JP7089289B2 - フローモニタ - Google Patents

Description

本発明は、フローモニタに関する。

機械を冷却するための冷却水などの流体の流れを確認するために、たとえば特許文献１に開示されるようなフローモニタが用いられる。フローモニタは、一般的に、流体の流れ込む入口流路と、流体が流れ出る出口流路と、入口流路と出口流路との間に配置されるケースと、ケース内に回転可能に収容される羽根車とを備えている。フローモニタは、入口流路からケース内を介して出口流路に流れる流体によって羽根車が回転し、回転する羽根車を視認することで流体の流れを確認できるように構成されている。

特開平１０－１０４２５４号公報

このようなフローモニタにおいて、入口流路および出口流路の内周面の上端が、ケースの内周面の上端よりも低い位置にあると、入口流路から出口流路に流れる流体がケース内を通過する際に羽根車の羽根に衝突しやすくなるため、羽根車の回転が促進されて、流体の流れを確認しやすい。ところが、流体の流速が小さくなると、入口流路および出口流路の内周面の上端より上側にあるケース内の部分において気体が溜まりやすくなって、溜まった気体により羽根車の回転が阻害され、流体の流れを確認しにくくなる。一方、入口流路および出口流路の内周面の上端が、ケースの内周面の上端よりも高い位置にあると、入口流路から出口流路に流れる流体の一部が、羽根車の羽根に衝突することなくケース内を通過してしまうので、羽根車の回転が抑制されて、流体の流れを確認しにくい。特に、流体の流速が小さくなると、羽根車を回転させる十分な回転力が得られないために、羽根車の回転がさらに抑制されて、流体の流れをさらに確認しにくくなる。

本発明は、上述した問題に鑑みなされたもので、低い流速の流体であっても流れを容易に確認できるフローモニタを提供することを目的とする。

本発明のフローモニタは、流体が流入する筒状の入口流路と、流体が流出する筒状の出口流路と、前記入口流路と前記出口流路との間に配置されるケースと、前記ケース内に回転可能に設けられる羽根車とを備えるフローモニタであって、前記入口流路および前記出口流路は、前記ケースの内周面に設けられた開口部と連通するように前記ケースに接続され、前記入口流路および前記出口流路は、前記入口流路および前記出口流路のそれぞれの内周面における径方向の一方側の端部を通って軸方向に延びる直線同士が略同一直線上に延びるように配置され、前記入口流路および前記出口流路は、前記入口流路および前記出口流路のそれぞれの内周面における径方向の一方側の端部と、前記ケースの内周面における径方向の一方側の端部とが略同一平面内に位置するように、前記ケースに対して配置され、前記ケースの内周面における径方向の一方側の端部と、前記入口流路および前記出口流路のそれぞれの内周面における径方向の一方側の端部を通って軸方向に延びる直線との交点の近傍の入口流路側において、前記入口流路の内周面から前記入口流路の内部に突出する入口流路側突出部が形成されていることを特徴とする。

また、前記入口流路側突出部が、前記ケースの内周面の外側に沿って設けられていることが好ましい。

また、前記入口流路側突出部が、前記交点から前記入口流路側に向かって突出高さが連続的に大きくなるように延びていることが好ましい。

前記入口流路側突出部が、前記ケースの内周面と前記羽根車の羽根部の先端との間の間隔よりも小さい高さで、前記入口流路の内周面から突出していることが好ましい。

前記入口流路および前記出口流路の前記径方向の一方側の外周に、前記入口流路および前記出口流路の軸方向に沿って延びる補強リブが設けられていることが好ましい。

本発明によれば、低い流速の流体であっても流れを容易に確認できるフローモニタを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るフローモニタの分解斜視図である。 図１のフローモニタの側断面図である。 図２の一点鎖線で囲まれた領域IIIの部分拡大図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るフローモニタを説明する。ただし、以下に示す実施形態は一例であり、本発明のフローモニタは、以下の例に限定されることはない。

本実施形態のフローモニタ１は、たとえば液体、気体などの流体の流れを確認するために用いられる装置である。フローモニタ１は、図１に示されるように、流体が流入する筒状の入口流路２と、流体が流出する筒状の出口流路３と、入口流路２と出口流路３との間に配置されるケース４と、ケース４内に回転可能に設けられる羽根車５とを備えている。フローモニタ１では、入口流路２からケース４を介して出口流路３に流れる流体により羽根車５が回転し、その羽根車５の回転によって流体の流れを確認することができる。フローモニタ１は、本実施形態では流体の流れを確認することができるように構成されているが、特に本実施形態に限定されることはなく、羽根車５の回転速度を計測するセンサを設けることで、流体の速度を測定できるように構成されてもよい。

