叶轮支承构件、使用了该叶轮支承构件的叶轮支承构造及水表的制作方法

本发明涉及叶轮支承构件、使用了该叶轮支承构件的叶轮支承构造及水表。

背景技术：

已知有一种具有支枢的水表，其通过树脂一体地形成枢轴的外周部和承受叶轮的载荷的前端部，且枢轴由比树脂的硬度高的芯材形成(专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-205833号公报

技术实现要素：

发明的概要

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种能够以低成本准确地计量流量的水表用的叶轮支承构件、使用了该叶轮支承构件的叶轮支承构造及水表。

用于解决课题的方案

为了解决所述课题，第一方案记载的叶轮支承构件的特征在于，由合成树脂一体地形成有前端部、轴部、凸缘部、以及螺纹部，

所述前端部具有前端半球形状，

所述轴部包括具有第一外径的第一轴部、具有比第一外径大的第二外径的第二轴部、以及从所述第一轴部朝向所述第二轴部逐渐扩径的第三轴部，

所述凸缘部在所述第二轴部的下端沿着与所述轴部的轴线正交的方向突出地形成，

所述螺纹部在所述凸缘部的下端形成有阳螺纹。

为了解决所述课题，第二方案记载的叶轮支承构造的特征在于，

所述叶轮支承构造具有流入口及流出口，且在内底部一体地形成有第一方案记载的叶轮支承构件，该第一方案记载的叶轮支承构件将对应于自来水的流量而旋转的叶轮支承为旋转自如。

第三方案记载的发明以第二方案记载的叶轮支承构造为基础，其特征在于，

所述叶轮支承构件使用填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)来形成，通过镶嵌成形而一体形成于计量室的内底部，该计量室设置在具有流入口及流出口的壳主体的内部，且在外周部具有与所述流入口连通的流入通路及与所述流出口连通的流出通路。

第四方案记载的发明以第三方案记载的叶轮支承构造为基础，其特征在于，

所述计量室使用耐冲击性聚苯乙烯树脂(HIPS)来形成。

第五方案记载的发明以第三方案记载的叶轮支承构造为基础，其特征在于，

所述计量室使用填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)来形成。

第六方案记载的发明以第二方案记载的叶轮支承构造为基础，其特征在于，

所述叶轮支承构件使用填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)来形成，所述叶轮支承构件的所述螺纹部螺合于具有流入口及流出口的计量室的内底部。

为了解决所述课题，第七方案记载的水表的特征在于，具备：

第二方案至第六方案中任一方案记载的叶轮支承构造；及

叶轮，其具有主轴和从所述主轴呈放射状地突出的多张叶片，该主轴具有第一轴孔部和第二轴孔部，该第一轴孔部具有第一内径，该第二轴孔部具有比第一内径大的第二内径，所述叶轮由所述叶轮支承构造支承且对应于自来水的流量而旋转。

发明效果

根据第一方案记载的发明，提供一种能够以低成本准确地计量流量的水表用的叶轮支承构件。

根据第二方案至第五方案记载的发明，提供一种与不具有本结构的情况相比能够以低成本抑制叶轮在自来水中的旋转阻力的增加的叶轮支承构造。

根据第六方案记载的发明，提供一种与不具有本结构的情况相比能够以低成本抑制叶轮在自来水中的旋转阻力的增加且容易进行维修的叶轮支承构造。

根据第七方案记载的发明，提供一种与不具有本结构的情况相比能够以低成本准确地计量流量的水表。

附图说明

图1是具备内壳30的双箱式水表10的纵向剖视图。

图2a是枢轴1的立体图，图2b是俯视图，图2c是主视图。

图3是固定有枢轴1的一体构造的内壳30的纵向剖视图。

图4是将用于向内壳30镶嵌成形枢轴1的模具闭合的状态的剖视示意图。

图5是用于说明内壳30内的枢轴1支承叶轮25旋转的剖视示意图。

图6是叶轮的计量室兼作为下壳的单箱式水表10A的纵向剖视图。

图7是固定有枢轴1的下壳20A的纵向剖视图。

具体实施方式

接下来，参照附图说明本发明的实施方式的具体例子，但是本发明没有限定为以下的实施方式。

需要说明的是，在以下的使用了附图的说明中，附图是示意性的附图，应注意的是各尺寸的比例等与现实的尺寸不同，为了便于理解而适当省略了必要的构件以外的图示。

“第一实施方式”

