JP6422360B2 - レジスターボックス、その製造方法および水道メータ - Google Patents

Description

本発明は、羽根車の回転に基づき流量を計測する計測ユニットを収納する、水道メータの樹脂製のレジスターボックスに関する。さらに詳しくは、樹脂の充填不良に起因する強度および耐久性の低下を防止あるいは抑制可能な形状のレジスターボックス、その製造方法および、当該レジスターボックスを備えた水道メータに関する。

水道メータは、そのメータケース内に水道水が通過する測定室を備え、この測定室には流量に応じて回転する軸流式あるいは接線流式の羽根車が配置されている。羽根車の回転がメータケース内のレジスターボックスに収納されている計測ユニットによって検出され、検出結果に基づき流量が計測される。計測ユニットは、レジスターボックスに密閉状態で収納されて、内部に水などが浸入しないようになっている。かかる構成の水道メータは特許文献１、２に開示されており、特許文献２には樹脂製のレジスターボックスが提案されている。

図４は一般的な樹脂製のレジスターボックスを示す平面図、側面図、底面図および縦断面図である。これらの図に示すように、レジスターボックス１００は、全体として浅いカップ形状をしており、上端が開口した偏平な円筒状胴部１０１と、この円筒状胴部１０１の下端を封鎖している円盤状の底板部１０２とを備えている。円筒状胴部１０１の開口縁部１０１ａは厚肉とされ、その外周面に沿って複数の補強用の縦リブ１０１ｂが形成されている。

底板部１０２の下面である凸状の外側表面１０３は滑らかな面であり、その中央部分には上方に窪む所定深さの中央凹部１０４が形成されており、ここに、流量計測用の羽根車の上側軸端部（図示せず）が収容される。これに対して、底板部１０２の上面である凹状の内側表面１０５は、中央凹部１０４を形成するために底板部の中央部分が上方に突出した中央凸部１０４ａとなっている。この中央凸部１０４ａを中心として放射状に多数本の補強リブ１０６が形成され、底板部１０２の強度、剛性を確保している。

補強リブ１０６は、底板部１０２の内側表面からの丈が、中央凸部１０４ａとほぼ同一の高さとされる。丈の高い補強リブ１０６を形成することで樹脂製のレジスターボックス１００の強度、剛性を確保している。また、レジスターボックス１００に収容される計測ユニット（図示せず）の底面は平坦面であり、レジスターボックス１００の内側表面１０５の中央凸部１０４ａと計測ユニットの底面との間に形成されるデッドスペースを利用して補強リブ１０６が形成されている。

この形状のレジスターボックス１００は、これに対応するキャビティを備えた射出成形用の金型に溶融樹脂を注入して充填・硬化させることにより製造される。金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入するためのゲートは、溶融樹脂がキャビティ内の各部に確実に流動して充填されるように、一般的には、底板部１０２の中央凹部１０４の近傍位置に配置される。図４（ｃ）、（ｄ）には、レジスターボックス１００におけるゲート跡１０７の位置を示してある。

特開２０１０−４２３３２号公報 特開２００４−２３３２５２号公報

このような形状のレジスターボックス１００の射出成形時においては、金型キャビティ内における中央凹部１０４の周辺に対応する部分において、溶融樹脂が合流する合流部となる。この合流部に形成されるウエルドライン１０８の部分の樹脂強度が低下するという問題がある。

図５はレジスターボックス１００の射出成形に用いる金型キャビティ内の溶融樹脂の流れを示す説明図である。この図に示すように、ゲート１１１から金型キャビティ１１２に注入された溶融樹脂は、底板部１０２に対応するキャビティ部分１１２Ａに沿って流動する。このキャビティ部分１１２Ａの中央には、中央凹部１０４形成用の中央部分１１２Ｂがあるので、図５（ｂ）に示すように、中央部分１１２Ｂの両側を回ってゲート１１１の反対側の部分で溶融樹脂が合流する。

