JP7245916B2

JP7245916B2 - 磁性体濃度計測装置

Info

Publication number: JP7245916B2
Application number: JP2021541360A
Authority: JP
Inventors: 幹藤井; 茂樹籠宮
Original assignee: Meiyo Electric Co Ltd; IHI Power Systems Co Ltd
Current assignee: Meiyo Electric Co Ltd; IHI Power Systems Co Ltd
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2039-08-19
Also published as: EP4019959A1; WO2021033238A1; EP4019959A4; US11906465B2; US20220137001A1; JPWO2021033238A1

Description

本発明は、磁性体濃度計測装置に関するものである。

一般に、ピストンのような往復動部品を備えた舶用大型ディーゼルエンジン等の機器においては、シリンダライナに対するピストンリングの摺動に伴い、該ピストンリング及びシリンダライナ間に摩耗が生じる。

前記摩耗が進行すると、機器の円滑な運転が阻害されるため、機器の運転中に、前記シリンダライナに対するピストンリングの摺動状態を把握することは極めて重要となる。

前記機器の運転継続に伴い、前記機器の潤滑油には、鉄粉等の磁性体を含む摩耗粉が混入することから、回収される潤滑油に含まれる磁性体の濃度を計測することにより、前記シリンダライナに対するピストンリングの摺動状態を把握し、潤滑油の供給量を調節して最適化することが行われている。

本発明者等が発明して既に特許となっている磁性体濃度計測装置としては、例えば、特許文献１がある。

前記磁性体濃度計測装置は、潤滑油等の磁性体を含む流体が流れる流路の外周に配設され且つ交流電圧が印加される励磁用コイルと、該励磁用コイルに近接して配設され且つ交流電圧信号が出力される出力用コイルと、該出力用コイルから出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求める信号処理器とを備えている。

又、前記磁性体濃度計測装置においては、駆動装置の回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いることにより、前記流路に流体を導入・導出させるようになっている。

特許第５１６５２６９号公報

しかしながら、前述のように、回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いるのでは、磁性体濃度計測装置の設置に関して制約が多くなるという不具合を有していた。

又、前記ピストンの往復運動によって流路に流体を導入・導出させるのでは、流体が入れ替わりにくくなり、計測値の精度に影響を及ぼす可能性があり、改善の余地が残されていた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得る磁性体濃度計測装置を提供しようとするものである。

本発明は、磁性体を含む流体が流れる流路の外周に配設され且つ交流電圧が印加される励磁用コイルと、該励磁用コイルに近接して配設され且つ交流電圧信号が出力される出力用コイルと、該出力用コイルから出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求める信号処理器とを備えた磁性体濃度計測装置において、
外周に励磁用コイルと出力用コイルと励磁用コイルとが巻き付けられるボビンと、
該ボビンの軸線方向へ貫通するよう偏心して穿設される偏心孔と、
該偏心孔に偏心軸線を中心として回転自在に嵌入されるロータと、
前記ロータの偏心軸線方向一端側に第一流路を形成する第一切欠部と、
該第一切欠部に対しロータ回転方向へ角度をずらして第二流路を前記ロータの偏心軸線方向他端側に形成する第二切欠部と、
前記第一流路と第二流路とをつなぐよう前記ロータに形成される連通路と
を備えた磁性体濃度計測装置に係るものである。

前記磁性体濃度計測装置において、前記ロータを回転させつつ前記流体を第一流路と連通路と第二流路とに流通させる移送駆動機構を備えることができる。

前記磁性体濃度計測装置において、前記移送駆動機構は、
駆動装置によって回転駆動され、前記偏心軸線方向へ延びるよう前記ロータに接続される駆動軸と、
該駆動軸の外周に設けられる螺旋羽根と
を備えることができる。

又、前記磁性体濃度計測装置において、前記移送駆動機構は、
駆動装置によって回転駆動され、前記偏心軸線方向へ延びるよう前記ロータに接続される駆動軸と、
該駆動軸と平行に設けられる移送軸と、
前記駆動軸の回転を移送軸に伝える伝達機構と、
前記移送軸の外周に設けられる螺旋羽根と
を備えることができる。

一方、本発明は、磁性体を含む流体が流れる流路の外周に配設され且つ交流電圧が印加される励磁用コイルと、該励磁用コイルに近接して配設され且つ交流電圧信号が出力される出力用コイルと、該出力用コイルから出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求める信号処理器とを備えた磁性体濃度計測装置において、
外周に励磁用コイルと出力用コイルと励磁用コイルとが巻き付けられるボビンと、
該ボビンの軸線方向へ貫通するよう偏心して穿設される偏心孔と、
該偏心孔に嵌入され且つ前記流体を流通させる一軸偏心ネジポンプと
を備えた磁性体濃度計測装置に係るものである。

