JP4246237B2 - ポンプユニット式サーボ型容積流量計 - Google Patents

Description

本発明は、サーボ型容積流量計に関し、詳しくは、ポンプ部を着脱可能な構造のポンプユニットにしてなるサーボ型容積流量計に関する。

容積流量計は、この構成の一つにポンプ部を有している。ポンプ部は、流路内に設けられる計量室と、この計量室内で回転毎に一定体積の被測定流体を流出する一対の回転子とを備えて構成されている。容積流量計は、回転子の回転から流量を計測することができるように構成されている。具体的には、計量室と回転子とで形成される容積を基準容積とし、計量室内に流入する被測定流体を回転子の回転に応じて排出しつつ回転子の回転数から流量を求めることができるように構成されている。

容積流量計は、体積流量が直接測定できて精度も高いことから、産業用、取り引き用の流量計として広く使用されている。

ところで、被測定流体の粘度や密度などの物性値に影響されずに安定した高精度の流量の測定が可能となるように、流量計の流出入口間の圧力損失を正確に検出して、この圧力損失が常にゼロとなるよう回転子に外部からサーボモータで駆動力を与えてやり、このときの回転子の動作回転数から流量を測定することができるように構成される容積流量計としては、下記特許文献１に開示されるようなサーボ型容積流量計が知られている。
特許第３３３１２１２号公報

上記従来技術のポンプ部にあっては、より具体的に構成を説明すると、流入管、流出管、及び計量室を有するケーシングと、一対の回転子（ギア）と、各回転子に設けられる回転子軸と、回転子軸に対する軸受とを備えて構成されている。

このようなポンプ部は、流入管の流入口を介してケーシング内部を被測定流体が流れることから、ケーシングが耐圧容器として機能するような構造になっている。ケーシングは、耐圧容器としての機能を満足させるために、ケーシングを構成する各部分の肉厚を十分に厚くするように設定されている。これは、被測定流体の圧力による変形を極力抑えるためであり、この結果、大きなポンプ部になって全体が大型化してしまうという問題点を有している（特許文献１の容積流量計に限るものではない）。

尚、ポンプ部が大きくなると、このポンプ部の大きさによって、ポンプ部の交換作業が容易でないという問題点も有している。

また、上記従来技術のポンプ部にあっては、回転子軸を片持ちで支持する軸受け構造を採用していることから、次のような問題点を有している。すなわち、回転子軸のガタ付きを最小に抑えるために軸長を長く設定しなければならず、これによってケーシングが大型化して、結果、回転子軸の駆動側にも大きなポンプ部となってしまうという問題点を有している。

さらに、上記従来技術のポンプ部にあっては、次のような問題点も有している。すなわち、一対の回転子のうち一方の回転子の回転子軸を駆動軸としており、この駆動軸となる回転子軸は、ケーシングの外側までのびてサーボモータの駆動力を受けるようになることから、液漏れしないよう回転子軸にシール部材を取り付けなければならず、従ってこのシール部材の存在によって回転子軸の回転に影響が少なからずとも出てしまうという問題点を有している。また、シール部材の存在によってこの耐久性を考慮しなければならないという問題点を有している。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、高精度であるのは勿論のこと、ポンプ部のコンパクト化を図るとともに、ポンプ部の交換を容易にすることが可能なサーボ型容積流量計を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、ポンプ部を有する着脱可能なポンプユニットを備えてなるサーボ型容積流量計、すなわちポンプユニット式サーボ型容積流量計であって次のような特徴を有している。

請求項１記載の本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計は、ポンプ部、駆動部、サーボ制御部（差圧検出部）とからなるサーボ型容積流量計であって，
被測定流体の流量を計測するための第一回転子及び該第二回転子を取り囲むように形成される計量室の形状に合わせて貫通する計量室形成部を有する真ん中プレートと、前記計量室形成部の一方の開口を覆い平坦な面を有し、該平坦な面を貫通する導圧口を備える蓋体側プレートと、前記第一回転子及び前記第二回転子のサイズに合わせて、前記計量室形成部の他方の開口を覆う平坦な面を有し、前記計量室に連通する被測定流体流入口と被測定流体流出口とを備える回転子軸延長側プレートとを密に重ねて合わせて固定してポンプ部ケーシングに収納して構成し、ユニット格納凹部に着脱自在に装着可能なポンプユニットと，
その前面に、前記ポンプユニットを格納するユニット格納凹部が形成され、前記ポンプユニットを該ユニット格納凹部に格納した後、該ユニット格納凹部の開口部を蓋体によって密に覆って完全に格納する本体ケーシングと，
前記ポンプユニットは、前記ポンプ部ケーシングに形成する構造を有するとともに、前記第一回転子又は前記第二回転子のいずれかの回転子軸を駆動軸として前記ポンプ部ケーシングの外側に延長する構造を有し，
前記本体ケーシングに形成され前記ユニット格納凹部の前記ポンプユニットに向けて被測定流体を導く流入通路と、前記本体ケーシングに形成され前記ユニット格納凹部の前記ポンプユニットから前記被測定流体を前記本体ケーシングの外側に導く流出通路と、前記本体ケーシングに取り付けられ前記ポンプ部ケーシングからのびる前記ポンプユニットの前記計量室に収納される前記第一回転子又は該第二回転子のいずれかの回転子軸を駆動する軸駆動手段と、前記本体ケーシングの下側に該本体ケーシングと一体に設け前記第一回転子及び前記第二回転子の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段によって検出される前記第一回転子及び前記第二回転子の前後の差圧に基づき前記軸駆動手段を制御する制御手段とを備えてなり、
前記ユニット格納凹部に格納され前記蓋体で覆われる前記ポンプユニットの前記ポンプ部ケーシングの内部と該ポンプ部ケーシングの外部とを前記導圧口によって導通し、該導圧口による導通によって前記ポンプ部ケーシングの内部と該ポンプ部ケーシングの外部とが前記被測定流体が接液する構造となし、前記導圧口による前記被測定流体の導通によって前記ポンプユニットの内部に掛かる流体圧と前記ポンプユニットの外部に掛かる流体圧とを均圧化することを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、ポンプ部を有するポンプユニットが本体ケーシングのユニット格納凹部に格納されて蓋体で覆われる構造であり、ユニット格納凹部と蓋体とで圧力容器として機能する部分が形成される。ポンプユニットは、この内部に被測定流体が流れるとともに外側全体も被測定流体が充満することから、内面と外面がともに接液する構造となる。ポンプユニットは、この内外に掛かる流体圧が均圧化するような構造になる。

