特開 2022-36563 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】P2022036563

(43)【公開日】2022-03-08

(54)【発明の名称】流量センサ

(51)【国際特許分類】

   F04D 15/00 20060101AFI20220301BHJP

   G01F 1/28 20060101ALI20220301BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20220301BHJP

【ＦＩ】

F04D15/00 J

G01F1/28 A

F04D15/00 D

F04D15/00 F

F04D15/00 L

F04B49/06 321B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020140837

(22)【出願日】2020-08-24

(71)【出願人】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】坂谷 哲則

【テーマコード（参考）】

2F030

3H020

3H145

【Ｆターム（参考）】

2F030CA01

2F030CC02

2F030CE02

2F030CE09

3H020AA05

3H020BA03

3H020BA06

3H020BA22

3H020BA23

3H020CA04

3H020CA08

3H020CA10

3H020DA01

3H020EA03

3H020EA05

3H145AA06

3H145AA16

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA19

3H145CA06

3H145CA19

3H145DA01

3H145DA02

3H145DA32

3H145EA14

3H145EA16

(57)【要約】

【課題】 複数種類の流量を検出可能な流量センサを備える給水装置の一例を開示する。
【解決手段】 パドルＦ１、永久磁石Ｆ２及びリニアホールＩＣＦ３等により流量センサＦｓが構成される。そして、製造者又は設置業者は、第１可変抵抗器を調整することにより、複数種類の流量を検出することが可能となる。したがって、流量センサＦｓを停止流量個別で用意したり、リニアホールＩＣＦ３が出力する流量に比例したアナログ電圧信号を検出できる制御基板を新規設計しなければならないといった問題が発生しない。延いては、オンオフ出力型のホールＩＣを用いた流量センサとの互換性を維持しつつ、停止流量を可変とするという効果を得ることができる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水用の電動ポンプと、
流水の動圧を受けて揺動可能な可動体、前記可動体に設けられた永久磁石、及び前記可動体の変位に応じてアナログ電圧を出力するリニアホールＩＣを有する流量センサと、
前記リニアホールＩＣの出力電圧が反転入力部に入力されるコンパレータと、
前記コンパレータの反転入力部に入力される電圧を調整可能な可変抵抗と、
前記電動ポンプの作動を制御する制御部であって、前記コンパレータの出力信号を利用して当該電動ポンプを停止させる停止機能が実行可能な制御部と
を備える給水装置。

【請求項2】

前記流量センサに設けられ、前記流水の温度に応じてアナログ電圧を出力する感温部と、
非反転入力部に前記感温部の電圧信号が入力される第２のコンパレータと、
前記第２のコンパレータの反転入力部に入力される電圧を調整可能な第２の可変抵抗とを備え、
前記制御部は、前記コンパレータの出力信号（以下、流水信号という。）及び前記第２のコンパレータの出力信号（以下、温度信号という。）を利用して当該電動ポンプを停止させる第２の停止機能が実行可能であり、
さらに、前記第２の停止機能は、前記流水信号により流水状態が検知され、かつ、前記温度信号により予め決められた温度以上が検知されたときに、前記電動ポンプを停止させる機能である請求項１に記載の給水装置。

【請求項3】

前記リニアホールＩＣに電力を供給する電源電圧変換回路と、
前記電源電圧変換回路及び前記コンパレータが搭載した中継基板とを備え、
前記制御部と前記中継基板とが通信可能に接続されている請求項１又は２に記載の給水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、給水装置に用いられる流量センサに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載の流量センサは、フラッパ及びリードスイッチ等を有して構成されている。フラッパは、流水の動圧を受けて揺動するとともに、永久磁石が一体化された部材である。リードスイッチは、磁界の変化を利用して接点を開閉する近接スイッチの一例である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－１６２４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の発明では、フラッパの位置、つまり動圧の大きさによってリードスイッチが閉じるタイミングが決まる。このため、例えば、第１流量となったときにリードスイッチが閉じる流量センサは、第１流量と異なる第２流量を検出するために用いることができない。

