(57)【要約】  本発明は流体の流量を測定する歯車式流量計に関し、少なくとも１つの測定歯車が内部に配置される歯車室と、少なくとも１つの測定歯車の端面に沿って歯車室の境界を定める底部及びカバー部とを有し、各回転の心棒が各測定歯車の中心に設けられ、各測定歯車は回転自在に取り付けられ、少なくとも１つの測定歯車を回転させるように流体を歯車室を通して運ぶことができ、歯車回転を検知する測定部と、歯車回転に基づき歯車室を通る流体の流量を測定する算出部とを有する。本発明に係る歯車式流量計は、各収容領域が各測定歯車と底部の間、及び各測定歯車とカバー部の間に設けられ、各測定歯車を取り付けるために収容領域内に複数の転動要素が配置され、複数の転動要素は各測定歯車、各回転の心棒、及び底部又はカバー部と直接接触し、複数の転動要素は、当該転動要素が接触する、回転の心棒と、測定歯車と、底部又はカバー部とに対して全体として移動可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流量を測定する歯車式流量計であって、
少なくとも１つの測定歯車（２０，２１）が内部に配置される歯車室（５０）と、
少なくとも１つの測定歯車（２０，２１）の両端面に沿って歯車室（５０）の境界を定める底部（５２）およびカバー部（５６）と、
を有し、
回転の心棒（３０，３１）が測定歯車（２０，２１）ごとにその中心に設けられ、
各測定歯車（２０，２１）は回転自在に取り付けられ、少なくとも１つの測定歯車が回転して流体を歯車室（５０）を通して運ぶことができ、
歯車回転を検知する測定部（６０）と、
歯車回転に基づき歯車室（５０）を通る流体の流量を測定する算出部（７０）と、
を有し、
収容領域（２４）が、個々の測定歯車（２０，２１）と底部（５２）との間、及び個々の測定歯車（２０，２１）とカバー部（５６）との間にそれぞれ設けられ、測定歯車（２０，２１）ごとに当該測定歯車（２０，２１）を取り付けるために収容領域（２４）内に複数の転動要素（４０）が配置され、
複数の転動要素（４０）は、対応する測定歯車（２０，２１）、対応する回転の心棒（３０，３１）、及び底部（５２）又はカバー部（５６）と直接接触し、複数の転動要素（４０）が転がる転走面は測定歯車（２０，２１）と回転の心棒（３０，３１）自体とによって形成され、
各転動要素（４０）は、転動要素（４０）が接触する、回転の心棒（３０，３１）と、測定歯車（２０，２１）と、底部（５２）又はカバー部（５６）とに対して全体として移動可能であることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車式流量計であって、
歯車室（５０）内に、互いに噛み合う少なくとも２つの測定歯車（２０，２１）が配置されることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の歯車式流量計であって、
収容領域（２４）はそれぞれ、測定歯車（２０，２１）の端面内の、又は底部（５２）とカバー部（５６）内のくぼみである段状間隙（２５）によって形成され、
各段状間隙（２５）は、回転の心棒（３０，３１）に向かって開口していることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項４】
請求項３に記載の歯車式流量計であって、
各段状間隙（２５）は、測定歯車（２０，２１）の回転軸線（３４）に対して交差するように延びる底壁と、回転軸線（３４）の方向に延びる側壁とを有し、
転動要素（４０）は、当該転動要素（４０）が内部に収まる段状間隙（２５）の側壁と底壁とに直接接触することを特徴とする歯車式流量計。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の歯車式流量計であって、
各段状間隙（２５）は、底壁と側壁の間に丸みのある又は傾斜した移行領域を有することを特徴とする歯車式流量計。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
各回転の心棒（３０，３１）は、固定された回転の軸（３２）によって形成され、測定歯車（２０，２１）はそれぞれ、転動要素（４０）を介して回転できるように回転の軸（３２）に対して取り付けられることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
