JP2016502118A - 可変オリフィス装置を有する水量メータ - Google Patents

Abstract

消火栓水量メータは、この消火栓水量メータを通過する水の流れを制限するために背圧を発生させる流量規制装置を備えている。この流量規制装置は、複数の可撓性の羽根を有し、この複数の羽根が組み合わさって可変のオリフィスを形成する。メータを通過する水流が増すにつれて、個別の可撓性の羽根が互いに離れるように動き、水が流れるオリフィスの大きさが大きくなる。流量規制装置はメータを通過する水流に背圧源を構成して流れる水量を制限し、それによって消火栓水量メータ内の計量装置を保護する。

Description

（発明の背景）
本発明は、概略的には、メータを通過する水流に背圧を発生させるための可変オリフィスを出口に有する流量規制装置を備えた水量メータに関する。より詳しくは、本発明は、オリフィスを通過する水流の水圧に基づいて自動的に開閉するように設計された可変オリフィスを有する流量規制装置を備えた、消火栓に使用できる水量メータに関する。

現在、消火栓に取り付けられて消火栓からの放水量を測定するための水量メータが考えられている。多くの建設現場では、さまざまな目的のための水源として消火栓が使用されている。消火栓からの放水はメータ類を通過しないので、建設現場で使用された水量を測定するための特殊な消火栓水量メータが開発された。典型的には、このメータを消火栓に直に取り付けて消火栓を開放し、建設現場に水を供給する。

多くの場合、メータが設置されると、非常に短いホースを用いて又はホース無しで放水が行われこのメータが使用される。こういった状態では、メータに発生する（ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ）背圧は本来０ｐｓｉである。背圧が異常に低いと、流量はメータに意図した（ｉｎｔｅｎｄｅｄ）流量より異常に多くなってしまう。流量が異常に多くなるとメータ内で速度超過が生じるが、これはメータの設計された（ｄｅｓｉｇｎｅｄ）流量を超える状態であり、メータ内の作動部品の早期磨耗を引き起こす。速度超過は、メータ内の作動部品の突発的な故障を引き起こすこともしばしばある。

現在、異常に多い流量が消火栓を通過してしまうことへの対策としてさまざまな方法が設計されている。ばねやエラストマを含んだ複数の可動部品を利用する複雑で高価な圧力逃がし弁はこれらの解決策の中のひとつである。あるいは、メータの流量を大幅に（ｓｅｖｅｒｅｌｙ）制限する小さな変形しない（ｓｏｌｉｄ）オリフィスを備えたメータが設計されている。これらの解決策はいずれも好ましくない部分もあるため、代替の解決策が望まれている。

本発明は、消火栓を流れる水の量を測定するために消火栓に使用する水量メータ（ｗａｔｅｒ ｍｅｔｅｒ）に関する。水量メータは、水量メータの入口及び出口の両方を備えたメータメインケースを有している。メータメインケースの入口は消火栓に接続され、消火栓から水が流入する。

メータメインケースは計量装置（ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を備えた測定チャンバを構成している。この計量装置はメータメインケースを通過して流れる水の量を測定し表示するよう作動する。

流量規制装置は、計量装置とメータメインケースの出口の間に配置されている。流量規制装置は、メータメインケースを通過する水流の背圧源を構成する。流量規制装置によって構成される背圧源は、水量メータが出口ホースやその他の種類の出口配水管網無しで使用される場合に、メータメインケースを通過する水流を制限する。

水量メータの一部を構成する流量規制装置は複数の可撓性の（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）羽根を備え、この複数の可撓性の羽根が水量メータの計量装置から出口に流れる水が通過する可変オリフィスを構成している。可撓性の羽根はそれぞれ、垂直面からその垂直面の下流位置への水の流れの方向に延びている。可撓性の羽根の外側（ｏｕｔｅｒ ｅｎｄｓ）同士間の間隔によって可変オリフィスが形成される。

