JPH0211090B2 - - 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、あるいは強磁性金属材料で形成した
検出部をバイアス磁石を備えた磁気抵抗素子で検
出する方法などがある。その一例を第１図におい
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１０３でパルスとして検
出し、図示してい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、また流体中の鉄粉な
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。 また流量検出装置における磁性球
体の従来例としては、特開昭55−9179号公報が存
在する。この従来例は磁性粉末等を混合した合成
樹脂材料で磁性球体を構成したものである。この
場合磁性球体全体に磁性粉末が分散されるため磁
性球体の透磁率が小さく磁気検出出力レベルが小
さい問題点があつた。

また本願発明に先立ち同一出願人が出願した特
願昭58−246007号（特公昭63−27647号公報）が
存在する。これは比重１以上の非金属材料に磁性
表面処理を施した磁性体の外装を非金属材料で覆
つたものである。この場合には前記磁性表面処理
を施す非金属材料が中実状態であるため重量が大
きくなり少流量検出が困難であると言う問題点が
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、流路中の流
体の流れで回転する磁性を有する回転体と、前記
回転体の回転を検出する磁気センサと、前記磁性
センサからの信号を処理する制御回路を有し、前
記回転体は内部に磁性中空金属体を挿入した非金
属材料でなる流量検出装置を構成している。この
構成により信頼性の高い回転検出及び流量検出が
可能となる。

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。第２図において、４は流量検出装
置の流路５のケーシング、６はその入口、７は出
口である。８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４に
圧入などにより固定されている。９は固定翼８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球体状の回転
体、１０は回転体９の流出防止体で回転体９の周
回受けとなる。１１は磁気抵抗素子（磁気セン
サ）で、回転体９の周回路近傍の流路外にあり、
この磁気抵抗素子１１に磁界を与える永久磁石１
２と共に固定具１３でケーシング４に固定されて
いる。１４は磁気抵抗素子１１からの信号を処理
する制御回路である。なお、回転体９は第３図に
示すように、内部に中空部を有し板厚の薄い磁性
ステンレスなど磁性金属の球体１５と、その外部
を樹脂モールド層１６で包んだ球体で成形されて
いる。磁性金属の球体１５が小さく球体として形
成しにくい場合などは、第４図に示すように半球
状の磁性金属体１７，１８で球体とし、内部を中
空、外部を樹脂モールド層１９で包んだ球体とし
てもよい。

次に動作について説明する。流体が入口６から
出口７に向つて流れると、固定翼８で軸流の旋回
流になり、その旋回流により回転体９が流路内を
周回する。周回の回転数は流量に比例し、磁気抵
抗素子１１でその回転数を検出し、制御回路１４
で演算処理して流量が求められる。なお、永久磁
石１２から磁気抵抗素子１１に作用している磁束
は、強磁性の回転体９が近接することによりその
作用方向が変化し、磁気抵抗素子８でその変化を
パルス的に検出することになる。こうして制御回
路１４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、
機器の発停や燃焼及び流量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。

なお、回転体は外部は非金属材料、内部は薄肉
の中空磁性金属材で軽量化されており、軽量化さ
れた回転体により少ない流量から大流量の流体流
量まで検出可能となる。

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、回転体９の大きさは
流路５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
ケールななど汚水に対しても強い構成である。

また、本発明の他の実施例を第５図、第６図に
示す。回転体９は球体でその内部は中空であり、
外装は比重の軽い樹脂層１６′で比較的薄肉に形
成されており、またその内面はFeメツツキやFe
−Ni合金メツキなどの強磁性表面処理層１５′が
施され、非金属材料ながら磁性を有する回転体と
なつている。第６図は内面を表面処理して回転体
を形成する一例を示している。球体は２分割さ
れ、各々の分割片の内面を強磁性表面処理し、分
割部２０を成形や超音波溶着などにより溶着し、
外形を研摩して回転体として形成される。表面処
理は内面以外に外面もなされる場合も、分割片を
接合後外形研摩により内面だけにすることが可能
である。

なお、本発明は上記構成に限らず、回転体９が
球体でない棒状や円柱状などの形態、また回転体
が翼車で固定翼がない構成、さらに流路構成が流
れの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ピツクアツプコ
イル式の検出構成など、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、
回転体は内部に磁性中空金属体を挿入した非金属
材料でなる磁性体であり、永久磁石を装着してい
ないので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、永久磁石を流路中の回転体に装
着することによる問題を伴なうが、本発明は磁
性体の回転を磁気センサで検出する構成として
いるので、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) 回転体は軽量化されており、僅かな流量から
比較的大流量まで幅の広い流量検出が可能であ
る。

(3) 回転体が流路側壁や流出防止体と接触しなが
ら運動する場合には、回転体は軽量であり、そ
の運動エネルギが小さく、接触回転による摩耗
や騒音の発生が極めて小さい。さらにまた流量
が多い場合でも回転体の運動にオーバーシユー
トがなく、流量変化に対する応答性も早い流量
検出装置である。

(4) 磁性粉末混入の球体に比べ回転体外部は非金
属材料のみでおおわれており、回転体の摩耗、
耐久性に優れる。

(5) 磁性粉末混入材料に比べ回転体の透磁率が大
きいため磁気検出する際において高出力が得ら
れる。

【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図は同装置における回転体の断面
図、第５図、第６図は本発明の他の実施例を示す
断面図である。 ５……流路、９……回転体、１１……磁気抵抗
素子（磁気センサ）、１４……制御回路、１５…
…球体（磁性中空金属体）、１５′……強磁性表面
処理層、１６，１９……樹脂モールド層、１６′
……樹脂層、１７，１８……半球状の磁性金属
体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流路中の流体の流れで回転する磁性を有する
   回転体と、前記回転体の回転を検出する磁気セン
   サと、前記磁気センサからの信号を処理する制御
   回路を有し、前記回転体は中空の非金属材料でな
   り、かつ、その中空内に磁性中空金属体を設けて
   なる流量検出装置。 ２ 回転体は球状で、かつ磁性中空金属体は２分
   割された半球状片を接合してなる特許請求の範囲
   第１項記載の流量検出装置。 ３ 磁性金属体は表面処理により形成されてなる
   特許請求の範囲第１項記載の流量検出装置。 ４ 回転体は２分割された半球状片を接合してな
   り、その各々内壁面に磁性体を表面処理により形
   成してなる特許請求の範囲第１項記載の流量検出
   装置。