特開 2022-93934 流量計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022093934

(43)【公開日】2022-06-24

(54)【発明の名称】流量計

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/10 20060101AFI20220617BHJP

【ＦＩ】

G01F1/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020206672

(22)【出願日】2020-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】000208765

【氏名又は名称】株式会社エンプラス

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 俊範

(72)【発明者】

【氏名】本間 一輝

【テーマコード（参考）】

2F030

【Ｆターム（参考）】

2F030CA02

2F030CC01

2F030CE03

2F030CE13

2F030CG09

(57)【要約】

【課題】小型化を可能としつつ、且つ、高精度な流量検出を実現し得る流量計を提供すること。
【解決手段】流路１１を形成するハウジング１０と、流路１１の延在方向に沿って回転軸が配されるように、ハウジング１０内に回転可能に支持された羽根車２０と、羽根車２０及びハウジング１０を間に挟んで互いに対向する位置に配設された発光部３１及び受光部３２を有する回転検出センサ３０と、を備え、ハウジング１０の流路１１は、円筒形状をなし、ハウジング１０の流路１１を形成する側壁の内周面のうち、発光部３１が放射するセンサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が通過する領域は、光軸Ｌ２に対して垂直な平面部１０ａとなっている、流量計。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流路を形成するハウジングと、
前記流路の延在方向に沿って回転軸が配されるように、前記ハウジング内に回転可能に支持された羽根車と、
前記羽根車及び前記ハウジングを間に挟んで互いに対向する位置に配設された発光部及び受光部を有する回転検出センサと、
を備え、
前記ハウジングの前記流路は、円筒形状をなし、
前記ハウジングの前記流路を形成する側壁の内周面のうち、前記発光部が放射するセンサビームの光軸が通過する領域は、前記光軸に対して垂直な平面部となっている、
流量計。

【請求項2】

前記ハウジングの前記側壁の外周面のうち前記センサビームの前記光軸が通過する領域は、前記光軸に対して垂直な平面部となっている、
請求項１に記載の流量計。

【請求項3】

前記センサビームの前記光軸は、前記羽根車の前記回転軸からオフセットした位置に設定され、
前記センサビームは、前記羽根車が回転している際、前記羽根車の回転角度が第２回転角度のときには前記羽根車の羽根に遮蔽され、前記羽根車の回転角度が第１回転角度のときには前記羽根車の前記羽根に遮蔽されることなく、前記受光部まで通過する状態となり、前記羽根車の前記羽根によって、前記羽根車の回転速度に応じて断続する光信号に変換される、
請求項１又は２に記載の流量計。

【請求項4】

前記羽根車は、前記センサビームに対して不透過性を有する複数枚の前記羽根を含んで構成され、
複数枚の前記羽根は、前記羽根車の回転角度が所定角度のときに、前記羽根同士の間に、前記センサビームが通過可能な隙間が形成されるように構成されている、
請求項３に記載の流量計。

【請求項5】

前記羽根は、前記センサビームに対して不透過性を有する複数枚の前記羽根を含んで構成され、
複数枚の前記羽根は、前記羽根車の回転角度が所定角度のときに、前記羽根に設けられた切り欠きを介して、前記センサビームが通過可能な領域が形成されるように構成されている、
請求項３に記載の流量計。

【請求項6】

前記羽根車は、表面に親水化処理が施された羽根を有する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の流量計。

【請求項7】

前記親水化処理は、被膜形成処理又はプラズマ処理である、
請求項６に記載の流量計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流量計に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、羽根車式流量計が知られている（タービン式流量計とも称される）。

【0003】

この種の流量計においては、流路内に羽根車を配し、羽根車を流体の流れる力で回転させて、そのときの羽根車の回転速度を検出することで、流体の単位時間当たりの体積流量（以下、単に「流量」と称する）を計測する。

