JP2010066104A - マグネットカップリング装置およびこれを用いたメータ - Google Patents

Abstract

【課題】従動側のマグネットの回転が不安定あるいは停止した場合でも、従動側マグネットの影響を受けずに駆動側マグネットのみの磁束によりマグネットカップリングの回転検出が可能なマグネットカップリング装置、およびこれを用いたメータを提供する。
【解決手段】ケース２０にリング状突出部を設け、このリング状突出部の中に、駆動側マグネット軸２１の先端に設けた中空円筒状の駆動側マグネット２２を配置する。他方、このリング状突出部の内側に、ケース２０を介して従動側マグネット２４を配置し、駆動側マグネット２２と従動側マグネット２４とを磁気的に結合する。そして、駆動側マグネット２２の半径方向外側に、磁気検出手段２５を配置して、駆動側マグネットの回転を検出している。
【選択図】図３

Description

本発明はマグネットカップリング装置およびこれを用いたメータに関するものであり、特に、気密状態の異なる空間の間で動力を伝えるためのマグネットカップリング装置において、駆動側回転数を検出可能にしたマグネットカップリング装置、および、これを用いたメータに関する。

例えば、都市ガス用の小中流量用ガスメータとしては、一般的に膜式ガスメータが使用されている。膜式ガスメータは、本体ケース内の２つの計量室に組み込まれたダイヤフラムの往復運動により、ダイヤフラムの両側のガスを交互に本体ケース外に排出するもので、このダイヤフラムの往復運動はリンク機構を用いて回転運動に変換され、バルブを駆動してガスの分配を行い、またカウンタを駆動して積算流量を表示する構造を有している。

図５は、膜式ガスメータを示す一部破断正面図、図６は、同じく側断面図である。
膜式ガスメータ１のケーシングは、その下部を構成する本体ケースと、上部を構成する上ケースとを有し、上ケースにはガス入口１２及びガス出口１３が設けられる。また、本体ケースの内部に設けられる下部空間と、上ケースの内部に設けられる上部空間とは仕切壁によって仕切られており、下部空間は前部計量室１ａと、後部計量室１ｂとに仕切られている。前部計量室１ａにはダイヤフラム７ａにより第１及び第２計量室（ア）、（イ）が形成され、後部計量室１ｂにはダイヤフラム７ｂにより第３及び第４計量室（ウ）、（エ）が形成されている。ダイヤフラム７ａ，７ｂの往復運動は、ダイヤフラムの両面に添設される膜板８，８に取り付けられた蝶番枠５を介して翼３に伝達され、さらに翼３の揺動が翼軸２及びリンク機構６に伝達され、ダイヤフラムの動作をリンク機構６によって回転運動に変換し、この回転によってバルブ４を駆動している。

また、リンク機構６による回転は、マグネットディスク１５を回転させ、このマグネットディスク１５の近傍に設けた図示しない磁気検出器によって、マグネットディスク１５の回転数、すなわち、ダイフラムの往復運動を電気的な信号として検出し、この検出信号に基づいて電子的にガス流量の積算値を行っている。
他方、リンク機構６による回転は、カウンタ軸９を回転駆動し、さらに、ガスメータ１の上部前側の表示器等収納室１７に設けた機械式カウンタ１０に伝えることによって、機械式カウンタ１０の表示値を表示窓１８を介して外部から目視できるようにしている。

ここで、バルブ４、リンク機構６、カウンタ軸９、マグネットディスク１５などが配置された計量ユニット収容室は１６には、ガス入口１２から各計量室（ア）〜（エ）へガスを供給するためのガス流路の一部となっているため、この計量ユニット収容室１６は表示器等収納室１７とは隔壁によって気密を保つ必要があり、ガスが表示器等収納室１７まで漏れないようになっている。このため、カウンタ軸９の回転を隔壁を介して機械式カウンタ１０に伝えるためには、ガス漏れ防止のシーリングを行ったり、例えば、マグネットカップリングを利用して、カウンタ軸の回転を機械式カウンタ１０に伝えていた。
マグネットカップリングを利用したガスメータとしては、例えば特許文献１に記載されたものがあり、このガスメータでは、円板状の２つのマグネットを隔壁を介して対向させて、回転力を伝えている。
特開２００３−３１５１３３

特許文献１に記載されたガスメータでは、機械式カウンタがなんらかの機械的トラブルにより停止した場合、マグネットカップリングの従動側のマグネットの回転が不安定となり正確な積算が困難となる。したがって、機械式カウンタとは別にガスの積算量を計測するために、先述したようなマグネットディスクを別途設けて、ガスの積算値を電子的に計算する必要がある。しかし、このためには、別途マグネットディスクを計量ユニットなどの収納室に設ける必要があり、ガスメータの部品点数を増加させることから、ガスメータ自体の大きさをコンパクトにできないといった問題があった。
また、水道メータにおいても、マグネットカプリングは一般的に用いられているが、同様の問題を有していた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、機械式カウンタ等のトラブルによって、従動側のマグネットの回転が不安定あるいは停止した場合でも、従動側マグネットの影響を受けずに駆動側マグネットのみの磁束によりマグネットカップリングの回転を検出が可能なマグネットカップリング、およびこれを用いたメータを提供することをその目的とするものである。

