JP6736732B2 - ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材と加工方法、ステンレス製の水量計ハウジング及び水量計 - Google Patents

Description

本発明は水量計の技術分野に属し、具体的には、ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材と加工方法、及び、当該加工方法により得られるステンレス製の水量計ハウジングと、当該ステンレス製の水量計ハウジングを備える水量計に関する。

水量計とは水流量を測定する計器であり、大部分が水の累計流量を測定する。水量計は、一般的に容積式と速度式に分類される。これら２種類の従来の水量計の内部構造は、外側から内側に向かって、ハウジング、スリーブ、内部コアの３つの部材に大別される。ハウジングは銑鉄を鋳造して形成される。水は給水口から流入した後、ハウジング下部の「下環室」と呼ばれる環状空間を通過する。また、この環状空間の上方には排水口と連通する「上環室」が存在する。スリーブの底部には小孔を有するフィルタが備わっており、水中の異物を濾過する。スリーブの側面には上下２列の丸孔が備わっている。孔の位置はハウジングの上・下環室にちょうど対応しているため、自ずと下側が給水孔、上側が排水孔となる。内部コアは、上、中、下の３層に分かれており、ガラス窓から視認される上層には指針と目盛盤のみが備わっている。しかし、実際のところ最も重要となるのは下層であり、ここにプラスチックホイールが備わっている。ホイールの辺縁には多数のプラスチック羽根が備わっており、「羽根車」と称される。羽根車は、スリーブの下層孔において形成される旋回流内にちょうど位置している。水流はホイール周囲の羽根に衝突してトルクを生じ、羽根車を回転させる。蛇口が大きく開かれるほど水流は急速となり、羽根車も素早く回転する。この種の水量計は、シンプル且つ廉価であり、湿潤環境において修繕を要することなく長期的に使用可能であるほか、電源を必要とせず、停電しても動作に影響しないといった利点から、長きにわたって使用されている。したがって、この種の水流計が現在の主流製品となっている。

この種の水量計の場合、ハウジングは、鉄又は銅を鋳造してブランク材を取得した後、ＮＣ切削や表面処理を施して最終的な完成品ハウジングを得ることが多い。この完成品の内部にコアを装着すれば、使用可能な水量計となる。この種の水量計について、ＧＢ／Ｔ ７７８．１−２００７の規定「密閉配管内の充満水流量を測定する飲用冷水水量計及び温水水量計 第１部分」には、各種水量計の技術的特性が定められている。当該規定では、異なるメーカーの水量計を共用可能とすべく、各種型番の水量計について口径及び全体寸法を詳細に規定している。

従来の生産技術では、ハウジングの大多数が、鉄又は銅を精錬した後に鋳造することでブランク材を取得しているが、この場合には次のような問題が生じ得る。第一に、ハウジング構造と鋳造技術の限界から、一般的に、ハウジングの厚さは最薄でも５〜８ｃｍとする必要があり、ハウジングの生産に大量の鉄又は銅を消費せねばならない。また、厚さに起因してハウジングと水量計の重量が増大するため、生産、運搬及び装着に不利となる。第二に、鋳造法では、まず鉄又は銅を液状に精錬する必要があるため、生産時のエネルギー消費が極めて大きくなる。多くのエネルギーが消費され、大量の温室効果ガスが発生することから、環境に優しいとはいえない。第三に、水量計は長期的に水源と接触する必要があるが、鉄及び銅という２種類の物質自体の性質によって、水との長期的な接触後に化学反応が発生し、水質に影響してしまう。このことは、水量計の使用及び寿命の双方にとって不利となる。最後に、用水の安全性を考慮して、法規には、一定期間使用後に水量計を交換せねばならない旨が規定されている。従来の鉄製及び銅製の水量計の場合には、分解後にハウジングをわずかに処理してから、鉄資源や銅資源として溶解炉に戻し、再び鋳造する必要がある。しかし、このような再生方法は高コストであるだけでなく、環境にも配慮していない。

そのため、材質がより安全で、生産加工コストがいっそう廉価な新型の水量計ハウジングの製造技術が早急に必要とされている。これに対し、特許文献１は、環境配慮型の高精度なステンレス製水量計及びその製造方法を開示している。また、特許文献２は、高強度・長寿命のステンレス製水量計及びその製造方法を開示している。これら２つの特許文献は、ステンレス材を原料とする水量計の加工方法を開示しているが、主としてレーザー溶接により各部材を接続しているため、デバイスコストが大変嵩む。結果、生産コストが高騰し、大規模な工業生産には不利である。また、これらの完成品ハウジングは、性能パラメータ及び製品の安定性において合理的な商業化水準に達していない。

中国特許出願公開第１０３５４２９０７号明細書 中国特許出願公開第１０５１８１０６０号明細書

本発明は、加工デバイスコストを抑制可能であり、加工技術の制御が容易であるとともに、構造性能及び良品率が高く、且つ、材質が安全なステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材と加工方法、及び、当該加工方法により得られるステンレス製の水量計ハウジングと、当該ステンレス製の水量計ハウジングを備える水量計を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、本発明では以下の方案を用いる。

ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材の加工方法であって、以下のステップを含む。

部材分解ステップ：ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材を、ハウジングオス材、ハウジングメス材及びインナーリングに分解する。前記ハウジングオス材とハウジングメス材は面対称の鏡像構造をなしており、これらが組み合わされて水量計ハウジングの内部空間構造が形成される。内部空間は、空洞、給水経路及び排水経路を含み、給水経路と排水経路がそれぞれ空洞と連通して水の経路を形成する。インナーリングは空洞を底部と上部に分割し、底部が給水経路に連通するとともに、上部が排水経路に連通する。水流は給水経路を経由して空洞の底部に進入した後、インナーリングを通過して空洞の上部に進入し、排水経路に至る。空洞内には水量計コアを設置するための収容スペースが設けられ、且つ、空洞の上部にはハウジング口が設けられる。前記インナーリングとハウジングオス材及びハウジングメス材との係合関係は、インナーリングの固定孔が位置する平面とハウジング口が位置する平面とが平行又は略平行となるよう配置される。