【0004】

この種の流量計において、羽根車の回転速度を検出する方式としては、一般に、磁気検出方式が用いられている。磁気検出方式は、羽根車の羽根にマグネットを設け、羽根車が回転した際の磁束変化を流路の外に設置した磁気検出素子で検出して羽根車の回転速度を検出する方式である。但し、磁気検出方式の流量計では、羽根車とは別の接液材料となるマグネットが必要となることから、化学薬品や血液等、汚染が許されない現場での使用には適さない。又、このような現場では、様々な化学薬品に対して耐性を有するマグネットを選定する必要が生じ、その素材の選定に困難さが伴う。

【0005】

このような背景から、化学薬品や血液等、汚染が許されない現場では、羽根車の回転速度を検出する方式として、光透過方式が注目されている。光透過方式は、羽根車のシャフトにセンサビーム通過用の貫通孔を設けると共に、羽根車を挟んで互いに対向する位置に発光部と受光部とを有する回転検出センサを設け、羽根車が回転しているときに観察されるセンサビーム（発光部から受光部に向けて放射される放射光を表す。以下同じ）の通過状態／遮断状態を検出することで、羽根車の回転速度を検出する方式である（例えば、特許文献１を参照）。光透過方式の流量計は、羽根車とは別の接液材料を必要としないため、汚染が許されない現場においても好適に使用可能である。

【0006】

尚、同じ光検出式でも、羽根車に反射板を取り付けて、当該反射板からの反射光を用いて、羽根車の回転速度を検出する光反射方式も存在するが、かかる光反射方式の流量計では、磁気検出方式の流量計と同様に、羽根車とは別の接液材料が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平３－２５２５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、この種の光透過方式の流量計においては、微小流量の流体が通流する配管内への設置を可能とするため、小型化要請がある。但し、本願の発明者らの鋭意検討の結果、流量計の小型化は、種々の要因で、羽根車の回転速度の検出精度の悪化（即ち、流量の検出精度の悪化）を招くことが分かってきた。

【0009】

例えば、羽根車を回転可能に支持するハウジングを小型化した場合、ハウジング内の流路の径が小さくなり、ハウジングの流路を形成する側壁の曲率が大きくなる。ハウジングの側壁の曲率が大きくなると、発光部から受光部に向けて放射されるセンサビームを、ハウジングの外部から流路内に進行させる際、及び、ハウジングの流路から外部に進行させる際に、屈折の程度が大きくなり、迷光が発生しやすくなる。そして、これに起因して、羽根車の回転速度の検出精度の悪化を招くことになる。

【0010】

又、羽根車を小型化した場合、羽根車のシャフトに形成するビーム通過用の貫通孔の径も、小さくなる。羽根車のシャフトに形成したビーム通過用の貫通孔の径を小さくすると、当該貫通孔を通過し得る回転検出センサのセンサビームの光量も減少するため、これに起因して、羽根車の回転速度の検出精度の悪化を招くことになる。加えて、ビーム通過用の貫通孔の径が小さくなると、流体中に含まれる気泡の影響を受けやすくなり、例えば、ビーム通過用の貫通孔内に付着した気泡によって、回転検出センサのセンサビームが遮蔽され、羽根車の回転速度の検出精度の悪化を招くことになる。

【0011】

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、小型化を可能としつつ、且つ、高精度な流量検出を実現し得る流量計を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前述した課題を解決する主たる本開示は、
流路を形成するハウジングと、
前記流路の延在方向に沿って回転軸が配されるように、前記ハウジング内に回転可能に支持された羽根車と、
前記羽根車及び前記ハウジングを間に挟んで互いに対向する位置に配設された発光部及び受光部を有する回転検出センサと、
を備え、
前記ハウジングの前記流路は、円筒形状をなし、
前記ハウジングの前記流路を形成する側壁の内周面のうち、前記発光部が放射するセンサビームの光軸が通過する領域は、前記光軸に対して垂直な平面部となっている、
流量計である。

【発明の効果】

【0013】

本開示に係る流量計によれば、小型化を可能としつつ、且つ、高精度な流量検出を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る流量計の外観を示す図