本発明によれば、流体圧によって仮に変形が生じるのは例えば圧力容器として機能する蓋体であり、ポンプユニット自体に変形が生じるようなことはない。従って、高精度な測定をすることが可能なサーボ型容積流量計を提供することが可能になる。

本発明によれば、ポンプユニットのポンプ部ケーシングを耐圧容器にする必要性がないことから、例えばポンプ部ケーシングの肉厚を薄くすることが可能になる。この結果、ポンプユニットが比較的小さなものとなる。

本発明によれば、蓋体を取り外すことでポンプユニットの交換をすることが可能になる。ポンプユニットは小さなものであることから、交換時の作業性が良好になる。

請求項２記載の本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計は、請求項１に記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計における軸駆動手段を，
本体を取り付けるため前記本体ケーシングに形成される本体取付部と、前記ユニット格納凹部と、を隔離して前記被測定流体を遮断する構造にするとともに、前記回転子軸の一つを磁気継手を介して駆動するようにしたことを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、駆動軸となる回転子軸に一つにシール部材を取り付けなくとも良い構造になる。すなわち、耐久性が考慮された構造になる。本発明によれば、磁気継手を介して回転子軸を駆動することから、液漏れの心配がないのは勿論のこと、回転子軸の回転がスムーズな構造になる。従って、性能面やメンテナンス面の向上を図ることが可能なサーボ型容積流量計を提供することが可能になる。

請求項３記載の本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計は、請求項１又は請求項２に記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計における前記第一回転子及び前記第二回転子の前記各回転子軸を，前記ポンプ部ケーシングに対して両持ちの支持となる構造としたことを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、回転子軸を両持ち構造とすることにより、回転子の回転を安定させることが可能になる。また、片持ち構造のような軸長を長く設定する必要性がなくなり、ポンプ部を小さくすることが可能になる。

請求項４記載の本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計は、請求項１ないし請求項３いずれか記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計における前記ポンプユニットを，前記回転子軸延長側プレートと前記真ん中プレートと前記蓋体側プレートの三枚のプレートを重ね合わせたときの前記ポンプ部ケーシングの厚みを一定にしたことを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、流量範囲変更時の交換容易性にまで配慮がなされた構造のポンプユニットになる。

請求項５記載の本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計は、請求項１ないし請求項４いずれか記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計における前記第一回転子及び前記第二回転子の前後の差圧を検出する差圧検出手段を，前記本体ケーシングに形成される前記第一流入通路及び前記第一流出通路のそれぞれに前記第一流入通路と前記第一流出通路の差圧を検出するための差圧取出口を開口し該差圧取出口に連通する一対の差圧検出用導圧路と、
前記一対の差圧検出用導圧路の各他端に連続する差圧検出部と、
を前記本体ケーシングに形成することによって構成したことを特徴としている。

このような特徴を有する本発明によれば、差圧検出手段が本体ケーシングに一体化してポンプ部に近い構造のサーボ型容積流量計になる。従って、請求項１ないし請求項４いずれかの発明の特徴の他に、差圧検出の精度を高めることも可能になる。

本発明によれば、高精度であるのは勿論のこと、ポンプ部のコンパクト化を図るとともに、ポンプ部の交換を容易にしたサーボ型容積流量計を提供することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計の一実施の形態を示す図である。また、図２はポンプユニット式サーボ型容積流量計の左側面図、図３はポンプユニット式サーボ型容積流量計の平面図、図４はシステム構成図、図５は正面側から見た場合の構成説明図、図６は左側面側から見た場合の構成説明図、図７は駆動位置で見た場合の構成説明図、図８はポンプユニットの構成説明図、図９はポンプユニットの分解斜視図、図１０は本体ケーシングに一つである前側本体ケーシングの正面図、図１１は前側本体ケーシングの断面図、図１２は導圧路を形成した状態の前側本体ケーシングの断面図、図１３は図１０のＡ視の図、図１４は図１３のＢ−Ｂ線断面図、図１５は駆動位置での前側本体ケーシングの断面図である。尚、単純な断面で示すことのできない部分は、図中において「破って」表示するものとする。この「破って」の表示に関しては、厳密な位置と異なっているものとする。全図面にわたり断面部分にハッチングを示してないのは細部が見難くなるのを避けるためである。

