(57)【要約】  内部を流れる流体の流量を測定するための流量センサが提供される。流体が内部を流れるチャンバと、チャンバ内に設置された移動式磁石と、チャンバの周りに設置された固定式磁石と、チャンバ内の移動式磁石の位置を測定するためにチャンバの周りに設置された１つまたは複数のセンサと、を含むことができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流れる流体の流量を測定するための流量センサであって、
前記流体が内部を流れるチャンバと、
前記チャンバ内に設置された移動式磁石と、
前記チャンバの周りに設置された固定式磁石と、
前記チャンバ内の前記移動式磁石の位置を測定するために前記チャンバの周りに設置された１つまたは複数のセンサと、を備える流量センサ。
【請求項２】
前記チャンバが、前記移動式磁石を支持するために、内部に複数のサポートリブを含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項３】
前記移動式磁石および前記固定式磁石が、自然反発力を有する、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項４】
前記チャンバ内を流れる前記流体が、その内部を流れる前記流量に基づいて自然反発力を克服する、請求項３に記載の流量センサ。
【請求項５】
前記１つまたは複数のセンサが、ホール効果センサまたは磁界強度センサを含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項６】
前記チャンバ内の前記移動式磁石の位置を測定するために前記チャンバの周りに設置された前記１つまたは複数のセンサが、前記移動式磁石の周りの磁界を検出する、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項７】
種々の異なる磁界を有する複数の固定式磁石をさらに含み、前記複数の固定式磁石のそれぞれが所与の粘度の流体に対応する、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項８】
前記固定式磁石上に設置されるシースをさらに含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項９】
複数のシースをさらに含み、前記複数のシースのそれぞれが、所与の粘度の流体に対応するように前記固定式磁石の磁界を変化させる、請求項８に記載の流量センサ。
【請求項１０】
前記移動式磁石が環状磁石を含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項１１】
前記チャンバが内側スパイクを含み、前記環状磁石がその上で動けるように設置される、請求項１０に記載の流量センサ。
【請求項１２】
前記移動式磁石および前記固定式磁石が永久磁石を含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項１３】
流路を流れる流体の流量を測定する方法であって、
前記流路内に第１の磁石を設置するステップと、
前記流路の周りに第２の磁石を設置するステップと、
前記流路に前記流体を流すステップと、
前記第１の磁石の周りの磁界を検出するステップと、
前記検出された磁界に基づいて前記流量を決定するステップと、を含む方法。
【請求項１４】
磁界の異なる複数の第２の磁石をさらに含み、前記流体の粘度に基づいて前記複数の第２の磁石のうち１つを選択するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の磁石上にスチールシースを置いて、前記第２の磁石の磁界を変化させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的には流体用の流量センサに関し、より詳細には、種々の粘度が異なる流体とともに使用するために適合できる流量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料ディスペンサは、一般的には、様々な流体の測定された比率および／または量を組み合わせ、それによって所望の飲料を作る。これらの流体は、一般的には、ミクロ成分、マクロ成分および希釈剤として説明することができる。一般的に、ミクロ成分の再構成率は高いが、マクロ成分は、最大濃度で、または典型的には希釈剤に対して約１：１から約６：１の範囲の低再構成率のいずれかで、加えられる。マクロ成分は、１から１００００センチポアズの範囲の広範囲の粘度を有する。マクロ成分は、果汁、濃縮エキス、乳製品、糖シロップ、果糖ぶどう糖液糖、および、同様のタイプの成分を含む。
【０００３】
