JP3116645B2 - 流量計測装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の流量を計測する
流量計測装置に関し、特に家庭で水道水の使用量を計測
する水道メータに用いる流量計測装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、水道水は生活の向上に伴って使用
量が増加の傾向にある。反面、水源の新規確保や水質の
維持など多くの課題があり、水道水の節水が望まれ、水
道の使用量は各家庭に設けられた水道メータによって管
理されている。

【０００３】水道メータ等の流量計測装置は、羽根車の
回転を機械的に積算して使用量を計量するものや、羽根
車の回転を磁電変換素子で電気信号に変換し、この電気
信号を計数積算して、水道使用量を計測し表示する電子
式のものが実用化されている（例えば、特開昭５６−２
１０１７号公報）。

【０００４】従来この種の流量計測装置は図４に示すよ
うに、水道水の流量に応じて回転する羽根車が一体成形
された回転手段１と、回転手段１に設置された２つの磁
性体２と、回転手段１の回転数を計測するために磁性体
２から発する磁界の変化を検出する磁気抵抗素子からな
る第１センサ手段３と、回転方向を検出するために設置
された磁界の変化を検出する磁気抵抗素子からなる第２
センサ手段４と、第１センサ手段３と第２センサ手段４
の出力から回転手段１の回転数と回転方向を判断し各家
庭で使用される水道水の使用料を積算する流量計測手段
５と、第１センサ手段３から流量計測手段５に電源を供
給する電源手段６と、電源手段６の電極端子部にスポッ
ト溶接された接続片７と、第１センサ手段３から電源手
段６の接続片７を固定し配線するプリント基盤８と、防
水のための下ケース９と上ケース１０から構成され、下
ケースと上ケースは超音波溶着により防水性を強化して
いる。

【０００５】そして、第１センサ手段３から上ケース１
０でもって流量計測装置が構成される。

【０００６】上記構成において、水道メータは家庭で使
用される水道水の使用量を表示し、検針するようになっ
ていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、例えば５０ｍｍ口径の水道メータで防水
と防圧のために磁性体２とセンサの距離が８．５ｍｍで
あった場合、磁性体２と第１センサ手段３及び第２セン
サ手段４の回転軸方向の距離はもっとも近い位置に設置
しても８．５ｍｍにしかできない。このため第１センサ
手段３及び第２センサ手段４の感磁界強度が２０Ｏｅで
あった場合、磁性体２は残留磁束密度・保持力の大きな
材質を選定したとしても動作点における残留磁束密度を
大きくするためには磁性体２の形状を大きくして対応す
ることになる。そのため磁性体２を設置する回転手段１
の形状が大きくなりかつ重量が重くなり回転トルクが増
加する。また磁性体２が大きくなることで流量計測装置
に使用されている磁性材質の部品との磁気的影響度が大
きくなり回転トルクが大きくなる。このため水道メータ
の特性である微少流量でも回転する始動流量特性が劣化
するという課題があった。

【０００８】また、電源手段６の電極端子部に取り付け
られた接続片７と回転手段１に設置された磁性体２が磁
気的に引き合い水道メータの特性である微少流量でも回
転する始動流量特性が劣化するという課題があった。

【０００９】さらに、下ケース９と上ケース１０の接合
度を上げ防水性を強化するための超音波溶着によりプリ
ント基盤８上に配置された金属が磁化され回転手段１に
設置された磁性体２と磁気的に引き合い水道メータの特
性である微少流量でも回転する始動流量特性が劣化する
という課題があった。

【００１０】本発明は上記課題を解決し、電源手段６の
材質及び製造行程に関係なく回転手段１に設置された磁
性体２との磁気的影響をなくし水道メータの特性である
微少流量でも回転する始動流量特性を向上することがで
きる流量計測装置用電源の提供である。

【００１１】また、第２の目的は電源手段６の電極端子
部に取り付けられた接続片７と回転手段１に設置された
磁性体２の磁気的影響をなくし水道メータの特性である
微少流量でも回転する始動流量特性を向上することがで
きる流量計測装置用電源の提供である。

【００１２】また、第３の目的は電源手段６の材質が磁
性材料であっても水道メータの特性である微少流量でも
回転する始動流量特性を劣化することのない流量計測装
置用電源の提供である。

【００１３】さらに、第４の目的は防水のためケースに
流量計測装置を密閉したのちにも水道メータの特性であ
る微少流量でも回転する始動流量特性を劣化することの
ない流量計測装置の製造方法である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために本発明は、流体流量に応じて回転する回転体に
設置された磁性体による磁場変化を検出するセンサ手段
と、前記センサ手段の出力で流体流量を計測する流量計
測手段と、前記センサ手段に電源を供給する電源手段で
構成され、脱磁処理を行ったことを特徴とする電源手段
を備えたものである。

