JPH0148967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、２条螺旋ねじを内穿したステータの
中に単条ねじ形状をもつロータを回転自在に装着
し、流体の通過によるロータの偏心回転から通過
流量を測定するようにした所謂モノフローとして
知られた容量式流量計のロータ軸受構造に関す
る。

（従来技術） 従来、高粘度流体の流量測定に利用される所謂
モノフロー式の流量計としては、例えば特開昭57
−88323号のものが知られている。

この容量式流量計にあつては、２条螺旋の雌ね
じを内穿したステータの中に単条のねじ形状をも
つたロータを内接状態で回転自在に組み込んだ基
本構造をもち、ステータとロータとの間に形成さ
れる空隙に加圧流体を押し込むことでロータがス
テータに内接しながら偏心回転するので、このロ
ータの偏心回転を検出することで通過流量を測定
するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の容量式流量計
にあつては、ステータ内で偏心回転するロータの
軸受け構造が、ユニバーサルジヨイントを使用し
た軸受構造、またはロータ回転軸にサンギアを回
転自在に設け、このサンギアをステータ側（固定
側）のリングギア（内歯歯車）に噛み合わせるこ
とで自転しながら公転運動を起こすロータの偏心
回転を案内する遊星歯車を利用した軸受構造であ
つたため、ユニバーサルジヨイントにあつては軸
方向の寸法が長くなつて軸受部が大型化すると共
にロータの偏心回転を等速回転として伝達するこ
とができず、また遊星歯車を利用した軸受構造に
あつては、ステータ側の歯車加工が繁雑でロータ
回転によるギアの噛合い騒音も大きく、更に、砂
や金属粉等の異物が混入した流体を測定する場合
には、ギアの噛合い部分の異物が噛み込むことで
ギアの損耗を起し耐久性に欠けるという問題があ
つた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、流路の中に置かれても耐久性に優
れ且つ構造的にも小型で堅牢な容積式流量計のロ
ータ軸受け構造を提供することを目的とし、次の
ように構成したものである。

即ち、２条螺旋ねじが内穿されたステータの内
部に単条ねじ形状を有するロータを内接して回転
自在に組み込み、ステータとロータの間の空隙内
を通過する流体によるロータの偏心回転を検出し
て通過流量を測定する容量式流量計に於いて、ロ
ータ軸心線の両側に支持軸部を一体に形成し、こ
の支持軸部をステータ軸心線を回転中心とした偏
心カム軸の側面軸穴にスラスト回転を受けるセラ
ミツクボールを軸部先端に介して回転自在に装着
し、更に、偏心カム軸のステータ中心軸部をケー
シング側の流路内に固定したセラミツク軸受けに
回転自在に軸承するようにしたものである。

（実施例） 図は本発明の一実施例を示した断面図である。

まず構成を説明すると、１ａ，１ｂは２分割構
造をもつたケーシングであり、両端にパイプ接続
用のフランジ部２を備えている。２分割構造をも
つケーシング１ａ，１ｂの内部にはステータ３が
固定され、このステータ３は内側に２条螺旋の雌
ねじ４を内穿している。ステータ３の中にはロー
タ５や回転自在に組み込まれ、このロータ５は単
条の螺旋ねじとなる外形形状をもち、ステータ３
の雌ねじ４との内接で間に空隙Ｃ１，Ｃ２を形成
している。

このような２条螺旋の雌ねじ４を内穿したステ
ータ３と単条螺旋ねじの外形形状を有するロータ
５とによつて容積式流量計の基本構造が実現さ
れ、ケーシング１ａ側からの矢印で示す加圧流体
の流入を受けてロータ５はステータ３の内部で雌
ねじ４に内接した偏心回転を起こし、ステータ３
とロータ５との間の空隙Ｃ１，Ｃ２の容積が固定
的に定まつていることで通過流量に比例したロー
タ５の偏心回転が得られる。従つて、ロータ５の
偏心回転を検出することで通過流量を測定するこ
とができる。