図１ないし図３において、引用符号１は本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計（以下、容積流量計１と略記する）を示している。容積流量計１は、ポンプユニット２を備え、このポンプユニット２を着脱自在にすることができるような構成を有している。また、容積流量計１は、特にポンプユニット２を備える場合に好適な、被測定流体の流れと差圧検出とに係る経路構造を有している。

容積流量計１の構成についてもう少し具体的に説明すると、容積流量計１は上記ポンプユニット２を備えるとともに、このポンプユニット２を格納する本体ケーシング３と、蓋体４とを備えて構成されている。また、容積流量計１は、図４以降の図に示す如く、軸駆動手段５と、差圧検出手段６と、制御手段７とをさらに備えて構成されている。

ここで図１ないし図３中の矢印について説明すると、矢印Ｐは上下方向を示している。また、矢印Ｑは左右方向を、矢印Ｒは前後方向を示している。尚、これらの方向は容積流量計１の取り付け時における方向に対し、一致、不一致のいずれであっても良いものとする（但し、後述するピストン１７が上下方向になるような取り付け方向は許容されないものとする）。

図６において、本体ケーシング３は、ポンプユニット２を格納する構造を有するとともに差圧検出手段６を一体化する構造を有する前側本体ケーシング８と、この前側本体ケーシング８に連結し軸駆動手段５の本体となるサーボモータ９を内部に取り付けすることが可能な後側本体ケーシング１０とを備えて構成されている。

前側本体ケーシング８の前面には、ポンプユニット２を格納するためのユニット格納凹部１１が形成されている。ポンプユニット２は、ユニット格納凹部１１に差し込まれ、この後に蓋体４により覆われることによって完全に格納されるようになっている。容積流量計１は、蓋体４を取り外すことによりポンプユニット２のメンテナンスや交換等をすることができるようになっている。

先ず、図４を参照しながらシステム構成について簡単に説明をすることにする。そして次に、図１ないし図１５の各図を参照しながら各構成部材について説明をすることにする。

図４において、引用符号１２はポンプ部を示している。このポンプ部１２は、計量室１３と、一対の回転子１４とを有している。一対の回転子１４は互いに噛み合うように配置されており、このうちの一つはサーボモータ９によって駆動されるようになっている。差圧検出手段６は、一対の差圧検出用導圧路１５と、差圧検出部１６とを有している。また、ここではピストン１７と、発光側光電センサ（発光素子）１８と、受光側光電センサ（受光素子）１９とを有している。制御手段７は、演算回路２０と、制御回路２１と、出力回路２２とを有している。

上記構成において、流入口２３から入った被測定流体（図中では右から左に流れる）は、ポンプ部１２の一対の回転子１４を経て流出口２４に至るようになっている。一対の回転子１４の前後（図４中では左右に相当する）には、一対の差圧検出用導圧路１５が設けられており、差圧が発生した場合には、差圧検出部１６に収納されるピストン１７が左右に動作するようになっている。このピストン１７の動きは、発光側光電センサ１８や受光側光電センサ１９により観測され、ピストン１７の位置情報が演算回路２０に伝えられるようになっている。

演算回路２０では、差圧を常にゼロとするように、言い換えればピストン１７を停止させるように、制御回路２１へ伝えるための信号が生成されるようになっている。制御回路２１では、演算回路２０からの信号に基づいてサーボモータ９を駆動するようになっている。制御回路２１には、サーボモータ９からフィードバックされるエンコーダ信号が伝えられるようになっている。このエンコーダ信号は出力回路２２へ伝えられ、出力回路２２はエンコーダ信号を流量信号（パルス出力）として外部へ出力するようになっている。

容積流量計１の各構成部材について説明する。

ポンプユニット２は、ポンプ部ケーシング２５の内部にポンプ部１２を設けてなる構造を有している（例えば図８及び図９参照）。ポンプ部ケーシング２５は、前後方向の厚みが比較的小さな略円柱状に形成されている。本形態においては、流量範囲変更時の交換容易性にまで配慮するために、上記厚みが一定となるように設定されている。尚、略円柱状の形状は一例であるものとする（ポンプ部１２の形成が可能で、ユニット格納凹部１１（図６参照）に対する着脱が容易であれば特に形状は限定されないものとする）。

図９において、ポンプ部ケーシング２５は、三枚のプレートを有している。前側から順に名称を挙げると、蓋体側プレート２６、真ん中プレート２７、及び回転子軸延長側プレート２８の分割可能な円形の三枚のプレートを有している。これら三枚のプレートは、重ねて合わせて複数のビス（符号省略）により固定されるようになっている。

