JP2518785B2

JP2518785B2 - 流量センサ−

Info

Publication number: JP2518785B2
Application number: JP4348775A
Authority: JP
Inventors: 貞雄岡田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPH06201418A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【利用分野】本発明は、給湯器等において使用される流
量センサ−、特に、センサ−流路内に羽根車を回転自在
に収容しこの羽根車の回転数を信号として出力する形式
の流量センサ−に関するものであって、前記給湯器の温
度制御等のために利用できる。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】上記形式の流量センサ−
としては、既に、実公平3-17223 号のものが知られてい
る。この従来のものは、図１に示すように、本体(1)
は、入口(11)から出口(12)になる直線状の流路を形成し
た筒体とし、この本体(1) 内の中心に磁性体で構成され
た羽根車(2) を回転自在に収容し、前記本体(1) の構成
壁を介して検出素子(S) を前記羽根車(2) に対向させ
て、前記羽根車(2) が流れによって回転するときの前記
磁性体の磁束変化、或いは、磁束方向等を前記検出素子
(S) で検知するものである。

【０００３】前記羽根車(2) は、その全体を磁性材料の
微粒子を均質に分散させた合成樹脂材により一体成形し
たものであって、各羽根を交互にＳ極・Ｎ極に磁化させ
たものである。そして、前記羽根車(2) は、その芯体
(L) を流路中心に設けた一対の第１軸受筒(15a) 及び第
２軸受筒(15b) で軸支されている。

【０００４】又、前記検出素子(S) は、羽根車(2) に対
向するように本体(1) の外側壁面に装着されている。こ
のような構成の流量センサ−においては、前記本体(1)
の入口(11)から流入した流れが羽根車(2) を通過する際
に、羽根車(2) の各羽根の各翼面をそれぞれ旋回方向に
押すことにより前記羽根車(2) を回転させる。

【０００５】このとき、前記羽根車(2) の回転数は、前
記流れの流量に比例することになる。すなわち、羽根車
(2) の各羽根が検出素子(S) の対向位置を通過する際
に、前記検出素子(S) は出力信号を出し、その出力信号
の間隔が小さい場合には流量が多く、逆に大きい場合に
は流量が少ない。従って、単位時間当りの出力信号回数
によって流量が演算できる。

【０００６】この上記形式のものでは、羽根車(2) が流
路内に収容されていることから、センサ−全体を小型化
することができ、給湯器内でのセンサ−の占めるスペ−
スが小さくなる利点がある。ところが、上記形式のもの
においては、センサ−の検知精度が不十分であるという
問題がある。

【０００７】検知精度を高めるには、上記のように単位
時間当りの出力信号回数が正確に流量と比例関係にある
ようにする必要がある。つまり、本体(1) 内の流れと羽
根車(2) の回転とが正確に比例する必要がある。ところ
が、上記形式のものでは、羽根車(2) の羽根端縁と本体
(1) 壁面との間を通過する流れが少なからず存在する。
このため、羽根車(2) の回転に関与しない流れが存在
し、この流量分が信号としては変換されないことにな
る。従って、実際の流量と検出素子(S) によって検出さ
れる流量との間に誤差が生じ、この結果、流量センサ−
としての検知精度が低下することになる。

【０００８】

【技術的課題】本発明は、このような点に鑑みてなされ
たものであり、『直線筒状の本体(1)内に羽根車(2) を
回転自在に収容し、前記羽根車(2) の回転による磁束変
化の頻度を、前記本体(1) に装着された検出素子(S) で
検知する形式の流量センサ−』において、センサ−の小
型化を損なわずに、検知精度を向上させることをその技
術的課題とする。

【０００９】

【技術的手段】上記技術的課題を解決するために講じた
本発明は、『羽根車(2) には、その各羽根(22)(22)の先
端をつないで且前記羽根車(2) と同軸となる一体の円筒
体(23)を連設し、本体(1) 内における羽根車(2) の上流
側近傍に、前記羽根車(2) と同軸の筒状の案内筒(13)を
位置させ、前記円筒体(23)の入口径を前記案内筒(13)の
出口径以上に設定した』ことである。

