特開 2022-165025 流量センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022165025

(43)【公開日】2022-10-31

(54)【発明の名称】流量センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/12 20060101AFI20221024BHJP

【ＦＩ】

G01F1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021070195

(22)【出願日】2021-04-19

(71)【出願人】

【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】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】三浦 卓也

【テーマコード（参考）】

2F030

【Ｆターム（参考）】

2F030CA01

2F030CC04

2F030CD04

2F030CE03

2F030CF01

2F030CG01

2F030CG09

(57)【要約】

【課題】ケースの外部に設けた磁気検出器によりケース内の羽根車の回転を検出し、流体の流量と磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数Ｐとの関係を表す特性線に基づいて流量を算出する流量センサであって、高流量側と低流量側とで特性線が異なるものにおいて、流量の算出に用いる特性線の切換えが頻繁に起こることで検出流量のばらつきが大きくなることを抑制できるようにする。
【解決手段】高流量側の特性線Ｈと低流量側の特性線Ｌとの交点Ｏを含む所定のパルス数範囲を不感帯ＹＰとして設定する。Ｐが不感帯上限ＹＰｍａｘを上回ったときは、Ｐが次に不感帯下限ＹＰｍｉｎを下回るまで、高流量側特性線Ｈに基づいて流量を算出し、Ｐが不感帯下限ＹＰｍｉｎを下回ったときは、Ｐが次に不感帯上限ＹＰｍａｘを上回るまで、低流量側特性線Ｌに基づいて流量を算出する。
【選択図】図３

【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し、流体の流量と磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数との関係を表す流量パルス数特性線に基づいて流量を算出する流量センサであって、高流量側と低流量側とで流量パルス数特性線が異なるものにおいて、
高流量側の流量パルス数特性線と低流量側の流量パルス数特性線との交点の単位時間当たりパルス数を含む所定のパルス数範囲を不感帯として設定し、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が不感帯の上限を上回ったときは、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が次に不感帯の下限を下回るまで、高流量側の流量パルス数特性線に基づいて流量を算出し、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が不感帯の下限を下回ったときは、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が次に不感帯の上限を上回るまで、低流量側の流量パルス数特性線に基づいて流量を算出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、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し、流体の流量と磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数との関係を表す流量パルス数特性線に基づいて流量を算出する流量センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の流量センサにおいて、センサケースの入口側に設けられる羽根車用の軸受部材に、軸方向に対し傾斜した複数の誘導羽根を設け、羽根車に向かう流体の流れに誘導羽根により旋回成分を付与して、低流量も検知できるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

このような流量センサでは、流体の流量と磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数との関係が図３に点線で示す如くになる。この特性に近似させるには、傾きの異なる高流量側の流量パルス数特性線Ｈと低流量側の流量パルス数特性線Ｌを用いざるを得なくなる。そして、従来は、磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数をＰ、高流量側の流量パルス数特性線Ｈと低流量側の流量パルス数特性線Ｌとの交点Ｏの単位時間当たりパルス数をＯＰとして、Ｐ≧ＯＰのときに、高流量側の流量パルス数特性線Ｈに基づいて流量を算出し、Ｐ＜ＯＰのときに、低流量側の流量パルス数特性線Ｌに基づいて流量を算出している。

【0004】

然し、これでは、ＰがＯＰ近傍であるときに、流量の算出に用いる流量パルス数特性線の切換えが頻繁に起こることになり、流量センサによる検出流量のばらつきが大きくなってしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－８５５４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、以上の点に鑑み、検出流量のばらつきを小さくすることができる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】

【0007】

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し、流体の流量と磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数との関係を表す流量パルス数特性線に基づいて流量を算出する流量センサであって、高流量側と低流量側とで流量パルス数特性線が異なるものにおいて、高流量側の流量パルス数特性線と低流量側の流量パルス数特性線との交点の単位時間当たりパルス数を含む所定のパルス数範囲を不感帯として設定し、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が不感帯の上限を上回ったときは、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が次に不感帯の下限を下回るまで、高流量側の流量パルス数特性線に基づいて流量を算出し、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が不感帯の下限を下回ったときは、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が次に不感帯の上限を上回るまで、低流量側の流量パルス数特性線に基づいて流量を算出することを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、磁気センサから出力される単位時間当たりパルス数が不感帯の範囲に入っているときは、流量の算出に用いる流量パルス数特性線の切換が行われない。そのため、流量の算出に用いる流量パルス数特性線の頻繁な切換えを抑制して、検出流量のばらつきを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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実施形態の流量センサの分解状態の斜視図。

