JPH0244210A - 流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水や空気など、流木の流星を回転体の回転に
よって検出する流量測定装置に関する。

［従来の技術］ 流星を検出する手段として、流体の流れる流路に、流体
の流れによって回転する回転体を配設し、回転体の回転
速度を検出することによつ”Ｃ，流体の流速、つまり流
量を検出していた。

し発明が解決しようとする課題］ 流体の流れの中に配設された回転体は、流速が安定して
いても、流れの中に存在する渦流などの乱れにより、回
転速度に乱れ（ふらつき）か生じる。

この流れの中の乱れは、回転体の上流に小さなルーバー
などによる整流手段を設けた程度では、大きな効果を上
げることができず、回転体の上流に整流機能の大きなＭ
流子段を設けると、整流手段が流れの大きな抵抗となる
とともに、整流手段によって流量を検出するための装置
が高価となる問題点を備えていた。

そこで、回転体の回転速度を平均化して流体の流速を検
出することが考えられるが、反応速度が低下してしまう
問題点を備えていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、流体の流れ速度を安定して検出するとともに、流体
の流れ速度の変化に対して応答性良く検出することがで
きる流量測定装置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、第１図に示すよう
に、流体の流れによって回転する回転体】と、３ム回転
体１の回転速度を検出する回転速度検出手段２と、該回
転速度検出手段２の検出した前記回転体１の回転速度の
変化率が、所定変化率よりも低いときは、検出した前記
回転体１の回転速度と過去の回転速度とを平均化し、平
均化した回転速度を前記回転体１の回転速度と認識し、
所定変化率よりも高いときは、前記回転速度検出手段２
の検出した回転速度をそのまま前記回転体１の回転速度
と認識する回転速度認識手段３とからなる技術的手段を
採用する。

し作用］ 上記構成よりなる本発明は、流体の流れの乱れにより回
転体がふらつく場合は、回転速度の変化率が小さいため
、回転速度認識手段によって、過去の回転速度を用いて
平均化する。これにより、回転体の回転速度が安定し、
回転体のふらつきによる検出流量の変動を小さく押さえ
ることができる。

また、流量の変化により、回転体の回転速度の変化率が
所定変化率よりも大きくなると、回転速度認識手段によ
って、回転速度検出手段で検出された回転速度をそのま
ま回転体の回転速度として認定する。これにより、応答
性良く流１の急激な変化を検出することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、流体の流れの乱れに対して流体の流れ
速度を安定して検出することができるとともに、流体の
流れ速度の変化を応答性良く検出することができる。

し実施例］ 次に、本発明の流量測定装置を給湯器に適用した一実施
例に基づき図面を用いて説明する。

第２図にバイパスミキシング式のガス給湯器の概略図を
示す。

このガス給湯器は、燃焼器１０と、ガス供給配管２０と
、水配管３０と、制御臼Ｂ４０とから構成されている。

燃焼器１０は、セラミック製の表面燃焼式バーナ１１を
内部に配設した燃焼ケース１２と、この燃焼ケース１２
内に燃焼用の空気を供給する送風１ｆ１１３とからなり
、送風機１３によって燃焼ケース１２内に導かれた燃焼
用の空気は、燃焼後、燃焼ガスとして図示しない排気口
より排出される。

ガス供給配管２０は、送風１１１３の遠心式ファン１４
の内周に開口するノズル２１へ、燃料のガスを供給する
もので、上流側より元電磁弁２２、主電磁弁２３、比例
弁２４が順次設けられている。比例弁２４の下流は２つ
に分岐され、一方には切替用電磁弁２５、他方にはオリ
フィス２６が設けられている。なお、元電磁弁２２、主
電磁弁２３および切替用電磁弁２５は、通電制御によっ
てガス供給配管２０を開閉するもので、比例弁２４は通
電量に応じて開口比が変化し、ノズル２１に供給される
ガス量を調節するものである。

水配管３０は、一方が水の供給源に接続され、他方が給
湯口に接続されるもので、バーナ１１の表面でガスの燃
焼によって発生する熱により内部を流れる水を加熱する
熱交換器３１、およびこの熱交換器３１をバイパスする
バイパス水路３２を備える。

熱交換器３１およびバイパス水路３２の上流の水配管３
０には、水圧を調節するガバナ機能と水量を調節する水
量調節ｔｌｌ＆能とが組み合わされた電動水量制御装置
３３が設けられている。また、バイパス水路３２には、
バイパス水路３２を通過する水量を調節する絞り弁３４
が形成されている。

電動水量制御装置、３３と絞り弁３４は、水量を調節す
る手段として、水路を開閉可能な弁体をギアドモータに
よって駆動される。

制御回路４０は、第３図に示すように、マイクロコンピ
ュータ４１、リレー回路４２および駆動回路４３から構
成されるもので、使用者によって操作されるコントロー
ラ４４や各種センサの出力に応じて、バーナ１１に着火
を行うスパーカ４５、元電磁弁２２、主電磁弁２３、比
例弁２４、切替用電磁弁２５、電動水量ル制御装置３３
、絞り弁３４を通電制御するものである。

制御回路４０の各種センサは、バーナ１１の炎の検出お
よび空燃比を検出するためのフレームロッド４６および
サーモカップル４７、電動水量制御装置３３および絞り
弁３４の弁体に連動し、開度を検出するポテンショメー
タ４８．４９、送風機１３の回転速度を検出する風量検
出センサ５０、熱交換器３１およびバイパス水ｊ￥＠３
２に流入する水温を検出する大水温センサ５１、熱交Ｉ
ｆＡＷ３１を通過した湯温を検出する湯温センサ５２、
熱交換器３１およびバイパス水路３２を通過し、混合さ
れた湯温を検出する出湯温センサ５３、熱交換器３１お
よびバイパス水路３２に流入する＋量を検出する水量検
出センサ５４を備える。

