KR101057506B1 - 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조 - Google Patents

Abstract

한쪽의 차압 검출용 도압로(71) 및 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는, 전후방향에 소정의 간격으로 나열하도록 형성되어 있다. 또한, 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)가 제 2 유입통로(67) 및 제 1 유입통로(43)의 연속 중심위치(70)보다 앞에서 연속하도록 되어 있다. 또한, 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)가 제 2 유출통로(66) 및 제 1 유출통로(44)의 연속 중심위치(69)보다 뒤쪽에서 연속하도록 되어 있다.

Description

서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조{PATH STRUCTURE FOR FLOW AND DIFFERENTIAL-PRESSURE DETECTIONS IN SERVO-TYPE DISPLACEMENT FLOWMETER}

본 발명은, 서보형 용적 유량계에 관한 것으로, 상세하게는, 이 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조에 관한 것이다.

용적 유량계는, 이 구성의 하나로 펌프부를 가지고 있다. 펌프부는, 유로내에 설치되는 계량실과, 이 계량실 내에서 회전마다 일정 체적의 피측정 유체를 유출하는 한 쌍의 회전자를 구비하여 구성되어 있다. 용적 유량계는, 회전자의 회전으로부터 유량을 계측할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 계량실과 회전자로 형성되는 용적을 기준 용적으로 하고, 계량실내에 유입하는 피측정 유체를 회전자의 회전에 따라 배출하면서 회전자의 회전수로부터 유량을 구할 수 있도록 구성되어 있다.

용적 유량계는, 체적 유량을 직접 측정할 수 있고 정밀도도 높기 때문에, 산업용, 거래용의 유량계로서 넓게 사용되고 있다.

그런데, 피측정 유체의 점도나 밀도 등의 물성치에 영향을 받지 않고 안정된 고정밀도의 유량의 측정이 가능해지도록, 유량계의 유출입구 사이의 압력 손실을 정확하게 검출하여, 이 압력 손실이 항상 제로가 되도록 회전자에 외부로부터 서보모터로 구동력을 주어, 이 때의 회전자의 동작 회전수로부터 유량을 측정할 수 있도록 구성되는 용적 유량계로서는, 일본특허공보 제 3331212호에 개시되는 서보형 용적 유량계가 알려져 있다.

상기 종래의 서보형 용적 유량계에 있어서는, 유출입구 사이의 차압을 검출하는 구조 및 구성이 되어 있지만, 차압 검출위치가 계량실로부터 비교적 멀어진 위치로 설정되어 있기 때문에, 정밀도가 높은 검출을 할 수 없다고 하는 문제점을 가지고 있다(일본특허공보 제 3331212호의 용적 유량계에 한정하는 것은 아니다).

또한, 차압계가 계량실을 갖는 케이싱으로부터 멀어진 위치에 설치되어 있고, 도압관을 이용하여 케이싱으로부터 압력을 취출하는 구조로 되어 있지만, 이것에 의해서 응답성의 저하가 염려되어, 정밀도가 높은 검출을 할 수 없다고 하는 문제점을 가지고 있다(일본특허공보 제 3331212호의 용적 유량계에 한정하는 것이 아니다). 한편, 차압계가 케이싱으로부터 멀어진 위치에 설치되기 때문에, 용적 유량계가 커져 버린다고 하는 문제점도 가지고 있다.

본 발명은, 상술한 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 차압 검출의 정밀도 향상을 도모한 것이 가능함과 동시에, 소형화를 도모하는 것이 가능한 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 청구항 1 기재의 본 발명의 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조는, 회전자축의 축방향을 전후라고 정의하면, 이 회전자축을 갖는 제 1 회전자 및 제 2 회전자의 맞물림 부분의 상하가 되도록 계량실에 피측정 유체 유출구 및 피측정 유체 유입구를 형성하고, 위쪽의 상기 피측정 유체 유출구에 이어지도록 상기 축방향으로 연장하는 제 1 유출통로를 본체 케이싱에 형성하고, 아래쪽의 상기 피측정 유체 유입구에 이어지도록 상기 축방향으로 연장하는 제 1 유입통로를 상기 본체 케이싱에 형성하고, 평행이 되는 상기 제 1 유출통로 및 상기 제 1 유입통로 중, 상기 제 1 유출통로에 연속하도록 상기 축방향에 대해서 직교방향으로 연장하는 제 2 유출통로를 본체 케이싱에 형성함과 동시에, 상기 제 1 유입통로에 연속하도록 상기 직교방향으로 연장하여 상기 제 2 유출통로에 평행한 제 2 유입통로를 본체 케이싱에 형성하고, 상기 제 1 유입통로의 중심위치와 상기 제 2 유입통로의 중심위치가 일치하는 연속 중심위치와 상기 피측정 유체입구와의 사이의 위치에서 상기 제 1 유입통로에 일단이 개구함과 동시에 상기 제 2 유입통로에 대해서 겹치지 않도록 연장하는 한쪽의 차압 검출용 도압로(導壓路)를 상기 본체 케이싱에 형성하고, 상기 제 1 유출통로의 중심위치와 상기 제 2 유출통로의 중심위치가 일치하는 연속 중심위치보다 상기 피측정 유체 유출구로부터 멀어지는 위치에서 상기 제 1 유출통로에 일단이 개구함과 동시에 상기 제 2 유출통로에 대해서 겹치지 않도록 연장하고 또한 상기 한쪽의 차압 검출용 도압로에 대해서 평행이 되는 다른쪽의 차압 검출용 도압로를 상기 본체 케이싱에 형성하고, 또한, 상기 한쪽의 차압 검출용 도압로의 타단과 상기 다른쪽의 차압 검출용 도압로의 타단에 연속하도록 차압 검출부를 상기 본체 케이싱에 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 청구항 2 기재의 본 발명의 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조는, 청구항 1에 기재의 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조에 있어서, 상기 제 2 유출통로 및 상기 제 2 유입통로를 좌측방향 또는 우측방향으로 연장하도록 형성함과 동시에, 상기 한쪽의 차압 검출용 도압로 및 상기 다른쪽의 차압 검출용 도압로를 아래쪽방향 또는 위쪽방향으로 연장하도록 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 차압을 취출하는 위치가 펌프부에 가까운 구조로 된다. 따라서, 차압 검출의 정밀도를 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 차압을 검출하는 수단이 본체 케이싱에 일체화하는 구조의 서보형 용적 유량계가 된다. 따라서, 차압을 검출하는 위치가 펌프부에 대해서 보다 가까운 구조로 되어, 그 결과, 차압 검출의 정밀도를 한층 높이는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 피측정 유체의 유입의 경로와 유출의 경로가 회전자의 맞물림 부분의 상하 간격을 유지한 상태로 평행한 경로에 형성된다. 그리고, 이들 경로가 각각 L자 형상의 경로가 되도록 형성된다. 또한, 이러한 경로로부터 연장하는 차압 검출에 관한 경로도 회전자축의 축방향에 대해 직교방향으로 또한 평행한 경로에 형성된다. 따라서 본 발명에 의하면, 용적 유량계 자체를 회전자축의 축방향으로 짧게 하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 의하면, 차압 검출의 정밀도를 종래보다 현격히 향상시킬 수 있다고 하는 효과를 이룬다. 또한, 서보형 용적 유량계의 소형화를 도모할 수 있다고 하는 효과를 이룬다.

