JPH03123819A - 回転式流量計の回転機構部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流路内を流通する流体によってロータまたは
インペラ等の回転体を回転させ、この回転体の回転速度
を捕らえて流量を計測する回転式流量計に関し、特にそ
の回転機構部の構造に関するものである。

（従来の技術） 従来の技術として、第８図および第９図に示す構造のも
のがあった・ 第８図において、１はケーシングであり、倒立コツプ状
のケース２の下部に、円柱状の栓体３を螺合してケース
２内に大径の導入室４を形成し、ケース２の上部壁中心
部に小径の導入孔５を形成し、栓体３の軸心部に小径の
排出孔６を形成してなる。

上記導入室４にハウジング７を収容する。このハウジン
グ７は、リング状に形成するとともに、その周壁に多数
の断面円形の吐出路８をそれぞれ内周面に対して接線方
向に貫通形成してなり、導入室４の底部軸心部に固定す
る。

また、ハウジング７の上部に円錐状のキャップ９を固定
して該ハウジング７の上面を閉塞する。

上記ハウジング７の軸心部にリング状の回転体１０を回
転可能に嵌合させる。この回転体１０の下端面には、光
を反射させる白色の反射マーク（符号省略）を周方向に
所定ピッチで固着しておく。

また、栓体３内に光センサーのライトガイド１１を嵌挿
し、その上端を上記反射マークに対面させる。

そして、流体（ア）を導入孔５から導入室４内に供給し
、この流体（ア）をハウジング７の各吐出路８から回転
体１０の外周にその接線方向から吐出して該回転体１０
を回転させ、この回転体１０の回転を光センサーにより
デジタル信号で捕らえて単位時間当たりの流量を計測し
てなる構造のものがあった。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来のものは、回転体１ｏの外周面が平滑面であっ
たため、回転体１０の回転運動は、主として流体の粘性
抵抗によるものであった・このため、流体（ア）の流量
変化に対する回転体１０の追随性が緩慢となり、応答性
が悪くなる欠点があった。

また、ハウジング７に形成した吐出路８の断面形状が円
形であったため、この吐出路８から吐出した流体は回転
体１０の表面に作用しない無効流量が大きくなる欠点が
あった。特に、圧力損失を低減するために吐出路８の孔
径を大きくした場合には上記欠点が顕著となる。

さらに、断面形状が円形の吐出路８をハウジングの内周
面に対して接線方向に形成することは、その加工が困難
であると−ともに、孔径や孔表面の表面荒さの測定、管
理が極めて困難であす、流量とパルス周波数（回転体１
０の回転速度）との比例定数が安定せず、流量計側々の
品質管理が困難になる欠点があった。

本発明は、上記欠点を解消した新規な回転式流量計の回
転機構部の構造を得ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、以下の如く構成
したものである。

即ち、軸心部に流出孔を形成し、一方の軸端部に多数の
吐出路を流出孔に対して接線方向に連通形成してなる円
筒状のハウジングを設け、各吐出路はそれぞれの断面積
を軸方向に細長い長方形状に形成してなり、外周に軸方
向に延びる凹凸条を周方向に多数形成してなるリング状
の回転体を設け、回転体をハウジングの一方の軸端部の
流出孔内に回転自在に嵌合させる構成にしたものである
。

また、大径の旋回室と、旋回室の一端を外部に開口させ
る小径の排出孔とを同軸に形成し、旋回室の軸心部に排
出孔に向かって突出する円柱状の整流軸を形成し、旋回
室の他端部に外部から接線方向に連通ずる導入孔を形成
してなるケーシングを設け、旋回室に前記回転体を嵌合
したハウジングを収容して整流軸の突出端部に同軸に設
けるとともに、ハウジングの流出孔を排出口に連通させ
る構成にしたものである。

回転体を白色性の資材により形成し、光センサーのライ
トガイドを回転体の凹凸条の軸方向端面に対面させるこ
とが好ましい。

また、回転体の軸方向一端面に凹部を周方向に所定ピッ
チで形成し、各凹部に反射体を固着し、光センサーのラ
イトガイドを回転体の軸方向一端面に対面させるように
してもよい。

