JP4027653B2 - ガスメータ用の開閉弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスメータ用の開閉弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス使用時における様々な異常使用状態が内蔵のマイコンにプログラムされており、流量異常や長時間にわたるガスの異常使用が発生すると、マイコンが判断して、直ちにガスを遮断する安全機能付ガスメータ（単にマイコンメータともいう）が広く用いられている。遮断弁はいわゆる自己保持型電磁弁が使われていて、一時的に駆動電流を流すと閉弁してガスの供給を遮断し、駆動電流を断ったあと、スプリングの力で閉弁状態を保持する。そして、逆方向の駆動電流を流すと開弁して、駆動電流を断ったあと、マグネット（永久磁石）の磁力で開弁状態を保持する。このように、電気的に閉弁方向と開弁方向への両方向の作動ができるので、双方向遮断弁又は開閉弁と呼ばれている。
【０００３】
図６にこの種の双方向遮断弁（以下、単に遮断弁という）で構造が電磁弁のものを示す。１はガスメータの上ケースの一部分を構成する遮断弁取付部で、この遮断弁取付部１に弁座２が一体的に形成されている。遮断弁取付部１にパッキン３を介してホルダ４が取付ネジ５で固着されている。ホルダ４にはコイル６を巻いたボビン７が装着されている。図は閉弁状態を示す。プランジャ（可動鉄心）８はコア（固定鉄心）９から離れて図示左方の位置にある。このとき、弁ゴム１０は弁フレーム１１とともに第１のスプリング１２により図示左方に付勢されて、弁座２に押圧されて密着し閉弁状態にある。第２のスプリング１３は、プランジャ８の小径部８ａに嵌装された第１のスプリングホルダ１４と、前記弁ゴム１０の中央部左側面に当接した第２のスプリングホルダ１５との間に装架され、プランジャ８を図示左方に付勢して、プランジャ８を図示の位置に保持している。１６はプランジャ８の小径部８ａの左端部に嵌合したＥリングで、第１のスプリングホルダ１４の抜け止めである。なお、図の状態で、第２のスプリング１３の荷重（ばね力）は第１のスプリング１２の荷重（ばね力）よりも小さい。
【０００４】
図示の閉弁状態のときには、ガスメータの図示されてない入口に連通する１次側１７のガス圧が、ガスメータの図示されてない計量室に連通する２次側１８のガス圧よりガス供給圧分だけ高い値にあって、この圧力差による分と、第１のスプリング１２による付勢力とで弁ゴム１０が弁座２に押し付けられている。この閉弁状態から開弁するには、コイル６に一時的に駆動電流を流すと、プランジャ８がコア９に吸引され、先ず弱い力の第２のスプリング１３に抗してわずかに図示右方に移動してプランジャの段部８ｂが弁ゴム１０の面１０ａから右方に離れる（図７参照）。すると、弁ゴム１０の内径とプランジャ８の外径との間の隙間を通って、１次側１７から２次側１８へと矢印Ａのようにガスが流れて弁ゴム１０にかかっていた前記圧力差が小さくなる。そこで、プランジャ８は第１のスプリング１２に抗して一気に右方へ移動して、弁ゴム１０が弁座２から離れ、プランジャ８の右端がコア９に吸着されて、開弁状態が保持される。１９はマグネット（永久磁石）で、駆動電流を断ったあとの開弁状態を保持する（図８参照）。開弁状態では１次側１７から２次側１８へ矢印Ｂで示すようにガスが流れる。
【０００５】
