JPS61126426A - 容積式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）１
１条ねじ形状をもつ［１−夕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
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
一式の流量計としては、例えば特開ｌ１８５７−８８３
２３号のものが知られている。

この容量式流量計にあっては、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ったロータを回
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し、
測定のための回路電源は外部から供給している。

（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って
は、ステータ内で偏心回転するロータの軸受は構造が、
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
ったため、ユニバーサルジョイン１〜にあっては軸方向
の寸法が長くなっ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かできず、また
遊星歯車を利用した軸受構造にあっては、ステータ側の
歯車加工が繁雑でロータ回転にＪ：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１ノた流体
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
あった。

更に、この秤の流量計は屋内のみならず必要に−３一 応じて屋外に設置する場合もあり、屋外に設置した場合
には測定電源供給用の線路敷設を必要としまた屋内であ
つ−Ｃも多数の流量計を設置した場合には電源供給の為
の線路工事が繁雑であり、また断線事故や停電等で流量
測定ができなくなるという問題があった。

（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、ロータを偏心回転させるための軸受構造を簡潔に
すると共に外部からの測定電源の供給を不要にした容積
式流量計をを目的とし、次のように構成【ノたものであ
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
螺旋ねじの外形形状を有するロータを回転自在に組み込
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表示器に通過流量を測定
表示する容量式流量計に於いて、偏心カム軸を使用１ノ
た軸受構造によって［ｌ−夕の偏心回転をステータ軸心
線回りの回転運動に変換し、この軸受構造によって変換
された回転運動で同軸に設けた発電器を駆□動して表示
器に測定用の回路電源を供給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、１は軸方向に流体通路を貫通し
た２分割構造を有するケーシングであり、アルミニウム
等の非磁性材料で作られており、゛両端に配管を接続す
るためのフランジ部２を一体に形成している。２分割構
造をもつケーシング１の中央合せ部分には円筒大径部４
が形成され、この円筒大径部４の中に２条螺旋の雌ねじ
５が内穿されたステータ部材６を固定配置している。ス
テータ部材６の内部には単条螺旋ねじの外形形状を有す
るロータ７が１覆ねじ５に対ケる内接状態に□て偏心回
転自在に相み込まれている。ロータ７は両端に軸部８を
一体に形成し、軸部８はステータ軸心線９を回転中心と
して軸承された偏心カム軸１０の側面に形成された軸穴
１１に嵌め込まれ、この軸穴１１に対する嵌込みについ
ては軸先端部にロータ７のスラスト力を受は止めるセラ
ミックボール１２を間に介して嵌め入れることでスラス
ト軸受は構造としている。偏心カム軸１０はステータ軸
心線９を回転中心とした軸部１３をケーシング１の流路
内に延在した軸受支持部１４に固定したセラミック軸受
け１５に回転自在に軸承している。

このような雌ねじ５を内穿したステータ６の内部に内接
状態で偏心配置したロータ７によって本発明の容積式流
量計の基本構造が実現され、例えば矢印で示すようにケ
ーシング１の左側から加圧流体の供給を受けると、入口
側に位置するロータ７とステータ６の間の空隙Ｃ１に流
体が流れ込んで流体圧力がロータ部材７に作用し、この
流体圧力を受けてロータ７はステータ６の雌ねじ５との
内接状態を保ったままロータ軸心線１６回りに自転運動
を起こしながら、ステータ軸心線９回りに公転運動を起
こす、所謂偏心回転を行なう。ここで、［］−夕７とス
テータ６との間の空隙Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３の容積は予め定
まっているため、［１−タフは流体の通過流量に応じた
偏心回転を起こすようになる。

