| 【発明の名称】 |
ガスメータ |
| 【発明者】 |
【氏名】友田 馨一
【氏名】吉永 明生
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| 【要約】 |
【課題】ガス使用量急増時における応答性を向上し、ハンチングが生じない切換弁を備えるガスメータを提供する。
【解決手段】ガスメータ２０は供給口２１と排出口２２とを連通する第１流路２３に大流量計量手段２４が介在され、この大流量計量手段２４の上流側の第１流路２３に切換弁２５が介在される。この切換弁２５をバイパスして第１流路２３に接続される第２流路２６に小流量計量手段２７が介在される。切換弁２５は弁座３２に対して角変位して開閉動作を行う弁体３３を有する。切換弁２５の上方には相互に対向する一対のダイヤフラム３０，３１が設けられ、ダイヤフラム３０，３１は小流量計量手段２７での圧力損失に応じて相互に近接／離反する方向に変位し、この変位がクランク機構５０を介して切換弁２５の弁体３３に伝達される。各ダイヤフラム３０，３１には永久磁石片８３，８４を備える弁開時設定手段８０が設けられる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 供給口と排出口とを連通する第１流路に介在され、流過するガス流量を計量する大流量計量手段と、大流量計量手段よりも上流側の第１流路に介在される切換弁と、切換弁をバイパスして第１流路に接続される第２流路に介在され、流過するガス流量を計量する小流量軽量手段とを備え、前記切換弁は、第１流路に介在される弁座と、弁座でのガス流過方向に垂直な方向に変位自在に弁座に装着される弁体とを有し、小流量計量手段の上流側と下流側との差圧によって変位駆動するダイヤフラムによって切換弁の弁体は、弁開および弁閉動作することを特徴とするガスメータ。
【請求項２】 前記ダイヤフラムは互いに対向して２枚設けられ、対向する内面側の各内圧力室に小流量計量手段側の上流側の圧力が導かれ、外面側の各外圧力室に小流量計量手段の下流側の圧力が導かれることを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
【請求項３】 小流量計量手段の上流側と下流側との差圧が予め定める値に達するまでは磁気吸引力によって弁体が開弁動作することを阻止する永久磁石片を有する弁開時設定手段が設けられることを特徴とする請求項１または２記載のガスメータ。
【請求項４】 弁体を弁閉方向にばね付勢するばね部材が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のガスメータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス使用量を計量するガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】大量にガスを使用する大需要家用にガスの大流量を計量可能なガスメータが望まれている。しかし大流量計量可能な計量手段では小流量を正確に測定することは困難であり、１つの計量手段で小流量から大流量まで正確に測定できる計量手段は構成が大きくなり、製造コストも高くなってしまう。そのため大流量のみ計量可能な大流量計量手段と小流量のみ計量可能な小流量計量手段とを備え、ガス使用量に応じて流路を切換える切換弁を設け、大流量計量手段と小流量計量手段とを併用するガスメータが、本件出願人によって特開平１０−２２７６７８号公報で提案されている。
【０００３】図１３はこのような切換弁を備えるガスメータ１の構造を示す模式図である。ガスメータ１には供給口２と排出口３とを連ねる第１流路４に大流量計量手段５が介在され、この大流量計量手段５の上流側の第１流路４に切換弁１０が介在される。この切換弁１０をバイパスして第１流路４に接続される第２流路６に小流量計量手段７が介在される。