プレス成形ステップ：ハウジング用ステンレス板材を取って金型に配置し、ハウジングオス材及びハウジングメス材の成形構造が所定の構造要求を満たすよう、１回又は複数回に分けて油圧冷間プレス或いは引張成形を実施する。

切削ステップ：プレス成形したハウジングオス材及びハウジングメス材を切削機械に配置し、対称面方向に沿って切削することで、成形により発生したバリを切除する。また、オス材とメス材の接触面積が大きくなり、後続の溶接加工に有利となるよう、切削後の断面は平坦となるようにする。

部材加工ステップ：インナーリング用ステンレス板材を取ってインナーリング金型に配置し、インナーリングの成形構造が設計要求を満たすよう、１回又は複数回に分けて油圧冷間プレス成形を行う。なお、言うまでもなく、インナーリングはＮＣ切削により加工して形成してもよい。より好ましくは、前記インナーリング用ステンレス板材の厚さは、所定の厚さ（即ち、最終的な完成品の水量計ハウジングにおけるインナーリングの厚さ）よりも大きく設定しておく。これにより、最終的に得られるハウジングのブランク材が一定の厚さ的余裕を持つため、後続のＮＣ切削過程において、インナーリングの固定位置のわずかなズレを補正可能となる。

組み付けステップ：加工により取得したインナーリングをハウジングオス材とハウジングメス材における所定の位置に組み合わせる。即ち、インナーリングをオス材及びメス材におけるインナーリング固定溝に組み合わせる。そして、接合箇所をスポット溶接により固定した後、組み付けたワーク全体を全周溶接機に配置して、接合箇所を全周溶接により固定する。

炉溶接ステップ：全周溶接で固定したワークの接合箇所にステンレス金属接着剤を塗布した後、炉溶接機に配置して炉溶接することでブランク材を取得する。当該ブランク材は、鋳造により得られる水量計ハウジングのブランク材の構造と一致する。

好ましくは、前記切削ステップにおいて、ハウジングオス材及びハウジングメス材は軸方向（即ち、オス材とメス材の分割方向）に沿って切削され、且つ、ハウジングオス材とハウジングメス材が溶接時に十分な接触面を有するよう、これらは切削後に平坦な表面を有する。

好ましくは、前記部材分解ステップは、更に、前記水量計ハウジングのブランク材を噛合スリーブに分解するステップを含む。噛合スリーブは、入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブを含むように配置される。入口噛合スリーブと出口噛合スリーブは、給水経路と排水経路の端部にそれぞれ係合するよう配置される。ハウジングオス材及びハウジングメス材の内壁は、インナーリング係合溝が設けられるよう配置される。インナーリング係合溝は、ハウジングオス材とハウジングメス材から外側に突設するようプレスによって形成される。インナーリングは空洞内に設けられるとともに、インナーリング係合溝内に係設可能に配置される。

前記入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブは、いずれも中空の円柱体構造をなすよう配置され、外端にボスが設けられている。これらの内端の内径は、給水経路、排水経路及びハウジング口の端部の外径と一致している（略等しいか略大きい）。一方、外端のボス部分における内径は、給水経路、排水経路及びハウジング口の端部の内径と一致している。よって、入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブは、給水経路、排水経路及びハウジング口の端部にそれぞれ係合可能であり、ハウジングを固定するとの役割を発揮するとともに、３つの端部の厚さを設計要求まで増加させる。なお、言うまでもなく、最終的な３つの端部の管壁の厚さは、ハウジングの壁の厚さと噛合スリーブの内端壁の厚さの和となる。

また、部材加工ステップでも同様に、噛合スリーブを加工するステップを含む。ここでも同様に、冷間加工（プレス又は引張）或いはＮＣ切削で加工すればよい。

好ましくは、前記インナーリングは、水量計コアを設置するための固定孔が更に設けられるよう配置される。ただし、言うまでもなく、固定孔のない完全な板材としてもよい。予め固定孔を設けておけば後続のＮＣ切削時における加工量が減少するが、完全な板材であっても本発明の機能は実現可能である。

更に、前記インナーリングと噛合スリーブの厚さは、少なくとも一方を所定の厚さ（即ち、最終的な完成品の水量計ハウジングに対する厚さ要求）よりも大きく設定しておく。これにより、最終的に得られるハウジングのブランク材が噛合部において一定の厚さ的余裕を持つため、後続のＮＣ切削過程において、ハウジングの加工及び組み付けのわずかなズレを補正可能となる。これは、排水接続口や給水接続口の規格、及び、固定孔とハウジング口の平行度が法規に規定されており、一定の要求を満たす必要があるためである。余裕を持たせておかなければ、材料誤差や加工誤差に起因して最終製品が法規に適合しない場合が生じ得る。このような問題は、上記の余裕を設けておくことで回避可能である。

好ましくは、前記インナーリングの中央部は平直であり、固定孔は中央部の真中に設けられている。インナーリングの第１端には上方へ延伸する第１端部が設けられており、第２端には下方に延伸する第２端部が設けられている。また、これらに応じて、インナーリングをしっかりとハウジングオス材とハウジングメス材に固定できるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の内壁に設けられるインナーリング係合溝は、上方又は下方に延伸する構造を備えている。当該インナーリングは、水平型の水量計に適用可能である。

好ましくは、前記インナーリングは全体が平直なプレート状をなしており、一端に固定孔が設けられるとともに、他端に平直な先端ヘッドが設けられている。また、これに応じて、インナーリングをしっかりとハウジングオス材とハウジングメス材に固定できるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の内壁に設置されるインナーリング係合溝は同一平面上に位置するよう設けられる。当該インナーリングは、縦型の水量計に適用可能である。

