JP3347500B2 - Flow sensor - Google Patents

Flow sensor

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JP3347500B2
JP3347500B2 JP31521894A JP31521894A JP3347500B2 JP 3347500 B2 JP3347500 B2 JP 3347500B2 JP 31521894 A JP31521894 A JP 31521894A JP 31521894 A JP31521894 A JP 31521894A JP 3347500 B2 JP3347500 B2 JP 3347500B2
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magnetic
magnet
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捷祐 石黒
文紀 木村
徹 山田
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パロマ工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ケース本体内の流路
に、流体の流れによって回転する回転体を備え、その回
転によるパルスをカウントして流量を測定する流量セン
サーに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow sensor for measuring a flow rate by counting a pulse caused by the rotation of a rotating body provided in a flow path in a case body in a flow path in a case body.

【0002】[0002]

【従来の技術】上記流量センサーとしては、特開昭59
−171802号公報に開示の如く、回転体としての樹
脂製の羽根車や図6に示すような球体20に、鉄メッキ
等の強磁性表面処理を施すと共に、流路21外に永久磁
石22を配し、前記磁性を有した球体20等の回転に伴
う磁界の変化を、同じく流路21外で前記永久磁石22
の近傍に設けた磁気センサー23でパルス的に検出する
ものが知られている。これは従来、逆に流路内の羽根車
等に磁石を設けていたことで、流体中の鉄粉が磁石に付
着して作動不良を起こすという不具合の解決を目的とし
たものである。
2. Description of the Related Art The above-mentioned flow sensor is disclosed in
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 171802, a resin impeller as a rotating body or a sphere 20 as shown in FIG. 6 is subjected to a ferromagnetic surface treatment such as iron plating, and a permanent magnet 22 is provided outside the flow path 21. The magnetic field change caused by the rotation of the magnetic sphere 20 or the like is also
Is detected by a magnetic sensor 23 provided in the vicinity of. This is intended to solve the problem that the magnet is provided on the impeller or the like in the flow channel in the related art, so that iron powder in the fluid adheres to the magnet and causes malfunction.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが上記流量セン
サーでは、磁石を流路外に配置したことにより、回転体
によるもの以外の外部の磁力の影響を受けやすくなり、
外部の磁界の変化によって磁気センサーがパルスを誤検
出してしまうという問題が生じている。
However, in the above flow sensor, since the magnet is arranged outside the flow path, it is easily affected by an external magnetic force other than that caused by the rotating body.
There is a problem that a magnetic sensor erroneously detects a pulse due to a change in an external magnetic field.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、磁石を
流路外に配置したものであっても、外部の磁界の変化に
影響されず、確実で精度の高い検出ができる流量センサ
ーを提供するもので、その構成は、流路の外部に、回転
体側へ向けて開放され、磁石、又は磁石及びヨークと、
磁界の変化を検出する磁気センサーとを有した磁気回路
を構成する流量センサーであって、回転体を、複数の案
内羽根からなる羽根車とする一方、磁気回路における磁
石又はヨークのケース本体側との当接面積を、磁気セン
サー側との当接面積より大きくしたことを特徴とするも
のである。又前記磁気回路を、一方の端部間を回転体側
に向けて並列配置された2本の棒状磁石と、その棒状磁
石の他方の端部間に配置された前記磁気センサーとで構
成するのが望ましい。尚本発明でいう棒状磁石とは、板
状や丸棒のものや、又若干の曲がりや折れ部分があるも
のも含む。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a flow sensor capable of performing reliable and highly accurate detection without being affected by changes in an external magnetic field, even if a magnet is arranged outside a flow path. The configuration is such that the rotation
Opened toward the body side, with a magnet, or a magnet and a yoke,
Magnetic circuit having magnetic sensor for detecting change in magnetic field
The flow sensor that constitutes the
While the impeller is made up of inner blades,
The contact area of the stone or yoke with the case body is
The contact area is larger than the contact area with the cer . Further, the magnetic circuit may be constituted by two bar-shaped magnets arranged in parallel with one end thereof facing the rotating body, and the magnetic sensor arranged between the other ends of the bar-shaped magnets. desirable. In addition, the bar-shaped magnet referred to in the present invention includes a plate-shaped or round bar-shaped magnet, and a magnet having a slight bent or bent portion.

