特許 6739284 流量センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6739284

(24)【登録日】2020年7月27日

(45)【発行日】2020年8月12日

(54)【発明の名称】流量センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/115 20060101AFI20200730BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/115

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-163005(P2016-163005)

(22)【出願日】2016年8月23日

(65)【公開番号】特開2018-31625(P2018-31625A)

(43)【公開日】2018年3月1日

【審査請求日】2019年6月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】特許業務法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】古川 真也

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１７４０２２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体が流れる筒状のセンサケース内に、流体の流れで回転する羽根車が設けられ、羽根車の羽根を磁化させて、センサケースの外部に設けた磁気検出器により羽根車の回転を検出するようにした流量センサであって、センサケースが配管部材内に装着され、配管部材に磁気検出器が取付けられるものにおいて、
羽根車は、軸方向に所定ストローク移動自在であって、センサケース内に上流側から下流側に向かう順方向に流体が流れる場合は、羽根車が流体の流れに押されて順方向のストローク端位置に移動し、センサケース内に下流側から上流側に向かう逆方向に流体が流れる場合は、羽根車が流体の流れに押されて逆方向のストローク端位置に移動するようにし、磁気検出器は、羽根車が順方向のストローク端位置に存する場合は、羽根の磁気を受けて羽根車の回転を検出するが、羽根車が逆方向のストローク端位置に存する場合は、羽根車の回転を検出できるほどには羽根の磁気を受けない軸方向箇所に配置され、
センサケースの軸方向一端側と他端側に、夫々流体の流れを旋回流とする旋回流発生手段が配置され、更に、羽根車が前記所定ストローク移動したときの羽根の軸方向中央部の移動範囲の中心位置は、センサケースの軸方向中心と同等位置に存することを特徴とする流量センサ。

【請求項2】

流体が流れる筒状のセンサケース内に、流体の流れで回転する羽根車が設けられ、羽根車の羽根を磁化させて、センサケースの外部に設けた磁気検出器により羽根車の回転を検出するようにした流量センサであって、センサケースが配管部材内に装着され、配管部材に磁気検出器が取付けられるものにおいて、
羽根車は、軸方向に所定ストローク移動自在であって、センサケース内に上流側から下流側に向かう順方向に流体が流れる場合は、羽根車が流体の流れに押されて順方向のストローク端位置に移動し、センサケース内に下流側から上流側に向かう逆方向に流体が流れる場合は、羽根車が流体の流れに押されて逆方向のストローク端位置に移動するようにし、磁気検出器は、羽根車が順方向のストローク端位置に存する場合は、羽根の磁気を受けて羽根車の回転を検出するが、羽根車が逆方向のストローク端位置に存する場合は、羽根車の回転を検出できるほどには羽根の磁気を受けない軸方向箇所に配置され、
羽根車の羽根は、軸方向に対し傾斜しており、更に、羽根車が前記所定ストローク移動したときの羽根の軸方向中央部の移動範囲の中心位置は、センサケースの軸方向中心と同等位置に存することを特徴とする流量センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主として給湯器に用いられる流量センサ、より詳細には、流体が流れる筒状のセンサケース内に、流体の流れで回転する羽根車が設けられ、羽根車の羽根を磁化させて、センサケースの外部に設けた磁気検出器により羽根車の回転を検出するようにした流量センサに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に給湯器では、熱交換器に連なる給水路に流量センサを介設し、流量センサで検出される通水流量が所定の最小流量以上になったときに、熱交換器を加熱するバーナに着火させるようにしている。

【0003】

従来、このような給湯器に用いられる流量センサとして、上流側から下流側に向かう方向を順方向、下流側から上流側に向かう方向を逆方向として、センサケースの順方向側の端部に、羽根車の羽根に係合して羽根車の回転を抑止する突起を突設して成る回転抑止部材を回り止めした状態で軸方向に移動自在に組付けたものが知られている。このものでは、センサケース内に順方向に水(流体)が流れるときに、回転抑止部材が順方向に押し動かされて、突起による羽根車の回転抑止が解除され、羽根車が回転する。一方、水抜き等でセンサケース内に逆方向に水が流れるとき（水の逆流時）は、回転抑止部材が逆方向、即ち、羽根車に接近する方向に押し動かされて、突起により羽根車の回転が抑止される。これにより、水の逆流時にバーナに着火することを防止できる。