このような構成のポンプ部ケーシング２５は、後方に突出する位置決めピン２９を有している（位置決めピン２９の設定は任意であるものとする）。位置決めピン２９は、ポンプユニット２をユニット格納凹部１１（図６参照）に差し込んで格納する際にスムーズに位置合わせをすることができるようにするために設けられている。

尚、ユニット格納凹部１１において位置決めされた後のポンプユニット２は、ポンプ部ケーシング２５を介してねじ込みがなされるユニット取り付けビス３０によって固定されるようになっている（図６参照）。

三枚のプレートの主要な部分について説明すると、真ん中プレート２７は、計量室１３（図８参照）の形状に合わせて貫通形成される（前面から後面にかけて貫通する）計量室形成部３１を有している。本形態の真ん中プレート２７は、回転子１４の厚みよりも極僅かに大きくなる厚みに設定されている。

蓋体側プレート２６は、計量室形成部３１の前側の開口を覆う平坦な面（後面）を有している。このような蓋体側プレート２６には、後述する被測定流体流入口３２の位置に合わせて貫通する導圧口３３が形成されている（図８参照）。導圧口３３は、被測定流体流入口３２から流入する被測定流体の一部をユニット格納凹部１１（図６参照）に導くために形成されている。蓋体側プレート２６の後面には、軸受け３４が二つ、左右方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。

回転子軸延長側プレート２８は、計量室形成部３１の後側の開口を覆う平坦な面（前面）を有している（尚、流量範囲を変更する場合、前面を凹ませて計量室形成部３１の一部を形成するようにしても良いものとする。この場合、回転子軸延長側プレート２８は交換部品として幾つかの種類が用意されるものとする）。

このような回転子軸延長側プレート２８には、計量室形成部３１に連通するような、言い換えれば計量室１３に連通するような被測定流体流入口３２及び被測定流体流出口３５が貫通形成されている。また、回転子軸延長側プレート２８には、後方にのびる後述する回転子軸３６に対する駆動軸用貫通口３７も貫通形成されている。

回転子軸延長側プレート２８の前面には、軸受け３８が二つ、左右方向に所定の間隔で並ぶように設けられている。軸受け３８のうち一つは、駆動軸用貫通口３７（図７参照）に設けられている。回転子軸延長側プレート２８の軸受け３８と、蓋体側プレート２６の軸受け３４とによって回転子１４の回転子軸３６、３９は両持ち構造で回転自在に支持されるようになっている。

図８において、ポンプ部１２は、計量室１３と、一対の回転子１４と、回転子軸３６、３９とを有している。一対の回転子１４は互いに噛み合うように配置されており、このうちの一つに設けられる回転子軸３６が駆動軸となって駆動軸用貫通口３７（図７参照）を介して外側までのびる（後方へのびる）ようになっている。被測定流体流入口３２及び被測定流体流出口３５は、一対の回転子１４の噛み合い部分の上下に配置形成されている。図８において、下側が被測定流体流入口３２となっており、上側が被測定流体流出口３５となっている。被測定流体流入口３２及び被測定流体流出口３５は、噛み合い部分の極力近くに開口するように配置形成されている。

駆動軸用貫通口３７（図７参照）は、サーボモータ９（図６参照）の位置に合わせて配置形成されている。本形態においては、この中心が本体ケーシング３（図６参照）の中心軸上に位置するように配置形成されている。

図５、図６において、本体ケーシング３を構成する前側本体ケーシング８は、この前面にポンプユニット２を格納するためのユニット格納凹部１１を有している。また、前側本体ケーシング８は、この左側面に被測定流体の流れに係る経路の部分を有している。この被測定流体の流れに係る経路の部分は、ユニット格納凹部１１に連通するように形成されている。さらに、前側本体ケーシング８は、この下方に差圧検出手段６を一体化するための部分を有している。この部分は、差圧検出に係る経路がユニット格納凹部１１の近傍に連続するように形成されている。さらにまた、前側本体ケーシング８は、この後面に後側本体ケーシング１０の連結部分と、駆動力伝達部４０（図７参照）に係る部分とを有している。駆動力伝達部４０に係る部分は、ユニット格納凹部１１に連続するように形成されている。

ユニット格納凹部１１は、前側本体ケーシング８の前面において円形の凹みとなるような形状に形成されている。ユニット格納凹部１１の開口縁部の外側には、Ｏリング４１が取り付けられている。前側本体ケーシング８の前面には、ユニット格納凹部１１の開口を覆うようにして蓋体４が取り付けられている。この蓋体４の取り付けに関しては、ボルト４２を四箇所締め付けることによって行われている。

蓋体４を取り付けた状態において、前側本体ケーシング８（ユニット格納凹部１１）及び蓋体４は、圧力容器としての機能を有するようになっている。つまり、容積流量計１においては、ポンプユニット２自身が圧力容器としての機能を必要としないものになっている。尚、圧力容器として機能させる理由は、ポンプユニット２の導圧口３３（図８参照）を介して被測定流体の一部をユニット格納凹部１１に流れ込ませ、ポンプユニット２の外側も充満した流体によって接液する状態にするためである（ポンプユニット２の内外に掛かる流体圧が均圧化する）。

