(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-01-06
(45)【発行日】2023-01-17
(54)【発明の名称】容積式流量計
(51)【国際特許分類】
G01F 3/18 20060101AFI20230110BHJP
【ＦＩ】
G01F3/18
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020541136
(86)(22)【出願日】2019-08-23
(86)【国際出願番号】 JP2019033097
(87)【国際公開番号】W WO2020050064
(87)【国際公開日】2020-03-12
【審査請求日】2022-04-19
(31)【優先権主張番号】P 2018167502
(32)【優先日】2018-09-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2018208547
(32)【優先日】2018-11-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000151346
【氏名又は名称】株式会社タツノ
(74)【代理人】
【識別番号】100106563
【弁理士】
【氏名又は名称】中井 潤
(72)【発明者】
【氏名】小池 毅
(72)【発明者】
【氏名】竹島 亜弓
【審査官】羽飼 知佳
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－３０１７９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１０３０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５０９４１０６（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０２４６５９９７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｆ ３／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
両端にピストンを備えるピストンロッドと、該ピストンロッドの両端のピストンの各々を収容するシリンダと、
本体に穿設され、前記各々のシリンダが収容されるシリンダ室と、
前記各々のシリンダの外側に位置する各々のシリンダ室の近傍に開口して各々のシリンダ室に連通し、切替えバルブにより流入路と流出路とに交互に切り替わる流路と、
前記各々のシリンダ室及び前記各々の流路に対向するピストンカバーとを備え、
該各々のピストンカバーの内面又は前記本体の前記各々のピストンカバーの内面に対向する位置で、かつ前記各々の流路と前記各々のシリンダ室の間に凸部が形成されていることを特徴とする容積式流量計。
【請求項2】
前記凸部は、前記各々のシリンダ室の上部近傍に設けられることを特徴とする請求項１に記載の容積式流量計。
【請求項3】
前記凸部は複数設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の容積式流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、容積式流量計に関し、特に、燃料に添加剤を混入させるためなどの目的で使用される２ピストン型の容積式流量計に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、自動車は走行距離が増すにつれてカーボンの蓄積や摩擦抵抗によりエンジン本来の力を発揮できなくなる。その失われたパワーを引き出すため、燃料に添加剤を混入している。そこで、本出願人は、特許文献１で添加剤を混入する装置を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】日本特開平４－３２７１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１に記載の発明も有効であるが、上記装置に用いられる、添加剤を計量をするための流量計には、モータで入力軸を回転させ、入力軸に取り付けられた切替えバルブによりシリンダ室（計量室）への流入と流出とを切換える２ピストン型の容積式流量計が用いられる。
