JP2001281025A - フルイディック式ガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁体４２の金型による大量生産を容易にする
こと。 【解決手段】 ガスメータ本体３５のガス流路に、ガス
の通過方向に沿って圧力変動除去手段３７と、フルイデ
ィック流量計３６とがこの順序で設けられる。弁座８２
に着座可能な弁体４２には、連結棒７０の一端部１１２
が揺動可能に取付けられ、他端部は、ダイヤフラム４３
に連結され、このダイヤフラム４３は、弁孔４１よりも
上流側の圧力とガス排出口側の圧力との差圧が小さくな
るにつれて、弁体４２を弁座４８に近接させる。弁体４
２の環状凸部１３２、その弁体４２の軸線４２ａに垂直
な当接面１３５と、当接面１３５に連なる４分円の断面
形状を有する円弧面１３６とを形成し、円弧面１３６の
半径Ｒｃを、０．３〜１．０ｍｍに選ぶ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フルイディック式
ガスメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】フルイディック式ガスメータは、フルイ
ディック流量計を有し、このフルイディック流量計は、
ガスが通過することによって交番圧力変化を発生させる
フルイディック素子と、この交番圧力変化によるフルイ
ディック発振の交番圧力波の周波数を検出し、この周波
数からガス流量を算出する流量測定器とを含む。供給さ
れるガスに圧力変動のノイズが含まれているとき、特に
小流量では、フルイディック素子のフルイディック発振
に悪影響を及ぼし、圧力変動がフルイディック発振の周
波数に近似したときには、ガス流量の正しい計測ができ
なくなる。この問題を解決するために、フルイディック
流量計よりもガス通過方向上流側に、圧力変動除去手段
を配置し、小流量時に流路抵抗を大きくし、ガスの圧力
変動ノイズが、フルイディック流量計に伝達されること
を抑制する。

【０００３】圧力変動除去手段は、計測されるガスの適
切な圧力損失を生じるようにするために、円滑な動作が
行われるのでなければならない。さらにこのようなフル
イディック式ガスメータは、大量生産される製品であ
り、合成樹脂の射出成形、アルミニウム、アルミニウム
合金などのダイキャスト、またはそれらの金属の鍛造な
どによって製造することが容易であることが必要であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、圧力
変動除去手段を円滑に動作させ、フルイディック流量計
に供給されるガスに適切な圧力損失を生じて、供給され
るガスの圧力変動ノイズによってフルイディック流量計
が悪影響を生じないようにして、正確な計測を可能にす
るとともに、大量生産が容易であるフルイディック式ガ
スメータを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（ａ）ガス供
給口とガス排出口とにわたって連通するガス流路が形成
されるガスメータ本体と、（ｂ）ガス流路に介在され、
ガスの通過によって発生した交番圧力変化に基づいてガ
ス流量を測定するフルイディック流量計と、 （ｃ）ガス流路に、フルイディック流量計よりもガス通
過方向上流側で介在され、圧力変動を吸収する圧力変動
除去手段であって、 （ｃ１）ガス供給口に連通し、横に延びる弁孔が形成さ
れ、ガス通過方向下流側に臨む弁座を有する保持体と、 （ｃ２）弁体であって、 弁孔に挿脱可能な有底筒体１３１と、 筒体に設けられ、弁座に当接可能な環状凸部１３２とを
有し、 環状凸部は、 弁座に臨み、弁体の軸線４２ａに垂直に形成され、弁座
８２に当接可能な当接面１３５と、 当接面１３５に連なり、外方に凸の円弧面１３６を有す
る弁体と、（ｃ３）弁体に連結され、ダイヤフラム室を
ガス流路のガス排出口側に連通する第１空間と、ガス流
路のガス供給口に連通する第２空間とに仕切り、第１お
よび第２空間の差圧によるダイヤフラムを押す力と、弁
体前後の差圧による弁体を押す力とによって弁体を開閉
動作させ、最大流量に近づくにつれて、弁体を弁座から
大きく離脱させるダイヤフラムとを有する圧力変動除去
手段とを含むことを特徴とするフルイディック式ガスメ
ータである。

【０００６】本発明に従えば、ガスメータ本体のガス流
路には、ガスの通過方向に沿って圧力変動除去手段とフ
ルイディック流量計とがこの順序で配置され、圧力変動
除去手段では、保持体に形成された横に延びる弁孔を開
閉するために弁体は、ダイヤフラムによって横方向、た
とえば水平方向に駆動され、弁孔よりもガス通過方向上
流側の圧力と、ガス排出口側の圧力との差圧が大きくな
るにつれて、弁体が弁座から離間され、これとは逆に差
圧が小さい小流量時に、弁体が弁座に近接し、、または
着座し、圧力損失が大きくなる。

【０００７】ガスの小流量時に、圧力変動除去手段によ
る圧力損失が大きくなることによって、流量が計測され
るべきガスの圧力変動ノイズによるフルイディック素子
のフルイディック発振に悪影響が生じることが防がれ
る。

【０００８】特に本発明によれば、弁体の有底筒体は、
弁孔に挿脱可能であり、弁体の筒体に設けられた環状凸
部は、弁座に当接可能であり、環状凸部が弁座に当接し
た状態で、弁孔を閉じることができる。弁座と環状凸部
との間の環状のガス流路断面積Ｓ１と、筒体の外周面と
弁孔の内周面との隙間によって形成されるガス流路断面
積Ｓ２とによって、小流量時に圧力損失を、供給される
ガスの圧力変動によってフルイディック流量計が悪影響
を受けないように圧力損失を大きくすることができ、こ
の小流量域以上である大流量域では、圧力損失を充分低
下してガスを供給することができ、この大流量域では、
ガスの圧力変動ノイズが緩和され、フルイディック流量
計が悪影響を受けることはない。こうして広い流量範囲
にわたって、ガスの正確な流量を計測することができ
る。