各回転の心棒（３０，３１）は、対応する測定歯車（２０，２１）に固定的に結合される回転する回転の軸（３３）によって形成されることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
歯車室（５０）は、少なくとも１つの測定歯車（２０，２１）の側方を囲む中間体（５４）によって側方の境界を定められ、
底部（５２）とカバー部（５６）は中間体（５４）にそれぞれ結合され、
底部（５２）と、カバー部（５６）と、中間体（５４）とは、少なくとも３つの部品として構成されることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
底部（５２）か、カバー部（５６）か、又はその両方は、少なくとも１つの測定歯車（２０，２１）が内部に配置されるへこみを有し、
歯車室（５０）は、測定歯車（２０，２１）の端面に沿って、及び測定歯車（２０，２１）の側方を、底部（５２）とカバー部（５６）によって境界が定められていることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
底部（５２）とカバー部（５６）とは、転動要素（４０）を保持する平面を有し、前記平面は滑らかにされ、転動要素（４０）は前記平面と直接接触することを特徴とする歯車式流量計。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
測定歯車（２０，２１）か、底部（５２）及びカバー部（５６）か、回転の心棒（３０，３１）か、又はそれらの部分的もしくはすべての組み合わせは、少なくとも部分的に硬くするかコーティングされ、コーティングの硬さは前記コーティング部分の近隣の素材よりも硬いことを特徴とする歯車式流量計。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
転動要素（４０）は、互いに接触するように収容領域（２４）内に配置されることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
転動要素（４０）は、玉軸受の保持器がない収容領域（２４）内に配置されることを特徴とする歯車式流量計。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の歯車式流量計であって、
転動要素（４０）は、玉（４０）であることを特徴とする歯車式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に基づく歯車式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車式流量計は、原則的にはあらゆる流体の流量を測定するために使用できる。これらの流体は、例えば、塗料、接着剤、エタノール、溶剤、添加剤、微量の化学製品、ガソリン、軽油等である。ディーゼルエンジンの場合、特に噴射量を確認できる。
【０００３】
流体の流量を測定する一般的な歯車式流量計は、歯車室を有し、その中に少なくとも１つの測定歯車を設ける。歯車室には、底部とカバー部があり、それらは少なくとも１つの歯車の端面に沿って歯車室の境界を定める。各測定歯車の中心に回転の心棒がそれぞれ設けられ、各測定歯車は回転自在に取り付けられ、流体は歯車室を通って運ばれ、少なくとも１つの測定歯車を回転させる。さらに、そのような歯車式流量計は歯車回転を検出する測定部と、歯車室を通る流体の流量を歯車回転に基づき測定する算出手段を有する。
【０００４】
これらの歯車式流量計の場合は、流体は歯車室を通って少なくとも１つの測定歯車の隣り合う歯と歯車室の壁との間を運ばれる。少なくとも１つの測定歯車の動作誤差は流体の貫流量に影響し、これは測定精度の低下につながる。
【０００５】
図５に従来の歯車式流量計１の断面略図を示す。歯車式流量計１は、本体１１の凹部内に収容される少なくとも１つの測定歯車１３を有する。この凹部はカバー部１２によって閉じられ、歯車室を形成する。流量の測定対象となる流体は、本体１１内の供給路１０を介し、歯車室に入る。流体が歯車室内を通る際、測定歯車１３が回転する。測定歯車１３の回転を検出して貫流量を測定する。
【０００６】
