KR101871612B1 - 날개차 지지 부재, 이것을 사용한 날개차 지지 구조 및 수도 미터 - Google Patents
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Abstract
저비용으로 유량을 정확하게 계량할 수 있는 수도 미터용의 날개차 지지 부재, 이것을 사용한 날개차 지지 구조 및 수도 미터를 제공한다. 선단 SR 형상을 갖는 선단부와, 제 1 외경을 갖는 제 1 축부, 제 1 외경보다 대직경의 제 2 외경을 갖는 제 2 축부, 제 1 축부에서 제 2 축부를 향하여 점차 확경되는 제 3 축부로 이루어지는 축부와, 제 2 축부의 하단에서 축부의 축선과 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 플랜지부와, 플랜지부의 하단에서 수나사가 형성된 나사부가 일체로서 합성 수지로 형성되어 있는 날개차 지지 부재, 이것을 사용한 날개차 지지 구조 및 수도 미터.
Description
본 발명은, 날개차 지지 부재, 이것을 사용한 날개차 지지 구조 및 수도 미터에 관한 것이다.
날개차의 하중을 받는 선단부와, 피벗축의 외주부가 일체로서 수지에 의해 형성되고, 피벗축이 수지보다 경도가 높은 심재에 의해 형성된 피벗을 갖는 수도 미터가 알려져 있다 (특허문헌 1).
본 발명은, 저비용으로 유량을 정확하게 계량할 수 있는 수도 미터용의 날개차 지지 부재, 이것을 사용한 날개차 지지 구조 및 수도 미터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1 에 기재된 날개차 지지 부재는,
선단 SR 형상을 갖는 선단부와,
제 1 외경을 갖는 제 1 축부, 제 1 외경보다 대직경의 제 2 외경을 갖는 제 2 축부, 상기 제 1 축부에서 상기 제 2 축부를 향하여 점차 확경되는 제 3 축부로 이루어지는 축부와,
상기 제 2 축부의 하단에서 상기 축부의 축선과 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 플랜지부와,
상기 플랜지부의 하단에서 수나사가 형성된 나사부가 일체로서 합성 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 2 에 기재된 날개차 지지 구조는,
유입구 및 유출구를 갖고, 내측 바닥부에 수돗물의 유량에 따라 회전하는 날개차를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 청구항 1 에 기재된 날개차 지지 부재가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
청구항 3 에 기재된 발명은, 청구항 2 에 기재된 날개차 지지 구조에 있어서,
상기 날개차 지지 부재가, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성되고, 유입구 및 유출구를 갖는 케이스 본체의 내부에 형성되어 외주부에 상기 유입구와 연통하는 유입 통로 및 상기 유출구와 연통하는 유출 통로를 갖는 상기 계량실의 내측 바닥부에 인서트 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 4 에 기재된 발명은, 청구항 3 에 기재된 날개차 지지 구조에 있어서,
상기 계량실이 내충격성 폴리스티렌 수지 (HIPS) 를 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 5 에 기재된 발명은, 청구항 3 에 기재된 날개차 지지 구조에 있어서,
상기 계량실이 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 6 에 기재된 발명은, 청구항 2 에 기재된 날개차 지지 구조에 있어서,
상기 날개차 지지 부재가, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성되고, 상기 날개차 지지 부재의 상기 나사부가 유입구 및 유출구를 갖는 상기 계량실의 내측 바닥부에 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 청구항 7 에 기재된 수도 미터는,
청구항 2 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 날개차 지지 구조와,
제 1 내경을 갖는 제 1 축 구멍부, 제 1 내경보다 대직경의 제 2 내경을 갖는 제 2 축 구멍부를 갖는 주축과, 상기 주축으로부터 방사상으로 돌출되는 복수 장의 날개를 갖고, 상기 날개차 지지 구조에 지지되고 수돗물의 유량에 따라 회전하는 날개차를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 1 에 기재된 발명에 의하면, 저비용으로 유량을 정확하게 계량할 수 있는 수도 미터용의 날개차 지지 부재를 제공할 수 있다.
청구항 2 내지 5 에 기재된 발명에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비하여, 저비용으로 수돗물 중에 있어서의 날개차의 회전 저항의 증가를 억제할 수 있는 날개차 지지 구조를 제공할 수 있다.
청구항 6 에 기재된 발명에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비하여, 저비용으로 수돗물 중에 있어서의 날개차의 회전 저항의 증가를 억제하고, 또한 보수를 용이하게 실시할 수 있는 날개차 지지 구조를 제공할 수 있다.
