JP4601469B2 - ガスの圧力検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、ガス回路内のガスの流量及び圧力が一定の大きさ以上であるか否かを検出することができるガスの流量及び圧力検出装置に関する。

従来、ガス回路内を流れるガスの流量及び圧力が一定の大きさ以上であるか否かを検出する場合には、ガス回路に流量計及び圧力計をそれぞれ接続し、流量計によって流量を、圧力計によって圧力をそれぞれ測定していた。

従来の検出方法では、高価な流量計及び圧力計が必要であるという問題があった。また、ガス回路に流量計及び圧力計をそれぞれ接続しなければならず、接続に多くの手間を要するという問題があった。

この発明は、上記の問題を解決するために、内部にガス通路が形成された装置本体と、上記ガス通路の内周面にガスの流通方向へ摺動可能に嵌合され、内部が上記ガス通路の一部とされた筒体と、この筒体の下流側への移動を所定の大きさの力で規制する第１移動規制手段と、上記筒体の内部にガスの流通方向へ移動可能に配置され、下流側へ移動して上記筒体の内部に形成された弁座に着座することにより、上記筒体の内部の上記弁座より上流側の部分と下流側の部分との間を遮断する弁体と、この弁体の下流側への移動を所定の大きさの力で規制する第２移動規制手段と、上記装置本体に着脱可能に設けられ、上記筒体の下流側への移動を阻止する第１阻止部材と、この第１阻止部材に着脱可能に設けられ、上記弁体の下流側への移動を阻止する第２阻止部材とを備え、上記第２阻止部材には上記ガス通路内のガスを外部に放出するための放出孔が形成されていることを特徴としている。
この場合、上記筒体が下流側へ所定距離を越えて移動すると上記筒体の下流側の端部が上記装置本体の下流側の端部から外部に突出するように上記筒体が配置され、上記第１移動規制手段として上記筒体を下流側から上流側へ向かって付勢する弾性部材が用いられていることが望ましい。
上記弁体が上記弁座に着座すると上記弁体の下流側の端部が上記装置本体及び上記筒体の下流側の各端部から外部に突出するように上記弁体が配置されていることが望ましい。

この発明に係るガスの流量及び圧力検出装置を使用する場合には、装置本体をガス回路に取り付け、ガス回路からガス通路内にガスを流入させる。このとき、ガス回路内に空気が入り込んでいる場合には、その空気がガスと共にガス通路内に流入する。ガス通路内に流入した空気は、放出孔から外部に流出する。したがって、この発明に係るガスの流量及び圧力検出装置によれば、エアパージを行うことができる。
エアパージが完了したら、第２阻止部材を第１阻止部材から取り外し、弁体を下流側へ移動可能にする。弁体は、ガス通路内を流れるガスによって下流側へ押される。ガス通路内を流れるガスの流量が所定の流量以下であるときには、弁体の下流側への移動が第２移動規制手段の規制力によって阻止される。ガスの流量が所定の流量以上であるときには、弁体が第２移動規制手段の規制力に抗して下流側へ移動し、弁座に着座する。弁体が弁座に着座するか否かにより、ガスの流量が所定の流量以上であるか否かを検出することができる。
ガスの流量検出が終了したら、第１阻止部材を装置本体から取り外し、筒体を下流側へ移動可能にする。筒体は、ガス通路内のガスの圧力によって下流側へ押される。筒体に作用するガスの圧力が所定の圧力以下であるときには、筒体の下流側への移動が第１移動規制手段の規制力によって阻止される。ガスの圧力が所定の圧力以上であるときには、筒体が第１移動規制手段の規制力に抗して下流側へ移動する。筒体が下流側へ移動するか否かにより、ガスの圧力が所定の圧力以上であるか否かを検出することができる。
なお、ガスの流量検出及び圧力検出は、第２阻止部材、第１阻止部材の順に取り外すことなく、第２阻止部材が取り付けられた第１阻止部材を装置本体から取り外しても、つまり第１、第２阻止部材を同時に取り外しても行うことも可能である。

