JP2010139261A - 膜式ガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】電子式カウンタを起動させた後のガスメータを横倒しの状態で運搬中に外部から振動が加わっても誤積算を生じない膜式ガスメータを提供する。
【解決手段】複数の磁石を均等間隔で設けた回転部材がクランク軸と同心に回転自在に軸支されており、ガスの流れによる一対のダイヤフラムの往復運動をリンク機構を介して前記クランク軸の回転運動に変換し、クランク軸の径方向に突き出た突起部が、回転部材の径方向に突き出た突起部と当接して回転部材が回転し、回転する磁石の磁気的変化をリードスイッチでカウントしてガス流量を計測する膜式ガスメータにおいて、当該膜式ガスメータをダイヤフラムが水平になるように横に倒したときの一対のダイヤフラムが静止した状態で、磁石のいずれかがリードスイッチと正対し、クランク軸の突起部が磁石のいずれかと正対した位置に並ぶように配置する。また、回転部材の突起部は、隣接した磁石との中間点付近に配置する。
【選択図】図３

Description

本発明は、横倒しの状態で運搬中に外部から振動が加わっても誤積算を生じない膜式ガスメータに関する。

一般的な膜式ガスメータの構造を簡単に説明する。膜式ガスメータ内部にはダイヤフラム（膜）を備えた一対の計量室を備え、計量室内をガスが流れると、流量に応じてこれらのダイヤフラムが往復運動し、その往復運動がリンク機構を介して、膜式ガスメータ内の上部に支持されたクランク軸の回転運動に変換される。

膜式ガスメータでは、このクランク軸の回転を機械式と電子式の二つのカウンタでカウントして流量を計測する。
機械式カウンタは、クランク軸の回転をそのまま歯車機構を介して伝達し、目視カウンタ（数字車）を動作させるものである。
一方、電子式カウンタは、クランク軸とともに回転する回転部材上に磁石を配置し、その回転する磁石の軌道付近に設けられたリードスイッチで磁石の通過を検出し、その通過信号をカウントした値から流量信号を得て積算するものである。

しかしながら、電子式カウンタでは、ガスが流れていないときでも、機械的な振動や、温度変化および圧力変化等の環境変化によってダイヤフラムが不規則な膨張収縮動作を行い、磁石が回転移動することがある。このような回転移動がリードスイッチをＯＮ／ＯＦＦさせる境界線上で行われると、リードスイッチがＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、ガスが流れているときと同様の通過信号が出現してしまう。

その結果、電子式カウンタでは、通過信号がガスの流量によるものであっても、機械的な振動に起因するものであっても、そのまま通過信号をカウントアップしてしまうので、実際の流量よりも多い積算量になってしまう。

これを解決するために、特許文献１のダイヤフラム式流量計では、一対の計量室に備えられたそれぞれのダイヤフラムの膨張収縮動作に連動して回転移動する磁石と、所定の位置で磁石の回転移動を感知する第１および第２のリードスイッチを有している。
電子式カウンタは、第１および第２のリードスイッチが交互にＯＮ／ＯＦＦされると、流量に連動して磁石が回転移動したものとしてカウントアップされる。これに対して、一方のリードスイッチだけがＯＮ／ＯＦＦを繰り返したときには、磁石が外乱によりその場で往復移動したとして、カウントアップされない。
これにより、振動や圧力変化等の環境変化によって電子式カウンタが過進することを防止し、正確な計量が可能な流量計を提供している。
特開平１１−１６６８４８号公報

ところで、ある需要家の所に設置されガス事業者が電子式カウンタを起動させた膜式ガスメータが検定期間満了日を迎える前に取り外され、他の需要家の所へ運搬して再設置することがある。

この場合、運搬によって膜式ガスメータが前後左右に傾けられたりすると、一対のダイヤフラムの動きに連動してクランク軸が逆回転し、なおかつ膜式ガスメータが横に寝かされると、ダイヤフラムが重力方向に偏って安定するのでクランク軸が動きにくくなり、磁石が配置された回転部材の動きに干渉することで、リードスイッチの不要なＯＮ／ＯＦＦを誘発することが考えられる。

しかし、特許文献１の方式では、複数のリードスイッチを使用する分コストがかかる上に、上記のような運搬状況を想定していないため、運搬途中で電子式カウンタが誤積算するような状態になる場合が考えられる。

