JP5042489B2 - 軸流羽根車式水道メーター - Google Patents

Description

この発明は、流体の流体圧を受けて回転する羽根車を有する軸流羽根車式水道メーターに関する。

水道水の消費量を積算表示する縦型軸流羽根車式水道メーターは、図７に示すように構成されている。すなわち、ケース１の一端側には流入口２、他端側には流出口３が設けられている。ケース１の内部には水道水が流通する流通路４が設けられ、流通路４には整流器５及び流体の流体圧を受けて回転する羽根車６が設けられている。

整流器５は、整流器ボス７と、この整流器ボス7から放射状に一体に突出するリブ８と、これらリブ８の外方端部と一体に連結された外筒９とから形成されている。この整流器５の外筒９には鍔部１０が一体に設けられ、この鍔部１０はケース１の仕切り壁１１に設けられた開口部１２の開口縁１３に係止されている。さらに、整流器ボス７の軸心部にはピボット軸１４が上方に突出されており、このピボット軸１４には前記羽根車６が回転自在に支持されている。

羽根車６には羽根車軸１５を有する羽根車ボス１６が設けられ、この羽根車ボス１６には等間隔に放射状に一体に突出する複数枚の羽根１７が設けられている。これら羽根１７は螺旋状で羽根車軸１５に対して傾斜する羽根面１７ａを有し、整流器５から上昇する水道水の流体圧を受け、羽根車６が回転するようになっている。羽根車６は、その羽根１７の外周が円筒状の羽根車ケーシング１８によって囲繞され、内部に計量室１９が形成されている。さらに、羽根車ケーシング１８には鍔部１８ａが一体に設けられている。

前記羽根車軸１５は図示しないが減速機構を介して指示機構に連動しており、ケース１の流入口２から流通路４を介して流出口３に流れる水道水の流量（消費量）を積算指示するようになっている。
このように構成された軸流羽根車式水道メーターは、例えば、特許文献１で知られており、微小流量域から大流量域まで理想的な器差曲線になるように構成されている。
特許第３２０９５９３号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されたものを含む従来の軸流羽根車式水道メーターは、整流器５から上昇する水道水の水流の流速が遅い場合（微小流量の場合）、計量室１９内に垂直に組み込まれた羽根車６を回転させる流体圧が著しく低下する。従って、羽根車６の回転数は低減もしくは不動（水の流れと相関的でなくなる）となり、計量室１９を通過した体積の積算が不正確もしくは積算しない状態となる。このため、整流器５から上昇する水道水の水流の流速が遅い場合（微小流量の場合）でも、計量室１９内の羽根車６に効率的に流体圧を作用させ、計量室１９を通過した体積の積算が正確に行えることが望まれている。
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、大流量域での器差性能を維持しつつ、特に微小流量域で羽根車に効率的に流体圧を作用させ、体積の積算が正確に行える軸流羽根車式水道メーターを提供することにある。

前記目的を解決するために、この発明は、一端に流入口、他端に流出口を有したケースの内部の上流側に整流器を設け、下流側に流体の流体圧を受けて回転する羽根車を設けた軸流羽根車式水道メーターにおいて、前記整流器を、整流器ボスと、この整流器ボスの外周に設けられた流通路とから構成し、前記羽根車を、羽根車軸を有する羽根車ボスと、この羽根車ボスの外周に設けられた流通路と、前記羽根車ボスの外周面から放射状に突出すると共に、前記羽根車軸に対して傾斜する羽根面を有する複数枚の羽根とから構成し、前記羽根車ボスのボス外周面に前記流通路の上流から下流に向う流体を前記羽根車の羽根面に指向させる流体誘導溝を設けたことを特徴とする。

前記羽根車ボスに設けられた流体誘導溝は、好ましくは、前記羽根車ボスの最も上流側端部に底辺を有し、下流側に向って延長する斜辺を有する三角形状であることを特徴とする。