前記磁性体濃度計測装置において、前記一軸偏心ネジポンプは、
内部に螺旋流路が形成されるステータと、
該ステータに回転自在に嵌入され且つ前記螺旋流路に独立した一連のキャビティを形成するロータと
を備え、
前記出力用コイルを挟んで配設される励磁用コイルは、前記キャビティがロータ回転方向へ９０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン外周位置に巻き付けられるようにすることができる。

又、前記磁性体濃度計測装置において、前記一軸偏心ネジポンプは、
内部に螺旋流路が形成されるステータと、
該ステータに回転自在に嵌入され且つ前記螺旋流路に独立した一連のキャビティを形成するロータと
を備え、
前記出力用コイルを挟んで配設される励磁用コイルは、前記キャビティがロータ回転方向へ１８０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン外周位置に、少なくとも前記キャビティに対する距離に差が生じるよう巻き付けられていても良い。

本発明の磁性体濃度計測装置によれば、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例を示す断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例におけるボビンとロータとを示す斜視図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例におけるロータの変形例を示す断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例におけるロータの変形例を示す斜視図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例における回転角度検出器の円板を示す斜視図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例におけるロータの回転角度と交流電圧信号の強度との関係を示す線図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例の変形例を示す断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第二実施例を示す断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例を示す断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例における一軸偏心ネジポンプのキャビティを示す断面図であって、図８のＩＸａ－ＩＸａ断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例における一軸偏心ネジポンプのキャビティを示す断面図であって、図８のＩＸｂ－ＩＸｂ断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例における一軸偏心ネジポンプのキャビティを示す断面図であって、図８のＩＸｃ－ＩＸｃ断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例の変形例を示す断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例の変形例における一軸偏心ネジポンプのキャビティを示す断面図であって、図１０のＸＩａ－ＸＩａ断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例の変形例における一軸偏心ネジポンプのキャビティを示す断面図であって、図１０のＸＩｂ－ＸＩｂ断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例の変形例における一軸偏心ネジポンプのキャビティを示す断面図であって、図１０のＸＩｃ－ＸＩｃ断面図である。本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例の変形例におけるボビンを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１～図５は本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例である。

第一実施例の磁性体濃度計測装置は、図１に示す如く、磁性体を含む流体が流れる流路１００を形成する導入管１１０と導出管１２０との間に計測装置本体２００を設けて構成されている。

前記計測装置本体２００は、導入管１１０のフランジ１１１に対しフランジ２１１が締結部材２１２にて接続される導入ケーシング２１０と、該導入ケーシング２１０と一体の導出ケーシング２２０と、該導出ケーシング２２０から屈曲して延出されるノズル部２２１とを備えている。尚、前記ノズル部２２１のフランジ２２２は、導出管１２０のフランジ１２１に対し締結部材２２３にて接続されるようになっている。

前記導入ケーシング２１０には、外周に励磁用コイル３００と出力用コイル３０１と励磁用コイル３０２とが巻き付けられるボビン４００が嵌入されている。前記ボビン４００の材質は、磁性のないもの（比透磁率が概ね１のもの）であれば良い。

前記励磁用コイル３００，３０２は、図１及び図２の例では、互いに逆方向に巻かれて直列に接続され、交流電圧が印加されるようになっている。

前記出力用コイル３０１は、二個の励磁用コイル３００，３０２の間に近接して配設され、交流電圧信号が一次出力信号として出力されるようになっている。但し、前記出力用コイル３０１は、温度変化や振動によりロータ６００と出力用コイル３０１との相対位置がロータ６００の軸線Ｏ方向へずれた場合の計測精度に対する影響を軽減するために、前記出力用コイル３０１を二つに分けてロータ６００の軸線Ｏ方向へずらして配設するようにしても良い。

前記励磁用コイル３００，３０２と出力用コイル３０１は、信号処理器５００に接続され、該信号処理器５００において、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号（一次出力信号）の変化に基づき磁性体の濃度を求めるようになっている。

前記ボビン４００には、その軸線方向へ貫通するよう偏心して延びる偏心孔４１０が穿設されている。

前記偏心孔４１０には、偏心軸線Ｏを中心としてロータ６００が回転自在に嵌入されている。前記ロータ６００の材質は、磁性のないもの（比透磁率が概ね１のもの）であれば良い。

前記ロータ６００には、第一切欠部６１０と第二切欠部６２０とが形成されている。

前記第一切欠部６１０は、前記ロータ６００の偏心軸線Ｏ方向一端側に断面半円形状の第一流路４１１を形成している。

前記第二切欠部６２０は、前記第一切欠部６１０に対しロータ６００回転方向へ１８０°ずらして断面半円形状の第二流路４１２を前記ロータ６００の偏心軸線Ｏ方向他端側に形成している。