図５（ａ）に示すように、上方に突出している中央部分１１２Ｂを乗り越えてゲート１１１の反対側に向けて流動する溶融樹脂の流れは遅い。よって、中央部分１１２Ｂの周囲におけるゲート１１１とは反対側の部分においては、外周側の部分から溶融樹脂が合流して、内周側の部分に、明確なウエルドライン１０８が形成されてしまう。このようなウエルドライン１０８が形成されたレジスターボックス１００においては、ウエルドライン１０８の形成部分に強度不足が生じ、また、当該部分にクラックが発生しやすい。この結果、レジスターボックス１００の耐久性も低下してしまう。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、強度不足、クラックの発生原因のウエルドラインが形成されずに溶融樹脂を充填可能な形状を備えた水道メータのレジスターボックスおよびその製造方法を提供することにある。また、本発明の課題は、かかる形状のレジスターボックスを備えた水道メータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、羽根車の回転に基づき流量を計測する計測ユニットを収納する、水道メータの樹脂製のレジスターボックスであって、
上端が開口した筒状胴部と、
前記筒状胴部の下端を封鎖している底板部と、
前記底板部の中央部分を上側に突出させることにより形成されている、当該底板部の外側表面の中央部分に下向きに開口する所定深さの中央凹部と、
前記底板部の内側表面に形成した複数本の内側補強リブと、
前記底板部の前記外側表面に形成した複数本の外側補強リブと、
を有していることを特徴としている。

本発明のレジスターボックスでは、その底板部の外側表面および内側表面の双方に補強リブを形成している。これにより、従来のように、内側表面にのみ丈の高い補強リブを配置する場合と同様な強度、剛性を底板部に付与している。また、内側表面に形成される内側補強リブの丈を低くすることができるので、これに対応させて、中央凸部を低くすることができる。すなわち、外側表面の側から見た場合には中央凹部を浅くすることができる。この結果、丈の低い中央凸部（浅い中央凹部）に対応するキャビティ部分を、溶融樹脂が円滑に乗り越えて流動できる。この結果、中央凸部を乗り越えてゲートとは反対側に流動する溶融樹脂の流れが速くなり、外周側から溶融樹脂が合流して内周側の部分にウエルドラインが形成されてしまうことを防止あるいは抑制できる。これにより、レジスターボックスの強度不足、クラックの発生を防止あるいは抑制することができる。

本発明において、前記外側補強リブを、前記中央凹部を中心として放射状に形成し、前記内側補強リブを、前記中央凹部を形成するために当該中央凹部に対応する前記内側表面の中央部分に形成されている中央凸部を中心として放射状に形成することができる。

この場合には、内外の補強リブによる底板部の補強効果を高めるために、前記外側補強リブのそれぞれを、前記内側補強リブのそれぞれに対して、前記中央凹部を中心として、円周方向に相対的に位相をずらして配置することが望ましい。

また、底板部の強度、剛性を更に高めるためには、前記底板部の前記外側表面に下方に開口する凹状断面の外側凹状リブを形成し、この外側凹状リブを、その長さ方向の中央部分において、前記中央凹部を規定しているリブ部分に繋げ、その両端を前記筒状胴部に繋げることが望ましい。このように筒状胴部の間に架け渡す状態にリブを形成することにより、底板部の強度、剛性を高めることができる。

同様に、前記底板部の前記内側表面にも上方に開口する凹状断面の内側凹状リブを形成し、この内側凹状リブを、その長さ方向の中央部分において、前記外側凹状リブに繋げ、その両端を前記筒状胴部に繋げることが望ましい。

ここで、このように補強リブが底板部の内側表面および外側表面に形成されているレジスターボックスの製造に当っては、
前記レジスターボックスを成形するための射出成形用の金型キャビティにおいて、前記レジスターボックスの前記外側凹状リブの長さ方向において、当該外側凹状リブの底面部分における前記内側凹状リブが交差する部位に対応する位置に、溶融樹脂を注入するためのゲートを設けることが望ましい。