入口流路２および出口流路３はそれぞれ、ケース４内およびケース４外に流体を導くための流路である。入口流路２および出口流路３はそれぞれ、図１に示されるように、軸Ｘに沿って延びる筒状に形成され、その内部を軸Ｘに沿って流体が流れるように構成されている。入口流路２および出口流路３はそれぞれ、本実施形態では、軸Ｘに沿って延びる略円筒状に形成されている。しかし、入口流路２および出口流路３はそれぞれ、内部を流体が流れるように筒状に形成されていれば、略円筒状に限定されることはなく、角筒状など他の形の筒状に形成されていてもよい。

入口流路２および出口流路３は、図１および図２に示されるように、ケース４の内周面４１に設けられた開口部４１ａ、４１ｂと連通するようにケース４に接続される。流体は、入口流路２から入口流路側開口部４１ａを介してケース４内に流入し、ケース４内から出口流路側開口部４１ｂを介して出口流路３に流出する。本実施形態では、入口流路２および出口流路３のそれぞれの軸Ｘ方向における一方側（ケース４側）の端部は、ケース４に接続され、入口流路２および出口流路３のそれぞれの軸Ｘ方向における他方側（ケース４から離間する側）の端部は、流体が流れる配管（図示せず）に接続される。入口流路２側の配管を通して流れ込む流体は、入口流路２、ケース４および出口流路３を通って出口流路３側の配管に流出する。これにより、フローモニタ１では、入口流路２側の配管から出口流路３側の配管に流れる流体の流れを確認することができる。

入口流路２および出口流路３は、図２に示されるように、入口流路２および出口流路３のそれぞれの内周面２１、３１における径方向の一方側（図２中、上側）の端部２１ａ、３１ａを通って軸Ｘ方向に延びる直線Ｌ、Ｌ同士が略同一直線上に延びるように配置されている。本実施形態では、入口流路２および出口流路３は、それぞれの内周面２１、３１が、互いに、軸Ｘに対して垂直な断面が略同一の内径を有する略円形状に形成され、軸Ｘに沿って同軸上に延びるように、配置されている。しかし、入口流路２および出口流路３は、それぞれの内周面２１、３１の少なくとも一方側の端部２１ａ、３１ａを通る直線Ｌ、Ｌ同士が略同一直線上に延びるように配置されていればよく、それぞれの内周面２１、３１が、軸Ｘに対して垂直な断面が互いに異なる内径を有していたり、互いに異なる形状を有していたりするなど、内周面２１、３１の径方向の他の端部を通って軸Ｘ方向に延びる直線については、必ずしも略同一直線上に延びていなくてもよい。また、入口流路２および出口流路３は、少なくともケース４との接続部分の近傍において直線Ｌ、Ｌ同士が略同一直線上に延びるように配置されていればよく、ケース４との接続部分から離間した位置では、それぞれ湾曲していてもよい。

入口流路２および出口流路３は、内部を流体が流れる際に変形が抑制されるような剛性を有していればよく、その構成材料は特に限定されることはない。入口流路２および出口流路３は、たとえば、透明なポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、硬質塩化ビニルなどの硬質樹脂により形成することができる。フローモニタ１では、入口流路２および出口流路３が透明な材料により形成されることにより、入口流路２および出口流路３の外部から内部の流体の有無を視認することができる。

ケース４は、内部に羽根車５を回転可能に収容するとともに、入口流路２および出口流路３を介して内部を流体が通過する部材である。ケース４は、図１に示されるように、入口流路２および出口流路３の軸Ｘに対して略垂直な軸Ｙの軸周り方向に沿って延在する内周面４１と、内周面４１の内側に形成される内部空間４２とを備えている。ケース４は、この内部空間４２に羽根車５を回転可能に収容する。ケース４の内周面４１には、図２に示されるように、入口流路側開口部４１ａおよび出口流路側開口部４１ｂが設けられている。入口流路側開口部４１ａおよび出口流路側開口部４１ｂにはそれぞれ、入口流路２および出口流路３が連通している。内周面４１および内部空間４２は、内部空間４２に羽根車５を回転可能に収容することができるように構成されていればよく、その形状は特に限定されることはない。本実施形態では、内部空間４２は、入口流路２および出口流路３の軸Ｘに対して略垂直な軸Ｙに沿って延びる略円柱状に形成されている。内周面４１は、軸Ｙに対して垂直な断面が略円形に形成され、略円柱状に形成された内部空間４２の側面を画定している。

