JPS62140023A - 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】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 本発明は水蒸気、気体等のあらゆる流体の流量を高精度
に、しかも長期安定して測定するこ七ができる羽根車式
流量計に関するものである。

「従来の技術」 第６図は従来例の小容量の羽根車式流量計量水器と呼ば
れるものである。流入口２から流入する水はフィルタ５
２を通じて本体１を隔壁４で仕切った入口側１ａに入り
、本体１に嵌入固定しである計量ユニット５５のケース
５４に設けた孔５５よりケース５４に入りケース５４の
孔５６から隔壁４の出口側１ｂに出て流出口３から流出
する。ケース５４に流入出する水により羽根車５６は回
転し１羽根車３６を固定した回転軸５７が回転する。回
転軸５７の下端は円錐形でケース５４にねじ込まれたピ
ボット軸受５８により支持され、回転軸５７は上にのび
てケース５４に連設した計量ユニットの計器箱５９に設
けた軸封装置６１により軸封されて計器箱５９に突出し
計器箱５９にねじ込まれたビポツ上軸受５１により上端
に設けた円錐軸端が支持されている。従って羽根車３６
の回転は回転軸５７で計器箱５９に導かれ、計器箱５９
内では回転軸５７に固定された歯車６５に連動する歯車
列６４が回転し、目盛板６２を貫通して上にのびる指針
６３を設けた歯車列の夫々の軸は回転して指針６３を回
転する。指針６６に対応して目盛板６２上にはアナログ
量として水量の数値の各桁が表示されている。６６は計
器箱５９を密閉しているガラスである。

「発明が解決しようとする問題点」 流量計は小量の流量で羽根車３６を駆動させ流量検出が
可能なように起動トルクが小さい必要があり、羽根車３
６の回転数が流量に応じて、精度よく比例することが必
要である。然し乍ら上記流量計では軸封装置６１を完全
なものとしておく必要があり、軸封装置６１から水洩れ
すると目盛板６２が見え難く各歯車、指針６３が液中で
運動するため抵抗が増大するのでこの対策上軸封装置６
１の摩擦抵抗は大きくなる。又計器箱５９内の歯車列に
よる摩擦抵抗が大きく、歯車の速度変化も大きいので摩
擦抵抗も変動が大きく、計量誤差が大きくなる。

流量計で計量される流体は清水に限らないので鉄さび、
砂を含んだり、海水等を取扱う場合もある。従って上記
下部のピボット軸受５８はこのような環境下で摩耗、腐
食しない必要がある。軸封装置６１に洩れが生ずると計
量不良或は計量不可能となってしまう。

流量計は取扱い易いことが必要であるが上記従来例では
水道用量水器として用いる場合に検針はかがみ込んで読
み取らねばならず取扱い容易とはい−難い。

他の形式の羽根車式流量計においても液体中に羽根車を
支持する軸受を配しており、羽根車軸は軸封されている
が、上記と同様の問題点がある。

本発明は羽根車式流量計における問題点を解消し、計測
誤差が少なく、耐久性ある流量計を提供することを目的
とするものである。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」 本発明は計量される流体の流入出口を備えた本体中を流
れる流体により回転駆動される羽根車を備え、羽根車の
回転の数１こ基づいて流量を計量する流量計において、
本体中を流れる流体と外部側とを隔離する隔離板を本体
ｌこ密封して配し、隔離板の両端面に夫々スパイラル溝
を同一中心で同一側から見て同方向の向きに捩った軸受
面を形成し、隔離板の本体中を流れる流体側の軸受面に
摺動する受板を設け、この受板に羽根車を固定し、隔離
板の外部側の軸受面に摺動する受板を設け、この受板の
回転を検出表示する手段を設け、羽根車が固定された受
板は磁気的に連結して検出側の受板に回転を伝える如く
になっている流量計である。

「作用」 羽根車が回転すると羽根車は隔離板に支持され、その軸
受面において羽根車を固定した受板が動圧下に摺動回転
し、磁気的に連結された隔離板の外部側の軸受面に摺動
する受板を動圧下に従動回転させ、この受板は回転を検
出され、表示され流量が示される。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は縦断面図である。本体１は流入口２、流出口３
を備え、流入出口２，３間を隔壁４にて仕切り、隔壁４
には円形の流体の通路５を備える。本体１の通路５の直
上の円孔１５には底面に隔離板６を嵌め込み接着固定さ
れたケース７が密封して嵌め込まれ固定されている。隔
離板６を挾持してスパイラル溝付スラスト軸受を備えた
磁石継手８が構成される。

第２図は隔離板６の両側の拡大詳細図であって同期磁石
継手の縦断面図である。駆動側ヨーク１１及び駆動側ヨ
ーク１１と同志の負荷側ヨーク１２の対向する端面周上
に交互に極性の異なる永久磁石を固定されたマグネッ）
１３．１４間のギャップには平板で非磁性体のセラミッ
クス例えば炭化珪素ＥｌｉＣの隔離板６が間挿され、マ
グネット１３．１４と隔離板６間は微小すきまが設けら
れている。ヨーク１１．’１２の中心部にはボス１６．
１７が夫々一体に設けられボス１６の中心孔には羽根車
軸９が圧入されている。ヨーク１２の端面には放射状に
白黒に着色された信号板２０が貼付けられている。ボス
１６．１７の対向端面には受板２１，２２が接着されて
中心孔１８．１９に嵌入しているが、ボス１６．１７に
対して回転並びに軸方向に関し剛に固定できれば他の固
定方法でもよい。

