(57)【要約】　　　（修正有）【課題】従来技術に比して低流量域の流量測定が可能で構造的に強く、ヒステリシスも少ない低コストの粉粒体の衝撃式流量計を提供することである。【解決手段】検出板（１）を取り付けた受力体（８）と、受力体（８）を固定する固定体（９）を１組以上の板ばね（１１）で結びつけ、受力体端部に対向する位置に変位計（１０）設け、流体の衝撃により生じる受力体の変位から流体流量を測定することを特徴とする粉粒体の衝撃式流量計。【選択図】　　　　図２
2004138574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出板（１）を取り付けた受力体（８）と、受力体（８）を支持する固定体（９）とを１組以上のばね材（１１）で連結しており、固定体（９）に接続した変位計（１０）によって受力体（８）の固定体（９）に対する変位を検出することを特徴とする衝撃式流量計。（図２）
【請求項２】
検出板（１）を取り付けた受力体（８）と、受力体（８）を支持する固定体（９）とを１組以上のばね材（１１）で連結しており、請求項１に記載の変位計（１０）を、前記１組以上の板ばね（１１）によって区画された空域内に収納することを特徴とする衝撃式流量計（図３）。
【請求項３】
検出板（１）を取り付けた受力体（８）と受力体（８）を支持する固定体（９）とを１組以上のばね材（１１）で連結し、板ばね（１１）の上端は固定体（９）の立ち上げられた脚部の上端と横材を介して、かつその板ばね（１１）の下端は横材を介して受力体（８）の下端と結合しており、検出板（１）が受けた衝撃力の水平分力（ＦＨ　）によって生ずる受力体（８）の固定体（９）に対する変位を固定体（９）に設置した変位計（１０）により検出することを特徴とする衝撃式流量計の検出要素（図４）。
【請求項４】
受力体（８）に取り付けたビーム（４）を介して検出板（１）を、受力体（８）から側方に離れた位置で、固定体（９）に支持したことを特徴とする請求項１に記載の衝撃式流量計（図５）。
【請求項５】
１組の板ばねのうちの一方の板ばね（１１ーａ）の上端は固定体（９）の立ち上げられた脚部の上端と横材を介してかつその板ばね（１１−ａ）の下端は横材を介して受力体（８）の下端と連結しており、他方の板ばね（１１−ｂ）の上端は受力体（８）とかつその下端は固定体（９）と連結しており、それによって両板ばね（１１ーａおよび１１−ｂ）の双方に鉛直方向の引張力のみが作用することを特徴とする請求項４に記載の衝撃式流量計。（図６）
【請求項６】
変位計（１０）を、固定体（９）の立ち上げられた脚部によって支持しかつ１組の板ばね（１１ーａ）と板ばね（１１−ｂ）の間の空域内、特にその板ばね（１１ーｂ）と受力体（８）の立ち下げられた脚部との間の空域内に収納することを特徴とする、請求項５に記載の衝撃式流量計（図７）。
【請求項７】
受力体（８）の２つの立ち下げられた脚部の間において、固定体（９）から立ち上げられた脚部で変位計（１０）を支持し、受力体（８）の延長上に連結されたビーム（４）の端に検出板（１）を固定し、それによって検出板（１）に作用する衝撃力の水平分力（ＦＨ　）が増大した時、受力体（８）の立ち下げられた脚部と変位計（１０）との間の間隔が拡大するように構成したことを特徴とする、請求項５に記載の衝撃式流量計の検出要素。（図８）
【請求項８】
固定体（９）に凹部（１２）を設け、受力体（８）に凸部（１３）を設け、両部（１２、１３）を相互に嵌合する位置に配置することよりダンパを構成することを特徴とする、請求項１から７までのうちのいずれか１つに記載の衝撃式流量計。
【請求項９】
流路（１７）の対向する両壁面に、同一のダイヤフラム（１８ーａおよび１８−ｂ）をそれぞれ設置し、両壁面の中間に位置する検出板（１）を固定したビーム（４）の先端と基部とを、それぞれダイヤフラム（１８ａおよび１８ｂ）に固定したことを特徴とする請求項１から８までのうちのいずれか１つに記載の衝撃式流量計（図１０、１１）。
【請求項１０】
両ダイヤフラム（１８）を板ばね（１１）によって形成したことを特徴とする請求項９に記載の衝撃式流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一定の高さから落下又は流下する粉粒体、スラリー又は液体が検出板に衝突した時に検出板の受ける衝撃力の水平分力を検出し、電気信号等に変換することにより上記物体の流量を計測する衝撃式流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の１例を図１に示す｛
