JP3172703U - 流量測定用電子ユニット及び流量測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減しユニットの小型化等を図れる流量測定用電子ユニット及び流量測定器等の提供。
【解決手段】流量測定用電子ユニットは、液体の流れに応じて回転する羽根車の回転を磁気のセンシングにより検出する磁気センサー回路３０と、磁気センサー回路３０からの信号の処理と表示制御処理を行う処理回路３２とが、羽根車に対向する面である第１の面ＳＦ１に設けられる回路基板１０と、回路基板１０の第１の面ＳＦ１の裏面の第２の面ＳＦ２側に設けられ、処理回路３２により表示制御されて画像を表示する表示部６０と、表示部６０と回路基板１０とを接続するコネクター部７０、７２を含む。
【選択図】図３

Description

本考案は、流量測定用電子ユニット及び流量測定器等に関する。

従来より、水等の液体の流量を検出する水道メーターなどの流量測定器が知られている。水道メーターには、機械式水道メーター、ハイブリッド式水道メーター、電子式（ソリッドステート式）水道メーターがある。機械式水道メーターでは、流量の積算をギアにより行い、流量の表示を機械カウンターにより行う。ハイブリッド式水道メーターでは、流量の積算をギアとＭＣＵ（Micro Controller Unit）により行い、流量の表示を機械カウンターとＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により行う。電子式水道メーターでは、流量の積算をＭＣＵにより行い、流量の表示をＬＣＤにより行う。電子式水道メーターの従来技術としては例えば特許文献１に開示される技術がある。

しかしながら、これまでの電子式水道メーターでは、センサー用基板と電子部品用基板が別個に存在し、また製品によっては表示用基板も別個に存在していた。このため、構成が煩雑であった。また、部品点数も多くなるため、高コスト化の原因となっていた。また、電子ユニットとしての消費電力が大きいため、大容量で大型の電池が必要になっていた。このため、必然的に製品形状も大きくなってしまうという課題があった。

特開２００５−２９２０９６号公報

本考案の幾つかの態様によれば、部品点数を削減しユニットの小型化等を図れる流量測定用電子ユニット及び流量測定器等を提供できる。

本考案の一態様は、液体の流れに応じて回転する羽根車の回転を磁気のセンシングにより検出する磁気センサー回路と、前記磁気センサー回路からの信号の処理と表示制御処理を行う処理回路とが、前記羽根車に対向する面である第１の面に設けられる回路基板と、前記回路基板の前記第１の面の裏面の第２の面側に設けられ、前記処理回路により表示制御されて画像を表示する表示部と、前記表示部と前記回路基板とを接続するコネクター部と、を含む流量測定用電子ユニットに関係する。

本考案の一態様では、磁気センサー回路と、磁気センサー回路からの信号の処理及び表示制御処理を行う処理回路とが、羽根車に対向する面である回路基板の第１の面に設けられる。また、処理回路により表示制御されて画像を表示する表示部が、回路基板の第２の面に設けられる。そして更に表示部と回路基板とを接続するコネクター部が設けられる。このような構成にすれば、回路基板の第１の面に設けられた磁気センサー回路による磁気のセンシングにより、羽根車の回転を検出し、磁気センサー回路からの信号を処理回路において処理できる。そして、処理回路からの信号を、コネクター部を介して表示部に信号接続して、表示部に画像を表示できるようになる。この場合に本考案の一態様では、回路基板の第１の面に磁気センサー回路及び処理回路を設け、第１の面の裏面である第２の面側に表示部を設ける構成としている。このため、回路基板の枚数等を最小限に抑えて、部品点数を削減し、ユニットの小型化等を図れる流量測定用電子ユニットの提供が可能になる。

また本考案の一態様では、前記磁気センサー回路及び前記処理回路の電源を供給するための電池を含み、前記電池は、前記回路基板と前記表示部との間に設けられてもよい。

このようにすれば、回路基板と表示部の間に電池を配置して、磁気センサー回路や処理回路に電源を供給できるようになる。また、電池として、例えばコイン電池等のコンパクトな形状の電池を採用することも容易になる。

また本考案の一態様では、前記処理回路は、前記磁気センサー回路と前記処理回路とを接続する複数のセンサー用信号線が接続される複数のセンサー用信号端子を有し、前記複数のセンサー用信号端子は、前記処理回路の辺のうち前記磁気センサー回路に対向する第１の辺に設けられてもよい。

このようにすれば、磁気センサー回路と処理回路とを接続するセンサー用信号線をショートパスで接続できるようになり、回路基板での配線の簡素化等を図れるようになる。

また本考案の一態様では、前記処理回路は、前記処理回路と前記表示部とを接続する複数の表示部用信号線が接続される複数の表示部用信号端子を有し、前記表示部用信号端子は、前記処理回路の第２の辺、第３の辺及び第４の辺のうちの少なくとも１つの辺に設けられてもよい。

このようにすれば、処理回路の第２、第３、第４の辺のうちの少なくとも１つの辺を利用して、処理回路と表示部とを接続する表示部用信号線を配線できるようになり、回路基板での配線の簡素化等を図れるようになる。