異常な動作を検出するために、飲料ディスペンサは、複数の流量センサと連通する複数の飲料ポンプを有し、それによってフィードバックを提供し、売り切れた飲料、または管詰まりのような「流量なし」の事象を検出することができる。マクロ成分ポンプとともに使用される流量センサは、上述の広範囲の粘度に適応する必要がある。しかしながら、公知の流量センサは、典型的には、狭い範囲の粘度で作動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、粘度の変化に適応することができる改良された流量センサが要望される。流量センサは、信頼性があり、適切なフィードバックを提供し、かつ洗浄が容易であるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
したがって、本出願は、その中を流れる流体の流量を測定するための流量センサについて記載する。この流量センサは、流体がその中を流れるチャンバと、チャンバ内に設置された移動式磁石と、チャンバの周りに設置された固定式磁石と、チャンバ内の移動式磁石の位置を測定するためにチャンバの周りに設置された１つまたは複数のセンサと、を含むことができる。
【０００６】
チャンバは、移動式磁石を支持するために、内部に複数のサポートリブを含むことができる。移動式磁石および固定式磁石は、自然反発力を含み得る。チャンバ内を流れる流体は、その内部を流れる流量に基づいて自然反発力を克服する。移動式磁石および固定式磁石は、永久磁石であり得る。センサは、ホール効果センサまたは他のタイプの磁界強度センサとすることができる。移動式磁石の周りの磁界を検出することによってチャンバ内の移動式磁石の位置を測定するために、センサをチャンバの周りに設置することができる。
【０００７】
流量センサは、異なる磁界を有する複数の固定式磁石をさらに含むことができ、複数の固定式磁石のそれぞれは、所与の粘度の流体に適合する。流量センサは、固定式磁石上に設置されるシースをさらに含むことができる。それぞれが、所与の粘度の流体に適合するように固定式磁石の磁界を変化させる複数のシースを使用することができる。
【０００８】
移動式磁石は、環状磁石を含むことができる。チャンバは内側スパイクを含むことができ、環状磁石をその上で移動するように設置することできる。
【０００９】
本出願はさらに、流路を流れる流体の流量を測定する方法について記載する。この方法は、流路内に第１の磁石を設置するステップと、流路の周りに第２の磁石を設置するステップと、流路に流体を流すステップと、第１の磁石の周りの磁界を検出するステップと、検出された磁界に基づいて流量を決定するステップと、を含むことができる。
【００１０】
流量センサは、磁界の異なる複数の第２の磁石をさらに含み得、方法は、流体の粘度に基づいて複数の第２の磁石のうち１つを選択するステップをさらに含むことができる。方法は、第２の磁石上にスチールシースを置いて、第２の磁石の前記磁界を変化させるステップをさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本明細書に記載される流体流量センサの斜視図である。
【図２】図１の流体流量センサの側断面図である。
【図３Ａ】図１の流体流量センサのさらなる側断面図である。
【図３Ｂ】図１の流体流量センサのさらなる側断面図である。
【図４】図１の流体流量センサのさらなる側断面図である。
【図５】図１の流体流量センサの代替実施形態の側断面図である。
【図６】図１の流体流量センサのさらなる代替実施形態の側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照すると（いくつかの図を通して類似する参照番号は類似する要素を示す）、図１〜図４は、本明細書に記載される流量センサ１００の一例を示す。概説すると、流量センサ１００は、入口導管１２０および出口導管１３０を有するチャンバ１１０を含む。流量センサのチャンバ１１０は、射出成型プラスチックまたは同様の種類の実質的に耐食性の材料で作製することができる。
【００１３】
チャンバ１１０は、そこを流れる流体流のために、入口導管１２０または出口導管１３０に比べて拡張された直径を有し得る。チャンバ１１０は、その内部に設置された複数の位置合わせリブ１４０を有することができる。リブ１４０は任意の個数または位置で使用することができるが、約９０°で設置された４つのリブ１４０が示される。また、以下により詳細に述べるように、チャンバ１１０は一体型ストップ１５０を有することができ、入口部１２０はタブ１６０を有することができる。チャンバ１１０は、好ましくは、半径が大きく角がほとんどない、全体的に滑らかな内側形状を有する。
【００１４】