開弁状態にあるときに、前記開弁駆動時と逆向きの駆動電流を一時的にコイル６に流すと、マグネット１９による保持力が解除されて、プランジャ８、弁フレーム１１及び弁ゴム１０等が第１のスプリング１２の付勢力で図示左方に移動して弁ゴム１０が弁座２に押圧されて閉弁する。プランジャ８の段部８ｂは弁ゴム１０の側面１０ａに当り、この部分も閉じて図６に示す状態となる。なお、開弁駆動時に１次側１７の圧力を２次側１８に抜くための段部８ｂ、弁ゴム１０の内径とプランジャ８の外径との隙間及び第２のスプリング１３等で構成される機構を複弁と呼んでいる。図６〜８ではこの複弁に符号２０を付する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術では、閉弁時、弁ゴム１０を弁フレーム１１で弁座２の平らな座面に押し付けて、弁ゴム１０の厚み方向に圧縮するようにしていた。そして弁の漏れを防ぐため、一定以上の弁荷重を加えてシール性を確保しているため、弁を開く場合に、前記弁荷重に打ち勝つ電磁力が必要となり、電磁弁の駆動電力が大きくなるという問題点があった。
【０００７】
また、現在の家庭用ガスメータの弁荷重は、漏れを防止するために弁座の周長に対して１ｇ／ｍｍ以上を必要としており、開弁時の駆動電力を減らそうとすると、弁荷重が弁座の周長に対して１ｇ／ｍｍ以下になり、弁のシール性が悪くなるという問題点があった。実際に弁ゴムの径のφ３０の従来技術では、１次と２次の圧力差による荷重が約１５０ｇ、第１のスプリングの荷重が約１００ｇであった。
【０００８】
また、円盤状の弁ゴム及び弁座による制約から特別に設置部を設けており、ガスの流れを妨げるような構造であるため、設置場所（取付場所）が限定されるとか、圧力損失が大きいという問題点もあった。
【０００９】
更にまた、業務用の大型ガスメータでは、現行の形状及び機能を満たすには、消費電力の面から、遮断機能のみのいわゆる遮断弁のみしか実用化されておらず、大型の電池式開閉弁（双方向遮断弁）は実用化されていないという問題点もあった。
【００１０】
そして、電磁式の開閉弁では、永久磁石による保持力を上回る外部からの衝撃が加わると、弁が閉じてガスの供給が遮断されてしまうという問題点もあった。
【００１１】
そこで本発明は、これらの問題点を解消できる安全機能付ガスメータ用の開閉弁（双方向遮断弁）を提供することを目的とする。
【００１２】
【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、
ガスメータから下流の配管にガスを供給するときに上方の入口から下方に向って流れるガスの流路を備えた安全機能付ガスメータにおいて、前記流路に斜めに形成した弁座と、該弁座の斜め下方に位置して水平に配設された軸の周りに揺動可能で前記弁座と協働するフラッパー弁と、モータに駆動されて往復回動してフラッパー弁を開弁位置に駆動したり閉弁可能な状態にしたりする２位置を取り得るカムと、前記モータに連動して前記フラッパー弁が開弁する直前にフラッパー弁の１次側と２次側とを連通する副弁とを具備し、前記フラッパー弁はその弁体周縁部が撓み易いリップ状に形成され、該リップ状の周縁部が閉弁時に撓んで弁座（２４）の平らな座面（２４ａ）に密着してガスをシールして、ガスの供給を遮断するように構成すると共に、開弁状態では、弁体（３０）が流路（２３）を囲む隔壁（２５）の凹部（２５Ａ）内に後退した状態にあり、流路（２３）を下方に流れるガスの流れを妨げることがないように構成し、更に、前記モータがガスの流路外に配設されていることを特徴とするガスメータ用の開閉弁である。
【００１３】
請求項２の発明は、ガスメータから下流の配管にガスを供給するときに上方の入口から下方に向って流れるガスの流路を備えた安全機能付ガスメータにおいて、前記流路に斜めに形成した弁座と、該弁座の斜め下方に位置して水平に配設された軸の周りに揺動可能で前記弁座と協働するフラッパー弁と、モータに駆動されて往復回動してフラッパー弁を開弁位置に駆動したり閉弁可能な状態にしたりする２位置を取り得るカムとを具備し、前記フラッパー弁はその弁体周縁部が撓み易いリップ状に形成され、該リップ状の周縁部が閉弁時に撓んで弁座（２４）の平らな座面（２４ａ）に密着してガスをシールして、ガスの供給を遮断するように構成すると共に、開弁状態では、弁体（３０）が流路（２３）を囲む隔壁（２５）の凹部（２５Ａ）内に後退した状態にあり、流路（２３）を下方に流れるガスの流れを妨げることがないように構成し、弁座と弁体とが密着するシール面の一部にシール面積の小さい部分を設け、更に前記モータがガスの流路外に配設されていることを特徴とするガスメータ用の開閉弁である。