【0005】[0005]

【作用】磁性を有する羽根車が回転し、羽根車側へ向け
て開放した磁気回路に羽根車の案内羽根が最接近する
と、ここで閉回路が構成されて磁気センサーが検知する
磁石の磁力が最も強くなり、案内羽根が磁気回路から離
反すると、磁気センサーが検知する磁石の磁力が弱くな
る。この磁力の強弱が流量パルスとして得られる。又磁
石と磁気センサーは、案内羽根のみを磁力変化の要因と
した磁気回路を構成するから、羽根車の回転による以外
には外部の磁界の影響を殆ど受けなくなる。特に、回転
体は複数の案内羽根からなる羽根車であるから、より多
くのパルスが規則的に得られて検出精度が向上する。さ
らに、磁気回路における磁石又はヨークのケース本体側
との当接面積を、磁気センサー側との当接面積より大き
くしているから、羽根車への反応が敏感になり、磁力の
変化への対応が良好となる。又磁気回路を前記並列配置
した2本の棒状磁石と磁気センサーとで構成すると、閉
回路中の磁気センサーへの磁力がより強くなり、磁力の
強弱がはっきり現われる。
[Action] and impeller having magnetic rotation, the guide vanes of the impeller in a magnetic circuit which is open towards the impeller side is closest, wherein the magnet magnetic sensors closed circuit is configured to detect magnetic force When the guide vanes move away from the magnetic circuit, the magnetic force of the magnet detected by the magnetic sensor becomes weak. The magnitude of this magnetic force is obtained as a flow pulse. Further, since the magnet and the magnetic sensor constitute a magnetic circuit using only the guide blade as a factor for changing the magnetic force, the magnet and the magnetic sensor are hardly affected by an external magnetic field other than the rotation of the impeller . In particular, rotation
Since the body is an impeller consisting of multiple guide blades,
Many pulses are obtained regularly, and the detection accuracy is improved. Sa
In addition, the magnet or yoke in the magnetic circuit on the case body side
Area larger than the contact area with the magnetic sensor
The reaction to the impeller becomes more sensitive,
Good response to change. Further, when the magnetic circuit is composed of the two bar-shaped magnets arranged in parallel and the magnetic sensor, the magnetic force applied to the magnetic sensor in the closed circuit becomes stronger, and the strength of the magnetic force appears clearly.

【0006】[0006]

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図1,2は夫々流量センサー1の横断面、縦断面を
示す説明図で、筒状のケース本体2の上流側(図2の下
側)には、中央の固定軸3からケース本体2内壁へ放射
状に形成され、且つ螺旋状にねじれさせた4枚の固定案
内羽根4,4が設けられており、下流側(上側)には、
軸5から放射状に設けられ、ケース本体2の軸心と平行
な複数の固定板6,6で内筒7を連結してなるリング体
8が圧入されている。又リング体8と固定案内羽根4,
4との間は空間の収納室9で、その収納室9内には、鉄
球10がフリーの状態で収納されている。更にケース本
体2外部で収納室9の上方位置には、ケース本体2の軸
方向と垂直な2本の棒状磁石11,11が、異極の端部
11a,11aを夫々ケース本体2外面に当接させて平
行に配列されると共に、若干対向状に折曲させた反対側
の異極の端部11b,11b間には、ホール素子を利用
して磁界の変化を検知する磁気センサー12が備えられ
て、磁気回路ユニット14を構成している。このように
構成された流量センサー1は、上流から流れ込む流体
は、固定案内羽根4,4によって旋回流となり、その旋
回流が収納室9内の鉄球10へ回転運動を与える。この
とき鉄球10は旋回流により、収納室9の上方でリング
体8側へ押し付けられると共に、遠心力も加わって図2
のようにケース本体2の内壁に沿って回転する。そして
鉄球10が棒状磁石の端部11a,11a間に最も近い
位置Aにあるとき、鉄球10がヨークとなって棒状磁石
における磁気センサー12側の端部11b,11b間の
磁力が最も強くなり、逆に鉄球10が棒状磁石11,1
1から離れた位置では、前記端部11b,11b間の磁
力が弱くなる。よって磁気センサー12は、そこに印加
される磁力により生じるホール電圧の強弱に応じてパル
ス信号を出力し、そのカウントにより流量が測定される
ことになる。又棒状磁石11,11と磁気センサー12
とからなる磁気回路は、ケース本体2側のみを開放し、
鉄球10が前記位置Aにあるときに閉回路となるから、
この磁気回路における磁力変化の要因が鉄球10のみと
なり、外部の磁界の影響を受けにくくなって精度の高い
検出ができることとなる。勿論回転体が磁気を帯びてい
ないので鉄粉が付着しない、ケース内面に沿って回転す
るので検出感度が良くなるという従来の効果も維持でき
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are explanatory views showing a horizontal cross section and a vertical cross section, respectively, of the flow sensor 1. The upstream side (lower side in FIG. 2) of the cylindrical case main body 2 is provided with a central fixed shaft 3 and an inner wall of the case main body 2. The fixed guide blades 4 are formed radially and twisted helically, and are provided on the downstream side (upper side).
A ring body 8 provided radially from the shaft 5 and connected to the inner cylinder 7 by a plurality of fixing plates 6 and 6 parallel to the axis of the case body 2 is press-fitted. Also, the ring body 8 and the fixed guide vanes 4,
4 is a space storage room 9 in which a steel ball 10 is stored in a free state. Further, two bar-shaped magnets 11, 11 perpendicular to the axial direction of the case main body 2, which are located outside the case main body 2 and above the storage chamber 9, respectively apply the ends 11 a, 11 a of different poles to the outer surface of the case main body 2. A magnetic sensor 12 for detecting a change in a magnetic field using a Hall element is provided between opposite ends 11b, 11b of opposite poles which are arranged in parallel in contact with each other and bent slightly in the opposite direction. Thus, the magnetic circuit unit 14 is configured. In the flow rate sensor 1 configured as described above, the fluid flowing from the upstream becomes a swirling flow by the fixed guide blades 4 and 4, and the swirling flow gives a rotating motion to the iron ball 10 in the storage chamber 9. At this time, the iron ball 10 is pressed against the ring body 8 above the storage chamber 9 by the swirling flow, and a centrifugal force is also applied to the iron ball 10 as shown in FIG.
Rotate along the inner wall of the case body 2 as shown in FIG. When the iron ball 10 is located at the position A closest to the ends 11a of the bar-shaped magnets, the iron ball 10 becomes a yoke and the magnetic force between the ends 11b of the bar-shaped magnet on the magnetic sensor 12 side is the strongest. And conversely, the iron ball 10 is a bar-shaped magnet 11, 1
At a position away from 1, the magnetic force between the ends 11b, 11b is weak. Therefore, the magnetic sensor 12 outputs a pulse signal according to the strength of the Hall voltage generated by the magnetic force applied thereto, and the flow rate is measured by counting the pulse signal. Also, the bar-shaped magnets 11, 11 and the magnetic sensor 12
The magnetic circuit consisting of only the case body 2 side is opened,
Since the closed circuit is formed when the iron ball 10 is at the position A,
The factor of the magnetic force change in this magnetic circuit is only the iron ball 10, which makes it hard to be affected by an external magnetic field, thereby enabling highly accurate detection. Of course, the conventional effect that the rotating body is not magnetized so that iron powder does not adhere thereto and that the rotating body rotates along the inner surface of the case to improve the detection sensitivity can be maintained.

