JP2505315B2 - 流量センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ハウジングに取付けられたロー
タの近くで、少なくとも局部的に、らせん状に移動する
流体の流れが少なくとも１つのジェット推進賦活要素に
よって発生される、円筒形ハウジングを有する流量セン
サ、特に流体の流量計に関する。

【０００２】

【発明の背景】ハウジングに取付けられた１つのロータ
に作用するように流体を回転させるような気体又は液体
の流体用の流量計が知られている。

【０００３】そのような又は技術的に等価な構造が以下
の特許又は特許出願、即ち欧州特許０２８８５７７、オ
ランダ特許出願７９０９２７１及び８００３３７４に説
明されている。

【０００４】これらの特許の流量計の機能は単純な原理
に基づくものである。円筒形ハウジング内に、ハウジン
グを軸線方向に循環する流体にらせん運動を与えるウォ
ーム（らせん）状インサートが取付けられている。

【０００５】ロータの回転を計数することにより、通過
した流量に対応する読み取りが得られる。

【０００６】これら特許出願に説明されている流量計の
すべてが少なくとも１つの周囲のらせんチャンネルを持
つインサートを有することがわかる。インサートの目的
は、明らかに、通過する流体を旋回させることである。

【０００７】インサートを備えたそのような流量計には
重大な欠点がある。例えば、極めて正確にかつ相互偏差
（１％以上の偏差）なしにハウジング内に緊密に嵌め込
まねばならないインサートを製造することは極めて困難
であると思われる。

【０００８】このインサートはいわゆるねじモールドに
よって合成材料から作られるものである。インサートの
らせん状の縁部は「鋭い」ものである。実際上、このこ
とはモールドからの離型により端部がわずかに欠けたり
他の不規則な形状になることを意味する。鋭い縁部のた
め、らせん状チャンネルの壁の材料の厚みがどこでも均
一であることにはならない。合成材料に対しては、この
ことは、これらの材料の硬化が前記インサートを製造す
るとき極めて重要な制限になることを意味する。

【０００９】インサート（通常は４つのらせん状チャン
ネル）が多くの場合4.６mm×４mmの寸法を持つように仕
様を定めることが有効である。このとき、チャンネル幅
はせいぜい１mmであり、一方壁厚は0.４mmから0.２mmの
範囲内にある。0.０５mmの偏差は、圧力が既に加えられ
ている開口充填インサートが目で見ることができない付
加的な圧力を受け、測定の正確さや精密さに悪影響を与
えることを意味する。前述の特許又は特許出願の液体計
では、インサートを製造するときの0.０２mmの偏差か
ら、パーセントで表現できる程度に大きい流量の偏差が
生じることが実験的に求められた。インサートの製造ば
かりでなくこのインサートをハウジング中に組み立てる
ことにも関連するこれらの欠点にもかかわらず、この部
品は依然として前記液体計の心臓部である。さらに、あ
る意味で流量計の心臓部と呼ぶことができるこのインサ
ートを極めて問題の多いものとしているさらに別の理由
がある。その理由は以下の通りである。 （ａ）インサートのハウジングは１mmの壁を備えてい
る。合成材料のプレス中及び得られたフィルムの形成中
の0.０１mm以下の偏差でも数パーセントの測定偏差を生
じさせる。 （ｂ）既に述べたように、インサートはハウジング内に
らせん状に組み立てられねばならない。このことは、イ
ンサートを絞りの縁部に対して位置決めするときインサ
ートのヘッドを反対側のモールドの端部によって保護す
るような反対側のモールドによって行われる。 （ｃ）インサートの組み立て後、流量計は試験されねば
ならず、特に各流量計に対して偏差が決められねばなら
ない。既に説明したように、インサートとして良く知ら
れたらせん状チャンネルの壁は、このインサートの片を
ハウジング内に固定するためにも用いられる。すべての
部品の極めて小さい寸法のために、0.０１mmより小さい
各偏差は、期待する結果に悪影響を持つハウジングの変
形を意味する。0.０１mmより大きい各偏差はインサート
のハンジング内の固定を低品質にする。このことは、0.
０２０mmのプレストレスの付与に対して、0.０１mmの偏
差が既に５０％に等しいほど大きいことを意味する。 （ｄ）もし２つの互いに相補的な部品（即ち、ハウジン
グ及びロータ）が組み立てられるならば、流量計の「心
臓部」だけを試験すればよい。しかし、相互偏差を持つ
製品が常に得られるかもしれない。この種の流量計は小
さいパーセントの範囲内では２つとして同一のものはな
い。同一性を実現することが不可能であることはインサ
ート自体によって生じる。同一の流量計の製造を自動化
する試みは全く成功していない。したがって、理由は前
述したいろいろな箇所に述べた通りである。この結果、
大量生産は成功してない。その理由は、最終製品が不均
一でありかつ製造中の中間測定による調節が各流量計に
対して全く省けないからである。

