JP2001324368A

JP2001324368A - ガスメータ

Info

Publication number: JP2001324368A
Application number: JP2000145842A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Minami; 忠幸南; Shigeru Tagawa; 滋田川; Yukio Kimura; 幸雄木村; Toru Hiroyama; 徹廣山; Yutaka Tanaka; 豊田中; Katsuhiko Kondo; 勝彦近藤
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Aichi Tokei Denki Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Aichi Tokei Denki Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2001-11-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスメータを小型にする。親メータと子メー
タを切り換える弁の構造を簡単にし、かつ信頼性を上げ
る。推測式流量計を使用したときのレンジャビリティを
広くする。安全機能に必須の遮断弁を設けたときの圧損
を下げる。コストを下げる。【解決手段】小流量時、フラッパー弁７は閉じてい
る。ガスは入口２から遮断弁３の弁体４と弁座５の間を
通り、連通路９から入口ポート１２を経て、バイパス流
路１３の超音波流量計１５を通過して出口ポート１４へ
と流れる。流量が増してフラッパー弁７の弁差圧が大き
くなるとフラッパー弁７が開いて、バイパス流路１３の
流れと合流して超音波式の主流量計１８を通過し出口１
９から流出する。このときの流量は主流量計１８で計量
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスメータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】業務用ガスメータは使用最大流量が２５
ｍ³／ｈタイプから１６０ｍ³／ｈタイプまでの数種類
の容量のものが使われており、何れも推測式の膜式ガス
メータである。

【０００３】現行の業務用ガスメータは、その構造から
非常に大型であり、これの小型化は長年にわたるガス事
業者の懸案事項である。

【０００４】ところで、膜式ガスメータは業務用、家庭
用を問わず、安全（セキュリティ）機能として、流量オ
ーバー遮断等の遮断機能やガス漏れ等の微小流量を計量
して警報する警報機能等を備えており、業務用では５リ
ットル／ｈの微小流量から前記使用最大流量の２倍の流
量までの計測範囲を備え、そのレンジャビリティは１：
１００００〜１：６４０００にも達している。

【０００５】前記遮断機能を果たすために、ガスの異常
使用等の緊急時にガス供給を停止する遮断弁を備えてい
る。ガスの使用状態が異常であるか否かはガスメータに
内蔵したマイコンが判断して、緊急時には遮断弁を操作
してガスの供給を停止する。

【０００６】近年、超音波式、渦式、フルイディック
式、熱線式等の小型の電子式流量計が開発されている
が、これらの推測式気体流量計はいずれも単体ではレン
ジャビリティが小さくて膜式ガスメータのレンジャビリ
ティに比肩すべきものではなく、大小２つの推測式気体
流量計を組み合わせた親子式の流量計である、いわば多
段式流量計が提案されている。

【０００７】例えば、中・大流量を計測するフルイディ
ック発振素子と、小流量の範囲を計測する別のフルイデ
ィック発振素子とを用い、ダイアフラム式切換弁によ
り、両フルイディック発振素子を流れの大小に応じて切
り換えて使用する親子式流量計が特開昭６１−２２３５
１７号公報で提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術の特開
昭６１−２２３５１７号公報の親子式流量計では、ダイ
アフラム式切換弁の作動力が受圧ダイアフラムの面積で
決定されるので、ガスメータのような微小圧損で作動さ
せるにはダイアフラムの形状を大きくする必要があって
小型化が困難であり、かつ差圧をダイアフラムの両面に
導く圧力導入路、軸受部等を必要とすることから、機構
が複雑で高価になるという問題点があった。また、この
ような構造の切換弁を用いると、切換弁自体の可動部が
弁漏れを発生し、５リットル／ｈ程度の微小流量まで計
測しようとすると、耐久性に問題点があった。

【０００９】更に又、ガスメータでは前述のように安全
機能が必須であるため、メータ内の流路に遮断弁を設け
る必要がある。すると、前記親・子２つの推測式流量計
と、ダイアフラム式切換弁と、遮断弁等の構成要素を適
当な流路で連結することになるが、その各部で圧力損失
が発生し、全体形状も大きくなりやすい。また大きさを
小型化すると流路が複雑となり、メータの圧力損失（圧
損）が増大するという問題点もあった。