また本考案の一態様では、前記磁気センサー回路と前記処理回路とを接続する複数のセンサー用信号線が、互いにクロスせずに前記回路基板の前記第１の面に配線されてもよい。

このようにすれば、磁気センサー回路と処理回路とを接続するセンサー用信号線に対して例えば寄生容量等が寄生して、信号品質等が劣化するのを抑止できるようになる。

また本考案の一態様では、前記磁気センサー回路は、前記回路基板の前記第１の面において、前記羽根車に取り付けられた磁石に対応する第１の位置に設けられてもよい。

このようにすれば、羽根車に取り付けれた磁石からの磁気を、磁石に対応する第１の位置に設けられた磁気センサー回路により適正にセンシングして、羽根車の回転を検出できるようになる。

また本考案の一態様では、前記処理回路は、前記回路基板の前記第１の面において、前記第１の位置から所与の距離だけ離れた第２の位置に設けられてもよい。

このようにすれば、羽根車の回転を適正に検出できる第１の位置に磁気センサー回路を配置しながら、磁気センサー回路からの信号をショートパスで処理回路に入力できるようになる。

また本考案の一態様では、前記磁気センサー回路及び前記処理回路の第１の方向側に、前記コネクター部として、第１のコネクター部が設けられ、前記第１の方向の反対方向を第２の方向とした場合に、前記磁気センサー回路及び前記処理回路の前記第２の方向側に、前記コネクター部として第２のコネクター部が設けられてもよい。

このようにすれば、処理回路からの信号を、第１、第２のコネクター部を介して表示部に伝達できるようになる。

また本考案の一態様では、前記表示部は、前記第１のコネクター部及び前記第２のコネクター部により、前記回路基板の前記第２の面から所与の距離だけ離れた位置に支持されてもよい。

このようにすれば、第１、第２のコネクター部を支持部材として、表示部を支持して、回路基板に固定できるようになる。

また本考案の一態様では、前記第１のコネクター部及び前記第２のコネクター部には、前記処理回路と前記表示部とを接続する複数の表示部用信号線が配線されてもよい。

このようにすれば、第１、第２のコネクター部により表示部を支持しながら、表示部用信号線を介して、表示部と、表示部の表示制御を行う処理回路等とを信号接続できるようになる。

また本考案の一態様では、前記回路基板には、前記磁気センサー回路及び前記処理回路を覆うように防湿部材が設けられてもよい。

このようにすれば、羽根車側からの液体による湿気等から、磁気センサー回路、処理回路等を守ることが可能になる。

また本考案の他の態様は、上記のいずれかに記載の流量測定用電子ユニットと、前記羽根車とを含む流量測定器に関係する。

本実施形態の流量測定用の電子ユニットの構成例を示す斜視図。 本実施形態の流量測定用の電子ユニットの電池配置を示す斜視図。 本実施形態の流量測定用の電子ユニットを下方向から見た場合の斜視図。 コネクター部の一例を示す斜視図。 流量測定用の電子ユニットを有する流量測定器の構成例を示す斜視図。 流量測定用の電子ユニットを有する流量測定器の構成例を示す斜視図。 流量測定用の電子ユニットを有する流量測定器の分解斜視図。 処理回路の構成例。 羽根車の回転を磁気のセンシングにより検出する手法の説明図。 磁気センサー回路の構成例及び動作説明図。 磁気センサー回路の動作を説明するための信号波形例。 回路基板の信号配線例。 防湿部材で磁気センサー及び処理回路を覆う手法の説明図。

以下、本考案の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本考案の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本考案の解決手段として必須であるとは限らない。

１．流量測定用電子ユニット。

図１、図２、図３は、本実施形態の流量測定用の電子ユニットの構成例を示す斜視図である。図２は電池２０の配置を示す斜視図であり、図３は、図１のＡ１方向である下方向から見た斜視図である。なお本実施形態の流量測定用の電子ユニットは図１、図２、図３の構成に限定されず、その一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

本実施形態の流量測定用の電子ユニットは、回路基板１０と、表示部６０と、コネクター部７０、７２を含む。また図２に示すように電子ユニットは電池２０を含む。

回路基板１０は、各種の電子部品（回路素子）を表面に固定し、その部品間を配線で接続することで電子回路を構成する板状の基板（プリント基板等）である。図３では、回路基板１０は、例えば円形形状となっている。なお、この場合の円形は真円である必要はない。また、図１に示すように、回路基板１０には、後述するハウジング等に回路基板１０を固定するための切り欠き部１８等が設けられている。また回路基板１０の形状として、円形以外の形状を採用してもよい。

図３に示すように、回路基板１０の第１の面ＳＦ１には、磁気センサー回路３０と処理回路３２が設けられている。また、第１の面ＳＦ１には不揮発性の記憶部であるＥＥＰＲＯＭ３４も設けられている。また回路基板１０には、キャパシター、抵抗素子などの各種の受動素子や、外部との信号を接続するためのコネクター等を設けることができる。ここで、第１の面ＳＦ１は、後述する図５に示すように羽根車９０（翼車）に対向する面（羽根車側の面）である。図５を例にとれば下方向を向く面である。

