JP6007283B1 - 流量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ本体とパドル部材との接触に伴う摩耗の発生を防止し、パドル部材の紛失を未然に防ぐこと。【解決手段】 配管１００に固定されたセンサ固定部２０と、磁気センサ４２を収容すると共に、センサ固定部２０から配管１００内部に突出配置されたセンサ本体４０と、センサ固定部２０に設けられ、配管１００の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸Ｃを有するベース部２２と、ベース部２２から揺動軸Ｃ方向に延設され、センサ固定部２０及びセンサ本体４０から離間した位置に回動部を有するピン組付部５０と、ピン組付部５０に取り付けられ、流体の通流が無い時はセンサ本体４０側に位置し、流体の通流によってセンサ本体４０から離間する方向に揺動するパドル部材６０とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、停止流量を検出する流量センサを有する流量検出装置に関する。

ビル等の建物には、水道本管に接続され、蛇口まで給水する給水装置が設置されている。給水装置は、例えば、ポンプ装置と、ポンプ装置のポンプから吐出された水を蛇口まで導く流路を形成する管部材（配管）と、流路を流れる水の流量を検出する流量センサと、流路内の圧力を検出する圧力検出装置とから構成されている。

ポンプの制御として、圧力検出装置の検出結果に基づいて流路内の圧力がポンプの起動圧力以下であると判定するとモータを起動し、流量センサの検出結果に基づいて流路内の流量がポンプの停止流量以下であると判定するとポンプの駆動を停止する制御が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

流量センサとして、パドル部材を有するパドル部材式の流量センサが知られている。図５及び図６に示すように、パドル部材式の流量センサ２００は、管部材に設けられるセンサ本体２１０と、流路内に配置されてセンサ本体２１０に対し揺動可能に支持されるパドル部材２２０とを有している。

センサ本体２１０には、永久磁石の磁力によって作動するリードスイッチ２３０が設けられている。パドル部材２２０には、永久磁石が設けられている。パドル部材２２０に設けられる永久磁石の磁力は、パドル部材２２０が揺動していない初期位置（下向き）にある状態においてセンサ本体２１０の検出部の検出範囲にあり、パドル部材２２０が初期位置に対して揺動した状態において検出部の検出範囲から外れる。

パドル部材２２０は、水の流れを受けて揺動可能に形成されており、流路内の流量が停止流量より大きくなると、初期位置に対して揺動し、流量が停止流量以下となると、初期位置に戻る。初期位置に対するパドル部材２２０の最大揺動角度は、流路内の流量が停止流量以下となると初期位置に戻るように、予め設定された所定角度に設定されている。パドル部材２２０は、センサ本体２１０に当接することによって、所定角度以上揺動することが規制されている。また、パドル部材２２０のピン組付部２２１がセンサ本体２１０に近接して配置されている。ピン組付部２２１は、センサ本体２１０側に設けられたピン部材２１１にパドル部材２２０の係合部２２２を係合させて構成されている。

特許第４０８３７３５号

上述した流量検出装置においては、次のような問題があった。すなわち、パドル部材２２０をセンサ本体２１０に対して当接させることによってパドル部材２２０が所定角度以上揺動することを規制する構造、及び、パドル部材２２０のピン組付部２２１がセンサ本体２１０に近接して配置された構造には、以下の問題点があった。パドル部材２２０とセンサ本体２１０との接触が長期に亘って繰り返されると、センサ本体２１０とパドル部材２２０とが摩耗する（図６中Ｘ１，Ｘ２）。この摩耗により、パドル部材２２０がピン組付部２２１から離脱し、紛失することがあった。

そこで本発明は、センサ本体とパドル部材との接触に伴う摩耗の発生を防止し、パドル部材の離脱を未然に防ぐことができる流量検出装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の流量検出装置は次のように構成されている。

