JPH05149765A

JPH05149765A - 流量センサ

Info

Publication number: JPH05149765A
Application number: JP3316703A
Authority: JP
Inventors: Naoto Nomura; 直人野邑; Sadao Okada; 貞雄岡田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-06-15
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: KR930010529A; JPH0820286B2; KR960011953B1

Abstract

(57)【要約】【目的】流体の流れの量に応じて回転量が変化する回転
羽根(2) の信号を検出する流量センサにおいて、流体回
路内に実質的な流れのない状態における誤動作を防止す
ること。【構成】ケーシング(1) 内の回転羽根(2) の回転軸(21)
を軸線方向に移動自在とし、前記回転羽根(2) は、ケー
シング(1) 内の正方向の流れによって下流側に付勢され
ると共に正転され逆方向の流れによって上流側に付勢さ
れると共に逆転される形式とし、ケーシング(1)内には
前記回転羽根(2) が軸線方向の移動域の上流端に位置し
た状態において逆転阻止状態係合し且上流側への移動に
よって前記係合が外れるクラッチ部(4) を形成したこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯器等に使用される
流量センサに関するものであり、特に、流体の回路に挿
入された回転羽根の回転数を検知する形式の流量センサ
に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び課題】給湯器の給湯温度などを制御する
ために簡易な流量センサが利用されており、これらの流
量センサは、流体回路中に挿入したケーシング内に流量
に応じて回転する回転羽根の回転数を前記ケーシングに
装備させた検知手段によって検知している。通常、前記
回転羽根の一部又は全体を永久磁石によって構成し、ケ
ーシング外部に装備させた検知手段をホールＩＣやリー
ドスイッチなどの磁力感応型のスイッチとすることによ
り、回転羽根の一定角度の回転毎に出力信号が取出され
この信号数を計数することにより流量に対応した値が検
出できる。

【０００３】従って、回転羽根と被接触で、流量に対応
した数値を計数できることとなる。又、前記磁力感応型
スイッチ等の検知手段からの出力があると、流体回路に
流れが生じたと判定できることから、水流スイッチ機能
をも具備することとなる。ところが、このような形式の
流量センサを給湯器に使用して、給湯動作を制御する場
合、誤動作の可能性がある。

【０００４】具体的には、流量に対応する検知出力によ
る問題は殆ど生じないものの、この流量センサを水流の
有無を判別するための水流センサとして併用した場合な
どにおいては、給湯器の水回路に実質的な流れが生じな
いにもかかわらず出力状態となる事態が生じる。これ
は、流量センサでは、回転羽根が正逆回転自在となって
いるからであり、給湯器において給湯を停止した場合
に、水回路には実質的な水の流れがないが、前記水回路
の流量センサ近傍に空気溜りがあると、この空気溜りの
移動等に起因して流量センサの回転羽根収容部に逆方向
の水の流れが生じ、この流れに反応して、上記回転羽根
が回転して検知手段が出力状態となり、水流検知状態と
同様の出力を出し、この信号出力に基く制御動作が進行
することとなるのである。例えば、この流量センサの磁
力感応型スイッチからの出力があると給湯器の自動点火
動作が進行するように構成されている場合には、給湯停
止時に生じる前記の僅かな逆流現象によって器具に点火
するような事態が生じるのである。

【０００５】本発明は、『流体回路内に挿入されるケー
シングに流体の流れに応じて回転する回転羽根を収容
し、この回転羽根の一定角度の回転毎の信号を前記ケー
シングに装備させた回転検知手段によって検知するよう
にした流量センサ』において、流体回路が実質的に遮断
されている状態における誤出力動作を防止できるように
することをその課題とする。

【０００６】

【技術的手段】上記課題を解決するための本発明の技術
的手段は、『ケーシング(1) 内の上流部に第１軸受部(1
1)を設けると共に、下流部には第２軸受部(12)を設け、
これら軸受部によって回転羽根(2) の回転軸(21)の端部
を回転自在に支持すると共に、前記回転軸(21)は第１・
第２軸受部(11)(12)に支持された状態で軸線方向に一定
範囲移動自在とし、前記回転羽根(2) は、ケーシング
(1) 内の正方向の流れによって下流側に付勢されると共
に正転され逆方向の流れによって上流側に付勢されると
共に逆転される形式とし、ケーシング(1) 内には前記回
転羽根(2) が軸線方向の移動域の上流端に位置した状態
において逆転阻止状態に係合し且上流側への移動によっ
て前記係合が外れるクラッチ部(4) を形成した』ことで
ある。