【００１０】

【発明の要約】本発明の目的は、前述の欠点及びそれに
関連する問題を完全に解消し、それにより、良好な生産
性を得ることができ、部品の自動組み立てが確保し、極
めて高い品質の流量センサを期待できる、新規な概念の
流量センサ、特に流体流量計を提供することにある。

【００１１】本発明に従ってこの目的を達成するため
に、前記ジェット推進賦活要素は前記ハウジングの内壁
の部分の隆起部内に形成され、ハウジングと共に１工程
で製造され、ハウジングは絞り板によって前記ロータの
上流で境界が定められ、絞り板はこのロータのシャフト
の一方の端部に対する支持体として役立ち、一方シャフ
トの他端は前記チャンネルを横切って延びる小さい架橋
部に支持されている。

【００１２】本発明の好ましい実施例では、少なくとも
１つ好ましくは数個の流路が前記絞り板と前記ハウジン
グの内壁の間に設けられ、前記ハウジングの内壁が前記
絞り板を固定する数個の例えば４つの連続した突起を有
する。

【００１３】可能な実施例では、前記絞り板が前記ロー
タから遠い方の側部に循環流体を前記通路に向ける出っ
張りを備える。

【００１４】本発明の顕著な特徴は、前記絞り板が前記
出っ張りから遠い方の側部にディスク状隆起部又は局部
的に厚いディスクを備え、このディスク状隆起部が前記
ジェット賦活作用要素と共に前記隆起部の高さによって
流れ特性に影響を与えることである。

【００１５】本発明の特徴であるジェット推進賦活要素
は循環流体を渦流に変換するために数種の形状をとりう
る。これらの種々の実施例を以下に別個に説明する。本
発明のその他の詳細及び利点は本発明の流量センサ、特
に流体流量計の以下の説明から明らかになる。この説明
は単に例として挙げるものであり、本発明を限定するも
のではない。

【００１６】

【実施例】異なった図面に示す流量センサは、広いスペ
ース２及び狭いスペース３をそれぞれ持つハウジング１
から成る。ロータ４は、広いスペース２と狭いスペース
３の間の駆動面で、ハンジング１の中央軸線に取付けら
れている。

【００１７】ロータの上流で、ロータのシャフト５が絞
り板６に支持されており、一方実際のロータの下流で、
シャフト５の端部が小さい架橋部７に支持されており、
この架橋部はハウジング１のスペース２を通って２つの
方向に延びている。この小さい架橋部７は十字形部品か
ら成る。ロータ４のシャフト５の両端は、良好な状態で
の自動機械組み立てを確保するため、尖端又は他の形状
で終わっており、絞り板６及び小さい架橋部７は円錐形
に切削された開口８及び８′を有する。

【００１８】絞り板６は４つの内方に延びる突起９（図
２）で固定される。このように、ディスク状絞り板６を
押して、４つの連続した突起でハウジングの少なくとも
広いスペース２内のハウジング１内の適所に極めて容易
に固定することができる。このような配列により、部品
の組み立てが極めて容易になる。

【００１９】ハウジング１の広いスペース２近くのハウ
ジング１の内壁と絞り板６の外縁部の間に４つの流路１
０がかくして形成されている。スペース２からスペース
３へハウジング内を循環する流体は、ロータのシャフト
５に対してほぼ直角な方向にロータ４のブレード４′を
駆動する。これを得るために、数種のジェット推進賦活
要素が本発明に従って可能である。

【００２０】本発明の特徴は、これらのジェット推進賦
活要素がハウジング１及び小さい架橋部７と一体部品を
形成していることである。この概念から得られる大きな
利点は極めて明瞭である。実際上、インサートを利用す
る、明細書の導入部分で説明した構造体とは対照的に、
流量センサの基本部品が１工程で製造できる。既に述べ
たように、流量センサの基本部品は、ハウジング１、小
さい架橋部７及び前記ジェット推進賦活要素から成り、
ジェット推進賦活要素の種々の可能な実施例を以下に説
明する。

