JPH01302115A - 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、流路中を流れる流体の量をボールの回転によ
って検知するボール回転式の流量検出装置に関するもの
であり、たとえば、衛生洗浄装置、給湯機器その他の機
器において、液体の瞬間流量を検出して流量を制御する
のに利用することができる。

従来の技術 従来、この種のボール回転式の流量検出装置には、磁気
検出方式と、光検出方式の２方式があった。

磁気検出方式は、周囲に高電流が流れるリード線などが
あった場合、リード線によって発生する磁界の影響を受
けやすいという欠点を有していた。

この点で光検出方式は周囲の磁界に影響されないという
特徴を持っており、たとえば、次のような構成になって
いた。

第５図、第６図において、１は断面円形状の環状流路で
、この流路１の外周に流入通路２および流量通路３が開
口しており、流入通路２にはノズル４が設けられている
。また環状流路１内には球体５が挿入されているととも
に、透明窓６．７が形成され、発光素子８と受光素子９
が設けられている。このような構成゛において、流体が
流入通路２のノズル４から環状流路１内に入ると、流れ
は環状流１ｉＩＩｌｌ内を環流しながら流入通路２から
流出通路３へ流れ、それにともなって球体５も矢印イの
方向に環状流路１内を周回運動する。この球体５の周回
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５の回転数を発光素子８と受光素子９によりパルス信
号として検出し制御回路を通して流量を計測する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この従来例の間肋点としては、環状流路
１を形成し、この環状流路１（球体５の周回軌道面）に
対して直交する方向に発光素子８と受光素子９とが環状
流路１をはさんで配設されている構成のため、水道水な
どを被検出流体として長期間使用するときは、水道水中
に含まれるＣａイオン、Ｍｇイオンなどが環状流路１の
内壁にスケールとなって付着し、発光素子８から受光素
子９へ光が到達しにくくなり、検出不能となる場合があ
った。

また、従来例の構成では流量抵抗が大きいことが上げら
れる。すなわち、流路１は環状に形成されており、還流
が流入通路２の付近で流入通路２からの流れと交わるた
め、流入抵抗となって損失を生じ、さらに球体５の周回
を促進するために球体が環状流路１の断面積に近い大き
さで構成されている場合にも大きな流路抵抗となる。ま
た、球体５の周回を円滑にするように流入通路２にノズ
ル４が設けられると、さらに大きな流路抵抗となる。

本発明は、上記問題を解決するもので、不純物などによ
るスケールに影響されることなく、流路抵抗も低減でき
る流量検出装置を提供することを目的とするものである
。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明は、断面が円形状の
渦巻き室を有し、前記渦巻き室の外周に外周接線方向に
流入口を有し、かつ前記渦巻き室の軸流方向に流出口を
設けた透明な材質からなる渦巻きケースと、この渦巻き
ケース内に設けた周回運動するボールと、このボールが
周回する回転数を検出する発光手段および受光手段と、
前記発光手段および受光手段より検出した回転数より流
体の流量を演算する演算手段を備え、前記発光手段と受
光手段の間の光軸は前記渦巻き室の外周側で前記ボール
が周回するときのボールと渦巻きケースとの接触部を通
過するように配設されたものである。

作用 上記した構成により、被検出流体が渦巻き室内に流入す
ると、前記渦巻き室に設けたボールが渦巻き室を周回し
、一方、発光手段から出た光は透明な材質からなる渦巻
きケースを通過して受光手段に入り、この光を前記渦巻
き室を周回するボールによってさえぎったり、通過させ
たりし、これを制御回路によってパルス信号として検出
し、前記ボールの周回回転数を検知する。このとき、前
記渦巻き室を流れる被検出流体の流量と渦巻き室を周回
するボールの回転数とは比例関係にあるので、被検出流
体の流量を検出することができる。

また、前記発光手段と受光手段の間の光軸は前記渦巻き
室の外周側で前記ボールが周回するときのボールと渦巻
きケースとの接触部に設けであるため、前記ボールが周
回するときのボールと渦巻きケースとの接触摩耗によっ
て絶えずセルフクリーニング作用をおこし、前記ボール
と渦巻きケースとの接触部だけは被検出流体に含まれる
不純物などがスケールとなって付着するようなことはな
く、したがって、発光手段から出た光はスケールなどに
よってさえぎられることなく受光手段に通過するので、
長期間使用しても被検出流体に含まれる不純物などによ
るスケールにも影響されることなく確実に流量を検出す
ることができる。