複数の可撓性の羽根それぞれを備えた流量規制装置は、既知のばね定数を有する材料で形成されている。流量規制装置及び可撓性の羽根を作るのに使われる材料の既知のばね定数は、様々な水圧での許容流量を決定するのに用いられる。

流量規制装置は、流量規制装置をメータメインケース内に固定して取り付けることができるようにする円形の外側取り付けフランジを備えている。この外側取り付けフランジは、流量規制装置が水量メータに設置されるときに、ほぼ垂直な面を構成する外側表面に連なっている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）。この複数の羽根はそれぞれ、流れの中心軸に向かって垂直面から遠ざかるように延びている。可変オリフィスは流れの中心軸に沿った中心を有し（ｃｅｎｔｅｒｅｄ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｆｌｏｗ ａｘｉｓ）、この可変オリフィスは、個別の可撓性の羽根に対する水流の圧力に応じて大きくなったり小さくなったりする。

本発明のさまざまな他の特徴、目的及び利点は、図面を参照してなされる以下の記載から明らかとなる。

図面は本発明の実施に際して現在考えられる最良の態様を示している。
本発明に係るメータを備えた消火栓の正面図である。 本発明に係る水量メータの斜視図である。 図２の３−３線に沿った断面図である。 本発明に係る流量規制装置の斜視図である。 図３の５−５線に沿った切り取り図であって、閉鎖位置の流量規制装置を示す。 図５と類似の図であって、ある程度開放位置の可撓性のオリフィスを示す。 図５と類似の図であって、完全な開放位置の可撓性のオリフィスを示す。

（発明の詳細な説明）
図１は本発明に従って構成された消火栓水量メータ（ａ ｆｉｒｅ ｈｙｄｒａｎｔ ｗａｔｅｒ ｍｅｔｅｒ）１０を示している。消火栓水量メータ１０は従来の消火栓１４の出口側継手１２の１つに接続された状態で示されている。反対側の出口側継手１２は水が流出しないようにキャップ１３を嵌めた状態で示されている。消火栓１４は、水道本管（ｗａｔｅｒ ｍａｉｎ）に接続されていて、上端ナット１６にレンチ又は類似の器具を係合させ、上端ナット１６を回転させることによって開閉できる内側バルブアセンブリ（図示せず）を有している。消火栓１４は典型的には消防署が消火活動を行うために大規模な水供給源に接続して使用されるが、ビルが建設中のときには、消火栓１４は建設現場でただ水を供給するためだけに使われることが多い。

このような使用に際しては、消火栓水量メータ１０が出口側継手１２の一方に接続され、上端ナット１６が回されて、取り付けられた水量メータ１０を通して給水が行われる。水量メータ(ｗａｔｅｒ ｍｅｔｅｒ)１０は建設現場で使用される水量を監視するためにユーティリティによって使用される。建設現場には普通は建設現場用の水量メータが備わっていないので、ユーティリティは、消火栓１４の開口を介して消費された水の正確な測定値を消火栓水量メータ１０によって得ている。

図１及び図２に示されているように、消火栓水量メータは水量メータ１０の入口及び出口を形成するメインケース１８を有している。図１に示された実施の形態では、メインケース１８の入口は、取り付けカラー２０を介して消火栓１４の出口側継手１２に接続されている。

このメインケース１８はさらに、図２に示されているように、取り付けカラー２４でやはり取り囲まれている出口２２を構成している。取り付けカラー２４によって消火栓水量メータ１０をさまざまなホース又はその他の配水管網に接続することができる。図２に示された実施の形態では、メータ１０は、地面置きスタンド２８を有する支持ブラケット２６を備えている。支持ブラケット２６は、消火栓水量メータ１０の出口近くのカラー３０に取り付けられていて、図１に示されているように、水量メータ１０が消火栓１４に接続されたときに水量メータ１０の重さを支える。

