JP2004340610A - 羽根車式の流量計 - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車式の流量計において、計測室の通過水量が少ない場合に羽根車が回転し過ぎるのを解消して、計測結果が実際の送水量に比べてばらつくのを防止し、送水量の大小にかかわらず常に一定の計測結果が得られる信頼性に優れた流量計を提供する。
【解決手段】主ケース１内の計測室Ｍに、水の通過流量を計測する羽根車１０を配置する。羽根車１０は、主ケース１に固定した支軸２０で遊転自在に軸支される縦長のボス１１と、ボス１１の周面に放射状に設けられる複数個の羽根体１３とを備えている。羽根車１０に複数個の抵抗羽根２５を形成する。抵抗羽根２５は、計測室Ｍの天井壁と羽根体１３の回転空間との間の滞水空間Ｓに臨んで設ける。抵抗羽根２５の制動作用によって羽根車１０の過回転を防止する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水の通過流量を計測する羽根車式の流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な羽根車式流量計は、計測器である以上計測結果に一定傾向のばらつきがあり、これに個々の流量計の器差が加わって、計器全体の計測誤差を生じる。このような計測誤差を抑止するために各種の提案がなされている。例えば、羽根車が収容される計量室の天井壁に、器差を補正する調整片を設けて、器差に基づくばらつきを抑止する流量計が公知である（特許文献１参照）。そこでは、調整片を調整し変位させることにより、ばらつきの全体傾向を増加側、あるいは減少側へ変化させることにより、器差に基づくばらつきの特性を検定公差の範囲内に収めるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１０７４７号公報（段落番号００２２、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、器差を補正する調整片を設けると、流量計の出来上がり状態にばらつきがあったとしても、個々の流量計ごとに調整片を調整して、計測結果を検定公差の範囲内に収めることができる。しかし、調整片を付加したとしても、この種の流量計において避けられない一定傾向のばらつき特性そのものを補正し、計測精度を向上できる訳ではない。
【０００５】
例えば、従来の流量計においては、図５に符号Ｐで示すように、計測結果にばらつき特性があるが、このばらつき特性そのものを改善できない憾みがある。具体的には、１時間あたりの送水量が少なくなると、符号Ｐ１で示すように、計測結果が実際の送水量より漸減する傾向があり、さらに、１時間あたりの送水量が０．０６ｍ^３ 以下になると、符号Ｐ２で示すように、計測結果が実際の送水量より増加する傾向がある。このばらつき特性は、流量計の構造の違いやメーカーの違いに応じて僅かずつ異なるものの、羽根車式流量計である限り計測結果のばらつき特性に大差はない。つまり、先のばらつき特性は、流量計が羽根車式であることが要因であると推測される。
【０００６】
本発明の目的は、流量計の計測方式に由来する計測結果のばらつき特性を補正することにより計測精度を向上でき、従って計測結果の信頼性を向上できる羽根車式の流量計を提供することにある。本発明の他の目的は、時間あたりの送水量が少なくなるのに伴って、計測結果が実際の送水量より漸減し、あるいは逆に増加するのを解消して、送水量の大小にかかわらず常に一定の計測結果が得られる、計測結果の信頼性を向上できる羽根車式の流量計を提供することにある。