請求項３の発明は、請求項２記載のガスメータ用の開閉弁において、弁体（３０）の周縁の一部に切欠（３０ａ）を形成したことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項２記載のガスメータ用の開閉弁において、弁座（２４）の平らな座面（２４ａ）と内周（２４ｂ）にかかるように円周の一部に傾斜面（２４ｃ）による切欠部を形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１（ａ）（ｂ）において２１はガスメータの上部に設けた口金で、ガスは入口２２から矢印Ａで示すように下方に流れる。なお、同図（ａ）は開閉弁が閉じていてガスの供給が遮断されている状態を示す。２３は入口２２から下方に延在するガス流路で、該ガス流路２３には斜めに円形の弁座２４が形成されている。２５は流路２３を囲む隔壁である。
【００１６】
弁座２４の斜め下方（右下）には、回動可能の軸２６が水平又はほぼ水平に配設され、この軸２６に下端を固着した弁フレーム２７の上端部にはリベッド２８，２８で受板２９とゴム製の弁体３０が固着されている。弁体３０は薄くて撓み易いゴム製で、その周縁部がリップ状に形成され、閉弁時には同図（ａ）に示すようにリップ状の周縁部が撓んで弁座２４の弁座面に密着してガスをシールし、ガスの供給を遮断す。このようにして閉弁状態にあるときのシール力は、弁の重量と１次側２３ａと２次側２３ｂの差圧（弁差圧）とによって定まる。
【００１７】
弁フレーム２７には弁アーム３１が一体的に形成され、図示されていないステップモータで往復回動されるカム３２の外周が弁アーム３１の上面に接触係合している。同図（ａ）の状態ではカム３２の低いカム面が弁アーム３１に接している。カム３２の軸３３には第２のカム３４が固着されてカム３２と同時に回動する。軸３３の後方（紙面の裏側方向）には、隔壁２５の後壁２５ａを貫通して軸３３が延び、その先端に図示されてない前記ステップモータが減速歯車機構を介して連結してある。
【００１８】
３５は１次側２３ａと２次側２３ｂを仕切る隔壁２５ｂに設けた副弁で、副弁３５の頭部３５ａに第２のカム３４が周接する。
【００１９】
前記ステップモータが開弁方向に回動すると、軸３３を介してカム３２と第２のカム３４とが時計方向に回動し、先ず第２のカム３４が副弁３５の頭部３５ａを押し下げ、スプリング３６に抗して副弁３５を開く。そのため、１次側２３ａのガス圧が２次側２３ｂに抜けて、いわゆる弁差圧が減少する。更にカム３２と３４が時計方向に回動すると、カム３２が弁アーム３１を符号３１′の位置まで揺動させるため、弁体３０が弁座２４から離れて符号３０′の位置まで移動し、開弁する。
【００２０】
このとき、符号３０′で示す弁体は、隔壁２５の凹部２５Ａ内に後退した状態にあり、流路２３を下方に流れるガスの流れを妨げることはない。従って、開閉弁による圧損が問題になる虞れはない。前記ステップモータは弁体３０が符号３０′で示す開弁状態になるところまで回転して停止するように、図示されてない電子回路で駆動制御される。
【００２１】
この開弁状態でステップモータが停止していると、カム３２は弁アーム３１を符号３１′に示す位置に保持するため、外的衝撃がガスメータに加わったとしても、開閉弁が不用意に閉じてガスの供給が遮断するということはない。
【００２２】