具体的には、磁気センサー回路３０、処理回路３２、ＥＥＰＲＯＭ３４の各回路を実現する各ＩＣ（集積回路装置）が、回路基板１０の第１の面ＳＦ１に実装されている。これらの各ＩＣには、磁気センサー回路３０、処理回路３２、ＥＥＰＲＯＭ３４の各回路を実現する各チップ（半導体チップ）が、モールド等に覆われて実装されている。なお磁気センサー回路３０、処理回路３２、ＥＥＰＲＯＭ３４をベアチップで実装することも可能である。また、図３では、磁気センサー回路３０と処理回路３２が、別々のＩＣにより実現されているが、磁気センサー回路３０及び処理回路３２を１チップのＩＣにより実現してもよい。この場合でも、その１チップのＩＣ内の磁気センサー回路３０及び処理回路３２が、回路基板１０の第１の面ＳＦ１に設けられていることになる。

磁気センサー回路３０は、液体（狭義には水）の流れに応じて回転する羽根車（図５の９０）の回転を磁気のセンシングにより検出するためのセンサーである。即ち、羽根車に取り付けられ、羽根車と共に回転する磁石からの磁気（磁界）の変化等を検出することで、羽根車（磁石）の回転（回転数、回転方向等）を検出する。この検出手法の詳細については後述の図９〜図１１で詳述する。

磁気センサー回路３０としては、例えばＭＲ（MagnetoResistive）センサーなどを用いることができる。ＭＲセンサーは、磁気（磁界）の強さに応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子を利用するセンサーである。なお、磁気センサー回路３０として、リードスイッチ方式等の磁気センサーを用いてもよい。

処理回路３２は、磁気センサー回路３０からの信号の処理や、表示部６０の表示制御処理などを行う。具体的には処理回路３２は、磁気センサー回路３０からの信号に基づいて、羽根車の回転数を求め、求められた回転数に基づいて、流量値を取得する流量積算処理や、瞬間流量値を取得する瞬間流量計測処理などを行う。或いは、過大流量検知や逆流検知や漏水検知や不使用検知などの処理も行う。また処理回路３２は、表示部６０の表示領域６２に、流量計測器用の各種の画像（情報）を表示するための処理を行う。具体的には処理回路３２は、表示部６０を構成する液晶ディスプレイのセグメント電極やコモン電極の駆動信号を生成して、各種の画像を液晶ディスプレイに表示するための処理を行う。また処理回路３２は、電池の電圧低下を検知する処理なども行う。この処理回路３２の機能は、磁気センサー回路３０用のＡＦＥ（Analog FrontEnd circuit）や表示部６０の駆動用のドライバー回路などを備えたＭＣＵ（マイクロコンピューター）などにより実現できる。

表示部６０は、回路基板１０の第２の面ＳＦ２側に設けられ、処理回路３２により表示制御されて画像を表示する。具体的には、表示部６０は、第２の面ＳＦ２から所与の距離だけ離れた位置に設けられる。後述する図５を例にとれば、羽根車９０側を下方向とした場合に、表示部６０は、回路基板１０の上方向において所与の距離だけ離れた位置に設けられる。ここで第２の面ＳＦ２は、第１の面ＳＦ１の裏面である。図５を例に取れば、第２の面ＳＦ２は、上方向を向く面であり、羽根車９０とは逆側にある面である。

表示部６０は、処理回路３２により表示制御されて画像を表示する。具体的には、表示部６０は、その表示領域６２に、流量計測器用の各種の画像（情報）を表示する。例えば、流量、回転数、カウント数を表示する。また、過大流量警告、漏水警告、逆流警告、バッテリー低下警告などの種々の警告情報を表示する。この表示部６０の機能は、例えば液晶ディスプレイなどにより実現できる。液晶ディスプレイとしては、例えば複数のセグメント電極（セグメント線）と複数のコモン電極（コモン線）を有し、数字、アルファベットなどの文字やアイコンを表示できるセグメントタイプの液晶ディスプレイを用いることができる。このセグメントタイプの液晶ディスプレイは、いわゆる電圧平均化法により駆動される。電圧平均化法は、液晶の光学応答の定常状態では透過率が印加電圧の実効値に依存することを利用した駆動方法である。なお、表示部６０として、セグメントタイプ以外の液晶ディスプレイを用いたり、液晶ディスプレイ以外のディスプレイを用いることも可能である。

コネクター部７０、７２は、表示部６０と回路基板１０とを接続するための部材である。具体的には、コネクター部７０、７２は、回路基板１０の第１の面ＳＦ１に実装される処理回路３２等と表示部６０との間の信号線７４、７６（表示部用信号線）を接続するための部材である。図１に示すように回路基板１０には、穴部１４、１６が設けられており、コネクター部７０、７２の信号線７４、７６の先の突起部（図４の７８）が、この穴部１４、１６に挿入されている。そして、回路基板１０の第１の面ＳＦ１上では、この突起部の位置からの配線（プリント配線）が、処理回路３２等に接続される。

また図２に示すように、本実施形態の流量測定用の電子ユニットは電池２０を有する。具体的には、電池２０と、電池２０を回路基板１０に取り付けるための電池ホルダー２２（電池の取り付け部材）を有する。電池２０は、磁気センサー回路３０、処理回路３２等の電源を供給するためのものである。図２では電池２０として、コイン電池（コイン型リチウム電池等）が用いられている。即ち、従来の電子ユニットでは円柱形状の電池が設けられていたが、本実施形態の電子ユニットは低消費電力で形状がコンパクトであるため、電池２０としてコイン電池を用いることができる。この電池２０は、回路基板１０の第２の面ＳＦ２に設けられた電池ホルダー２２により固定されて、回路基板１０と表示部６０の間に設けられるようになる。