請求項１の発明は、ケースによって隔てられた互いに気密状態の異なる２つの空間の一方に、中空円筒状の駆動側マグネットを配置し、前記空間の他方に、前記ケースを介して前記駆動側マグネットの半径方向内側に円筒状の従動側マグネットを対向配置するとともに、前記駆動側マグネットの半径方向外側に磁気検出手段を設けたことを特徴としたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記従動側マグネットの軸方向長さが前記駆動側マグネットの軸方向長さ以下であって、前記駆動側マグネットの軸方向長さの範囲内に前記従動側マグネットが位置することを特徴としたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記磁気検出手段が、前記駆動側マグネットの軸方向長さの範囲内に位置することを特徴としたものである。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、前記磁気検出手段が、前記従動側マグネットが配置された前記空間の他方に配置されていることを特徴とする特徴としたものである。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、請求項１から４のいずれか１項に記載されたマグネットカップリング装置を備えたことを特徴としたものである。

従動側マグネットを駆動側マグネットの内側に配置することにより、従動側マグネットの磁束を駆動側マグネットの外側へ漏れることを防ぐことができ、磁気検出手段を駆動側マグネットの外側に配置されているため、磁気検出手段が従動側マグネットの磁束を誤検出することが無くなり、駆動側マグネットのみによる正確な積算が可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係るマグネットカップリング装置を示す図であり、図２は、図１のＡ−Ａに沿った部分断面図である。
図１のマグネットカップリング装置は、ケース２０の内部に設けた駆動側マグネット軸２１の先端に、中空円筒状の駆動側マグネット２２を有しており、この中空円筒状の駆動側マグネット２２の内側には、ケース２０に設けた円筒状の凹部２０ａが入り込むように配置されている。また、円筒状の凹部２０ａの内側には、従動側マグネット軸２３の先端に設けた円筒状の従動側マグネット２４が配置されている。

駆動側マグネット２２は、従動側マグネット２４とケース２０の円筒状凹部２０ａの側壁部分を介して対向しており、また、図２で示すように、所定の極数で半径方向に磁化されている。他方、駆動側マグネット２２と対向する従動側マグネット２４も駆動側マグネット２２と同じ極数で磁化されており、駆動側マグネット２２と従動側マグネット２４とは磁気的に結合した状態にある。
これにより、駆動側マグネット２２と従動側マグネット２４とのマグネットカップリングによって、駆動側マグネット軸２１の回転力を、従動側マグネット軸２３に伝えている
また、ケース２０は非磁性体で非導電体からなる材料で形成されており、駆動側マグネット軸２１側と従動側マグネット軸２３側、すなわち、駆動側と従動側とは、ケース２０によって、互いに気密状態の異なる空間を保つようにしている。

さらに、駆動側マグネット２２の半径方向外側には、磁気検出手段２５が配置されており、駆動側マグネット２２の磁束を検出することによって駆動側マグネット軸２１の回転を検出するようにしている。この磁気検知手段２５としては、リードスイッチ、ホール素子、磁気抵抗効果素子など、種々のものが利用できる。

ここで、通常は、従動側マグネット２４は駆動側マグネット２２に追従して回転している状態、いわゆる同期状態にあるが、従動側マグネット軸２３への負荷が何らかの原因で大きくなった場合、駆動側マグネット２２の回転に従動側マグネット２４が追従できなくなり、駆動側マグネット２２と従動側マグネット２４との磁気的に結合が解け、駆動側マグネット２２が回転していても従動側マグネット２４が回転しなくなる状態、いわゆる脱調状態に陥ることがある。
そして、同期状態の場合は、従動側マグネット２２の磁気検出手段２５に対する影響は考慮しなくてよいが、脱調状態の場合は、従動側マグネット２２の磁束が磁気検出手段２５に影響することがある。しかし、本実施形態では、従動側マグネット２４を駆動側マグネット２２の内側に配置しているため、磁気検出手段２５からは、従動側マグネット２４は駆動側マグネット２２より相対的に遠くなり、従動側マグネット２４の磁束の影響は駆動側マグネット２２に防がれて磁気検出手段２５に届きにくくなる。
したがって、磁気検出手段２５は駆動側マグネット２２の磁束の変化を確実に捉えることができるため、駆動側マグネット軸２１の回転を正確に測定することができる。

