回転対称に設ける方が設計が容易である。
【０００９】
また前記発光部には発光ダイオードやレーザーダイオードを用いることが出来る。これ等の素子は取り扱いが容易である。これ等の発光源に対応する受光部を設ければよい。また発光部には赤外線を発光するものを選択することが可能であり、能率や精度が良好な測定を行なうことが出来る。
【００１０】
また前記流量測定器に、この内部に環境光を透さないマスキングを施して成るものとすることが出来る。マスクにより環境光を遮っておけば、受光部は発光部からの光だけを受けることが出来、例えば蛍光燈のフリッカなどのような環境光に煩わされない正確な測定が可能に成る。
【００１１】
また前記流体通路に採尿用のチューブが接続されているものとすることが出来る。このような構成を採用することによって、当該流量センサをチューブに接続したり外したりする手間が省ける。また取り扱い上の不衛生を解消したり感染を防止したりする意味から当該流量センサの使い捨てに道を拓くものと成る。なお当該流量センサは単に採尿用のみに用いられるのではないため、用途に合わせたチューブを接続したものとしてよい。径の異なるチューブや分岐式のチューブ等にも取り付けることが可能である。
【００１２】
次に、上述した請求項１から請求項７の各々の流量センサに付いて請求項８の発明では、流量センサとこの受光部に接続されて流量を測定する流量計とを備える流量測定装置としている。
【００１３】
上述した流量センサは、その受光部の出力端を流量計の入力端に接続することで実際の流量測定を行なうことが出来るように成る。この発明では流量センサが流量計を備えており、この構成のみで流量測定が可能に成っている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面を参照しつつ説明するが、この発明はこれ等の実施形態にのみ限定されるものではなく、この発明の思想の範囲内に於て種々のバリエーションを与えることが出来るものである。
【００１５】
（第１実施形態）
図１乃至図４はこの発明の第１実施形態を表わす。合成樹脂製のケース１には水車２を納めるためのほぼ円形の凹部１１が中央部に形成されており、水車２がこの凹部１１内に回転軸２０によって回転自在に取り付けられている。またこのケース１の前記回転軸２０から一側にずれた部位に入口１０と出口１２とが形成され、入口１０、凹部１１、出口１２と続く水流路を形作っている。このケース１を手前側と奥側とで挟むように、且つ回転自在な水車２の羽により遮られたり遮られない状態となったりする部位に、受光素子３と発光素子４とが対向するように設けられている。なお図１では、奥側の受光素子３の取付位置が表わされている。受光素子３は２連のフォトダイオードから成り、水車２の回転方向に並ぶように第１素子と第２素子とが取り付けられている。発光素子４はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｅｄ　Ｄｉｏｄｅ）である。
【００１６】
前記水車２と発光素子４と受光素子３との関係を模式的に表わしたものが図２であるが、回転軸２０によって回転自在な水車２を挟むようにして発光素子４と受光素子３とが配設されて流量センサが構成されている。受光素子３は水車２の動作に従った信号を発生するため、この波形をエンコーダ５０にて計数可能な奇麗な波形に変形させ、可逆計数器５でカウントし、この数字を表示器５１に表示する。従って、上述した流量センサと図３で表わした計数回路とで流量測定装置を構成している。なお可逆計数器５は、前記水車２（羽車である）の回動方向を区別することが出来る。第１素子３０の方が第２素子３１よりも先に受光しなくなり（図４の（ａ））その後第２素子３１が受光しなくなった（図４の（ｂ））場合を水車２の正回転であるとすれば、先に第２素子３１の方が受光しなくなった場合が水車２の逆回転であることが分かるため、逆流や脈動流があってもこれに対応して正確に計数することが出来るのである。
【００１７】
なおこの実施形態では発光素子４に赤外線を発光するＬＥＤを用いているが、この他にレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）を利用した実施形態も可能である。
【００１８】
（第２実施形態）
図５はこの発明の第２実施形態を表わす。蛍光燈などの環境光の変動によって計数作業に誤差が生じ、これが問題となる場合には、図５で表わした流量センサのようにケース１の、少なくとも受光素子３がある片側だけでも黒色に着色してマスキングを施すとよい。符号６はマスクであって、受光素子３がある部位のみ着色のない窓６０を形成している。
【００１９】
着色は黒色に限定されず、発光部からの光を遮ることが出来るものであればよい。またケース１の全体を着色してもよい。また着色は色をケース１に塗布する以外に、別体の着色板を重合したり、ケース１の素材そのものを不透光にするなどによっても形成可能である。なおこの場合には、窓６０の部位のみ透明部材にするなどが必要である。
