(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子式水道メータにおいて、
フレームと、
複数の計数ユニットと、
を含み、
前記計数ユニットのそれぞれは、
前記フレームに対して回転され得るように取り付けられる番号付きホイールと、
前記番号付きホイール上の一組の永久磁石と、
磁気角度変位センサであって、前記計数ユニットによってもたらされる磁場ベクトルの角度位置にしたがって変化する前記センサの位置における磁場を検出して、対応する電気信号を出力する、磁気角度変位センサと、
デジタル回路であって、前記磁気角度変位センサと電気的に接続されるデジタル回路と、
を備え、
前記デジタル回路は、前記磁気角度センサから出力される電気信号を使用して、対応する前記番号付きホイールの角度位置の計算を行うとともに、対応する前記番号付きホイールの角度位置を出力し、複数の遮蔽プレートが前記計数ユニットのそれぞれの両側に位置され、前記遮蔽プレート間で、前記複数の計数ユニットが互いから磁気的に分離されるとともに外界から磁気的に分離され、
同じ前記計数ユニット内で、前記計数ユニットが回転シャフトを更に備え、前記回転シャフトには一端に遮蔽プレートが設けられ、前記番号付きホイールが前記回転シャフト上にスリーブとして嵌め付けられ、
前記遮蔽プレートが前記フレームに固定され、前記遮蔽プレートのそれぞれは、互いに平行であるとともに、前記永久磁石の回転軸に対して垂直であることを特徴とする電子式水道メータ。
【請求項２】
前記磁気角度変位センサは、ＡＭＲ角度変位センサ、ＧＭＲ角度変位センサ、または、ＴＭＲ角度変位センサであることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項３】
前記計数ユニットのそれぞれの内で、前記番号付きホイールがベアリングを使用して前記フレームに接続されることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項４】
前記回転シャフトの他端に前記デジタル回路が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項５】
同じ前記計数ユニット内で、前記永久磁石および前記番号付きホイールは、それらが一緒に回転するように同軸的に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項６】
前記番号付きホイールおよび前記永久磁石は、前記計数ユニットのそれぞれにおいて同じ回転シャフトに同軸的に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項７】
前記磁気角度変位センサは、前記計数ユニット内の中心で、前記永久磁石の回転軸上に位置されることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項８】
同じ前記計数ユニット内で、前記磁気角度変位センサの検出方向と前記永久磁石の回転軸とが垂直であり、前記磁気角度変位センサの検出軸と前記永久磁石によって生み出される磁場とが同じ面内にあり、磁場ベクトル回転角度が前記永久磁石の角度変位を表わすことを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項９】
前記磁気角度変位センサは、隣り合う前記計数ユニットの永久磁石から前記遮蔽プレートによって分離され、前記磁気角度変位センサは、それ自体の前記計数ユニット内の前記永久磁石からの磁場のみを検出するが、隣り合う前記計数ユニットからの永久磁石の影響または外部環境の影響を検出しないことを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項１０】
前記各永久磁石の磁化方向が該永久磁石の回転軸に対して垂直であり、全ての前記永久磁石の磁化方向も同様にそれらの永久磁石の回転軸に対して位置合わせされることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項１１】
