JPH06123644A

JPH06123644A - 電子式たて配管水道メータ

Info

Publication number: JPH06123644A
Application number: JP27124792A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nonoyama; 悦仙野々山; Yukihisa Shikita; 幸久敷田
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-05-06
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JP3325053B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流路ケースの外側に設けた磁気センサ１４，
１５で羽根車の回転を検出して正・逆転を検知する。
又、たて配管で水の供給方向が違うときでも、水使用量
を計量する。【構成】羽根車１９の羽根に埋込んだ磁石２０は羽根
のリードアングルの方向に着磁する。羽根車１９の羽根
に埋込んだ磁石２１，２２は羽根の厚み方向に磁化す
る。磁気センサ１４の出力は磁石２１の磁界でＨレベル
になり、整形回路でホールドされ、磁石２０の磁界でＬ
レベルに戻る。磁気センサ１５の出力は磁石２２の磁界
でＨレベルになってホールドされ、磁石２０の磁界でＬ
レベルに戻る。両波形の位相の違いを見て正・逆転を判
定する。流量表示器１２は流路ケース１５に対し相対的
な向きを変えることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子式たて配管水道メー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】たて配管用に限らず、接線流羽根車式の
電子式水道メータでは、計量部の羽根車の回転軸の上端
に直径方向に磁化した小さい円柱形の磁石を取付け、そ
の上方に配置した二つの磁気センサで磁石の回転磁界を
検出し、羽根車の回転に対応する電気パルス信号を得て
いた。

【０００３】そして、各磁気センサで検知した信号を夫
々波形成形して、図１５に示すように、電気的に互に９
０度位相の異なる二つの方形波ＡとＢを作り、一方の方
形波の立上り又は立下りのときに、他方の方形波のレベ
ルがＨかＬかによって羽根車の回転方向を検出し、方形
波のパルス数を積算して水使用量を算出していた。

【０００４】水が正方向に流れて羽根車が正転するとき
はパルスを加算し、水が逆流して羽根車が逆転するとき
はパルスを減算して総積算値を液量表示器に表示してい
る。もっとも、パルス毎の流量、つまりパルス定数がメ
ータの機種毎で異なるため、パルス定数を乗算したうえ
で加減算して水使用量を積算している。

【０００５】接線流羽根車式の水道メータでは、羽根車
の回転軸が配管の軸線方向と直交配置されているため、
羽根車の回転軸の一端（上端）に取付けた１個の小形円
柱形磁石の回転磁界を、機械的に角度を変えて同一水平
面内に配置した２個の磁気センサで検出して前記ＡとＢ
の方形波を得ることができた。

【０００６】しかし、軸流羽根車式であるたて配管水道
メータでは、羽根車の回転軸が流路を形成する円筒形の
流管の中心に流れと平行に配置されるため、回転軸の先
端に小形の磁石を取付けて、その回転を磁気センサで検
出しようとすると、磁気センサを流路の中央に配置し、
そこから流管の外まで信号線を引き出す必要があり、防
水構造などが複雑となって実用的ではない。

【０００７】図１６と図１７に示す電子式たて配管流量
計では、このような点に対処して、タービン式流量計の
羽根車１の羽根の外周に磁石２を周方向に１８０度間隔
をおいて合計２個取付け、流路ｆを形成する流管３の外
側面に磁石２を介して羽根車１の回転数を検出するため
のピックオフ４を設けている（実開平１−１３６４２３
号公報）。

【０００８】５は流量表示器である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術のうち後
者のタービン式流量計は、羽根車の回転数を磁石２とピ
ックオフ４で検出するが、羽根車の回転方向の検出手段
については何らの示唆もない。

【００１０】従って、正流時にはパルスを加算し、逆流
時にはパルスを減算して正しい水使用量を積算表示する
必要がある水道メータには不向きであるという問題点が
あった。

【００１１】更に又、たて配管の水供給管では、上向き
に水を供給する場合と、下向きに水を供給する場合とが
あり、それぞれの場合に応じて、正流と逆流を正しく検
出し、加算・減算して水使用量を積算表示すると共に、
水の供給の向き（上方向か下方向かの向き）によってメ
ータの取付を上下さかさにしたときでも、流量表示器が
正しい姿勢で読み取れることが要求されるが、これに応
えられる電子式たて配管水道メータが供給されていない
という問題点があった。