測定歯車１３を回転自在に取り付けるため、棒状の回転の軸１４が測定歯車１３の中心を通して設けられる。回転の軸１４は、本体１１から歯車室を通ってカバー部１２へ延伸する。測定歯車１３は、２つの深溝玉軸受１５を介し回転の軸１４に取り付けられる。２つの玉軸受１５の間には、スペーサリングが設けられる。スペーサリングは更に回転の軸１４を囲む。さらに、示された例では、軸受が回転の軸１４の周囲のカバー部１２の凹部内に設けられる。別の軸受が測定歯車１３の下の本体１１内の対応する凹部に配置される。
【０００７】
これらの部品によって、特に深溝玉軸受１５によって、測定歯車１３の低摩擦回転が容易となる。
【０００８】
そのような深溝玉軸受１５の断面略図を図６に示す。深溝玉軸受１５は、複数の玉、すなわち複数の転動体１６を有し、転動体１６は内輪１７と外輪１８とに接触する。内輪１７は図５に示す回転の軸１４を囲み、運転中、回転の軸１４に対して固定される。外輪１８はその外周面で測定歯車１３と接触し、運転中、測定歯車１３に対し固定される。さらに、内輪１７と外輪１８は、２つの密閉用円板１９によって結合され、保持器（図示せず）が転動体１６を玉軸受１５内部に保持する。
【０００９】
この玉軸受１５には部品間に隙間があるので、玉軸受１５の部品間で望ましくない移動が生じ得る。これは図６における内輪１７と外輪１８とのずれによって表わされる。このような隙間を減少させるため、図６の上側、下側、又はその両方に補償円板を設けることができる。これによって、測定歯車の動きの乱れを確実に軽減できる。それにも関らず測定歯車が軽微に傾き、貫流量測定が不正確になることもあり得る。さらにその隙間によって転動体１６周辺で漏洩流が発生することもあり得る。このような漏洩流は貫流量の判断における正確性に悪影響を及ぼす。さらに、測定歯車の回転中の摩擦は、測定を不正確にするだけでなく、始動トルクも高くするので、低流量の測定が妨げられる。
【００１０】
実開昭６２−５１２３２号公報は、歯車式流量計を開示する。２つの測定歯車が使用される。それらの取り付け用に、各測定歯車の内側空間には、環状部材がある。この環状部材は複数の玉と接触する。これらの玉によって低摩擦の取り付けが実現する。
【００１１】
さらに歯車式流量計は、ＷＯ２００７／１０４５１７とＥＰ０３９３２９４Ａ１とから既知である。それぞれにおいて、２つの測定歯車が使用され、ころ軸受を介して保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】実開昭６２−５１２３２号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１０４５１７号
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３９３２９４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、可能な限り正確で同時に構成が単純な貫流量測定を容易にする歯車式流量計を提供することであると考えることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、請求項１の特徴を有する歯車式流量計によって達成される。
【００１５】
本発明に係る歯車式流量計の好適な変更点は、従属請求項の特徴事項であって、さらに下記に特に図と関連して説明する。
【００１６】
上記の種類の歯車式流量計に関する本発明に従えば、各測定歯車と底部、及び各測定歯車とカバー部の間に収容領域が設けられ、この収容領域には、測定歯車をそれぞれ取り付けるための複数の転動要素が配置される。本発明によるとさらに複数の転動要素が各測定歯車、各回転の心棒、底部又はカバー部と直接接触し、各転動要素は接触する回転の心棒、測定歯車、底部又はカバー部に対して全体として移動可能である。
【００１７】
漏洩流と摩擦を低減するため、引きずりトルク又は測定歯車の傾斜する動きは可能な限り低いことが望まれる。これは、転動要素の回転軸線が可能な限り外側に位置する場合に達成される。本発明は、より大きな従来の玉軸受を使用することによって回転軸線を外側へ変位させることは、それによって測定歯車の厚みが薄くなり十分な強度と安定性を得られなくなることから意味がないという認識に基づく。測定歯車と回転の心棒自体によって転動要素の転走面を形成することが本発明の発想の中心である。それによって取り付けに必要なスペースを回転の心棒の半径方向において削減できるので好適である。スペースの広さは、転動要素の直径に等しくできる。取り付け用に必要なスペースの削減によって、引きずりトルクを減らすために転動要素の回転軸線をさらに外側に配置する際、測定歯車の十分な厚さと材料強度も確保できる。
