JP5955351B2 - フローセンサ - Google Patents

Description

本発明は、配管内を流れる流体の流量を測定するためのフローセンサ、例えば、瞬間湯沸かし器、ボイラー、給湯設備、電気温水器など、液体の流体の流量を測定するためのフローセンサに関する。

従来、このような流体の流量を測定するためのフローセンサとして、検出流量に応じたパルス信号を発生する形式のものが開発されている。このフローセンサは、例えば、瞬間湯沸器のフィードフォワード制御、バーナの着火制御などに使用されるほか、浴槽への積算流量、ボイラーなどの残湯量の検出用センサなどとして広く用いられている。

このような流体の流量を測定するためのフローセンサとしては、特許文献１（特開２００１−２５５１８３号公報）に開示されている構造のフローセンサがある。

図１０は、この特許文献１に開示されている従来のフローセンサの縦断面図、図１１は、図１０のフローセンサのＡ方向の端面図、図１２は、図１０の部分拡大断面図である。

この従来のフローセンサ１００は、図１０、図１１に示したように、略円管形状のフローセンサ本体１０２を備えており、このフローセンサ本体１０２の上流側の入口１０４には、渦流を発生させる固定の渦流発生羽根部材１０６が設けられている。

また、図１０、図１１に示したように、渦流発生羽根部材１０６は、複数の（５枚の）螺旋状に形成された羽根部材１０８から構成されている。そして、このように形成された複数の羽根部材１０８の間に、螺旋状に５つの渦流発生導入路１１０が形成されている。

また、渦流発生羽根部材１０６の下流側には、渦流発生羽根部材１０６の渦流発生導入路１１０を通過することにより発生された渦流によって回転する流量測定用回転羽根部材１１２が回転可能に設けられている。

すなわち、渦流発生羽根部材１０６の中央に軸受け１１４が形成されており、この軸受け１１４に、流量測定用回転羽根部材１１２の軸部１１６の一方の端部１１６ａが装着されている。

さらに、この流量測定用回転羽根部材１１２の下流側には、この流量測定用回転羽根部材１１２を通過した流体を排出するための出口部材１１８が設けられている。この出口部材１１８には、流体を排出するための複数の出口１１８ａが形成されている。

また、この出口部材１１８の中央に軸受け１２０が形成されており、この軸受け１２０に、流量測定用回転羽根部材１１２の軸部１１６の他方の端部１１６ｂが装着されている。

このよう構成することによって、渦流発生羽根部材１０６の軸受け１１４、出口部材１１８の軸受け１２０に軸支されて、流量測定用回転羽根部材１１２が回転可能に設けられている。

さらに、図１０、図１１に示したように、流量測定用回転羽根部材１１２は、４枚の中心角度９０°で相互に離間して形成された羽根部１４０が設けられている。これらの羽根部１４０の先端は、それぞれ交互にＳ極とＮ極に磁化されている。

また、フローセンサ本体１０２の側部に形成した凹部１０２ａには、流量測定用回転羽根部材１１２の回転によって、流量測定を行う流量検知部１２２を備えている。

この流量検知部１２２は、例えば、ホールＩＣなどにより、流量測定用回転羽根部材１１２の回転に伴って、羽根部１４０の磁化された先端による磁束密度の変動、または、磁界方向の変動をパルス信号として出力することによって流量を測定するように構成されている。

なお、渦流発生羽根部材１０６は、円筒形状のケーシング１２４と一体で構成され、これらの流量測定用回転羽根部材１１２、出口部材１１８が、円筒形状のケーシング１２４内に一体的に収納され、フローセンサユニット１２６を構成している。

そして、このフローセンサユニット１２６を、フローセンサ本体１０２に形成された入口側の段部１０２ｂに、渦流発生羽根部材１０６側を当接させて、出口部材１１８側を固定リング１２８で固定することによって、フローセンサ本体１０２の内部にフローセンサユニット１２６を配置するように構成されている。

