JP3629074B2 - 流量メータ及び流量メータ用整流器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、羽根車の回転数を計数して水等の流量を計測する流量メータ及び流量メータ用整流器に関するものである。さらに詳しくは、羽根車に向かう水流を調整する整流部分の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流量メータのうち、水道メータでは、図６に示すように、メータケース１０１の流路内に形成された計量室１０２の内部には、回転中心軸１１１が上流側から下流側に向くように羽根車１１０が配置されている。回転中心軸１１１の両軸端部のうち、上流側端部１１１ａは、第１のスラスト軸受け部１３０によって支持され、下流側端部１１１ｄは、第２のスラスト軸受け部１２０によって支持されている。このため、羽根車１１０は、計量室１０２内を流れる水流によって回転するので、その回転数を計測・表示部１４０内のセンサなどによって検出すれば、流量を計測することが可能である。ここで、第２の軸受け部１２０は、計量室１０２と計測・表示部１４０との仕切り板１４１から上流側に向けて突出する支持軸１７０と、回転中心軸１１１の先端部１１１ｄで開口して支持軸１７０を受ける軸受け孔１１３とから構成されている。
【０００３】
このように構成した水道メータ１００では、羽根車１１０の羽根１１４に水圧がかかると、この水圧は、矢印Ａで示すように、回転中心軸１１１を第２のスラスト軸受け部１２０に押し付けるスラスト押圧力として作用する。このため、第２のスラスト軸受け部１２０では、このスラスト押圧力によって摩耗などが発生しやすく、このような摩耗が進むと、羽根車１１０の円滑な回転が妨げられることになる。
【０００４】
そこで、従来の水道メータ１００では、羽根車１１０の上流側に整流器１５０が配置されている。整流器１５０は、メータケース１０２に対して固定される円筒状の整流器ケース１５１と、このケース内周面から中心に向かう複数の連結部１５２を介して整流器ケース１５１の中心位置に固定された整流体１５３とから構成されている。ここで、整流体１５３は、計量室１０２に流れ込む水に渦流的な水流を発生させることにより、その力を羽根１１４に作用させ、矢印Ｂで示すように、スラスト押圧力と反対方向の力（以下、逆スラスト押圧力という。）が回転中心軸１１１にかかるようにして、第２のスラスト軸受け部１２０にかかる負荷を低減している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成した水道メータ１００において、回転中心軸１１１にかかるスラスト押圧力及び逆スラスト押圧力の大きさは、いずれも羽根車１１１の形状や流量によって変化する。従って、羽根車１１１の形状や流量に応じて、これら２つの力のバランスを調整すべきである。
【０００６】
しかしながら、従来の水道メータ１００では、逆スラスト押圧力を発生させる整流体１５３は、整流器ケース１５１および連結部１５２と一体に構成されているため、その大きさや形状を簡単に変更できない。それ故、スラスト押圧力と逆スラスト押圧力とのバランスをとることにより第２のスラスト軸受け部１２０にかかる負荷を低減するということができないため、第２のスラスト軸受け部１２０で発生する摩耗等を抑えることができず、水道メータ１００の長寿命化を図れないという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、羽根車の回転中心軸に対して上流側に向けてかかる力の大きさを羽根車の形状や流量などに応じて簡単に調整することによって、回転中心軸を下流側で支持するスラスト軸受け部にかかる負荷を低減し、長寿命化を図ることのできる流量メータ及び流量メータ用整流器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明では、メータケースの流路内に形成された計量室と、該計量室内で回転中心軸を上流側から下流側に向けるように配置された羽根車と、回転中心軸の両軸端部のうち上流側端部を支持する第１のスラスト軸受け部と、回転中心軸の下流側端部を支持する第２のスラスト軸受け部