また、前記金型キャビティにおける前記中央凹部に対応するキャビティ部分を挟み、前記ゲートとは反対側の部分にウエルドラインが形成されないように、前記中央凹部の深さを設定すればよい。

本発明を適用した水道メータの概略縦断面図である。 図１の水道メータのレジスターボックスを示す平面図、側面図、底面図および縦断面図である。 レジスターボックスの射出成形時における溶融樹脂の流れを説明する説明図である。 従来のレジスターボックスを示す平面図、側面図、底面図および縦断面図である。 従来のレジスターボックスの射出成形時における溶融樹脂の流れを示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した水道メータおよびレジスターボックスの実施の形態を説明する。

図１は、本実施の形態に係る水道メータの縦断面図である。水道メータ１は、流入口２および流出口３を備えたメータケース４の内部に各種のメータ構成部品を固定して構成されている。水道メータ１は、流入口２の側が直線状に延びるインレットパイプ５を介して不図示の上流側水道管に接続され、流出口３の側のフランジ部３ａに不図示の下流側水道管が接続される。

メータケース４内には上流側流路６と下流側流路７が形成されている。上流側流路６は流入路２から斜め下向きに延びており、下流側流路７は上流側流路６の下流側の部分の上側から流出路３側に向かって斜め下向きに延びている。上流側流路６と下流側流路７の間は円形開口８を介して連通している。メータケース４は、円形開口８の真上に形成された上部開口が上ケース１０によって閉鎖されている。

メータケース４内の流路には、円形開口８の上方に計量室１１が形成されている。計量室１１内の中心位置には、流路を流れる流量に応じた回転速度で回転する軸流式の羽根車１２が同軸に配置されている。羽根車１２の下端側には整流器１３が同軸に配置されている。整流器１３は、羽根車１２の上流位置において羽根車１２に向かう水流を調整するためのものである。羽根車１２の回転軸１４の上側軸端部１４ａはメータケース４の側にスラスト軸受け部を介して回転自在に支持され、その下側軸端部１４ｂは整流器１３に設けたスラスト軸受け部によって回転自在の状態に支持されている。

メータケース４内において、計量室１１と上ケース１０との間には、カップ形状のレジスターボックス２０が装着されている。レジスターボックス２０には、機械式の計測ユニット（図示せず）が挿入され、その上端開口がガラス製の蓋板１６によって封鎖されている。蓋板１６はリング状の蓋押え１７によってレジスターボックス２０に密閉状態で固定されている。計測ユニットは、羽根車１２の上側軸端部１４ａに取り付けた磁石の磁極の回転を検出して、これに基づきメータケース４内の流路を流れる流量を計測する。

（レジスターボックス）
図２（ａ）〜（ｄ）は、レジスターボックス２０を示す平面図、側面図、底面図および縦断面図である。レジスターボックス２０は全体として偏平なカップ形状をした樹脂成形品であり、上端が開口した円筒状胴部２１と、この円筒状胴部２１の下端を封鎖している円盤状の底板部２２とを備えている。

底板部２２の外側表面２３の中央部分には下向きに開口する浅い円形の中央凹部２４が形成されている。この中央凹部２４は、底板部２２の中央部分を上方に僅かに円形に突出させることにより形成したものである。したがって、底板部２２の内側表面２５の中央部分には上方に僅かに突出した円弧状の中央凸部２４ａが形成されている。

この中央凹部２４には下側から羽根車１２の回転軸１４の上側軸端部１４ａの先が突入した状態に配置される。先に述べたように、上側軸端部１４ａの先には磁石が配置されており、レジスターボックス２０内の計測ユニットは、上側軸端部１４ａに取り付けた磁石に対して、底板部２２を介して対峙する位置に磁極センサ（図示せず）を備え、当該磁極センサによって磁石の回転（羽根車の回転）が検出される。

