JP4662236B2 - Flow meter - Google Patents
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Description
本発明は、流量メータに関する。 The present invention relates to a flow meter.
従来の流量メータとして、羽根車式流量メータが知られている。この流量メータは、流体を受けて回転する羽根車を備え、その羽根車の回転に基づいて流量を測定するものである(例えば、非特許文献1参照)。
ところで、近年、より高度な測定性能を有する流量メータが求められている。しかしながら、上述した従来の流量メータは、小流領域において、所謂、「器差」(実測値から真値を引いた値の真値に対する比)が大きくなるという問題があった。 Incidentally, in recent years, there has been a demand for a flow meter having higher measurement performance. However, the above-described conventional flow meter has a problem that a so-called “instrument difference” (ratio of a value obtained by subtracting a true value from an actual measurement value to a true value) increases in a small flow region.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より測定精度の高い流量メータの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a flow meter with higher measurement accuracy than before.
上記目的を達成するため、水道管の途中に取り付けられる外ケースにメータ本体を組み付けてなる流量メータであって、メータ本体に、上下に並べられかつ複数のリブで連結された1対の円筒部を備え、下側の円筒部の下部に整流器が接合されて、その整流器の上面中央から起立した支持ピンに羽根車が回転可能に支持され、羽根車の羽根が下側の円筒部内に収容されると共に、羽根車の中央から上方に突出した支持ピン収容シャフトが、上側の円筒部の下面中央に備えた軸収容部内に収容された構造をなし、外ケースの流入口から流れ込んだ流体を、整流器、下側の円筒部の順に上方に向かい、下側の円筒部の上面から複数のリブの間を通って外ケースの流出口に向かうように流して羽根車を回転させ、流体の流量を計測する流量メータにおいて、羽根車の回転に伴い羽根車に備えた複数の羽根が描く回転軌跡が、上流側の端面から下流側の端面に向かうに従って直線テーパ状に縮径した円錐台形状になるように構成したところに特徴を有する。 In order to achieve the above object, a flow meter comprising a meter body assembled to an outer case attached in the middle of a water pipe, a pair of cylindrical portions arranged vertically on the meter body and connected by a plurality of ribs The rectifier is joined to the lower part of the lower cylindrical part, and the impeller is rotatably supported by a support pin standing from the center of the upper surface of the rectifier, and the impeller blades are accommodated in the lower cylindrical part. In addition, the support pin housing shaft protruding upward from the center of the impeller has a structure housed in the shaft housing portion provided at the center of the lower surface of the upper cylindrical portion, and the fluid that has flowed from the inlet of the outer case, The rectifier and the lower cylindrical part are directed upward in this order, and the impeller is rotated by flowing from the upper surface of the lower cylindrical part to the outlet of the outer case through a plurality of ribs. For flow meter to measure There are, rotational locus drawn by the plurality of blades with the impeller along with the rotation of the impeller, constructed from the end surface of the upstream side so that the truncated cone shape that is reduced in diameter in a linear taper shape toward the end face of the downstream However, it has characteristics.
請求項2の発明は、請求項1に記載の流量メータにおいて、羽根車の下端側の端部の外径をPとし、上端側の端部の外径をSとした場合に、R=S/P、で求められる比率を0.96〜0.98にしたところに特徴を有する。 In the flow meter according to claim 1, when the outer diameter of the end portion on the lower end side of the impeller is P and the outer diameter of the end portion on the upper end side is S, R = S It is characterized by the ratio obtained by / P being 0.96 to 0.98.
請求項3の発明は、請求項2に記載の流量メータにおいて、羽根車の下端側の端部の外径Pは、P=50mm、であるところに特徴を有する。 The invention of claim 3 is characterized in that, in the flow meter of claim 2, the outer diameter P of the end portion on the lower end side of the impeller is P = 50 mm.
上記のように構成した請求項1に係る発明によれば、従来の流量メータよりも測定精度を高くすることができた。 According to the invention according to claim 1 configured as described above, the measurement accuracy can be made higher than that of the conventional flow meter.