ケース４は、内部に内周面４１および内部空間４２を備えていればよく、その外形は特に限定されることはない。ケース４は、本実施形態では、図１に示されるように、軸Ｙに沿って延びる有底略円筒状のケース本体４３と、ケース本体４３の軸Ｙ方向の一方側の開口部を閉鎖する略円形のケース蓋４４とを備えている。ケース４の内部空間４２は、ケース本体４３の開口部がケース蓋４４により閉鎖されることで形成され、ケース本体４３およびケース蓋４４の内壁により画定される。ケース４は、ケース本体４３の軸Ｙに入口流路２および出口流路３の軸Ｘが直交するように、入口流路２および出口流路３に接続される。

ケース４は、ケース４内に羽根車５を回転可能に保持することができ、流体が通過しても変形が抑制されるような剛性を有していればよく、その構成材料は特に限定されることはない。ケース４は、たとえば、透明なポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、硬質塩化ビニルなどの透明な硬質樹脂により形成することができる。フローモニタ１では、ケース４が透明な材料により形成されることにより、ケース４の外部から羽根車５の回転を視認することができ、流体の流れを容易に確認することができる。

羽根車５は、図１および図２に示されるように、ケース４内に収納され、入口流路２からケース４を介して出口流路３に流れる流体によって回転可能に構成されている。羽根車５は、ケース４内を流れる流体によって回転可能であればよく、その構造は特に限定されることはない。羽根車５は、本実施形態では、入口流路２および出口流路３の軸Ｘに対して略垂直な軸Ｙに沿って延びる軸部５１と、流体の流れを羽根車５の回転力に変換する複数の羽根部５２とを有している。羽根車５は、ケース４内を入口流路２から出口流路３に通過する流体が羽根部５２に衝突することにより得られる回転力により、軸部５１を中心として軸Ｙ周りに回転する。

羽根部５２は、ケース４内を流れる流体が衝突することで、羽根車５の回転力を生じさせることができればよく、その構造は特に限定されることはない。羽根部５２は、本実施形態では、図１および図２に示されるように、羽根車５の回転方向に対して垂直な面を有するように、軸部５１から軸Ｙに略垂直な径方向外側に延びるように設けられる。羽根部５２は、羽根車５が回転する際に、入口流路２からケース４を介して出口流路３に流れる流体の通路上を通過するように配置される。羽根部５２は、軸部５１の周りに略等角度間隔で互いに離間して複数（図示された例では６つ）設けられるが、その数は特に限定されることはない。

羽根車５は、図１および図２に示されるように、隣り合う２つの羽根部５２の間に設けられる回転視認補助部５３を備えていてもよい。回転視認補助部５３は、ケース４の外部から羽根車５の回転を視認しやすくさせる部位である。回転視認補助部５３は、特に軸Ｙ方向の外部から視認しやすいように、軸Ｙに対して略垂直な面を有する板状に形成されている。回転視認補助部５３は、赤色や黄色など、さまざまな色で着色されることにより、ケース４外からさらに容易に視認されるように構成されている。

羽根車５は、入口流路２からケース４を介して出口流路３に流れる流体によって回転可能に構成されていればよく、その構成材料は特に限定されることはない。羽根車５は、たとえば、入口流路２、出口流路３およびケース４と同じ材料により形成されてもよいし、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの他の硬質樹脂により形成されてもよい。

フローモニタ１は、図１および図２に示されるように、入口流路２および出口流路３の径方向の一方側（図１および図２中、上側）の外周に、入口流路２および出口流路３の軸Ｘ方向に沿って延びる補強リブ６が設けられていてもよい。補強リブ６は、入口流路２および出口流路３を補強し、入口流路２および出口流路３とケース４との接続状態を維持するのを補助する。フローモニタ１では、入口流路２および出口流路３の径方向の一方側の外周に補強リブ６を備えることにより、たとえば入口流路２側および出口流路３側の配管にフローモニタ１を接続する際に力が加わったり、流れる流体の圧力により力が加わったりした場合にも、入口流路２および出口流路３の破損や、入口流路２および出口流路３のケース４からの離脱が抑制される。