청구항 7 에 기재된 발명에 의하면, 본 구성을 갖지 않는 경우에 비하여, 저비용으로 유량을 정확하게 계량할 수 있는 수도 미터를 제공할 수 있다.
도 1 은 이너 케이스 (30) 를 구비한 복상식 (複箱式) 수도 미터 (10) 의 종단면도이다.
도 2 에서 2a 는 피벗축 (1) 의 사시도, 2b 는 평면도, 2c 는 정면도이다.
도 3 은 피벗축 (1) 이 고정된 일체 구조의 이너 케이스 (30) 의 종단면도이다.
도 4 는 이너 케이스 (30) 에 피벗축 (1) 을 인서트 성형하기 위한 금형을 닫은 상태의 단면 모식도이다.
도 5 는 이너 케이스 (30) 내에 있어서의 피벗축 (1) 에 의한 날개차 (25) 의 회전 지지를 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 6 은 날개차의 계량실이 하측 케이스를 겸하고 있는 단상식 (單箱式) 수도 미터 (10A) 의 종단면도이다.
도 7 은 피벗축 (1) 이 고정된 하측 케이스 (20A) 의 종단면도이다.
도 2 에서 2a 는 피벗축 (1) 의 사시도, 2b 는 평면도, 2c 는 정면도이다.
도 3 은 피벗축 (1) 이 고정된 일체 구조의 이너 케이스 (30) 의 종단면도이다.
도 4 는 이너 케이스 (30) 에 피벗축 (1) 을 인서트 성형하기 위한 금형을 닫은 상태의 단면 모식도이다.
도 5 는 이너 케이스 (30) 내에 있어서의 피벗축 (1) 에 의한 날개차 (25) 의 회전 지지를 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 6 은 날개차의 계량실이 하측 케이스를 겸하고 있는 단상식 (單箱式) 수도 미터 (10A) 의 종단면도이다.
도 7 은 피벗축 (1) 이 고정된 하측 케이스 (20A) 의 종단면도이다.
다음으로 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태의 구체예를 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이하의 도면을 사용한 설명에 있어서, 도면은 모식적인 것이고, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 상이한 것에 유의해야 하고, 이해를 용이하게 하기 위해서 설명에 필요한 부재 이외의 도시는 적절히 생략되어 있다.
「제 1 실시형태」
(1) 수도 미터의 구성
도 1 은 이너 케이스 (30) 를 구비한 수도 미터 (10) 의 일반적 구성을 나타내는 종단면도이다. 이하, 도면을 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 날개차 지지 부재의 일례로서의 피벗축 (1), 이것을 사용한 날개차 지지 구조의 일례로서의 이너 케이스 (30) 가 제공된 복상식 수도 미터 (10) (이하, 수도 미터 (10) 로 기재한다) 의 전체 구성에 대해 설명한다.
(1.1) 수도 미터의 전체 구성
수도 미터 (10) 는, 양 단에 유입구 (21) 및 유출구 (22) 가 형성된 유입부 외측 박스로서의 하측 케이스 (20) 를 갖고, 유입구 (21) 내에는 스트레이너 (23) 가 장착되어 있다.
하측 케이스 (20) 내에는, 이너 케이스 (30) 가 수납되어 있다. 이너 케이스 (30) 에는, 각각 복수의 유입 노즐 (31) 과 유출 노즐 (32) 이 형성되고, 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심에는 피벗축 (1) 이 세워져 형성되어 있다.
이너 케이스 (30) 내에는, 축상부에 구동측 마그넷 (24) 을 갖는 날개차 (25) 가 피벗축 (1) 에서 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.
날개차 (25) 의 상방에는, 하측 개스킷 (G1) 을 통하여 지시 유닛 (40) 이 형성되어 있다.
그리고, 이너 케이스 (30) 내에는, 복수의 유입 노즐 (31) 과 유출 노즐 (32) 을 갖는 계량실 (A) 이 구획 형성되고, 계량실 (A) 내에 날개차 (25) 가 수용되어 있다.
지시 유닛 (40) 은, 레지스터 박스 (41), 하측 대판 (42), 상측 대판 (43), 마그넷 (45) 이 장착된 마그넷 기어 (46), 기어열 (47), 지침 (指針) (48) (도시 생략), 숫자차 (49), O 링 (S1) 을 통하여 장착된 유리판 (50) 으로 구성되어 있다.