【図2】本発明の一実施形態に係る流量計の分解斜視図

【図3】本発明の一実施形態に係る流量計の側面断面図

【図4】本発明の一実施形態に係る流量計のハウジングの内部構造を示す図

【図5】本発明の一実施形態に係る流量計の羽根車の回転角度が第１角度のときの、羽根車の羽根部とセンサビームの光軸の位置関係を示す図

【図6A】本発明の一実施形態に係る流量計の羽根車の構成を示す正面図（羽根車の回転角度が第１回転角度の状態のとき）

【図6B】本発明の一実施形態に係る流量計の羽根車の構成を示す正面図（羽根車の回転角度が第２回転角度の状態のとき）

【図7A】変形例に係る流量計の羽根車の構成を示す図

【図7B】変形例に係る流量計の羽根車の構成を示す図

【図7C】変形例に係る流量計の羽根車の構成を示す図

【図8A】他の変形例に係る流量計の羽根車の構成を示す図

【図8B】他の変形例に係る流量計の羽根車の構成を示す図

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0016】

図１乃至図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る流量計１の構成を示す図である。

【0017】

図１は、流量計１の外観を示す図である。図２は、流量計１の分解斜視図である。図３は、流量計１の側面断面図である。

【0018】

図４は、流量計１のハウジング１０の内部構造を示す図である。

【0019】

図５は、流量計１の羽根車２０の回転角度が第１角度のときの、羽根車２０の羽根部２２とセンサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２との位置関係を示す図である。

【0020】

図６Ａ、図６Ｂは、流量計１の羽根車２０の構成を示す正面図であり、図６Ａは、羽根車２０の回転角度が第１角度のときの、羽根車２０の羽根部２２の状態を表し、図６Ｂは、羽根車２０の回転角度が第２角度のときの、羽根車２０の羽根部２２の状態を表している。

【0021】

各図には、各構成の位置関係を明確にするため、共通の直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を示している。以下では、Ｘ軸のプラス方向は計測対象の流体の通流方向を表し、Ｙ軸のプラス方向は流量計１の回転検出センサ３０の発光部３１がセンサビーム３０Ｌを放射する方向を表し、Ｚ軸のプラス方向はＸ軸とＹ軸と直交する方向で、流量計１の上方向を表すものとして説明する。

【0022】

尚、以下の説明で、各構成の位置関係を説明する際、「平行」又は「垂直」と称する場合、２つ構成間のなす角度が完全に０度又は９０度である態様に加えて、当該角度が製品製作上の公差の範囲（例えば、±１度）で０度又は９０度から角度ずれを有している態様も含む。

【0023】

流量計１は、計測対象の流体を通流させる流路１１を形成するハウジング１０と、ハウジング１０内に回転可能に支持された羽根車２０と、羽根車２０及びハウジング１０を間に挟んで互いに対向する位置に配設された発光部３１及び受光部３２を有し、これらにより羽根車２０の回転速度を検出する回転検出センサ３０と、を備えている。

【0024】

尚、本実施形態に係る流量計１は、光透過方式の流量計である。本実施形態に係る流量計１の計測対象の流体は、典型的には、水、化学薬品又は血液等の液体である。

【0025】

ハウジング１０は、流入口１１ａ及び流出口１１ｂを有し、ハウジング１０の内部には計測対象の流体を流通させる流路１１が形成される。流入口１１ａ、流路１１及び流出口１１ｂは連通しており、流量計１の外部から流入口１１ａを通じてハウジング１０内部に流入した流体は、流路１１を通って流出口１１ｂから外部に流出する。尚、ハウジング１０は、例えば、流入口１１ａには一次側の配管（図示せず）が接続され、流出口１１ｂには二次側の配管（図示せず）が接続された状態で配設される。

【0026】

ハウジング１０は、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌが透過し得るように、センサビーム３０Ｌ（例えば、赤外光）に対して透過性を有する材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）によって、形成されている。

【0027】

流路１１は、流路１１内を通流する流体が、羽根車２０が有する複数枚の羽根２２ａ、２２ｂそれぞれの領域を均一（即ち、流速ムラなく）に通過し得るように、円筒形状を呈している。換言すると、ハウジング１０は、羽根車２０の回転軸Ｌ１に沿って延在する円筒形状を呈する。

