JP4782270B2 - ガスメータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスの逆流が起こった時にガスメータの電子式カウンタが誤ってカウントアップしてしまうことを防止する機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず一般的なガスメータの構造を簡単に説明する。ガスメータ内部には計量膜で仕切られた計量室を備え、計量室内をガスが流れると、流量に応じて計量膜は往復運動し、その往復運動はクランク機構を介して、ガスメータ内の上部に支持してあるクランク軸の回転運動に変換される。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磁石を載せた回転体と、その回転する軌跡のそばに設けたリードスイッチとを有し、リードスイッチで磁石の通過を検出し、内蔵したマイクロコンピュータでその信号をカウントし、カウントした値を電話回線を通じて離れた場所にあるガス会社等に送る。これによりガス会社では、ガスメータをいちいち検針しに回らなくても、ガスの利用状況を遠隔地から把握することができ、ガス使用料の請求も電子式カウンタを基に為されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本来電子式カウンタは、機械式カウンタと同一のカウント値を示すことが、構造上の前提条件である。しかし、まれにガスの供給条件によっては、電子式カウンタが機械式カウンタよりわずかに過進する事例が報告される。その原因を調査したところ、ガス使用時の圧力変動等により微量のガスがガスメータ内を逆流することがあり、その時に電子式カウンタが、ガスを使用していないにも関わらずカウントアップする場合があることをつきとめた。
【０００４】
簡単なモデルを用いてガスの逆流のメカニズムを解説する。図６に示すように、一つのガスボンベ３０からＡ宅、Ｂ宅のガス器具にガスが供給されており、それぞれの配管の途中にガスメータ３１Ａ，３１Ｂを設けてある。Ａ宅、Ｂ宅ともガスを使用していない図６（イ）の状態では、配管内の圧力はすべて一定の閉塞圧（３．５ｋｐａ）になっている。この状態からＡ宅のみがガス器具を使用しはじめると図６（ロ）の状態となり、ガスボンベ３０からＡ宅のガス器具に向ってガスが流れ、ガスメータ３１ＡからＡ宅のガス機器までの配管、ガスボンベ３０からガスメータ３１Ａ，３１Ｂまでの配管内の圧力は、使用圧（２．８ｋｐａ）に下がる。ガスメーター３１ＢからＢ宅のガス機器までの配管内の圧力も閉塞圧から使用圧に下がろうとするが、ガスは圧力の高い所から低い所に向って流れるので、この時ガスメータ３１Ｂ内をガスが逆流する。逆流するガスの量はガスメータ３１ＢからＢ宅のガス機器までの配管の容積によって決まり、例えばその容積が３．７リットルの場合には、前記の閉塞圧と供給圧の差から計算すると、約２５ｃｃのガスが逆流することになる。
【０００５】
ではガスが逆流した時にガスメーター内の機械式、電子式の両カウンタはどのようにカウントするかというと、クランク軸は逆流したガスの量に応じて逆転するが、機械式カウンタは歯車機構の途中にクラッチ部を有し、そのクラッチ部で逆転を吸収するのでカウンタは進まない。一方電子式カウンタは、磁石の通過によるリードスイッチのＯＮ，ＯＦＦ信号のみを検出するもので、クランク軸の回転方向までは判断できないから、逆流したのに誤ってカウントアップしてしまうことがある。前述のモデルを用いて説明するならば、Ａ，Ｂ宅ともにガスを使用していない状態で、ガスメータ３１Ｂの電子式カウンタが図７（イ）に示すように、回転体３２の磁石３５がリードスイッチ３３のＯＮ領域を僅かに過ぎたところで静止していたとする。クランク軸３４一回転で０．７リットル計量するものであった場合、２５ｃｃのガスが逆流するとクランク軸３４は図７（ロ）に示すように約１３度逆転する。すると磁石３５はリードスイッチ３３のＯＮ領域を通過し、一回転したのと同じようにカウントアップしてしまう。一度の逆流によって生ずる誤差はほんの僅かなものであるが、これが繰り返し起こることで、電子式カウンタと機械式カウンタの検針値に明らかなずれが生じてしまうのである。
【０００６】
本発明は以上に述べたような実情に鑑み、ガスの逆流が起きた時に電子式カウンタが誤ってカウントアップすることを防止する機構をガスメータに設け、ガス利用者並びにガスを供給するガス会社に安心して使用して頂ける正確なガスメータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、本発明は、ガスの流れによって起こる計量膜の往復運動をクランク機構を介して上下方向に延長するクランク軸の回転運動に変換し、クランク軸の回転をクラッチ部を有する歯車機構を介してカウントする機械式カウンタと、クランク軸の回転を磁石とリードスイッチを用いてカウントする電子式カウンタを備えるガスメータにおいて、電子式カウンタは、機械式カウンタのクラッチ部とは別の専用のクラッチ部を備え、専用のクラッチ部は、クランク軸を支持するギヤボックスのケース体の上側に形成されると共に、ボスと、磁石の載った回転体と、エンドキャップを備えるもので、ボスは、クランク軸の上部を受けるために、ケース体の上面に一体的に形成されており、エンドキャップは、回転体の離脱を防止するために、ボスから上方に突出するクランク軸の上端に固定されると共に、エンドキャップの周壁には、外側に向けて突出した突片が設けられており、回転体は、ボスに対して挿通されて回転自在に軸支されると共に、その中央部にはエンドキャップ）周りに凹部が形成され、凹部の側壁面から中央のクランク軸に向けて別の突片が突出したものであり、クランク軸が回転すると突片同士が接触し、回転体はクランク軸とともに連れ回りすることを特徴とする。
また、請求項２のように、専用のクラッチ部は、クランク軸を支持するギヤボックスのケース体の上側に形成されると共に、偏心アームと、離間軸と、磁石の載った回転体を備えるもので、偏心アームは、ケース体の上面から突出するクランク軸の上端に固定されると共に、クランク軸から偏心方向に延長し、且つその偏心部から突片を上向きに突出してあるもので、離間軸は、クランク軸の上方に離間して同心に且つ吊り下げ式に設けられており、回転体は、離間軸に対して回転自在に軸支されると共に、その偏心部から別の突片を垂下させており、クランク軸が回転すると突片同士が接触し、回転体はクランク軸とともに連れ回りすることを特徴とするものでも良い。
【０００８】
このように構成すると、ガスメータ内を正常にガスが流れると、クランク軸はガスの流量に応じて一定の方向に回転し、回転体もクランク軸とともに連れ回りする。ガスの逆流が起きるとクランク軸は逆方向に回転するが、回転体はクランク軸が逆向きに略一回転するまで回転せずに静止したままとなる。一度に逆流するガスの量は僅かなものなので、逆流によってクランク軸が一回転以上逆回転することはまず有り得ない。よってガスの逆流による電子式カウンタのカウントアップは完璧に防がれ、ガスの逆流への対処を簡単な構造で確実に行い得る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。まず、ガスメータの全体構成を図１に即して簡単に説明する。ガスメータの上面にはガスの流入口８と流出口９を設けてあり、そこから側壁沿いに流路１０が形成してあり、下部の計量室１１に繋がっている。計量室１１は前後に重なった状態で二つ備えており、各々の計量室１１は内部を計量膜１で仕切られている。計量室１１内をガスが流れると計量膜１は前後に往復運動し、この計量膜１の往復運動は計量膜１に連結した翼軸１２とクランク機構２を介してクランク軸３の回転運動に変換される。クランク機構２の構造については今回発明した部分ではないので詳細な説明は省くが、とにかくクランク軸３はガスの流量に応じて回転し、この回転をカウントすることがガス流量を計測することに他ならない。本ガスメータではメカ的な歯車機構を用いた機械式カウンタと、磁石とリードスイッチを用いた電子式カウンタの二つでこれをカウントしている。
【００１０】
前記クランク軸３は、箱型のギヤボックス１３に鉛直に支持されている。この部分を拡大したのが図２と図３であり、図２（イ）はギヤボックス１３の上面図、（ロ）は側面図、図３は図２（イ）のＡ−Ａ断面図である。ギヤボックス１３は、一側面が開口した箱型のケース体１４を基に構成されており、クランク軸３はケース体１４に上下に挿通され、回転自在に支持されている。クランク軸３の下端には、前記クランク機構２に連結されるクランクアーム１５を固着してある。クランク軸３の中間部、ケース体１４内にはウォームギア１６を備えており、これと噛み合うウォームホイール１７を介して、クランク軸３の回転はクランク軸３と直交する状態に軸支した機械式カウンタの入力軸１８に分岐される。機械式カウンタでは、前記入力軸１８の回転を歯車機構１９を介して伝達し、ガスメータ前面の上部に備える目視カウンタ２０を動作させる。
【００１１】
クランク軸３を受けているケース体１４上面の円筒形のボス２１には、両端に磁石４，４を載置した回転体６が挿通してあり、回転体６はクランク軸３周りに自由に回転するようになっている。クランク軸３の軸端にはエンドキャップ２２が嵌め込んであり、回転体６が抜け出るのを防いでいる。エンドキャップ２２の周壁には、外側に向けて突出した突片７ａを設けてある。また、回転体６の中央部にはエンドキャップ２２周りに凹部２３を形成してあり、その側壁面から中央のクランク軸３に向けて突片７ｂを突き出してある。回転体６が回転する軌跡のすぐそばにはリードスイッチ５を備えており、リードスイッチ５は磁石４が接近するとＯＮ信号を出力し、離れるとＯＦＦ信号を出力する。このＯＮ，ＯＦＦ信号を、内蔵するマイクロコンピュータでカウントし、電話回線を通じてカウントした値を遠隔地のガス会社等に送信する。
【００１２】
