JP5500748B1 - 羽根車支持部材、これを用いた羽根車支持構造及び水道メータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】先端SR形状を有する先端部と、第1の外径を有する第1軸部、第1の外径よりも大径の第2の外径を有する第2軸部、第1軸部から第2軸部に向かって漸次拡径する第3軸部からなる軸部と、第2軸部の下端で軸部の軸線と直交する方向に突出して形成されたフランジ部と、フランジ部の下端で雄ネジが形成されたネジ部と、が一体として合成樹脂から形成されている羽根車支持部材、これを用いた羽根車支持構造及び水道メータ。
【選択図】図2
Description
先端SR形状を有する先端部と、
第1の外径を有する第1軸部、第1の外径よりも大径の第2の外径を有する第2軸部、前記第1軸部から前記第2軸部に向かって漸次拡径する第3軸部からなる軸部と、
前記第2軸部の下端で前記軸部の軸線と直交する方向に突出して形成されたフランジ部と、
前記フランジ部の下端で雄ネジが形成されたネジ部と、が一体として合成樹脂から形成されている、
ことを特徴とする。
流入口及び流出口を有し内底部に水道水の流量に応じて回転する羽根車を回転自在に支持する請求項1に記載の羽根車支持部材が一体に形成された、
ことを特徴とする。
前記羽根車支持部材が、ポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成され、流入口及び流出口を有するケース本体の内部に設けられ外周部に前記流入口と連通する流入通路及び前記流出口と連通する流出通路を有する前記計量室の内底部にインサート成形によって一体に形成されている、
ことを特徴とする。
前記計量室が耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)を用いて形成されている、
ことを特徴とする。
前記計量室がポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成されている、
ことを特徴とする。
前記羽根車支持部材が、ポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成され、前記羽根車支持部材の前記ネジ部が流入口及び流出口を有する前記計量室の内底部に螺合されている、
ことを特徴とする。
請求項2ないし6のいずれか1項に記載の羽根車支持構造と、
第1の内径を有する第1軸孔部、第1の内径より大径の第2の内径を有する第2軸孔部を有する主軸と前記主軸から放射状に突出する複数枚の羽根とを有し、前記羽根車支持構造に支持されて水道水の流量に応じて回転する羽根車と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項2ないし5に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、低コストで水道水中における羽根車の回転抵抗の増加を抑制することができる羽根車支持構造を提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、低コストで水道水中における羽根車の回転抵抗の増加を抑制し、かつ保守を容易に行うことができる羽根車支持構造を提供することができる。
請求項7記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比して、低コストで流量を正確に計量することができる水道メータを提供することができる。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
(1)水道メータの構成
図1はインナーケース30を備えた水道メータ10の一般的構成を示す縦断面図である。以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る羽根車支持部材の一例としてのピボット軸1、これを用いた羽根車支持構造の一例としてのインナーケース30が提供された複箱式水道メータ10(以下、水道メータ10と記す)の全体構成について説明する。
水道メータ10は、両端に流入口21および流出口22が形成された流入部外箱としての下ケース20を有し、流入口21内にはストレーナ23が取り付けられている。
下ケース20内には、インナーケース30が収納されている。インナーケース30には、それぞれ複数の流入ノズル31と流出ノズル32が設けられ、インナーケース30の内底部33の中心にはピボット軸1が立設されている。
羽根車25の上方には、下ガスケットG1を介して指示ユニット40が設けられている。
そして、インナーケース30内には、複数の流入ノズル31と流出ノズル32を有する計量室Aが画成され、計量室A内に羽根車25が収容されている。
そして、レジスタボックス41の底壁を挟んでマグネット歯車46のマグネット45と羽根車25の駆動側マグネット24とが対向して、磁気的に結合(以下、マグネットカップリングMと記す)されている。
このように構成される水道メータ10は、その流入口21および流出口22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。流入口21から流入した水道水はストレーナ23で異物を取り除かれながら下ケース20内に流入する。
