JPH01189519A

JPH01189519A - 流量検出装置

Info

Publication number: JPH01189519A
Application number: JP1490188A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Watanabe; 伸一渡辺; Gendo Kato; 玄道加藤; Takashi Iwasa; 岩佐　隆司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1988-01-26
Publication date: 1989-07-28

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、周囲に高電流の流れるＩＪ−ド線等がある場合、
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。

これに対し、光検出方式は、周囲の磁界に影響されない
という特長を持っており、例えば特開昭５７−７４６１
４号公報においては次のような構成になっていた。

第６図、第６図に示すように、１は断面円形状の環状流
路でこの流路の外周に流入通路２、及び流出通路３が開
口している。この流入通路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が押入されていると
共に、透明窓６，７が構成され、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
環状流路１内を環流しながら流入通路２から流出通路３
へ流れ、それと共に球体５も図中実線の矢印の方向に環
状流路１内を周回運動する。この球体の周回回転数は流
体の流量に比例するなど相関があるため、球体６の回転
により発光素子８と受光素子９間の光線をさえぎシ、こ
れにより生じる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、このような構成においては、環状流路１
を形成しているため、被検出流体が接触する面積が大き
く、流量抵抗も大きかった。したがって水道水の流れを
被検出流体とするときには、水道水中に含まれるＣａイ
オン等が環状流路１等に堆積してスケールが成長し、球
体６が正常に周回しにくくなったり、スケールによって
発光素子８からの光が受光素子９に到達しにくいという
問題点を有していた。また、環状流路１および環状流路
に対して垂直方向に発光素子８．受光素子９を挟設して
いるため、比較的大きなスペースが必要となシ、また配
置上の自由度が小さい。したがって最近の機器の小型コ
ンパクト化の要求に対して、適応しないという課題を有
していた。さらに環状流路１内において回転球体５を周
回させる方式は根本的に球体の回転の抵抗が大きく流量
と球体の回転数がリニアーな相関関係を示すことは難し
く、高精度の流量制御を行うことが出来なかった。

本発明は、上記課題を解消し、水道水を被検出流体とす
る場合において、コンパクトで、かつ高精度に被検出流
体の流量を測定できる流量検出装置を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段上記課題を解決するため、本発明の流量検出装置は、水
平断面が円形状の渦巻き室を有し、その渦巻き室の外周
接線方向に流体の流入口を有した透明な渦巻きケースと
、その渦巻きケースの底面の中心部に垂直方向に設けた
流体の流出口と、前記渦巻き室内に設け、流体とともに
周回する球体と、前記渦巻きケースを挾み、前記球体の
周回軌道によって光路が遮断される位置に配設した発光
手段および受光手段と、前記渦巻きケース、発光手段、
受光手段を覆う遮光カバーとからなり、前記受光素子か
らの出力信号により流体の流量を検出するものである。

作用上記構成により、流体が渦巻き室内に流入すると、渦巻
き室に設けた球体が渦巻き室を周回する。

渦巻きケースを挾んで配置された発光素子、受光素子が
回転ボールの位置によって発光素子からの光を受光素子
が受光したり、回転球体が光を遮断することによって、
受光しなかったシすることになり、これら受光素子から
出力され、球体の周回回転数を表すパルス信号から球体
の回転数と比例関係にある流体の流量を検出する。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図は本実施例を示す水平断面図、第２図は横方向か
ら見た垂直断面図である。

被検出流体が流入する流入口１７は、被検出流体が流入
口１７から流入して渦流が発生する透明の渦巻きケース
１８内の渦巻き室１８ｔＬとその渦巻き室１８２Ｌの外
周接線方向より連通している。

また渦巻き室１８２Ｌより被検出流体が流出していく流
出口１９は渦巻き室１８＆の底面の中央部より垂直方向
に設けられている。そして渦巻きケース１８内の渦巻き
室１８＆内には被検出流体の渦流によって周回する球体
としての回転ボール２０が設けである。回転ボール２ｏ
の材質はポリサルフォン等の樹脂で、光が反射しないよ
うに黒色にしている。なお渦巻きケース１８には回転ボ
ール２０を安定に回転させる突起部１８ｂを設けている
。回転ボール２０が周回する渦巻きケース１８の外部側
壁には渦巻きケースを挾んで互いに相対する発光素子２
１と受光素子２２が配設されている。

第２図に示すように、発光素子２１と受光素子２２の光
軸中心は底面からの高さｈが同一であり、さらに前記回
転ボール２ｏが渦巻き室１８１Ｌを周回する軌道中心の
位置と同一である。また、第１図に示すように発光素子
２１と受光素子２２は、中心線２３から、互いに異った
距離に配置している。すなわち、中心線２３から発光素
子２１までの距離を２１、受光素子２２までの距離をβ
２とすると、Ｅｌ〉１２としている。例えば実験ではＥ
１＝８關、１２−＝４．５圏とした。

２４は遮光カバーであり、発光素子２１、受光素子２２
及び渦巻きケース１８をおおうことてより、外乱光を遮
断し、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している。