【００１０】そこで、本発明はこれらの問題点を解消で
き、かつ小型化が容易なガスメータを提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、緊急時のガス供給停止用にガス
入口近くに設けた遮断弁と、設定小流量以下の流量で閉
弁すると共に一定以上の弁差圧で開弁するフラッパー弁
とを設けて、該フラッパー弁の入口を前記遮断弁の出口
に直接連通し、更に、フラッパー弁の出口とガス出口と
の間に設けた主流量計と、前記遮断弁の出口とフラッパ
ー弁の入口との連通部にその入口ポートを設置すると共
に、フラッパー弁の出口と主流量計との間にその出口ポ
ートを設置したバイパス流路と、該バイパス流路に設け
た小流量計測用流量計とを具備したことを特徴とするガ
スメータである。

【００１２】設定小流量以下の流量ではフラッパー弁が
閉じているので、ガスは全てバイパス流路を流れ、小流
量計測用流量計で計量される。

【００１３】バイパス流路の流量が増加すると、フラッ
パー弁の一次側（入口）と二次側（出口）の圧力差が大
きくなる。この弁差圧が一定以上になるとフラッパー弁
が開く。このフラッパー弁の開弁時には、フラッパー弁
部とバイパス流路のガスが合流して主流量計に流れる。
このときの流量は主流量計で計量される。

【００１４】小流量計測用流量計と主流量計は、何れも
推測式流量計を用いる。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１のガスメータ
において、小流量計測用流量計と主流量計とが超音波流
量計であることを特徴とするものである。

【００１６】このガスメータでは、小流量計測用流量計
と主流量計とが超音波式の流量計で、同種の技術を使う
ため、その演算制御部である電子回路のハードやソフト
を共用できる。

【００１７】そして、主流量計を構成する超音波流量計
は、流路抵抗が小さいため、圧力損失を低減する。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１のガスメータ
において、小流量計測用流量計が熱式フローセンサであ
ることを特徴とするものである。

【００１９】熱式フローセンサはバイパス流路の下壁に
備えられ、シリコンチップ上の流れが当る表面に発熱部
の上流側と下流側に流体温度検出部を配置したもので、
流量に応じて発熱部の両側の流体温度検出部の電気抵抗
が変化するため、この変化を電気信号として検出し、増
幅、Ａ／Ｄ変換してマイコンにより流量を求める。この
ような熱式フローセンサは例えば特許第２５９５３０６
号公報に記載されている。この熱式フローセンサは５リ
ットル／ｈ程度の小流量まで測定でき、かつその小型の
センサ部を流路に配置して流路構成部を簡易にすること
ができ、更に測定部の流路長が数ｍｍと短くて良い。

【００２０】また請求項４の発明は、請求項１又は３の
ガスメータにおいて、主流量計が超音波流量計であるこ
とを特徴とするものである。

【００２１】主流量計を構成する超音波流量計は、流路
抵抗が小さいため、圧力損失を低減する。

【００２２】そして請求項５の発明は、請求項１乃至４
のいずれかのガスメータにおいて、遮断弁の弁座を傾斜
させてフラッパー弁の弁座部とほぼ平行に形成したこと
を特徴とするものである。

【００２３】この発明では、遮断弁の出口とフラッパー
弁の入口を直接連通する連通路の形が単純化してその実
質的な流路長が短くでき、その分圧力損失が更に低減す
る。また、スペースを有効に使えてガス入口からの流入
圧損も低減できる。

【００２４】そしてまた請求項６の発明は、請求項１乃
至４のいずれかのガスメータにおいて、少なくともフラ
ッパー弁の閉弁状態で、フラッパー弁を閉弁方向に付勢
する重りをフラッパー弁に取り付けたことを特徴とする
ものである。

【００２５】この発明では、フラッパー弁に取り付けた
重りが、閉弁状態で弁を閉弁方向に付勢する閉弁力を生
じるので、板状のフラッパー弁自体の自重による閉弁力
を小さくできる。即ちフラッパー弁自体を軽くして軸受
荷重を小さくできる。また、閉弁時のフラッパー弁の姿
勢を傾斜させる必要がない。換言すれば、フラッパー弁
の弁座面を垂直に配設でき、垂直に配設した遮断弁の弁
座面との距離を極小にできるため、流路抵抗が減り、圧
力損失が低減する。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に従って説明する。

【００２７】〔実施例１〕図１は本発明の実施例１で、
同図（ａ）はガスメータ全体の流路構成を説明する模式
図、同図（ｂ）は縦断面図であるが、（ａ）の模式図は
（ｂ）の縦断面図にあらわれていない部分もあって、両
図（ａ）と（ｂ）は必ずしも一致していない部分があ
る。