【０００９】小流量時、前述の第１流量断面積Ｓ１が支
配的になって、圧力変動除去手段の流路抵抗が定まり、
適切な圧力損失が得られる。流量がさらに大きくなった
とき、第２流路断面積Ｓ２が、流路抵抗に支配的となっ
て、圧力損失が減少し、さらに筒体が弁孔から離脱する
ことによって、圧力損失が大きく低下する。

【００１０】特に本発明では、環状凸部１３２に形成さ
れる当接面１３５は、弁体４２の軸線４２ａに垂直に形
成され、弁座８２の先端部８２ａに当接することができ
る。これによって弁体の当接面１３５が弁座８２の先端
部８２ａに着座し、閉弁状態とし、また当接面１３５と
弁座８２の先端部８２ａとがわずかな間隔をあけて離間
は、小さい開度を正確に達成することが容易に可能とな
る。したがって小流量時における正確な圧力損失を達成
することができる。

【００１１】また本発明に従えば、弁体４２には、当接
面１３５に連なり、外方に凸の円弧面１３６が形成さ
れ、したがって大量生産が容易である。弁体が、たとえ
ばＡＢＳ樹脂などの合成樹脂材料から成り、射出成形さ
れて製造する場合、その金型の製作が容易であり、また
多数の弁体を大量生産する際に、金型の前記円弧面１３
６に対応する部分が摩耗することを抑制することができ
る。こうして長期間にわたり金型を用いることができ
る。弁体がアルミニウム、またはアルミニウム合金など
から成り、ダイキャスト製品である場合にも、金型を長
期間にわたって使用することができる。さらに弁体を金
属材料製とし、鍛造加工する際、金型を長期間にわたっ
て使用することができる。こうして正確な形状を有する
弁体を、大量生産することが容易である。

【００１２】また本発明は、円弧面１３６は、弁体の軸
線４２ａを中心とする同心円状の仮想軸線４２ｂを有す
る約４分円の断面形状を有することを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、弁体の円弧面１３６を、
約４分円とし、前述のように金型製作が容易になり、金
型が多数回使用されても、円弧面１３６付近の摩耗を抑
制し、高精度の弁体を容易に製造することが可能にな
る。

【００１４】また本発明は、前記円弧面１３６の半径Ｒ
ｃは、０．３〜１．０ｍｍに選ばれることを特徴とす
る。

【００１５】本発明に従えば、弁体の円弧面１３６の半
径Ｒｃを、０．３〜１．０ｍｍに選び、さらに好ましく
は０．５〜０．７ｍｍに選ぶことによって、本件発明者
の実験によれば、正確な弁体を大量生産することができ
るようになる。半径Ｒｃが０．３ｍｍ未満であるとき、
大量生産時、金型の摩耗が著しく、正確な弁体を高精度
に製造することが困難になる。半径Ｒｃが１．０ｍｍを
超えると、弁体の外径が大きくなり、本件ガスメータの
全体の構成が大きくなるとともに、環状凸部１３２と、
その弁体を収納する保持体との間のガスが流れる通路が
狭くなり、大流量時における圧力損失が増大するおそれ
が生じる。

【００１６】また本発明は、当接面１３５の外径Ｄｐ１
は、前記筒体の外周面が弁座の弁孔に当接した状態で、
弁座８２が全周にわたって当接面１３５に当接する値
に、選ばれることを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、弁体４２の当接面１３５
の外径Ｄｐ１を適切な値、すなわち閉弁時である筒体１
３１が弁孔４１内に挿入したとき、当接面１３５に弁座
８２の先端部８２ａが全周にわたって当接してシール状
態が達成される値に選び、こうして小流量時の希望する
正確な圧力損失を達成し、圧力変動除去機能を確実に達
成することを可能にする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
フルイディック式ガスメータ３１に含まれる圧力変動除
去手段３７の縦断面図であり、図２は図１に示される圧
力変動除去手段３７を備えるフルイディック式ガスメー
タ３１の全体の構成を示す縦断面図である。フルイディ
ック式ガスメータ３１は、ガス供給口３２と、ガス排出
口３３とを有し、ガス供給口３２とガス排出口３３とに
わたって連通するガス流路３４が形成されるガスメータ
本体３５と、ガス流路３４に介在され、ガスの通過によ
って発生した交番圧力変化に基づいてガス流量を測定す
るフルイディック流量計（計量手段）３６と、このフル
イディック流量計３６よりもガス通過方向上流側で前記
ガス流路３４に介在され、上流の配管より伝わってくる
圧力変動を吸収する圧力変動除去手段３７と、前記ガス
流路３４におけるフルイディック流量計３６および圧力
変動除去手段３７間に、たとえば感震器によって検出さ
れた地震、過大流量、過小流量および温度上昇などの異
常時に前記ガス流路３４を遮断する遮断弁３８と、この
遮断弁３８および後述の各種のセンサなどに駆動電力を
供給する電池とを備える。

【００１９】圧力変動除去手段３７は、ガス流路３４の
ガス供給口３２側の圧力Ｐ１とガス排出口３３側の圧力
Ｐ３との差圧が大きくなったとき、弁孔４１を開放し、
かつ前記ガス流路３４のガス供給口３２側の圧力Ｐ１と
ガス排出口３３側の圧力Ｐ３との差圧が小さくなったと
き弁孔４１を閉鎖する弁体４２と、この弁体４２に同軸
に連結されるゴムなどの弾発力を有する材料から成るダ
イヤフラム４３とを有する。このダイヤフラム４３によ
って、ダイヤフラム室４４がガス流路３４のガス排出口
３３側に連通する第１空間４５と、ガス流路３４のガス
供給口３２側に連通する第２空間４６とに仕切られ、第
２空間４６内の圧力Ｐ１と、第１空間４５内の圧力Ｐ３
との差圧（Ｐ１−Ｐ３）によるダイヤフラム４３の変位
によって、前記弁体４２を開閉動作する。後述の弁室６
７から通路５８、弁室５９、弁孔６０、および通路６１
を通過したガスは、通路６２内の圧力Ｐ２となり、また
第１空間４５内の圧力Ｐ３は、後述のフルイディック素
子５０内を通過した後のガス排出口３３側の圧力と同圧
である。