(1)水表的结构

图1是表示具备内壳30的水表10的一般性的结构的纵向剖视图。以下，参照附图，对提供了作为本实施方式的叶轮支承构件的一例的枢轴1、使用了该枢轴1的作为叶轮支承构造的一例的内壳30的双箱式水表10(以下，记为水表10)的整体结构进行说明。

(1.1)水表的整体结构

水表10具有在两端形成有流入口21及流出口22的作为流入部外箱的下壳20，在流入口21内安装有过滤器23。

在下壳20内收纳有内壳30。在内壳30分别设有多个流入嘴31和流出嘴32，在内壳30的内底部33的中心竖立设置有枢轴1。

在内壳30内，在轴上部具有驱动侧磁铁24的叶轮25由枢轴1支承为旋转自如。

在叶轮25的上方经由下衬垫G1而设有指示单元40。

并且，在内壳30内划出具有多个流入嘴31和流出嘴32的计量室A，在计量室A内收容有叶轮25。

指示单元40包括:记录箱41、下底板42、上底板43、装配有磁铁45的磁铁齿轮46、齿轮列47、指针48(未图示)、标度盘49、经由O型圈S1而安装的玻璃板50。

并且，磁铁齿轮46的磁铁45与叶轮25的驱动侧磁铁24隔着记录箱41的底壁而对置，且进行磁耦合(以下，记为磁铁耦合M)。

在指示单元40上经由上衬垫G2设有上壳53，该上壳53与下壳20螺合。在上壳53通过销54而安装有上下开闭自如的盖55。

(1.2)水表的动作

这样构成的水表10通过将其流入口21及流出口22与上游侧的自来水管及下游侧的自来水管(未图示)连接来使用。从流入口21流入的自来水一边由过滤器23除去杂质一边向下壳20内流入。

然后，通过内壳30的多个流入嘴31向内壳30内的计量室A流入，对应于水量而使叶轮25旋转之后，从流出嘴32流出。然后，从下壳20的流出口22向下壳20外流出。

此时，叶轮25的旋转经由磁铁耦合M向指示单元40传递，经由齿轮列47使指针48转动，而且使标度盘49旋转，从而利用指示单元40来显示在水表10内通过的自来水的累计流量值。

(2)枢轴

图2a是枢轴1的立体图，图2b是俯视图，图2c是主视图。以下，参照附图，说明枢轴1的构造。

枢轴1通过合成树脂在同一轴线上一体地形成前端部2、轴部3、凸缘部4、螺纹部5。

前端部2设为前端半球形状，减少承受并支承叶轮25的载荷时的叶轮25的旋转阻力。

轴部3包括：具有第一外径的第一轴部3a、具有比第一外径大的第二外径的第二轴部3b、从第一轴部3a朝向第二轴部3b逐渐扩径的第三轴部3c。第一轴部3a嵌插于叶轮25的第一轴孔部26a而支承叶轮25旋转，第二轴部3b嵌插于叶轮25的第二轴孔部26b而支承叶轮25旋转(参照图5)。

本实施方式的枢轴1一体地形成承受叶轮25的载荷的前端部2、嵌插于叶轮25的第一轴孔部26a而支承叶轮25旋转的第一轴部3a、嵌插于叶轮25的第二轴孔部26b而支承叶轮25旋转的第二轴部3b。因此，在同一轴线c上，通过前端部2和由第一轴部3a、第二轴部3b构成的轴部3高精度地支承叶轮25旋转而减少叶轮25的旋转阻力。