第３図は回転ボール２ｏの回転数をパルス信号として変
換させる制御回路である。２５　、２６　。

２７は抵抗、２８はＮＰＮ　）ランジスタである。

次に上記構成における動作を第１図から第４図において
説明する。矢印Ｈの方向から渦巻き室１８１Ｌ内に流体
が流れると、流体は渦巻き室１８ｆＬを旋回し、それに
ともなって、回転ボール２０も渦巻き室１Ｂ＋！Ｌの内
壁を押圧しながら周回する。

この回転ボール２ｏは流体の流量に比例して周回する特
性をもっている。したがって流量の計測には、流量に比
例して周回する回転ボール２０の回転数を計測すればよ
い。

本実施例では、渦巻きケース１８を挾んで相対した位置
に発光素子２１、受光素子２２を配置することによって
、回転ボール２０が回転した時には、発光素子からの発
光を回転ボールが遮光する時と、透過する時との受光素
子に流れる電流の違いを前記制御回路によってパルスに
変換してこれを流量信号としている。つまり、回転ボー
ル２゜が第１図の人の位置にある時には、受光素子２２
には電流が流れＮＰＮ　）ランジスタ２８の７０ｍ電圧
は約０．２　Ｖとなシ、ＮＰＮ）ランジスタ２８はＯＦ
Ｆ　Ｌ、出力２９にはＨ１信号が発生する。−方、回転
ボール２０がＢの位置にある時には、受光素子２２には
電流が流れず、ＮＰＮ　）ランジスタ２８のペース電位
が高くなり、ＯＷして出力２９はり、信号が発生する。

したがって、流量が多い時は出力２９よシ出力される信
号は第４図（＆）のように周期が短かくなり、流量が少
ない時は出力２９よシ出力される信号は第４図（ｂ）の
ように周期が長くなる。この出力２９よシ出力された信
号を、マイコン３ｏへ入力することにより流量を検出す
ることができる。そして渦巻き室１８１Ｌは円形状であ
るため、回転ボール２ｏを有していても流体の流れに対
する抵抗が小さい。また回転ボール２０が前記渦巻き室
１８１Ｌを周回する軌道中心と、発光素子２１、受光素
子２２の光軸中心が同一であるため、万一、スケールが
付着しそうになっても回転ボール２０によって削りとら
れ、長時間の使用によっても、光の透過が悪化するとい
う現象が生じにくい。また、回転ボール２０の表面及び
、渦巻き室１８＆、発光素子２１、受光素子２２をおお
う遮光カバー２４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、遮断の区別が明確で、出力２９より出力される流
量を示す信号も明確なパルス信号として、マイコン等の
制御部３゜へ入力することができる。さらに、渦巻きケ
ース１８の上部に突起部１８ｂを設けることにより、前
記球体がよシ安定に同一周回軌道を周回し、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と受光素子を
配設したが、前記回転ボールの軌道上において、発光素
子、受光素子の光路を遮断できるようにするならば、発
光素子、受光素子を斜め方向、垂直方向に配設してもよ
い。

また、本実施例では、渦巻きケースを水平方向に配置す
るものとしたが、垂直方向に配置しても同様の効果が得
られる。

発明の効果以上の実施例の説明よシ明らかなように、本発明の流量
検出装置は、下記の効果を有する。

水が渦巻き室同壁に接する面積が少ないので流体の流れ
に対する抵抗も小さい。また流体に対する抵抗が小さい
ので球体の回転によりスケールが付着しにくく、長期間
の使用によって光の透過量が落ちず正確な流量検出がで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流量検出装置の一実施例を示す水平断
面図、第２図は同装置の垂直断面図、第３図は同装置の
制御回路図、第４図は同装置の受光素子の出力信号の波
形を示す図、第６図および第６図はそれぞれ従来の流量
検出装置の水平断面図および垂直断面図である。１７・・・・・・流入口、１８・・・・・・渦巻きケー
ス、１８＆・・・・・・渦巻き室、１９・・・・・・流
出口、２ｏ・・・・・・回転ボール（球体）、２１・・
・・・・発光素子、２２・・・・・・受光素子、２４・
・・・・・遮光カバー。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１７
−−−浅八つイ３−−−過線きケース２０−−一ロ村ボ′−ル２１−−・発光素子区　　　　　　　　　　　区の　　　　　　　　　　　　　　　寸法　　　　　　　　　　　派区　　　　　　　　　　区り　　　　　　　　　　　　　　　リ派　　　　　　　　　派

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水平断面が円形状の渦巻き室を有し、その渦巻き
室の外周接線方向に流体の流入口を有した透明な渦巻き
ケースと、その渦巻きケースの底面の中心部に垂直方向
に設けた流体の流出口と、前記渦巻き室内に設け、流体
とともに周回する球体と、前記渦巻きケースを挾み、前
記球体の周回軌道によって、光路が遮断される位置に配
設した発光手段および受光手段と、前記渦巻きケース、
発光手段、受光手段を覆う遮光カバーとからなり、前記
受光素子からの出力信号により流体の流量を検出する流
量検出装置。
（２）球体の外面および遮光カバーの内面は、黒色系と
した特許請求の範囲第１項記載の流量検出装置。
（３）渦巻きケースの天井部の中央に下方へ突出した円
錐状の突起を設けた特許請求の範囲第１項記載の流量検
出装置。