本発明の他の目的は、羽根車の一部を変更することでばらつき特性を補正でき、従って、ケース等の構造変更を行う必要がなく、計測精度を向上するのに必要なコストを削減できるうえ、既存の流量計でも羽根車を交換するだけで計測精度を向上できる、羽根車式の流量計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の羽根車式の流量計は、主ケース１内の計測室Ｍに、水の通過流量を計測する羽根車１０が配置されて、回転自在に軸支されている。羽根車１０は支軸２０で遊転自在に軸支される縦長のボス１１と、ボス１１の周面に放射状に設けられる複数個の羽根体１３とを備えている。計測室Ｍに臨むボス１１の周面に、複数個の抵抗羽根２５が形成してあることを特徴とする。
【０００８】
計測室Ｍは、羽根体１３の回転空間と、天井壁と羽根体１３の回転空間との間を占める滞水空間Ｓとを含んで構成する。抵抗羽根２５は滞水空間Ｓに臨んで設ける。
【０００９】
本発明の別の羽根車式の流量計は、主ケース３０と、主ケース３０内に装填される内ケース３１とを備えている。内ケース３１内の計測室Ｍに、水の通過流量を計測する羽根車１０が配置されて、回転自在に軸支されている。羽根車１０は支軸２０で遊転自在に軸支される縦長のボス１１と、ボス１１の周面に放射状に設けられる複数個の羽根体１３とを備えている。計測室Ｍに臨むボス１１の周面に、複数個の抵抗羽根２５が形成してあることを特徴とする。
【００１０】
計測室Ｍの天井壁に軸支凹部４１が形成されて、その内部にボス１１の上部が非接触状態で嵌め込まれている。計測室Ｍの天井壁と羽根体１３の回転空間との間に滞水空間Ｓを設ける。抵抗羽根２５は軸支凹部４１および滞水空間Ｓに臨んで設ける。
【００１１】
【発明の作用効果】
本発明の羽根車式の流量計では、計測室Ｍに臨むボス１１の周面に羽根車１０の過回転を防ぐ複数個の抵抗羽根２５を形成して、時間あたりの送水量が少なくなるのに伴って羽根車１０が回転し過ぎるのを抑止できるようにした。従来のこの種の流量計においては、羽根車１０が回転し過ぎることに由来して、計測結果が実際の送水量と合致せず、とくに送水量が少ない情況で計測結果にばらつきがあったが、本発明では、先のように抵抗羽根２５の回転抵抗によって羽根車１０の過回転を抑止できるので、流量計の計測結果のばらつきを抑止して、計測精度を向上でき、従って計測結果の信頼性を向上できる。
【００１２】
時間あたりの送水量が少なくなるのに伴って、計測結果が実際の送水量より漸減し、あるいは逆に増加するのを一掃できるので、送水量の大小にかかわらず常に一定の計測結果を得ることができ、その分だけ計測結果の信頼性を向上できる。羽根車１０のボス１１に抵抗羽根２５を付加することで、ばらつき特性を補正するので、主ケース１などの構造変更を行う必要がなく、流量計の計測精度を向上するのに必要なコストを削減できる。既存の流量計でも、羽根車１０を交換することによって計測精度を向上できるので、水道事業者と消費者とのいずれもが納得できる低コストの流量計を提供できる（請求項１）。
【００１３】
抵抗羽根２５を計測室Ｍの天井壁と羽根体１３の回転空間との間の滞水空間Ｓに臨んで設けると、送水量が少ない情況、つまり滞水空間Ｓ内の水が殆ど動かない状態の許に抵抗羽根２５を回転させて、羽根車１０の回転動作を確実に制動でき、従って、羽根車１０の過回転に由来する流量計の計測結果のばらつきをさらに確実に防止して計測精度を向上できる。抵抗羽根２５によって滞水空間Ｓ内の水を強制的に攪拌できるので、滞水空間Ｓ内の水が殆ど動かない情況において、水が腐るのを防止できる（請求項２）。
【００１４】
主ケース３０の内部に内ケース３１が装填される複箱型の流量計においては、計測室Ｍに臨むボス１１の周面に羽根車１０の過回転を防ぐ複数個の抵抗羽根２５を形成して、時間あたりの送水量が少なくなるのに伴って羽根車１０が回転し過ぎるのを抑止するので、先の流量計と同様に、流量計の計測結果のばらつきを抑止して計測精度を向上でき、従って計測結果の信頼性を向上できる（請求項３）。
