JPH10267715A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測部に回転計測部をなくし、弁体の移動量
に比例した流量ー出力特性が得られる流量計を提供しよ
うとする。 【解決手段】 流量計本体２に流入口から流入する液体
が通過して流出口に達する流路を設け、この流路内に開
口部２ｅを設け、この開口部２ｅを塞ぐ位置に永久マグ
ネットが内蔵された弁体３を移動可能に配置し、開口部
２ｅの弁体移動方向の長さを弁体３の全長の１／２以下
とするとともに、この弁体３の移動路近くに弁体３の移
動方向と直交する方向の磁力を検出するリニア感磁素子
６を配置し、このリニア感磁素子６の中心を開口部２ｅ
が閉止される状態にある弁体３の中心と前記開口部２ｅ
から離れた位置にある弁体３の端縁との間に位置させて
いる。そのため、リニア感磁素子６は弁体３の中心のみ
の磁力を検出して、弁体端縁付近の磁力を検出すること
がなく、リニア感磁素子６の出力特性のうち線形部分の
みを利用して弁体３の移動量を検出することができ、正
確な液体計測が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の流量を計測
する流量計、特に回転計測部を使用せずに液体の流量を
計測する流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、液体の流量計測が工業界はもとよ
り食品業界、薬品・医療機器業界でも広く行われるよう
になり、高精度な流量計測に加え、計測中に液体に不純
物が混じらないクリーンな状態下での流量計測が要求さ
れるようになってきている。これら要求に応え、図４に
示す流量計が創案されている。この流量計１は液体の流
入口２ａ、流出口２ｂそれぞれに連通してかつ直交する
方向に延びる第１流路２ｃおよび第２流路２ｄならびに
これら流路２ｃ，２ｄに連通する開口部２ｅが設けられ
た流量計本体２を有している。この流量計本体２の第１
流路２ｃ内には防錆処理された永久マグネット３ａでな
る弁体３が配置されており、第１流路２ｃの壁面とわず
かな間隙をおいて移動するように構成されている。しか
も、この弁体３は常時前記第１流路２ｃと第２流路２ｄ
とが交差する開口部２ｅを塞ぐように位置し、流出口２
ｂに連通する第２流路２ｄの圧力が低下すると、弁体３
が移動して前記開口部２ｅが開放されるように構成され
ている。また、この流量計本体２には弁体３の移動路端
に位置して前記永久マグネット３ａと反発する反発力を
有する固定側マグネット５１が配置されており、弁体３
が永久マグネット３ａとの反発力で押し下げられるよう
に構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の流量計では、
弁体３の移動時に、弁体３と第１流路２ｃの壁面との間
に機械的摺動抵抗がないことから、流入口２ａ側と流出
口２ｂ側との間に差圧が生じると、弁体３が移動でき、
微少流量域での液体の計測ができるのみならず、液体に
不純物が混じらないクリーンな状態下での計測ができ
る。しかしながら、この流量計では、弁体の移動量がそ
の移動路に近接して設けられたリニア感磁素子６により
検出されて、その検出値から液体の流量が算出されてい
るが、リニア感磁素子６の出力特性が図３に示すように
永久マグネットでなる弁体３の両端縁近くになると非線
形となる関係で、リニア感磁素子６の取り付け位置によ
っては、弁体３の移動量を正確に検出することができ
ず、正確な液体計測ができなくなる等の欠点が生じてい
る。

【０００４】本発明は、上記欠点の除去を目的とするも
ので、計測部に回転計測部をなくし、弁体の移動量に比
例した流量ー出力特性が得られる流量計を提供しようと
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】流量計本体に流入口から
流入する液体が通過して流出口に達する流路を設け、こ
の流路内に流入口側と流出口側とを区切る開口部を設け
るとともに、この開口部を塞ぐ位置に永久マグネットが
内蔵された弁体を移動可能に配置し、この弁体の移動路
近くにその移動方向と直交する方向の磁力を検出して弁
体の移動量を検出するリニア感磁素子を配置する一方、
流量計本体の弁体の移動路端側に位置して弁体が前記開
口部を塞ぐように付勢する弁体付勢手段を設けた流量計
において、流量計本体内の開口部の弁体移動方向の長さ
を弁体の全長の１／２以下とする一方、リニア感磁素子
の中心を開口部が閉止される状態にある弁体の中心と前
記開口部から離れた位置にある弁体の端縁との間に位置
させている。