【００２０】これらの弁体４２およびダイヤフラム４３
は、ガスメータ本体３５の予め定める配置状態、すなわ
ち上部４７を鉛直上方にし、下部４８を鉛直下方にして
ガス供給口３２およびガス排出口３３を下方に臨ませた
配置状態に対して作動方向が水平となるように設けられ
る。第１空間４５は、ガス排出口３３に圧力導入通路４
９を介して連通し、したがってガス排出口３３と第１空
間４５とは同圧である。ガスメータ本体３５の図２に示
す正面側には、フルイディック素子５０によって発生し
たフルイディック発振による交番圧力変化を検出するた
めの振動検出センサ５１が設けられ、これらのフルイデ
ィック素子５０と振動検出センサ５１とを含んで、フル
イディック流量計３６を構成する。このフルイディック
流量計３６は、１５０リットル／時以上の流量を測定す
ることが可能であるけれども、１５０リットル／時未満
の小流量を検出することができないため、フルイディッ
ク素子５０の上部には、約３〜２５０リットル／時の範
囲で流量を測定することができるフローセンサ５２が設
けられる。またフルイディック素子５０の下部にはメー
タ内部の圧力低下を検出するための圧力センサ５３が設
けられる。

【００２１】ガスメータ本体３５には、ガス供給口３２
に近接して圧力変動除去手段３７が嵌まり込んで収納さ
れる第１収納空間５７、通路５８、遮断弁３８の弁体６
４が収納される弁室５９、弁孔６０、通路６１、通路６
２およびフルイディック素子５０が収納される第２収納
空間６３がこの順序で形成され、ガス流路３４を構成す
る。

【００２２】圧力変動除去手段３７は、ガス流路３４の
一部を構成する前記通路５８に連通し、前記弁体４２が
収納される弁室６７と、前記ダイヤフラム４３が収納さ
れるダイヤフラム室４４とを仕切る隔壁６８を有し、こ
の隔壁６８には、前記弁室６７と前記ダイヤフラム室４
４とを連通し、ダイヤフラム４３の作動速度を制限する
透孔６９が形成される。弁体４２とダイヤフラム４３と
は弁棒である連結棒７０によって同軸に連結され、隔壁
６８には前記連結棒７０がその軸線に沿って変位自在に
挿通するスリーブ７１が一体的に形成される。スリーブ
７１内には直円筒状の滑り性の良好な金属または合成樹
脂から成るすべりスラスト軸受７２が収納され、前記連
結棒７０を気密に近い状態で軸線方向に移動自在に保持
している。

【００２３】スリーブ７１の第２空間４６側に突出する
一端部には、非磁性体から成る環状のスペーサ７３と、
強磁性体から成る環状の吸引片７４とが嵌着される。ダ
イヤフラム４３の中央部は、２枚の円形の挟持板７５
ａ，７５ｂによって挟持され、これらの挟持板７５ａ，
７５ｂおよびダイヤフラム４３には、連結棒７０の前記
第２空間４６側に配置される第１端部に形成される小径
軸部７６が挿通する。各挟持板７５ａ，７５ｂのうち第
１空間４５側に配置される挟持板７５ａから突出する前
記小径軸部７６には環状の永久磁石片７７が装着され、
この永久磁石片７７にはたとえば非磁性体から成るカバ
ー体７８が嵌着され、小径軸部７６の先端部に装着され
た抜止めリング７９によって抜止めされた状態で、前記
永久磁石片７７が外部に露出しない状態で取付けられて
いる。これらのスペーサ７３、吸引片７４、連結棒７０
の小径軸部７６、カバー体７８および抜止めリング７９
を含んで、磁気吸引手段８１を構成する。このような磁
気吸引手段８１によって、弁体４２が前記弁孔４１を外
囲する弁座８２に着座した状態で外乱などによる圧力変
動によって弁体４２が開こうとしても、弁座８２に着座
した状態を維持することができ、これによって圧力変動
を減衰することができ、前記フルイディック流量計３６
による測定精度が低下することが防がれる。

【００２４】ダイヤフラム４３の周縁部は前記隔壁６８
を底部とする有底筒状の第１保持体８３の周壁８４に気
密に嵌着されて保持される。この周壁８４は前記ダイヤ
フラム４３の周縁部が嵌まり込む大径部８５ａと、大径
部８５ａに同軸に連なり、前記隔壁６８が一体的に形成
される小径部８５ｂとを有する。小径部８５ｂの外周面
上には大略的に円筒状の第２保持体８６の軸線方向一端
部が嵌まり込む。この第２保持体８６には、弁室６７と
この圧力変動除去手段３７よりもガスの通過方向下流側
のガス流路である通路５８とに連通するガス流出孔８７
が形成される。前記第１保持体８３と第２保持体８６と
によって筒体８９を構成する。

【００２５】第２保持体８６の軸線方向他端部寄りに
は、径孔９０が形成され、径孔９０と前記各ガス流出孔
８７との間には、Ｏリング９２が嵌まり込む環状凹溝９
３が形成される。Ｏリング９２は、圧力変動除去手段３
７をガスメータ本体３５の第１収納空間５７に装着した
状態で、この第１収納空間５７を規定する内周面に弾発
的に周方向全周にわたって当接し、気密を達成してガス
の漏洩を防止することができる。

【００２６】前記隔壁６８にはまた、弁室６７内に突出
する連結棒７０の一部、スリーブ７１の一部、および軸
受７２の一部を外囲する環状である大略的に直円筒状の
当接片９６が一体的に形成される。この当接片９６の外
形は、弁体４２の外形の約１／２に選ばれ、全開状態の
弁体４２を弁室６７側で安定して支持することができ
る。このような当接片９６の終端部には、周方向の一部
分が切欠かかれた切欠き９７が形成される。この切欠き
９７によって、弁体４２が全開状態で当接片９６に当接
して支持された状態であっても、弁室６７と当接片９６
によって外囲される内部空間とを等圧として、弁室６７
と第２空間４６とを前記透孔６９を介して連通させるこ
とができる。