【0028】

但し、本実施形態に係るハウジング１０においては、流路１１を形成する側壁の内周面のうち、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が通過する領域は、光軸Ｌ２に対して略垂直な平面部１０ａ（以下、「内側平面部１０ａ」と称する）となっている（図４を参照）。又、流路１１を形成する側壁の外周面のうち、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が通過する領域は、光軸Ｌ２に対して略垂直な平面部１０ｂ（以下、「外側平面部１０ｂ」と称する）となっている。ここでは、内側平面部１０ａ及び外側平面部１０ｂは、ＸＺ面に略平行な平面部となっている。ここで、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が通過する領域は、ハウジング１０の外部の発光部３１からハウジング１０の内部に進行する位置と、ハウジング１０の内部からハウジング１０の外部の受光部３２に進行する位置と、に存在するため、ハウジング１０の内周面には、内側平面部１０ａが２箇所に向かい合わせて形成され、ハウジング１０の外周面には、外側平面部１０ｂが２箇所にハウジング１０の反対側に形成されることになる。

【0029】

尚、ハウジング１０は、羽根車２０の上流側に入口案内羽根１２を有し、流路１１内を通流する流体が、羽根車２０が有する複数枚の羽根２２ａ、２２ｂそれぞれの領域を均一に通過し得るように、ハウジング１０内に流入する流体を案内する構造となっている。又、ハウジング１０は、羽根車２０の上流側及び下流側それぞれに、羽根車２０を回転可能に支持するベアリングを有している（図示せず）。ここでは、羽根車２０を上流側で支持するベアリングは、入口案内羽根１２の位置に形成されている。

【0030】

羽根車２０は、回転軸Ｌ１が流路１１の延在方向に沿って配されるように（即ち、Ｘ軸方向）、ハウジング１０内に回転可能に支持されている。換言すると、羽根車２０の回転面は、ハウジング１０の流路１１内を通流する流体の流れ方向に対して略垂直となっている。

【0031】

羽根車２０は、シャフト２１と、羽根部２２と、を有している。シャフト２１は、羽根車２０の回転軸Ｌ１を構成しており、ハウジング１０内の羽根車２０の上流側に設けられたベアリング（図示せず）、及びハウジング１０内の羽根車２０の下流側に設けられたベアリング（図示せず）に、回転可能に軸支されている。シャフト２１は、軸方向の略中央部にボス部を有し、当該ボス部の外周面上に羽根部２２を取り付け可能に構成されている。

【0032】

羽根部２２は、ハウジング１０内の流路１１を通流する流体からの動力を受けて、当該動力を、羽根車２０の回転動力に変換する。羽根部２２は、シャフト２１の外周面（より詳細には、シャフト２１のボス部）に放射状に配設された複数枚（ここでは、２枚）の羽根２２ａ、２２ｂによって構成されている。複数枚の羽根２２ａ、２２ｂは、例えば、ハウジング１０内の流路１１を通流する流体からの動力を受けて、羽根車２０を所定方向へ回転するようなタービン翼形状を呈する。複数枚の羽根２２ａ、２２ｂは、例えば、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌ（例えば、赤外光）に対して不透過な材料（例えば、ポリアセタール樹脂）で構成されている。

【0033】

但し、本実施形態に係る羽根部２２は、羽根車２０が回転している際に、発光部３１が放射するセンサビーム３０Ｌを、羽根車２０の回転角度に応じて、間欠的に通過状態とし、又は、間欠的に遮蔽状態とするシャッターとしても機能する。即ち、羽根部２２は、羽根車２０の回転角度に応じて、センサビーム３０Ｌを通過させる状態と、センサビーム３０Ｌを遮断する状態とを切り替え、センサビーム３０Ｌを、羽根車２０の回転速度に応じて断続する光信号に変換する（図５、図６Ａ、図６Ｂを参照）。