【００２８】図１（ａ）で、ガスメータ１のガス入口２
から矢印Ａのように流入するガスは遮断弁３の弁体４と
弁座５の間を通り、遮断弁の出口６からフラッパー弁７
の入口８へ直接連通する。９は連通路である。図示の状
態ではフラッパー弁７は弁座１０に当接して閉じてい
る。閉弁力はフラッパー弁の自重により発生している。

【００２９】フラッパー弁７は水平に配設された支軸１
１の周りに揺動可能の板材、例えば発泡材などの軽量の
薄板からなり、設定小流量以下の流量では自重により図
の閉弁状態を維持する。適切な閉弁力を確保するため、
弁座１０の弁座面は垂直面からわずかな角度だけ開弁方
向に傾斜させてある。

【００３０】設定小流量以下のフラッパー弁７の閉弁時
では、ガスは連通路９に開口する入口ポート１２からバ
イパス流路１３を経て、出口ポート１４へと流れる。バ
イパス流路１３に設けた小流量計測用流量計１５がこの
ときの流量を計測する。小流量計測用流量計は超音波方
式の流量計で、矢印Ｂに示すガスの流れの方向に間隔を
置いて配設された一対の超音波送受波器１６と１７を備
えている。

【００３１】上流側の受波器１６から超音波パルスを送
信し、下流側の送受波器１７で受信するまでの超音波の
順方向伝搬時間と、下流側の送受波器１７から超音波を
送信し、上流側の送受波器１６で受信するまでの超音波
の逆方向伝搬時間とに基づいてバイパス流路の流量を計
測する。

【００３２】出口ポート１４から出たガスは、主流量計
１８を通過してガス出口１９から図示されていない配管
へと流れる。

【００３３】バイパス流路１３の流量が増加すると、フ
ラッパー弁７の一次側、即ち入口８と二次側、即ち出口
２０の圧力差（差圧）が大きくなる。この弁差圧が一定
以上になるとフラッパー弁７が支軸１１の周りに反時計
方向に揺動して開く。開いたフラッパー弁７を通過した
ガスは、フラッパー弁の出口２０から矢印Ｃのように流
れ、バイパス流路１３の出口ポート１４からのガスと合
流して、主流量計１８の入口２１に入る。そして主流量
計１８内を矢印Ｄのように流れる。

【００３４】主流量計１８は超音波方式の流量計で、一
対の超音波送受波器２２，２３間の順方向と逆方向の超
音波伝搬時間に基づいてフラッパー弁７とバイパス流路
１３の合計流量を計量する。

【００３５】なお、小流量計測用流量計１５としての超
音波流量計と、主流量計１８としての超音波流量計は、
前述のように順方向と逆方向の超音波の伝搬速度の変化
を利用して流量を計測し、同じ測定原理を用いているた
め、両超音波流量計の図示されてない演算・制御用のマ
イコン等の電子回路は、そのハードとソフトの大半を共
用化している（請求項２）。

【００３６】図１（ｂ）は前記図１（ａ）の模式図で説
明したガスメータの縦断面図で、前記バイパス流路と小
流量計測用流量計は、この断面図にはあらわれていな
い。

【００３７】ガスの異常使用等の緊急時のガス供給停止
に用いるため、ガス入口２近くに設けた遮断弁３の弁体
４が開いている図示の状態で、かつガスの流量が設定小
流量以下であると、フラッパー弁７が自重による閉弁力
で図示のように閉じ、弁座１０に植え込んだ弾性のシー
ル部材１０Ａに当接している。

【００３８】フラッパー弁７は適切な閉弁力を確保する
ため、弁座面が垂直からわずかに角度θだけ傾斜してい
る。なお、遮断弁３の弁座５の弁座面は垂直である。連
通路９に開口する入口ポート１２から、フラッパー弁７
の出口２０と主流量計１８との間に開口する出口ポート
１４との間のバイパス流路は、この図１（ｂ）では紙面
に対し裏側方向に配設されていて、図面にあらわれてい
ない。

【００３９】遮断弁３の弁座５とフラッパー弁７の弁座
１０を一体的に近接して形成することで、遮断弁３の出
口６とフラッパー弁７の入口８を直接つなぐようにして
いるので、出口６と入口８の連通路９が極小の長さに短
くでき、その分この部分での圧力損失を低減できる。

