JP2012062852A

JP2012062852A - 流体機械

Info

Publication number: JP2012062852A
Application number: JP2010209196A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Osada; 重慶長田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】
簡単な構成で連続的に精密流量測定することができ、高精度の定量ポンプとしても使用可能な流体機械を提供すること。
【解決手段】
外輪部１０と、内輪部２０と、これらの間に移動可能に設けられた複数個の回転子３０とを備え、外輪部１０の中心より偏心するとともに内輪部２０を取り囲む円形状のガイドライン４５を設け、各回転子３０の長穴部３３に移動可能に嵌入するとともに相互に所定等間隔角度を保って偏心円（ガイドライン４５）上を移動する複数のガイドピン４２を具備するコントロールガイド体４０を設け、ガイドラインの偏心方向（Ｙ軸）を基準にしてガイドピン回転方向上流側にインポートＰ１を設けるとともに、当該ガイドピン回転方向下流側にアウトポートＰ２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体機械に関する。

従来から、流体の流量を精密に計測できる容積式流量計としてパイププルーバが知られている。図３に、パイププルーバの代表的例（例えば、特許文献１参照）の概略構成を示す。

このパイププルーバでは、計測管７１内を運動子（スフィアボール）７２が一方向に移動したときに所定区間内を通過する時間を計測して流量計測をおこなっている。
特開平１１−３０４５７２公報

しかし、従来のパイププルーバは、運動子７２が計測管７１の内壁面と線接触しながら移動するために完全にはシールし難く測定精度を上げにくかった。また、計測管７１内を流体と一緒に運動子７２を一方向に移動させて流量測定する方式であるために、当該運動子７２の移動方向の切り替えに時間が掛かり連続的に流量測定できない不都合がある。

本発明の目的は、簡単な構成で連続的に精密流量測定することができ、高精度の定量ポンプとしても使用可能な流体機械を提供することにある。

請求項１の発明は、両端面が閉止されて液密な円筒状の空き空間を有する外輪部と、この外輪部の両端面で軸支されその中心が当該外輪部の中心と合致するように設けられた内輪部と、当該内輪部と前記外輪部の内壁面との間の空間部分に公転可能に設けられてその内周面が前記内輪部の外周面と液密に摺接するとともにその外周面が前記外輪部の内壁面と液密に摺接しかつ両端面が前記外輪部の両端面と液密に摺接する複数個の回転子と、回転子公転方向上流側で前記外輪部の空き空間と連通して流体を当該空き空間に流入可能なインポートと、回転子公転方向下流側で前記外輪部の空き空間と連通して流体を流出可能なアウトポートとを具備し、
前記各回転子がインポート領域に対応する前記外輪部の空き空間範囲を公転する場合は次第に隣り合う回転子の間隔を広げるとともにアウトポート領域に対応する前記外輪部の空き空間範囲を公転する場合は次第に隣り合う回転子の間隔を狭める回転子間隔制御手段を設けたことを特徴とする流体機械である。

上記請求項１の発明の場合、各回転子はそれぞれ外輪部および内輪部と液密に面接触しているので、隣り合う一対の回転子で挟まれた空間（計量空間と称する）は完全にシールされている。そして、計量空間は、インポート領域内では上記両回転子が回動するに連れてその容積が増大して行く。そして、上記両回転子が回動を続けてアウトポート領域内に入ると、上記計量空間は次第に減少して行く。このように、隣接する回転子はポンプ動作を行う。そのため、例えば、回転子が６個ある場合には、上記したポンプ動作はコントロールガイド体の３６０°回動当たり６回連続して行われることになる。したがって、かかる回転子のポンプ動作を利用することによって、インポート・アウトポートを介して流通した流体の体積流量を連続して計測することができる。ここで、本流体機械は、上記したように構成部品が少なく構造を簡単化・軽量化できるので、流体の体積流量を高精度に計測することができる。また、高精度な定量ポンプとして使用することができる。

請求項１の発明によれば、外輪部と内輪部と複数の回転子と回転子間隔制御手段とからなる簡単な構成で、隣り合う回転子によって完全シールされた計量空間を当該回転子の公転に連動して当該回転子の個数分だけ順次形成できる。したがって、簡単な構成でインポート・アウトポートを介して外輪部の空き空間内を通過する流体の容積を連続的に精密流量測定することができる。また、高精度な定量ポンプとしても使用できる。

図１は、本発明に係る流体機械を説明するための断面図である。

本流体機械は、外輪部１０、内輪部２０、回転子３０およびコントロールガイド体４０を備えている。以下、各構成要素について詳細に説明する。

外輪部１０は、完全シールされた円筒状の空き空間１９を有する構成とされている。すなわち、外輪部１０は、図１中紙面と直交方向の両方の端面（図示省略）は閉止されており、中心Ｏから所定半径Ｒの内壁面１１を有している。なお、図１中、Ｘ，Ｙは、中心Ｏを原点とする直交座標のＸ座標，Ｙ座標を表わす。

内輪部２０は、外輪部１０の両端面で軸支されており、その中心が当該外輪部の中心Ｏと合致するように配設されている。

外輪部１０の内壁面１１と内輪部２０との間には、複数個の回転子３０が外輪部１０および内輪部２０と液密状態を維持しつつ矢印Ｎ方向に公転可能（中心Ｏを中心軸として回動可能）に設けられている。この実施形態では、回転子３０の設置個数は６個とされている。