【００２１】最初に、絞り板６の上流で、ピン１１を設
けることができること（図７）を指摘しておきたい。こ
のピンは絞り板６の自動組み立てを可能にすることを特
に意図したものである。

【００２２】スペース２からスペース３に移動する流体
の空気又は流体力学構造を最適にするために、絞り板の
一部である出っ張りを、前記ピンを維持しながら又は前
記ピンに代えて、設けることができる。この出っ張りは
種々の形状をとりうる。図８によると、この出っ張りは
三角形１２の形状をとり、図９では、この出っ張りは、
底部が長方形１４と一致する小さい三角形１３である。

【００２３】他の可能な実施例が図１０に示されてお
り、図１０では、２つの凹状側部を持つ三角形の出っ張
り１５が示されている。さらに別の、しかし空気又は流
体力学の観点から有利さが少ない実施例は長方形１６か
ら成る（図１１）。最後に、同一の効果がアーチに沿っ
て設定した面から成るドーム形本体１７を適用すること
によっても得られる（図１２）。

【００２４】図１３の出っ張り１７′は非球面形状を持
つ。

【００２５】既に強調したように、小さい架橋部７と共
に、流量センサのハウジング１の一部であるジェット推
進賦活要素は数種の形状をとることができ、そのうちの
４つが例として図３乃至図６に示されている。

【００２６】第１実施例が図３に示されており、図３で
は、ジェット推進賦活要素１８は、そのような要素の２
つの隣接する側部の間に曲がったチャンネルが形成さ
れ、チャンネルの両側の側部がほぼ平行であるような輪
郭をとる。前記ジェット推進賦活要素１８の存在によっ
て、流入する流体を旋回させる仕方が小さい矢印で示さ
れている。

【００２７】図４では、流体は曲がったジェット推進賦
活要素１９によってやはり回転させられ、ジェット推進
作用要素１９は、直線壁２０を部分的に有し、この直線
壁が隣接するジェット推進賦活要素１９の壁２１と共に
２つの平行な壁を持つチャンネルを形成している。この
場合も、流体は、流入する流体をジェット推進賦活要素
の凹状の内側部２２に向けて偏向しているということか
ら、回転させられる。

【００２８】図５は、それぞれの三角形ジェット推進賦
活要素の２つの平行な壁２４及び２５の間で案内される
流入流体を同一の原理に従ってやはり旋回させるよう
に、三角形ジェット推進作用要素２３が設定されている
特定の実施例である。

【００２９】図６の変形例は、２つのジェット推進賦活
要素の間にくさび形のチャンネルが形成されていること
を除いて、図３の実施例に関連している。実際には、２
つの隣接する要素の側部２７及び２８が矢印の方向に向
かって狭くなるチャンネルを形成している。しかし、流
入する流体は各ジェット推進賦活要素の凹状壁２９によ
って偏向される。

【００３０】ジェット推進賦活要素の同様な設定が図２
に示されており、図２では、赤外線ビーム及び（又は）
ボルト計によって流体の流量を測定する２つの電子素子
３０及び３１が直径方向の反対側に設けられている。こ
の実施例では、図３に関連したジェット推進賦活要素３
２がチャンネル３２′を形成しており、チャンネルの断
面は出口に向かう方向に徐々に減少している。

【００３１】本発明の流量センサの新規な構造では、絞
り板が果たす役割を指摘しておく必要がある。

【００３２】ロータ４に面する絞り板６の側に隆起部３
３（図１４）を設けることによって、流体の流れ特性及
びロータ４への作用が影響を受けることである。

【００３３】流量センサの使用者の要求に応じて、異な
った高さの隆起部を持つ絞り板６を供給することができ
る。図１４はある高さの絞り板を示す。異なった高さの
絞り板の使用により、ジェット推進賦活要素によって形
成される「チャンネルの寸法」を定めることができるこ
とがすぐわかる。このことにより、ハウジング、架橋部
及びジェット推進賦活要素が１つのスプレー工程で形成
される基本的なモールドを変更する必要なしに使用者の
要求に流量センサを合わせるという重要な利点が得られ
る。

【００３４】このような、いわゆる可変流量制御が可能
であり、即ち、本発明の流量センサは測定しようとする
流量に合わせることができる。実際に、別の隆起部を持
つ絞り板６を備えた同一のハウジングは、既に説明した
ように、完全に異なった流れ特性を生じさせる。異なっ
た隆起部を持つ絞り板の使用により、或る流量の範囲に
適した絞り板を用いることによって高い正確さや良好な
直線性が得られる。このことは、流量センサが用いられ
る範囲内でできるだけ直線的に応答する必要があるの
で、重要である。

