JP5874986B2 - 流量計のピストン - Google Patents

Description

本発明は、流量パルス発信手段を備えた容量式流量計のピストンに関する。

自動車の燃料タンクに燃料油を給油する給油装置には、給油される燃料油の体積を計測するための流量計（例えば、特許文献１参照）が設けられている。係る流量計では、流入口から流入した燃料油によりピストンが一方向へ移動して、ピストンが移動する側のシリンダー内に充満している燃料油を流出口へ押し出している。そして、所定位置までピストンが移動すると、ピストンとロータリーバルブが連動してピストンを前記一方向に対する逆方向へ移動する。そして、連続的にピストンを上記一方向とその逆方向に往復運動せしめ、当該往復運動を繰り返すことにより燃料油の体積を計測（計量）している。
本出願人は、当該流量計で用いられるピストンであって、部品点数を減少し且つ組立工数を削減することが出来るピストンを提案している（特許文献２参照）。

係るピストンは有用であるが、シール板の一方側に当該シール板を押える部材が設けられていないため、ピストンが移動する際に微少量の燃料油が漏洩して、流量計による計量精度が低下する恐れがあった。
また、シリンダー内にピストンを挿入するためには、シール板がシリンダー内に収容されるようにするため、シール板を湾曲した状態で保持しなければならず、組立作業に際して多大な労力を必要とした。
さらに、上述したピストンは本体部が合成樹脂製部品であるため、耐久性に問題があり、燃料油に接触することにより強度が低下する恐れがあった。

特開平７−２９４３０４号公報 特開平１０−１４２０２２号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、組み立てに多大な労力を必要とせず、耐久性が向上した流量計のピストンの提供を目的としている。

本発明によれば、半径方向内方に凹部（４１ａ）を有する金属製の第１のプレート（４１）と、前記凹部（４１ａ）に係合する凸部（４２ｂ）を有する金属製の第２のプレート（４２）と、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に挟み込まれたシール板（４３）と有し、クランク軸（６）の回転によりシリンダ内を往復運動を繰り返すことにより燃料油の体積を計量する流量計のピストンにおいて、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）はそれぞれ前記シリンダの計量対象流体の流入側に弯曲した形状となっており、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向寸法が同一であり、前記シール板（４３）の半径方向内側部は、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に設けられた段部（４１ｄｄ、４２ｄｕ）内に収容された状態で前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に設けられた領域に挟み込まれている。

上述する構成を具備する本発明によれば、金属製の第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側により、シール板（４３）が挟みこまれている構造となっている。
そのためピストン（４）全体の耐久性が向上し、流量計による燃料油の計量性能が安定する。

本発明において、第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）を湾曲した形状とすれば、プレート（４１、４２）の湾曲した形状によりシール板（４３）も湾曲した形状となる様に付勢される。
そのため、作業員の人手によりシール板（４３）を湾曲した形状に保持する必要がなくなり、組立作業における労力が激減し、その分だけ組立作業効率が向上する。

そして本発明において、例えば第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向寸法を同一にして、前記シール板（４３）をプレートの半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に設けられた段部（４１ｄｄ、４２ｄｕ）内で第１および第２のプレート（４１、４２）で挟み込めば、シール板（４３）が両側から押え付けられる構造となる。そのため、ピストン（４）が移動してもシール材（４３）が必要以上に変形することはなく、燃料油の漏洩が完全に防止される。
その結果、従来技術に係るピストンを用いた流量計に比較して、本発明に係るピストンを使用する流量計では、その計量精度が向上する。

本発明の実施形態に係るピストンを用いた流量計を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るピストンの平面図である。 図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。 ピストンの半径方向外縁部を拡大して示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、図示の実施形態に係るピストンを使用した流量計の一例について、図１を参照して説明する。

図１において全体を符号１００で示す容量式流量計では、本体ケース１の上方に配置された上蓋２の流入口２ｉは左側に位置しており、流入口２ｉから流入した計量対象流体（例えば、燃料油）は、ロータリーバルブ７の開口部７ｉから、本体ケース１の上部（図１では左側の領域）に形成された水平流路１１Ｌを経由して、左側のピストン４の受圧面（図１では左側面）側の領域（図１ではピストン４の左側の領域）に流入して、ピストン４を（図１では右側に）押圧する。そして左側のピストン４は反対側のピストン４´方向（図１では右方）に移動し、係る移動はピストンロッド５を介してクランク軸６を回転させる。
ピストン４がピストン４´方向（図１では右方）に移動することにより、右側のピストン４´は（図１の右方）に移動し、当該ピストン４´の右側の領域に存在する計量対象流体は、水平流路１１Ｒを経由して、ロータリーバルブ７の内部を通過した後、ロータリーバルブ下方の垂直流路９を流下する。そして、クランク室１０に形成された流出口１２から外部へ流出する。