【００１５】また第２の目的を達成するために本発明
は、流体流量に応じて回転する回転体に設置された磁性
体による磁場変化を検出するセンサ手段と、前記センサ
手段の出力で流体流量を計測する流量計測手段と、前記
センサ手段に電源を供給する電源手段で構成され、電極
端子部に非磁性材質の接続片を取り付けたことを特徴と
する電源手段を備えたものである。

【００１６】また第３の目的を達成するために本発明
は、流体流量に応じて回転する回転体に設置された磁性
体による磁場変化を検出するセンサ手段と、前記センサ
手段の出力で流体流量を計測する流量計測手段と、前記
センサ手段に電源を供給する電源手段で構成され、電極
端子部に非磁性材質の接続片を取り付けた後脱磁処理を
行うことを特徴とする電源手段を備えたものである。

【００１７】また第４の目的を達成するために本発明
は、保護を目的としたケースに流量計測装置を密閉後脱
磁処理を行うようにしたものである。

【００１８】

【作用】本発明は脱磁処理を行った電源手段を用いるこ
とで、電源手段の製造工程でマグネット等により着磁さ
れている場合や材質により型成形時の応力により磁化さ
れる場合等でも回転手段に設置された磁性体との磁気的
影響がなくなるように作用し、始動流量特性が向上す
る。

【００１９】また、電源手段の電極端子部に非磁性材質
の接続片を取り付けたことで、電極端子部に取り付けら
れた接続片と回転手段に設置された磁性体との磁気的影
響がなくなるように作用し、始動流量特性が向上する。

【００２０】また、電源手段の電極端子部に非磁性材質
の接続片を取り付けた後脱磁処理を行うことで、電源手
段の材質が磁性体であり製造段階で着磁されても電源手
段と回転手段に設置された磁性体との磁気的影響がなく
なるように作用し、始動流量特性が向上する。

【００２１】さらに、保護を目的としたケースに流量計
測装置を密閉後脱磁処理を行うことで、流量計測装置と
回転手段に設置された磁性体との磁気的影響がなくなる
ように作用し、始動流量特性が向上する。

【００２２】

【実施例】以下本発明の第１実施例について、図１を用
いて説明する。なお従来例と同一部分には同一符号を付
与している。図１において、１は水道水の流量に応じて
回転する羽根車が一体成形された回転手段と、２は回転
手段１に回転軸中心に対し５ｍｍの位置に中心がありか
つ回転軸方向に互いに異極となるように設置された２つ
の磁性体である。３は回転手段１の回転数を計測するた
めに回転手段１に設置された磁性体２が発する回転軸に
平行な磁力線を検出する位置で、回転軸中心から５ｍｍ
に配置し磁界の変化を検出する磁気抵抗素子からなる第
１センサ手段である。４は回転手段１の回転方向を検出
するために回転手段１に設置された磁性体２が発する回
転軸に平行な磁力線を検出する位置で、回転軸中心から
５ｍｍに配置し磁界の変化を検出する磁気抵抗素子から
なる第２センサ手段である。５は第１センサ手段３と第
２センサ手段４の出力から回転手段１の回転数と回転方
向を判断し各家庭で使用される水道水の使用料を積算す
る流量計測手段と、６は第１センサ手段３から流量計測
手段５に３Ｖの電源を供給する電源手段と、７は電源手
段６の電極端子部にスポット溶着された接続片と、８は
第１センサ手段３から電池６を固定し配線するプリント
基盤と、９は防水のための上ケース、１０は防水のため
の下ケースである。そして、第１センサ手段３、第２セ
ンサ手段４、流量計測手段５、電源手段６、接続片７、
プリント基盤８、上ケース９、下ケース１０でもって流
量計測装置が構成される。

【００２３】次に磁性体２について詳しく説明する。本
実施例では磁性体２の形状は幅３．０ｍｍ、高さ２．８
ｍｍ、長さ７．０ｍｍで２．８ｍｍ方向の着磁である。
また、材質は希土類コバルト磁石であり、残留磁束密度
９．６ｋＧａｕｓｓ、保磁力８．５ｋＯｅである磁気特
性のものを使用した。また、本材質は減磁曲線（Ｂ−Ｈ
カーブ）が直線的であり永久磁石として最適である。

