JP5119179B2 - Flow sensor - Google Patents
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Description
本発明は、主として給湯器に用いられる、流体の流れで回転する羽根車を備える流量センサに関する。 The present invention relates to a flow rate sensor including an impeller that is rotated by a fluid flow, which is mainly used in a water heater.
一般に給湯器では、熱交換器に連なる給水路に流量センサを介設し、流量センサで検出される通水流量が所定の最小流量以上になったときに、熱交換器を加熱するバーナに着火させるようにしている。 In general, in a water heater, a flow sensor is installed in a water supply line connected to the heat exchanger, and when the water flow rate detected by the flow sensor exceeds a predetermined minimum flow rate, the burner that heats the heat exchanger is ignited. I try to let them.
従来、このような給湯器に用いられる流量センサとして、羽根車を収納するセンサケースと、センサケースの入口側及び出口側に設けられ、センサケース内に羽根車を回転自在に保持する一対の軸受部材と、筒状であって、出口側の軸受部材に設けられた放射状のスポーク部に軸方向に移動自在に係合するスリットを形成すると共に、羽根車に対向する端面に、羽根車の羽根部に係合して羽根車の回転を抑止する突起を突設して成る回転抑止部材とを備えるものは知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a flow sensor used in such a water heater, a sensor case that houses an impeller, and a pair of bearings that are provided on the inlet side and the outlet side of the sensor case and rotatably hold the impeller in the sensor case A slit that engages with the member and a radial spoke portion provided in the bearing member on the outlet side so as to be movable in the axial direction is formed, and a blade of the impeller is formed on an end surface facing the impeller. It is known to include a rotation inhibiting member that is formed by projecting a protrusion that engages with a portion to inhibit rotation of the impeller (see, for example, Patent Document 1).
このものでは、センサケースの入口側から出口側に向う軸方向を順方向として、センサケース内に順方向に水(流体)が流れるときに、回転抑止部材が順方向に押し動かされて、突起による羽根車の回転抑止が解除され、羽根車が回転する。一方、水抜き等でセンサケース内に出口側から入口側に向けて水が逆流するときは、回転抑止部材が順方向とは反対方向、即ち、羽根車に接近する方向に押し動かされて、突起により羽根車の回転が抑止される。これにより、水の逆流時にバーナに着火することを防止できる。 In this case, when the axial direction from the inlet side to the outlet side of the sensor case is the forward direction, when water (fluid) flows in the forward direction in the sensor case, the rotation restraining member is pushed forward and the protrusion The rotation suppression of the impeller due to is released, and the impeller rotates. On the other hand, when water flows backward from the outlet side to the inlet side in the sensor case due to drainage or the like, the rotation suppression member is pushed in the direction opposite to the forward direction, that is, the direction approaching the impeller, The rotation of the impeller is suppressed by the protrusion. Thereby, it can prevent that a burner is ignited at the time of backflow of water.
また、従来、羽根車の羽根部を軸方向に平行とし、入口側軸受部材に、軸方向に対し傾斜した斜状案内羽根を設けて、センサケース内に流体が順方向に流れるときに、斜状案内羽根により流体の流れが旋回流となって羽根車に回転力が付与されるようにした流量センサも知られている(例えば、特許文献2参照)。このものでは、逆流時には出口側から流入する流体に旋回運動が与えられないため、羽根車は回転しないとしている。然し、実際には、斜状案内羽根における流体の旋回の影響が羽根車の配置部にまで及び、羽根車が正転方向や逆転方向に回転してしまうことがある。従って、このものでも、上記従来例のような回転抑止部材を付設して、逆流時の羽根車の回転を防止することが必要になる。 Conventionally, the blade portion of the impeller is parallel to the axial direction, and the inlet-side bearing member is provided with an oblique guide vane inclined with respect to the axial direction. When the fluid flows in the forward direction in the sensor case, There is also known a flow rate sensor in which a fluid flow is turned into a swirl flow by a guide blade and a rotational force is applied to the impeller (see, for example, Patent Document 2). In this case, since the swirling motion is not given to the fluid flowing in from the outlet side during the reverse flow, the impeller is not rotated. However, in reality, the influence of the swirling of the fluid on the oblique guide vane extends to the arrangement part of the impeller, and the impeller may rotate in the forward rotation direction or the reverse rotation direction. Therefore, it is necessary to prevent the rotation of the impeller at the time of backflow by providing a rotation inhibiting member as in the above-described conventional example.