以下、図２および図３を参照しながら、入口流路２および出口流路３とケース４との間の詳細な配置関係と、それにより得られる効果について詳しく説明する。

入口流路２および出口流路３は、図２および図３に示されるように、入口流路２および出口流路３のそれぞれの内周面２１、３１における径方向の一方側（図２および図３中、上側）の端部２１ａ、３１ａと、ケース４の内周面４１における径方向の一方側（図２および図３中、上側）の端部４１ｃとが略同一平面内に位置するように、ケース４に対して配置されている。これにより、入口流路２および出口流路３の端部２１ａ、３１ａならびにケース４の端部４１ｃが鉛直上方に位置するようにフローモニタ１が設置されても、ケース４の内部空間４２の鉛直上方側に気体が溜まるのが抑制されて、溜まった気体により羽根車５の回転が阻害されるのが抑制されるとともに、羽根車５の羽根部５２に効率的に流体が衝突するので、羽根車５をより回転させるための回転力を得ることができる。したがって、フローモニタ１では、流体の流速が小さい場合であっても、羽根車５が回転するので、流体の流れを容易に確認することができる。

入口流路２には、図３に示されるように、ケース４の内周面４１における径方向の一方側の端部４１ｃと、入口流路２および出口流路３のそれぞれの内周面２１、３１における径方向の一方側の端部２１ａ、３１ａを通って軸Ｘ方向に延びる直線Ｌ、Ｌとの交点Ｃの近傍の入口流路２側において、入口流路２の内周面２１から入口流路２の内部に突出する入口流路側突出部２２が形成されている。入口流路２の内周面２１に入口流路側突出部２２が形成されていることにより、入口流路２の内部を流れる流体が、ケース４内に流入する際に、ケース４内の径方向内側に向かって流れるので（図３中、流体の流れＦ１を参照）、羽根車５の羽根部５２の先端とケース４の内周面４１の端部４１ｃとの間を通り抜ける流体が減少する一方で、羽根車５の羽根部５２に衝突する流体が増加する。ケース４内に流入する流体の多くが羽根車５の羽根部５２に衝突することにより、羽根車５がより大きな回転力を得ることができる。したがって、本実施形態のフローモニタ１によれば、低い流速の流体であっても、羽根車５を回転させるための回転力を得ることができるので、流れを容易に確認することができる。

本実施形態では、図３に示されるように、出口流路３にも、交点Ｃに対して対称的に、入口流路側突出部２２と同様の出口流路側突出部３２が形成されている。出口流路３の内周面３１に出口流路側突出部３２が形成されることで、ケース４内から出口流路３に流出しようとする流体の流れが羽根車５の回転方向に誘導されるので（図３中、流体の流れＦ２を参照）、羽根車５の回転をより促進する。ただし、本発明のフローモニタでは、少なくとも入口流路２の内周面２１に入口流路側突出部２２が設けられていればよく、出口流路３の内周面３１に出口流路側突出部３２が必ずしも設けられていなくてもよい。なお、以下においては、入口流路側突出部２２のさらに詳細な構造を説明し、出口流路側突出部３２の説明を省略するが、本実施形態では、出口流路側突出部３２は、入口流路側突出部２２と交点Ｃに対して対称の位置に対称の構造として形成される。

入口流路側突出部２２は、ケース４内に流体が流入する際に、ケース４内の径方向内側への流体の流れを生じさせるように、交点Ｃの近傍の入口流路２側の入口流路２の内周面２１から突出して設けられていればよく、その構造は特に限定されることはない。入口流路側突出部２２は、本実施形態では、図３に示されるように、ケース４の内周面４１の外側に沿って設けられている。このように入口流路側突出部２２がケース４の内周面４１の外側に沿って設けられることで、ケース４内に一度流入した流体の流れが入口流路側突出部２２によって撹乱されることがないので、流体の流れが安定して、羽根車５がスムーズに回転する。したがって、より低い流速の流体であっても、羽根車５が回転することができるので、流体の流れを容易に確認することができる。