ユニット格納凹部１１の奥（底）には、ポンプユニット２の被測定流体流入口３２及び被測定流体流出口３５の位置に合わせて第一流入通路４３及び第一流出通路４４が形成されている。この第一流入通路４３及び第一流出通路４４は、上記の被測定流体の流れに係る経路の部分として形成されている。第一流入通路４３は下側、第一流出通路４４は上側となるように配置形成されている。第一流出通路４４の開口縁部の周囲には、Ｏリング４５が取り付けられている（図１０参照）。被測定流体の流れに係る経路の部分に関しては後に詳細に説明するものとする。

また、ユニット格納凹部１１の奥（底）には、ポンプユニット２からのびる回転子軸３６の位置に合わせて回転子軸用貫通穴４６が形成されている（図１５参照）。この回転子軸用貫通穴４６は、前側本体ケーシング８の後面に開口する耐圧隔板取付用凹部４７（図７参照）に連続するように形成されている。図７において、耐圧隔板取付用凹部４７には、耐圧隔板４８が液密状態（被測定流体を遮断する状態）に取り付けられている。この耐圧隔板４８によってユニット格納凹部１１側とサーボモータ９側とが隔離されている（図６参照）。回転子軸用貫通穴４６や耐圧隔板取付用凹部４７や耐圧隔板４８は、上記の駆動力伝達部４０に係る部分を構成するようになっている。

ここで、図６及び図７を参照しながら駆動力伝達部４０に係る部分などの各構成を列挙することにする（前側本体ケーシング８の構成でユニット格納凹部１１側から順に構成を列挙した後、サーボモータ９側の構成を列挙するものとする）。尚、作用等の具体的な説明に関しては省略するものとする。

引用符号４９は軸継手を示している。引用符号５０は軸継手回り止めピンを示している。引用符号５１は従動磁石軸を示している。引用符号５２は従動磁石回り止めピンを示している。引用符号５３は従動磁石を示している。引用符号５４はＥリングを示している。引用符号５５は玉軸受けを示している。

引用符号５６は主動磁石部を示している。引用符号５７は主動磁石取付ビスを示している。引用符号５８はモーターアダプタを示している。引用符号５９はモータアダプタビスを示している。引用符号６０はモーター取付金具を示している。引用符号６１は減速器取付ボルトを示している。引用符号６２はモーター部取付ボルトを示している。

駆動力伝達部４０に係る部分の構成から分かるように、本形態においては、主動磁石部５６と従動磁石５３による磁気継手６３によってポンプユニット２からのびる回転子軸３６を駆動するようになっている。本形態において、磁気継手６３を用いて回転子軸３６を駆動する方法を採用していることから、液漏れの心配がないのは勿論のこと、回転子軸３６をスムーズに回転させることができるようになっている。

駆動力伝達部４０に係る部分の後方に存在するサーボモータ９は、後側本体ケーシング１０の内部に形成される本体取付部６４に格納されるような状態で取り付けられている。尚、本体取付部６４が形成される後側本体ケーシング１０は、容積流量計１を所定位置に設置するための設置用ベース６５を有しており、前側本体ケーシング８の下方に形成される、差圧検出手段６を一体化するための部分にまでのびてこれを固定することができるようになっている。

図１０ないし図１４を主に参照しながら、上記の被測定流体の流れに係る経路の部分と、上記の差圧検出に係る経路の部分とに関して説明する。先ず、被測定流体の流れに係る経路の部分に関して説明する。

上側の第一流出通路４４は、この一端がポンプユニット２の被測定流体流出口３５に続くように形成されている。第一流出通路４４は、ユニット格納凹部１１の奥（底）からこの後方に真っ直ぐのびるように、すなわちポンプユニット２からのびる回転子軸３６の軸方向に対して平行にのびるように形成されている。このような第一流出通路４４の長さは、容積流量計１の前後方向のコンパクト化を図るため、極力長さが短くなるように設定されている。本形態においては、第一流出通路４４の他端位置が前側本体ケーシング８の前後方向中央位置よりも手前となるように長さが設定されている。

下側の第一流入通路４３は、この一端がポンプユニット２の被測定流体流入口３２に続くように形成されている。第一流入通路４３は、ユニット格納凹部１１の奥（底）からこの後方に真っ直ぐのびるように、すなわちポンプユニット２からのびる回転子軸３６の軸方向に対して平行にのびるように形成されている。また、第一流入通路４３は、上側の第一流出通路４４と平行になるように形成されている。このような第一流入通路４３の長さは、上側の第一流出通路４４よりも若干短くなるように形成されている。

第一流入通路４３及び第一流出通路４４についてまとめると、この第一流入通路４３及び第一流出通路４４は、被測定流体流入口３２及び被測定流体流出口３５の大きさで開口し、また、これらの間隔を保ったままで平行となり、さらに、第一流出通路４４の方が若干長く後方にのびるように形成されている。

