JPS626123A - Ball rotary type fluid flow rate sensor - Google Patents
Ball rotary type fluid flow rate sensorInfo
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- JPS626123A JPS626123A JP14600385A JP14600385A JPS626123A JP S626123 A JPS626123 A JP S626123A JP 14600385 A JP14600385 A JP 14600385A JP 14600385 A JP14600385 A JP 14600385A JP S626123 A JPS626123 A JP S626123A
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- vortex chamber
- sphere
- fluid
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、流体、特に液体の流量を測定する流量センサ
に関するものであり、特にガス給湯機に利用して給湯機
の流量変動を検出、制御する流体制御装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a flow rate sensor that measures the flow rate of a fluid, particularly a liquid, and is particularly used in a gas water heater to detect and control flow rate fluctuations in the water heater. The present invention relates to a fluid control device.
従来の技術
従来のこの種の流量センサは、渦室の中に球体を入れ球
体を上下から抱束して一定位置で回転させ、渦室への流
体供給はこの球体の外周より接線方向に供給するととも
に、渦室の中心部より流体を流出させるようになってい
た。(例えば特開昭48−59864号公報)
発明が解決しようどする問題点
しかしながら上記のような構成では、球体が回転するさ
らに外周より流体を供給するため、形状が大きくなりガ
ス給湯機のような家庭用機器に要求される機器のコンパ
クト化に反するものとなり応用が出来ないのと、満室の
中心部から流体を流出させているため渦流による圧力損
失が大きく、大きな流量を計測するのに不向きで一般の
水道水圧を利用する給湯機では大流量が流れないという
問題点を有していた。さらに、球体を上下から抱束して
いるため異物が混入すると球体の運動面に入り回転を妨
害する問題もあった。そこでコンパクト化と異物混入に
強くするため、球体の上下抱束をやめ上下方向にフリー
にすることと、球体運動部に直接流体を流入させるとい
う方法がとられたが、球体がスムーズに円周運動をせず
、球体の回転音が発生して騒音の高いものになってしま
うという問題を有していた。Conventional technology This type of conventional flow rate sensor places a sphere in a vortex chamber, wraps the sphere from above and below, and rotates it at a fixed position, and fluid is supplied to the vortex chamber in a tangential direction from the outer circumference of the sphere. At the same time, the fluid was made to flow out from the center of the vortex chamber. (For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 48-59864) Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, the sphere rotates and fluid is supplied from the outer periphery, so the shape becomes large and the problem is similar to that of a gas water heater. It goes against the compactness of equipment required for household equipment, so it cannot be applied. Also, because the fluid flows out from the center of a full room, there is a large pressure loss due to vortex flow, making it unsuitable for measuring large flow rates. Water heaters that use general tap water pressure have the problem of not being able to flow at a large flow rate. Furthermore, since the spheres are held together from above and below, there is a problem in that if foreign matter gets mixed in, it will enter the plane of movement of the spheres and interfere with rotation. Therefore, in order to make the sphere more compact and resistant to foreign matter contamination, a method was adopted in which the sphere was no longer bundled up and down and was made free in the vertical direction, and the fluid was allowed to flow directly into the sphere's moving part. There was a problem in that there was no movement, and the rotating sound of the sphere was generated, resulting in a high noise level.
本発明はかかる従来の問題を解消するもので、異物混入
に強く、しかもコンパクトで音の静かな流量センサを提
供することを目的とする。The present invention has been made to solve these conventional problems, and aims to provide a flow sensor that is resistant to foreign matter contamination, is compact, and is quiet.
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決するために本発明のボール回転式流体
流量センサは、流体が流入する第1渦室と球体が回転す
る第2渦室とに渦室を上下に分離し、流体の出口を、中
心に存在する第1出口以外に円周部から流出する第2出
口を設け、第2渦室への流体の流入を渦室の中心部から
行なわせ、しかも第2渦室外周壁に球体案内溝を設ける
という構成を備えたものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the ball rotating type fluid flow sensor of the present invention has a first vortex chamber into which fluid flows and a second vortex chamber into which a sphere rotates. In addition to the first outlet located at the center, a second outlet is provided which flows out from the circumference, and the fluid flows into the second vortex chamber from the center of the vortex chamber. The second vortex chamber has a configuration in which a spherical guide groove is provided on the outer circumferential wall of the second vortex chamber.