【0034】

より具体的には、羽根２２ａと羽根２２ｂとは、所定間隔だけＸ軸方向に離間して配設され、羽根２２ａと羽根２２ｂとの間には、側面視で（ここでは、Ｙ軸方向から見たとき）、発光部３１側から受光部３２側まで連通する窓となる隙間Ｑ１が形成される構造となっている。そして、この隙間Ｑ１が、羽根車２０が第１回転角度の時には、側面視で（ここでは、Ｙ軸方向から見たとき）、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２の位置と重なる構成となっている（図６Ａを参照）。一方、この隙間Ｑ１は、羽根車２０が第２回転角度の時には（例えば、３６０度のうち、第１回転角度を除くすべての回転角度のとき）、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２の位置と重ならない（図６Ｂを参照）。

【0035】

つまり、本実施形態に係る流量計１においては、発光部３１から放射されたセンサビーム３０Ｌは、羽根車２０が第１回転角度のときには、隙間Ｑ１を介して、受光部３２側に通過可能となり（図６Ａを参照）、羽根車２０が第２回転角度のときには（例えば、３６０度のうち、第１回転角度を除くすべての回転角度のとき）、羽根２２ａ又は羽根２２ｂのいずれかが、センサビーム３０Ｌを遮蔽する（図６Ｂを参照）。これによって、羽根部２２は、羽根車２０の回転角度に応じて、センサビーム３０Ｌを、羽根車２０の回転速度に応じて断続する光信号に変換する。

【0036】

尚、隙間Ｑ１のサイズは、センサビーム３０Ｌのビーム径、及びビーム通過可能時間等を考慮して、適宜に設定されるのが好ましい。

【0037】

又、本実施形態に係る羽根部２２の表面は、より好ましくは、親水化処理が施された状態となっているのが好ましい。これによって、羽根部２２の表面に、気泡が滞留する状態をより効果的に抑制することが可能である。かかる親水化処理としては、樹脂材料を親水化するための従来公知の処理が用いられてよく、例えば、被膜形成処理（例えば、シリカ被膜を形成する処理）や、又は、プラズマ処理（例えば、酸素プラズマ処理）が挙げられる。

【0038】

回転検出センサ３０は、羽根車２０及びハウジング１０を間に挟んで互いに対向する位置に配設された発光部３１及び受光部３２と、コントロールユニット（図示せず）とを有する。

【0039】

発光部３１は、例えば、レーザダイオードや発光ダイオードである。発光部３１は、例えば、１μｍ以下のビーム径の赤外光を、センサビーム３０Ｌとして放射する。又、受光部３２は、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタである。受光部３２は、センサビーム３０Ｌの受光量に応じた起電力の検出信号を出力する。尚、発光部３１及び受光部３２は、回路基板３４に実装された状態で、ケース３３内に収納されている。

【0040】

発光部３１と受光部３２とは、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が、羽根車２０の回転軸Ｌ１に対して略垂直になるように配設されている。即ち、発光部３１から放射されたセンサビーム３０Ｌは、まず、ハウジング１０の発光部３１側の側壁（ここでは、ハウジング１０の発光部３１側の側壁のうち、内側平面部１０ａ及び外側平面部１０ｂの領域）に略垂直に入射し、ハウジング１０内に進行する。そして、ハウジング１０内に進行したセンサビーム３０Ｌは、羽根車２０に設けられたビーム通過ポイント（ここでは、羽根部２２の位置）を通過した後、ハウジング１０の受光部３２側の側壁（ここでは、ハウジング１０の受光部３２側の側壁のうち、内側平面部１０ａ及び外側平面部１０ｂの領域）に略垂直に入射し、受光部３２に到達する。