管部材内部を通流する流体の流量を計測する流量検出装置において、前記管部材壁面に固定されたセンサ固定部と、磁気センサを収容すると共に、前記センサ固定部から前記管部材内部に突出配置されたセンサ本体と、前記センサ固定部に設けられ、前記管部材の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸を有するベース部並びにこのベース部から揺動軸方向に離間した位置に回動部を有するピン組付部と、このピン組付部の前記回動部に取り付けられ、前記流体の通流が無い時は前記センサ本体側に位置し、前記流体の通流によって前記センサ本体から離間する方向に揺動するパドル部材とを具備し、前記センサ固定部は、前記パドル部材の揺動最大角位置において、前記パドル部材と当接すると共に、前記管部材の軸方向に平行に配置された対向面が設けられ、前記対向面には、凹部が形成されている。
管部材内部を通流する流体の流量を計測する流量検出装置において、前記管部材壁面に固定されたセンサ固定部と、磁気センサを収容すると共に、前記センサ固定部から前記管部材内部に突出配置されたセンサ本体と、前記センサ固定部に設けられ、前記管部材の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸を有するベース部並びにこのベース部から揺動軸方向に離間した位置に回動部を有するピン組付部と、このピン組付部の前記回動部に取り付けられ、前記流体の通流が無い時は前記センサ本体側に位置し、前記流体の通流によって前記センサ本体から離間する方向に揺動するパドル部材とを具備し、前記ピン組付部は、前記ベース部において前記揺動軸に沿って設けられた孔部と、前記パドル部材に形成された回動部に、前記揺動軸に沿って設けられた貫通孔と、前記貫通孔側から前記孔部側に向けて圧入されたピン部材とを備え、前記ピン部材の外径は、前記孔部の内径より大きく、かつ、前記貫通孔の内径より小さく形成され、前記パドル部材は樹脂材製であり、前記貫通孔の開口部には前記ピン部材の外径より小さく形成された鍔部が形成されている。

本発明によれば、センサ本体とパドル部材との接触に伴う摩耗の発生を防止し、パドル部材の離脱を未然に防ぐことが可能となる。

本発明の一実施形態に係る流量検出装置が配管内に組み込まれた状態を示す正面図。 同流量検出装置を示す斜視図。 同流量検出装置を構成する装置本体を示す斜視図。 図２におけるＡ−Ａ線で切断して矢印方向に見た断面図。 一般的な流量検出装置の一例を示す斜視図。 同流量検出装置の要部を示す断面図。

図１は本発明の一実施形態に係る流量検出装置１０が配管１００に組み込まれた状態を示す正面図、図２は流量検出装置１０を示す斜視図、図３は流量検出装置１０を構成する装置本体を示す斜視図、図４は図２におけるＡ−Ａ線で切断して矢印方向に見た断面図である。なお、図中１００は配管（管部材）、図中矢印Ｆは配管１００内を流れる水（流体）の流れ方向、Ｃは揺動軸を示している。揺動軸Ｃは配管１００の軸方向（水の通流方向）に対し、交差する方向に配置されている。

流量検出装置１０は、配管１００の壁面に固定されるセンサ固定部２０と、このセンサ固定部２０から配管１００の外部に設けられたフランジ部３０と、センサ固定部２０から配管１００の内部に突出して設けられるセンサ本体４０と、揺動軸Ｃ廻りに揺動自在に設けられたパドル部材６０とを備えている。なお、図中５０はセンサ固定部２０とパドル部材６０とによって構成されたピン組付部５０を示している。

センサ固定部２０は、内部に基板２１が配置され、センサ本体４０に設けられた後述する磁気センサ４２及び感温センサ４３からの出力が入力されている。また、センサ固定部２０におけるセンサ本体４０の基端側の近傍には、ベース部２２が設けられ、このベース部２２には揺動軸Ｃに沿った孔部２３が設けられている。さらに、ベース部２２には、パドル部材６０の揺動最大角位置において、パドル部材６０と対向すると共に、配管１００の軸方向に平行に配置された対向面２５が設けられている。この対向面２５には、凹部２６が形成されている。

センサ本体４０は、液密に設けられた筐体４１を有し、この筐体４１内部に磁気センサ４２及び感温センサ４３が収容されている。磁気センサ４２は、パドル部材６０に組み込まれた後述する永久磁石Ｐの磁界を検出する機能を有している。具体的には、パドル部材６０が初期位置（下方）にある際に、水の流量がゼロであることを検出する。また、感温センサ４３は、水温を検出する機能を有している。この水温が制御盤に入力されると、例えば締切運転時に異常高温となった場合にポンプの作動を停止する。

ピン組付部５０は、センサ固定部２０に設けられたベース部２２と、このベース部２２に揺動軸Ｃに沿って設けられた孔部２３と、パドル部材６０に設けられた後述する回動部６４に揺動軸Ｃに沿って設けられた貫通孔６５と、貫通孔６５側から孔部２３側に向けて圧入されたピン部材５１とを備えている。

ピン部材５１の外径は、孔部２３の内径より大きく、かつ、貫通孔６５の内径より小さく形成されている。図４中αはピン部材５１の外径と孔部２３の内径との差、図４中βはピン部材５１の外径と貫通孔６５の内径との差を示している。また、ピン部材５１が貫通孔６５内に突出する揺動軸Ｃ方向の長さは貫通孔６５の揺動軸Ｃ方向の長さより短く形成されている。