그리고, 레지스터 박스 (41) 의 바닥벽을 사이에 두고 마그넷 기어 (46) 의 마그넷 (45) 과 날개차 (25) 의 구동측 마그넷 (24) 이 대향하고, 자기적으로 결합 (이하, 마그넷 커플링 (M) 이라고 기재한다) 되어 있다.
지시 유닛 (40) 상에는, 상측 개스킷 (G2) 을 통하여 상측 케이스 (53) 가 형성되고, 하측 케이스 (20) 에 나사 결합되어 있다. 상측 케이스 (53) 에는, 핀 (54) 에 의해 덮개 (55) 가 상하에 자유롭게 개폐할 수 있도록 장착되어 있다.
(1.2) 수도 미터의 동작
이와 같이 구성되는 수도 미터 (10) 는, 그 유입구 (21) 및 유출구 (22) 가 상류측의 수도관 및 하류측의 수도관 (도시 생략) 에 접속되어 사용된다. 유입구 (21) 로부터 유입된 수돗물은 스트레이너 (23) 에 의해 이물질이 제거되면서 하측 케이스 (20) 내로 유입된다.
그리고, 이너 케이스 (30) 의 복수의 유입 노즐 (31) 을 통하여 이너 케이스 (30) 내의 계량실 (A) 로 유입되어, 수량에 따라 날개차 (25) 를 회전시킨 후, 유출 노즐 (32) 로부터 유출된다. 그리고, 하측 케이스 (20) 의 유출구 (22) 로부터 하측 케이스 (20) 밖으로 유출된다.
이 때, 날개차 (25) 의 회전은 마그넷 커플링 (M) 을 통하여 지시 유닛 (40) 에 전달되고, 기어열 (47) 을 통하여 지침 (48) 을 돌리고, 또 숫자차 (49) 를 회전시켜, 지시 유닛 (40) 에서 수도 미터 (10) 내를 통과한 수돗물의 적산 유량치가 표시된다.
(2) 피벗축
도 2 에서 2a 는 피벗축 (1) 의 사시도, 2b 는 평면도, 2c 는 정면도이다. 이하, 도면을 참조하면서 피벗축 (1) 의 구조에 대해 설명한다.
피벗축 (1) 은, 선단부 (2), 축부 (3), 플랜지부 (4), 나사부 (5) 가 동일축선 상에 일체로서 합성 수지에 의해 형성되어 있다.
선단부 (2) 는 선단 SR 형상으로 되고, 날개차 (25) 의 하중을 받아 지지했을 때의 날개차 (25) 의 회전 저항을 줄이고 있다.
축부 (3) 는, 제 1 외경을 갖는 제 1 축부 (3a), 제 1 외경보다 대직경의 제 2 외경을 갖는 제 2 축부 (3b), 제 1 축부 (3a) 에서 제 2 축부 (3b) 를 향하여 점차 확경되는 제 3 축부 (3c) 로 이루어진다. 제 1 축부 (3a) 는, 날개차 (25) 의 제 1 축 구멍부 (26a) 에 끼워져 삽입되어 날개차 (25) 를 회전 지지하고, 제 2 축부 (3b) 는, 날개차 (25) 의 제 2 축 구멍부 (26b) 에 끼워져 삽입되어 날개차 (25) 를 회전 지지한다 (도 5 참조).
본 실시형태에 관련된 피벗축 (1) 은, 날개차 (25) 의 하중을 받는 선단부 (2) 와, 날개차 (25) 의 제 1 축 구멍부 (26a) 에 끼워져 삽입되어 날개차 (25) 를 회전 지지하는 제 1 축부 (3a) 와, 날개차 (25) 의 제 2 축 구멍부 (26b) 에 끼워져 삽입되어 날개차 (25) 를 회전 지지하는 제 2 축부 (3b) 가 일체로서 형성되어 있다. 그 때문에 동일축선 (c) 상에서, 선단부 (2) 와, 제 1 축부 (3a), 제 2 축부 (3b) 로 이루어지는 축부 (3) 로, 날개차 (25) 를 고정밀도로 회전 지지하여 날개차 (25) 의 회전 저항을 줄이고 있다.
플랜지부 (4) 는, 제 2 축부 (3b) 의 하단에서 축부 (3) 의 축선 (c) 과 직교하는 방향으로 돌출되어 형성되고, 플랜지부 (4) 의 하면측에는, 축부 (3) 의 축선 (c) 과 동일축선 상에 수나사가 형성된 나사부 (5) 가 형성되어 있다.
