(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路を形成するケーシングと、軸穴部を中心とする周囲に通水部を有し、前記流路の一次側および二次側に前記軸穴部を対向して配される一対の軸受と、この一対の軸受間に位置して前記流路に収容される羽根車と、この羽根車に一体に設けられる磁石と、前記ケーシングの一部に設けられ、前記磁石の回転を検出する磁気センサと、前記羽根車の両端面それぞれから一体的に突出する回転軸とからなり、この回転軸を軸受の前記軸穴部に回転自在に枢支した流量センサであって、前記回転軸は、羽根車の片側端面に突設した樹脂製の突起部と、前記羽根車の反対側端面に突設した軸棒とからなり、前記突起部は、前記磁石を収容して羽根車の片側端面に取付可能な樹脂製キャップに一体成形してなり、この樹脂製キャップの周面には前記磁石の磁力を透過させるための窓を形成したことを特徴とする流量センサ。
【請求項２】
軸棒を枢支する軸受は、軸穴部が金属製である請求項１記載の流量センサ。
【請求項３】
回転軸は、軸先が先鋭または球面である請求項１または請求項２記載の流量センサ。
【請求項４】
軸棒は、金属製である請求項１から請求項３のうち何れか一項記載の流量センサ。
【請求項５】
軸受は、軸穴部から整流翼を放射状に設けてなる請求項１から請求項４のうち何れか一項記載の流量センサ。
【請求項６】
浄水の積算流量を計測可能に浄水器に内蔵した請求項１から請求項５のうち何れか一項記載の流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆる軸流型の流量センサに係り、羽根車に固定した軸芯を回動可能に支持した構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、流路内に水流と同軸に羽根車を回転可能に設け、この羽根車に取り付けた磁石と磁気センサの組み合わせによって羽根車の回転数を計測し、この回転数から水量を算出可能とした、いわゆる軸流型の流量センサが公知であり、水道の積算メータの計測部に採用される他、浄水器に適用してフィルターの交換時期を報知する目的に用いられる（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００３】
なお、特許文献１および２に開示の流量センサは何れも、流路を形成するセンサーケースの二次側（下流側）に設けたハブ中心に軸芯の一端を回転不能に固定し、この軸芯の他端側に磁石付きの羽根車を回転可能に支持した構成である。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９９７１１号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および２の流量センサは、軸芯をいわゆる片持ち梁状に固定したものである。このように軸芯を片持ち梁状に固定して設ける場合、その一端をハブ中心に圧入もしくはインサート成形によって固定するのが一般的であるが、これを狭小なセンサーケース内で行うには、少なくとも人力では行えず、専用の製造装置あるいは複雑な製造工程を必要とするから、製造コストが嵩む。また、通水量の計測精度を高めるには、軸芯と流路の軸を完全に一致させることが必要であるが、軸芯は片持ち梁状に固定されるため、軸芯が流路に対して斜めに固定される恐れもあった。さらに、羽根車は軸芯上を周方向に回転するだけでなく、軸方向にも摺動可能であるため、羽根車が振動や水流の変化等で軸芯上を摺動し、計測精度に影響を及ぼす恐れもあった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、構成を複雑化することなく、耐久性に優れ、且つ、高精度な計測が可能な流量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成するために本発明では、流路を形成するケーシングと、軸穴部を中心とする周囲に通水部を有し、前記流路の一次側および二次側に前記軸穴部を対向して配される一対の軸受と、この一対の軸受間に位置して前記流路に収容される羽根車と、この羽根車に一体に設けられる磁石と、前記ケーシングの一部に設けられ、前記磁石の回転を検出する磁気センサと、前記羽根車の両端面それぞれから一体的に突出する回転軸とからなり、この回転軸を軸受の前記軸穴部に回転自在に枢支した流量センサであって、前記回転軸は、羽根車の片側端面に突設した樹脂製の突起部と、前記羽根車の反対側端面に突設した軸棒とからなり、前記突起部は、前記磁石を収容して羽根車の片側端面に取付可能な樹脂製キャップに一体成形してなり、この樹脂製キャップの周面には前記磁石の磁力を透過させるための窓を形成するという手段を用いた。この手段においては、羽根車と回転軸は一体的に回転する。
