JPH0737906B2 - 流量センサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、管内を通過する流体の流量を検出するための
流量センサに関する。

［従来の技術］ 給湯器等において用いられる流量センサは、その検出流
量に応じて発生するパルス信号が、バーナ等の加熱量を
決定するために利用される以外に、通水検知の信号とし
ても利用される。このため給湯器における水抜き等の場
合に逆流によってパルス信号が発生しないようにするた
めに、２枚のプロペラ状の斜流羽根を固定して設けて、
この斜流羽根により流入する水に渦巻きを発生させると
ともに、流れ方向に配された回転軸と回転軸から放射し
た４枚の羽根とからなる羽根車を斜流羽根の下流に配し
て、羽根車を渦巻き水流により回転させて、羽根車に備
えられた磁石によって羽根車の回転数を検出することに
よって流量を検出するものがある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、プロペラ状の２枚の斜流羽根で水に渦巻きを発
生させるものでは、斜流羽根が離れて配置され、斜流羽
根同士の隙間が大きいため、流入する流量が少ない場合
には、渦巻きを発生しないでそのまま通過する水が多い
とともに、停止している羽根車に対して渦流による回転
力が与え難く、斜流羽根と羽根車との相対位置によって
は、羽根車に対して渦流がまったく作用しないという場
合もあり、小流量時の検出精度が得られにくいという問
題がある。

本発明は、流入する水に渦流を発生させて羽根車を回転
させる流量センサにおいて、優れた流量検出精度が得ら
れることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 流体通路を形成する円筒ケーシング内に、前記流体通路
へ流入する流体を前記円筒ケーシング内で前記円筒ケー
シングの中心軸周で回転させるために前記円筒ケーシン
グの中心から放射状に配された複数の斜流羽根を固定し
て設けるとともに、該斜流羽根の下流の前記円筒ケーシ
ング内に前記中心軸周で回転自在に支持され、前記流体
通路の流れ方向に配された回転軸と該回転軸から放射し
た複数の平板羽根とからなる羽根車を設け、該羽根車の
回転に応じたパルス信号を発生する流量センサにおい
て、前記複数の斜流羽根は、それぞれ同等の大きさで、
各斜流羽根の下流端の前記流体通路方向の投影位置が各
隣合う斜流羽根の上流端の前記流体通路方向の投影位置
とほぼ同等位置に設定され、前記複数の斜流羽根の数
は、前記複数の平板羽根の数より大きい隣り合う自然数
であることを技術的手段とする。

［作用］ 本発明では、円筒ケーシング内に流体が流入すると、流
体には斜流羽根によって回転力が与えられて渦が発生
し、渦流として回転しながら円筒ケーシング内を通過す
る。

斜流羽根の下流には、平板羽根を備えた羽根車が回転軸
を回転自在に支持されているため、斜流羽根による流体
の渦流は羽根車にうまく作用して羽根車が回転し、その
回転数に応じてパルス信号が発生する。

斜流羽根の数は、羽根車の平板羽根の数より大きい隣り
合う自然数であるため、平板羽根のすべての位置が斜流
羽根の中間に位置することがなく、必ず、何れかの平板
羽根が斜流羽根の下流端の近傍に位置する。従って、羽
根車が停止している場合に、流体が僅かに流入した場合
には、斜流羽根によって回転させられた流体が、必ず平
板羽根の何れかに回転力を与える。

［発明の効果］ 本発明では、複数の斜流羽根は、それぞれ同等の大きさ
で、各斜流羽根の下流端の流体通路方向の投影位置が各
隣合う斜流羽根の上流端の流体通路方向の投影位置とほ
ぼ同等位置に設定されているため、流入する流体のほと
んどは、斜流羽根によって流れ方向が変更されるため、
大きな力によって羽根車を回転させることができる。

また、斜流羽根の数は、平板羽根の数より大きい隣り合
う自然数であるため、羽根車が停止しているとき、羽根
車の平板羽根と斜流羽根との透視方向の相対位置が、す
べて丁度同じになることはなく、必ず少しずれた位置に
なるものがある。この結果、流入開始時にも流体は必ず
羽根車に作用する。