【００２７】連結棒７０の弁室６７側に配置される軸線
方向一端部には、弁体４２を揺動自在に係止する係止手
段１０１が設けられる。この係止手段１０１は、連結棒
７０を含む。

【００２８】このような係止手段１０１によって、弁体
４２は弁軸である連結棒７０に固定せず柔軟性をもたせ
たまま取付けられ、弁体４２が弁座８２に着座したとき
の隙間をなくし、あるいは少なくすることができ、安定
して着座することができる。もし仮に、弁体４２が弁座
８２に着座したにも拘わらず隙間があると、弁体４２よ
りもガス供給口３２側で生じた圧力変動がフルイディッ
ク流量計３６によって検出されるおそれがあり、このよ
うな誤検出によってガス流量を誤検出することを防止す
るためである。

【００２９】図３は、弁体４２の断面図である。弁体４
２は、保持体８６の弁孔４１に挿脱可能な有底筒体１３
１と、この筒体１３１に設けられる環状凸部１３２とを
有する。筒体１３１は、円板状の底１３３と、筒部１３
４とを有する。筒部１３４の外形は、直円筒状である。
凸部１３２の弁座８２に当接可能な当接面１３５は、弁
体４２の軸線に垂直である。

【００３０】弁孔４１の内径Ｗｖと、弁体４２の筒体１
３１における筒部１３４の外径Ｗｐとの隙間ｄ１は、本
件発明者の実験によれば、たとえばｄ１＝０．７ｍｍに
選ばれ、筒体１３１と弁孔４１との製作上の各寸法交差
±０．１ｍｍを考慮すると、たとえばｄ１＝０．７±
０．２ｍｍに選ばれる。 Ｗｐ ＝ Ｗｖ−ｄ１ …（１）

【００３１】筒体１３１の長さＴｐは、３．０〜４．０
ｍｍに選ばれ、弁孔４１の長さＴｖは、３．０〜４．０
ｍｍに選ばれ、こうして筒体の長さＴｐと弁孔の長さＴ
ｖとは、ほぼ等しい値に選ばれる。長さＴｐ，Ｔｖは、
好ましくは３．５ｍｍに選ばれる。さらに本件発明者の
実験では、弁孔４１の内径Ｗｖは、たとえば４１．０〜
４１．５ｍｍに選ばれる。この内径Ｗｖを固定し、外径
Ｗｐ、したがって（Ｗｖ−Ｗｐ）の値と、長さＴｐ，Ｔ
ｖの各値を、最適化する。筒体１３１の外径Ｗｐが小さ
く選ばれるにつれて、ガス流量が小さいとき、弁体４２
が全開の方向に動かすことができるようになる。筒体１
３１の長さＴｐがたとえば１ｍｍであって小さいとき、
圧力損失の下がり方は緩やかであり、圧力損失を充分小
さくすることができる。この長さＴｐを３ｍｍとして大
きくすることによって、圧力損失の下がり方を急勾配に
することができ、大流量域での圧力損失は比較的小さく
なる。

【００３２】弁孔４１の長さＴｖを、前述の２〜３ｍｍ
よりも短くしても、または長くしても、筒体１３１の長
さＴｐが零である限り、筒体１３１の外周面と弁孔４１
の内周面との隙間ｄ１は、弁体４２の筒体１３１が弁座
８２を、軸線方向に図３の左方に離れるまでは、重なっ
ているので、不変である。したがって圧力損失の流量Ｑ
に依存する特性は、これらの長さＴｐ，Ｔｖによって変
化させることができる。たとえば弁孔４１の長さＴｖ
を、たとえば１〜５ｍｍに選んでもよい。

【００３３】図４は、弁孔４１と弁体４２との動作を説
明するための図であり、図５は、弁体４２の筒体１３１
と弁座８２付近の拡大断面図である。筒部１３４の外径
Ｗｐは、前述のように４０．３ｍｍであり、環状凸部１
３２の外径Ｄｐは４４ｍｍであり、長さＴｐ＝３．５ｍ
ｍであり、環状凸部１３２の長さＬ１＝３ｍｍである。
さらに弁体４２の挿通孔１４１の内径Ｄ１＝３．２５ｍ
ｍであり、取付け筒部１４２の端部の外径Ｄ２＝６ｍｍ
である。さらに取付け筒部１４２によって形成される挿
通孔１４１の長さＬ２＝９．０ｍｍである。

【００３４】連結棒７０の一端部１１２には、Ｅリング
１４５が係止され、またはピンが挿通され、弁体４２が
連結棒７０から離脱することが防がれて、抜止めが達成
される。この弁体４２は、連結棒７０の一端部１１２の
段差１１６に当接し、弁体４２が弁座８２に着座するよ
うに押付けられることができる。

【００３５】弁体４２の筒体１３１の弁孔４１に対応す
る周縁部１４３は、弁孔４１に向かって先細状となる円
弧状であり、この実施の形態では、約４分円の円弧状で
あり、その半径Ｒｐは１．５〜２．５ｍｍであり、好ま
しくは２．０ｍｍである。さらに弁孔４１の弁座８２に
連なる内周面１４４は、弁座８２に近づくにつれて、す
なわち図５の左方になるにつれて、内径が大きくなる。
その内周面１４４は、約半円の円弧状であって、その半
径Ｒｐ１＝０．５ｍｍである。