作 用
本発明は上記した構成によって、渦室を上下2分割する
ことで大きな外径になるのを防止してコンパクト形状を
達成し、第2渦室への流体の流入を渦室中心より行うた
め、球体を抱束しなくても渦室外周へ押されて回転する
ため球体の案内溝との作用で球体が安定に回転運動を行
うのと、円周部よりの流体流出を利用しているので、渦
室中心のみより流出する場合に比較して流体圧力損失が
小さくてすむようになるのである。Function The present invention achieves a compact shape by dividing the vortex chamber into upper and lower halves to prevent the outer diameter from becoming large, and allows fluid to flow into the second vortex chamber from the center of the vortex chamber. Therefore, the sphere rotates by being pushed toward the outer periphery of the vortex chamber without being bundled, so the sphere performs stable rotational movement due to the action of the sphere's guide groove, and the fluid outflow from the circumference is used. Therefore, the fluid pressure loss can be reduced compared to the case where the fluid flows out only from the center of the vortex chamber.
実施例
第5図はガス給湯機の内部を示したものであり、入口1
から入った水は熱交換器2を通過して制御装置3を通過
して出口4より流出する。熱交換器2はガスバーナ5に
より加熱され内部の水を温水にするので出口4からは温
水が流出する。制御装置3は、第1図、第2図に示す。Embodiment Figure 5 shows the inside of a gas water heater.
The water that enters passes through the heat exchanger 2, passes through the control device 3, and flows out from the outlet 4. The heat exchanger 2 is heated by the gas burner 5 to make the water inside it hot water, so hot water flows out from the outlet 4. The control device 3 is shown in FIGS. 1 and 2.
ハウジング6には熱交換器2よりの温水をハウジング6
の内部に導入する入口ノズル7と、出口4に温水を流出
する流出口8の2つの開口を有している。9は上面ガイ
ド、10は下面ガイドでありそれぞれ円筒形状となって
おり、お互いが対向してハウジング6の内部に固定設置
されている。上面ガイド9は、中心部に上面ガイド9の
外径より小さな径の流体導入口11を有している。下面
ガイド1oは中心部に円形の第1出口12と外周部に第
2出口13を有している。第2図に示すように第2出口
13は半月状の形状とされている。さらに上面ガイド9
と下面ガイド10の端部は切欠かれていて、両者を合わ
せると案内溝14と第2渦室15が形成される。第2渦
室15内には磁性材料より成る球体16が移動可能なよ
うに挿入されている。又、ハウジング6の上面には、ハ
ウジングと一体に保持体17が内部に向って突出してお
り、第2渦室15内へ入っていて球体16が第1出口1
2より流出するのを防止している。ハウジング6と上面
ガイド9の上部には円筒形の空間が入口ノズル7□
と連通に存在し、第1渦室18を形成している。The hot water from the heat exchanger 2 is supplied to the housing 6.
It has two openings: an inlet nozzle 7 that introduces hot water into the interior of the hot water, and an outlet 8 that discharges hot water to the outlet 4. Reference numeral 9 indicates an upper surface guide, and numeral 10 indicates a lower surface guide, each of which has a cylindrical shape, and are fixedly installed inside the housing 6 so as to face each other. The upper guide 9 has a fluid inlet 11 having a smaller diameter than the outer diameter of the upper guide 9 in the center. The lower guide 1o has a circular first outlet 12 at the center and a second outlet 13 at the outer periphery. As shown in FIG. 2, the second outlet 13 has a half-moon shape. Furthermore, the top guide 9
The ends of the lower guide 10 are notched, and when the two are brought together, a guide groove 14 and a second vortex chamber 15 are formed. A sphere 16 made of magnetic material is movably inserted into the second vortex chamber 15 . Further, on the upper surface of the housing 6, a holding body 17 projects inwardly integrally with the housing, and enters the second vortex chamber 15 so that the sphere 16 is connected to the first outlet 1.
2. Prevents leakage. A cylindrical space is provided at the upper part of the housing 6 and the upper guide 9 for the inlet nozzle 7 □
The first vortex chamber 18 is formed in communication with the first vortex chamber 18 .
又、第2図のように入口ノズル7はこの第1渦室18に
対して接線方向にその開口を向けて形成されている。ハ
ウジング6の球体16に対向して外部には永久磁石19
と磁束変化を検出する検出素子20が存在し、球体16
の第2渦室15内での回転を電気パルスとして出力する
よう構成されている。すなわち球体16が永久磁石19
の磁力の方向を変化させるため検出素子20に出力が出
るのである。第1出口12と第2出口13の下流には閉
止弁21と調節弁22が存在して流出口8への流路を開
閉するようにハウジング6と一体に成形されており、制
御軸23の上下運動により弁の開閉を達成するようにさ
れている。制御軸23はモータ24とハウジング6に設
けられたネジ25により、モータ24の回転を制御軸2
3の上下運動に変換している。制御軸23は0リング2
6により回転しても外部とは流体的にシールさ・れてい
る。Further, as shown in FIG. 2, the inlet nozzle 7 is formed with its opening oriented tangentially to the first vortex chamber 18. A permanent magnet 19 is located outside facing the sphere 16 of the housing 6.