また図３に示すように、磁気センサー回路３０は、回路基板１０の第１の面ＳＦ１において、羽根車に取り付けられた磁石に対応する第１の位置Ｐ１に設けられる。例えば後述する図７に示すように、羽根車９０には、その回転を検出するための磁石９２が取り付けられている。具体的には、後述する図９に示すように、羽根車９０の回転軸９４の位置に磁石９２が取り付けられており、磁気センサー回路３０は、この磁石９２からの磁気（磁界）の変化等を検出することで、羽根車９０の回転を検知する。このため図３に示すように、磁気センサー回路３０は、羽根車９０の磁石９２に対応する第１の位置Ｐ１に設けられる。

ここで、磁石９２に対応する第１の位置Ｐ１は、例えば平面視（例えば図３のＡ１方向から見る視線）において磁石９２の位置と一致（略一致）する位置である。例えば回路基板１０が円形形状である場合には、第１の位置Ｐ１は円形形状の中心位置である。また第１の位置Ｐ１は、磁気センサー回路３０が配置される代表位置（例えば配置中心となる位置)である。このような第１の位置Ｐ１に磁気センサー回路３０を配置することで、羽根車９０の回転を適正に検出できるようになる。

また図３に示すように、処理回路３２は、回路基板１０の第１の面ＳＦ１において、第１の位置Ｐ１から所与の距離だけ離れた第２の位置Ｐ２に設けられる。例えば回路基板１０が円形形状である場合には、第２の位置Ｐ２は、円形形状の中心位置である第１の位置Ｐ１から離れた位置である。この第２の位置Ｐ２は、処理回路３２が配置される代表位置（例えば配置中心となる位置)である。

このように第２の位置Ｐ２に処理回路３２を配置すれば、羽根車９０の回転を適正に検出できる第１の位置Ｐ１に磁気センサー回路３０を配置しながら、磁気センサー回路３０からの信号をショートパスで処理回路３２に入力できるようになる。なお、ＥＥＰＲＯＭ３４も、回路基板１０の第１の面ＳＦ１において、第１の位置Ｐ１から所与の距離だけ離れた第３の位置Ｐ３に配置される。また、前述のように磁気センサー回路３０と処理回路３２を１チップのＩＣで構成した場合には、ＩＣ内の磁気センサー回路３０が図３の第１の位置Ｐ１に配置され、ＩＣ内の処理回路３２が第２の位置Ｐ２に配置されればよい。

また図３に示すように、本実施形態では、磁気センサー回路３０及び処理回路３２の第１の方向ＤＲ１側に、コネクター部として、第１のコネクター部７０が設けられる。また第１の方向ＤＲ１の反対方向を第２の方向ＤＲ２とした場合に、磁気センサー回路３０及び処理回路３２の第２の方向ＤＲ２側に、コネクター部として第２のコネクター部７２が設けられる。即ち、磁気センサー回路３０及び処理回路３２の両サイドに対応する位置に、第１、第２のコネクター部７０、７２が設けられる。そして表示部６０は、第１のコネクター部７０及び第２のコネクター部７２により、回路基板１０の第２の面ＳＦ２から所与の距離だけ離れた位置に支持される。即ち、第１、第２のコネクター部７０、７２により表示部６０を支えながら、第１、第２のコネクター部７０、７２を介して表示部６０を回路基板１０に固定する。このようにすることで、第１、第２のコネクター部７０、７２を支持部材として、表示部６０を支持して、回路基板１０に固定し、表示部６０と、回路基板１０上の処理回路３２等の電子部品とを、信号接続できるようになる。

また、図１、図２、図３に示すように、第１、第２のコネクター部７０、７２には、処理回路３２と表示部６０とを接続する複数の表示部用の信号線７４、７６が配線される。例えば第１、第２のコネクター部７０、７２に設けられた柱状の穴部に表示部用の信号線７４、７６が配線される。このようにすれば、第１、第２のコネクター部７０、７２により表示部６０を支持しながら、この信号線７４、７６を介して、表示部６０と、表示部６０の表示制御を行う処理回路３２等とを信号接続できるようになる。

図４は、本実施形態で使用されるコネクター部７０（７２）の一例を示す斜視図である。このコネクター部７０は、例えばプラスチック等の硬質部材により形成され、その内部に、信号線７４が設けられる。そして、コネクター部７０の上方に設けられた穴部７７に、表示部６０の端子を挿入し、コネクター部７０の下方に設けられた導電性の突起部７８を、図１〜図３に示す回路基板１０の穴部１４に挿入する。こうすることで、表示部６０と回路基板１０との間での信号線の接続が可能になる。そして、回路基板１０のプリント配線を介して、回路基板１０の第１の面ＳＦ１に設けられた処理回路３２等に信号線を接続することが可能になる。なおコネクター部７０（７２）の構成・構造は図４に限定されない。例えばコネクター部７０としてフレキシブル基板等を用いる変形実施も可能である。