【0005】
しかし、この容積式流量計で計量される添加剤は微量であるため、容積式流量計の設置時において、シリンダ室及び流路に滞留していたエアを出口（切替えバルブの流出口）まで押し出すことが容易ではなく、特に粘度の高い添加剤の場合にはエア溜りが生じていた。エア溜りが存在すると、添加剤の吐出量に誤差が生じて計量精度が悪化するため、流路を小さくして流速を上げて脱泡することも考えられる。しかし、流路を小さくすることで圧力損失が大きくなり、ポンプ圧を高くしなければ添加剤を吐出できなくなる。また、ポンプ圧を高くすると、オイルシールやピストン等の機器の耐久性能が低下する虞があった。
【0006】
そこで、本発明は上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、ポンプ圧を高くしなくとも脱泡を容易に行うことができる容積式流量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明の容積式流量計は、両端にピストンを備えるピストンロッドと、該ピストンロッドの両端のピストンの各々を収容するシリンダと、本体に穿設され、前記各々のシリンダが収容されるシリンダ室と、前記各々のシリンダの外側に位置する各々のシリンダ室の近傍に開口して各々のシリンダ室に連通し、切替えバルブにより流入路と流出路とに交互に切り替わる流路と、前記各々のシリンダ室及び前記各々の流路に対向するピストンカバーとを備え、該各々のピストンカバーの内面又は前記本体の前記各々のピストンカバーの内面に対向する位置で、かつ前記各々の流路と
前記各々のシリンダ室の間に凸部が形成されていることを特徴とする。
【0008】
本発明の容積式流量計によれば、ピストンカバーの内面又は本体の前記各々のピストンカバーの内面に対向する位置に凸部を形成したことにより、シリンダ室から流路へ通じる箇所の流体の流れを乱し、エア溜りが生ずることを防止した。また、エア溜りが生じたとしてもエアが凸部によって撹拌されて排出され易くなる。これにより、ポンプ圧を高くしなくとも脱泡を容易に行うことができる。
【0009】
上記容積式流量計において、前記凸部を前記各々のシリンダ室の上部近傍に設けることができ、エア溜まりが形成される箇所の流体の流れを乱すことでエア溜りが生じ難くなり、エア溜りが生じたとしても排出され易くなる。
【0010】
上記容積式流量計において、前記凸部は複数設けることができ、凸部を複数設けることで脱泡効率が向上して高粘度の液体に対しても有効に機能する。
【発明の効果】
【0011】
以上のように、本発明によれば、ポンプ圧を高くしなくとも脱泡を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明に係る容積式流量計を備える給油装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0014】
図１は、本発明に係る容積式流量計を備える給油装置を示し、この給油装置８０は、ガソリン等の燃料の供給系統として、地下タンク（不図示）等から燃料を汲み上げる燃料用ポンプ９４、９５と、燃料用ポンプ９４、９５を回転駆動するための燃料用モータ９６、９７と、車両等へ供給する燃料の量を計量する燃料用流量計９２、９３の２系統を備える。
【0015】
また、給油装置８０は、燃料に添加剤を混入させるための添加剤供給系統として、添加剤容器８６、８７と、各々の添加剤容器８６、８７から添加剤を汲み上げる添加剤用ポンプ８２、８３と、添加剤用ポンプ８２、８３を回転駆動するための添加剤用モータ８４、８５と、添加剤用ポンプ８２、８３から供給された添加剤を計量するための添加剤用流量計（本発明に係る容積式流量計）１と、添加剤用流量計１の回転軸１２（図３参照）を回転させるための添加剤用第２モータ８１を備え、２種類の添加剤を添加することができる。
【0016】
さらに、給油装置８０は、添加剤用流量計１によって計量された添加剤を燃料供給系統に供給するための逆止弁９０、９１と、給油装置８０全体を制御するための給油制御装置８９と、給油量等を表示するための表示器８８を備える。