上側の第一流出通路４４（図１２、１４参照）には、これに連続するように第二流出通路６６が形成されている。第二流出通路６６は、ポンプユニット２からのびる回転子軸３６の軸方向に対して直交方向（本形態では左方向）に真っ直ぐのびるように形成されている。第二流出通路６６は、この一端が第一流出通路４４に連続するとともに他端が前側本体ケーシング８の左側面に開口するように形成されている。第二流出通路６６は、第一流出通路４４と同じ大きさで開口するように形成されている。第二流出通路６６及び第一流出通路４４は、略Ｌ字状の経路となるように形成されている。

下側の第一流入通路４３には、これに連続するように第二流入通路６７が形成されている。第二流入通路６７は、ポンプユニット２からのびる回転子軸３６の軸方向に対して直交方向（本形態では左方向）に真っ直ぐのびるように形成されている。また、第二流入通路６７は、第二流出通路６６と平行になるように形成されている。第二流入通路６７は、この一端が第一流入通路４３に連続するとともに他端が前側本体ケーシング８の左側面に開口するように形成されている。第二流入通路６７は、第一流入通路４３と同じ大きさで開口するように形成されている。第二流入通路６７及び第一流入通路４３は、略Ｌ字状の経路となるように形成されている。

第二流入通路６７及び第二流出通路６６についてまとめると、この第二流入通路６７及び第二流出通路６６は、被測定流体流入口３２及び被測定流体流出口３５の大きさで開口し、また、これらの間隔を保ったままで平行となり、ともに同じ長さで前側本体ケーシング８の左側面に開口するように形成されている。

被測定流体の流れに係る経路の部分は、第二流出通路６６及び第一流出通路４４の略Ｌ字状の経路と、第二流入通路６７及び第一流入通路４３の略Ｌ字状の経路とからなっている。尚、前側本体ケーシング８の左側面の第二流出通路６６及び第二流入通路６７の各開口部分には、継手６８がそれぞれ取り付けられている。本形態において、第一流出通路４４は、ユニット格納凹部１１に開口する流出通路の開口端部に相当するものとする。また、第一流入通路４３もユニット格納凹部１１に開口する流入通路の開口端部に相当するものとする。

図１２において、第二流出通路６６及び第一流出通路４４の連続中心位置６９と、第二流入通路６７及び第一流入通路４３の連続中心位置７０は、上下に並ぶように設定されている。本形態においては、連続中心位置７０が第一流入通路４３の他端位置に合わせて設定されている。従って、第一流出通路４４は、連続中心位置６９よりも後方に若干のスペースを有するようになっている。このスペースは、差圧検出のために用いられるスペースとなっている。第一流出通路４４の方が第一流入通路４３よりも若干長さを長く設定しているのはこのためである。

次に、差圧検出に係る経路の部分に関しての説明をする。

下側となる第一流入通路４３には、一方の差圧検出用導圧路７１（図４の差圧検出用導圧路１５に相当）が連続するように形成されている。一方の差圧検出用導圧路７１は、この一端が第二流入通路６７及び第一流入通路４３の連続中心位置７０と、第一流入通路４３の一端との間に開口するように形成されている。一方の差圧検出用導圧路７１の一端は、差圧取出口としての機能を有している。一方の差圧検出用導圧路７１は、下方に真っ直ぐにのびるように形成されている。一方の差圧検出用導圧路７１は、差圧を検出するための通路であって、第一流入通路４３よりも細くなるように直径が設定されている。

上側となる第一流出通路４４には、他方の差圧検出用導圧路７２（図４の差圧検出用導圧路１５に相当）が連続するように形成されている。他方の差圧検出用導圧路７２は、この一端が第二流出通路６６及び第一流出通路４４の連続中心位置６９よりも被測定流体流出口３５から離れる位置に開口するように形成されている。他方の差圧検出用導圧路７２の一端は、差圧取出口としての機能を有している。本形態において、他方の差圧検出用導圧路７２は第一流出通路４４の端部位置に合わせて形成されている。他方の差圧検出用導圧路７２は、下方に真っ直ぐにのびるように形成されている。他方の差圧検出用導圧路７２は、一方の差圧検出用導圧路７１と平行になるように形成されている。他方の差圧検出用導圧路７２は、差圧を検出するための通路であって、第一流出通路４４よりも細くなるように直径が設定されている。

一方の差圧検出用導圧路７１及び他方の差圧検出用導圧路７２についてまとめると、この一方の差圧検出用導圧路７１及び他方の差圧検出用導圧路７２は、前後方向に所定の間隔で並ぶように形成されている。また、一方の差圧検出用導圧路７１が第二流入通路６７及び第一流入通路４３の連続中心位置７０よりも手前で連続するようになっており、他方の差圧検出用導圧路７２が第二流出通路６６及び第一流出通路４４の連続中心位置６９よりも後側で連続するようになっている。尚、この連続位置は、差圧検出手段６のピストン１７等の効率の良い配置をねらって設定されている（これにより、差圧検出手段６を前側本体ケーシング８に一体化しても容積流量計１を前後方向にコンパクト化することができるという利点を有する（例えば、一方の差圧検出用導圧路７１を後方にずらせば、このずらした分だけ差圧検出手段６の各構成の配置を後方にずらす必要性があり、この場合、後方に大きなものとなってしまうからである））。