【００３５】実際上、市場の要求を考慮すると、今まで
知られた技術を用いるときには、少なくとも数種の異な
ったセンサを使用しなければならない。

【００３６】本発明の構造では、例えば、隆起部の高さ
が調節された絞り板を組み合わせて使用できる３つの異
なったハウジングを供給することによって同一の要求を
満たすことができる。

【００３７】「製造」の観点ばかりでなく「使用」の観
点からも本発明の流量センサが極めて重要な改良を果た
していることがすぐわかる。もちろん、このことは、
「製造」や「使用」のレベルと同様に、絞り板の構造に
関して明細書の前提部分で説明したジェット推進賦活要
素にも当てはまる。

【００３８】明らかに、本発明は前述の実施例に限定さ
れるものではなく、多くの変更を加えることができる。
第１に、流量センサ当たりのジェット推進賦活要素の数
は図示の例に限定されるのではない。少なくとも１つの
ジェット推進賦活要素が同一の結果を与える。絞り板６
の隆起部３３は非常にいろいろな高さ又は特性を示すこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の流量センサの縦断面図であ
る。

【図２】図２は、絞り板及びロータを省略した、図１の
センサの上方から見た図である。

【図３】図３は、本発明のジェット推進賦活要素の可能
な実施例を示す。

【図４】図４は、本発明のジェット推進賦活要素の可能
な実施例を示す。

【図５】図５は、本発明のジェット推進賦活要素の可能
な実施例を示す。

【図６】図６は、本発明のジェット推進賦活要素の可能
な実施例を示す。

【図７】図７は、別の縮尺で示す、上流に配置したセン
サの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図であ
る。

【図８】図８は、別の縮尺で示す、上流に配置したセン
サの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図であ
る。

【図９】図９は、別の縮尺で示す、上流に配置したセン
サの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図であ
る。

【図１０】図１０は、別の縮尺で示す、上流に配置した
センサの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図で
ある。

【図１１】図１１は、別の縮尺で示す、上流に配置した
センサの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図で
ある。

【図１２】図１２は、別の縮尺で示す、上流に配置した
センサの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図で
ある。

【図１３】図１３は、別の縮尺で示す、上流に配置した
センサの絞り板の部分の種々の実施例の１つの側面図で
ある。

【図１４】図１４は、流体の流れ特性に影響する高さを
持った隆起部を片側に有する絞り板の側面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 大きなスペース ３ 小さなスペース ４ ロータ ５ ロータのシャフト ６ 絞り板 ７ 架橋部 １１ ピン １２、１３、１６、１７ 出っ張り １８、１９、２３、２６、３２ ジェット推進賦活要素 ３３ 隆起部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流量センサ、特に流体の流量計であっ
   て、円筒形ハウジング（１）と、前記ハウジング内に取
   付けられたロータ（４）と、らせん状に移動する流体の
   流れを前記ロータの近くに少なくとも部分的に発生させ
   るために設けられた少なくとも１つのジェット推進賦活
   要素とを有する流量センサにおいて、前記ジェット推進
   賦活要素が前記ハウジング（１）の内壁の部分に隆起部
   として形成されかつ１工程でハウジングと共に製造さ
   れ、前記流量センサは、前記ハウジング（１）を部分的
   に閉じかつハウジングの外周と内周の間に流体用の少な
   くとも１つの流路（１０）を形成する絞り板（６）をさ
   らに有し、前記ハウジング（１）の内壁が数個の、例え
   ば４つの内方に向いた突起（９）を備えており、前記絞
   り板（６）がこれらの突起に固定されることを特徴とす
   る流量センサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の流量センサにおいて、
   ４つの流路（１０）が前記絞り板（６）と前記ハウジン
   グ（１）の内壁の間に設けられていることを特徴とする
   流量センサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の流量センサにお
   いて、前記ジェット推進賦活要素が前記ハウジングの内
   壁の周囲にわたって配置された一連の三角形（２３）に
   よって形成され、２つの隣接する三角形（２３）の隣接
   する側部（２４）及び（２５）が平行でありかつ前記側
   部の間を通過する流体に旋回運動を与えるように向けら
   れていることを特徴とする流量センサ。