JP4537314B2

JP4537314B2 - 流量計

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Publication number: JP4537314B2
Application number: JP2005500754A
Authority: JP
Inventors: 李　　和樹; 高三山田; 横山さかり
Original assignee: 李和樹; 高三山田; 小谷マサ子; 細島久美; 川合八重子
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2023-06-12
Also published as: WO2004111579A1; JPWO2004111579A1; AU2003242336A1

Description

本発明は、塗料などの流体の流量計測に供する流量計に関する。

従来の流量計としては、例えば特公昭５６−５１２８２号公報に記載された第１２図に示すようなものがある。第１２図は、流量計を配置した流路の断面図である。この第１２図のように、管体１０１によって構成された流路１０３内に、羽根車１０５が配置されている。羽根車１０５には、電動機１０７が連結されている。電動機１０７には、定電圧電源装置１０９が接続されている。電動機１０７及び定電圧電源装置１０９には、電流検出器１１１が接続されている。電流検出器１１１には表示器１１３が接続されている。

従って、定電圧電源装置１０９によって電動機１０７が一定電圧で駆動される。この状態で、流路１０３内の気流の流量に変化が生じると、電動機１０７の負荷電流が変化する。この変化は、電流検出器１１１によって電流値の変化として検出され、電圧に変換されて表示器１１３に出力される。表示器１１３では、前記電圧変換に応じた流量変化を表示することができる。

しかしながら、上記流量計では、羽根車１０５及びモータ１０７の回転軸が流体の流れに沿った方向に配置されているため、羽根車１０５及びモータ１０７の全体が流路１０３内に配置され、且つ羽根車１０５が流れの方向に向いた配置となる。このため、流量が少ない場合に計測が困難となる虞がある。

すなわち、上記流量計では、流体の持つ運動エネルギーを羽根車１０５に作用させて流量計測を行うが、流体の流れ方向の運動エネルギーを羽根車１０５の直交する回転に変換するものであるため、流体から羽根車１０５に作用する運動エネルギーの無駄が多く、微小流量の流量計測は困難であるか、大きな誤差を招く虞がある。

また、上記流量計では、第１２図のように羽根車１０５等全体が流路１０３内に収容されるため、流路１０３が太くなり、かかる点からも微小流量の流量計測には困難を伴う。

一般に、携帯電話のハウジング、化粧品の入れ物、あるいはおもちゃなどをスプレーガンから塗料を吹き出して種々の色に塗装することが行われている。この場合、一台のポンプから複数のスプレーガンに塗料を圧送する形態を採ることがある。ポンプから各スプレーガンまでは比較的細いチューブ等で接続され、ポンプから各スプレーガンまでは各チューブを介して塗料が圧送される。一台のポンプから各スプレーガンに圧送される塗料の流量は、流路長が同じであるならば基本的には同一である。

しかし、ポンプと各スプレーガンとの配置関係により、ポンプから各スプレーガンまでのチューブの長さは異なることがあり、流路長の違いで各スプレーガンに到達する流量が異なる場合がある。このような状態で、各スプレーガンから塗料を吹き付けて塗装を行うと、各スプレーガン毎の流量の誤差により各塗装対象物毎に著しい塗装むらを招く虞がある。従って、各スプレーガンに圧送される塗料の流量を計測し、各スプレーガン毎に流量を調整しながら塗料の吹き付けを行うのが肝要である。

かかる場合、塗料の管内流量の一例を示せば、５０ｍｌ／ｍｉｎ程度であり、例えば水道の蛇口を締めたときに滴下する水滴程度となる。このような微小流量の塗料の流量計測を第１１図のような流量計で行うことは上記のように極めて困難であるか、極めて誤差の多いものとなる。従って、第１１図のような流量計を用いた場合には、流量計測をしながら塗料の吹き付けを行うにもかかわらず、塗装むらを改善できない虞がある。

また、第１２図のように電動機１０７が流路１０３内に配置されると、塗料等の場合にはそこに含まれる化学成分に対し、電動機１０７の発熱、スパーク等が作用して発火の可能性もある。

これに対し、特開平７−５５５１４号公報に記載された第１３図に示すような流量計もある。この流量計は、ケース２１５内に羽根車２１７が回転自在に支持され、羽根車２１７内にマグネット２１９が内蔵されている。マグネット２１９に対し、軸部２２１には例えばホール素子２２３が内蔵されている。

そして、開口部２２４から流入した流体を羽根車２１７が受けて回転し、マグネット２１９の回転をホール素子２２３が検出することにより流量計測を行う。

この流量計では、前記第１２図の流量計と比較して、開口部２２４から流入した流体を羽根車２１７の羽根部２２５で回転方向に受けるため、流体の持つ流動エネルギーを羽根車２１７の回転としての効率良く伝達することができると共に流路抵抗も少なくすることができ、小流量の計測に適していると言える。また、電動機を流路内に配置しないので、発火の虞もない。