凸缘部4在第二轴部3b的下端沿着与轴部3的轴线c正交的方向突出地形成，在凸缘部4的下面侧形成有螺纹部5，该螺纹部5在与轴部3的轴线c相同的轴线上形成有阳螺纹。

如图2b、图2c所示，凸缘部4设为沿着与轴部3的轴线c正交的方向突出的薄板状，外形形状设为多边形。作为多边形形状，没有特别限定，但是多边形形状优选作为如后所述在与内壳30的内底部33的中心螺合而竖立设置时存在旋转卡挂(回転掛かり)的形状。作为多边形形状，可列举三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。

如后所述，在将枢轴1竖立设置于内壳30的内底部33的中心时，螺纹部5与形成于内壳30的内底部33的阴螺纹部33a螺合。另外，在通过镶嵌成形而将枢轴1一体形成于内壳30时，螺纹部5被利用作为防脱部。尤其是在枢轴1和内壳30分别由不同的合成树脂形成时，由于螺纹部5的阳螺纹而增大拔出力。

(3)内壳30

图3是固定有枢轴1的一体构造的内壳30的纵向剖视图，图4是将用于向内壳30镶嵌成形枢轴1的模具闭合的状态的剖视示意图，图5是用于说明内壳30内的枢轴1支承叶轮25旋转的剖视示意图。以下，参照附图，说明使用了枢轴1的作为叶轮支承构造的内壳30的结构。

(3.1)内壳30的结构

内壳30具有内底部33，且作为上端开口的圆筒状的筒体而形成。在内壳30的内底部33的中心部固定有朝向计量室A的中央部突出的枢轴1，从而构成叶轮支承构造。

在内壳30的内部设有计量室A，在该计量室A内，承受流体的流体压而旋转的叶轮25旋转自如地嵌插并设于枢轴1。

在内壳30的周壁30a的下部，从下壳20的流入口21朝向计量室A沿切线方向设有多个流入嘴31。在内壳30的周壁30a的上部，设有从计量室A朝向下壳20的流出口22开口的流出嘴32。

叶轮25包括主轴26和从该主轴26呈放射状地突出的多张叶片27，该主轴26具有第一轴孔部26a和第二轴孔部26b，该第一轴孔部26a供枢轴1嵌插且具有第一内径，该第二轴孔部26b具有与第一内径相比进行了扩径的第二内径，在主轴26的上端部固定有构成磁铁耦合M的驱动侧磁铁24。

叶轮25通过将枢轴1的第一轴部3a嵌插于第一轴孔部26a且将枢轴1的第二轴部3b嵌插于第二轴孔部26b而被支承旋转。

(3.2)内壳30的成形

内壳30将枢轴1以直立于内壳30的内底部33的中心部的方式通过镶嵌成形一体形成，从而构成叶轮支承构造。

在内壳30与枢轴1的镶嵌成形之前，枢轴1使用合成树脂通过注塑成形而一体形成前端部2、轴部3、凸缘部4、螺纹部5。

作为形成枢轴1的合成树脂的材料，使用填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)。枢轴1为了在计量室A的内部支承承受流体的流动的压力而旋转的叶轮25旋转，需要由在流体内的摩擦磨损特性优异的材料形成。

聚缩醛的本来具有的自润滑性例如在水中有时不起作用，但是通过适当填充PAN系的碳纤维，使得碳纤维作为个体润滑剂发挥作用，从而能够良好地维持叶轮25在水中的摩擦磨损特性。

并且，内壳30在将枢轴1保持为直立于内壳30的内底部33的中心部的状态下，使用耐冲击性聚苯乙烯树脂(HIPS)或者填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)通过注塑成形来形成。

如图4所示，内壳30的镶嵌成形用模具具有固定模具M1和可动模具M2，在可动模具M2上设有用于供预先注塑成形的枢轴1嵌合的嵌合孔M2a。在固定模具M1设有用于注入树脂的多个浇口G。需要说明的是，浇口G可以根据成形条件等而设定适当的个数和配置位置。