前記遮蔽プレートは、軟磁性材料、例えば、鉄、鋼、ニッケル−鉄合金、鉄−アルミニウム合金、鉄−シリコン−アルミニウム合金、鉄−シリコン合金、鉄−コバルト合金、アモルファス軟磁性合金、ナノ結晶軟磁性合金、軟磁性フェライトなど、あるいは、プラスチック、ゴム、または、樹脂複合体中に埋め込まれる粉末形態の前記材料から構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項１２】
前記各計数ユニット内で、前記デジタル回路がデジタル回路基板上に形成され、前記デジタル回路基板は、前記フレームに接続されるが、前記永久磁石の前記番号付きホイールと接続されないことを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【請求項１３】
前記隣り合う計数ユニットの前記番号付きホイールがＮ：１の回転関係を伴って回転し、Ｎが１以上の整数であることを特徴とする請求項１に記載の電子式水道メータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子式水道メータに関し、特に、本発明は、磁気角度変位センサ、遮蔽プレート、番号付きホイール、および、永久磁石を利用して高精密測定を行う電子式水道メータに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル計数および測定のために光学エンコーダ技術を使用する伝統的な電子式水道メータは、配水産業において幅広く使用されてきたが、この技術は、困難な組み付け、高い故障率、および、干渉に対する低い耐性などの固有の欠陥を有する。磁気センサ技術の発展に伴って、計数機構のために磁気検出技術を使用する水道メータが次第に光学エンコーダ技術に取って代わり始めてきている。これは、磁気センサ技術が高い分解能、良好な安定性、および、良好な干渉耐性を可能にするからである。これらの目的のためには、磁気角度検出技術が最良である。磁気角度センサなどの磁気抵抗センサの動作原理は、それらのセンサが、番号付きホイール上に取り付けられる磁石によりもたらされる磁場ベクトルの回転角度を測定するとともに、対応するデジタル処理ユニットを介してデジタル値を出力するというものである。
【０００３】
磁気角度センサ技術は高い精度と良好な干渉耐性とを有するが、磁気角度センサ技術が磁場の強度に依存するため、また、磁気角度センサ技術が磁場強さ全体を検査するため、精度が最も高い結果が得られない場合がある。これは、水道メータ内でのセンサと永久磁石との相対配置が精度に大きな影響を及ぼすからであり、また、更に、強い磁場が存在する場合には、その磁場が測定値に影響を及ぼし、そのため、測定がうまく実施されなければ、測定精度が大きく低下される場合があるからである。電子式水道メータにおいて磁気角度センサ技術を採用するには、多くの永久磁石およびセンサを使用する必要があり、これらの磁石とセンサとの干渉が電子式水道メータの精度に影響を及ぼす。また、外部磁場も精度に影響を及ぼし得る。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の目的は、従来技術の前記問題を克服して、正確な電子式水道メータを提供することである。本発明は、永久磁石が取り付けられた番号付き計数ホイールと、磁気シールドのための永久磁石の他方側の遮蔽プレートとを使用し、それにより、隣り合うユニット間に干渉が存在せず、したがって、磁気角度変位センサはそれ自体の計数ユニット内の永久磁石のみを検出し、その結果、磁気角度変位センサの角度精度が高まり、それにより、電子式水道メータの精度が向上する。
【０００５】
先の技術的な目的および所望の技術結果を達成するために、本発明は、以下の技術的な実施によって実現される。
【０００６】
電子式水道メータにおいて、
