JPS59133428A

JPS59133428A - 流量検出装置

Info

Publication number: JPS59133428A
Application number: JP849283A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Ozaki; 行則尾崎; Shuji Yamanochi; 山ノ内　周二
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1984-07-31
Also published as: JPH0139529B2

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体の流量を計測する流量センサの全体構成に
関する。

従来例の構成とその問題点流体の流量を計測する手段として所謂計測器としての電
磁流量計など各種流量計を始め様々な形式があるが、流
量計測器としてではなく流体を扱う機器や自動車などの
流量センサとして使用される用途も近年増加してきてお
り、との場合小型で機器等に組込易い形式のものが要求
される。その一方式としてセンサ部の構成が比較的簡易
なボール周回式流量センサの形態があシ、その従来例を
第１図、第２図に於いて説明する。両図に於いて１０１
は断面形の環状通路でこの通路の外周に１０２の流入通
路と１０３の流出通路が開口し、環状通路１０１内には
球体１０４が挿入されている。流体が図中実線の矢印の
方向に環状通路１０１内を環流しながら流入通路１０２
から流出通路１０３へ流れ、それと共に球体１０４も破
線の矢印の方向へ環状通路内を周回運動する。この球体
の周回の回転数は流体の流量に比例するなど相関がある
為、球体の回転数を図示してない光センサなどでパルス
的に検出し制御回路を通して流量を計測する。第２図は
第１図と同様であるが、流出通路１０３が環状通路１０
１の中央から流路面に垂直方向に流出するよう構成され
た場合である。

いずれの場合もこれら従来例の問題点として、まず第１
に流量抵抗が大きいことが上げられる。

環状通路を形成している為流路の入口出口が方向変換し
それによる曲がり損失を生じると共に、環流が流入通路
附近で流入の流れと交錯して流入抵抗となり損失を生じ
、更に球体の周回が促進するように球体が環状通路断面
に近い大きさで形成されている場合にも大きな流路抵抗
となる。また流入通路１０２に球体の周回を円滑にする
ようノズルを設けた場合更に大きな流路抵抗となる。

第２にセンサとしての構造が大きくなり易いなど構成上
の課題がある。上記のように通路抵抗が大きくなる為そ
れを低減するよう通路経を大きくする必要があシ、また
通常の直管などに対し環状通路を形成しておりその分の
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
し大型になる。

加えて流入通路１０２に対し流出通路１ｏ３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
組込む場合の構成上の制約を生じたり全体の大型化につ
ながり易いなどの問題点がある。

第３に球体が比較的大きくなり易い環状通路１０１を周
回する為その運動量も大きく、球体と環状通路外周面と
で摩擦する時の騒音が大きいなど特性上の欠点もあげら
れる。

第４に似流量域における感度特性が悪く測定精度も悪い
ことがあげられる。環状通路を有しているため、球体１
０４が流入通路１０２から離れた位置にあるときに低流
量流れると、流れが流出通路１０３にショートサーキッ
トし検出不可能となる。′ｉ！た低流量では球体１０４
が流入通路１０２５　　　〕の前に来たときには回転が速くなり、その他の所で遅く
なるなど、回転が不安定となり測定精度が悪かった。

発明の目的本発明は上記従来の流量センサの欠点に鑑み、流体を扱
う機器や自動車などの流量センサに適用し易い高性能で
小型コンノくントな流量検出装置を提供することを目的
とする。

発明の構成上記目的を達成する為に、本発明は、流路中に設けた流
体を旋回させる固定翼単により流体を前記流路断面範囲
内で旋回させ、その旋回流により球体を流れの方向に対
し垂直方向に周回させて、その球体の回転数を検出する
機構によシ流量検出装置を構成するもので、この構成に
より流路が同軸上に構成されるため抵抗が低減されると
共に、小型の流量検出器を得ることができる。以下本発
明の一実施例を図面と共に説明する。