更に、部材分解ステップは、更に、前記水量計ハウジングのブランク材をリンク弁ホルダとプラスチックホルダに分解するステップを含む。前記リンク弁ホルダは、排水経路に設けられるよう配置される。また、これに伴って、ハウジングオス材とハウジングメス材の対応位置には、リンク弁ホルダを排水経路に挿設すべく、リンク弁ホルダを設置するための弁孔をプレス成形時に予め残しておく。且つ、排水経路の内壁における対応位置には、リンク弁を良好に排水経路内に固定可能となるよう、弁用係合溝が更に設けられている。また、ハウジングオス材とハウジングメス材の対応位置には、プラスチックホルダをしっかりとハウジング本体に固定接続できるよう、プラスチックホルダを設置するための噛合部（段差）がプレス成形時に設けられる。プラスチックホルダもまた同様に、金属（好ましくはステンレス材）で形成される。また、同様に、プラスチックホルダは組み付け及び溶接時にハウジング本体に対し一体的に溶接される（スポット溶接後にそれぞれを全周溶接し、最後に炉溶接する。より好ましくは、前記弁用係合溝についても、プレス成形時に外側に突設するよう形成する。これによれば、加工により得られるハウジングにリンク弁やＩＣケーシング等の部材を設置可能なため、ＩＣカード式の水量計が形成される。

ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材は、上記に記載するいずれかの加工方法で製造される。

ステンレス製の水量計ハウジングは、上記ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材にＮＣ切削及び表面処理を施して得られる。前記ＮＣ切削及び表面処理は、従来技術において鋳造により得られるブランク材の処理方式と同様であり、具体的なパラメータを相応に調整するだけでよい。

ステンレス製の水量計は、ハウジング、コア及び蓋体から主に構成される。前記ハウジングは前記ステンレス製の水量計ハウジングである。コアとインナーリングの固定孔との間に下ワッシャを配置し、コアと蓋体との間に上ワッシャを配置した後、蓋体を嵌め込むことで上記のステンレス製の水量計が得られる。

本発明の加工方法では創造的に、水量計ハウジングを流路の垂直面が対称面となるように設け、且つ、左右対称のハウジングオス材とハウジングメス材に分割している。また、ステンレス板を原料とし、油圧冷間プレスによってプレス／引張成形することで主要部材を取得している。水量計ハウジングに必須とされるコア固定用インナーリングについては、単独の部品として別途プレス又は加工により取得しており、且つ、ブランク材の組み付け時に容易且つ正確に設計位置に装着可能となるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の対応位置に相応のインナーリング係合溝をプレスしている。また、組み付けを補助する噛合スリーブによって各接続口におけるブランク材の肉厚を増大させるとともに、スポット溶接、全周溶接及び炉溶接による成形方法を採用することで、本発明の加工方法で得られるブランク材の各接続口の規格、コア空洞の寸法といったパラメータを法規の要求に適合させて、従来のその他の水量計部材又は水道管の接続口と共用可能としている。なお、言うまでもなく、接続口の型番は、法規で指定されるＤＮ１５、ＤＮ２０、ＤＮ２５、ＤＮ４０等（配管の内径寸法）とすればよい。より重要な点として、当該加工方法は、主として油圧冷間プレスで加工し、ＮＣ切削と溶接成形を補助的に用いている。よって、従来の鋳造法と比べて原料面でより環境に配慮しており、エネルギー消費がいっそう抑えられ、且つ、リサイクル可能である。また、新型のレーザー溶接と比較すると、構造がより合理的であり、耐圧強度がより高く、且つ、使用するデバイス及び生産コストがいっそう抑えられるため、大規模な普及に有利となる。

図１は、本発明の加工方法の工程フローである。 図２は、実施例１のステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材の構造を示す図である。 図３は、図１の実施例におけるブランク材の分解図である。 図４は、図１の実施例におけるハウジングオス材の構造を示す図である。 図５は、図１の実施例におけるハウジングオス材の断面図である。 図６は、図１の実施例におけるハウジングオス材の内側の正面図である。 図７は、図１の実施例におけるインナーリングの構造を示す図である。 図８は、図１の実施例における入口噛合スリーブの構造を示す図である。 図９は、図１の実施例におけるハウジング口噛合スリーブの構造を示す図である。 図１０は、図１の実施例におけるハウジングオス材とインナーリングの組み合わせを示す図である。 図１１は、実施例２のステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材の構造を示す図である。 図１２は、図１１の実施例におけるブランク材の分解図である。 図１３は、図１１の実施例におけるハウジングオス材とリンク弁ホルダの組み合わせ時の断面図である。 図１４は、図１１の実施例におけるハウジングオス材の内側の正面図である。 図１５は、図１１の実施例におけるハウジングオス材とインナーリングの組み合わせを示す図である。 図１６は、実施例３のステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材の構造を示す図である。 図１７は、図１６の実施例におけるブランク材の分解図である。 図１８は、図１６の実施例におけるハウジングオス材の構造を示す図である。 図１９は、図１６の実施例におけるハウジングオス材の内側の正面図である。 図２０は、図１６の実施例におけるインナーリングの構造を示す図である。 図２１は、図１６の実施例におけるハウジングオス材とインナーリングの組み合わせを示す図である。 図２２は、リンク弁に関する構成について説明する図である。

当業者が本発明をより良く理解し、本発明で保護を請求する範囲がいっそう明確に限定されるよう、以下に、本発明における複数の具体的実施例を挙げて本発明につき詳細に記載する。なお、以下は本発明の構想における幾つかの具体的実施形態にすぎず、本発明の一部の実施例にすぎない。また、関連構造についての具体的且つ直接的な記載は本発明の理解を容易とするものであって、各具体的特徴は本発明の実施範囲を必然的且つ直接的に限定するものではない。当業者が本発明の構想に導かれて実施する一般的な選択及び置き換えは、いずれも本発明が保護を請求する範囲とみなすべきである。

ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材の加工方法は、以下のステップを含む。

部材分解ステップ：ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材を、ハウジングオス材、ハウジングメス材及びインナーリングに分解する。前記ハウジングオス材とハウジングメス材は面対称の鏡像構造をなしており、これらが組み合わされて水量計ハウジングの内部空間構造が形成される。内部空間は、空洞、給水経路及び排水経路を含み、給水経路と排水経路がそれぞれ空洞と連通して水の経路を形成する。インナーリングは空洞を底部と上部に分割し、底部が給水経路に連通するとともに、上部が排水経路に連通する。水流は給水経路を経由して空洞の底部に進入した後、インナーリングを通過して空洞の上部に進入し、排水経路に至る。空洞内には水量計コアを設置するための収容スペースが設けられ、且つ、空洞の上部にはハウジング口が設けられる。前記インナーリングとハウジングオス材及びハウジングメス材との係合関係は、インナーリングの固定孔が位置する平面とハウジング口が位置する平面とが平行又は略平行となるよう配置される。より好ましくは、前記インナーリングは、水量計コアを設置するための固定孔が更に設けられるよう配置される。ただし、言うまでもなく、固定孔のない完全な板材としてもよい。

プレス成形ステップ：ハウジング用ステンレス板材を取って金型に配置し、ハウジングオス材及びハウジングメス材の成形構造が所定の構造要求を満たすよう、１回又は複数回に分けて油圧冷間プレス或いは引張成形を実施する。

切削ステップ：プレス成形したハウジングオス材及びハウジングメス材を切削機械に配置し、対称面方向に沿って切削することで、成形により発生したバリを切除する。また、オス材とメス材の接触面積が大きくなり、後続の溶接加工に有利となるよう、切削後の断面は平坦となるようにする。

部材加工ステップ：インナーリング用ステンレス板材を取ってインナーリング金型に配置し、インナーリングの成形構造が設計要求を満たすよう、１回又は複数回に分けて油圧冷間プレス成形を行う。なお、言うまでもなく、インナーリングはＮＣ切削により加工して形成してもよい。より好ましくは、前記インナーリング用ステンレス板材の厚さは、所定の厚さ（即ち、最終的な完成品の水量計ハウジングにおけるインナーリングの厚さ）よりも大きく設定しておく。これにより、最終的に得られるハウジングのブランク材が一定の厚さ的余裕を持つため、後続のＮＣ切削過程において、インナーリングの固定位置のわずかなズレを補正可能となる。

組み付けステップ：加工により取得したインナーリングをハウジングオス材とハウジングメス材における所定の位置に組み合わせる。即ち、インナーリングをオス材及びメス材におけるインナーリング固定溝に組み合わせる。そして、接合箇所をスポット溶接により固定した後、組み付けたワーク全体を全周溶接機に配置して、接合箇所を全周溶接により固定する。

炉溶接ステップ：全周溶接で固定したワークの接合箇所にステンレス金属接着剤を塗布した後、炉溶接機に配置して炉溶接することでブランク材を取得する。当該ブランク材は、鋳造により得られる水量計ハウジングのブランク材の構造と一致する。

当該ブランク材に後続のＮＣ切削及び表面処理（従来の方式と同様）を施すことで、水量計ハウジングを取得可能である。

幾つかの実施例では、接続口とハウジング口箇所が相応の厚さを有するよう、前記ハウジング用ステンレス板材について予め厚さ処理を行っておく。

その他の好ましい実施例において、前記部材分解ステップは、更に、前記水量計ハウジングのブランク材を噛合スリーブに分解するステップを含む。噛合スリーブは、入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブを含むように配置される。入口噛合スリーブと出口噛合スリーブは、給水経路と排水経路の端部にそれぞれ係合するよう配置される。ハウジングオス材及びハウジングメス材の内壁は、インナーリング係合溝が設けられるよう配置される。インナーリング係合溝は、ハウジングオス材とハウジングメス材から外側に突設するようプレスによって形成される。インナーリング２は空洞内に設けられるとともに、インナーリング係合溝内に係設可能に配置される。

前記入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブは、いずれも中空の円柱体構造をなすよう配置され、外端にボスが設けられている。これらの内端の内径は、給水経路、排水経路及びハウジング口の端部の外径と一致している（略等しいか略大きい）。一方、外端のボス部分における内径は、給水経路、排水経路及びハウジング口の端部の内径と一致している。よって、入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブは、給水経路、排水経路及びハウジング口の端部にそれぞれ係合可能であり、ハウジングを固定するとの役割を発揮するとともに、３つの端部の厚さを設計要求まで増加させる。なお、言うまでもなく、最終的な３つの端部の管壁の厚さは、ハウジングの壁の厚さと噛合スリーブの内端壁の厚さの和となる。

より好ましくは、前記噛合スリーブの厚さは、所定の厚さ（即ち、最終的な完成品の水量計ハウジングに対する厚さ要求）よりも大きく設定しておく。これにより、最終的に得られるハウジングのブランク材が噛合部において一定の厚さ的余裕を持つため、後続のＮＣ切削過程において、ハウジングの加工及び組み付けのわずかなズレを補正可能となる。

また、部材加工ステップでも同様に、噛合スリーブを加工するステップを含む。ここでも同様に、冷間加工（プレス又は引張）或いはＮＣ切削で加工すればよい。より好ましくは、噛合スリーブもまた同様に、最終製品のズレを補正して良品率を向上可能となるよう、より大きな厚さを有するよう設ければよい。

幾つかの好ましい実施例において、前記ハウジングオス材及びハウジングメス材は軸方向に沿って切削される。且つ、ハウジングオス材とハウジングメス材が溶接時に十分な接触面を有するよう、これらは切削後に平坦な表面を有する。