次に、ロータ５の軸受構造を説明すると、まず
ロータ５におけるロータ軸心線６の両側に支持軸
部７ａ，７ｂが一体に形成され、この支持軸部７
ａ，７ｂはステータ軸心線８を回転中心として流
路内に配置した偏心カム軸９ａ，９ｂにおける側
面軸穴１０ａ，１０ｂに回転自在に嵌め入れてい
る。この側面軸穴１０ａ，１０ｂに対するロータ
５の支持軸部７ａ，７ｂの嵌込みについては、軸
部先端にセラミツクボール１１ａ，１１ｂを間に
介して嵌め入れており、ロータ５は流体回転で軸
方向のスラスト力を受けることから、セラミツク
ボール１１ａ，１１ｂの介在でスラスト軸受構造
を実現している。

偏心カム軸９ａのケーシング１ａ，１ｂ側に対
する軸受構造としては、偏心カム軸９ａ，９ｂの
ステータ軸心線８を回転中心とした軸部１２ａ，
１２ｂをケーシング１ａ，１ｂ側に固定したセラ
ミツク軸受１３ａ，１３ｂに回転自在に軸承して
いる。ここで、ケーシング１ａ側のセラミツク軸
受１３ａの支持固定は、紙面に直交するケーシン
グ内の位置から軸受支持部１４ａを一体に延在
し、この軸受支持部１４ａにセラミツク軸受１３
ａを嵌込み固定して偏心カム軸９ａを軸承してい
る。また、ケーシング１ｂ側のセラミツク軸受１
３ｂについては、ケーシング１ａ側とは90゜異な
つた上下方向から軸受支持部１４ｂを図示のよう
に一体に延在し、この軸受支持部１４ｂにセラミ
ツク軸受１３ｂを嵌込み固定して偏心カム軸９ａ
を回転自在に軸承している。

次に、流体の通過によるロータ５の偏心回転を
検出する機構として、ケーシング１ｂ側の偏心カ
ム軸９ｂの外周に１または複数のマグネツト部材
１５が埋め込まれており、このマグネツト部材１
５に相対したケーシング１ｂの中にはピツクアツ
プコイル１６が組み込まれ、ピツクアツプコイル
１６の部分を偏心カム軸９ｂの外周に埋め込んだ
マグネツト部材１５が通過するときの磁束変化で
ピツクアツプコイル１６に電磁誘導によるパルス
電圧を発生させ、上部に設けた表示器１７の内部
回路においてピツクアツプコイル１６の発生パル
スから通過流量を求める。例えば、ロータ５の１
回転でピツクアツプコイル１６から検出パルスが
１つ得られたとすると、検出パルスを、例えば
0.1当り１パルスといつた任意の単位パルスに
換算することができる。この単位パルスを流量表
示部１８に送つて通過流量を換算された任意の単
位で積算表示し、また外部へパルス出力として発
信するようにしている。また、タイマ回路を付加
することにより瞬時流量表示も可能である。

次に、上記の実施例の作用を説明する。

まず、ケーシング１ａ側となる入口側から加圧
流体が供給されると、ステータ３の入口側からロ
ータ５との間の空隙に流体が押し込まれ、ロータ
５の軸方向の動きは規制されていることから、流
体の押圧を受けてロータ５はステータ３の雌ねじ
４に内接した状態で偏心回転を起こし、この偏心
回転により独立した空隙Ｃ１，Ｃ２によつて流体
が出口側に移動し、ロータ５の動きはロータ軸心
線６回りに自転しながらステータ軸心線８回りに
公転する偏心回転となる。

ロータ５の偏心回転、即ち公転は偏心カム軸９
ａ，９ｂによつてステータ軸心線８回りの回転に
変換され、ケーシング１ｂ側の偏心カム軸９ａの
外周部にはマグネツト部材１５が埋め込まれてい
るため、ピツクアツプコイル１６はマグネツト部
材１５の通過数、即ちロータ５の公転回数に応じ
た数のパルス電圧を発生し、このピツクアツプコ
イル１６からの回転パルスは表示器１７に内蔵し
た換算回路で計数換算され、流量表示部１８に通
過流量を換算された任意の単位で積算表示し、ま
た外部発信する。

