JPH0682520U - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流体の流量が少ない場合であっても高感度の
流量計を提供する。 【構成】 羽根車２８は、流路１８内を流れる流体の流
体圧を受けて回転する。整流手段４０は、前記流路１８
内の前記羽根車２８の上流側に固定され、前記流体に旋
回流を発生させる。前記整流手段４０は、上流側の端面
に複数の螺旋凸条４４が形成されている。該螺旋凸条４
４は前記流路１８方向の断面において、流路１８方向と
平行に形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は流量計に関し、一層詳細には流路内を流れる流体の流体圧を受けて回 転する羽根車と、流路内の羽根車の上流側に固定され、流体に旋回流を発生させ るための整流手段とを具備する流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】

流路内を流れる流体の流体圧を受けて回転する羽根車と、流路内の羽根車の上 流側に固定され、流体に旋回流を発生させるための整流手段とを具備する流量計 としては実開昭６３−１０５０２５号公報に開示される技術がある。 この流量計は流路中に回転自在に軸支された羽根車と、その羽根車の上流側お よび下流側に固定された整流装置を具備する流量計である。整流装置は、、流体 に旋回流を発生させるための整流羽根を複数枚有している。各整流羽根は軸体の 外周面へ傾斜して配設されている。従って、流路を流れて来た流体は整流羽根に 沿って流れ、その際に旋回流となる。旋回流となった流体が羽根車を回転させる と、羽根車に設けられた永久磁石が羽根車と一体に回転する。この回転により生 ずる磁界の変化を磁気感知手段で検出し、流体の流量を検出するものである。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記の従来の流量計には次のような課題がある。 実開昭６３−１０５０２５号公報に開示される流量計では、流体に旋回流を起 こすことにより羽根車を回転させ易くはなったものの、流体の流量が少流量の場 合、羽根車の回転が鈍く感度が低いという課題がある。 従って、本考案は流体の流量が少ない場合であっても高感度の流量計を提供す ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本考案は次の構成を備える。 すなわち、流路内を流れる流体の流体圧を受けて回転する羽根車と、前記流路 内の前記羽根車の上流側に固定され、前記流体に旋回流を発生させるための整流 手段とを具備する流量計において、前記整流手段は、上流側の端面に複数の螺旋 凸条が形成され、該螺旋凸条は前記流路方向の断面において、流路方向と平行に 形成されていることを特徴とする。 また、前記整流手段は、上流側の端部を円錐状に形成し、螺旋凸条は、円錐状 の端部の外面に形成するようにしてもよい。例えば、螺旋凸条の形状はは、アル キメデス螺旋形状とすることができる。 さらに、前記整流手段は、上流側の端面の一部分に形成されている前記螺旋凸 条の先端部を、前記流路内面に形成されている螺旋凹溝へ嵌合させるようにして もよい。

【０００５】

【作用】

作用について説明する。 整流手段は、上流側の端面に複数の螺旋凸条が形成され、螺旋凸条を流路方向 の断面において、流路方向と平行になるよう形成することにより、少流量の流体 であっても、ほとんど抵抗なくスムーズに螺旋状に流し、旋回流を発生させるこ とが可能となる。 特に、整流手段の上流側の端部を円錐状に形成し、螺旋凸条は、円錐状の端部 の外面に形成すると、螺旋凸条の長さをかせぐことができる。 また、整流手段の上流側の端面の一部分に形成されている螺旋凸条の先端部を 、流路内面に形成されている螺旋凹溝へ嵌合させるようにすると、整流手段の取 付が容易かつ確実になると共に、螺旋凸条の先端部と流路内面との間での横漏れ が防止可能となる。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の好適な実施例について添付図面と共に詳述する。 まず、図１と共に実施例の流量計の構成について説明する。なお、図１に示す 流量計は浄水器の浄化水量を計測するに好適な流量計である。 １２ａ、１２ｂはケーシング構成部材であり、合成樹脂で形成されている。ケ ーシング構成部材１２ａ、１２ｂは、接着剤、超音波溶着等により一体のケーシ ング１０に形成されている。ケーシング１０は下端面に流入口１４と流出口１６ が開放され、逆Ｕ字状の中空部が流体の流路１８に形成されている。流路１８は 流入口１４側が中途部分からが大径に形成され、流出口１６側は小径に形成され ている。水は流路１８内を矢印Ａから矢印Ｂの方向へＵ字状に流れる。 ２０は羽根車軸であり、ケーシング構成部材１２ｂの内壁面から流路１８内を 流入口１４方向へ突設されている。

