JP2006023227A - メータ用樹脂製インナー容器及び水道メータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒケ、ボイドの発生を抑えて従来より底壁の強度を向上させることが可能なメータ用樹脂製インナー容器及び水道メータを提供する。
【解決手段】 本発明によれば、ハニカム構造部４４に備えた蜂の巣状のセル壁４５によりインナー容器４０の底壁４２全体を均一に補強することができるので、底壁を部分的に補強していた従来のリブより強度アップを図ることができる。しかも、肉厚を厚くせずに強度の向上を図ることができるので、ヒケ、ボイドの発生も抑えられる。また、ハニカム構造部４４は、底壁４２のうち上側に配置されているので、翼車収容室Ｒ１を流れる水道水の流量測定に影響を及ぼさない。
【選択図】 図３

Description

本発明は、流量メータに組み付けられるメータ用樹脂製インナー容器と、そのメータ用樹脂製インナー容器を備えた水道メータに関する。

翼車式の水道メータ内には、メータ用樹脂製インナー容器（以下、単に「インナー容器」という）が組み付けられており、そのインナー容器の底壁によって水道メータの内側領域が、水道水の流れる翼車収容室と、流量を演算する回路を備えた回路収容室とに区画されている。そして、インナー容器の底壁には、水道水の水圧やウォータハンマー現象による水撃圧がかかる。このため、従来のインナー容器は、その底壁に強度を向上させるためのリブを備えた構造になっていた。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５２６５号公報（第１図）

ところで、近年、水道水の水圧を現状より高くする計画が挙がっている。また、ワンタッチレバー式の蛇口の普及に伴い、ウォータハンマー現象が起こり易くなってきている。このため、インナー容器の底壁の強度向上が求められている。しかしながら、底壁の肉厚又は底壁に備えたリブの肉厚を単に大きくすると、ヒケ、ボイドが発生するという問題が生じる。

なお、「ヒケ」とは、樹脂成形品の薄肉部と厚肉部との冷却速度の相違により部分収縮が生じ、樹脂成形品の表面が引っ張られて歪む現象をいう。このヒケが発生することで、インナー容器の形状品質が低下する。また、「ボイド」とは、樹脂成形品中に発生する気泡をいう。このボイドの発生により、強度が低下する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ヒケ、ボイドの発生を抑えて従来より底壁の強度を向上させることが可能なメータ用樹脂製インナー容器及び水道メータの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るメータ用樹脂製インナー容器は、翼車式の水道メータ内に組み付けられるメータ用樹脂製インナー容器であって、水道メータの内側領域を、水道水が流れる翼車収容室と、翼車収容室より上側の回路収容室とに区画する底壁を有し、その底壁には、蜂の巣状のセル壁にて複数の成形孔を区画してなるハニカム構造部が一体成形されたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のメータ用樹脂製インナー容器において、成形孔は、軸方向から見た形状が円形をなしかつ成形孔の直径は、底壁の直径の６〜１２％であり、セル壁のうち最も薄部分の肉厚は０．８〜２ｍｍであるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１に記載のメータ用樹脂製インナー容器において、成形孔は、軸方向から見た形状が六角形をなしかつ成形孔の内接円の直径は、底壁の直径の６〜１２％であり、セル壁のうち最も薄部分の肉厚は０．８〜２ｍｍであるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器において、底壁とハニカム構造部とを合わせた厚さ寸法が、８〜１５ｍｍであるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器において、ハニカム構造部は、底壁の下面側に配置されたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器において、ハニカム構造部は、底壁の上面側に配置されたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器において、ＡＢＳ樹脂の成形品であるところに特徴を有する。

請求項８の発明に係る水道メータは、請求項１乃至７の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器を備えたところに特徴を有する。

本発明によれば、ハニカム構造部に備えた蜂の巣状のセル壁によりメータ用樹脂製インナー容器の底壁全体を均一に補強することができるので、底壁を部分的に補強していた従来のリブより強度の向上を図ることができる。しかも、肉厚を厚くせずに強度の向上を図ることができるので、ヒケ、ボイドの発生も抑えられる（請求項１及び８の発明）。

ここで、ハニカム構造部ではセル壁が蜂の巣状になっているので、ウェルドが多数発生し得る。具体的には、メータ用樹脂製インナー容器用の樹脂成形金型のうち蜂の巣状になった成形空間の幅（即ち、成形後のセル壁の肉厚）が小さすぎると溶融樹脂の流動性が悪くなる。すると、蜂の巣の目に沿って分岐して流れた溶融樹脂が再び合流した際に、合流した溶融樹脂同士が融着せず固化してウェルド（樹脂接合部）が発生する。そして、このウェルドは強度低下の原因になり得る。一方、蜂の巣状の成形空間の幅が大きすぎると、セル壁の肉厚が大きくなりすぎて、前記したヒケ、ボイドの発生原因になる。

