JP2008089320A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数をより少なくすることができ、トラブルや故障が生じるのを防ぐことができるとともに、簡単な構成で流量を計測することが可能な流量計測装置を提供する。
【解決手段】流量計測装置１は本体１１とフラッパ１３と板バネ１６と第１の磁石部材１４と第２の磁石部材１５とひずみゲージ１７とを備える。本体１１は内部に流路を形成するために管壁を有する。フラッパ１３は流路内で回動することができるように本体１１に支持されている。板バネ１６は本体１１の管壁を介在してフラッパ１３に対向するように本体１１の外部に配置されている。第１の磁石部材１４はフラッパ１３に固着されている。第２の磁石部材１５は第１の磁石部材１４との間で反発作用をするように板バネ１６に固着されている。ひずみゲージ１７は板バネ１６に固着されている。ひずみゲージ１７で検出されるひずみ量から流路内の流量を計測する。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には流量計測装置に関し、特定的には簡易に流体の流量を計測するための流量計測装置に関するものである。

従来から、気体または液体の流体の流量を計測するための流量計として、たとえば、電磁流量計、質量流量計、タービン流量計等の各種の流量計が知られている。

しかしながら、これらの流量計は、駆動部材等の部品点数が多く、流体中に異物が混入することによるトラブルや故障が生じやすいという問題があった。

ところで、流量計の大きさを小型化するための流量計測装置の構成が、たとえば、特開平８−１５９８２７号公報（特許文献１）で提案されている。この流量計測装置は、被計測流体を絞って噴出する噴出ノズルと、この噴出ノズルの下流側に配置された羽根と、この羽根を支持し、かつ羽根に作用する浮力に応じて変位する支持体と、この支持体に取付けられたひずみゲージと、このひずみゲージで検出されるひずみ量から流量を演算する流量演算器とから構成されている。
特開平８−１５９８２７号公報

しかしながら、上記の流量計測装置では、流体中に異物が混入すると、異物が羽根にからむことによってトラブルや故障が生じるという問題がある。また、羽根を支持するために少なくとも二つの支持体が必要であるため、部品点数が多いという問題がある。

そこで、この発明の目的は、部品点数をより少なくすることができ、トラブルや故障が生じるのを防ぐことができるとともに、簡単な構成で流量を計測することが可能な流量計測装置を提供することである。

この発明に従った流量計測装置は、本体と、フラッパと、弾性部材と、第１の磁石部材と、第２の磁石部材と、ひずみゲージとを備える。本体は、内部に流路を形成するために管壁を有する。フラッパは、流路内で回動することができるように本体に支持されている。弾性部材は、本体の管壁を介在してフラッパに対向するように本体の外部に配置されている。第１の磁石部材は、フラッパに固着されている。第２の磁石部材は、第１の磁石部材との間で反発作用をするように弾性部材に固着されている。ひずみゲージは、弾性部材に固着されている。ひずみゲージで検出されるひずみ量から流路内の流量を計測する。

この発明の流量計測装置においては、流路内の流体の流量の変化に対して、フラッパが回動する。この回動角度の変化に伴って生じる磁石部材同士の反発作用に応じて、弾性部材が変形する。このとき、ひずみが弾性部材に与えられる。このひずみ量がひずみゲージによって検出される。

本発明者は、このようにして検出されるひずみ量（実際には変換された電流値）と実際の流量との関係を検証した結果、ひずみ量が流量にほぼ比例することを見出した。したがって、本発明の流量計測装置は、簡易な構成で流量の変化を検知することができる。

また、本発明の流量計測装置においては、流量を検出するための部材としてのフラッパは、流路内で回動することができるように本体に支持されていればよいので、一つの支持部材で支持されることができる。このため、部品点数をより少なくすることができる。その結果、トラブルや故障を低減することができるとともに、製造コストを低くすることができる。

さらに、本発明の流量計測装置は、磁石部材同士の反発作用に応じて変形する弾性部材のひずみを検出しているので、外部からのノイズの影響を受け難い。このため、ノイズによるトラブルや故障が生じるのを防止することができる。

この発明の流量計測装置においては、弾性部材は板バネからなり、ひずみゲージは、板バネの一方表面に固着された第１のひずみゲージと、板バネの一方表面と反対側の他方表面に固着された第２のひずみゲージとを含むことが好ましい。

このように構成することにより、装置をより小型化することができるとともに、第１と第２のひずみゲージを用いて、２ゲージ法、４ゲージ法等のブリッジ回路を構成することにより、検出されるひずみ量の出力を大きくすることができ、より精度の高い流量の変化を計測することができる。

以上のようにこの発明によれば、簡易な構成で流量の変化を検知することができるだけでなく、部品点数をより少なくすることができるとともに、ノイズ等によって生じるトラブルや故障を低減することができる。

以下、この発明の一つの実施の形態としての流量計測装置について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の流量計測装置の一つの実施の形態の概略的な構成を示す縦断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。

図１に示すように、流量計測装置１は、管壁を有する本体１１を備えている。管状の本体１１の内部には、矢印Ｆで示す方向に流体を流すための流路が形成されている。本体１１の管壁の一部にカラー部材１２が嵌め込まれて固着されている。