本実施形態の流量測定用の電子ユニットでは、低消費電力システムが実現できるソリューションを用いることで、従来よりも小型の電池（例えばコイン電池）で、同等のシステムを組めるようになっている。また、内部回路の最適化、端子配置の効率化の設計が施されたＭＣＵ（処理回路）を用いることで、部品点数削減や回路基板パターンの引き回しの減少を実現できるようになっている。このような背景の下で、本実施形態の流量測定用の電子ユニットでは、回路基板の一方の面（第１の面）に電子部品を実装し、その中央部に磁気センサー回路（磁気センサー）を実装する。そして、回路基板の他方の面（第２の面）側には、表示部（表示パネル）を設け、回路基板と表示部の間にコイン電池を設置する。

このようにすることで、従来は複数枚必要であった回路基板が１枚で済むようになる。従って、流量測定用の電子ユニットやこれを含む流量測定器の構成を簡素化でき、コストの削減やシステムの小型化等を実現することに成功している。

２．流量測定器
図５、図６、図７は、本実施形態の流量測定器の斜視図である。この流量測定器は、図１〜図３で説明した本実施形態の流量測定用の電子ユニットと、羽根車９０を有する。また、電子ユニットや羽根車を収納するためのハウジング１０２、１０４等を有する。

羽根車９０は、本実施形態の流量測定用の電子ユニットの回路基板１０の下方に配置される。この羽根車９０は、水等の液体の流れに応じて回転するものであり、その回転が、回路基板１０の下方側の第１の面ＳＦ１に設けられた磁気センサー回路３０により検出される。具体的には、後述する図９に示すように、羽根車９０の回転軸９４に対応して設けられた磁石９２からの磁気の変化や大きさを検出することで、羽根車９０の回転数等が検出される。この羽根車は、図７等に示すように、下方側のハウジング１０４内に収納される。

前述のように、本実施形態の流量測定用の電子ユニットは、回路基板１０とコネクター部７０、７２と表示部６０を有する。そして、これらの部材により構成される電子ユニットは、図７等に示すように、上方側のハウジング１０２内に収納される。そして、電子ユニットの上方には、蓋部１００が設けられ、これにより、ハウジング１０２内に電子ユニットが密閉されて格納されるようになる。この場合に、電子ユニット側のハウジング１０２の内部と、羽根車９０側のハウジング１０４の内部とを隔離するための機能を、例えば回路基板１０に持たせてもよい。即ち、羽根車９０側のハウジング１０４の内部からの液体が、電子ユニット側のハウジング１０２の内部に浸水しないようにする隔離機能を、回路基板１０に持たせる。もちろん、回路基板１０の下方に、このような隔離機能を実現する部材を更に設けてもよい。

以上のように本実施形態の流量測定用の電子ユニットが設けられた流量測定器では、電子ユニットの部品点数が少なく、その構成がシンプルであることから、流量測定器自体の部品点数を少なくすることができ、その構成もシンプルにすることが可能になる。これにより、流量測定器の低コスト化や信頼性の向上等を図れるようになる。また、電子ユニットを小型化できることで、流量測定器の小型化も図れるようになる。

なお、既存の流量測定器（例えば地中に既に埋められている水道メーター等）に対して、本実施形態の流量測定用の電子ユニットを用いる場合には、既存の流量測定器を構成するハウジング内に、本実施形態の電子ユニットを組み込めばよい。この場合に、既存の流量測定器とのサイズを合わせるのには、図１のコネクター部７０、７２の高さを調整することで対応できる。例えば既存の流量測定器のサイズ（高さ方向でのサイズ）が大きい場合には、それに合わせてコネクター部７０、７２の高さ方向の長さを大きくすればよい。

３．処理回路
次に本実施形態の電子ユニットに用いられる処理回路３２の詳細について説明する。図８に処理回路３２の構成例を示す。なお本実施形態の処理回路３２は図８の構成に限定されず、その一部の構成要素を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

図８の処理回路３２は、ＡＦＥ（アナログフロントエンド回路）４０、ＣＰＵ４２(プロセッサー部、ＣＰＵコア)、ドライバー回路４４を含む。また、Ｉ／Ｆ（インターフェース）回路４５、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）回路４６、記憶部４８等を含むことができる。

ＡＦＥ４０は、磁気センサー回路３０からの信号に対する各種のアナログ処理を行う。磁気センサー回路３０からの信号は複数のセンサー用信号端子５０を介して、ＡＦＥ４０に入力される。具体的には、ＡＦＥ４０には図示しないコンパレーター回路が設けられる。そして、このコンパレーター回路により、後述の図１０に示す磁気センサー回路３０からの信号ＳＡとＳＡＮのコンパレート処理を行う。また、磁気センサー回路３０からの信号ＳＢとＳＢＮのコンパレート処理を行う。そして、これらのコンパレーター処理の結果に基づいて、図５の羽根車９０の回転数（回転角度）や回転方向（正回転、逆回転）などが検出される。

ＣＰＵ４２は、ＡＦＥ４０での検出結果に基づいて種々の演算処理を行って、流量値等を取得する。例えば羽根車９０の回転数に基づいて、流量値を取得したり、瞬間流量値を取得する演算処理を行う。またＣＰＵ４２は、過大流量や逆流や漏水等を検知するための処理を行う。