ここで、羽根車の下端側の端部における外径Pと羽根車の上端側の端部における外径Sの比率R(=S/P)は、0.96〜0.98とすると効果的に測定精度を向上させることができる(請求項2の発明)。また、羽根車の下端側の端部の外径を50mmとすれば、より効果的に測定精度を向上させることができる(請求項3の発明)。 Here, the ratio R (= S / P) of the outer diameter P at the lower end of the impeller and the outer diameter S at the upper end of the impeller is effectively 0.96 to 0.98. In addition, the measurement accuracy can be improved (invention of claim 2). Further, if the outer diameter of the end portion on the lower end side of the impeller is 50 mm, the measurement accuracy can be improved more effectively (the invention of claim 3) .
以下、本発明の一実施形態を図1乃至図5に基づいて説明する。
本発明の流量メータ10は、所謂、縦型の軸流羽根車式流量メータであって、水道管の途中に取り付けられる外ケース11(図1参照)に図2に示したメータ本体12を組み付けてなる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The
外ケース11には、図1における左側に開放した流入口11Aと、右側に開放した流出口11Bとが形成され、その流入口11Aから下方に延びた下側部屋13と、下側部屋13の上方に位置した上側部屋14とが備えられている。また、これら上側部屋14と下側部屋13とが、連絡口16を介して上下方向で連通している。そして、上側部屋14の上面に形成された上面開口15にメータ本体12が上方から挿入組付され、そのメータ本体12の下端部が連絡口16の縁部に接合されている。
In the
さて、メータ本体12のうち、図2における符号50は筒型ハウジングであって、上下に並べた1対の円筒部50A,50Bの間を複数のリブ52で連結してなる。下側円筒部50Bは上下に開放しており、この下側円筒部50B内には、羽根車40の羽根43が収容されると共に、下側円筒部50Bの下部には、整流器20が接合されている。そして図1の太線矢印で示したように、外ケース11の下側部屋13から整流器20、下側円筒部50Bの順に上方に向かって流れた水が下側円筒部50Bの上面からリブ52,52の間を通って、外ケース11の上側部屋14に進み、流出口11Bに向かう。
In the meter
図2に示すように、上側円筒部50Aの下面には、下側円筒部50Bの中心に向かって先細りとなるように軸収容部53が垂下しており、軸収容部53の内側には、後述する羽根車40から延びたシャフト41が収容されている。
As shown in FIG. 2, a
一方、上側円筒部50Aの上面には、メータユニット60が取り付けられ、このメータユニット60は、羽根車40の回転に連動して流量メータ10を通過した水の積算流量を計数して表示する。なお、メータユニット60の上部に備えた上蓋61を開けるとガラス窓62を通して流量表示部63を見ることができる。
On the other hand, a
整流器20は、円筒状の筒体27の内側中央に、中心整流体22を備え、中心整流体22から筒体27に向かって例えば6枚の整流壁70が放射状に延びた構造をなしている(図2を参照)。
The
筒体27は、上下に開放しており、その上端縁には、スライドリング32が組み付けられている。具体的には、スライドリング32には、180°離れた2箇所に長孔35,35が形成され、これら長孔35,35に挿入したねじを筒体27の上端部に螺合してある。そして、ねじを緩めることで、スライドリング32を筒体27上で回動可能とし、所望の位置でねじを締めることで、スライドリング32を筒体27に固定することができる。またスライドリング32のうち、長孔35,35からほぼ90°離れた位置には、内側に向かって開放した横溝33,33が形成されている。なお、図2では、説明の便宜上、長孔35が形成された部分と横溝33が形成された部分の両方が示されている。
The
中心整流体22は、筒体27の上端(下流側の端部)寄り位置に配置されている。中心整流体22は、下方に向かって丸みを帯びて先細りとなったドーム状をなす。また、ドームの中心部、即ち中心整流体22の中心部には、上下方向に貫通した支持孔22Uが形成されており、この支持孔22Uには、軸芯部22Aが固定されている。そして軸芯部22Aの上端からは垂直に支持ピン21が起立している。
The