【0005】

本開示は、上記点に鑑み、複数種類の流量を検出可能な流量センサを備える給水装置の一例を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

給水装置は、給水用の電動ポンプ（Ｐ）と、流水の動圧を受けて揺動可能な可動体（Ｆ１）と、可動体（Ｆ１）に設けられた永久磁石（Ｆ２）と、可動体（Ｆ１）の変位に応じてアナログ電圧を出力するリニアホールＩＣ（Ｆ３）と、リニアホールＩＣ（Ｆ３）の出力電圧が反転入力部に入力されるコンパレータ（ＣＰ１）と、コンパレータ（ＣＰ１）の反転入力部に入力される電圧を調整可能な可変抵抗（ＶＲ１）と、電動ポンプ（Ｐ）の作動を制御する制御部（ＣＴＬ）であって、コンパレータ（ＣＰ１）の出力信号を利用して当該電動ポンプ（Ｐ）を停止させる停止機能が実行可能な制御部（ＣＴＬ）とを備えることが望ましい。

【0007】

これにより、当該給水装置では、可動体（Ｆ１）、永久磁石（Ｆ２）及びリニアホールＩＣ（Ｆ３）等により流量センサが構成される。そして、製造者又は設置業者は、可変抵抗（ＶＲ１）を調整することにより、複数種類の流量を検出することが可能となる。

【0008】

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る給水装置を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る給水装置の基板構成を示す図である。

【図3】第１実施形態に係る流量センサを示す図である。

【図4】第１実施形態に係る電圧比較回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

【0011】

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された給水装置は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素、並びに図示された構造部位を備える。

【0012】

（第１実施形態）
＜１．給水装置の概要＞
本実施形態は、例えば、マンションや商業ビル等の建物に適用される給水装置に本開示に係る給水装置の一例が適用されたものである。図１に示されるように、本実施形態に係る給水装置１は、少なくとも１つ（本実施形態では、２つ）の電動ポンプＰ１、Ｐ２、流量センサＦｓ１、Ｆｓ２及び制御盤Ｃｐ等を少なくとも備える。

【0013】

各電動ポンプＰ１、Ｐ２は、全て同一構造である。具体的には、各電動ポンプＰ１、Ｐ２は、ポンプ部及びモータ部を有する給水用の電動式ポンプである。以下、電動ポンプＰ１、Ｐ２のうち任意の電動ポンプを意図する場合は電動ポンプＰと記す。

【0014】

各電動ポンプＰの吐出し口から吐出された水は、連結管２Ａ、２Ｂを介して合流管３に集合する。なお、合流管３は建物の配水管（図示せず。）に接続される。給水装置１の給水量とは、合流管から配水管に供給される給水量をいう。

【0015】

各電動ポンプＰは、制御盤Ｃｐ内に設けられ制御部ＣＴＬ（図２参照）により制御される。制御部ＣＴＬは、予め記憶されたプログラムに従って各電動ポンプＰ、つまり各モータ部を制御する。

【0016】

制御盤Ｃｐは防滴性を有するケースである。制御盤Ｃｐ内には、制御基板４及び中継基板５等が収納されている。制御基板４は、制御部ＣＴＬ、流量信号入力部４Ａ、及び制御基板電源４Ｂ等が搭載された回路基板である。

【0017】

なお、流量信号入力部４Ａには、中継基板５を介して流量センサＦｓ１、Ｆｓ２の検出信号が入力される。制御部ＣＴＬは、当該信号を利用して各電動ポンプＰの作動を制御する。

【0018】

流量センサＦｓ１は第１電動ポンプＰ１の吐出し流量を検出する。流量センサＦｓ２は第１電動ポンプＰ１の吐出し流量を検出する。以下、流量センサＦｓ１、Ｆｓ２のうち任意の流量センサを意図する場合は流量センサＦｓと記す。

【0019】

＜２．流量センサの構成＞
流量センサＦｓは、図３に示されるように、パドルＦ１、永久磁石Ｆ２及びリニアホールＩＣＦ３等を少なくとも有して構成されている。パドルＦ１は、連結管２Ａ、２Ｂ内を流通する流水の動圧を受けて揺動可能な可動体の一例である。