【0007】尚磁気回路は、上記の如く2本の棒状磁石
11,11と磁気センサー12とによるものに限らず、
回転体をその一部とした閉回路ができれば、図3の如
く、1本の棒状磁石13と複数のヨーク15,15を用
いても一部開放の磁気回路を構成することができ、種々
の設計変更は可能である。又上記棒状磁石11,13の
代わりに電磁石を採用しても良い。更にこれらの磁気回
路において、ケース本体側の磁石やヨークの当接面積
を、磁気センサー側との当接面積より大きくすれば、回
転体への反応が敏感になり、磁力の変化への対応が良好
となる。一方回転体についても、上記実施例のように球
体でなくても、図4の如く、鉄等の磁性体で形成され、
複数の案内羽根16,16からなる羽根車17とした
り、或は前記案内羽根16,16を樹脂製としてその先
端に磁性体を固着したりすれば、上記と同様の作用効果
に加え、より多くのパルスが規則的に得られて検出精度
が向上する。これは上記鉄球10を用いたものでも、図
5のように樹脂製の羽根車17aの案内羽根16a間に
配置すれば、上記と同様に複数のパルスが得られる。又
樹脂製の球体や案内羽根の表面に磁性材料でメッキを施
して軽量化を図っても良い。
[0007] The magnetic circuit is not limited to the two rod magnets 11 and 11 and the magnetic sensor 12 as described above.
If a closed circuit including a rotating body as a part can be formed, as shown in FIG. 3, a partially open magnetic circuit can be formed by using one bar-shaped magnet 13 and a plurality of yokes 15, 15. Design changes are possible. Further, an electromagnet may be used instead of the rod-shaped magnets 11 and 13. Furthermore, in these magnetic circuits, if the contact area of the magnet and yoke on the case body side is made larger than the contact area on the magnetic sensor side, the reaction to the rotating body becomes more sensitive, and the response to changes in magnetic force It will be good. On the other hand, the rotating body is also formed of a magnetic material such as iron as shown in FIG.
If an impeller 17 composed of a plurality of guide blades 16 or 16 is used, or if the guide blades 16 and 16 are made of resin and a magnetic body is fixed to the tip thereof, the same effects as described above can be obtained, and more. Are obtained regularly, and the detection accuracy is improved. Even when the iron ball 10 is used, a plurality of pulses can be obtained in the same manner as described above by disposing the iron ball 10 between the guide blades 16a of the resin impeller 17a. Alternatively, the surface of the resin sphere or the guide vane may be plated with a magnetic material to reduce the weight.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上本発明によれば、磁性を有した羽根
のみを磁力変化の要因とした磁気回路を構成したこと
で、ケース本体外部の磁界の影響を受けにくくなって精
度の高い流量検出が可能となる。勿論羽根車が磁気を帯
びていないので鉄粉が付着しない、磁気回路に最も接近
した状態で回転するので検出感度が良くなるという従来
の効果も維持できる。特に、羽根車の採用によって、よ
り多くのパルスが規則的に得られて検出精度が向上し、
磁気回路における磁石又はヨークのケース本体側との当
接面積を、磁気センサー側との当接面積より大きくした
ことで、羽根車への反応が敏感になり、磁力の変化への
対応が良好となる。
As described above, according to the present invention, the blade having magnetism
By configuring the magnetic circuit using only the vehicle as a factor of the magnetic force change, it is hardly affected by the magnetic field outside the case body, and the flow rate can be detected with high accuracy. Of course, the conventional effect that the impeller is not magnetized so that iron powder does not adhere thereto and that the impeller rotates in the state closest to the magnetic circuit to improve the detection sensitivity can be maintained. Especially with the use of impellers,
More pulses are obtained regularly to improve detection accuracy,
Contact of magnet or yoke with case body side in magnetic circuit
The contact area is larger than the contact area with the magnetic sensor
This makes the reaction to the impeller more sensitive,
The response is good.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】上記実施例における流量センサーの横断面説明
図である。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a flow sensor in the embodiment.