しかし、第１３図の流量計では、マグネット２１９を羽根車２１７に埋め込んでおり、羽根車２１７の重量軽減に限界を招き、上記のような塗料等の微小流量の計測に対し、その精度向上に限界がある。

また、第１３図のようにマグネット２１９を内蔵する構造にすると、回転方向の重量バランスが採り難く、回転のアンバランスにより計測精度向上に限界を招くことになる。

さらに、計測精度を向上するためにマグネット２１９の配置数を増加すると、その分羽根車２１７全体の重量が増加し、微小流量の計測は益々困難なものになる。

本発明は、微小流量の流量計測であっても無理なく正確に計測することのできる流量計の提供を目的とする。

本発明は、断面円形の収容凹部に対し流体の流入路と流出路とを備えたケースと、円盤部の外周に羽根部を備えて前記ケースの収容凹部内に回転自在に収容支持され前記流入路から流入する流体を羽根部で回転方向に受け流量に応じて回転する薄板状の羽根車と、前記羽根車の回転数を検出する回転数検出手段とを備え、前記回転数検出手段は、前記円盤部の形態の変化で設けられた検出対象部と、前記ケースに取り付けられて前記検出対象部を非接触で検出可能な隙間が該検出対象部に対して設定された近接センサとよりなり、前記検出対象部の表面形態が前記円盤部の回転により前記近接センサに対し前記隙間で近接変化することにより検出信号を発し、前記羽根車の回転数に基づいて流量計測を行う流量計であって、前記羽根部と前記収容凹部の内周面全周との間に、相対回転を許す前記羽根車の厚みを下回る僅かな隙間を形成し、前記羽根車の中心部に嵌合孔を設けるとともに前記ケースに支持軸を支持して該支持軸に前記嵌合孔を回転自在に嵌合支持し、前記羽根車の両側に、前記支持軸に嵌合支持され前記ケースと羽根車との間に前記羽根車の厚みを下回る僅かな隙間を形成するワッシャを配置し、前記流入路の直径を、前記羽根車の厚みよりも小さな寸法に形成するとともに前記収容凹部の内周面よりも中心側に入り込んだ位置で該収容凹部に連通させて流入路の開口全体を前記羽根部に対向させたことを特徴とする。

本発明は、断面円形の収容凹部に対し流体の流入路と流出路とを備えたケースと、円盤部の外周に羽根部を備えて前記ケースの収容凹部内に回転自在に収容支持され前記流入路から流入する流体を羽根部で回転方向に受け流量に応じて回転する薄板状の羽根車と、前記羽根車の回転数を検出する回転数検出手段とを備え、前記回転数検出手段は、前記円盤部の形態の変化で設けられた検出対象部と、前記ケースに取り付けられて前記検出対象部を非接触で検出可能な隙間が該検出対象部に対して設定された近接センサとよりなり、前記検出対象部の表面形態が前記円盤部の回転により前記近接センサに対し前記隙間で近接変化することにより検出信号を発し、前記羽根車の回転数に基づいて流量計測を行う流量計であって、前記羽根部と前記収容凹部の内周面全周との間に、相対回転を許す前記羽根車の厚みを下回る僅かな隙間を形成し、前記羽根車の中心部に嵌合孔を設けるとともに前記ケースに支持軸を支持して該支持軸に前記嵌合孔を回転自在に嵌合支持し、前記羽根車の両側に、前記支持軸に嵌合支持され前記ケースと羽根車との間に前記羽根車の厚みを下回る僅かな隙間を形成するワッシャを配置し、前記流入路の直径を、前記羽根車の厚みよりも小さな寸法に形成するとともに前記収容凹部の内周面よりも中心側に入り込んだ位置で該収容凹部に連通させて流入路の開口全体を前記羽根部に対向させた。

従って、検出対象部を円盤部の表面形態の変化で設け、マグネットを羽根車に埋め込む必要が無いから、羽根車の重量軽減を図り慣性モーメントを小さくすることができると共に、回転のアンバランスを抑制することができる。また、計測精度向上のために検出対象部を増加しても表面形態の変化が代わるだけであるため羽根車の重量増大を抑制して慣性モーメントの増大を抑えることができる。

これら慣性モーメントの軽減、重量の増大抑制、及び回転アンバランスの抑制により、通常の流量計測は勿論のこと、微小流量の計測をも無理なく正確に行うことができる。

本発明の流量計は、前記検出対象部は、前記円盤部に凹部又は穴部を加工することにより設けられた。

従って、検出精度向上のため検出対象部を増加しても円盤部に凹部又は穴部を加工するだけであるため羽根車の重量増は無く、慣性モーメントの増大を確実に抑制し、通常の流量計測は勿論のこと、微小流量の計測をも無理なく正確に行うことができる。