ここで、クランク軸６の端部の回転軸６１は、ロータリーバルブ７の回転軸７１に公知の手段によって接続されている。従って、ピストン４、４´が右方向へ所定距離だけ移動し、クランク軸６が１８０度（半回転）回転すると、ロータリーバルブ７の開口部７ｉも半回転して上蓋２の流入口２ｉは右側に位置し、流体の流路が切り替わり、計量対象流体はピストン４´の右側の領域に流入する。
以下、上述の作動を繰り返し、ピストン４、４´は往復直線運動を行い、クランク軸６、ロータリーバルブ７が回転する。
ロータリーバルブ７の回転軸７１の上方には、接続軸８を介して図示しない流量計測機構が接続され、当該流量計測機構が回転軸７１の回転量に対応して計量対象流体の体積を計測する。

本発明の実施形態に係るピストンは、図１を参照して上述した流量計におけるピストン４、４´として用いられる。
次に、図２〜図４を参照して、本発明の実施形態に係るピストン４について説明する。
図２〜図４において、ピストン４は、金属製の第１のプレート４１と、金属製の第２のプレート４２と、シール板４３で構成されている。
明確には図示されていないが、ピストン４に組み立てられる以前の段階では、シール板４３は全体が平板な円環状に形成されている。シール板４３は、弾性を有し、燃料油に対する耐性に富んだ部材で構成されるのが好ましい。

金属製の第１のプレート４１は円盤状であり、中央に貫通孔４１ｏが形成されている。図３で示すように、第１のプレート４１の半径方向内側の領域、すなわち貫通孔４１ｏを含む中央領域には、凸部４１ｂが形成されている。凸部４１ｂの裏面側（図３では下側）には、凹部４１ａが形成されている。
第１のプレート４１の半径方向外側の領域４１ｃにおいて、半径方向外縁部は湾曲しており、図３、図４において上方に反り上がった形状となっている。

第１のプレート４１における半径方向外側の領域４１ｃと、領域４１ｃよりも半径方向内側の領域４１ｆとの境界には、図３で示すように、段部４１ｄｕ、４１ｄｄが形成されている。
図３において、段部４１ｄｕ近傍においては、半径方向外側領域４１ｃの上面が、半径方向内側の領域４１ｆの上面よりも低い位置となっている。そして、段部４１ｄｄ近傍においては、半径方向外側４１ｃの下面は、半径方向内側の領域４１ｆの下面よりも高い位置となっている。

図示の実施形態では、金属製の第２のプレート４２は、第１のプレート４１と同一形状、同一寸法に形成されている。すなわち、第２のプレート４２は円盤状であり、中央に貫通孔４２ｏが形成され、当該貫通孔４２ｏを含む中央領域に凸部４２ｂ（図３参照）が形成されている。図３で示すように、第１のプレート４２の半径方向内側の領域、すなわち貫通孔４２ｏを含む中央領域には、凸部４２ｂが形成されており、凸部４２ｂの裏面側（図３では下側）には、凹部４２ａが形成されている。
第２のプレート４２の半径方向外側の領域４２ｃも、図３、図４で示すように、半径方向外縁部は湾曲しており、上方に反り上がった形状となっている。

図３で示すように、第２のプレート４２において、半径方向外側の領域４２ｃと、当該領域４２ｃよりも半径方向内側の領域４２ｆの境界には、段部４２ｄｕ、４２ｄｄが形成されている。
段部４２ｄｕ近傍では、半径方向外側領域４２ｃの上面が、当該領域４２ｃよりも半径方向内側の領域４２ｆの上面よりも低い位置となっている。そして、段部４２ｄｄ近傍では、半径方向外側領域４２ｃの下面が、半径方向内側領域４２ｆの下面よりも高い位置となっている。

上述した様に、第１のプレート４１と第２のプレート４２は、同一形状、同一寸法に形成されている。
そして、第１のプレート４１と第２のプレート４２とが同じ向きで重ね合わされており、第１のプレート４１の凹部４１ａに第２のプレート４２の凸部４２ｂが係合（嵌合）している。
図３、図４で示すように、シール板４３は第１のプレート４１と第２のプレート４２の半径方向外側の領域４１ｃ、４２ｃにより挟み込まれている。そして、シール板４３の半径方向内縁部は、第１のプレート４１の下方の段部４１ｄｄと、第２のプレート４２の情報の段部４２ｄｄに当接している。

