JPH0540826U - 非円形歯車式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非円形歯車のスラスト方向におけるクリアラ
ンスを一定の状態に維持する。 【構成】 一対の非円形歯車７、７のうち一方の歯車７
に複数の反射面部と非反射面部とが周方向に配設された
反射板２２が装着され、作動室２の外部に発光素子１９
と受光素子２０が反射板２２を臨むように設けられてお
り、非円形歯車７の回転に伴う受光素子２０のパルス信
号を検出することによって流量を計測する非円形歯車式
流量計において、両非円形歯車７、７の軸方向両端面に
上側磁石２７、２８および下側磁石３５、３６がそれぞ
れ配設され、作動室壁面に上側磁石２７、２８および下
側磁石３５、３６と互いに反発する上側磁石３１、３２
および下側磁石３９、４０がそれぞれ配設されている。 【効果】 各磁石の反発力によって非円形歯車７、７の
スラスト方向におけるクリアランスが一定に維持され
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、非円形歯車式流量計に関し、特に、非円形歯車の軸受構造について の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、回転を光学的に計測する非円形歯車式流量計は、ギヤハウジング内に 噛合された一対の非円形歯車の少なくとも一方の端面に、反射面部を有する反射 板が回転軸に同心円的に配設されている。また、ケースに発光素子と受光素子と が設けられている。そして、流体の流れによって回転される非円形歯車の回転数 を、反射面部で反射される光を受光素子において検出することによって測定し、 もって、その回転数に比例する流量を計測するように構成されている。

【０００３】 このような非円形歯車式流量計においては、ラジアルおよびスラスト方向から の洩れ損失と、軸および軸受とスラスト接触面とで発生するフリクション損失と が計測特性に影響する。

【０００４】 このため、従来の非円形歯車式流量計においては、液体の洩れ損失を少なくす るために、ラジアルおよびスラスト方向におけるクリアランスは液体による潤滑 膜が形成される大きさと、加工精度を考慮して、数１０μｍ程度になるように小 さく抑えられている。

【０００５】 すなわち、スラスト方向におけるクリアランスと流体の洩れ量との関係は、洩 れ量がクリアランスの３乗に比例する式で表される。このため、スラスト方向に おけるクリアランスが数１０μｍ程度になるように小さく設定されている。

【０００６】 また、流体の洩れ量はスラスト方向におけるクリアランスが両方の非円形歯車 同士で共に等しいときが最小であることが知られている。このため、従来の非円 形歯車式流量計においては、両方の非円形歯車の軸方向両端面におけるクリアラ ンスが共に等しくなるように構成されている。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の非円形歯車式流量計においては、一方の非円形歯車の一 端面には反射板が装着されていることにより、両方の非円形歯車同士の軸方向両 端部における流路の形状が異なるため、非円形歯車の頂部側の流体圧力が高く、 底部側の流体圧力が低くなり、非円形歯車が底部側に押圧されてスラスト方向に おけるクリアランスが相異なってしまうことが本考案者により究明された。この 現象は、例えば、水やアルコール等の液体を測定する場合に顕著になる。

【０００８】 本考案の目的は、スラスト方向のクリアランスを一定の状態に維持することが できる非円形歯車式流量計を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る非円形歯車式流量計は、作動室に装着されて互いに噛合されてい る一対の非円形歯車の少なくとも一方における軸方向一端面に、複数の反射面部 と非反射面部とが周方向に交互に配設されているとともに、作動室の外部に発光 素子および受光素子が前記反射板の反射面部および非反射面部に臨むように設け られており、非円形歯車の回転に伴う受光素子のパルス信号を検出することによ って流量を計測するように構成されている非円形歯車式流量計において、 前記各非円形歯車の軸方向両端面に磁石がそれぞれ配設されており、前記作動 室内面のこれら磁石と相対向する各位置に非円形歯車側のこれら磁石に反発する 磁石がそれぞれ配設されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

前記した手段によれば、非円形歯車における頂部側の流体圧力と、底部側の流 体圧力とが異なっても、スラスト方向におけるクリアランスを常に一定の状態に 維持することができる。このため、両方の非円形歯車のスラスト方向における初 期クリアランスを共に等しく設定した場合は、各クリアランスを常に等しいかつ 一定の状態に維持することができる。また、各非円形歯車のスラスト面が作動室 内面接触することが無いので、フリクションロスを少なくすることができる。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案の一実施例である非円形歯車式流量計を示す縦断面図、図２は図 １のII−II線に沿う平面断面図である。