また、軸心部に流出孔を形成し、一方の軸端部に多数の
吐出路を流出孔に対して接線方向に連通形成してなる円
筒状のハウジングを設け、各吐出路はそれぞれの断面積
を軸方向に細長い長方形状に形成してなり、多数の羽根
を放射状に有するインペラをハウジングの一方の軸端部
の流出孔内に回転自在に嵌合させ、該インペラをハウジ
ングを収容するケーシングに回転自在に軸支する構成に
してもよい。

（作用） 本発明は上記構成にしたものであるから、吐出路から吐
出される流体は、軸方向に細長くなって回転体の凹凸条
にその直交方向から衝突することになる。

これにより、回転体は主として流体の運動エネルギーを
受けて回転することになる。

しかも、吐出路から吐出した流体は、回転体に作用しな
い無効流量が少なくなる。

また、導入孔から旋回室内に流入する流体は、旋回室内
で旋回流を生起し、この旋回流が回転体の吐出路に流入
することになる。

このため、吐出路内には予め旋回付勢された流体が流通
し、吐出路内を流通する流体は整流状態となる。

また、回転体が回転すると、光センサーの発光部の光が
、ライトガイドに案内されて凹凸条部の軸方向端面に照
射し、また凹凸条部の凸条部によって間欠的に反射され
た反射光がライトガイドに案内されて光センサーの受光
部に還元されることになる。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。

図面において、第１図は本発明の第１実施例を示す組立
て断面図、第２図は本発明によるハウジング部の断面図
、第３図はその■−■断面図、第４図は本発明による回
転体の断面図、第５図はその■−■断面図、第６図は本
発明による回転体の第２実施例を示す平面図、第７図は
本発明の第２実施例を示す組立て断面図である。

第１図において、１５はケーシングであり、上部ケース
１６の下部に下部ケース２１を接続してなる。

上部ケース１６は、倒立コツプ状のケース１７の軸心部
に円柱状の整流軸１８を下方に向けて突出させ、この整
流軸１８の外周とケース１７の内周とにより環状の上部
旋回室１９を形成し、ケース１７の上部に上部旋回室１
９に向がって接線状に連通ずる導入孔２ｏを形成してな
る。

また、上記下部ケース２１は、上部にケース１７の内径
と略等径に形成した大径の下部旋回室２２を形成し、下
部に下部旋回室２２の軸心部と連通ずる排出孔２３を形
成してなる。

上記下部旋回室２２の軸心部に、円筒状のハウジング２
５を収容する。

このハウジング２５は、第２図および第３図に示すよう
に、上部が大径のフランジ部２５ａに下部が小径の筒部
２５ｂとなる段付き円筒状に形成し、フランジ部２５ａ
に軸方向に細長い断面長方形状の吐出路２６を、周方向
に１２個、軸心部の流出孔２７に対してそれぞれ接線方
向に連通形成してなる。

上記各吐出路２６は、まず、フランジ部２５Ｃにエンド
ミル等により上面が開口する凹溝を切削形成し、次いで
フランジ部２５ａの上面にワッシャ状のカバー２５ｃを
嵌合固定して各吐出路２６の上面を閉塞することにより
形成してなる。このようにすれば、吐出路２６の幅や上
下方向の深さ、および表面荒さの測定・管理が容易にな
るとともに、吐出路２６の幅、深さの変更が容易できて
好ましい。

また、流出孔２７に対する各吐出路２６の接線方向は、
前述した上部旋回室１９に対する導入孔２０の接線方向
と同一方向とする。

また、上記ハウジング２５は、筒部２５ｂを排出孔２３
の上部に嵌合させ、フランジ部２５ａを下部ケース２１
の軸心部に配置して整流軸１８と下部ケース２１とによ
り上下方向から挾持して固定する。