【００２４】次に図２は第１センサ手段３及び第２セン
サ手段４に用いるセンサの詳細図である。図２の正面図
において点線矢印方向がセンサ感磁方向であり、１１が
磁気抵抗素子からなる感磁面である。本実施例のセンサ
は前記点線矢印方向のセンサ感磁磁界強度が２０Ｏｅ以
上でハイ出力信号を、前記点線矢印方向に直角な方向の
磁界強度が１０Ｏｅ以上でロウ出力信号を出力する。

【００２５】次に本実施例におけるセンサ配置位置につ
いて詳細に説明する。図１において水平方向をｘ方向、
回転手段１の回転軸方向をｚ方向、そして図１の側面方
向をｙ方向としたとき、第１センサ手段３の配置位置は
回転軸中心から５ｍｍ離れた位置で、磁性体２が発する
回転軸と平行な磁力線によりセンサが感磁しハイ出力信
号を出力するとともに、磁性体２が発する磁力線のｙ方
向磁界成分でロウ出力信号を出力できるように感磁面１
１をｙ−ｚ平面に配置する。また第２センサ手段４は、
第１センサ手段３に対し１３５度回転し、回転軸中心か
ら５ｍｍ離れた位置で感磁面１１をｙ−ｚ面に配置し、
磁性体２が発する回転軸と平行な磁力線と磁性体２が発
する磁力線のｙ方向成分磁界によりセンサが感磁し信号
を出力する。

【００２６】上記流量計測装置において、第１センサ手
段３及び第２センサ手段４の感磁面１１を回転軸中心か
ら５ｍｍ離れた位置でかつｙ−ｚ面に配置することで、
回転手段１に設置された磁性体２による回転磁場空間に
おいて感磁面１１がＺ方向の磁界成分の最大磁界強度を
検出できる位置となり、磁性体２を小さくしても第１セ
ンサ手段５及び第２センサ手段は磁界の変化を検出し信
号を出力するために必要な磁界強度を得ることができる
ように作用し、回転手段１が軽重量となり微少流量でも
羽根車が回転する始動流量特性を向上することができ
る。

【００２７】なお、本実施例では回転方向検出用第２セ
ンサ手段４を第１センサ手段３に対し１３５度回転位置
に設置したが、第１センサ手段３に対し０度±４５ｎ度
（ｎ＝自然数）の位置に設置しても同様の効果を得るこ
とができる。

【００２８】なお、本実施例では回転手段１に磁性体２
が２個設置された２極磁界による回転数及び回転方向を
検出する場合であったが、回転手段１に磁性体２を４個
設置し４極磁界を形成し回転数及び回転方向を検出する
場合であっても、第１センサ手段３に対し０度±２２．
５ｎ度（ｎ＝自然数）の位置に設置することで同様の効
果を得ることができる。

【００２９】なお、本実施例では２極磁界検出用第２セ
ンサ手段４の配置位置と、２極磁界検出用第２センサ手
段４の配置位置をプリント基板７上に設置することで、
同一プリント基板７で２極用と４極用を実現することが
できる。

【００３０】図３に示される第２の実施例について、１
２は電極端子部に接続片７をスポット溶接した電源手段
６をのせる為のトレイと、１３は角型のボビンにコイル
を巻きコイルに発生する交流磁界中に電源手段６をのせ
たトレイ１２を通過させて脱磁を行う脱磁手段である。
本実施例の脱磁手段１３は２００Ｖ・６０Ｈｚ・４０Ａ
の交流電源により発生磁場３５０Ｏｅで脱磁を行ってい
る。

【００３１】上記構成により、脱磁手段１３を用いて脱
磁処理を行った電源手段６を流量計測装置に用いること
で、電源手段６の製造工程でマグネット等により着磁さ
れていた場合や材質により型成形時の応力により磁化さ
れる場合でも回転手段１に設置された磁性体２との磁気
的影響がなくなるように作用し、水道メータの特性であ
る微少流量でも回転する始動流量特性を向上することが
できる。

【００３２】なお、本実施例では電源手段６を脱磁処理
し流量計測装置に登載したが、その他の磁性材料部品に
ついても脱磁することで同様な効果を得ることができ
る。

【００３３】また、第３の実施例について図１を用いて
説明する。図１において、電源手段６は直径１７ｍｍ、
全長３３．５ｍｍ、電流容量１７５０ｍＡｈの円筒形リ
チウム電池を使用している。材質はステンレス（ＳＵＳ
４３０）の磁性体である。また、電源手段６の電極端子
部にスポット溶接された接続片７の材質は、ステンレス
（ＳＵＳ３０４）の非磁性材料である。そして、プリン
ト基盤８に半田固定される接続片７の半田部は、非磁性
材による半田処理を行っている。