実施例の説明第３図及び第４図で、１は流路２を形成するた６　／・
−ジめのハウジングで、ハウジング１内には流体を軸流旋回
させるための固定翼車３が挿着され、リング４により抜
は防止されている。また前記固定翼車３と一体に構成さ
れた中心軸６は、流れ方向に対して流路を拡大するテー
パ面７と流路を縮少するテーパ面８を前記固定翼車３の
近傍に有している。９は鋼球であり、前記テーパ面７と
流路側壁１ｏで構成された上流側の周回溝１１に設けら
れている。また前記テーパ面８と流路側壁１０によシ下
流側の周回溝１２が構成されている。尚テーパ面８は鋼
球９の流出防止手段となっている。ノ・ウジング１の外
部には、前記鋼球９の回転数を検出する検出手段である
永久磁石１３と磁気抵抗素子等の磁気検出素子１４が固
定されている。１５゜１６はハウジング１の入口及び出
口を示している。

１７は流れ方向を示す矢印である。

第５図は固定翼車３であるが、中心軸６と外枠１８の間
には、翼車板２ｏが一定の傾斜で複数枚設けられている
。この翼車３は樹脂で成形されている。このように構成
された流量検出器装置は、７　、　。

中心１１１６が垂直となるように機器に取り付られて使
用される。

次に上記構成における動作について説明する。

流量検出装置は、第３図、第４Ｎに示したように入口１
５と出口１６が上下方向となるように設置される。この
ような状態にあって、矢印１７の方向からハウジング１
内に流体が流入すると、テーパ面７と流路側壁１ｏで構
成され固定翼車３に近接している周回溝１１に設けられ
ている鋼球９は、固定翼車３で軸流旋回された旋回流に
よシ運動力を得て流体の流れの方向に対し垂直方向に流
路２内を周回することになる。その周回による鋼球９の
回転数は流体の流量に相関し、本実施例においては比例
関係となっている。合流量が少ない場合には鋼球９は周
回溝１１を周回するが、流量が大きい場合には第４図に
示すように鋼球９は流体の流れにより周回溝１２に当接
した状態で周回するようになる。この周回する鋼球９の
回転は、永久磁石１３と磁気検出素子１４の近傍を前記
鋼球９が通過する際に磁気検出素子１４から発生するパ
ルス信号として取り出され制御回路（図示せず）により
計測処理することにより流量として測定されることにな
る。球体の材質は磁性材であればよく、特に限定される
ものではないが鋼球の外周に樹脂モールドを行なっても
よく、この場合には軽量な磁性球体となシ最少検出流量
がさらに下げられるなどの点で有利となる。以上のよう
に本実施例においては、鋼球９が周回する周回溝は、流
れ方向に対して流路が縮少するテーパ面８及び流路が拡
大するテーパ面７と、流路側壁１ｏにより構成されてお
り該テーパ面７，８は鋼球９を各々の位置で同軌道で周
回させるのに最適な形状であり安定した回転が得られる
ものである。

次に本発明の他の実施例を第６図、第７図にょシ説明す
る。

第６図、第７図において１８は流路１９を形成するため
のハウジングであシ、ハウジング１８内には固定翼車２
０が回転しないように挿入され、リング２１により抜は
防止されている。固定翼車２０には鋼球２２が周回する
際に当接するテーパ９　　・、　〕面２３，２４を有する中心軸２５が設けられている。ま
た固定翼車２ｏの外周部には前記固定翼車２０に垂直で
かつ円筒状に前記固定翼車２ｏと一体に構成された流路
側壁２６が構成されている。

２７．２８は各々入口と出口を示し、２９は永久磁石、
３０は磁気検出素子を示す。

本実施例における動作は、第３図〜第６図により前述し
た内容と同様であり説明は省略する。本実施例において
は、流路側壁２６と中心軸２５を対相により一体成形可
能であるため、前記流路側壁２６と中心＋１１１２５の
テーパ面２３，２４は同一材質となシ、鋼球２２との摩
擦係数が等しいため、鋼球２２の周回回転数が安定する
特長を有している。！、た鋼球２２が同材質の面に当接
するため、低騒音化が図れると共に、テーパ面２３．２
４や流路側壁２６にかたよった摩耗が生じない効果を有
している。