【０００４】切換弁１０の上方にはダイヤフラム１１が設けられ、ダイヤフラム１１の上方の第１圧力室１５は小流量計量手段７よりも下流側の第１流路４に連通し、ダイヤフラム１１の下方の第２圧力室１６は小流量計量手段７よりも上流の第２流路６に連通する。
【０００５】ガス使用量が小流量である場合には切換弁１０の弁座８に弁体９が着座して第１流路４が遮断されており、ガスは第２流路６を流過して小流量計量手段７で計量されて排出口３から排出される。ガス使用量が増加すると小流量計量手段７での圧力損失が大きくなり、小流量計量手段７の上流側と下流側とで差圧が大きくなる。するとダイヤフラム１１の上方の第１圧力室１５の圧力が第２圧力室１６よりも低下してダイヤフラム１１が上方に変位する。ダイヤフラム１１は切換弁１０の弁体９に連結されているので、このダイヤフラム１１の上方への変位によって弁体９が上方に持上がり、切換弁１０が開いて第１流路４が開放する。これによって大流量を第１流路４を流過させて小流量計量手段７の圧力損失が低下する。これとともに小流量計量手段から大流量計量手段に切換えて大流量計量手段５でガス使用量を計量する。
【０００６】また、ガス使用量が減少すると小流量計量手段７での圧力損失が低下し、これによってダイヤフラム１１が下方に変位して弁体９が弁座８に着座し、第１流路４が遮断されて再び小流量計量手段７によってガス使用量が計量されることになる。このようにして小流量から大流量まで正確に計量することが可能となる。
【０００７】このような小流量計量手段７の圧力損失に応じて変位するダイヤフラム１１によって切換弁１０を開弁および閉弁させる場合には、ハンチング現象が生じる。ハンチング現象は、たとえば圧力損失が高くなって切換弁１０が開いたとき、この開弁動作によって圧力損失が低下し、すぐに切換弁１０が閉じ、閉じると再び圧力損失が増加して切換弁１０が開き、このようにして弁体９が開閉動作を繰返す現象を指す。
【０００８】図１３に示されるように、弁体９は弁座８に対して上下に変位して開閉動作を行うので、弁体９の変位方向とガスの流過方向とが同じであり、弁体９の背面にガスの流れが大きく作用し、上方に弁開したとき、上方から下方に流れるガスが弁体の背面に作用してすぐに弁体が下がって弁閉し、弁開閉動作がさらに大きくなる。
【０００９】ガスメータ１ではこのようなハンチング現象を抑えるために、クラッチ１２、ばね１３およびソレノイド１４によって弁体９の開閉動作の制御を行っている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のガスメータ１ではクラッチやソレノイドなど複雑な構成でハンチング現象を抑制しているため、構成が大きくなり、また部品点数も増加するといった問題を有する。
【００１１】また、ガス使用量が小流量から急激に大流量になった場合には、弁体９の上方から大きな背圧が作用するため、すぐには切換弁１０が開かず、ガス使用量急増時の応答性が悪いといった問題も有する。
【００１２】本発明の目的は、小流量計量手段および大流量計量手段を併用するガスメータにおいて、簡単な構成で切換弁のハンチングを防ぎ、ガス使用量急増時の切換弁の応答性も良好なガスメータを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明は、供給口と排出口とを連通する第１流路に介在され、流過するガス流量を計量する大流量計量手段と、大流量計量手段よりも上流側の第１流路に介在される切換弁と、切換弁をバイパスして第１流路に接続される第２流路に介在され、流過するガス流量を計量する小流量軽量手段とを備え、前記切換弁は、第１流路に介在される弁座と、弁座でのガス流過方向に垂直な方向に変位自在に弁座に装着される弁体とを有し、小流量計量手段の上流側と下流側との差圧によって変位駆動するダイヤフラムによって切換弁の弁体は、弁開および弁閉動作することを特徴とするガスメータである。