本発明の流量計は、前記流体の流入路は、前記羽根部に対向配置され、同流出路は、前記円盤部の回転中心部に対向配置された。

従って、羽根車の回転により発生する泡が流体との比重の差により羽根車の回転中心部側に集まっても、円盤部の回転中心部に対向配置された流出路から円滑に排出することができる。このため、泡が存在するとその表面張力等によって羽根車がケースに対して回転抵抗を受け、微小流量の流量計測に悪影響を及ぼす虞があるところ、泡の円滑排出により泡の影響を抑制し、通常の流量計測は勿論のこと、微小流量の計測をも無理なく正確に行うことができる。

本発明の流量計は、前記流入路及び流出路は、塗装用のスプレーガンに塗料を供給する供給路に接続され、前記回転数に基づいて流量を表示する表示手段を備えた。

従って、供給路を流れる微小流量の塗料の流量を表示手段によって無理なく正確に表示することができる。

本発明の一実施形態に係る流量計を備えた塗装装置の全体概略構成図である。本発明の一実施形態に係る流量計本体を示し平面から見た断面図である。第３図は、第２図のＳＡ−ＳＡ矢視断面図である。本発明の一実施形態に係る流量計本体の要部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る流量計本体の羽根車の平面図である。本発明の一実施形態に係る流量計本体の羽根車の断面図である。本発明実施形態の実験結果を示すグラフである。本発明の他の実施形態に係る流量計本体を示し平面から見た断面図である。第８図のＳＢ−ＳＢ矢視断面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る流量計本体を示し平面から見た断面図である。第１０図のＳＣ−ＳＣ矢視断面図である。従来例に係る流量計の概略図である。他の従来例に係る流量計の要部断面図である。

微小流量の流量計測であっても無理なく正確に計測するという目的を、ケースと、羽根車と、回転数検出手段とを備え、回転数検出手段は、円盤部の表面形態の変化で設けられた検出対象部と、検出対象部を非接触で検出可能な検出具とよりなる構成により実現した。

第１図は本発明の一実施形態に係る流量計を適用した塗装装置の全体概略構成図を示している。

第１図のように、この塗装装置１は、スプレーガン３と、ポンプ５と、塗料タンク７とからなり、スプレーガン３とポンプ５との間に流量計９を備えている。すなわち、本発明実施形態の流量計９は、塗装装置１に適用されたもので、流量計９が流量計測すべき流体は、塗料となっている。

前記スプレーガン３は、塗装対象物である携帯電話のハウジング、化粧品の入れ物、あるいはおもちゃ等に塗料を吹き付けて塗装をするものである。スプレーガン３には、吹き付け量を微調整する調整ダイヤル１１が備えられている。調整ダイヤル１１を調整することによって、スプレーガン３内の絞りを調整し、吹き付け量を調整することができる。スプレーガン３は、塗料の供給路を構成するチューブ１３を介して前記流量計９の流出路に接続され、流量計９の流入路に塗料の供給路を構成するチューブ１５を介してポンプ５が接続されている。ポンプ５はパイプ１７を介して前記塗料タンク７に接続されている。

前記チューブ１３，１５は、例えばテフロン（登録商標）チューブであり、内径は４〜６ｍｍなど細いものが用いられ、流れる塗料の流量は微小流量となっている。例えば、チューブ１３，１５内の流量は５０ｍｌ／ｍｉｎであり、内圧は１〜１．５ｋｇ／ｃｍ＾２程度となっている。

前記チューブ１３は、保持部材１９によって支柱２１に支持されている。保持部材１９は、ハンドル２３を緩めることによって支柱２１に対する上下高さを調整できるようになっている。

前記支柱２１には、前記流量計９が支持されている。この流量計９は、ハウジング２５に表示部２７を備えている。表示部２７は、流量計測値をディジタル表示するようになっている。

なお、前記スプレーガン３は、多数連接されているのに対し、前記ポンプ５は、例えば１台備えられ、該ポンプ５から各別のチューブ１５，１３、…を介して各スプレーガン３、…に接続されている。また、流量計９も各スプレーガン３、…毎に配置されている。但し、1台のポンプ５に対し１つのスプレーガン３、１つの流量計９を配置し、これらの組み合わせを多数連設する構成にすることも可能である。

前記流量計９を第２図〜第６図によりさらに説明する。第２図は、本発明の一実施形態に係る流量計本体を示し平面から見た断面図、第３図は、第２図のＳＡ−ＳＡ矢視断面図、第４図は、同要部拡大断面図、第５図は、同羽根車の平面図、第６図は、同羽根車の断面図である。なお、第２図は、上半分と下半分との断面位置が異なっている。