このように構成される従来のフローセンサ１００では、フローセンサ本体１０２の上流側の入口１０４から導入された流体が、渦流発生羽根部材１０６の渦流発生導入路１１０を通過することにより渦流が発生される。

そして、このように発生された渦流によって、流量測定用回転羽根部材１１２が回転し、流量検知部１２２によって、例えば、ホールＩＣなどにより、流量測定用回転羽根部材１１２の回転に伴って、羽根部１４０の磁化された先端による磁束密度の変動、または、磁界方向の変動をパルス信号として出力することによって流量を測定するように構成されている。

さらに、この流量測定用回転羽根部材１１２を通過した流体は、出口部材１１８の複数の出口１１８ａを介して、外部に排出されるようになっている。

具体的には、流量検知部１２２は、図１０に示したように、基板１３０を備えており、この基板１３０にホールＩＣ１３２が配設されている。そして、流量測定用回転羽根部材１１２の回転に伴って、羽根部１４０の磁化された先端による磁界方向の変化を、ホールＩＣ１３２により検出してパルス信号を発生するように構成されている。

すなわち、ホールＩＣ１３２に直流定格電圧を、端子１３４を介して印加しておくことにより、流量測定用回転羽根部材１１２の回転数（流量）に応じた周波数の電圧が、端子１３４を介して出力されるようになっている。

なお、図１０中、符号１３６は、流量検知部１２２の基板１３０、ホールＩＣ１３２などを封止する封止樹脂を、符号１３８は、リード線を、符号１４２は、取り出しハウジングをそれぞれ示している。

また、端子１３４は、図１０に示したように、共通線（ＧＮＤ）１３４ａ、入力電源線（Ｖｃｃ）１３４ｂ、出力信号線（Ｖｏｕｔ）１３４ｃの３本の電線と接続されている。

特開２００１−２５５１８３号公報

しかしながら、このような従来のフローセンサ１００では、大流量を流す際、圧力損失が大きくなってしまう。このため、システム上、一次圧力を高く設計しなければならなくなるため、圧力損失が小さい方が好ましい。

また、このように大流量を測定するために、流量が大幅に増加した場合には、流量測定用回転羽根部材１１２の回転数が大きくなる。

このために、流量測定用回転羽根部材１１２の軸部１１６の端部１１６ｂが、出口部材１１８に設けられた軸受け１２０において磨耗損傷して、製品寿命が短くなってしまうことがある。

すなわち、図１２（Ａ）の拡大図に示したように、出口部材１１８に設けられた軸受け１２０には、流量測定用回転羽根部材１１２の軸部１１６との接触面積を低減（摩擦抵抗を低減）するために、突設された突部１２０ａが設けられている。

しかしながら、上記のように流量が大幅に増加した場合には、流量測定用回転羽根部材１１２の回転数が大きくなり、流量測定用回転羽根部材１１２の回転によって、磨耗損傷することがある。

これにより、図１２（Ｂ）の拡大図の矢印Ｄに示したように、流量測定用回転羽根部材１１２の軸部１１６の端部１１６ｂが、出口部材１１８に設けられた軸受け１２０の端面１２０ｂまで侵入して、摩擦抵抗が大きくなってしまい、正確な流量の測定ができないことになり、製品寿命が短くなってしまう。

本発明は、このような現状に鑑み、大流量を測定するために、流量が大幅に増加した場合にも、従来の圧力センサに比較して圧力損失が小さく、フローセンサに高負荷がかかることがなく、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することを目的とする。

また、本発明は、流量の大流量を測定するために、流量が大幅に増加した場合にも、従来の圧力センサに比較して圧力損失が小さく、フローセンサに高負荷がかかることがなく、例えば、流量測定用回転羽根部材の軸受けに摩耗損傷が生じず、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することを目的とする。

