JPH0139530B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0139530B2 JPH0139530B2 JP58027938A JP2793883A JPH0139530B2 JP H0139530 B2 JPH0139530 B2 JP H0139530B2 JP 58027938 A JP58027938 A JP 58027938A JP 2793883 A JP2793883 A JP 2793883A JP H0139530 B2 JPH0139530 B2 JP H0139530B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- movable body
- flow
- swirling
- flow path
- side wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
- G01F1/10—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects using rotating vanes with axial admission
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
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。
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いわゆる計測
器としての電磁流量計や超音波流量計など各種流
量計を初め様々な形式があるが、流量計測器とし
て以外に流体を扱う機器が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み易い形式のも
のが要求される。その一方式としてセンサ部の構
成が比較的簡単で水道メータなどに使われている
軸流翼車式の流量計があり、その従来例を第１図
において説明する。流体は矢印の方向から流れ、
翼車１を回転させ、その回転数が流量に比例する
ので、回転数を磁気検出素子２で検出し流量を測
定する。この翼車１は管路３に相対的に固定され
た軸４に支持されながら回転することになり、翼
車１と軸４は円滑な回転をするために隙間になつ
ている。このため、管路を流れる液体の水アカ、
泥やスケールを含んでいると、この隙間に入り込
んで付着し、翼車の円滑な回転に支障をきたすこ
とになる。通常はストレーナを使用してゴミ等は
除かれることになるが、ストレーナで除去しきれ
ない汚れ分の堆積も充分考えられ、測定流体の条
件により信頼性の点で問題があつた。また、従来
軸支持部がない可動体を用いたものとしては特開
昭50−51758号公報に記載の例がある。これは旋
回流中でボールを回転するものであり、このボー
ルは比重の小さな材料にて全体が構成され、その
表面全体は磁性体よりなる被膜で被覆されている
ものである。従つて磁性被膜の厚さバラツキが即
出力信号バラツキとして現われ、出力安定性に欠
ける所があつた。またボールが回転する流路部は
内周面と中心ボス部で流路断面がドーナツツ状の
縮小流路構成であり圧損が大きい問題点を有して
いた。また他の従来例としては特開昭50−108957
号公報がある。これはリング状で複数の小孔の流
路を有する流量模出用ローターに対して接線方向
から流体を流し、このローターの回転を検出する
ものである。これは、円柱ローター部分の小孔に
より流路が構成されているため圧損が極めて大き
いと言う問題点があつた。更に他の従来例として
は、特開昭55−9179号公報がある。これは円周軌
道通路内を円柱状の周回体が、前記周回体の長手
方向が前記円周軌道の円周方向に向いて周回する
構成である。この場合には、流路に対して周回体
の占る面積が大きく圧損が大きいと共に、周回軌
道直径が大きくなり全体構成が大型化となる問題
点があつた。
器としての電磁流量計や超音波流量計など各種流
量計を初め様々な形式があるが、流量計測器とし
て以外に流体を扱う機器が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み易い形式のも
のが要求される。その一方式としてセンサ部の構
成が比較的簡単で水道メータなどに使われている
軸流翼車式の流量計があり、その従来例を第１図
において説明する。流体は矢印の方向から流れ、
翼車１を回転させ、その回転数が流量に比例する
ので、回転数を磁気検出素子２で検出し流量を測
定する。この翼車１は管路３に相対的に固定され
た軸４に支持されながら回転することになり、翼
車１と軸４は円滑な回転をするために隙間になつ
ている。このため、管路を流れる液体の水アカ、
泥やスケールを含んでいると、この隙間に入り込
んで付着し、翼車の円滑な回転に支障をきたすこ
とになる。通常はストレーナを使用してゴミ等は