フレームと、
複数の計数ユニットと、
を含み、
前記計数ユニットのそれぞれは、
前記フレームに対して回転され得るように取り付けられる番号付きホイールと、
前記番号付きホイール上の一組の永久磁石と、
磁気角度変位センサであって、前記計数ユニットによってもたらされる磁場ベクトルの角度位置にしたがって変化する前記センサの位置における磁場を検出して、対応する電気信号を出力する、磁気角度変位センサと、
デジタル回路であって、前記磁気角度変位センサと電気的に接続されるデジタル回路と、
を備え、
前記デジタル回路は、前記磁気角度センサから出力される電気信号を使用して、対応する前記番号付きホイールの角度位置の計算を行うとともに、対応する前記番号付きホイールの角度位置を出力し、複数の遮蔽プレートが前記計数ユニットのそれぞれの両側に位置され、前記遮蔽プレート間で、前記複数の計数ユニットが互いから磁気的に分離されるとともに外界から磁気的に分離される。
【０００７】
好ましくは、前記磁気角度変位センサは、ＡＭＲ角度変位センサ、ＧＭＲ角度変位センサ、または、ＴＭＲ角度変位センサである。
【０００８】
好ましくは、前記計数ユニットのそれぞれの内で、前記番号付きホイールがベアリングを使用して前記フレームに接続される。
【０００９】
好ましくは、同じ前記計数ユニット内で、前記計数ユニットが回転シャフトを更に備え、前記回転シャフトには一端に遮蔽プレートが設けられ、前記番号付きホイールが前記回転シャフト上にスリーブとして嵌め付けられる。
【００１０】
好ましくは、同じ前記計数ユニット内で、前記計数ユニットが回転シャフトを更に備え、前記回転シャフトには一端に遮蔽プレートが設けられ、他端に前記デジタル回路が設けられ、前記番号付きホイールが前記回転シャフト上にスリーブとして嵌め付けられる。
【００１１】
好ましくは、同じ前記計数ユニット内で、前記永久磁石および前記番号付きホイールは、それらが一緒に回転するように同軸的に取り付けられる。
【００１２】
好ましくは、前記番号付きホイールおよび前記永久磁石は、前記計数ユニットのそれぞれにおいて同じ回転シャフトに同軸的に取り付けられる。
【００１３】
好ましくは、前記磁気角度変位センサは、前記計数ユニット内の中心で、前記永久磁石の回転軸上に位置される。
【００１４】
好ましくは、同じ前記計数ユニット内で、前記磁気角度変位センサの検出方向と前記永久磁石の回転軸とが垂直であり、前記磁気角度変位センサの検出軸と前記永久磁石によって生み出される磁場とが同じ面内にあり、磁場ベクトル回転角度が前記永久磁石の角度変位を表わす。
【００１５】
好ましくは、前記磁気角度変位センサは、隣り合う前記計数ユニットの永久磁石から前記遮蔽プレートによって分離され、前記磁気角度変位センサは、それ自体の前記計数ユニット内の前記永久磁石からの磁場のみを検出するが、隣り合う前記計数ユニットからの永久磁石の影響または外部環境の影響を検出しない。
【００１６】
好ましくは、前記各永久磁石の磁化方向が該永久磁石の回転軸に対して垂直であり、全ての前記永久磁石の磁化方向も同様にそれらの永久磁石の回転軸に対して位置合わせされる。
【００１７】
好ましくは、前記遮蔽プレートが前記フレームに固定され、前記遮蔽プレートのそれぞれは、互いに平行であるとともに、前記永久磁石の回転軸に対して垂直である。
【００１８】
好ましくは、前記遮蔽プレートは、軟磁性材料、例えば、鉄、鋼、ニッケル−鉄合金、鉄−アルミニウム合金、鉄−シリコン−アルミニウム合金、鉄−シリコン合金、鉄−コバルト合金、アモルファス軟磁性合金、ナノ結晶軟磁性合金、軟磁性フェライトなど、あるいは、プラスチック、ゴム、または、樹脂複合体中に埋め込まれる粉末形態の前記材料から構成される。
【００１９】
好ましくは、前記各計数ユニット内で、前記デジタル回路がデジタル回路基板上に形成され、前記デジタル回路基板は、前記フレームに接続されるが、前記永久磁石の前記番号付きホイールと接続されない。
【００２０】