次に弁体３０を閉弁位置に移して開閉弁を閉じるには、ステップモータを逆転させて、カム３２と第２のカム３４を反時計方向に回動させると、弁アーム３１′に接しているカム３２の高さが低くなって、弁体３０を備えた開閉弁は、自重とガス差圧とによって、軸２６の周りに反時計方向に回動して閉弁し、図１（ａ）の状態に戻る。閉弁後、ステップモータは停止位置を保つ。
【００２３】
なお、図１（ａ）（ｂ）において符号５０は上記開閉弁としてのフラッパー弁を示す。
【００２４】
図２に示す第２実施例では、弁アーム３１の先端にローラー３１Ａを設けてあって、カム３２の外周がこのローラー３１Ａを介して滑らかに弁アーム３１を駆動する。また、副弁３５の上端頭部には別のローラー３５ｂが設けてあり、第２のカム３４の外周がローラー３５ｂを介して副弁３５を駆動する。この第２実施例はローラー３１Ａと３５ｂを設けることで、パルスモータ３７の軸４１でカム３３や第２のカム３４を往復回動させるに要する駆動力を軽減し、ステップモータの駆動に要する電池の消費電力を減らすことができる。
【００２５】
なお、図２の第２実施例で、前記図１（ａ）（ｂ）と同じ符号で示す要素は同じ機能を果たすので、その説明は省略する。
【００２６】
図３の第３実施例は、図１の第１実施例や、図２の第２実施例と比較して、パルスモータの代わりに電磁式のリニアモータ３８を用い、リニアモータ３８の出力軸に取り付けたラック３９に噛合うピニオン４０の軸４１を前記カム３２と３４の軸３３に連結するものである。
【００２７】
図２と図３の両実施例で、軸４１に嵌合させたＯリング４２は、軸４１が前記図１（ａ）で説明した後壁２５ａを貫通する状態にあるときのシール用のものである。こうして、パルスモータ３７とかリニアモータ３８をガスの流路２３から遮断して配設し、ガスへの着火の危険を避ける。
【００２８】
図４の第４実施例は、開閉弁（フラッパー弁）５０の弁体３０の周縁の一部に切欠３０ａを形成したものである。こうすることで前記弁座２４の座面と弁体３０のリップ状周縁部とが接触して形成されるシール面の一部に、シール面積が小さい部分ができる。従って、閉弁時にシール面にかかる弁差圧がこのシール面積の小さい部分で下がる。そのため、開弁時にこの弁差圧が小さい部分が先ず開き、開弁動作を軽い駆動力で行うことができる。
【００２９】
図５の第５実施例は、開閉弁（フラッパー弁）の弁座２４の平らな座面２４ａと内周２４ｂにかかるように、円周の一部に傾斜面２４ｃによる切欠部を形成している。こうすることで、座面２４ａに弁体３０のリップ状周縁部が接してガスをシールするシール面の一部に、シール面積が小さい部分ができる。換言すると、座面２４ａの半径方向の幅ΔＲが、前記傾斜面２４ｃによる切欠部の存在で小さい幅Δｒになっている。従って、開弁時にシール面にかかる弁差圧が前記シール面積の小さい部分で下がる。そのため、第４実施例の場合と同様に、開弁時にこの弁差圧が小さい部分の弁体が先ず開き、開弁動作を軽い駆動力で行うことができる。
【００３０】
なお、図４の第４実施例と図５の第５実施例で、前記図１（ａ）（ｂ）や図２と同じ符号で示す要素は同じ機能を果たすので、その説明は省略する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のガスメータ用の開閉弁は上述のように構成されているので、開閉弁を入口流路の一部に設置でき、しかも開弁時に凹部に弁体が退避した状態をとれるため、圧力損失を低減できる。
【００３２】
又、開閉弁のシール性は、弁自体が受け持ち、閉弁時のモータによる駆動力はきっかけを与えるだけでよいので、最小の電力で閉弁できる。そのため、低消費電力化や、モータの小型化ができる。結果的に設置部を小型化でき、ガスメータの小型化に寄与する。
【００３３】