【非特許文献１】三協パイオテク株式会社の製品カタログ「インパクトライン流量計」の第９頁に記載された図２（発信器の基本構造）｝。一定の高さに設置された、粉粒体の供給機から排出された粉粒体７は、その落下方向に対して傾斜している検出板１に衝突する。その時検出板１の受ける衝撃力の水平分力ＦＨ　は、ビーム４を介してレンジスプリング又は反力機構３に伝達される。従って、ビーム４は十字板ばね支点又はピボット２を中心としてその水平分力ＦＨ　の大きさに比例して変位をする。この変位を作動トランス等のセンサ５によって検出し、流量を測定する。粉粒体７のダンパ６は、ビーム４の先端に固定され、その一端をセンサにかつその他端を容器中の減衰液体等に漬けることによって構成されていてビーム４の変位を制動することにより、粉粒体７の流れが不連続の場合に、これを平均化する作用を持っている。
しかし、現在実用されている最低流量は、０〜５０ｋｇ／ｈ程度である。その理由は、それ以下の低流量を計測できるためには、従って更に小さい水平分力ＦＨ　を計測できるためには、十字板ばね支点２を構成している板ばねを、ばね力の弱いもの、即ち、ばね定数の小さいものを使用しなければならないが、その結果、破損し易くなり、現場使用に適さないこととなっているからである。ピボットを使用した場合には、構造的にはより強化されるが、発生する摩擦力がゼロドリフトの原因となり、変位にばらつきが生じて精度上問題が発生する。その結果、最近需要の高まっている、高機能材の生産において要求される微小流量、　例えば、０〜１００ｇ／ｈの流量計測と制御は不可能である。これらを可能にし、現在市場が求めているより安価な流量計を実現するには、その構造を根本的に変え、新しい検出方法を案出する必要がある。
【０００３】
【非特許文献１】
三協パイオテク株式会社の製品カタログ「インパクトライン流量計」の第９頁に記載された図２（発信器の基本構造）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この公知の従来技術から出発して、本発明の第１の課題は、従来の同種の流量計に比してより低流量域の流量測定が可能な衝撃式流量計を開発することであり、本発明の第２の課題は、流量計の構造を、耐久性がありかつコスト上の要請に応えるべく構造的に単純化したものにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、請求項１から１０までに記載された発明特定事項によって解決される。
【０００６】
本発明を図示の実施例に基づいて、詳しく説明する。
【０００７】
【実施例】
図２は、本発明による衝撃式流量計の代表的かつ本質的な実施例を示す。図２において、検出板１は粉粒体７の落下方向に対して傾斜して受力体８に固定され、受力体８は水平分力ＦＨ　の作用方向において相前後してかつ相互に平行に配設されている２つで１組の板ばね１１（板ばね１１は複数組設けられことができる）を介して固定体９上に配設されており、固定体９はハウジング等の基体に固定されており、その際検出板１から遠い方の板ばね１１の外方でこの板ばね１１と平行に固定体９から立ち上げられた脚部の上端に変位計１０が支持されている。この際検出板１上に落下又は流下する粉粒体による衝撃力の水平分力ＦＨ　により、受力体８は水平方向に変位するが、その変位を変位計１０、例えば、渦電流センサ、差動トランス、静電容量計、光センサ、圧電素子、ロードセル、歪ゲージなどにより検出している。２つの板ばね１１は受力体８の自重によってそれぞれ鉛直方向の圧縮応力を受けている。
【０００８】
図３には本発明による衝撃式流量計の他の実施例が示され、　ここでは変位計１０を衝撃式流量計の検出部の中心に置くための構成が認められる。検出板１を取り付けた受力体８と、受力体８を支持する固定体９を１組の板ばね１１で連結しており、変位計１０は固定体９の上方に僅かに立ち上げられた脚部上に支持され、固定体９は検出板１に近い方の板ばね１１と平行で受力体８の立ち下げられた脚部によってかつ検出板１から遠い側では他方の板ばね１１によって区画された内室に収納されている。図３の実施例においても、２つの板ばね１１は受力体８の自重によって、それぞれ鉛直方向の圧縮応力を受けている。
【０００９】
図４には本発明による衝撃式流量計の他の実施例が示され、　この際板ばね１１に働いている鉛直方向の圧縮応力による座屈を防止するために、受力体８を固定体９の立ち上げられた脚部の上端よりも下部に配置し、受力体８と固定体９とを結んでいる板ばね１１に受力体８の自重による鉛直方向の引張応力のみが作用するように構成されている。図示のような１組の板ばね１１の他、同様に作用する複数組の板ばね１１を設けることができる。
【００１０】
図５には本発明による衝撃式流量計の更に別の実施例が示されている。この際板ばね１１は検出板１の水平分力ＦＨ　方向に対して垂直にかつ互いに平行に配設されており、それらの上端で受力体８に固定され、それらの下端で固定体９に固定されている。ここでビーム４の一端には検出板１が固定され、他端は受力体８に接続されている。一方の板ばね１１ーｂの外方でこれと平行に固定体９から立ち上げられた脚部の上端に変位計１０が支持されている。検出板１が粉粒体７により衝撃力を受けると、その水平分力ＦＨ　がビーム４、さらに受力体８に伝達され、衝撃力の大きさに応じて生じる受力体８の固定体９に対する変位が変位計１０によって検出される。ここで検出板１の自重により検出板１に近い方の板ばね１１−ａにはさらに鉛直方向の圧縮応力が作用し、検出板１から遠い方の板ばね１１−ｂには鉛直方向の引張応力が作用する。