と、羽根車の上流側において該羽根車に向かう水流を調整するための整流器とを有する流量メータにおいて、整流器は、羽根車に対して下流側端面を向けるようにメータケース内に固定された整流体と、該整流体の下流側端面に着脱自在に取り付けられた補助整流板とを備え、該補助整流板は、その外周縁が前記整流体の外周よりも所定の寸法だけ張り出す大きさの円板状のものであり、前記補助整流板の外周縁外側を通って前記羽根車に向かう水流に発生する渦流的な流れによって、前記羽根車に作用するスラスト押圧力が調整されることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、第１のスラスト軸受け部は、整流体の下流側端面の中央位置から下流側に向けて突出する支持軸と、回転中心軸の上流側端面で開口して支持軸を受ける軸受け孔とから構成されていることが好ましく、この場合には、補助整流板には、その中央位置に前記支持軸を通すための貫通孔を形成する。
【００１０】
本発明では、メータケースの流路内に形成された計量室と、該計量室内で回転中心軸を上流側から下流側に向けるように配置された羽根車とを有する流量メータ内のうち、羽根車の上流側に配置されて該羽根車に向かう水流を調整するための流量メータ用整流器において、この整流器は、羽根車の上流側においてメータケース内に固定される円筒状の整流器ケースと、該整流器ケース内の中央位置に羽根車に下流側端面を向けるように固定された整流体と、該整流体の下流側端面に着脱自在に取り付けられた補助整流板とを有し、該補助整流板は、その外周縁が前記整流体の外周よりも所定の寸法だけ張り出す大きさの円板状のものであり、前記補助整流板の外周縁外側を通って前記羽根車に向かう水流に発生する渦流的な流れによって、前記羽根車に作用するスラスト押圧力が調整されることを特徴とする。
【００１１】
本発明において、回転中心軸の上流側端部は、整流体の下流側端面から下流側に向けて突出する支持軸と、回転中心軸の上流側端面で開口して支持軸を受ける軸受け孔とから構成されたスラスト軸受け部によって回転可能に支持されていることが好ましく、この場合には、補助整流板には、その中央位置に前記支持軸を通すための貫通孔を形成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明の実施例である水道メータ（流量メータ）を説明する。
【００１３】
図１は、本発明による水道メータの縦断面図である。
【００１４】
図において、水道メータ１０は、メータケース１１の流入口１１ｅの側がインレットパイプ１２を介して水道管に接続され、流出口１１ｆの側もフランジ部１１ｇによって水道管に接続されることによって水道等の流路内に配置される。メータケース１１内の流路は、全体として、流入口１１ｅの側（上流側）から流出口１１ｆの側（下流側）に向かって、斜め下向き部分１１ａと、この斜め下向き部分１１ａから上方に向かう立ち上がり部分１１ｂと、この立ち上がり部分１１ｂから流出口１１ｆに向かう斜め下向き部分１１ｃとから構成されている。
【００１５】
立ち上がり部分１１ｂに相当する流路内には、メータケース１１の内部に固定された内ケース１３の円筒壁１３０によって計量室２０が形成されている。計量室２０は、下方側が上流側に相当し、上方側が下流側に相当する。
【００１６】
計量室２０の内部には、その中心位置で回転中心軸３１を上流側から下流側に向けた状態に配置された羽根車３０が配置され、羽根車３０は、円筒壁１３０に対して同軸状に配置された状態にある。回転中心軸３１は、その下半部が大径部３１ａになっており、上半部が小径部３１ｂになっている。回転中心軸３１のうち大径部３１ａの側面部からは、複数枚の羽根３２が張り出しており、これらの羽根３２は、計量室２０を通過する水道水の流れの方向に対して斜めに形成されている。
【００１７】
回転中心軸３１は、両軸端部のうち上流側端部３１ｃ（下端部）が計量室２０の上流側に位置する第１のスラスト軸受け部５０によって軸線周りに回転可能な状態で支持され、下流側端部３１ｄ（上端部）は、計量室２０の下流側に位置する第２のスラスト軸受け部４０によって軸線周りに回転可能な状態で支持されている。このため、羽根車３０は、計量室２０の内部に流れ込んだ水から羽根３２が流体圧を受けると、その流量や流速に応じた回転数で回転中心軸３１を中心に回転するようになっている。