以下、この発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、この発明の第１実施の形態を示す。この実施の形態のガスの流量及び圧力検出装置１は、装置本体２を有している。装置本体２は、断面円形の筒状をなす主部３と、この主部３の一端部に螺合固定されたリング状をなすガイド部４とから構成されている。主部３とガイド部４とは、互いの軸線が一致した状態で固定されている。装置本体２は、全体を一体に形成してもよく、三つ以上の部材で構成してもよい。装置本体２の内部、つまり主部３及びガイド部４の内部は、ガイド部４側を下流側とするガス通路５になっている。ガス通路５の上流側端部には、ガス内に含まれる塵埃等を除去するためのフィルタ６が着脱可能に設けられている。

ガス通路５内には、筒体７がガス通路５の長手方向（ガスの流通方向）へ移動可能に収容されている。筒体７の上端部外周面は、ガス通路５の内周面に摺動可能に嵌合されており、筒体７の下流側端部の外周面は、ガイド部４の内周面（ガス通路５の内周面）に摺動可能に嵌合されている。これにより、筒体７がガス通路５内をガスの流通方向へ円滑に移動することができるようになっている。筒体７の上端部外周面は、ガス通路５の内周面に気密に嵌合されている。したがって、ガス通路５の上流側端部に流入したガスは、筒体７内に流入する。そして、筒体７内を通って外部に流出する。よって、筒体７の内部は、ガス通路５の一部になっている。なお、筒体７の外周面とガス通路５の内周面との間の「気密に嵌合」とは、筒体７の外周面とガス通路５の内周面との間の製作誤差に基づく隙間や、筒体７の外周面とガス通路５の内周面との間の摺動を可能にするための隙間をも否定するものでなく、それらの隙間を通って僅かなガスが流れることは許容するものである。筒体７の下流側端部には、ガイド孔７ａが形成されている。このガイド孔７ａは、その軸線を筒体７の軸線と一致させて配置されている。

ガイド部４と筒体７との間には、第１コイルばね（第１移動規制手段；弾性部材）８が設けられている。第１コイルばね８は、筒体７を上流側に付勢し、ガス通路５の内周面に形成された環状の段差面５ａに所定の大きさの付勢力で押し当てている。以下、このときの筒体７の位置を第１初期位置という。筒体７が第１初期位置に位置しているときには、筒体７の下流側の端面が装置本体２の下流側の端面とほぼ同一平面上に位置している。筒体７の下流側の端面は、装置本体２の下流側の端面より上流側に位置させてもよい。

筒体７の内部には、弁体９が筒体７の軸線方向（ガスの流通方向）へ移動可能に配置されている。弁体９は、上流側端部に形成された円形の弁部９ａと、この弁部９ａの下流側の端面の中央部に形成されたガイド軸部９ｂとを有している。ガイド軸部９ｂは、筒体７のガイド孔７ａに摺動可能に挿入されている。これにより、弁体９がガスの流通方向へ円滑に移動することができるようになっている。

弁体９は、それと筒体７との間に配置された第２コイルばね（第２移動規制手段）１０によって上流側へ付勢されており、筒体７の内部に設けられたストッパ１１に所定の大きさの付勢力で押し当てられている。以下、このときの弁体９の位置を第２初期位置という。弁体９の弁部９ａの外径は、弁体９が第２初期位置に位置しているときに弁部９ａの外周面が対向する筒体７の内周面より小径に設定されている。したがって、弁部９ａの外周面と筒体７の内周面との間には、環状の隙間１２が形成される。この隙間１２をガスが流れることにより、ガス通路５の弁部９ａより上流側部分と下流側部分との間には差圧が発生する。この差圧によって弁部９ａ、ひいては弁体９が下流側へ押される。ガス通路５内を流れるガスの流量が所定の流量以上であるときには、当該差圧が弁体９を第２コイルばね１０の付勢力に抗して下流側へ移動させる。そのように上記隙間１２の大きさが設定されている。