なお、従動側マグネット２４の影響を更に効果的に防ぐためには、駆動側マグネット２２の軸方向長さＴ１と従動側マグネット２４の軸方向長さＴ２との関係をＴ１≧Ｔ２とし、従動側マグネット２４を駆動側マグネット２２の軸方向長さＴ１の範囲内に配置することが望ましい。また、磁気検出手段２５についても、駆動側マグネットの軸方向長さＴ１の範囲内に置くことが望ましい。

図３は、本発明の他の実施形態に係るマグネットカップリング装置を示す図であり、図４は、図３のＡ−Ａに沿った部分断面図である。
図１、２で示したマグネットカップリング装置では、駆動側と従動側とはケース２０によって、互いに気密状態が異なる空間が保たれるようになっており、磁気検出手段２５をケース内部に配置していたが、図３、４に示すマグネットカップリング装置では、磁気検出手段２５をケース外部に設けている。
このため、図３に示すマグネットカップリング装置では、ケース内部から見て、ケース２０にリング状の突出部を設け、このリング状の突出部の中に中空円筒状の駆動側マグネット２４を配置するとともに、ケース外部のリング状突出部の内側に従動側マグネット２４を、ケース外部のリング状突出部の外側に磁気検出手段２５を配置している。

ここで、図３、４に示すマグネットカップリング装置は、磁気検出手段２５と駆動側マグネット２２とが、ケース２０のリング状突出部の外側壁２０ｂを介して対向している点を除き、図１、２に示すマグネットカップリング装置と同様であり、マグネットカップリングとしての動作も同じである。
そして、図１、２に示すマグネットカップリング装置では、ケース内部に設けた場合には、磁気検出手段２５の信号線などをケース外部に導出する際に、ケース２０の気密を保った状態で行う必要があったが、図３、４に示すマグネットカップリング装置では、磁気検出手段２５をケース外部に設けているため、その必要性がなくなり、ケース外部に設けた電子回路等への配線を簡単に行うことが可能になる。

以上、本発明の実施形態に係るマグネットカップリング装置について説明したが、このマグネットカップリング装置を、例えばガスメータに用いる際は、背景技術として説明した図５，６のガスメータにおいて、マグネットディスク１５をなくし、カウンタ軸９を駆動マグネット軸、機械式カウンタ１０の回転部材を駆動マグネット軸として構成すればよい。
この場合、機械式カウンタがなんらかの機械的トラブルにより停止し、マグネットカップリングの従動側マグネットの回転が不安定となって正確な積算が困難となったとしても、マグネットカップリング部の磁束を磁気検出手段によって電子的に積算することが可能であり、正確に積算を行なうことができる。

また、同様に、気密状態の異なる空間の間で動力を伝えるためにマグネットカップリング装置を用いた水道メータに、本発明のマグネットカップリング装置を用いた場合も、同様の効果が得られる。
すなわち、本発明のマグネットカップリング装置は、互いに気密状態の異なる空間の一方の空間に駆動側マグネットを配置し、他方の空間に従動側マグネットを配置してマグネットカップリングを配置したものにおいて、駆動側マグネットの回転を検出するものに適用できる。

本発明の一実施形態に係るマグネットカップリング装置を示す図である。 図１のＡ−Ａに沿った部分断面図である。 本発明の他の実施形態に係るマグネットカップリング装置を示す図である。 図３のＡ−Ａに沿った部分断面図である。 膜式ガスメータを示す一部破断正面図である。 膜式ガスメータを示す側断面図である。

符号の説明

１…膜式ガスメータ、２…翼軸、３…翼、４…バルブ、５…蝶番枠６…リンク機構、７ａ、７ｂ…ダイヤフラム、８…膜板、９…カウンタ軸、１０…機械式カウンタ、１２…ガス入口、１３…ガス出口１５…マグネットディスク、１６…計量ユニット収容室１７…表示器等収納室、１８…表示窓、２０…ケース、２１…駆動側マグネット軸、２２…駆動側マグネット、２３…従動側マグネット軸、２４…従動側マグネット、２５…磁気検出手段。

Claims (5)

1. ケースによって隔てられた互いに気密状態の異なる２つの空間の一方に、中空円筒状の駆動側マグネットを配置し、前記空間の他方に、前記ケースを介して前記駆動側マグネットの半径方向内側に円筒状の従動側マグネットを対向配置するとともに、
   前記駆動側マグネットの半径方向外側に磁気検出手段を設けたことを特徴とするマグネットカップリング装置。
2. 前記従動側マグネットの軸方向長さが前記駆動側マグネットの軸方向長さ以下であって、前記駆動側マグネットの軸方向長さの範囲内に前記従動側マグネットが位置することを特徴とする請求項１に記載のマグネットカップリング装置。
3. 前記磁気検出手段が、前記駆動側マグネットの軸方向長さの範囲内に位置することを特徴とする請求項１または２に記載のマグネットカップリング装置。
4. 前記磁気検出手段が、前記従動側マグネットが配置された前記空間の他方に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマグネットカップリング装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載されたマグネットカップリング装置を備えたことを特徴とするメータ。

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