JPH0140296B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流体の流量を回転体の回転数に置換し
て流量を計測する流量検出装置に関する。

従来例の構成とその問題点 回転体検出式の流量センサで回転を検出する方
法として、従来は回転体の外周部に永久磁石を取
付け、ホール素子や磁気抵抗素子を近接させて検
出する方法、あるいはフオトカプラーを用いて光
で検出する方法などがある。光検出の場合は、フ
オトカプラーが流路内に望む構成が一般的である
が、流路中の汚れゴミ等が弱く、経時的な信頼性
にも問題があり、また検出部が高価になる欠点を
有する。また一方、上記の回転体に永久磁石を取
設けて検出する方法に於いても問題点があり、そ
の一例を第１図に於いて説明する。図は翼車式の
流量センサを示すもので、流体は矢印の方向から
流れ、翼車１０１を回転させ、その回転数が流量
に比例し、回転数は翼の先端部に設けた永久磁石
１０２の回転を流路外部に設けた磁気抵抗素子１
０３でパルスとして検出し、図示してない制御回
路で演算し流量が測定される。この場合、前述の
ように翼に永久磁石を取付ける必要があり、磁石
が長期的に外れないよう装着に工夫が要求され、
また流路中の鉄粉など異物が翼に付着し回転不良
を起こし易いなど、回転体に永久磁石を装着する
ことによる問題点を有していた。また他の従来例
としては、特開昭57−157119号公報に記載の例が
ある。しかしながら、この従来例は、主管路の途
中に環状の側路を設け、この環状の側路中で多数
の磁性体粒を回転させると共に、前記環状側路の
外側には磁化手段を検出手段を設け、前記磁化手
段で前記磁性体粒を磁化し、前記磁性体粒が前記
検出手段中を通過する際に前記検出手段である検
出コイルに発生する起電力の大きさを計測するこ
とにより流量を測定するものであるため、環状流
路を必要とし大型化となると共に、起電力の大き
さを連続して計測するため多数の磁性体粒を必要
としコスト高であつた。また他の従来例として
は、特開昭50−51758号公報がある。これは第１
のスピンナーの羽根と流体流路に設けられた中心
ボス部と、その下流側に設けられた第２のスピン
ナーの羽根と、この第２のスピンナーの上流側で
流れに対して垂直面で回転するボールで構成され
たものであるが、ボールが３点に接触可能が構成
である。また中心ボス部を有するためにボール径
が変えられないという問題点があつた。

更に他の従来例としては実開昭56−110349号公
報がある。これは、回転検出手段として永久磁石
と磁気抵抗素子の間を、切欠孔を有する回転板を
回転させるものである。これは、前記回転板の回
転面を直交する方向のケース内に永久磁石と磁気
抵抗素子を設けたものであつた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
回転体に永久磁石を装着せずに回転体の回転を検
出すると共に、小型で取り付けスペースが少な
く、低コストな流量検出装置を提供することを目
的とする。

発明の構成 この目的を達成するため本発明は、流路中に設
けられ流体を軸流旋回させ旋回流を発生させる固
定翼と、前記旋回流の中に位置し流れの方向に対
し垂直方向に周回し磁性を有する１個の回転体
と、体記回転体を２箇所で当接し前記旋回流の範
囲内に止どめる流出防止体と、前記回転体の回転
を検出する磁気センサと、この磁気センサに磁界
を与える固定された磁石と、前記磁気センサから
の信号を処理する制御回路とを有し、前記磁気セ
ンサは前記回転体周回部近傍の流路外部に、磁石
は前記流出防止体の流路中央部附近の前記磁気セ
ンサに近い位置に埋設して詳けたもので、これに
より、回転体を流体の流れに対し垂直方向で回転
させるとともに流量に比例して回転する前記回転
体の周期を検出することで流量を測定するもので
ある。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第２図〜第４図を用
いて説明する。１は流量検出装置の流路２のケー
シング、３はその入口、４は出口である。５は矢
印の方向に流れる流体に旋回流を与える固定翼
で、流れに対し平行でない翼を有し、流体の流れ
で回転しないようケーシング１に圧入などにより
固定されている。６は固定翼５の下流に自由状態
で存在し、流体の旋回流により流路内を流れに垂
直方向に周回する磁性を有する球体（回転体）で
ある。磁性体として、磁性ステンレス、軽量化す
るために磁性体を挿入した樹脂球や磁性表面処理
をした樹脂球などで形成される。７は球体６の流
出防止体で球体６周回受けとなり、流出防止体７
の流路中央部における上流側先端部８附近（球体
６の周回面近傍）に永久磁石９が埋設され、その
磁束が流路壁に向う方向に設けられている。１０
は磁気抵抗素子（磁気センサ）で、球体６の周回
路近傍の流路外にあり、固定具１１でケーシング
１に固定されている。１２は磁気抵抗素子１０か
らの信号を処理する制御回路である。尚、第３
図、第４図の１３は永久磁石９の磁力線である。