また、入口流路側突出部２２は、図３に示されるように、交点Ｃから入口流路２側に向かって突出高さが連続的に大きくなるように延びている。このように入口流路側突出部２２が交点Ｃから入口流路２側に向かって突出高さが連続的に大きくなるように延びることで、渦流などの生成を抑制し、入口流路側突出部２２に沿って流体がスムーズに流れるので、羽根車５の回転が促進される。したがって、より低い流速の流体であっても、羽根車５が回転することができるので、流体の流れを容易に確認することができる。

また、入口流路側突出部２２は、図３に示されるように、ケース４の内周面４１と羽根車５の羽根部５２の先端との間の間隔ｈ１よりも小さい高さｈ２で、入口流路２の内周面２１から突出している。入口流路側突出部２２の最大突出高さｈ２を、ケース４の内周面４１と羽根車５の羽根部５２の先端との間の間隔ｈ１よりも小さくすることで、ケース４の内周面４１の端部４１ｃと、羽根車５の羽根部５２の先端との間における流体の流れを確保することができ、それによって、その間に気体が溜まるのを抑制し、溜まった気体により羽根車５の回転が阻害されるのを抑制することができる。

また、入口流路側突出部２２は、図３に示されるように、ケース４の内周面４１の入口流路側開口部４１ａの端部に隣接して設けられている。入口流路側突出部２２が入口流路側開口部４１ａの端部に隣接して設けられることで、流体がケース４内に流入する直前に流れの方向が変えられるので、ケース４内の径方向内側への流体の流れがより促進される。これにより、羽根車５の回転が促進されるので、より低い流速の流体であっても、流体の流れを容易に確認することができる。

１ フローモニタ
２ 入口流路
２１ 入口流路の内周面
２１ａ 端部
２２ 入口流路側突出部
３ 出口流路
３１ 出口流路の内周面
３１ａ 端部
３２ 出口流路側突出部
４ ケース
４１ 内周面
４１ａ 入口流路側開口部
４１ｂ 出口流路側開口部
４１ｃ 端部
４２ 内部空間
４３ ケース本体
４４ ケース蓋
５ 羽根車
５１ 軸部
５２ 羽根部
５３ 回転視認補助部
６ 補強リブ
Ｃ 交点
Ｆ１、Ｆ２ 流体の流れ
ｈ１ ケースの内周面と羽根車の羽根部の先端との間の間隔
ｈ２ 入口流路側突出部の突出高さ
Ｌ 直線
Ｘ 軸（中心軸）
Ｙ 軸（回転軸）

Claims (4)

1. 流体が流入する筒状の入口流路と、
   流体が流出する筒状の出口流路と、
   前記入口流路と前記出口流路との間に配置されるケースと、
   前記ケース内に回転可能に設けられる羽根車と
   を備えるフローモニタであって、
   前記入口流路および前記出口流路は、前記ケースの内周面に設けられた開口部と連通するように前記ケースに接続され、
   前記入口流路および前記出口流路は、前記入口流路および前記出口流路のそれぞれの内周面における径方向の一方側の端部を通って軸方向に延びる直線同士が略同一直線上に延びるように配置され、
   前記入口流路および前記出口流路は、前記入口流路および前記出口流路のそれぞれの内周面における径方向の一方側の端部と、前記ケースの内周面における径方向の一方側の端部とが略同一平面内に位置するように、前記ケースに対して配置され、
   前記ケースの内周面における径方向の一方側の端部と、前記入口流路および前記出口流路のそれぞれの内周面における径方向の一方側の端部を通って軸方向に延びる直線との交点から、入口流路側に向かって突出高さが連続的に大きくなるように、前記入口流路の内周面から前記入口流路の内部に突出する入口流路側突出部が形成されている、
   フローモニタ。
2. 前記入口流路側突出部が、前記ケースの内周面の外側に沿って設けられている、
   請求項１記載のフローモニタ。
3. 前記入口流路側突出部が、前記ケースの内周面と前記羽根車の羽根部の先端との間の間隔よりも小さい高さで、前記入口流路の内周面から突出している、
   請求項１または２記載のフローモニタ。
4. 前記入口流路および前記出口流路の前記径方向の一方側の外周に、前記入口流路および前記出口流路の軸方向に沿って延びる補強リブが設けられている、
   請求項１～３のいずれか１項に記載のフローモニタ。

Images