【００１２】そこで、本発明はこれらの問題点を解消で
きる電子式たて配管水道メータ、特に羽根車の外周に取
付けた磁石をケースの外側に設けた磁気センサで正・逆
回転が検知できる電子式たて配管水道メータを提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１の発明のたて配管式水道メータは、羽根車上軸
受部（６）、電子式表示器（１２）の固定部（７）、流
路部（８）、配管ねじ部（９）、及び下流路ケース結合
ねじ部（１０）を備えた上流路ケース（５）と、羽根車
下軸受部（６Ａ）、流路部（８Ａ）、ストレーナ保持部
（６Ｂ）、配管ねじ部（９Ａ）、及び上流路ケース結合
ねじ部（１０Ａ）を備えた下流路ケース（５Ａ）と、流
量表示器（１２）、電池（１３）、磁気センサ（１４，
１５）、上流路ケース（５）への流量表示器取付部（１
６）、及び電子流量表示器ケース（１７）を備えた電子
流量表示器ユニット（１１）と、羽根車（１９）、羽根
車（１９）の外周に固着した三つの磁石（２０）（２
１）（２２）、及び羽根車軸（２３）からなる羽根車ユ
ニット（１８）とを具備したたて配管水道メータであっ
て、電子流量表示器（１１）が上下逆に取付可能で、か
つ流量計測が正・逆流とも計測できることを特徴とす
る。

【００１４】第２の発明は、前記目的を達成するため
に、羽根車に取付けた磁石の磁界を検知して電気信号を
得る二つの磁気センサと、各磁気センサの電気信号を得
る二つの磁気センサと、各磁気センサの電気信号を方形
波に整形する整形回路とを有し、両整形回路のうち一方
の整形回路が立上るときか立下るときの他方の整形回路
の出力のレベルによって羽根車の正・逆転を検知して水
使用量を流量表示器に表示する水道メータにおいて、三
つの磁石を軸流羽根車式水道メータの羽根車（１９）の
外周に周方向に間隔をおいて配置し、かつこれらの磁石
は羽根車の羽根に埋め込まれていて、そのうちの一つの
磁石（２０）は羽根の軸流方向の中央付近に、他の二つ
の磁石（２１）（２２）は羽根の軸流方向の各端部に離
れて配設され、前記一つの磁石（２０）と他の二つの磁
石（２１）（２２）が互に直角方向に磁化され、更に、
流路部（８）を形成するケース（５）の外側に二つの磁
気センサ（１４）（１５）が軸流方向に並置され、一方
の磁気センサ（１４）は前記一つの磁石（２０）と前記
二つの磁石（２１）（２２）のうちの一方の磁石（２
１）を検知し、他方の磁気センサ（１５）は前記一つの
磁石（２０）と前記二つの磁石（２１）（２２）のうち
の他方の磁石（２２）の磁界を検知し、更に流量表示器
（１２）が流路ケース（５）に対して向きを１８０度変
更可能に構成されていることを特徴とする。

【００１５】

【作用】羽根車（１９）が回転して前記一方の磁石（２
１）が前記一方の磁気センサ（１４）に近接すると、そ
の磁界を磁気センサ（１４）が検出する。この一方の磁
気センサ（１４）の出力信号は一方の波形整形回路（２
７）でホールドされてそのレベル（例えばＨレベル）を
保持する。次に前記他方の磁石（２２）が他方の磁気セ
ンサ（１５）に近接するとその磁気センサ（１５）が磁
界を検出して出力が例えばＨレベルに変り、そのレベル
が他方の波形整形回路（２８）に記憶される。

【００１６】更に羽根車が回転して前記一つの磁石（２
０）が磁気センサに近ずくと両磁気センサ（１４）（１
５）が磁界を感知してその出力信号のレベルが低下す
る。そこで、両波形整形回路の出力レベルが同時にＬレ
ベルにリセットされる。

【００１７】この一連の作動において、前記他方の波形
整形回路（２８）の出力が立上るときに、一方の波形整
形回路（２７）の出力レベルがＨレベルかＬレベルかを
見ることで、羽根車（１９）が正転しているか逆転して
いるか、つまり水の流れ方向が正流か逆流かがわかる。

【００１８】又、たて配管の正常な流れ方向が上下逆の
場所にメータを設置するときは、流量表示器（１２）の
向きを流路ケース（５）に対し相対的に１８０度変更す
ることで、対処できる。

【００１９】

【実施例】図１〜図８の第１実施例で、５は上流路ケー
スで、羽根車上軸受部６、電子式表示器の固定部７、第
１の流路部８、配管ねじ部９、及び下流路ケース結合ね
じ部１０を備えている。

