JP4793901B2 - 流量メータ - Google Patents

Description

本発明は、流量に応じて回転する羽根車を備えた水道メータなどの流量メータに関し、特に、流量計測表示用の指針ユニットの側において羽根車に応じて回転するように当該羽根車に磁気的に結合されているマグネット歯車の軸受構造の改良に関するものである。

水道メータなどの流量メータは、一般に、流体流量に応じて回転する羽根車が配置された計量室と、この計量室とは隔壁によって液密状態で仕切られている機械式などの指針ユニットとを有している。羽根車は、隔壁を挟み、指針ユニットの側に配置されているマグネット歯車と磁気的に結合されており、羽根車の回転に応じてマグネット歯車が回転するようになっている。マグネット歯車の回転は歯車列を介して回転指針に伝達され、その指針が流量に応じてインクリメントされるようになっている。

羽根車に磁気的に結合されているマグネット歯車は、羽根車に同軸状態で配置され、その回転軸の下端が、隔壁表面に固定した軸受板の軸受面によって回転自在の状態で支持されている。軸受板は、一般に、耐磨耗性、耐熱性に優れたセラミックや、サファイアなどの人造宝石が用いられている。また、軸受板は隔壁表面に対して、かしめにより固定されている。

ここで、軸受板に回転止め、あるいは抜け止めなどの突起などを簡単に形成できれば、軸受板を隔壁表面に簡単かつ確実に固定できる。しかしながら、セラミック、サファイアなどの結晶物質からなる従来の軸受板は、形状の自由度に乏しく、突起などの部位を簡単に形成することができないという問題点がある。また、製造コストが高いという問題点がある。

また、軸受板が固定される隔壁は、一般には、合成樹脂製の指針ユニットケースの底壁部分であり、当該合成樹脂製の底壁部分と人造宝石などからなる軸受板とでは線膨張率が大きく異なっている。このために、使用中の温度変化に起因して、軸受部分に熱応力、熱変形が発生して、マグネット歯車の安定した回転が阻害され、また、軸受部分の耐久性が低下するおそれがある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、温度変化に起因する弊害を防止できる耐久性の高い廉価なマグネット歯車の軸受部分を備えた流量メータを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の流量メータは、流量に応じて回転する羽根車と、前記羽根車の回転に応じて回転するように磁気的に当該羽根車に結合されているマグネット歯車と、前記羽根車と前記マグネット歯車の間を仕切っている合成樹脂製の隔壁と、前記隔壁に埋め込まれて取り付けられていると共に、前記マグネット歯車の回転軸の先端面が回転自在の状態で乗っている平坦な軸受面を備えている合成樹脂製の軸受板とを有しており、前記軸受板は、前記隔壁に埋め込まれる部分に回り止め、抜け止めなどとして機能する突起を備え、前記隔壁に対して、インサート成形、接着または圧入により、固定されており、前記軸受板の前記軸受面は、前記隔壁の表面から突出した位置にあることを特徴としている。

ここで、前記軸受板は、耐磨耗性の高いポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂、または繊維入りポリアセタールから形成することが望ましい。

また、本発明によれば、前記軸受板は合成樹脂製であるので、複雑な形状に成形することも簡単にでき、例えば、回転止め、抜け止め用の突起を同時に形成することも可能である。したがって、前記隔壁に対して、インサート成形、接着または圧入により、簡単かつ確実に固定することができる。

さらに、本発明によれば、前記軸受板の前記軸受面を、前記隔壁の表面から突出した位置となるようにしているので、当該軸受面で発生する摩耗粉が当該軸受面から外部に排除されやすい。よって、軸受面に摩耗粉などの異物が溜まるおそれがなく、マグネット歯車の安定した回転を長期に亘って持続できる。

本発明の流量メータでは、マグネット歯車の回転軸を回転自在の状態で支持している軸受板を合成樹脂製としている。したがって、従来におけるセラミックやサファイアなどの結晶物質からなる軸受板に比べて、複雑な形状のものでも簡単かつ廉価に製造できる。また、軸受板が固定される隔壁は一般に合成樹脂製であり、双方の線膨張率の差を無くすことができる。よって、使用時の温度変化に起因して、熱応力、熱変形が軸受部分に発生することを防止できる。さらに、回り止めなどの突起を簡単に形成できるので、確実かつ強固に底壁部分に取り付けることができる。