第２図、第３図は、前記ハウジング２５内に固定された流量計本体２９を示している。流量計本体２９は、ケース３１と、羽根車３３と、回転数検出手段として近接センサ３５を備えている。流量計本体２９は、本実施形態において、羽根車３３が水平に回転するように前記ハウジング２５内に支持されている。但し、流量計本体２９の配置状態は特に限定されるものではなく、羽根車３３が上下方向に回転するように配置することもできる。

第２図〜第４図のように、前記ケース３１は、アルミニュウム等の軽金属で形成され、高い耐薬品性と軽量化とが図られている。ケース３１は、ベース部３７と蓋部３９との合わせ構造となっている。

前記ベース部３７には、四角に締結用の雌ねじ部４１が設けられている。ベース部３７の中央部には、断面円形の収容凹部４３が設けられている。収容凹部４３の中心部には、支持穴４５が設けられている。収容凹部４３の一側には、近接センサ３５を臨ませる逃げ凹部４６が設けられている。収容凹部４３の外周囲には、シール溝４７が周回状に設けられている。

前記ベース部３７には、流入路４９と流出路５１とが備えられ、流入路４９及び流出路５１は、前記収容凹部４３に対し連通形成されている。流入路４９及び流出路５１は、羽根車３３の回転円の接線方向に沿って相互に直線状となるように配置されている。流入路４９の内径及び配置位置は、羽根車３３との関係で特定されるが、流出路５１の内径及び配置位置は比較的自由に設定することができる。

本実施形態において、前記流入路４９は、塗料の流量との関係において直径０．５ｍｍに設定され、流入路４９から流入する塗料が羽根車３３の回転方向で受けられるように配置設定されている。なお、流入路４９の直径は塗料の流量等との関係において直径０．５ｍｍ以外にも設定することができる。流入路４９は、収容凹部４３の内周面よりも若干中心側に入り込んだ位置で収容凹部４３に連通している。これによって、流入路４９から流入した塗料を１つの羽根部７３に当て、該羽根部７３が塗料のエネルギーによって回転移動し、次の羽根部７３が流入路４９に対向するまでの間、前の羽根部７３に対し塗料を十分に当てることができる。流出路５１は、流出抵抗を減少するために流入路４９よりも大径に形成されている。

前記流入路４９及び流出路５１には、雌ねじ部で形成された入口部５３及び出口部５５が連通形成されている。入口部５３には、前記チューブ１５が螺合接続され、出口部５５には前記チューブ１３が螺合接続される。

前記蓋部３９には、断面円形の凸部５７が設けられている。凸部５７の中心部には、支持穴５８が設けられている。蓋部３９には、雌ねじ部５９が設けられている。雌ねじ部５９は、近接センサ３５を螺合支持するものである。

前記蓋部３９には、前記ケース３１の雌ねじ部４１に対応する貫通孔６１が四角に設けられている。前記ベース部３７に対し蓋部３９が合わせられ、凸部５７が収容凹部４３に嵌合し、ケース３１内に羽根収容空間部６３が形成される。この状態で、蓋部３９側から各貫通孔６１にボルト６５が各別に挿通され、各ボルト６５が各雌ねじ部４１に締結されてベース部３７に対する蓋部３９の締結固定が行われている。前記シール溝４７には、Ｏリング６７が収容保持されて蓋部３９側に密接し、羽根収容空間部６３のシールが行なわれている。

前記羽根車３３は、前記ケース３１の羽根収容空間部６３内に回転自在に収容支持され、前記流入路４９から流入する塗料を羽根部７３で回転方向に受け該塗料の流量に応じて回転する。

前記羽根車３３は、アルミニュウム等の軽金属で形成され、耐薬品性が高く、また比重が小さく低慣性モーメントとなっている。羽根車３３は、同様な特性を有するものであれば他の材質で形成することもできる。例えば、羽根車３３をテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂で形成することもできる。

前記羽根車３３を第５図、第６図をも参照して説明する。羽根車３３は、塗料の流量との関係において、本実施形態では直径２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ程度に形成されている。但し、羽根車３３は、他の大きさを選択することも可能である。

前記羽根車３３は、円盤部７１の外周に羽根部７３が複数連接されたものである。羽根部７３は、本実施形態において、鋸刃状に形成され、回転方向に方向性を有している。但し、羽根部７３を回転方向に対称形状に形成することもできる。