次に、ロータ５の軸受構造において、加圧流体
によるロータ５のスラスト力は出口側に位置する
偏心カム軸９ｂの軸穴１０ｂに入れたセラミツク
ボール１１ｂで受け止められているため、ロータ
５がスラスト力を受けてもロータ５を滑らかに回
転することができる。また、ロータ５と偏心カム
軸９ａ，９ｂの間はセラミツクボール１１ａ，１
１ｂが、また偏心カム軸９ａ，９ｂとケーシング
１ａ，１ｂとの間にはセラミツク軸受１３ａ，１
３ｂが設けられ、いずれの回転部分も必ず金属と
セラミツクの摺接となるため、格別な潤滑構造を
設けなくとも滑らかな軸回転が実現でき、更に軸
受部の摩耗もほとんどなく、極めて高い耐久性が
得られる。

更に、軸受部は流路の中におかれているが、砂
や金属片が混入した流体であつてもセラミツクと
金属との摺接部分にはほとんど隙間がないことか
ら、摺接部分に異物が入り込んでロータ５の回転
を妨げたり、軸受の摩耗を起こすこともない。
尚、上記の実施例はケーシング１ａ側を流体入口
としたが、逆にケーシング１ｂ側を流体入口とし
ても全く同様に流量計測ができる双方向性を有す
る。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、２条
螺旋の雌ねじが内穿されたステータの内部に単条
ねじのロータを内接状態で回転自在に組み込み、
ステータとロータとの間の空隙内を通過する流体
によるロータの偏心回転を検出して通過流量を測
定する容積式流量計において、ロータ軸心線の両
側に支持軸部を形成し、この支持軸部をステータ
軸心線を回転中心とした偏心カム軸の側面軸穴に
セラミツクボールを軸部先端に介して回転自在に
装着し、この偏心カム軸のステータ中心軸部をケ
ーシング側に固定したセラミツク軸受に回転自在
に軸承するようにしたため、ステータ内部にロー
タを回転自在に支持するロータ両側の軸受構造を
コンパクトにできることで流量計の小型軽量化が
図られ、またセラミツクボールとセラミツク軸受
による回転支持であることから円滑な軸回転と高
い耐久性が得られ、砂や鉄粉等の異物が混入した
流体であつても軸受部の損耗を起こすことなく、
ロータの滑らかな回転支持を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示した断面図である。 １ａ，１ｂ：ケーシング、２：フランジ部、
３：ステータ、４：雌ねじ、５：ロータ、７ａ，
７ｂ：支持軸部、８：ステータ軸心線、９ａ，９
ｂ：偏心カム軸、１０ａ，１０ｂ：軸穴、１１
ａ，１１ｂ：セラミツクボール、１２ａ，１２
ｂ：軸部、１３ａ，１３ｂ：セラミツク軸受、１
４ａ，１４ｂ：軸受支持部、１５：マグネツト部
材、１６：ピツクアツプコイル、１７：表示器、
１８：流量表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２条螺旋の雌ねじが内穿されたステータの内
   部に単条ネジのロータを内接して回転自在に組み
   込み、ステータとロータとの間の空隙内を通過す
   る液体によるロータの偏心回転を検出して通過流
   量を測定する容積式流量計に於いて、 前記ロータ軸心線の両端に支持軸部を一体に形
   成し、該支持軸部をステータ軸心線を回転中心と
   した偏心カムの側面軸穴にセラミツクボールを軸
   部先端に介して回転自在に装着し、該偏心カム軸
   のステータ中心軸部をケーシング側に固定したセ
   ラミツク軸受けに回転自在に軸承したことを特徴
   とする容積式流量計のロータ軸受け構造。