複数の各整流壁70は、上下方向に関しては筒体27の軸線方向に平行になっている。また、整流壁70の下端縁は、中心整流体22から筒体27に向かうに従って次第に下方へ向うように傾斜しており、整流壁70の筒体27側の下端縁70Uは、中心整流体22の下端部よりも下側に位置している。そして、複数(6つ)の整流壁70のうち、例えば、対向配置された2つの整流壁70Bには、可動翼29が備えられている。なお、図2では、対向配置された2つの整流壁70Bの一方のみが示されている。
Each of the plurality of rectifying
可動翼29を備えた整流壁70Bは、筒体27寄りの部分に、羽根車40に向かって開放した凹所71を有する。可動翼29は、凹所71に対応した略矩形平板状をなし、凹所71内に組み付けられている。詳細には、筒体27の外側面から挿入されたピン34が可動翼29の下端部に差し込まれて、このピン34を中心にして可動翼29が傾動可能となっている。可動翼29の上端部には、筒体27の前記横溝33,33内に向けてエンボス30が張り出されて係合している。これにより、スライドリング32の回転に伴って、対向配置された可動翼29,29(図2では一方の可動翼29のみが示されている)が対称的に傾動する。
The rectifying
さて、図3には、羽根車40が示されている。同図に示すように羽根車40は、例えば、12枚の羽根43を円筒体42の外周面から放射状に張り出して備える。各羽根43は、図3における上方、即ち下流側から見たときに、各羽根43の上端縁43Aに対して下端縁43Bが、反時計回りの方向に先行して、羽根43全体がねじれた形状になっている。これにより、上流側(図3における下方)から羽根43に水圧がかかると、羽根43の下端縁43Bが先行するように羽根車40が回転する。即ち、羽根車40は上方から見て反時計回りの方向に回転する。
Now, in FIG. 3, the
シャフト41は、円筒体42の底面中央部から上方に垂直に立ち上がっており、シャフト41と円筒体42の内側面との間がリブ46で補強されている。
The
図4に示すように、シャフト41の芯部には、下端開放の空洞が形成され、その空洞内の上端寄り位置に軸受け47が組み付けられている。そしてシャフト41の下端から空洞内に、前述した整流器20に備えた支持ピン21が挿入されて、その支持ピン21の先端が軸受け47に突き当てられている(図2を参照)。これにより、羽根車40は、支持ピン21によって回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 4, a hollow at the lower end is formed in the core portion of the
シャフト41の上端部には、マグネットカップリング44の一方が設けられ、図2に示すように、メータユニット60を構成するギア64に固定された他方のマグネットカップリング44に対向配置されている。これにより羽根車40の回転がメータユニット60のギア64の回転として伝達される。
One end of the
シャフト41の上端部には、マグネットカップリング44を覆うようにしてキャップ45が取り付けられており、このキャップ45の中心部には、凸部48が形成されている。そして、メータユニット60のうち、この凸部48と対向した位置には、軸受け部材49が備えられている(図2を参照)。
A
ところで、羽根車40は全体として扁平な円錐台形状をなしている。即ち、羽根車40の外径は、上流側の端部80から下流側の端部81に向かうに従って次第に縮径している。詳細には、羽根車40に備えられた羽根43の側縁部43Gは、羽根43の下端縁43Bから上端縁43Aに向かうに従って羽根車40の中心部側に近づくように直線状に傾斜したテーパー形状をなしている。換言すれば、羽根43の側縁部43Gは、互いに平行な羽根43の上端縁43Aと下端縁43Bとに対して斜めに交差している(図4を参照)。
By the way, the
ここで、本実施形態では、羽根車40の上流側の端部80における外径は、例えば、50mmとなっている。そして、羽根車40の上流側の端部80における外径をPとし、羽根車40の下流側の端部81における外径をSとした場合に、
R=S/P
で求められる比率Rが、0.96〜0.98となるように構成されている。
Here, in the present embodiment, the outer diameter at the
R = S / P
The ratio R obtained in (1) is 0.96 to 0.98.
次に上記構成からなる本実施形態の動作を説明する。
図1の太線矢印で示したように、外ケース11の流入口11Aより下側部屋13に流入した水は、整流器20の整流壁70に沿って上方に向かって流れ、羽根車40へと向かう。そして羽根車40は、整流壁70に案内された水を各羽根43で受けて回転する。シャフト41(支持ピン21)に沿って羽根車40を通過した水は、筒型ハウジング50のリブ52,52の間からメータ本体12の側方に流出し、外ケース11の上側部屋14を経て流出口11Bへと向かう。そして羽根車40の回転はマグネットカップリング44,44を介してメータユニット60に伝達され、水の流量が計測表示される。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described.