【００１８】
さらに少なくとも１つの測定歯車の取り付けに必要な部品数を減らすことも本発明の中心的な発想とみなすことができる。このように従来の深溝玉軸受を個々に独立した複数の転動要素または転動体に換える。このため転動体と回転の心棒とを隔てる玉軸受の内輪１７を省略できる。本発明によると、その代わりに転動要素は直接回転の心棒に接触する。同様に、転動要素と測定歯車の間の玉軸受の外輪も省略できる。本発明によると、その代わりに転動要素は直接測定歯車に接触し、それらの間に他の部品は介在しない。
【００１９】
さらに、測定歯車は端面において転動要素を介して取り付けられる。本発明によると、このため、カバー部と測定歯車の間の収容領域内の転動要素は、カバー部及び測定歯車に直接接触する。同様に、底部と測定歯車の間の収容領域内の転動要素は、底部及び測定歯車に直接接触する。このため転動要素は収容領域内において、回転軸線の方向、つまり回転の心棒の長手方向と、半径方向の両方における取り付けを行うので好適である。
【００２０】
取り付け用の部品間の隙間は、全部品の製造公差によって決定される。従来の玉軸受と比べて本発明では部品数が削減されるので、例えば転動要素に対する製造公差をより厳しくすることなく、組み立て体の全体の隙間を削減できるので好適である。
【００２１】
転動要素は１つの丸みのある物体と理解できる。したがって、各転動要素は、隣接する回転の心棒、隣接する測定歯車、カバー部及び底部に対して全体として移動可能である。このため転動要素は、回転の心棒又は測定歯車に対して移動可能ではない部品も含む玉軸受全体として理解するべきではない。
【００２２】
本発明の具体的なメリットとしてみなすことができる点は、測定歯車とその回転の軸との間の部品数を削減することによって、これらの部品の隙間を削減することができることである。これによって回転の軸周りの漏洩流が削減される。さらに、測定歯車の傾斜する動きも削減される。そのため歯車の回転に伴い運ばれる流体量の正確さが増す。
【００２３】
本発明に係る歯車式流量計の更なる重要なメリットは、洗い流し性能の向上である。これは深溝玉軸受を用いる従来の歯車式流量計と比較し、測定歯車の取り付け用部品数を削減したことによって達成される。流体が例えば塗料である場合、完全な洗浄は特に重要となる。
【００２４】
微量の流体の測定に関しても明らかに向上する。従来の歯車式流量計は、相対的に強い摩擦のため始動時に強い力を必要とし、約５ｃｍ３／分の体積流量以上からのみ効果的な正確な結果を得られる。一方本発明に係る歯車式流量計では摩擦が軽減された結果、既に２ｃｍ３／分以下の体積流量を測定可能である。
【００２５】
本発明で使用される測定部は、原則ではあらゆるタイプの物を使用でき、静電容量センサ、誘導センサ、光センサ、又は超音波センサから設計できる。これによって、例えば、測定歯車の歯の１つが測定位置にあるかどうかを検出できる。この情報によって単位時間当たりの通った歯数を計数可能である。２つの隣接する歯の間のスペースで運ぶことが可能な流体の量は、キャリブレーション測定によって調べて判断することができる。このように単位時間当たり流れた流体量は単位時間当たり測定位置において検出された歯数によって、つまり歯車回転によって判断可能である。
【００２６】
貫流量を測定する算出部は、歯車室と共通の筺体内、又は例えばコンピュータのソフトウェアとして外部に配置してもよい。
【００２７】
本発明に係る歯車式流量計の好適な変形では、各回転の心棒は、固定された回転の軸によって形成され、各測定歯車は転動要素を介して回転軸に対して回転自在に取り付けられる。回転の心棒はカバー部及び／又は底部に固定して接続してもよい。測定歯車は一方の端面から他方の端面へ中央開口部を有してもよい。回転の心棒はこの開口部を貫通する。中央開口部の表面は、歯車の内側面である。本実施形態では、測定歯車は、回転の心棒に接触し、この回転の心棒とは逆側で測定歯車にも接触する転動要素によって、回転の軸に対して垂直に取り付けられる。
【００２８】
