JPH10288542A - 流量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体中の夾雑物の付着を防止して移動体の円
滑な移動により長期間安定して正確な流量が検出できる
流量検出装置を提供する。 【解決手段】 略円筒状の本体２内の両端部に略円筒状
の一対の固定部9a，9bを嵌合固定し、間に作動室10を区
画する。本体２の外周面に作動室10に対応して磁気を検
知する検知手段12を設ける。作動室10内に、軸方向の端
部に磁極を有した略円筒状の移動体15を軸方向に移動自
在かつ回転自在に収容する。移動体15の一端内周縁に曲
面状の傾斜面16を複数設ける。作動室10内に移動体15に
対向する端面が同極の略円筒状の付勢手段18を位置決め
固定する。液体の流過により、移動体15が液体の流量に
対応して異なる圧力抗力と抗力摩擦との和の作用力の大
きさにて軸方向に移動して液量を検出する。乱流の局所
的な渦流にて移動体15が回転し、液体中の夾雑物の付
着、水垢の発生を抑制し、長期間安定して液量検出でき
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、移動体の移動を検
知して流量を検出する流量検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の流量検出装置としては、
例えば図１１に示す構成が知られている。この図１１に
示す流量検出装置は、円筒状の本体21の両端部に一対の
円筒状の固定部22，22が嵌挿固定され、これら固定部2
2，22間に作動室23が区画されている。そして、作動室2
3内には、円筒状の磁気を有した移動体24が軸方向に摺
動自在に収容されているとともに、この移動体24を付勢
するコイルスプリング25が収容されている。また、本体
21の外周面には、移動体24のコイルスプリング25の付勢
に抗して移動することにより移動体24の磁気にて作動す
るリードスイッチ26が配設されている。そして、液体が
流通する配管中に配設し、液体が本体21内を流通するこ
とにより、液体との摩擦、すなわち液体から移動体24が
受ける圧力抗力および摩擦抗力の和の作用力により移動
体24がコイルスプリング25の付勢に抗して移動し、リー
ドスイッチ26が移動体24の磁気を感知して流量を検出す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１１に示す従来の構造の流量検出装置では、本体21の内
周面および固定部22の端部と移動体24の周面および端面
との間に液体中のゴミなどが入り込んだり、水垢の発生
などにより、移動体24の移動を阻害し、正確な流量検出
が行えなくなる。また、移動体24内を液体が流通する
際、図１２に示すように、内径が急激に狭くなることに
より液体と移動体24の内周面との間に低圧部28、すなわ
ち他の部位より液体の圧力が低くなり液体との接触割合
が小さくなる領域が生じ、液体の磁性物が付着したり、
円滑に移動体24の移動が得られなくなったり、リードス
イッチ26による磁気感知の誤作動を生じるなどのおそれ
がある問題がある。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みて、液体中の
夾雑物の付着を防止して移動体の円滑な移動により長期
間安定して正確な流量が検出できる流量検出装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量検出
装置は、液体が渦流を生じて流通する配管中に接続され
る筒状の本体と、この本体内に軸方向に移動自在に収容
された筒状で内周側を前記液体が流通することにより軸
を中心に回転する移動体と、この移動体を前記液体の流
通方向の上流側に向けて付勢する付勢手段と、前記移動
体の移動量を検知する検知手段とを具備したものであ
る。そして、配管中に接続した筒状の本体内の筒状の移
動体の内周側を液体が流通する際、流体から受ける圧力
抗力および摩擦抗力の和の作用力にて移動体が付勢手段
の付勢に抗して液体の流通方向の下流側へ移動し、検知
手段にて移動体の移動量を検知することにより流量が検
出されるとともに、流通する液体の渦流により移動体が
回転することにより、液体中の夾雑物などが付着しにく
くなり、移動体の移動が阻害されず、移動体の円滑な移
動が長期間安定して得られ、正確な流量検出が長期間得
られる。

【０００６】請求項２記載の流量検出装置は、液体が流
通する配管中に接続される筒状の本体と、この本体内に
軸方向に移動自在かつ軸を中心に回転自在に収容された
筒状の移動体と、この移動体を前記液体の流通方向の上
流側に向けて付勢する付勢手段と、前記液体に渦流を生
じさせる渦流発生手段と、前記移動体の移動量を検知す
る検知手段とを具備したものである。そして、配管中に
接続した筒状の本体内の筒状の移動体の内周側を液体が
流通する際、流体から受ける圧力抗力および摩擦抗力の
和の作用力にて移動体が付勢手段の付勢に抗して液体の
流通方向の下流側へ移動し、検知手段にて移動体の移動
量を検知することにより流量が検出されるとともに、渦
流発生手段により液体に渦流を生じさせ、この渦流によ
り移動体が回転することにより、液体中の夾雑物などが
付着しにくくなり、移動体の移動が阻害されず、移動体
の円滑な移動が長期間安定して得られ、正確な流量検出
が長期間得られる。