そこで、本願発明者らは、この点を鋭意検討した結果、請求項２の構成のように、成形孔の軸方向から見た形状を円形とした場合には、その直径を底壁の直径の６〜１２％とし、かつセル壁のうち最も薄い部分の肉厚を０．８〜２ｍｍとしたことでヒケ、ボイド、ウェルドの発生を抑えることができた。また、請求項３の構成のように、成形孔の軸方向から見た形状を六角形とした場合には、成形孔の内接円の直径を底壁の直径の６〜１２％とし、かつセル壁のうち最も薄い部分の肉厚を０．８〜２ｍｍとしたことでヒケ、ボイド、ウェルドの発生を抑えることができた。ここで、底壁とハニカム構造部とを合わせた厚さ寸法に関しては、８〜１５ｍｍとすることが好ましい（請求項４の発明）。また、メータ用樹脂製インナー容器の材質は、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂）であることが好ましい（請求項７の発明）。

また、メータ用樹脂製インナー容器の底壁は下面側から水圧を受けるため下面側が凹むように応力を受ける。従って、底壁のうち下面側にハニカム構造部を配置した請求項５の構成によれば、ハニカム構造部も底壁と共に全体的に凹むように応力を受け、このときセル壁は圧縮応力を受ける。これにより、かりにセル壁にウェルドが発生していたとしても、ウェルドによる強度低下を抑えることができる。

請求項６の構成によれば、底壁の上面側にハニカム構造部が配置されているので、ハニカム構造部が、翼車収容室を流れる水道水の流量測定に影響を及ぼさない。

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
本実施形態の水道メータ１０は、図１に示すようにアウターケース１１の内部に本発明に係るメータ用樹脂製インナー容器４０（以下、「インナー容器４０」という）を組み付けて備え、これにより水道メータ１０の内部領域が、翼車収容室Ｒ１と、回路収容室Ｒ２とに区画されている。具体的には、アウターケース１１は、上端が開放した円筒状のケース本体１４の下端部から１対の連結管１５，１５が相反する方向に突出した構造になっている。そして、これら連結管１５，１５に図示しない水道管が連結され、アウターケース１１内を水道水が通過する。

ケース本体１４の底壁１６からは、ピボット１７が起立している。ピボット１７は、ケース本体１４の上下方向における中間部分まで延びており、このピボット１７に翼車１９が回転可能に軸支されている。翼車１９は、回転軸体１９Ａから複数の翼部１９Ｂを放射状に張り出してなり、一方の連結管１５から他方の連結管１５に流れる水道水を翼部１９Ｂで受けて、水道水の流速に応じた回転速度で回転する。また、回転軸体１９Ａの上端部には磁石２０が固定されており、翼車１９の回転に応じて磁石２０の周囲の磁束の向きが変化する。

ケース本体１４には、翼車１９を収容した状態でインナー容器４０が組み付けられる。インナー容器４０は、ＡＢＳ樹脂製の射出成形品である。インナー容器４０の周壁４１は、底壁４２から垂直に立ち上がった円筒状をなしかつ、上端側に向かう途中で外径が段付き状に大きくなっている。そして、インナー容器４０は、底壁４２側からケース本体１４内に嵌合挿入され、周壁４１の段差部４０Ｄが、ケース本体１４の内側の段差部に突き当てられて位置決めされている。また、インナー容器４０の下端部はケース本体１４の内周面との間の僅かな隙間を介して嵌合されている。これにより、水道メータ１０の内側領域が、前述の如く、インナー容器４０の底壁４２より下側の翼車収容室Ｒ１と、インナー容器４０の底壁４２より上側の回路収容室Ｒ２とに区画されている。また、インナー容器４０のうち上下方向の中間部分とケース本体１４の内周面との間にはシールリング３０が挟まれている。これにより、連結管１５を通してアウターケース１１の翼車収容室Ｒ１内に流れ込んだ水道水が、回路収容室Ｒ２側に浸水しないようになっている。

インナー容器４０の内部（即ち、回路収容室Ｒ２の内部）には、計測ユニット２１が収容されている。また、インナー容器４０の上面には、表示窓付きの密閉蓋２２が接合され、その密閉蓋２２の下端部に係止した抜止リング２３をケース本体１４の外面に螺合することで、インナー容器４０及び密閉蓋２２がケース本体１４に固定されている。

計測ユニット２１は、金属製容器内に電気回路を密封した構造になっている。その電気回路には、前記した磁石２０の磁束の変化に応じて翼車１９の回転を検出する磁気センサと、翼車１９の回転に基づいて水道水の流量を演算するＣＰＵと、その流量を表示する表示装置とが備えられている。