水量検出センサ５４は、電動水量制御装置３３の下流に
設けられ、水の流れによって回転する羽根車よりなる回
転体く図示しない）を内部に収納し、回転体の回転に応
じたパルス信号を発生するものである。

水量検出センサ５４から送られてくるパルス信号は、コ
ンピュータ４１の回転速度検出手段５５によって、パル
ス幅より回転体の回転速度（流速）を算出する。なお、
回転体の回転速度は、熱交換器３１およびバイパス水路
３２に流入する水量に比例する。

そして、回転速度検出手段５５で算出された回転速度は
、回転速度認識手段５６によっ°Ｃ熱交換器３１および
バイパス水路３２を通過する回転速度（水量）として認
識される。

回転速度認識手段５６は、まず水星検出センサ５４の回
転体の回転速度の変化率αを算出する。なお、変化率α
は、今回回転速度検出手段５５で読み取った回転速度ａ
１、前回（１パルス前）回転速度認識手段５６で認識さ
れた回転速度１）０とすると、ａ　＝　（ａｌ−ｂｏ）
　／ｂＯ（７）式で表される。

そして、変化率αが、所定の変化率（例えば１００６）
未満の場合は、今回回転速度検出手段５５で読み収った
回転速度ａ１と、前回回転速度認識手段５６で認識され
た回転速度ｂＯとを平均化し、平均化した値を今回の回
転速度（水量）ｂｌとして認識する。

この平均化は、 ｂｌ＝ｂｏ＋　（ａｌ−ｂｏ）　１５の式で表される。

また、変化率αが、所定の変化率（例えば１０％）以上
の場合は、今回回転速度検出手段５５で算出された回転
速度ａ１をそのまま今回の回転速度（水量）ｂｌとして
認識する。これは、ｂｌ＝ａｌの式で表される。

なお、上記水１検出センサ５４、回転速度検出手段５５
および回転速度認識手段５６によって、本発明の流量測
定装置が構成される。

次に、コンピュータ４１による燃焼制御、および水量制
御について簡単に説明する。

燃焼制御は、使用者が給湯口に接続されたカランを操作
し、水配管３０に水流が生じると、水量検出センサ５４
内の回転体が回転し、燃焼が開始される。この燃焼量は
、コントローラ４４によって設定された出湯温が得られ
るように、各種センサによって得られた水量、入水温、
熱交換器３１とバイパス水路３２との混合湯ｍ（出湯温
）等より、燃焼量に応じた回転速度となるように送風機
１３をフィードフオアード、フィードバック制御により
通電量を決定し、通電制御する。そして、送風機１３の
回転速度やバーナ１１の炎の温度から比例弁２４および
切替用電磁弁２５を通電制御するものである。

また、絞り弁３４は、入水温、熱交換器３１を通過した
湯温、出湯温より適切な開度で固定されるように、通電
制御される。また、電動水星制御装置３３は、出湯温が
得られるに必要な最大流量を越えないように通電制御さ
れる。

本実施例によれば、熱交換器３１およびバイパス水路３
２へ流入する水の流れの乱れによって水量検出センサ５
４内の回転体がふらついた場合は、変化率αが１０％未
満であるため、コンピュータ４１の回転速度検出手段５
５および回転速度認識手段５６によって過去の値と平均
化され、流入する水の流れ速度（流量）を安定して検出
することができる。

また、熱交換器３１およびバイパス水路３２へ流入する
水量が変化し、変化率αが１０％以上となると、コンピ
ュータ４１の回転速度認識手段５６によつ“Ｃ１回転速
度検出手段５５で算出された回転速度をそのまま回転体
の回転速度として認定する。これにより、入水１変１ｋ
を応答性良く検出することができる。

（変形例） 本実施例の回転速度検出手段は、回転体の回転に応じて
発生するパルスによって回転速度を検出したが、例えば
回転体の回転によって電力を発生させ、その電圧によっ
て回転速度を検出するなど、池の手段を用いて回転速度
を検出しても良い。

また、本実施例では回転体の回転速度を基準としている
が、回転体の回転速度と流量とは比例関係にあるため、
流量を基準として、例えば流量の変化率や、平均化して
も良いことは言うまでもない。

さらに、本発明をガス給湯器の入水量を検出するものに
用いた例を示したが、給湯器以外の水量や液体の流量を
検出したり、空気などの気体の流れを検出するものに用
いても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略ブロック図、第２図はガス給湯器
の概略構成図、第３図は制御回路の概略ブロック図であ
る。 図中　１・・・回転体 ２．５５・・・回転速度検出手段 ３．５６・・・回転速度認識手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）流体の流れによって回転する回転体と、 （ｂ）該回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段
   と、 （ｃ）該回転速度検出手段の検出した前記回転体の回転
   速度の変化率が、 所定変化率よりも低いときは、検出した前記回転体の回
   転速度と過去の回転速度とを平均化し、平均化した回転
   速度を前記回転体の回転速度と認識し、 所定変化率よりも高いときは、前記回転速度検出手段の
   検出した回転速度をそのまま前記回転体の回転速度と認
   識する回転速度認識手段と からなる流量測定装置。