ドライバー回路４４は、表示部６０の表示制御処理を行う。具体的には、表示部６０に設けられたセグメント電極やコモン電極を駆動するための駆動信号を生成する。このドライバー回路４４は、例えばセグメント電極に出力されるセグメント用の駆動信号やコモン電極に出力されるコモン用の駆動信号を出力する複数の出力回路（出力セル）と、この出力回路を制御する制御回路を含むことができる。これらの駆動信号は、複数の表示部用信号端子５２を介して表示部６０に出力される。具体的には、駆動信号は、表示部用信号端子５２からコネクター部７０、７２を介して表示部６０に出力される。これにより表示部６０の表示領域６２に、流量計測器用の各種の画像が表示されるようになる。

Ｉ／Ｆ回路４５は、例えばＳＰＩ、ＵＡＲＴ、Ｉ２Ｃなどの通信インターフェースを実現する回路である。このＩ／Ｆ回路４５により、例えば無線による遠隔検針システムなどの実現が可能になる。

ＲＴＣ（リアルタイムクロック）回路４６は、計時処理を行う回路である。このＲＴＣ回路４６により、ＣＰＵ４２を介在させることなく、計時処理を低消費電力で実現することが可能になる。

記憶部４８は、各種の情報を記憶するものであり、例えばＲＡＭ等により実現される。ＣＰＵ４２は、この記憶部４８を作業領域として、各種の処理を行う。また、記憶部４８は、表示部６０に表示される画像のデータも記憶する。

４．磁気センサー回路
次に本実施形態の流量測定用の電子ユニットに用いられる磁気センサー回路３０の詳細について説明する。

本実施形態の電子ユニットでは、図９、図７に示すように、羽根車９０の回転軸９４に対して磁石９２が取り付けられている。そして、液体の流れに応じて羽根車９０が回転すると、羽根車９０の回転軸９４に取り付けられた磁石９２も回転する。磁気センサー回路３０は、この時の磁石９２からの磁気（磁界）の変化を検出して、羽根車９０の回転を検出する。

図１０に、磁気センサー回路３０の構成例を示す。図１０の磁気センサー回路３０はＭＲセンサーの例であり、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４とＲ５〜Ｒ８を有する。これらの磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４、Ｒ５〜Ｒ８は、磁気によって抵抗値が変化する抵抗素子である。磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４は四角形に接続されて、第１のホイーストンブリッジ回路を構成している。同様に、磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８も四角形に接続されて、第２のホイーストンブリッジ回路を構成している。

例えば、図１０の信号ＳＡ、ＳＡＮは磁気センサー回路３０から出力されて、処理回路３２に入力される。そして、前述したように処理回路３２のＡＦＥ４０には、信号ＳＡとＳＡＮのコンパレーター処理を行うコンパレーター回路が設けられており、信号ＳＡはコンパレーター回路の非反転入力端子に入力され、信号ＳＡＮは反転入力端子に入力される。

そして図１０において磁気抵抗素子Ｒ２、Ｒ４を横切るように磁界（磁束）Ｈ３が発生したとする。この場合には、Ｒ２、Ｒ４の抵抗値はｒからｒ＋Δｒに変化するが、Ｒ１、Ｒ３の抵抗値はｒのまま変化しない。従って、上述のコンパレーター回路の非反転入力端子に入力される信号ＳＡの電圧は上昇し、反転入力端子に入力される信号ＳＡＮの電圧は低下する。この結果、ＡＦＥ４０に設けられたコンパレーター回路の出力は、例えばＬレベルからＨレベルに変化する。

一方、図１０ににおいて磁気抵抗素子Ｒ１、Ｒ３を横切るように磁界Ｈ１が発生したとする。この場合には、Ｒ１、Ｒ３の抵抗値はｒからｒ＋Δｒに変化するが、Ｒ２、Ｒ４の抵抗値はｒのまま変化しない。従って、コンパレーター回路の非反転入力端子に入力される信号ＳＡの電圧は低下し、反転入力端子に入力される信号ＳＡＮの電圧は上昇するため、コンパレーター回路の出力は、例えばＨレベルからＬレベルに変化する。

このように、羽根車９０が回転することで磁石９２が回転し、図１０のように磁界が変化すると、これに伴い信号ＳＡ、ＳＡＮの電圧が変化する。従って、この信号ＳＡ、ＳＡＮのコンパレート処理を行うことで、羽根車９０の回転を検出できるようになる。この場合に、例えば磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４により構成される第１のホイーストンブリッジ回路は、磁界の向きが１８０度回転した場合にも、同じような検出を行うため、正回転と逆回転を区別できない。この点、図１０では、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４により構成される第１のホイーストンブリッジ回路に加えて、磁気抵抗素子Ｒ５〜Ｒ８により構成される第２のホイーストンブリッジ回路を更に設けており、Ｒ５〜Ｒ８の配置方向が、Ｒ１〜Ｒ４の配置方向に対して４５度だけずれている。これにより、Ｒ１〜Ｒ４に構成される第１のホイーストンブリッジ回路からの信号ＳＡ、ＳＡＮと、Ｒ５〜Ｒ８に構成される第２のホイーストンブリッジ回路からの信号ＳＢ、ＳＢＮを組み合わせることで、正回転と逆回転の区別も可能になる。なお、図１１には、信号ＳＡ、ＳＡＮ、ＳＢ、ＳＢＮの信号波形例を示す。図１１において、ＲＯＴＨは回転磁界の角度であり、ＶＰＰは各信号のピーク・トゥー・ピーク電圧である。