도 1은, 본 발명에 관한 서보형 용적 유량계의 일실시형태를 도시하는 정면도이다.

도 2는, 서보형 용적 유량계의 좌측면도이다.

도 3은, 서보형 용적 유량계의 평면도이다.

도 4는, 시스템 구성도이다.

도 5는, 정면측에서 본 경우의 구성 설명도이다.

도 6은, 좌측면측에서 본 경우의 구성 설명도이다.

도 7은, 구동 위치에서 본 경우의 구성 설명도이다.

도 8은, 펌프 유닛의 구성 설명도이다.

도 9는, 펌프 유닛의 분해 사시도이다.

도 10은, 본체 케이싱에 하나인 앞쪽 본체 케이싱의 정면도이다.

도 11은, 앞쪽 본체 케이싱의 단면도이다.

도 12는, 도압로를 형성한 상태의 앞쪽 본체 케이싱의 단면도이다.

도 13은, 도 10의 A에서 본 도면이다.

도 14는, 도 13의 B-B선단면도이다.

도 15는, 구동 위치에서의 앞쪽 본체 케이싱의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 서보형 용적 유량계의 일실시형태를 도시하는 도면이다. 또한, 도 2는, 서보형 용적 유량계의 좌측면도, 도 3은, 서보형 용적 유량계의 평면도, 도 4는, 시스템 구성도, 도 5는, 정면측에서 본 경우의 구성 설명도, 도 6은, 좌측면측에서 본 경우의 구성 설명도, 도 7은, 구동 위치에서 본 경우의 구성 설명도, 도 8은, 펌프 유닛의 구성 설명도, 도 9는, 펌프 유닛의 분해 사시도, 도 10은, 본체 케이싱에 하나인 앞쪽 본체 케이싱의 정면도, 도 11은, 앞쪽 본체 케이싱의 단면도, 도 12는, 도압로를 형성한 상태의 앞쪽 본체 케이싱의 단면도, 도 13은, 도 10의 A에서 본 도면, 도 14는, 도 13의 B-B선단면도, 도 15는, 구동 위치에서의 앞쪽 본체 케이싱의 단면도이다.

한편, 단순한 단면으로 도시할 수 없는 부분은, 도면중에 있어서 '찢어' 표시하는 것으로 한다. 이 '찢어' 표시에 관해서는, 엄밀한 위치와 다른 것으로 한다. 전체도면에 걸쳐 단면 부분에 해칭을 도시하지 않은 것은 자세한 부분을 보기 어려워지는 것을 피하기 위해서이다.

도 1 내지 도 3에 있어서, 인용부호 1은, 본 발명에 관한 서보형 용적 유량계{이하, 용적 유량계(1)이라 약기한다}를 도시하고 있다. 용적 유량계(1)는, 펌프 유닛(2)을 구비하고, 이 펌프 유닛(2)을 자유롭게 탈착되도록 할 수 있는 구성을 가지고 있다. 또한, 용적 유량계(1)는, 특히 펌프 유닛(2)을 구비하는 경우에 적합한, 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조를 가지고 있다.

용적 유량계(1)의 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 용적 유량계(1)는, 상기 펌프 유닛(2)을 구비함과 동시에, 이 펌프 유닛(2)을 격납하는 본체 케이 싱(3)과 덮개(4)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 용적 유량계(1)는, 도 4 이후의 도면에 도시하는 바와 같이, 축 구동수단(5)과, 차압 검출수단(6)과, 제어수단(7)을 더 구비하여 구성되어 있다.

여기서 도 1 내지 도 3중의 화살표에 대해 설명하면, 화살표 P는 상하방향을 도시하고 있다. 또한, 화살표 Q는 좌우방향을, 화살표 R은 전후방향을 도시하고 있다. 한편, 이들 방향은 용적 유량계(1)의 부착시에 있어서의 방향에 대해, 일치, 불일치 중의 어느 것이라도 좋은 것으로 한다{다만, 후술하는 피스톤(17)이 상하방향이 되는 부착방향은 허용되지 않는 것으로 한다}.