【００１８】
図２は、回転中心軸の下流側端部を拡大して示す断面図である。図２において、回転中心軸３１の下流側端部３１ｄには、その先端面の中央部分で開口するマグネットホルダ取付け孔３３が形成され、この取付け孔には、マグネットホルダ６０の基端部が嵌められている。マグネットホルダ６０には、その先端面に２つのマグネット６１が接着剤等により固着されている。
【００１９】
計量室２０の上面部を構成する仕切り板７１には、下方（上流側）に向けて突出する支持軸７２（ピボット）が固定され、マグネットホルダ６０の先端面の中央部分には軸受け孔６２が開口している。この軸受け孔６２に支持軸７２が嵌まることによって、第２のスラスト軸受け部４０が構成されている。
【００２０】
再び、図１において、計量室２０の上流側には、整流器８０が配置されている。整流器８０には、メータケース１１内に固定される円筒状の整流器ケース８１と、この整流器ケース８１に対し、その内周面からその中心に向かって延びる連結部８２によって固定され、下流側端面８３ａを羽根車３０に向ける整流体８３とが構成されている。整流体８３は、下流側から上流側に向かって外径がなだらかに小さくなっている円柱状のブロックであり、羽根車３０の上流側位置において羽根車３０に向かう水流を調整するためのものである。
【００２１】
整流器ケース８１は、その下端部に段差部分８１ａが構成されており、この段差部分をメータケース内の段差部分１１ｈが受けることによって、整流器ケース８１は、メータケース１１内に固定されている。
【００２２】
整流器ケース８１の上端部にも段差部分８１ｂが形成され、この段差部分は、内ケース１３の下端部（円筒壁１３０の下端部）を受ける状態にある。なお、内ケース１３の上面には、底面側が仕切り板７１になっている上ケース７３が被せられ、上ケース７３とメータケース１１との間に内ケース１３の上端部分が挟まれた状態にある。この状態で、上ケース７３のフランジ部分と、メータケース１１のフランジ部分とがボルト１４によって固定されていることにより、内ケース１３（円筒壁１３０）は、メータケース１１内に固定された状態にある。
【００２３】
図３は、整流器を拡大して示す縦断面図である。本例では、整流体８３を利用して、第１のスラスト軸受け部５０を構成する支持軸８６（ピボット）が下流側に向けて突出するように固定されている。すなわち、整流体８３は、その上流側端面８３ｂに凹部８８が構成され、この凹部８８の底部から下流側端面８３ａに向けては、支持軸８６の基部を差し込むための保持孔８７が形成されている。保持孔８７は、下流側端面８３ａの側が太くて、凹部８８の底部分の側が細い構造になっている一方、支持軸８６の基端部８６ａは、その先端側に比して細くなっており、この部分には雄ねじが形成されている。このため、支持軸８６の基端部８６ａを保持孔８７に嵌め込むと、支持軸８６の段差部分と保持孔８７の段差部分とによって、支持軸８６が位置決めされ、かつ、支持軸８６の雄ねじ部分にナット８９を取り付ければ、支持軸８６を整流体８３に固定することができる。
【００２４】
図１からわかるように、回転中心軸３１の上流側端面３１ｅには、その中央部分に軸受け孔３４が開口しており、この軸受け孔３４に支持軸８６が受けられて第１のスラスト軸受け部５０が構成されている。
【００２５】
図４は、整流器を分解して示す断面図、図５は、それに用いた補助整流板の平面図である。
【００２６】
これらの図において、本例では、整流体８３として、下流側端面８３ａのうち、保持孔８７の形成位置からずれた位置にビス孔８３ｃが開口するものが用いられている。この下流側端面８３ａには、ビス８４だけで簡単に着脱できる円板状の補助整流板８５が取り付けられている。補助整流板８５は、整流体８３の外周寸法よりやや大きな径を有し、図３に示したように、整流体８３の下流側端面８３ａに取り付けると、その外周縁が整流体８３の外周よりも所定の寸法だけ張り出すように構成されている。このため、補助整流板８５は、整流体８３とともに、羽根車８３に向かう水流を調整することができる。補助整流板８５は、外周面８５ｂが斜めになるように加工され、そのうちの径の小さな方を上流側に向けるようにして整流体８３の下流側端面８３ａに取り付けられている。また、補助整流板８５の中心部分には支持軸６１が貫通する貫通孔８５ａが設けてある。このため、補助整流板８５は、支持軸６１によっても面方向の位置が規定されているので、１本のビス８４だけで簡単に、かつ、安定した状態で整流体８３の下流側端面８３ａに固定されている。ここで、補助整流板８５は、厚さ寸法や外径寸法の異なるものが複数種類用意されており、その仕様毎に羽根車３０に向かう水流を調整する度合いが異なる。