【００１５】
抵抗羽根２５を、計測室Ｍの天井壁に設けた軸支凹部４１と、天井壁と羽根体１３の回転空間との間の滞水空間Ｓに臨んで設けると、送水量が少ない情況、つまり滞水空間Ｓ内の殆ど動かない水を抵抗羽根２５でかき混ぜ、しかも、軸支凹部４１内の水を抵抗羽根２５でかき混ぜることにより、羽根車１０の回転動作を確実に制動できるので、羽根車１０の過回転に由来する流量計の計測結果のばらつきをさらに確実に防止して計測精度を向上できる。抵抗羽根２５によって軸支凹部４１内の水を強制的に攪拌できるので、軸支凹部４１内の水が腐るのを防止できる（請求項４）。
【００１６】
【実施例】
図１ないし図５に、本発明に係る羽根車式の流量計の実施例を示す。図１において流量計は単箱型の流量計からなり、主ケース１と、上開口から主ケース１に嵌め込まれる上ケース２と、上ケース２内に収容される表示機構（図示していない）と、上ケース２の上面を塞ぐ窓板３と、主ケース１の上面を揺動開閉する蓋４などで外郭構造が構成してある。主ケース１の内部、具体的には主ケース１の内底壁と上ケース２との間に円筒状の計測室Ｍを形成し、その周壁の左右に流入口５と流出口６とが突設してある。図２に示すように、流入口５および流出口６は、主ケース１の周壁に対して斜めに傾く状態で逆ハ字状に配置してある。流入口５の内部にはストレーナー７が装着してある。
【００１７】
計測室Ｍの内部には、水の通過流量を計測するための羽根車１０が回転自在に軸支してある。図３に示すように羽根車１０は、縦長のボス１１と、ボス１１の下部に設けた羽根ボス１２と、羽根ボス１２の周面に等間隔おきに突設される６個の羽根体１３とを備えたプラスチック成形品からなる。羽根体１３と羽根ボス１２とは、羽根体１３に比べて上下幅が小さな羽根腕１４を介して繋がっている。
【００１８】
図４に示すように、ボス１１と羽根ボス１２とは別体のプラスチック成形品からなり、ボス１１の下部を羽根ボス１２の軸穴に圧嵌装着することにより、両ボス１１・１２が分離不能に一体化してある。ボス１１の上端にはリング状の磁石１６が固定され、その上面中央に部分球面状の上ピボット軸１７が形成してある。ボス１１の内面上部には、下面側に部分球面状の軸受面を備えた軸受片１８が固定してある。軸受片１８は、体摩耗性に優れた素材、例えば人造サファイアで形成する。
【００１９】
図１に示すように、上記の羽根車１０は、主ケース１の底壁中央に固定した支軸２０で遊転自在に軸支する。支軸２０はボス１１の軸穴に内嵌する上下に長い縦軸２１と、縦軸２１の上端に突設した擬宝珠状のピボット軸２２とを備えており（図４参照）、縦軸２１の下端に圧嵌固定したソケット２３を介して主ケース１の底壁に固定してある。このように、羽根車１０を支軸２０で軸支した状態においては、軸受片１８の軸受面がピボット軸２２で軸支され、上ピボット軸１７が上ケース２に凹み形成した軸受面２４で上方移動不能に抑え保持される。
【００２０】
使用状態においては、流入口５から計測室Ｍ内へ流入する水道水の流動作用によって、羽根車１０が図２において反時計回転方向へ回転する。この回転動作は、磁石１６と、上ケース２の内部に設けた磁石（図示していない）とからなるマグネットカップリングを介して、上ケース２内の表示機構に伝動される。表示機構には先の動力を受け継ぐギヤトレインが設けてあり、その終段ギヤで消費水量を表示する数字リングを回転操作し、同時に指針を回転操作して、計測室Ｍ内を通過した水道水の水量を表示する。
【００２１】