There is a detection element 20 that detects changes in magnetic flux, and a sphere 16
The rotation within the second vortex chamber 15 is output as an electric pulse. In other words, the sphere 16 is a permanent magnet 19
An output is output to the detection element 20 in order to change the direction of the magnetic force. A shutoff valve 21 and a regulating valve 22 are present downstream of the first outlet 12 and the second outlet 13 and are integrally formed with the housing 6 to open and close the flow path to the outlet 8. The valve is opened and closed by vertical movement. The control shaft 23 controls the rotation of the motor 24 by a screw 25 provided on the motor 24 and the housing 6.
It is converted into vertical movement of 3. Control shaft 23 is O ring 2
6, it remains fluidly sealed from the outside even when rotated.
以上の構成で動作をのべる。The operation with the above configuration will be described.
モータ24をオンして制御軸23を回転させると制御軸
2aは上方に移動し閉止弁21と調節弁22を押し開け
る。すると、入口ノズル7より温水が流入し、まず第1
渦室18で渦流となり流体導入口11より第2渦室15
に流入する。するとこの渦流に合わせて球体16が回転
し、流入する流量に比例した回転数に対応した出力パル
スが検出素子20に出てくる。あらかじめ設定された周
期の出力パルスが出るまで、モータ24は回転を続け、
閉止弁21と調節弁22を開放してゆき、所定の周期の
出力パルスが確認されるとモータ24は停止する。反対
に入口ノズル7の温水流量が増大する場合、すなわち水
道水圧が上昇した時などにこの現象が生ずるのであるが
、出力パルス数が増大するので、所定の出力パルスにな
るまでモータ24を逆転させて、閉止弁21と調節弁2
2を閉じる方向に働かし、温水流量を低下させる。以上
の動作で熱交換器2を流れる水の量を制御し、一定量の
温水を出すようにフィードバック制御するのである。閉
止弁21と調節弁22が2存在する意味は、閉止弁21
の止水パツキン27が流水で劣化しないように、調節弁
22で流量調節させるようにするためである。すなわち
流水の閉止は閉止弁21で行い、流量の調節は調節弁2
2で行うのである。When the motor 24 is turned on and the control shaft 23 is rotated, the control shaft 2a moves upward and pushes the shutoff valve 21 and the control valve 22 open. Then, hot water flows in from the inlet nozzle 7, and first
A vortex flows in the vortex chamber 18 and flows from the fluid inlet 11 to the second vortex chamber 15
flows into. Then, the sphere 16 rotates in accordance with this vortex flow, and an output pulse corresponding to a rotational speed proportional to the inflowing flow rate is output to the detection element 20. The motor 24 continues to rotate until output pulses of a preset period are output.
The shutoff valve 21 and the control valve 22 are opened, and when output pulses of a predetermined period are confirmed, the motor 24 is stopped. On the contrary, this phenomenon occurs when the hot water flow rate of the inlet nozzle 7 increases, that is, when the tap water pressure increases, and the number of output pulses increases, so the motor 24 is reversed until the predetermined output pulse is reached. Then, the shutoff valve 21 and the control valve 2
2 in the direction of closing to reduce the hot water flow rate. Through the above operations, the amount of water flowing through the heat exchanger 2 is controlled, and feedback control is performed to output a constant amount of hot water. The presence of two shutoff valves 21 and two control valves 22 means that the shutoff valve 21
This is to adjust the flow rate using the control valve 22 so that the water stop gasket 27 does not deteriorate due to running water. In other words, the flow of water is shut off using the shutoff valve 21, and the flow rate is adjusted using the control valve 2.
This is done in step 2.
この状態で、第3図のように流体導入口11と第1渦室
18および案内溝14がない場合、入口ノズル7より入
った水流は旋回しながら、水流AとBに分離されて第2
出口13、第1出口12より流出してゆく。水流Aは大
きな外径で旋回しながら流出するので流体抵抗が少なく
流出し第1出口12のみで流体を流出させる場合に比較
して流体抵抗が小さくて大きな流量を流すことが出来る
。In this state, if the fluid inlet 11, the first vortex chamber 18, and the guide groove 14 are not present as shown in FIG.