前記円盤部７１の中心には、嵌合孔７５が設けられている。嵌合孔７５は、支持軸６９にガタツキなく回転自在に支持される程度のものである。

前記羽根車３３には、前記近接センサ３５と共に回転数検出手段を構成する検出対象部７７が円盤部７１の表面形態の変化により設けられている。具体的には、円盤部７１に凹部７９を加工することにより表面形態を変化させている。凹部７９は、回転方向に等間隔で均等に設けられ、本実施形態では９０°配置で４箇所に設けられている。各凹部７９の間部８１は、凹部７９に対し相対的に凸部となっており、凹部７９及び間部８１とにより前記検出対象部７７を構成している。

なお、検出対象部７７は、円盤部７１に回転方向一定間隔で穴部を貫通形成して表面形態を変化させることにより設けることもできる。その他、表面形態の変化は、円盤部７１の表面に回転方向一定間隔で突部を形成して設けることも考えられる。円盤部７１に突部を形成する場合には、該突部を補強リブとして利用し、円盤部７１全体のさらなる薄肉化も可能となる。前記羽根車３３をフッ素樹脂で形成する場合には、例えば円盤部７１に回転方向に等間隔でアルミ面を設けて円盤部７１の表面形態を変化させ、近接センサ３５による検出を行わせることになる。アルミ面を設ける場合には、フッ素樹脂で形成した円盤部７１の表面にアルミ箔を貼付すること、或いは円盤部７１の表面に凹部を形成し、該凹部内にアルミ板を収容保持させ、円盤部７１の表面を面一に形成すること、円盤部７１に回転方向一定間隔で棒状のアルミ材を固着することなどが考えられる。

前記羽根車３３は、支持軸６９に回転自在に支持されている。支持軸６９は、本実施形態においてテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂で形成され、前記支持穴４５，５８に嵌合固定されている。この状態で、羽根部７３と収容凹部４３内周面との間に、相対回転を許す０．２５ｍｍ程度の僅かな隙間が形成されている。羽根車３３の円盤部７１表面と収容凹部４３との間にも、０．５ｍｍ程度の僅かな隙間が形成されている。これらの隙間は、他の大きさを選択することも可能である。

前記羽根車３３は、支持軸６９に対し回転摺動するが、支持軸６９がフッ素樹脂によって形成されているため、支持軸６９に対する羽根車３３の摩擦抵抗を少なくすることができる。また、支持軸６９は、フッ素樹脂によって形成されることにより、シンナー等に対する耐薬品性が向上する。

なお、、耐薬品性、低摩擦係数を有していれば支持軸６９の材質は特に限定されるものではなく、例えばサファイヤ等の宝石類、その他を用いることも可能である。

前記羽根車３３の重量的な制限が緩和されるときには、羽根車３３に対し支持軸６９を固着し、支持軸６９を支持穴４５，５８に対し回転自在に支持する構成にすることもできる。逆に支持軸６９を省略し、羽根車３３の外周を収容凹部４３の内周面で回転ガイドする構成とすることもできる。この場合は、部品点数が更に減少し、組み立て、部品管理が更に容易となる。

前記、羽根車３３の両側には、ワッシャ８５，８７が設けられている。ワッシャ８５，８７は、例えばフッ素樹脂で形成され、耐薬品性を高くすると共に、摩擦係数を小さくして、羽根車３３に対する摩擦抵抗を減少している。ワッシャ８５，８７は、本実施形態において支持軸６９に対し圧入され、羽根車３３を支持軸６９の軸心に沿った方向で位置決めている。この位置決め状態で羽根車３３は、ワッシャ８５，８７に対し相対回転自在となっている。なお、ワッシャ８５，８７は、羽根車３３及び支持軸６９の双方に対して相対回転自在に構成することも可能である。

前記近接センサ３５は、前記ケース３１の雌ねじ部５９に螺合固定されている。近接センサ３５の先端は、羽根収容区間部６３内に例えば０．６ｍｍ程度突出している。近接センサ３５の先端と羽根車３３の円盤部７１との間には、例えば０．３ｍｍ程度の隙間が形成され、近接センサ３５によって前記検出対象部７７を非接触で検出可能となっている。近接センサ３５の前記突出量、円盤部７１に対する前記隙間は、他の大きさを選択することもできる。近接センサ３５は、羽根車３３の回転によって間部８１を検出し、凹部７９では非検出となり、この検出、非検出の繰り返しにより、ディジタル信号を出力する構成となっている。

従って、前記近接センサ３５の出力によって、流量計９のコントローラにより羽根車３３の回転数がカウントされる。このカウントされた回転数に基づいて流量が算出され、前記表示部２７にディジタル表示される構成となっている。すなわち、羽根車３３の回転数に基づいて、流量計測が行われる。

次に作用を説明する。

前記ポンプ５を駆動すると、塗料タンク７からパイプ１７、ポンプ５、チューブ１５、流量計９、チューブ１３を通ってスプレーガン３に流体として塗料が供給される。スプレーガン３では例えば、調整ダイヤル１１の調整によって噴射量が調整され、各スプレーガン３間で噴射量を均一にさせムラのない塗布を行わせることができる。