次に動作について説明する。流体が入口３から
出口４に向つて流れると、固定翼５で軸流の旋回
流になり、その旋回流により球体６が流路内を周
回する。周回の回転数は流量に比例するので、磁
気抵抗素子１０でその回転数を検出し、制御回路
１２で演算処理して流量が求められる。磁気抵抗
素子１０における磁気の検出を第３図、第４図に
於いて説明する。第３図では、磁性を有する球体
６が磁気抵抗素子１０より遠ざかつており、永久
磁石９の磁力線１３による素子１０への影響力が
弱い状態となる。一方、第４図で示すように、磁
性を有する球体６が永久磁石９と磁気抵抗素子１
０の間に来ると、磁力線１３が磁性球体の影響に
より球体６方向へ集中的に移動することになる。
この磁力線１３の変化により、この時球体６に近
接する磁気抵抗素子１０に及ぼす磁力線１３の影
響は最も強くなる。従つて、球体６の移動（周
回）を、永久磁石９からの磁力線１３の強弱とし
て磁気抵抗素子１０でとらえ、その回数（球体６
の回転数）をパルス的に検出することになる。即
ち、永久磁石９と磁気抵抗素子１０の間を球体６
が通過した時に、１パルスが出力されることにな
り、パルスの周期を計測すれば流量を測定するこ
とがでる。こうして制御回路１２で検出された回
転信号や流量は、流量計の瞬時流量として表示し
たり、また、本流量検出装置を流量センサとして
機器に組込んだ場合には、機器や制御を行う信号
源となるなどの用途に供することになる。

上記実施例では、回転体は球体で、固定翼によ
り軸流周回する構成であり、球体６の大きさは流
路２の通過面積に比べ遥かに小さく、また、翼も
固定で構造的に狭い部分もない。従つて、流量検
出装置として、圧力損失も少なく。水アカやスケ
ールなど汚水に対しても強い構成である。

尚、本発明は上記構成に限らず、回転体６が球
体でない棒状や円柱状などの形態、旋回手段がね
じり板状の形態、また流路構成が流れ方向に環状
流路を有し、球体が環状流路を流体の噴出力で周
回するセンサ構成など、あるいはまた回転数検出
用の磁気センサもホール素子やピツクアツプコイ
ル式などもあるなど、いずれも上記実施例の構成
に限られるものではない。

発明の効果 以上のように本発明の流量検出装置によれば、
流路中の流体の流れで回転（周回）する磁性を有
する回転体が、磁気センサと永久磁石の間を通過
して回転する構成であり、回転体は永久磁石を装
着しておらず次の効果が得られる。

(1) 回転体に永久磁石を装着する場合には、永久
磁石が長期間外れないよう信頼性の高い装着に
工夫を要し、また流体中の鉄粉や金属切り粉な
ど異物が回転体に付着し、回転不良を生じる恐
れがあるなど、永久磁石の流路中の回転体に装
着することによる問題を伴うが、本発明は、磁
性体の回転を固定側の永久磁石と磁気センサで
検出する構成としており、上記問題の発生の恐
れがなく、信頼性の高い流量検出装置である。

(2) 翼車式の流量センサと比べ、本発明の回転体
は軸及び軸受部を有する必要がなく、流路部に
狭い可動部がないので、水アカ、スケールやゴ
ミなどを含む汚れた流体に対して強い構成であ
る。また旋回流は流路中で構成されており、特
別な旋回用の流路等を設ける必要が無く小型化
が可能で取り付けスペースの制約を受けること
はない。

(3) 固定側の永久磁石と磁気センサの組合せで、
可動（周回）する磁性体を検出する場合に、本
構成は磁気センサにとつて最も感度の高い検出
構成であり、安定した回転数検出が可能であ
る。また、本発明では回転体が磁石と磁気セン
サの間を通過した時に１パルスを出力し、この
パルスの周期を計測することにより流量を測定
する構成であり、回転体は１ケあれば良く、低
コスト化が図れる。

(4) 球体が流出防止体の２箇所に接触しながら周
回するため検出精度が高い。また２箇所接触で
あるため流量急変時においても精度が確保され
る。

(5) 球体の周回する周回面の延長線上の流路外部
に磁気センサを、同じく延長線上の流路中央部
付近の流出防止体に磁石を埋設することによ
り、これらが流体に影響を与えたり、受けたり
することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量センサの断面図、第２図は
本発明の流量検出装置の一実施例を示す断面図、
第３図、第４図は回転体検出部の拡大図で動作状
態図を示す。 ２……流路、６……球体（回転体）、１０……
磁気抵抗素子（磁気センサ）、９……永久磁石
（磁石）、１２……制御回路、５……固定翼、７…
…流出防止体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流路中に設けられ流体を軸流旋回させ旋回流
   を発生させる固定翼と、前記旋回流の中に位置し
   流れの方向に対し垂直方向に周回し磁性を有する
   １個の回転体と、前記回転体を２箇所で当接し前
   記旋回流の範囲内に止める流出防止体と、前記回
   転体の回転を検出する磁気センサと、この磁気セ
   ンサに磁界を与える固定された磁石と、前記磁気
   センサからの信号を処理する制御回路とを有し、
   前記磁気センサは前記回転体周回部近傍の流路外
   部に、磁石は前記流出防止体の流路中央部附近の
   前記磁気センサに近い位置に埋設して設けた流量
   検出装置。 ２ 磁気センサは磁気抵抗素子でなる特許請求の
   範囲第１項記載の流量検出装置。 ３ 磁石は永久磁石でなる特許請求の範囲第１項
   記載の流量検出装置。