It flows out from the outlet 13 and the first outlet 12. Since the water flow A flows out while swirling with a large outer diameter, it flows out with less fluid resistance, and compared to the case where the fluid flows out only through the first outlet 12, the fluid resistance is smaller and a larger flow rate can flow.
水流Bは大きな径から小さな径に絞られるので中心方向
を向いた流れとなり、この流れによって球体16は中心
方向への力を受ける。水流入は同一径で流出するので球
体16を下方に押えつける力のみを発生する。球体16
が中心方向への力を受けると、球体16の遠心力による
外向きの力とバランスした場合、球体16自体が半径方
向に不規則な運動をはじめ、球体ガイド28へ当ったり
、中心にある保持体17に当ったりして音を発生する。Since the water flow B is constricted from a large diameter to a small diameter, it becomes a flow directed toward the center, and the sphere 16 receives a force toward the center due to this flow. Since the water flows in and out with the same diameter, only the force that presses the sphere 16 downward is generated. Sphere 16
When the sphere 16 receives a force toward the center, when balanced with the outward force due to the centrifugal force of the sphere 16, the sphere 16 itself begins to move irregularly in the radial direction, hitting the sphere guide 28 and holding it in the center. It hits the body 17 and generates sound.
不規則な運動の原因は流体の乱れによるものであり通常
の水流は常に乱れ成分を有していることによる。この球
体16が衝突して発する音は、熱交換器2に共鳴して大
きな騒音を発するのである。本発明のものでは、第4図
に示すように、第1渦室18での旋回流は、流体導入口
11で一度絞られ水流C1水流りに分かれて第2出口1
3、第1出口12へ流出するので、水流りは中心向きに
力を発生するが、それと等しく水流Cが外向きに力を発
生するようになり、球体16は自分の遠心力のみで、上
面ガイド9、下面ガイド10に常に当接しながら回転す
ることになる。さらに案内溝14があるので、この案内
溝14に沿ってきれいに回転するのである。故に音の発
生は押えられる。さらに、球体16は上下方向には抱束
する必要がないため、案内溝14に多少の異物が存在し
ても、それをのりこえて回転を続け、異物に強いものと
なるのである。The irregular motion is caused by turbulence in the fluid, and normal water flow always has a turbulent component. The sound produced by the collision of the spheres 16 resonates with the heat exchanger 2 and generates a large noise. In the present invention, as shown in FIG. 4, the swirling flow in the first vortex chamber 18 is once throttled at the fluid inlet 11 and divided into a water stream C1, which is then passed through the second outlet 1.
3. As the water flows out to the first outlet 12, the water flow generates a force toward the center, but equally the water flow C now generates an outward force, and the sphere 16 is forced to move toward the top surface only by its own centrifugal force. It rotates while constantly contacting the guide 9 and the lower guide 10. Furthermore, since there is a guide groove 14, the robot rotates neatly along this guide groove 14. Therefore, the generation of sound is suppressed. Furthermore, since the spheres 16 do not need to be held together in the vertical direction, even if some foreign matter is present in the guide groove 14, the spheres 16 will continue to rotate over the foreign matter, making it resistant to foreign matter.
発明の効果
以上のように本発明のボール回転式流体流量センサによ
れば次ぎの効果が得られる。Effects of the Invention As described above, the rotating ball type fluid flow sensor of the present invention provides the following effects.
(1)第1渦室と第2渦室は同一の外径上で構成される
ので、半径方向の大きな径の部分で工夫する必要がなく
、コンパクトに構成できる。(1) Since the first vortex chamber and the second vortex chamber are configured on the same outer diameter, there is no need to make any modifications to the large diameter portion in the radial direction, and the configuration can be made compact.
(■ 流体導入口の作用で球体が外向きに力を受け、案
内溝との作用で安定回転するため騒音の心配が全くない
。(■ The sphere receives an outward force due to the action of the fluid inlet, and rotates stably due to the action of the guide groove, so there is no need to worry about noise.
(3)球体を2面で抱束せず、外周部のみがガイドとな
っているため、移動の自由度が高く、異物で回転しなく
なることはない。高い信頼性が得られる。(3) Since the sphere is not bound by two surfaces and only the outer circumference serves as a guide, the degree of freedom of movement is high and there is no possibility that the sphere will stop rotating due to foreign objects. High reliability can be obtained.