好ましくは、前記隣り合う計数ユニットの前記番号付きホイールがＮ：１の回転関係を伴って回転し、Ｎが１以上の整数である。
【００２１】
従来技術と比べて、本発明は以下の有利な特性を有する。
【００２２】
（１）本発明は、水中の不純物、振動、または、他の外的干渉に影響されにくい。
【００２３】
（２）本発明は、ユニット内に固定される遮蔽プレートであって、隣り合う計数ユニット間および計数ユニットと外部磁場との間の相互の磁場干渉を排除するべく遮蔽するために位置およびサイズを自由に調整できるようにする遮蔽プレートを使用し、この遮蔽プレートは取り付けが容易であり、および、ユニットのメンテナンスが容易である。
【００２４】
（３）遮蔽プレートと番号付きホイールとが互いから離間され、それにより、番号付きホイールの重量が軽減されて、小型流量センサの精度が高まる。
【００２５】
（４）磁気角度変位センサが永久磁石の回転軸上に取り付けられ、それにより、永久磁石、したがって番号付きホイールの回転角度のより正確な測定が可能となり、その結果、水道メータの測定精度が大幅に向上する。
【００２６】
先の説明は、明細書の内容にしたがって本発明が実施され得る技術をより明確に理解するための本発明の技術的な解決策の概要にすぎず、以下の説明は、添付図面と併せて本発明の好ましい実施形態を詳細に提示する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
本明細書中で説明される図面は、この出願の一部として、本発明の更なる理解を促進するようになっている。これらの図面は、本発明の例示的な実施形態を表わすとともに、本発明を説明するために使用される。これらの図面は、本発明を図面の詳細に限定しようとするものではない。添付の図面は以下のとおりである。
【００２８】
【図１】電子式水道メータの実施例１の概略図である。
【００２９】
【図２】磁気角度変位センサを中心に伴う本発明に関して、磁場成分Ｂｘ，Ｂｙに対する応答を表わす曲線の組、および、永久磁石の回転に応じた全Ｂベクトル強度変化を示す。
【００３０】
【図３】本発明に関して、回転する永久磁石の角度変位に応じた角度変位センサの位置での磁場の磁場角度を表わす曲線を示す。
【００３１】
【図４】電子式水道メータの実施例４の概略図である。
【００３２】
【図５】電子式水道メータの実施例５の概略図である。
【００３３】
【図６】本発明に関して、想定し得る干渉効果を例示する回転軸上の単離した永久磁石によりもたらされる磁場分布の断面を示す。
【００３４】
【図７】本発明に関して、遮蔽構造体の存在下で２つの永久磁石により生み出される磁場の分布の概略図を与える。
【００３５】
【図８】本発明に関して、リング形状を有する永久磁石の磁場を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
好ましい実施形態の説明
【００３７】
以下、特定の実施形態と併せて添付図面を参照して本発明を詳しく説明する。
【００３８】
例１
【００３９】
図１は、本発明の例１の構造を例示する概略図を示す。電子式水道メータは、フレーム５００と、３つの計数ユニットと、遮蔽プレート６０１−６０４とを備える。３つの計数ユニットはラックの長手方向に沿って配置され、また、３つの計数ユニットは、磁気角度変位センサ１０１−１０３と、永久磁石２０１−２０３と、番号付きホイール３０１−３０３と、デジタル回路４０１−４０３とを含む。
【００４０】
また、計数ホイール３０１−３０３は、ホイールベアリング７０１−７０６を使用して回転動作可能にフレーム５００に取り付く。永久磁石２０１−２０３は、番号付きホイール３０１−３０３上に配置されるとともに、番号付きホイール３０１−３０３と同軸的に置かれ、それにより、同期回転できる。
【００４１】
