JPS61259120A - 流量検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は給湯装置や温水暖房装置の水又は湯の流量を検
出したシ、液体燃料供給装置の燃料流量を検色する目的
で使用する流量検出器に係るものである。

従来の技術 流量を計測する手段は各種あるが、一般民生機器に適用
できる簡便な手段として流量に比例した回転をする羽根
車などの可動体の回転数を電気信号に変換するものがあ
る。例えば、流路中に軸支持された羽根車を設け、羽根
車の外周に埋設した永久磁石によって管路の外に取付け
た磁気検出素子を動作させ、流量に比例した周波数のパ
ルス出力を得るものである。この手段では、流路中に軸
受があって異物の侵入で回転数精度が低下したυ軸受劣
化を生じる恐れと、流路中の永久磁石に異物が付着され
て回転精度の劣化を生じる恐れがある。このために、流
路中に軸受部と永久磁石を持たない形式の流量検出器が
ある。第６図はその従来例の縦断面図であって、ハウジ
ング１と２が形成する流路の入口３から出口４に向って
固定された翼５と球体６と球体受け７の順に設けられて
いる。翼５は流れに旋回成分を与え、その下流にある球
体６を流路方向と垂直の軌道で回転させる。

流体は旋回しつつ球体受け７の周囲の穴８から流出する
が、球体６は球体受け７の中央突起の傾斜面９と流路内
周壁１０と接触して回転するものである。この回転軌道
面の径方向外側には回路基板１１にハンダ付された磁気
抵抗素子１２が設けられ、この磁気抵抗素子１２と向か
いあって永久磁石１３が取付けられている。そして１４
と１５は回転検出部を収納しているケースでちる。この
従来例では、球体６は流量に比例した回転数を示し、球
体６を強磁性材料で作成することによって、磁気抵抗素
子１２へ接近したり離反したりするたびに、磁石抵抗素
子１２を通る永久磁石１３の磁束分布を変化させること
になる。この結果、磁気抵抗素子は回転数すなわち流量
に比例した周波数で抵抗変化を示すことになり、これを
流量信号として利用するものであった。

発明が解決しようとする問題点 前述の従来例は流路中の永久磁石や軸受のような小さな
隙間部分を持たないので流体中に混入している各種の異
物の影響を受けないという特長を持っているが、球体の
接近と離反による永久磁石の磁束分布の変化を検出する
ものであるから、磁気抵抗素子１２が示す抵抗変化の率
はわずかである。従って、流量信号として他の制御器で
利用できるレベルまで高増幅する必要がある。この増幅
の各種のノイズが入らぬように磁気抵抗素子を持つ回路
基板に組込まねばならないし、場合によってはケース１
４と１５で電気及び磁気的なシールドを必要とするもの
であった。これらは、最初の磁気抵抗素子の信号レベル
が低いために高増幅を行うことによる問題である。本発
明では、軸受や永久磁石を流路中に設けず且つ像出信号
レベルを高く得られる流体検出器を目的としている。

問題点を解決するための手段 この問題を解決するために本発明では、流れを旋回させ
る旋回手段と、この旋回手段下方の旋回流の中で回転運
動を行う強磁性球体と、球体が接触回転する平担面を形
成した球体支持環と、流路の外周に位置する磁気検出素
子と、近傍に設けた永久磁石とから構成し、永久磁石と
磁気抵抗素子と球体を通る磁気（ロ）路中に含まれる球
体支持環又は旋回手段を強磁性材料で形成した。このこ
とによって、強磁性球体が磁気検出素子に接近した時と
離反した時の磁束変化量を拡大し、電気抵抗値の変化率
を大きくするものである。

作　　　用 磁気検出素子は近傍にある永久磁石の影響下にあるが球
体が接近した場合と離れた場合では磁気検出素子を通る
磁束の量と方向が変化する。この変化は永久磁石の磁気
回路の一部となる球体支持環又は旋回手段を強磁性体で
造ることによって拡大される。これは球体は永久磁石は
もちろん磁気検出素子よりも球体支持環及び旋回手段に
接近しているから、これらの材料を強磁性体で造ること
によって球体の有無による磁気抵抗の変化割合を多く得
られる結果である。こうして、磁気抵抗素子の電気抵抗
値の変化率が大きくなれば適度の増幅で利用しやすい信
号レベルに到達できる。これは、外部からの磁気的、磁
気的なノイズに対しても誤動作しにくくなるという効果
をもたらすことになる。尚、球体の回転数が流量に比例
していることは従来例と同様である。

実施例 次に本発明の実施例を図面に基いて説４明する。

第１図ａ、ｂにおいて、第１図６は第１図ａのＡ−Ａ線
断面を示すものである。流路を形成するハウジング１６
と１７は各々に流入口１８と流出口１９があって、その
中間には上流側から順に旋回手段２ｏと強磁性球体２１
と球体支持環２２が適当な間隔をおいて設けられている
。旋回手段２０は外周と中心の間に同方向にひねられた
翼を複数枚有していて流入口１８から直進して来た流れ
に旋回流を与える。球体支持環２２は中央穴２３と周囲
の弧状穴２４が設けられており、その中間の１流端は流
れ方向には垂直の円環状をなし端部は平担面２５となっ
ている。旋回手段２０と一体に成型されている筒体２６
の内周面と平担面２５に接触しつつ強磁性球体２１は回
転運動を行うものである。