도 2 의 2b, 2c 에 나타내는 바와 같이, 플랜지부 (4) 는, 축부 (3) 의 축선 (c) 과 직교하는 방향으로 돌출된 박판상으로 되고, 외형 형상은 다각형으로 되어 있다. 다각형 형상으로는 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 바와 같이 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심에 나사 결합하여 세워져 형성될 때에는, 회전 시작 포인트가 있는 형상으로서 다각형 형상이 바람직하다. 다각형 형상으로는, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등을 들 수 있다.
나사부 (5) 는, 후술하는 바와 같이 피벗축 (1) 을 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심에 세워 형성할 때에, 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 에 형성된 암나사부 (33a) 에 나사 결합된다. 또, 이너 케이스 (30) 에 대하여, 인서트 성형에 의해 일체로서 형성될 때에는 빠지는 것을 방지하는 것으로서 이용된다. 특히, 피벗축 (1) 과 이너 케이스 (30) 가 각각 상이한 합성 수지로 형성될 때에는, 나사부 (5) 의 수나사에 의해 발거력 (拔去力) 이 증대된다.
(3) 이너 케이스 (30)
도 3 은 피벗축 (1) 이 고정된 일체 구조의 이너 케이스 (30) 의 종단면도, 도 4 는 이너 케이스 (30) 에 피벗축 (1) 을 인서트 성형하기 위한 금형을 닫은 상태의 단면 모식도, 도 5 는 이너 케이스 (30) 내에 있어서의 피벗축 (1) 에 의한 날개차 (25) 의 회전 지지를 설명하기 위한 단면 모식도이다. 이하, 도면을 참조하면서 피벗축 (1) 을 사용한 날개차 지지 구조로서의 이너 케이스 (30) 의 구성에 대해 설명한다.
(3.1) 이너 케이스 (30) 의 구성
이너 케이스 (30) 는 내측 바닥부 (33) 를 갖고, 상단이 개구된 원통상의 통체로서 형성되어 있다. 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심부에는, 계량실 (A) 의 중앙부를 향하여 돌출되는 피벗축 (1) 이 고정되고, 날개차 지지 구조를 구성하고 있다.
이너 케이스 (30) 의 내부에는 계량실 (A) 이 형성되고, 이 계량실 (A) 에는 유체의 유체압을 받아 회전하는 날개차 (25) 가 피벗축 (1) 에 자유롭게 회전할 수 있도록 끼워져 삽입되어 형성된다.
이너 케이스 (30) 의 둘레벽 (30a) 에 있어서의 하부에는, 하측 케이스 (20) 의 유입구 (21) 에서 계량실 (A) 을 향하여 접선 방향으로 복수의 유입 노즐 (31) 이 형성되어 있다. 이너 케이스 (30) 의 둘레벽 (30a) 에 있어서의 상부에는 계량실 (A) 에서 하측 케이스 (20) 의 유출구 (22) 를 향하여 개구되는 유출 노즐 (32) 이 형성되어 있다.
날개차 (25) 는, 피벗축 (1) 에 끼워져 삽입되는 제 1 내경을 갖는 제 1 축 구멍부 (26a), 제 1 내경보다 확경된 제 2 내경을 갖는 제 2 축 구멍부 (26b) 를 갖는 주축 (26) 과, 이 주축 (26) 으로부터 방사상으로 돌출되는 복수 장의 날개 (27) 로 구성되고, 주축 (26) 의 상단부에는 마그넷 커플링 (M) 을 구성하는 구동측 마그넷 (24) 이 고정되어 있다.
날개차 (25) 는, 제 1 축 구멍부 (26a) 가 피벗축 (1) 의 제 1 축부 (3a) 에 끼워져 삽입되고, 제 2 축 구멍부 (26b) 가 피벗축 (1) 의 제 2 축부 (3b) 에 끼워져 삽입되어 회전 지지되고 있다.
(3.2) 이너 케이스 (30) 의 성형
이너 케이스 (30) 는, 피벗축 (1) 이 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심부에 직립하도록, 인서트 성형에 의해 일체로서 형성되어 날개차 지지 구조를 구성하고 있다.