又、前記ロータ６００には、前記第一流路４１１と第二流路４１２とをつなぐよう連通路４１３が形成されている。

尚、前記第一流路４１１及び第二流路４１２は、必ずしも断面半円形状に限定されるものではなく、図３Ａ及び図３Ｂに示す如く、ロータ６００の肉厚を厚くし、直径よりも短い弦と該弦の両端をつなぐ円弧で囲まれる、半円より面積の小さい断面形状とすることも可能である。

前記ロータ６００は、前記流体を第一流路４１１と連通路４１３と第二流路４１２とに流通させる移送駆動機構７００によって回転駆動されるようになっている。

前記移送駆動機構７００は、駆動装置７１０と、駆動軸７２０と、螺旋羽根７３０とを備えている。

前記駆動軸７２０は、モータ等の駆動装置７１０によって回転駆動され、前記偏心軸線Ｏ方向へ延びるよう前記ロータ６００の一端側と他端側に接続されている。

前記螺旋羽根７３０は、駆動軸７２０の外周に設けられている。

前記駆動軸７２０には、図１及び図４に示す如く、円板８００が設けられ、該円板８００の周縁部における円周方向所要箇所には、半径方向へ延びるスリット８１０が形成され、駆動軸７２０の回転時に前記円板８００のスリット８１０を回転角度検出器８２０によって検出することにより、前記ロータ６００の回転角度が信号処理器５００で把握されるようになっている。

尚、前記ロータ６００及び螺旋羽根７３０は、円筒体９００の内部に配設されている。前記円筒体９００の材質は、磁性のないもの（比透磁率が概ね１のもの）であれば良い。但し、前記円筒体９００は省略することも可能である。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

移送駆動機構７００の駆動装置７１０により駆動軸７２０を回転駆動すると、ロータ６００が偏心軸線Ｏを中心として回転しつつ、螺旋羽根７３０により、磁性体を含む流体が、流路１００を形成する導入管１１０から導入ケーシング２１０の内部に導入される。但し、前記磁性体を含む流体が図示していないポンプ等により昇圧されて流通する流路１００の途中にボビン４００及びロータ６００が設けられている場合、必ずしも移送駆動機構７００を設ける必要がないことは言うまでもない。

前記駆動軸７２０の回転時には、前記円板８００のスリット８１０が回転角度検出器８２０によって検出され、前記ロータ６００の回転角度が信号処理器５００で把握される。

前記導入ケーシング２１０の内部に導入された磁性体を含む流体は、第一流路４１１、連通路４１３、第二流路４１２を流通し、導出ケーシング２２０からノズル部２２１を経て導出管１２０へ導出される。

ここで、図５には、偏心軸線Ｏとボビン４００の中心軸Ｃとを含む横断面及び縦断面において、ロータ６００の回転に伴って変化する第一流路４１１と第二流路４１２の状態を示している。

図５（ａ）に示す状態を、ロータ６００の回転角度が０°の位置であると設定した場合、前記偏心軸線Ｏとボビン４００の中心軸Ｃとを含む縦断面において、流体（第一流路４１１）と励磁用コイル３００とのボビン４００のみを介した距離はＤ１となり、流体（第二流路４１２）と励磁用コイル３０２との距離はＤ２となる。

又、図５（ｂ）に示す状態を、ロータ６００の回転角度が９０°の位置であると設定した場合、前記偏心軸線Ｏとボビン４００の中心軸Ｃとを含む縦断面に、流体の第一流路４１１及び第二流路４１２は存在しない形となる。

又、図５（ｃ）に示す状態を、ロータ６００の回転角度が１８０°の位置であると設定した場合、前記偏心軸線Ｏとボビン４００の中心軸Ｃとを含む縦断面において、流体（第一流路４１１）と励磁用コイル３００とのボビン４００のみを介した距離はＤ１´（＜Ｄ１）となり、流体（第二流路４１２）と励磁用コイル３０２との距離はＤ２´（＞Ｄ２）となる。

又、図５（ｄ）に示す状態を、ロータ６００の回転角度が２７０°の位置であると設定した場合、９０°の位置と同様、前記偏心軸線Ｏとボビン４００の中心軸Ｃとを含む縦断面に、流体の第一流路４１１及び第二流路４１２は存在しない形となる。