本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、電子式カウンタを起動させた後のガスメータを横倒しの状態で運搬中に外部から振動が加わっても誤積算を生じない膜式ガスメータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の構成は、複数の磁石を均等間隔で設けた回転部材がクランク軸と同心に回転自在に軸支されており、ガスの流れによって起こる一対のダイヤフラムの往復運動をリンク機構を介して前記クランク軸の回転運動に変換し、前記クランク軸の回転軸の径方向に突き出た突起部が、前記回転部材の回転軸の径方向に突き出た突起部と当接して前記回転部材が回転し、回転する前記磁石の磁気的変化をリードスイッチでカウントしてガスの流量を計測する膜式ガスメータにおいて、当該膜式ガスメータを前記ダイヤフラムが水平になるように横に倒したときの前記一対のダイヤフラムが静止した状態で、前記磁石のいずれかが前記リードスイッチと正対し、前記クランク軸の突起部が前記磁石のいずれかと正対した位置に並ぶように配置する。
さらに、前記回転部材の突起部は、隣接した磁石との中間点付近の位置になるように配置する。

例えば、前記回転部材に２個あるいは４個の磁石を均等間隔に設けた場合、前記クランク軸の突起部を前記リードスイッチと正対する位置に並ぶように配置する。
あるいは、前記回転部材に４個の磁石を均等間隔に設けた場合、前記クランク軸の突起部を前記リードスイッチと正対する位置に対し９０°ずらした位置に並ぶように配置する。

本発明の膜式ガスメータによれば、電子式カウンタを起動させた後のガスメータを横倒しの状態で運搬中に外部から振動が加わっても誤積算が生じない。

以下、図面を参照して本発明の膜式ガスメータに係る好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る膜式ガスメータの上ケースを取り外した状態の本体計量部の斜視図である。図２は、本体計量部を上から見たリンク機構を示す図である。図３（Ａ）は、リンク機構を介して回転する回転部材の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ'線における側面断面図である。

図１乃至図３に示した計量部本体の機構部は、公知のものであるが、本発明の関連部分について概略説明する。
ガスメータの計量部本体１の機構部は、一対の計量室を備えており、一対の計量室にはダイヤフラム２がそれぞれ設けられ、各ダイヤフラムに連結されたのう翼が回動可能に設けられた翼軸４ａと４ｂにそれぞれ固着されている。ガスが流れると一方の計量室のダイヤフラム２は、往復移動し、これに連動してのう翼が揺動し、翼軸４ａと４ｂが往復回動する。

リンク機構３は、翼軸４ａと４ｂの上端にそれぞれ大肘金５ａと５ｂの各一端が固着され、大肘金５ａと５ｂの各他端はそれぞれ小肘金６ａと６ｂの各端に遊合連結されている。
また、小肘金６ａと６ｂの各他端はクランクアーム７に遊合連結され、このクランクアーム７にはクランク軸８が固着されている。さらに、クランク軸８の上端には突起部１３ａを有する回転子１３が固着されている。

回転部材１１は、計量部本体１の上部壁上に取り付けたクランク台１０にクランク軸８の軸心周りで回転自在に支持されており、４個の磁石１２ａ〜１２ｄを、回転部材１１の回転軸芯から径方向に離れた位置に、回転部材１１の回転方向に位相を９０°ずつずらした状態で保持している。
また、回転部材１１には突起部１１ａが設けられおり、回転部材１１の突起部１１ａと回転子１３の突起部１３ａとは接触可能に設けられている。

２つあるいずれかの計量室にガスが流れるとその圧力で計量室に設けられたダイヤフラム２が往復運動し、これに連動して翼軸４が往復回動する。この往復回動が、リンク機構３の大肘金５を揺動させ、この動きが小肘金６、クランクアーム７を経てクランク軸８を回転させる（この回転を正回転という）。そして、クランク軸８の回転により回転子１３が回転し、突起部１３ａが突起部１１ａを押し回して、回転部材１１が回転する。一方の計量室のガスが送り出されると、他の計量室にガスが送り込まれ上記と同様な動作によりクランク軸８が回転し続ける。