【０００７】 ２２は検出手段の一例である磁気検出素子（例えばホール素子）であり、羽根 車軸２０の中空の内部に配設されている。磁気検出素子２２は、羽根車軸２０の 中空の内部に嵌挿固定されている回路基板２４に固定されている。磁気検出素子 ２２の出力信号を取り出すため、回路基板２４の上端にはコネクタ３２が接続さ れている。なお、磁気検出素子２２、回路基板２４を羽根車軸２０内に固定する と共に磁気検出素子２２および回路基板２４が水に濡れないよう羽根車軸２０内 に合成樹脂（例えばシリコーン、ウレタン）２６が充填されている。 ２８は羽根車であり、中空の筒状部３０と、筒状部３０の外周面からラジアル 方向へ延設された複数枚の羽根３４とから成る。羽根車２８はベアリング３６を 介して羽根車軸２０の外周面へ回転可能に外嵌されている。

【０００８】 ３８はマグネットであり、羽根車２８の筒状部３０内に嵌着されている。マグ ネット３８は、リング状に形成されると共に、その内周面上であって互いに対向 する２点にＮ、Ｓ局の磁極中心が着磁されている。なお、当該Ｎ、Ｓ磁極中心を 結ぶ線分上、すなわち磁気回路上に磁気検出素子２２が位置するようになってお り、マグネット３８の回転検出精度の向上を図っている。 ４０は整流手段であるインペラであり、羽根車軸２０の下端であって流路１８ 内面であって、流入口１４近傍の雌テーパ部４２（傾斜角は４５度以下が望まし い）に固定されている。インペラ４０は流入口１４方向へ向く円錐状（傾斜角は ４５度以下が望ましい）に形成されている。インペラ４０の形状について図２お よび図３をさらに参照して説明する。

【０００９】 インペラ４０のテーパ状の先端部外面上には複数（本実施例では４本）の螺旋 凸条４４が等間隔で突設されている。本実施例における螺旋凸条４４の螺旋形状 は、上流側の正面から見てアルキメデス螺旋形状である。螺旋凸条４４は、水の 流れの方向である矢印Ａ方向の断面において、同方向のエッジ４６は矢印Ａ方向 と平行に形成されている。螺旋凸条４４は矢印Ａ方向へ流れて来た直流水を旋回 流に変換し、旋回流を羽根車２８の羽根３４に当てて羽根車２８を回転させるた めに設けられている。螺旋凸条４４は、インペラ４０のテーパ状先端部の中央部 ４８には形成されていない。これは流入口１４方向から流れて来る水を螺旋凸条 ４４同士の間へ導くためである。

【００１０】 インペラ４０を設けることにより、羽根３４に作用する水は直流ではなく旋回 流となるので、本実施例のようにケーシング１０の軸線方向と平行な羽根３４で あっても、効果的に流体圧を作用させることができる。また、羽根車２８に作用 する流体圧の方向は羽根車２８を回転させる方向であり、スラスト方向の力は極 力小さくなるので羽根車２８の偏摩耗等を抑制することができる。水はインペラ ４０の螺旋凸条４４同士の間を流動可能になっている。 特に、本実施例では螺旋凸条４４が矢印Ａ方向の断面において、エッジ４６が 矢印Ａ方向と平行に形成されているため、直流水を抵抗なく螺旋凸条４４同士の 間に導入させ、螺旋凸条４４に沿って流すことにより水流をスムーズに旋回流と することができる。従って、直流水が旋回流に変換される際に水の持つエネルギ のロスがほとんど無いので少ない流量であっても効率よく旋回流を起こすことが 可能となり、羽根車２８に与えるエネルギを大きく保つことが可能となる。その 結果、流量等の検出精度、分解能を向上させることが可能となる。

【００１１】 ５０は螺旋凹溝であり、流路１８内面の雌テーパ部４２に凹設されている。螺 旋凹溝５０は、螺旋凸条４４に対応して複数（本実施例では４本）、等間隔で凹 設されている。本実施例における螺旋凹溝５０の螺旋形状は、インペラ４０の螺 旋凸条４４に合わせたアルキメデス螺旋形状である。インペラ４０を流路１８内 へ固定する場合、螺旋凸条４４の先端部は対応する螺旋凹溝５０内へ嵌合させる 。この嵌合により、インペラ４０の取付が容易かつ確実になる。また、螺旋凸条 ４４が雌テーパ部４２内面と嵌合しない場合と比較して、水が螺旋凸条４４同士 の間に形成される螺旋状水路から横へ漏れるのを防止可能となるので、計測誤差 を小さくすることができる（本実施例では±５％以内）。

