JP2007285816A - 単箱式接線流羽根車式計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
調整機構を有する単箱式接線流羽根車式計量装置において、前記調整機構だけでは対応しきれない器差の調整ができるようにすることである。
【解決手段】
レジスタボックス２の底面部で、水の噴流方向１５と直交して設けられた円弧状の可動抵抗板１６を回動させることによって前記水の噴流と衝突する部分の面積を変化させて器差を調整する構成の調整機構の直前方に一対の整流板９を取付け、該一対の整流板９によって水の噴流を整流すると共に、各整流板９を取付ねじ２２の軸心を中心に回動させることによって一対の整流板９が形成する開口２４の大きさを変化させ、かつ各整流板９の前方及び下方の端面部９ｂを円弧状に形成することにより、水の噴流と前記端面部９ｂとが衝突して生ずる乱流を発生しにくくする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、流入側ノズルから羽根車室に流入した被計量流体の噴流を羽根車の羽根に当て、前記羽根車を押し回して被計量流体の通過流量を測定するための単箱式接線流羽根車式計量装置に関するものである。

本明細書では、接線流羽根車式計量装置の一実施例である接線流羽根車式の水道メータについて説明する。接線流羽根車式の水道メータは、羽根車に対して直角に被計量流体（本実施例の場合、水）を噴射させて回転させることにより前記羽根車を回転させ、機械的に流量換算を行うもので、構造が簡単なうえ故障が少なく、しかも安価であるため、最も多く使用されている。そして、前記羽根車の計量室（羽根車室）が外箱を兼ねているものを「単箱式」、計量室と外箱が別々に設けられているものを「複箱式」と称している。

従来の構成の水道メータの場合、器差特性において「ピーク」と呼ばれる流域が存在する。通常の場合、この流域ではその他の領域に比べ、器差がプラス方向になってしまう。この不具合を改善するため、例えばスライド型の調整機構によりピーク流域を抑制し、平坦な器差特性を有する水道メータが開示されている（特許文献１を参照）。

ここで、単箱式水道メータの外ケースには、流入側ノズルと流出側ノズルが一体に成形されている。前記外ケースは耐圧構造とする必要があるため、通常は銅合金を切削することにより各ノズルを成形している。また、水道メータは上記外ケースを再利用する場合があり、あるメーカーの外ケースと別のメーカーの下ケースとを組み合わせた「修理メータ」と呼ばれる製品が存在する。ところが、各ノズルはそれらの位置、角度及び径により流量と相関する回転数に影響を与え得る。このため、上記した修理メータの場合、加工精度及びメーカー間の誤差等により、従来の調整機構のみでは器差を調整することが困難な場合がある。
特開２００４−５３４７１号公報

本発明は、上記した不具合に鑑み、単箱式接線流羽根車式計量装置において、外ケースと下ケースが異なるメーカーのものであっても、器差の調整ができるようにすることを課題としている。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記した課題を解決するための請求項１の発明は、ケースの羽根車室に、流入側ノズルから流入した被計量流体の流れを抑制するための調整機構が設けられていて、前記羽根車室に流入側ノズルから被計量流体を噴流として流入させ、その噴流を羽根車の羽根に当てて前記羽根車を押し回した後、流出側ノズルから流出させる単箱式接線流羽根車式計量装置において、前記被計量流体の流路における流入側ノズルと調整機構との間に、被計量流体の噴流を整流するための整流部材を取付けたことを特徴としている。

流入側ノズルから羽根車室に流入した被計量流体は噴流となり、僅かに拡散しながら羽根車に衝突する。そして、噴流の一部はその方向を変化させながら、最も空隙の大きい上部空間で乱流となり、羽根車の回転に影響を与える。ここで、被計量流体の噴流の特性の大部分は流入側ノズルにより決定されるため、流入側ノズル形状のばらつきが、装置の器差に与える影響は大きい。本発明に係る単箱式接線流羽根車式計量装置では、調整機構によって被計量流体の特性が調整されるのに加えて、前記上部空間に入り込んだ被計量流体の噴流が整流部材に整流されることによってもその特性が調整されるため、ばらつきを抑えた良好な噴流特性が得られる。この結果、器差の調整が容易になる。

請求項２の発明は、請求項１の発明を前提として、前記整流部材は、被計量流体の噴流方向と直交する方向に所定間隔をおいて対向配置された一対の整流板より成ることを特徴としている。

整流部材を一対の整流板とすることにより、簡単な構成であるにも拘わらず大きな整流効果が得られる。

請求項３の発明は、請求項２の発明を前提として、前記一対の整流板は、羽根車の軸方向に沿って設けられた各支持軸の軸心を中心に、それぞれ独立して回動可能に取付けられていることを特徴としている。

各整流板を回動させることにより、被計量流体の噴流方向を僅かに変化させることができる。このため、整流範囲を広げることができると共に、各整流板を独立して回動させることにより、各種の特性を有する噴流を作り出すことができる。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明を前提として、前記一対の整流板は、流入側ノズルに対向する側から羽根車に対向する側にかけての端面部が、被計量流体の噴流方向に対して円弧形状又は傾斜面形状となっていることを特徴としている。