【００１１】
そして、軸受は全てを樹脂から構成することができるが、少なくとも軸穴部を金属製とすることが好ましい。耐摩耗性を考慮したものである。一方、軸棒は樹脂製としても、羽根車と同時に交換できるため、メンテナンスが容易である。ただし、軸棒を金属製とすれば、樹脂製よりも高強度の回転軸とすることができる。
【００１２】
さらに、回転軸は、少なくとも二次側の軸先が先鋭または球面であることが好ましい。軸受との摩擦抵抗が小さく、羽根車が容易に回転するからである。また、両軸先とも上記形状とした場合は、独楽の原理によって芯ブレを防止することができる。
【００１３】
また、軸受は、軸穴部から整流翼を放射状に設けてなることが好ましい。この場合、整流翼の間が通水部となり、ここを通る流水が整流される。
【００１４】
なお、本発明の流量センサは、浄水の積算流量を計測するように浄水器に内蔵可能であることが好ましい。このように適用することで、浄水器のフィルター交換時期を容易に報知することができるからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転軸が羽根車に一体的に設けられるため、これを一つの部材として容易に流水センサを組み立てることができる。また、回転軸は両端を２つの軸受で枢支するため、片持ち梁状に一端のみを枢支する場合に比べて、より確実に流路の中心軸と位置させることができ、このような正確な心出しによって、羽根車をより正確に流量に応じて回転させることができる。さらに、羽根車が回転軸上を摺動することがないため、常に同じ条件で水流を受け、精度が高く、安定した計測が可能となる。
【００１６】
また、回転軸の片側について、羽根車の片側端面から樹脂製の突起部を突設するようにしたので、従来の樹脂成形法により羽根車と突起部を一体成形することが可能となり、回転軸の片側を容易に構成することができる。さらに、磁石が収容可能な樹脂製キャップを羽根車に取り付けるようにしたので、このキャップによって羽根車と磁石を容易に一体化でき、しかも突起部は前記キャップに一体成形するから、回転軸の片側を容易に構成することができる。また、反対側の回転軸は金属製の軸棒からなるため、耐摩耗性に優れる。
【００１８】
さらに、軸棒を枢支する軸受は、軸穴部を金属製としたため、軸穴部の経時的摩耗を防止することができる。
【００１９】
さらに、回転軸の軸先を先鋭または球面としたため、軸穴部との摩擦抵抗が小さくなって、小さな流量でも羽根車を回転させることができ、計測レンジを大きく確保することができる。また、軸先が先鋭または球面であるため、これを回転軸とする羽根車は、独楽の回転に見られるように、軸穴部との接点、即ち回転支点が安定するから、芯ブレがない状態で回転する。従って、安定した計測が可能である。
【００２０】
また、軸穴部から整流翼を放射状に設けたものについては、軸受に整流機能を一体化でき、構成が合理化される上、大きな流量や流量変化が生じたとしても乱流の発生が抑制され、常に羽根車を流量に見合った速度で回転させることができる。
【００２１】
さらに、本発明の流量センサは小型化が可能であるため、例えば、水道の蛇口に取り付けられる小型浄水器にも容易に組み込むことができ、このように浄水量センサ部として適用することにより、浄水フィルターの交換時期を正確に報知することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の第一実施形態を示す流量センサの断面図である。同図において、１はケーシング、２は羽根車、３は磁石、４は磁気センサ（図示せず）のボックスである。
【００２３】