結果として、番号付きホイール３０１−３０３、永久磁石２０１−２０３、および、ベアリング７０１−７０６は、共通の回転軸１００を中心に回転する。遮蔽プレート６０１−６０４はフレーム５００上に取り付けられ、これらのプレートおよびフレーム５００は遮蔽構造体を構成し、この場合、遮蔽プレート６０１−６０４は、互いに平行であるとともに、回転軸１００に対して垂直である。ベアリング７０１−７０６はフレーム５００上に取り付けられ、これらのベアリングおよびフレーム５００は、フレームに対する番号付きホイール３０１−３０３と永久磁石２０１−２０３とのアセンブリの回転を可能にする回転ラック支持構造体を構成する。
【００４２】
図１に示されるように、計数ユニット内の番号付きホイールおよび永久磁石は、両側がベアリングにより同軸的に接続される。例えば、番号付きホイール３０１は、フレーム５００と接続されて回転動作を可能にするベアリング７０１，７０２を有し、永久磁石２０１が番号付きホイール３０１上にセットされ、ベアリング７０１，７０２が回転動作中に番号付きホイール３０１を支持する。
【００４３】
好ましくは、磁気角度変位センサ１０１−１０３は、ＡＭＲ角度変位センサ、ＧＭＲ角度変位センサ、または、ＴＭＲ角度変位センサである。磁気角度変位センサ１０１−１０３は回転軸１００上に同軸的に取り付けられ、これらの磁気角度変位センサは、計数ユニットの永久磁石２０１−２０３と面から特定の距離を隔てられて平行である。計数ユニット内の磁気角度変位センサ１０１−１０３はデジタル回路４０１−４０３に電気的に接続される。電子式水道メータの動作中、磁気角度変位センサ１０１−１０３はフレーム５００に対して静止したままであるのに対し、番号付きホイール３０１−３０３および永久磁石２０１−２０３は回転軸の周りで回転し、また、磁気角度変位センサ１０１−１０３は、回転軸１００に対して垂直な検出方向を有し、全ての磁気角度変位センサは、それ自体の計数ユニット内の永久磁石の一定振幅回転磁場、したがって、磁場の角度および永久磁石の対応する回転角度を測定する。
【００４４】
計数ユニット内のデジタル回路４０１−４０３は磁気角度変位センサ１０１−１０３に電気的に接続される。デジタル回路４０１−４０３はデジタル回路基板上に構成され、デジタル回路基板はフレーム５００上に取り付けられ、デジタル回路基板は、番号付きホイール３０１−３０３または永久磁石２０１−２０３と共に回転しない。
【００４５】
遮蔽プレート６０１−６０４は、正方形、円形、または、任意の他の適切な形状を有してもよい。遮蔽プレートのそれぞれは、同じ形状を有するとともに、同じ材料から構成される。好ましくは、遮蔽プレート６０１−６０４が円形形状を有する場合、遮蔽プレートは、６−３０ｍｍの直径、０．５−１０ｍｍの厚さを有し、また、遮蔽プレートは、磁気角度変位センサから０．５−１０ｍｍの距離だけ離間される。遮蔽プレートの数および計数ユニットの数は異なり、それぞれがおおよそ２〜１５個であり、また、これらは図１における位置と一致する位置に取り付けられる。遮蔽プレート６０２〜６０３は計数ユニットを互いに分離させるが、端部の遮蔽プレート６０１，６０４は外部環境からの分離を行う。遮蔽プレート６０１−６０４は、磁気角度変位センサが計数ユニット内の永久磁石からの磁場のみを検出して、他の永久磁石または外部環境からの磁場を検出しないように、様々な計数ユニットを磁気的に分離して、計数ユニット間の相互作用を減少させる。
【００４６】
遮蔽プレート６０１−６０４は、軟強磁性材料、例えば、鉄、鋼、ニッケル−鉄合金、鉄−アルミニウム合金、鉄−シリコン−アルミニウム合金、鉄−シリコン合金、鉄−コバルト合金、アモルファス軟磁性合金、ナノ結晶軟磁性合金、軟磁性フェライトなど、あるいは、プラスチック、ゴム、または、樹脂複合体中に埋め込まれる粉末形態の前述の材料から構成される。
【００４７】
電子式水道メータの使用前に、デジタル水道メータの性能を最適化するべく、磁気角度変位センサ１０１−１０３を位置に関してあるいはデジタル回路基板の位置に関して較正することができる。
【００４８】