上記下部ケース２１内の上部、即ち流出孔２７の上部の
大径部に、リング状のロータつまり回転体２８を同軸に
かつ回転可能に収容する。

この回転体２８は、第４図および第５図に示すように、
その外周に軸方向に延びる多数の凹凸条２９を周方向に
等ピッチで形成し、また、上下の端面に軸方向に凹む複
数個、例えば１０個の凹部３ｏを周方向に等ピッチで形
成し、上部側の各凹部３０に反射体、つまり白色の塗料
（図示省略）を塗布してなる。

上記の如く、反射用の塗料を上記凹部３０に塗布するよ
うにすれば１回転体２８の回転時に整流軸１８の下端面
との接触がなくなり、剥離および摩耗を防止することが
できて好ましい。

また、上部ケース１６の軸心部に、光センサ−（図示省
略）のライトガイド３１を回転体２８の上端面に対面さ
せる。

なお、第１図中１８ａは整流軸１８の下面軸心部から回
転体２８の軸心部に向かって突出させたガイド突起であ
り、回転体２８内に吐出されてくる流体を下方に案内す
るものである。

次に上記実施例の作動態様について説明する。

水等の流体（ア）を導入孔２０から上部旋回室１９内に
流入させると、この流体（ア）は、上部旋回室１９内で
一方向に旋回され、この旋回された流体（ア）が下部旋
回室２２にて各吐出路２６内に流入することになる。

上記各吐出路２６から吐出される流体（ア）は、上下方
向に細長くなって回転体２８に対しその接線方向に吐出
する。

これにより、回転体２８は、ぞの凹凸条２９の長手方向
全域で上記吐出される流体（ア）を略均等にかつ直交方
向から受けることになり、該回転体２８は流体（ア）の
運動エネルギーにより回転されることになる。

そして、回転体２８に衝突した流体（ア）は、ハウジン
グ２５と回転体２８との隙間部を通過して回転体２８を
浮かせつつ、その軸心部から排出孔２３に向かって流動
し、ハウジング外に排出される。

また、回転体２８が回転すると、光センサーの発光部の
光が、ライトガイド３１に案内されて回転体２８の軸方
向端面に照射し、また回転体２８の上面の凹部３０によ
って間欠的に反射された反射光が上記ライトガイド３１
に案内されて光センサーの受光部に還元され、これによ
り流量に対応したパルス信号を得る。

なお、第６図に示すように、回転体２８′の凹凸条２９
′を半径方向に増大させ、この凹凸条２９′の端面にラ
イトガイド３１′を対面させるとともに、回転体２８′
を光反射機能を有する白色性のテフロン（商品名）資材
により形成するようにしてもよい。

このようにすると、反射体を別途固着する必要がなくな
るとともに、明暗度が大きくなって光センサーの検出機
能が高くなる。

また、吐出路２６から吐出する流体が効率良く凹凸条２
９′に衝突し、流体の流量に対する回転体２８′の応答
性が高くなる。

第７図は本発明の第２実施例を示す。

なお、第７図中、第１図と同構造の部分には、第７図に
第１図と同符号を附してその説明を省略する。

上部ケース１６の軸心部から下方に突出させた整流軸１
８′の下面を平坦に形成する。

また、ハウジング２５内上部に、インペラからなる回転
体３２を収容する。この回転体３２は、ボス３２ａの外
周に８枚の羽根３２ｂを放射方向に突出させてなる。

上記回転体３２は、ハウジング２５内の上部に同軸に配
置し、ボス３２ａの軸心部に支持軸３３を下部側から貫
通させ、その上端部を上記整流軸１８′の底面中心部に
ねじ込むことにより、整流軸１８′に回転自在に取付け
てなる。

上記第２実施例によれば、なんらかの原因でハウジング
２５内で旋回する流体が不均一になった際に、支持軸３
３によって回転体３２がハウジング２５内で偏心回転す
るのを防止し、回転体３２の不均一な回転、およびハウ
ジング２５内周面との不用意な接触を防止することにな
り、測定精度が安定することになる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかな如く、本発明は、回転体の外周
部に軸方向に延びる多数の凹凸条を形成するとともに、
ハウジングに設ける吐出路の断面積を軸方向に細長い断
面長方形状に形成したので、流体の無効流量が少なくな
るとともに、回転体は主として流体の運動エネルギーに
よって回転されることになり、流体の流量変化に対する
回転体の追随性、従って応答性が高くなる。