更に又、図５（ｅ）に示す状態を、ロータ６００の回転角度が３６０°の位置であると設定した場合、０°の位置と同様、前記偏心軸線Ｏとボビン４００の中心軸Ｃとを含む縦断面において、流体（第一流路４１１）と励磁用コイル３００とのボビン４００のみを介した距離はＤ１となり、流体（第二流路４１２）と励磁用コイル３０２との距離はＤ２となる。

一般に、直線導線にＩ[Ａ]の電流を流したときの該直線導線からｒ[ｍ]だけ離れた点における磁界強度Ｈ［Ａ／ｍ］は、
Ｈ＝Ｉ／２πｒ
となる。即ち、前記磁界強度Ｈは、前記流体（第一流路４１１）と励磁用コイル３００との距離、並びに流体（第二流路４１２）と励磁用コイル３０２との距離に反比例する。

この関係を応用して、前記ロータ６００を回転させ、流体（第一流路４１１）と励磁用コイル３００との距離、並びに流体（第二流路４１２）と励磁用コイル３０２との距離をそれぞれ変化させれば、前記ロータ６００の回転角度によって出力用コイル３０１の交流電圧信号（一次出力信号）の強弱及び位相が変わることとなる。

そして、前記交流電圧信号（一次出力信号）の強弱及び位相の変化は、流体に含まれる磁性体の濃度に相関する。

つまり、例えば、図５（ａ）（又は図５（ｅ））に示す如く、ロータ６００の回転角度が０°（又は３６０°）の位置で、交流電圧信号（一次出力信号）の変化の大きさがプラス側で最大となり、図５（ｂ）（又は図５（ｄ））に示す如く、ロータ６００の回転角度が９０°（又は２７０°）の位置で、交流電圧信号（一次出力信号）の変化の大きさがプラスマイナス０となり、図５（ｃ）に示す如く、ロータ６００の回転角度が１８０°の位置で、交流電圧信号（一次出力信号）の変化の大きさがマイナス側で最大となることが、信号処理器５００で計測されれば、該信号処理器５００において、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号（一次出力信号）の変化に基づき磁性体の濃度が求められる。

但し、必ずしも前記ロータ６００の回転角度を信号処理器５００で把握する必要はなく、前記円板８００及び回転角度検出器８２０を省略しても、交流電圧信号（一次出力信号）の振幅の大きさから磁性体の濃度を検出することは可能となる。又、前記第二切欠部６２０は、前記第一切欠部６１０に対しロータ６００回転方向へ必ずしも１８０°ずらして形成する必要はなく、１８０°以外の角度をずらして形成することも可能となる。このことは、本発明者等の実験により確認されている。

第一実施例の場合、従来のように、回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いなくて済み、磁性体濃度計測装置の設置に関して制約が少なくなる。

又、従来のようにピストンの往復運動によって流路に流体を導入・導出させるのとは異なり、流体が一方向へ流通して入れ替わり易く、計測値の精度を高めることが可能となる。

こうして、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得る。

図６は本発明の磁性体濃度計測装置の第一実施例の変形例であって、図中、図１～図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図６に示す変形例の場合、流体が貯留される容器１３０に磁性体濃度計測装置が取り付けられている。前記容器１３０の側面には、導入ケーシング２１０のフランジ２１１が締結部材２１２にて接続されている。前記導出ケーシング２２０と導入ケーシング２１０には、前記容器１３０から導入された流体を該容器１３０に戻す循環流路２３０，２４０が形成されている。

尚、前記磁性体濃度計測装置は、容器１３０の側面ではなく、容器１３０の底面に取り付けるようにしても良い。又、容器１３０の側面又は底面からノズル（図示せず）を突設し、該ノズルに前記フランジ２１１を接続するようにしても良い。

次に、図６に示す変形例の作用を説明する。

移送駆動機構７００の駆動装置７１０により駆動軸７２０を回転駆動すると、ロータ６００が偏心軸線Ｏを中心として回転しつつ、螺旋羽根７３０により、磁性体を含む流体が、容器１３０から導入ケーシング２１０の内部に導入される。

前記駆動軸７２０の回転時には、第一実施例と同様、前記円板８００のスリット８１０が回転角度検出器８２０によって検出され、前記ロータ６００の回転角度が信号処理器５００で把握される。但し、必ずしも前記ロータ６００の回転角度を信号処理器５００で把握する必要がないことは言うまでもない。

前記導入ケーシング２１０の内部に導入された磁性体を含む流体は、第一流路４１１、連通路４１３、第二流路４１２を流通し、導出ケーシング２２０から循環流路２３０，２４０を経て容器１３０へ戻される。