幾つかの実施例において、前記インナーリングの中央部は平直であり、固定孔は中央部の真中に設けられている。インナーリングの第１端には上方へ延伸する第１端部が設けられており、第２端には下方に延伸する第２端部が設けられている。また、これらに応じて、インナーリングをしっかりとハウジングオス材とハウジングメス材に固定できるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の内壁に設けられるインナーリング係合溝は、上方又は下方に延伸する構造を備えている。また、他の実施例において、前記インナーリングは全体が平直なプレート状をなしており、一端に固定孔が設けられるとともに、他端に平直な先端ヘッドが設けられている。また、これに応じて、インナーリングをしっかりとハウジングオス材とハウジングメス材に固定できるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の内壁に設置されるインナーリング係合溝は同一平面上に位置するよう設けられる。上記２種類の構造は、水平型の水量計ハウジング及び縦型の水量計ハウジングのインナーリング構造にそれぞれ対応している。

幾つかのより好ましい実施例において、部材分解ステップは、更に、前記水量計ハウジングのブランク材をリンク弁ホルダとプラスチックホルダに分解するステップを含む。前記リンク弁ホルダは、排水経路に設けられるよう配置される。また、これに伴って、ハウジングオス材とハウジングメス材の対応位置には、リンク弁ホルダを排水経路に挿設すべく、リンク弁ホルダを設置するための弁孔をプレス成形時に予め残しておく。且つ、排水経路の内壁における対応位置には、リンク弁を良好に排水経路内に固定可能となるよう、弁用係合溝が更に設けられている。また、ハウジングオス材とハウジングメス材の対応位置には、プラスチックホルダをしっかりとハウジング本体に固定接続できるよう、プラスチックホルダを設置するための噛合部がプレス成形時に設けられる。プラスチックホルダもまた同様に、金属（好ましくはステンレス材）で形成される。また、同様に、プラスチックホルダは組み付け及び溶接時にハウジング本体に対し一体的に溶接される（スポット溶接後にそれぞれを全周溶接し、最後に炉溶接する。より好ましくは、前記弁用係合溝についても、プレス成形時に外側に突設するよう形成する。これによれば、加工により得られるハウジングにリンク弁やＩＣケーシング等の部材を設置可能なため、スマートＩＣカード式の水量計が形成される。

ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材は、上記に記載するいずれかの加工方法で製造される。

ステンレス製の水量計ハウジングは、上記ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材にＮＣ切削及び表面処理を施して得られる。前記ＮＣ切削及び表面処理は、従来技術において鋳造により得られるブランク材の処理方式と同様であり、具体的なパラメータを相応に調整するだけでよい。

ステンレス製の水量計は、ハウジング、コア及び蓋体から主に構成される。前記ハウジングは前記ステンレス製の水量計ハウジングである。コアとインナーリングの固定孔との間に下ワッシャを配置し、コアと蓋体との間に上ワッシャを配置した後、蓋体を嵌め込むことで上記のステンレス製の水量計が得られる。

ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材構造は、主に、ハウジングオス材１１、ハウジングメス材１２、インナーリング２及び噛合スリーブ３から構成される。噛合スリーブ３は、入口噛合スリーブ３１、出口噛合スリーブ３２及びハウジング口噛合スリーブ３３を含む。前記ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２は面対称の鏡像構造をなしており、これらが組み合わされて水量計ハウジングの内部空間構造が形成される。また、これらの接合箇所は平面構造となっている。内部空間は、空洞１３、給水経路１４及び排水経路１５を含み、給水経路１４と排水経路１５がそれぞれ空洞１３と連通して水流経路を形成している。給水経路１４と排水経路１５は直線状に設けられている。入口噛合スリーブ３１と出口噛合スリーブ３２は、給水経路１４と排水経路１５の端部にそれぞれ係合されている。空洞１３内には水量計コアを設置するための収容スペースが設けられており、且つ、空洞１３の上部にはハウジング口１６が設けられている。ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２の内壁には、インナーリング係合溝２１が対応するように設けられている。インナーリング係合溝２１は、ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２から外側に突設するようプレスによって形成されている。インナーリング２は空洞１３内に設けられるとともに、インナーリング係合溝２１内に係設されるよう配置される。また、インナーリング２には水量計コアを設置するための固定孔２２が設けられている。インナーリング２とハウジングオス材１１及びハウジングメス材１２との係合関係は、インナーリング２の固定孔２２が位置する平面とハウジング口１６が位置する平面とが平行又は略平行となるよう配置される。水流は、給水経路１４から空洞１３の下部に進入した後、コアを経由して空洞１３の上部に至り、排水経路１５から流出する。

前記入口噛合スリーブ３１、出口噛合スリーブ３２及びハウジング口噛合スリーブ３３は、いずれも中空の円柱体構造をなしており、外端にボス３４が設けられている。これらの内端の内径は、給水経路１４、排水経路１５及びハウジング口１６の端部の外径と一致している（略等しいか略大きい）。一方、外端のボス３４部分における内径は、給水経路１４、排水経路１５及びハウジング口１６の端部の内径と一致している。よって、入口噛合スリーブ３１、出口噛合スリーブ３２及びハウジング口噛合スリーブ３３は、給水経路１４、排水経路１５及びハウジング口１６の端部にそれぞれ係合可能であり、ハウジングを固定するとの役割を発揮するとともに、３つの端部の厚さを設計要求まで増加させる。なお、言うまでもなく、最終的な３つの端部の管壁の厚さは、ハウジングの壁の厚さと噛合スリーブの内端壁の厚さの和となる。

前記インナーリング２の中央部は平直であり、固定孔２２は中央部の真中に設けられている。インナーリング２の第１端には上方へ延伸する第１端部２３が設けられており、第２端には下方に延伸する第２端部２４が設けられている。また、これらに応じて、インナーリング２をしっかりとハウジングオス材１とハウジングメス材２に固定できるよう、ハウジングオス材１とハウジングメス材２の内壁に設けられるインナーリング係合溝２１は、上方又は下方に延伸する構造を備えている。