このように、回転子１３が回転部材１１を押し回す構造としたことにより、ガスの逆流や振動などでクランク軸８が正回転とは逆方向に回転（この回転を逆回転という）したときに、回転子１３の動きが回転部材１１に伝えられない。ここで、逆転防止機構（不図示）を別途備えてクランクアーム７の逆転を防止するため、回転子１３が１周することはなく、逆回転によって回転子１３が回転部材１１を押し回すことはない。

電子式カウンタは、この回転部材１１の回転により、磁石の軌道付近に設けられたリードスイッチで磁石１２の通過を検出し、その通過による通過信号をカウントした値から流量信号を得て積算する。

次に、回転部材と回転子と磁石とリードスイッチとの関係について説明する。
回転部材１１が停止した状態では、磁石１２がリードスイッチ１４に引かれ、図４のようにリードスイッチ１４と回転部材１１の中のある１つの磁石１２ａが正対した状態で静止する。このため、回転部材１１は、よほど大きな衝撃や振動が加わらない限り通常の輸送などの振動では回転せず、リードスイッチ１４がＯＮ状態で静止することになる。
この状態で振動が与えられてもリードスイッチ１４がＯＦＦするところまで、磁石１２ａが動くことはないため誤積算には至らない。

また、回転部材１１に設けられた突起部１１ａは、回転子１３の突起部１３ａに押され時計回り１５をしているため、通常図４のように回転子１３の突起部１３ａの正転側（時計回り側）に隣接している。このため、磁石１２は、回転子１３の突起部１３ａから離れる方向（時計回り）１５に動いてリードスイッチ１４に引かれた正対位置で安定する。

しかしながら、図５のような場合、リードスイッチ１４により磁石１２ｄが引き寄せられるので、回転部材１１の突起部１１ａは方向１７に回転する。
また、膜式ガスメータが横に寝かされた状態のとき、ダイヤフラム２が自身の重さによって安定位置に行こうとするので、回転子１３の突起部１３ａは方向１６に回転する。

すると、回転部材１１の突起部１１ａと回転子１３の突起部１３ａとがぶつかることになり、磁石１２とリードスイッチ１４との位置関係が非常に不安定な状態になる場合がある。この不安定な状態で膜式ガスメータを輸送すると、外部から振動が加わってリードスイッチ１４の不要なＯＮ／ＯＦＦを誘発することとなり誤積算を生じることがある。

次に、膜式ガスメータが機械式カウンタの表示部を上に向けて横に寝かせられた場合に、ダイヤフラムの位置とその位置におけるクランク軸の回転角度とを考察すると、図６のようなグラフとなった。
図６は、膜式ガスメータの下側になった計量室のダイヤフラムの位置と上側になった計量室のダイヤフラムの位置とクランク軸の回転角度との関係を表わすグラフである。図６の縦軸は、下側のダイヤフラムと上側のダイヤフラムの中央点を原点とした各ダイヤフラムの位置（単位ｍｍ）であり、横軸はクランク軸の回転角度（単位°）である。

膜式ガスメータを横に倒したとき２枚のダイヤフラムが下側に偏った状態となるが、２枚のダイヤフラムは位相をずらしてリンク機構に固定されているため、双方のダイヤフラムが同時に下限に達することはなく、２枚のダイヤフラムの位置エネルギーの和が最小となる位置で安定する。
このように、膜式ガスメータが横に倒された状態ではダイヤフラムの位置は決まった位置になるので、クランク軸の角度、即ち回転子の突起部の角度も一定のところに安定する。

したがって、膜式ガスメータが横に倒された状態のときに、回転子１３の突起部１３ａと回転部材１１の突起部１１ａが干渉しない位置になるためには、この状態で各突起部の位置を次のようにずらすように設計すればよい。

（１）回転子の突起部の位置：
往復動作する双方のダイヤフラムが止点（２枚のダイヤフラムの位置エネルギーの和が最小となる位置）付近にあるとき、ある磁石１２がリードスイッチ１４と正対した際、いずれかの磁石１２に正対した位置に並ぶように、回転子１３の突起部１３ａを配置する。
例えば、図７のように、リードスイッチ１４の位置を１２時としたときに、回転子１３の突起部１３ａを６時（図７（Ａ））または１２時の位置（図７（Ｂ））に配置する。
また、図８のように、リードスイッチ１４の位置を１２時としたときに、回転子１３の突起部１３ａを９時の位置（図８（Ａ））または３時の位置（図８（Ｂ））に配置する。