【0004】

ところで、回転抑止部材をセンサケースの逆方向側の端部に組付けたのでは、順方向に水が流れるときに羽根車の回転が抑止されてしまう。そこで、センサケースの順方向側の端部にのみ回転抑止部材を組付け可能として、センサケースの逆方向側の端部に回転抑止部材を組付ける誤組付けを防止できるようにした流量センサも知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

然し、回転抑止部材の誤組付け防止できても、回転抑止部材の組付け忘れを防止することはできない。そして、回転抑止部材を組付けし忘れた場合には、水の逆流時にも羽根車が回転して、バーナに着火することを防止できなくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−２８３８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、以上の点に鑑み、回転抑止部材を用いずに、逆流時に流体の流れを検出不能とすることができようにした流量センサを提供することをその課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明は、流体が流れる筒状のセンサケース内に、流体の流れで回転する羽根車が設けられ、羽根車の羽根を磁化させて、センサケースの外部に設けた磁気検出器により羽根車の回転を検出するようにした流量センサであって、センサケースが配管部材内に装着され、配管部材に磁気検出器が取付けられるものにおいて、羽根車は、軸方向に所定ストローク移動自在であって、センサケース内に上流側から下流側に向かう順方向に流体が流れる場合は、羽根車が流体の流れに押されて順方向のストローク端位置に移動し、センサケース内に下流側から上流側に向かう逆方向に流体が流れる場合は、羽根車が流体の流れに押されて逆方向のストローク端位置に移動するようにし、磁気検出器は、羽根車が順方向のストローク端位置に存する場合は、羽根の磁気を受けて羽根車の回転を検出するが、羽根車が逆方向のストローク端位置に存する場合は、羽根車の回転を検出できるほどには羽根の磁気を受けない軸方向箇所に配置され、センサケースの軸方向一端側と他端側に、夫々流体の流れを旋回流とする旋回流発生手段を配置するか、又は、羽根車の羽根を軸方向に対し傾斜させ、更に、羽根車が前記所定ストローク移動したときの羽根の軸方向中央部の移動範囲の中心位置が、センサケースの軸方向中心と同等位置に存することを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、流体が逆方向に流れるときは、羽根車が逆方向のストローク端位置に移動し、この状態では磁気検出器が羽根車の回転を検出しなくなる。従って、回転抑止部材を用いずに、逆流時の流体の流れを検出不能とすることができる。そのため、回転抑止部材の組付け忘れで逆流時に流体の流れを検出してしまうようなことはない。

【0010】

また、本発明によれば、配管部材にセンサケースをその軸方向一端が下流側になる向きと上流側になる向きとの何れの向きで装着しても、流体の流れで羽根車が同様に回転し、更に、羽根車が順方向のストローク端位置に移動したときの羽根と磁気検出器との位置関係及び羽根車が逆方向のストローク端位置に移動したときの羽根と磁気検出器との位置関係は変化しない。従って、配管部材にセンサケースを方向性を気にせずに装着でき、組立作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態の流量センサの切断側面図。

【図2】実施形態の流量センサの要部の分解状態の斜視図。

【図3】配管部材に対するセンサケースの装着向きを変更した実施形態の流量センサの切断側面図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に示す本発明の実施形態の流量センサは、給湯器の熱交換器に連なる給水路に設けられるものであり、流量センサで検出した通水流量が所定の最低流量以上になったときに、熱交換器を加熱するバーナに着火される。

【0013】

流量センサは、筒状のセンサケース１と、センサケース１内に収納される羽根車２とを備えている。図２も参照して、羽根車２は、軸方向に長手の筒状の胴体部２１と、胴体部２１に貫通固定させた回転軸２２と、胴体部２１の外周面に放射状に配置した、磁化された複数の羽根２３とを有している。

【0014】

センサケース１の軸方向一端側と他端側には、羽根車２をセンサケース１内で回転自在に保持する第１と第２の一対の軸受部材１１，１２が設けられている。第１軸受部材１１は、センサケース１のケース本体と一体成形されるもので、羽根車２の回転軸２２の一端部が挿入される筒状の軸受部１１１と、軸受部１１１とセンサケース１の周壁部との間で放射状にのびる、軸方向に対し傾斜した旋回流発生手段たる複数の斜状案内羽根１１２とを有している。この斜状案内羽根１１２により、センサケース１内に軸方向一端側から流入する水(流体)の流れが旋回流となる。ここで、羽根車２の羽根２３は軸方向に平行であるが、旋回流によって羽根車２に回転力が付与される。

