(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口（２ａ）、流出口（２ｂ）、前記流入口に連なる流入通路（２ｃ）、前記流出口に連なる流出通路（２ｄ）及び前記流入通路と流出通路を区画する隔壁（２ｅ）を有するケース本体（１）と、前記隔壁（２ｅ）に設けられた穴（２ｆ）に挿入して前記ケース本体（１）の内部に組み込まれるインナーケース（４）と、周壁（４ａ）の下部に前記流入通路（２ｃ）に繋がる流入ノズル（４ｂ）を、前記周壁（４ａ）の上部に前記流出通路（２ｄ）に繋がる流出ノズル（４ｃ）をそれぞれ有し、内部が計量室（６）として構成された前記インナーケース（４）の計量室（６）に回転軸（７ａ）を縦に向けて収容される羽根車（７）と、この羽根車の回転数を前記計量室（６）を通過した流体の量に換算して表示する指示ユニット（５）とを具備し、前記羽根車（７）が前記回転軸（７ａ）の外周に形成された羽根（７ｃ）の上部に羽根車の回転バランスが保たれる形状、かつ、外周縁が全周において前記回転軸（７ａ）よりも径方向外側に突き出た形状の錘（７ｅ）を備えた流量計であって、
前記錘（７ｅ）が、前記羽根車（７）の羽根（７ｃ）間において自身を厚み方向に貫通する小孔（７ｆ）を複数個備えた流量計。
【請求項２】
前記小孔（７ｆ）が羽根車（７）の平面視において前記回転軸（７ａ）と同心の円上に周方向に定ピッチで前記羽根（７ｃ）の数と同数存在する請求項１に記載の流量計。
【請求項３】
前記小孔（７ｆ）の全部が同一内径を有する請求項１又は２に記載の流量計。
【請求項４】
前記小孔（７ｆ）が隣り合う羽根間の周方向中間点にある請求項１〜３のいずれかに記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機器の内部を通って流れる流体に押されて回転する羽根車を有し、その羽根車の回転数から計量室を通過した流体の流量を求める流量計、より詳しくは、小流量域での器差を従来品よりもさらに小さくして検出感度を高めた羽根車式流量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水の検針メータ（以下、水道メータと言う）などとして使用する流量計の１つに、首記の羽根車式流量計がある。その羽根車式流量計として、下記特許文献１に記載された羽根車を持つものが実用化されている。
【０００３】
特許文献１に記載された羽根車は、本出願人が開発したものであって、羽根車本体が羽根の上部に錘部材を備えている。
【０００４】
前記錘部材は、羽根車本体の回転軸の外周に別部材を外嵌して固定したものと羽根車本体に一体に形成されたものが考案されている。
【０００５】
特許文献１に記載された羽根車は、外周の平面視輪郭が前記回転軸と同心円の円板などであり、回転バランスに優れた形状となっている。
【０００６】
特許文献１に記載された羽根車は、特許文献１の図２〜図６に記載された単箱型や複箱型の流量計に採用される。
【０００７】
特許文献１の流量計は、複箱型と称されている。以下では、その複箱型の羽根車式流量計を例に挙げて説明を行う。
【０００８】
下部ケースと上部ケースとからなるケース本体と、そのケース本体の内部に組み込まれるインナーケースとこのインナーケースの内部に収容される羽根車を備えている。
【０００９】
ケース本体の下部ケースは、流入口、流出口、前記流入口に通じた流入通路、前記流出口に通じた流出通路、及び前記流入通路と流出通路を区画する隔壁を有しており、前記隔壁に設けられた穴に前記インナーケースが挿入されている。
【００１０】
そのインナーケースは、前記流入通路に繋がる流入ノズルを下部外周に、前記流出通路に繋がる流出ノズルを上部外周にそれぞれ有し、この下部インナーケースの内部に設けられた計量室に前記羽根車が回転軸を縦に向けて収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５１８８２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
羽根の上部に錘部材を有する特許文献１の羽根車は、流領域毎の器差の調整や調整用の部材を必要とせず、しかも、計測の全流領域で器差を小さくし、かつ、フラットにし得るものになっている。
【００１３】