【０００７】請求項３記載の流量検出装置は、請求項１
または２記載の流量検出装置において、移動体は、液体
の流通により回転モーメントを作用させる回転手段を備
えたものである。そして、移動体に液体の流通により回
転モーメントを作用させる回転手段を設けるため、配管
内を流通する液体の渦流が効率よく移動体に作用して移
動体が容易に回転し、液体中の夾雑物などの付着が容易
に防止される。

【０００８】請求項４記載の流量検出装置は、請求項３
記載の流量検出装置において、回転手段は、移動体の内
周面に設けられ液体の流通方向の上流側に向けて拡開す
る傾斜面であるものである。そして、回転手段として移
動体の内周面に液体の流通方向の上流側に向けて拡開す
る傾斜面を設けて構成したため、簡単な構造で移動体内
を液体が流通する際に移動体の内周面のほぼ全面に液体
が効率よく接触して液体との接触割合が増大し、液体の
渦が効率よく移動体に作用して、容易に移動体の回転が
得られる。

【０００９】請求項５記載の流量検出装置は、請求項１
ないし４いずれか一記載の流量検出装置において、移動
体は、帯磁された磁性材料であり、付勢手段は、帯磁さ
れた磁性材料で磁気反発力にて前記移動体を液体の流通
方向の上流側に向けて付勢し、検知手段は、前記移動体
の磁気を検知することにより前記移動体の移動量を検知
するものである。そして、付勢手段を帯磁された磁性材
料にて構成し磁気反発力にて帯磁された磁性材料にて構
成した移動体を液体の流通方向の上流側に向けて付勢
し、検知手段は液体の流通により移動する移動体の移動
量を磁気の検知により検知するため、簡単な構成で液体
中の夾雑物が引っ掛かるなどの付着が生じにくく、移動
体の円滑な移動が長期間得られ、簡単な構成で容易に長
期間正確な流量が安定して検出可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流量検出装置の実
施の一形態を図面を参照して説明する。

【００１１】図１において、１は流量検出装置で、この
流量検出装置１は、略円筒状の本体２を有している。そ
して、この本体２は、両端部に図示しない液体が流通す
る配管に嵌合固定される嵌合部３，３がそれぞれ設けら
れている。また、これら嵌合部３の先端外周縁には、配
管の内周面に係合する爪部４がフランジ状にそれぞれ突
設されている。さらに、嵌合部３の先端内周縁には、径
大に係止段部５がそれぞれ形成されている。また、本体
２の内周面には、一端側の内径が他端側の内径より若干
径大となるように位置決め段部６が設けられている。

【００１２】そして、本体２内の両端部には、一端外周
縁に係止段部５に係止されるフランジ部８を突設した略
円筒状の一対の固定部9a，9bが嵌合固定され、これら固
定部9a，9b間に作動室10が区画されている。なお、本体
２の内径が径大側に嵌合固定される一方の固定部9bは、
他方の固定部9aより肉厚に形成され、一対の固定部9a，
9bの内径は同径となるように形成されている。

【００１３】また、本体２の外周面には、外周方向に径
大に突出し配管の端部が当接する段部11，11がそれぞれ
設けられている。さらに、本体２の外周面には、作動室
10に対応してリードスイッチなどの検知手段12が設けら
れている。

【００１４】一方、本体２の作動室10内には、磁性材料
にて略円筒状に形成され軸方向の端部に磁極を有した移
動体15が軸方向に移動自在かつ作動室10内で回転自在に
収容されている。そして、この移動体15の一端内周縁に
は、図２および図３に示すように、拡径するように回転
手段としての曲面状の傾斜面16が等間隔で複数設けられ
ている。なお、これら傾斜面16は、固定部9aの内径より
移動体15の傾斜面16の縁における内径が径大となるよう
になっている。