【0020】

永久磁石Ｆ２は、パドルＦ１に一体化されている。つまり、永久磁石Ｆ２はパドルＦ１と共に一体的に揺動する。リニアホールＩＣＦ３は、パドルＦ１の変位に応じてアナログ電圧を出力する。

【0021】

なお、本実施形態では、リニアホールＩＣＦ３はセンサ基板Ｆ４に設けられている。センサ基板Ｆ４は、連結管２Ａ、２Ｂに対して固定されている。したがって、パドルＦ１が流水の動圧を受けて揺動すると、永久磁石Ｆ２とリニアホールＩＣＦ３との距離が変化するので、これに応じたアナログ電圧がリニアホールＩＣＦ３から出力される。

【0022】

本実施形態に係るセンサ基板Ｆ４、つまり流量センサＦｓには、温度センサの感温部（以下、温度センサＩＣともいう。）ＴＳが設けられている。当該温度センサＩＣＴｓは、流水の温度に応じてアナログ電圧を出力する。

【0023】

リニアホールＩＣＦ３の出力電圧、及び温度センサＩＣＴｓの出力電圧は、図２に示されるように、センサ基板Ｆ４を経由して電圧比較回路５Ａに入力されている。電圧比較回路５Ａは、中継基板５に搭載されている。

【0024】

なお、中継基板５には、電源電圧変換回路５Ｂが搭載されている。電源電圧変換回路５Ｂは、リニアホールＩＣＦ３及び温度センサＩＣＴｓに電力を供給する。具体的には、電源電圧変換回路５Ｂは、制御基板電源４Ｂから供給される直流電圧をリニアホールＩＣＦ３及び温度センサＩＣＴｓに適した電圧に変換する。

【0025】

＜電圧比較回路（図４参照）＞
電圧比較回路５Ａは、第１コンパレータＣＰ１、第２コンパレータＣＰ２、反転回路Ｉｎｖ、論理積回路Ａｎｃ、第１可変抵抗器ＶＲ１、及び第２可変抵抗器ＶＲ２等少なくとも有して構成されている。

【0026】

第１コンパレータＣＰ１の反転入力部には、リニアホールＩＣＦ３の出力電圧が入力される。第１可変抵抗器ＶＲ１は、第１コンパレータＣＰ１の反転入力部に入力される電圧を変更調整するための可変抵抗である。

【0027】

第２コンパレータＣＰ２の非反転入力部には温度センサＩＣＴｓの電圧信号が入力される。第２可変抵抗器ＶＲ２は、第２コンパレータＣＰ２の反転入力部に入力される電圧を変更調整するための可変抵抗である。

【0028】

反転回路Ｉｎｖは、第２可変抵抗器ＶＲ２の出力を反転させる。論理積回路Ａｎｃには、反転回路Ｉｎｖの出力Ｖｏｕｔ２及び第１コンパレータＣＰ１の出力Ｖｏｕｔ１が入力される。論理積回路Ａｎｃの出力Ｖｏｕｔ３は、制御部ＣＴＬに入力されている。

【0029】

＜制御部の停止機能＞
制御部ＣＴＬは、上述したように、論理積回路Ａｎｃの出力Ｖｏｕｔ３が偽の場合には、稼働中の電動ポンプＰを停止させる。論理積回路Ａｎｃの出力Ｖｏｕｔ３が真の場合には、電動ポンプＰを稼働又は稼働可能な状態とする。

【0030】

すなわち、第１コンパレータＣＰ１の出力Ｖｏｕｔ１は、リニアホールＩＣＦ３の出力電圧が第１可変抵抗器ＶＲ１により設定された閾値電圧以上となったときに、つまり、吐出し流量が当該閾値電圧に相当する流量以上となったとき、真となる。

【0031】

第２コンパレータＣＰ２の出力は、温度センサＩＣＴｓの出力電圧が第２可変抵抗器ＶＲ２により設定された閾値電圧以上となったときに、つまり、流水温度が当該閾値電圧に相当する温度（以下、閾値温度という。）以上となったとき、真となる。