または、別の好適な変形では、各回転の心棒は、各測定歯車に固定して結合される回転する軸によって形成してもよい。これによって測定歯車は回転の心棒と一緒にしか回転しない。結果的に、ここでは回転の心棒と底部又はカバー部との間の摩擦接触を防止できる。これには、底部とカバー部に凹部を設け、この凹部内に各回転の心棒を延伸させる。そして、回転軸線を横切る方向における回転の心棒と測定歯車の取り付けは、回転の心棒に接触し、回転の心棒の逆側の底部又はカバー部にも接触する転動要素によって可能となる。
【００２９】
本発明に係る歯車式流量計の好適な実施形態では、各収容領域は、測定歯車の端面のくぼみ又は底部とカバー部のくぼみである段状間隙によって形成される。各段状間隙は回転の心棒に向かって開口する。
【００３０】
回転する軸として形成される回転の心棒の場合は、好適には底部及びカバー部に凹部を設けそこへ回転の心棒を延伸させる。この実施形態では、各測定歯車用の段状間隙は底部とカバー部とに形成されることが好ましい。それにより、各段状間隙は、回転の心棒が延伸する凹部に向かって開口する。
【００３１】
固定した回転の軸の回転の心棒の場合、収容領域は測定歯車のくぼみとして形成することが好ましい。測定歯車の段状間隙内の転動要素は、端面まで又は端面を越えて、また歯車の内側面まで又は歯車の内側面を越えて突出する。
【００３２】
転動要素が段状間隙及び回転の心棒の両方に接触するためには、回転の心棒の外周から段状間隙の外周端までの距離を転動要素の直径に等しいか又はそれ以下とする。測定歯車と対応する固定された回転の心棒との接触、又は回転する回転の心棒と底部又はカバー部との接触を避けるためには、段状間隙の半径方向の幅を転動要素の直径よりも短いように選択する。例えば、半径方向の幅は５％〜２０％、好ましくは１０％から１５％短くし、転動要素が段状間隙から回転の心棒に向けて突出するようにする。これにより転動要素を回転の心棒に接触させ、同時に測定歯車と回転の心棒との望ましくない接触を防ぐ。
【００３３】
原則としては、段状間隙の断面形状は任意の形状にすることができる。しかしながら、各段状間隙は測定歯車の回転軸線に交差するように延びる底壁と回転軸方向に延びる側壁とを有し、転動要素は、転動要素が内部に配置される段状間隙の側壁と底壁に直接接触することが望ましい。
【００３４】
このため側壁は回転軸線に対して平行とするか、又は底壁の回転軸線に対する傾斜角度よりも小さな角度で傾斜させてもよい。転動要素が２ヶ所（具体的には側壁と底壁）で段状間隙に接触する限り、転動要素を安定して位置決めすると共に望ましくない隙間を制限できる。
【００３５】
各段状間隙の底壁と側壁との間に丸みのある又は傾斜した移行領域を設けると、段状間隙を洗浄したり洗い流したりすることが特に容易になる。さらに、これによって、漏洩流や望ましくない堆積を生じる空間となる転動要素周りの中空部が減少する。
【００３６】
収容領域とその中に収容される転動要素との間の中空部は、丸みのある移行領域の曲率半径を転動要素の半径から最大２０％（好適には最大１０％）ずらす場合に、特に減少できる。曲率半径は、転動要素の半径より大きくしても小さくしてもよい。
【００３７】
しかしながら、原則では移行領域は底壁と側壁とに対して傾斜する１つ又は複数の平面としてもよい。
【００３８】
好適には少なくとも２つの測定歯車を歯車室内で互いに噛み合うように配置する。各測定歯車は、歯車室の壁に面する領域における歯間で流体を通す。測定歯車が互いに噛み合う限り、測定歯車と測定歯車の間の流体の流れは防止される。測定歯車の１つを測定することで歯車の回転を判断するには十分である。測定歯車は互いに異なる回転の軸を有し、転動要素を介して本発明に係る方法で各々取り付けられる。
【００３９】
収容領域が形成される端面は、回転軸線に交差する又は垂直である測定歯車の側面であると理解できる。このため各測定歯車は、転動要素が回転の心棒に接する２つの収容領域を有することができる。これら２つの接触部によって、回転の心棒に対する測定歯車の安定した向き、つまり回転軸線の半径方向に対する安定した向きを確保できる。両方の端面から転動要素が突出する場合、測定歯車の端面と底部及びカバー部との望まれない摩擦を更に防止できる。
【００４０】
歯車室の形状について、好適な実施形態では、底部及び／又はカバー部はへこみを有し、その中に少なくとも１つの測定歯車が配置される。これによって歯車室は、測定歯車の端面に沿って、さらに測定歯車の外周部を底部及びカバー部によって境界が定められる。