【００１５】さらに、作動室10内には、付勢手段18が配
設されている。この付勢手段18は、磁性材料にて略円筒
状に形成され軸方向の端部に磁極を有するように着磁さ
れて形成されている。そして、この付勢手段18は、移動
体15の傾斜面16が設けられていない側の端面と対向する
端面が互いに同極となるように固定部9bと本体２の位置
決め段部６との間に挟持されるように固定され、移動体
15は付勢手段18との磁気反発力にて固定部9aの端部に当
接するように付勢して離間させる。

【００１６】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。

【００１７】まず、配管中に流量検出装置１を配設、す
なわち本体２の両端の嵌合部３，３を配管に嵌合し図示
しない固定具にて連結固定する。なお、この配設の際、
移動体15の傾斜面16が設けられた側が液体の流通方向の
上流側に位置するように配設する。

【００１８】そして、配管中を液体が流通することによ
り、液体が本体２内の一方の固定部9aの内周側、移動体
15の内周側、付勢手段18の内周側および他方の固定部9b
の内周側を流通する。この液体の流通によって、移動体
15の内周面と液体との摩擦、すなわち液体から受ける圧
力抗力と摩擦抗力との和の作用力により、図４に示すよ
うに、移動体15が付勢手段18との磁気反発力に抗して液
体の流量に従って所定量下流側に摺動移動する。そし
て、この移動体15の摺動移動により、移動体15の磁気を
検知手段12にて検知し、液体の流量を検出する。なお、
液体の流量に対応して、移動体15が液体から受ける圧力
抗力と摩擦抗力との和の作用力の大きさが異なり、移動
体15の移動量も異なる為、移動体15の移動量により流量
を検出できる。

【００１９】また、配管経路は、一般に直線のみではな
く曲がったＬ字状の配管や合流するＴ字状の配管が介在
されて構成されるため、液体は配管内を整流の状態で流
通せず、局所的に渦流を生じるような乱流にて流通す
る。

【００２０】このため、スパイラル状に渦流が生じてい
る場合には、移動体15は渦流との摩擦、すなわち圧力抗
力および摩擦抗力の和の作用力を受けて軸方向に摺動移
動するとともに渦流の回転方向に回転する。また、移動
体15の内周面側の断面において、全体視としては乱流で
あるが、この乱流の状態が断面全体として一方向に回転
する割合となる局所的な渦流が存在するような場合に
は、移動体15は液体との摩擦にてこの乱流が流通する間
は一方向に回転する。さらに、全体視として他方向に回
転する力が作用する乱流が次の時点で流れる際には逆の
他方向に回転し、移動体15は無秩序に反転しつつ回転す
る状態となる。

【００２１】ところで、図１１に示すような傾斜面16を
有しない従来の略円筒状の移動体24の場合には、移動体
24を液体が流通する際、配管の内径に比して移動体24の
内径が小さくなることにより、図１２に示すように乱流
が生じ、他の部位より液体の圧力が低くなり液体との接
触割合が小さくなる低圧部28が生じ、液体が移動体24の
内周面の全面に亘って接触しなくなる。このため、液体
の渦流が効率よく移動体24の回転に作用しない。さらに
は、移動体24を付勢するコイルスプリング25との摩擦に
より、仮に移動体24に回転させる力が作用してもこの力
が大きくなければ移動体24は回転しない。

【００２２】上述したように、上記実施の形態の傾斜面
16を有する移動体15の場合には、傾斜面16に案内される
ように液体が乱流を生じずに流通して、移動体15の内周
面に図１２に示すような低圧部28が生じることを防止
し、液体が移動体15の内周面の全面に亘って接触する。
このため、液体との摩擦が効率よく発生し、液体の乱流
中の局所的な渦流でも効率よく移動体15の回転に作用
し、渦流方向に移動体15が回転する。したがって、液体
中にごみなどの夾雑物が混入している場合、本体２の内
周面と移動体15の周面との間、あるいは、固定部9a，9b
の端面と移動体15の端面との間などに夾雑物が入り込ん
だとしても、移動体15の回転により除去され、移動体15
の移動を阻害することを防止できる。

【００２３】また、移動体15が回転するため、流体が水
などの場合でも移動体15の内周面に藻類などの水垢の発
生などを抑制でき、移動体15の移動が阻害されず、長期
間安定して流量検出ができる。

【００２４】さらに、磁性材料にて形成し磁気反発力に
て移動体15の移動を規制する付勢手段18を用いたため、
従来のコイルスプリング25を用いた場合のような移動体
15との接触がなく、移動体15を円滑に回転できるととも
に、液体中に夾雑物が混入する場合でも、凹凸の少ない
形状に容易に形成でき、夾雑物の引っ掛かりを防止でき
るので、長期間安定して流量検出ができる。