給水経路１４と排水経路１５に対応する接続口のネジは、ＤＮ１５、ＤＮ２０、ＤＮ２５、ＤＮ４０等の型番となるよう配置すればよい。

ＩＣ型のステンレス製水量計ハウジングにおけるブランク材構造は、主な構造については実施例１におけるハウジングのブランク材と同様であるが、当該ＩＣ型のステンレス製水量計ハウジングにおけるブランク材は、更に、リンク弁ホルダ４とプラスチックホルダ５を含む点で異なっている。

前記リンク弁ホルダ４は排水経路１５に設けられている。また、これに伴って、ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２の対応位置には、リンク弁ホルダ４を排水経路１５に挿設すべく、リンク弁ホルダ４を設置するための弁孔１８をプレス成形時に予め残しておく。且つ、排水経路１５の内壁における対応位置には、リンク弁を良好に排水経路１５内に固定可能となるよう、弁用係合溝１７が更に設けられている。より好ましくは、前記弁用係合溝１７についても、プレス成形時に外側に突設するよう形成する。

ＩＣ部材を装着するために、当該ＩＣ型のステンレス製水量計ハウジングにおけるブランク材は、更にプラスチックホルダ５を含む。また、ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２の対応位置には、プラスチックホルダ５をしっかりとハウジング本体に固定接続できるよう、プラスチックホルダ５を設置するための噛合部がプレス成形時に設けられる。プラスチックホルダ５もまた同様に、金属（好ましくはステンレス材）で形成される。また、同様に、プラスチックホルダ５は組み付け及び溶接時にハウジング本体に対し一体的に溶接される。

給水経路１４と排水経路１５に対応する接続口のネジは、ＤＮ１５、ＤＮ２０、ＤＮ２５、ＤＮ４０等の型番となるよう配置すればよい。

縦型のステンレス製水量計ハウジングにおけるブランク材構造は、主な構造については実施例１におけるハウジングのブランク材と同様であるが、当該ハウジングのブランク材では、給・排水経路が水平型から縦型に変更されており、且つ、インナーリング２全体が平面構造となっている点で異なる。当該縦型のステンレス製水量計ハウジングにおけるブランク材の具体的構造は以下の通りである。

当該縦型のステンレス製水量計ハウジングにおけるブランク材は、ハウジングオス材１１、ハウジングメス材１２、インナーリング２及び噛合スリーブ３から構成される。噛合スリーブ３は、入口噛合スリーブ３１、出口噛合スリーブ３２及びハウジング口噛合スリーブ３３を含む。前記ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２は面対称の鏡像構造をなしており、これらが組み合わされて水量計ハウジングの内部空間構造が形成される。また、これらの接合箇所は平面構造となっている。内部空間は、空洞１３、給水経路１４及び排水経路１５を含み、給水経路１４と排水経路１５がそれぞれ空洞１３と連通して水の経路を形成している。給水経路１４と排水経路１５は、同心となるよう垂直に設けられている。水流は、垂直に給水経路１４に進入した後、水平方向に転じて空洞１３の底部に進入する。そして、コアを経由して空洞１３の上部に至り、水平逆方向に排水経路１５に進入して垂直に流出する。空洞１３内には水量計コアを設置するための収容スペースが設けられており、且つ、空洞１３の上部にはハウジング口１６が設けられている。ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２の内壁には、インナーリング係合溝２１が対応するように設けられている。インナーリング係合溝２１は、ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２から外側に突設するようプレスによって形成されている。インナーリング２は空洞１３内に設けられるとともに、インナーリング係合溝２１内に係設されるよう配置される。また、インナーリング２には水量計コアを設置するための固定孔２２が設けられている。インナーリング２とハウジングオス材１１及びハウジングメス材１２との係合関係は、インナーリング２の固定孔２２が位置する平面とハウジング口１６が位置する平面とが平行又は略平行となるよう配置される。

前記入口噛合スリーブ３１、出口噛合スリーブ３２及びハウジング口噛合スリーブ３３は、いずれも中空の円柱体構造をなしており、外端にボス３４が設けられている。入口噛合スリーブ３１と出口噛合スリーブ３２は、給水経路１４と排水経路１５の端部にそれぞれ係合されている。これらの内端の内径は、給水経路１４、排水経路１５及びハウジング口１６の端部の外径と一致している（略等しいか略大きい）。一方、外端のボス３４部分における内径は、給水経路１４、排水経路１５及びハウジング口１６の端部の内径と一致している。よって、入口噛合スリーブ３１、出口噛合スリーブ３２及びハウジング口噛合スリーブ３３は、給水経路１４、排水経路１５及びハウジング口１６の端部にそれぞれ係合可能であり、ハウジングを固定するとの役割を発揮するとともに、３つの端部の厚さを設計要求まで増加させる。なお、言うまでもなく、最終的な３つの端部の管壁の厚さは、ハウジングの壁の厚さと噛合スリーブの内端壁の厚さの和となる。

前記インナーリング２は全体が平直なプレート状をなしており、一端に固定孔２２が設けられるとともに、他端に平直な先端ヘッド２５が設けられている。また、インナーリング２をしっかりとハウジングオス材１１とハウジングメス材１２に固定できるよう、ハウジングオス材１１とハウジングメス材１２の内壁に設けられるインナーリング係合溝２１は同一平面上に位置している。

給水経路１４と排水経路１５に対応する接続口のネジは、ＤＮ１５、ＤＮ２０、ＤＮ２５、ＤＮ４０等の型番となるよう配置すればよい。

上記の構造に関する記載から明らかなように、実施例１と実施例３は従来の水量計構造と類似しているが、一方を水平型、他方を縦型とし、これらに応じて構造を変化させている点でのみ異なっている。一方、実施例２は実施例１をベースに派生させたスマートＩＣ型の水量計ハウジングであって、リンク弁を設置するためのリンク弁ホルダと弁用係合溝、及び、ＩＣケーシングを固定するためのプラスチックホルダが追加されている。そのため、これにより製造される水量計は従来の水量計と比べてスマート化され、手動での検針作業量を減少させられる。ただし、加工の観点から見ると、実施例２における水量計ハウジングのブランク材は最も複雑である。一方、実施例１及び３の水量計ハウジングのブランク材は、これらをベースに追加された構造を省略すればよいだけである。そこで、実施例２におけるＩＣ型のブランク材の加工を例に、本発明の具体的加工方法について詳細に説明する。