【００１１】
図６には本発明による衝撃式流量計の更に他の実施例が示されている。この際板ばね１１は粉粒体７により検出板１の受ける衝撃力の水平分力ＦＨ　の方向に対して垂直にかつ互いに平行に配設されており、検出板１に近い方の板ばね１１ーａはその上端で固定体９の立ち上げられた脚部の上端に短い横材を介して連結され、その下端で受力体８の立ち下げられた脚部に短い横材を介して連結され、検出板１から遠い方の板ばね１１−ｂはその上端で受力体８の後端にかつその下端で固定体９に連結されている。この板ばね１１の外方でかつ板ばね１１と平行に固定体９から立ち上げられた脚部の上端に変位計１０が支持されている。このような構成によって、検出板１に作用した粉粒体７による衝撃力の水平分力ＦＨ　がビーム４を介して受力体８に伝達され、衝撃力の大きさに応じて生じる受力体８の固定体９に対する変位が変位計１０によって検出される。ここでは検出板１の自重により、検出板１に近い方の板ばね１１ーａおよび遠い方の板ばね１１ーｂの双方に鉛直方向の引張応力が生ずる。
【００１２】
図７には、変位計１１を衝撃式流量計の検出部の内部に格納した形の衝撃式流量計が示されている。検出板１に近い方の板ばね１１ーａはその上端で固定体９の立ち上げられた脚部の上端に短い横材を介して連結され、その下端で受力体８の立ち下げられた脚部に短い横材を介して連結され、検出板１から遠い方の板ばね１１ーｂはその上端で受力体８の後端にかつその下端で固定体９に連結されている。この板ばね１１ーａ、１１ｂの内方には、受力体８の前記の立ち下げられた脚部が板ばね１１ーａおよび１１ｂと平行に延び、これと平行に固定体９から立ち上げられた脚部の上端には変位計１０が支持されている。その結果、変位計１０は両板ばね１１ーａと１１−ｂの間に取り囲まれた形で収納されており、形状はコンパクトになる。図７による実施例と図３による実施例とは、図３による実施例では２つの板ばね１１ーａ，１１−ｂのいずれにも鉛直方向の圧縮応力のみが作用するのに対して、図７による実施例では２つの板ばね１１ーａ，１１−ｂのいずれにも鉛直方向の引張応力のみが作用する点で相違する。
【００１３】
図８は本発明による衝撃式流量計の他の実施例である。変位計１１を衝撃式流量計の検出部の内部に格納した形の衝撃式流量計であることは、図７と同じであるが、水平方向の分力ＦＨ　を受けた時に、受力体８が検出器１０から離れる方向に移動する点が異なる。検出板１に近い方の板ばね１１ーａはその上端で固定体９の立ち上げられた脚部の上端に短い横材を介して連結され、その下端で受力体８の立ち下げられた脚部に短い横材を介して連結され、検出板１から遠い方の板ばね１１−ｂはその上端で受力体８の後端にかつその下端で固定体９に連結されている。この板ばね１１ーａおよび１１−ｂの内方には、受力体８から立ち下げられた脚部が１１ーａおよび１１−ｂと平行に延び、これと平行に固定体９から立ち上げられた脚部の上端には変位計１０が支持されている。その結果変位計１０は両板ばね１１ーａおよび１１−ｂの間にかつ変位計１０の前後で受力体８の立ち下げられた両脚部の間に取り囲まれており、検出板１が粉粒体７による衝撃力を受けた際に変位計１０の後方に位置する受力体８の脚部は変位計１０から後方に遠ざかるので、この領域における変位計１０と前記脚部との接触のおそれはなくなる。変位計１０と受力体８の内壁面との間隔も図７の実施例に比して大きくすれば変位計１０と受力体８との間の接触のおそれも皆無となる。勿論、変位計１０が受力体８等によって区画された空域内に収納されているので、コンパクトになる。
【００１４】
図９に、本発明による衝撃式流量計の更に他の実施例が示されている。ここでは、図７に示した実施例をベースとし、これに対して追加的に固定体９の上面に凹部１２が、これと対応して受力体８の下面に凸部１３が形成されていて、凹部１２中に遊隙をもって嵌め込まれており、凹部１２中には減衰液体１４、例えば、シリコン油が充填されている。従って、粉粒体７により検出板１が受けた衝撃力の水平分力ＦＨ　によって固定体９に対して受力体８が相対的に移動をする際に凹部１２中に充填された減衰液体１４のために受力体８の移動速度が減衰抑制される。それによって粉粒体７の流下が不連続的となる場合でも安定した流量計測が可能である。以上の結果、構造は図１の従来技術の衝撃式流量計に比してスプリング又は反力機構３が不要となった点と、簡単な構造のダンパー機構により構造が簡単化し、コストの大幅な削減が達成された。
【００１５】