【0015】

第２軸受部材１２は、センサケース１のケース本体とは別体であって、羽根車２の回転軸２２の他端部が挿入される筒状の軸受部１２１と、ケース本体の軸方向他端部に嵌合固定される環状のリム部１２３と、軸受部１２１とリム部１２３との間で放射状にのびる、軸方向に対し傾斜した旋回流発生手段たる複数の斜状案内羽根１２２とを有している。そして、この斜状案内羽根１２２により、センサケース１内に軸方向他端側から流入する水の流れが旋回流となる。

【0016】

また、羽根車２の軸部２２は、第１と第２の各軸受部材１１，１２の軸受部１１１，１２１に摺動自在に挿入されている。両軸受部１１１，１２１には、夫々軸部２２の軸方向一端面と他端面に対向する凸状の受座１１１ａ，１２１ａが設けられている。両受座１１１ａ，１２１ａ間の距離は軸部２２の軸長よりも長い。そのため、羽根車２は、軸方向に両受座１１１ａ，１２１ａ間の距離と軸部２２の軸長との差に等しい所定ストロークだけ移動自在となる。そして、センサケース１内にその軸方向一端側から他端側に向けて水が流れる場合は、羽根車２が水の流れに押されて図１に実線で示す軸方向他端側のストローク端位置（軸部２２の軸方向他端面が第２軸受部材１２の受座１２１ａに当接する位置）に移動し、センサケース１内にその軸方向他端側から一端側に向けて水が流れる場合は、羽根車２が水の流れに押されて図１に仮想線で示す軸方向一端側のストローク端位置（軸部２２の軸方向一端面が第１軸受部材１１の受座１１１ａに当接する位置）に移動する。尚、羽根車２が所定ストローク移動したときの羽根２３の軸方向中央部の移動範囲ＳＴの中心位置ＳＴＯは、センサケース１の軸方向中心Ｏと同等位置に存する。

【0017】

センサケース１は、給水路に介設される、上流端の接続口３１と下流端の接続口３２とを有する配管部材３内に装着されている。センサケース１は、配管部材３の内面に形成した段部３３と接続口３１内に装着する押えリング３４との間に挟まれて、軸方向に位置決めされる。また、センサケース１の外周面は、その周方向一部を平面状とした断面Ｄ形に形成されている。そして、配管部材３の内周面も断面Ｄ形に形成し、配管部材３内にセンサケース１が回り止めした状態で装着されるようにしている。

【0018】

配管部材３の外面には、磁気抵抗効果素子やホール素子等から成る磁気検出器４が取付けられている。磁気検出器４からは、羽根車２の各羽根２３が磁気検出器４に対向する位置を通過する度にパルスが出力される。そして、単位時間当たりの出力パルス数をカウントして、通水流量を検出する。

【0019】

ここで、センサケース１内に上流側から下流側（図１の下側から上側）に向かう順方向に水が流れる場合は、羽根車２が順方向のストローク端位置に移動し、センサケース１内に下流側から上流側（図１の上側から下側）に向かう逆方向に水が流れる場合は、羽根車２が逆方向のストローク端位置に移動する。尚、配管部材３に、図１に示す如くセンサケース１を軸方向一端側たる第１軸受部材１１側が上流側になる向きで装着した場合、順方向のストローク端位置と逆方向のストローク端位置は、夫々軸方向他端側たる第２軸受部材１２側のストローク端位置と第１軸受部材１１側のストローク端位置となり、配管部材３に、図３に示す如く、センサケース１を第１軸受部材１１側が下流側になる向きで装着した場合、順方向のストローク端位置と逆方向のストローク端位置は、夫々第１軸受部材１１側のストローク端位置と第２軸受部材１２側のストローク端位置となる。

【0020】

ここで、水抜き等でセンサケース１内に逆方向に水が流れるとき（水の逆流時）に、バーナに着火することを防止するには、逆流時の水の流れを検出不能とする必要がある。そこで、本実施形態では、磁気検出器４を、羽根車２が順方向のストローク端位置に存する場合は、羽根２３の磁気を受けて羽根車２の回転を検出するが、羽根車２が逆方向のストローク端位置に存する場合は、羽根車２の回転を検出できるほどには羽根２３の磁気を受けない軸方向箇所に配置している。