【００４１】
歯車室の境界を定めるこのような２部構造の代わりに、３部構造としてもよい。これによって歯車室は少なくとも１つの測定歯車の端面に沿って同様に底部及びカバー部によって境界が定められ、中間体が設けられて、歯車室の側方の境界が定められる。中間体は少なくとも１つの測定歯車の側方を囲む。中間体、底部及びカバー部は、少なくとも３つの部品から構成され互いに結合される。歯車室の側方の境界決定は、測定歯車の回転軸線と交差する面内（特に垂直面）内の境界として理解できる。２部構造とは対照的に、この３部構造では底部に測定歯車を収容するへこみを設ける必要はない。このため底部とカバー部の歯車室に面する面の精密な機械加工が好的に簡易化できる。
【００４２】
機械加工の簡易化のメリットが特に顕著となる実施形態は、底部とカバー部が歯車室に面して転動要素を支える平面を有し、転動要素が直接その平面に接触する場合である。転動要素を収容する収容領域は、このため第１方向において底部又はカバー部によって境界が定められ、別の方向において回転の心棒によって境界が定められ、さらに回転の心棒の反対側及び底部又はカバー部の反対側は、測定歯車によって境界が定められる。
【００４３】
転動要素と底部及びカバー部の各近隣領域との間の摩擦を可能な限り抑えるには、転動要素と接する底部とカバー部の領域を滑らかにすることが好ましい。２部構成の歯車室では必要となる測定歯車を収容するへこみが底部およびカバー部になく、代わりに少なくとも歯車室の領域には、区切りや歯車室の側面の境界からの突出が何もない場合に、滑らかにする機械加工を比較的容易に正確に実行できる。ただし２部構造も例えば精密に製造する部品数の削減という点では好適である。
【００４４】
取り付け用の部品の摩耗やいたみを低減するため、転動要素の表面を硬くすることは好適である。測定歯車か、底部か、カバー部か、回転の心棒か、又はそれらの部分的もしくはすべての組み合わせは、少なくとも転動要素に面している領域において硬くしたり、コーティングしたりしてもよく、コーティングの硬さはコーティング部分の近隣の素材よりも硬くする。例えば、測定歯車の収容領域の壁を硬くし、測定歯車の他の領域は硬くする必要は一切ない。同様に、測定歯車の収容領域をコーティングし、コーティングの硬さを測定歯車よりも硬くしてもよい。
【００４５】
流体は、原則的にはいかなる方法によっても、底部、カバー部及び中間体内の経路を通り、歯車室へ及び歯車室から運ぶことができる。ただし中間体が歯車室へ及び歯車室から流体を運ぶ経路を有さず、このため底部又はカバー部が流体を歯車室へ供給する流体入口を有し、さらに流体を歯車室から排出する流体出口を有する場合に、特に精密な測定と比較的安価な製造が可能となる。このため底部とカバー部とは回転軸線の方向に対し異なるように延伸してもよい。特に、底部はカバー部よりも大きく延伸してもよい。
【００４６】
さらに３部構造によって、底部とカバー部は、厚さが異なる測定歯車、つまり回転軸線方向寸法が異なる測定歯車にも使用できる。中間体のみ各状況において使用される測定歯車の厚さに対応して選択する必要がある。
【００４７】
本発明にかかる歯車式流量計の好適な変形では、転動要素は収容領域内で互いに接触するように配置される。転動要素の収納部への挿入を容易にするためには、使用される複数の転動要素の周方向に沿った寸法の合計よりも収容領域の周長を長くし、すべての転動要素が相互に接触するわけではないようにする。そのような配置は、転動要素が収容領域内の玉軸受保持器なしで構成される場合に特に実施される。転動要素と保持器間の摩擦が排除されるので好適である。さらに、転動要素間を離して保持する場合と比べて転動要素の数を多くできるので、摩擦を低減する効果があり、力の良好な伝わりを容易にする。
【００４８】
転動要素は、原則いかなる丸みのある形状でもよいが、好適には玉である。玉の対称性によって、収容領域内で玉を方向づける手段を必要としないので、好適である。転動要素は代わりに端面が外へ向けて湾曲する筒型でもよい。
【００４９】
複数の実験によって、測定歯車の傾斜は、玉が従来型の歯車式流量計における玉軸受の玉よりも比較的に小さい場合に特に小さくなることが判明した。本発明の１つの実施形態では、玉の直径は２ｍｍ未満、好適には１．３ｍｍ未満である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る歯車式流量計の１つの実施形態例の斜視図である。