【０００７】

【作用】上記技術的手段は次のように作用する。流体回
路内に挿入されたケーシング(1) 内に正方向の流れが生
じると、これにより回転羽根(2) が下流側に付勢され
て、この回転羽根(2) の軸線方向移動域の下流端に位置
して正転される。この状態では、クラッチ部(4) とは係
合が外れた位置にあるから、ケーシング(1) 内の正方向
の流れに応じて回転羽根(2) が回転して、回転検知手段
から一定回転毎の出力が生じる。

【０００８】流体回路が遮断されると、ケーシング(1)
内に流れが生じないから、回転羽根(2) の回転が停止す
るが、この状態において、既述のような条件によって一
時的な逆流が生じた場合、回転羽根(2) が上流側に付勢
されて回転羽根(2) の軸線方向の移動域の上流端に位置
してクラッチ部(4) と逆転阻止状態に係合する。従っ
て、この場合にも、回転羽根(2) の回転が生じないこと
となり、ケーシング(1)を含む回路が遮断されて実質的
な流れが無い場合には回転検知手段からの出力は生じな
い。

【０００９】なお、回転羽根(2) の取付け姿勢を上下に
設定して回転羽根(2) 内の流れが上方に向って流れる態
様とした場合には、流体回路が遮断された時点で回転羽
根(2) が上流側（下方）に移動してクラッチ部(4) と係
合する。

【００１０】

【効果】ケーシング(1) を含む回路が遮断されて実質的
な流れが無い場合には回転検知手段からの出力は生じな
いから、流路遮断状態において流れが生じた出力状態と
なるような誤作動が防止できる。又、回転羽根(2) はそ
の正転状態ではクラッチ部(4) に対して無関係な非係合
位置にあるから、このクラッチ部(4) を設けたことによ
る回転羽根(2) の回転抵抗の増大が防止でき、流量検知
精度が低下しない。

【００１１】

【実施例】次に、上記した本発明の実施例を図面に従っ
て詳述する。この実施例の流量センサでは、図１のよう
に、回転検知手段としてホールＩＣ(5) を使用し、永久
磁石によって構成された四枚の羽根板(20)(20)を具備す
る回転羽根がケーシング(1) 内に回転自在に支持される
と共に、ケーシング(1) の側壁外部でこの回転羽根(2)
の軸線方向の中央部と対向する位置に筒体が突出形成さ
れ、この筒体内に前記ホールＩＣ(5) が収容されて回転
羽根(2) の中央部と対向する。

【００１２】回転羽根(2) の羽根板(20)(20)は、回転軸
(21)を貫通させた円柱部から放射状に延長形成されると
共に、図２に示すように、四つの羽根板(20)(20)は等間
隔に配設されている。また、各羽根板(20)は、その側縁
が前記円柱部の母線に沿ってねじれた構成である。この
実施例では、図１の下から上に向う流れが正方向の流れ
に設定され、この流れによって図２において反時計方向
の回転が生じるように前記ねじれ方向が設定されてい
る。

【００１３】第１軸受部(11)及び第２軸受部(12)は、回
転羽根(2) の回転軸(21)の両端を遊嵌する筒部から構成
されるが、一方の第１軸受部(11)は、ケーシング(1) の
下流部（上部）に固定された整流板(13)の中央に配設さ
れるとともに、その内部にはセラミック製のストッパ(1
4)が固定されている。従って、回転羽根(2) の軸線方向
下流側に移動されたとき回転軸(21)の上端が前記ストッ
パ(14)の端面に当接し、この当接状態で回転羽根(2) が
回転することとなる。そして、回転羽根(2) の軸線方向
の移動域の下流端位置が前記ストッパ(14)によって設定
される。

【００１４】他方の第２軸受部(12)は、ケーシング(1)
の上流部に配設された整流板(15)の中央部に配設されて
いる。この整流板(15)の周縁部は筒状部(16)となり、こ
の筒状部(16)の上端はノコ歯状の突起(40)(40)が連続的
に形成されたクラッチ部(4)となっている。この筒状部
(16)の内周形は、回転羽根(2) の外径よりも小さく設定
されており、前記クラッチ部(4) は、回転羽根(2) の羽
根板(20)(20)の下辺端部と対向する。従って、羽根板(2
0)(20)の下辺が前記クラッチ部(4) の谷部と対接した位
置が回転羽根(2) の軸線方向移動域の上流端位置に相当
する。