【００１０】

【作用】本発明の上記技術的手段は次のように作用す
る。本体(1) 内において、羽根車(2) の上流側近傍に案
内筒(13)が位置する構成となっている。このため、本体
(1) 内に流入する流れは、この案内筒(13)を介して、前
記羽根車(2) に到達する。そして、羽根車(2) の羽根(2
2)(22)の外周に設けた円筒体(23)は、その入口径が前記
案内筒(13)の出口径以上となっているから、案内筒(13)
からの流れのほとんど全ては、円筒体(23)内に流入して
羽根車(2) の羽根(22)(22)の配設部を通過することとな
り、本体(1) 内の流量と羽根車(2) の回転数とが正確に
比例する。

【００１１】

【効果】本発明は上記構成であるから次の特有の効果を
有する。本体(1) 内の流量と羽根車(2) の回転数とが正
確に比例するから検出素子(S)の信号出力頻度と流量と
が正確に比例し、検知精度が向上する。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を図２から図５に基づい
て説明する。この実施例は、図２に示すように、入口(1
1)から出口(12)への直線筒状の本体(1) 内に磁性体を具
備した羽根車(2) を回転自在に収容し、前記本体(1) の
構成壁の外部に検出素子(S) （ＭＲセンサ−）を対向さ
せた形式の流量センサ−に本発明を適用したものであ
る。

【００１３】前記羽根車(2) には、羽根(22)(22)の先端
縁相互をつなぐように円筒体(23)が外嵌一体化される。
前記両者の一体化を簡便にするため、円筒体(23)内に羽
根車(2) を嵌入止着する方式を採用する。このため、羽
根車(2) は、図３に示すように、金属製の芯体(L) を具
備する軸部(21)から放射状に延びた板状の複数の羽根(2
2)(22)の先端縁群を継ぐ係止リング(24)を具備する。こ
の係止リング(24)は羽根車(2) の軸線方向端部に位置す
ると共に、この係止リング(24)の外周面には、係止爪(2
5)(25)が突設されている。一方、図４に示すように、前
記円筒体(23)の下流側内周面には前記係止リング(24)を
丁度嵌入させる大きさの拡大径部(26)が設けられ、この
拡大径部(26)には、前記係止爪(25)(25)に合わせて矩形
の開孔(27)(27)が設けられている。

【００１４】そして、羽根車(2) の全体が円筒体(23)内
に収容されるように、係止リング(24)を円筒体(23)の拡
大径部(26)に嵌入し、前記係止爪(25)(25)が前記開孔(2
7)(27)に嵌入されて、前記円筒体(23)は、前記係止リン
グ(24)に抜止め状態に係合して、羽根車(2) と一体化さ
れている。上記構成の羽根車(2) は、図２に示すよう
に、上記本体(1) の中程に嵌入止着される筒状の羽根ケ
−ス(4) 内に回転自在に組み込まれる。前記羽根ケ−ス
(4)の下流端は小径筒部(41)となり、これの中心に設け
た第２軸受筒(15b) が複数の支持翼(F)(F)によって前記
小径筒部(41)の内周壁に連設固定されている。第２軸受
筒(15b) 内には、芯体(L) を受けるセラミック製軸受(1
5c) が装着されている。他方の上流側開放端には案内筒
(13)が嵌入され、この案内筒(13)の中心には、前記第２
軸受筒(15b) と同様にして、第１軸受筒(15a) が設けら
れ、複数の支持翼(F)(F)を介して案内筒(13)と一体化さ
れている。

【００１５】従って、案内筒(13)を羽根ケ−ス(4) に挿
着しない状態で円筒体(23)と結合一体化させた羽根車
(2) の芯体(L) の下流側突出端を第２軸受筒(15b) に挿
入し、次いで、芯体(L) の他方の突出端を第１軸受筒(1
5a) に挿入するようにして案内筒(13)を羽根ケ−ス(4)
の上流側開放端に嵌着させると、羽根車(2) が羽根ケ−
ス(4) 内に回転自在に組み込まれる。

【００１６】尚、第１軸受筒(15a) の下流側端部と、第
２軸受筒(15b) の上流側端部すなわちセラミック製軸受
(15c) との間隔は、上記羽根車(2) の軸部(21)の長さよ
りも長く設定され、羽根車(2) は軸線方向に一定範囲移
動自在となっている。又、第１軸受筒(15a) と軸部(21)
の対接端面は、共に、図５に示すようなノコ歯状部とな
っており、これら一対のノコ歯状部によりワンウェイク
ラッチ機構が構成され、第１軸受筒(15a) と軸部(21)が
対接したとき、羽根車(2) の逆転を阻止する。