被計量流体を整流するとき、該被計量流体が一対の整流板の端面部に当たって乱流が生じ易くなるが、前記端面部が被計量流体の噴流方向に対して円弧形状又は傾斜面形状となっているため、被計量流体との衝突が緩和され、乱流の発生が抑止される。これにより、器差の調整が容易になる。

請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかの発明を前提として、前記一対の整流板の厚みは、端面部に接近するに従って漸減することを特徴としている。

請求項５の発明により、被計量流体との衝突が更に緩和され、乱流の発生が一層抑止される。これにより、器差の調整が一層容易になる。

請求項６の発明は、請求項１の発明を前提として、前記整流部材が、単箱式接線流羽根車式計量装置の装置本体部と一体に成形されていることを特徴としている。

請求項６の発明により、整流部材の製作が簡単になるという効果が奏される。

本発明の実施例を説明する。図１は本発明の実施例の水道メータＭの正面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は一対の整流板９の下方からの斜視図である。

最初に、水道メータＭの構成について説明する。図１に示されるように、水道メータＭは、下ケース１と、該下ケース１に嵌合装着されるレジスタボックス２と、該レジスタボックス２を被覆するために前記下ケース１に嵌合装着される上ケース３とから構成されている。前記下ケース１には、流入側ノズル４と流出側ノズル５が設けられている。また、下ケース１にレジスタボックス２が嵌合装着された状態で、計量室（羽根車室６）が形成される。前記羽根車室６の下半部には、レジスタボックス２に回転自在に支承された羽根車７の羽根７ａを収容するための羽根収容空間８が形成されていると共に、前記羽根車室６の上半部（前記羽根収容空間８の上方部分）には、調整機構（後述する可動抵抗板１６）と本発明に係る一対の整流板９を配置するための上部空間１１が形成されている。

流入側ノズル４から流入された被計量流体（本実施例の場合、水）は、ストレーナ１２を介して羽根車室６に入り込み、噴流となって羽根車７の羽根７ａに衝突して、前記羽根車７を回転させる。その後、水は、流出側ノズル５から外部に流出される。このときの羽根車７の回転が、羽根車軸７ｂの先端部に取付けられたマグネット（図示せず）を介して指示ユニット１３に伝達され、表示部１４で水の通過流量が積算表示される。なお、図１における各矢印は、水の噴流方向１５を示している。

調整機構について簡単に説明する。図１及び図２に示されるように、本実施例の調整機構は、円弧状に湾曲した可動抵抗板１６と、該可動抵抗板１６の内周面（下面）から垂下して設けられた支持部１７と、前記可動抵抗板１６の外周面（上面）に突設された突起部１８とから成る。前記支持部１７には、可動抵抗板１６の幅方向に沿って挿通孔１７ａが設けられていて、前記挿通孔１７ａに封印ねじ１９が挿通されている。前記挿通孔１７ａは、可動抵抗板１６の周方向にほぼ沿って長孔となっている。

前記可動抵抗板１６に隣接して、固定抵抗板２１がレジスタボックス２の底面部に固着されている。そして、前述した封印ねじ１９が、前記固定抵抗板２１の支持部２１ａの雌ねじ（図示せず）に螺合されている。このため、可動抵抗板１６は、封印ねじ１９の軸心を中心に回動可能であり、前記可動抵抗板１６がレジスタボックス２の下方に突出される部分の大きさ（面積）を調整することができる。そして、前記封印ねじ１９を締め込むことにより、可動抵抗板１６を所定の位置で固定することができる。

上記した可動抵抗板１６及び固定抵抗板２１は、水の流れを抑制すべく、水の噴流方向１５とほぼ直交して配置される。そして、可動抵抗板１６を回動させ、該可動抵抗板１６において水と衝突する部分の面積を調整することにより、器差が調整される。

次に、本発明に係る一対の整流板９について説明する。図２ないし図４に示されるように、レジスタボックス２の底面部で、水の流路における流入側ノズル４と可動抵抗板１６との間には、整流部材が取付けられている。本実施例の整流部材は一対の整流板９であり、可動抵抗板１６の流入側ノズル４の側の直前方で、水の噴流方向１５と直交する方向に所定間隔をおいて対向配置されている。各整流板９は、側面視において（流入側ノズル４の側から見て）略Ｌ字状であり、上側の屈曲部９ａがレジスタボックス２の底面部に当接され、取付ねじ２２によって固着される。この結果、各取付ねじ２２は、羽根車７の羽根車軸７ｂの軸方向に沿って配置される。各取付ねじ２２を緩めることにより、各整流板９を対応する取付ねじ２２の軸心を中心に、それぞれ独立して回動させることができる。図４において、各整流板９の回動方向２３を矢印によって示す。

各整流板９を回動させてそれらの配置を調整することにより、一対の整流板９の開口２４の大きさ（可動抵抗板１６に衝突する水の流量）が調整される。即ち、各整流板９を内方に回動させてそれらの前部（流入側ノズル４に対向する側）を互いに接近させることにより、開口２４は狭くなって水の流入量は少なくなり、互いに離隔させることにより、開口２４は広くなって水の流入量は多くなる。これにより、可動抵抗板１６の調整（可動抵抗板１６におけるレジスタボックス２の底面部から突出した部分の面積の調整）だけでは対応しきれなかった器差（流入側及び流出側の各ノズル４，５の加工精度及びメーカー間の誤差等によって生ずる器差）をも調整することができる。