また、本発明は、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能で、しかも、従来の既存のフローセンサの部品をそのまま使用することができ、設計変更、金型などにかかる費用を低減でき、コストも低減できるフローセンサを提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のフローセンサは、
流体の流量を測定するためのフローセンサであって、
前記流体が流れるフローセンサ配管本体と、
前記フローセンサ配管本体に形成された貫通孔からなるフローセンサ本体収容部内に、流体の流れ方向に配設されたフローセンサ本体と、
前記フローセンサ配管本体に形成され、流体の流れ方向に配設された貫通孔からなるバイパス流路とを備え、
前記フローセンサ本体が配設されるフローセンサ配管本体と、バイパス流路とが、フローセンサ配管本体の内壁で分離された状態であることを特徴とする。

このように構成することによって、フローセンサ配管本体のセンサ収容部に形成されたフローセンサ本体収容部と、バイパス流路とは、フローセンサ配管本体の隔壁で完全に隔離（分離）された状態である。
従って、フローセンサ配管本体を流れる流体の一部が、フローセンサ配管本体に、流体の流れ方向に配設されたバイパス流路内を、フローセンサ本体を流れる流体とは、完全に隔離（分離）された状態で流れることになる。

これにより、フローセンサ配管本体を流れる流体のうち、フローセンサ本体を流れる流体の流量が低減することになる。

従って、大流量を測定しようとする場合にも、従来の圧力センサに比較して圧力損失が小さくなる。また、流量が大幅に増加した場合にも、フローセンサ本体に高負荷がかからず、フローセンサ本体が磨耗損傷することがなく、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することができる。

さらに、バイパス流路の口径、形状を変えることによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能である。

また、本発明のフローセンサは、
前記フローセンサ本体が、
前記フローセンサ本体の前記流体の上流側入口に配設され、渦流を発生させる固定の渦流発生羽根部材と、
前記渦流発生羽根部材の下流側に配設され、前記渦流発生羽根部材により発生された渦流によって回転する流量測定用回転羽根部材と、
前記流量測定用回転羽根部材の軸部を軸支する軸受けと、
前記流量測定用回転羽根部材の回転によって、流量測定を行う流量検知部を備えることを特徴とする。

このように構成することによって、フローセンサ配管本体を流れる流体の一部が、フローセンサ配管本体に、流体の流れ方向に配設されたバイパス流路内を流れることになる。

これにより、フローセンサ配管本体を流れる流体のうち、フローセンサ本体を流れる流体の流量が低減することになる。

従って、大流量を測定しようとする場合にも、従来の圧力センサに比較して圧力損失が小さくなる。

また、流量が大幅に増加した場合にも、フローセンサ本体に高負荷がかからず、流量測定用回転羽根部材の回転数が大きくならない。このため、流量測定用回転羽根部材の軸受けに摩耗損傷が生じず、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することができる。

また、バイパス流路の口径、形状を変えることによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能で、しかも、従来の既存のフローセンサの部品をそのまま使用することができ、設計変更、金型などにかかる費用を低減でき、コストも低減できるフローセンサを提供することができる。

また、本発明のフローセンサは、前記バイパス流路が、複数のバイパス流路から構成されていることを特徴とする。

このようにバイパス流路が、複数のバイパス流路から構成することによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能である。

また、本発明のフローセンサは、
前記フローセンサ本体が、前記フローセンサ配管本体の断面中央に配設され、
前記複数のバイパス流路が、前記フローセンサ本体の周囲に一定間隔離間して配設されていることを特徴とする。

このように、フローセンサ本体が、フローセンサ配管本体の断面中央に配設され、複数のバイパス流路が、フローセンサ本体の周囲に一定間隔離間して配設されていれば、フローセンサ本体を流れる流体の圧力損失を低減することができる。

さらに、フローセンサ本体として従来のものを使用でき、例えば、通水耐久試験などを利用できるので、設計の時間を節約できるとともに、フローセンサ本体収容部とバイパス流路が形成されたフローセンサ配管本体を準備すれば良いので、コストを低減することができる。

また、本発明のフローセンサは、前記バイパス流路が、断面形状が略部分リング形状のバイパス流路であることを特徴とする。

このように構成することによって、バイパス流路が、断面形状が略部分リング形状のバイパス流路であれば、バイパス流路６２の流路断面積が同じでも、フローセンサ配管本体１２の外径を小さくすることができ、小径化が可能でコンパクトな設計とすることができる。