【図3】実施形態の流量センサにおける高流量側と低流量側の流量パルス数特性線を示すグラフ。

【図4】実施形態の流量センサで行う流量算出制御の内容を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１を参照して、１は、給湯用熱交換器に連なる給水路等に介設される本発明の実施形態の流量センサを示している。この流量センサ１は、流体が流れる筒状のセンサケース２と、センサケース２内に設けられた、流体の流れで回転する羽根車３と、センサケース２の外部に、羽根車３に対向するように設けられたホール素子等から成る磁気検出器４と、磁気検出器４に接続された演算器５とを備えている。

【0011】

図２も参照して、羽根車３は、軸方向に長手の筒状の胴体部３１と、胴体部３１に貫通させた回転軸３２と、胴体部３１の外面に放射状に配置した、磁化された複数の羽根３３とを有している。各羽根３３は、軸方向に対し傾斜している。羽根車３３が回転すると、各羽根３３が磁気検出器４に対向する位置を通過する度に磁気検出器４からパルスが出力され、このパルスが演算器５に入力される。そして、演算器５は、流体の流量と磁気検出器４から出力される単位時間当たりのパルス数との関係を表す流量パルス数特性線に基づいて流量を算出する。

【0012】

センサケース２の入口側（図１の下側）と出口側には、センサケース２内に羽根車３を回転自在に保持する軸受部材２１，２２が設けられている。入口側の軸受部材２１は、センサケース２と一体成形され、羽根車３の回転軸３２の一端部を挿入する軸孔２１１を形成した筒状の軸受部２１２と、軸受部２１２の外周面から外方に放射状にのびる、軸方向に対し傾斜した複数の誘導羽根２１３を有している。

【0013】

出口側の軸受部材２２には、羽根車３の回転軸３２の他端部を挿入する軸孔２２１を形成した筒状の軸受部２２２と、センサケース２の出口側端部（上端部）に嵌合固定される環状のリム部２２３と、軸受部２２２とリム部２２３との間に放射状に配置した複数のスポーク部２２４とを有している。

【0014】

また、出口側の軸受部材２２には、回転抑止部材２３が装着されている。回転抑止部材２３は、筒状であって、出口側の軸受部材２２の複数のスポーク部２２４に夫々軸方向に変位自在に係合する複数のスリット２３１が形成されている。また、回転抑止部材２３の羽根車２に対向する一端面（下端面）には、羽根車３の羽根３３に係合可能な突起２３２が複数突設されている。そして、センサケース２内に出口側から入口側に向けて流体が逆流するときは、回転抑止部材２３が羽根車３側（下方）に変位し、突起２３２が羽根３３に係合して羽根車３の回転が抑止されるようにしている。

【0015】

ここで、上記の如く入口側の軸受部材２１に誘導羽根２１３を設けると、羽根車３に向かう流体の流れに誘導羽根２１３により旋回成分が付与され、羽根車３の羽根３３も軸方向に対し傾斜させることと相俟って、低流量も検知できるようになる。一方、流体の流量と磁気検出器４から出力される単位時間当たりのパルス数との関係が図３に点線で示す如く途中で非線形になる。従って、この特性に近似させるには、傾きの異なる高流量側の流量パルス数特性線Ｈと低流量側の流量パルス数特性線Ｌとを用いざるを得なくなる。そして、磁気検出器４から出力される単位時間当たりのパルス数をＰ、高流量側の流量パルス数特性線Ｈと低流量側の流量パルス数特性線Ｌとの交点Ｏの単位時間当たりパルス数をＯＰとして、Ｐ≧ＯＰのときに、高流量側の流量パルス数特性線Ｈに基づいて流量を算出し、Ｐ＜ＯＰのときに、低流量側の流量パルス数特性線Ｌに基づいて流量を算出することが考えられる。然し、これでは、ＰがＯＰ近傍であるときに、流量の算出に用いる流量パルス数特性線の切換えが頻繁に起こることになり、流量センサによる検出流量のばらつきが大きくなってしまう。