1, the water that has flowed into the
[実施例]
羽根車の形状を上記一実施形態と同一形状とした本発明の実施品としての流量メータ(No.1,No.2)と、羽根車の外径が上流側の端部から下流側の端部まで一定である点のみが前記一実施形態と異なる従来の流量メータ(No.3)とを製作した。ここで、各流量メータ(No.1〜3)における羽根車の寸法は、下記表1に示す条件とした。
[Example]
A flow meter (No. 1, No. 2) as an implementation product of the present invention in which the shape of the impeller is the same as that of the above-described embodiment, and the outer diameter of the impeller from the upstream end to the downstream end A conventional flow meter (No. 3) that is different from the above-described embodiment only in that it is constant up to the part was manufactured. Here, the dimensions of the impeller in each flow meter (No. 1 to 3) were the conditions shown in Table 1 below.
次いで、これら各流量メータ(No.1〜3)に予め設定した流量で通水し、各設定流量値における各流量メータ(No.1〜3)の計量値を求めた。 Next, water was passed through each of these flow meters (No. 1 to 3) at a preset flow rate, and the measured value of each flow meter (No. 1 to 3) at each set flow rate value was obtained.
さらに、設定流量毎に各流量メータ(No.1〜No.3)の器差を算出して図5に示すようにグラフ(器差曲線)化した。 Furthermore, the instrumental difference of each flow meter (No.1-No.3) was calculated for every set flow rate, and it was made into a graph (instrumental difference curve) as shown in FIG.
ここで、本実施例において「器差」は、計量値をX、真実値をYとしたときに、次式によって求められる。
器差(%)=((X−Y)/Y)・100
Here, in this embodiment, the “instrument difference” is obtained by the following equation, where X is the measured value and Y is the true value.
Instrumental difference (%) = ((X−Y) / Y) · 100
なお、各流量メータ(No.1〜No.3)には可動翼29が設けられており、本実験において各可動翼29は、ほぼ垂直に設定されている。
Each flow meter (No. 1 to No. 3) is provided with a
図5のグラフに基づき本発明の実施品である流量メータ(No.1,No.2)と、従来の流量メータ(No.3)とを比較すると、従来の流量メータ(No.3)では、中〜大流量域(400〜20000L/h)において器差をほぼ0%とすることが可能であるが、小流量域(90〜400L/h)において、器差がプラス側に大きく外れている。即ち、器差曲線の直線性が低いことが分かった。なお、これは、小流量域(90〜400L/h)では、羽根車にかかる水の摩擦抵抗力Tと、水が羽根車を回転させる回転力Kとの比(=K/T)が増大し、大流量域(400〜20000L/h)に比べて羽根車が回転し易くなるためと推測される。 When the flow meter (No. 1, No. 2), which is an embodiment of the present invention, is compared with the conventional flow meter (No. 3) based on the graph of FIG. In the medium to large flow rate range (400 to 20000 L / h), the instrumental error can be reduced to almost 0%. However, in the small flow rate range (90 to 400 L / h), the instrumental difference greatly deviates to the plus side. Yes. That is, it was found that the linearity of the instrumental difference curve is low. Note that, in the small flow rate range (90 to 400 L / h), the ratio (= K / T) of the frictional resistance force T of water applied to the impeller and the rotational force K that causes the water to rotate the impeller is increased. However, it is presumed that the impeller easily rotates as compared with a large flow rate range (400 to 20000 L / h).