よって、本発明によれば、耐久性の高いマグネット歯車の軸受部分を備えた流量メータを廉価に製造できる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した水道メータの一例を説明する。

（全体構成）
図１は水道メータの基本的な構成を示す縦断面図である。水道メータ１は、両端に水入口２ａおよび水出口２ｂが形成されたメータケース２を有し、このメータケース２の内部には水入口２ａおよび水出口２ｂに連通している計量室３が形成され、計量室３内には、水の流れ方向に直交するように羽根車４が回転自在の状態に配置されている。計量室３はメータケース２に挿入したインナーケース５の内部に形成されており、この計量室３の上側には機械式の指針ユニット６が装着されている。

指針ユニット６は、メータケース２における計量室３の真上の部位に形成した上方開口部２ｃから挿入され、当該上方開口部２ｃを封鎖する状態で当該上方開口部に取り付けた蓋ケース７とインナーケース５との間に挟持されている。指針ユニット６は合成樹脂製、例えばポリプロピレン製のユニットケース８を備え、その底壁部分８ａが、計量室３と指針ユニット６の内部とを仕切っている隔壁部分である。

計量室３内の羽根車４の回転軸９はその下端部分が、インナーケース５の底板部分５ａの中央に垂直に取り付けたピボット軸１０によって回転自在の状態で支持されている。羽根車４の回転軸９の先端部分９ａは、ユニットケース８の底壁部分８ａの中央に形成した円形凹部８ｂに挿入されており、その先端部には回転中心軸線９ｂを中心として同心円上にマグネット１１が埋め込まれている。

指針ユニット６の内部には、底壁部分８ａを挟み、羽根車４の回転軸９に対して同軸状態でマグネット歯車１２が配置されている。マグネット歯車１２の歯車軸１３の下端部分にも、その回転中心軸線を中心として同心円上にマグネット１４が埋め込まれている。歯車軸１３の上端部は回転自在の状態でピボット軸１５によって支持されており、その下端は、底壁部分８ａの表面に埋め込み固定された軸受板１６の平坦な軸受面に回転自在の状態で垂直に乗っている。このように、マグネット歯車１２は回転自在の状態で、羽根車４と同軸状態に支持され、当該羽根車４とは底壁部分８ａを挟み磁気的に結合された状態にある。よって、羽根車４が水流によって回転すると、それに伴ってマグネット歯車１２も回転する。

この構成の水道メータ１は、その水入口２ａおよび水出口２ｂが上流側の水道管および下流側の水道管（図示せず）に接続されて使用される。水入口２ａから流入した水は、計量室３内に入り、羽根車４を回転させながら水出口２ｂに向けて流れ、水出口２ｂから下流側の水道管に流出する。羽根車４は計量室３を流れる流量に応じた回転速度で回転するように設定されている。羽根車４が回転すると、これに磁気的に結合されている指針ユニット６側のマグネット歯車１２も追従して回転する。マグネット歯車１２の回転は歯車列を介して回転指標１７などに伝達され、流量計測値が表示される。

（マグネット歯車の軸受部分）
図２はマグネット歯車１２の歯車軸１３の下端を回転自在の状態で支持している軸受面を備えた軸受板１６の部分を中心に示す部分拡大断面図である。歯車軸１３の下端部１３ａは半球形状をしており、この下端部１３ａを支持している軸受面１６ａを備えた軸受板１６は一定厚さの矩形板、多角形板あるいは円板であり、ユニットケース８の底壁部分８ａの表面に形成した凹部８ｃに埋め込まれている。凹部外周縁部分には環状隆起部８ｄが形成されており、この部分をかしめることにより、軸受板１６が凹部８ｃに固定されている。したがって、環状隆起部８ｄから露出している軸受板１６の軸受面１６ａは環状隆起部８ｄの上端面８ｅよりも一段低い位置にある。

軸受板１６は合成樹脂製のものであり、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなる成形品である。ユニットケース８はポリプロピレン（ＰＰ）などの合成樹脂製であるので、ユニットケース８と軸受板４２の熱膨張係数の差が殆んどない。従って、環境温度が変化した際、熱膨張差に起因する熱応力、熱変形を小さく抑えることができる。よって、環境温度が変化しても軸受板１６に大きな熱応力、熱変形が発生しないので、軸受板１６の軸受面１６ａによって常に安定した状態でマグネット歯車１２が支持される。