次に、ステータ６内にお【Ｊる［１−夕７の偏心回転、
即ｌうロータ７のステータ軸心線９回りの公転を検出す
る回転検出Ｂｌ横を説明する。

この回転検出機構はロータ７の右側の軸受構造と一体に
設【プられており、ロータ７の偏心回転は偏心カム軸１
０によってステータ軸心線９回りの回転運動に変換され
ることから、偏心カム軸１０をアルミニウム等の非磁性
ｖＩ利で作り、そのカム外周に１または複数のマグネッ
トパー１７を埋込み固定し、ロータ偏心回転を非接触で
検出する磁気ピックアップ機構の磁極ロータを形成する
。マグネットパー１７を埋込み固定した右側の偏心カム
軸１０のカム外周に相対したケーシング−の内部にはピ
ックアップコイル１８が配買され、ピックアップコイル
１８の部分を偏心カム軸１０のマグネットパー１７が通
過するときの磁束変化ににってピックアップコイル１日
にパルス電圧を誘起させるようにしている。ピックアッ
プコイル１８の電圧パルスはケーシング−の上部に段間
された表示器１９内の測定回路に与えられ、この測定回
路は単位時間当りにピックアップコイル１８より出力さ
れるパルスを計数するカウンタを備え、ロータ７の１偏
心回転当りの通過流量が空隙Ｃ１゜Ｃ２，Ｃ３の容積か
ら予め分っているため、カウンタ計数値にロータ７の１
偏心回転当りの通過容積を掛は合せることで通過流量を
求め、流量表示部２０に数値表示するにうにしている。

次に、表示器１９内の測定回路に回路電源を供給する発
電器を説明する。

−〇　　− この回路電源を供給するための発電器３０は、マグネッ
トパー１７の埋込み固定により磁極ロータとしての機能
を有する右側の偏心力１１軸１０と同軸に設けられ、偏
心カム軸１０の軸部１３に発電器３０の回転軸３１にお
ける先端の矩形部を嵌込み固定し、回転軸３１にはマグ
ネットロータ３２が固定され、マグネット［］−夕Ｃ３
の外側には所定のギャップを介し℃ステータコイル３３
が配Ｗされ、偏心カム軸１０によってマグネットロータ
３２を回転駆動し、マグネットロータ３２の回転による
電磁誘導作用でステータコイル３３に、〇−タ回転に比
例した周波数の交流電力を発生させる。また、マグネッ
トロータ３２及びステータコイル３３はプラスチックケ
ース等のハウジング３４の中に密封構造にＪ：って納め
られており、ハウジング３４はスペーサ３５の介在によ
りセラミック軸受け１５に対する位置決めが施されてい
る。

発電器３０におけるハウジング３４の側面からはケーシ
ング１内を通って電源線３６が引き出されており、この
電源線３６が表示器１９に内蔵した測定回路の電源部に
接続され、発電器３０が交流電力を発生することから、
電源部において整流平滑して直流電圧に変換し、カウン
タ等を備えた測定回路に電源電圧を供給する。ここで、
表示器１９に内蔵される測定回路は消費電力が極めて少
ない０ＭＯ８等で構成されており、流量表示部１８の表
示器も液晶セグメントを使用でることで同様に消費電力
が際めで少なく、従って、発電器３０の発電能力として
はミリワットオーダ程麻の小型の発電器で充分である。

次に、上記の実施例の動作を説明する。

今、矢印で示ずようにケーシング１の左側から加圧流体
の供給を受けたとすると、ステータ６とロータ７の間の
空隙ＣＩ、Ｃ２，Ｃ３に入口側から流体圧力が作用し、
この流体圧力によってロータ７はロータ軸心線１６回り
に自転運動を起こすど同時にステータ軸心線９回りに公
転運動を起こし、このＪ：うなロータ７の偏心回転によ
り空隙Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３に押し込まれた流体は順次出口
側に移送される。

加圧流体の供給にＪ：るロータ７の偏心回転における公
転運動が偏心カム軸１０によってステータ軸心線９回り
の回外運動に変換され、右側の偏心ノＪム軸１０のカム
外周にはマグネットパー１７が埋込み固定されて磁極［
１−夕を構成しているため、ケーシング１内のピックア
ップコイル１８の部分をマグネットパー１７が通過する
とぎにピックアップコイル１８にパルス電圧が誘起され
、ピックアップコイル１８よりロータ７の公転回数に比
例した数の電圧パルスが供給される。