一方の差圧検出用導圧路７１及び他方の差圧検出用導圧路７２の各他端には、これに連続するように差圧検出部７３（図４の差圧検出部１６に相当）が形成されている。

ここで、差圧検出手段６の具体的な各構成と関連する部分とを列挙することにする。尚、作用等の説明に関しては省略するものとする（図４の説明が参考になる）。

引用符号１７はピストンを示している。引用符号１８は発光側光電センサを示している。引用符号１９は受光側光電センサを示している。これらは図４で示したものと基本的に同じものが用いられている。

引用符号７４は光電センサケースを示している（図５参照）。引用符号７５は光電センサ取付板を示している。引用符号７６は光電センサパッキンを示している。引用符号７７はガラス窓パッキンを示している。引用符号７８は光電センサ取付ボルトを示している。引用符号７９は強化ガラスを示している。引用符号８０は強化ガラス用Ｏリングを示している。引用符号８１は光電センサ位置決めピンを示している。引用符号８２は光電センサケース取付ボルトを示している。

引用符号８３はシリンダ前側蓋を示している。引用符号８４はスリーブを示している（図６参照）。引用符号８５はシリンダ蓋用Ｏリングを示している。引用符号８６はシリンダ後側蓋を示している。尚、スリーブ８４には、他方の差圧検出用導圧路７２の一部をピストン１７の位置に合わせるような部分８７が形成されている。

以上、図１ないし図１５を参照しながら説明してきたように、容積流量計１は、ポンプ部１２を有するポンプユニット２が本体ケーシング３（前側本体ケーシング８）のユニット格納凹部１１に格納されて蓋体４で覆われるような構造であり、ユニット格納凹部１１と蓋体４とで圧力容器として機能する部分が形成されるようになっている。ポンプユニット２は、この内部に被測定流体が流れるとともに外側全体も被測定流体が充満する構造となるようになっている。ポンプユニット２は、この内外に掛かる流体圧が均圧化するような構造になっている。

容積流量計１において、流体圧によって仮に変形が生じるのは例えば圧力容器として機能する蓋体４であり、ポンプユニット２自体に変形が生じるようなことはない。従って、容積流量計１は高精度な測定をすることができるようになっている。以下、この他の効果等を説明する。

容積流量計１は、ポンプユニット２のポンプ部ケーシング２５を耐圧容器にする必要性がない構造になっていることから、例えばポンプ部ケーシング２５の肉厚を薄くすることができるようになっている。従って、ポンプユニット２を比較的小さなものとすることができるようになっている（ポンプユニット２の大きさを比較的小さなものとすると、交換時の作業性を良好にすることもできる）。

また、容積流量計１は、磁気継手６３を介して回転子軸３６を駆動する構造になっていることから、液漏れの心配がないのは勿論のこと、回転子軸３６の回転をスムーズにすることができるようになっている。従って、容積流量計１は従来よりも性能面やメンテナンス面の向上を図ることができるようになっている（このような効果が得られないが、従来のようなシール部材を用いて駆動する構造を採用しても良いものとする）。

また、容積流量計１は、回転子軸３６、３９を両持ちにする構造となっていることから、回転子１４の回転を安定させることができるようになっている。回転子軸３６、３９を両持ち構造にすることにより、片持ち構造のような軸長を長く設定する必要性がなくなり、結果、ポンプ部１２を小さくすることができるようになっている。

また、容積流量計１は、ポンプユニット２のポンプ部ケーシング２５を分割可能な三枚のプレートで構成するとともに、三枚のプレートのうち一枚を回転子１４のサイズに合わせて交換可能な構造にしていることから、流量範囲変更時の交換容易性にまで配慮することができるようになっている。

また、容積流量計１は、差圧を取り出す位置がポンプ部１２に近い構造になっているとともに、差圧検出手段６を本体ケーシング３（前側本体ケーシング８）に一体化する構造になっていることから、従来よりも差圧検出の精度を高めることができるようになっている。

その他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。

本発明のポンプユニット式サーボ型容積流量計の一実施の形態を示す正面図である。 ポンプユニット式サーボ型容積流量計の左側面図である。 ポンプユニット式サーボ型容積流量計の平面図である。 システム構成図である。 正面側から見た場合の構成説明図である。 左側面側から見た場合の構成説明図である。 駆動位置で見た場合の構成説明図である。 ポンプユニットの構成説明図である。 ポンプユニットの分解斜視図である。 本体ケーシングに一つである前側本体ケーシングの正面図である。 前側本体ケーシングの断面図である。 導圧路を形成した状態の前側本体ケーシングの断面図である。 図１０のＡ視の図である。 図１３のＢ−Ｂ線断面図である。 駆動位置での前側本体ケーシングの断面図である。