【0016】

そこで、本実施形態では、ＯＰを含む所定のパルス数範囲を不感帯ＹＰとして設定し、演算器５で図４に示す流量算出制御を行うようにしている。以下、この点について説明する。流量算出制御では、先ず、ＳＴＥＰ１において、Ｐが不感帯ＹＰの上限ＹＰｍａｘを上回っているか否かを判別し、Ｐ＞ＹＰｍａｘであれば、ＳＴＥＰ２に進んで、高流量側の流量パルス数特性線Ｈに基づいて流量を算出する。次に、ＳＴＥＰ３に進んで、Ｐが不感帯ＹＰの下限ＹＰｍｉｎを下回ったか否かを判別し、Ｐ＜ＹＰｍｉｎになるまでは、ＳＴＥＰ２に戻って、高流量側の流量パルス数特性線Ｈに基づく流量算出を継続する。

【0017】

また、ＳＴＥＰ１において、Ｐ≦ＹＰｍａｘと判別されたときは、ＳＴＥＰ４に進んで、低流量側の流量パルス数特性線Ｌに基づいて流量を算出する。次に、ＳＴＥＰ５に進んで、Ｐが不感帯ＹＰの上限ＹＰｍａｘを上回ったか否かを判別し、Ｐ＞ＹＰｍａｘになるまでは、ＳＴＥＰ４に戻って、低流量側の流量パルス数特性線Ｌに基づく流量算出を継続する。

【0018】

ＳＴＥＰ３でＰ＜ＹＰｍｉｎと判別されたときは、ＳＴＥＰ４に進んで、流量の算出に用いる流量パルス数特性線を高流量側の流量パルス数特性線Ｈから低流量側の流量パルス数特性線Ｌに切換える。また、ＳＴＥＰ５でＰ＞ＹＰｍａｘと判別されたときは、ＳＴＥＰ２に進んで、流量の算出に用いる流量パルス数特性線を低流量側の流量パルス数特性線Ｌから高流量側の流量パルス数特性線Ｈに切換える。

【0019】

上記流量算出制御によれば、ＰがＹＰｍａｘを上回ったときは、Ｐが次にＹＰｍｉｎを下回るまで、高流量側の流量パルス数特性線Ｈに基づいて流量を算出し、ＰがＹＰｍｉｎを下回ったときは、Ｐが次にＹＰｍａｘを上回るまで、低流量側の流量パルス数特性線Ｌに基づいて流量を算出することになる。従って、ＰがＹＰの範囲に入っているときは、流量の算出に用いる流量パルス数特性線の切換が行われない。そのため、流量の算出に用いる流量パルス数特性線の頻繁な切換えを抑制して、検出流量のばらつきを小さくすることができる。

【0020】

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、羽根車３の羽根３３を軸方向に対し傾斜させると共に、入口側の軸受部材２１に軸方向に対し傾斜した誘導羽根２１３を設けているが、このような構造を有しなくても、高流量側と低流量側とで流量パルス数特性線が異なる流量センサであれば、同様に本発明を適用できる。

【符号の説明】

【0021】

１…流量センサ、２…センサケース、３…羽根車、３３…羽根、４…磁気検出器、Ｐ…磁気検出器から出力される単位時間当たりのパルス数、ＹＰ…不感帯、ＹＰｍａｘ…不感帯の上限、ＹＰｍｉｎ…不感帯の下限、Ｈ…高流量側の流量パルス数特性線、Ｌ…低流量側の流量パルス数特性線、Ｏ…高流量側の流量パルス数特性線と低流量側の流量パルス数特性線との交点、ＯＰ…交点の単位時間当たりパルス数。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】