【００３６】図５を参照して、弁座８２には、半径Ｒｐ
１が約０．５ｍｍの約半円の円弧面が設けられており、
弁孔４１の内径をＷｖ、前記有底筒体１３１の外径をＷ
ｐとすれば、それぞれ、Ｗｐ≒４０．５ｍｍ、Ｗｖ＝４
１．２ｍｍに設定されている。もし、弁体４２の軸線４
２ａが傾いて弁座８２に着座すれば、前記有底筒体１３
１の一点が、弁座８２の一点に接することになるので、
その直径方向の反対側の点では、前記弁座８２と有底筒
体１３１との間には、Ｗｖ−Ｗｐ＝４１．２−４０．５
＝０．７ｍｍの隙間が生じる。このときでも、前記環状
凸部１３２の平面部である当接面１３５が弁座８２の先
端部８２ａに当接して着座するようにするため、以下の
式２が成立つようにする。すなわち、前記環状凸部１３
２の外径をＤｐ、そのコーナ部である円弧面１３６に設
ける環状中心線４２ａを有する４分円の半径をＲｃと
し、前記環状凸部１３２に設ける当接面１３５の幅をΔ
ｔとするとき、Δｔ，Ｄｐ，Ｗｐ，Ｒｃの間に、式２の
関係が成立つようにする。 Δｔ ＝ （Ｄｐ−Ｗｐ−２×Ｒｃ）／２ ≧ １．２ｍｍ …（２）

【００３７】これは、次の理由による。すなわち図４か
ら判るように、筒部１３４が弁孔４１の内周面に半径方
向にずれて当接している状態を想定し、このとき当接面
１３５が弁座８２の先端部８２ａに当接しているには、
（Ｗｖ＋Ｒｐ１）＝（Ｗｖ＋０．５）よりも、（Ｗｐ＋
Δｔ）の方が大きい必要があるので、式３が成立つよう
にする。 Ｗｐ＋Δｔ ≧ Ｗｖ＋０．５ …（３）

【００３８】一方、ＷｐとＷｖの関係は、式４で与えら
れるから、 Ｗｖ−Ｗｐ ＝ ０．７ｍｍ …（４） 式３，４から式５が得られ、Δｔ≧１．２ｍｍとなる。 Δｔ ≧ Ｗｖ−Ｗｐ＋０．５ ＝ ０．７＋０．５ ＝ １．２ｍｍ …（５）

【００３９】こうして前記環状凸部１３２の円弧面１３
６の半円の径Ｒｃの値が決まれば、前記環状凸部１３２
の外径Ｄｐの値が式６および式７で与えられる。 Ｄｐ ≧ Ｗｐ＋２×Ｒｃ＋２．４ｍｍ …（６）

【００４０】Ｗｐは、Ｗｐ≒４１．２ｍｍとして設定さ
れているので、式６から、次の式７が成立する。 Ｄｐ ≧ ４３．６＋２×Ｒｃ …（７）

【００４１】Ｒｃの値は小さいほどＤｐの値を小さくで
きて、結果として、弁体４２を小形にすることができ、
しかも保持体８６の内面との間の隙間を大きくすること
ができ、圧力損失を余分に大きくするおそれがないの
で、都合がよい。

【００４２】図６は、図１〜図５に示される実施の形態
における本件圧力変動除去手段３７の流量Ｑに依存する
圧力損失ΔＰを示す図である。図６のように、流量Ｑ１
（８００Ｌ／ｈ）未満の範囲では、フルイディック流量
計３６は、供給されるガスの圧力変動の悪影響を受けや
すく、このとき参照符１３７で示されるように比較的高
い圧力損失を、許容値ΔＰ１未満で、しかも圧力変動ノ
イズに効果的な圧力損失ΔＰ２以上の範囲で、得ること
ができる。予め定める流量Ｑ２以上の大流量時に、圧力
損失を急激に低下することができる。弁座８２の、した
がって弁孔４１の内径Ｗｖは、約４１ｍｍに、またＷｐ
との隙間ｄ１は約０．７ｍｍに設定される。図４（１）
に示されるように、弁体４２の弁座４２からの軸線方向
の離間した距離である開度をαとするとき、凸部１３２
と弁座８２との間の環状の流路断面積Ｓ１は、 Ｓ１ ≒ π・Ｗｖ・α …（８） である。弁体４２の筒体１３１の外周面と、弁孔４１の
内周面との隙間ｄ１によって形成される第２流路断面積
Ｓ２は、 Ｓ２ ≒（π／４）・（Ｗｖ²−Ｗｐ²） …（９） 弁体４２が弁座８２から、図４（１）の状態からさらに
図４（１）の左方に離間し、流量Ｑが増大し、開度α
が、予め定める値αｃ以上になると、流量Ｑ２におい
て、図４（２）に示されるように、第１流路断面積Ｓ１
よりも第２流路断面積Ｓ２の方が小さくなり、大小関係
が逆転し、したがって圧力変動除去手段３７の圧力損失
は、第２流路断面積Ｓ２によって決定されることにな
る。流量Ｑ２は、たとえば前述のように１８００Ｌ／ｈ
であり、その流量Ｑ２以上の大流量範囲では、第２流路
断面積Ｓ２が、圧力損失に対して支配的になる。弁体４
２の底１３３が、弁座８２から離間せず、筒部１３４が
弁孔４１内にあるときには、弁体４２が図４（１）の左
方に変位しても、第２流路断面積Ｓ２は増加しない。底
１３３が弁座８２から離間することによって、弁体４２
と弁座８２との間の流路断面積は、弁体４２の図４の左
方の変位に応じて急激に増大し、圧力損失が急減する。
弁体４２の位置は、次にのべる力のバランスによって定
まる。弁体４２が弁座８２から離間して開く方向の力を
Ｆ０とし、弁体４２が弁座８２に近づいて閉じる方向の
力をＦｃとするとき、次の式が成立する。 Ｆ０ ＝ Ｓｂ・ΔＰ …（10） Ｓｂ ＝ （π／４）・Ｗｖ² …（11） Ｆｃ ＝ ｆｍｇ＋ｆｄ …（12）