また、吐出路の軸方向の長さを変化させることにより、
幅を最適な値にしながら吐出流量を変化させることがで
き、容量の異なる形式のものを容易に得ることができる
。

また、吐出路内には、旋回室で予め旋回付勢された流体
が流通するので、吐出路内を流通する流体が整流状態と
なり、回転体の回転が安定してこれの耐久性および測定
精度が高くなる。

また、回転体を支持軸によりケーシングに回転自在に軸
支することにより、流体の旋回流が不均一あるいは変動
したりした際においても、回転体は常に円滑に回転する
ことになる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す組立て断面図、第２
図は本発明によるハウジング部の断面図、第３図はその
■−■断面図、第４図は本発明による回転体の断面図、
第５図はそのＶ−■断面図、第６図は本発明による回転
体の第２実施例を示す平面図、第７図は本発明の第２実
施例を示す組立て断面図、第８図は従来例を示す組立て
断面図、第９図はその■−■断面図である。 １５：ケーシング、１６：上部ケース、１７：ケース、
１８：整流軸、１８ａニガイド突起。 １９：上部旋回室、２０：導入孔、２１：下部ケース、
２２：下部旋回室、２３：排出孔、２５：ハウジング、
２５ａ：７ランジ部、２５ｂ：筒部、２６：吐出路、２
７：流出孔、２８：回転体（ロータ）、２９：凹凸条、
３ｏ：凹部、３１ニライトガイド、３２：回転体（イン
ペラ）３２ａ：ボス、３２ｂ：羽根、３３：支持軸。 第１図 出願代理人　　　松　本　　久 第 ２ 図 第 図 ９ 四 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軸心部に流出孔を形成し、一方の軸端部に多数の吐
   出路を流出孔に対して接線方向に連通形成してなる円筒
   状のハウジングを設け、各吐出路はそれぞれの断面積を
   軸方向に細長い長方形状に形成してなり、外周に軸方向
   に延びる凹凸条を周方向に多数形成してなるリング状の
   回転体を設け、回転体をハウジングの一方の軸端部の流
   出孔内に回転自在に嵌合させたことを特徴とする回転式
   流量計の回転機構部の構造。 ２、大径の旋回室と、旋回室の一端を外部に開口させる
   小径の排出孔とを同軸に形成し、旋回室の軸心部に排出
   孔に向かって突出する円柱状の整流軸を形成し、旋回室
   の他端部に外部から接線方向に連通する導入孔を形成し
   てなるケーシングを設け、旋回室に前記回転体を嵌合し
   たハウジングを収容して整流軸の突出端部に同軸に設け
   るとともに、ハウジングの流出孔を排出口に連通させた
   ことを特徴とする請求項１記載の回転式流量計の回転機
   構部の構造。 ３、前記回転体は白色性の資材により形成し、光センサ
   ーのライトガイドを回転体の凹凸条の軸方向端面に対面
   させたことを特徴とする請求項１または２記載の回転式
   流量計の回転機構部の構造。 ４、前記回転体はその軸方向一端面に凹部を周方向に所
   定ピッチで形成し、各凹部に反射体を固着し、光センサ
   ーのライトガイドを回転体の軸方向一端面に対面させた
   ことを特徴とする請求項１または２記載の回転式流量計
   の回転機構部の構造。 ５、軸心部に流出孔を形成し、一方の軸端部に多数の吐
   出路を流出孔に対して接線方向に連通形成してなる円筒
   状のハウジングを設け、各吐出路はそれぞれの断面積を
   軸方向に細長い長方形状に形成してなり、多数の羽根を
   放射状に有するインペラをハウジングの一方の軸端部の
   流出孔内に回転自在に嵌合させ、該インペラをハウジン
   グを収容するケーシングに回転自在に軸支したことを特
   徴とする回転式流量計の回転機構部の構造。