이너 케이스 (30) 와 피벗축 (1) 의 인서트 성형에 앞서, 피벗축 (1) 은, 선단부 (2), 축부 (3), 플랜지부 (4), 나사부 (5) 가 합성 수지를 사용하여 사출 성형에 의해 일체로서 형성되어 있다.
피벗축 (1) 을 형성하는 합성 수지의 재료로는, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 이 사용되고 있다. 피벗축 (1) 은, 계량실 (A) 의 내부에서, 유체의 흐름의 압력을 받아 회전하는 날개차 (25) 를 회전 지지하기 위해, 유체 내에서의 마찰 마모 특성이 우수한 재료로 형성될 필요가 있다.
폴리아세탈이 본래 갖는 자기 윤활성은, 예를 들어 수중 내에서는 작용하지 않게 되는 경우가 있지만, PAN 계의 탄소 섬유를 적절히 충전함으로써, 탄소 섬유가 개체 윤활제로서 작용하여, 날개차 (25) 의 수중에서의 마찰 마모 특성을 양호하게 유지할 수 있다.
그리고, 이너 케이스 (30) 는, 피벗축 (1) 이 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심부에 직립하도록 유지된 상태로, 내충격성 폴리스티렌 수지 (HIPS) 또는 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 사출 성형에 의해 형성되어 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 이너 케이스 (30) 의 인서트 성형용 금형은, 고정형 (M1) 과 가동형 (M2) 을 갖고 있고, 가동형 (M2) 에는 미리 사출 성형된 피벗축 (1) 을 끼워 맞추기 위한 끼워 맞춤 구멍 (M2a) 이 형성되어 있다. 고정형 (M1) 에는 수지를 주입하기 위한 게이트 (G) 가 복수 형성되어 있다. 또한, 게이트 (G) 는, 성형 조건 등에 따라 적절한 개수와 배치 위치를 설정할 수 있다.
끼워 맞춤 구멍 (M2a) 은 금형이 닫혔을 때에, 가동형 (M2) 에 고정된 피벗축 (1) 을 직립시켜 덜컹거림없이 고정시키기 위해서, 가동형 (M2) 에 대해 직각도 및 구멍 직경 클리어런스가 양호한 정밀도로 관리되어 있다.
가동형 (M2) 의 측면에는, 슬라이드 코어부 (Sa) 가 이동 가능하게 형성되고 유출 노즐 (32) 이 형성된다. 또한, 유입 노즐 (31) 은, 계량실 (A) 을 형성하는 가동형 (M2) 의 코어와 꽉 눌러 잘라서 형성된다.
가동형 (M2) 의 바닥면 (M2c) 에는, 사출 성형 후에 이너 케이스 (30) 를 취출하기 위한 이그젝트핀 (P1) (도시 생략) 이 복수 형성되어 있다. 또, 고정형 (M1) 의 바닥면 (M1c) 의 중앙부에는 피벗축 (1) 을 유지하는 서포트핀 (P2) 이 형성되고, 이 서포트핀 (P2) 에 피벗축 (1) 의 라이트닝홀이 끼워 맞춰져 유지된다.
그리고, 고정형 (M1) 에 대해 가동형 (M2) 을 상승시켜 금형을 닫은 상태로, 캐비티 (C) 내에 게이트 (G) 로부터 수지가 주입됨으로써, 미리 사출 성형하여 형성된 피벗축 (1) 을 중심으로 하여, 그 주위에 이너 케이스 (30) 가 형성된다.
그 결과, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성된 피벗축 (1) 이, 내충격성 폴리스티렌 수지 (HIPS) 또는 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성된 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심부에 일체로서 세워져 형성된 날개차 지지 구조가 얻어진다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 복상식 수도 미터 (10) 에 있어서는, 유입 노즐 (31) 로부터 유입되는 수류 (F) 는, 날개차 (25) 를 회전시킨 후, 유출 노즐 (32) 로 유출되지만, 유출 노즐 (32) 이 이너 케이스 (30) 의 둘레벽 (30a) 에 유입 노즐 (31) 과 근접하여 배치되어 있는 점에서, 유입 노즐 (31) 로부터 유입된 수류 (F) 는 날개차 (25) 의 날개 (27) 의 외주부에만 작용하여 날개차 (25) 를 회전시키고 있다.
그 결과, 날개차 (25) 의 중심 부근에 있는 유체는 날개차 (25) 의 회전에 의해 둘레벽 (30a) 측으로 끌려오고, 날개차 (25) 의 중심 부근의 압력은 상대적으로 저하된다.