【００２７】
このように構成した水道メータ１０では、計量室２０内を流れる水の流体圧が羽根３２に作用すると、羽根車３０が回転中心軸３１周りに回転し、マグネット７２も一体となって回転する。従って、計量室２０に対して仕切り板７１によって区画された計測・表示部７０において、そこに配置したＭＲ素子等の磁気ヘッドによってマグネット７２による回転磁界を検出し、その検出結果に基づいて、計量室２０内を流れる水道水の流量や流速を計測し表示することができる。
【００２８】
このとき、計量室２０を流れる水の流体圧が羽根３２に作用すると、羽根車３０が回転するとともに、回転中心軸３１に対しては、矢印Ａで示すように、上流側から下流側に向けてのスラスト押圧力が作用する。また、羽根車３０の上流位置には、整流体８３が配置されているため、計量室２０内を流れ込む水流には、矢印Ｃで示すように、渦流的な流れが発生し、この力を羽根３２が受けると、回転中心軸３１は、矢印Ｂで示すように、スラスト押圧力と反対方向の力（逆スラスト押圧力）が加わる。従って、回転中心軸３１を下流側（第２のスラスト軸受け部４０の側）に押しつける力が低減する。但し、スラスト押圧力及び逆スラスト押圧力は、いずれも羽根車３０の形状や流量によって大きさが変化するので、羽根車３０の形状や流量に応じて、これらの２つの力のバランスを調整する必要がある。
【００２９】
かかる調整を行うにあたって、本例では、整流体８３の方は整流器ケース８１と一体になっているが、補助整流板８５の方は、ビス８４だけで整流体８３に簡単に着脱できる。従って、流量などに合わせて適正なサイズの補助整流板８５を整流体８３に取り付けるだけで、計量室２０内を流れ込む水流に発生している渦流的な流れ（矢印Ｃで示す。）の大きさを調整できる。たとえば、補助整流体８５によって発生する渦流的な流れは、補助整流体８５の外形が同じものであれば、厚さが薄い程大きくなる傾向があるので、適正な補助整流板８５を整流体８３に取り付けるだけで、渦流的な流れの大きさを調整できる。すなわち、回転中心軸３１において、矢印Ａで示すスラスト押圧力と、矢印Ｂで示す逆スラスト押圧力との間でバランスをとることができる。このため、従来に比して、第２のスラスト軸受け部４０にかかる力を低減することができるので、第２のスラスト軸受け部４０の摩耗を抑えることができ、水道メータ１０の長寿命化を図ることができる。
【００３０】
また、第２のスラスト軸受け部４０に偏って大きな力が加わる場合と相違して、第２のスラスト軸受け部４０に加わる力と、第１のスラスト軸受け部５０にかかる力とのバランスをとると、回転中心軸３１は、いわゆる両持ち状態で回転するため、羽根車３０の回転が滑らかになるという利点もある。
【００３１】
なお、補助整流体８５によって発生した渦流的な流れを羽根車３０に効果的に作用させるためには、補助整流体８５と羽根車３０との間に異物が引っ掛からない範囲内で補助整流体８５をできるだけ羽根車３０に近づけた状態に取り付けるのが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る流量メータ及び流量メータ用整流器において、計量室内に回転中心軸を上流側から下流側に向けるように配置された羽根車の上流側では、水流を調整する整流体の下流側端面に補助整流板を着脱自在であることに特徴を有する。従って、本発明によれば、流量メータ内を流れる流量などに応じて、回転中心軸の下流側端部を支持するスラスト軸受け部にかかるスラスト押圧力の大きさと、それとは反対方向にかかる力の大きさとのバランスをとることのできる適正な補助整流板に簡単に交換できる。それ故、スラスト軸受け部の摩耗を抑えることができるので、流量メータの長寿命化を図ることができる。