符号の説明

１ ポンプユニット式サーボ型容積流量計
２ ポンプユニット
３ 本体ケーシング
４ 蓋体
５ 軸駆動手段
６ 差圧検出手段
７ 制御手段
８ 前側本体ケーシング
９ サーボモータ（本体）
１０ 後側本体ケーシング
１１ ユニット格納凹部
１２ ポンプ部
１３ 計量室
１４ 回転子
１５ 差圧検出用導圧路
１６ 差圧検出部
１７ ピストン
１８ 発光側光電センサ
１９ 受光側光電センサ
２０ 演算回路
２１ 制御回路
２２ 出力回路
２５ ポンプ部ケーシング
２６ 蓋体側プレート
２７ 真ん中プレート
２８ 回転子軸延長側プレート
３１ 計量室形成部
３２ 被測定流体流入口
３３ 導圧口
３４、３８ 軸受け
３５ 被測定流体流出口
３６、３９ 回転子軸
３７ 駆動軸用貫通口
４０ 駆動力伝達部
４３ 第一流入通路
４４ 第一流出通路
４６ 回転子軸用貫通穴
４７ 耐圧隔板取付用凹部
４８ 耐圧隔板
５３ 従動磁石
５６ 主動磁石部
６３ 磁気継手
６４ 本体取付部
６６ 第二流出通路
６７ 第二流入通路
６９、７０ 連続中心位置
７１ 一方の差圧検出用導圧路
７２ 他方の差圧検出用導圧路
７３ 差圧検出部
８４ スリーブ

Claims (5)

1. ポンプ部、駆動部、サーボ制御部（差圧検出部）とからなるサーボ型容積流量計であって，
   被測定流体の流量を計測するための第一回転子及び該第二回転子を取り囲むように形成される計量室の形状に合わせて貫通する計量室形成部を有する真ん中プレートと、前記計量室形成部の一方の開口を覆い平坦な面を有し、該平坦な面を貫通する導圧口を備える蓋体側プレートと、前記第一回転子及び前記第二回転子のサイズに合わせて、前記計量室形成部の他方の開口を覆う平坦な面を有し、前記計量室に連通する被測定流体流入口と被測定流体流出口とを備える回転子軸延長側プレートとを密に重ねて合わせて固定してポンプ部ケーシングに収納して構成し、ユニット格納凹部に着脱自在に装着可能なポンプユニットと，
   その前面に、前記ポンプユニットを格納するユニット格納凹部が形成され、前記ポンプユニットを該ユニット格納凹部に格納した後、該ユニット格納凹部の開口部を蓋体によって密に覆って完全に格納する本体ケーシングと，
   前記ポンプユニットは、前記ポンプ部ケーシングに形成する構造を有するとともに、前記第一回転子又は前記第二回転子のいずれかの回転子軸を駆動軸として前記ポンプ部ケーシングの外側に延長する構造を有し，
   前記本体ケーシングに形成され前記ユニット格納凹部の前記ポンプユニットに向けて被測定流体を導く流入通路と、前記本体ケーシングに形成され前記ユニット格納凹部の前記ポンプユニットから前記被測定流体を前記本体ケーシングの外側に導く流出通路と、前記本体ケーシングに取り付けられ前記ポンプ部ケーシングからのびる前記ポンプユニットの前記計量室に収納される前記第一回転子又は該第二回転子のいずれかの回転子軸を駆動する軸駆動手段と、前記本体ケーシングの下側に該本体ケーシングと一体に設け前記第一回転子及び前記第二回転子の前後の差圧を検出する差圧検出手段と、前記差圧検出手段によって検出される前記第一回転子及び前記第二回転子の前後の差圧に基づき前記軸駆動手段を制御する制御手段とを備えてなり、
   前記ユニット格納凹部に格納され前記蓋体で覆われる前記ポンプユニットの前記ポンプ部ケーシングの内部と該ポンプ部ケーシングの外部とを前記導圧口によって導通し、該導圧口による導通によって前記ポンプ部ケーシングの内部と該ポンプ部ケーシングの外部とが前記被測定流体が接液する構造となし、前記導圧口による前記被測定流体の導通によって前記ポンプユニットの内部に掛かる流体圧と前記ポンプユニットの外部に掛かる流体圧とを均圧化する
   ことを特徴とするポンプユニット式サーボ型容積流量計。
2. 前記軸駆動手段は，
   本体を取り付けるため前記本体ケーシングに形成される本体取付部と、前記ユニット格納凹部と、を隔離して前記被測定流体を遮断する構造にするとともに、前記回転子軸の一つを磁気継手を介して駆動するようにしたものである請求項１に記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計。
3. 前記第一回転子及び前記第二回転子の前記各回転子軸は，
   前記ポンプ部ケーシングに対して両持ちの支持となる構造としたものである請求項１又は２に記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計。
4. 前記ポンプユニットは，
   前記回転子軸延長側プレートと前記真ん中プレートと前記蓋体側プレートの三枚のプレートを重ね合わせたときの前記ポンプ部ケーシングの厚みを一定にしたものである請求項１，２又は３に記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計。
5. 前記第一回転子及び前記第二回転子の前後の差圧を検出する差圧検出手段は，
   前記本体ケーシングに形成される前記第一流入通路及び前記第一流出通路のそれぞれに前記第一流入通路と前記第一流出通路の差圧を検出するための差圧取出口を開口し該差圧取出口に連通する一対の差圧検出用導圧路と、
   前記一対の差圧検出用導圧路の各他端に連続する差圧検出部と、
   を前記本体ケーシングに形成することによって構成したものである請求項１，２，３又は４に記載のポンプユニット式サーボ型容積流量計。

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