５．磁気センサー回路、処理回路間の信号配線
次に、磁気センサー回路３０と処理回路３２の間の信号線の配線例について説明する。

本実施形態では図３に示すように、回路基板１０の第１の面ＳＦ１に、磁気センサー回路３０と処理回路３２が実装される。そして、回路基板１０の第１の面ＳＦ１には、これらの磁気センサー回路３０と処理回路３２を接続する信号線（プリント配線）が配線される。この場合に回路基板１０への電子部品の配置や信号線の配線をシンプルにするためには、磁気センサー回路３０、処理回路３２の間の信号線の配線もシンプルにすることが望ましい。このようにすることで、流量測定用の電子ユニットの構成の簡素化や小型化等を図れるようになる。

具体的には図８に示すように、処理回路３２は、磁気センサー回路３０と処理回路３２とを接続する複数のセンサー用の信号線が接続される複数のセンサー用の信号端子５０を有する。ここで、センサー用の信号線は、例えば図１０、図１１で説明した信号ＳＡ、ＳＡＮ、ＳＢ、ＳＢＮの信号線などである。

また図１２に示すように、矩形の処理回路３２（処理回路のＩＣ）は、第１〜第４の辺Ｓ１〜Ｓ４を有する。ここで第３の辺Ｓ３は第１の辺Ｓ１に対向する辺であり、第４の辺Ｓ４は第２の辺Ｓ２に対向する辺である。また、第２、第４の辺Ｓ２、Ｓ４は、第１、第３の辺Ｓ１、Ｓ３に対して直交（交差）する。

この場合に、図１２に示すように、処理回路３２の複数のセンサー用の信号端子５０は、処理回路の辺Ｓ１〜Ｓ４のうち、磁気センサー回路３２に対向する第１の辺Ｓ１に設けられる。即ち、第１の辺Ｓ１に沿うように、複数のセンサー用の信号端子５０が配列されて配置される。そして、磁気センサー回路３０と処理回路３２とを接続する複数のセンサー用の信号線５４が、互いにクロスせずに回路基板１０の第１の面ＳＦ１に配線される。

このようにすることで、磁気センサー回路３０と処理回路３２とを接続する複数のセンサー用の信号線５４（ＳＡ、ＳＡＮ、ＳＢ、ＳＢＮ等）を、ショートパスで接続できるようになる。従って、これらの信号線５４に寄生する寄生容量、寄生抵抗等を低減することが可能になり、寄生容量、寄生抵抗等に起因する信号特性の劣化を抑制できる。また、センサー用の信号線５４が互いにクロスしないように配線されることで、これらの信号線５４の間での容量カップリング等も最小限に抑えることが可能になり、信号特性の劣化を抑制できるようになる。また、磁気センサー回路３０と処理回路３２の信号接続がシンプルになり、回路基板１０のシンプルな信号配線を実現できるようになる。

また図８に示すように、処理回路３２は、処理回路３２と表示部６０とを接続する複数の表示部用の信号線が接続される複数の表示部用の信号端子５２を有する。表示部６０がセグメントタイプの液晶ディスプレイである場合を例にとれば、表示部用の信号線は、セグメント駆動信号やコモン駆動信号の信号線である。

そして、これらの表示部用の信号端子（セグメント端子、コモン端子）は、処理回路３２の第２の辺Ｓ２、第３の辺Ｓ３及び第４の辺Ｓ４のうちの少なくとも１つの辺に設けられる。図１２を例にとれば、表示部用の信号端子５２−１は第２の辺Ｓ２に設けられ、表示部用の信号端子５２−２は第３の辺Ｓ３に設けられる。即ち、第２の辺Ｓ２に沿うように、複数の表示部用の信号端子５２−１が配列されて配置され、第３の辺Ｓ３に沿うように、複数の表示部用の信号端子５２−２が配列されて配置される。なお、一部の表示部用の信号端子５２−３を第１の辺Ｓ１に設けてもよい。

このようにすれば、センサー用の信号端子５０が配置される辺Ｓ１以外の辺Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有効活用して、表示部用の信号端子５２を配置できるようになり、回路基板１０の信号配線の簡素化等を実現できる。特に、表示部用の信号端子５２は、例えば表示部６０のセグメント電極やコモン電極の個数分だけ必要になるため、その端子数が多くなる。この点、図１２では、センサー用の信号端子５０が配置される辺Ｓ１以外の辺Ｓ２、Ｓ３等を有効活用にして、多数の表示部用の信号端子５２を配置している。従って、端子数が多い表示部用の信号端子５２についても容易に配置することが可能になり、端子配置や信号配線の簡素化を図れる。例えば図３のように処理回路３２を回路基板１０の第１の面ＳＦ１に実装した場合に、処理回路３２からの表示部用の信号線（セグメント駆動信号線、コモン駆動信号線）を、回路基板１０に設けられた両サイドの穴部１４、１６に簡素に配線できるようになる。従って、処理回路３２から、コネクター部７０、７２を介した表示部６０への信号配線の接続も簡素化でき、電子ユニットの構成のシンプル化や小型化等を実現できるようになる。