実施例 以下、本発明の一実綿例を図面にもとすいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の流量検出装置の縦断面図、
第２図は第１図におけるＸ−Ｘ断面図である。１１は透
明な樹脂の材質たとえばボリサルホン樹脂などからなる
渦巻きケースであり、縦断面が円形状の渦巻き室１２と
、この渦巻き室１２の外周に上方向から接線方向（■方
向）にされた配された流入口１３と、渦巻き室１２の軸
流方向（Ｈ方向）に水平に設けられた流出口１４とが一
体に形成されている。１５は被検出流体の渦流によって
渦巻き室１２をほぼ垂直方向に周回するボールであり、
光を反射しない不透明な色で渦巻きケース１１よりも若
干硬い材質たとえば黒色のポリアセタール樹脂からなる
ボールが使用されている。１６はボール１５が渦巻き室
１２の流出口１４へ流れ込まないように渦巻き室１２の
側壁中央部１２ａから流出口１４に向けて突出させた円
錐状の突起であり、流入口１３より流入した被検出流体
の渦巻き運動を促進する働きも兼用している。１７は被
検出流体をシールするための０リングである。

１８および１９はボール１５が周回する渦巻きケース１
１の側壁に渦巻きケース１１を挾んで相対向して配設さ
れた発光素子および受光素子であり、発光素子１８から
受光素子１９に到る光軸中心Ｙ−Ｙはボール１５が周回
運動するときのボール１５と渦巻きケース１１との接触
部１１ａの近傍に設けられている。これは、ボール１５
が周回運動するときのボール１５と渦巻きケース１１と
の接触摩耗によるスケールなどの付着が防止されるため
である。２０は遮光カバーであり、発光素子１８、受光
素子１９および渦巻きケース１１を覆うことにより外乱
光を遮断して、外乱光の影響を防いでいる。また、内部
での光の反射を防ぐために黒色にされている。

第３図は発光素子１８、受光索子１９の組み合わせでボ
ール１５の回転数をパルス信号に変換するための制御回
路であり、２１〜２３は抵抗、２４はＮＰＮトランジス
タ、２５はマイクロコンピュータである。

次に上記構成における動作を第１図〜第４図に用いて説
明する。矢印Ｖの方向から渦巻き室１２に流体が流れ込
むと、流体は渦巻き室１２で旋回し、それにともなって
ボール１５も渦巻き室１２の内壁に接触しながらほぼ垂
直方向に周回運動をする。−方、発光素子１８から出た
光は透明な材質からなる渦巻きケース１１を通過して受
光素子１９に入る。この光を渦巻き室１２を周回するボ
ール１５によってさえぎったり通過させたりし、これを
制御回路でパルス信号に変換される。

さらに詳述すると、ボール１５は被検出流体の流量に比
例して周回する特性をもっており、したがって流量の計
測には流量に比例して周回するボール１５の回転数を計
測すればよい０本実施例では、渦巻きケース１１を挾ん
で相対向した位置に発光素子１８、受光素子１９を配置
することによって、ボール１５が回転したときに、発光
素子１８からの発光をボール１５が遮光するときと透過
するときとで受光素子１９に流れる電流の違いを、前記
制御回路によってパルス信号に変換し、これを流量信号
としている。ずなわち、ボール１５が第１図のＡの位置
にあるときには、受光素子１９には電流が流れ、ｖｃ龜
電圧は約０．２■となり、ＮＰＮ）−ランジスタ２４は
０ＦＦＬ、出力２６にＨ１信号が発生する。一方、ボー
ル１５が第１図のＢの位置にあるときには、受光素子１
９には電流が流れず、ＮＰＮトランジスタ２４のベース
電位が高くなってＯＮＬ、出力２６にＬｏ信号が発生す
る。したがって、第４図に示すように流量が多いときは
周期が短かくなり、流量が少ないときは周期が長くなる
。この流ｉ信号をマイクロコンピュータ２５へ入力する
ことにより流量を検出することができる。

