JPH0468568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流体の流量を計測する流量検出装置の
全体構成に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来この種の流量検出装置は、第１図及び２図
に示すように構成されている。第１図，第２図に
おいて、１は断面円形状の環状流路でこの流路の
外周に流入通路２、及び流出通路３が開口してい
る。この流入通路２にはノズル４が設けられてい
る。また環状流路１内には球体５が挿入されてい
ると共に、透明窓６，７が構成され、発光素子８
と受光素子９が設けられている。このような構成
において流体が流入通路２のノズル４から環状流
路１内に入ると、流れは環状流路１内を環流しな
がら流入通路２から流出通路３へと流れ、それと
共に球体５も図中実線の矢印の方向に環状流路１
内を周回運動する。この球体の周回回転数は流体
の流量に比例するなど相関があるため、球体５の
回転数を発光素子８と受光素子９によりパルス信
号として検出し制御回路を通して流量を計測す
る。

この従来例の問題点としては、まず第１に最少
検出流量が大きいことがあげられる。これは環状
流路を有しているため、球体５が第１図のように
流入通路２と流出通路３の間に位置する場合、流
入通路２から流れる流量が小さいと流れは流出通
路３にシヨートサーキツトし球体５を環状流路１
内で周回させることが不可能となる。第２に低流
量域における検出精度が悪い点があげられる。従
来例の構成では周回中に球体５が流入通路２のノ
ズル４の前面に位置しこのノズル４からの流れを
直接受けると周回速度は速いが、第１図のように
流入通路２と流出通路３の間に球体５がある場合
には周回速度が遅くなるため、球体５の周回回転
数が不安定であり検出精度が悪かつた。第３にセ
ンサとしての構造が大きくなりやすいなど構成の
課題がある。環状流路１を有しているためにその
分のスペースが必要でありセンサ全体として前後
の通路に対して大型になる。加えて流入通路２と
流出通路３の方向がある程度限定されることにな
り、センサとして機器などに組込む際に構成上の
制約が生じたり、全体の大型化につながるなどの
問題がある。

また従来、他の実施例としては特開昭50−
51758号公報に記載の例がある。これはボールの
下流近傍にスピンナー羽根を設けることにより縮
流さた構成となつている。しかし、この縮流手段
はスピンナー羽根によるため、流体はこのスピン
ナー羽根に衝突して流れ、この部分での圧力損失
が大きくなる欠点があつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の欠点を解消するもの
で最小検出流量が小さく、低流量域における検出
精度を良くした小型の流量検出装置を提供するこ
とを目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために本発明は、被検出流
体の流れを軸流旋回する固定翼と、前記固定翼の
下流側に位置し流れに対し垂直方向で周回する球
体と、前記球体の回転を検出する検出手段と、前
記球体の下流近傍で前記被検出流体を縮流させる
縮流手段とからなり、前記縮流手段は、前記固定
翼と一体に構成され、流れの方向に流路が縮小
し、且つ前記球体が当接する下流側摺動面を有す
る中心軸と、流路の周囲に突出した小径部でリン
グ状の縮流流路を構成したものである。この構成
により、縮流流路がリング状となり圧力損失を小
さくすると共に、被検出流体の流速を球体の下流
近傍で速めることにより、球体の回転数を増加し
て低流量検出を可能としたものである。

実施例の説明 次に本発明の実施例について第３図，第４図に
基づいて説明する。１１は流路１２を形成するた
めのハウジングで、ハウジング１１内には被検出
流体を軸流旋回させる固定翼１３と、この固定翼
１３の下流に置かれ前記軸流旋回によつて軸流回
転する回転体である磁性体１４が設けられてい
る。