本発明によれば、フローセンサ配管本体のセンサ収容部に形成されたフローセンサ本体収容部と、バイパス流路とは、フローセンサ配管本体の隔壁で完全に隔離（分離）された状態である。
従って、フローセンサ配管本体を流れる流体の一部が、フローセンサ配管本体に、流体の流れ方向に配設されたバイパス流路内を、フローセンサ本体を流れる流体とは、完全に隔離（分離）された状態で流れることになる。

これにより、フローセンサ配管本体を流れる流体のうち、フローセンサ本体を流れる流体の流量が低減することになる。

従って、大流量を測定しようとする場合にも、従来の圧力センサに比較して圧力損失が小さくなる。また、流量が大幅に増加した場合にも、フローセンサ本体に高負荷がかからず、フローセンサ本体が磨耗損傷することがなく、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することができる。

さらに、バイパス流路の口径、形状を変えることによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能である。

また、流量が大幅に増加した場合にも、フローセンサ本体に高負荷がかからず、流量測定用回転羽根部材の回転数が大きくならない。このため、流量測定用回転羽根部材の軸受けに摩耗損傷が生じず、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することができる。

また、バイパス流路の口径、形状を変えることによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能で、しかも、従来の既存のフローセンサの部品をそのまま使用することができ、設計変更、金型などにかかる費用を低減でき、コストも低減できるフローセンサを提供することができる。

図１は、本発明のフローセンサ１０の縦断面図である。 図２は、図１のフローセンサ１０の上面図である。 図３は、図１のフローセンサ１０のフローセンサ配管本体１２の縦断面図である。 図４は、図３のフローセンサ配管本体１２の上面図である。 図５は、図３のフローセンサ配管本体１２のＢ方向の端面図である。 図６は、図４のフローセンサ配管本体１２のＣ−Ｃ線での断面図である。 図７は、本発明のフローセンサ１０のフローセンサ本体２４の拡大断面図である。 図８は、本発明のフローセンサ１０の別の実施例を示す図５と同様な端面図である。 図９は、フローセンサ１０のフローセンサ配管本体１２に流した流体の流量と、本発明のフローセンサ１０で検出されたパルス（回転数）、すなわち、測定流量との関係を示すグラフである。 図１０は、特許文献１に開示されている従来のフローセンサの縦断面図である。 図１１は、図１０のフローセンサのＡ方向の端面図である。 図１２は、図１０の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
（実施例１）

図１は、本発明のフローセンサ１０の縦断面図、図２は、図１のフローセンサ１０の上面図、図３は、図１のフローセンサ１０のフローセンサ配管本体１２の縦断面図、図４は、図３のフローセンサ配管本体１２の上面図、図５は、図３のフローセンサ配管本体１２のＢ方向の端面図、図６は、図４のフローセンサ配管本体１２のＣ−Ｃ線での断面図、図７は、本発明のフローセンサ１０のフローセンサ本体２４の拡大断面図である。

図１、図２において、符号１０は、全体で本発明のフローセンサ１０を示している。

図１、図２に示したように、本発明のフローセンサ１０は、流体が流れる略円管形状のフローセンサ配管本体１２を備えている。このフローセンサ配管本体１２は、図１〜図４に示したように、入口側配管部１４と、出口側配管部１６と、これらの入口側配管部１４と出口側配管部１６との間に設けられたセンサ収容部１８を備えている。

また、この実施例のフローセンサ１０では、フローセンサ配管本体１２の入口側配管部１４、出口側配管部１６には、他の接続配管との接続のために、それぞれその端部に、雌ネジ１４ａ、雌ネジ１６ａが形成されている。なお、この実施例では、雌ネジ１４ａ、雌ネジ１６ａを形成したが、他の接続配管との接続のために、フランジなどの公知の接続部を形成することも可能である。

図１、図３、図５〜図６に示したように、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８にはその内部に、流体の流れ方向に、略円筒形状の貫通孔からなるフローセンサ本体収容部２０が形成されている。