図２を再び参照すると、消火栓水量メータ１０は、メータ１０を通過した水量を表示できるメータレジスタ３２を備えている。図２に示された実施の形態では、メータレジスタ３２は側板（ｓｈｒｏｕｄ）３４に囲まれていて、この側板３４はメータレジスタを保護するとともに、水量メータ１０を運ぶ際に用いることができる。メータレジスタ３２は、メインケース１８によって形成された測定チャンバ３６に取り付けられているさらに大きい計量装置（ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）３８の一部を構成している。図３に示されているように、計量装置３８は、概略的には、メータレジスタ３２と、メインケース１８を通過して流れる水の量を測定するために回転するロータ４０を有している。計量装置３８の作動部品の詳細は従来のものであって、当業者には周知のものである。計量装置３８は、入口４２から出口４４までメインケース１８を通過する液体の流量を測定する。流水に混入している粒子状物を除去するために、スクリーン４６をメインケース１８内に配置することができる。だが、このスクリーン４６は省略することもできる。

上述したように、消火栓水量メータ１０の出口４４は、様々な異なるホース又は配水管網に取り付けカラー２４を使用して接続することができる。

ホース又はその他の配水管網が出口４４に接続されている場合、ホース又は配水管網の水流が制限されて消火栓からの流水に背圧が発生する。しかしながら、ホース又は配水管網が出口４４に接続されていない場合には、消火栓を開放すると、逆に消火栓水量メータを通過する水流が制限されず、計量装置の作動部品を設計より速く回転させることになる。

本発明によれば、流量規制装置４８は、測定チャンバ３６に配置された計量装置３８と出口４４の間に設置される。ホース又はその他の種類の配水管網が出口４４に接続されていない場合には流量規制装置４８は背圧源を提供する。

図４及び図５に示されているように、流量規制装置４８は、メインケース１８の内壁５４に沿って形成された取り付け溝５２内に取り付けられた外側取り付けリム５０を有している。この取り付けリム５０は、流量規制装置４８が突出肩部５７に当接して所定の位置にパチン（ｓｎａｐ）と嵌り、図５の矢印５６によって示された方向に流れる水流に抗して支持されるように、張り出しタブ（ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｔａｂ）５５を有して構成されている。

図４に示されているように、流量規制装置４８は、内縁５９から取り付けリム５０の長さだけ間隔を設けて配置されたほぼ平坦な外側表面５８を有している。外側表面５８は、流量規制装置４８が図５に示すように設置されるとき、概略的に垂直面に沿って位置することとなる。

流量規制装置は、この外側表面５８が構成する垂直面から遠ざかる方向にそれぞれ延びる複数の可撓性の羽根（ｖａｎｅｓ）６０を備えている。

図４に示されているように、この羽根６０それぞれは、底部６２から尖った外側（ｏｕｔｅｒ ｅｎｄ）６４に向かって延びるほぼ三角形状の部材である。羽根６０それぞれの尖った外側６４は互いに隣り合って配置され、外側６４同士の間に中央オリフィス６６を形成している。図５に示されているように、中央オリフィス６６は外側表面５８によって構成された面から流れの軸６８に沿って間隔をおいて設けられる。流れの軸６８は流量規制部材４８を通過する液体の流れの中心を示す。図４で理解できるように、羽根６０それぞれは、外側表面５８に接合された底部６２と、尖った外側６４を有し、それぞれの尖った外側６４が集まって中央オリフィス６６が構成される。

流量規制装置４８は、図示の形状に成形できる適切な可塑性樹脂で形成されることが好ましい。流量規制装置を作るために選択された可塑性樹脂材料は、メータを通過する水流に必要な背圧を発生させるようにデザインすることができる。可塑性樹脂に加えて、流量規制装置は、ばね鋼やステンレス鋼等の深絞り又はプレス加工金属で形成することもできるであろう。流量規制装置４８を樹脂で形成する場合も金属で形成する場合も、いずれの場合でも、個別の羽根６０はメータを通過する水流に背圧を発生させるだけの既知のばね定数を有することになる。流量規制装置４８によって発生する背圧はメータを通過して流れる水量（ｒａｔｅ ｏｆ ｆｌｏｗ ｏｆ ｗａｔｅｒ）を制限し、それにより計量装置の精度が高まるとともに、計量装置の損傷も防止される。