除かれることになるが、ストレーナで除去しきれ
ない汚れ分の堆積も充分考えられ、測定流体の条
件により信頼性の点で問題があつた。また、従来
軸支持部がない可動体を用いたものとしては特開
昭50−51758号公報に記載の例がある。これは旋
回流中でボールを回転するものであり、このボー
ルは比重の小さな材料にて全体が構成され、その
表面全体は磁性体よりなる被膜で被覆されている
ものである。従つて磁性被膜の厚さバラツキが即
出力信号バラツキとして現われ、出力安定性に欠
ける所があつた。またボールが回転する流路部は
内周面と中心ボス部で流路断面がドーナツツ状の
縮小流路構成であり圧損が大きい問題点を有して
いた。また他の従来例としては特開昭50−108957
号公報がある。これはリング状で複数の小孔の流
路を有する流量模出用ローターに対して接線方向
から流体を流し、このローターの回転を検出する
ものである。これは、円柱ローター部分の小孔に
より流路が構成されているため圧損が極めて大き
いと言う問題点があつた。更に他の従来例として
は、特開昭55−9179号公報がある。これは円周軌
道通路内を円柱状の周回体が、前記周回体の長手
方向が前記円周軌道の円周方向に向いて周回する
構成である。この場合には、流路に対して周回体
の占る面積が大きく圧損が大きいと共に、周回軌
道直径が大きくなり全体構成が大型化となる問題
点があつた。
発明の目的
本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
異物などを含む流体でも、信頼性高く検出できる
流量検出装置を提供することを目的とする。
異物などを含む流体でも、信頼性高く検出できる
流量検出装置を提供することを目的とする。
発明の構成
この目的を達成するために本発明は、流路中の
流体を軸流旋回させる旋回手段である固定翼と、
前記旋回手段により旋回して流れる旋回流の中に
位置し流れの方向に対し垂直方向に周回する可動
体と、前記可動体を前記旋回流の範囲内にとどめ
る流出防止手段と、前記可動体の周回の回転数を
流路外部より検出する検出手段からなり、前記可
動体は軸支持部のない円柱形状とし、周回時常に
流路側壁に面する部分に永久磁石を設け、磁気検
出素子で前記可動体の回転検出を行なう形態とし
たものである。
流体を軸流旋回させる旋回手段である固定翼と、
前記旋回手段により旋回して流れる旋回流の中に
位置し流れの方向に対し垂直方向に周回する可動
体と、前記可動体を前記旋回流の範囲内にとどめ
る流出防止手段と、前記可動体の周回の回転数を
流路外部より検出する検出手段からなり、前記可
動体は軸支持部のない円柱形状とし、周回時常に
流路側壁に面する部分に永久磁石を設け、磁気検
出素子で前記可動体の回転検出を行なう形態とし
たものである。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例を第２図〜第７図を用
いて説明する。第２図、第３図において、ハウジ
ング５内に流路６が形成され、矢印の流路方向の
上流に複数枚の傾斜翼をもつ固定翼７、その下流
に可動体８と、可動体８の可動受けとなる流出防
止部材９が設けられている。可動体８は前記流路
６の横断面に沿つて回転する。たとえば円柱形状
の棒状で、その長さは流路６の内径とほぼ同一寸
法で流路内におさまるように、また、両端は流路
側壁１０との可動時の接触部が少なくなるよう半
球状またはＲ状に形成されている。流出防止部材
９は流路を形成しかつ可動体の可動受けの役割を
もつもので、流路方向の中心部とドーナツ状の周
囲に抵抗部が設けてあり、可動体８が流出するの
を防止する。なお固定翼７と流出防止部材９は適
宜の間隔をおいて、それぞれハウジング５に圧入
などにより固定されている。また、可動体８の一
端には永久磁石１１が埋込まれており、可動体の
動作をその近傍の流路外部に設けた磁気検出素子
１２により検出できるよう構成されている。さら
に１３はハウジング５に設けられたネジ接続部
で、使用機器等の配管部に直接接続される。以上
が構成であり次に動作について述べる。
いて説明する。第２図、第３図において、ハウジ
ング５内に流路６が形成され、矢印の流路方向の
上流に複数枚の傾斜翼をもつ固定翼７、その下流
に可動体８と、可動体８の可動受けとなる流出防
止部材９が設けられている。可動体８は前記流路
６の横断面に沿つて回転する。たとえば円柱形状
の棒状で、その長さは流路６の内径とほぼ同一寸
法で流路内におさまるように、また、両端は流路
側壁１０との可動時の接触部が少なくなるよう半
球状またはＲ状に形成されている。流出防止部材
９は流路を形成しかつ可動体の可動受けの役割を
もつもので、流路方向の中心部とドーナツ状の周
囲に抵抗部が設けてあり、可動体８が流出するの
を防止する。なお固定翼７と流出防止部材９は適
宜の間隔をおいて、それぞれハウジング５に圧入
などにより固定されている。また、可動体８の一
端には永久磁石１１が埋込まれており、可動体の