또, 날개차 (25) 의 하부에 있는 유체도 둘레벽 (30a) 측으로 흐르려고 하기 때문에, 날개차 (25) 의 하부의 압력도 저하되고, 날개차 (25) 는 하방으로 가압된다 (도 5 R 참조). 이 결과, 날개차 (25) 를 지지하고 있는 피벗축 (1) 에 하중이 가해져, 장기로 사용된 경우에, 피벗축 (1) 의 선단부 (2) 가 마모되어 날개차 (25) 의 위치가 하강함으로써, 계량치에 기차 변동을 일으킬 우려가 있었다.
본 실시형태에 관련된 이너 케이스 (30) 에 의하면, 날개차 (25) 의 하중을 받는 선단 SR 형상을 갖는 선단부 (2) 와, 날개차 (25) 의 제 1 축 구멍부 (26a) 에 끼워져 삽입되어 날개차 (25) 를 회전 지지하는 제 1 축부 (3a), 날개차 (25) 의 제 2 축 구멍부 (26b) 에 끼워져 삽입되어 날개차 (25) 를 회전 지지하는 제 2 축부 (3b) 가 일체로서 형성된 피벗축 (1) 이, 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심에 일체로서 세워져 형성되어 있다.
그 때문에, 날개차 (25) 의 하중을 선단부 (2) 에서 받고, 축부 (3) 로 이루어지는 회전 지지부에서는 제 1 축부 (3a) 보다 대직경으로 된 제 2 축부 (3b) 에서 PV 치를 저하시키면서 고정밀도로 회전 지지하여, 피벗축 (1) 의 마모를 억제하고, 계량실 (A) 내에 있어서의 상하 방향의 지지 위치를 장기에 걸쳐 양호한 정밀도로 유지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 이너 케이스 (30) 는, 피벗축 (1) 이 이너 케이스 (30) 의 내측 바닥부 (33) 의 중심부에 직립하도록 유지된 상태로, 내충격성 폴리스티렌 수지 (HIPS) 또는 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 사출 성형에 의해 일체로서 형성되어 있다.
그 때문에, 이너 케이스 (30) 와 피벗축 (1) 의 조립 작업을 생략하여 저비용의 날개차 지지 구조를 얻을 수 있다.
또한, 이너 케이스 (30) 의 둘레벽 (30a) 과 날개차 (25) 의 날개 (27) 의 선단부의 간극을 편차없이 유지하여, 계량실 (A) 내에 있어서 날개차 (25) 를 양호한 정밀도로 회전 지지할 수 있다.
「제 2 실시형태」
(1) 수도 미터의 전체 구성 및 동작
도 6 은 날개차의 계량실이 하측 케이스를 겸하고 있는 단상식 수도 미터 (10A) 의 일반적 구성을 나타내는 종단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 실시형태에 관련된 날개차 지지 부재의 일례로서의 피벗축 (1), 이것을 사용한 날개차 지지 구조의 일례로서의 하측 케이스 (20A) 가 제공된 단상식 수도 미터 (10A) (이하, 수도 미터 (10A) 라고 기재한다) 의 전체 구성에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시형태에 관련된 복상식 수도 미터 (10) 와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
수도 미터 (10A) 는, 양 단에 유입구 (21A) 및 유출구 (22A) 가 형성된 유입부 외측 박스로서의 하측 케이스 (20A) 를 갖고, 이 하측 케이스 (20A) 의 내부에는 유입구 (21A) 및 유출구 (22A) 를 갖는 계량실 (A) 이 구획 형성되어 있다.
계량실 (A) 내에는, 축상부에 구동측 마그넷 (24) 을 갖는 날개차 (25) 가 피벗축 (1) 에서 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 계량실 (A) 의 상측에는 계량실 (A) 과 차수 (遮水) 한 상태로 지시 기구부로서의 기어열로 이루어지는 기계식의 지시 유닛 (40) 이 장착되어 있다.
이와 같이 구성되는 수도 미터 (10A) 는, 그 유입구 (21A) 및 유출구 (22A) 가 상류측의 수도관 및 하류측의 수도관 (도시 생략) 에 접속되고, 유입구 (21A) 로부터 유입된 수돗물은 스트레이너 (33A) 에 의해 이물질이 제거되면서 하측 케이스 (20A) 내로 유입된다.