【００２０】５Ａは下流路ケースで、羽根車下軸受部６
Ａ、第２の流路部８Ａ、ストレーナ保持部６Ｂ、配管ね
じ部９Ａ、及び上流路ケース結合ねじ部１０Ａを備えて
いる。

【００２１】１１は電子流量表示器ユニットで、流量表
示器１２、電池１３、二つの磁気センサ１４，１５、上
流路ケース５への流量表示器取付部１６、及び電子流量
表示器ケース１７を備えている。

【００２２】１８は羽根車ユニットで、羽根車１９、羽
根車の外周に固着した三つの磁石２０，２１，２２、及
び羽根車軸２３からなる。２４はストレーナ。２５，２
６は整流器である。

【００２３】これら三つの磁石２０〜２２は羽根車１９
の外周に円周方向に１２０度ずつの間隔をおいて、羽根
車の羽根に埋め込まれた薄い長方形の磁石で、そのうち
の一つの磁石２０は、羽根の軸流方向の中央付近に、他
の二つの磁石２１，２２は羽根の軸流方向の端部に離れ
て配設されている。

【００２４】すなわち、この二つの磁石２１，２２のう
ち、一方の磁石２１は羽根車の羽根の下流側（図示上）
端部に、他方の磁石２２は羽根車の羽根の上流側（図示
下）端部に埋め込まれている。

【００２５】そして、一つの磁石２０は長手方向、つま
り羽根のリードアングルの方向に、他の二つの磁石２
１，２２は磁石の厚み方向、つまり羽根の厚み方向に磁
化されている。

【００２６】従って、磁石２０の着磁方向と磁石２１，
２２の着磁方向に互に９０度の角をなし、後述する磁気
センサに互に９０度異なる方向の磁界を印加する。磁気
センサ１４と１５は、磁石２０の磁化方向、つまり羽根
車１９の羽根のリードアングルの４５度に合わせて、図
７（Ａ）（Ｂ）に示すように４５度傾けて並置されてい
る。

【００２７】なお、これらの磁気センサ１４，１５は、
ガラス等の絶縁基板の片面に強磁性磁気抵抗材料を蒸着
させ、図７のようにジグザグ状にエッチングして強磁性
磁気抵抗体を形成した周知のものであって、絶縁基板の
片面の平面内で、抵抗体を流れる電流に対し角度θを有
する飽和磁界がかかると、電気抵抗ＲがＲ＝Ｒ₀（１＋
ΔＲｃｏｓ２θ）の関係で変化し、いわゆる磁気抵抗素
子と呼ばれている。

【００２８】そして、ジクザグ状の強磁性磁気抵抗素子
（以下ＭＲ素子と略称する）を形成した絶縁基板の面
を、羽根車１９の外周に向け、回転軸２３を中心軸とす
る回転円筒面に接するように、かつ図７で説明したよう
に羽根のリードアングル４５度だけ傾けて設けてある。

【００２９】このように磁石２０，２１，２２と磁気セ
ンサが配置されていて、磁気センサ１４，１５の信号
は、ヒステリシスを有するコンパレータからなる波形整
形回路２７，２８で方形波に波形成形されて正・逆転判
断回路２９に入力される。

【００３０】正・逆転判断回路２９はＤフリップフロッ
プ３０とＡＮＤゲート３１，３２，３３が図示のように
接続された周知の回路で、波形整形回路２７の出力Ｖ₀₁
が立上るときに、波形整形回路２８の出力Ｖ₀₂がＨレベ
ルであると羽根車が正転していて、水は下方向に向う正
流であることになり、正・逆判断回路２９のＡＮＤゲー
ト３１の出力に方形波のパルスが出力される。

【００３１】更に詳しく述べると、正流時は図８の羽根
車１９が時計方向に回転する。磁石２２が磁気センサに
対向する位置にくると、磁気センサ１４のＭＲ素子１４
Ａのジグザグのパターンに対し直角方向の磁界がかか
り、かつＭＲ素子１４Ｂのジグザグのパターンに対し平
行な磁界がかかるため、ＭＲ素子１４Ａの抵抗値が大き
く、ＭＲ素子１４Ｂの抵抗値が小さくなる。そこで図９
に符号イで示すように電圧Ｖｍ₁が一時的に上昇する。

【００３２】更に羽根車が時計方向に回転して、磁石２
０の磁界がＭＲ素子１４Ａ，１４Ｂ，１５Ａ，１５Ｂに
かかると、ＭＲ素子１４Ａ，１５Ａの抵抗値が減少し、
ＭＲ素子１４Ｂ，１５Ｂの抵抗値が増大するため、電圧
Ｖｍ₁とＶｍ₂は図９で符号ロ，ハで示すように一時的
に減少する。

