JPS6327647B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流体の流量を回転体の回転数に置換し
て流量を計測する流量検出装置に関する。

従来例の構成とその問題点 回転体検出式の流量センサで回転を検出する方
法として、従来は回転体の外周部に永久磁石を取
付け、ホール素子や磁気抵抗素子を近接させて検
出する方法、あるいは磁性金属材料で形成した検
出部をバイアス磁石を備えた磁気抵抗素子で検出
する方法などがある。その一例を第１図において
説明する。図は翼車式の流量センサを示すもの
で、流体は矢印の方向から流れ、翼車１を回転さ
せ、その回転数が流量に比例し、回転数は翼の先
端部に設けた永久磁石２の回転を流路外部に設け
た磁気抵抗素子３でパルスとして検出し、図示し
てない制御回路で演算し流量が測定される。この
場合、前述のように翼に永久磁石を取付ける必要
があり、磁石が長期的に外れないよう装着に工夫
が要求され、また流体中の鉄粉など異物が翼に付
着し回転不良を起こし易いなど、回転体に永久磁
石を装着することによる問題点を有していた。ま
た、従来のボール回転方式におけるボールの構成
としては、特開昭55−9179号公報に記載の例があ
る。これは磁性粉末等を混合した合成樹脂材料で
作られている。この構成は中実状態であるため、
前記磁性粉末が散乱し磁気検出にとつて最も効果
のある表面に前記磁性粉末の量が少なく、混合し
た磁性粉末の量に対して出力信号が弱いと言う欠
点があつた。また磁性粉末がボールの表面に露出
しているため、周回時の摩耗が大きいと言う欠点
もあつた。

発明の目的 本発明はかかる従来の問題を解消するもので、
回転体に永久磁石を装着せずに回転体の回転を検
出する流量検出装置を提供することを目的とす
る。

発明の構成 この目的を達成するため本発明は、流量中の流
体の流れで回転する磁性を有する回転体と、前記
回転体の回転を検出する磁気センサと、前記磁気
センサからの信号を処理する制御回路を有し、前
記回転体は、内部に比重１以上の非金属材料に磁
性表面処理を施した磁性体が挿入され、前記磁性
体の外装は軽量の非金属材料で構成したものであ
る。この構成により信頼性の高い回転検出および
流量検出が可能となる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を第２図、第３図を用
いて説明する。第２図において、４は流量検出装
置の流路５のケーシング、６はその入口、７は出
口である。８は矢印の方向に流れる流体に旋回流
を与える固定翼で、流れに対し平行でない翼を有
し、流体の流れで回転しないようケーシング４に
圧入などにより固定されている。９は固定翼８の
下流に自由状態で存在し、流体の旋回流により流
路内を流れに垂直方向に周回する球体状の回転
体、１０は回転体９の流出防止体で回転体９の周
回受けとなる。１１は磁気抵抗素子（磁気セン
サ）で、回転体９の周回路近傍の流路外にあり、
この磁気抵抗素子１１に磁界を与える永久磁石１
２と共に固定具１３でケーシング４に固定されて
いる。１４は磁気抵抗素子１１からの信号を処理
する制御回路である。なお、回転体９は第３図に
示すように、内部の芯球１５の表面に磁性メツキ
層１６を施し、さらにその外部を樹脂モールド層
１７で包んだ球体で成形されている。磁性メツキ
としてはFeメツキヤFe−Nj合金メツキなどがあ
り、これらのメツキを芯球に施すためには芯球が
メツキ液中に沈む必要があり、そのため芯球は比
重１以上の樹脂材料で成形されている。また一
方、回転体としては回転し易くするため軽量化を
図る必要があり、芯球は１以上で比較的軽い比
重、モールド層はさらに軽い比重の樹脂材料が好
ましい構成となる。

次に動作について説明する。流体が入口６から
出口７に向つて流れると、固定翼８で軸流の旋回
流になり、その旋回流により回転体９が流路内を
周回する。周回の回転数は流量に比例し、磁気抵
抗素子１１でその回転数を検出し、制御回路１４
で演算処理して流量が求められる。なお永久磁石
１２から磁気抵抗素子１１に作用している磁束
は、磁性の回転体９が近接することによりその作
用方向が変化し、磁気抵抗素子８でその変化をパ
ルス的に検出することになる。こうして制御回路
１４で検出された回転信号や流量は、流量計の瞬
時流量として表示したり、また、本流量検出装置
を流量センサとして機器に組込んだ場合には、機
器の発停や燃焼及び流量制御を行う信号源となる
などの用途に供することになる。