図６は、単一の永久磁石２０１に関する回転軸１００の面内の磁場分布の断面図を示す。永久磁石２０１が回転軸１００の周りで回転すると、磁気角度変位センサ１０１は、回転磁場ベクトルの角度位置を測定して、対応する出力信号を生成する。磁場分布から分かるように、回転軸１００上の磁場は、完全に磁気角度変位センサ１０１の検出方向にあり、それにより、磁気角度変位センサの出力は最適である。
【００４９】
図７は、永久磁石２０１，２０２から発するとともに遮蔽プレート６０１−６０３によって影響される磁場分布を示し、磁気角度変位センサ１０１，１０２は、出力信号が依然として最良である回転軸１００上にある。永久磁石２０１からの磁場は、それが角度変位センサ１０２の出力に影響を及ぼさないように大部分が遮蔽プレート６０１，６０２によって遮られ、同様に、永久磁石２０２からの磁場は、角度変位センサ１０１の出力に影響を及ぼさない。磁気角度変位センサ１０１，１０２が回転軸に近接して位置されればされるほど、それらの出力信号がより正確になり、また、磁気角度変位センサ１０１，１０２が回転軸１００上にあるときには、磁気角度変位センサが干渉する磁場によって影響されず、また、磁気角度変位センサは、同じ計数ユニット内に位置される永久磁石からの磁場のみを検出する。
【００５０】
デジタル回路４０１−４０３は、磁気角度変位センサ１０１−１０３の電気的な出力に基づいて計算を行ない、また、デジタル回路は、番号付きホイール３０１−３０３の対応するデジタル出力信号を出力し、それにより、磁気角度変位センサからの信号をデジタル出力信号へ変換する。
【００５１】
磁気角度変位センサ１０１−１０３は、磁場の変化を検出するとともに、対応する電気信号を出力し、対応するデジタル回路４０１−４０３を介して、永久磁石２０１−２０３の回転角度が得られてもよく、また、永久磁石２０１−２０３の角度位置にしたがって、デジタル回路に記憶される較正を伴う番号付きホイール３０１は、磁気角度変位センサ１０１−１０３を利用するデジタル読み取りが磁場角度を測定できるようにし、それにより、デジタル回路４０１−４０３は、番号付きホイール３０１−３０３上に印刷された数字を出力する。
【００５２】
例２
【００５３】
計数ユニットは、番号付きホイールと、永久磁石と、磁気角度変位センサとを含む。好ましくは、電子式水道メータは１〜１０個の計数ユニットを含む。電子式水道メータが複数の計数ユニットを含むときには、計数ユニットが互いに対して特定の回転関係を有することが必要である。隣り合う計数ユニットの番号付きホイールは、Ｎ：１の回転関係を伴って回転する。ここで、Ｎは１以上の整数であり、好ましくはＮ＝１０である。この場合、左側のホイールが１０回転すると、第２の番号付きホイールが１回転し、１０番目の番号付きホイールが１回転されるようになっている場合には、第１の番号付きホイールが１０１０回にわたって回転する必要がある。磁気角度変位センサは、ＡＭＲ角度変位センサ、ＧＭＲ角度変位センサ、または、ＴＭＲ角度変位センサであってもよい。デジタル回路のそれぞれは磁気角度変位センサの対応する出力に接続され、例えば、デジタル回路４０１は、磁気角度変位センサ１０１の出力がデジタル形式へ変換されるように磁気角度変位センサ１０１の出力に接続される。
【００５４】
例３
【００５５】
永久磁石２０１−２０３は、回転軸１００と一致する中心軸を有するとともに、磁化が回転軸１００に対して垂直に合わせられる。好ましくは、永久磁石２０１−２０３は、円柱状であり、２−２５ｍｍの直径、０．５−１５ｍｍの厚さを有する。あるいは、永久磁石２０１−２０３が直方体であるとともに、磁化方向が磁石の厚さ方向に対して垂直であり、この場合、これらの永久磁石は、２−２０ｍｍの長さ、２−２０ｍｍの幅、および、１−１０ｍｍの厚さを有する。あるいは、磁化方向が直径に沿って完全に磁化されるとともに、５−２０ｍｍの外径、１−１０ｍｍの内径、および、１−１０ｍｍの厚さを有する環状の円筒永久磁石２０１−２０３が使用される。前述した３つの形状が好ましい形状であるが、本発明はこれらの形状に限定されない。永久磁石２０１−２０３は、同じ形状、サイズ、および、磁化を有する。