【００４３】Ｓｂは、弁孔４１の流路断面積である。ｆ
ｍｇは、ダイヤフラム４３に取付けてある永久磁石片７
７と磁気吸引片７４との間の磁気吸引力を含み、ｆｄ
は、ダイヤフラム４３が元に戻ろうとする図３および図
４の右方への力である。力のバランスは次のようにな
る。 Ｆ０ ＝ Ｆｃ …（13） Ｓｂ×ΔＰ ＝ ｆｍｇ＋ｆｄ …（14） （π／４）・Ｗｖ²・ΔＰ ＝ ｆｍｇ＋ｆｄ …（15）

【００４４】式９の力ｆｍｇは、図６（３）に示される
永久磁石片７７と、磁気吸引片７４との磁気吸引力であ
って、弁体４２の弁座８２からの離間移動によって急激
に小さくなる。すなわち流量Ｑ２であるたとえば１８０
０Ｌ／ｈ以上の大流量域では、磁気吸引力ｆｍｇは、充
分に小さく、差圧ΔＰも充分に小さくなり、弁体４２が
弁座８２を離れて、全開に移る状態となる。こうして流
量Ｑ２以上の大流量域では、圧力損失が急激に減少する
ことができるようになる。

【００４５】図６ではＴｐが、３．０〜４．０ｍｍの範
囲で変化されて好ましく、さらに３．５ｍｍが実用上好
ましい。したがって筒体１３１の長さＴｐの好ましい範
囲は、 Ｔｐ ＝ ３．５±０．５ｍｍ …（16） である。

【００４６】図７は、図１〜図６に示される実施の形態
における本件圧力変動除去手段３７の流量Ｑに依存する
圧力損失ΔＰを示す図である。弁体４２の周縁部１４３
の円弧状の半径Ｒｐは、１．５〜２．５ｍｍに選ばれて
好ましく、さらに２．０ｍｍが実用上好ましい。したが
ってこの周縁部１４３の半径Ｒｐの好ましい範囲は、 Ｒｐ ＝ ２．０±０．５ｍｍ …（17） である。

【００４７】取付け筒部１４２は、筒体１３１の底１３
３から弁孔４１に向かって筒体１３１の底１３３から突
出する。この取付け筒部１４２の外径は、筒体１３１の
底１３３に近づくにつれて大きく形成され、図３に示さ
れる半径Ｒ５は、たとえば５〜８ｍｍであってもよく、
ガスの乱流を防ぐ。筒体１３１の底１３３の周縁部１４
３を円弧状とし、さらに好ましくは弁座８２の内周面１
４４を円弧状にすることによって、弁体４２が図４
（１）の状態で未接触の状態から、図４（１）に示され
るようにさらに弁孔４１の軸線方向内方（図４（２）の
右方）に変位するとき、弁体４２が弁孔４１に円滑に案
内されて、当接面１３５が弁座８２に正確に着座するこ
とができる。

【００４８】取付け筒部１４２の挿通孔１４１の内径Ｄ
１と、その挿通孔１４１に挿通される連結棒７０の一端
部１１２の外径Ｄ３との差ΔＤ（＝Ｄ１−Ｄ３）は、標
準で０．２５ｍｍとし、かつ製作上必要な寸法公差を±
０．１ｍｍとするとき、約０．０５〜０．４５ｍｍに選
ぶ。前記差ΔＤを標準の値として、０．２５ｍｍに選ぶ
ことによって、連結棒７０と弁体４２との正確な取付け
が可能になり、本発明の実施の他の形態では、その差Δ
Ｄは、０．２５〜０．４５ｍｍに選ばれてもよい。

【００４９】図８は、本発明の実施の他の形態の弁体２
４２ａの断面図である。この実施の形態は前述の実施の
形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。
この実施の形態では、弁体２４２ａの有底筒体１３１の
筒部１３４には、その外周面１３４ａが、弁孔４１に向
けて小径となるテーパが付けられて形成される。このテ
ーパが付けられた外周面１３４ａは、弁孔４１の軸線方
向内方に向けて（図８の右方に）、小径とされる。この
構成によってもまた、弁体２４２ａが、弁孔４１に円滑
に案内されることができるようになる。弁孔４１の内周
面は、軸線と平行であって、直円筒状であってもよい。
周縁部１４３は、垂直であってもよく、または弯曲して
形成されてもよい。図８に示される実施の形態でもま
た、前述の図５に関連して述べた実施の形態と同様に、
弁体２４２ａの環状凸部１３２には、当接面１３５が形
成されるとともに、その当接面１３５に連なりかつ環状
中心線４２ｂを有する半径Ｒｃの円弧面１３６が形成さ
れる。そのほかの構成もまた、前述の実施の形態と同様
である。

【００５０】前述の図１〜図７に関連して前述した実施
の形態の本件発明者による実験結果を、図９〜図１２を
参照して説明する。この実験では、次の表１に示される
ように、弁体４２の環状凸部１３２の外径Ｄｐと、その
環状凸部１３２の当接面１３５に連なる円弧面１３６の
半径Ｒｃとを変化し、図９〜図１１に示される好ましい
実施例が得られた。こうして円弧面１３６の４分円の半
径Ｒｃが変化されるときにおける本件フルイディック式
ガスメータの器差特性を求めた。

【００５１】

【表１】

【００５２】図１２の比較例では、半径Ｒｃは零であ
り、すなわち円弧面１３６の代りに、直角断面を有する
形状に形成され、このような図１２の特性が得られる構
成では、射出成形などの金型の製造が困難であるととも
に、大量生産時における金型の摩耗が著しいことが確認
された。また半径Ｒｃが１．０ｍｍを超えると、全体の
構成が大形化するとともに、保持体８６の内面との間の
隙間が小さくなり、大流量時における圧力損失が増大す
る結果を招く。したがって本発明では、前述のように半
径Ｒｃを、０．３〜１．０ｍｍに選ぶ。したがって前述
の式７に基づき、環状凸部１３２の外径Ｄｐは、Ｄｐ＝
４４．２〜４５．６ｍｍに選ばれる。