その羽根車は、計量対象の流体、例えば水道水が前記計量室を通過するときに羽根が表と裏に圧力差を受け、その圧力差によって回転する。
【００１４】
前記錘部材は、流体の流れによって羽根車に働く浮力と自己の重量の釣り合いによって羽根車をバランスの取れる位置に保つ働きをし、それにより、特許文献１に記載の羽根車を採用した流量計は、流体の流れに起因した羽根車の浮き上がりが抑制されて計測の全流領域において器差の小さいフラットな特性が得られるものになる。
【００１５】
このように、特許文献１の羽根車を用いた流量計は、羽根車の優れた特性により計測精度と計測の安定性が向上する。
【００１６】
その特許文献１の羽根車を用いた流量計について更なる改善を試みたところ、従来の形状では水量が小さ過ぎて正確な計測ができなかった不感水量域での器差がより小さくなって正確な水量測定が可能になることを見出した。
【００１７】
この発明は、その改良された羽根車を持つ、小流量域での器差が従来品よりもさらに小さくて高感度検出が可能になった羽根車式流量計を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、この発明においては、流入口、流出口、前記流入口に連なる流入通路、前記流出口に連なる流出通路及び前記流入通路と流出通路を区画する隔壁を有するケース本体と、前記隔壁に設けられた穴に挿入して前記ケース本体の内部に組み込まれるインナーケースと、周壁の下部に前記流入通路に繋がる流入ノズルを、前記周壁の上部に前記流出通路に繋がる流出ノズルをそれぞれ有し、内部が計量室として構成された前記インナーケースの計量室に回転軸を縦に向けて収容される羽根車と、この羽根車の回転数を前記計量室を通過した流体の量に換算して表示する指示ユニットとを具備し、前記羽根車が回転軸の外周に形成された羽根の上部に羽根車の回転バランスが保たれる形状、かつ、外周縁が全周において前記回転軸よりも径方向外側に突き出た形状の錘を備えた流量計を改善の対象にして、
前記錘が、前記羽根車の羽根間において自身を厚み方向に貫通する小孔を複数個備えたものにした。
【００１９】
前記錘は、羽根車の回転軸と同心の円板（フランジ）や円錐部材などである。羽根車の回転バランスが保たれるその他の形状は前記特許文献１にも記載されているが後に詳しく述べる。
【００２０】
かかる流量計は、前記小孔を、羽根車の回転バランスが考慮された内径を持つ孔にして回転バランスが考慮された位置に配置する。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の流量計は、羽根車の羽根の上部に設けられる錘にその錘を厚み方向に貫通する小孔が形成されており、その小孔を通して錘の上下間で計測する流体の往来が起こる。
【００２２】
その往来により、流体の流れによって羽根車に加わる負荷が軽減され、これにより、流体中で回転する羽根車の重量バランス（流体の流れによって生じる浮力と自身の重量との釣り合い）が小孔の無い錘を有する羽根車を備えた従来品に比べてさらに安定し、器差特性がより向上する。
【００２３】
また、不感水量域においては、羽根車の羽根の表裏に加わる圧力差が極僅かなことから、羽根車は回転しない。
【００２４】
これに対し、錘に小孔のある羽根車を備えた流量計は、小孔を通じての錘の上下間での流体の往来と流体の流れによって生じる浮力効果とによってこれまでは不感水量域とされていた領域においても羽根車が回転するようになり、より少ない流量の正確な計量が可能になって水道メータなどの性能と信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の流量計の一例を示す断面図である。
【図２】図１の流量計の分解斜視図である。
【図３】図１の流量計に採用した羽根車の平面図である。
【図４】図１の流量計に採用した羽根車の縦断面図である。
【図５】図１の流量計に採用した羽根車の斜視図である。
【図６】羽根車の他の例を示す平面図である。
【図７】羽根車のさらに他の例を示す平面図である。
【図８】従来の流量計の小流量域での器差特性を示すグラフである。