【0032】

このため、反転回路Ｉｎｖの出力Ｖｏｕｔ２は、流水温度が閾値温度未満のときには真となり、流水温度が閾値温度以上となったときには偽となる。したがって、制御部ＣＴＬは、流量センサＦｓにより流水状態が検知され、かつ、閾値温度以上の流水温度が検知されたときに、電動ポンプＰを停止させる。

【0033】

＜３．本実施形態に係る給水装置の特徴＞
本実施形態に係る給水装置１では、パドルＦ１、永久磁石Ｆ２及びリニアホールＩＣＦ３等により流量センサＦｓが構成される。そして、製造者又は設置業者は、第１可変抵抗器ＶＲ１を調整することにより、複数種類の流量を検出することが可能となる。

【0034】

したがって、流量センサＦｓを停止流量個別で用意したり、リニアホールＩＣＦ３が出力する流量に比例したアナログ電圧信号を検出できる制御基板を新規設計しなければならないといった問題が発生しない。延いては、オンオフ出力型のホールＩＣを用いた流量センサとの互換性を維持しつつ、停止流量を可変とするという効果を得ることができる。

【0035】

また、第１コンパレータＣＰ１の出力は、スイッチ出力タイプのホールＩＣと同様にオンオフ型のオープンコレクタ出力であるため、制御基板４は、直流電源電圧ＤＣ１２Ｖと０Ｖ、オープンコレクタ入力のままで接続可能となり、水温検出して、高温検出時にポンプを停止するとともに、制御基板４の入力回路は変更不要であり、オンオフ出力型のホールＩＣを用いた流量センサとの互換性がある。

【0036】

リニアホールＩＣＦ３の電源電圧に適合させる電源電圧変換回路５Ｂと電圧比較回路５Ａとが搭載された中継基板５が制御基板４に接続されている。これにより、電源電圧変換回路５Ｂの発熱により、温度センサＩＣＴｓ等が熱の影響を受けることがない。

【0037】

さらに、中継基板５は、制御盤Ｃｐ内に収納されているため、水滴などが付着する恐れがない。延いては、中継基板５を防滴性を有するケース内に入れて、密封する必要もない。

【0038】

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る電圧比較回路５Ａでは、第２コンパレータＣＰ２、反転回路Ｉｎｖ、論理積回路Ａｎｃ及び第２可変抵抗器ＶＲ２等も搭載されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。

【0039】

すなわち、当該開示は、例えば、第２コンパレータＣＰ２、反転回路Ｉｎｖ、論理積回路Ａｎｃ及び第２可変抵抗器ＶＲ２等が電圧比較回路５Ａから廃止された構成であってもよい。なお、当該構成では、制御部ＣＴＬは、第１コンパレータＣＰ１の出力信号を利用して電動ポンプＰを停止させる。

【0040】

上述の実施形態に係る給水装置では、２つの電動ポンプＰを有していた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、１又は３つ以上の電動ポンプＰを有する給水装置であってもよい。

【0041】

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

【符号の説明】

【0042】

１… 給水装置 ２Ａ… 連結管 ３… 合流管 ４… 制御基板
４Ａ… 流量信号入力部 ４Ｂ… 制御基板電源 ５… 中継基板
５Ａ… 電圧比較回路 ５Ｂ… 電源電圧変換回路
Ｐ… 電動ポンプ Ｆｓ… 流量センサ ＣＴＬ… 制御部
Ｃｐ… 制御盤 Ｆ１… パドル Ｆ２… 永久磁石
Ｆ３… リニアホールＩＣ Ｆ４… センサ基板
ＴＳ… 感温部（温度センサＩＣ） ＣＰ１… 第１コンパレータ
ＣＰ２… 第２コンパレータ Ｉｎｖ… 反転回路
Ａｎｃ… 論理積回路 ＶＲ１… 第１可変抵抗器 ＶＲ２… 第２可変抵抗器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】