すなわち、１台のポンプ５から各スプレーガン３までの流路長がそれぞれ異なる場合、ポンプ５から各スプレーガン３に到達する流量は僅かであるが、異なった量になることがある。各スプレーガン３でムラのない、均一な塗布を行うためには、ポンプ５からスプレーガン３に到達する塗料の供給量が多少異なっても、各スプレーガン３毎の調整ダイヤル１１の調整により各スプレーガン３間での噴射量を均一にする必要がある。

前記各スプレーガン３と各流量計９までの流路長は均一となるように設定してあるため、各スプレーガン３間で均一な噴射量を確保するには、流量計９の表示部２７を見ながら、調整ダイヤル１１を調整する。これによって各スプレーガン３からの噴射量を微細に調整し、各スプレーガン３毎に均一な噴射量とし、対象物の均一な塗布を行わせることができる。

前記流量計９内の流量計本体２９では、塗料が第２図の入口部５３から流入し、さらに流入路４９から羽根収容空間部６３内に流入する。流入した塗料は、羽根車３３の羽根部７３で受けられる。羽根部７３は、塗料の流れの運動エネルギーの方向と同一方向に駆動力を受け、塗料から羽根部７３へ効率よくエネルギー伝達を行うことができる。この駆動力により、羽根車３３が支持軸６９の周りに塗料の流量に応じて回転する。

前記羽根部７３を駆動した塗料は、直進して流出路５１から流出し、出口部５５からチューブ１３へ流れる。チューブ１３からは、前記のようにスプレーガン３へ塗料が供給される。

前記羽根車３３の回転は、近接センサ３５により検出される。近接センサ３５は、凹部７９と間部８１とによって、非検出、検出が繰り返され、ディジタル信号を出力する。前記流量計９のコントローラは前記ディジタル信号をカウントして羽根車３３の回転数を演算し、該回転数に基づいて塗料の流量を計算する。計算された流量は、計測値として流量計９の表示部２７にディジタル表示される。

従って、作業者は表示部２７を見ながら調整ダイヤル１１を調整し、各スプレーガン３での噴射量を均一にすることができる。

第７図は、本発明実施形態の流量計９による測定結果を示している。計測対象の流体は、塗料３割、シンナー等の溶剤７割程度の混合液と水道水とを用いた。水道水の水圧及び混合液の液圧は、共に０．１５ＭＰａである。０．１５ＭＰａは、実際の塗装時を想定した。実際の混合液の圧力は、条件に応じて他の圧力値を用いることができることは勿論である。図７において、縦軸にパルス数を採り、横軸に流量を採っている。図７中の○印は水道水Ｗの結果を示し、▲印は塗料（前記混合液）Ｐの結果を示している。

この実験結果より、塗料Ｐの場合も羽根車３３は良く回転し、近接センサ３５は、高パルスを出力することが確認できた。測定精度に関しては、近似曲線と比較するとばらつきも小さいものといえる。すなわち、塗料Ｐの微小流量を確実に測定することができた。測定流量は、上記流量計９の仕様で２０ｍｌ／ｍｉｎから可能であった。

また、塗料Ｐと水道水Ｗとを比較して、同一流量でも塗料Ｐの場合は水道水Ｗの場合よりも羽根車３の回転が低いことがわかる。これにより、計測流体の密度、比重、粘性により羽根車３３の回転が異なることがわかった。従って、使用する流体を用いたキャリブレーションを予め行っておくことにより対応し、パルス数から流量を測定できる。

以上の通りであるから、本実施形態では、次のような各種の効果を奏することができる。前記検出対象部７７を円盤部７１に凹部７９を加工することにより表面形態を変化させることにより形成し、従来のようにマグネットを羽根車３３に埋め込む必要が無いから、羽根車３３の重量を軽減して慣性モーメントを小さくすることができる。また、マグネットを羽根車３３に埋め込まないので羽根車３３の重量バランスを採りやすく、回転アンバランスを抑制することができる。さらに、計測精度向上のために検出対象部７７を増加しても凹部７９を加工するだけであるため羽根車３３の重量増大を確実に抑制して慣性モーメント増大を抑えることができる。

これら慣性モーメントの減少、重量の増大抑制、及び回転アンバランスの抑制により粘性の高い塗料の微小流量の計測も無理なく正確に行うことができる。

さらに本実施形態では、羽根車３３が支持軸６９及びワッシャ８５，８７に対して相対回転自在となっているため、羽根車３３の慣性モーメントを極力小さくすることができ、微小流量を無理なく正確に計測することができる。