【図２】図１の歯車式流量計の断面図である。
【図３】本発明に係る歯車式流量計の１つの実施形態例の部分図である。
【図４】本発明に係る歯車式流量計の別の実施形態例の部分図である。
【図５】従来の歯車式流量計の断面図である。
【図６】周知の深溝玉軸受の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明の更なる特徴と効果について添付の略図を参照して説明する。
【００５２】
図中、同じ部品や同じように動作する部品は、概して同じ参照符号によって識別される。
【００５３】
本発明に係る歯車式流量計１００の実施形態の例をまず図1及び図２を参照して説明する。図１は流量計１００の斜視図を示し、図２は歯車式流量計１００の両回転の軸を通る断面図を示す。
【００５４】
歯車式流量計１００は基本的な部品として、歯車室５０、歯車室５０内に配置される２つの測定歯車２０，２１、各２つの測定歯車２０，２１用の回転の心棒３０，３１、測定歯車２０，２１を取り付けるための転動要素４０を有する。
【００５５】
原則的には、１つの測定歯車２０であっても十分であって、逆に２つよりも多数の測定歯車があってもよい。
【００５６】
好適には、流体は、一方の測定歯車２０，２１の隣り合う歯と歯の間によってのみ歯車室５０を壁に沿って通過する。この流れによって、流体は測定歯車２０，２１を動かす。測定歯車２０，２１の一方又は両方の回転を検出すれば、流体の流量を判別できる。この目的で、測定部６０が設けられる。測定部６０は、単位時間当たり測定位置を通過した測定歯車の歯数を計数する。算出部７０は、図１において単に概略的に示されているが、測定部６０の測定情報を使用し、歯車室５０を通る流体の流量を測定する。
【００５７】
流体の流量を正確に測定するため、好適には測定歯車２０，２１の隣り合う歯と歯の間を常に同じ量の流体が運ばれるようにする。さらに、測定歯車２０，２１の回転に伴う摩擦をできる限り小さくし、時間的に一定にする必要がある。このため、測定歯車２０，２１の取り付け時の隙間を小さくし、傾斜運動を可能な限り少なくすることが好適である。
【００５８】
本発明によると、これは各回転の心棒３０，３１への測定歯車２０，２１の新しい形式の取り付け方法によって達成できる。この取り付けについて図３を参照し第１実施形態を詳細に説明する。図３は、測定歯車２０と付随の部品の部分図である。測定歯車２０は、中央開口部を有し、その内部を回転の心棒３０が通り、回転の心棒３０はここでは固定された回転の軸３２として設計されている。回転の心棒３０を中心とした測定歯車２０の低摩擦回転を容易にするため、転動要素４０が設けられ、転動要素４０は測定歯車２０と回転の心棒３０との両方に直接接触する。ここでの測定歯車２０の取り付けは、図６に示すような深溝玉軸受を使用する従来の歯車式流量計の取り付けとは異なる。従来型の場合、転動要素は測定歯車には接触せず、介在する玉軸受の外輪に接触する。さらに、従来の歯車式流量計では、転動要素は測定歯車の回転の心棒に直接接触せず、代わりに玉軸受の内輪に直接接触する。
【００５９】
本発明によれば、ここでは玉４０として構成される転動要素４０が転がる転走面は、測定歯車２０と回転の心棒３０によって直接形成され、内輪、外輪及び保持器は省略される。
【００６０】
このため玉の回転軸線の直径は、従来の組み立て体よりも大きくできる。測定歯車２０の傾斜点は、このため従来の歯車式流量計よりも外側に位置する。これによって測定歯車２０の引きずりトルクが効果的に低くなる。
【００６１】
さらに本発明によると、保持器に対する玉の摩擦がないので、測定歯車はより容易に回転する。玉軸受の多くの部品がないことによって玉４０の表面、測定歯車２０及び回転の心棒３０の洗浄のための洗い流しが簡素な方法で可能となる。
【００６２】
図３における本発明に係る歯車流量計では、個別のスペーサも省略される。従来の歯車流量計では、スペーサは測定歯車の上端面の転動要素と下端面の転動要素との間の歯車の内側面に配置される。本発明では代わりにこの役割は測定歯車２０本体自体によって果される。
【００６３】
玉４０を望ましい位置に固定するため、測定歯車２０には２つの収容領域２４が設けられ、その中に玉４０が配置される。２つの収容領域２４は測定歯車２０の２つの端面に環状のくぼみとして加工し形成してもよい。収容領域２４は、このように歯車の内側面２３に位置し、回転の心棒３０に向かって開口し、段状くぼみ２５を形成する。