ケーシング１は、内部に羽根車２が収容可能な直線状の流路１ａを形成してなる略筒状であって、前記流路１ａの二次側（下流側）には軸受１ｂを一体成形してなる。この軸受１ｂは、流路の中心軸上に軸穴部１ｂを形成すると共に、この軸穴部１ｂの周囲に整流翼１ｃを複数放射状に形成したものである。整流翼１ｃの間は出水用の通水部として機能する。また、軸穴部１ｂは、その一次側端面の中心に凹部１ｄが形成されると共に、外周面がこの部分の流路１ａのテーパ状内周面１ｅと平行して、両者間隔が等間隔となるように円錐状に形成してなる。整流翼１ｃの間（通水部）を通過する際の水圧を一定にして、乱流を防ぐためである。
【００２４】
羽根車２は、外周面に水力を回転力に変換可能な螺旋羽根２ａを複数枚設けたもので、例えば、例えば合成樹脂によって成形される。ここで、この羽根車２の二次側端面には、キャップ５が着脱自在に取り付けられる。このキャップ５は、磁石３を収容可能な空間を有して、羽根車２に一体的に取付固定されるもので、磁石３を羽根車２と一体的に回転させるものである。また、このキャップ５の二次側端面の中心には、上記軸受１ｂの軸穴部１ｂに枢支可能な突起部５ａが一体成形されている。この突起部５ａは、羽根車２の二次側に回転軸を構成するもので、この実施形態では、その軸先を先鋭としている。なお、キャップ５の周面には、磁石３の磁力を透過させるためるの窓５ｂが形成されている。
【００２５】
一方、羽根車２の反対側端面、即ち一次側端面の中心には、例えばステンレスなどの金属からなる軸棒６が軸方向に埋入されている。この軸棒６は、二次側の一部を羽根車２に埋め込んで一次側は一部露出させることによって、羽根車２の反対側端面における回転軸を構成している。なお、軸棒６は樹脂製であってもよい。また、軸棒６の埋入方法は、軸棒６の埋入部が羽根車２から容易に抜け出さない方法であれば、圧入やインサート成形などを採用する。ただし、圧入による埋入が最も簡便であり、コスト的にも有利である。
【００２６】
さらに、流路１ａの一次側（上流側）には、上記軸棒６の軸受７を配している。この軸受７は、中心に軸棒６の露出部分を枢支可能に遊挿する軸穴部７ａを設けたもので、その周囲には、二次側の軸受１ｂと同様に、複数の整流翼７ｂを放射状に成形した車輪状である。整流翼７ｂの間は入水用の通水部として機能する。また、この実施形態では、この軸受７をケーシング１とは別部材として成形し、流路１ａの一次側に着脱可能に嵌合するように構成している。なお、この軸受７も、前記二次側の軸受１と同様に、通水部の内外周面を平行させており、通水部の全域を同径とすることで、この部分の水圧を一定に保って乱流が発生することを防止している。
【００２７】
上記構成の流量センサは、予め羽根車２にキャップ５（磁石３）および一次側の軸棒６を組み付けて一体化しておき、これを一つの部材としてケーシング１の一次側開口から流路１ａ内に挿入し、ケーシング２の二次側開口に別体の軸受７を嵌合するだけで、非常に簡単に組み立てることができる。
【００２８】
そして、この流量センサを、例えば浄水器における浄水路に組み付けることで、従来の磁気センサ型流量センサと同様の原理によって浄水の積算流量を測定することができる。その上、上記流量センサによれば、羽根車２を両軸で枢支しているため、片軸の場合と比べて、回転が安定する。しかも、両端の回転軸（キャップ５の突起部５ａおよび軸棒６）は羽根車２と一体化されるため、羽根車２が回転軸上を軸方向に摺動することがなく、安定した計測が可能である。さらに、この実施形態では、キャップ５の突起部５ａの軸先を先鋭としているため、二次側の軸穴部１ｂとの摩擦抵抗が小さく、小さな流量でも羽根車２が回転するため、広いレンジで流量を計測することができる。さらにまた、上記実施形態では、より好ましい例として、軸受１ｂ・７に整流翼を設けて通水部を構成したから、乱流の発生が防止される。ただし、軸受１ｂ・７の通水部は、任意形状の貫通孔によって構成されることを排除するものではない。
【００２９】