図４に示された実施の形態では、流量規制装置４８は６枚の羽根を備え、それぞれの羽根は底部が外側より幅広のほぼ三角形状となっている。羽根６０それぞれは外側表面５８から遠ざかる方向に延びていて、流量規制装置４８を図５に示すように位置させると、この羽根６０は流れの軸６８に沿って延びることとなる。したがって、羽根６０それぞれは垂直面から遠ざかる方向に延び、かつ物質の流れと同じ方向で水量メータの出口に向かって延びている。

さて、図６を参照すれば、矢印５６で示すように流れの軸６８に沿う水流が増すと、個別の羽根６０それぞれにかかる水圧が増し、個別の羽根６０それぞれが流れの軸６８から遠ざかる方向に曲がり（ｄｅｆｌｅｃｔ）、それにより中央オリフィス６６の大きさが大きくなることがわかる。図７に示すように、水流がさらに増すと、水流による圧力が増し、個別の羽根６０が流れの中心軸６８からさらに遠ざかる方向に曲げられる。個別の羽根６０それぞれの曲がり度（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）が増すと、中央オリフィス６６の大きさがさらに大きくなり、水量メータを通過する水流をさらに増大させる。

上記の開示によって理解できるように、個別の可撓性を有する羽根６０を備えた流量規制装置４８を使用することにより、水量メータの出口に非常に短いホースを接続した場合でも、あるいはホースを接続しなかった場合でも、水量メータを通過する水流に背圧を発生させることができる。流量規制装置４８で背圧を起こすことによって、水量メータを通過する水の流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ）を減少させ、それにより、計量装置の損傷や読み違い（ｍｉｓｒｅａｄｉｎｇｓ）の可能性を低くすることができる。流量規制装置４８の個別の羽根６０は、水流、したがって水圧が増すにつれて個別の羽根６０が中央オリフィスから遠ざかるように撓んで中央オリフィスの大きさが大きくなるように設計されている。中央オリフィスの大きさが大きくなるにつれてメータを通過して流れる水量も増加する。したがって、本発明の流量規制装置４８は、メータ内の水圧が上昇するにつれてメータを通過する流量を増加させることができ、その上、ホース又はその他の種類の配水管網による背圧がほとんど起きないか又はまったく起きない状況でも背圧を提供できる。

Claims (21)