前記三角形状の流体誘導溝の下流側に向って延長する一方の斜辺は、好ましくは、前記羽根車の羽根面の傾斜角とほぼ一致していることを特徴とする。

また、この発明は、前記整流器ボスのボス外周面に前記流通路の上流から下流に向う流体を前記羽根車の羽根面に指向させる流体誘導溝を設け、この整流器ボスのボス外周面に設けた流体誘導溝は、該整流器ボスの最も下流側端部に底辺を有し、上流側に向って延長する斜辺を有する三角形状であることを特徴とする。

この発明によれば、整流器ボスと羽根車ボスの少なくとも一方のボス外周面に、羽根車の羽根面に指向させる流体誘導溝を設けるという簡単な構成でありながら、大流量域での器差性能を維持しつつ、特に微小流量域で羽根車に効率的に流体圧を作用させ、体積の積算が正確に行えるという効果がある。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、従来と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。

図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１は縦型軸流羽根車式水道メーターの縦断側面図、図２は整流器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠した側面図、図３は羽根車を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図である。
図２に示すように、整流器５は、例えば合成樹脂材料によって一体成形されており、下流側に突出するほぼ半球状の整流器ボス７と、この整流器ボス7から放射状に一体に突出するリブ８と、これらリブ８の外方端部と一体に連結された外筒９とから形成されている。整流器ボス７の最も下流側端部７ａにおける外周面には周方向に等間隔に複数の流体誘導溝２１が設けられている。

これら流体誘導溝２１は羽根車６の羽根１７相互の間隔に１対１で対応して配置されており、その形状は整流器ボス７の最も下流側端部７ａに底辺２１ａを有し、上流側に向って延長する辺２１ｂ，２１ｃを有している。そして、流体誘導溝２１の底辺２１ａと辺２１ｃとが成す角度が直角の直角三角形状に形成されている。さらに、流体誘導溝２１は底辺２１ａ付近が最も深く、底辺２１ａから頂部２１ｄに向って漸次浅く形成され、整流器５の下流から羽根車６に向う水道水を整流器５の流体誘導溝２１によって羽根車６の羽根面１７ａに指向させるように形成されている。

また、図３に示すように、羽根車６も整流器５と同様に合成樹脂材料によって一体成形されており、羽根車ボス１６には等間隔に放射状に一体に突出する複数枚の羽根１７が設けられている。これら羽根１７は螺旋状で羽根車軸１５に対して傾斜する羽根面１７ａを有し、整流器５から上昇する水道水の流体圧を受け、羽根車６が回転するようになっている。
羽根車ボス１６の外周面、つまり、羽根１７の相互間の最も上流側端部１６ａにおける外周面には複数の流体誘導溝２２が設けられている。これら流体誘導溝２２の形状は羽根車ボス１６の最も上流側端部１６ａに底辺２２ａを有し、下流側に向って延長する辺２２ｂ，２２ｃを有している。そして、流体誘導溝２２の底辺２２ａと一方の辺２２ｃとが成す角度が直角の直角三角形状に形成され、他方の辺２２ｂは傾斜する羽根面１７ａ（ほぼ５０°）とほぼ平行になっている。さらに、流体誘導溝２２は底辺２２ａ付近が最も深く、底辺２２ａから頂部２２ｄに向って漸次浅く形成されている。そして、整流器５から羽根車６に向う水道水を流体誘導溝２２によって羽根車６の羽根面１７ａに指向させるとともに、羽根１７の外周側に向うようにして羽根車６に大きなトルクが発生させるようにしている。

また、図１に示すように、羽根車６の羽根車軸１５の上端部には磁気継手を構成する駆動側マグネット２３が固定されている。また、ケース１のインナーケース２４の底部２４ａの上面側で、駆動側マグネット２３と対向する部分には磁気継手を構成する従動側マグネット２５が設けられている。この従動側マグネット２５には歯車２６が一体に設けられ、この歯車２６は減速歯車機構２７に連動している。さらに、この減速歯車機構２７はケース１の上部の指示窓２８に近接した積算指示機構２９に連動しており、積算流量を指示するようになっている。