さて、図３に示すように、インナー容器４０の底壁４２には、その上面側にハニカム構造部４４が一体形成されている。ハニカム構造部４４は、蜂の巣状のセル壁４５にて、複数の成形孔４６を区画した形状になっている。また、成形孔４６は、インナー容器４０の上面から見て六角形になっている。詳細には、図４に示すように、隣接した成形孔４６の中心点Ｐ１同士を線で結ぶと、正三角形Ｔ１になるように各成形孔４６が配置されている。また、隣り合った成形孔４６の内側面（即ち、図４における六角形の各辺）は互いに平行になっている。

本実施形態では、各成形孔４６の内接円Ｃ１（図４参照）の直径Ｄ２（図４参照）は、インナー容器４０の底壁４２の直径Ｄ１（図２及び図３参照）の６〜１２％に設定されている。ここで、本実施形態のように、底壁４２のうちインナー容器４０の内側にハニカム構造部４４を備えた場合には、ハニカム構造部４４の内側の直径が本発明に係る「底壁の直径」に相当する。

また、セル壁４５のうち最も薄い部分の肉厚ｔ４（図４参照）は、０．８〜２ｍｍになっている。さらに、底壁４２とハニカム構造部４４とを合わせた厚さ寸法ｔ３（図２参照）は、８〜１５ｍｍになっており、そのうちハニカム構造部４４の厚さ寸法ｔ２（即ち、セル壁４５の高さ寸法。図２参照）は、３〜７ｍｍになっている。

なお、図２に示すように、ハニカム構造部４４の上面における中心部分は、僅かに窪んでおり、この窪み部分４４Ｋには、前記計測ユニット２１の底面のうち僅かに突出した底面突部２１Ｔが収まっている（図１参照）。また、底壁４２の中央には、下面を上方に陥没させた受容部４３が形成され、ここに翼車１９の上端部が突入するようになっている。

このように構成された本実施形態によれば、ハニカム構造部４４に備えた蜂の巣状のセル壁４５によりインナー容器４０の底壁４２全体を均一に補強することができるので、底壁を部分的に補強していた従来のリブより強度の向上を図ることができる。しかも、肉厚を厚くせずに強度の向上を図ることができるので、ヒケ、ボイドの発生も抑えられる。また、ハニカム構造部４４は、底壁４２のうち上側に配置されているので、翼車収容室Ｒ１を流れる水道水の流量測定に影響を及ぼさない。さらに、本実施形態のインナー容器４０におけるハニカム構造部４４の上面の位置を、従来のインナー容器におけるリブの上面の位置と同じに設定することで、他の部品の形状を変えることなく、インナー容器４０の強度の向上が可能となる。

［第２実施形態］
図５及び図６に示すように、本実施形態のインナー容器５０に備えたハニカム構造部４４には、前記第１実施形態の六角形の成形孔４６に代えて、円形の成形孔４７が複数形成されている。また、セル壁４８のうち最も薄い部分の肉厚ｔ１（図６参照）は、０．８〜２ｍｍになっており、成形孔４７の直径Ｄ３（図６参照）は、インナー容器５０の底壁４２の直径Ｄ１（図５参照）の６〜１２％に設定されている。その他の構成及び寸法に関しては、全て前記第１実施形態のインナー容器４０と同様であるので重複した説明は省略する。

本実施形態の構造によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、成形孔４６の形状を円形にしたことで、樹脂成形金型の製作費を抑えることができかつ成形時において溶融樹脂の流れがスムーズになり、ウェルドの発生を効果的に抑えることができる。

［第３実施形態］
本実施形態のインナー容器５１は、図７に示すように、底壁４２の下面側にハニカム構造部４４を備えた点が前記第２実施形態と異なる。ここで、本実施形態のように底壁４２の下面側（即ち、底壁４２のうちインナー容器４０の外側）にハニカム構造部４４を備えた場合には、ハニカム構造部４４の外側の直径Ｄ４が本発明に係る「底壁の直径」に相当する。そして、ハニカム構造部４４における成形孔４７の内径Ｄ３は、インナー容器５０の底壁４２の直径Ｄ４の６〜１２％に設定されている。その他の構成及び寸法に関しては、全て前記第２実施形態のインナー容器５０と同様であるので重複した説明は省略する。

本実施形態の構成によれば、ハニカム構造部４４にかりにウェルドが発生してもそのウェルドによる強度低下の影響を抑えることができるという効果を奏する。即ち、図８に示すように、インナー容器４０の底壁４２は下面に水圧を受けるため下面側が凹むように応力を受ける。従って、本実施形態のように底壁４２の下面側にハニカム構造部４４を配置した構成により、ハニカム構造部４４も底壁４２と共に全体的に凹むように応力を受け、このときセル壁４５は水平方向から圧縮応力を受ける。従って、かりにセル壁４５に上下方向に延びたウェルド９０が発生していたとしても、ウェルド９０を広げる力は発生せず、ウェルド９０による強度低下を抑えることができる。