【００６４】
測定歯車２０をより容易に洗浄するには、測定歯車２０の収容領域２４の側壁と底壁、つまり回転軸線に沿う方向に延びる側壁と、回転軸線に対し交差する方向（特に垂直方向）の底壁とは、お互いに対して直角に交わらないようにする。代わりに図３の右半分に示すように、収容領域２４の側壁と底壁との間に傾斜した又は丸みのある移行領域を設けてもよい。これによって、洗い流しのできない又は難しい死角を避けることができる。
【００６５】
収容領域２４の幅は、つまり回転軸線に対して径方向の長さは、本実施形態では玉４０の直径よりも短い。このため玉４０は歯車の内側面２３よりも内側に突出するので、内側面２３は回転の心棒３０と接触しない。同様に、測定歯車２０の端面からの収容領域２４の深さは、玉４０の直径よりも浅い。このため玉４０は端面からも突出する。測定歯車２０の端面に隣接する底部５２とカバー部５６は、玉転動要素４０のみに接触し、測定歯車２０には接触しない。このため測定歯車２０の回転中の摩擦は、低減される。
【００６６】
測定歯車２０の領域では、摩擦を低減するよう底部５２とカバー部５６は平面であって滑らかである。
【００６７】
底部５２は開口部を有し、そこを通って回転の心棒３０は延伸し、歯車室を通ってカバー部５６まで延伸する。これによって回転の心棒３０は底部５２の開口部内に挿入又は締まりばめとなるよう押し込むことができる。または、回転の心棒３０を底部と一体型として構成してもよい。示された実施形態では回転の心棒３０はカバー部５６に隣接する。しかしながら、カバー部５６にも回転の心棒３０を収容する開口部を設けてもよい。
【００６８】
中間体５４は、底部５２とカバー部５６との間に位置し、中間体５４は測定歯車２０，２１を囲み、歯車室５０の側方境界を定める。そのような中間体を図１と２に示す。
【００６９】
これらの図はさらに底部５２が流体入口５３を有することを示す。流体はこの流体入口５３を介して歯車室５０へ運ばれる。流体出口（ここでは図示せず）は歯車室５０から流体を出し、底部５２又はカバー部５６に形成される。
【００７０】
本発明に係る歯車式流量計１００の別の実施形態例の概略を図４に示す。図３に示した実施形態例とは異なり、回転の心棒３０はここでは回転する回転の軸３３として設計される。回転の心棒３０は測定歯車２０に固定して接続される。これによって測定歯車２０と回転の心棒３０の両方は、回転軸線３４を中心に回転する。
【００７１】
本実施形態では、各測定歯車２０に対し同様に、転動要素４０と２つの収容領域２４とが設けられる。収容領域２４は、ここでは測定歯車２０内のくぼみとして形成されず、代わりに底部５２とカバー部５６内のくぼみとして形成される。転動要素４０は各収容領域２４と接触し、つまり底部５２又はカバー部５６の２側面、具体的には収容領域２４の底壁と側壁に接触する。さらに、転動要素４０は、回転軸線３４に平行な方向において測定歯車２０の端面と接触し、これによって回転軸線３４の方向における取り付けが実施される。回転軸線３４と垂直な面においての取り付けは、転動要素４０が回転軸線３４と平行に延びる回転の心棒３０の外周面と接触することによって実施される。
【００７２】
底部５２とカバー部５６は、各々凹部５７を有し、その中へ回転の心棒３０が突出する。凹部５７は、へこみ又は溝として形成してもよい。転動要素４０用の収容領域２４は凹部５７の周りを環状に延伸し、凹部５７に直接隣接する。収容領域２４は、このように段状くぼみ２５を形成し、測定歯車２０の各端面と凹部５７とに向かって開口する。
【００７３】
最後に、歯車室は２つの部品で囲まれている。底部５２はへこみ（図４では詳細は省略）を有し、その中に測定歯車２０が挿入される。このへこみによって歯車室の側方の境界が規定される。
【００７４】
新しい形式の取り付け方法の結果、本発明に係る歯車式流量計の測定歯車にかかる摩擦は特に低い。さらに、測定歯車の傾斜と漏洩流の発生を大幅に防止できる。最後に、摩擦が低いことによって、特に微量の流量が測定可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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