ここで、前記ロータ６００の回転に伴う第一流路４１１と第二流路４１２の状態に関しては、図５（ａ）～図５（ｅ）に示すように変化し、磁界強度Ｈが前記流体（第一流路４１１）と励磁用コイル３００との距離、並びに流体（第二流路４１２）と励磁用コイル３０２との距離に反比例することを応用して、前記信号処理器５００において、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度が求められる。

第一実施例と同様、図６に示す変形例の場合も、従来のように、回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いなくて済み、磁性体濃度計測装置の設置に関して制約が少なくなる。

又、従来のようにピストンの往復運動によって流路に流体を導入・導出させるのとは異なり、容器１３０から抜き出された流体が一方向へ流通して円滑に入れ替わりつつ容器１３０へ戻されるため、計測値の精度を高めることが可能となる。

こうして、図６に示す変形例においても、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得る。

図７は本発明の磁性体濃度計測装置の第二実施例であって、図中、図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図７に示す第二実施例の場合、前記移送駆動機構７００を、駆動装置７１０と、駆動軸７２０と、移送軸７４０と、伝達機構７５０と、螺旋羽根７３０とから構成した点を特徴としている。

前記駆動軸７２０は、駆動装置７１０によって回転駆動され、前記偏心軸線Ｏ方向へ延びるよう前記ロータ６００に接続されている。

前記移送軸７４０は、循環流路２３０，２４０の内部に駆動軸７２０と平行に設けられている。尚、前記移送軸７４０は、図示していない軸受により、その軸線を中心として回転自在に支持されている。

前記伝達機構７５０は、前記駆動軸７２０に嵌着された駆動歯車７５１と、前記移送軸７４０に嵌着された従動歯車７５２と、前記駆動軸７２０及び移送軸７４０の間に回転自在に配設される中間軸７５３と、該中間軸７５３に嵌着され且つ前記駆動歯車７５１及び従動歯車７５２に噛合する中間歯車７５４とを備え、前記駆動軸７２０の回転を移送軸７４０に伝えるようになっている。

前記螺旋羽根７３０は、第二実施例では、前記駆動軸７２０の代わりに移送軸７４０の外周に設けられている。

次に、上記第二実施例の作用を説明する。

移送駆動機構７００の駆動装置７１０により駆動軸７２０を回転駆動すると、ロータ６００が偏心軸線Ｏを中心として回転しつつ、伝達機構７５０の駆動歯車７５１と中間歯車７５４と従動歯車７５２とを介して、循環流路２３０，２４０の内部に配設された移送軸７４０が回転駆動される。

前記移送軸７４０が回転駆動されると、螺旋羽根７３０により、磁性体を含む流体が、容器１３０から導入ケーシング２１０の内部に導入される。

前記駆動軸７２０の回転時には、第一実施例及びその変形例と同様、前記円板８００のスリット８１０が回転角度検出器８２０によって検出され、前記ロータ６００の回転角度が信号処理器５００で把握される。但し、必ずしも前記ロータ６００の回転角度を信号処理器５００で把握する必要がないことは言うまでもない。

第一実施例及びその変形例と同様、図７に示す第二実施例の場合も、従来のように、回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いなくて済み、磁性体濃度計測装置の設置に関して制約が少なくなる。

こうして、図７に示す第二実施例においても、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得る。

図８～図９Ｃは本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例であって、図中、図１と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図８～図９Ｃに示す第三実施例の場合、前記移送駆動機構７００として、一軸偏心ネジポンプ７６０を用いるようにした点を特徴としている。

前記一軸偏心ネジポンプ７６０は、ボビン４００の偏心孔４１０に嵌入され、前記流体を流通させるようになっており、ステータ７６１と、ロータ７６２とを備えている。

前記ステータ７６１は、内部に螺旋流路７６３が形成されている。

前記ロータ７６２は、ステータ７６１に回転自在に嵌入され、前記螺旋流路７６３に独立した一連のキャビティ７６４を形成している。

前記出力用コイル３０１を挟んで配設される励磁用コイル３００，３０２は、図９Ａ及び図９Ｃに示す如く、前記キャビティ７６４がロータ７６２の回転方向へ９０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン４００の外周位置に巻き付けられている。前記出力用コイル３０１は、前記励磁用コイル３００，３０２の中間、即ち、図９Ｂに示す如く、前記キャビティ７６４がロータ７６２の回転方向へ４５°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン４００の外周位置に巻き付けられている。

尚、前記ロータ７６２は、モータ等の駆動装置７１０によって回転駆動される駆動軸７２０に対しユニバーサルジョイント７６５を介して連結されている。

次に、上記第三実施例の作用を説明する。

移送駆動機構７００の駆動装置７１０により駆動軸７２０を回転駆動すると、ユニバーサルジョイントを介してロータ７６２が偏心軸線Ｏを中心として回転し、該ロータ７６２により、磁性体を含む流体が、流路１００を形成する導入管１１０から導入ケーシング２１０の内部におけるステータ７６１の螺旋流路７６３に導入される。