ところで、流量センサは、一般的に、センサケースの入口側を下方、出口側を上方に向けた起立姿勢で配置される。この場合、回転抑止部材をその重量に抗して押し上げるにはある程度の流量が必要になり、この流量以下では羽根車の回転が抑止されたままになって、感度が悪くなる。そこで、上記特許文献1記載のものでは、突起をその下端から逆転方向に向けて上方に傾斜してのびるカム部を有するものに形成している。これによれば、順方向(下方から上方)に流体が流れて羽根車に正転方向の回転力が付与されると、羽根車の羽根部がカム部に当接したところで、正転方向への回転力によりカム部を介して回転抑止部材に上方への推力が作用する。そして、この推力により回転抑止部材の押し上げがアシストされて、比較的小流量でも回転抑止部材による羽根車の回転抑止が解除され、感度が向上する。
By the way, the flow sensor is generally arranged in a standing posture with the inlet side of the sensor case facing downward and the outlet side facing upward. In this case, a certain amount of flow is required to push up the rotation suppression member against its weight, and below this flow rate, the rotation of the impeller remains suppressed and the sensitivity is deteriorated. Therefore, in the thing of the said
然し、突起にカム部を形成すると、止水時に、羽根車が慣性で正転することを抑止できなくなり、止水の検出応答性が悪くなる。その結果、流量センサを給湯器に使用した場合、止水時にバーナを応答性良く消火できなくなる。 However, if the cam portion is formed on the protrusion, it becomes impossible to prevent the impeller from rotating forward due to inertia during water stoppage, and the detection response of water stoppage becomes worse. As a result, when the flow sensor is used in a water heater, the burner cannot be extinguished with good responsiveness when the water stops.
本発明は、以上の点に鑑み、止水の検出応答性の悪化を生ずることなく、感度を向上できるようにした流量センサを提供することをその課題としている。 This invention makes it the subject to provide the flow sensor which enabled it to improve a sensitivity, without producing the deterioration of the stop response of water stop in view of the above point.
上記課題を解決するために、本発明は、流体の流れで回転する羽根車を備える流量センサであって、羽根車を収納するセンサケースと、センサケースの入口側及び出口側に設けられ、センサケース内に羽根車を回転自在に保持する一対の軸受部材と、筒状であって、出口側の軸受部材に設けられた放射状のスポーク部に軸方向に移動自在に係合するスリットを形成すると共に、羽根車に対向する端面に、羽根車の羽根部に係合して羽根車の回転を抑止する突起を突設して成る回転抑止部材とを備えるものにおいて、羽根車の羽根部は軸方向に平行であって、入口側の軸受部材に、入口側から流入する流体の流れを旋回流にする、軸方向に対し傾斜した斜状案内羽根が設けられ、突起は、羽根車の正逆何れの方向の回転も抑止できるように、周方向両側面が軸方向に平行に形成され、回転抑止部材の材質はPPE又はPPOであって、回転抑止部材に、径方向に張出す張出し部が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a flow rate sensor including an impeller that rotates with the flow of a fluid, the sensor case housing the impeller, the sensor case provided on the inlet side and the outlet side, A pair of bearing members that rotatably hold the impeller in the case and a cylindrical slit that engages radially with spoke portions provided on the bearing member on the outlet side so as to be movable in the axial direction are formed. And an anti-rotation member formed on the end surface facing the impeller by projecting a protrusion that engages with the impeller blade portion and inhibits the rotation of the impeller. Inclined guide blades that are parallel to the direction and inclined with respect to the axial direction are provided on the bearing member on the inlet side to make the flow of the fluid flowing in from the inlet side swirl. To prevent rotation in either direction, Direction both side surfaces are formed parallel to the axial direction, the material of the rotation inhibiting member is a PPE or PPO, the rotation inhibiting member, wherein the overhang out radially Zhang is formed.