【００１７】上記した、羽根車(2) と羽根ケ−ス(4) の
組体を本体(1) の上流側から挿入して、図２のように、
小径筒部(41)をこれに対応する小径段部(1a)に嵌入当接
させて止め輪により抜止め状態に固定すると円筒体(23)
の中程と本体(1) の外部の検出素子(S) とが対向する。
前記円筒体(23)の外周面には、図４に示すように、軸線
に平行に突設された帯状の強磁性体(P)(P)が所定のピッ
チで並設される。各強磁性体(P)(P)の極性の方向は円筒
体(23)の半径方向において交互に逆向きとなっている。

【００１８】従って、本体(1) 内の流れに比例して羽根
車(2) が回転すると、検出素子(S)が強磁性体(P)(P)の
磁束方向変化を検知して信号を出力する。尚、強磁性体
(P)(P)を帯状とした事により、該部分以外の外周面は凹
状となって異物の逃げ部分となり、強磁性体(P)(P)先端
に異物が付着したままになって誤検知される事を防止し
ている。

【００１９】この実施例では、案内筒(13)の下流端出口
の直径が円筒体(23)の上流端入口のそれよりも僅かに小
さくなっているから、案内筒(13)を通過する流れ、つま
り、本体(1) 内の流れのすべてが円筒体(23)内を流れる
ことになり、既述の作用が得られるものとなる。又、こ
の実施例では、軸部(21)と第１軸受筒(15a) との間にワ
ンウェイクラッチ機構が構成されるが通常流れの場合、
軸部(21)が一定範囲軸線方向に移動されて、前記ワンウ
ェイクラッチ機構を構成する一対のノコ歯状部相互が離
れているから、羽根車(2) は円滑に回転する。

【００２０】一方、この流量センサ−の下流で管路の急
閉塞等による水撃圧力が発生した場合には、羽根車(2)
は上流側に押されて、前記軸部(21)が第１軸受筒(15a)
に対接する。さらに、羽根車(2) には逆回転トルクが作
用するが、上記のように軸部(21)と第１軸受筒(15a) と
は逆転阻止状態に係合することから、前記羽根車(2)は
逆回転しない。

【００２１】従って、前記検出素子(S) が上記水撃圧力
を流量として検出してしまう誤動作は発生しない。さら
に、既述の従来技術においては、羽根車(2) として、磁
性材料の微粒子を均質に分散させた形式のものが採用さ
れているが、この形式のものでは、磁極が羽根自体で形
成されていることから、磁極の数は羽根数と一致する
が、本実施例においては、既述のように、各強磁性体
(P)(P)は、前記円筒体(23)の外周面に設けられて羽根数
以上に設けることができる。

【００２２】この構成によって、磁極数に対応する信号
を多く出力することができるため、検出素子(S) の検知
動作は迅速且確実なものとなる。尚、本実施例では、検
出素子(S) としてＭＲセンサ−を用いたが、ホ−ルＩＣ
を用いても良い。羽根車(2) の形成にあたり、羽根(22)
と円筒体(23)は一体でも良い。又、案内筒(13)は本体
(1) と、或いは、羽根ケ−ス(4) と一体でも良い。

【００２３】更に、図６に示すように、案内筒(13)の下
流端部が円筒体(23)内に入り込んでいてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の流量センサ−の要部断面図

【図２】本発明の流量センサ−の要部断面図

【図３】羽根車(2) の説明図であり、 (a)はその側面
図、 (b)は平面図

【図４】円筒体(23)の斜視図

【図５】ワンウェイ係合機構の要部側面図

【図６】円筒体(23)と案内筒(13)のその他の構成を示す
要部断面図

【符号の説明】

(1) ・・・本体 (2) ・・・羽根車 (23)・・・円筒体 (13)・・・案内筒 (S) ・・・検出素子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直線筒状の本体(1) 内に羽根車(2) を回転
自在に収容し、前記羽根車(2) の回転による磁束変化の
頻度を、前記本体(1) に装着された検出素子(S) で検知
する形式の流量センサ−において、羽根車(2) には、そ
の各羽根(22)(22)の先端をつないで且前記羽根車(2) と
同軸となる一体の円筒体(23)を連設し、本体(1) 内にお
ける羽根車(2) の上流側近傍に、前記羽根車(2) と同軸
の筒状の案内筒(13)を位置させ、前記円筒体(23)の入口
径を前記案内筒(13)の出口径以上に設定した流量センサ
−。