なお、回転体は軽量化を図るため非金属材料で
形成されている。すなわち、磁性体とするための
メツキ層１６は重量的にメツキ可能で比較的軽量
な樹脂材料の芯球の上に施されているなど、軽量
化された回転体により、少ない流量から大流量の
流体流量まで検出可能となる。

上記実施例では、回転体は球体で、固定翼によ
り軸流周回する構成であり、回転体９の大きさは
流路５の通過面積に比べ遥かに小さく、また、翼
も固定で構造的に狭い部分もない。したがつて、
流量検出装置として、圧力損失も少なく、水アカ
やスケールなど汚水に対しても強い構成である。

なお、本発明は上記構成に限らず、回転体９が
球体でない棒状や円柱情などの形態、また回転体
が翼車で固定翼がない構成、さらに流路構成が流
れの方向に環状流路を有し、球体が環状流路を流
体の噴出力で周回するセンサ構成など、あるいは
また回転数検出用の磁気センサもピツクアツプコ
イル式の検出構成など、いずれも上記実施例の構
成に限られるものではない。

発明の効果 以上のように本発明の流量検出装置によれば、
回転体は内部に比重１以上の非金属材料に磁性表
面処理を施した磁性体が挿入され、前記磁性体の
外装は軽量の非金属材料で構成することにより次
の効果を得ることができる。

(1) 内部に比重１以上の非金属材料を設けること
により、前記非金属材料表面に磁性表面処理で
ある磁性金属メツキが可能となる。従つて量産
性に富み、低コスト化が図れる。（即ち比重１
以上にすることにより、メツキ液に沈むように
なり、球体へのメツキも可能となる）、また金
属メツキでは50〜100μｍの厚みが得られるた
め検出信号レベルとしても大きくなり、信号処
理回路にとつても外来ノイズに対する信頼性が
向上する。

(2) 前記磁性表面処理をした非金属材料の外側は
非金属材料で覆われているため、周回時に前記
磁性表面処理の面が当接しないため、前記磁性
表面処理が摩耗することもなく安定した形状、
及び特性を確保することができる。

(3) 回転体に永久磁石を装着する場合には、永久
磁石が長期間外れないよう信頼性の高い装着に
工夫を要し、また流体中の鉄粉や金属切り粉な
ど異物が回転体に付着し、回転不良を生じる恐
れがあるなど、永久磁石を流路中の回転体に装
着することによる問題を伴うが、本発明は磁性
体の回転を磁気センサで検出する構成としてい
るので、上記問題の発生の恐れがなく、信頼性
の高い流量検出装置である。

(4) 回転体は、内部に表面処理可能な非金属材料
の芯球、外部も軽量な非金属材料でモールドさ
れて全体に軽量であり、催かな流量から比較的
大流量まで幅の広い流量検出が可能である。

(5) 回転体が流路側壁や流出防止体と接触しなが
ら運動する場合には、同様に回転体が軟質で軽
量のため、その運動エネルギも小さく、接触回
転による摩耗や騒音の発生が非常に小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量センサの断面図、第２図は
本発明の流量検出装置の一実施例を示す断面図、
第３図は同様に回転体の断面図である。 ５……流路、９……回転体、１１……磁気抵抗
素子（磁気センサ）、１４……制御回路、１５…
…芯球、１６……磁性メツキ層（磁性表面処理、
磁性体）、１７……樹脂モールド層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流路中の流体の流れで回転する磁性を有する
   回転体と、前記回転体の回転を検出する磁気セン
   サと、前記磁気センサからの信号を処理する制御
   回路からなり、前記回転体は、内部に比重１以上
   の非金属材料に磁性表面処理を施した磁性体が挿
   入され前記磁性体の外装は軽量の非金属材料とし
   た流量検出装置。 ２ 回転体を球体とした特許請求の範囲第１項記
   載の流量検出装置。