도 6에 있어서, 본체 케이싱(3)은, 펌프 유닛(2)을 격납하는 구조를 가짐과 동시에 차압 검출수단(6)을 일체화하는 구조를 갖는 앞쪽 본체 케이싱(8)과, 이 앞쪽 본체 케이싱(8)에 연결하여 축 구동수단(5)의 본체가 되는 서보모터(9)를 내부에 부착하는 것이 가능한 뒤쪽 본체 케이싱(10)을 구비하여 구성되어 있다.

앞쪽 본체 케이싱(8)의 전면(前面)에는, 펌프 유닛(2)을 격납하기 위한 유닛 격납 오목부(11)가 형성되어 있다. 펌프 유닛(2)은, 유닛 격납 오목부(11)에 삽입되어, 이 후에 덮개(4)에 의해 가려지는 것에 의해서 완전하게 격납되도록 되어 있다. 용적 유량계(1)는, 덮개(4)를 떼어냄으로써 펌프 유닛(2)의 메인터넌스나 교환 등을 할 수 있게 되어 있다.

먼저, 도 4를 참조하면서 시스템 구성에 대해 간단하게 설명을 하기로 하다. 그리고 다음에, 도 1 내지 도 15의 각 도면을 참조하면서 각 구성부재에 대해서 설명을 하기로 하다.

도 4에 있어서, 인용부호 12는 펌프부를 도시하고 있다. 이 펌프부(12)는, 계량실(13)과, 한 쌍의 회전자(14)를 가지고 있다. 한 쌍의 회전자(14)는 서로 맞물리도록 배치되어 있고, 이 중의 하나는 서보모터(9)에 의해서 구동되도록 되어 있다. 차압 검출수단(6)은, 한 쌍의 차압 검출용 도압로(15)와, 차압 검출부(16)를 가지고 있다. 또한, 여기에서는 피스톤(17)과, 발광측 광전 센서(발광소자)(18)와, 수광측 광전 센서(수광소자)(19)를 가지고 있다. 제어수단(7)은, 연산회로(20)와, 제어회로(21)와, 출력회로(22)를 가지고 있다.

상기 구성에 있어서, 유입구(23)로부터 들어간 피측정 유체(도면중에서는 우측에서 좌측으로 흐른다)는, 펌프부(12)의 한 쌍의 회전자(14)를 거쳐 유출구(24)에 이르게 되어 있다. 한 쌍의 회전자(14)의 전후(도 4중에서는 좌우에 상당한다)에는, 한 쌍의 차압 검출용 도압로(15)가 설치되어 있고, 차압이 발생한 경우에는, 차압 검출부(16)에 수납되는 피스톤(17)이 좌우로 동작하도록 되어 있다. 이 피스톤(17)의 동작은, 발광측 광전 센서(18)나 수광측 광전 센서(19)에 의해 관측되어, 피스톤(17)의 위치 정보가 연산회로(20)에 전달되도록 되어 있다.

연산회로(20)에서는, 차압을 항상 제로로 하도록, 다시 말하면 피스톤(17)을 정지시키도록, 제어회로(21)로 전달하기 위한 신호가 생성되도록 되어 있다. 제어회로(21)에서는, 연산회로(20)로부터의 신호에 기초하여 서보모터(9)를 구동하도록 되어 있다. 제어회로(21)에는, 서보모터(9)로부터 피드 백되는 엔코더 신호가 전달되도록 되어 있다. 이 엔코더 신호는 출력회로(22)로 전달되고, 출력회로(22)는 엔코더 신호를 유량 신호(펄스 출력)로서 외부로 출력하도록 되어 있다.

용적 유량계(1)의 각 구성부재에 대해 설명한다.

펌프 유닛(2)은, 펌프부 케이싱(25)의 내부에 펌프부(12)를 설치하여 이루어지는 구조를 가지고 있다(예를 들면 도 8 및 도 9 참조). 펌프부 케이싱(25)은, 전후방향의 두께가 비교적 작은 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 본 형태에 있어서는, 유량 범위 변경시의 교환 용이성에까지 배려하기 위해서, 상기 두께가 일정하게 되도록 설정되어 있다. 한편, 대략 원기둥형상의 형상은 일례인 것으로 한다{펌프부(12)의 형성이 가능하고, 유닛 격납 오목부(11)(도 6 참조)에 대한 탈착이 용이하면 특별히 형상은 한정되지 않는 것으로 한다}.

도 9에 있어서, 펌프부 케이싱(25)은, 3매의 플레이트를 가지고 있다. 앞쪽으로부터 순서대로 명칭을 들면, 덮개측 플레이트(26), 중앙 플레이트(27), 및 회전자축 연장측 플레이트(28)의 분할 가능한 원형의 3매의 플레이트를 가지고 있다. 이들 3매의 플레이트는, 겹쳐 맞추어 복수의 비스(부호 생략)에 의해 고정되도록 되어 있다.

이러한 구성의 펌프부 케이싱(25)은, 후방으로 돌출하는 위치 결정 핀(29)을 가지고 있다{위치 결정 핀(29)의 설정은 임의인 것으로 한다}. 위치 결정 핀(29)은, 펌프 유닛(2)을 유닛 격납 오목부(11)(도 6 참조)에 삽입하여 격납할 때에 부드럽게 위치 맞춤을 할 수 있도록 하기 위해서 설치되어 있다.

한편, 유닛 격납 오목부(11)에 있어서 위치 결정된 후의 펌프 유닛(2)은, 펌프부 케이싱(25)을 통하여 비틀어 넣어지는 유닛 부착 비스(30)에 의해서 고정되도록 되어 있다(도 6 참조).