【０００６】また、前記弁体が開口部を閉止する時のリ
ニア感磁素子の出力信号に所定値を加算してゼロ出力信
号とするゼロ点調整部を設けてもよい。

【０００７】さらに、弁体が開口部を最大開放する時の
リニア感磁素子の出力信号を所定の出力信号に調整する
信号スパン調整部を設けてもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を説明する。図１において、１は液体の流量を計
測する流量計であり、流入口２ａと流出口２ｂとを有す
る流量計本体２を有している。この流量計本体２には、
流入口２ａに連通して直立する方向に延びる横断面円形
の第１流路２ｃと流量計本体２の中間位置で第１流路２
ｃと直交する方向に延びかつ流出口２ｂに連通する横断
面円形の第２流路２ｄとが設けられている。また、この
第１流路２ｃと第２流路２ｄとの間には、第１流路２ｃ
の周壁を切って第２流路２ｄの端面を切り抜いて流入口
２ａ側と流出口２ｂ側とを区切る開口部２ｅが設けられ
ており、後記する弁体３がこの開口部２ｅを開閉するよ
うに構成されている。前記開口部２ｅの弁体移動方向の
長さは弁体３の全長の１／２以下となる略矩形状をなし
ており、弁体３が移動する時、開口部２ｅの面積が一定
比で増加するように構成されている。なお、前記略矩形
状は略三角形状としてもよく、この場合微少流量域での
高精度な計測が可能となる。

【０００９】前記第１流路２ｃ内には、開口部２ｅの下
端側に位置してストッパ機構４が取付けられており、こ
のストッパ機構４には柱状の弁体３が載置されている。
この弁体３は第１流路２ｃの壁面と全周にわたって液体
が通過できる間隙をおいて配置されており、機械的摩擦
抵抗無く弁体３が移動可能に構成されている。また、こ
の弁体３は内部に永久マグネット３ａを内包した耐摩耗
性、耐食性に優れた樹脂材でなっており、弁体３が第１
流路２ｃに沿って移動する際に第１流路２ｃの壁面に摺
動することがあっても、摩擦粉の発生がないように構成
されている。なお、弁体３を永久マグネットで構成し
て、その表面を耐摩耗性、耐食性に優れた樹脂でコーテ
ィング加工してもよい。

【００１０】前記流量計本体２には、第１流路２ｃの上
端側に位置してかつ液体と隔離されて弁体３内の永久マ
グネット３ａと反発する磁力を発生するマグネット部５
が弁体付勢手段として設けられており、常時永久マグネ
ット３ａとマグネット部５との反発力で弁体３がストッ
パ機構４に当接する方向に押し下げられるように構成さ
れている。前記マグネット部５は流入口２ａ側または流
出口２ｂ側が閉止されると、弁体３を即座にストッパ機
構４に当接させて、開口部２ｅを閉止できるに十分な磁
力を持つように構成されている。このマグネット部５は
永久マグネットで構成してもよく、また電磁石で構成し
てもよく、マグネット部５からの磁力を大きくして、反
発力を大きくすることにより、一定流量に対する弁体３
の移動量を押さえて、流量範囲を任意に拡大することが
できる。なお、前記弁体付勢手段はばねであってもよ
い。

【００１１】また、前記流量計本体２には第１流路２ｃ
の上端と第２流路２ｄとを連結する背圧導入路２ｆが設
けられており、流出口２ｂから液体が流出すると、流出
口２ｂ側の圧力が低下し、これが背圧導入路２ｆを通じ
て第１流路２ｃ内の弁体３の背部に伝わり、ただちに弁
体３が上昇して流入口２ｃ側の圧力と弁体３の背圧との
差圧すなわち弁体前後の圧力差とマグネット部の反発力
とがバランスする位置まで移動するように構成されてい
る。

【００１２】一方、前記流量計本体２には第１流路２ｃ
に接近して前記弁体３の移動方向と直交する方向の磁力
の変化を検出するリニアホールセンサでなるリニア感磁
素子６が配置されており、このリニア感磁素子６の中心
は開口部２ｅが閉止される状態にある弁体３の中心と前
記開口部２ｅから離れた位置にある弁体３の端縁とのほ
ぼ中間に配置されている。そのため、弁体３が閉止状態
から開放状態になるまで移動しても、リニア感磁素子６
は弁体３の中心付近の磁力を検出するのみで、リニア感
磁素子６の線形特性のみを利用して弁体３の移動量を検
出することができる。なお、リニア感磁素子６の中心位
置は前述の中間位置に限定されるものではなく、中間位
置付近でよい。また、このリニア感磁素子６の出力信号
は図２に示すようにゼロ点調整部７に出力され、前記弁
体３が開口部２ｅを閉止する時のリニア感磁素子６の出
力信号に所定値が加算されて、流量のゼロ表示に適した
ゼロ出力信号が得られるように構成されている。