すなわち、図５〜図６に示したように、この実施例では、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８の断面において、中心線Ｙ上の上方よりに、フローセンサ本体収容部２０が形成されている。

また、このフローセンサ本体収容部２０には、その内周壁に、入口側配管部１４側に段部２２が形成されている。そして、図１に示したように、このフローセンサ本体収容部２０に、流体の流れ方向にフローセンサ本体２４が配設されている。

図７に示したように、フローセンサ本体２４は、図１０に示した従来のフローセンサユニット１２６と同様な構成のフローセンサユニット２６から構成されている。

すなわち、渦流発生羽根部材３０は、円筒形状のケーシング２８と一体で構成され、これらの流量測定用回転羽根部材３２、出口部材３４が、円筒形状のケーシング２８内に一体的に収納され、フローセンサユニット２６を構成している。

そして、ケーシング２８の上流側の入口３６には、渦流を発生させる固定の渦流発生羽根部材３０が設けられている。

また、図７に示したように、渦流発生羽根部材３０は、複数の（この実施例では５枚の）螺旋状に形成された羽根部材３８から構成されている。そして、このように形成された複数の羽根部材３８の間に、螺旋状に５つの渦流発生導入路４０が形成されている。

また、渦流発生羽根部材３０の下流側には、渦流発生羽根部材３０の渦流発生導入路４０を通過することにより発生された渦流によって回転する流量測定用回転羽根部材３２が回転可能に設けられている。

すなわち、渦流発生羽根部材３０の中央に軸受け４２が形成されており、この軸受け４２に、流量測定用回転羽根部材３２の軸部４４の一方の端部４４ａが装着されている。

さらに、この流量測定用回転羽根部材３２の下流側には、この流量測定用回転羽根部材３２を通過した流体を排出するための出口部材３４が設けられている。この出口部材３４には、流体を排出するための複数の出口３４ａが形成されている。

また、この出口部材３４の中央に軸受け４６が形成されており、この軸受け４６に、流量測定用回転羽根部材３２の軸部４４の他方の端部４４ｂが装着されている。

このように構成することによって、渦流発生羽根部材３０の軸受け４２、出口部材３４の軸受け４６に軸支されて、流量測定用回転羽根部材３２が回転可能に設けられている。

さらに、図７に示したように、流量測定用回転羽根部材３２は、４枚の中心角度９０°で相互に離間して形成された羽根部４８が設けられている。これらの羽根部４８の先端は、それぞれ交互にＳ極とＮ極に磁化されている。

そして、図１に示したように、このフローセンサユニット２６を、フローセンサ本体収容部２０の内周壁に形成された段部２２に、渦流発生羽根部材３０側を当接させて、出口部材３４側を固定リング５０で固定することによって、フローセンサ本体収容部２０の内部にフローセンサユニット２６を配置するように構成されている。

一方、図１〜図４、図６に示したように、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８の側部には、矩形形状の凹部５２が形成されており、凹部５２には、流量測定用回転羽根部材３２の回転によって、流量測定を行う流量検知部５４を備えている。

この流量検知部５４は、例えば、ホールＩＣなどにより、流量測定用回転羽根部材３２の回転に伴って、羽根部４８の磁化された先端による磁束密度の変動、または、磁界方向の変動をパルス信号として出力することによって流量を測定するように構成されている。

具体的には、流量検知部５４は、図１、図２に示したように、基板５６を備えており、この基板５６にホールＩＣ５８が配設されている。そして、流量測定用回転羽根部材３２の回転に伴って、羽根部４８の磁化された先端による磁界方向の変化を、ホールＩＣ５８により検出してパルス信号を発生するように構成されている。

すなわち、ホールＩＣ５８に直流定格電圧を、端子６０を介して印加しておくことにより、流量測定用回転羽根部材３２の回転数（流量）に応じた周波数の電圧が、端子６０を介して出力されるようになっている。