【0017】
上記構成により、添加剤供給系統から添加剤を所定の割合で燃料に混入させながら、燃料供給系統によって添加剤が混入した燃料を車両に供給する。
【0018】
図２は、添加剤用流量計１及び添加剤用第２モータ８１を示し、これらはボルト４、５等の締結部材で共通のベース３上に固定される。添加剤用流量計１は、流路切替機構１Ａと計量機構１Ｂとで構成される。
【0019】
図３に示すように、流路切替機構１Ａは、ハウジング１１を貫通し、添加剤用第２モータ８１（図２参照）に接続される回転軸１２と、ハウジング１１の内面にビス１４によって固定されて回転軸１２が貫通する支持部１３と、支持部１３の左側面に固定される皿状部１５と、回転軸１２の左端部に固定されて回転軸１２と共に回転する切替えバルブ１７と、切替えバルブ１７と皿状部１５との間に介装されるコイルばね１６と、ハウジング１１を貫通する２つの流入口１８とを備える。
【0020】
計量機構１Ｂは、本体２１の内部に、両端にピストン２２、２３を備えるピストンロッド２４と、ピストン２２、２３を収容するシリンダ２５、２６と、シリンダ２５、２６のシリンダ室２１ｆ、２１ｇに対向するピストンカバー２９、３０と、流路切替機構１Ａの切替えバルブ１７に当接するバルブシート３１とを備える。
【0021】
切替えバルブ１７は、本体１７ａの右側面から右方に突出する突出部１７ｅと、左方に開口する凹部１７ｂと、左方に突出する突出部１７ｈを備える。凹部１７ｂは、図３において上部の方が下部より容量が大きく、上部がバルブシート３１の流路３１ｃに連通し、下部は流路３１ｂと連通しない。突出部１７ｅの右方に開口する孔部１７ｆに回転軸１２の左端部が挿入される。突出部１７ｈの孔部１７ｇに、計量機構１Ｂ側に固定されたピン３２が遊嵌される。この構成により、切替えバルブ１７全体がコイルばね１６によってバルブシート３１側に付勢されながら、回転軸１２の回転に伴って切替えバルブ１７もピン３２を中心に回転し、切替えバルブ１７の左側面１７ｄがバルブシート３１の右側面３１ｄ上を摺動する。
【0022】
バルブシート３１は、円板状に形成され、計量機構１Ｂの本体２１の右方凹部２１ａに収容される。バルブシート３１の本体３１ａを２つの流路３１ｂ、３１ｃが貫通する。
【0023】
計量機構１Ｂの本体２１は、上下方向に貫通する貫通穴２１ｈと、流路２１ｂ～２１ｅ、２１ｊを備える。流路２１ｂ、２１ｃは、各々バルブシート３１の流路３１ｂ、３１ｃに連通する。流路２１ｂ、２１ｃに連続する流路２１ｄ、２１ｅは、各々貫通穴２１ｈの上下端部のシリンダ室２１ｆ、２１ｇに連通する。流路２１ｊは、貫通穴２１ｈ並びに本体２１及びバルブシート３１に形成された流路（不図示）を介して凹部１７ｂに連通する。
【0024】
流路切替機構１Ａのハウジング１１と計量機構１Ｂの本体２１は、ボルト３４によって一体化される。また、本体２１の上下端面には、ピストンカバー２９、３０がボルト３５によって固定される。
【0025】
図４に示すように、ピストンカバー３０の内面３０ａには、直方体状の凸部３０ｂが設けられる。図示を省略するが、もう一方のピストンカバー２９の内面にも、同様の凸部が設けられる。凸部３０ｂは、図５に示すように、流路２１ｄとシリンダ室２１ｆの間においてシリンダ室２１ｆの上部近傍に位置する。
【0026】
次に、上記構成を有する添加剤用流量計１の動作について、図６を参照しながら説明する。同図では、添加剤の流れ及びピストン２２、２３の移動方向を矢印で示している。
【0027】
流入口１８から流入した添加剤は、バルブシート３１の流路３１ｂ、本体２１の流路２１ｂ、２１ｄを通ってシリンダ室２１ｆに達し、ピストン２３を上方に移動させる。ピストン２３の上方への移動に伴い、ピストン２２も上方へ移動し、これによって、シリンダ室２１ｇに充満していた添加剤が本体２１の流路２１ｅ、２１ｃ、バルブシート３１の流路３１ｃ、及び本体２１及びバルブシート３１に形成された流路（不図示）を通って貫通穴２１ｈに達し、最終的に流路２１ｊから図１の給油装置８０の給油系統へ供給される。その後、添加剤用第２モータ８１によって回転軸１２が１８０度回転し、これに伴い切替えバルブ１７も１８０度回転し、流路２１ｃ、２１ｅが流入路となり、流路２１ｄ、２１ｂ及び流路３１ｂが流出路となり、上記とは反対の流れとなる。尚、添加剤用流量計１の運転当初は、シリンダ室２１ｆ、２１ｇに添加剤は充満していないが、回転軸１２が一回転するとシリンダ室２１ｆ、２１ｇに添加剤が充満し、回転軸１２の回転に伴って上記動作を交互に繰り返すことで、添加剤が連続して所定の割合で給油装置８０の給油系統へ供給される。