本発明によれば、突起が羽根車の正転も抑止できるように形成されているため、止水時に羽根車が慣性で正転することを抑止できる。従って、止水の検出応答性が良くなる。また、張出し部が流体圧を受ける受圧部となって、順方向に流体が流れるときや逆流時に回転抑止部材に作用する順方向や反対方向への押圧力が張出し部の面積分増強され、比較的小流量であっても、流体の流れ方向に応じて回転抑止部材が動く。従って、順方向に流体が流れるときは、比較的小流量から羽根車が回転して、感度が向上し、また、逆流時に羽根車が回転することを確実に防止できる。 According to the present invention, since the projection is formed so as to prevent forward rotation of the impeller, it is possible to prevent the impeller from rotating forward due to inertia when the water stops. Accordingly, the detection response of water stoppage is improved. In addition, the overhanging part becomes a pressure receiving part that receives fluid pressure, and the forward and reverse pressing force acting on the rotation suppression member when the fluid flows in the forward direction or in the reverse flow is increased by the area of the overhanging part. Even if the flow rate is small, the rotation restraining member moves according to the fluid flow direction. Therefore, when the fluid flows in the forward direction, the impeller rotates from a relatively small flow rate to improve the sensitivity, and it is possible to reliably prevent the impeller from rotating during reverse flow.
ところで、流量センサは、一般的に、センサケースの入口側を下方、出口側を上方に向けた起立姿勢で配置される。この場合、張出し部は、回転抑止部材の下部に形成されていることが望ましい。これによれば、回転抑止部材の重心位置が低くなって、回転抑止部材が安定する。その結果、流体が下方から上方に向けて順方向に流れたとき、回転抑止部材が傾くことなく押し上げられ、突起による羽根車の回転抑止が確実に解除される。 By the way, the flow sensor is generally arranged in a standing posture with the inlet side of the sensor case facing downward and the outlet side facing upward. In this case, it is desirable that the overhang portion is formed at the lower portion of the rotation restraining member. According to this, the position of the center of gravity of the rotation suppression member is lowered, and the rotation suppression member is stabilized. As a result, when the fluid flows in the forward direction from the lower side to the upper side, the rotation suppression member is pushed up without tilting, and the rotation suppression of the impeller by the protrusion is reliably released.
図1は本発明の実施形態の流量センサを示している。この流量センサは、給湯器の熱交換器に連なる給水路に介設されるものであり、流量センサで検出した通水流量が所定の最低流量以上になったときに、熱交換器を加熱するバーナに着火される。 FIG. 1 shows a flow sensor according to an embodiment of the present invention. This flow sensor is provided in a water supply channel connected to the heat exchanger of the water heater, and heats the heat exchanger when the water flow rate detected by the flow sensor exceeds a predetermined minimum flow rate. The burner is ignited.