(4)第1出口に加え第2出口を外周部に設けているの
で、流体抵抗の小さなセンサを提供でき、応用範囲の広
いものとすることが出来る。(4) Since the second outlet is provided in addition to the first outlet on the outer periphery, it is possible to provide a sensor with low fluid resistance and a wide range of applications.
第1図は本発明の一実施例のボール回転式流体流量セン
サを組みこんだ流体制御装置の正面断面図、第2図は同
ボール回転式流体流量センサの平面断面図、第3図は従
来のボール回転式流体流量センサの水流流れパターン図
、第4図は本発明のボール回転式流体流量センサの水流
流れパターン図、@5図はガス給湯機の構成図である。
6・・・・・・ハウジング、7・・・・・・入口ノズル
、9・・・・・・上面ガイド、1o・・・・・・下面ガ
イド、11・・・・・・流体導入口、12・・・・・・
第1出口、13・・・・・・第2出口、14・・・・・
・案内溝、15・・・・・・第2渦室、16・・・・・
・球体、17・・・・・・保持体、18・・・・・・第
1渦室、2o・・・・・・検出素子。
代理人の氏名 弁理士 中足 敏 男 はが1名に一−
−へウシ″ング
クーー人ロノ入゛ル
W′1 図 、−一
一よ。□、イド10−−−下勿η゛fド
// −−−;克4本導入口
第 2511
に
第 3 図
第4図
第5図Fig. 1 is a front sectional view of a fluid control device incorporating a rotating ball type fluid flow sensor according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a plan sectional view of the same ball rotating type fluid flow sensor, and Fig. 3 is a conventional Figure 4 is a water flow pattern diagram of the ball rotating type fluid flow sensor of the present invention, Figure 4 is a water flow pattern diagram of the ball rotating type fluid flow sensor of the present invention, and Figure @5 is a configuration diagram of a gas water heater. 6...Housing, 7...Inlet nozzle, 9...Top guide, 1o...Bottom guide, 11...Fluid inlet, 12...
1st exit, 13... 2nd exit, 14...
・Guide groove, 15...Second vortex chamber, 16...
- Sphere, 17...Holding body, 18...First vortex chamber, 2o...Detection element. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakatashi One per person
Figure 11. □, Id 10---Lower η゛fd//---; Figure 4 Figure 5
Claims (1)
、その第1渦室に円筒の接線方向から流体を流入させる
入口ノズルと、前記第2渦室の底部に円筒の中心より流
体を流出する第1出口と外周部より流出する第2出口を
設け、前記第2渦室の外周壁に案内溝を有し、前記第1
、第2の渦室をその渦室の径より小さな径を有する流体
導入口で連結するとともに、前記第2渦室に球体を挿入
し、その球体が前記第1出口より流出しないよう配設さ
れた保持体を設け、前記球体の渦室内での回転を検出す
る検出器より成るボール回転式流体流量センサ。A cylindrical vortex chamber is separated into upper and lower parts to form a first vortex chamber and a second vortex chamber, and an inlet nozzle for injecting fluid into the first vortex chamber from the tangential direction of the cylinder, and a cylindrical vortex chamber at the bottom of the second vortex chamber. a first outlet through which the fluid flows out from the center and a second outlet through which the fluid flows out from the outer periphery; a guide groove is provided on the outer peripheral wall of the second vortex chamber;
, a second vortex chamber is connected to a fluid inlet having a diameter smaller than that of the vortex chamber, a sphere is inserted into the second vortex chamber, and the sphere is arranged so as not to flow out from the first outlet. A rotating ball type fluid flow sensor comprising a holder provided with a spherical body and a detector for detecting the rotation of the spherical body within a vortex chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14600385A JPS626123A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Ball rotary type fluid flow rate sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14600385A JPS626123A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Ball rotary type fluid flow rate sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS626123A true JPS626123A (en) | 1987-01-13 |
Family
ID=15397900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14600385A Pending JPS626123A (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Ball rotary type fluid flow rate sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS626123A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6199720A (en) * | 1985-06-26 | 1986-05-17 | Hiroshi Teramachi | Roller bearing unit for linear guiding operation |
JPS62199631U (en) * | 1986-06-09 | 1987-12-19 |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP14600385A patent/JPS626123A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6199720A (en) * | 1985-06-26 | 1986-05-17 | Hiroshi Teramachi | Roller bearing unit for linear guiding operation |
JPS6248091B2 (en) * | 1985-06-26 | 1987-10-12 | Hiroshi Teramachi | |
JPS62199631U (en) * | 1986-06-09 | 1987-12-19 |
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