【００４０】なお、符号７′で示すのは、フラッパー弁
７の開弁時の状態である。

【００４１】ガスの流量異常などの緊急時には、ガスメ
ータ１に内蔵された図示されていないマイコンの遮断信
号により遮断弁３が作動し、弁体４が図示右方に移動し
て弁座５に当接してガスの供給を停止（遮断）する。

【００４２】上述のように、この実施例では、設定小流
量以下の流量ではフラッパー弁７が閉じてガスが全部バ
イパス流路１３の小流量計測用流量計１５で計量される
ので、非常に小さい微小流量まで精度良く計量でき、親
子式の有利さを活かしてレンジャビリティの大きいガス
メータが実現する。

【００４３】なお、請求項３の発明では、実施例１の小
流量計測用流量計として超音波流量計の代りに前記熱式
フローセンサを用いている。熱式フローセンサは前述の
ように５リットル／ｈ程度の微小流量まで計測できるの
で、ガスメータ下流の微小なガス漏れまでも検知可能
で、大きなレンジャビリティを得られる利点がある。

【００４４】〔実施例２〕図２の実施例２は、請求項５
に対応するもので、遮断弁３の弁座５を傾斜して設け、
フラッパー弁７の弁座１０と平行に形成したものであ
る。

【００４５】こうすることにより、連通路９の下壁９Ａ
の長さ、即ち下壁９Ａにおける弁座５から弁座１０まで
の距離が短くなって、その分圧力損失を低減できるだけ
でなく、弁座５と１０を一体に構成する部分の形状が単
純化され、製造が容易となる。即ち、連通路９が円筒形
となり、この円筒面に対し弁座５と１０が直角に形成さ
れ、弁座１０の開口部は円形となる。因みに前記実施例
１の図１（ｂ）では、連通路９を図２と同じような円筒
形にしたとしても、この円筒に対して弁座１０が斜めと
なるため、弁座１０の開口部は楕円形となる。

【００４６】更にこうすることで、遮断弁３が傾いて設
置されるので、設置スペースを有効に使えて、ガス入口
２からの流入圧損も低減できる。

【００４７】〔実施例３〕図３の実施例３は、請求項６
に対応するもので、フラッパー弁７の上端に直角方向に
延長した脚部７ａを形成し、該脚部７ａの下面に重り２
４を取り付けてある。フラッパー弁７の弁座面は図１の
実施例のように傾斜角θを備えていなく、垂直である。
従って板状のフラッパー弁７自体の自重による閉弁力
は、閉弁状態では殆ど発生せず零である。そして、重り
２４による支軸１１の周りの時計方向のトルクがフラッ
パー弁を閉弁方向に付勢する。

【００４８】重り２４は、閉弁状態を示す図３（ａ）に
おいて、その重心点が支軸１１の水平方向右へ距離Ｌの
位置にあるため、閉弁状態で最も大きな閉弁力を生じ、
そのときの閉弁方向のトルクは重り２４の質量をＭとす
ると、質量Ｍと距離Ｌの積Ｍ×Ｌとなり、閉弁状態で最
も大きくなる。距離Ｌを大きく定めることで、質量Ｍを
小さくしても容易に必要な閉弁力が得られるため、その
分フラッパー弁自体の板厚を薄くするなどして弁自体の
自重も軽くして、軸荷重を軽減している。

【００４９】この実施例では、フラッパー弁７の弁座１
０の弁座面を垂直にできるため、遮断弁３の弁座５と弁
座１０を両者とも垂直にして互いに平行に配設できるた
め、図３に示すように、連通路９の長さを最も短くで
き、その分流路の圧損を小さくできる。

【００５０】なお、図３の実施例は、フラッパー弁に重
りを取り付ける構造をわかりやすくするため、図１
（ｂ）や図２の実施例に比較して、より大きく拡大して
あるが、実際のガスメータ外形寸法、例えば全高は、ど
の図も同じである。従って、図３の実施例３が他の実施
例に比べて、連通路９の長さが最も小さくなっているこ
とが良く理解できる。

【００５１】

【発明の効果】本発明のガスメータは上述のように構成
されているので、小流量時にはフラッパー弁を閉じてバ
イパス流路の小流量計測用流量計で高精度に計測でき、
設定小流量を超える流量ではフラッパー弁を開いて主流
量計で計測できる。そのため、広いレンジャビリティに
対応することができ、フラッパー弁も簡単な構造でよ
く、弁の耐久性も向上する。