パドル部材６０は、樹脂材製で形成された直方体状の本体部６１と、この本体部６１内に永久磁石Ｐを着脱自在に設けられた磁石保持部６２と、この磁石保持部６２に設けられた窓部６３とを備えている。また、パドル部材６０の基端側には円板状の回動部６４が設けられており、前述したピン組付部５０を構成している。回動部６４には揺動軸Ｃに沿った貫通孔６５が形成されている。貫通孔６５の開口部６５ａには、内側に突出した鍔部６６が形成されている。パドル部材６０を形成する樹脂材はエラストマ成分が多く、弾力性を有している。

回動部６４の外周部は、センサ固定部２０及びセンサ本体４０から離間し、どの揺動位置にあってもセンサ固定部２０及びセンサ本体４０に接触しないように形成されている。

パドル部材６０の対向面２５側には、突起部６９を設けてもよい。この突起部６９を設けることで、突起部６９が対向面２５に当接するため、パドル部材６０の可動域を規定することができる。このため、ポンプや配管を取り替えた場合に、適切な流量検出範囲となるようにパドル部材６０の揺動範囲を変更する際に、パドル部材６０の突起部６９を取り替えるだけで済み、センサ固定部２０やセンサ本体４０はそのまま流用することができ、部品共通化による製品コストの低減を図ることができる。

ピン部材５１は、組み付け時に貫通孔６５をガイド孔として孔部２３に圧入される。上述したようにピン部材５１の外径は、孔部２３の内径より大きいのでピン部材５１はセンサ固定部２０に対し固定される。これに対し、貫通孔６５の内径はピン部材５１の外径より大きいので、パドル部材６０は揺動軸Ｃに沿って自由に揺動可能である。また、圧入時に、ピン部材５１の外径は、鍔部６６の内径よりも大きいが、鍔部６６を構成する樹脂材が弾力性を有しているため、鍔部６６を変形させて圧入可能となる。図４中δは、ピン部材５１の外径と鍔部６６の内径との差を示している。また、万が一、ピン部材５１が孔部２３から抜けた場合であっても、ピン部材５１が抜ける方向には鍔部６６を変形させるほどの大きな力が加わらないため、ピン部材５１が脱落することはなく、パドル部材６０がセンサ固定部２０から外れることはない。

なお、孔部２３の開口は、面取りされており、圧入時の案内及びパドル部材６０の線バリの逃げ効果を有している。

このように構成された流量検出装置１０は、次のようにして流量検出を行う。ポンプが停止し、弁が閉じている場合には、配管１００内を水が流れない。この場合、パドル部材６０は重力により、初期位置である下方向に位置する。この時、パドル部材６０内の永久磁石Ｐが発生する磁界を磁気センサ４２で検出し、基板に向けて出力する。この時の出力値は最大値となり、この最大値が入力された場合の流量はゼロ（ＯＦＦ）と判定される。

次に、ポンプが稼働する等により配管１００に水が供給され、水が通流すると（図１中矢印Ｆ参照）、その流量に応じてパドル部材６０が揺動する。この揺動の角度によってパドル部材６０からの磁界が変化し、磁気センサ４２からの出力値が変化する。この出力値が閾値を下回ると、水の流れを検出することができる。

パドル部材６０が揺動すると、回動部６４も同時に揺動するが、上述したように回動部６４の外周部とセンサ固定部２０及びセンサ本体４０とは離間しており、接触することがない。このため、接触に伴う摩耗が発生せず、パドル部材６０の紛失を長期に亘って防止することができる。したがって、流量検出装置１０の取替や修理を行う必要が無く、交換コストや部品コストを低減することが可能となる。

また、パドル部材６０が当接する位置に設けられた対向面２５には、凹部２６が形成されている。パドル部材６０が対向面２５に近づく場合、凹部２６に溜まっている水又は空気によってパドル部材６０と対向面２５との間の接触を緩和することができ、パドル部材６０の摩耗を低減することができる。

なお、パドル部材６０の窓部６３から永久磁石Ｐの一部が露出するため、例えば白塗装することで外側から容易に確認することができる。このため、永久磁石Ｐの取付忘れによる非作動を防止したり、Ｓ極とＮ極においてマークや色違いを設けておけば、永久磁石Ｐの逆取付等の不具合を防止することができる。したがって、組立後に永久磁石Ｐの確認を目視できるため、流量検出装置１０の組立を自動化することができ、生産性を向上させることができる。