【0041】

但し、本実施形態に係る発光部３１及び受光部３２は、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が、羽根車２０の回転軸Ｌ１（即ち、ハウジング１０の中心軸）から、当該回転軸Ｌ１に直交する方向（図中では、プラスＺ方向）（即ち、ハウジング１０の外側方向）にオフセットした位置に設定されるように、配設されている（図５、図６Ａ、図６Ｂを参照）。センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２の羽根車２０の回転軸Ｌ１からのオフセット量は、羽根車２０の回転軸Ｌ１から羽根部２２の隙間Ｑ１の位置までの距離に相当する。つまり、羽根車２０におけるビーム通過ポイントは、羽根部２２の位置に存在し、羽根車２０が第１回転角度の時には、隙間Ｑ１と重なり（図６Ａを参照）、センサビーム３０Ｌが通過可能な状態となり、羽根車２０が第２回転角度（例えば、３６０度のうち、第１回転角度を除くすべての回転角度）の時には、羽根部２２（羽根２２ａ又は羽根２２ｂ）と重なり、センサビーム３０Ｌが通過不可能な状態となる（図６Ｂを参照）。

【0042】

尚、回転検出センサ３０にて、羽根車２０の回転速度を検出する手法は、従来公知の手法と同様である。羽根車２０がハウジング１０内の流路１１を通流する流体からの動力を受けて回転した際、羽根車２０の羽根部２２は、発光部３１から放射されるセンサビーム３０Ｌを、断続した光信号に変換し、これが受光部３２に提供される。受光部３２は、自身に到来するセンサビーム３０Ｌの光量に応じた起電力の検出信号を生成する。そして、受光部３２は、当該検出信号を増幅整形して矩形波のパルス信号（即ち、羽根部２２におけるセンサビーム３０Ｌの通過状態を示すオン／オフ信号）に変換して、コントロールユニットに送出する。コントロールユニットは、受光部３２から取得したパルス信号のパルス列（例えば、単位時間当たりのパルス信号の数）から、羽根車２０の回転速度を検出し、この羽根車２０の回転速度からハウジング１０内の流路１１を流れる流体の単位時間当たりの流量を算出する。

【0043】

［効果］
一般に、流量計１の小型化を図る場合、ハウジング１０の側壁の曲率は、大きくならざるを得ない。通常、計測対象の流体（例えば、水）とハウジング１０の材料（例えば、樹脂材料）とは屈折率差が大きいため、仮に、従来技術に係る流量計のように、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌを、ハウジング１０の側壁の曲率が大きい領域を通過させる場合には、センサビーム３０Ｌは、ハウジング１０の側壁を通過する際に、大きく屈折し、多方向に拡散するおそれがある。そして、これにより、迷光が発生したり、受光部３２に到達するセンサビーム３０Ｌの光量が減少して、羽根車２０の回転速度の検出精度の悪化を招くことになる。

【0044】

この点、本実施形態に係る流量計１では、センサビーム３０Ｌは、ハウジング１０の側壁を通過する際には、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２に対して略垂直に形成された内側平面部１０ａの領域を通過する構成を取る。従って、本実施形態に係る流量計１によれば、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌが、ハウジング１０の側壁からハウジング１０内を通流する流体中に進行する際、及び／又は、ハウジング１０内を通流する流体中からハウジング１０の側壁に進行する際に、屈折し、多方向に拡散することを抑制することが可能である。

【0045】

又、本実施形態に係る流量計１では、更に、センサビーム３０Ｌは、ハウジング１０の側壁から大気中に進行する際、及び／又は、大気中からハウジング１０の側壁に進行する際には、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２に対して略垂直に形成された外側平面部１０ｂの領域を通過する構成となっている。従って、本実施形態に係る流量計１によれば、センサビーム３０Ｌが、ハウジング１０の側壁から大気中に進行する際、及び／又は、大気中からハウジング１０の側壁に進行する際に、屈折し、多方向に拡散することも抑制することが可能である。

【0046】

このように、本実施形態に係る流量計１によれば、ハウジング１０の構造の工夫によって、羽根車２０の回転速度の検出精度の高精度化、即ち、流量検出の検出精度の向上を図ることができる。

【0047】

又、一般に、流量計１の小型化を図る場合、羽根車２０のシャフト２１も小型化（即ち、細径化）する。そのため、従来技術に係る流量計のように、シャフト２１中に形成された貫通孔を、羽根車２０におけるビーム通過ポイントとする構成では、貫通孔の孔径の制約から、十分な光量のセンサビーム３０Ｌを受光部３２に到達させることが困難となる。