ブランキングのステップ１：ステンレス板材をプレス機に投入する。ステンレス板材はシート状でもロール状でもよく、具体的には板材の厚さと靭性により決定する。ステンレス板材は、ブランキングダイによってブランキングシート状に打ち抜かれる。当該工程では、打ち抜きによるシート形状を次の予引張金型による要求形状及び寸法に対応させねばならない。即ち、ブランキングの形状及び寸法は設計要求を満たす必要がある。

予成形のステップ２：ブランキングした板材を引張機械に投入し、油圧で予成形する。当該工程では、予成形した製品を角や辺を欠損することなく所定の位置まで搬送せねばならない。

引張のステップ３：予成形したワークを引張機械に投入し、油圧成形することでオス材又はメス材の全体成形を完了する。当該工程では、成形したオス材又はメス材を図面の要求に基づき検査し、合格後に後続の工程に送らねばならない。

バリ取りのステップ４：引張成形したワーク（オス材又はメス材）をバリ取り機に投入し、全周の押出バリを切除する。バリ取り時には専用の切削機械を使用して、オス材又はメス材の対称面方向に沿って切削する。これにより、両者を係合する際の接触面積が大きくなるため、溶接に有利となる。当該工程では、切除後に材料の厚さ断面が平滑となっていなければならない。

圧印のステップ５：バリ取り後のワーク（オス材又はメス材）を圧印機に投入し、相応の数字、文字及びマーク等を印字する。例えば、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍといった規格マーク、矢印方向マーク等を印字する。

部材加工ステップ６：構造設計要求に基づいて、その他の部材を上記のステップ１〜４の加工方法又はＮＣ切削等の方法で、設計形状及び構造となるよう加工する。

インナーリングの組み付けステップ７：圧印後のワーク（オス材及びメス材）のインナーリング係合溝にインナーリングを配置し、弁用係合溝にリンク弁を配置してから、溶接機に投入して複数部位をスポット溶接により固定する。当該工程では、オス材とメス材をずれないよう整列させねばならない。

全周溶接のステップ８：スポット溶接で固定したワークを全周溶接機に投入し、全周溶接を行う。当該工程では、全周溶接の起点から終点までを途中で停止することなく一気に完成させねばならない。また、溶込み深さを≧１．５ｍｍとし、オーバーラップやスラグが存在しないよう表面を平滑とする必要がある。更に、ハウジングの空洞内は、炭素化しないよう窒素ガスで保護せねばならない。

噛合スリーブの組み付けステップ９：全周溶接したワークの対応部位に、噛合スリーブ（入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブ）をそれぞれ嵌入し、専用の全周溶接機に投入して順に全周溶接を行う。当該工程は、ステップ８の工程要求に基づいて実行する。

弁孔プレスのステップ１０：ステップ９のワークをプレス機に投入し、弁孔のプレスを完了する。当該工程では、孔の入口に変形やバリ、カエリがあってはならない。

ホルダの組み付けステップ１１：リンク弁ホルダを前工程のハウジング製品における弁孔に配置してから、専用の全周溶接機に投入して全周溶接を行う。当該工程は、ステップ８の工程要求に基づいて実行する。

プラスチックホルダの組み付けステップ１２：プラスチックホルダを前工程のハウジング外部における対応部位に配置して、方向及び高さを合わせてから（冶具で支持）、専用の全周溶接機に投入して部分溶接を行う。当該工程では、ホルダ面をハウジング口に対し平行とし、ステップ８の工程要求に基づいて実行せねばならない。

炉溶接のステップ１３：ステップ１２で溶接を完了したワークの空洞内にステンレス金属接着剤を塗布し、炉に投入して炉溶接を行う。当該工程では、空洞内の炉溶接箇所に溶接漏れがないよう平滑に肉盛り溶接し、炉から取り出した後に、応力を有することなく固溶要求を満たしていなければならない。

ＮＣ切削のステップ１４：ステップ１３のワークをＮＣ工作機械に投入し、金属切削を行う。当該工程では、切削面をバリがないよう平滑とせねばならない。また、ねじピッチについては止まりゲージ／通りゲージにより検査し、高さ及び長さの単位等については製品図面に基づき検査せねばならない。

漏れ試験のステップ１５：ステップ１４で切削を完了したワークについて加圧漏れ試験を行う。当該工程では、製品の圧力要求に基づいて、試験≧３秒で漏れが生じてはならない。

表面処理のステップ１６：ステップ１５で加圧漏れ試験を終了した製品に電界表面処理を施す。当該工程では、製品ごとに色差がなく、且つ、電撃による穿孔があってはならない。また、塩水噴霧試験機で検証する。

最終検査及び梱包のステップ１７：ステップ１６で取得したワークを、最終検査に合格した後に梱包する。

上記の加工工程及び製品構造に基づき製造される完成品ハウジングは、最も伝統的な鋳造法によるものと比較して、材料面でより環境に配慮しており、且つ、肉厚をより薄くしつつも、主な性能パラメータについては法規及び使用要求に適合させられる。また、本発明の加工方法では、鋳造や精錬時における大量のエネルギー消費や高汚染が発生しないため、いっそう低コストであるとともに、環境にも優しい。また、レーザー溶接法と比較した場合、本発明のハウジング構造はより合理的に分解され、且つ、使用するデバイスコストを一層抑えられるため、普及がより容易である。また、本発明におけるハウジングの各部材は、接合箇所において、スポット溶接、全周溶接及び炉溶接で順に溶接されるため、より堅固に接合され、且つ応力が発生しない。

図２２は、水量計コア１０１と、リンク弁１０２に関する構成について示すものである。リンク弁１０２は、弁球２０１と、弁座２０３，２０４と、バネ２０６と、弁用リング２０５と、を含んで構成される。弁用リング２０５は、弁用係合溝１７に嵌め込まれる。