前記導入ケーシング２１０の内部におけるステータ７６１の螺旋流路７６３に導入された磁性体を含む流体は、前記ロータ７６２の回転に伴って、前記螺旋流路７６３に形成される独立した一連のキャビティ７６４を流通し、導出ケーシング２２０からノズル部２２１を経て導出管１２０へ導出される。

前記駆動軸７２０の回転時には、第一実施例及びその変形例、並びに第二実施例と同様、前記円板８００のスリット８１０が回転角度検出器８２０によって検出され、前記ロータ６００の回転角度が信号処理器５００で把握される。但し、必ずしも前記ロータ６００の回転角度を信号処理器５００で把握する必要がないことは言うまでもない。

ここで、励磁用コイル３００が巻き付けられた位置におけるステータ７６１の断面は図９Ａに示され、出力用コイル３０１が巻き付けられた位置におけるステータ７６１の断面は図９Ｂに示され、励磁用コイル３０２が巻き付けられた位置におけるステータ７６１の断面は図９Ｃに示される。即ち、ロータ７６２の回転に伴って磁性体を含む流体が一連のキャビティ７６４を流通する際、前記流体と励磁用コイル３００との距離、並びに流体と励磁用コイル３０２との距離が変化するため、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号が変化し、該出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度が求められる。

第一実施例及びその変形例、並びに第二実施例と同様、図８～図９Ｃに示す第三実施例の場合も、従来のように、回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いなくて済み、磁性体濃度計測装置の設置に関して制約が少なくなる。

こうして、図８～図９Ｃに示す第三実施例においても、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得る。

尚、図８～図９Ｃに示す第三実施例は、図１に示す第一実施例と同様、図６に示す変形例のように、流体が貯留される容器１３０に取り付けるようにすることも可能である。

図１０～図１２は本発明の磁性体濃度計測装置の第三実施例の変形例であって、図中、図８～図９Ｃと同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１０～図１２に示す第三実施例の変形例の場合、前記出力用コイル３０１を挟んで配設される励磁用コイル３００，３０２を、図１１Ａ及び図１１Ｃに示す如く、前記キャビティ７６４がロータ７６２の回転方向へ１８０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン４００の外周位置に、少なくとも前記キャビティ７６４に対する距離Ｄ３，Ｄ４に差が生じるよう巻き付けた点を特徴としている。

前記出力用コイル３０１は、前記励磁用コイル３００，３０２の中間、即ち、図１１Ｂに示す如く、前記キャビティ７６４がロータ７６２の回転方向へ９０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン４００の外周位置に巻き付けられている。

尚、前記励磁用コイル３００，３０２のキャビティ７６４に対する距離Ｄ３，Ｄ４に差を生じさせるために、ボビン４００は、図１０及び図１２に示す如く、偏心孔４１０が貫通する円柱体を、該偏心孔４１０の位置はずらさずに、励磁用コイル３００と出力用コイル３０１と励磁用コイル３０２とが巻き付けられる箇所を段階的に偏心させた形状を有している。

次に、上記第三実施例の変形例の作用を説明する。

前記駆動軸７２０の回転時には、前記円板８００のスリット８１０が回転角度検出器８２０によって検出され、前記ロータ６００の回転角度が信号処理器５００で把握される。但し、必ずしも前記ロータ６００の回転角度を信号処理器５００で把握する必要がないことは言うまでもない。

上記の作動に関しては、第三実施例と同様となる。

しかし、第三実施例の変形例の場合、励磁用コイル３００が巻き付けられた位置におけるステータ７６１の断面は図１１Ａに示され、出力用コイル３０１が巻き付けられた位置におけるステータ７６１の断面は図１１Ｂに示され、励磁用コイル３０２が巻き付けられた位置におけるステータ７６１の断面は図１１Ｃに示されるようになる。

ここで、図１１Ａに示されるキャビティ７６４の断面形状と、図１１Ｃに示されるキャビティ７６４の断面形状は、同一となるが、ボビン４００は、図１０及び図１２に示す如く、励磁用コイル３００と出力用コイル３０１と励磁用コイル３０２とが巻き付けられる箇所を段階的に偏心させている。

このため、ロータ７６２の回転に伴って磁性体を含む流体が一連のキャビティ７６４を流通する際、前記流体と励磁用コイル３００との距離がＤ３となるのに対し、流体と励磁用コイル３０２との距離がＤ４となって変化する。これにより、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号が変化し、該出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度が求められる。