（２）回転部材の突起部の位置：
回転部材１１の突起部１１ａは、回転子１３の突起部１３ａが上記のように配置されているときに、隣接した磁石１２との中間点付近の位置に配置されるように設計する。

上記（１）の状態では、４個の磁石１２と回転子１３の突起部１３ａとはリードスイッチ１４に対して同じように上下の位置あるいは左右の位置に安定することから、回転部材１１の突起部１１ａを隣り合う磁石の中間点（９０°／２＝４５°）付近の位置に設ければ、回転子１３の突起部１３ａと干渉しない位置となるが、中間点とすることが望ましい。

図７や図８のように、回転子１３の突起部１３ａがリードスイッチ１４に対して、上下の位置あるいは左右の位置のいずれかに配置されていた場合、回転部材１１の突起部１１ａの位置を磁石１２とそれに隣接した磁石１２の中間点（４５°方向）に配置すれば、４個ある磁石１２のうち、どの磁石１２がリードスイッチ１４と正対しても各突起部が干渉することはなく、磁石１２がリードスイッチ１４に正対する動きを妨げることはない。
さらに、図７（Ａ）において、回転部材１１の突起部１１ａが磁石１２ｄと磁石１２ａの間や磁石１２ａと磁石１２ｂの間にある場合には、いずれの位置に配置しても、磁石１２がリードスイッチ１４に正対する動きを妨げることはない。

上記の各突起部の位置は、均等間隔で４個の磁石を回転部材に配置したものであるが、図９のように均等間隔で２個の磁石を配置したものであっても同様に適用できる。この場合、回転部材の突起部の位置は、上記の例のように中間点（４５°）付近ではなく、２個の磁石の中間点（１８０°／２＝９０°）付近に配置することが望ましい。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。

実施形態に係る膜式ガスメータの上ケースを取り外した状態の本体計量部の斜視図である。 本体計量部を上から見たリンク機構を示す図である。 （Ａ）は、リンク機構を介して回転する回転部材の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ'線における側面断面図である。 磁石がリードスイッチと正対したときの様子を説明する図である。 磁石とリードスイッチとが不安定な状態にあるときの様子を説明する図である。 膜式ガスメータを横にしたときの、一対のダイヤフラムの位置とクランク軸の回転角度の関係を示すグラフである。 磁石を均等間隔に４個設けた回転部材の突起部と回転子の突起部と磁石とリードスイッチの関係を説明する図である。 磁石を均等間隔に４個設けた回転部材の突起部と回転子の突起部と磁石とリードスイッチの関係を説明する他の図である。 磁石を均等間隔に２個設けた回転部材の突起部と回転子の突起部と磁石とリードスイッチの関係を説明する図である。

符号の説明

１…計量部本体、２…ダイヤフラム、３…リンク機構、４ａ，４ｂ…翼軸、５ａ，５ｂ…大肘金、６ａ，６ｂ…小肘金、７…クランクアーム、８…クランク軸、１０…クランク台、１１…回転部材、１１ａ…回転部材の突起部、１２，１２ａ〜１２ｄ…磁石、１３…回転子、１３ａ…回転子の突起部、１４…リードスイッチ、１５…回転子の正転時の方向（時計回り）、１６…ダイヤフラムの自重により安定する方向、１７…磁石がリードスイッチに引かれる方向。

Claims (2)

1. 複数の磁石を均等間隔で設けた回転部材がクランク軸と同心に回転自在に軸支されており、ガスの流れによって起こる一対のダイヤフラムの往復運動をリンク機構を介して前記クランク軸の回転運動に変換し、前記クランク軸の回転軸の径方向に突き出た突起部が、前記回転部材の回転軸の径方向に突き出た突起部と当接して前記回転部材が回転し、回転する前記磁石の磁気的変化をリードスイッチでカウントしてガスの流量を計測する膜式ガスメータにおいて、
   当該膜式ガスメータを前記ダイヤフラムが水平になるように横に倒したときの前記一対のダイヤフラムが静止した状態で、前記磁石のいずれかが前記リードスイッチと正対し、前記クランク軸の突起部が前記磁石のいずれかと正対した位置に並ぶように配置することを特徴とする膜式ガスメータ。
2. 請求項１に記載の膜式ガスメータにおいて、前記回転部材の突起部は、隣接した磁石との中間点付近の位置になるように配置することを特徴とする膜式ガスメータ。