【００１５】そして、前記突起(40)の山部から第２軸受
部(12)の下面までの間隔が、回転羽根(2) の回転軸(21)
の上端から羽根板(20)の下面迄の間隔よりも大きく設定
されている。従って、回転羽根(2) の回転軸(21)が上記
のように第２軸受部(12)に対接した状態では、回転羽根
(2) の羽根板(20)の下辺はクラッチ部(4) の山部から上
方（下流側）に離れて位置することとなる。

【００１６】尚、前記各突起(40)は、傾斜面(41)と垂直
面(42)とから構成されるが、回転羽根(2) の逆転時に羽
根板(20)の下辺端部とワンウエイ係合させるため、回転
羽根(2) の逆転時に羽根板(20)の下辺端部が前記垂直面
(42)と対向するするように、前記ノコ歯形状を設定して
いる。そして、前記突起(40)の数を４の倍数に設定して
筒状部(16)の上端面の円周状に等間隔に配設している。
従って、ケーシング(1) 内の流れが停止して回転羽根
(2) が下端（上流端）に移動した状態では、図４に示す
ように、羽根板(20)(20)の下辺端部が同図の矢印のよう
に逆転しようとすると、前記垂直面(42)と係合すること
となる。又、羽根板(20)(20)のそれぞれが各別にクラッ
チ部(4) の谷部に嵌入係合することとなる。

【００１７】上記整流板(13)及び整流板(15)の構成はい
ずれも同様の構成であり、図３に示すように、筒状部か
ら中心方向に突出する複数の板状部(17)(17)と、前記筒
状部の直径線状に位置する板状部(18)とから、この板状
部(18)の中央に、第１軸受部(11)又は第２軸受部(12)を
一体化させた構成である。尚、上記回転羽根(2) とクラ
ッチ部(4) との関係は、図５に示す形式に変更すること
もできる。

【００１８】このものでは、羽根板(20)(20)の形状は上
記実施例のものと同様に形成されているが、羽根板(20)
(20)の下辺端部に環状の被係合体(45)を設けてあり、こ
の被係合体(45)を筒状部(16)の上面に形成したノコ歯状
のクラッチ部(4) と対向させている。そして、この被係
合体(45)を前記クラッチ部(4) と同様のノコ歯状として
ある。従って、回転羽根(2) の最降下位置においては前
記被係合体(45)とクラッチ部(4) とが逆転阻止状態に係
合することとなり、既述の実施例と同様に機能する。

【００１９】尚、図４までの形式のものでは、ねじれた
板状体から構成される羽根板(20)(20)の下辺端部を突起
(40)(40)が連続するノコ歯状のクラッチ部(4) に直接係
合させる形式としたことが、クラッチ部(4) に対する被
係合部を特別に用意する必要がない点で利点があるが、
各羽根板(20)のねじれ方向がノコ歯状のクラッチ部(4)
に対して係合方向とは逆に傾斜する態様となっているこ
とから、強力な逆転力が回転羽根(2) に加わった場合に
は、滑りの生じる可能性が無くはない。これに対して、
上記図５に示す形式の場合には、上記回転羽根(2) の逆
転状態では、被係合体(45)とクラッチ部(4) とが確実に
係合して、滑りの生じる心配がない。

【００２０】又、図１〜図４に示す形式のものにおい
て、羽根板(20)(20)の一部又は全部の下辺端部に突起を
設けて、この突起をクラッチ部(4) に係合させる形式と
してもよく、さらには、クラッチ部(4) に係合する被係
合部を羽根板(20)とは別に形成することも可能である。
上記構成の流量センサは、図６に示すような、給湯器の
制御装置として利用される。

【００２１】この給湯器では、蛇口(61)を開いた出湯状
態になると熱交換器(N) に対向させたバーナ(B) が自動
的に点火状態となるとともに、流量と設定温度との比較
によって前記バーナ(B) へのガス回路に挿入したガス比
例弁(V) を制御して、出湯温度を設定温度に維持するよ
うにしている。このため、熱交換器(N) を介する水回路
(6) に上記構成の流量センサ(S) が挿入され、この流量
センサ(S) の出力を流量演算装置(71)に入力させると共
に、点火制御装置(72)に入力させ、前記流量演算装置(7
1)の出力と湯温設定器(73)の出力とを比較演算装置(70)
に入力させて、この比較演算装置(70)の出力がガス比例
弁(V) の開度を制御する駆動回路(74)に入力された構成
の制御装置が採用されている。