【００３４】上記構成により、電源手段６の電極端子部
にスポット溶接された接続片７の材質を非磁性化するこ
とで、電源手段６の電極端子部に取り付けられた接続片
７と回転手段１に設置された磁性体２との磁気的影響が
なくなるように作用し、水道メータの特性である微少流
量でも回転する始動流量特性を向上することができる。

【００３５】また、図３を用いて第４の実施例について
説明する。１２は電源端子部に非磁性材質の接続片７を
スポット溶接を行った電源手段６をのせる為のトレイ
と、１３は角型のボビンにコイルを巻きコイルに発生す
る交流磁界中に電源手段６をのせたトレイ１２を通過さ
せて脱磁を行う脱磁手段である。

【００３６】上記構成により、電源手段６の電極端子部
に非磁性材質の接続片７をスポット溶接後脱磁手段１３
を通過させて脱磁処理を行うことで、電源手段６の材質
が磁性体であり接続片７のスポット溶接時に着磁されて
も電源手段６と回転手段１に設置された磁性体２との磁
気的影響がなくなるように作用し、水道メータの特性で
ある微少流量でも回転する始動流量特性が向上する。

【００３７】さらに、図３を用いて第５の実施例につい
て説明する。１２は超音波溶着により流量計測装置を密
閉したケースをのせる為のトレイと、１３は角型のボビ
ンにコイルを巻きコイルに発生する交流磁界中に電池を
のせたトレイ１２を通過させて脱磁を行う脱磁手段であ
る。

【００３８】上記構成により、ケースに流量計測装置を
密閉後、ケースをトレイ１２にのせ脱磁手段１３を通過
させ脱磁処理を行うことで、流量計測装置をケースに密
閉する際に流量計測装置に使用されている磁性材料が着
磁されても脱磁するように作用し、回転手段１に設置さ
れた磁性体２の磁気的影響がなくなり始動流量特性が向
上する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の流量計測装
置は、脱磁処理を行った電源手段を用いることで、電源
手段の製造工程でマグネット等により着磁されている場
合や材質によっては型成形時の応力により磁化される場
合等でも、回転手段に設置された磁性体との磁気的影響
がなくなるように作用し、始動流量特性を向上できる。

【００４０】また、電源手段の電極端子部に非磁性材質
の接続片を取り付けたことで、電極端子部に取り付けら
れた接続片と回転手段に設置された磁性体との磁気的影
響がなくなるように作用し、始動流量特性を向上するこ
とができ微少流量でも回転するメータを実現できる。

【００４１】また、電源手段の電極端子部に非磁性材質
の接続片を取り付けた後脱磁処理を行うことで、電源手
段の材質が磁性体であり製造段階で着磁されても電源手
段と回転手段に設置された磁性体の磁気的影響がなくな
るように作用し、電源手段に磁性材料を使用しても始動
流量特性を向上することができる。

【００４２】さらに、保護を目的としたケースに流量計
測装置を密閉後脱磁処理を行うことで、流量計測装置と
回転手段に設置された磁性体の磁気的影響がなくなるよ
うに作用し、始動流量特性を向上することができ漏れ等
の微少流量でも正確に検出できるようになり安全及び資
源の節約等の向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例及び第３実施例における流
量計測装置の構成図

【図２】同装置の第１センサ手段の詳細外観図

【図３】本発明の第２実施例及び第４実施例並びに第５
実施例における流量計測装置の外観斜視図

【図４】従来の流量計測装置の構成図

【符号の説明】

３ 第１センサ手段 ４ 第２センサ手段 ５ 流量計測手段 ６ 電源手段

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−107726（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−259217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/075

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体流量に応じて回転する回転体に設置
   された磁性体の磁場変化を検出するセンサ手段と、前記
   センサ手段の出力によって流体流量を計測する流量計測
   手段と、前記センサ手段に電源を供給する電源手段とを
   備え、前記電源手段は脱磁処理を行った流量計測装置。
2. 【請求項２】 流体流量に応じて回転する回転体に設置
   された磁性体による磁場変化を検出するセンサ手段と、
   前記センサ手段の出力によって流体流量を計測する流量
   計測手段と、前記センサ手段に電源を供給する電源手段
   とを備え、前記電源手段は電極端子部に非磁性材質の接
   続片を取り付けた流量計測装置。
3. 【請求項３】 電源手段は電極端子部に非磁性材質の接
   続片を取り付けた後脱磁処理を行う請求項２記載の流量
   計測装置。
4. 【請求項４】 保護を目的としたケースに流量計測装置
   を密閉後脱磁処理を行う流量計測装置の製造方法。