【００２５】また、移動体15に内周上で略９０°毎に４
箇所の傾斜面16を設けたため、液体との接触面積が増大
でき、かつ、液体が移動体15の内周側を通過する際に効
率よく乱流が生じ、容易に移動体15が回転できる。

【００２６】なお、上記実施の形態において、乱流の状
態により無秩序に移動体15が回転する配管中に配設して
説明したが、例えば上流側に位置する固定部9aの内周面
にスパイラル状に壁状に突出するリブなどを設けたり、
流量検出装置１の上流側に別途設けた駆動手段にて回転
するスクリュウを設けるなど、別途強制的に渦流を生じ
させる渦流発生手段を設けてもよい。このように、別途
渦流発生手段を設けることにより、移動体15の回転移動
速度を上昇でき、さらにごみや藻類などの付着を防止で
きる。

【００２７】また、水の流出の際に地球の自転の作用を
受けて渦流が生じる貯水槽などの排水口の近傍に配設す
るなどの場合でも、同様に移動体15の回転移動速度を上
昇できる。

【００２８】一方、移動体15の液体が流通する方向の上
流側の内周縁に上流側に向けて拡開する傾斜面16を設け
て説明したが、回転手段として、例えば図５および図６
に示すように、内周面が上流側に向けて拡開する傾斜面
としたり、図７および図８に示すように、１２０°間隔
で設けたり、図９および図１０に示すように、連続的に
複数設けても同様の効果が得られる。

【００２９】すなわち、図５および図６に示す実施の形
態では、移動体15の内周側を通過する液体との接触面積
を増大でき、図７および図８に示す実施の形態では特に
流量が多い条件で使用するのに適し構造が簡単で製造性
が向上し、図９および図１０に示す実施の形態では、特
に流量の少ない条件で使用するのに適し液体との接触面
積の増大および液体が移動体15の内周側を通過する際に
生じる乱流度合いが増大し、少ない流量でも容易に移動
体15が回転できる。

【００３０】さらに、回転手段として、傾斜面16を一方
向に傾斜するように傾けて設けたり、移動体15の内周面
にスパイラル状に溝や壁状のリブなどを設けてもよい。
なお、この場合には、傾斜面16が傾く方向に対して反対
方向に渦流が生じる条件で良好で、乱流が生じる配管中
ではあまり効果は認められないが、渦流発生手段と併用
したり、地球の自転の作用を受けて渦流が生じるなどの
一方向に渦流が生じる条件下で使用すると良好である。

【００３１】すなわち、図１ないし図４に示す実施の形
態、図５および図６に示す実施の形態、図７および図８
に示す実施の形態および図９および図１０に示す実施の
形態など、端に上流側に向けて拡開する傾斜面16のもの
では、乱流のように逆方向の渦流が生じる場合でも移動
体15を回転できる。

【００３２】さらに、移動体15を外形が角柱状で少なく
とも内周に傾斜面16を有した筒状に形成して内周および
外周側に液体が流通することにより移動体15が回転する
ようにしてもよい。

【００３３】また、本体２を略楕円状に形成して移動体
15を回転可能に収容したり、移動体15を複数並列および
直列状に配設可能な複軸状に内周面を有した筒状など、
いずれの筒形状でもできる。

【００３４】さらに、検知手段12として、移動体15の磁
気を検知して移動体15の移動量を検知する構成について
説明したが、この方法に限らず、移動体15の移動に伴っ
て摺動接点が移動して可変抵抗の抵抗値が可変すること
により移動量15を検知したり、移動体15の移動量15を光
センサなどにて検知するなど、いずれの構成でもでき
る。なお、検知手段12として、磁気抵抗素子などの磁電
変換素子を用いることにより、移動体15の移動量を連続
的な電気信号として検知でき、より高精度な流量検出や
制御が可能となる。

【００３５】また、固定部9aと本体２とを一体に成形し
てもよい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の流量検出装置によれば、
液体の流通により、流体から受ける圧力抗力および摩擦
抗力の和の作用力にて移動体が付勢手段の付勢に抗して
液体の流通方向へ移動し、検知手段にて移動体の移動量
を検知して流量を検出するとともに、流通する液体の渦
流により移動体が回転するため、液体中の夾雑物などが
付着しにくくなり、移動体の移動が阻害されず、移動体
の円滑な移動が長期間安定して得られ、長期間安定して
正確な流量検出ができる。