前記流入路４９及び流出路５１は、前記羽根車３３の回転円に対する接線方向に沿ってそれぞれ直線的に配置されているため、流入路４９から流入した塗料の運動エネルギーを羽根部７３でそのまま無駄なく受けることができ、流出路５１では流出抵抗を抑制して円滑に排出することができ、微小流量の塗料であっても、流量計測を無理なく正確に行うことができる。

前記流入路４９から流入した塗料は、１つの羽根部７３に当たって、該羽根部７３を駆動し、該羽根部７３の移動によって次の羽根部７３が流入路４９に対応移動するまでの間、前の羽根部７３に流入路４９から流入する塗料を十分に当てることができ、塗料の運動エネルギーを羽根車３３の回転として確実に変換することができ、微小流量の塗料であっても流量計測を無理なく正確に行うことができる。

前記流体が塗料のように発火性であっても、電動機を用いないため塗料が発熱部やスパークに触れることがなく、発火を確実に抑制することができる。

前記塗装装置１においては、塗装対象物に応じて塗料の色を変更する必要がある。塗料の色は種々あるが、メタリック調の色などにおいては金属粉が混入する場合もある。このような場合、羽根車３３の回転を磁界で検出するものでは、金属粉によって磁界変化に影響し、流量計測を行うことができない。また、羽根車３３の回転を光によって検出するものでは、流体が塗料のような場合には光が通らず、流量を検出することができない。これに対し、前記近接センサ３５を用いて検出対象部７７を検出することにより、通常の塗料はもちろん、金属粉を含んだ塗料などあらゆる流体について流量計測を的確に行うことができる。

前記塗料の色の変更に際しては、燃料タンク７からスプレーガン３に至るまで全体的にシンナーによって洗浄される。すなわち、燃料タンク７にシンナーが収容され、ポンプ５を駆動することによって、燃料タンク７内のシンナーをパイプ１７、ポンプ５、チューブ１５、流量計９、チューブ１３、スプレーガン３とを通過させ、スプレーガン３から噴出させることによって、前回に用いた塗料の洗浄を行う。この場合、流量計本体２９においては、羽根車３３の回転によってシンナーが羽根収容空間部６３内にまで至り、各部を洗浄することができる。

洗浄が完了したあと、燃料タンク７内に他の色の塗料を収容して、再びポンプ５を回転させ、前記同様に塗装対象物に他の色の塗料を吹き付けることができる。

前記洗浄に際して、シンナーを用いる場合であっても、羽根車３３、ワッシャ８５，８７、支持軸６９、ケース３１は、前記のように耐薬品性に優れているため、繰り返し洗浄に対しても十分に耐えることができる。

第８図、第９図は、本発明の他の実施形態を示している。第８図は平面から見た断面図、第９図は第８図のＳＢ−ＳＢ矢視断面図である。本実施形態においても、基本的な構成は上記実施形態とほぼ同様であり、対応する構成部分には同符号を付して説明する。

本実施形態においては、流体としての塗料の流入路４９は、前記羽根部７３に対向配置されているが、同流出路５１Ａは円盤部７１の回転中心部に対向配置したものである。このため、本実施形態では、羽根車３３を回転自在に支持する支持軸部６９Ａを、ケース３１Ａのベース部３７Ａ側に片持ち支持している。なお、図上、ケース３１Ａのベース部３７Ａ及び蓋部３９Ａの左右配置は、上記実施形態に対して反対となっている。但し、この配置は特に限定されず、上記実施形態と同様な配置とすることもできる。

前記ケース３１Ａの蓋部３９Ａ側の中心部には、流出路５１Ａが設けられている。流出路５１Ａは、支持軸６９Ａの端部に対向し、該支持軸６９Ａよりも大径に形成されている。

近接センサ３５は、ベース部３７Ａ側に螺合固定されている。入口部５３には、チューブ１５が螺合接続され、出口部５５Ａにはチューブ１３が螺合接続されている。

なお、図示は省略しているが、ベース部３７Ａ、蓋部３９Ａは、上記実施形態と同様にボルトによって四角において締結結合されている。

本実施形態においても、近接センサ３５及び検出対象部７７によって、羽根車３３の回転数が検出され、該羽根車３３の回転数に基づいて流量計測を行うことできる。

一方、羽根車３３の回転によって、羽根収容空間部６３内に泡の発生を招くことがある。この泡は、塗料との比重差によって羽根車３３の回転時に羽根車３３の回転中心側へ集まる傾向になる。泡が羽根収容空間部６３内に残存していると、その表面張力等によって羽根車３３が回転抵抗を受け、微小流量の流量計測に影響を及ぼす恐れがある。

本願発明者の実験によれば、流量が多いとき泡による影響はそれほど現れなかったが、流量が少なくなると泡の影響が相対的に大きな割合を占め、回転抵抗を増大させて流量計測に悪影響が出た。