【0048】

この点、本実施形態に係る流量計１では、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２は、羽根車２０の回転軸Ｌ１からオフセットした位置に設定され、羽根車２０の羽根部２２の位置（上記実施形態では、隙間Ｑ１の位置）に、羽根車２０におけるビーム通過ポイントが設定される。従って、本実施形態に係る流量計１によれば、羽根車２０におけるビーム通過領域を十分に確保することが可能であり、十分な光量のセンサビーム３０Ｌを受光部３２に到達させることが可能となる。加えて、かかる構成によって、従来技術に係る流量計のように、ハウジング１０内を通流する流体中の気泡がセンサビーム３０Ｌの通過領域に滞留することを抑制することもできる。これによって、流体中の気泡によって、センサビーム３０Ｌの通過が阻害されることも抑制することができる。

【0049】

このように、本実施形態に係る流量計１によれば、センサビーム３０Ｌの光軸Ｌ２の位置の適正化によって、羽根車２０の回転速度の検出精度の高精度化、即ち、流量検出の検出精度の向上を図ることができる。

【0050】

（変形例）
上記実施形態では、羽根車２０の羽根部２２の羽根同士の間の隙間Ｑ１にビーム通過ポイントを形成する態様を示したが、本発明の一態様における流量計１においては、ビーム通過ポイントは、羽根車２０が有する複数枚（ここでは、３枚）の羽根２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの少なくとも一つに設けられた切り欠きＱ２によって形成されてもよい。

【0051】

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、変形例に係る流量計１の羽根車２０の構成を示す図である。図７Ａは、羽根車２０の構成を示す斜視図により示しており、図７Ｂ、図７Ｃは、羽根車２０の構成を示す正面図により示している。尚、図７Ａ、図７Ｂは、羽根車２０の回転角度が第１回転角度のときの、羽根車２０の羽根部２２とセンシングビームの光軸Ｌ２との位置関係を示しており、図７Ｃは、羽根車２０の回転角度が第２回転角度の状態のときの、羽根車２０の羽根部２２とセンシングビームの光軸Ｌ２との位置関係を示している。

【0052】

変形例に係る流量計１では、切り欠きＱ２は、羽根２２ｄの端部に設けられている（図７Ｂを参照）。即ち、変形例に係る流量計１では、羽根２２ｄが、羽根２２ｃ及び羽根２２ｅと比較して、短くなるように形成されている。そして、変形例に係る流量計１では、羽根車２０の回転角度が第１回転角度のときには、センシングビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が羽根２２ｄの切り欠きＱ２の位置と重なり、センシングビーム３０Ｌは、通過可能な状態となる（図７Ｂを参照）。一方、羽根車２０の回転角度が第１回転角度以外の角度のときには、センシングビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が切り欠きＱ２の位置から外れ、羽根２２ｄ又は羽根２２ｅの位置と重なり、センシングビーム３０Ｌは、羽根２２ｄ又は羽根２２ｅに遮蔽された状態となる（図７Ｃを参照）。

【0053】

上記実施形態に係る流量計１では、羽根車２０の羽根部２２の羽根同士の間（上記実施形態では、羽根２２ａと羽根２２ｂの間）の隙間Ｑ１にビーム通過ポイントを形成するため、羽根車２０に設ける羽根の枚数や形状に制約が生じる場合がある。この点、変形例に係る流量計１では、複数枚（ここでは、３枚）の羽根２２ｃ、２２ｄ、２２ｅの少なくとも一つに設けられた切り欠きＱ２によって、ビーム通過ポイントが形成される構成となるため、羽根車２０に設ける羽根の枚数や形状に対する制約を小さくすることができる点で、有用である。

【0054】

尚、羽根車２０の羽根に設ける切り欠きＱ２の位置は、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃのように、羽根の端部の位置に限らない。