そして、インナーケース30の複数の流入ノズル31を通してインナーケース30内の計量室Aに流入し、水量に応じて羽根車25を回転させた後、流出ノズル32から流出する。そして、下ケース20の流出口22から下ケース20外に流出する。
このとき、羽根車25の回転はマグネットカップリングMを介して指示ユニット40へ伝達され、歯車列47を介して指針48を回し、また数字車49を回転させて、指示ユニット40で、水道メータ10内を通過した水道水の積算流量値が表示される。
図2(a)はピボット軸1の斜視図、(b)は平面図、(c)は正面図である。以下、図面を参照しながらピボット軸1の構造について説明する。
ピボット軸1は、先端部2、軸部3、フランジ部4、ネジ部5とが同一軸線上に一体として合成樹脂によって形成されている。
図2(b)、(c)に示すように、フランジ部4は、軸部3の軸線cと直交する方向に突出した薄板状とされ、外形形状は多角形とされている。多角形形状としては、特に限定されないが、後述するように、インナーケース30の内底部33の中心に螺合して立設される際には、回転掛かりのある形状として多角形形状が好ましい。多角形形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等が挙げられる。
図3はピボット軸1が固定された一体構造のインナーケース30の縦断面図、図4はインナーケース30にピボット軸1をインサート成形するための金型を閉じた状態の断面模式図、図5はインナーケース30内におけるピボット軸1による羽根車25の回転支持を説明するための断面模式図である。以下、図面を参照しながらピボット軸1を用いた羽根車支持構造としてのインナーケース30の構成について説明する。
インナーケース30は内底部33を有し、上端が開口された円筒状の筒体として形成されている。インナーケース30の内底部33の中心部には、計量室Aの中央部に向かって突出するピボット軸1が固定されて、羽根車支持構造を構成している。
羽根車25は、第1軸孔部26aがピボット軸1の第1軸部3aに嵌挿され、第2軸孔部26bがピボット軸1の第2軸部3bに嵌挿されて回転支持されている。
インナーケース30は、ピボット軸1がインナーケース30の内底部33の中心部に直立するように、インサート成形により一体として形成されて羽根車支持構造を構成している。
ポリアセタールの本来有する自己潤滑性は、例えば水中内では作用しなくなることがあるが、PAN系の炭素繊維を適宜充填することで、炭素繊維が個体潤滑剤として作用し、羽根車25の水中での摩擦摩耗特性を良好に維持することができる。
嵌合穴M2aは、金型が閉じた際に、可動型M2に固定されたピボット軸1を直立させてガタツキなく固定するために、可動型M2に対して直角度及び穴径クリアランスが精度よく管理されている。
可動型M2の底面M2cには、射出成形後にインナーケース30を取り出すためのエジェクトピンP1(不図示)が複数設けられている。また、固定型M1の底面M1cの中央部にはピボット軸1を保持するサポートピンP2が設けられ、このサポートピンP2にピボット軸1の肉抜き穴が嵌合されて保持される。
その結果、ポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成されたピボット軸1が、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)又はポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成されたインナーケース30の内底部33の中心部に一体として立設された羽根車支持構造が得られる。
また、羽根車25の下部にある流体も周壁30a側へ流れようとするため、羽根車25の下部の圧力も低下し、羽根車25は下方へ押し付けられる(図5
R参照)。この結果、羽根車25を支えているピボット軸1へ荷重がかかり、長期に使用された場合に、ピボット軸1の先端部2が摩耗して羽根車25の位置が下降することにより、計量値に器差変動を引き起こす虞があった。
そのために、羽根車25の荷重を先端部2で受けて、軸部3からなる回転支持部では第1軸部3aよりも大径とされた第2軸部3bでPV値を低下させながら高精度に回転支持して、ピボット軸1の摩耗を抑制し、計量室A内における上下方向の支持位置を長期に亘り精度よく維持することができる。
そのために、インナーケース30とピボット軸1との組立作業を省いて低コストの羽根車支持構造を得ることができる。
更に、インナーケース30の周壁30aと羽根車25の羽根27の先端部との間隙をバラツキなく保持して計量室A内において羽根車25を精度よく回転支持することができる。
(1)水道メータの全体構成及び動作
図6は羽根車の計量室が下ケースを兼ねている単箱式水道メータ10Aの一般的構成を示す縦断面図である。
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る羽根車支持部材の一例としてのピボット軸1、これを用いた羽根車支持構造の一例としての下ケース20Aが提供された単箱式水道メータ10A(以下、水道メータ10Aと記す)の全体構成について説明する。尚、第1実施形態に係る複箱式水道メータ10と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