また、感温センサ４３が設けられているため、配管１００内の水温が検出されており、制御盤によって例えば締切運転時に異常高温となった場合にポンプの作動を停止する。

このように本実施の形態に係る流量検出装置１０によれば、センサ固定部２０及びセンサ本体４０とパドル部材６０との接触に伴う摩耗の発生を防止し、パドル部材６０の紛失を未然防ぐことができる。これによって交換コストや製品コストを低減することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなくこの他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］管部材内部を通流する流体の流量を計測する流量検出装置において、
前記管部材壁面に固定されたセンサ固定部と、
磁気センサを収容すると共に、前記センサ固定部から前記管部材内部に突出配置されたセンサ本体と、
前記センサ固定部に設けられ、前記管部材の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸を有するベース部並びにこのベース部から揺動軸方向に延設され、前記センサ固定部及び前記センサ本体から離間した位置に回動部を有するピン組付部と、
このピン組付部に取り付けられ、前記流体の通流が無い時は前記センサ本体側に位置し、前記流体の通流によって前記センサ本体から離間する方向に揺動するパドル部材とを備えている流量検出装置。
［２］前記センサ固定部は、前記パドル部材の揺動最大角位置において、前記パドル部材と当接すると共に、前記管部材の軸方向に平行に配置された対向面が設けられ、
前記対向面には、凹部が形成されている[１]に記載の流量検出装置。
［３］前記ピン組付部は、前記ベース部において前記揺動軸に沿って設けられた孔部と、
前記パドル部材に形成された回動部に、前記揺動軸に沿って設けられた貫通孔と、
前記貫通孔側から前記孔部側に向けて圧入されたピン部材とを備え、
前記ピン部材の外径は、前記孔部の内径より大きく、かつ、前記貫通孔の内径より小さく形成され、
前記パドル部材は樹脂材製であり、前記貫通孔の開口部には前記ピン部材の外径より小さく形成された鍔部が形成されている[１]に記載の流量検出装置。
［４］前記センサ本体には、感温センサが設けられている[１]に記載の流量検出装置。

１０…流量検出装置、２０…センサ固定部、２２…ベース部、２３…孔部、２５…対向面、２６…凹部、４０…センサ本体、４１…筐体、４２…磁気センサ、４３…感温センサ、５０…ピン組付部、５１…ピン部材、６０…パドル部材、６２…磁石保持部、６３…窓部、６４…回動部、６５…貫通孔、６６…鍔部、Ｃ…揺動軸、Ｐ…永久磁石、１００…配管（管部材）。

Claims (2)

1. 管部材内部を通流する流体の流量を計測する流量検出装置において、
   前記管部材壁面に固定されたセンサ固定部と、
   磁気センサを収容すると共に、前記センサ固定部から前記管部材内部に突出配置されたセンサ本体と、
   前記センサ固定部に設けられ、前記管部材の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸を有するベース部並びにこのベース部から揺動軸方向に離間した位置に回動部を有するピン組付部と、
   このピン組付部の前記回動部に取り付けられ、前記流体の通流が無い時は前記センサ本体側に位置し、前記流体の通流によって前記センサ本体から離間する方向に揺動するパドル部材とを具備し、前記センサ固定部は、前記パドル部材の揺動最大角位置において、前記パドル部材と当接すると共に、前記管部材の軸方向に平行に配置された対向面が設けられ、前記対向面には、凹部が形成されていることを特徴とする流量検出装置。
2. 管部材内部を通流する流体の流量を計測する流量検出装置において、
   前記管部材壁面に固定されたセンサ固定部と、
   磁気センサを収容すると共に、前記センサ固定部から前記管部材内部に突出配置されたセンサ本体と、
   前記センサ固定部に設けられ、前記管部材の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸を有するベース部並びにこのベース部から揺動軸方向に離間した位置に回動部を有するピン組付部と、
   このピン組付部の前記回動部に取り付けられ、前記流体の通流が無い時は前記センサ本体側に位置し、前記流体の通流によって前記センサ本体から離間する方向に揺動するパドル部材とを具備し、
   前記ピン組付部は、前記ベース部において前記揺動軸に沿って設けられた孔部と、
   前記パドル部材に形成された回動部に、前記揺動軸に沿って設けられた貫通孔と、
   前記貫通孔側から前記孔部側に向けて圧入されたピン部材とを備え、
   前記ピン部材の外径は、前記孔部の内径より大きく、かつ、前記貫通孔の内径より小さく形成され、
   前記パドル部材は樹脂材製であり、前記貫通孔の開口部には前記ピン部材の外径より小さく形成された鍔部が形成されていることを特徴とする流量検出装置。