【００１３】前記ゼロ点調整部７の出力信号は信号スパ
ン調整部８に出力され、弁体３が開口部２ｅを最大開放
する時のリニア感磁素子６の出力信号から流量換算に適
した所定幅の出力信号が得られるように構成されてい
る。さらに、この信号スパン調整部８の出力信号は出力
部９に送られ、電圧または電流信号に変換され、瞬時流
量信号として出力されるように構成されている。

【００１４】上記流量計において、流出口２ｂ側に配置
されたバルブ（図示せず）が開放されて、液体が流出口
２ｂから流出すると、その付近の液体の圧力が低下し、
これが背圧導入路２ｆを介して第１流路２ｃ内の弁体３
の背部に伝えられる。そのため、弁体の背部の圧力が低
下し、弁体３の上、下部に差圧が発生する。この差圧の
発生により弁体３は上昇し始め、開口部２ｅが徐々に開
放されて、液体の流出量が増加し、差圧がマグネット部
５の反発力とバランスするところで弁体３は停止する。
この時、弁体３の位置はリニア感磁素子６により検出さ
れ、この位置から弁体３の移動量が算出されるが、弁体
３が閉止位置から開口部２ｅを最大開放するまで移動し
ても、リニア感磁素子６は弁体３の中心側の１／２の長
さにわたる磁力を検出するのみで、弁体３の端縁付近の
磁力を検出することがない関係で、弁体３の移動量はリ
ニア感磁素子６の線形特性のみを利用して検出される。

【００１５】前記リニア感磁素子６の出力信号はゼロ点
調整部７および信号スパン調整部８に出力され、流量計
測開始時のゼロ点および最大流量時の最大出力信号が調
整されて後の検出信号となって、出力部９に出力され、
弁体３の移動量に正確に比例した液体の瞬時流量信号が
出力され、正確な液体計測をすることができる。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は流量計本
体に流入口から流入する液体が通過して流出口に達する
流路を設け、この流路内に流入口側と流出口とを区切る
開口部を設け、この開口部を塞ぐ位置に永久マグネット
が内蔵された弁体を移動可能に配置し、開口部の弁体移
動方向の長さを弁体の全長の１／２以下とするとともに
この弁体の移動路近くに弁体の移動方向と直交する方向
の磁力を検出するリニア感磁素子を配置し、このリニア
感磁素子の中心を開口部が閉止される状態にある弁体の
中心と前記開口部から離れた位置にある弁体の端縁との
間に配置しているため、リニア感磁素子は弁体の端縁付
近の磁力を検出することがなく、リニア感磁素子の出力
特性のうち線形部分のみを利用して弁体の移動量を検出
することができ、正確に弁体の移動量を信号に変換して
正確な液体の流量を算出することができ、正確な液体計
測が可能となる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流量計の要部拡大断面図である。

【図２】本発明に係る信号処理回路のブロック図であ
る。

【図３】従来例に係るリニア感磁素子の弁体移動量ー出
力信号特性図である。

【図４】従来例の一部を切り欠いた外観図である。

【符号の説明】

１ 流量計 ２ 流量計本体 ２ａ 流入口 ２ｂ 流出口 ２ｃ 第１流路 ２ｄ 第２流路 ２ｅ 開口部 ２ｆ 背圧導入路 ３ 弁体 ３ａ 永久マグネット ４ ストッパ機構 ５ マグネット部 ６ リニア感磁素子 ７ ゼロ調整部 ８ 信号スパン調整部 ９ 出力部 ５１ 固定側マグネット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流量計本体に流入口から流入する液体が通
   過して流出口に達する流路を設け、この流路内に流入口
   側と流出口側とを区切る開口部を設けるとともに、この
   開口部を塞ぐ位置に永久マグネットが内蔵された弁体を
   移動可能に配置し、さらにこの弁体の移動路近くにその
   移動方向と直交する方向の磁力を検出して弁体の移動量
   を検出するリニア感磁素子を配置する一方、 流量計本体の弁体の移動路端側に位置して弁体が前記開
   口部を塞ぐように付勢する弁体付勢手段を設けた流量計
   において、 流量計本体内の開口部の弁体移動方向の長さを弁体の全
   長の１／２以下とする一方、 リニア感磁素子の中心を開口部が閉止される状態にある
   弁体の中心と前記開口から離れた位置にある弁体の端縁
   との間に位置させたことを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】弁体が開口部を閉止する時のリニア感磁素
   子の出力信号に所定値を加算してゼロ出力信号とするゼ
   ロ点調整部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
   流量計。
3. 【請求項３】弁体が開口部を最大開放する時のリニア感
   磁素子の出力信号を所定の出力信号に調整する信号スパ
   ン調整部を設けたことを特徴とする請求項１または２に
   記載の流量計。