【００１４】本発明に従えば、ダイヤフラムは小流量計量手段の圧力損失に応じて変位駆動し、このダイヤフラムの変位によって切換弁が開閉する。たとえばガス使用量が小流量の場合には切換弁が閉じており、ガスは第２流路を流過して小流量計量手段によって計量される。ガス使用量が増加すると圧力損失が大きくなり、これによって切換弁が開いて第１流路をガスが流過して大流量計量手段によって計量される。
【００１５】従来の切換弁の弁体はガスの流過方向に変位していたため、弁体の背面にガスの流れが作用してハンチングが生じやすい構成となっていたが、本発明の弁体はガスの流過方向に垂直な方向に変位する構成となっているので、ガスの流れで閉弁動作することなく、これによってハンチング現象が抑制される。
【００１６】また従来の切換弁では急激にガス使用量が増加したときに弁体に作用する背圧が弁体の閉弁方向に作用するために、切換弁がすぐに開かないといった現象が生じていたが、本発明の弁体はガスの流過方向に垂直な方向に変位するので、大きな背圧に拘わらず迅速に開弁および閉弁動作を行うことができ、ガス使用量の急増時でも切換弁の応答性が良好である。さらに、このように弁座に対して垂直な方向にスライドして開閉する構造は弁閉時の気密性および耐久性が高く、高い信頼性を有しており、長期間使用するガスメータに好適である。
【００１７】請求項２記載の前記ダイヤフラムは互いに対向して２枚設けられ、対向する内面側の各内圧力室に小流量計量手段側の上流側の圧力が導かれ、外面側の各外圧力室に小流量計量手段の下流側の圧力が導かれることを特徴とする。
【００１８】本発明に従えば、小流量計量手段での圧力損失が大きくなると内圧力室の圧力が増加し、外圧力室の圧力が低下してダイヤフラムは互いに離反する向きに変位する。逆に圧力損失が低下すると、互いに近接する向きに変位する。このように相互に近接または離反する２枚のダイヤフラムを利用して弁体を変位させるので、切換弁の開閉に充分な駆動力を得ることができる。
【００１９】請求項３記載の本発明は、小流量計量手段の上流側と下流側との差圧が予め定める値に達するまでは磁気吸引力によって弁体が開弁動作することを阻止する永久磁石片を有する弁開時設定手段が設けられることを特徴とする。
【００２０】圧力損失が予め定める値に達するまでは小流量計量手段で計量するので、このときには切換弁を確実に閉止しておく必要がある。本発明の弁開時設定手段は磁気吸引力によって小流量計量手段の圧力損失が予め定める値に達するまでは弁体の開弁動作を阻止し、圧力損失が予め定める値をを超えると、磁気吸引力に打ち勝ってダイヤフラムが変位して切換弁が開くように設定する。このように磁石を用いるといった簡単な構成で切換弁の開閉のタイミングを正確に行うことができる。また、このような磁気吸引力によってダイヤフラムの変位を抑制することによってガス使用量小量時に生じやすいハンチング現象も防ぐことができる。
【００２１】請求項４記載の本発明は、弁体を弁閉方向にばね付勢するばね部材が設けられることを特徴とする。
【００２２】本発明に従えば、弁体は常に弁閉方向にばね付勢されているので、ガス使用量が大流量から小流量に減少したとき、正確にダイヤフラムの変位に追従して切換弁を閉止することができる。小流量計量手段での計量時には確実に切換弁を閉止しておく必要があり、本発明ではばね部材を用いてガス流量減少時に確実に切換弁を閉止することができる。これによって小流量計量手段での計量時に切換弁が開いているといったことを防ぐことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態であるガスメータ２０の構造を模式的に示す図である。ガスメータ２０は、業務用などガス使用量の多い大需要家用のガスメータである。ガスメータ２０は大流量のガス流量を計量する大流量計量手段２４と、小流量のガス流量を計量する小流量計量手段２７と、切換弁２５とを備え、供給口２１から排出口２２にわたって連通する第１流路２３に大流量計量手段２４が介在され、この大流量計量手段２４よりも上流側の第１流路２３に切換弁２５が介在される。この切換弁２５よりも上流側の第１流路２３と大流量計量手段２４よりも下流側の第１流路２３とに接続されて切換弁２５をバイパスする第２流路２６に小流量計量手段２７が介在され、この小流量計量手段２７は第２流路２６を流過する小流量のガス流量を計量する。