動作をその近傍の流路外部に設けた磁気検出素子
１２により検出できるよう構成されている。さら
に１３はハウジング５に設けられたネジ接続部
で、使用機器等の配管部に直接接続される。以上
が構成であり次に動作について述べる。
流体は矢印の方向から流入し、固定翼７で軸流
旋回が与えられ、円柱の可動体８はまず流れの抵
抗を受けて長手方向が流路に垂直な状態で流出防
止部材９に当接し（可動体は投影面積の大きい方
向を流路に向けて安定する）、旋回流により可動
体８の長手方向の中心に対し自転するよう回転す
る。可動体は流出防止部材９に押しつけられ、流
路側壁に接触するよう回転するが、ころがり摩擦
で回転抵抗力は僅かであり、その回転数は流体の
流量に比例して回転する。従つて、可動体８の回
転数を測定することにより流量が測定できる。回
転数は可動体の両端が常に流路側壁に面するよう
回転するので、可動体に設けられた永久磁石１１
の周回を磁気検出素子１２でパルス的に検出し、
図示してない制御回路で演算され、流量として検
出されることになる。なお永久磁石は可動体の両
端に設けても構わない。上記可動体構成は長手方
向が流路径全体に渡つており、流体の旋回流をよ
り多量に受ける構成で、回転効率が上がり回転数
として多くなるので、検出精度がより向上する効
果がある。
旋回が与えられ、円柱の可動体８はまず流れの抵
抗を受けて長手方向が流路に垂直な状態で流出防
止部材９に当接し（可動体は投影面積の大きい方
向を流路に向けて安定する）、旋回流により可動
体８の長手方向の中心に対し自転するよう回転す
る。可動体は流出防止部材９に押しつけられ、流
路側壁に接触するよう回転するが、ころがり摩擦
で回転抵抗力は僅かであり、その回転数は流体の
流量に比例して回転する。従つて、可動体８の回
転数を測定することにより流量が測定できる。回
転数は可動体の両端が常に流路側壁に面するよう
回転するので、可動体に設けられた永久磁石１１
の周回を磁気検出素子１２でパルス的に検出し、
図示してない制御回路で演算され、流量として検
出されることになる。なお永久磁石は可動体の両
端に設けても構わない。上記可動体構成は長手方
向が流路径全体に渡つており、流体の旋回流をよ
り多量に受ける構成で、回転効率が上がり回転数
として多くなるので、検出精度がより向上する効
果がある。
次に本発明の他の実施例を第４図〜第７図を用
いて説明する。第４図〜第７図は前記実施例と可
動体形状がやや異なる。第４図、第５図の可動体
１４は、前記流路６の横断面に沿つて回転する先
端に径大部を有する、たとえば円錐又は円錐台で
両端にＲをとり、長さは流路径の半分程度の形状
であり、旋回流による周回時は遠心力により前記
径大部が流路側壁に面して周回するので、流路側
壁に面する部分に永久磁石１５が設けてある。第
６図、第７図の可動体１６は流路径に対し径小で
直径に対し厚さ方向が短かい円柱状であり、その
中心軸が前記流路の方向と一致する方向、すなわ
ち、面積の大なる方向を流路方向に向けて周回す
るので、第６図にように円柱の側面が流路側壁に
接触するように周回する。この時の円柱可動体は
自転しながら周回することになるので、磁気検出
の確度を上げるため円柱側壁の周囲に数個の永久
磁石１７を設けている。上記第４図〜第７図の可
動体構成によれば、流体停止時は特に限定されな
い位置にあり、流体が流れて旋回流による周回時
に、可動体の一面のみ流路側壁１０に接触しなが
ら周回することになり、可動体と流路側壁が常時
狭い隙間の状態におかれていることはなく、ゴミ
やスケールなどによる固着や作動不良の恐れが全
くなく、より作動信頼性が増す効果がある。また
可動体を樹脂など軽量材料で形成すれば検出感度
流量を下げ、回転数を増すなど性能向上が図れ
る。
いて説明する。第４図〜第７図は前記実施例と可
動体形状がやや異なる。第４図、第５図の可動体
１４は、前記流路６の横断面に沿つて回転する先
端に径大部を有する、たとえば円錐又は円錐台で
両端にＲをとり、長さは流路径の半分程度の形状
であり、旋回流による周回時は遠心力により前記
径大部が流路側壁に面して周回するので、流路側
壁に面する部分に永久磁石１５が設けてある。第
６図、第７図の可動体１６は流路径に対し径小で
直径に対し厚さ方向が短かい円柱状であり、その
中心軸が前記流路の方向と一致する方向、すなわ
ち、面積の大なる方向を流路方向に向けて周回す
るので、第６図にように円柱の側面が流路側壁に
接触するように周回する。この時の円柱可動体は
自転しながら周回することになるので、磁気検出
の確度を上げるため円柱側壁の周囲に数個の永久
磁石１７を設けている。上記第４図〜第７図の可
動体構成によれば、流体停止時は特に限定されな
い位置にあり、流体が流れて旋回流による周回時
に、可動体の一面のみ流路側壁１０に接触しなが
ら周回することになり、可動体と流路側壁が常時
狭い隙間の状態におかれていることはなく、ゴミ
やスケールなどによる固着や作動不良の恐れが全