従って、小流量の場合にも、羽根車は流量に応じて確実
に回転し、流量検出値が安定し、信頼性の高い流量検出
ができる。

［実施例］ 次に本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に示す水量センサ１は、ガス給湯器の流量検出用
として設けられるもので、略円筒形状を呈する真鍮製の
本体ケーシング10内には、幾つかの樹脂成形品を組み合
わせてなる水流感知部20と、水流感知部20への水流を整
えるための整流部30と、水流感知部20の水流感知状態に
応じて流量を検出するセンサ部40とが収められている。

水流感知部20は、第２図に示すとおり、円筒ケーシング
20aの上流端に斜流羽根21と上流側軸受け22とを一体成
形した回転用軸受け23と、円筒ケーシング20a内の斜流
羽根21のすぐ下流に収容され、回転軸24と羽根部25とか
らなる羽根車26と、円筒ケーシング20aの下流端で羽根
車26を支持する下流側軸受け27と平板羽根28とを一体成
形した逆流防止軸受け29とからなる。

回転用軸受け23は、摩擦係数が小さく、耐摩耗性、耐疲
労性、耐クリープ性等の機械的性質にすぐれたエンジニ
アリングプラスチックとしてのポリアセタールによって
成形されたもので、円筒ケーシング20aの上流端の中心
部に上流側軸受け22を配し、この上流側軸受け22の外周
面に放射状に５枚の斜流羽根21を設け、各斜流羽根21を
円筒ケーシング20aの内周面に接合させたもので、斜流
羽根21と円筒ケーシング20aとの接合部は、上流端では
上流側軸受け22との接合部に対して直線状に設けられ、
下流になるにつれて次第に右回転方向に移動した位置に
設けられ、斜流羽根22は下流に向かって右回りに捩られ
た形状を呈している。

ここで、回転用軸受け23を、円筒ケーシング20aによっ
て形成される流体通路の流れ方向となる軸方向に透視し
た場合、第３図に示すとおり、各斜流羽根21の下流端21
aは、隣り合う斜流羽根21の上流端21bに対して、斜流羽
根21の厚み分程度の隙間を生じる位置まで近接して設け
られている。この結果、斜流羽根21全体の透視面積S1
は、円筒ケーシング20aの内側部分の断面積S2の大部分
を占めることになり、流入する水のほとんどが、これら
の斜流羽根21によって、流れを右回転方向に変更される
ことになる。

上流側軸受け22の上流端は、流入する水に対して乱流を
生じないようにするために、半球状を呈している。

上流側軸受け22の下流側には、羽根車26の回転軸24を遊
嵌支持するための支持口22aが形成され、支持口22a内に
は支持用突起22bが設けられている。

羽根車26は、円筒部25aの外側に平板状の４枚の羽根25b
を放射状に設けた羽根部25と、両端部が露出した状態で
円筒部25a内に圧入された棒状のアルミナ製の回転軸24
とからなる。

羽根部25は磁性体を含有したナイロンフェライトにより
成形され、４枚の羽根25bはそれぞれ磁化されていて、
羽根車25は回転磁石となっている。

逆流防止軸受け29は、回転用軸受け23と同じくポリアセ
タールによって成形されたもので、支持用突起27aを有
する下流側軸受け27から４枚の平板羽根28を四方に放射
状に設け、各平板羽根28の周りを環状部材29aで接合し
ている。

整流部30は、水流感知部20の上流側に配されるもので、
第４図に示すとおり、円筒31内に６枚の平板羽根32を固
定し、円筒ケーシング20a内に流入する水を整える。

本体ケーシング10は、略円筒形状を呈し、内部に上記の
整流部30と水流感知部20とを設けるとともに、外側に
は、水流感知部20の羽根車26の回転を検出するためのセ
ンサ部40が備えられている。