【図９】この発明の流量計の小流量域での器差特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面の図１〜図９に基づいて、この発明の流量計の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１及び図２に示した流量計Ｍは、水道メータとして使用する複箱型の羽根車式流量計であって、下ケース２及び上ケース３からなるケース本体１と、そのケース本体の内部に組み込まれるインナーケース４及び指示ユニット５と、インナーケース４の内部の計量室６に収容される羽根車７とで構成されている。
【００２８】
ケース本体１の下ケース２は、流入口２ａ、流出口２ｂ、流入口２ａに連なる流入通路２ｃ、流出口２ｂに連なる流出通路２ｄ、及び流入通路２ｃと流出通路２ｄを区画する隔壁２ｅを有する。
【００２９】
この下ケース２の隔壁２ｅに設けられた穴２ｆ（図１参照）に前記インナーケース４が挿入される。そのインナーケース４は、周壁４ａの下部に前記流入通路２ｃに繋がる流入ノズル４ｂを、前記周壁４ａの上部に前記流出通路２ｄに繋がる流出ノズル４ｃをそれぞれ有し、流入ノズル４ｂと流出ノズル４ｃが開口した内部の部屋が計量室６となっている。
【００３０】
その計量室６の中心には、インナーケース４に保持された垂直配置のピボット軸８が設置されている。
【００３１】
なお、前記流入ノズル４ｂと流出ノズル４ｃは、それぞれ複数個が周方向に間隔をあけて設けられている。
【００３２】
指示ユニット５は、後述する駆動側マグネット７ｂと組み合わせて磁気継手を構成する従動側マグネット５ａと、歯車機構５ｂと、その歯車機構５ｂを介して前記従動側マグネット５ａの回転に連動する積算指示機構５ｃをインナーケース４の上部に配置されるカップ状のユニットケース（これもインナーケース）５ｄに内蔵した周知の機器である。
【００３３】
羽根車７は、図３〜図５に詳しく示したように、回転軸７ａの上部に、従動側マグネット５ａに対向させる駆動側マグネット７ｂを有する。回転軸７ａに固定されたその駆動側マグネット７ｂの回転がユニットケース５ｄの回転軸受入れ凹部の天井壁を隔てた位置にある従動側マグネット５ａに伝わる。
【００３４】
その従動側マグネット５ａの回転は羽根車７の回転に連動し、これにより羽根車７の回転数が指示ユニット５により流体の流量（羽根車７が収容された計量室６を通過した量）に換算され、積算された換算値が計測流量として表示される。
【００３５】
羽根車７は、回転軸７ａの周囲に羽根７ｃを複数枚有しており、その羽根７ｃが流体（例示の流量計で計測する流体は水道水）の圧力を受けて羽根車７が回転する。
【００３６】
回転軸７ａは、下端開口の軸孔７ｄを有しており、その軸孔７ｄに前記ピボット軸８が挿入されて羽根車７の支持がなされる。
【００３７】
例示の流量計Ｍに採用した羽根車７は、樹脂の一体成形品である。この羽根車７は、羽根７ｃの上部に自己の回転バランスが保たれる形状（図のそれは回転軸７ａと同心の円板）の錘７ｅと、その錘７ｅを厚み方向（回転軸７ａの長手方向）に貫通する小孔７ｆを有する。
【００３８】
前記小孔７ｆは、例示の羽根車７においては、同一内径の孔が羽根７ｃと同数設けられている。その小孔７ｆは、図３に示すように、回転軸７ａと同心の円上、かつ、各羽根７ｃ間の周方向中間点にある。
【００３９】
前記錘７ｅは、回転軸７ａと同心の円板のほかに、羽根７ｃの厚み方向中央や隣り合う羽根間の中間点に頂角を有する平面視形状が図６に示すような正多角形の板や角錐体、対角部が回転軸７ａを基準にして平面視形状が対称形状をなす非正多角形の板や角錐体といったものも考えられる。
【００４０】
回転軸７ａからの平面視における径方向突出量が周方向に等ピッチで交互に変化し、その径方向突出量の最大位置と最小位置がそれぞれ回転軸７ａと同心の円上にある平面視形状が図７に示すような花びら状の錘７ｅであってもよく、この形状でも羽根車７の回転バランスが保たれる。
【００４１】
前記小孔７ｆは、羽根車７の回転バランスが考慮された内径を持つ孔であって、各小孔７ｆは回転バランスが考慮された位置にある。
【００４２】
図示の羽根車７が備える小孔７ｆは、全部が同一内径であるが、設置総数が４以上の偶数個となる小孔については、内径の異なる２種類の孔が周方向に交互に配置されていても構わない。
【００４３】
また、図示の羽根車７が備える小孔７ｆは、全部が周方向に等ピッチで回転軸７ａと同心の円上、かつ、隣り合う羽根間の周方向中間点に配置されているが、この配置に限定されない。