図１０～図１２に示す第三実施例の変形例の場合も、第三実施例と同様、従来のように、回転運動をピストンの往復運動に変換する機構を用いなくて済み、磁性体濃度計測装置の設置に関して制約が少なくなる。

こうして、図１０～図１２に示す第三実施例の変形例においても、設置に関する自由度を増すことができ且つ計測値の精度向上を図り得る。

尚、図１０～図１２に示す第三実施例の変形例は、図１に示す第一実施例と同様、図６に示す変形例のように、流体が貯留される容器１３０に取り付けるようにすることも可能である。

そして、全ての実施例において、前記ロータ６００を回転させつつ前記流体を第一流路４１１と連通路４１３と第二流路４１２とに流通させる移送駆動機構７００を備えている。このように構成すると、ポンプ等により昇圧されず流通していない磁性体を含む流体をボビン４００の内部に導入する上で有効となる。

図１に示す第一実施例及び図６に示す第一実施例の変形例の場合、前記移送駆動機構７００は、駆動装置７１０によって回転駆動され、前記偏心軸線Ｏ方向へ延びるよう前記ロータ６００に接続される駆動軸７２０と、該駆動軸７２０の外周に設けられる螺旋羽根７３０とを備えている。このように構成すると、一つの駆動軸７２０によりロータ６００を回転させつつ螺旋羽根７３０を回転させて、磁性体を含む流体を円滑に流通させることができる。

又、図７に示す第二実施例の場合、前記移送駆動機構７００は、駆動装置７１０によって回転駆動され、前記偏心軸線Ｏ方向へ延びるよう前記ロータ６００に接続される駆動軸７２０と、該駆動軸７２０と平行に設けられる移送軸７４０と、前記駆動軸７２０の回転を移送軸７４０に伝える伝達機構７５０と、前記移送軸７４０の外周に設けられる螺旋羽根７３０とを備えている。このように構成すると、流体が貯留された容器１３０に磁性体濃度計測装置を取り付けて、流体を容器１３０から導入して戻すような場合に、磁性体濃度計測装置の全長を短くして設置に関する自由度を更に増す上で有効となる。

又、図８に示す第三実施例及び図１０に示す第三実施例の変形例の場合、磁性体を含む流体が流れる流路の外周に配設され且つ交流電圧が印加される励磁用コイル３００，３０２と、該励磁用コイル３００，３０２に近接して配設され且つ交流電圧信号が出力される出力用コイル３０１と、該出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求める信号処理器５００とを備えた磁性体濃度計測装置において、外周に励磁用コイル３００と出力用コイル３０１と励磁用コイル３０２とが巻き付けられるボビン４００と、該ボビン４００の軸線方向へ貫通するよう偏心して穿設される偏心孔４１０と、該偏心孔４１０に嵌入され且つ前記流体を流通させる一軸偏心ネジポンプ７６０とを備えている。このように構成すると、磁性体を含む流体を無脈動で定量移送可能となり、計測値の精度をより高める上で有効となる。

又、図８～図９Ｃに示す第三実施例の場合、前記一軸偏心ネジポンプ７６０は、内部に螺旋流路７６３が形成されるステータ７６１と、該ステータ７６１に回転自在に嵌入され且つ前記螺旋流路７６３に独立した一連のキャビティ７６４を形成するロータ７６２とを備え、前記出力用コイル３０１を挟んで配設される励磁用コイル３００，３０２は、前記キャビティ７６４がロータ７６２の回転方向へ９０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン４００の外周位置に巻き付けられる。このように構成すると、ロータ７６２の回転に伴う磁性体を含む流体の一連のキャビティ７６４における流通時、前記流体と励磁用コイル３００との距離、並びに流体と励磁用コイル３０２との距離を変化させることができ、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号の変化に基づいて磁性体の濃度を求めることができる。

又、図１０～図１２に示す第三実施例の変形例の場合、前記一軸偏心ネジポンプ７６０は、内部に螺旋流路７６３が形成されるステータ７６１と、該ステータ７６１に回転自在に嵌入され且つ前記螺旋流路７６３に独立した一連のキャビティ７６４を形成するロータ７６２とを備え、前記出力用コイル３０１を挟んで配設される励磁用コイル３００，３０２は、前記キャビティ７６４がロータ７６２の回転方向へ１８０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン４００の外周位置に、少なくとも前記キャビティ７６４に対する距離Ｄ３，Ｄ４に差が生じるよう巻き付けられる。このように構成すると、ロータ７６２の回転に伴う磁性体を含む流体の一連のキャビティ７６４における流通時、前記流体と励磁用コイル３００，３０２との距離Ｄ３，Ｄ４の差により、出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号を変化させることができ、該出力用コイル３０１から出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求めることができる。