そして、図３に示されるように、本実施例の各整流板９では、それぞれの前方から下方にかけての端面部９ｂ（水の噴流と衝突する側の面）が、連続する円弧形状となっている。このため、各整流板９における端面部９ｂと水の噴流との衝突が緩和され、乱流の発生が抑止される。これにより、器差の調整が容易になる。

更に、図４に示されるように、各整流板９の端面部９ｂは、半径方向の断面視において鋭角状となっている。即ち、各整流板９の厚みは、端面部９ｂに接近するのに従って漸減している（徐々に薄くなっている）。このため、各整流板９における端面部９ｂと水の噴流との衝突が更に緩和され、乱流の発生が一層抑止される。これにより、器差の調整が一層容易になる。

本実施例の水道メータＭの作用について説明する。レジスタボックス２の底面部における可動抵抗板１６の直前方に、水の噴流方向１５と直交する方向に所定間隔をおいて一対の整流板９を取付ける。各整流板９は、取付ねじ２２の軸心を中心に、それぞれ独立して回動可能である。可動抵抗板１６を回動させ、可動抵抗板１６と水の噴流とが衝突する部分の面積を調整することにより、水道メータＭの器差を調整することができる。更に、各整流板９を回動させて、それらの前部によって形成される開口２４の大きさを調整することにより、可動抵抗板１６の調整だけでは対応しきれなかった器差（流入側及び流出側の各ノズル４，５の加工精度及びメーカー間の誤差等によって生ずる器差）をも調整することができる。これは、水道メータＭが修理メータの場合であっても、器差の調整ができるということを意味している。しかも、各整流板９の端面部９ｂが円弧形状となっていると共に、それらの厚みが漸減している。これにより、乱流の発生も抑止することができるため、器差の調整が一層容易になる。

上記した各整流板９の端面部９ｂは、水の噴流方向１５に対して円弧形状となっているが、図５に示されるように、水の噴流方向１５に対して傾斜面形状としてもよい。この場合であっても、実施例１の場合と同様な効果が奏される。

本出願人は、４種類の水道メータＭにおいて、一対の整流板９の開口２４の大きさを調整した後の流量に対する器差を測定した。その結果をグラフに示す。図６の中段に実線で示される２本の曲線２５のように、本来は全体に傾きのある曲線（例えば、図６の最上段に破線で表示される曲線２６）や、中央部に凹部（下垂）が生じる曲線（例えば、図６の最下段に破線で表示される曲線２７）となるものが、全体に亘り平坦になっていて、流量−器差曲線のピーク領域における器差の値が小さくなったことが確認された。

本発明の実施例の水道メータＭの正面断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 一対の整流板９の下方からの斜視図である。 一対の整流板９の作用説明図である。 別の実施例の整流板９の下方からの斜視図である。 流量に対する器差を測定したグラフである。

符号の説明

Ｍ：水道メータ（単箱式接線流羽根車式計量装置）
１：下ケース（ケース）
２：レジスタボックス（装置本体部）
４：流入側ノズル
５：流出側ノズル
６：羽根車室
７：羽根車
７ａ：羽根
７ｂ：羽根車軸（羽根車の軸）
９：整流板
９ｂ：端面部
１５：噴流方向
１６：可動抵抗板（調整機構）
２２：取付ねじ（支持軸）

Claims (6)

1. ケースの羽根車室に、流入側ノズルから流入した被計量流体の流れを抑制するための調整機構が設けられていて、前記羽根車室に流入側ノズルから被計量流体を噴流として流入させ、その噴流を羽根車の羽根に当てて前記羽根車を押し回した後、流出側ノズルから流出させる単箱式接線流羽根車式計量装置において、
   前記被計量流体の流路における流入側ノズルと調整機構との間に、被計量流体の噴流を整流するための整流部材を取付けたことを特徴とする単箱式接線流羽根車式計量装置。
2. 前記整流部材は、被計量流体の噴流方向と直交する方向に所定間隔をおいて対向配置された一対の整流板より成ることを特徴とする請求項１に記載の単箱式接線流羽根車式計量装置。
3. 前記一対の整流板は、羽根車の軸方向に沿って設けられた各支持軸の軸心を中心に、それぞれ独立して回動可能に取付けられていることを特徴とする請求項２に記載の単箱式接線流羽根車式計量装置。
4. 前記一対の整流板は、流入側ノズルに対向する側から羽根車に対向する側にかけての端面部が、被計量流体の噴流方向に対して円弧形状又は傾斜面形状となっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の単箱式接線流羽根車式計量装置。
5. 前記一対の整流板の厚みは、端面部に接近するのに従って漸減することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の単箱式接線流羽根車式計量装置。
6. 前記整流部材が、単箱式接線流羽根車式計量装置の装置本体部と一体に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の単箱式接線流羽根車式計量装置。

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