【0028】
しかし、従来、容積式流量計１を給油装置８０に設置した当初は、図７に示すように、シリンダ室２１ｆの上部から流路２１ｄの上部にかけてエア３６が滞留し、容積式流量計１で計量される添加剤は微量であるため、このエア３６を切替えバルブ１７の凹部１７ｂまで押し出すことが容易ではなかった。
【0029】
そこで、本発明では、図５に示したように、流路２１ｄとシリンダ室２１ｆのエア３６が滞留し易いシリンダ室２１ｆの上部近傍に凸部３０ｂを設け、この凸部３０ｂによって流路２１ｄとシリンダ室２１ｆの間で流体の流れを乱し、エア溜りが生ずることを防止した。また、エアが溜まったとしてもエアが凸部３０ｂによって撹拌されて排出され易くなる。
【0030】
図８は、上記凸部３０ｂに代えて、複数の円柱状の凸部３０ｅを流路２１ｄとシリンダ室２１ｆに設けた例を示している。凸部３０ｅを複数設けることで脱泡効率が向上し、高粘度の添加剤に対しても有効である。
【0031】
図９は、上記凸部３０ｂを流路２１ｄとシリンダ室２１ｆの高さ方向の中間部に設けた例を示している。この例では、凸部３０ｂの位置決めを容易に行うことができる。
【0032】
図１０は、上記凸部３０ｂより若干小型の凸部３０ｆを流路２１ｄとシリンダ室２１ｆの間の上部と下部に各々一つずつ設けた例を示している。この例では、容積式流量計１の取付姿勢が問われることがない。
【0033】
図１１は、上記凸部３０ｂを流路２１ｄとシリンダ室２１ｆの間の高さ方向の中間部から下部にかけて設けた例を示している。この例では、ある程度の脱泡機能を発揮しつつ、容積式流量計１の設置を上下逆向きにした場合にも有効である。
【0034】
図１２は、上記凸部３０ｂを各々のピストンカバー３０の内面に対向する本体２１側に設けた場合を示している。この凸部３０ｂは、図５に示したように、流路２１ｄとシリンダ室２１ｆの間においてシリンダ室２１ｆの上部近傍に位置する。図示を省略するが、もう一方のピストンカバー２９の内面に対向する本体２１側にも、同様の凸部が設けられる。また、本体２１側にも、図８～図１１で示したような種々の凸部を設けることができる。
【0035】
左右一対のピストンカバー２９、３０の内面に凸部３０ｂ等を設けた場合には、凸部３０ｂ等の形状によっては左右で異なるピストンカバー２９、３０となるため、左右で付け間違えるおそれがあるが、凸部３０ｂ等を本体２１側に設けることで、そのようなおそれがない。また、ピストンカバー２９、３０に凸部３０ｂ等を設けないため、ピストンカバー２９、３０を共通にできる。さらに、ピストンカバー２９、３０に凸部３０ｂ等を設けた場合には、寸法誤差やねじのガタによって凸部３０ｂ等の位置がずれるおそれがあるが、本体２１側に設けることで、そのようなおそれもない。
【符号の説明】
【0036】
１ 容積式流量計
１Ａ 流路切替機構
１Ｂ 計量機構
３ ベース
４、５ ボルト
１１ ハウジング
１２ 回転軸
１３ 支持部
１４ ビス
１５ 皿状部
１６ コイルばね
１７ 切替えバルブ
１８ 流入口
２１ 本体
２２、２３ ピストン
２４ ピストンロッド
２５、２６ シリンダ
２９、３０ ピストンカバー
３１ バルブシート
３２ ピン
３４、３５ ボルト
３６ エア
８０ 給油装置
１Ａ 流路切替機構
１Ｂ 計量機構
３ ベース
４、５ ボルト
１１ ハウジング
１２ 回転軸
１３ 支持部
１４ ビス
１５ 皿状部
１６ コイルばね
１７ 切替えバルブ
１８ 流入口
２１ 本体
２２、２３ ピストン
２４ ピストンロッド
２５、２６ シリンダ
２９、３０ ピストンカバー
３１ バルブシート
３２ ピン
３４、３５ ボルト
３６ エア
８０ 給油装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】