また、軸受板１６は合成樹脂製であるので、従来のセラミックやサファイアなどの人造宝石から軸受板を形成していた場合と比較して、自由な形状に成形できる。したがって、軸受板１６におけるユニットケース８の底壁部分８ａに埋め込まれる部位に回り止め、抜け止めなどして機能する突起を形成することも簡単である。軸受板１６をこのような形状とすることにより、確実かつ強固に軸受板１６をユニットケース８の底壁部分８ａに固定できる。

さらに、合成樹脂製の軸受板１６は従来のセラミックやサファイア製のものに比べて廉価に製造できるので、水道メータ１の製造コストの低減に有利である。

（本発明を適用した軸受構造）
軸受板１６は合成樹脂成形品であるので、上記のように、従来のセラミックやサファイアなどの人造宝石から軸受板を製作する場合に比べて、複雑な形状に成形することができる。例えば、図３に示すように、軸受板１６Ａを成形する際に、当該軸受板１６Ａにおけるユニットケース８の底壁部分８ａに埋め込まれる部位に、回り止め、抜け止めなどとして機能する突起１６ｂを同時に形成することも簡単である。このため、軸受板１６Ａをかしめ以外の方法、例えば、インサート成形、接着、圧入などの方法で凹部８ｃ内に確実かつ強固に固定することができる。

また、この場合には、軸受板１６Ａをかしめ固定するための隆起部を底壁部分に形成する必要がないので、軸受板１６Ａの軸受面１６ａを、周囲の底壁部分８ａの表面８ｆよりも一段高い位置となるように設置することができる。このように構成すると、軸受面１６ａで発生する摩耗粉Ｄが、当該軸受面１６ａから周囲に排除されやすくなる。この結果、摩耗粉などの異物がマグネット歯車１２の歯車軸１３の下端部１３ａと軸受面１６ａの間に挟まり、マグネット歯車１２の回転抵抗が増加して、回転が不安定になることを防止できる。よって、マグネット歯車１２の安定回転を長期に亘って持続することができる。

（その他の実施の形態）
なお、上記の形態では、軸受板１６、１６Ａは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）から形成されていたが、これ以外の耐磨耗性、耐熱性などに優れた合成樹脂材料を用いることもできる。例えば、フッ素樹脂または繊維入りポリアセタールなどの合成樹脂を用いることができる。

また、上記の例は水道メータに本発明を適用した場合のものであるが、水道メータ以外の流量メータに対しても本発明を同様に適用可能である。

本発明を適用する流量メータの基本的な構成を示す縦断面図である。 マグネット歯車の軸受部分を示す部分拡大断面図である。 本発明を適用した流量メータのマグネット歯車の軸受部分を示す部分拡大断面図 である。

符号の説明

１ 水道メータ、２ メータケース、３ 計量室、４ 羽根車、５ インナーケース、６ 指針ユニット、７ 蓋ケース、８ ユニットケース、８ａ 底壁部分、８ｃ 凹部、８ｄ 環状隆起部、８ｅ 環状隆起部の上端面、８ｆ 底壁部分の表面、９ 羽根車の回転軸、１１ 羽根車のマグネット、１２ マグネット歯車、１３ 回転軸、１３ａ 回転軸の下端部、１４ マグネット、１６、１６Ａ 軸受板、１６ａ 軸受面、１６ｂ 突起

Claims (2)

1. 流量に応じて回転する羽根車と、
   前記羽根車の回転に応じて回転するように磁気的に当該羽根車に結合されているマグネット歯車と、
   前記羽根車と前記マグネット歯車の間を仕切っている合成樹脂製の隔壁と、
   前記隔壁に埋め込まれて取り付けられていると共に、前記マグネット歯車の回転軸の先端面が回転自在の状態で乗っている平坦な軸受面を備えている合成樹脂製の軸受板とを有しており、
   前記軸受板は、前記隔壁に埋め込まれる部分に回り止め、抜け止めなどとして機能する突起を備え、前記隔壁に対して、インサート成形、接着または圧入により、固定されており、
   前記軸受板の前記軸受面は、前記隔壁の表面から突出した位置にあることを特徴とする流量メータ。
2. 請求項１において、
   前記軸受板は、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂、または繊維入りポリアセタールから形成されていることを特徴とする流量メータ。

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