3매의 플레이트의 주요한 부분에 대해 설명하면, 중앙 플레이트(27)는, 계량실(13)(도 8 참조)의 형상에 맞추어 관통 형성되는(전면에서 후면으로 걸쳐 관통한다) 계량실 형성부(31)를 가지고 있다. 본 형태의 중앙 플레이트(27)는, 회전자 (14)의 두께보다 극히 조금 커지는 두께로 설정되어 있다.

덮개측 플레이트(26)는, 계량실 형성부(31)의 앞쪽의 개구를 가리는 평탄한 면(후면)을 가지고 있다. 이러한 덮개측 플레이트(26)에는, 후술하는 피측정 유체 유입구(32)의 위치에 맞추어 관통하는 도압구(33)가 형성되어 있다(도 8 참조). 도압구(33)는, 피측정 유체 유입구(32)로부터 유입하는 피측정 유체의 일부를 유닛 격납 오목부(11)(도 6 참조)에 이끌기 위해서 형성되어 있다. 덮개측 플레이트(26)의 후면에는, 베어링(34)이 두 개, 좌우방향으로 소정의 간격으로 나열되도록 설치되어 있다.

회전자축 연장측 플레이트(28)는, 계량실 형성부(31)의 뒤쪽의 개구를 가리는 평탄한 면(전면)을 가지고 있다{한편, 유량 범위를 변경하는 경우, 전면을 움푹하게 하여 계량실 형성부(31)의 일부를 형성하도록 해도 좋은 것으로 하다. 이 경우, 회전자축 연장측 플레이트(28)는 교환 부품으로서 몇 개의 종류가 준비되는 것으로 한다}.

이러한 회전자축 연장측 플레이트(28)에는, 계량실 형성부(31)에 연이어 통하는, 다시 말하면 계량실(13)에 연이어 통하는 피측정 유체 유입구(32) 및 피측정 유체 유출구(35)가 관통 형성되어 있다. 또한, 회전자축 연장측 플레이트(28)에는, 후방으로 연장하는 회전자축(36)에 대한 구동축용 관통구(37)도 관통 형성되어 있 다

회전자축 연장측 플레이트(28)의 전면에는, 베어링(38)이 두 개, 좌우방향으로 소정의 간격으로 나열되도록 설치되어 있다. 베어링(38) 중 하나는, 구동축용 관통구(37)(도 7 참조)에 설치되어 있다. 회전자축 연장측 플레이트(28)의 베어링 (38)과, 덮개측 플레이트(26)의 베어링(34)에 의해서 회전자(14)의 회전자축(36, 39)은 양팔보 구조로 자유롭게 회전되도록 지지되어 있다

도 8에 있어서, 펌프부(12)는, 계량실(13)과, 한 쌍의 회전자(14)와, 회전자축(36,39)을 가지고 있다. 한 쌍의 회전자(14)는 서로 맞물리도록 배치되어 있고, 이 중의 하나에 설치되는 회전자축(36)이 구동축이 되어 구동축용 관통구(37)(도 7 참조)를 통하여 외측까지 연장하도록(후방으로 연장하도록) 되어 있다.

상기 피측정 유체 유입구(32) 및 피측정 유체 유출구(35)는, 한 쌍의 회전자 (14)의 맞물림 부분의 상하에 배치 형성되어 있다. 도면에 있어서, 아래쪽이 피측정 유체 유입구(32)가 되어 있고, 위쪽이 피측정 유체 유출구(35)가 되어 있다. 또한, 이 피측정 유체 유입구(32) 및 피측정 유체 유출구(35)는, 맞물림 부분의 극히 근처에 개구하도록 배치 형성되어 있다.

구동축용 관통구(37)(도 7 참조)는, 서보모터(9)(도 6 참조)의 위치에 맞추어 배치 형성되어 있다. 본 형태에 있어서는, 이 중심이 본체 케이싱(3)(도 6 참조)의 중심축상에 위치하도록 배치 형성되어 있다.

도 5, 도 6에 있어서, 본체 케이싱(3)을 구성하는 앞쪽 본체 케이싱(8)은, 이 전면에 펌프 유닛(2)을 격납하기 위한 유닛 격납 오목부(11)를 가지고 있다. 또 한, 앞쪽 본체 케이싱(8)은, 이 좌측면에 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분을 가지고 있다. 이 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분은, 유닛 격납 오목부 (11)에 연이어 통하도록 형성되어 있다. 게다가, 앞쪽 본체 케이싱(8)은, 이 하방에 차압 검출수단(6)을 일체화하기 위한 부분을 가지고 있다. 이 부분은, 차압 검출에 관한 경로가 유닛 격납 오목부(11)의 근방에 연속하도록 형성되어 있다. 게다가 또한, 앞쪽 본체 케이싱(8)은, 이 후면에 뒤쪽 본체 케이싱(10)의 연결 부분과, 구동력 전달부(40)(도 7 참조)에 관한 부분을 가지고 있다. 구동력 전달부(40)에 관한 부분은, 유닛 격납 오목부(11)에 연속하도록 형성되어 있다.

유닛 격납 오목부(11)는, 앞쪽 본체 케이싱(8)의 전면에 있어서 원형의 함몰이 되는 것과 같은 형상으로 형성되어 있다. 유닛 격납 오목부(11)의 개구 가장자리부의 외측에는, O링(41)이 부착되어 있다. 앞쪽 본체 케이싱(8)의 전면에는, 유닛 격납 오목부(11)의 개구를 가리도록 하여 덮개(4)가 부착되어 있다. 이 덮개(4)의 부착에 관해서는, 볼트(42)를 4개소 단단히 조이는 것에 의해서 행하여지고 있다.