なお、発光素子１８から受光素子１９に到る光軸中心Ｙ
−Ｙはボール１５が周回運動するときのボール１５と渦
巻きケース１１との接触部１１ａの近傍に設けられてい
るため、ボール１５が周回運動するときのボール１５と
渦巻きケース１１との接触摩耗によって万一、スケール
が付着しそうになっても、ボール１５によって拭い去ら
れ、ボール１５と渦巻きケース１１との接触部１１ａだ
けはスケールなどが付着するようなことはない、また、
本実施例では、ボール１５は渦巻きケース１１より硬い
材質のものを使用しているので、万一、スケールが渦巻
きケース１１内壁に付着しても、渦巻きケース１１内壁
部がボール１５との牽粍により、わずかであるが削りと
られるため、なお−層スケールは付着しにくくなる。し
たがって発光素子１８から出た光はスケールなどによっ
てさえぎられることなく受光素子１９に通過するので長
期間使用しても被検出流体に含まれる不純物などによる
スケールにも影響されることなく確実に流量を検出する
ことができる。

また、ボール１５の表面および渦巻き室１２、発光素子
１８、受光素子１９とこれを覆う遮光カバー２０を黒色
にしているため、光の反射が少なく、外部からの光の影
響をより受けにくくなり、光の透過遮断の区別が明確と
なるため、流量信号を明確なパルス信号としてマイクロ
コンピュータ２５へ入力することができる。さらに、渦
巻きケース１１の側壁中央部に突起１６を設けることに
より、前記ボール１５がより安定的に周回運動ができ、
安定したパルス信号が得られる。

なお、本実施例では、水平方向に発光素子１８と受光素
子１９を配設したが、ボール１５の軌道上において、発
光素子１８、受光素子１９の光路を遮断できるようにす
るならば、発光素子１８、受光素子１９を斜め方向、垂
直方向に配設してもよい、また、本実施例では、渦巻き
ケース１１を垂直方向に配置するものとしたが、水平方
向に配置しても同様の効果が得られる。

発明の効果 以上本発明によれば、ボールが周回するときの渦巻き室
の外周側でボールと渦巻きケースとの接触部に発光手段
と受光手段の間の光軸が通過するように設けであるため
、前記ボールが周回するときのボールと渦巻きケースと
の接触摩耗によって万一、スケールが付着しそうになっ
ても、ボールによって拭い去られ、ボールと渦巻きケー
スとの接触部だけは被検出流体に含まれる不純物などが
スケールとなって付着するようなことはない、したがっ
て発光手段から出た光はスケールなどによってさえぎら
れることなく受光手段に通過するので、長期間使用して
も被検出流体に含まれる不純物などによるスケールにも
影響されることなく、確実に流量を検出することができ
る。

また、ボールは渦巻きケースよりも硬い材質のものを使
用しているので、万一スケールが渦巻きケース内壁に付
着しても、渦巻きケース内壁自身がボールとの摩耗によ
り削りとられるため、より一層スケールは付着しにくく
なる。

また、従来例では流路抵抗が大きいことが問題となって
いたのに対し、環状流路およびノズルといったものを形
成せずに、断面が円形状の渦巻き室を有し、渦巻き室の
外周接線方向に流入口を有し、かつ渦巻き室の軸流方向
に流出口を設けた渦巻きケースによって、被検出流体を
無理なく自然に旋回させ、その中でボールを回転させる
ような構成にしているので、流路抵抗は非常に小さいも
のにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す流量検出装置の縦断面
図、第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図、第３図は同流量検
出装置の制御回路図、第４図は同流量検出装置の流量と
周期を説明する波形図、第５図および第６図は従来例に
おける流量検出装置の流路平面断面図および［＠面図で
ある。 １１・・・渦巻きケース、１２・・・渦巻き室、１３・
・・流入口、１４・・・流出口、１５・・・ボール、１
６・・・突起、１８・・・発光素子、１９・・・受光素
子、２０・・・遮光カバー。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 １１．あ套、７−７　　　　第７図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、断面が円形状の渦巻き室と、前記渦巻き室の外周に
   接線方向に設けられ、被検出流体が流入する流入口と、
   前記渦巻き室の軸流方向に設けられ、被検出流体が流出
   する流出口を有する透光性の渦巻きケースと、この渦巻
   きケース内に設けた周回運動するボールと、このボール
   が周回する回転数を検出する発光手段および受光手段と
   、前記発光手段および受光手段より検出した回転数より
   流体の流量を演算する演算手段を備え、前記発光手段と
   受光手段の間の光軸は前記渦巻き室の外周側で前記ボー
   ルが周回するときのボールと渦巻きケースとの接触部を
   通過するように配設されている流量検出装置。