筒体７の内周面には、Ｏリング等からなる環状の弁座部材（弁座）１３が設けられている。弁座部材１３は、弁体９が第２初期位置に位置しているときの弁部９ａより下流側に配置されており、弁体９が第２初期位置から所定距離だけ下流側へ移動すると弁部９ａが弁座部材１３に着座する。弁部９ａが弁座部材１３に着座すると、筒体７の内部の弁座部材１３より上流側の部分と下流側の部分との間が弁部９ａによって遮断され、それによってガス通路５が閉じられる。

筒体７の内周面には、テーパ孔部７ｂ及びストレート孔部７ｃが形成されている。テーパ孔部７ｂは、弁体９が第２初期位置に位置しているときの弁部９ａより若干下流側の配置されている。テーパ孔部７ｂは、下流側に向かって小径になっており、その最大内径は弁体９が第２初期位置に位置しているときに弁部９ａが対向する筒体７の内周面の内径と同一に設定されている。ストレート孔部７ｃは、テーパ孔部７ｂの下流側端部の内径を同一の内径を有しており、テーパ孔部７ｂから弁座部材１３まで延びている。したがって、弁体９が第２初期位置から下流側へ移動して弁部９ａがテーパ孔部７ｂに対向すると、テーパ孔部７ｂの内径が下流側へ向かって小径になっているので、弁部９ａと筒体７の内周面との間に形成される隙間１２の大きさが、弁体９が第２初期位置に位置しているときの隙間１２より小さくなり、それに応じて弁部９ａより上流側のガスと下流側のガスとの間の差圧が大きくなる。しかも、テーパ孔部７ｂの下流側端部の内径及びストレート孔部７ｃの内径が弁部９ａの外径より僅かに大径になっているだけであるので、弁部９ａがテーパ孔部７ｂの下端部又はストレート孔部７ｃと対向するようになると、差圧がさらに大きくなる。よって、弁体１９が第２初期位置から下流側へ移動し始めると、弁部９ａは直ちに弁座部材１３に着座する。

主部３の下流側端部には、第１阻止部材１４が螺合固定されている。この第１阻止部材１４は、第１初期位置に位置している筒体７の下流側端面に接触している。したがって、筒体７は、第１阻止部材１４を主部３から取り外さない限り下流側へ移動することがない。

第１阻止部材１４の中央部には、ねじ孔１４ａが形成されている。このねじ孔１４ａは、第１阻止部材１４の中央部を筒体７の軸線に沿って貫通している。ねじ孔１４ａには、第２阻止部材１５が螺合固定されている。この第２阻止部材１５は、第２初期位置に位置している弁体９のガイド軸部９ｂの下流側の端面に接触している。したがって、弁体９は、第２阻止部材１５を第１阻止部材１４から取り外すか、第２阻止部材１５が螺合固定された第１阻止部材１４を装置本体２から取り外さない限り、第２初期位置から下流側へ移動することがない。第２阻止部材１５には、１又は複数の放出孔１５ａが形成されている。この放出孔１５ａの一端はガス通路５に連通し、他端は外部に開放されている。したがって、第２阻止部材１５を取り付けた状態でガス通路５にガスが流入すると、そのガスは放出孔１５ａを通って外部に放出される。