【００５３】さらに本発明によれば、弁座８２の弁孔４
１の内径Ｗｐ、弁体４２の環状凸部１３２の外径Ｄｐ
に、製作上生じる寸法交差±０．１ｍｍが存在しても、
当接面１３５が弁座８２の先端部８２ａに全周にわたっ
て着座することができるようにするために、前記外径Ｄ
ｐを、Ｄｐ＝４４．２〜４５．８ｍｍに選ぶ。

【００５４】図１３は、本発明の実施の他の形態の弁体
４２の断面図である。弁体４２は、第１保持体８６の弁
孔４１に挿脱可能な有底筒体１３１とこの筒体１３１に
設けられる環状凸部１３２と円板状の底板１３３とを有
する。筒体１３１および環状凸部１３２の外形は円筒状
である。第１保持体８６の弁座８２およびこれに当接す
る環状凸部１３２の当接面１３５は弁体４２の軸線１３
４に対し垂直である。底板１３３は、連結棒７０が挿通
する中心部で弁孔４１側に突出した取付け筒部であるラ
ッパ状部１５１を形成しており、ダイヤフラム４３側は
深く堀込まれ、連結棒７０が挿通する取付け円筒部１５
２が形成される。これによって底板１３３は約１．５ｍ
ｍの肉厚で構成され、ラッパ状部１５１および取付け円
筒部１５２の肉厚は３ｍｍ以下とされる。ラッパ状部１
５１は、たとえば弁孔４２側で半径Ｒ１＝８．０ｍｍで
あり、ダイヤフラム４３側で半径Ｒ２＝９．５ｍｍであ
る。図１３に示される弁体４２においてもまた、当接面
１３５に連なる外方に凸の円弧面１３６が、前述の図１
〜図５の実施の形態および図８の実施の形態と同様に、
形成される。

【００５５】図１４は、弁体４２をダイヤフラム４３か
ら見た平面図である。弁体４２には取付け円筒部１５２
と環状突部１３２との間に補強リブ１５３が少なくとも
３個（本実施の形態では４個）形成される。これによっ
て取付け円筒部１５２および底板１３３が補強される。
補強リブ１５３の厚さｔは、たとえば２ｍｍとされる。
図１３および図１４に示される実施の形態のそのほかの
構成は、前述の実施の形態と同様である。

【００５６】図１５は、本発明の実施のさらに他の形態
のフルイディック式ガスメータに用いる弁体４２ａの断
面図である。本実施の形態では、底板１３３はさらに弁
孔４１側に突出し、ダイヤフラム４３側でさらに深く堀
込まれている。ラッパ状部１５１ａの半径は、弁孔４１
側でＲ１＝１３ｍｍ、ダイヤフラム側でＲ２＝１４．５
ｍｍである。本実施の形態の弁体４２ａにも図１４に示
す補強リブ１５３が形成されてもよい。図１５に示され
る実施の形態でもまた、弁体４２ａの当接面１３５に連
なる外方に凸の円弧面１３６が、前述の実施の各形態と
同様に、形成される。図１５の実施の形態におけるその
ほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。

【００５７】図１３〜図１５の実施の形態では、有底筒
体１３１の底板１３３は連結棒７０周辺で弁孔４１側に
突出し、ダイヤフラム４３側に連結棒７０に接して延び
る取付け円筒部１５２によって連結棒７０に固定され、
取付け円筒部１５２の周辺がダイヤフラム４３側に深く
堀込まれており、これによって全体が３ｍｍ以下の肉厚
にできる。これによって弁体を金型で射出成形で容易に
熱歪なく製作できる。また弁体４２，４２ａの弁孔４１
側の形状はラッパ状となり、ガスの乱流が生じない。弁
体４２，４２ａのダイヤフラム４３側の形状は堀込まれ
ているが、ガスが流れないので問題はない。

【００５８】弁体４２のダイヤフラム４３側に、連結棒
７０に固定される円筒部１５２から環状突部１３２に向
けて補強リブ１５３が少なくとも３本設けられるので、
連結棒７０を円筒部１５２に挿入する際に円筒部１５２
に無理な力が作用せず、弁体４２，４２ａの強度を充分
に保持できる。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の本発明によれば、ガスメータ
本体のガス流路には、ガスの通過方向に沿って圧力変動
除去手段とフルイディック流量計とがこの順序で設けら
れ、圧力変動除去手段では、たとえば水平方向である横
に延びる弁孔の上流側の圧力と、ガス排出口側の圧力と
の差圧によってダイヤフラム、したがって連結棒および
弁体が横、たとえば水平方向に変位し、小流量時に、弁
体が弁座に近接し、圧力損失を増大し、これによって流
量が計測されるべきガスの圧力変動ノイズが、フルイデ
ィック流量計に伝播することを防ぐことができる。この
ように連結棒および弁体は、ダイヤフラムによって横に
変位駆動されるので、その自重に起因してダイヤフラム
に作用する力を増大するためにダイヤフラムの受圧面積
を大きくする必要がなく、構成を小形化することができ
る。

【００６０】さらに本発明によれば、弁体４２の環状凸
部１３２に形成された当接面１３５は、弁体４２の軸線
４２ａに垂直であり、弁座８２の先端部８２ａに全周に
わたって正確に当接可能であり、こうして閉弁状態のシ
ール機能が達成されるとともに、小流量時における正確
な圧力損失を得ることができるとともに、この当接面１
３５に連なる外方に凸の円弧面１３６が形成されること
によって、大量生産時における射出成形、ダイキャスト
および鍛造などの製造時における金型による製造が容易
になり、またその金型の摩耗を抑制することができ、高
精度の弁体を、大量に生産することが容易である。

【００６１】請求項２の本発明によれば、弁体４２の環
状凸部１３２に形成される円弧面１３６は、約４分円の
断面形状を有し、前述のように大量生産のための金型の
製造が容易であり、金型の摩耗を抑制することが容易に
可能である。