なお、上記実施形態では、ケーシング１の二次側開口に継手９の一端をＯリングによって水密に挿入した上、Ｅリング１０によってケーシング２に着脱可能に固定している。従って、当該構成によれば、継手９を取り外すことによって流量センサの分解も可能であり、内部メンテナンスを容易に行うことができることができる。ただし、ケーシング１の一次側および二次側の接続構造は任意な構成である。また、上記実施形態では、キャップ５によって羽根車２に対する磁石３の一体的取り付けと二次側の回転軸（突起部５ａ）を構成するようにしたが、磁石３は羽根車２と一体的に回転するのであれば上記取付態様に限定されず、また、キャップ５を省略し、羽根車２の端面に突起部５ａを一体成形することによって二次側の回転軸を構成してもよい。さらにまた、突起部５ａや軸棒６の軸先は、先鋭であることが好ましいが、球面状であってもよく、切りっぱなしの形態も排除しない。
【００３０】
図２は、本発明の第二の実施形態を示したものであり、同図中、１１はケーシング、１２は羽根車、１３は磁石、１４は磁気センサ（図示せず）のボックスである。
【００３１】
ケーシング１１は、内部に羽根車１２が収容可能な直線状の流路１１ａを形成してなる略筒状であり、前記流路１１ａの一次側および二次側には軸受１５および１６が配されている。これら軸受１５・１６は、何れも中心に軸穴部１５ａ・１６ａを凹設すると共に、その周囲に整流翼１５ｂ・１６ｂを複数枚放射状に設けた車輪状であり、ケーシング１１とは別体に成形されて流路１１ａに嵌挿して組み付けられるものである。そして、整流翼１５ｂ・１６ｂそれぞれの間を通水部とすると共に、当該通水部の内外面を平行させて、この部分に同径の通水路を構成することによって、乱流の発生を防止している。
【００３２】
一方、羽根車１２は、外周面に水力を回転力に変換する羽根１２ａを螺旋状に複数枚設けたもので、例えば合成樹脂によって成形される。そして、この実施形態では、羽根車１２の一次側（上流側）端面に磁石１３を一体的に埋め込むと共に、この磁石１３と共に例えばステンレスなどの金属製の軸棒１７を羽根車１２に貫設している。この軸棒１７は、両端が露出するように羽根車１２に貫設され、当該露出した両端は回転軸として上記軸受１５・１６の軸穴部１５ａ・１６ａに枢支可能に遊挿されて羽根車１２と一体的に回転するものである。なお、軸棒１７は樹脂製であってもよい。また、軸棒１７を羽根車１２に貫設するには、圧入またはインサート成形によって行うことができるが、両者１２・１７が一体化できるものであれば、その他の方法を採用することができる。
【００３３】
ここで、羽根車１２は水圧によって二次側に押圧されるため、この実施形態では、二次側の軸受１５の軸穴部１５ａを金属製として、耐摩耗性を向上させている。さらに、この金属製軸穴部１５ａに対応する軸棒１７の二次側軸先を先鋭として、摩擦抵抗の低減を図り、耐摩耗性をより高くすると共に、少ない流量で羽根車１２が回転するようにしていることは上記第一実施形態と同じである。
【００３４】
上記構成の流量センサによれば、ケーシング１１の流路１１ａに先ず二次側の軸受１５を嵌挿しておき、予め磁石１３および軸棒１７が一体的に設けた羽根車１２を挿入した後、一次側に軸受１６を嵌合するだけで、非常に簡単に組み立てることができる。そして、この流量センサでは、羽根車１２に１本の軸棒１７を貫設して回転軸を構成するため、より簡単な構成で正確な心出しを行うことができ、さらに、一方の軸受１５の軸穴部１５ｂを金属製としたので、耐摩耗性にも優れる。また、磁石１３はその一部を羽根車１２に埋め込むことによって両者１２・１３を一体化したので、より構成が簡易であり、このことで磁石１３を収容するキャップを省略できるため、全長が短い、より小型の流量センサとすることができる。
【００３５】
なお、この実施形態でも、上記第一実施形態と同様、ケーシング１１の二次側開口に継手１８の一端をＯリングによって水密に挿入した上、Ｅリング１９によってケーシング２に着脱可能に固定することで、流量センサの分解を可能としているが、一次側および二次側の接続構造は任意である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る流量センサの断面図
【図２】本発明の第二の実施形態に係る流量センサの断面図
【符号の説明】
【００３７】
１・１１  ケーシング
２・１２  羽根車
３・１３  磁石
１ｂ・１５  二次側の軸受
５ａ  突起部（二次側の回転軸）
６  軸棒（一次側の回転軸）
７・１６  一次側の軸受
１７  軸棒（回転軸）
【図１】
0005103256.tif 000002
【図２】
0005103256.tif 000003