図３、図４で示すように、同一形状、同一寸法に形成されている第１のプレート４１と第２のプレート４２の各々は、その半径方向外縁部が（図３、図４の上方に向って）湾曲した形状となっていると共に、半径方向外側先端が尖った形状になっている。
図４で示すように、第１のプレート４１の半径方向外側先端部４１ｅと第２のプレート４２の半径方向外側先端部４２ｅの半径方向位置（図４の左右方向位置）は対応している（等しい）。
半径方向外縁部が（図３、図４の上方に向って）湾曲して且つ半径方向外側先端が尖った形状となっていることにより、第１のプレート４１と第２のプレート４２でシール板４３を挟みこんだ際に、シール板４３を所望の曲率半径に曲げる様に付勢することが出来る。また、シール板４３を半径方向外側の領域まで押え付けて、ピストン４の往復直線運動の際にシール板４３が必要以上に変形してしまうことを防止して、ピストン４における燃料油の漏れを確実に抑制することが出来る。

流量計１００（図１参照）のピストン４として組み立てる場合、図３において、ピストンロッド５の先端部５１に、第２のプレート４２の貫通孔４２ｏを挿通させる。そして、第２のプレート４２の上側の段部４２ｄｕにシール板４３の半径方向内側端部が当接する様に、第２のプレート４２にシール板４３を係合させる。
第２のプレート４２にシール板４３が係合した状態で、第１のプレート４１を第２のプレート４２と同じ向きで、第１のプレート４１の凹部４１ａを第２のプレート４２の凸部４２ｂに係合（嵌合）せしめ、ピストンロッド５の先端部５１に挿通させる。
そして、第１のプレート４１及び第２のプレート４２によりシール板４３が挟み込まれた状態で、ピストンロッド５の先端部５１の雄ねじにロックナットＮを螺合させ、適正トルクで締め付けることにより、流量計１００のピストン４が組み上がる。

図示の実施形態によれば、金属製の第１プレート４１及び第２のプレート４２の半径方向外側に、シール板４３が挟みこまれている構造となっているので、ピストンの材料として（耐燃料油に問題がある）合成樹脂を使用する必要がない。
そのため、燃料油の流量計に用いられた場合にピストン４の耐久性が向上し、ピストン４が燃料油に劣化することによる流量測定精度の劣化を防止することができて、流量計の計測性能が安定する。

図示の実施形態において、第１のプレート４１及び第２のプレート４２の半径方向外側領域４１ｃ、４２ｃの外縁部を湾曲した形状となっており、且つ、第１のプレート４１及び第２のプレート４２は半径方向外縁部が尖った形状となっているため、プレート４１、４２の半径方向外縁部に沿ってシール板４３も湾曲した形状に付勢される（いわゆる「くせ」がつけられる）。
そのため、作業員の人手によりシール板４３を湾曲した形状に保持する必要がなくなり、組立作業における労力が激減し、その分だけ組立作業効率が向上する。

そして図示の実施形態において、第１のプレート４１及び第２のプレート４２の形状および半径方向寸法が同一であり、シール板４３を第１のプレート４１及び第２のプレート４２で挟み込み、シール板４３の半径方向内縁部をプレート４１、４２に設けられた段部４１ｄｄ、４２ｄｕに当接する様に配置することにより、シール板４３が第１のプレート４１及び第２のプレート４２から（両側から）同等に押え付けられる構造となる。そのため、流量計１００内でピストン４が往復直線運動をしてもシール材４３は必要以上に変形することがなく、燃料油がピストン４から漏洩することが防止される。
その結果、従来技術に係るピストンを用いた流量計に比較して、図示の実施形態にピストン４を使用する流量計の方が、計量精度が向上する。

さらに図示の実施形態では、第１のプレート４１と第２のプレート４２とを同一の部材としているために、製造コストを削減するとともに、管理コストも抑制することができる。

なお、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１・・・本体ケース
２・・・上蓋
３・・・シリンダー
４・・・ピストン
５・・・ピストンロッド
７・・・ロータリーバルブ
８・・・接続軸
９・・・垂直流路
１０・・・クランク室
４１・・・第１のプレート
４２・・・第２のプレート
４３・・・シール板

Claims (1)

1. 半径方向内方に凹部（４１ａ）を有する金属製の第１のプレート（４１）と、前記凹部（４１ａ）に係合する凸部（４２ｂ）を有する金属製の第２のプレート（４２）と、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に挟み込まれたシール板（４３）と有し、クランク軸（６）の回転によりシリンダ内を往復運動を繰り返すことにより燃料油の体積を計量する流量計のピストンにおいて、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）はそれぞれ前記シリンダの計量対象流体の流入側に弯曲した形状となっており、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向寸法が同一であり、前記シール板（４３）の半径方向内側部は、前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に設けられた段部（４１ｄｄ、４２ｄｕ）内に収容された状態で前記第１および第２のプレート（４１、４２）の半径方向外側（４１ｃ、４２ｃ）に設けられた領域に挟み込まれていることを特徴とする流量計のピストン。

Images