为了在闭合模具时使固定于可动模具M2的枢轴1直立且没有偏差地固定，需要高精度地管理嵌合孔M2a相对于可动模具M2的直角度及孔径间隙。

在可动模具M2的侧面以能够移动的方式设有滑动芯部Sa以形成流出嘴32。需要说明的是，流入嘴31通过与形成计量室A的可动模具M2的芯部的推切(push-cutting)来形成。

在可动模具M2的底面M2c设有用于在注塑成形后取出内壳30的多个推顶销P1(未图示)。另外，在固定模具M1的底面M1c的中央部设有保持枢轴1的支承销P2，该支承销P2嵌合并保持于枢轴1的减重孔中。

并且，在使可动模具M2相对于固定模具M1上升而闭合了模具的状态下，从浇口G向模腔C内注入树脂，由此以预先注塑成形而形成的枢轴1为中心，在其周围形成内壳30。

其结果是，得到下述的叶轮支承构造，在该叶轮支承构造中，使用填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)而形成的枢轴1在使用耐冲击性聚苯乙烯树脂(HIPS)或填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)而形成的内壳30的内底部33的中心部一体地竖立设置。

如图5所示，在双箱式水表10中，从流入嘴31流入的水流F在使叶轮25旋转之后，向流出嘴32流出，但是由于流出嘴32接近于流入嘴31地配置于内壳30的周壁30a，因此从流入嘴31流入的水流F仅作用于叶轮25的叶片27的外周部而使叶轮25旋转。

其结果是，处于叶轮25的中心附近的流体通过叶轮25的旋转而被向周壁30a侧拉近，叶轮25的中心附近的压力相对下降。

另外，由于处于叶轮25的下部的流体也要向周壁30a侧流动，因此叶轮25的下部的压力也下降，叶轮25被向下方按压(参照图5R)。其结果是，载荷作用于支承叶轮25的枢轴1，在长期使用的情况下，枢轴1的前端部2磨损而使叶轮25的位置下降，由此计量值可能会发生仪表误差变动。

根据本实施方式的内壳30，一体地形成有承受叶轮25的载荷的具有前端半球形状的前端部2、嵌插于叶轮25的第一轴孔部26a而支承叶轮25旋转的第一轴部3a、以及嵌插于叶轮25的第二轴孔部26b而支承叶轮25旋转的第二轴部3b的枢轴1在内壳30的内底部33的中心一体地竖立设置。

因此，通过由前端部2承受叶轮25的载荷，并且在由轴部3构成的旋转支承部中，在设为比第一轴部3a大径的第二轴部3b处，使PV值下降并高精度地支承旋转，从而抑制枢轴1的磨损，并能够长期高精度地维持计量室A内的上下方向的支承位置。

另外，本实施方式的内壳30在将枢轴1保持为直立于内壳30的内底部33的中心部的状态下，使用耐冲击性聚苯乙烯树脂(HIPS)或填充有聚丙烯腈(PAN)系的碳纤维的聚缩醛(POM)通过注塑成形而一体形成。

因此，能够省去内壳30与枢轴1的组装作业而得到低成本的叶轮支承构造。

此外，能够无偏差地保持内壳30的周壁30a与叶轮25的叶片27的前端部的间隙，从而在计量室A内高精度地支承叶轮25旋转。

“第二实施方式”

(1)水表的整体结构及动作

图6是表示叶轮的计量室兼作为下壳的单箱式水表10A的一般性的结构的纵向剖视图。

以下，参照附图，对提供了作为本实施方式的叶轮支承构件的一例的枢轴1、使用了该枢轴1的作为叶轮支承构造的一例的下壳20A的单箱式水表10A(以下，记为水表10A)的整体结构进行说明。需要说明的是，对于与第一实施方式的双箱式水表10相同的构成要素，标注相同的符号而省略详细的说明。