［実施例］
第２実施形態のインナー容器５０を以下の寸法で製作した。即ち、インナー容器５０の、底壁４２の直径Ｄ１を５１ｍｍとし、ハニカム構造部４４の厚さ寸法ｔ２を５ｍｍ、底壁４２とハニカム構造部４４とを合わせた厚さ寸法ｔ３を１０ｍｍ（請求項４に係る８〜１５ｍｍの範囲内）とし、セル壁４８のうち最も薄い部分の肉厚ｔ１を１ｍｍ（請求項２に係る０．８〜２ｍｍの範囲内）とし、成形孔４７の直径Ｄ３を５ｍｍ（底壁４２の直径Ｄ１に対し約９．８％、請求項２に係る６〜１２％の範囲内）としてＡＢＳ樹脂で製作した。

これに対し、従来比としてハニカム構造部４４の代わりに底壁にリブを備えたものを以下の寸法で製作した。即ち、従来品の底壁の直径を５１ｍｍとし、リブの厚さ寸法を２ｍｍとし、底壁とリブとを合わせた厚さ寸法を１０ｍｍとした。

そして、発明品としてのインナー容器５０と従来品とを耐圧試験治具にセットして、加圧ポンプにより０ＭＰａから０．５ＭＰａ毎、１０秒間保持で下面に水圧を印加し、底壁の高さ方向の「変形量」と、底壁が破損せずに耐えられる「耐圧値」とを測定し、その測定結果を表１，表２にまとめた。

表１に示すように「変形量」の最大値は、従来品が０．６９ｍｍであるのに対し、発明品としてのインナー容器５０のは０．２７ｍｍとなり小さくなった。

また、表２に示すように「耐圧値」は、従来品が７ＭＰａであるのに対し、インナー容器５０は１２ＭＰａとなり大きくなった。

このように、表１、表２の結果から、第２実施形態のインナー容器５０は、従来品と比較して強度が向上していることが確認された。なお、発明品としてのインナー容器５０では、ヒケ、ボイド、ウェルドの発生が抑えられていることも確認された。

［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態のハニカム構造部は、成形孔の中心を線で結ぶと正三角形になるように構成されていたが、成形孔の中心を線で結ぶと正方形になる構成にしてもよい。

（２）ハニカム構造部における成形孔４６の形状は、第１及び第２の実施形態の六角形、円形に限定されるものではなく、例えば、成形孔の形状を、楕円形、八角形にしてもよい。

本発明の第１実施形態の水道メータの断面図 インナー容器の側断面図 インナー容器の平面図 インナー容器の底壁の拡大平断面図 第２実施形態のインナー容器の平面図 インナー容器の底壁の拡大平断面図 第３実施形態のインナー容器の側断面図 インナー容器の底壁の拡大側断面図

符号の説明

１０ 水道メータ
１４ ケース本体
１９ 翼車
４０，５０，５１ インナー容器
４２ 底壁
４４ ハニカム構造部
４５，４８ セル壁
４６，４７ 成形孔
９０ ウェルド
Ｃ１ 内接円
Ｒ１ 翼車収容室
Ｒ２ 回路収容室

Claims (8)

1. 翼車式の水道メータ内に組み付けられるメータ用樹脂製インナー容器であって、
   前記水道メータの内側領域を、水道水が流れる翼車収容室と、前記翼車収容室より上側の回路収容室とに区画する底壁を有し、その底壁には、蜂の巣状のセル壁にて複数の成形孔を区画してなるハニカム構造部が一体成形されたことを特徴とするメータ用樹脂製インナー容器。
2. 前記成形孔は、軸方向から見た形状が円形をなしかつ前記成形孔の直径は、前記底壁の直径の６〜１２％であり、
   前記セル壁のうち最も薄部分の肉厚は０．８〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のメータ用樹脂製インナー容器。
3. 前記成形孔は、軸方向から見た形状が六角形をなしかつ前記成形孔の内接円の直径は、前記底壁の直径の６〜１２％であり、
   前記セル壁のうち最も薄部分の肉厚は０．８〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のメータ用樹脂製インナー容器。
4. 前記底壁と前記ハニカム構造部とを合わせた厚さ寸法が、８〜１５ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器。
5. 前記ハニカム構造部は、前記底壁の下面側に配置されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器。
6. 前記ハニカム構造部は、前記底壁の上面側に配置されたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器。
7. ＡＢＳ樹脂の成形品であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載のメータ用樹脂製インナー容器を備えたことを特徴とする水道メータ。
   

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