このように構成された軸流羽根車式水道メーターは、上流側が水道本管等に接続され、下流側が水道配管を介して蛇口等に接続される。蛇口を開放して水道水を蛇口から流出すると、流入口２から水道水がケース１内の流通路４を流通し、整流器５を介して計量室１９に流入する。その水道水の流体圧力によって計量室１９内の羽根車６及び羽根車軸１５はピボット軸１４を軸心として回転する。羽根車軸１５の回転は駆動側マグネット２３から従動側マグネット２５に伝達され、従動側マグネット２５の回転は歯車２６を介して減速歯車機構２７に伝達される。この減速歯車機構２７の回転は積算指示機構２９に伝達され、流体流量が積算指示機構２９に指示される。

このとき、ケース１内の流通路４を流通する水道水が整流器５を通過するときには、整流器ボス７の外周面に沿ってリブ８の相互間の通路を通過するが、整流器ボス７の外周面には複数の流体誘導溝２１が設けられている。これら流体誘導溝２１は直角三角形状で、その辺２１ｂは傾斜する羽根車６の羽根面１７ａとほぼ平行になっている。しかも流体誘導溝２１は底辺２１ａ付近が最も深く、底辺２１ａから頂部２１ｄに向って漸次浅く形成されている。従って、整流器５から羽根車６に向う水道水は羽根車６の羽根面１７ａに指向させることができる。

さらに、羽根車ボス１６の外周面にも複数の流体誘導溝２２が設けられている。これら流体誘導溝２２は直角三角形状で、その辺２２ｂは傾斜する羽根面１７ａとほぼ平行になっている。しかも流体誘導溝２２は底辺２２ａ付近が最も深く、底辺２２ａから頂部２２ｄに向って漸次浅く形成されている。従って、水道水は羽根車６の羽根面１７ａに指向されるとともに羽根１７の外周側に向うため、水道水の流体圧力を効果的に羽根車６に伝達させることができる。

水道水の流体圧力を効果的に羽根車６に伝達させることができることにより、整流器５から羽根車６に向う水道水の水流の流速が遅い場合（微小流量）でも、羽根車６に効率的に流体圧を作用させて回転させることができ、計量室１９を通過する体積の積算が正確に行える。つまり、従来は、羽根車６の回転数が低減もしくは不動（水の流れと相関的でなくなる）となって計量室１９を通過した体積の積算が不正確もしくは積算しない状態となっていた微小流量域における体積の積算が正確に行えるという効果がある。
前記第1の実施形態においては、羽根車ボス１６に流体誘導溝２２を設けるとともに、整流器ボス７に流体誘導溝２１を設けたが、羽根車ボス１６に流体誘導溝２２を設け、整流器ボス７には流体誘導溝２１を設けない場合（第２の実施形態）、あるいは逆に整流器ボス７に流体誘導溝２１を設け、羽根車ボス１６には流体誘導溝２２を設けない場合（第３の実施形態）でも、整流器５から羽根車６に向う水道水の流体圧を羽根車６に効率的に作用させて回転させることができる。従って、整流器５から羽根車６に向う水道水の水流の流速が遅い場合（微小流量）でも、羽根車６に効率的に流体圧を作用させて回転させることができ、計量室１９を通過する体積の積算が正確に行える。
表１は、羽根車ボス１６と整流器ボス７の両方に流体誘導溝２１、２２を設けた、この発明の第１の実施形態と、羽根車ボス１６、整流器ボス７のいずれにも流体誘導溝２１、２２を設けない比較例との器差を対比して示す。

図４は、表１をグラフにした器差性能曲線を示し、曲線Ａは、この発明の第１の実施形態の場合であり、曲線Ｂは、比較例である。曲線Ａで示すように、羽根車ボス１６、整流器ボス７に設けた流体誘導溝２１、２２によって微小流量域での感度が良好となり、羽根車６に効率的に流体圧が作用して計量室１９を通過する体積の積算が正確に行えることが解る。
表２は、羽根車ボス１６に流体誘導溝２２を設け、整流器ボス７には流体誘導溝２１を設けない、この発明の第２の実施形態と、羽根車ボス１６、整流器ボス７のいずれにも流体誘導溝２１、２２を設けない比較例との器差を対比して示す。