上記のように構成した流量計は、図５に符号Ｐで示すように、１時間あたりの送水量が１ｍ^３ 以下になると、符号Ｐ１で示すように計測結果が実際の送水量より漸減する傾向があり、１時間あたりの送水量が０．０６ｍ^３ 以下になると、符号Ｐ２で示すように、逆に計測結果が実際の送水量より増加する傾向がある。このばらつきの原因は定かではないが、Ｐ１の下限ピークとＰ２の上限ピークとの間の特性変化に着眼すると、計測室Ｍ内の通過水量が０．１ｍ^３ 前後より少なくなると、計測結果が実際の送水量より増加する傾向、つまり羽根車１０が必要以上に回転していることが判る。
【００２２】
そこで本発明では、計測室Ｍに臨むボス１１の周面に抵抗羽根２５を形成して、計測室Ｍ内の通過水量が概ね０．１ｍ^３ 前後より少なくなる場合に、羽根車１０の過回転を抑止できるようにした。図３に示すように、抵抗羽根２５はボス１１の周面４箇所に等間隔おきに突設してあって、羽根体１３の回転空間と計測室Ｍの天井壁との間を占める滞水空間Ｓに臨ませてある。
【００２３】
因みに、抵抗羽根２５が滞水空間Ｓ内の水道水をかき回すときの抵抗は、羽根車１０の回転数の増加にほぼ比例して変化し、計測室Ｍを通過する水道水から受ける羽根車１０の回転トルクも、同様に羽根車１０の回転数の増加にほぼ比例して変化する。しかし両者の変化率は必ずしも一致せず、水道水の通過に伴う羽根車１０の回転トルクの変化率のほうが充分に大きい。そのため、抵抗羽根２５の回転抵抗と、羽根車１０の回転トルクとの比を比較すると、計測室Ｍ内の通過水量が少ないほど、抵抗羽根２５の回転抵抗による制動効果が顕著に発揮される。その結果、本発明の流量計においては、図５に示すように従来のばらつき特性を補正して、計測室Ｍ内の通過水量の大小にかかわらず、計測結果をほぼ一定にすることができた。
【００２４】
本発明を複箱型の流量計に適用した実施例を以下に説明する。図６に示すように、複箱型の流量計は、流入口５および流出口６を備えている主ケース３０と、主ケース３０内に装填される内ケース３１と、上開口から内ケース３１に嵌め込まれる上ケース３２と、上ケース３２内に収容される表示機構（図示していない）と、上ケース３２の上面を塞ぐ窓板３３と、窓板３３の外面を揺動開閉する蓋３４などで外郭構造を構成している。内ケース３１の内部、具体的には内ケース３１の内底壁と上ケース２との間に円筒状の計測室Ｍを形成し、その内部に水の通過流量を計測する羽根車１０を配置している。
【００２５】
主ケース３０の内部は、主ケース３０に嵌め込んだ内ケース３１によって、流入口５に連なる下水室３５と、流出口６に連なる上水室３６とに区分されている。図７に示すように、下水室３５に臨む内ケース３１の周面には、下水室３５内の水道水を計測室Ｍ内へ流入させる９個の入口３８が螺旋状に開口してある。同様に、上水室３６に臨む内ケース３１の周面には、計測室Ｍ内の水道水を上水室３６へ流出させる３個の出口３９が螺旋状に開口してある（図８参照）。つまり、入口３８から計測室Ｍ内へ流入した水道水は、計測室Ｍ内を斜め上方へ通過しながら出口３９から上水室３６へと流出し、その間に羽根車１０を回転させる。
【００２６】
羽根車１０は、羽根体１３の数が７枚であることと、羽根腕１４が省略してあることを除けば、先に説明した羽根車１０と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付して、その説明を省略する。内ケース３１に固定した支軸２０で羽根車１０を遊転自在に軸支する点も先の実施例と同じである。
【００２７】
この実施例では、ボス１１の周面に羽根車１０の過回転を防ぐ４個の抵抗羽根２５を形成して、抵抗羽根２５の殆どが計測室Ｍの天井壁に凹み形成した軸支凹部４１内に収容され、その下部が計測室Ｍの天井壁と羽根体１３の回転空間との間の滞水空間Ｓ内で回転できるようにした。また、抵抗羽根２５の羽根面積をできるだけ大きくするために、ボス１１を上端に近づくほど小径にくびれさせた（図１０参）。滞水空間Ｓに臨む計測室Ｍの天井壁には抵抗リブ４２が放射状に形成してある。計測室Ｍの内底にも、同様の抵抗リブ４３が放射状に形成してある（図６参照）。