また、弁のシール性は弁自身が弁差圧で確保するので、大型の弁はそれ相応の弁荷重が得られ、小形の弁と同等のシール性を得ることが容易にできる。そのため、業務用の大型ガスメータへの実用化が可能となる。
【００３４】
また、弁体がゴムの撓み変形で、弁座面になじんで密着するためシール性が向上する。
【００３５】
更にまた、弁の開弁状態がカムで確保されるため、開弁が確実で外的衝撃による誤閉止をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）の一部の斜視図。
【図２】本発明の第２実施例の一部を示す斜視図。
【図３】本発明の第３実施例の一部を示す斜視図。
【図４】本発明の第４実施例の一部を示す斜視図。
【図５】本発明の第５実施例の一部を示す斜視図。
【図６】従来技術の縦断面図。
【図７】従来技術の異なる態様の縦断面図。
【図８】従来技術の異なる態様の縦断面図。
【符号の説明】
２２ 入口
２３ 流路（ガス流路）
２３ａ １次側
２３ｂ ２次側
２４ 弁座
２５ 隔壁
２５ａ，２５ｂ 隔壁
２５Ａ 凹部
２４ 軸
２７ 弁フレーム
３０，３０′ 弁体
３１，３１′ 弁アーム
３２ カム
３３ 軸
３４ 第２のカム
３５ 副弁
５０ 開閉弁（フラッパー弁）
３７ パルスモータ（モータ）
３８ リニアモータ（モータ）

Claims (4)

1. ガスメータから下流の配管にガスを供給するときに上方の入口から下方に向って流れるガスの流路を備えた安全機能付ガスメータにおいて、前記流路に斜めに形成した弁座と、該弁座の斜め下方に位置して水平に配設された軸の周りに揺動可能で前記弁座と協働するフラッパー弁と、モータに駆動されて往復回動してフラッパー弁を開弁位置に駆動したり閉弁可能な状態にしたりする２位置を取り得るカムと、前記モータに連動して前記フラッパー弁が開弁する直前にフラッパー弁の１次側と２次側とを連通する副弁とを具備し、前記フラッパー弁はその弁体周縁部が撓み易いリップ状に形成され、該リップ状の周縁部が閉弁時に撓んで弁座（２４）の平らな座面（２４ａ）に密着してガスをシールして、ガスの供給を遮断するように構成すると共に、開弁状態では、弁体（３０）が流路（２３）を囲む隔壁（２５）の凹部（２５Ａ）内に後退した状態にあり、流路（２３）を下方に流れるガスの流れを妨げることがないように構成し、更に、前記モータがガスの流路外に配設されていることを特徴とするガスメータ用の開閉弁。
2. ガスメータから下流の配管にガスを供給するときに上方の入口から下方に向って流れるガスの流路を備えた安全機能付ガスメータにおいて、前記流路に斜めに形成した弁座と、該弁座の斜め下方に位置して水平に配設された軸の周りに揺動可能で前記弁座と協働するフラッパー弁と、モータに駆動されて往復回動してフラッパー弁を開弁位置に駆動したり閉弁可能な状態にしたりする２位置を取り得るカムとを具備し、前記フラッパー弁はその弁体周縁部が撓み易いリップ状に形成され、該リップ状の周縁部が閉弁時に撓んで弁座（２４）の平らな座面（２４ａ）に密着してガスをシールして、ガスの供給を遮断するように構成すると共に、開弁状態では、弁体（３０）が流路（２３）を囲む隔壁（２５）の凹部（２５Ａ）内に後退した状態にあり、流路（２３）を下方に流れるガスの流れを妨げることがないように構成し、弁座と弁体とが密着するシール面の一部にシール面積の小さい部分を設け、更に前記モータがガスの流路外に配設されていることを特徴とするガスメータ用の開閉弁。
3. 弁体（３０）の周縁の一部に切欠（３０ａ）を形成したことを特徴とする請求項２記載のガスメータ用の開閉弁。
4. 弁座（２４）の平らな座面（２４ａ）と内周（２４ｂ）にかかるように円周の一部に傾斜面（２４ｃ）による切欠部を形成したことを特徴とする請求項２記載のガスメータ用の開閉弁。

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