くなく、より作動信頼性が増す効果がある。また
可動体を樹脂など軽量材料で形成すれば検出感度
流量を下げ、回転数を増すなど性能向上が図れ
る。
以上が本発明の構成動作である。なお周回数検
出構成は永久磁石を可動体に設けて検出する構成
で述べてきたが、可動体を磁力のない導磁性体で
形成し、磁気検出素子に磁束を及ぼす位置に近接
して設けた永久磁石を流路外部に固定して設け、
可動体の近傍により磁束方向を変化させて素子で
検出する構成もあり、また発光、受光素子を流路
側壁に設けた光学的検出方法などもある。さら
に、流体に旋回流を与える構成では固定翼以外に
平板のねじり構造など、流出防止手段は多孔円盤
形態など各種あり、いずれも実施例の構成に限定
されるものではなく、また流体の種類にも限定さ
れない。
出構成は永久磁石を可動体に設けて検出する構成
で述べてきたが、可動体を磁力のない導磁性体で
形成し、磁気検出素子に磁束を及ぼす位置に近接
して設けた永久磁石を流路外部に固定して設け、
可動体の近傍により磁束方向を変化させて素子で
検出する構成もあり、また発光、受光素子を流路
側壁に設けた光学的検出方法などもある。さら
に、流体に旋回流を与える構成では固定翼以外に
平板のねじり構造など、流出防止手段は多孔円盤
形態など各種あり、いずれも実施例の構成に限定
されるものではなく、また流体の種類にも限定さ
れない。
発明の効果
以上のように本発明の流量検出装置によれば次
の効果が得られる。
の効果が得られる。
(1) 可動体の同一面が常に流路側壁に対向して周
回する構成であり、前記面と検出器との位置関
係が一定になるため安定した出力信号を得るこ
とができる。
回する構成であり、前記面と検出器との位置関
係が一定になるため安定した出力信号を得るこ
とができる。
(2) 例えば、磁気検出手段を用いた場合には、流
路壁に対向する可動体の面にのみ、磁性処理を
すればよく、加工性、コストの面からも効果的
な構成である。
路壁に対向する可動体の面にのみ、磁性処理を
すればよく、加工性、コストの面からも効果的
な構成である。
(3) 旋回手段により流体に強制的に旋回流を与え
て自由状態の可動体を軸支持部なしで周回させ
る構成で、軸支持部のような常時狭い隙間状態
にある可動部分がなく、流体中に含まれるゴ
ミ、スケール、水アカなど異物、汚濁水による
つまりや作動不良の心配がなく、性能、信頼
性、耐久性に優れた流量検出装置である。
て自由状態の可動体を軸支持部なしで周回させ
る構成で、軸支持部のような常時狭い隙間状態
にある可動部分がなく、流体中に含まれるゴ
ミ、スケール、水アカなど異物、汚濁水による
つまりや作動不良の心配がなく、性能、信頼
性、耐久性に優れた流量検出装置である。
(4) 可動体は常に同一面が流路側壁に面するよう
周回するので、可動体に永久磁石を埋込み流路
外部より磁気検出素子で検出する方法や、流路
側壁に設けた発光受光素子と可動体の流路側壁
側周回面で光学的に検出するなど、検出がし易
いばかりでなく、可動体の回転数を正確に、確
実に検出できるものである。
周回するので、可動体に永久磁石を埋込み流路
外部より磁気検出素子で検出する方法や、流路
側壁に設けた発光受光素子と可動体の流路側壁
側周回面で光学的に検出するなど、検出がし易
いばかりでなく、可動体の回転数を正確に、確
実に検出できるものである。
(5) 通路中の通常の流れで回転翼などを回転させ
る場合は、検出装置の上下流の通路形態の特性
への影響を避けるため、直管部を長く設けたり
整流翼などを設けて、その影響を除去している
が、本発明では、固定翼で逆に強制的に旋回流
を起こさせているため、上記のような上下流の
形態による影響は生じることなく、構成が簡易
にして高性能が得られるものである。
る場合は、検出装置の上下流の通路形態の特性
への影響を避けるため、直管部を長く設けたり
整流翼などを設けて、その影響を除去している
が、本発明では、固定翼で逆に強制的に旋回流
を起こさせているため、上記のような上下流の
形態による影響は生じることなく、構成が簡易
にして高性能が得られるものである。
(6) 構造が簡単堅牢で且つ小型コンパクトであ
る。
る。
(7) 流量検出部構成が低抵抗で通常の流路径範囲
内におさめられており、流量センサとして機器
などの内蔵にさいし、好適である。即ち本発明
によれば、円柱状の可動体が設けられた周回部
は流路面積を小さく絞る物は一切ないと共に、
前記可動体の占る面積は、前記可動体が周回す
る部分の流路面積に比べ小さい。
内におさめられており、流量センサとして機器
などの内蔵にさいし、好適である。即ち本発明
によれば、円柱状の可動体が設けられた周回部
は流路面積を小さく絞る物は一切ないと共に、
前記可動体の占る面積は、前記可動体が周回す
る部分の流路面積に比べ小さい。
第１図は従来の軸流翼車式流量検出装置の構成
断面図、第２図は本発明の一実施例を示す流量検
出装置の構成断面図、第３図、第４図、第６図は
第２図Ａ−Ａ線断面図、第５図、第７図は第４