【００２８】
以上のように構成した複箱型の流量計によれば、図１１に符号Ｐで示すように、従来の流量計による計測結果と実際の送水量とのばらつきに比べて、本発明の流量計では、従来のばらつき特性を補正して、計測室Ｍ内の通過水量の大小にかかわらず計測結果を高精度化できた。
【００２９】
図１２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ抵抗羽根２５の変形例を示している。図１２（ａ）ではボス１１の中途部にフランジ壁４４を突設して、このフランジ壁４４と磁石１６を収容するボスとの間に抵抗羽根２５を形成した。図１２（ｂ）では抵抗羽根２５の下端を丸めて下すぼまり形状に形成した。図１２（ｃ）では羽ボス１２の上面から突出するボス１１の基端周面に、上下寸法が小さな抵抗羽根２５を突設するようにした。
【００３０】
上記の実施例以外に、ボス１１の周囲に設ける抵抗羽根２５の個数は、必要に応じて変更でき、その形も変更できる。ボス１１と羽根ボス１２とは一体に成形することができる。羽根車１０は主ケース１に固定した支軸２０で軸支する必要はなく、上ケース２・３２の側に固定した支軸で吊持状に軸支することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流量計の縦断正面図である。
【図２】流量計の横断平面図である。
【図３】羽根車の斜視図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】流量計のばらつき特性を示す特性線図である。
【図６】複箱型流量計の縦断正面図である。
【図７】流量計の下水室構造を示す横断平面図である。
【図８】流量計の上水室構造を示す横断平面図である。
【図９】羽根車の斜視図である。
【図１０】羽根車の軸支構造を示す縦断正面図である。
【図１１】複箱型流量計のばらつき特性を示す特性線図である。
【図１２】抵抗羽根の変形例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１ 主ケース
１０ 羽根車
１１ ボス
１３ 羽根体
２０ 支軸
２５ 抵抗羽根
Ｍ 計測室
Ｓ 滞水空間

Claims (4)

1. 主ケース１内の計測室Ｍに、水の通過流量を計測する羽根車１０が配置されて、回転自在に軸支されており、
   羽根車１０は、支軸２０で遊転自在に軸支される縦長のボス１１と、ボス１１の周面に放射状に設けられる複数個の羽根体１３とを備えており、
   計測室Ｍに臨むボス１１の周面に複数個の抵抗羽根２５が形成してあることを特徴とする羽根車式の流量計。
2. 計測室Ｍが、羽根体１３の回転空間と、天井壁と羽根体１３の回転空間との間を占める滞水空間Ｓとを含んで構成されており、
   抵抗羽根２５が滞水空間Ｓに臨んで設けてある請求項１記載の羽根車式の流量計。
3. 主ケース３０と、主ケース３０内に装填される内ケース３１とを備えており、
   内ケース３１内の計測室Ｍに、水の通過流量を計測する羽根車１０が配置されて、回転自在に軸支されており、
   羽根車１０は、支軸２０で遊転自在に軸支される縦長のボス１１と、ボス１１の周面に放射状に設けられる複数個の羽根体１３とを備えており、
   計測室Ｍに臨むボス１１の周面に複数個の抵抗羽根２５が形成してあることを特徴とする羽根車式の流量計。
4. 計測室Ｍの天井壁に軸支凹部４１が形成されて、その内部にボス１１の上部が非接触状態で嵌め込まれており、
   計測室Ｍの天井壁と羽根体１３の回転空間との間に滞水空間Ｓが設けられており、
   抵抗羽根２５が軸支凹部４１および滞水空間Ｓに臨んで設けてある請求項３記載の羽根車式の流量計。

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