底板部２２における外側表面２３には、複数本の外側補強リブ２６が形成されている。本例では、外側補強リブ２６は、中央凹部２４を中心として一定の角度間隔で放射状に形成されている。各外側補強リブ２６は、外側表面２３から一定の高さのリブである。同様に、底板部２２の内側表面２５にも、複数本の内側補強リブ２７が形成されている。内側補強リブ２７も、中央凸部２４ａを中心として、一定の角度間隔で放射状に形成されている一定の高さのリブである。

外側補強リブ２６のそれぞれは、内側補強リブ２７のそれぞれに対して、中央凹部２４を中心として、円周方向に相対的に位相をずらして配置してある。これにより、底板部２２の強度および面外剛性を高めるようにしている。

また、本例では、底板部２２の強度、剛性を更に高めるために、外側表面２３には下
方に開口する１本の凹状断面の外側凹状リブ２８が形成され、内側表面２５には上方に開口する１本の内側凹状リブ２９が形成されている。外側凹状リブ２８は、その長さ方向の中央部分において、中央凹部２４を規定しているリブ部分に繋がっており、その両端が筒状胴部２１に繋がっている。

内側凹状リブ２９は、中央凸部２４ａに対して一方の側にオフセットした位置に形成され、その長さ方向の中央部分において、外側凹状リブ２８の形成部分に繋がっており、その両端が円筒状胴部２１に繋がっている。このように円筒状胴部２１の間に架け渡す状態に、底板部２２の両側面にリブを形成することにより、底板部２２の強度、剛性を高めることができる。

本例のレジスターボックス２０では、底板部２２の外側表面２３および内側表面２５の双方に補強リブ２６、２７を形成している。これにより、内側表面２５にのみ丈の高い補強リブを配置する場合と同様な強度、剛性を底板部２２に付与できる。これに加えて、底板部２２には、円筒状胴部２１に両端が繋がる状態に外側凹状リブ２８および内側凹状リブ２９を形成してある。よって、強度および剛性が不足しがちな樹脂製のレジスターボックスに必要とされる強度および剛性を付与することができる。

また、内側表面２５に形成される内側補強リブ２７の丈を低くし、これに対応させて、中央凸部２４ａの突出高さも低くしてある。すなわち、外側表面２３の側から見た場合には中央凹部２４を浅くしてある。よって、射出成形時に、レジスターボックス２０にウエルドラインが形成されることを防止あるいは抑制できるので、ウエルドラインが形成された部分の強度の低下、クラックの発生による耐久性の低下等の弊害も防止あるいは抑制できる。

ここで、図３（ａ）は上記構成のレジスターボックス２０を射出成形するために用いる射出成形用の金型キャビティの縦断面を示す説明図であり、図３（ｂ）は金型キャビティの平面を示す説明図である。金型キャビティ３０に溶融樹脂を注入するゲート３１は、レジスターボックス２０における外側凹状リブ２８の底面部分２８ａに対応する部位に配置される。具体的には、外側凹状リブ２８の長さ方向において、当該外側凹状リブ２８の底面部分２８ａにおける内側凹状リブ２９が交差する部位に対応する位置に配置される（図２（ｃ）参照）。

当該ゲート３１から注入される溶融樹脂は、図３（ａ）に示すように、金型キャビティ３０内において、突出量の少ない中央凸部２４ａ（浅い中央凹部２４）に対応するキャビティ部分３２を、矢印で示すように、円滑に乗り越えて流動できる。

このため、図３（ｂ）に示すように、金型キャビティ３０内を、平面方向においては、中央凸部２４ａに対応するキャビティ部分３２を乗り越えてゲート３１とは反対側に流動する溶融樹脂の流れが速くなる。この結果、キャビティ部分３２を挟み、ゲート３１とは反対側の部分においては、その内周側から外周側に向かって溶融樹脂が充填される。このため、従来のように、外周部分の両側から溶融樹脂が合流してウエルドラインが形成されてしまうこと（図５参照）が防止あるいは抑制される。これにより、レジスターボックスの強度不足、クラックの発生を防止あるいは抑制できる。