なお、端子６０は、図２に示したように、共通線（ＧＮＤ）６０ａ、入力電源線（Ｖｃｃ）６０ｂ、出力信号線（Ｖｏｕｔ）６０ｃの３本の電線と接続されている。

また、基板５６は、図１、図２、図６に示したように、凹部５２に形成されたネジ穴５２ａに、止めネジ５６ａで固定されるようになっている。

一方、図１、図３、図５〜図６に示したように、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８にはその内部に、フローセンサ本体収容部２０とは別に、流体の流れ方向に、略円筒形状の貫通孔からなるバイパス流路６２が形成されている。

この実施例の場合には、図５、図６に示したように、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８の断面において、中心線Ｙ上の下方よりに、フローセンサ本体収容部２０と中心線Ｘについて、線対称の位置となるように、１個のバイパス流路６２が形成されている。

なお、この場合、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８の外径Ｒ１と、フローセンサ本体収容部２０の内径Ｒ２と、バイパス流路６２の内径Ｒ３との関係は、特に限定されるものではなく、目的とする使用流量範囲、流量特性に応じて適宜設定すれば良い。

また、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８の断面において、フローセンサ本体収容部２０とバイパス流路６２の配置位置、バイパス流路６２の断面形状、数、配置位置なども目的とする使用流量範囲、流量特性に応じて適宜設定すれば良い。

例えば、図８に示したように、バイパス流路６２が、複数のバイパス流路から構成されていても良い。このようにバイパス流路６２が、複数のバイパス流路６２から構成することによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能である。

すなわち、図８では、フローセンサ本体２４が、フローセンサ配管本体１２の断面中央に配設され、複数のバイパス流路６２が、フローセンサ本体２４の周囲に一定間隔離間して配設されている。

このように、フローセンサ本体２４が、フローセンサ配管本体１２の断面中央に配設され、複数のバイパス流路６２が、フローセンサ本体２４の周囲に一定間隔離間して配設されていれば、フローセンサ本体２４を流れる流体の圧力損失を低減することができ、正確な流量計の測定が可能である。

例えば、図８（Ａ）の実施例では、フローセンサ本体２４が、フローセンサ配管本体１２の断面中央に配設され、３個のバイパス流路６２が、フローセンサ本体２４の周囲に一定間隔離間（９０°の中心角度）離間して配設されている。

また、図８（Ｂ）の実施例では、フローセンサ本体２４が、フローセンサ配管本体１２の断面中央に配設され、断面形状が略部分リング形状の２個のバイパス流路６２が、フローセンサ本体２４の周囲に一定間隔離間（１８０°の中心角度）離間して配設されている。

この図８（Ｂ）の実施例では、フローセンサ配管本体１２の断面内周に沿って、断面形状が略部分リング形状の２個のバイパス流路６２を形成したが、バイパス流路６２のフローセンサ配管本体１２の断面中心からの配置位置は適宜変更することができる。

なお、この場合、略部分リング形状のバイパス流路６２を、この実施例では、２個のバイパス流路６２としたが、この数は１個でも、３個以上でも良く、また、配置中心角度などは適宜設定することができる。

また、１個の略部分リング形状のバイパス流路６２を配置する場合には、図示しないが、図１〜図７の実施例のように、フローセンサ本体２４を、フローセンサ配管本体１２の断面中心からずらして配設することも、また、フローセンサ配管本体１２の断面中央に配設することも可能である。

この図８（Ｂ）の実施例では、図１〜図７の実施例のフローセンサ１０に比較して、バイパス流路６２の流路断面積が同じでも、フローセンサ配管本体１２の外径を小さくすることができ、小径化が可能でコンパクトな設計とすることができる。
なお、図８は、説明の便宜上、フローセンサ本体２４を省略して示している・

このように構成される本発明のフローセンサ１０は、以下のように作動される。

先ず、フローセンサ配管本体１２の上流側の入口側配管部１４から導入された流体の一部が、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８において、フローセンサ本体収容部２０に配設されたフローセンサ本体２４内に流入する。