【0055】

図８Ａ、図８Ｂは、他の変形例に係る流量計１の羽根車２０の構成を示す図である。図８Ａ、図８Ｂは、他の変形例に係る流量計１の羽根車２０の構成を示す正面図である。図８Ａは、羽根車２０の回転角度が第１回転角度のときの、羽根車２０の羽根部２２とセンシングビームの光軸Ｌ２との位置関係を示しており、図８Ｂは、羽根車２０の回転角度が第２回転角度の状態のときの、羽根車２０の羽根部２２とセンシングビームの光軸Ｌ２との位置関係を示している。

【0056】

図８Ａ、図８Ｂでは、切り欠きＱ２は、羽根２２ｆの中間位置に形成されている。そして、他の変形例に係る流量計１では、羽根車２０の回転角度が第１回転角度のときには、センシングビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が羽根２２ｆの切り欠きＱ２の位置と重なり、センシングビーム３０Ｌは、通過可能な状態となる（図８Ａを参照）。一方、羽根車２０の回転角度が第１回転角度以外の角度のときには、センシングビーム３０Ｌの光軸Ｌ２が切り欠きＱ２の位置から外れ、羽根２２ｆ又は羽根２２ｇの位置と重なり、センシングビーム３０Ｌは、羽根２２ｆ又は羽根２２ｇに遮蔽された状態となる（図８Ｂを参照）。

【0057】

切り欠きＱ２は、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示す態様に限らず、図８Ａ、図８Ｂに示す態様のように形成されてもよく、いずれの態様であっても、羽根車２０に設ける羽根の枚数や形状に対する制約を小さくすることが可能である。

【0058】

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。

【0059】

例えば、上記実施形態では、羽根車２０の羽根同士の隙間Ｑ１や、羽根車２０の羽根２２ａ、２２ｂに設けた切り欠きＱ２により、羽根車２０が回転している際のビーム遮断状態とビーム通過状態と、を変化させる態様を示した。しかしながら、本発明の流量計１において、羽根車２０が回転している際のビーム遮断状態とビーム通過状態と、を変化させるための構成としては、羽根車２０の羽根２２の一部の領域を、光透過性の材料で形成する態様を採用してもよい。

【0060】

又、上記実施形態では、羽根車２０に設ける隙間Ｑ１や切り欠きＱ２を一箇所のみとして、羽根車２０が回転している際に、羽根車２０が一回転する毎に、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌを一回だけ通過させる態様を示した。しかしながら、本発明の流量計１においては、羽根車２０が所定角度（例えば、９０度）回転する毎に、回転検出センサ３０のセンサビーム３０Ｌを一回通過させる構成としてもよい。これによって、回転検出センサ３０にて、単位時間当たりの羽根車２０の回転速度に加えて、単位時間当たりの羽根車２０の回転角度まで検出することが可能となる。

【0061】

又、上記実施形態では、センサビーム３０Ｌの通過ポイントにおける光量の問題、及び、ハウジング１０の側壁を通過する際のセンサビーム３０Ｌの屈折の問題等を複合的に解消し得る流量計１の態様を示した。しかしながら、これらのいずれか一つの問題のみを懸念する場合、上記実施形態で説明した流量計１の一部については、従来技術と同様の構成が採用されてもよい。例えば、ハウジング１０の側壁を通過する際のセンサビーム３０Ｌの屈折のみを懸念する場合、羽根車２０の位置におけるビーム通過ポイントについては、従来技術と同様に、羽根車２０のシャフト２１に設けた貫通孔を、ビーム通過ポイントとして設定してもよい。

【0062】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本開示に係る流量計によれば、小型化を可能としつつ、高精度な流量検出を実現することができる。

【符号の説明】

【0064】

１ 流量計
１０ ハウジング
１０ａ 内側平面部
１０ｂ 外側平面部
１１ 流路
１１ａ 流入口
１１ｂ 流出口
１２ 入口案内羽根
２０ 羽根車
２１ シャフト
２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ） 羽根部
３０ 回転検出センサ
３０Ｌ センサビーム
３１ 発光部
３２ 受光部
３３ ケース
３４ 回路基板
Ｌ１ 羽根車の回転軸
Ｌ２ センサビームの光軸
Ｑ１ 隙間
Ｑ２ 切り欠き

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】