第４図は第２図の隔離板６のＡ矢視図、第５図は同じく
Ｂ矢視図であり、中心部を示している。受板２１．２２
はこの部分において例えば１〜３μｍ程度の微小な液膜
を介して隔離板６と接し得るようになっている。隔離板
６の中心部にはスラスト軸受面２５．２４が設けられて
おり、それぞれの面は微小量突出してその部分の受板２
１．２２の直径とほぼ等しい外周から中心部へ向って行
止るようにスパイラル溝２５．２６が等配して設けられ
ている。このスパイラル溝２５のねじれ方向は駆動側ヨ
ーク１１が回転するときにその回転方向で受板２１が回
転するときに受板２１とスラスト軸受部２３との間で動
圧が発生する方向である。駆動側ヨーク１１の回転によ
りマグネット１３はマグネット１４を吸引してヨーク１
２を同方向に回転させる。このヨーク１２の回転により
受板２２が回転するときにスラスト軸受部２４との間で
動圧が発生するようにスラスト軸受部２４のスパイラル
溝２６の方向が定められる。従って、同じ側から見る場
合にスパイラル溝２５．２６は一方は隔離板６の裏側に
あるがその捩れ方向は同一方向である。

２７．２８はマグネツＩ−１３，１４の外周に嵌入する
磁界の洩れを制限するアルミ又は真鍮のリングである。

受板２１，２２と隔離板６の中心部のスラスト軸受面２
５．２４の中心の対向部分には第２図の拡大図の第３図
に示すように半球形凹部２９，５１及び３２．３３が設
けられ、小球３４．３５が夫々収容されている。この小
球５４，３５の球径は受板２１とスラスト軸受面２３．
受板２２とスラスト軸受面２４が固体接触した際に小球
３４と各凹部２９，３１或は小球３５と各凹部３２　、
３３が接するかわずかに隙間がある程度である。この小
球５４，５５と凹部２９，５＋及び３２．３３間の空間
には夫々高粘性潤滑剤を受板２１とスラスト軸受面２３
間、受板２２とスラスト軸受面２４間と併せて封入しで
ある。

こ＼でスパイラル溝が形成される隔離板６の材料は耐食
性ある硬質材料が望ましく、セラミックス（ＳｉＣ，Ｓ
ｉ３Ｎ４　、ＡＬ２０ｓ　、ＺｒＯ２，ＴｉＯ等）がよ
く、受板２１．２２はセラミックス又は超硬合金等であ
る。

例として受板２１．２２は厚さ１〜２ミリメートル、隔
離板６の厚さ２ミリメートル程度であり、スパイラル溝
２５．２６は夫々深さが３〜５０μｍ程度である。この
スパイラル溝２５．２６はマスクをかぶせた上ショツト
ブラストにより形成せられる。

環境を大気、水中、スラリー液中で各々行った（軸受単
独試験）実験によるに高粘性潤滑剤例えばシリコン含有
グリースをスラスト軸受部２５．２４と受板２１．２２
間に塗布しておくのみで１０万回の起動停止によっても
軸受摺動面の損傷は−切なく、該グリースの損耗は認め
られなかった。又、軸受面にスラリーが浸入することが
−切なかったので高粘性潤滑剤を軸受面間に封入してお
くことは有効である。尚、負荷能力は動圧発生時２００
Ｋｑ／ＬＭ２の面圧に耐えるが、更に受板２１又は２２
を隔離板６から引離す方向に対しても高粘性潤滑剤が存
在すると３．５〜７に４／ｃｍ２の抵抗力がある。

このような構成としたので上側で示すようにマグネット
１３．１４端面間距離が従来例の磁石継手が９ミリメー
トルの場合に約２ミリメートルとすることができており
、トルクの伝達能力が極めて大きい。

羽根車軸９は通路５と同窓に位置し、羽根車３６が固定
されている。

ケース７はカバー６７により密閉されている。

光ファイバー３８の一端が信号板２０に直交するように
カバー５７を密封挿通し、カバー３７に固定されている
。

第１図に示すように光フアイバーケーブル３８は上記の
ように構成された流量検出部から制御部３９ｉこ導かれ
る。制御部３９はレーザ半導体４１からの光がコリメー
タレンズ４２により平行光に集束され、ハーフミラ−４
６を透過して光フアイバーケーブル３８の他端に投光さ
れるようになっている。光フアイバーケーブル３８で送
られた光の信号は信号板２０にでパルス信号として反射
し、光フアイバーケーブル３８によりハーフミラ−４６
に送られて反射し、フォトセルのような受光素子４４に
より光電変換され、その１気パルス信号は制御装置４５
（こより累計されて流量値に演算され、例えば液晶のよ
うな表示器４６に流量が表示されるようになっている。