各回転子３０は、上記公転中外輪部１０および内輪部２０と面接触して完全シールされた状態を維持する。すなわち、各回転子３０は、その内周面３１が内輪部２０の外周面２１と液密に摺接するとともに、その外周面３２が外輪部１０の内壁面１１と液密に摺接し、かつ、その両端面（図示省略）が外輪部１０の両端面（図示省略）と液密に摺接する構成とされている。

より具体的には、各回転子３０は、図１に示すように、平面視扇形状とされており、同一材料製および同一形状とされている。各回転子３０の内部には、外輪部１０の中心Oに向かって伸延した長穴部３３が設けられている。

また、図１に示すＹ軸を基準にして回転子公転方向上流側にインポート領域Ｐ１が設けられるとともに、当該回転子公転方向下流側にアウトポート領域Ｐ２が設けられている。

本流体機械には、各回転子３０がインポート領域Ｐ１に対応する外輪部１０の空き空間範囲を公転する場合は次第に隣り合う回転子３０の間隔を広げるとともにアウトポート領域Ｐ２に対応する外輪部１０の空き空間範囲を公転する場合は次第に隣り合う回転子３０の間隔を狭める回転子間隔制御手段が設けられている。

この実施形態では、回転子間隔制御手段は、ガイドライン４５とコントロールガイド体４０とから構成されている。

ここで、ガイドライン４５は、外輪部１０の内壁面１１と内輪部２０との間に当該内輪部２０を取り囲むように設けられている。詳しくは、ガイドライン４５は、外輪部１０の中心OよりY軸方向（偏心方向）に所定量Eだけ偏心した中心O’を中心として半径ｒを有する円である。

さらに、外輪部１０の内壁面１１と内輪部２０との間には、コントロールガイド体４０が設けられている。

コントロールガイド体４０は、複数個のガイドピン４２を有する構成とされている。この実施形態では、６個のガイドピン４２を有するものとされている。

各ガイドピン４２は、相互に所定等間隔（この実施形態では６０°間隔）を保持しつつガイドライン４５に沿って矢印Ｍ方向に回動可能とされている。そして、各ガイドピン４２は、上記した各回転子３０の長穴部３３に移動可能に嵌入されている。

上記した構成の流体機械の場合、各回転子３０はそれぞれ外輪部１０および内輪部２０と面接触しているので、隣り合う回転子（３０，３０）で挟まれた空間（計量空間と称する）は完全にシールされている。例えば、図１において、隣り合う回転子（３０，３０）で区切られた計量空間を回転子公転方向順にＡ１，Ａ２，Ａ３（これらは図１ではインポート領域Ｐ１内を回動中）、Ａ４，Ａ５，Ａ６（アウトポートＰ２内を回動中）とすれば、容積の大小関係は、Ａ１＜Ａ２＜Ａ３、Ａ４＞Ａ５＞Ａ６である。

すなわち、回転子３０がインポート領域P１内を回動する場合は、回動量が大きくなるにつれて、計量空間の容積が増大して行く。そして、アウトポート領域P２内では、計量空間の容積が減少して行く。

このように、隣接する回転子３０はポンプ動作を行う。この実施形態では、上記したポンプ動作は回転子３０の公転１回当たり６回連続して行われることになる。したがって、かかる回転子３０のポンプ動作を利用することによって、インポートP1・アウトポートP2を介して流通した流体の体積流量を連続して計測することができる。ここで、本流体機械は、上記したように構成部品が少なく構造を簡単化・軽量化できるので、流体の体積流量を高精度に計測することができる。また、高精度な定量ポンプとして使用することもできる。

上記実施形態では、回転子間隔制御手段を偏心円のガイドライン４５と、コントロールガイド体４０とから構成したが、これに限定されるものでないことは勿論である。

本発明に係る流体機械を説明するための断面図である。容積式流量計の代表的例（パイププルーバ）を説明するための図である。

１０外輪部
１１内面壁
２０内輪部
３０回転子
３１回転子の内周面
３２回転子の外周面
３３回転子の長穴部
４０コントロールガイド体
４５ガイドライン

Claims

両端面が閉止されて液密な円筒状の空き空間を有する外輪部と、この外輪部の両端面で軸支されその中心が当該外輪部の中心と合致するように設けられた内輪部と、当該内輪部と前記外輪部の内壁面との間の空間部分に公転可能に設けられてその内周面が前記内輪部の外周面と液密に摺接するとともにその外周面が前記外輪部の内壁面と液密に摺接しかつ両端面が前記外輪部の両端面と液密に摺接する複数個の回転子と、回転子公転方向上流側で前記外輪部の空き空間と連通して流体を当該空き空間に流入可能なインポートと、回転子公転方向下流側で前記外輪部の空き空間と連通して流体を流出可能なアウトポートとを具備し、
前記各回転子がインポート領域に対応する前記外輪部の空き空間範囲を公転する場合は次第に隣り合う回転子の間隔を広げるとともにアウトポート領域に対応する前記外輪部の空き空間範囲を公転する場合は次第に隣り合う回転子の間隔を狭める回転子間隔制御手段を設けたことを特徴とする流体機械である。