덮개(4)를 부착한 상태에 있어서, 앞쪽 본체 케이싱(8){유닛 격납 오목부 (11)} 및 덮개(4)는, 압력 용기로서의 기능을 가지게 되어 있다. 즉, 용적 유량계 (1)에 있어서는, 펌프 유닛(2) 자신이 압력 용기로서의 기능을 필요로 하지 않는 것이 되어 있다. 한편, 압력 용기로서 기능시키는 이유는, 펌프 유닛(2)의 도압구 (33)(도 8 참조)를 통하여 피측정 유체의 일부를 유닛 격납 오목부(11)에 흘러들게 하여, 펌프 유닛(2)의 외측도 충만한 유체에 의해서 접액하는 상태로 하기 때문이 다{펌프 유닛(2)의 안팎에 걸리는 유체압이 균압화된다}.

유닛 격납 오목부(11)의 안쪽(바닥)에는, 펌프 유닛(2)의 피측정 유체 유입구(32) 및 피측정 유체 유출구(35)의 위치에 맞추어 제 1 유입통로(43) 및 제 1 유출통로(44)가 형성되어 있다. 이 제 1 유입통로(43) 및 제 1 유출통로(44)는, 상기의 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분으로서 형성되어 있다. 제 1 유입통로 (43)는 아래쪽, 제 1 유출통로(44)는 위쪽이 되도록 배치 형성되어 있다. 제 1 유출통로(44)의 개구 가장자리부의 주위에는, O링(45)이 부착되어 있다(도 10 참조). 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분에 관해서는 나중에 상세하게 설명하는 것으로 한다.

또한, 유닛 격납 오목부(11)의 안쪽(바닥)에는, 펌프 유닛(2)으로부터 연장하는 회전자축(36)의 위치에 맞추어 회전자축용 관통구멍(46)이 형성되어 있다(도 15 참조). 이 회전자축용 관통구멍(46)은, 앞쪽 본체 케이싱(8)의 후면에 개구하는 내압 격판 취부용 오목부(47)(도 7 참조)에 연속하도록 형성되어 있다. 도 7에 있어서, 내압 격판 취부용 오목부(47)에는, 내압 격판(48)이 액밀상태(피측정 유체를 차단하는 상태)로 부착되어 있다. 이 내압 격판(48)에 의해서 유닛 격납 오목부 (11)측과 서보모터(9)측이 격리되어 있다(도 6 참조). 회전자축용 관통구멍(46)이나 내압 격판 취부용 오목부(47)나 내압 격판(48)은, 상기의 구동력 전달부(40)에 관한 부분을 구성하도록 되어 있다.

여기서, 도 6 및 도 7을 참조하면서 구동력 전달부(40)에 관한 부분 등의 각 구성을 열거하기로 한다{앞쪽 본체 케이싱(8)의 구성으로 유닛 격납 오목부(11)측 으로부터 순서대로 구성을 열거한 후, 서보모터(9)측의 구성을 열거하는 것으로 한다}. 한편, 작용 등의 구체적인 설명에 관해서는 생략하는 것으로 하다.

인용부호 49는 축 이음새를 도시하고 있다. 인용부호 50은 축 이음새 회전 멈춤 핀을 도시하고 있다. 인용부호 51은, 종동(從動) 자석축을 도시하고 있다. 인용부호 52는, 종동 자석 회전 멈춤 핀을 도시하고 있다. 인용부호 53은, 종동 자석을 도시하고 있다. 인용부호 54는, E링을 도시하고 있다. 인용부호 55는, 볼베어링을 도시하고 있다.

인용부호 56은, 주동(主動) 자석부를 도시하고 있다. 인용부호 57은, 주동 자석 부착 비스를 도시하고 있다. 인용부호 58은, 모터 어댑터를 도시하고 있다. 인용부호 59는, 모터 어댑터 비스를 도시하고 있다. 인용부호 60은, 모터 부착 금구를 도시하고 있다. 인용부호 61은, 감속기 부착 볼트를 도시하고 있다. 인용부호 62는, 모터 일부 부착 볼트를 도시하고 있다.

구동력 전달부(40)에 관한 부분의 구성으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 형태에 있어서는, 주동 자석부(56)와 종동 자석(53)에 의한 자기 이음새(63)에 의해서 펌프 유닛(2)으로부터 연장하는 회전자축(36)을 구동하도록 되어 있다. 본 형태에 있어서, 자기 이음새(63)를 이용하여 회전자축(36) 을 구동하는 방법을 채용하고 있기 때문에, 누액의 우려가 없는 것은 물론, 회전자축(36)을 부드럽게 회전시킬 수 있게 되어 있다.

구동력 전달부(40)에 관한 부분의 후방에 존재하는 서보모터(9)는, 뒤쪽 본체 케이싱(10)의 내부에 형성되는 본체 부착부(64)에 격납되는 상태에서 부착되어 있다. 한편, 본체 부착부(64)가 형성되는 뒤쪽 본체 케이싱(10)은, 용적 유량계(1)를 소정 위치에 설치하기 위한 설치용 베이스(65)를 가지고 있고, 앞쪽 본체 케이싱(8)의 하방에 형성되는, 차압 검출수단(6)을 일체화하기 위한 부분에까지 연장하여 이것을 고정할 수 있게 되어 있다.

도 10 내지 도 14를 주로 참조하면서, 상기의 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분과, 상기의 차압 검출에 관한 경로의 부분에 관해서 설명한다. 먼저, 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분에 관해서 설명한다.