1. 水流（ｆｌｏｗ ｏｆ ｗａｔｅｒ）を測定する水量メータであって、
   水が流入する入口と水を放出する出口とが形成されたメータメインケースと、
   前記入口と前記出口の間で前記メインケースに配置され、前記入口から前記出口まで前記メインケース内を通過する水流を測定するよう作動する計量装置と、
   前記計量装置と前記出口の間に配置された流量規制装置と、を備え、
   前記流量規制装置は複数の可撓性の羽根を有し、この複数の可撓性の羽根が、前記メータメインケース内を前記出口まで流れる水が通過する可変オリフィスを構成する、ことを特徴とする水量メータ。
2. 前記可撓性の羽根は、前記可変オリフィスの大きさを制限する閉鎖位置（ｃｌｏｓｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に向かって偏向している、ことを特徴とする請求項１の水量メータ。
3. 前記可撓性の羽根は、水量メータを通過する水流に対する背圧源を構成する、ことを特徴とする請求項２の水量メータ。
4. 前記可撓性の羽根は、水流からの圧力が高まると、前記可変オリフィスの大きさが大きくなる開放位置（ｏｐｅｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に向かって曲がる、ことを特徴とする請求項２の水量メータ。
5. 前記可撓性の羽根は可塑性樹脂で形成されている、ことを特徴とする請求項２の水量メータ。
6. 前記流量規制装置の前記羽根は、メータを通過する水流に背圧源を提供するための既知のばね定数を有している、ことを特徴とする請求項２の水量メータ。
7. 前記流量規制装置の前記複数の羽根はそれぞれ、前記可変オリフィスを通って前記出口に向かって延びる流れの軸に沿って延びている、ことを特徴とする請求項１の水量メータ。
8. 前記流量規制装置は取り付け面に位置する円形の外側フランジを有し、前記複数の羽根はそれぞれ、前記流れの軸に沿い、かつ前記取り付け面に対して傾斜して延びている、ことを特徴とする請求項７の水量メータ。
9. 前記流量規制装置の前記羽根はそれぞれ、底部と外側（ｏｕｔｅｒ ｅｎｄ）を有し、この底部は前記外側より幅広である、ことを特徴とする請求項１の水量メータ。
10. 前記複数の羽根を備えている前記流量規制装置は一体成形（ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｅｃｅ）されている、ことを特徴とする請求項１の水量メータ。
11. 消火栓からの水流を測定する水量メータであって、
    出口と、前記消火栓に接続可能な、水が流入する入口を有するメータメインケースと、
    前記入口と前記出口の間で前記メインケースに配置され、前記入口から前記出口まで前記メインケース内を通過する水流を測定するように作動する計量装置と、
    前記計量装置と前記出口の間に配置された流量規制装置と、を備え、
    前記流量規制装置は複数の可撓性の羽根を有し、この複数の羽根が前記出口に流れ込む水の可変オリフィスを構成していて、
    前記流量規制装置は水量メータを通過する水流に背圧を発生させる、ことを特徴とする水量メータ。
12. 前記可撓性の羽根は、前記可変オリフィスの大きさを制限する閉鎖位置（ｃｌｏｓｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に向かって偏向している、ことを特徴とする請求項１１の水量メータ。
13. 前記可撓性の羽根は、流水からの圧力が高まると、前記可変オリフィスの大きさが大きくなる開放位置（ｏｐｅｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に向かって撓む、ことを特徴とする請求項１２の水量メータ。
14. 前記可撓性の羽根は可塑性樹脂で形成されている、ことを特徴とする請求項１２の水量メータ。
15. 前記流量規制装置の前記複数の羽根はそれぞれ、前記可変オリフィスを通って前記出口に向かって延びる流れの軸に沿って延びている、ことを特徴とする請求項１１の水量メータ。
16. 前記流量規制装置は、取り付け平面に位置する円形の外側フランジを有し、前記複数の羽根はそれぞれ、前記流れの軸に沿い、かつ前記取り付け面に対して既知の角度（ａ ｋｎｏｗｎ ａｎｇｌｅ）で傾斜して延びている、ことを特徴とする請求項１５の水量メータ。
17. 前記流量規制装置の前記羽根はそれぞれ、底部と外側（ｏｕｔｅｒ ｅｎｄ）を有し、この底部は前記外側より幅広である、ことを特徴とする請求項１１の水量メータ。
18. 水量メータに使用する流量規制装置であって、
    ほぼ円形の取り付けリムと、
    この取り付けリムと一体的に形成された平坦な外表面と、
    前記外表面から遠ざかる方向に、かつ流れの軸に向かって延びる、前記取り付けリムの内側の複数の可撓性の羽根と、を備え、
    前記可撓性の羽根それぞれは、前記外表面に接続された底部と、外側（ｏｕｔｅｒ ｅｎｄ）とを有し、前記複数の可撓性の羽根の前記外側同士の間に可変オリフィスを形成する、ことを特徴とする流量規制装置。
19. 前記可撓性の羽根それぞれは、前記可撓性の羽根に対する圧力が高まると、前記可変オリフィスの大きさが大きくなる開放位置（ｏｐｅｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に向かって撓む、ことを特徴とする請求項１８の流量規制装置。
20. 前記可撓性の羽根はそれぞれ、この可撓性の羽根を前記可変オリフィスの大きさを制限する閉鎖位置に向かって偏向させるための既知のばね定数を有する材料で形成されている、ことを特徴とする請求項１８の流量規制装置。
21. 前記可撓性の羽根は可塑性樹脂で形成されている、ことを特徴とする請求項２０の流量規制装置。

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