【考案の詳細な説明】 【考案の属する技術分野】 本考案は感知装置の分野に向けられたものであり、特に流体流量が所定の最少 値を越えたことを指示する装置に関する。 本考案は、装置を流れるガスの流量が設定したレベルに達したときに電気信号 を発生するガス流量スイッチとして用いられるのに特に適しており、そのためそ れに関連して説明するが、本考案は例えば機械的または空気的出力信号を与える 他の装置においても実施できるものである。 【従来の技術】 一般の形式のガス流量インジケータ（指示装置）は知られており、例えば米国 特許第２，９６３，５６３号明細書、第４，１８１，８３５号明細書および第４ ，３１３，１１１号明細書に開示されている。 これらの特許の各々に示されたイ ンジケータは磁界応答性スイッチを作動するように円筒状ガス流路内に摺動自在 に取付けられた円筒状磁石ピストンを用いている。 一般に、ピストンはピストン と流路との間の狭い環状流路スペースを与えるように流路より直径においてわず かに小さく寸法決めされている。 装置を流れるガスの流量が所定のレベルに達す ると、ピストンの上端に作用する圧力の増加がばねまたは重力押圧力に抗してピ ストンを下流に移動させるのに充分となる。 磁石ピストンの移動は関連するリー ドスイッチ等を作動し、所定の流量レベルを示す出力信号を出す。 【考案が解決しようとする課題】 これらの先行技術の装置には問題が存在した。 例えば、装置にはしばしば不一 致が存在した。 特に、リードスイッチを作動するために磁石を用いるとき、磁石 の強度の小さい変化またはリードの方向のわずかな差が作動が生じる点における 無視できない差を生じさせた。 ある先行技術装置においては問題がさらに増加している。 その理由は、作動方 向のピストンの移動が流量の絞りの長さを減少するように装置の設計がなされて いるからである。 ピストンが作動点に向かって移動し始めるとき、一層多量の流 量がピストンの移動を保持するために要する。 このことはピストンの移動の減衰 を生じさせる傾向にあり、スイッチが切換えられる点の不一致を導き出すことに なる。 前述のことに加えて、先行技術の装置は流路中の流量制限絞りとして働き、そ れによって最少流量指示が発生される点を越えて流量のレベルを無視できないほ ど阻止する。 このことはあるシステムにおいては望ましくないことである。 例え ば、ある製造および処理システムにおいては、ある最少ガス流量がシステム操作 の１つの段階に対して必要であるが、操作の次の段階またはシステムの洗浄に対 しては多量の流量が必要となる場合がある。 この多量の流量差を達成するために 、先行技術の装置では、バイパス配管系、多重弁マニホルド等を設けることがし ばしば必要となった。 本考案は一般的な形式のガス流量インジケータ（指示装置）の著しい改良を提 供することにある。 本考案によって構成されたインジケータは操作において極め て矛盾しないものであり、最少流量指示点をかなり越える流量を取扱うことがで きる。 【課題を解決するための手段】 一般に、本考案は、ガス入口端およびガス出口端を有する円筒状流路を形成す る内壁を有するハウジングを含むガス流量インジケータから成る。 入口端および 出口端にそれぞれ面する軸線方向に離れた第一および第二端面を有する円筒状ピ ストンが所定の最少レベルを越える流路を通る流量に応答して入口端に隣接した 第一位置から出口端に隣接する第二位置に軸線方向に移動するように流路内に摺 動自在に取付けられている。 円周方向に連続した計量リングは内壁から半径方向 内方に延び、第一および第二端の中間の流路中に軸線方向に狭い小さい直径の断 面を形成している。 リングは、ピストン部材の周囲にあり、環状流路をそれらの 間に形成しているように軸線方向に位置決めされるが、ピストンは、ピストン部 材が第二位置にあるときリングが流路の入口端およびピストン部材の第一端面の 間にあるように構成されている。 前述のように位置決めされた計量リングの使用によって、流量およびピストン のまわりを通過する流体に対する圧力降下は、第一位置から第二位置に向かうピ ストンの運動中著しく変化しない。 すなわち、ある先行技術の装置に現れるよう なピストンが第二位置または指示位置に向かって移動し始めるときの流量の少し づつの増加は存在しない。 