(57)【要約】【課題】従来、流量センサは、流体管内部の流量に応じて回転する羽根車の回転を磁気センサによって検出するため、センサの仕様によって流量測定範囲が限定されており、それぞれの測定範囲に対応した流量センサの切替えや羽根車の回転調整が必要であった。【解決手段】羽根車５への回転流圧供給流路に対する流量を制御する自動制御弁３を設けることにより、羽根車格納室に流入する水流を自動的に制御して羽根車格納室の容積と流量のバランスを維持して羽根車の正確な回転と回転磁界の生成が自動的に行われるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車の回転速度による磁界の変化を磁気センサで検知して流量計測を行う流量センサにおいて、羽根車への回転流圧供給流路に対する流量を制御する自動制御弁を設けたことを特徴とする流量センサ
【請求項２】
羽根車格納室の下部に流体管から流入する流量を絞る小孔流路を設定し、この小孔流路によって羽根車格納室に流入する流量を所定枠内に制限し、所定枠を超えると流体圧が自動制御弁を押し上げて開弁するように構成した請求項１記載の流量センサ
【請求項３】
羽根車の回転翼形状を螺旋形状に構成するようにした請求項１又は請求項２記載の流量センサ
【請求項４】
羽根車の上部に磁石とセンサ基盤を設定し、センサ基盤に接続するコードによって外部に信号出力をするようにした請求項１又は請求項２又は請求項３記載の流量センサ
【請求項５】
設定する磁石のＮ極に設定する磁気センサのほか、Ｎ極とＳ極の中間位置に磁気センサを設定し、２個の磁気センサの出力波形の比較によりセンサ内に逆流が発生したことを検知できるようにした請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４記載の流量センサ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道配管等の流体管内に配置して流量計測を行い、計測結果を信号化して計測ユニット等の表示部に送信する流量センサに関し、特に、特別な調整部材や切替え等の手段を用いることなく微少流量を含めた範囲の広い流量計測を行うことのできる流量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な流量センサは、流体管内部の流量に応じて回転する羽根車の回転を磁気センサによって検出し、検出出力に基づいて流量の計測するように構成されるため、センサの仕様によって流量測定範囲が限定されており、それぞれの測定範囲に対応した流量センサが用いられてきている。
【０００３】
この流量測定範囲を拡張するために、整流器、抵抗板等の回転調整部材を用いたり、例えば特許文献１に示されるように羽根車の下流側に整流板、上流側に整流器を設けた構成を基本とした羽根車の回転調整装置等が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−０８３７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の発明においても、整流板、整流器の少なくとも一方を流体管に対して円周方向に相対取付け位置を変更することによって羽根車の回転調整が行われるので、流量の計測域を変更するための切替え作業が必要である。
【０００５】
また、微少流量の計測については、羽根車を回転する水流を圧縮して羽根車に流圧を掛けなければならないが、通常水流と同じ条件で羽根車格納室に水流が流入したのでは、羽根車格納室の容積と流入流量のバランスが崩れて計測不能となる問題があり、格納室の容積と流量の調整が必要である。
【０００６】
更に、羽根車の回転による回転磁界の磁気変化を電気信号として検出し、計測ユニットで処理し計測結果を直ちに表示されているが、この構成では計測結果の利用範囲が限定されてしまう問題がある。
【０００７】
流量センサは計測水流の逆流には対応しておらず、１次側に負圧を生じてセンサ内の水流が逆流しても、これを検知できない問題がある。水流の逆流はセンサの故障につながるばかりでなく、配管システム全体に影響する問題であるため、いち早く検知できるようにすることが必要である。 
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記した課題に対応しようとするものであり、羽根車への回転流圧供給流路に対する流量を制御する自動制御弁を設けることにより、羽根車格納室に流入する水流を自動的に制御して羽根車格納室の容積と流量のバランスを維持して羽根車の正確な回転と回転磁界の生成が自動的に行われるようにした。
【０００９】
また、羽根車格納室の下部に流体管から流入する流量を絞る小孔流路を設定し、この小孔流路によって羽根車格納室に流入する流量を所定枠内に制限し、所定枠を超えると流体圧が自動制御弁を開弁するように構成し、羽根車格納室の容積と流入流量のバランスが自動的に保たれるようにした。
【００１０】
更に、羽根車の上部に磁石とセンサ基盤を設定し、センサ基盤に接続するコードによって外部に信号出力をするようにし、自由な設計により計測結果を広く利用できるように構成した。
【００１１】