弁球２０１にある弁孔２０２は、回転ボール制御弁により開閉され、弁球２０１の両側にはそれぞれ弁座２０３，２０４が配置され、内側の弁座２０４と弁用リング２０５との間にバネ２０６を配置することにより、内側の弁座２０４と弁球２０１との間で弾性的な接合が実現される。外側の弁座２０３は他のネジによって固定される。 全体的な機能としては、外側の弁座２０３は固定されて動かず、内側の弁座２０４が一定の弾性を呈することであり、これにより厳密な加工精度の要件を軽減することができる。また、弾性的な接合が保障される機能を備えることにより、弁球２０１のシールを確実にすることができる （仮に、そうでなければ弁球２０１と2つの弁座２０３，２０４が、水量計ハウジングの内面のサイズと正確に一致することが必要とされてしまう）。

Claims (10)

1. ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材の加工方法であって、
   ステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材を、ハウジングオス材、ハウジングメス材及びインナーリングに分解するステップであって、前記ハウジングオス材とハウジングメス材は組み合わされることで水量計ハウジングの内部空間を形成し、内部空間は、空洞、給水経路及び排水経路を含み、給水経路と排水経路はそれぞれ空洞と連通して水の経路を形成し、空洞内には水量計コアを設置するための収容スペースが設けられ、且つ、空洞の上部にはハウジング口が設けられ、前記インナーリングとハウジングオス材及びハウジングメス材との係合関係は、インナーリングの固定孔が位置する平面とハウジング口が位置する平面とが平行又は略平行となるよう配置される部材分解ステップと、
   ハウジング用ステンレス板材を取って金型に配置し、ハウジングオス材及びハウジングメス材の成形構造が所定の構造要求を満たすよう、１回又は複数回に分けて油圧冷間プレス或いは引張成形を実施するプレス成形ステップと、
   プレス成形したハウジングオス材及びハウジングメス材を切削機械に配置して、成形により発生したバリを切除する切削ステップと、
   インナーリング用ステンレス板材を取ってインナーリング金型に配置し、インナーリングの成形構造が設計要求を満たすよう、１回又は複数回に分けて油圧冷間プレス成形を行うか、ＮＣ切削により加工する部材加工ステップと、
   インナーリングをオス材及びメス材におけるインナーリング固定溝に組み合わせ、接合箇所をスポット溶接により固定した後、組み付けたワーク全体を全周溶接機に配置して、接合箇所を全周溶接により固定する組み付けステップと、
   全周溶接で固定したワークの接合箇所にステンレス金属接着剤を塗布した後、炉溶接機に配置して炉溶接することでブランク材を取得する炉溶接ステップ、を含む方法。
2. 前記切削ステップにおいて、ハウジングオス材及びハウジングメス材は軸方向に沿って切削され、且つ、ハウジングオス材とハウジングメス材が溶接時に十分な接触面を有するよう、これらは切削後に平坦な表面を有することを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. 前記部材分解ステップは、更に、前記水量計ハウジングのブランク材を噛合スリーブに分解するステップを含み、噛合スリーブは、入口噛合スリーブ、出口噛合スリーブ及びハウジング口噛合スリーブを含むように配置され、入口噛合スリーブと出口噛合スリーブは、給水経路と排水経路の端部にそれぞれ係合するよう配置されることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
4. 前記インナーリングは、水量計コアを設置するための固定孔が更に設けられるよう配置されることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
5. 最終的に得られるハウジングのブランク材の噛合部及び／又はコアの固定孔部分が一定の厚さ的余裕を有し、後続のＮＣ切削過程において、ハウジングの加工及び組み付けのわずかなズレを補正可能となるよう、前記噛合スリーブ及び／又はインナーリングの厚さは、所定の厚さよりも大きく設定しておくことを特徴とする請求項４に記載の加工方法。
6. 前記インナーリングの中央部は平直であり、固定孔は中央部の真中に設けられ、インナーリングの第１端には上方へ延伸する第１端部が設けられ、第２端には下方に延伸する第２端部が設けられ、且つ、これらに応じて、インナーリングをしっかりとハウジングオス材とハウジングメス材に固定できるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の内壁に設けられるインナーリング係合溝は、上方又は下方に延伸する構造を備えており、或いは、
   前記インナーリングは全体が平直なプレート状をなしており、一端に固定孔が設けられるとともに、他端に平直な先端ヘッドが設けられており、且つ、これに応じて、インナーリングをしっかりとハウジングオス材とハウジングメス材に固定できるよう、ハウジングオス材とハウジングメス材の内壁に設置されるインナーリング係合溝は同一平面上に位置するよう設けられることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
7. 部材分解ステップは、更に、前記水量計ハウジングのブランク材をリンク弁ホルダとプラスチックホルダに分解するステップを含み、前記リンク弁ホルダは、排水経路に設けられるよう配置され、ハウジングオス材とハウジングメス材の対応位置には、リンク弁ホルダを排水経路に挿設すべく、リンク弁ホルダを設置するための弁孔をプレス成形時に予め残しておき、且つ、排水経路の内壁における対応位置には、リンク弁を良好に排水経路内に固定可能となるよう、弁用係合溝が更に設けられており、ハウジング口の近傍には、プラスチックホルダを設置するための段差が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の加工方法により得られることを特徴とするステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材。
9. 請求項８に記載されるステンレス製の水量計ハウジングにおけるブランク材にＮＣ切削及び表面処理を施して得られることを特徴とするステンレス製の水量計ハウジング。
10. ハウジング、コア及び蓋体を含むステンレス製の水量計において、
    前記ハウジングは請求項９に記載されるステンレス製の水量計ハウジングであり、コアとインナーリングの固定孔との間及びコアと蓋体との間には、それぞれ下ワッシャ及び上ワッシャが設けられ、蓋体とハウジング口とがネジにより固定接続されることを特徴とする水量計。