水表10A具有在两端形成有流入口21A及流出口22A的作为流入部外箱的下壳20A，在该下壳20A的内部划出具有流入口21A及流出口22A的计量室A。

在计量室A内，在轴上部具有驱动侧磁铁24的叶轮25由枢轴1支承为旋转自如。在计量室A的上侧，以相对于计量室A进行了挡水的状态装配有作为指示机构部的由齿轮列构成的机械式的指示单元40。

这样构成的水表10A的流入口21A及流出口22A与上游侧的自来水管及下游侧的自来水管(未图示)连接，从流入口21A流入的自来水一边由过滤器33A除去杂质一边向下壳20A内流入。

然后，向下壳20A内的计量室A流入，对应于水量而使叶轮25旋转之后，从下壳20A的流出口22A向下壳20A外流出。

此时，叶轮25的旋转经由磁铁耦合M向指示单元40传递，经由齿轮列47使指针48(未图示)转动，而且使标度盘49旋转，从而利用指示单元40来显示在水表10A内通过的自来水的累计流量值。

(2)下壳

图7是固定有枢轴1的下壳20A的纵向剖视图。以下，参照附图，说明使用了枢轴1的作为叶轮支承构造的下壳20A的结构。

下壳20A作为具有内底部23A且上端开口的圆筒状的筒体而形成，且具有流入口21A及流出口22A。在流入口21A具备过滤器33A。

在下壳20A的内底部23A的中心部形成有阴螺纹部23Aa，枢轴1的螺纹部5与该阴螺纹部23Aa螺合而垂直地竖立设置于内底部23A。

枢轴1的凸缘部4的外形形状设为存在旋转卡挂的多边形，使用公知的具有多边形承口部的旋转工具等而与下壳20A的阴螺纹部23Aa螺合。其结果是，枢轴1牢固地固定于下壳20A的内底部23A，即使在长期的使用中也能可靠地固定。

在本实施方式中，凸缘部4的外形形状设为六边形，但是作为多边形形状，可以设为三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等。

叶轮25旋转自如地支承于这样构成的下壳20A的枢轴1上。其结果是，在叶轮25的载荷由前端部2承受的状态下，叶轮25的具有第一内径的第一轴孔部26a、具有与第一内径相比进行了扩径的第二内径的第二轴孔部26b分别被枢轴1的具有第一外径的第一轴部3a、具有比第一外径大的第二外径的第二轴部3b嵌插，从而叶轮25被支承旋转。

因此，能够使叶轮25的载荷分散，在由轴部3构成的旋转支承部中，在设为比第一轴部3a大径的第二轴部3b处，能够使PV值下降并高精度地支承旋转，能够抑制枢轴1的磨损。

另外，在更换枢轴1时，在解除了螺合之后，能够使用旋转工具等通过螺合新的枢轴1而容易地将其竖立设置。

符号说明

1…枢轴

2…前端部

3…轴部

3a…第一轴部

3b…第二轴部

3c…第三轴部

4…凸缘部

5…螺纹部

10…双箱式水表

10A…单箱式水表

20、20A…下壳

21、21A…流入口

22、22A…流出口

23、33A…过滤器

23A…内底部(下壳)

23Aa…阴螺纹部(下壳)

24…驱动侧磁铁

25…叶轮

26…主轴

26a…第一轴孔部

26b…第二轴孔部

27…叶片

30…内壳

30a…周壁

31…流入嘴

32…流出嘴

33…内底部(内壳)

33a…阴螺纹部

40…指示单元

41…记录箱

42…下底板

43…上底板

45…磁铁

46…磁铁齿轮

47…齿轮列

48…指针(未图示)

49…标度盘

50…玻璃板

53…上壳

55…盖

A…计量室

S1…O型圈

M1…固定模具(模具)

M2…可动模具(模具)

M2a…嵌合孔(模具)

P2…支承销