【００２４】切換弁２５の上流側には互いに対向する第１および第２ダイヤフラム箱４０，４１を有する弁駆動手段３４が設けられる。第１ダイヤフラム箱４０に収納される第１ダイヤフラム３０と第２ダイヤフラム箱４１に収納される第２ダイヤフラム３１とは互いに対向して配置され、各ダイヤフラム箱４０，４１の内側の第１内圧力室４２，第２内圧力室４３はそれぞれ内壁１０５，１０６に形成される開口４６，４７を介して切換弁２５よりも上流側の第１流路２３に連通している。ダイヤフラム３０，３１に関して内圧力室４２，４３とは反対側の第１および第２外圧力室４４，４５はそれぞれ小流量計量手段２７および大流量計量手段２４よりも下流側の第１流路２３に連通している。
【００２５】切換弁２５が閉止状態にある場合には、供給口２１から供給されるガスは第２流路２６を介して小流量計量手段２７でガス使用量が計量されて排出口２２から排出されるが、このとき小流量計量手段２７の上流側の圧力は各ダイヤフラム箱４０，４１の内圧力室４２，４３に導かれ、小流量計量手段２７よりも下流側の圧力は外圧力室４４，４５に導かれる。これによって小流量計量手段２７の圧力損失によって小流量計量手段２７の上流側と下流側との差圧が大きくなった場合には各ダイヤフラム３０，３１は相互に離反する方向に変位することになる。
【００２６】切換弁２５は第１流路２３に介在される弁座３２と、この弁座３２に装着される弁体３３とを有し、弁体３３は弁座３２の弁孔５１でのガス流過方向Ａに垂直な方向に角変位自在に弁座３２に装着される。前記第１および第２ダイヤフラム３０，３１と弁体３３との間にはクランク機構５０が設けられ、第１および第２ダイヤフラム３０，３１の相互に近接／離反する変位によって弁体３３が角変位駆動されて弁体３３が開閉動作する。
【００２７】弁駆動手段３４よりも上流側の第１流路２３には遮断弁３７が介在される。この遮断弁３７は制御手段３５によって制御され、地震や過大流量などの異常発生時に制御手段３５からの遮断信号に応答して第１流路２３を遮断し、ガスの供給を停止する。
【００２８】大流量計量手段２４および小流量計量手段２７は、それぞれ流過するガス流量に応じたガス計量信号を制御手段３５に入力する。制御手段３５ではこれらのガス計量信号に基づき、ガスメータ２０を通過するガス通過流量が予め定める切換流量Ｑ１に達するまでは小流量計量手段２７からのガス計量信号を積算してガス使用量を求める。ガス使用量が増加し、ガス通過流量が前記予め定める切換流量Ｑ１を超えると大流量計量手段２４からの計量信号に基づいてガス使用量を求める。この切換流量Ｑ１は、切換弁２５が開き始めるときの弁開閉流量Ｑ２よりも小さく、かつ大流量計量手段２４で計量可能な最低の値とする。
【００２９】図２はガスメータ２０の構造を示す縦断面図であり、図３は図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図であり、図４は図２の切断面線ＩＶ−ＩＶから見た断面図である。ガスメータ２０は矩形箱状のハウジング５５を有し、このハウジング５５内に小流量計量手段２７、大流量計量手段２４、切換弁２５および弁駆動手段３４が内蔵され、ハウジング５５の上に制御手段３５が乗載されて取付けられる。