위쪽의 제 1 유출통로(44)는, 이 일단이 펌프 유닛(2)의 피측정 유체 유출구 (35)에 이어지도록 형성되어 있다. 제 1 유출통로(44)는, 유닛 격납 오목부(11)의 안쪽(바닥)으로부터 이 후방으로 똑바로 연장하도록, 즉 펌프 유닛(2)으로부터 연장하는 회전자축(36)의 축방향에 대해서 평행하게 연장하도록 형성되어 있다. 이러한 제 1 유출통로(44)의 길이는, 용적 유량계(1)의 전후방향의 컴팩트화를 도모하기 위해, 극히 길이가 짧아지도록 설정되어 있다. 본 형태에 있어서는, 제 1 유출통로(44)의 타단 위치가 앞쪽 본체 케이싱(8)의 전후방향중앙 위치보다 앞이 되도록 길이가 설정되어 있다.

아래쪽의 제 1 유입통로(43)는, 이 일단이 펌프 유닛(2)의 피측정 유체 유입구(32)에 이어지도록 형성되어 있다. 제 1 유입통로(43)는, 유닛 격납 오목부(11)의 안쪽(바닥)으로부터 이 후방으로 똑바로 연장하도록, 즉 펌프 유닛(2)으로부터 연장하는 회전자축(36)의 축방향에 대해서 평행하게 연장하도록 형성되어 있다. 또한, 제 1 유입통로(43)는, 위쪽의 제 1 유출통로(44)와 평행하게 되도록 형성되어 있다. 이러한 제 1 유입통로(43)의 길이는, 위쪽의 제 1 유출통로(44)보다 약간 짧아지도록 형성되어 있다.

제 1 유입통로(43) 및 제 1 유출통로(44)에 대해 정리하면, 이 제 1 유입통로(43) 및 제 1 유출통로(44)는, 피측정 유체 유입구(32) 및 피측정 유체 유출구 (35)의 크기로 개구하고, 또한, 이러한 간격을 유지한 채로 평행하게 되고, 또한, 제 1 유출통로(44)의 쪽이 약간 길게 후방으로 연장하도록 형성되어 있다.

위쪽의 제 1 유출통로(44)(도 12, 14 참조)에는, 이것에 연속하도록 제 2 유출통로(66)가 형성되어 있다. 제 2 유출통로(66)는, 펌프 유닛(2)으로부터 연장하는 회전자축(36)의 축방향에 대해서 직교방향(본 형태에서는 좌측방향)으로 똑바로 연장하도록 형성되어 있다. 제 2 유출통로(66)는, 이 일단이 제 1 유출통로(44)에 연속함과 동시에 타단이 앞쪽 본체 케이싱(8)의 좌측면에 개구하도록 형성되어 있다. 제 2 유출통로(66)는, 제 1 유출통로(44)와 같은 크기로 개구하도록 형성되어 있다. 제 2 유출통로(66) 및 제 1 유출통로(44)는, 대략 L자 형상의 경로가 되도록 형성되어 있다.

아래쪽의 제 1 유입통로(43)에는, 이것에 연속하도록 제 2 유입통로(67)가 형성되어 있다. 제 2 유입통로(67)는, 펌프 유닛(2)으로부터 연장하는 회전자축 (36)의 축방향에 대해서 직교방향(본 형태에서는 좌측방향)으로 똑바로 연장하도록 형성되어 있다. 또한, 제 2 유입통로(67)는, 제 2 유출통로(66)와 평행하게 되도록 형성되어 있다. 제 2 유입통로(67)는, 이 일단이 제 1 유입통로(43)에 연속함과 동시에 타단이 앞쪽 본체 케이싱(8)의 좌측면에 개구하도록 형성되어 있다. 제 2 유 입통로(67)는, 제 1 유입통로(43)와 같은 크기로 개구하도록 형성되어 있다. 제 2 유입통로(67) 및 제 1 유입통로(43)는, 대략 L자 형상의 경로가 되도록 형성되어 있다.

제 2 유입통로(67) 및 제 2 유출통로(66)에 대해 정리하면, 이 제 2 유입통로(67) 및 제 2 유출통로(66)는, 피측정 유체 유입구(32) 및 피측정 유체 유출구(35)의 크기로 개구하고, 또한, 이러한 간격을 유지한 채로 평행이 되어, 함께 같은 길이로 앞쪽 본체 케이싱(8)의 좌측면에 개구하도록 형성되어 있다.

피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분은, 제 2 유출통로(66) 및 제 1 유출통로(44)의 대략 L자 형상의 경로와, 제 2 유입통로(67) 및 제 1 유입통로(43)의 대략 L자 형상의 경로로 이루어져 있다. 한편, 앞쪽 본체 케이싱(8)의 좌측면의 제 2 유출통로(66) 및 제 2 유입통로(67)의 각 개구부분에는, 이음새(68)가 각각 부착되어 있다. 본 형태에 있어서, 제 1 유출통로(44)는, 유닛 격납 오목부(11)에 개구하는 유출통로의 개구단부에 상당하는 것으로 한다. 또한, 제 1 유입통로(43)도 유닛 격납 오목부(11)에 개구하는 유입 통로의 개구단부에 상당하는 것으로 한다.

도 12에 있어서, 제 2 유출통로(66) 및 제 1 유출통로(44)의 연속 중심위치(69)와, 제 2 유입통로(67) 및 제 1 유입통로(43)의 연속 중심위치(70)는, 상하에 나열하도록 설정되어 있다. 본 형태에 있어서는, 연속 중심위치(70)가 제 1 유입통로(43)의 타단 위치에 맞추어 설정되어 있다. 따라서, 제 1 유출통로(44)는, 연속 중심위치(69) 보다 후방에 약간의 스페이스를 가지게 되어 있다. 이 스페이스는, 차압 검출을 위해서 이용되는 스페이스가 되어 있다. 제 1 유출통로(44)의 쪽 이 제 1 유입통로(43)보다 약간 길이를 길게 설정하고 있는 것은 이 때문이다.

다음에, 차압 검출에 관한 경로의 부분에 관한 설명을 하다.