その結果、本考案の装置では、ピストンの移動は減衰 されず、実質的にはスナップ作用で行われる。 ピストンが第二位置にあるとき、 ピストンはもはや計量リング内にはなく、流体は計量リングの全内径を通って流 れることができる。 このため、インジケータ作動に必要な所定の最小値を著しく 越えた流量がインジケータを通して直接流れることができる。 本考案の他の態様によれば、ピストン部材は流路を有しており、この流路は、 端面の入口開口から、計量リングおよび円筒状流路のガス出口端の間に位置決め された出口開口に向かって延びている。 好ましくは、計量オリフィスが流路中に 形成されている。 ピストン流路およびその計量オリフィスを用いることによって、インジケータ 作動が生じる流量レベルはピストンおよび計量リング間の環状流路の寸法だけに よって決められるものではない。 このように、共通の寸法の本体、ピストン、お よび計量リングを持つインジケータはピストン流路中の計量オリフィスを単に変 化することによって種々の異なった作動点を有することができる。 もちろん、こ のことは製造および在庫の要件を単純化する。 したがって、本考案の主要な目的は、比較的簡単な構造でありかつ広範囲の内 の選択した流量の１つを指示するように製造されまたは調節されることができる 流量インジケータを提供することにある。 本考案の他の目的は、ある所定の最小流量レベルにおいてスナップ作動指示を 与え、かなり多量の流量を流すことができる前述の形式の流量インジケータを提 供することにある。 【考案の実施の形態】 次に、本考案の好ましい実施の形態を例示するためのものであり、制限するた めのものではない図面を参照して、本考案を説明する。 図１は、考案の好ましい 実施の形態にしたがって形成した流路指示装置の全体的な構造を示している。 一 般に、図１の装置はステンレススチール等のような任意の適当な材料から形成し た円筒状主要本体１０を有する。 本体１０は、下端面１４から上端１６に延びる 軸線方向に整列した、ほぼ円筒状の貫通孔１２を有している。 本考案の部分を形 成しないが、本体１０には入口および出口継手１８および２０が設けられている 。 本考案の実施の形態においては、入口継手１８は、例えば下端面１４に形成し たカウンタボア２２に収容されて溶接することによって結合された溶接継手であ る。 出口継手２０は、端面１６から流路１２の上端の周囲に外方に延びるボス２ ４に溶接されるかまたは堅く結合されたねじ式継手として示される。 この実施の形態においては、貫通流路１２はほぼ円筒状の形状を有し、入口継 手１８と連結する第一流路セクション２６を有する。 第二のほぼ円筒状のセクシ ョン２８はセクション２６と軸線方向に整列し、出口継手２０に連結している。 セクション２６および２８の間に配置されているのは、比較的狭い、小さい直径 の計量リングセクション（断面）３０である。 計量リングセクション３０の目的および機能は後に明らかになるが、現段階に おいては、計量リング３０は貫通流路１２の形成中に本体１０と一体に形成され るか、または別個の部分として設けられることに留意すべきである。 貫通流路１２内に支持されているのはピストン部材３６である。 図示の実施の 形態においては、ピストン部材３６は、計量リングセクション３０の開口内径よ りわずかに小さい直径を持つ円筒状外壁３８を有している。 ピストン３６の下端 は開口しており、内方に延びるカップ状室４０を形成している。 室４０の上端す なわち内端は横方向壁４２によって形成されている。 ピストン部材３６の上端は 第二室４４を形成している。 室４４は磁石部材４６を含む。 室４４の上端は側壁 ３８に溶接されるかまたは堅く結合された横方向端壁によって閉じられている。 流路１２の上端に取付けられているのはガイド組立体５０である。 ガイド組立 体５０は図３に最も良く示されており、下端から軸線方向内方に延びる円筒状開 口５４を有するほぼ正方形の本体５２を有している。 開口５４はピストン部材３ ６の側壁３８の直径よりわずかに大きい。 図３に最も良く示すように、正方形本 体５２は、図示の位置において、流路セクション２８中に圧ばめされるか堅く位 置決めされる。 本体の正方形形状は外周に４つの流路５６を与える。 図１は低いまたは流れがない状態の装置を示す。 すなわち、ピストン部材３６ は最下部位置にあり入口継手１８に着座している。 