図５は、表２をグラフにした器差性能曲線を示し、曲線Ｃは、この発明の第２の実施形態の場合であり、曲線Ｂは、比較例である。曲線Ｃで示すように、羽根車ボス１６に設けた流体誘導溝２２によって微小流量域での感度が良好となり、羽根車６に効率的に流体圧が作用して計量室１９を通過する体積の積算が正確に行えることが解る。
表３は、整流器ボス７に流体誘導溝２１を設け、羽根車ボス１６には流体誘導溝２２を設けない、この発明の第３の実施形態と、羽根車ボス１６、整流器ボス７のいずれにも流体誘導溝２１、２２を設けない比較例との器差を対比して示す。

図６は、表３をグラフにした器差性能曲線を示し、曲線Ｄは、この発明の第３の実施形態の場合であり、曲線Ｂは、比較例である。曲線Ｄで示すように、整流器ボス７に設けた流体誘導溝２１によって微小流量域での感度が良好となり、羽根車６に効率的に流体圧が作用して計量室１９を通過する体積の積算が正確に行えることが解る。
なお、前記実施形態においては、縦型軸流羽根車式水道メーターについて説明したが、横型軸流羽根車式水道メーターについても適用できることは勿論である。また、流体誘導溝２１，２２を直角三角形状に形成したが、二等辺三角形状でもよく、また三角形状に限定されず、整流器５から羽根車６に向う水道水の水流の流速が遅い場合（微小流量）でも、羽根車６に効率的に流体圧が作用する形状であれば、溝の形状に限定されるものではない。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合わせてもよい。

この発明の第１の実施形態を示す軸流羽根車式水道メーターの縦断側面図。 同実施形態の整流器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部切欠した側面図。 同実施形態の羽根車を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は下面図。 器差性能曲線図。 器差性能曲線図。 器差性能曲線図。 従来の軸流羽根車式水道メーターの縦断側面図。

符号の説明

１…ケース、２…流入口、３…流出口、４…流通路、５…整流器、６…羽根車、７…羽根車ボス、１５…羽根車軸、１６…羽根車ボス、２１，２２…流体誘導溝

Claims (4)

1. 一端に流入口、他端に流出口を有したケースの内部の上流側に整流器を設け、下流側に流体の流体圧を受けて回転する羽根車を設けた軸流羽根車式水道メーターにおいて、
   前記整流器を、整流器ボスと、この整流器ボスの外周に設けられた流通路とから構成し、
   前記羽根車を、羽根車軸を有する羽根車ボスと、この羽根車ボスの外周に設けられた流通路と、前記羽根車ボスの外周面から放射状に突出すると共に、前記羽根車軸に対して傾斜する羽根面を有する複数枚の羽根とから構成し、
   前記羽根車ボスのボス外周面に前記流通路の上流から下流に向う流体を前記羽根車の羽根面に指向させる流体誘導溝を設けたことを特徴とする軸流羽根車式水道メーター。
2. 前記羽根車ボスに設けられた流体誘導溝は、該羽根車ボスの最も上流側端部に底辺を有し、下流側に向って延長する斜辺を有する三角形状であることを特徴とする請求項１記載の軸流羽根車式水道メーター。
3. 前記三角形状の流体誘導溝の下流側に向って延長する一方の斜辺は、前記羽根車の羽根面の傾斜角とほぼ一致していることを特徴とする請求項２記載の軸流羽根車式水道メーター。
4. 前記整流器ボスのボス外周面に前記流通路の上流から下流に向う流体を前記羽根車の羽根面に指向させる流体誘導溝を設け、この整流器ボスのボス外周面に設けた流体誘導溝は、該整流器ボスの最も下流側端部に底辺を有し、上流側に向って延長する斜辺を有する三角形状であることを特徴とする請求項１記載の軸流羽根車式水道メーター。

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