なお、図１３は、本実施形態の流量測定用の電子ユニットを側方から見た図である。図１３に示すように本実施形態では、回路基板１０には、磁気センサー回路３０及び処理回路３２を覆うように防湿部材３６が設けられる。具体的には、回路基板１０の第１の面ＳＦ１に防湿部材３６が形成されている。即ち薄い皮膜の防湿部材３６（防湿層）が、磁気センサー回路３０、処理回路３２（及びＥＥＰＲＯＭ３４）を覆うように形成されている。この防湿部材３６は、例えばシリコン等の防湿性の素材で、回路基板１０の第１の面ＳＦ１をコーティングすることなどにより形成できる。

このようにすれば、例えば図５、図６において、羽根車９０側のハウジング１０４の内部の水等の液体による湿気等から、磁気センサー回路３０、処理回路３２等を守ることが可能になる。また、ハウジング１０４の内部からの液体が、ハウジング１０２の内部に浸水しないようにする隔離機能を、回路基板１０に持たせることも容易になる。なお、図１３では、回路基板１０の第１の面ＳＦ１側に防湿部材３６を形成しているが、第２の面ＳＦ２側に防湿部材を形成してもよい。例えば図２の電池２０や電池ホルダー２２を覆うように防湿部材を形成する。このようにすることで、液体による湿気等から、電池２０等を守ることが可能になる。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本考案の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本考案の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また流量測定用電子ユニット、流体測定器の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。例えば本実施形態の流量測定用電子ユニット、流体測定器は、水以外の液体の流量の検出にも適用できる。

ＳＦ１ 第１の面、ＳＦ２ 第２の面、ＤＲ１ 第１の方向、ＤＲ２ 第２の方向、
Ｐ１ 第１の位置、Ｐ２ 第２の位置、Ｐ３ 第３の位置、Ｒ１〜Ｒ８ 磁気抵抗素子、
Ｓ１〜Ｓ４ 第１〜第４の辺、
１０ 回路基板、１４、１６ 穴部、１８ 切り欠き部、２０ 電池、
２２ 電池ホルダー、３０ 磁気センサー回路、３２ 処理回路、３４ ＥＥＰＲＯＭ、
３６ 防湿部材、４０ ＡＦＥ、４２ ＣＰＵ、４４ ドライバー回路、
４５ Ｉ／Ｆ回路、４６ ＲＴＣ回路、４８ 記憶部、５０ センサー用信号端子、
５２（５２−１〜５２−３） 表示部用信号端子、５４ 信号線、
６０ 表示部、６２ 表示領域、７０ 第１のコネクター部、
７２ 第２のコネクター部、７４、７６ 信号線、７７ 穴部、７８ 突起部、
９０ 羽根車、９２ 磁石、９４ 回転軸、１００ 蓋部、
１０２、１０４ ハウジング

Claims (12)

1. 液体の流れに応じて回転する羽根車の回転を磁気のセンシングにより検出する磁気センサー回路と、前記磁気センサー回路からの信号の処理と表示制御処理を行う処理回路とが、前記羽根車に対向する面である第１の面に設けられる回路基板と、
   前記回路基板の前記第１の面の裏面の第２の面側に設けられ、前記処理回路により表示制御されて画像を表示する表示部と、
   前記表示部と前記回路基板とを接続するコネクター部と、
   を含むことを特徴とする流量測定用電子ユニット。
2. 請求項１において、
   前記磁気センサー回路及び前記処理回路の電源を供給するための電池を含み、
   前記電池は、
   前記回路基板と前記表示部との間に設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
3. 請求項１又は２において、
   前記処理回路は、
   前記磁気センサー回路と前記処理回路とを接続する複数のセンサー用信号線が接続される複数のセンサー用信号端子を有し、
   前記複数のセンサー用信号端子は、
   前記処理回路の辺のうち前記磁気センサー回路に対向する第１の辺に設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
4. 請求項３において、
   前記処理回路は、
   前記処理回路と前記表示部とを接続する複数の表示部用信号線が接続される複数の表示部用信号端子を有し、
   前記表示部用信号端子は、
   前記処理回路の第２の辺、第３の辺及び第４の辺のうちの少なくとも１つの辺に設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記磁気センサー回路と前記処理回路とを接続する複数のセンサー用信号線が、互いにクロスせずに前記回路基板の前記第１の面に配線されることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記磁気センサー回路は、
   前記回路基板の前記第１の面において、前記羽根車に取り付けられた磁石に対応する第１の位置に設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
7. 請求項６において、
   前記処理回路は、
   前記回路基板の前記第１の面において、前記第１の位置から所与の距離だけ離れた第２の位置に設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
8. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記磁気センサー回路及び前記処理回路の第１の方向側に、前記コネクター部として、第１のコネクター部が設けられ、
   前記第１の方向の反対方向を第２の方向とした場合に、前記磁気センサー回路及び前記処理回路の前記第２の方向側に、前記コネクター部として第２のコネクター部が設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
9. 請求項８において、
   前記表示部は、
   前記第１のコネクター部及び前記第２のコネクター部により、前記回路基板の前記第２の面から所与の距離だけ離れた位置に支持されることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
10. 請求項８又は９において、
    前記第１のコネクター部及び前記第２のコネクター部には、
    前記処理回路と前記表示部とを接続する複数の表示部用信号線が配線されることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
11. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記回路基板には、前記磁気センサー回路及び前記処理回路を覆うように防湿部材が設けられることを特徴とする流量測定用電子ユニット。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の流量測定用電子ユニットと、
    前記羽根車とを含むことを特徴とする流量測定器。

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