JPS63153429A - 流量検出装置 - Google Patents

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。

２＝−） 従来の技術 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初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、こ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り、その従来例を
第２図、第３図に於いて説明する。両図に於いて１０１
は断面円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
ため、球体の回転数を図示してい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３
図は第２図と同様であるが、流出通路１０３が環状通路
１０１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、環流が流入通路付近で流入の流
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。寸だ流
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。

発明が解決しようとする問題点 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
う流路径を大きくする必要があり、まだ油状の直管など
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
であシ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１０３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聖化につ
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。

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
小型コンパクトな流量検出装置を提供することを目的と
する。

問題点を解決するだめの手段 上記目的を達成する為に本発明は、流路中に設けた流体
の旋回手段である固定羽根車によ多流体を前記流路断面
範囲内で施回させ、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ある。

５・・− 作　　用 上記構成によシ、固定羽根車で旋回流を生じさせ球体を
なめらかに回転させて、回転数を検出す第１図で、１は
流路２を形成するためのハウジングで、ハウジング内の
上流側には流体に旋回流を与えるだめの回転しない固定
羽根車３が圧入等により固定されている。羽根車３の下
流側には流体の旋回流により流路内を周回する不透明樹
脂の球体４と、球体４が下流側に流出するのを防止する
と共に球体４が周回するだめの受けとなる流出防止部材
５がある。球体４と流出防止部材６も前記ハウジング１
内に収納されており、流出防止部材５はハウジング１に
圧入等により固定されている。尚流出防止部材５は球体
４が接触し周回する部分の断面が流路内壁とで上流側に
拡大したテーパ状のドーナツ型で形成しており、球体４
が周回しうる固定羽根車３との適当な距離に位置してい
る。

６・２ また固定羽根車３と流出防止部材５０間に設けられた球
体周回室１３は流路中心から流路内壁までの全域にわた
り旋回流が生じる構成であり、この旋回流の中で球体４
が周回する。更に球体４の周回の回転数を検出するため
に、球体の周回部外周のハウジングに流路１を横断する
貫通孔６が設けられ、発行素子７とそれに対流する位置
に受光素子８があり、某々の素子は頭部が流路に突出し
ないよう望むと共にゴムパツキン等のシール部材９．９
′　　でシールされ接着材等によジノ・ウジング１に固
定され、外部に素子の端子及びリード線１０．１０’が
引き出されている。以上が流量検出装置１１の全体構成
であり、ノ・ウジング１は通常の配管部材と類似の形態
で形成されており、通常配管に直接接続可能とするため
の流路の出入口はメスネジ１２．１２’で構成さ、れて
いる。以上が構成であり次に動作について述べる。

流路検出装置１１は流体が図中矢印の方向からハウジン
グ１内に流入し、流入流体は固定羽根車３で施回し、そ
の流体の旋回流により球体４が運動力を得て、流出防止
部材５とハクジング内壁に接触する位置で流体の流れの
方向に対し垂直方向に流路２内を肯回することになる。

その周回による回転数は流体の流量に相関し、本構成の
場合比例関係となり、球体の回転数を発光素子７と受光
素子８で光学的に検出することによシ流体の流量が測定
される。球体は不透明体であり発光素子と受光素子の間
の光を遮断するものは球体のみであり、球体１回転当り
２パルスが出力され、リード線１０．１０′が接続され
る図示していない制御回路により流量として検出される
ことになる。球体４の材質は流体の種数によって変える
など、特に特定されるものではないが、樹脂など非金属
材料の軽量な材質を使うことにより流体の最少検出流量
を下げられるなどの点で有利となる。流体に旋回流を起
こさせる手段として実施例では固定羽根車を使用してい
るが、平板ねじり部材や数個の斜孔がある円筒部材など
手段は各種あり、更に球体の流出防止手段も球体が通孔
できない程度の多数の孔のあいた平板等でも可能である
。実施例で示した構成は、流体旋回手段としての羽根車
は抵抗が少なくでよシ強力な旋回流を発生させるのに有
効であり、流出防止手段としての断面テーパ形状は球体
を同軌道で安定して周回させるのに有効であるなど、其
々有利な構成であるが、流体の種類や要求検出性能レベ
ルに応じて前記のように共々の手段は多数あり、特に実
施例の構成に限定されるものではない。更に流路は球体
の周回部を除き断面円形に限定されるものではない。尚
、流量検出装置１１は湯沸器の水やガス及び空気など、
自動車のガソリンや水及び空気など共々の流量センサと
して、各種機器、機械に適用されるもので、出入口は配
管ネジ構成にしてあシ流体の通路の一部として構成でき
る。

発明の効果 以上本発明の構成であシ次に効果を述べる。

Ｉ　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、羽根車など軸流、で流体に旋回を生
じさせる手段は流路径に対し低抵抗であり、球体も流路
内で軸流に対し周回する構成で９−・− 流路径よりも一段と径小であシ、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シ径小に設けられ
るなどの流体の流量抵抗は極めて小さくなる。

■　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
ることに特長があシ、従って、流路が最モシンプルでセ
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。

■　従来構成ではセンサー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。

■　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１０″′−” 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。

以上のような効果を有し、従って本発明の流量検出装置
は機器等への適用性が大幅に図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における流量検出装置の流路
断面図、第２図、第３図は従来例のボール周回式流量セ
ンサの流路断面図である。 ２・・・・・・流路、３・・・・・・固定羽根車、４・
・・・・・球体、５・・・・・・流出防止部材、７・・
・・・・発光素子、８・・・・・・受光素子、１１・・
・・・・流量検出装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流路中の流体を軸流の旋回流とさせる固定羽根車
   と、前記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、前記球体を前記旋回流の範囲内に止
   どめる流出防止手段と、前記球体の周回の回転数を検出
   する検出手段からなる流量検出装置。
2. （２）球体が非金属材料でなる特許請求の範囲第１項記
   載の流量検出装置。
3. （３）流出防止手段は断面が上流側に拡大したテーパ状
   のドーナツ型で形成して球体が前記流出防止手段部を周
   回する特許請求の範囲第１項記載の流量検出装置。