また固定翼１３はリング１５により抜け防止が
されている。前記固定翼１３と一体に構成された
中心軸１６は磁性球体１４の上流側摺動面１７と
下流側摺動面１８を有している。流路１２は磁性
球体１４下流近傍で、前記中心軸１６の先端部１
９とハウジング１１内部の小径部２０により縮流
流路２１に形状変更されている。即ち軸流回転体
である磁性球体１４の下流で前記固定翼１３によ
り生じた旋回流を、前記軸流回転体の中心方向に
縮流させる構成となつている。また磁性球体１４
が周回する位置であるハウジング１１の外部には
前記磁性球体１４の回転検出をするために、磁気
抵抗素子２２とこの磁気抵抗素子２２に磁界を与
える永久磁石２３が設けられている。２４，２５
は入口及び出口を示し、２６は流れ方向を示す矢
印である。第５図は固定翼１３を示したものであ
るが、中心軸１６と外枠２７の間には翼板２８が
一定の傾斜で複数枚設けられている。次に上記構
成における動作を第３図、第４図において説明す
る。流量検出装置は図に示したように入口２４、
出口２５が上下方向となるように配設される。こ
の状態にあつて矢印２６の方向からハウジング１
１内に流体が流れると上流側摺動面１７に当接し
た状態にある磁性球体１４は、固定翼１３で軸流
旋回された軸流旋回流により運動力を得て軸流回
転する。この磁性球体１４の軸流回転数は流体流
量に比例する特性をもつている。今、低流量の場
合には磁性球体１４は上流側摺動面１７に当接し
て軸流回転するが、高流量の場合には第４図に示
すように磁性球体１４は下流側摺動面１８に当接
した状態で軸流回転するようになる。流量の計測
には流量に比例して軸流回転する磁性球体１４の
回転数を計測すればよく、本実施例では永久磁石
２３の磁界内に磁気抵抗素子２２を設け、磁性球
体１４が磁気抵抗素子２２側を通過して永久磁石
２３の磁界が曲げられる時に生じる前記磁気抵抗
素子２２の信号をパルス信号として取出し制御回
路（図示せず）で計算処理することにより流量を
測定することができる。 次に本発明の主眼であ
る低流量域における動作を説明する。低流量で被
検出流体が流れると固定翼１３により流れは軸流
旋回される。このとき磁性球体１４の下流近傍
は、軸流旋回流の中心方向に縮流されているた
め、縮流流路２１においては前記固定翼１３によ
る軸流旋回の旋回流速が更に速くなり、この影響
を受けて軸流旋回流の中に置かれた磁性球体１４
の回転は増加することになる。以上のように本実
施例においては、被検出流体の流れを回転体の軸
流回転におきかえる回転変換手段として、固定翼
１３による旋回流の中に磁性球体１４を設け、こ
の磁性球体１４を軸流回転させることにより回転
体に軸受部がなく流体中の異物やスケールによる
摩耗が少ないため耐久性、信頼性が高く、長期に
わたり安定した性能を得ることができる。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の流量検
出装置は、被検出流体の流れを軸流旋回させる固
定翼と、前記固定翼の下流側に位置し流れに対し
垂直方向で周回する球体と、前記球体の回転を検
出する検出手段と、前記球体の下流近傍で前記被
検出流体を縮流させる縮流手段とからなり、前記
縮流手段は、前記固定翼と一体に構成され、流れ
の方向に流路が縮小し、且つ前記球体が当接する
下流側摺動面を有する中心軸と、流路の周囲に突
出した小径部でリング状の縮流路路を設けること
より下記の効果を有するものである。

(1) 固定翼と一体に構成した中心軸と小径部で縮
流流路をリング状に構成するため、流れを妨げ
る物が介在せずに縮流における圧力損失が極め
て少ない。

(2) 中心軸と小径部により旋回流を流路の中心側
へ縮流させことにより、球体の下流側の流速を
増加させ、その流速増加により、球体の回転数
を増加したものであり、これにより流量に対す
る回転体の回転感度を上げることにより低流量
においても精度よく流量検出が可能となる。特
に本発明においては小径部を設けることにより
流れが流路の中心側で縮流されるためその効果
が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例における流量検出
装置の流路水平断面図及び垂直断面図、第３図、
第４図は本発明の一実施例を示す流量検出装置の
断面図、第５図は固定翼の外観斜視図である。 １１……ハウジング、１２……流路、１３……
固定翼、１４……回転体（磁性球体）、１５……
リング、１６……中心軸、１７……上流側摺動
面、１８……下流側摺動面、２１……縮流流路、
２２……磁気抵抗素子、２３……永久磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検出流体の流れを軸流旋回させる固定翼
   と、前記固定翼の下流側に位置し流れに対し垂直
   方向で周回する球体と、前記球体の回転を検出す
   る検出手段と、前記球体の下流近傍で前記被検出
   流体を縮流させる縮流手段とからなり、前記縮流
   手段は、前記固定翼と一体に構成され、流れの方
   向に流路が縮小し、且つ前記球体が当接する下流
   側摺動面を有する中心軸と、流路の周囲に突出し
   た小径部でリング状の縮流流路を構成してなる流
   量検出装置。