フラッパ１３は、カラー部材１２に取り付けられている。具体的には、フラッパ１３の一方端に形成された軸がカラー部材１２の溝に嵌め込まれている。このようにして、フラッパ１３は、一方端に形成された軸を中心にして流路内で回動することができるように、カラー部材１２を介在して、本体１１の内周壁に支持されている。フラッパ１３の他方端部には、第１の磁石部材１４が固着されている。

本体１１の管壁を介在してフラッパ１２に対向するように、弾性部材としての板バネ１６が本体１１の外部に配置されている。具体的には、板バネ１６は、止めネジ１８によって一方端部が本体１１の外周壁面に固着されている。第２の磁石部材１５が、第１の磁石部材１４との間で反発作用をするように板バネ１６の他方端部の裏側に固着されている。

板バネ１６の表裏面には、ひずみゲージ１７が固着されている。具体的には、板バネ１６の一方表面として表側面には二つのひずみゲージ１７からなる第１のひずみゲージが固着され、板バネ１６の一方表面と反対側の他方表面としての裏側表面には二つのひずみゲージ１７からなる第２のひずみゲージが固着されることによって、４ゲージ法によるブリッジ回路が構成されている。各ひずみゲージのリード線１９は、図示されていないが、ひずみゲージの出力を電気信号として受信し、たとえば、電流値として検出するために変換・演算装置に接続される。変換・演算装置にて、ひずみゲージで検出された電気信号としてのひずみ量から流路内の流量が算出される。

以上のように構成されているので、矢印Ｆの方向に流れる流体によってフラッパ１３が矢印Ｒで示される方向に回動すると、第１の磁石部材１４が第２の磁石部材１５に近づく。そうすると、第１と第２の磁石部材１４と１５との間の反発作用により、板バネ１６の一方端部が矢印Ｓで示される方向に曲がるように変形する。この変形によって生じる曲げひずみが板バネ１６の表裏面に与えられる。このひずみ量が４つのひずみゲージ１７によって検出される。

この場合、矢印Ｆで示される方向に流れる流路内の流体の流量の変化に対して、フラッパ１３が回動する。この回動角度の変化に伴って生じる第１と第２の磁石部材１４と１５の間の反発作用に応じて、板バネ１６が変形する。このとき、ひずみが板バネ１６に与えられる。このひずみ量がひずみゲージ１７によって検出される。

本発明者は、このようにして検出されるひずみ量（実際には変換された電流値）と実際の流量との関係を検証した結果、ひずみ量が流量にほぼ比例することを見出した。したがって、本発明の流量計測装置１は、簡易な構成で流量の変化を検知することができる。

また、本発明の流量計測装置１においては、流量を検出するための部材としてのフラッパ１３は、流路内で回動することができるように本体１１に支持されていればよいので、フラッパ１３の軸を一つの支持部材、たとえば、カラー部材１２で支持することができる。このため、部品点数をより少なくすることができる。その結果、トラブルや故障を低減することができるとともに、製造コストを低くすることができる。

さらに、本発明の流量計測装置１は、第１と第２の磁石部材１４と１５の反発作用に応じて変形する板バネ１６のひずみを検出しているので、外部からのノイズの影響を受け難い。このため、ノイズによるトラブルや故障が生じるのを防止することができる。

この実施の形態では、ひずみゲージは、板バネの一方表面に固着された二つのひずみゲージ１７からなる第１のひずみゲージと、板バネの一方表面と反対側の他方表面に固着された二つのひずみゲージ１７からなる第２のひずみゲージとから構成される。このように構成することにより、装置をより小型化することができるとともに、４ゲージ法によるブリッジ回路を構成することにより、検出されるひずみ量の出力を大きくすることができ、より精度の高い流量の変化を計測することができる。

なお、本体１１の管壁によって形成される流路の径に応じて、第１と第２の磁石部材１４と１５の磁力、板バネ１６の弾性係数を適宜設定することによって、計測される流量の精度を高めることができる。

本発明の流量計測装置は、簡易に構成されるので、家庭用浄水器等に内蔵される流量計に適用することができる。本発明の流量計測装置が対象とする流体は、液体または気体に限定されることなく、たとえば、水、空気等が挙げられる。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。

本発明の流量計測装置の一つの実施の形態の概略的な構成を示す縦断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）および側面図（Ｃ）である。

符号の説明

１：流量計測装置、１１：本体、１２：カラー部材、１３：フラッパ、１４：第１の磁石部材、１５：第２の磁石部材、１６：板バネ、１７：ひずみゲージ。

Claims (2)

1. 内部に流路を形成するために管壁を有する本体と、
   流路内で回動することができるように前記本体に支持されたフラッパと、
   前記本体の管壁を介在して前記フラッパに対向するように前記本体の外部に配置された弾性部材と、
   前記フラッパに固着された第１の磁石部材と、
   前記第１の磁石部材との間で反発作用をするように前記弾性部材に固着された第２の磁石部材と、
   前記弾性部材に固着されたひずみゲージとを備え、
   前記ひずみゲージで検出されるひずみ量から流路内の流量を計測する、流量計測装置。
2. 前記弾性部材は板バネからなり、前記ひずみゲージは、前記板バネの一方表面に固着された第１のひずみゲージと、前記板バネの一方表面と反対側の他方表面に固着された第２のひずみゲージとを含む、請求項１に記載の流量計測装置。

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