【００５２】またダイアフラム式の切換弁を要しないの
で、小型、コンパクトにでき、ガスメータの小型化に寄
与する。更に又、遮断弁とフラッパー弁を直接連通した
ので、両弁座部を一体化し、結果的に遮断弁の出口部と
フラッパー弁の入口部を一体化して、連通部を小型軽量
化し、かつ圧力損失を低減できる。総じて、メータの小
型化、圧損の低減、コスト低減に役立つ。

【００５３】請求項２の発明では、両超音波流量計の電
子回路部のハード、ソフト面を共用化できる利点があ
る。また、主流量計を超音波流量計で構成しているの
で、前記従来のフルイディック発振素子を用いた親子式
のガスメータに比較して、圧損を容易に低減できる。

【００５４】請求項３の発明では、５リットル／ｈ程度
の微小流量まで計測できるので、ガス漏れ検知などの安
全機能にも有効に活用でき、かつ小流量計測用流量計が
小型にでき、その分ガスメータを小型化できる。

【００５５】請求項４の発明では、請求項２の発明と同
様に主流量計の圧損を小さくできるため、ガスメータの
圧損を容易に低減できる。

【００５６】そして請求項５の発明では、連通路の形状
の単純化と、連通路短縮やスペースの有効活用等による
更なる圧損の低減に寄与する。

【００５７】そしてまた、請求項６の発明では、遮断弁
とフラッパー弁の両弁座を垂直にしてかつ互いに平行に
配設できるため、遮断弁出口とフラッパー弁出口の形状
や、それらをつなぐ連通路の形状が極めて簡易となり、
圧損の低減とコスト低減に役立つ。また、ガスメータの
小型化にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で、（ａ）はガスメータの流路
を説明する模式図、（ｂ）は断面図である。

【図２】本発明の他の実施例の縦断面図である。

【図３】本発明の更に他の実施例で、(ａ）は要部縦断
面図、（ｂ）はフラッパー弁の斜視図である。

【符号の説明】

１ガスメータ２ガス入口３遮断弁４遮断弁の弁体５遮断弁の弁座６遮断弁の出口７，７′ フラッパー弁８フラッパー弁の入口９遮断弁をフラッパー弁に直接連通する連通路１０フラッパー弁の弁座１０Ａシール部材１１支軸１２入口ポート１３バイパス流路１４出口ポート１５小流量計測用流量計１６，１７，２２，２３超音波送受波器１８主流量計１９ガス出口２０フラッパー弁の出口２１主流量計の入口２４重り

フロントページの続き (72)発明者南忠幸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)発明者田川滋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)発明者木村幸雄名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者廣山徹名古屋市熱田区桜田町19番18号東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者田中豊名古屋市熱田区千年一丁目２番70号愛知時計電機株式会社内 (72)発明者近藤勝彦名古屋市熱田区千年一丁目２番70号愛知時計電機株式会社内Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CA10 CB01 CC13 CD13 CF05 CF09 CF11 2F035 DA14 DA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】緊急時のガス供給停止用にガス入口近く
に設けた遮断弁と、設定小流量以下の流量で閉弁すると
共に一定以上の弁差圧で開弁するフラッパー弁とを設け
て、該フラッパー弁の入口を前記遮断弁の出口に直接連
通し、更に、フラッパー弁の出口とガス出口との間に設けた主
流量計と、前記遮断弁の出口とフラッパー弁の入口との連通部にそ
の入口ポートを設置すると共に、フラッパー弁の出口と
主流量計との間にその出口ポートを設置したバイパス流
路と、該バイパス流路に設けた小流量計測用流量計とを具備し
たことを特徴とするガスメータ。
【請求項２】小流量計測用流量計と主流量計とが超音
波流量計であ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】小流量計測用流量計が熱式フローセンサ
であることを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
【請求項４】主流量計が超音波流量計であることを特
徴とする請求項１又は３記載のガスメータ。
【請求項５】遮断弁の弁座を傾斜させてフラッパー弁
の弁座部とほぼ平行に形成したことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載のガスメータ。
【請求項６】少なくともフラッパー弁の閉弁状態で、
フラッパー弁を閉弁方向に付勢する重りをフラッパー弁
に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
かに記載のガスメータ。