【００３３】
かかる補助整流板の中心位置に貫通孔を設けた場合には、回転中心軸の上流側端部を支持するスラスト軸受けを整流体から突出する支持軸によって構成する場合でも、支障がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る水道メータの縦断面図である。
【図２】図１に示す水道メータに使用した羽根車における回転中心軸の下流側端部の周辺を示す縦断面図である。
【図３】図１に示す水道メータに使用した整流器の縦断面図である。
【図４】図３に示す整流器を分解して示す縦断面図である。
【図５】図３に示す整流器に用いた補助整流板の平面図である。
【図６】従来の水道メータの縦断面図である。
【符号の説明】
１０・・・水道メータ（流量メータ）
１１・・・メータケース
２０・・・計量室
３０・・・羽根車
３１・・・羽根車の回転中心軸
３２・・・羽根
４０・・・第２のスラスト軸受け部
５０・・・第１のスラスト軸受け部
６２、３４・・・軸受け孔
７２、８６・・・支持軸
８０・・・整流器
８１・・・円筒状の整流器ケース
８３・・・整流体
８４・・・ビス
８５・・・補助整流板
８５ａ・・・貫通孔
Ａ・・・回転中心軸に対して下流側に加わる力（スラスト押圧力）
Ｂ・・・回転中心軸に対して上流側に加わる力（逆スラスト押圧力）
Ｃ・・・整流体および補助整流板によって発生する渦流的な水流

Claims (4)

1. メータケースの流路内に形成された計量室と、該計量室内で回転中心軸を上流側から下流側に向けるように配置された羽根車と、前記回転中心軸の両軸端部のうち上流側端部を支持する第１のスラスト軸受け部と、前記回転中心軸の下流側端部を支持する第２のスラスト軸受け部と、前記羽根車の上流側において該羽根車に向かう水流を調整するための整流器とを有する流量メータにおいて、
   前記整流器は、前記羽根車に対して下流側端面を向けるように前記メータケース内に固定された整流体と、該整流体の前記下流側端面に着脱自在に取り付けられた補助整流板とを備え、該補助整流板は、その外周縁が前記整流体の外周よりも所定の寸法だけ張り出す大きさの円板状のものであり、前記補助整流板の外周縁外側を通って前記羽根車に向かう水流に発生する渦流的な流れによって、前記羽根車に作用するスラスト押圧力が調整されることを特徴とする流量メータ。
2. 請求項１において、
   前記第１のスラスト軸受け部は、前記整流体の下流側端面の中央位置から下流側に向けて突出する支持軸と、前記回転中心軸の上流側端面で開口して前記支持軸を受ける軸受け孔とから構成され、
   前記補助整流板は、その中央位置に前記支持軸を通すための貫通孔を備えていることを特徴とする流量メータ。
3. メータケースの流路内に形成された計量室と、該計量室内で回転中心軸を上流側から下流側に向けるように配置された羽根車とを有する流量メータ内のうち、前記羽根車の上流側に配置されて該羽根車に向かう水流を調整するための流量メータ用整流器であって、
   前記羽根車の上流側において前記メータケース内に固定される円筒状の整流器ケースと、該整流器ケース内の中央位置に前記羽根車に下流側端面を向けるように固定された整流体と、該整流体の下流側端面に着脱自在に取り付けられた補助整流板とを有し、該補助整流板は、その外周縁が前記整流体の外周よりも所定の寸法だけ張り出す大きさの円板状のものであり、前記補助整流板の外周縁外側を通って前記羽根車に向かう水流に発生する渦流的な流れによって、前記羽根車に作用するスラスト押圧力が調整されることを特徴とする流量メータ用整流器。
4. 請求項３において、
   前記回転中心軸の上流側端部は、前記整流体の下流側端面から下流側に向けて突出する支持軸と、前記回転中心軸の上流側端面で開口して前記支持軸を受ける軸受け孔とから構成されたスラスト軸受け部によって回転可能に支持され、
   前記補助整流板は、その中央位置に前記支持軸を通すための貫通孔を備えていることを特徴とする流量メータ用整流器。

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