また更に、設定する磁石のＮ極に設定する磁気センサのほか、Ｎ極とＳ極の中間位置に磁気センサを設定し、２個の磁気センサの出力波形の比較によりセンサ内に逆流が発生したことを検知できるようにし、異常水流にも対応して利用範囲を高めるようにした     
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。１はセンサケーシングで、１次側流入口１１から本体格納部を経て２次側流出口１２に至る流路を形成すると共に、中央部に弁座２を介して自動制御弁３が格納されている。
【００１３】
自動制御弁３は、弁体３１の中央にストレーナ孔３２が設けられ、その上部には隔壁を介して羽根車格納室５２となっていて床部に羽根車５を回転させる計測水流を導入する小孔流路４ａ、４ｂが穿設される。羽根車５の回転翼は支軸に対して螺旋状に形成され、小孔流路４ａ、４ｂから流入する水流は螺旋水路にそって上昇して羽根車５を回転させるので、微少水流の場合でも羽根車５が容易に回転するものである。
【００１４】
また、羽根車格納室５２の上部は羽根車の軸支スペース５３となっていて、小孔流路４ａ、４ｂから導入されて羽根車を回転させた水流は軸支スペース５３から側部スペース５４を通って弁枠２１の開口部２２から２次側流出口１２に排出される。
【００１５】
羽根車の上側回動支軸５１（下側回動支軸は隔壁に植設され、羽根車の下端に差し込まれる挿入式）の上部には、磁界を形成する磁石６が内蔵され、磁気センサ６１によって磁界の変化を検知し解析して信号に変換するセンサ基盤７と接合してセンサ基盤７に接続するコード７１によって外部に信号出力を送信するようになっている。
【００１６】
磁石６には磁気センサが設定されるが、例えばＮ極に磁気センサ６１を設定した場合、逆流の発生を検知するためには、この磁気センサのほか、Ｎ極とＳ極の中間位置（センサ６１から中心に対して９０度の位置が適切である。）に磁気センサ６２を設定し、２個の磁気センサの出力波形の比較によりセンサ内に逆流が発生したことを検知できるようにすることができる。
【００１７】
即ち、図４に示すように水流が右回りの場合は、センサ６１の波形に対してセンサ６２波形は９０度遅れ、水流が左回りの場合は、センサ６１の波形に対してセンサ６２波形は９０度進むことになるので、逆流が発生した場合にはこの波形の変化によって直ちに検知することができるものである。この場合、自動制御弁３は図１の微少水流計測の場合と同様に閉鎖状態となっている。
【００１８】
センサの作動について説明すると、微少水流の場合、自動制御弁３は弁孔２１を閉鎖したままなので、１次側流入口１１からの水流はストレーナ孔３２から小孔流路４ａ、４ｂに流入し羽根車を回転させ、軸支スペース５３から側部スペース５４を通って弁枠２２の開口部２３から２次側流出口１２に排出される。
【００１９】
流体管の流量が通常流量（１〜５Ｌ／ｍｉｎ）まで上昇すると、流量圧が弁体３１に掛り自動制御弁３を押し上げて弁孔２１が開口し、ストレーナ孔３２と小孔流路４ａ、４ｂによって容積枠が絞られた流体は、弁孔２１の開口によって開放された弁枠２２の開口部２３から直接２次側流出口１２に排出される。
【００２０】
この時点で出力パルスが一時減少し不安定な状態となるが、更なる流量の上昇により安定し、開口部２３から直接２次側流出口１２に排出される流体も、制御弁３の押し上げ圧と共に、センサ内容量が所定枠内に圧縮されるので、羽根車回転流圧に加わり、流量測定対象から外されることはない。
【００２１】
本発明は以上のように構成したので、微少流量を含めた広範な範囲の対象流量を、特別な切替えや羽根車の回転調整を行うことなく計測可能にすると共に、逆流発生の検知や測定結果の活用を幅広い設計においてすることができたものである。     
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例による流量センサを示すもので、自動制御弁が閉            鎖した状態の構造を示す流量センサの縦断面側面図
【図２】同じく、自動制御弁が開放されたた状態の構造を示す流量センサ            の縦断面側面図
【図３】同じく、螺旋状に構成した羽根車の実施例を示す拡大側面図
【図４】同じく、磁界形成磁石に２つの磁気センサを設定した場合の波形            変化の関係を示す磁石平面図と出力波形の模式図
【符号の説明】
【００２３】
１      センサケーシング
１１    １次側流入口
１２    ２次側流出口
２      自動制御弁の弁座
２１    自動制御弁の弁枠
２２    自動制御弁弁枠の開口部
３      自動制御弁
３１    自動制御弁の弁体
３２    弁体の中央ストレーナ孔
４ａ    弁体の小孔流路
４ｂ    弁体の小孔流路
５      羽根車
５１    羽根車の回動支軸
５２    羽根車格納室
５３    羽根車の軸支スペース
５４    側部スペース
６      磁界形成磁石
６１    磁気センサ
６２    磁気センサ
７      センサ基盤
７１    センサ基盤に接続するコード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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