그리고, 하측 케이스 (20A) 내의 계량실 (A) 로 유입되고, 수량에 따라 날개차 (25) 를 회전시킨 후, 하측 케이스 (20A) 의 유출구 (22a) 로부터 하측 케이스 (20A) 밖으로 유출된다.
이 때, 날개차 (25) 의 회전은 마그넷 커플링 (M) 을 통하여 지시 유닛 (40) 에 전달되고, 기어열 (47) 을 통하여 지침 (48) (도시 생략) 을 돌리고, 또 숫자차 (49) 를 회전시켜, 지시 유닛 (40) 에서 수도 미터 (10A) 내를 통과한 수돗물의 적산 유량치가 표시된다.
(2) 하측 케이스
도 7 은 피벗축 (1) 이 고정된 하측 케이스 (20A) 의 종단면도이다. 이하, 도면을 참조하면서 피벗축 (1) 을 사용한 날개차 지지 구조로서의 하측 케이스 (20A) 의 구성에 대해 설명한다.
하측 케이스 (20A) 는, 내측 바닥부 (23A) 를 갖고, 상단이 개구된 원통상의 통체로서 형성되고, 유입구 (21A) 및 유출구 (22A) 를 갖고 있다. 유입구 (21A) 에는 스트레이너 (33A) 가 구비되어 있다.
하측 케이스 (20A) 의 내측 바닥부 (23A) 의 중심부에는, 암나사부 (23Aa) 가 형성되고, 피벗축 (1) 의 나사부 (5) 가 나사 결합되어, 내측 바닥부 (23A) 에 수직으로 세워져 형성되어 있다.
피벗축 (1) 의 플랜지부 (4) 는, 외형 형상이 회전 시작 포인트가 있는 다각형으로 되고, 공지된 다각형 소켓부를 갖는 회전 공구 등을 사용하여 하측 케이스 (20A) 의 암나사부 (23Aa) 에 나사 결합된다. 그 결과, 피벗축 (1) 은 하측 케이스 (20A) 의 내측 바닥부 (23A) 에 강고하게 고정되고, 장기의 사용에 있어서도 확실하게 고정된다.
본 실시형태에 있어서, 플랜지부 (4) 는 외형 형상이 육각형으로 되어 있는데, 다각형 형상으로는 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등으로 할 수 있다.
이와 같이 구성된 하측 케이스 (20A) 의 피벗축 (1) 에 날개차 (25) 가 자유롭게 회전할 수 있도록 지지된다. 그 결과, 날개차 (25) 의 하중을 선단부 (2) 에서 받은 상태로, 날개차 (25) 의 제 1 내경을 갖는 제 1 축 구멍부 (26a), 제 1 내경보다 확경된 제 2 내경을 갖는 제 2 축 구멍부 (26b) 가 각각, 피벗축 (1) 의 제 1 외경을 갖는 제 1 축부 (3a), 제 1 외경보다 대직경의 제 2 외경을 갖는 제 2 축부 (3b) 에 끼워져 삽입되어 회전 지지된다.
그 때문에, 날개차 (25) 의 하중을 분산시켜, 축부 (3) 로 이루어지는 회전 지지부에서는 제 1 축부 (3a) 보다 대직경으로 된 제 2 축부 (3b) 에서 PV 치를 저하시키면서 고정밀도로 회전 지지하여, 피벗축 (1) 의 마모를 억제할 수 있다.
또, 피벗축 (1) 의 교환시에는, 나사 결합을 해제한 후, 회전 공구 등을 사용하여 새로운 피벗축 (1) 을 나사 결합하여 용이하게 세워 형성할 수 있다.