【００３０】ガスメータ２０の供給口２１は図３に示されるようにハウジング５５の左上に設けられ、排出口２２は右上に設けられ、この排出口２２の下に大流量計量手段２４が設けられる。ハウジング５５の中央部には正面側（図３の手前側）に小流量計量手段２７が内蔵されて背面側（図３の奥側）に弁駆動手段３４が内蔵され、この弁駆動手段３４の下に切換弁２５が配置される。また供給口２１の直下には遮断弁３７が設けられる。遮断弁３７は、図４に示されるように第１流路２３に介在される弁座５６と弁体５７を有し、ガスメータ使用時には遮断弁３７が開いている。制御手段３５からの遮断信号が入力されると遮断弁３７のソレノイドによって弁体５７が弁座５６に着座して第１流路２３が遮断される。この遮断状態を解除するにはハウジング５５の正面に設けられる復帰ボタン５８を押圧操作することによって弁体５７を押し戻す。
【００３１】小流量計量手段２４は本実施形態では膜式ガスメータであり、これによってガス使用量が小量であっても正確に計量することができる。また大流量計量手段２４は本実施形態ではフルイディック式ガスメータであり、これによってコンパクトな構成で大量のガス使用量を正確に計量することができる。
【００３２】供給口２１から供給されたガスは遮断弁３４の弁座５６を通過して小流量計量手段２７および切換弁２５に導かれる。図２〜図４で示す図では切換弁２５は閉止状態にあるので、遮断弁３４を通過したガスはすべて小流量計量手段２７のガス導入口６０（図４参照）に導入される。導入されたガスは小流量計量手段２７で計量されてガス導出口６１から排出され、第２流路２６を介して第１流路２３に合流し、大流量計量手段２４に導かれる。大流量計量手段２４を流過してガス流量が計量されたガスは排出口２２から排出される。
【００３３】図５は弁駆動手段３４および切換弁２５を示す断面図であり、図６はその正面図であり、図７はその平面図であり、図８は切換弁２５の平面図である。なお図５〜図８では切換弁２５は閉止状態にある。弁駆動手段３４の第１および第２ダイヤフラム箱４０，４１は互いに対向して平行に配置され、下端部が連結部７７によって結合され、ハウジング５５に支持される。第１および第２ダイヤフラム箱４０，４１間には永久磁石片８３，８４を有する弁開時設定手段８０およびクランク機構５０が設けられる。
【００３４】クランク機構５０は第１および第２リンク６５，６６、クランク円盤６７および連結軸６８を有する。連結軸６８は、第１ダイヤフラム箱４０および第２ダイヤフラム箱４１間の中央部で各ダイヤフラム箱４０，４１に平行に上下に延び、連結軸６８の軸線である第１軸線Ｌ１まわりに角変位自在に連結部７７に軸支される。この連結軸６８の上端部がクランク円盤６７の中央部に第１軸線Ｌ１まわりの変位が阻止されてトルク伝達可能に連結される。前記軸線Ｌ１に垂直で、各ダイヤフラム３０，３１の中央を通り、ダイヤフラム３０，３１の変位方向に水平に延びる軸線を第２軸線Ｌ２とすると、弁開時設定手段８０はこの軸線Ｌ２に沿って配置される。
【００３５】クランク機構５０の第１および第２リンク６５，６６は前記第２軸線Ｌ２に略平行に設けられ、第１ダイヤフラム３０に接続される第１リンク６５は図５の紙面に対して軸線Ｌ２よりも手前側（図７の下方）に配置され、第２ダイヤフラム３１に連結される第２リンク６６は図５の紙面に対して軸線Ｌ２の奥側（図７の上方）に配置される。各リンク６５，６６はそれぞれ一端部が第１および第２ダイヤフラム３０，３１に、第１軸線Ｌ１に平行な軸線まわりに角変位自在に連結される。第１リンク６５の他端部は第１軸線Ｌ１よりも第２ダイヤフラム箱４１側で、第１軸線Ｌ１に平行な軸線まわりに角変位自在にクランク円盤６７に連結される。同様に第２リンク６６の他端部も第１軸線Ｌ１よりも第１リンク４０側で、第１軸線Ｌ１に平行な軸線まわりに角変位自在にクランク円盤６７に連結される。
【００３６】このような構成によって第１および第２ダイヤフラム３０，３１が互いに離反する方向に変位したとき各リンク６５，６６およびクランク円盤６７を介して連結軸６８が図７において時計まわりである弁開方向Ｃに角変位し、逆に第１および第２ダイヤフラム３０，３１が相互に近接する向きに変位したときには連結軸６８は図７において反時計まわりである弁閉方向Ｄに角変位する。なお連結軸６８の各変位量は４５°である。