【図2】上記実施例における流量センサーの縦断面説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory longitudinal sectional view of a flow sensor in the embodiment.

【図3】磁気回路の変更例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a modified example of a magnetic circuit.

【図4】回転体の変更例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory view showing a modified example of a rotating body.

【図5】回転体の変更例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a modified example of a rotating body.

【図6】従来の流量センサーを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a conventional flow sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・流量センサー、2・・ケース本体、3・・固定
軸、4・・固定案内羽根、5・・軸、6・・固定板、7
・・内筒、8・・リング体、9・・収納室、10・・鉄
球、11,13・・棒状磁石、12・・磁気センサー、
14・・磁気回路ユニット、15・・ヨーク。
1. Flow sensor, 2. Case body, 3. Fixed shaft, 4. Fixed guide blade, 5. Shaft, 6. Fixed plate, 7
··· Inner cylinder, 8 ··· Ring body, 9 ··· Storage room, 10 ··· Iron ball, 11, 13 ··· Rod magnet, 12 ··· Magnetic sensor,
14. magnetic circuit unit, 15 yoke.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−168022(JP,A) 実開 平2−107021(JP,U)Continuation of the front page (56) References JP-A-62-168022 (JP, A) JP-A-2-107021 (JP, U)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ケース本体内の流路に、流体の流れによ
って回転する磁性を有した回転体を備える一方、前記流
路の外部に、前記回転体側へ向けて開放され、磁石、又
は磁石及びヨークと、磁界の変化を検出する磁気センサ
ーとを有した磁気回路を構成した流量センサーであっ
て、 前記回転体を、複数の案内羽根からなる羽根車とする一
方、前記磁気回路における前記磁石又はヨークの前記ケ
ース本体側との当接面積を、前記磁気センサー側との当
接面積より大きくした ことを特徴とする流量センサー。
A flow path in a case body includes a rotating body having magnetism that rotates by a flow of a fluid, and is provided outside the flow path toward the rotating body side, and includes a magnet,
Is a flow sensor having a magnetic circuit having a magnet, a yoke, and a magnetic sensor for detecting a change in a magnetic field.
The rotating body is an impeller composed of a plurality of guide blades.
The magnet or yoke of the magnet in the magnetic circuit.
The contact area with the main body side is
A flow sensor characterized by being larger than the contact area .
【請求項2】 前記磁気回路が、一方の端部間を回転体
側に向けて並列配置された2本の棒状磁石と、その棒状
磁石の他方の端部間に配置された前記磁気センサーとか
らなるものである請求項1に記載の流量センサー。
2. The magnetic circuit includes two rod-shaped magnets arranged in parallel with one end facing the rotating body, and the magnetic sensor arranged between the other ends of the rod-shaped magnets. The flow sensor according to claim 1, wherein
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