そして、フローセンサ本体２４内に流入した流体は、渦流発生羽根部材３０の渦流発生導入路４０を通過することにより渦流が発生される。

このように発生された渦流によって、流量測定用回転羽根部材３２が回転し、流量検知部５４によって。例えば、ホールＩＣなどにより、流量測定用回転羽根部材３２の回転に伴って、羽根部４８の磁化された先端による磁束密度の変動、または、磁界方向の変動をパルス信号として出力することによって流量を測定するように構成されている。

さらに、この流量測定用回転羽根部材３２を通過した流体は、出口部材３４の複数の出口３４ａを介して、フローセンサ配管本体１２の出口側配管部１６から外部に排出されるようになっている。

具体的には、流量検知部５４は、図１、図２に示したように、基板５６を備えており、この基板５６にホールＩＣ５８が配設されている。そして、流量測定用回転羽根部材３２の回転に伴って、羽根部４８の磁化された先端による磁界方向の変化を、ホールＩＣ５８により検出してパルス信号を発生する。

すなわち、ホールＩＣ５８に直流定格電圧を、端子６０を介して印加しておくことにより、流量測定用回転羽根部材３２の回転数（流量）に応じた周波数の電圧が、端子６０を介して出力されるようになっている。これによって、フローセンサ配管本体１２を流れる流体の流量が測定されるようになっている。

一方、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８に形成されたフローセンサ本体収容部２０と、バイパス流路６２とは、フローセンサ配管本体１２の隔壁で完全に隔離（分離）された状態である。
従って、フローセンサ配管本体１２を流れる流体の一部が、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８に、フローセンサ本体収容部２０とは別に、流体の流れ方向に形成されたバイパス流路６２内を、フローセンサ本体２４を流れる流体とは、完全に隔離（分離）された状態で流れることになる。

これにより、フローセンサ配管本体１２を流れる流体のうち、フローセンサ本体２４を流れる流体の流量が低減することになる。

従って、大流量を測定しようとする場合にも、従来の圧力センサに比較して圧力損失が小さくなる。また、流量が大幅に増加した場合にも、フローセンサ本体２４に高負荷がかからず、フローセンサ本体２４が磨耗損傷することがなく、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサを提供することができる。

また、流量が大幅に増加した場合にも、フローセンサ本体２４に高負荷がかからず、流量測定用回転羽根部材３２の回転数が大きくならない。このため、流量測定用回転羽根部材３２の軸受け４２、４６、突部４６ａに摩耗損傷が生じず、正確な流量計の測定が可能で、製品寿命の長いフローセンサ１０を提供することができる。

また、バイパス流路６２の口径、形状を変えることによって、様々な使用流量範囲、流量特性に適用可能で、しかも、従来の既存のフローセンサの部品（フローセンサユニット２６）をそのまま使用することができ、設計変更、金型などにかかる費用を低減でき、コストも低減できるフローセンサ１０を提供することができる。
（実施例２）

図１〜図７に示した実施例のフローセンサ１０において、フローセンサ配管本体１２のセンサ収容部１８の外径Ｒ１を４５ｍｍ、フローセンサ本体収容部２０の内径Ｒ２を１５ｍｍとして、バイパス流路６２の内径Ｒ３を、１５ｍｍ、１２ｍｍ、１０ｍｍ、８ｍｍに変化させた。これらについて、フローセンサ配管本体１２に流した流体の流量と、本発明のフローセンサ１０で検出されたパルス（回転数）、すなわち、測定流量との関係を調べた。

また、図８（Ｂ）に示した実施例のフローセンサ１０、すなわち、上記のバイパス流路６２の内径Ｒ３、１２ｍｍに相当する、略部分リング形状の２個のバイパス流路６２を備えた実施例について、フローセンサ配管本体１２に流した流体の流量と、本発明のフローセンサ１０で検出されたパルス（回転数）、すなわち、測定流量との関係を調べた。

その結果を、図９のグラフに示した。図９のグラフからも明らかなように、本発明のフローセンサ１０によれば、いずれもリニアな関係が得られ、バイパス流路６２の断面形状、寸法、数、配置位置などを変更することによって、目的とする使用流量範囲、流量特性に応じたフローセンサ１０を提供することができることが分かる。