図、第６図の可動体の側面図である。 ６……流路、７……固定翼、８……可動体、９
……流出防止部材、１１……永久磁石、１２……
磁気検出素子。
断面図、第２図は本発明の一実施例を示す流量検
出装置の構成断面図、第３図、第４図、第６図は
第２図Ａ−Ａ線断面図、第５図、第７図は第４
図、第６図の可動体の側面図である。 ６……流路、７……固定翼、８……可動体、９
……流出防止部材、１１……永久磁石、１２……
磁気検出素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流路中の流体を軸流旋回させる旋回手段であ
る固定翼と、前記旋回手段により旋回して流れる
旋回流の中に位置し流れの方向に対し垂直方向に
周回する可動体と、前記可動体を前記旋回流の範
囲内にとどめる流出防止手段と、前記可動体の周
回の回転数を流路外部より検出する検出手段から
なり、前記可動体は、前記流路の横断面に沿つて
回転する前記流路の略直径の長さで、軸支持部の
ない棒状とし、周回時、常に流路側壁に面する部
分に永久磁石を設け、磁気検出素子で前記可動体
の回転検出を行なう流量検出装置。 ２ 流路中の流体を軸流旋回させる旋回手段であ
る固定翼と、前記旋回手段により旋回して流れる
旋回流の中に位置し流れの方向に対し垂直方向に
周回する可動体と、前記可動体を前記旋回流の範
囲内にとどめる流出防止手段と、前記可動体の周
回の回転数を流路外部より検出する検出手段から
なり、前記可動体は、前記流路の横断面に沿つて
回転する軸支持部のない先端に径大部を有する棒
状とし、周回時、常に流路側壁に面する重心とな
る前記径大部に永久磁石を設け、磁気検出素子で
前記可動体の回転検出を行なう流量検出装置。 ３ 流路中の流体を軸流旋回させる旋回手段であ
る固定翼と、前記旋回手段により旋回して流れる
旋回流の中に位置し流れの方向に対し垂直方向に
周回する可動体と、前記可動体を前記旋回流の範
囲内にとどめる流出防止手段と、前記可動体の周
回の回転数を流路外部より検出する検出手段から
なり、前記可動体は、その中心軸が前記流路の方
向と一致する軸支持部のない円柱とし、周回時流
路側壁に面する前記円柱の周面に複数個の永久磁
石を設け、磁気検出素子で前記可動体の回転検出
を行なう流量検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027938A JPS59153125A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 流量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58027938A JPS59153125A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 流量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59153125A JPS59153125A (ja) | 1984-09-01 |
| JPH0139530B2 true JPH0139530B2 (ja) | 1989-08-22 |
Family
ID=12234836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58027938A Granted JPS59153125A (ja) | 1983-02-22 | 1983-02-22 | 流量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59153125A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4996883A (en) * | 1989-09-19 | 1991-03-05 | Onicon Incorporated | Orbital-element flow sensors |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5051758A (ja) * | 1973-09-06 | 1975-05-08 | ||
| JPS50108957A (ja) * | 1974-02-01 | 1975-08-27 | ||
| JPS559179A (en) * | 1978-07-07 | 1980-01-23 | Aisan Ind Co Ltd | Flow meter |
-
1983
- 1983-02-22 JP JP58027938A patent/JPS59153125A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59153125A (ja) | 1984-09-01 |
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