図５及び図６は、上記のように構成されたガスの流量及び圧力検出装置１の使用の一例を示す。この使用例では、装置本体２の主部３の上流側端部に形成された雄ねじ部３ａに、地面Ｇに立設されたガス管Ｐの下流側端部に設けられた継手Ｃを螺合することによって検出装置１がガス管Ｐに取り付けられている。なお、検出装置１の取り付けに際しては、ガス管Ｐに設けられたガス栓Ｖが予め閉じられている。検出装置１をガス管Ｐに取り付けた後、ガス栓Ｖを開くと、ガス管Ｐ内のガスがガス通路５に流入する。このとき、ガス管Ｐ内、特にガス栓Ｖより下流側のガス管Ｐ内には空気が入り込んでいることが多く、そのような場合にはその空気がガスに押されてガス通路５内に流入する。ガス通路５内に流入した空気は、検出装置１の第２阻止部材１５の放出孔１５ａから外部に放出される。つまり、エアパージが行われる。

エアパージの完了後、図２に示すように、第２阻止部材１５を第１阻止部材１４から取り外し、弁体９を第２初期位置から下流側へ移動可能にする。弁体９には、ガスが隙間１２内を流れることによって発生する差圧が作用する。ガス通路５内を流れるガスの流量が所定の流量以下であるときには、弁体９が第２コイルばね１０の付勢力によって第２初期位置に留められる。ガス通路５内を流れるガスの流量が所定の流量以上であるときには、差圧により、弁体９が第２コイルばね１０の付勢力に抗して初期位置から下流側へ移動させられて弁座部材１３に着座する。弁体９が弁座部材１３に着座したか否かを確認することにより、ガス通路５内を流れるガスの流量が所定の流量以上であるか否かを検出することができる。特に、この検出装置１では、弁体９が弁座部材１３に着座すると、弁体９のガイド軸部９ｂの下流側端部が第１阻止部材１４のねじ孔１４ａを貫通し、検出装置１の外部に突出する。これを目視することによって弁体９が弁座部材１３に着座したことを容易に確認し、ひいてはガス通路５内を流れるガスの流量が所定量以上であることを検出することができる。

ガスの流量が所定の流量以上であることを検出した後には、第１阻止部材１４を装置本体２から取り外し、筒体７を第１初期位置から下流側へ移動可能にする。弁体９が弁座部材１３に着座した状態では、筒体７の内部が閉じられているので、ガス通路５内をガスが流れることがなく、筒体７には弁座部材１３より上流側のガス通路５内のガスの静圧が作用する。ここで、筒体７の外径をＤとし、ガスの静圧をＰａとすると、筒体７には、押圧力（Ｄ×Ｐａ）が作用する。ガスの静圧が所定の大きさ以下であるときには押圧力（Ｄ×Ｐａ）が第１コイルばね８の付勢力より小さいため、筒体７が第１コイルばね８によって第１初期位置に留められる。ガスの静圧が所定の大きさ以上であるときには、押圧力（Ｄ×Ｐａ）が第１コイルばね８の付勢力より大きいので、筒体７が下流側へ移動させられる。筒体７が第１初期位置から下流側へ移動したか否かにより、ガスの静圧が所定の圧力以上であるか否かを検出することができる。特に、この検出装置１では、第１初期位置に位置している筒体７の下流側の端面が装置本体２の下流側の端面と同一平面上に位置しているので、筒体７が下流側へ移動すると、直ちに筒体７の下流側端部が装置本体２から突出する。これを目視することにより、ガスの静圧が所定の圧力以上であることを容易に検出することができる。また、図４に示すように、装置本体２から突出する筒体７の下流側端部の外周面には、筒体７の移動方向へ互いに離れた複数の目盛り１６が付されている。しかも、第１コイルばね８の筒体７に対する付勢力が筒体７の下流側への移動に伴って大きくなるので、装置本体２の下流側の端面から外部に露出した目盛り１６の数により、静圧の大きさを知ることができる。

このように、検出装置１を用いてガスの流量及び圧力を検出する場合には、検出装置１の装置本体２をガス管Ｐに取り付ければよく、流量計と圧力計との両者を取り付ける場合に比して取り付けに要する手間を大幅に軽減することができる。また、検出装置１は、従来の流量計や圧力計に比して構造が簡単であるとともに、一つでガスの流量と圧力との両者を検出することができるから、流量計及び圧力計を用いる場合に比して検出に要する費用を低減することができる。さらに、この検出装置１によれば、エアパージを行うことができる。