아래쪽이 되는 제 1 유입통로(43)에는, 한쪽의 차압 검출용 도압로(71){도 4의 차압 검출용 도압로(15)에 상당}이 연속하도록 형성되어 있다. 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)는, 이 일단이 제 2 유입통로(67) 및 제 1 유입통로(43)의 연속 중심위치(70)와, 제 1 유입통로(43)의 일단과의 사이에 개구하도록 형성되어 있다. 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)의 일단은, 차압 취출구로서의 기능을 가지고 있다. 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)는, 하방에 똑바로 연장하도록 형성되어 있다. 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)는, 차압을 검출하기 위한 통로로서, 제 1 유입통로(43)보다 가늘어지도록 직경이 설정되어 있다.

위쪽이 되는 제 1 유출통로(44)에는, 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72){도 4의 차압 검출용 도압로(15)에 상당}가 연속하도록 형성되어 있다. 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는, 이 일단이 제 2 유출통로(66) 및 제 1 유출통로(44)의 연속 중심위치(69)보다 피측정 유체 유출구(35)로부터 멀어지는 위치에 개구하도록 형성되어 있다. 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)의 일단은, 차압 취출구로서의 기능을 가지고 있다. 본 형태에 있어서, 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는 제 1 유출통로(44)의 단부 위치에 맞추어 형성되어 있다. 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는, 하방에 똑바로 연장하도록 형성되어 있다. 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는, 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)와 평행하게 되도록 형성되어 있다. 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는, 차압을 검출하기 위한 통로로서, 제 1 유출통로(44)보다 가늘 어지도록 직경이 설정되어 있다.

한쪽의 차압 검출용 도압로(71) 및 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)에 대해 정리하면, 이 한쪽의 차압 검출용 도압로(71) 및 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)는, 전후방향에 소정의 간격으로 나열하도록 형성되어 있다. 또한, 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)가 제 2 유입통로(67) 및 제 1 유입통로(43)의 연속 중심위치(70)보다 앞에서 연속하도록 되어 있고, 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)가 제 2 유출통로(66) 및 제 1 유출통로(44)의 연속 중심위치(69)보다 뒤쪽에서 연속하도록 되어 있다. 한편, 이 연속 위치는, 차압 검출수단(6)의 피스톤(17) 등의 효율이 좋은 배치를 겨냥하여 설정되어 있다{이것에 의해, 차압 검출수단(6)을 앞쪽 본체 케이싱(8)에 일체화해도 용적 유량계(1)를 전후방향에 컴팩트화할 수 있다고 하는 이점을 갖는다(예를 들면, 한쪽의 차압 검출용 도압로(71)를 후방으로 늦추면, 이 늦춘 분만큼 차압 검출수단(6)의 각 구성의 배치를 후방에 늦출 필요성이 있어, 이 경우, 후방에 큰 것이 되어 버리기 때문이다)}.

한쪽의 차압 검출용 도압로(71) 및 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)의 각 타단에는, 이것에 연속하도록 차압 검출부(73){도 4의 차압 검출부(16)에 상당}가 형성되어 있다.

여기서, 차압 검출수단(6)의 구체적인 각 구성과 관련하는 부분을 열거하기로 한다. 한편, 작용 등의 설명에 관해서는 생략하는 것으로 한다(도 4의 설명이 참고가 된다).

인용부호 17은, 피스톤을 도시하고 있다. 인용부호 18은, 발광측 광전 센서 를 도시하고 있다. 인용부호 19는, 수광측 광전 센서를 도시하고 있다. 이것들은 도 4로 도시한 것과 기본적으로 같은 것이 이용되고 있다.

인용부호 74는, 광전 센서 케이스를 도시하고 있다(도 5 참조). 인용부호 75는, 광전 센서 부착판을 도시하고 있다. 인용부호 76은, 광전 센서패킹을 도시하고 있다. 인용부호 77은, 유리창 패킹을 도시하고 있다. 인용부호 78은, 광전 센서 부착 볼트를 도시하고 있다. 인용부호 79는, 강화유리를 도시하고 있다. 인용부호 80은, 강화유리용 O링을 도시하고 있다. 인용부호 81은, 광전 센서 위치 결정 핀을 도시하고 있다. 인용부호 82는, 광전 센서 케이스 부착 볼트를 도시하고 있다.

인용부호 83은, 실린더 앞쪽 뚜껑을 도시하고 있다. 인용부호 84는, 슬리브를 도시하고 있다(도 6 참조). 인용부호 85는, 실린더 덮개용 O링을 도시하고 있다. 인용부호 86은, 실린더 뒤쪽 뚜껑을 도시하고 있다. 한편, 슬리브(84)에는, 다른쪽의 차압 검출용 도압로(72)의 일부를 피스톤(17)의 위치에 맞추는 부분(87)이 형성되어 있다.

이상, 도 1 내지 도 15를 참조하면서 설명해 온 바와 같이, 용적 유량계(1)는, 상기의 피측정 유체의 흐름에 관한 경로의 부분과 상기의 차압 검출에 관한 경로의 부분을 특징적인 구조로 함과 동시에, 차압 검출수단(6)을 본체 케이싱(3){앞쪽 본체 케이싱(8)}에 일체화하는 구조를 채용하기 때문에, 차압 검출의 정밀도를 종래보다 현격히 높일 수 있게 되어 있다. 또한, 이러한 특징적인 구조를 채용하는 것에 의해, 용적 유량계(1) 자체를 전후방향에 짧게 할 수 있게 되어 있다.