センサ部40は、ポリアセタールにより成形された筒状の
センサホルダ41内に磁界変化を検出してパルス信号を発
生するMRセンサ素子42を配したもので、羽根車26が配さ
れた本体ケーシング10の外側部分に形成された凹部11に
センサホルダ41の先端が嵌合される。

MRセンサ素子42には３本のリード線43が接続されてい
て、所定の電圧が印加されるとともに、羽根車26の回転
に応じて変化する磁界変化を検出すると、それに応じて
パルス信号を発生する。

MRセンサ素子42は、ポリウレタンによる封止材44によっ
てセンサホルダ41内に封止され、リード線43のみがセン
サホルダ41から露出して、図示しないコネクタを介して
制御装置と接続される。

以上の構成からなる本実施例の水量センサ１は、第１図
のとおり、整流部30側を下方にして給湯器内に配され、
上方側は熱交換器と通じる水管に接続され、下方側は上
水道等の水供給源と接続された水管に接続され、図示下
方から水が流入する。

以下、水量センサ１の作動を説明する。

水が流入すると、整流部30で整流されて、不要な渦流や
乱流がなくなり、水流感知部20へ送られる。

水流感知部20では、流入した水のほとんどが斜流羽根21
によって方向を変更されるため、回転力が発生し渦流が
発生する。すると、その下流の羽根車26が渦流によって
回転する。

流入した水の流量が少ない場合には、渦流の回転力は小
さいが、斜流羽根21の数は５枚であるため、羽根の数が
４枚である羽根車26が、どの状態で停止していても、斜
流羽根21により変更され渦流となった水流は、羽根車26
のどれかの羽根に必ず作用するため、羽根車26を確実に
回転させることができる。また、回転に伴って羽根車26
と斜流羽根21との相対位置が変化しても、同様に斜流羽
根21による渦流は必ず羽根車26に作用するため、それに
応じて羽根車26は回転する。

従って、小流量の場合にも、流量検出値が安定し、信頼
性の高い流量検出ができる。

また、本実施例では、斜流羽根が羽根車より下方に配置
されるため、例えば給湯器の水抜き等の場合に、水が逆
流しても、羽根車が回転することがない。従って、水量
センサのパルス信号に基づいて、点火動作を行うガス給
湯器においても、安心して使用できる。

以上の実施例では、斜流羽根の枚数と羽根車の羽根の枚
数をそれぞれ５枚と４枚とにしたが、それぞれ６枚と５
枚や、それ以上の枚数による組み合わせにしてもよい。

また、本実施例では、斜流羽根の枚数を羽根車の羽根の
枚数よりも多くしたが、それぞれ逆にして、斜流羽根の
枚数を羽根車の羽根の枚数より少なくしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の水量センサを示す断面図、第２図は
本実施例の水流感知部を示す斜視図、第３図は本実施例
の回転用軸受けを示す平面図、第４図は本実施例の水量
センサの底面図である。 図中、１……水量センサ（流量センサ）、20a……円筒
ケーシング、21……斜流羽根、21a……下流端、21b……
上流端、24……回転軸、26……羽根車、25b……羽根
（平板羽根）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体通路を形成する円筒ケーシング内に、
   前記流体通路へ流入する流体を前記円筒ケーシング内で
   前記円筒ケーシングの中心軸周で回転させるために前記
   円筒ケーシングの中心から放射状に配された複数の斜流
   羽根を固定して設けるとともに、該斜流羽根の下流の前
   記円筒ケーシング内に前記中心軸周で回転自在に支持さ
   れ、前記流体通路の流れ方向に配された回転軸と該回転
   軸から放射した複数の平板羽根とからなる羽根車を設
   け、該羽根車の回転に応じたパルス信号を発生する流量
   センサにおいて、 前記複数の斜流羽根は、それぞれ同等の大きさで、各斜
   流羽根の下流端の前記流体通路方向の投影位置が各隣合
   う斜流羽根の上流端の前記流体通路方向の投影位置とほ
   ぼ同等位置に設定され、前記複数の斜流羽根の数は、前
   記複数の平板羽根の数より大きい隣り合う自然数である
   ことを特徴とする流量センサ。