【００３３】磁石２１が磁気センサ１５に近接すると、
その磁界はＭＲ素子１５Ａの主な電流方向に直角で、Ｍ
Ｒ素子１５Ｂの主な電流方向に並行になるから、電圧Ｖ
ｍ₂は図９に符号ニで示すように一時的に上昇する。

【００３４】こうして、磁気センサ１４，１５の出力電
圧Ｖｍ₁，Ｖｍ₂（つまり波形整形回路２７，２８のオ
ペアンプのマイナス入力Ｖｍ₁とＶｍ₂は図９のように
変化し、波形整形回路２７，２８が比較的大きなヒステ
リシス電圧をもっているので、両オペアンプのプラス入
力は図９のＶ_TH1とＶ_TH2のように方形波に整形され、
その結果波形整形回路２７，２８の出力電圧Ｖ₀₁，Ｖ₀₂
は図９のような方形波となる。

【００３５】これらの方形波電圧を周知の正・逆判断回
路２９に入力すると、出力電圧Ｖ₀₁の立上り時点で出力
電圧Ｖ₀₂がＨレベルなら正転（正流）、出力電圧Ｖ₀₁の
立上り時点で出力電圧Ｖ₀₂がＬレベルなら逆転（逆転）
と判断し、それぞれＡＮＤゲート３２又は３３の出力に
正転又は逆転のパルス出力が得られる。

【００３６】このように、回転方向の信号はＤフリップ
フロップ３０の出力Ｑ又はＱバーがＨレベルかＬレベル
かで決まる。そして、回転方向の信号とのＡＮＤをとっ
て正回転パルスと逆回転パルスを出力する。

【００３７】ＡＮＤゲート３１は回転方向が変った場合
のミスパルス防止の為に用いている。なお、図６（Ｂ）
は同図（Ａ）のＤフリップフロップ３０の動作を説明す
る真理値表で、この動作や正逆判断回路２９の動作は周
知であるので詳細説明を省略する。

【００３８】図１０は正流により羽根車が正転している
ときの正逆判断回路２９のタイミングチャート、図１１
は逆流により羽根車が逆転しているときのタイミングチ
ャートである。

【００３９】ところで、上述のように、第１実施例で
は、三つの磁石２０，２１，２２と二つの磁気センサ１
４，１５を用い、磁気センサ１４は磁石２０と２１を検
知して電気信号を出力し、これを波形整形回路２７で方
形波に変換し、磁気センサ１５は磁石２０と２２を検知
して電気信号を出力し、これを波形整形回路２８で方形
波に変換している。そして、両方形波の一方の立上り時
点で他方の方形波のレベルを見て、正流か、逆流かを検
出し、正流のときはパルスを加算し、逆流のときは減算
して水使用量を積算し、流量表示器１２に数字表示す
る。

【００４０】ところで、たて配管による水の供給では、
上述のように下から上に向って水を供給する配管に限ら
ないで、逆に上から下に向けて水を供給する場合があ
る。そのときは、図１（Ａ）、図２、及び図３に示すメ
ータを上下さかさにしてたて配管に取付ける。こうする
と、羽根車の三つの磁石と、上流路ケースの側面に設け
た通水方向を示す矢印５ａ（図３参照）と、磁気センサ
１４，１５との相対的位置関係は変らないので、水使用
量を正確に計量表示できるが、流量表示器１２が上下逆
さになって、検針時に読みづらいという問題点が生じ
る。

【００４１】そこで、前記第１実施例はバンド状の流量
表示取付部１６の封印１６Ａを外して、電子流量表示器
ユニット１１を上下逆さになるよう１８０度回転させて
上流路ケース５へ取付けなおして、流量表示器の表示文
字の向きを正常な向きとする。ところがこのまゝでは、
羽根車の三つの磁石に対する磁気センサ１４と１５の配
置が逆になるので、正・逆の判断に間違いが生じて、流
れ方向が実際と逆に検出される。

【００４２】そこで、これを修正して、正常に正・逆判
断を行なうには次の三つの方法がある。（１）電子流量表示器ユニット１１の演算部に用いられ
ているμーＣＰＵの信号処理の設定を書き換える。書き
換え作業は、書き換え用の設定器を図１の外部接続用端
子３４に電気的に接続して行なう。