尚、本発明の磁性体濃度計測装置は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１００流路
１１０導入管
１１１フランジ
１２０導出管
１２１フランジ
１３０容器
２００計測装置本体
２１０導入ケーシング
２１１フランジ
２１２締結部材
２２０導出ケーシング
２２１ノズル部
２２２フランジ
２２３締結部材
２３０循環流路
２４０循環流路
３００励磁用コイル
３０１出力用コイル
３０２励磁用コイル
４００ボビン
４１０偏心孔
４１１第一流路
４１２第二流路
４１３連通路
５００信号処理器
６００ロータ
６１０第一切欠部
６２０第二切欠部
７００移送駆動機構
７１０駆動装置
７２０駆動軸
７３０螺旋羽根
７４０移送軸
７５０伝達機構
７５１駆動歯車
７５２従動歯車
７５３中間軸
７５４中間歯車
７６０一軸偏心ネジポンプ
７６１ステータ
７６２ロータ
７６３螺旋流路
７６４キャビティ
７６５ユニバーサルジョイント
８００円板
８１０スリット
８２０回転角度検出器
９００円筒体
Ｃ中心軸
Ｏ偏心軸線
Ｄ３距離
Ｄ４距離

Claims

磁性体を含む流体が流れる流路の外周に配設され且つ交流電圧が印加される励磁用コイルと、該励磁用コイルに近接して配設され且つ交流電圧信号が出力される出力用コイルと、該出力用コイルから出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求める信号処理器とを備えた磁性体濃度計測装置において、
外周に励磁用コイルと出力用コイルと励磁用コイルとが巻き付けられるボビンと、
該ボビンの軸線方向へ貫通するよう偏心して穿設される偏心孔と、
該偏心孔に偏心軸線を中心として回転自在に嵌入されるロータと、
前記ロータの偏心軸線方向一端側に第一流路を形成する第一切欠部と、
該第一切欠部に対しロータ回転方向へ角度をずらして第二流路を前記ロータの偏心軸線方向他端側に形成する第二切欠部と、
前記第一流路と第二流路とをつなぐよう前記ロータに形成される連通路と
を備えた磁性体濃度計測装置。
前記ロータを回転させつつ前記流体を第一流路と連通路と第二流路とに流通させる移送駆動機構を備えた請求項１記載の磁性体濃度計測装置。
前記移送駆動機構は、
駆動装置によって回転駆動され、前記偏心軸線方向へ延びるよう前記ロータに接続される駆動軸と、
該駆動軸の外周に設けられる螺旋羽根と
を備えた請求項２記載の磁性体濃度計測装置。
前記移送駆動機構は、
駆動装置によって回転駆動され、前記偏心軸線方向へ延びるよう前記ロータに接続される駆動軸と、
該駆動軸と平行に設けられる移送軸と、
前記駆動軸の回転を移送軸に伝える伝達機構と、
前記移送軸の外周に設けられる螺旋羽根と
を備えた請求項２記載の磁性体濃度計測装置。
磁性体を含む流体が流れる流路の外周に配設され且つ交流電圧が印加される励磁用コイルと、該励磁用コイルに近接して配設され且つ交流電圧信号が出力される出力用コイルと、該出力用コイルから出力される交流電圧信号の変化に基づき磁性体の濃度を求める信号処理器とを備えた磁性体濃度計測装置において、
外周に励磁用コイルと出力用コイルと励磁用コイルとが巻き付けられるボビンと、
該ボビンの軸線方向へ貫通するよう偏心して穿設される偏心孔と、
該偏心孔に嵌入され且つ前記流体を流通させる一軸偏心ネジポンプと
を備えた磁性体濃度計測装置。
前記一軸偏心ネジポンプは、
内部に螺旋流路が形成されるステータと、
該ステータに回転自在に嵌入され且つ前記螺旋流路に独立した一連のキャビティを形成するロータと
を備え、
前記出力用コイルを挟んで配設される励磁用コイルは、前記キャビティがロータ回転方向へ９０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン外周位置に巻き付けられる請求項５記載の磁性体濃度計測装置。
前記一軸偏心ネジポンプは、
内部に螺旋流路が形成されるステータと、
該ステータに回転自在に嵌入され且つ前記螺旋流路に独立した一連のキャビティを形成するロータと
を備え、
前記出力用コイルを挟んで配設される励磁用コイルは、前記キャビティがロータ回転方向へ１８０°ずれて形成される位置と対応する前記ボビン外周位置に、少なくとも前記キャビティに対する距離に差が生じるよう巻き付けられる請求項５記載の磁性体濃度計測装置。