流入口２から流入する水は通路５を通じて羽根車５６を
通過して羽根車６６を回転し、流出口６より流出する。

羽根車６６の回転により、羽根車軸９、ヨーク１１、駆
動側マクネット１３、受板２１等は一体で回転する。そ
して羽７根車６６等はスパイラル溝２５により発生する
動圧により流体潤滑下に支持され回転するのでその軸受
抵抗は極めて小さい。尚小球６４（ま受板２１の回転中
は受板２１の求心作用があるので通常は作用せず主とし
て羽根車３６の静止時の横ずれ防止用である。駆動側マ
グネット１３の附勢（こより従動側マグネット１４は従
動し、これと一体のヨーク１２、受板２２、信号板２０
等は一体に回転し、隔離板のスパイラル溝２６により受
板２２と隔離板６間に発生する動圧により担持されるの
で軸受抵抗は極めて小さい。マグネット１３．１４間の
間隙が小さいので効率よく駆動側トルクは受動側へ伝え
られる。この場合磁石継手８としては遅れはあっても滑
りさえなければよいので同期磁石継手が適当であるが、
滑り状態が把掴できるものであれば制御装置４５で補正
できるので使用可能であり、電磁誘導電流による渦電流
磁石継手によることもでき、磁石継手の形式を問うもの
ではなく、スパイラル溝付スラスト軸受を有する磁石継
手となっておればよいものである。

実施例は信号板を光学装置ｌこより回転を検出して受光
素子、制御装置等により流量を表示するようにしたが従
来例のよう１こヨーク１２１こ固定した歯車に歯車列を
介して指針により表示するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明は計量される流体の流入出口を備えた本体中を流
れる流体により回転駆動される羽根車を備え、羽根車の
回転の数に基づいて流量を計量する流量計において１本
体中を流れる流体と外部側とを隔離する隔離板を本体に
密封して配し、隔離板の両端面に夫々スパイラル溝を同
一中心で同一側から見て同方向の向きに握った曲受面を
形成し、隔離板の本体中を流れる流体側の軸受面に摺動
する受板を設け、この受板に羽根車を固定し、隔離板の
外部側の軸受面に摺動する受板を設け、この受板の回転
を検出表示する手段を設け１羽根車が固定された受板は
磁気的に連結して検出側の受板に回転を伝える如くにな
っている流量計としたから １、　羽根車の回転を検出する側と流体の流れる側とは
隔離されているため、前者の側に流体の浸入することは
全くない。

２　液体中にスパイラル溝を備えた軸受により羽根車の
回転を支持するため、液体の種数、液体に混入する異物
にか〜わらず用いることができ、軸受に耐食性があり、
耐久性に優れる。

＆　スパイラル溝付スラスト軸受を構成しているために
動圧軸受となり、流体摩擦下において両受板は回転する
ため軸受抵抗は極小である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面図、第２図は第１図の
一部拡大詳細図、第３図は第２図の一部拡大図、第４図
は第２図のＡ矢視図、第５図は第２図のＢ矢視図、第６
図は従来例の縦断面図である。 １・・本体　１ａ・・入口側　１ｂ・・出口側　２・・
流入口　３・・流出口　４・・隔壁５・・通路　６・・
隔離板　７・・ケース　８・・磁石継手　９・・羽根車
軸　１１・・駆動側ヨーク　１２・・負荷側ヨーク　１
５．１４・・マグネット　１５・・円孔　１６，１７・
・ボス　１８．１９・・中心孔　２０・・信号板２１゜
２２・・受板　２３．２４・・スラスト軸受面２５．２
６　・・スパイラル溝　２７．２８　・・リング　２９
，５１，５２．３５・・凹部　５４，３５・・小球　３
６・・羽根車　３７・・カバー　３８・・光フアイバー
ケーブル　３９・・制御部　４１・・レーザ半導体　４
２・・コリメータレンズ４６・・ハーフミラ−４４・・
受光素子　４５・・制御装置　４６・・表示器　５１・
・ピボット軸受　５２・・フィルタ　５３・・計量ユニ
ット　５４・・ケース　５５，５６・・孔　５７・・回
転軸　５８・・ピボット軸受　５９・・計器箱　６１・
・軸封装置　６２・・目盛板６３・・指針　６４・・歯
車列　６５・・歯車６６・・ガラス。 特許出願人　　株式会社荏原総合研究所株式会社荏原製
作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、計量される流体の流入出口を備えた本体中を流れる
   流体により回転駆動される羽根車を備え、羽根車の回転
   の数に基づいて流量を計量する流量計において、本体中
   を流れる流体と外部側とを隔離する隔離板を本体に密封
   して配し、隔離板の両端面に夫々スパイラル溝を同一中
   心で同一側から見て同方向の向きに捩つた軸受面を形成
   し、隔離板の本体中を流れる流体側の軸受面に摺動する
   受板を設け、この受板に羽根車を固定し、隔離板の外部
   側の軸受面に摺動する受板を設け、この受板の回転を検
   出表示する手段を設け、羽根車が固定された受板は磁気
   的に連結して検出側の受板に回転を伝える如くになつて
   いる流量計。