JPH0472173B2 - - 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磁性球体の回転数に置換
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
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付着し回転不良を起こし
易いなど、回転体の永久磁石を装着することによ
る問題点を有していた。

また磁性ボールを回転し磁気検出する他の従来
例としては、特開昭50−51758号公報に記載の例
がある。この磁性ボールは比重の小さな材料で全
体が構成され、その表面全体は磁性体よりなる被
膜にて被覆したもので、この磁性ボールの回転を
検出する方法として、前記ボールの近傍の流体中
の中にピツクアツプコイルを凸出する状態で挿入
していた。従つて流れに乱れが生じ磁性ボールの
回転が不安定になり検出精度も悪くなると言う問
題点があつた。またこの種の流量検出装置に使用
する浮動性を有する球体に関する従来例としては
特開昭49−60561号公報に記載の例がある。これ
は検出球を合成樹脂製とすることにより、浮動性
を持たせたと言うものであつた。

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
けられ流体を軸流回転させる固定翼と、前記旋回
流の中に位置し流れの方向に対し垂直面で周回す
る磁性球体と、この磁性球体を前記旋回流の範囲
内に止どめる流出防止体と、前記回転体の周回面
近傍で流体に非接触な位置に設けられた磁気抵抗
素子と、この磁気抵抗素子に近接し、該磁気抵抗
素子に磁界を与える永久磁石と、前記磁気抵抗素
子からの信号を処理する制御回路を有し、前記磁
性球体は中空の磁性金属板からなる構成としてい
る。

この構成により、重さの大きい金属板構造の磁
性球体であつても流体中では従来のボールと同等
の重さにでき、且つ、出力信号としては大きく得
ることを可能としたものである。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第２図、第３図を用
いて説明する。第２図において、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球体状の磁性球
体、７は球体６の流出防止体で磁性球体６の周回
受けとなる。８は磁気抵抗素子（磁気センサ）
で、磁性球体６の周回路近傍の流路外にあり、こ
の磁気抵抗素子８に磁界を与える永久磁石９と共
に固定具１０でケーシング１に固定されている。
１１は磁気抵抗素子８からの信号を処理する制御
回路である。尚磁性球体６は第３図で示すよう
に、内部に中空部１２を有し、板厚の薄い磁性ス
テンレスなど磁性金属の球体で形成され、軽量化
されている。

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、その旋回流により磁性球体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８でその回転数を検出し、制御
回路１１で演算処理して流量が求められる。

尚、永久磁石９から磁気抵抗素子８には一定の
磁界を与えておき、磁性球体６が前記磁気抵抗素
子８に近接した時に、前記永久磁石９から磁気抵
抗素子８に作用している磁束の方向が、前記磁性
球体６の方向に曲げられることにより、前記磁気
抵抗素子８に作用する磁界強度が減少し、前記磁
気抵抗素子８の抵抗値が変化し、抵抗値の変化を
電圧のパルスとしてとらえることになる。こうし
て制御回路１１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、回転体は磁性球体で、固定翼
により軸流周回する構成であり、回転体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。

発明の効果 以上のように本発明の流量検出装置は、流体に
非接触な位置に設けられた磁気抵抗素子と、この
磁気抵抗素子に近接し前記磁気抵抗素子に磁界を
与える永久磁石とを有し、回転体は中空の磁性金
属板から成る磁性球体とすることにより次の効果
が得られる。

(1) 流体に非接触な位置に設けた磁気検出素子で
磁性球体の回転を検出するため、磁性球体の回
転を乱すものがなく、前記磁性球体の回転が安
定し流量計測精度が良い。

(2) 磁気抵抗素子からの出力を大きくし、安定し
た強さで得ることができ、信号処理も容易で高
信頼性につながる。即ち、本発明のような磁気
抵抗素子にバイアス磁界を与えておき、その磁
界の変化をとらえる方法では、磁性球体の透磁
率を大きくする必要があり、その構成としては
磁性材を金属板として厚みを持たせることが最
も効果的であり、大きな出力を得ることができ
る。また金属板を用いることにより、金属の厚
みが均一となり、その磁気特性は安定してい
る。そのため信号レベルも安定した強さで得る
ことができる。

(3) 磁性球体を中空構成とすることにより、浮力
を最大限に得ることができるため、重さの大き
い金属板であつても軽量化が可能となり僅かな
流れでも、動作し易く、流量検出装置としての
感度流量が低い。

(4) 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、水あか、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。

(5) 回転体に永久磁石を装着する場合には、永久
磁石が長時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うが、本発明は、磁
性球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。

(6) 磁性球体が流路側壁や流出防止体と接触しな
がら周回する場合など、同様に磁性球体が軽量
のためその運動エネルギも小さい。従つて、流
量が多い場合でも磁性球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が早く
なり、さらに接触回転による摩耗や騒音の発生
も小さい流量検出装置となる。

【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図は同様に磁性球体の断面図である。 ２……流路、５……固定翼（旋回手段）、６…
…球体（回転体）、７……流出防止体、８……磁
気抵抗素子（磁気センサ）、１１……制御回路、
１２……中空部、９……永久磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流路中に設けられ流体を軸流回転させ旋回流
   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面で周回する磁性球体と、
   この磁性球体を前記旋回流の範囲内に止どめる流
   出防止体と、前記磁性球体の周回面近傍で流体に
   非接触な位置に設けられた磁気抵抗素子と、この
   磁気抵抗素子に近接し、前記磁気抵抗素子に磁界
   を与える永久磁石と、前記磁気抵抗素子からの信
   号を処理する制御回路を有し、前記磁性球体は中
   空の磁性金属板とした流量検出装置。