【００４４】
例えば、周方向の等分点、かつ、回転軸７ａを基準にして対称位置に配置される設置総数が４以上の偶数個の小孔７ｆについては、同径の小孔が羽根車７の回転中心から対称位置の小孔の中心までの距離が等しい位置にあればよく、羽根車７の回転中心までの距離が異なる小孔７ｆが周方向に交互に配置されていても差し支えない。
【００４５】
また、羽根の数が４以上の偶数個である羽根車７については、小孔７ｆの総数は、羽根７ｃの数と同数である必要はなく、その数を羽根７ｃの数の１／ｎ（ｎは２以上の整数）にしてその小孔７ｆを羽根車７の回転軸基準の対称位置に配置することも許容される。
【００４６】
水道メータなどの流量計については、国際規格やＪＩＳ規格が今後改訂される可能性があるが、小孔７ｆの開設位置、孔径、設置数は任意に変更することが可能である。従って規格の改訂があった場合、その小孔の開設位置、孔径、設置数を容易に改訂後の規格に合致させることできる。
【実施例】
【００４７】
図３〜図５に示した形状の羽根車７を有する水道メータ用の流量計を試作した。その試作流量計に採用された羽根車７は、羽根７ｃ、錘７ｅ及び回転軸７ａの外周側が比重１．０５のＡＢＳ樹脂で、回転軸７ａの軸孔形成部が比重１．４３のＰＭＯ（ポリアセタール）樹脂でそれぞれ形成され、さらに、回転軸７ａの上部に駆動側マグネット７ｂが取付けられており、総重量は約９ｇである。
【００４８】
また、その羽根車の寸法諸元は、羽根７ｃの外径Ｄ（図３参照。以下も同じ）：４５ｍｍ、羽根７ｃの枚数：７、円板状錘７ｅの直径ｄ：φ２４ｍｍ、図４に示した羽根車の全高Ｈ：４１．０ｍｍ、小孔７ｆの総数：７、小孔７ｆの孔径：φ２ｍｍである。
【００４９】
この試作流量計について水道水の小流量域での器差性能を調べた。性能の比較のために、小孔の無い羽根車を用いた従来品の流量計（小孔の有無を除く他の諸元は、試作発明品と同一）の小流量域での器差性能を調べた。
【００５０】
その結果を図８及び図９に示す。図８は従来品の器差性能の測定データ、図９は試作発明品の器差性能の測定データである。
【００５１】
この評価試験のデータから判るように、小孔付き錘を有する羽根車を採用した流量計は、ＪＩＳ基準の要求性能枠（図８及び図９の枠Ａ）内での器差が従来品よりも小さくて安定しており、０．１ｍ３／ｈ以下の流量でも器差が０％に近い正確な計測ができるものになっている。
【００５２】
なお、例示の流量計は、複箱型であるが、この発明は、単箱型の流量計に適用しても高精度検出の効果を期待できる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｍ          流量計
１          ケース本体
２          下ケース
２ａ        流入口
２ｂ        流出口
２ｃ        流入通路
２ｄ        流出通路
２ｅ        隔壁
２ｆ        穴
３          上ケース
４          インナーケース
４ａ        周壁
４ｂ        流入ノズル
４ｃ        流出ノズル
５          指示ユニット
５ａ        従動側マグネット
５ｂ        歯車機構
５ｃ        積算指示機構
５ｄ        ユニットケース
６          計量室
７          羽根車
７ａ        回転軸
７ｂ        駆動側マグネット
７ｃ        羽根
７ｄ        軸孔
７ｅ        錘
７ｆ        小孔
８          ピボット軸
Ａ          小流領域における器差のＪＩＳ基準の要求性能枠
【図１】
0006675606.tif 000002
【図２】
0006675606.tif 000003
【図３】
0006675606.tif 000004
【図４】
0006675606.tif 000005
【図５】
0006675606.tif 000006
【図６】
0006675606.tif 000007
【図７】
0006675606.tif 000008
【図８】
0006675606.tif 000009
【図９】
0006675606.tif 000010