【００３７】請求項２記載の流量検出装置によれば、液
体の流通により、流体から受ける圧力抗力および摩擦抗
力の和の作用力にて移動体が付勢手段の付勢に抗して液
体の流通方向へ移動し、検知手段にて移動体の移動量を
検知して流量を検出するとともに、渦流発生手段にて生
じる渦流にて移動体が回転するため、液体中の夾雑物な
どが付着しにくくなり、移動体の移動が阻害されず、移
動体の円滑な移動が長期間安定して得られ、長期間安定
して正確な流量検出ができる。

【００３８】請求項３記載の流量検出装置によれば、請
求項１または２記載の流量検出装置の効果に加え、移動
体に液体の流通により回転モーメントを作用させる回転
手段を設けたため、配管内を流通する液体の渦流が効率
よく移動体に作用でき、移動体を容易に回転でき、液体
中の夾雑物などの付着を容易に防止できる。

【００３９】請求項４記載の流量検出装置によれば、請
求項３記載の流量検出装置の効果に加え、回転手段とし
て移動体の内周面に液体の流通方向の上流側に向けて拡
開する傾斜面を設けて構成したため、簡単な構造で移動
体内を液体が流通する際に移動体の内周面のほぼ全面に
液体が効率よく接触して液体との接触割合が増大し、液
体の渦が効率よく移動体に作用して、容易に移動体の回
転が得られる。

【００４０】請求項５記載の流量検出装置によれば、請
求項１ないし４いずれか一記載の流量検出装置の効果に
加え、付勢手段を帯磁した磁性材料にて構成し磁気反発
力にて帯磁した磁性材料にて構成した移動体を液体の上
流側に向けて付勢し、液体の流通により移動する移動体
の磁気を検知手段にて検知して流量を検出するため、簡
単な構成で液体中の夾雑物が引っ掛かるなどの付着が生
じにくく、移動体の円滑な移動が長期間安定して得ら
れ、簡単な構成で容易に長期間正確な流量が安定して検
出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の流量検出装置を示す断
面図である。

【図２】同上移動体を示す断面図である。

【図３】同上平面図である。

【図４】同上流量検出装置の流量検出状況を示す断面図
である。

【図５】本発明の他の実施の形態の移動体を示す断面図
である。

【図６】同上平面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施の形態の移動体を示す
断面図である。

【図８】同上平面図である。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態の移動体を示す
断面図である。

【図１０】同上平面図である。

【図１１】従来例の流量検出装置を示す断面図である。

【図１２】同上流量検出状況を示す一部を切り欠いた断
面図である。

【符号の説明】

１ 流量検出装置 ２ 本体 12 検知手段 15 移動体 16 回転手段としての傾斜面 18 付勢手段

フロントページの続き (72)発明者 秋山 鎭徳 静岡県浜松市新都田一丁目２番14号 株式 会社日本オートメーション内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が渦流を生じて流通する配管中に接
   続される筒状の本体と、 この本体内に軸方向に移動自在に収容された筒状で内周
   側を前記液体が流通することにより軸を中心に回転する
   移動体と、 この移動体を前記液体の流通方向の上流側に向けて付勢
   する付勢手段と、 前記移動体の移動量を検知する検知手段とを具備したこ
   とを特徴とする流量検出装置。
2. 【請求項２】 液体が流通する配管中に接続される筒状
   の本体と、 この本体内に軸方向に移動自在かつ軸を中心に回転自在
   に収容された筒状の移動体と、 この移動体を前記液体の流通方向の上流側に向けて付勢
   する付勢手段と、 前記液体に渦流を生じさせる渦流発生手段と、 前記移動体の移動量を検知する検知手段とを具備したこ
   とを特徴とする流量検出装置。
3. 【請求項３】 移動体は、液体の渦流により回転モーメ
   ントを作用させる回転手段を備えたことを特徴とする請
   求項１または２記載の流量検出装置。
4. 【請求項４】 回転手段は、移動体の内周面に設けられ
   液体の流通方向の上流側に向けて拡開する傾斜面である
   ことを特徴とする請求項３記載の流量検出装置。
5. 【請求項５】 移動体は、帯磁された磁性材料であり、 付勢手段は、帯磁された磁性材料で磁気反発力にて前記
   移動体を液体の流通方向の上流側に向けて付勢し、 検知手段は、前記移動体の磁気を検知することにより前
   記移動体の移動量を検知することを特徴とした請求項１
   ないし４いずれか一記載の流量検出装置。