移動式磁石１７０は、チャンバ１１０内に設置され、入口導管１２０に向かって延びる。移動式磁石１７０は、ネオジム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）、フェライト、または同様の種類の永久磁石材料などの永久磁石材料のコアを有することができる。また、移動式磁石１７０は、その周りを流れる流体と適合するように、プラスチックの外側コーティングを有することもできる。移動式磁石１７０は、概ね円筒形のカプセル状の形状とすることができるが、ここで、任意の従来の形状を使用することができる。移動式磁石１７０の磁界強度は、約３０００から約５０００ガウスとすることができるが、その他の範囲を使用してもよい。移動式磁石１７０を、軸方向および流体流れの方向に帯磁させることができる。
【００１５】
固定式環状磁石１８０は、チャンバ１１０の周りに設置することができる。環状磁石１８０は、チャンバ１１０を全体的にまたは部分的に取り囲み得る。容易に清浄するために、チャンバ１１０の外側に設置された固定式環状磁石１８０が示される。しかしながら、ここで、任意の場所を使用することができる。環状磁石１８０は、ネジウム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）、フェライトまたは類似のタイプの永久磁石材料から作製することができる。環状磁石１８０の磁界強度は、約３０００から約５０００ガウスとすることができるが、その他の範囲を使用してもよい。移動式磁石１７０を、軸方向および流体流れの方向に帯磁させることができる。
【００１６】
移動式磁石１７０および固定式環状磁石１８０は、移動式磁石１７０の動作範囲において互いに近接しているときに自然反発力を有し、したがって、移動式磁石１７０が固定式環状磁石１８０に近づくにつれて自然反発力が強くなる。磁石１７０と磁石１８０との間の反発は、入口導管１２０を通って入る流体流れの方向と反対方向の力を作り出す。反発力の大きさは、一般的には、流体流れが増え、磁石１７０と磁石１８０が近づいて移動するにつれて、非線形的に増大する。
【００１７】
移動式磁石１７０は、チャンバ１１０内の一体型ストップ１５０である一端部と入口導管１２０上のタブ１６０である他端部との間で動作することができる。位置合わせリブ１４０によってチャンバ１１０内に、移動式磁石１７０を支持することができる。磁石１７０、磁石１８０および流量センサ１００の全体を、任意の配向で使用することができる。
【００１８】
１つまたは複数の検出センサ１９０を、入口部１２０の周りに設置することができる。この実施例において、検出センサ１９０は、１つまたは複数のホール効果またはその他のタイプの磁界強度センサの形態をとることができる。他のタイプのセンサ１９０は、磁気制限センサおよび同様のタイプのデバイスを含む。検出センサ１９０は、上述のように、チャンバ１１０内の移動式磁石１７０の動きを移動式磁石１７０の近傍の磁界の変化として検出する。複数の個々のセンサ１９０からの信号を平均化し、それにより移動式磁石１７０の振動またはその他の干渉によって引き起こされる測定値の任意のノイズを最小限にすることができる。検出センサ１９０は、内部の磁界を測定し、ポンプ制御部１９５にフィードバックを提供する。ポンプ制御部１９５は、従来のマイクロプロセッサまたは他の種類の制御装置とすることができる。ポンプ制御部１９５は、ルックアップチャートまたはその他の種類のデータ構造を使用して、検出された磁界に基づいて流量を決定することができる。
【００１９】
使用時には、流体は、入口導管１２０、チャンバ１１０および外側導管１３０を通して流量センサ１００中を流れる。流体は、水、マクロ成分、ミクロ成分および／または液体もしくは気体形態のそれらの組合せとすることができる。流れは、移動式磁石１７０と環状磁石１８０との間の反発を克服する。この力により、移動式磁石１７０が環状磁石１８０に向かって移動する。流量の増加により、移動式磁石１７０が環状磁石１８０のより近くに移動する。図３Ａは、低流量状態における移動式磁石１７０の位置を示し、図３Ｂは、高流量状態における移動式磁石１７０の位置を示す。移動式磁石１７０の位置の変化は、磁界の強度に基づいて、検出センサ１９０によって検出される。したがって、検出センサ１９０は、磁界強度デートならびに流量なしの事象の通知をポンプ制御部１９５に提供することができる。次いで、ポンプ制御部１９５は、内部の流量および他の流量状態を決定する。
【００２０】