これに対し、本発明の実施品である流量メータ(No.1,No.2)では、小流量域(90〜400L/h)においても器差をほぼ0%とすることができ、器差曲線の直線性が向上することが分かった。なお、これは、羽根車40の外径を、上流側の端部80から下流側の端部81に向かうに従って次第に縮径させることで、小流量域(90〜400L/h)において、羽根車40にかかる水の摩擦抵抗力Tと水が羽根車40を回転させる回転力Kとの比(=K/T)が増大することが防がれ、全流量域に亘って摩擦抵抗力Tと回転力Kとの比(=K/T)がほぼ一定となったからと推測される。
On the other hand, in the flow meter (No. 1, No. 2) which is the product of the present invention, the instrumental error can be almost 0% even in a small flow rate range (90 to 400 L / h). It was found that the linearity of the curve was improved. This is because the outer diameter of the
このことから、羽根車40の外径を、上流側の端部80から下流側の端部81に向かうに従って次第に縮径させることで、流量メータの測定精度が従来よりも向上することが分かった。
From this, it was found that the measurement accuracy of the flow meter is improved as compared with the conventional one by gradually reducing the diameter of the
さらに、本発明の実施品である流量メータ(No.1,No.2)では、羽根車40の回転数が従来の流量メータ(No.3)に比較して増加することがなかった。これにより、流量メータ10の耐久性能(詳細には、軸受け47や軸受け部材49の耐久性能)は損なわれることが無く、従来の流量メータと同等とすることができる。
Furthermore, in the flow meter (No. 1, No. 2) which is the product of the present invention, the rotational speed of the
[他の実施形態]
本発明は、前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)上記実施形態では、羽根車40の上流側の端部80における外径を50mmとしていたが、これに限るものではなく、50mmよりも大きくしてもよいし、小さくしてもよい。なお、本実施形態のように、羽根車40の下端側を上流とし、羽根車40の上流側の端部80の外径を50mmとしかつ、羽根車40の上流側の端部80における外径Pと下流側の端部81における外径Sとの比率R(=S/P)を0.96〜0.98とすると、特に効果的に測定精度を向上させることができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1) In the above embodiment, the outer diameter at the
(2)上記実施形態では、羽根車40を下流側から見たときに、各羽根43の上端縁43Aに対して下端縁43Bが、反時計回りの方向に先行した形状となるように構成されていたが、これに限るものではなく、各羽根43の上端縁43Aに対して下端縁43Bが、円筒体42の周方向の何れか一方に向かって先行した形状であればよい。
(2) In the above embodiment, when the
(3)上記実施形態では、羽根車40の上流側の端部80における外径Pと、羽根車40の下流側の端部81における外径Sとの比率R(=S/P)を「0.9726」又は「0.9646」としていたが、0.96〜0.98に含まれる値であれば、これに限るものではない。
(3) In the above embodiment, the ratio R (= S / P) between the outer diameter P at the
10 流量メータ
21 支持ピン(回転軸)
40 羽根車
80 上流側の端部
81 下流側の端部
10
40
Claims (3)
前記羽根車の回転に伴い前記羽根車に備えた複数の羽根が描く回転軌跡が、上流側の端面から下流側の端面に向かうに従って直線テーパ状に縮径した円錐台形状になるように構成したことを特徴とする流量メータ。 A flow meter in which a meter main body is assembled to an outer case attached in the middle of a water pipe, the meter main body comprising a pair of cylindrical portions arranged vertically and connected by a plurality of ribs, the lower side A rectifier is joined to the lower part of the cylindrical part of the rectifier, and the impeller is rotatably supported by a support pin standing from the center of the upper surface of the rectifier, and the blades of the impeller are accommodated in the lower cylindrical part, The support pin housing shaft that protrudes upward from the center of the impeller has a structure housed in the shaft housing portion provided at the center of the lower surface of the upper cylindrical portion, and the fluid that has flowed from the inlet of the outer case, Rotating the impeller by flowing upwards in the order of the rectifier and the lower cylindrical part and flowing from the upper surface of the lower cylindrical part through the plurality of ribs toward the outlet of the outer case Let the fluid In the flow meter for measuring the flow rate,
The rotation trajectory drawn by the plurality of blades provided in the impeller as the impeller rotates is configured to have a truncated cone shape that is reduced in diameter to a linear taper from the upstream end surface toward the downstream end surface. A flow meter characterized by that.
R=S/P
、で求められる比率を0.96〜0.98にしたことを特徴とする請求項1に記載の流量メータ。 When the outer diameter of the lower end side of the impeller is P and the outer diameter of the upper end side is S,
R = S / P
The flow meter according to claim 1, wherein the ratio obtained by the above is 0.96 to 0.98.
P=50mm
、であることを特徴とする請求項2に記載の流量メータ。 The outer diameter P of the lower end side of the impeller is:
P = 50mm
The flow meter according to claim 2, wherein
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