【００３７】切換弁２５の弁座３２は円形であり、ハウジング５５に取付けられ、中心角が４５°の略扇形の弁孔５１が周方向に等間隔に４個形成される。この弁座３２は前記第１軸線Ｌ１と同軸に配置され、この中心に凹所９０が形成される。弁体３３も弁座３２と略同径の円形であり、中央部に下方に突出するピン９１が形成され、このピン９１が弁座３２の凹所９０に嵌まり込むことによって弁体３２は第１軸線Ｌ１まわりに角変位自在に弁座３２に装着される。弁体３３にも中心角が４５°の略扇形の開口９２が周方向に等間隔に４個形成される。この弁体３３の中央部の上方には凹所９３が形成され、この凹所９３に連結軸６８の下端部が嵌まり込む。連結軸６８の下端部には第１軸線Ｌ１に垂直に連結棒６９が連結軸６８に対して挿通され、第１軸線Ｌ１まわりの変位が阻止されてトルク伝達可能に連結される。連結棒６９の両端部には切欠き９６，９７が形成され、弁体３３から上方に突出するピン９４，９５が各切欠き９６，９７に嵌まり込んで角変位自在に連結される。このような構成によって連結軸６８の第１軸線Ｌ１まわりの角変位によって弁体３３が弁座３２上でスライド角変位して弁開および弁閉動作を行う。
【００３８】弁開時設定手段８０は第１ダイヤフラム３０に取付けられる第１取付棒８１と第２ダイヤフラム３１に取付けられる第２取付棒部８２と第１および第２取付棒８１，８２の先端部に取付けられる永久磁石片８３，８４とから構成される。各取付棒８１，８２はそれぞれ第２軸線Ｌ２に沿って配置され、基端部が第１および第２ダイヤフラム３０，３１の中央部に固定され、先端部が対向するように配置される。この先端部に取付けられる永久磁石片８３，８４はそれぞれ対向する面が互いに反対の磁極となるように各取付棒８１，８２に取付けられる。このような構成によって第１および第２ダイヤフラム３０，３１は互いに近接する方向に磁気吸引力が作用することになる。切換弁３５が閉止位置にあるとき各永久磁石片８３，８４が最も近接した位置にある。
【００３９】第１および第２ダイヤフラム箱４０，４１の各外圧力室４４，４５と各内圧力室４２，４３との差圧による各ダイヤフラム３０，３１の駆動力が、最も近接した位置にあるときの永久磁石片８３，８４の磁気吸引力を上まわると、各ダイヤフラム３０，３１は前記磁気吸引力に抗して互いに離反する方向に変位して切換弁２５が開き始める。したがって、切換弁２５が閉止状態にあるときの弁開時設定手段８０の各永久磁石片８３，８４の間隔を調整することによって切換弁２５の弁開するタイミングを調整することができる。本実施形態では大流量計量手段２４で計量可能な最小ガス流量である切換流量Ｑ１よりも大きい弁開閉流量Ｑ２に達したときに切換弁２５が開くように前記永久磁石片８３，８４の位置を調整する。また永久磁石片８３，８４が最も近接したときであっても、互いに密着しないように設けて、各ダイヤフラム３０，３１に極度に大きな力が作用しないように構成する。
【００４０】連結軸６８を軸支する連結部７７とクランク円盤６７との間には弁体３３を弁閉方向Ｄにばね付勢するばね部材１００が介在される。ばね部材１００は捩りばねによって構成され、一端部がクランク円盤６７に連結され、他端部が連結部７７に連結れ、クランク円盤６７が図７において反時計まわりに角変位するようにばね付勢する。これによって弁体３３は弁閉方向Ｄにばね付勢されることになる。