이 외, 용적 유량계(1)에 관한 효과 등을 들면, 용적 유량계(1)는, 펌프부 (12)를 갖는 펌프 유닛(2)이 본체 케이싱(3){앞쪽 본체 케이싱(8)}의 유닛 격납 오목부(11)에 격납되어 덮개(4)로 덮이는 구조이며, 유닛 격납 오목부(11)와 덮개(4)에서 압력 용기로서 기능하는 부분이 형성되도록 되어 있다. 펌프 유닛(2)은, 이 내부에 피측정 유체가 흐름과 동시에 외측 전체도 피측정 유체가 충만하는 구조로 되도록 되어 있다. 펌프 유닛(2)은, 이 안팎에 걸리는 유체압이 균압화되는 구조로 되어 있다.

용적 유량계(1)에 있어서, 유체압에 의해서 만일 변형이 생기는 것은, 예를 들면 압력 용기로서 기능하는 덮개(4)이며, 펌프 유닛(2) 자체에 변형이 생기는 일은 없다. 따라서, 용적 유량계(1)는, 고정밀인 측정을 할 수 있게 되어 있다.

용적 유량계(1)는, 펌프 유닛(2)의 펌프부 케이싱(25)을 내압 용기로 할 필요성이 없는 구조로 되어 있기 때문에, 예를 들면 펌프부 케이싱(25)의 두께를 얇게 할 수 있게 되어 있다. 따라서, 펌프 유닛(2)을 비교적 작은 것으로 할 수 있게 되어 있다{펌프 유닛(2)의 크기를 비교적 작은 것으로 하면, 교환시의 작업성을 양호하게 할 수도 있다}.

또한, 용적 유량계(1)는, 자기 이음새(63)를 사이에 두고 회전자축(36)을 구동하는 구조로 되어 있기 때문에, 누액의 우려가 없는 것은 물론, 회전자축(36)의 회전을 부드럽게 할 수 있게 되어 있다. 따라서, 용적 유량계(1)는 종래보다 성능면이나 메인터넌스면의 향상을 도모할 수 있게 되어 있다(이러한 효과를 얻을 수 없지만, 종래와 같은 시일부재를 이용하여 구동하는 구조를 채용해도 좋은 것으로 한다).

또한, 용적 유량계(1)는, 회전자축(36,39)을 양팔보로 하는 구조로 되고 있기 때문에, 회전자(14)의 회전을 안정시킬 수 있게 되어 있다. 회전자축(36,39)을 양팔보 구조로 하는 것에 의해, 외팔보 구조와 같은 축길이를 길게 설정할 필요성이 없어져, 그 결과, 펌프부(12)를 작게 할 수 있게 되어 있다.

또한, 용적 유량계(1)는, 펌프 유닛(2)의 펌프부 케이싱(25)을 분할 가능한 3매의 플레이트로 구성함과 동시에, 3매의 플레이트 중 한 장을 회전자(14)의 사이즈에 맞추어 교환 가능한 구조로 하고 있기 때문에, 유량 범위 변경시의 교환 용이성에까지 배려할 수 있게 되어 있다.

그 외, 본 발명은, 본 발명의 주지를 바꾸지 않는 범위에서 여러 가지 변경실시 가능한 것은 물론이다.

Claims (2)

1. 회전자축의 축방향을 전후라고 정의하면, 이 회전자축을 갖는 제 1 회전자 및 제 2 회전자의 맞물림 부분의 상하가 되도록 계량실에 피측정 유체 유출구 및 피측정 유체 유입구를 형성하고,

   위쪽의 상기 피측정 유체 유출구에 이어지도록 상기 축방향으로 연장하는 제 1 유출통로를 본체 케이싱에 형성하고,

   아래쪽의 상기 피측정 유체 유입구에 이어지도록 상기 축방향으로 연장하는 제 1 유입통로를 상기 본체 케이싱에 형성하고,

   평행이 되는 상기 제 1 유출통로 및 상기 제 1 유입통로 중, 상기 제 1 유출통로에 연속하도록 상기 축방향에 대해서 직교방향으로 연장하는 제 2 유출통로를 본체 케이싱에 형성함과 동시에, 상기 제 1 유입통로에 연속하도록 상기 직교방향으로 연장하여 상기 제 2 유출통로에 평행한 제 2 유입통로를 본체 케이싱에 형성하고,

   상기 제 1 유입통로의 중심위치와 상기 제 2 유입통로의 중심위치가 일치하는 연속 중심위치와 상기 피측정 유체 유입구와의 사이의 위치에서 상기 제 1 유입통로에 일단이 개구함과 동시에 상기 제 2 유입통로에 대해서 겹치지 않도록 연장하는 한쪽의 차압 검출용 도압로를 상기 본체 케이싱에 형성하고,

   상기 제 1 유출통로의 중심위치와 상기 제 2 유출통로의 중심위치가 일치하는 연속 중심위치보다 상기 피측정 유체 유출구로부터 멀어지는 위치에서 상기 제 1 유출통로에 일단이 개구함과 동시에 상기 제 2 유출통로에 대해서 겹치지 않도록 연장하고 또한 상기 한쪽의 차압 검출용 도압로에 대해서 평행이 되는 다른쪽의 차압 검출용 도압로를 상기 본체 케이싱에 형성하고,

   또한, 상기 한쪽의 차압 검출용 도압로의 타단과 상기 다른쪽의 차압 검출용 도압로의 타단에 연속하도록 차압 검출부를 상기 본체 케이싱에 형성하는 것을 특징으로 하는 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 유출통로 및 상기 제 2 유입통로를 좌측방향 또는 우측방향으로 연장하도록 형성함과 동시에, 상기 한쪽의 차압 검출용 도압로 및 상기 다른쪽의 차압 검출용 도압로를 아래쪽 방향 또는 위쪽 방향으로 연장하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 서보형 용적 유량계에 있어서의 피측정 유체의 흐름과 차압 검출에 관한 경로구조.

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