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
、流路中の流体を軸流旋回させる固定翼１０　　　　　
　、、ヘーン車と前記固定翼車による旋回流の中に位置し流れの方向
に対し垂直方向に周回する球体と該球体の周回の回転数
を検出す検出手段と、前記球体を前記旋回流の範囲内に
止どめると共に前記球体の周回溝をもつ検出防止手段と
、該流出防止手段の上流側に位置し固定翼車に近接して
前記球体が周回する周回溝を前記固定翼車に一体的に構
成することにより下記の効果を有するものである。

（１）センサ部としては羽根車などの旋回手段と球体と
流出防止手段であり、翼車は軸流で流体に旋回を生じさ
せる手段に流路径に対し低抵抗であシ、球体も流路内で
軸流に対し周回する構成で流路径よりも一段と径小であ
り、全体として流量抵抗が極めて小さい。又従来のボー
ル式流量センサとの比較においても、流路の極端な曲が
りがない、流動自体の干渉がない。球体の大きさは流路
に対しより径小に設けられるなど流体の流量抵抗は極め
て小さくなる。

（２）従来の流路自体が環状流路を形成する必要もなく
、直管など一般流路に軸流を生じせしめて球体を回転さ
せることに特長があり、従って流路が最もシンプルでセ
ンサ部としての流路長も短かく形成でき、流量検出装置
として構造が簡易で極めて小型コンパクトである。

（３）従来構成ではセンサ流路入口に対する出口方向は
同一流路方向にならず特定方向化されるが、本構成の流
路は上記のようにストレートが主体で極めて簡便である
。

（４）球体は流路の垂直方向で通常の流路範囲内を周回
するので、その回転径も小さく流路壁面との遠心摩擦力
も小となるので、従来の大きく周回するボール式センサ
との比較においても、球体が周回することによる流路内
壁とで発生する騒音も極めて小さくなる。

（６）翼車に近接した位置にある周回溝を球体が周回し
うるため低流量であっても旋回流は効果的に球体に作用
し感度特性が良くなる。又、翼車は複数枚で構成される
ため、均一な強さの旋回流となり安定した球体の回転が
得られる。

【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器の流路
断面図、第３図および第４図は本発明の流量検出器の一
実施例を示す断面図、第６図は量器の外観斜視図、第６
図、第７図は本発明における他の実施例を示す断面図で
ある。３・・・・・・翼車、６・・・・・・流出防止手段（中
心軸）、９・・・・・・球体（鋼球）、１１，１２・・
・・・・周回溝、１３・・・・・・回転数検出手段（永
久磁石）、１４・・・・・・回転数検出手段（磁気検出
素子）。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流路中の流体を軸流旋回させる固定翼車と、前記
固定翼車による旋回流の中に位置し流れの方向に対し垂
直方向に周回する球体と、該球体の周回の回転数を検出
する検出手段と、前記球体を前記旋回流の範囲内にとど
めるとともに前記球体の周回溝をもつ流出防止手段と、
前記流出防止手段の上流側に前記球体が周回するもう一
方の周回溝を設ける構成とした流量検出装置。
（２）周回溝は、固定翼車の中心部の延長に一体的に形
成した流出防止手段に設けた流れの方向に流路が拡大す
るテーパ面、及び流路が縮少するテーパ面と流路側壁で
構成し、前記拡大するテーパ面は上流側、縮少するテ〜
パ面は下流側の周回溝とした特許請求の範囲第１項記載
の流量検出装置。
（３）少なくても球体が周回する部分の流路側壁は固定
翼車の外周部から前記固定翼車に垂直かつ円２　・・−
ジ筒状に前記固定翼車と一体構成してなる特許請求の範囲
第２項記載の流量検出部、煮。