【００４３】（２）図１２に示す第２実施例のように、
磁気センサ１４と１５を収容したセンサホルダ３５を電
子流量表示器ケース１７に対して相対的に回転可能に取
付け、センサホルダ３５と上流路ケース５との相対的関
係位置（姿勢）を変えない。

【００４４】（３）図１３のように電子流量表示器ユニ
ット１１の演算部と電線３６で接続されている磁気セン
サケース３７を図１４のように１８０度回転させて電子
流量表示器ユニット１１のケースに取付換えしても良
い。

【００４５】

【発明の効果】本発明の電子式たて配管水道メータは上
述のように構成されているので、軸流羽根車式の水道メ
ータに適用して、磁気センサを流路ケースの外側に配設
しているにもかかわらず、正・逆流を検知して正しい水
使用量を計量できる。

【００４６】しかも、水の供給方向が上向きのときで
も、下向きのときでも容易に対応できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例の縦断図、（Ｂ）
は同図（Ａ）の羽根車の正面図、（Ｃ）は同羽根車の平
面図。

【図２】本発明の第１実施例の正面図。

【図３】同側面図。

【図４】図３の一部をＡ方向から見た図。

【図５】本発明の第１実施例の平面図。

【図６】（Ａ）は本発明の第１実施例の電気回路の要
部、（Ｂ）は同図（Ａ）のＤフリップフロップの真理値
表。

【図７】（Ａ）は磁気センサの斜視図、（Ｂ）は磁気セ
ンサの磁気抵抗素子の抵抗体パターンを示す図。

【図８】羽根車の平面図。

【図９】タイミングチャート。

【図１０】タイミングチャート。

【図１１】タイミングチャート。

【図１２】本発明の第２実施例の縦断面図。

【図１３】本発明の他の実施例の電子流量表示器ユニッ
トの斜視図。

【図１４】図１３の図で、磁気センサケースを回転させ
る方法を説明する斜視図。

【図１５】従来技術の波形を示す図。

【図１６】従来技術の正面図。

【図１７】従来技術の縦断面図。

【符号の説明】

５上流路ケース５Ａ下流路ケース６羽根車上軸受部６Ａ羽根車下軸受部６Ｂストレーナ保持部７固定部８，８Ａ流路部９，９Ａ配管ねじ部１０下流路ケース結合ねじ部１０Ａ上流路ケース結合ねじ部１１電子流量表示器ユニット１２流量表示器１３電池１４，１５磁気センサ１６流量表示器取付部１７電子流量表示器ケース１８羽根車ユニット１９羽根車２０，２１，２２磁石２３羽根車軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】羽根車上軸受部、電子式表示器の固定
部、第１の流路部、配管ねじ部、及び下流路ケース結合
ねじ部を備えた上流路ケースと、羽根車下軸受部、第２の流路部、ストレーナ保持部、配
管ねじ部、及び上流路ケース結合ねじ部を備えた下流路
ケースと、流量表示器、電池、磁気センサ、上流路ケースへの流量
表示器取付部、及び電子流量表示器ケースを備えた電子
流量表示器ユニットと、羽根車、羽根車の外周に固着した三つの磁石、及び羽根
車軸からなる羽根車ユニットとを具備したたて配管水道
メータであって、電子流量表示器が上下逆に組付可能で、かつ流量計測が
正・逆流とも計測できることを特徴とする電子式たて配
管水道メータ。
【請求項２】羽根車に取付た磁石の磁界を検知して電
気信号を得る二つの磁気センサと、各磁気センサの電気
信号を方形波に整形する整形回路とを有し、両整形回路
のうち一方の整形回路の出力が立上るときか立下るとき
の他方の整形回路の出力のレベルによって羽根車の正・
逆転を検知して水使用量を流量表示器に表示する水道メ
ータにおいて、三つの磁石を軸流羽根車式水道メータの羽根車の外周に
円周方向に間隔をおいて配置し、かつこれらの磁石は羽
根車の羽根に埋め込まれていて、そのうち一つの磁石は
羽根の軸流方向の中央付近に、他の二つは羽根の軸流方
向の各端部に離れて配設され、前記一つの磁石と他の二つの磁石が互に直角方向に磁化
され、更に、流路部を形成するケースの外側に二つの磁気セン
サが軸流方向に並置され、一方の磁気センサは前記一つ
の磁石と前記二つの磁石のうちの一方の磁石の磁界を検
知し、他方の磁気センサは前記一つの磁石と前記二つの
磁石のうちの他方の磁石の磁界を検知し、更に流量表示器が流路ケースに対して向きを１８０度変
更可能に構成されていることを特徴とする電子式たて配
管水道メータ。