【００６２】請求項３の本発明によれば、円弧面１３６
の半径Ｒｃを、０．３〜１．０ｍｍに選び、これによっ
て金型の製造を容易にすることができるとともに、構成
の小形化を図り、またその弁体と弁体が着座する弁座を
有する保持体との間の隙間が小さくなることを抑制し、
大流量時における圧力損失の増大を防ぐ。

【００６３】請求項４に本発明によれば、当接面１３５
の外径Ｄｐ１を、弁座８２の全周にわたって当接面１３
５に当接するように選んで、閉弁時のシール機能を確実
に達成し、また小流量時の圧力損失を正確に得ることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態のフルイディック式ガス
メータ３１に含まれる圧力変動除去手段３７の縦断面図
である。

【図２】図１に示される圧力変動除去手段３７を備える
フルイディック式ガスメータ３１の全体の構成を示す縦
断面図である。

【図３】弁体４２の断面図である。

【図４】弁孔４１と弁体４２との動作を説明するための
図である。

【図５】弁体４２の筒体１３１と弁座８２付近の拡大断
面図である。

【図６】図１〜図５に示される実施の形態における本件
圧力変動除去手段３７の流量Ｑに依存する圧力損失ΔＰ
を示す図である。

【図７】図１〜図６に示される実施の形態における本件
圧力変動除去手段３７の流量Ｑに依存する圧力損失ΔＰ
を示す図である。

【図８】本発明の実施の他の形態の弁体２４２ａの断面
図である。

【図９】本発明の一実施例の流量とフルイディック式ガ
スメータの器算の特性を示すグラフである。

【図１０】本発明の他の実施例の流量とフルイディック
式ガスメータの器算の特性を示すグラフである。

【図１１】本発明のさらに他の実施例の流量とフルイデ
ィック式ガスメータの器算の特性を示すグラフである。

【図１２】本発明の比較例のフルイディック式ガスメー
タの流量と器具の特性を示すグラフである。

【図１３】本発明の実施の他の形態の弁体４２の断面図
である。

【図１４】図１３に示される実施の形態における弁体４
２をダイヤフラム４３から見た平面図である。

【図１５】本発明の実施のさらに他の形態のフルイディ
ック式ガスメータに用いる弁体４２ａの断面図である。

【符号の説明】

３１ ガスメータ ３２ ガス供給口 ３３ ガス排出口 ３４ ガス流路 ３５ ガスメータ本体 ３６ フルイディック流量計 ３７ 圧力変動除去手段 ４１ 弁孔 ４２，４２ａ，２４２ａ 弁体 ４３ ダイヤフラム ５０ フルイディック素子 ５１ 振動検出センサ ７０ 連結棒 ８３ 第１保持体 ８６ 第２保持体 １０１ 係止手段 １１１ 連結棒本体 １１２ 一端部 １１３ 挿通孔 １１６ 段差 １１８ 凹溝 １１９ 凸条 １３５ 当接面 １３６ 円弧面 １４１ 挿通孔 １４２，１４２ａ，１４２ｂ 取付け筒部 １４３ 周縁部 １４４ 内周面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡林 誠 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岡田 修一 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 友田 馨一 大阪府東大阪市西岩田４丁目７番31号 株 式会社金門製作所関西研究所内 (72)発明者 今崎 正成 大阪府東大阪市西岩田４丁目７番31号 株 式会社金門製作所関西研究所内 (72)発明者 中村 英治 京都府京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西 ガスメータ株式会社内 (72)発明者 波元 政信 京都府京都市下京区中堂寺鍵田町10 関西 ガスメータ株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA04 CA10 CB01 CB03 CC13 CD13 CD17 CF05 CF11 CF20 CH05 2F031 AA01 AB01 AC03 AD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）ガス供給口とガス排出口とにわた
   って連通するガス流路が形成されるガスメータ本体と、 （ｂ）ガス流路に介在され、ガスの通過によって発生し
   た交番圧力変化に基づいてガス流量を測定するフルイデ
   ィック流量計と、 （ｃ）ガス流路に、フルイディック流量計よりもガス通
   過方向上流側で介在され、圧力変動を吸収する圧力変動
   除去手段であって、 （ｃ１）ガス供給口に連通し、横に延びる弁孔が形成さ
   れ、ガス通過方向下流側に臨む弁座を有する保持体と、 （ｃ２）弁体であって、 弁孔に挿脱可能な有底筒体１３１と、 筒体に設けられ、弁座に当接可能な環状凸部１３２とを
   有し、 環状凸部は、 弁座に臨み、弁体の軸線４２ａに垂直に形成され、弁座
   ８２に当接可能な当接面１３５と、 当接面１３５に連なり、外方に凸の円弧面１３６を有す
   る弁体と、（ｃ３）弁体に連結され、ダイヤフラム室を
   ガス流路のガス排出口側に連通する第１空間と、ガス流
   路のガス供給口に連通する第２空間とに仕切り、第１お
   よび第２空間の差圧によるダイヤフラムを押す力と、弁
   体前後の差圧による弁体を押す力とによって弁体を開閉
   動作させ、最大流量に近づくにつれて、弁体を弁座から
   大きく離脱させるダイヤフラムとを有する圧力変動除去
   手段とを含むことを特徴とするフルイディック式ガスメ
   ータ。
2. 【請求項２】 円弧面１３６は、 弁体の軸線４２ａを中心とする同心円状の仮想軸線４２
   ｂを有する約４分円の断面形状を有することを特徴とす
   る請求項１記載のフルイディック式ガスメータ。
3. 【請求項３】 前記円弧面１３６の半径Ｒｃは、０．３
   〜１．０ｍｍに選ばれることを特徴とする請求項２記載
   のフルイディック式ガスメータ。
4. 【請求項４】 当接面１３５の外径Ｄｐ１は、前記筒体
   の外周面が弁座の弁孔に当接した状態で、弁座８２が全
   周にわたって当接面１３５に当接する値に、選ばれるこ
   とを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載のフル
   イディック式ガスメータ。