ハウジング１６の外側で、球体２１の回転軌道中心面の
径方向外側には磁電抵抗素子又はホール素子などの磁気
検出素子２７が回路基板２８に取り付けられている。こ
の磁気検出素子２７に対し永久磁石２９が下ケーク３０
に保持されている。

尚、３１は、これらの回路基板２８や永久磁石２９を収
納しているＬケースである。

さて、第２図ａ、ｂには永久磁石２９と磁気検出素子２
７と球体２１と球体支持環２２の位置と磁束の流れを示
したものである。球体２１と球体支持環２２は磁性ステ
ンレス材料や、ソフトフェライトを含む樹脂材料や、内
部に強磁性体をインサートした樹脂材料で作成されてい
る。従って、第２図ａのように球体２１が離れている場
合に比して第２図すのように接近した場合の磁気検出素
子２７を通る磁束量は大きくなる。その割合は、球体支
持環２２が強磁性材料でない場合に比べて大きい。磁気
検出素子２７の感度方向を球体２１の円軌道の径方向に
なるよう取付けると、第２図ａの場合に比べ第２図すで
は抵抗変化又はホール電圧などの電電信号をよシ大きく
得ることが出来る。

第３図は本発明の他の実施例を示したもので、永冬磁石
２９の着磁方向が流路方向に対して垂直となり、上端に
は磁気検出素子の方向に延びた継鉄３２を有する構成で
ある。他の部分は第１図ａ。

ｂの実施例と同様である。第４図とのように球体２１が
離反している時は感度方向の磁束は点線で示したように
少いが、第４図すのように球体２１が接近すると磁気抵
抗が減少するため実線で示したように感度方向の磁束が
急増する。球体支持環２２を強磁性体で作成することに
よって全体の磁気抵抗が少なくなっているので球体２１
の近接又は離反による影響が大きくなったのである。

次に、第５図は旋回手段２ｏを強磁性体で作成した場合
を示す実施例である。永久磁石２９は流路と平行方向に
着磁しである。磁束は、旋回手段２０の外径リングから
翼板を経て中央芯部に至り、ここから球体２１を通り磁
気検出素子２７を経て永久磁石２９にもどる。従って、
磁気検出素子２７の感度方向である径方向磁束は、球体
２１の接近と離反で異るし、旋回手段２０全体を強磁性
体で作成して全体の磁気抵抗を下げることによって、そ
の変化はよシ拡大されている。従って、磁気検出素子２
７自体の電気信号レベルを高く得ることが容易となるも
のである。

発明の効果 以との実施例でも明らかなように本発明では球体と最も
近い位置にある球体支持環又は旋回手段を強磁性体で作
成することにｂて゛、磁気検出素子の感度方向磁束に対
する磁気抵抗のレベルを低下させ、球体の離反、接近に
よる磁束変化幅を拡大した。この結果、素子自体の信号
出力を高く得ることが出来るものである。この他、本発
明の構成によれば次のような効果がある。

（１）球体支持環又は旋回手段が磁性体となって永久磁
石の影響を受けるが、その磁束は球体の回転に伴って増
減を繰り返すので、永久磁石を流路中に設ける構成に対
しては磁性異物が吸着されにくく誤動作で検出上能に陥
いる心配がない。

口）素子の信号レベルが高いので高増幅する必要がなく
回路基板の小型化が図られ、検出器として機器への内蔵
が容易となる。

（３）　　高増幅による電気的磁気的ノイズを受は易い
という問題がないので、他の機能部品と近接して取付け
るいわゆる高密度実装が可能となる◇

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂは本発明の第１実施例における流量検出器
の縦断面図および横断面図、第２図ａ、ｂは同球体位置
と磁束の関係を示す要部断面図、第３図は本発明の第２
実施例における流量検出器の縦断面図、第４図ａ、ｌ）
は第３図の実施例における動作説明のための要部断面図
、第５図は本発明の第３実施例を示す縦断面図、第６図
は従来の流量検出器を示す縦断面図である。 ２０・・・・・・旋回手段、２１・・・・・・強磁性球
体、２２・・・・・・球体支持環、２５・・・・・・平
担面、２７・・団・磁気検出素子、２９・・・・・・永
久磁石。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）流路の流れを旋回させる旋回手段と、前記旋回手
   段による旋回流の中に位置し回転運動を行う強磁性球体
   と、前記球体が接触回転する平担面を形成した球体支持
   環と、流路の外周に位置する磁気検出素子と、前記磁気
   検出素子の近傍に設けた永久磁石とから構成され前記永
   久磁石と磁気検出素子と球体から成る磁気回路中に含ま
   れる球体支持環又は旋回手段を強磁性材料で形成した流
   量検出器。
2. （２）磁気検出素子は、球体軌道面の径方向外側で径方
   向を感度方向と一致して設けた特許請求の範囲第１項記
   載の流量検出器。