【００４１】図９は切換弁２５が全開したときの弁駆動手段３４および切換弁２５の断面図であり、図１０はその平面図であり、図１１は切換弁２５の平面図である。切換弁２５が閉止位置にあるときには、永久磁石片８３，８４の磁気吸引力によって各ダイヤフラム３０，３１が相互に近接する向きに磁気吸引されて各ダイヤフラム３０，３１はそれぞれダイヤフラム箱４０，４１の内壁１０５，１０６に支持されている。このときには図８に示されるように、弁体３３の開口９０と弁座３２の弁孔３１とが周方向にずれて弁閉状態にある。切換弁２５が全開状態にあるときには、図９に示されるように各ダイヤフラム３０，３１が相互に最も離反し、ダイヤフラム箱４０，４１の外壁１０７，１０８に各ダイヤフラム３０，３１が支持された状態にある。このとき図１１に示すように弁座３２の弁孔５１と弁体３３の開口９２とが一致して、全開状態となる。弁座３２には各弁孔５１の周縁部に沿って凸条１１０が形成され、閉止位置にあるときの弁体３３の各開口９２の周縁部に対応する弁座３２にも凸条１１０が形成され、これらの凸条１１０上に弁体３３が気密に乗載される。このような凸条１１０によって弁座３２と弁体３３との接触面積が小さくなり、摺動抵抗が低減し、スムーズにスライドして開閉することができる。このような切換弁２５の構造によって、閉止時のガス漏れ量を２リットル／時以下とすることができる。
【００４２】図１２は、ガス使用量Ｑ（ｍ3／時）とガスメータ２０での圧力損失、すなわち供給口２１と排出口２２との差圧ΔＰ（Ｐａ）との関係を示すグラフであり、図１２において実線Ｅで示す。なお図１２において破線Ｆで示すグラフは、大流量計量手段２４の上流側と下流側との差圧を示す。
【００４３】ガス使用量Ｑが０のとき、切換弁２５は閉止状態にあり、制御手段３５は小流量計量手段２７からの計量信号に基づいて計量可能な状態にあり、この状態からガスが使用されると小流量計量手段２７に基づいて計量される。なお小流量計量手段２７を流過したガスは第１流路２３に介在される大流量計量手段２４を流過し、大流量計量手段２４でも流過したガス流量に応じた計量信号を出力している。
【００４４】ガス流量が徐々に増加し、切換流量Ｑ１に達すると、制御手段３５は小流量計量手段２７に基づく計量から大流量計量手段２４に基づく計量に切換える。すなわち、大流量計量手段２４から入力される計量信号に基づいて計量し始める。なおこのときにはまだ切換弁２５は閉止状態にある。図１２の破線で示すように、切換流量Ｑ１に達すると大流量計量手段２４に差圧が生じて、大流量計量手段２４で計量可能となる。
【００４５】ガス流量がさらに増加し、弁開閉流量Ｑ２に達すると、切換弁２５が開き始める。この弁開閉流量Ｑ２は本実施形態では膜式ガスメータである小流量計量手段２７の最大駆動差圧、すなわち小流量計量手段２７に作用させることができる最大圧力によって規定され、たとえば１４７Ｐａである。このような小流量計量手段２７の最大駆動差圧で切換弁２５が開き始めるように永久磁石片８３，８４の間隔を調整しておく。このような弁開時設定手段８０によって、小流量計量手段２７での計量時に切換弁２５が開くことが確実に防がれる。また、弁開時設定手段８０でガス使用量小量時に容易に切換弁２５が開くことを防ぐことにより、確実にハンチングを防止することができる。
【００４６】永久磁石片８３，８４の磁気吸引力によって弁開閉流量Ｑ２に達するまでダイヤフラム３０，３１の相互に離反する方向への変位が阻止されており、全開流量Ｑ２に達して永久磁石片８３，８４が離反すると磁気吸引力がほとんど作用しなくなり、切換弁２５は一気に弁開方向Ｃに開こうとするが、切換弁２５が開くことにより圧力損失が低下し、ダイヤフラム３０，３１の駆動差圧も低下するので、切換弁２５は一気に全開するのでなく、小流量計量手段２７および弁通路の圧力損失に応じた開度が保たれる。なお、弁開時の圧力損失で再び弁閉してハンチングが起こらないように弁開時設定手段８０の磁気吸引力が設定される。
【００４７】このようにして大流量計量手段２４によって最大ガス使用量Ｑｍａｘまで計量可能となる。大流量Ｑｍａｘは前述した小流量計量手段２７の最大駆動差圧によって決定される。このＱｍａｘに達するより前に、切換弁２５が全開するようにばね部材１００のばね力が設定され、これによって最大ガス使用量を可及的に大きくすることができる。本実施形態では、最大ガス使用量Ｑｍａｘに達したとき切換弁２５が全開となるようにばね部材１００のばね力が設定される。これによって切換弁２５を最も効果的に利用することができる。