【0021】

これによれば、水が逆方向に流れるときは、羽根車２が逆方向のストローク端位置に移動するため、磁気検出器４が羽根車２の回転を検出しなくなる。従って、上記従来例の如き回転抑止部材を用いずに、逆流時の水の流れを検出不能とすることができる。そのため、回転抑止部材の組付け忘れで逆流時に流体の流れを検出してしまうようなことはない。

【0022】

また、本実施形態では、配管部材３にセンサケース１を図１に示す如く第１軸受部材１１側が上流側になる向きで装着した場合、水が順方向に流れると、第１軸受部材１１の斜状案内羽根１１２により水の流れが旋回流となって羽根車２が回転する。また、配管部材３にセンサケース１を図３に示す如く第２軸受部材１２側が下流側になる向きで装着した場合も、水が順方向に流れると、第２軸受部材１２の斜状案内羽根１２２により水の流れが旋回流となって羽根車２が回転する。

【0023】

更に、本実施形態では、羽根車２が所定ストローク移動したときの羽根２３の軸方向中央部の移動範囲ＳＴの中心位置ＳＴＯがセンサケース１の軸方向中心Ｏと同等位置に存するため、配管部材３にセンサケース１を第１軸受部材１１側が上流側になる向きで装着した場合における順方向のストローク端位置である第２軸受部材１２側のストローク端位置に羽根車２が移動したときの羽根２３の位置と、配管部材３にセンサケース１を第１軸受部材１１側が下流側になる向きで装着した場合における羽根車２の順方向のストローク端位置である第１軸受部材１１側のストローク端位置に羽根車２が移動したときの羽根２３の位置とで磁気検出器４に対する位置関係は変化しない。同様に、配管部材３にセンサケース１を第１軸受部材１１側が上流側になる向きで装着した場合における羽根車２の逆方向のストローク端位置である第１軸受部材１１側のストローク端位置に羽根車２が移動したときの羽根２３の位置と、配管部材３にセンサケース１を第１軸受部材１１側が下流側になる向きで装着した場合における羽根車２の逆方向のストローク端位置である第２軸受部材１２側のストローク端位置に羽根車２が移動したときの羽根２３の位置とで磁気検出器４に対する位置関係は変化しない。そのため、配管部材３にセンサケース１を何れの向きで装着しても、順方向の水の流れのみを検出して、逆方向の水の流れは検出不能とすることができる。従って、配管部材３にセンサケース１を方向性を気にせずに装着でき、組立作業性が向上する。

【0024】

尚、羽根２３の軸方向中央部の移動範囲ＳＴの中心位置ＳＴＯがセンサケース１の軸方向中心Ｏから多少ずれていて、配管部材３にセンサケース１を第１軸受部材１１側が上流側になる向きで装着した場合とこれとは逆向きで装着した場合とで羽根車２の順方向のストローク端位置における羽根２３の位置及び羽根車２の逆方向のストローク端位置における羽根２３の位置に夫々多少のずれを生じても、順方向のストローク端位置が磁気検出器４で羽根車２の回転を検出できる範囲内で、且つ、逆方向のストローク端位置が磁気検出器４で羽根車２の回転を検出できない範囲内にある場合は、「羽根２３の軸方向中央部の移動範囲ＳＴの中心位置ＳＴＯがセンサケース１の軸方向中心Ｏと同等位置に存する」に含まれる。

【0025】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態では、センサケース１の軸方向一端側と他端側に旋回流発生手段たる斜状案内羽根１１２，１２２を配置したが、羽根車２の羽根２３を軸方向に対し傾斜させて、斜状案内羽根１１２，１２２を省略してもよい。即ち、羽根２３を軸方向に対し傾斜させれば、流体の流れを旋回流にしなくても羽根車２が回転するため、斜状案内羽根１１２，１２２は不要になる。また、上記実施形態は、流体として水を流す給湯器用の流量センサに本発明を適用したものであるが、給湯器以外の機器で使用する流量センサにも同様に本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0026】

１…センサケース、１１２，１２２…斜状案内羽根（旋回流発生手段）、２…羽根車、２３…羽根、３…配管部材、４…磁気検出器、ＳＴ…羽根の軸方向中央部の移動範囲、ＳＴＯ…ＳＴの中心位置、Ｏ…センサケースの軸方向中心。

【図1】

【図2】

【図3】