本発明の実施形態では、前記のように流出路５１Ａが羽根車３３の回転中心部に対向配置されているため、羽根車３３の回転中心側に集まった泡は、塗料と共に流出路５１Ａから排出され、羽根収容空間部６３から泡を効果的に排出することができる。

従って、羽根収容空間部６３内での泡の残存が抑制され、泡による回転抵抗を抑制又は除去することができ、微小流量の流量計測をより正確に行わせることができる。

第１０図、第１１図は、さらに他の実施形態に係る流量計本体２９Ｂを示し、第１０図は平面から見た断面図、第１１図は第１０図のＳＣ−ＳＣ矢視断面図である。なお、本実施形態においても、基本的な構成は第８図、第９図の実施形態の構成とほぼ同様であり、対応する構成部分には同符号を付して説明する。

本実施形態においては、流出路５１Ｂを例えば一対設けて、羽根車３３の回転中心部に対向配置したものである。支持軸６９Ｂは、ケース３１Ｂの蓋部３９Ｂに設けた支持穴５８Ｂにも支持され、両持ち支持となっている。前記流出路５１Ｂは、支持軸６９Ｂを挟むように対称的に配置されている。なお、流出路５１Ｂの数は限定されるものではなく、さらに数を増加し羽根車３３の回転中心の回りに周回状に配置することもできる。また、流出路５１Ｂを単一配置とすることも可能である。

本実施形態においても、羽根車３３の中心部に集まってくる泡を、塗料と共に流出路５１Ｂから排出させることができ、泡による回転抵抗を抑制して、微小流量の流量計測を正確に行わせることができる。

また本実施形態では、支持軸６９Ｂを両持ち支持にすることで、羽根車３３の支持をより確実に行なうことができる。

なお、本発明の流量計は、塗料の流量計測に拘わらず、燃料電池の燃料の流量計測、自動車の燃料の流量計測などあらゆるものに適用することができる。

産業状の利用可能性

以上説明した通り、本発明に係る流量計は、スプレーガンから塗料を吹き出して携帯電話のハウジング、化粧品の入れ物、或いはおもちゃなどを種々の色に塗装する場合、ポンプからチューブを介してスプレーガンに圧送される塗料の流量を計測するのに適している。

３スプレーガン
９流量計
２７表示部（表示手段）
３１ケース
３３羽根車
３５近接センサ（回転数検出手段）
４３収容凹部
４９流入路
５１流出路
７１円盤部
７３羽根部
７９凹部（検出対象部）

Claims

断面円形の収容凹部に対し流体の流入路と流出路とを備えたケースと、
円盤部の外周に羽根部を備えて前記ケースの収容凹部内に回転自在に収容支持され前記流入路から流入する流体を羽根部で回転方向に受け流量に応じて回転する薄板状の羽根車と、
前記羽根車の回転数を検出する回転数検出手段とを備え、
前記回転数検出手段は、前記円盤部の形態の変化で設けられた検出対象部と、
前記ケースに取り付けられて前記検出対象部を非接触で検出可能な隙間が該検出対象部に対して設定された近接センサとよりなり、
前記検出対象部の表面形態が前記円盤部の回転により前記近接センサに対し前記隙間で近接変化することにより検出信号を発し、前記羽根車の回転数に基づいて流量計測を行う流量計であって、
前記羽根部と前記収容凹部の内周面全周との間に、相対回転を許す前記羽根車の厚みを下回る僅かな隙間を形成し、
前記羽根車の中心部に嵌合孔を設けるとともに前記ケースに支持軸を支持して該支持軸に前記嵌合孔を回転自在に嵌合支持し、
前記羽根車の両側に、前記支持軸に嵌合支持され前記ケースと羽根車との間に前記羽根車の厚みを下回る僅かな隙間を形成するワッシャを配置し、
前記流入路の直径を、前記羽根車の厚みよりも小さな寸法に形成するとともに前記収容凹部の内周面よりも中心側に入り込んだ位置で該収容凹部に連通させて流入路の開口全体を前記羽根部に対向させた、
ことを特徴とする流量計。
請求項１記載の流量計であって、
前記検出対象部は、前記円盤部に凹部又は穴部を加工することにより設けられたことを特徴とする流量計。
請求項１又は２項記載の流量計であって、
前記流体の流入路は、前記羽根部に対向配置され、同流出路は、前記円盤部の回転中心部に対向配置されたことを特徴とする流量計。
請求項１〜３の何れかに記載の流量計であって、
前記流入路及び流出路は、塗装用のスプレーガンに塗料を供給する供給路に接続され、前記回転数に基づいて流量を表示する表示手段を備えたことを特徴とする流量計。