【００１２】 次に実施例の流量計の動作について説明する。 上記構成を有する流量計において、矢印Ａ方向から水が流入口１４から流入す ると、インペラ４０により水流は直流から旋回流に変換され、当該旋回流により 羽根車２８は羽根車軸２０の外周を回転する。 羽根車２８が回転すると磁気検出素子２２に対するマグネット３８の磁極位置 が変化するので磁気検出素子２２の出力信号が変化する。この出力信号は回路基 板２４、コネクタ３２、リード線５２を介して不図示の検出回路へ送られ、信号 の変化パターンを示す周波数から羽根車２８の回転数を検出し、流量を演算処理 して求める。

【００１３】 図４に流量Ｑに対する磁気検出素子２２の出力信号の周波数Ｆのグラフを示す 。図４において、本実施例の流量計の特性をグラフＸに、従来の実開昭６３−１ ０５０２５号に開示される整流手段を図１の流量計にインペラ４０の代わりに設 けた場合の特性をグラフＹに示す。図４から明らかなように、本実施例の流量計 は、少流量であっても大きな出力を得ることができるため、感度、精度、分解能 等が著しく向上している。

【００１４】 なお、本実施例では検出手段として磁気検出素子２２を採用したが、検出手段 としてはその他、例えば発光ダイオードと受光ダイオードとから成る反射式光セ ンサを用いることも可能である。 反射式光センサを用いた場合、羽根車軸２０は透明の合成樹脂等の透明部材で 形成し、羽根車２８の筒状部３０の内周面に反射部材（例えば単に発光ダイオー ドの輻射光を反射させるためのアルミ箔）を貼着する。 反射式光センサの場合も、水が流入すると、インペラ４０により水流は直流か ら旋回流に変換され、当該旋回流により羽根車２８は羽根車軸２０の外周を回転 する。

【００１５】 羽根車２８が回転すると反射式光センサに対する反射部材の位置が変化するの で反射式光センサの出力信号が変化する。この出力信号は不図示の検出回路へ送 られ、信号の変化パターンから羽根車２８の回転数を検出し、流量を演算処理し て求めることができる。 以上、本考案の好適な実施例について種々述べてきたが、本考案は上述の実施 例に限定されるのではなく考案の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得る のはもちろんである。

【００１６】

【考案の効果】

本考案に係る流量計を用いると、整流手段は、上流側の端面に複数の螺旋凸条 が形成され、螺旋凸条を流路方向の断面において、流路方向と平行になるよう形 成することにより、少流量の流体であっても、ほとんど抵抗なくスムーズに螺旋 状に流し、旋回流を発生させることが可能となるので、少流量であっても流体を 効率よく羽根車に当てることができ、感度、精度、分解能を格段に向上させるこ とができる。 また、請求項２の構成を採用すると、整流手段の上流側の端部の外表面積を大 きくできるため、螺旋凸条の長さをかせぐことができ、確実に旋回流を起こすこ とが可能となる。 さらに、請求項４の構成を採用すると、整流手段の取付が容易かつ確実になる と共に、螺旋凸条の先端部と流路内面との間での横漏れが防止可能となり、旋回 流のばらつきを防止できるので流量計の誤差（器差）を抑制可能となる等の著効 を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る流量計の実施例を示した断面図。

【図２】実施例の流量計のインペラの断面図。

【図３】実施例の流量計のインペラの上流側から見た平
面図。

【図４】実施例の流量計と従来の流量計について、流量
と検出出力の関係を示したグラフ。

【符号の説明】

１４ 流入口 １６ 流出口 １８ 流路 ２２ 磁気検出素子 ２８ 羽根車 ３４ 羽根 ３８ マグネット ４０ インペラ ４４ 螺旋凸条 ４６ エッジ ５０ 螺旋凹溝

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路内を流れる流体の流体圧を受けて回
   転する羽根車と、 前記流路内の前記羽根車の上流側に固定され、前記流体
   に旋回流を発生させるための整流手段とを具備する流量
   計において、 前記整流手段は、上流側の端面に複数の螺旋凸条が形成
   され、 該螺旋凸条は前記流路方向の断面において、流路方向と
   平行に形成されていることを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】 前記整流手段は、上流側の端部が円錐状
   に形成され、 前記螺旋凸条は、円錐状の端部の外面に形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
3. 【請求項３】 前記螺旋凸条は、アルキメデス螺旋形状
   であることを特徴とする請求項１または２記載の流量
   計。
4. 【請求項４】 前記整流手段は、上流側の端面の一部分
   に形成されている前記螺旋凸条の先端部が、前記流路内
   面に形成されている螺旋凹溝へ嵌合していることを特徴
   とする請求項１、２または３記載の流量計。