【００１２】 本実施例において、非円形歯車式流量計は、ステンレス鋼またはアルミ材が用 いられて略直方体に形成されているギヤハウジング１を備えており、このギヤハ ウジング１には作動室２が、ギヤハウジング１の一端面（以下、上面とする。） において開口されるとともに、平面形状が２組の大小口径の半円形を十字形に配 して成る柱形状の空所に形成されている。また、ギヤハウジング１には入口通路 ３および出口通路４が互いに１８０度方向（以下、前後方向とする。）にそれぞ れ配されて、作動室２の両小径室にそれぞれ連通するように開設されており、ギ ヤハウジング１の前面および後面にはインレットパイプ５およびアウトレットパ イプ６が、入口通路３および出口通路４にそれぞれ流体的に接続するように突設 されている。

【００１３】 作動室２には非円形歯車７が一対、互いに噛合されて配設されており、両非円 形歯車７、７はギヤハウジング１に互いに並行に立設された各支軸８に回転自在 に支承されている。非円形歯車７はカーボンまたは樹脂（例えば、ポリフェニレ ンサルファイド樹脂等）が用いられて成形されている。

【００１４】 一方の非円形歯車７の上面には円形の穴９が、支軸８と同心的に配されて一定 の深さに没設されており、この穴９の内周面には、位置決め凹部９ａが一対、非 円形歯車７の長軸に対応する位置にそれぞれ配されて没設されている。この穴９ 内には反射板２２が嵌め込まれて装着されており、反射板２２は、その外周の所 定位置にそれぞれ配されて突設された位置決め凸部２２ａが穴側の凹部９ａに嵌 入されることにより、非円形歯車７に対して所定の関係を確保されている。

【００１５】 ギヤハウジング１の上面には円形の環状溝１０が作動室２の開口を取り囲むよ うに配されて没設されており、この環状溝１０には円形のＯリング１１が収納さ れている。ギヤハウジング１にはケース１２がＯリング１１を挟んで重ね合わさ れており、ケース１２はアルミニウムが用いられてギヤハウジング１と略同一の 平面形状に形成されている。ギヤハウジング１とケース１２とは、その四隅に配 されたボルト１３によって一体的に締結されている。

【００１６】 ケース１２の底壁には凹所１４が、一方の非円形歯車７における反射板２２の 周辺部に対向する位置に配されて下向きに没設されており、凹所１４内には小円 形の板状に形成された透明部材１５が嵌合されているとともに、接着剤等（図示 せず）が用いられて固着されている。ケース１２の底壁には一対の透孔１７、１ ８が透明部材１５に対向する位置に配されて、両者の延長線が反射板２２の表面 で略交差するようにそれぞれ傾斜されて開設されている。

【００１７】 一方の透孔１７の上部には発光素子１９が反射板２２の一部を投光するように 配されて挿入されており、他方の透孔１８の上部には受光素子２０が反射板２２ からの反射光を受光するように配されて挿入されている。そして、発光素子１９ および受光素子２０は入出力装置２１に接続されており、ケース１２内には計測 に必要な電子部品ないしは電子機器（図示せず）が組み込まれている。

【００１８】 本実施例において、両非円形歯車７、７の上面には、円形リング形状の保持穴 ２５、２６が同心円に配されて一定幅一定深さにそれぞれ没設されており、両保 持穴２５、２６内には同一形状の磁石（歯車上側磁石という。）２７、２８がそ れぞれ収容されている。そして、これら磁石２７、２８と相対向するケース１２ の壁面には、前記保持穴２５、２６と同形状の保持穴２９、３０がそれぞれ相対 向するようにそれぞれ没設されており、これら保持穴２９、３０内には同一形状 の磁石（以下、作動室上側磁石という。）３１、３２がそれぞれ収容されている 。そして、一方の歯車側上磁石２７と、これに対向する作動室上側磁石３１とは 互いに反発する極性になるように構成されており、他方の歯車上側磁石２８と、 これに対向する作動室上側磁石３２とは互いに反発する極性になるように構成さ れている。

【００１９】 同様に、両非円形歯車７、７の下面には、保持穴３３、３４がそれぞれ没設さ れており、両保持穴３３、３４内には磁石（以下、歯車下側磁石という。）３５ 、３６がそれぞれ収容されている。また、これら磁石３５、３６と相対向する作 動室２の底壁面には保持穴３７、３８がそれぞれ没設されており、各保持穴３７ 、３８には磁石（以下、作動室下側磁石という。）３９、４０がそれぞれ収容さ れている。そして、一方の歯車下側磁石３５と、これに対向する作動室下側磁石 ３９とは互いに反発する極性になるように構成され、他方の歯車下側磁石３６と 、これに対向する作動室下側磁石４０とは互いに反発する極性になるように構成 されている。