1 : 피벗축
2 : 선단부
3 : 축부
3a : 제 1 축부
3b : 제 2 축부
3c : 제 3 축부
4 : 플랜지부
5 : 나사부
10 : 복상식 수도 미터
10A : 단상식 수도 미터
20, 20A : 하측 케이스
21, 21A : 유입구
22, 22A : 유출구
23, 33A : 스트레이너
23A : 내측 바닥부 (하측 케이스)
23Aa : 암나사부 (하측 케이스)
24 : 구동측 마그넷
25 : 날개차
26 : 주축
26a : 제 1 축 구멍부
26b : 제 2 축 구멍부
27 : 날개
30 : 이너 케이스
30a : 둘레벽
31 : 유입 노즐
32 : 유출 노즐
33 : 내측 바닥부 (이너 케이스)
33a : 암나사부
40 : 지시 유닛
41 : 레지스터 박스
42 : 하측 대판
43 : 상측 대판
45 : 마그넷
46 : 마그넷 기어
47 : 기어열
48 : 지침 (도시 생략)
49 : 숫자차
50 : 유리판
53 : 상측 케이스
55 : 덮개
A : 계량실
S1 : O 링
M1 : 고정형 (금형)
M2 : 가동형 (금형)
M2a : 끼워 맞춤 구멍 (금형)
P2 : 서포트핀
2 : 선단부
3 : 축부
3a : 제 1 축부
3b : 제 2 축부
3c : 제 3 축부
4 : 플랜지부
5 : 나사부
10 : 복상식 수도 미터
10A : 단상식 수도 미터
20, 20A : 하측 케이스
21, 21A : 유입구
22, 22A : 유출구
23, 33A : 스트레이너
23A : 내측 바닥부 (하측 케이스)
23Aa : 암나사부 (하측 케이스)
24 : 구동측 마그넷
25 : 날개차
26 : 주축
26a : 제 1 축 구멍부
26b : 제 2 축 구멍부
27 : 날개
30 : 이너 케이스
30a : 둘레벽
31 : 유입 노즐
32 : 유출 노즐
33 : 내측 바닥부 (이너 케이스)
33a : 암나사부
40 : 지시 유닛
41 : 레지스터 박스
42 : 하측 대판
43 : 상측 대판
45 : 마그넷
46 : 마그넷 기어
47 : 기어열
48 : 지침 (도시 생략)
49 : 숫자차
50 : 유리판
53 : 상측 케이스
55 : 덮개
A : 계량실
S1 : O 링
M1 : 고정형 (금형)
M2 : 가동형 (금형)
M2a : 끼워 맞춤 구멍 (금형)
P2 : 서포트핀
Claims (7)
- 선단 SR 형상을 갖는 선단부와,
제 1 외경을 갖는 제 1 축부, 제 1 외경보다 대직경의 제 2 외경을 갖는 제 2 축부, 상기 제 1 축부에서 상기 제 2 축부를 향하여 점차 확경되는 제 3 축부로 이루어지는 축부와,
상기 제 2 축부의 하단에서 상기 축부의 축선과 직교하는 방향으로 돌출되어 형성된 플랜지부와,
상기 플랜지부의 하단에서 수나사가 형성된 나사부가 일체로서 합성 수지에 의해 형성되어 있고,
상기 나사부는 유입구 및 유출구를 갖는 계량실의 내측 바닥부에 나사 결합되도록 구비되고,
상기 제 1 축부는 날개차의 제 1 축 구멍부에 끼워져 삽입되어 날개차를 회전 지지하고, 상기 제 2 축부는 날개차의 제 2 축 구멍부에 끼워져 삽입되어 날개차를 회전 지지하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 날개차 지지 부재. - 유입구 및 유출구를 갖고, 내측 바닥부에 수돗물의 유량에 따라 회전하는 날개차를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 제 1 항에 기재된 날개차 지지 부재가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 날개차 지지 구조.
- 제 2 항에 있어서,
상기 날개차 지지 부재가, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성되고, 유입구 및 유출구를 갖는 케이스 본체의 내부에 형성되어 외주부에 상기 유입구와 연통하는 유입 통로 및 상기 유출구와 연통하는 유출 통로를 갖는 계량실의 내측 바닥부에 인서트 성형에 의해 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날개차 지지 구조. - 제 3 항에 있어서,
상기 계량실이 내충격성 폴리스티렌 수지 (HIPS) 를 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날개차 지지 구조. - 제 3 항에 있어서,
상기 계량실이 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 날개차 지지 구조. - 제 2 항에 있어서,
상기 날개차 지지 부재가, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계의 탄소 섬유가 충전된 폴리아세탈 (POM) 을 사용하여 형성되고, 상기 날개차 지지 부재의 상기 나사부가 유입구 및 유출구를 갖는 계량실의 내측 바닥부에 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 날개차 지지 구조. - 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 날개차 지지 구조와,
제 1 내경을 갖는 제 1 축 구멍부, 제 1 내경보다 대직경의 제 2 내경을 갖는 제 2 축 구멍부를 갖는 주축과, 상기 주축으로부터 방사상으로 돌출되는 복수 장의 날개를 갖고, 상기 날개차 지지 구조에 지지되고 수돗물의 유량에 따라 회전하는 날개차를 구비한 것을 특징으로 하는 수도 미터.
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Patent Citations (3)
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