【００２２】前記流量演算装置(71)は、流量センサ(S)
からの単位時間当りのホールＩＣ(5) からの出力回数に
基いて単位時間当りの流量を演算するものである。又、
点火制御装置(72)は、前記ホールＩＣ(5) からの出力が
あると、バーナ(B) へのガス回路に挿入した元弁(76)を
開弁状態に維持すると共に、点火装置(75)を一定時間駆
動させるもので、これにより、熱交換器(N) の下流側の
出湯回路に配設された蛇口(61)が開弁されるとバーナ
(B) に自動的に点火されることとなる。

【００２３】比較演算装置(70)は、前記流量演算装置(7
1)の出力と湯温設定器(73)の出力とを比較演算して、こ
の比較演算結果に対応したバーナ(B) の必要加熱量を設
定するため、前記比較演算結果に応じた出力信号を駆動
回路(74)に出力するものであり、この出力信号に応じて
駆動回路(74)が作動してガス比例弁(V) の開度が前記バ
ーナ(B) の必要加熱量に適合したガス量開度に設定され
る。

【００２４】従って、制御装置「オン」の状態において
蛇口(61)が開かれると、バーナ(B)が自動的に点火して
給湯状態となるとともに、このときの出湯温度が前記湯
温設定器(73)によって設定された温度に一致するものと
なる。また、途中で蛇口(61)の開度が変化しても、これ
に応じてバーナ(B) の加熱量が調節されることから、前
記設定温度に維持される。このことは、給湯途中で設定
温度が変更された場合にも言えることである。

【００２５】この制御制御装置では、流量センサ(S) か
らの出力信号が継続するかぎり元弁(76)が開弁状態に維
持される構成であるから、蛇口(61)が閉じられたときに
は、流量センサ(S) からの出力信号が消失することか
ら、元弁(76)が閉弁してバーナ(B) の燃焼が停止され、
器具の給湯動作が停止される。この給湯停止時に、水回
路(6) の一部の空気溜りあると、流量センサ(S) の部分
の水が逆流することとなるが、この実施例では、水回路
(6) の一部に上記のように逆転阻止機能を具備する流量
センサ(S) を配備させたから、この状態では、前記流量
センサ(S) のホールＩＣ(5) からは出力信号が生じな
い。従って、この状態での点火制御装置(72)の動作が防
止できることとなる。

【００２６】尚、上記実施例のホールＩＣ(5) はリード
スイッチ等の磁力感応タイプのスイッチに置換できる。
また、回転羽根(2) の羽根板(20)(20)の一部だけを永久
磁石を具備するものとしてもよい。さらに、永久磁石の
粒子を含有する合成樹脂によって前記羽根板(20)(20)を
構成し、回転羽根(2) の比重を水のそれに一致させる
と、この回転羽根(2) の応答性が良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体の説明図

【図２】Ｘ−Ｘ断面図

【図３】底面図

【図４】クラッチ部(4) と羽根板(20)との係合状態の説
明図

【図５】他の形式の回転羽根(2) 及びクラッチ部(4) の
説明図

【図６】本発明の流量センサを用いた給湯制御装置の説
明図

【符号の説明】

(1) ・・・ケーシング (11)・・・第１軸受部 (12)・・・第２軸受部 (2) ・・・回転羽根 (21)・・・回転軸 (4) ・・・クラッチ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体回路内に挿入されるケーシングに流
体の流れに応じて回転する回転羽根を収容し、この回転
羽根の一定角度の回転毎の信号を前記ケーシングに装備
させた回転検知手段によって検知するようにした流量セ
ンサにおいて、ケーシング(1) 内の上流部に第１軸受部
(11)を設けると共に、下流部には第２軸受部(12)を設
け、これら軸受部によって回転羽根(2) の回転軸(21)の
端部を回転自在に支持すると共に、前記回転軸(21)は第
１・第２軸受部(11)(12)に支持された状態で軸線方向に
一定範囲移動自在とし、前記回転羽根(2) は、ケーシン
グ(1) 内の正方向の流れによって下流側に付勢されると
共に正転され、逆方向の流れによって上流側に付勢され
ると共に逆転される形式とし、ケーシング(1) 内には前
記回転羽根(2) が軸線方向の移動域の上流端に位置した
状態において逆転阻止状態に係合し且上流側への移動に
よって前記係合が外れるクラッチ部(4) を形成した流量
センサ。