一方、偏心カム軸１０の回転は同軸に設置した発電器３
０の回転軸３１に伝えられ、回転軸３１によるマグネッ
トロータ３２の回転駆動でステータコイル３３にロータ
回転数に比例した周波数の＝　　１１　− 交流電圧を発生し、この交流電圧は電源線３５を介１ノ
で表示器１９に内蔵した測定回路の電源部に供給され、
整流平滑により直流回路電源を作り出し、測定回路及び
流量表示部１８を駆動し、流最表示部１８に通過流量を
数値表示させるようになる。

尚、−Ｆ記の実施例はロータ７の偏心回転を非接触で検
出するための磁極ロータと回路電源を供給するための発
電器３０とを別個に設けているが、発電器３０の交流周
波数がロータ７の偏心回転数に比例していることから、
発電器３ｏの交流周波数をＦ／Ｖコンバータ等により信
号電圧に変換し、この変換電圧に基づいた流量表示を行
なうようにしてもよい。また、発電器の交流周波数から
ロータ回転数を検出するようにした場合には、回転検出
用の磁気ピックアップ機構と回路電源を供給するための
発電器を一体構造とすることができる。

即ち、偏心カム軸１０を永久磁石等で作って発電＝　　
　　１２　　　− 器のマグネット「１−タとし、このマグネットロータの
外周となるケーシング１内に発電器のステータコイルを
配置した構造とする。

更に、−ヒ記の実施例ではケーシング１の左側から加圧
流体を供給した場合を例にとるものであったが、ケーシ
ング１の右側から加圧流体を供給した場合にも、ロータ
７の偏心回転に基づく通過流間の測定及び発電器３０の
回転駆動による回路電源の供給ができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、２条螺旋ねじ
の雌ねじが内部されたステータの内部に、単条螺旋ねじ
の外形形状を有する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Ｊ：るロータの偏心回転を検出して通過流量を表示器
に測定表示する容積式流量計において、ロータの偏心回
転をステータ軸心線回りの回転運動に変換する軸受機構
と同一　　　　１３　　　　− 軸に発電器を配置し、軸受機構による発電器の回転駆動
で表示器に回路電源を供給、するようにしたため、流量
計において通過流量を測定表示するための回路電源を全
て流量計自身で賄うことができ、流量計に対する電源供
給線の敷設が不要であることから、設備工事や保守点検
が極めて簡単となる。

特に、屋内に流量計を設置する場合には電源供給を考慮
することなく、必要な場所に自由に流量計を設置するこ
とができる。

更に、測定対象となる加圧流体のエネルギーを電気エネ
ルギーに変換して利用していることから、多数の流量計
を設置した場合には充分な省エネルギー効果が得られる
。

【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。 １：ケーシング ２：７ランテ部 ４：円筒大径部 ５：雌ねじ ６：ステータ ７：ロータ ８．１１：軸部 ９：ステータ軸心線 １０：偏心カム軸 １１：軸穴 １２：セラミックボール １４：支持固定部 １５：セラミック軸受（プ １６：ロータ軸心線 １７：マグネットバー １８：ビックアップコイル １９：表示器 ２０：流量表示部 ３０：発電器 ３１−回転軸 ３２：マクネットロータ ３３ニスチータコイル ３４：ハウジング ３５ニスペーサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ２条螺旋の雌ねじが内穿されたステータの内部に単条螺
   旋ねじの外形形状を有するロータを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表示器に測定
   表示する容積式流量計に於いて、 前記ロータの偏心回転をステータ軸心線回りの回転運動
   に変換する軸受機構と、該軸受機構の伝達回転により駆
   動され前記表示器に回路電源を供給する発電器とを備え
   たことを特徴とする容積式流量計。