【００２０】
（第３実施形態）
図６はこの発明の第３実施形態を表わす。上述した第２実施形態ではマスクはケース１に設けられていたが、第３実施形態では回転体にマスキングを施したものを取り上げている。すなわち回転体としての透明合成樹脂製の円板７に、回転軸７０を中心として回転対称に１２個の方形の窓７２を開けるようにして、黒色塗料を塗布することでマスク７１を設けた。
【００２１】
（第４実施形態）
さて、図７はこの発明の第４実施形態を表わす。この実施形態の流量センサの特徴はケース１の入口１０に採尿用のチューブ９２が、また出口１２にコネクタ９が取り付けられている点にある。そしてこのチューブ９２付きの流量センサが使い捨てと成るように検出器８がケース１に対して着脱自在に設けられている点にある。なお符号８０は受光素子３の出力端や発光素子４の入力端を流量測定装置に繋げるためのケーブルである。
【００２２】
即ちケース１を挟み付け得るようなコ字形状の検出器８が、ケース１の一側に設けられたガイド１３によってケース１に着脱自在に取り付けられる。検出器８の一側には図示しない発光素子が、また他側には図示しない受光素子が設けられており、ケース１内の図示しない回転体を挟んで相対している。また発光素子と受光素子とに係るケーブル８０が検出器８から引き出されている。チューブ９２の先端部にはコネクタ９１が取り付けられており、チューブ９２はこのコネクタ９１を介してケース１の入口１０に差し込まれている。またケース１の出口１２にはコネクタ９が差し込まれている。なおコネクタ９の取り扱いが楽に成るように、コネクタ９とケース１との間には取っ手９０が取り付けられている。
【００２３】
（その他）
上述した第２乃至第４実施形態の流量センサと、例えば図３で表わした計数回路とを組み合わせて、流量測定装置を構成することが出来る。また尿流や血流のような液体の測定のみならず、ガスなどの気体の測定に適した実施形態の提供が可能である。回転体の構成や形状や大きさは任意設計事項である。また回転体が回転軸を備えており、この回転軸を支え得る溝にはめ込むようにして取り付ける機構や、回転体が磁石の反発力を利用して浮上しながら回転する機構なども任意に採用することが可能である。また発光部に付いては定常発光するものでも適宜変調を加えた発光を行うものでも、回路的に対応すれば利用出来る。従って計数回路に関しても任意に設計することが可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上この発明は、光を通過させたり遮ったりし得る部位を有する回転体を流体によって回転可能と成るように流体通路内の所定の位置に設け、この回転体を挟んだ一側に発光部を設けると共に、他側に２つの受光部をこの回転体の回転方向に並べて配置して成る流量センサとしたものである。またこの流量センサとこの受光部に接続されて流量を測定する流量計とを備える流量測定装置としたものである。
【００２５】
この結果、脈動流や逆流がある場合でも流量の測定を正しく行なうことが出来るような流量センサ及び流量測定装置の提供に成功し、よく所期の目的を達成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の平面図である。
【図２】同実施形態の模式図である。
【図３】同実施形態のブロック図である。
【図４】同実施形態の動作説明図である。
【図５】第２実施形態の平面図である。
【図６】第３実施形態の平面図である。
【図７】第４実施形態の側面図である。
【符号の説明】
１　　ケース
１０　入口
１１　凹部
１２　出口
１３　ガイド
２　　水車
２０　回転軸
３　　受光素子
３０　第１素子
３１　第２素子
４　　発光素子
５　　可逆計数機
５０　エンコーダ
５１　表示器
６　　マスク
６０　窓
７　　円板
７０　回転軸
７１　マスク
７２　窓
８　　検出器
８０　ケーブル
９　　コネクタ
９０　取手
９１　コネクタ
９２　チューブ

Claims

光を通過させたり遮ったりし得る部位を有する回転体を流体によって回転可能と成るように流体通路内の所定の位置に設け、この回転体を挟んだ一側に発光部を設けると共に、他側に２つの受光部をこの回転体の回転方向に並べて配置して成る、流量センサ。
回転体が羽車である、請求項１に記載の流量センサ。
前記発光部が発光ダイオードである、請求項１に記載の流量センサ。
前記発光部がレーザーダイオードである、請求項１に記載の流量センサ。
前記発光部が赤外線を発光するものである、請求項１に記載の流量センサ。
前記流量測定器に、この内部に環境光を透さないマスキングを施して成る、請求項１に記載の流量センサ。
前記流体通路に採尿用のチューブが接続されている、請求項１に記載の流量センサ。
請求項１乃至請求項７から選ばれるいずれか一に記載の流量センサと、この受光部に接続されて流量を測定する流量計とを備える、流量測定装置。