【００５６】
これは第１の計数ユニットの一例である。永久磁石２０１は、番号付きホイール３０１中に埋め込まれ、あるいは、番号付きホイール３０１の側面上に貼り付けられ、番号付きホイール３０１が回転ベアリング７０１，７０２を有し、また、磁気角度変位センサ１０１が永久磁石２０１から０．５−６ｍｍの距離を隔てて位置される。磁気角度変位センサ１０１は中心回転軸１００上に位置され、あるいは、磁気角度変位センサ１０１は中心回転軸１００から０．２−５ｍｍの距離内に位置される。測定領域内で、測定された磁場角度は、値が永久磁石の回転角度に類似しあるいは等しく、例えば、図２は応答曲線８０１を示す。図示のように、永久磁石の回転角度は、磁場成分Ｂｘ９０１，Ｂｙ９０２を変化させるが、図３が示すように、磁場Ｂ９００の全強度は不変のままである。この発明では、隣り合う計数ユニット、永久磁石２０２，２０３、および、外部磁場から、磁気角度変位センサ１０１の出力が僅かにしか影響を受けずあるいは全く影響を受けず、それにより、デジタル回路４０１は、磁場角度の非常に正確な計算を行うことができる。磁気角度変位センサ１０１は、磁場成分を測定するとともに、対応する信号を出力し、その後、デジタル回路４０１内での計算により、永久磁石２０１の角度が決定され、また、この角度位置にしたがって、番号付きホイール３０１のデジタル読み出しが、デジタル回路に記憶される較正を使用して決定される。このように、磁場角度に応じて磁気角度変位センサ１０１から出力される信号にしたがって、デジタル回路４０１が番号付きホイール３０１上の数字に対応するデジタル信号を出力する。
【００５７】
計数ユニットの他の態様は、既に説明された態様と同様に機能し、また、それらをここで繰り返す必要はない。
【００５８】
例４
【００５９】
図４は、電子式水道メータの本発明の実施例４を例示する概略図を示す。電子式水道メータは、フレーム５００と、４つの計数ユニットと、遮蔽プレート６０１−６０５とを備える。これらの４つの計数ユニットは、磁気角度変位センサ１０１−１０４と、リング形状の永久磁石２０１−２０４と、番号付きホイール３０１−３０４と、回転シャフト７０５−７０８とを含む。好ましくは、磁気角度センサ１０１−１０４は、ＡＭＲ角度変位センサ、ＧＭＲ角度変位センサ、または、ＴＭＲ角度変位センサである。番号付きホイール３０１−３０４、リング永久磁石２０１−２０４、および、回転シャフト７０５−７０８は回転軸１００を伴い、番号付きホイール３０１−３０４は回転シャフト７０５−７０８上へスリーブ接続される。遮蔽プレート６０１−６０５がフレーム５００上に取り付けられ、これらの遮蔽プレートおよびフレーム５００が遮蔽構造体を構成し、遮蔽プレート６０１−６０５は、相互に、互いに対して平行であるとともに、回転軸１００に対して垂直である。回転シャフト７０５−７０８には一端に遮蔽プレート６０１−６０４が設けられ、これらの回転シャフトおよび遮蔽プレート６０１−６０４が回転支持構造体を構成し、この支持構造体は、番号付きホイール３０１−３０４および関連するリング形状の永久磁石２０１−２０４を支持してこれらの独立した回転を可能にするために使用される。また、リング形状の永久磁石２０１−２０４の使用は、番号付きホイール３０１−３０４の質量を減らすことができ、それにより、番号付きホイールの回転が更に容易になり、測定がより正確になる。
【００６０】