計量室A内には、軸上部に駆動側マグネット24を有する羽根車25がピボット軸1で回転自在に支持されている。計量室Aの上側には計量室Aと遮水した状態で指示機構部としての歯車列からなる機械式の指示ユニット40が装着されている。
そして、下ケース20A内の計量室Aに流入し、水量に応じて羽根車25を回転させた後、下ケース20Aの流出口22Aから下ケース20A外に流出する。
このとき、羽根車25の回転はマグネットカップリングMを介して指示ユニット40へ伝達され、歯車列47を介して指針48(不図示)を回し、また数字車49を回転させて、指示ユニット40で、水道メータ10A内を通過した水道水の積算流量値が表示される。
図7はピボット軸1が固定された下ケース20Aの縦断面図である。以下、図面を参照しながらピボット軸1を用いた羽根車支持構造としての下ケース20Aの構成について説明する。
下ケース20Aの内底部23Aの中心部には、雌ネジ部23Aaが形成され、ピボット軸1のネジ部5が螺合されて内底部23Aに垂直に立設されている。
本実施形態において、フランジ部4は外形形状が六角形とされているが、多角形形状としては、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等とすることができる。
また、ピボット軸1の交換に際しては、螺合を解除した後、回転工具等を用いて新たなピボット軸1を螺合して容易に立設することができる。
2・・・先端部
3・・・軸部
3a・・・第1軸部
3b・・・第2軸部
3c・・・第3軸部
4・・・フランジ部
5・・・ネジ部
10・・・複箱式水道メータ
10A・・・単箱式水道メータ
20、20A・・・下ケース
21、21A・・・流入口
22、22A・・・流入口
23、33A・・・ストレーナ
23A・・・内底部(下ケース)
23Aa・・・雌ネジ部(下ケース)
24・・・駆動側マグネット
25・・・羽根車
26・・・主軸
26a・・・第1軸孔部
26b・・・第2軸孔部
27・・・羽根
30・・・インナーケース
30a・・・周壁
31・・・流入ノズル
32・・・流出ノズル
33・・・内底部(インナーケース)
33a・・・雌ネジ部
40・・・指示ユニット
41・・・レジスタボックス
42・・・下台板
43・・・上台板
45・・・マグネット
46・・・マグネット歯車
47・・・歯車列
48・・・指針 (不図示)
49・・・数字車
50・・・ガラス板
53・・・上ケース
55・・・蓋
A・・・計量室
S1・・・Oリング
M1・・・固定型(金型)
M2・・・可動型(金型)
M2a・・・嵌合穴(金型)
P2・・・サポートピン
Claims (7)
- 先端SR形状を有する先端部と、
第1の外径を有する第1軸部、第1の外径よりも大径の第2の外径を有する第2軸部、前記第1軸部から前記第2軸部に向かって漸次拡径する第3軸部からなる軸部と、
前記第2軸部の下端で前記軸部の軸線と直交する方向に突出して形成されたフランジ部と、
前記フランジ部の下端で雄ネジが形成されたネジ部と、が一体として合成樹脂によって形成されている、
ことを特徴とする羽根車支持部材。 - 流入口及び流出口を有し内底部に水道水の流量に応じて回転する羽根車を回転自在に支持する請求項1に記載の羽根車支持部材が一体に形成された、
ことを特徴とする羽根車支持構造。 - 前記羽根車支持部材が、ポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成され、流入口及び流出口を有するケース本体の内部に設けられ外周部に前記流入口と連通する流入通路及び前記流出口と連通する流出通路を有する前記計量室の内底部にインサート成形によって一体に形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の羽根車支持構造。 - 前記計量室が耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)を用いて形成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の羽根車支持構造。 - 前記計量室がポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成されている、
ことを特徴とする請求項3に記載の羽根車支持構造。 - 前記羽根車支持部材が、ポリアクリロニトリル(PAN)系の炭素繊維が充填されたポリアセタール(POM)を用いて形成され、前記羽根車支持部材の前記ネジ部が流入口及び流出口を有する前記計量室の内底部に螺合されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の羽根車支持構造。 - 請求項2ないし6のいずれか1項に記載の羽根車支持構造と、
第1の内径を有する第1軸孔部、第1の内径より大径の第2の内径を有する第2軸孔部を有する主軸と前記主軸から放射状に突出する複数枚の羽根とを有し、前記羽根車支持構造に支持されて水道水の流量に応じて回転する羽根車と、を備えた、
ことを特徴とする水道メータ。
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