流量センサ１００は、広範囲の粘度で使用することができる。固定式環状磁石１８０の強度を変化させることにより、粘度の変化に対応することができる。したがって、種々の磁界強度を有する複数の固定式リング１８０を提供することができる。代替的には、図５に示されるように、スチールシース２００を、環状磁石１８０の周りに設置することができる。スチールシース２２０は、約１センチポアズ近い粘度を有する水様成分とともに使用するために磁界を低減させる。このような水様成分は、固定式環状磁石１８０からの最大の強さの磁界によって、移動式磁石１７０が対向するとき、流れを検出するのに十分な距離だけ、移動式磁石１７０を偏向させることができない場合がある。スチールシース２００は、磁界を部分的に短絡して、磁界、および移動式磁石１７０上の反発力を低減し、それによって異なる粘度に対応する。
【００２１】
図６は、流量センサ２１０のさらなる実施形態を示す。流量センサ２１０は、位置合わせリブ１４０を使用しないことを除いて、上述の流量センサ１００と同様である。そのかわりに、内側スパイク２２０を、チャンバ１１０内に設置することができる。リングの形態の移動式磁石２３０をスパイク上に設置することができる。移動式磁石２３０は、底を流れる流れの状態に応じて、スパイク２３０の周りで動作することができる。ここで、同様の磁気構造を使用することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年1月13日(2009.1.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流れる流体の流量を測定するための流量センサであって、
前記流体が内部を流れる線形のチャンバと、
前記線形のチャンバ内に設置された移動式磁石と、
前記線形のチャンバの周りに設置された固定式永久磁石と、
前記線形のチャンバ内の前記移動式磁石の位置を測定するために前記線形のチャンバの周りに設置された１つまたは複数のセンサと、を備える流量センサ。
【請求項２】
前記チャンバが、前記移動式磁石を支持するために、内部に複数のサポートリブを含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項３】
前記移動式磁石および前記固定式磁石が、自然反発力を有する、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項４】
前記チャンバ内を流れる前記流体が、その内部を流れる前記流量に基づいて自然反発力を克服する、請求項３に記載の流量センサ。
【請求項５】
前記１つまたは複数のセンサが、ホール効果センサまたは磁界強度センサを含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項６】
前記チャンバ内の前記移動式磁石の位置を測定するために前記チャンバの周りに設置された前記１つまたは複数のセンサが、前記移動式磁石の周りの磁界を検出する、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項７】
種々の異なる磁界を有する複数の固定式磁石をさらに含み、前記複数の固定式永久磁石のそれぞれが所与の粘度の流体に対応する、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項８】
前記固定式永久磁石上に設置されるシースをさらに含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項９】
複数のシースをさらに含み、前記複数のシースのそれぞれが、所与の粘度の流体に対応するように前記固定式永久磁石の磁界を変化させる、請求項８に記載の流量センサ。
【請求項１０】
前記移動式磁石が環状磁石を含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項１１】
前記チャンバが内側スパイクを含み、前記環状磁石がその上で動けるように設置される、請求項１０に記載の流量センサ。
【請求項１２】
前記移動式磁石が永久磁石を含む、請求項１に記載の流量センサ。
【請求項１３】
線形の流路を流れる流体の流量を測定する方法であって、
前記線形の流路内に第１の磁石を設置するステップと、
前記線形の流路の周りに第２の永久磁石を設置するステップと、
前記線形の流路に前記流体を流すステップと、
前記第１の磁石の周りの磁界を検出するステップと、
前記検出された磁界に基づいて前記流量を決定するステップと、を含む方法。
【請求項１４】
磁界の異なる複数の第２の永久磁石をさらに含み、前記流体の粘度に基づいて前記複数の第２の永久磁石のうち１つを選択するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の磁石上にスチールシースを置いて、前記第２の永久磁石の磁界を変化させるステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
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