図７は、この発明の第２実施の形態を示す。この実施の形態のガスの流量及び圧力検出装置１′においては、第２阻止部材１５の下流側の端面にゴム製のガス管Ｐｇが外挿されるホースエンド部１５ｂが形成されている。このホースエンド部１５ｂの内部は、放出孔１５ａの下流側端部に連通している。したがって、放出孔１５ａは、ホースエンド部１５ｂの内部を介して外部に開放されている。
この検出装置１′においては、エアパージの際にホースエンド部１５ｂに適宜の長さを有するゴム管Ｐｇの一端部を接続するとともに、ゴム管Ｐｇの他端部を所望の部位に臨ませることにより、ガスを含む空気を所望の部位に放出させることができる。

なお、この発明は、上記の実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、ガスの流量及び圧力の検出に際し、第２阻止部材１５及び第１阻止部材１４を順次取り外しているが、第２阻止部材１５が取り付けられた第１阻止部材１４を装置本体２から取り外すことにより、第１、第２阻止部材１４，１５を同時に取り外してもよい。その場合には、流量及び圧力をほぼ同時に検出することができる。
また、上記の実施の形態においては、弁座として筒体７と別体の弁座部材１３が用いられているが、筒体７の内周面に弁座を一体に形成してもよい。

この発明の第１実施の形態を示す縦断面図である。 同実施の形態を、第２阻止部材を取り外した状態で示す縦断面図である。 同実施の形態を、第１阻止部材及び第２阻止部材を取り外した状態で示す縦断面図である。 同実施の形態の図３と同様の状態における正面図である。 同実施の形態の使用の一例を示す正面図である。 図５のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 この発明の第２実施の形態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ガスの流量及び圧力検出装置。
１′ ガスの流量及び圧力検出装置。
２ 装置本体
５ ガス通路
７ 筒体
８ 第１コイルばね（第１付勢手段；弾性部材）
９ 弁体
１０ 第２コイルばね（第２付勢手段）
１３ 弁座部材（弁座）
１４ 第１阻止部材
１５ 第２阻止部材
１５ａ 放出孔

Claims (3)

1. 内部にガス通路が形成された装置本体と、上記ガス通路の内周面にガスの流通方向へ摺動可能に嵌合され、内部が上記ガス通路の一部とされた筒体と、この筒体の下流側への移動を所定の大きさの力で規制する第１移動規制手段と、上記筒体の内部にガスの流通方向へ移動可能に配置され、下流側へ移動して上記筒体の内部に形成された弁座に着座することにより、上記筒体の内部の上記弁座より上流側の部分と下流側の部分との間を遮断する弁体と、この弁体の下流側への移動を所定の大きさの力で規制する第２移動規制手段と、上記装置本体に着脱可能に設けられ、上記筒体の下流側への移動を阻止する第１阻止部材と、この第１阻止部材に着脱可能に設けられ、上記弁体の下流側への移動を阻止する第２阻止部材とを備え、上記第２阻止部材には上記ガス通路内のガスを外部に放出するための放出孔が形成されていることを特徴とするガスの流量及び圧力検出装置。
2. 上記筒体が下流側へ所定距離を越えて移動すると上記筒体の下流側の端部が上記装置本体の下流側の端部から外部に突出するように上記筒体が配置され、上記第１移動規制手段として上記筒体を下流側から上流側へ向かって付勢する弾性部材が用いられていることを特徴とする請求項１に記載のガスの流量及び圧力検出装置。
3. 上記弁体が上記弁座に着座すると上記弁体の下流側の端部が上記装置本体及び上記筒体の下流側の各端部から外部に突出するように上記弁体が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスの流量及び圧力検出装置。

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