【００２０】 次に作用を説明する。 作動流体としての被流量測定液体がインレットパイプ５から入口流路３を経て 作動室２に導入されると、液体は作動室２で仕事をした後、出口流路４を通って アウトレットパイプ６から導出されて行く。液体が作動室２を通過するとき、互 いに噛合して作動室２を仕切っている一対の非円形歯車７、７はその流れにより 、図２中、破線矢印で示されている方向に回転される。

【００２１】 一方、発光素子１９からの光は透明部材１５を透過して非円形歯車７の端面に 照射し反射する。反射光は透明部材１５を透過して受光素子２０に受光される。 このとき、反射面部と非反射面部とでは、反射率に大きな差があるため、受光素 子２０の出力に基づいて非円形歯車７の回転角度を測定することができる。そし て、非円形歯車７の回転角度はこれを回転させている液体の流量と比例するため 、回転角度を測定することにより流量を実質的に計測されることになる。

【００２２】 ところで、本実施例において、作動室２内に作動流体が導入されると、非円形 歯車７の軸方向両端面に接する空間でそれぞれ乱流が発生し、この乱流によって 各非円形歯車７の頂部側と底部側とに圧力差が生じる。しかし、両非円形歯車７ 、７の磁石２７、２８、３５、３６と、作動室壁面側の磁石３１、３２、３９、 ４０とが互いに反発した状態で、両非円形歯車７、７が回転するため、この反発 力によって、両非円形歯車７、７のスラスト方向におけるクリアランスは、両者 で等しく、かつ、一定の状態に維持されることになる。

【００２３】 そして、作動室２の上部側におけるケース１２と非円形歯車７との間のクリア ランスと、作動室２の底部側におけるギヤハウジング１と非円形歯車７との間の クリアランスとが、互いに可及的に同一になるように設定されていると、この両 者空間内の乱流は、両非円形歯車７、７の軸方向両側において互いに略同一の状 態を示すことになる。したがって、両非円形歯車７、７に対する流体圧力バラン スが軸方向両側においてそれぞれ維持されるために、両非円形歯車７、７は作動 室２の底部側に押されることがなく、両非円形歯車７、７と作動室２の底部との 摺動摩耗がそれぞれ防止されることになる。

【００２４】 なお、本考案は前記実施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範 囲において、種々の変更可能であることはいうまでもない。

【００２５】 例えば、反射板を両方の非円形歯車にそれぞれ配設することにより、逆流を検 出し得るように構成することができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、非円形歯車側の磁石と作動室壁面側の 磁石とが互いに反発するように構成したため、非円形歯車のスラスト方向におけ るクリアランスを一定に保つことができ、非円形歯車と作動室底部との摺動摩擦 を防止してフリクションロスを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例である非円形歯車式流量計を
示す縦断面図である。

【図２】図１のII−II線に沿う平面断面図である。

【符号の説明】

１…ギヤハウジング、２…作動室、３…入口通路、４…
出口通路、５…インレットパイプ、６…アウトレットパ
イプ、７…非円形歯車、８…支軸、９…穴、１０…環状
溝、１１…Ｏリング、１２…ケース、１３…ボルト、１
４…凹所、１５…透明部材、１７、１８…透孔、１９…
発光素子、２０…受光素子、２１…入出力装置、２２…
反射板、２５、２６…保持穴、２７、２８…歯車上側磁
石、２９、３０…保持穴、３１、３２…作動室上側磁
石、３３、３４…保持穴、３５、３６…歯車下側磁石、
３７、３８…保持穴、３９、４０…作動室下側磁石。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動室に装着されて互いに噛合されてい
   る一対の非円形歯車の少なくとも一方における軸方向一
   端面に、複数の反射面部と非反射面部とが周方向に交互
   に配設されているとともに、作動室の外部に発光素子お
   よび受光素子が前記反射板の反射面部および非反射面部
   に臨むように設けられており、非円形歯車の回転に伴う
   受光素子のパルス信号を検出することによって流量を計
   測するように構成されている非円形歯車式流量計におい
   て、 前記各非円形歯車の軸方向両端面に磁石がそれぞれ配設
   されており、前記作動室内面のこれら磁石と相対向する
   各位置に非円形歯車側のこれら磁石に反発する磁石がそ
   れぞれ配設されていることを特徴とする非円形歯車式流
   量計。