したがって、レジスターボックス２０において、その底板部２２の中央凸部２４ａの高さ（中央凹部２４の深さ）を次のように設定すればよい。すなわち、溶融樹脂が金型キャビティ３０内において、中央凸部２４ａに対応するキャビティ部分３２を円滑に乗り越えて流動してゲート３１の反対側の部位において樹脂のウエルドラインが形成されないように設定すればよい。

１ 水道メータ
２ 流入口
３ 流出口
３ａ フランジ部
４ メータケース
５ インレットパイプ
６ 上流側流路
７ 下流側流路
８ 円形開口
１０ 上ケース
１１ 計量室
１２ 羽根車
１３ 整流器
１４ 回転軸
１４ａ 上側軸端部
１４ｂ 下側軸端部
１６ 蓋板
１７ 蓋押え
２０ レジスターボックス
２１ 円筒状胴部
２２ 底板部
２３ 外側表面
２４ 中央凹部
２４ａ 中央凸部
２５ 内側表面
２６ 外側補強リブ
２７ 内側補強リブ
２８ 外側凹状リブ
２８ａ 底面部分
２９ 内側凹状リブ
３０ 金型キャビティ
３１ ゲート
３２ キャビティ部分

Claims (9)

1. 羽根車の回転に基づき流量を計測する計測ユニットを収納する、水道メータの樹脂製のレジスターボックスであって、
   上端が開口した筒状胴部と、
   前記筒状胴部の下端を封鎖している底板部と、
   前記底板部の中央部分を上側に突出させることにより形成され、当該底板部の外側表面の中央部分に下向きに開口する所定深さの中央凹部と、
   前記底板部の内側表面に形成した複数本の内側補強リブと、
   前記底板部の前記外側表面に形成した複数本の外側補強リブと
   を有していることを特徴とする水道メータのレジスターボックス。
2. 前記外側補強リブは、前記中央凹部を中心として放射状に形成され、
   前記内側補強リブは、前記中央凹部を形成するために当該中央凹部に対応する前記内側表面の中央部分に形成されている中央凸部を中心として放射状に形成されている
   請求項１に記載の水道メータのレジスターボックス。
3. 前記外側補強リブのそれぞれは、前記内側補強リブのそれぞれに対して、前記中央凹部を中心として、円周方向に相対的に位相をずらして配置されている請求項２に記載の水道メータのレジスターボックス。
4. 前記底板部の前記外側表面には下方に開口する凹状断面の外側凹状リブが形成され、
   前記外側凹状リブは、その長さ方向の中央部分において、前記中央凹部を規定しているリブ部分に繋がっており、その両端は前記筒状胴部に繋がっている
   請求項３に記載の水道メータのレジスターボックス。
5. 前記底板部の前記内側表面には上方に開口する凹状断面の内側凹状リブが形成され、
   前記内側凹状リブは、その長さ方向の中央部分において、前記外側凹状リブに繋がっており、その両端は前記筒状胴部に繋がっている
   請求項４に記載の水道メータのレジスターボックス。
6. 請求項５に記載の水道メータのレジスターボックスの製造方法であって、
   前記レジスターボックスを成形するための射出成形用の金型キャビティにおいて、前記レジスターボックスの前記外側凹状リブの長さ方向において、当該外側凹状リブの底面部分における前記内側凹状リブが交差する部位に対応する位置に、溶融樹脂を注入するためのゲートを設けることを特徴とする水道メータのレジスターボックスの製造方法。
7. 前記金型キャビティにおける前記中央凹部に対応するキャビティ部分を挟み、前記ゲートとは反対側の部分にウエルドラインが形成されないように、前記中央凹部の深さを設定する請求項６に記載の水道メータのレジスターボックスの製造方法。
8. 請求項６または７に記載の製造方法によって成形されたことを特徴とする水道メータのレジスターボックス。
9. 請求項１ないし５および８のうちのいずれか一つの項に記載のレジスターボックスを有していることを特徴とする水道メータ。