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはない。

また、上記実施例では、フローセンサ本体２４として、渦流発生羽根部材３０、流量測定用回転羽根部材３２、出口部材３４からなるフローセンサユニット２６から構成したが、フローセンサ本体２４として、その他の構成のフローセンサ本体２４に適用することも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

配管内を流れる流体の流量を測定するためのフローセンサ、例えば、瞬間湯沸かし器、ボイラー、給湯設備、電気温水器など、液体の流体の流量を測定するためのフローセンサに適用することができる。

１０ フローセンサ
１２ フローセンサ配管本体
１４ 入口側配管部
１４ａ 雌ネジ
１６ 出口側配管部
１６ａ 雌ネジ
１８ センサ収容部
２０ フローセンサ本体収容部
２２ 段部
２４ フローセンサ本体
２６ フローセンサユニット
２８ ケーシング
３０ 渦流発生羽根部材
３２ 流量測定用回転羽根部材
３４ 出口部材
３４ａ 出口
３６ 入口
３８ 羽根部材
４０ 渦流発生導入路
４２ 軸受け
４４ 軸部
４４ａ 端部
４４ｂ 端部
４６ 軸受け
４６ａ 突部
４８ 羽根部
５０ 固定リング
５２ 凹部
５２ａ ネジ穴
５４ 流量検知部
５６ 基板
５６ａ ネジ
５８ ホールＩＣ
６０ 端子
６２ バイパス流路
１００ フローセンサ
１０２ フローセンサ本体
１０２ａ 凹部
１０２ｂ 段部
１０４ 入口
１０６ 渦流発生羽根部材
１０８ 羽根部材
１１０ 渦流発生導入路
１１２ 流量測定用回転羽根部材
１１４ 軸受け
１１６ 軸部
１１６ａ 端部
１１６ｂ 端部
１１８ 出口部材
１１８ａ 出口
１２０ 軸受け
１２０ａ 突部
１２０ｂ 端面
１２２ 流量検知部
１２４ ケーシング
１２６ フローセンサユニット
１２８ 固定リング
１３０ 基板
１３２ ホールＩＣ
１３４ 端子
１３６ 封止樹脂
１３８ リード線
１４０ 羽根部
１４２ 取り出しハウジング
Ｒ１ 内径
Ｒ２ 内径
Ｒ３ 内径
Ｘ 中心線
Ｙ 中心線

Claims (5)

1. 流体の流量を測定するためのフローセンサであって、
   前記流体が流れるフローセンサ配管本体と、
   前記フローセンサ配管本体に形成された貫通孔からなるフローセンサ本体収容部内に、流体の流れ方向に配設されたフローセンサ本体と、
   前記フローセンサ配管本体に形成され、流体の流れ方向に配設された貫通孔からなるバイパス流路とを備え、
   前記フローセンサ本体が配設されるフローセンサ配管本体と、バイパス流路とが、フローセンサ配管本体の内壁で分離された状態であることを特徴とするフローセンサ。
2. 前記フローセンサ本体が、
   前記フローセンサ本体の前記流体の上流側入口に配設され、渦流を発生させる固定の渦流発生羽根部材と、
   前記渦流発生羽根部材の下流側に配設され、前記渦流発生羽根部材により発生された渦流によって回転する流量測定用回転羽根部材と、
   前記流量測定用回転羽根部材の軸部を軸支する軸受けと、
   前記流量測定用回転羽根部材の回転によって、流量測定を行う流量検知部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフローセンサ。
3. 前記バイパス流路が、複数のバイパス流路から構成されていることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のフローセンサ。
4. 前記フローセンサ本体が、前記フローセンサ配管本体の断面中央に配設され、
   前記複数のバイパス流路が、前記フローセンサ本体の周囲に一定間隔離間して配設されていることを特徴とする請求項３に記載のフローセンサ。
5. 前記バイパス流路が、断面形状が略部分リング形状のバイパス流路であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のフローセンサ。

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