【００４８】ガス使用量が減少すると、これに従い圧力損失ΔＰが低下するのでこれによって切換弁２５は弁閉し始める。ガス使用量が切換流量Ｑ１まで低下するまでの弁開閉流量Ｑ２で切換弁２５を確実に閉止する必要があり、確実に閉止するためには弁開時設定手段８０の永久磁石片８３，８４によって相互に磁気吸着させる必要がある。しかしながら永久磁石片８３，８４が離反した状態にあるときには磁気吸引力がほとんど作用しないため、磁気吸引力のみで弁閉方向Ｄに駆動させることは困難である。本発明では前述したようにばね部材１００を設けることによって各ダイヤフラム３０，３１を常に近接する方向にばね付勢することができ、これによって弁開閉流量Ｑ２に達したとき確実に永久磁石片８３，８４によって磁気吸引させて切換弁２５を閉止することができる。
【００４９】このように弁開閉流量Ｑ２に達して切換弁２５が閉止すると図１２に示すように圧力損失ΔＰが急増し、さらにガス使用量が低下して切換流量Ｑ１に達すると制御手段３５は大流量計量手段２４から小流量計量手段２４に切換えて小流量計量手段２４に基づいてガス使用量を計量する。このようにしてガスメータ２０で小流量から大流量まで正確に計量することが可能となる。
【００５０】また切換弁２５の弁体３３は切換弁２５でのガス流過方向Ａに垂直な方向にスライドして開閉動作を行うので、切換弁２５の上流側の圧力である背圧が弁体３３の動作方向にほとんど影響を及ぼさず、これによってガス使用量が急激に増大したときに切換弁２５が開かなくなるといったことが防がれ、切換弁２５の応答性が向上される。
【００５１】本実施形態では、小流量計量手段を膜式ガスメータとしたが、本発明の他の実施計量として小流量計量手段および大流量計量手段の両方をフルイディック式ガスメータとしてもよく、さらに超音波ガスメータなど他の方式の計量手段との組合わせであってもよい。
【００５２】
【発明の効果】請求項１記載の本発明によれば、切換弁の弁体はガス流過方向に垂直な方向に変位駆動して開閉するので、ハンチングを抑制し、ガス使用量急増時の応答性を向上することができる。
【００５３】請求項２記載の本発明によれば、ダイヤフラムが２枚設けられることにより、弁体を開閉動作するための大きな駆動力を得ることができる。
【００５４】請求項３記載の本発明によれば、磁気吸引力によってガス使用量が小量のときの開閉操作を阻止することによってハンチング現象を防止することができる。
【００５５】請求項４記載の本発明によれば、弁閉方向にばね付勢するばね部材を設けることによって、ガス使用量減少時に確実に切換弁を閉止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１４２４２５
【氏名又は名称】株式会社金門製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月２７日（１９９９．１０．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７５５５７
【弁理士】
【氏名又は名称】西教 圭一郎
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１２４６０９（Ｐ２００１−１２４６０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１１日（２００１．５．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３０５２９４ |
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