図４に示されるように、同じ計数ユニット内の番号付きホイールおよび永久磁石は、回転シャフトに同軸的に接続され、例えば、永久磁石２０１を伴う番号付きホイール３０１が回転シャフト７０５に接続され、回転シャフト７０５が番号付きホイールおよび永久磁石の回転を支持する。磁気角度変位センサのそれぞれは、隣接するデジタル回路のいずれか一方の側に配置される。磁気角度変位センサのそれぞれは、同じ計数ユニット内の永久磁石の端面および隣接するデジタル回路から特定の距離を隔てる。電子式水道メータの使用前に、デジタル水道メータの性能を最適化するべく、磁気角度変位センサ１０１−１０４を位置に関してあるいはデジタル回路基板の位置に関して較正することができる。磁気角度変位センサ１０１−１０４の磁気的な検出方向は回転軸１００に対して垂直であり、各磁気角度変位センサは、同じ計数ユニット内に位置される永久磁石の一定振幅磁場の角度を検出し、また、磁場角度変位は永久磁石の回転変位と同じである。
【００６１】
遮蔽プレート６０１−６０５は、中心に穴を有する正方形形状または円形形状を有することができるが、これらの形状に限定されず、遮蔽プレートのそれぞれは同じ形状を有し、また、遮蔽プレートはそれぞれ同じ材料から構成される。好ましくは、遮蔽プレート６０１−６０５は、直径が６−３０ｍｍ、厚さが０．５−１０ｍｍであるとともに、磁気角度変位センサに対して０．５−１０ｍｍの間隔を伴う、中心に穴を有する円形形状を有する。好ましくは、遮蔽プレート６０１−６０５は、長さが６−３０ｍｍ、幅が６−３０ｍｍ、厚さが０．５−１０ｍｍであるとともに、磁気角度変位センサに対して０．５−１０ｍｍの間隔を伴う、中心に穴を有する正方形形状を有する。遮蔽プレートの数は、計数ユニットの数によって決まり、好ましくは２−１５個の遮蔽プレートが図４に示されるような位置に取り付けられる。遮蔽プレート６０２−６０４は、各計数ユニット間の磁気的な分離を行う。遮蔽プレート６０１，６０５は計数ユニットを外部磁場から分離する。遮蔽プレート６０１−６０５は、全ての計数ユニットに磁気的分離をもたらして、計数ユニット間の相互の干渉を排除し、それにより、磁気角度変位センサは、同じ計数ユニット内の永久磁石によりもたらされる磁場のみを検出し、したがって、磁気角度変位センサは外部磁石または外部磁場を検出しない。
【００６２】
図８は、例４の磁場分布の概略図であり、磁気角度変位センサが回転軸１００上に位置され、磁気角度変位センサ付近の磁場ベクトルは磁気角度変位センサのほぼ検出方向にあり、磁気作用面積は、図７の例におけるよりも小さいが、リング形状の永久磁石の内半径よりも小さくなく、磁気角度変位センサは、リング形状の永久磁石の特定の距離内に配置されなければならず、該距離が大きすぎる場合には磁気的な干渉が起こり、いかなる場合でも、この設計により、リング形状の永久磁石および磁気角度変位センサを使用して、永久磁石の回転角度を正確に表わす出力信号を与えることができる。しかし、穴を有する遮蔽プレート６０１−６０５は、遮蔽の程度が低下されるが、回転シャフト７０５−７０８の取り付けにとって都合良く、そのような遮蔽プレートは更なる支持構造体の必要性を排除し、したがって、遮蔽プレートは全体のサイズを減らすことができる。
【００６３】
例５
【００６４】
図５は、電子式水道メータの実施例５を示す図である。図４における構造体と比べて、違いは以下のとおりである。すなわち、回転シャフト７０５−７０８の一端が遮蔽プレート６０１−６０４に取り付けられ、他方側は、デジタル回路基板４０１−４０４に取り付けられ、あるいは、デジタル回路４０１−４０４のための支持体に取り付けられ得、この場合には、より良い支持を行うことができるとともに、磁気角度変位センサをデジタル回路基板の他方に配置できる。
【００６５】
この例の残りの部分は例４と同じであり、したがって、更なる説明を行う必要がない。
【００６６】
以上の説明は、本発明の好ましい実施形態のみを記載するが、本発明を限定しない。当業者は、本発明に対して様々な修正および変更を行うことができる。任意の変更、等価な置換、または、改良を含む本発明の思想内または原理内の任意の修正または変更は、本発明の範囲内であると見なされるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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