流量センサは、筒状のセンサケース1と、センサケース1内に収納される羽根車2と、センサケース1の入口側と出口側に設けられ、羽根車2をセンサケース1内で回転自在に保持する一対の軸受部材3,4と、出口側軸受部材4に装着される回転抑止部材5とを主要部材として構成されている。尚、流量センサは、センサケース1の入口側を下方、出口側を上方に向けた起立姿勢で設置される。
The flow rate sensor is provided on the
羽根車2は、軸方向(上下方向)に長手の筒状の胴体部21と、胴体部21に貫通させた回転軸22と、胴体部21の外周面に放射状に配置した、磁気を帯びた複数の羽根部23とを有している。図示しないが、センサケース1の外面にはホール素子等から成る磁気センサが設置されており、各羽根部23が磁気センサに対向する位置を通過する度に磁気センサからパルスが出力される。そして、単位時間当たりの出力パルス数をカウントして、通水流量を検出する。
The
入口側軸受部材3は、センサケース1に一体成形されるもので、羽根車2の回転軸22の下端部を挿入保持する筒状の軸受部31と、図2に示す如く、軸受部31から外方に放射状にのびる、軸方向に対し傾斜した複数の斜状案内羽根32とを有している。この斜状案内羽根32により、センサケース1内に入口側から流入する水(流体)の流れが旋回流となる。ここで、羽根車2の羽根部23は軸方向に平行であるが、旋回流によって羽根車2に回転力が付与される。
The inlet-side bearing
出口側軸受部材4は、羽根車2の回転軸22の上端部を挿入保持する筒状の軸受部41と、センサケース1の上端部に嵌合固定される環状のリム部42と、軸受部41とリム部42との間に放射状に配置した複数のスポーク部43とを有している。
The outlet
回転抑止部材5は、筒状であって、その上半部には、出口側軸受部材4の複数のスポーク部43に夫々軸方向に移動自在に係合する複数のスリット51が形成されている。また、回転抑止部材5の羽根車2に対向する下端面には、羽根車2の羽根部23に係合して羽根車2の回転を抑止する突起52が複数突設されている。
The
各突起52の周方向両側面52a,52bは、図3に示す如く、軸方向(上下方向)に平行に形成されている。そのため、回転抑止部材5が下降している状態では、羽根車2の正転方向の回転が突起52の周方向一側面52aへの羽根部23の係合で抑止されると共に、羽根車2の逆転方向への回転が突起52の周方向他側面52bへの羽根部23の係合で抑止される。
As shown in FIG. 3, both
ここで、センサケース1の入口側から出口側に向う軸方向を順方向として、センサケース1内に水が順方向に流れるときは、回転抑止部材5が、図1に示す如く、その下端面に作用する水圧により順方向、即ち、上方に押し動かされ、突起52による羽根車2の回転抑止が解除されて、羽根車2が正転する。また、止水時には、羽根車2に当接する位置まで回転抑止部材5が下降する。そして、突起52が羽根車2の正転も抑止できるように形成されているため、止水時に羽根車2が慣性で正転することを抑止できる。従って、止水の検出応答性が良くなり、止水時にバーナを応答性良く消火できる。
Here, when water flows in the
水抜き等でセンサケース1内に出口側から入口側に向けて水が逆流するときは、回転抑止部材5がその上端面に作用する水圧で下方に押され、突起52が羽根部23に係合して、羽根車2の回転が抑止される。これにより、水の逆流時にバーナに着火することを防止できる。尚、水の逆流時には、羽根車2に然程大きな回転力は付与されないが、斜状案内羽根32における水の旋回の影響が斜状案内羽根32の配置部よりも上方部分に及び、羽根車2に回転力が付与されてしまう。従って、水の逆流時に突起52によって羽根車2の回転を抑止することが必要になる。
When water flows backward from the outlet side to the inlet side in the
ところで、水が順方向に流れるときに、回転抑止部材5の下端面に作用する水圧だけでは、回転抑止部材5をその重量に抗して押し上げるのに必要な流量が比較的大きくなり、この流量以下では回転抑止部材5を押し上げることができず、羽根車2の回転が抑止されたままになって、感度が悪くなる。そこで、本実施形態では、回転抑止部材5の下部に径方向外方に張出すフランジ状の張出し部53を形成している。
By the way, when water flows in the forward direction, only the water pressure acting on the lower end surface of the
これによれば、張出し部53が水圧を受ける受圧部となって、順方向に水が流れるときや逆流時に回転抑止部材5に作用する上方や下方への押圧力が張出し部53の面積分増強され、比較的小流量であっても、水の流れ方向に応じて回転抑止部材5が動く。従って、順方向に水が流れるときは、比較的小流量から羽根車2が回転して、感度が向上し、また、逆流時に羽根車2が回転することを確実に防止できる。
According to this, the overhanging
尚、張出し部53を回転抑止部材5の上部に形成することも可能である。然し、この場合には、回転抑止部材5の重心位置が高くなって、回転抑止部材5が不安定になり、押し上げ時に回転抑止部材5が傾き易くなる。そして、回転抑止部材5の傾きにより、スリット51の側縁とスポーク部43とのこじりを生じ、回転抑止部材5の押し上げが妨げられることがある。これに対し、張出し部53を本実施形態のように回転抑止部材5の下部に形成すれば、回転抑止部材5の重心位置が低くなって、回転抑止部材5が安定する。その結果、水が順方向に流れたとき、回転抑止部材5が傾くことなくスムーズに押し上げられ、羽根車2の回転抑止が確実に解除される。
It is also possible to form the
また、本実施形態では、回転抑止部材5の材質を比重が水に近いもの、例えば、PPEやPPO(比重約1.09)としている。これによれば、張出し部53の張出し量を小さくしても、小流量で回転抑止部材5が押し上げられる。そして、張出し部53の張出し量を小さくすることで、圧損を低減することができる。