入口に入る流れは室４０内に 受入れられる。 室４０からの流れは側壁３８に形成した流量制御オリフィス６０ によって制御される。 オリフィス６０を通る流量は、流量が所定の最小値を越え るまでは室４０内の圧力の増加がピストンを上方に移動するのに充分でないよう に、決められる。 流量制御オリフイス６０を通る流れはピストン部材３６の外部 を通り、前述の通路５６を通り流路１２の出口端に流れる。 流量が所定の最小値 を越えると、ピストン部材３６が上方に移動し始め流入する流れの少量がピスト ン３８の外部を通り、ピストンの外部計量リングセクション３０との間の環状ス ペースを通って流れる。 環状スペースは軸線方向に狭いので、この領域を通る流 量はピストン３６の上方移動にわたってほぼ一定のままである。 すなわち、ピス トンの外部と組合わさって計量リングによって与えられる流量の絞りは、計量リ ングの下方の環状スペース内で出合う絞りよりも著しく大きい。 その結果、流量 が所定の最小値を越えたとき、ピストン部材の下の流体圧力の比較的急速な増加 があり、図２に示す上部位置にスナップ作用でピストン部材を急速に移動させる 。 計量オリフィス６０の位置は、計量リングが図１に示すようにオリフィス６０ の常に上流にあるように、計量リングセクションに関連されている。 ピストン部材３６が完全に開放位置に移動すると、ピストンの下端は計量リン グ部分３０の上方にくる。 その結果、このとき、流れはピストンの下縁をまわり 、ピストンの外部に直接まわり、出口流路５６に流れる。 その結果、最小流路レ ベルが一旦越えられると、計量リングセクションおよび計量オリフィス６０のい ずれも流量を制限していないので、装置は多量の流量レベルを取扱うことができ る。 最少流量レベルが越えられたことを指示する有効な出力を与えるために、本装 置は磁石作動式リードスイッチ７０を用いており、リードスイッチは図示のよう に本体１０中にほぼ縦方向に延びるボア７２内に適当に取付けられている。 リー ドスイッチ７０は、図１の流量のない位置から図２の全流量の位置までのピスト ンの移動によって、使用するリードスイッチの特定の形式によって磁石４６がリ ードスイッチを開くまたは閉じるように、配置されている。 近接スイッチのよう な他の形式の作動指示手段等が等しく用いられることができる。 本考案の重要点 は、簡単な流体作動式ピストン部材が完全に開放した位置にスナップ作用で移動 させられる配列であり，そのとき、装置を流れる流量はユニットの作動を生じさ せるのに要する流量の何倍にもなることである。 図５は本考案の第二の実施の形態を示している。 図５の実施の形態は図１〜図 ４の実施の形態と多くの点でほぼ同一である。 このため、ダッシュ（'）が付け られて区別された同一の参照数字は対応する部品を識別するために用いられてい る。 そのような部品の記載は特に明示しない限り他の部品にも適用できるもので ある。 図５の実施の形態において、ガイド組立体５０は多孔性の、焼結した粉末材料 から形成したほぼカップ状の本体５１を有する。 本体５１は、図示のようにピス トン部材３６'と接近してしかし自由に収容するような形状の中央開口７４を有 している。 本体５１の外部は流路１２'に収容されるような寸法である。 明らか に、本体５１は圧ばめまたは適当に結合されることによって図示の位置に固定さ れている。 部材５１が形成される材料を適当に選ぶことによって、流量インジケータはガ イド機能に加えてフィルタ機能を達成することもできる。 【図面の簡単な説明】 【図１】図１は、本考案の好ましい実施の形態にしたがって形成した流量指示装置の縦方向断面図である。 【図２】図２は、流量インジケータが最少流量指示位置に移動された後の装置を示す図１と同様な図である。 【図３】図３は、図１の線３−３上の断面図である。 【図４】図４は、図１の線４−４上の断面図である。 【図５】図５は、図２と同様な縦断面図であるが第二の実施の形態を示す図である。 【符号の説明】 １０ 本体 １２ 流路 １４ 下端面 １６ 上端 １８ 入口継手 ２０ 出口継手 ２２ カウンタボア ２４ ボス ２６ 第一流路セクション ２８ 第二流路セクション ３０ 計量リングセクション ３６ ピストン部材 ４０ カップ状室 ４６ 磁石部材 ５０ ガイド部材 ７０ リードスイッチ |