図１０には本発明による衝撃式流量計の各実施例に共通する検出板１の周辺領域の構造が拡大して示されている。この際給送部から送られてくる粉粒体７の流動を制御し、整流するために、整流器１６が設けられており、整流器１６の周囲を取り囲んで、粉粒体７の飛散を防止するために角状の流路１７が配設されている［図１０（ａ）］。流路１７を横断して検出板１を固定して備えたビーム４が配設されており、流路１７の外方に置かれた検出要素１５で変位が検出される。なお、中央に粉粒体７の流下のための開口を有する枠状に形成されたビーム４と検出板１とは検出板１の下面でビーム４に溶接等により結合されている［図１０（ｂ）］。粉粒体７の検出要素１５への飛散を完全に阻止するために、流路１７とビーム４との間において流路１７の検出要素１５の側にダイヤフラム１８ーａを設け、ダイヤフラム１８ーａにビーム４を固定することができる。この場合に、流路１７内の圧力変動が直接検出要素１５に作用し、前記水平分力ＦＨ　に加わるために、変位計で検出される変位に影響が生じる。そこでこれを防止するために、図１０（ａ）に示すように流路１７の対向する両壁面に同一サイズのダイヤフラム１８ーａおよび１８−ｂをそれぞれ配設し、ビーム４の両端を流路１７の両壁面のダイヤフラム１８ーａおよび１８−ｂにそれぞれ固定することができる。
また、ダイヤフラム１８ーａと１８−ｂを板ばね１１で構成し、両板ばね１１の中間位置に検出板１を設置して、ビーム４の検出板１の側又は検出要素１５の側のいずれかに変位計１０を設置することもできる。
【００１６】
図１１は、ダイヤフラム１８−ａと１８−ｂを設けた流路１７の外周に、ビーム４に設けた外枠１９を配置した流量計である。これによって、図１１０においては、ビーム４に粉粒体の堆積が生じるが、図１１では堆積が生じない。よって、測定精度が向上する。
【００１７】
図１２は、本発明による衝撃式流量計の検出板を取り除いた領域の具体的な設計例、特に検出要素を示し、その際平面図［図１１（ａ）］によれば、中央に変位計１０が固定体９の立ち上げられた脚部に配設されており、その両側にそれぞれ平行平板状の板ばね１１，１１が２組配設されており、板ばね１１は一体のブロックからワイヤカット放電加工によって創出されて受力体８と固定体９とを連結する形に形成されている。この際板ばね１１は、板厚０．０５ｍｍ×板幅約４０ｍｍである。この検出要素は、０〜１００ｇ／ｈの流量計に適用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来技術による衝撃式流量計の例を示す図である。
【図２】図２は、本発明による衝撃式流量計の１つの実施例を示す図である。
【図３】図３は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図４】図４は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図５】図５は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図６】図６は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図７】図７は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図８】図８は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図９】図９は、本発明による衝撃式流量計の他の実施例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明による衝撃式流量計の各実施例に共通する検出板の領域の拡大図であり、（ａ）はその図式的縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）における矢視Ａ−Ａ図である。
【図１１】図１１は、本発明による衝撃式流量計の各実施例の１つである。
【図１２】図１２は、本発明による衝撃式流量計における検出要素の１つの実施形態を示す図であり、（ａ）は、その平面図、（ｂ）はその底面図、（ｃ）は、その上面図、そして（ｄ）はその右側面図である。
【符号の説明】
１　　検出板
４　　ビーム
８　　受力体
９　　固定体
１０　　変位計又はセンサ
１１　　板ばね
１１ａ　　ばね部分
１１ｂ　　ばね部分
１２　　凹部
１３　　凸部
１４　　ダンパ用液体
１５　　検出要素
１６　　整流器
１７　　流路
１８　　ダイヤフラム
１９　　外枠
【図１】
2004138574.tif 000003
【図２】
2004138574.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004138574.tif 000010
【図９】
2004138574.tif 000011
【図１０】
2004138574.tif 000012
【図１１】
2004138574.tif 000013
【図１２】
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