In this embodiment, the material of the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、回転抑止部材5に径方向外方に張出す張出し部53を形成したが、出口側軸受部材4の軸受部41の下端と羽根車2の羽根部23の上端との距離をある程度長くすれば、回転抑止部材5の下部に径方向内方に張出すように張出し部を形成することも可能である。また、上記実施形態では、入口側軸受部材3に斜状案内羽根32を設けて、通水時に旋回流を生じさせるようにしたが、羽根車2の羽根部23を軸方向に対し傾斜させれば、旋回流を生じさせなくても羽根車2は回転するから、斜状案内羽根32は必要不可欠ではない。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the overhanging
また、上記実施形態は、流体として水を流す給湯器用の流量センサに本発明を適用したものであるが、給湯器以外の装置で使用する流量センサにも同様に本発明を適用できる。 Moreover, although the said embodiment applies this invention to the flow sensor for the hot water heater which flows water as a fluid, this invention is applicable similarly to the flow sensor used with apparatuses other than a water heater.
1…センサケース、2…羽根車、23…羽根部、3…入口側軸受部材、4…出口側軸受部材、43…スポーク部、5…回転抑止部材、51…スリット、52…突起、53…張出し部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
羽根車を収納するセンサケースと、センサケースの入口側及び出口側に設けられ、センサケース内に羽根車を回転自在に保持する一対の軸受部材と、筒状であって、出口側の軸受部材に設けられた放射状のスポーク部に軸方向に移動自在に係合するスリットを形成すると共に、羽根車に対向する端面に、羽根車の羽根部に係合して羽根車の回転を抑止する突起を突設して成る回転抑止部材とを備えるものにおいて、
羽根車の羽根部は軸方向に平行であって、入口側の軸受部材に、入口側から流入する流体の流れを旋回流にする、軸方向に対し傾斜した斜状案内羽根が設けられ、
突起は、羽根車の正逆何れの方向の回転も抑止できるように、周方向両側面が軸方向に平行に形成され、
回転抑止部材の材質はPPE又はPPOであって、回転抑止部材に、径方向に張出す張出し部が形成されていることを特徴とする流量センサ。 A flow sensor comprising an impeller rotating with a fluid flow,
A sensor case that houses the impeller, a pair of bearing members that are provided on the inlet side and the outlet side of the sensor case and rotatably hold the impeller in the sensor case, and a cylindrical bearing member on the outlet side Protrusions that engage with the impeller blades and prevent rotation of the impeller on the end surface facing the impeller, while forming slits that engage with the radial spokes provided in the shaft so as to be movable in the axial direction. With a rotation inhibiting member formed by projecting
The blade portion of the impeller is parallel to the axial direction, and an inclined guide blade inclined with respect to the axial direction is provided in the bearing member on the inlet side to make the flow of fluid flowing from the inlet side swirl,
The protrusions are formed so that both sides in the circumferential direction are parallel to the axial direction so that rotation in either the forward or reverse direction of the impeller can be suppressed.
A material for the rotation restraining member is PPE or PPO, and an overhanging portion projecting in the radial direction is formed on the rotation restraining member.
前記張出し部は、前記回転抑止部材の下部に形成されていることを特徴とする請求項1記載の流量センサ。 The flow sensor according to claim 1, wherein the sensor case is arranged in a standing posture with the inlet side facing downward and the outlet side facing upward.
The flow sensor according to claim 1, wherein the projecting portion is formed at a lower portion of the rotation suppression member.
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