以上の構成となったガスメータの動作を説明する。ガスが使用されるとガスメータ内をガスが流入口８から流出口９に向かって流れ、その流量に応じてクランク軸３が時計回りに回転する。クランク軸３末端のエンドキャップ２２もクランク軸３とともに回転するので、エンドキャップ２２の突片７ａが回転体６の突片７ｂを押す格好となり、図４（イ）に示すように回転体６はクランク軸３とともに連れ回りし、リードスイッチ５及びマイクロコンピューターでこの回転をカウントする。ガスを止めるとクランク軸３と回転体６は突片７ａ，７ｂ同士が接触した状態のまま停止する。ガスの逆流が起こると、図４（ロ）に示すようにクランク軸３は逆に反時計方向に回転するが、エンドキャップ２２が空回りして回転体６は回転しない。よってリードスイッチ５の信号を基にした電子式カウンタはカウントアップを行わない。クランク軸３が一回転以上逆転すれば回転体６も逆転するが、一度に逆流するガスの量は僅かな量なので、そういうことはまず起こらないと考えて良い。
【００１３】
本発明において重要なのは、磁石４を載せた回転体６がクランク軸３に直接連結されておらず、クランク軸３に設けた突片７ａが回転体６を押すような形で回転させることであり、実施の形態としてはここまでに説明した形以外にも種々勘案されてよい。例えば図５に示すような形にもできる。磁石４，４を載置した回転体６は、ギヤボックス１３から分離して、クランク軸３と同心の軸２４に釣り下げる形で軸支してある。回転体６の底面に垂下させた突片７ｂを、クランク軸３に対して偏心方向に延長する偏心アーム７ｃから伸びる棒状の突片７ａで押すことで、回転体６は図２のものと同じように回転する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明のガスメータによれば、ガスメータ内をガスが逆流した時に、磁石が載った回転体が回転しないので、ガスメータの電子式カウンタが誤ってカウントアップすることがなく、使用した分の正確なガス流量を電子式カウンタで計測できる。本発明では極めて簡潔でコストの掛からない方法でこれを実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】（イ）（ロ）本発明のガスメータの大まかな構成を示す一部切り欠きした正面図と側面図である。
【図２】（イ）（ロ）本発明の実施形態を示すクランク軸周りの上面図と側面図である。
【図３】図２（イ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】（イ）（ロ）回転体が回転する様子を示す平面図である。
【図５】（イ）（ロ）本発明の別の実施形態を示すクランク軸周りの上面図と側面図である。
【図６】（イ）（ロ）ガスの逆流が起きる過程を説明する参考図である。
【図７】（イ）（ロ）ガスの逆流が起きた時に電子式カウンタが過進してしまう様子を示す参考図である。
【符号の説明】
１ 計量膜
２ クランク機構
３ クランク軸
４ 磁石
５ リードスイッチ
６ 回転体
７ａ，７ｂ 突片

Claims (2)

1. ガスの流れによって起こる計量膜（１）の往復運動をクランク機構（２）を介して上下方向に延長するクランク軸（３）の回転運動に変換し、クランク軸（３）の回転をクラッチ部を有する歯車機構を介してカウントする機械式カウンタと、クランク軸（３）の回転を磁石（４）とリードスイッチ（５）を用いてカウントする電子式カウンタを備えるガスメータにおいて、
   電子式カウンタは、機械式カウンタのクラッチ部とは別の専用のクラッチ部を備え、
   専用のクラッチ部は、クランク軸（３）を支持するギヤボックス（１３）のケース体（１４）の上側に形成されると共に、ボス（２１）と、磁石（４）の載った回転体（６）と、エンドキャップ（２２）を備えるもので、
   ボス（３）は、クランク軸（３）の上部を受けるために、ケース体（１４）の上面に一体的に形成されており、
   エンドキャップ（２２）は、回転体（６）の離脱を防止するために、ボス（３）から上方に突出するクランク軸（３）の上端に固定されると共に、エンドキャップ（２２）の周壁には、外側に向けて突出した突片（７ａ）が設けられており、
   回転体（６）は、ボス（２１）に対して挿通されて回転自在に軸支されると共に、その中央部にはエンドキャップ（２２）周りに凹部（２３）が形成され、凹部（２３）の側壁面から中央のクランク軸（３）に向けて別の突片（７ｂ）が突出したものであり、
   クランク軸が回転すると突片（７ａ，７ｂ）同士が接触し、回転体（６）はクランク軸（３）とともに連れ回りすることを特徴とするガスメータ。
2. ガスの流れによって起こる計量膜（１）の往復運動をクランク機構（２）を介して上下方向に延長するクランク軸（３）の回転運動に変換し、クランク軸（３）の回転をクラッチ部を有する歯車機構を介してカウントする機械式カウンタと、クランク軸（３）の回転を磁石（４）とリードスイッチ（５）を用いてカウントする電子式カウンタを備えるガスメータにおいて、
   電子式カウンタは、機械式カウンタのクラッチ部とは別の専用のクラッチ部を備え、
   専用のクラッチ部は、クランク軸（３）を支持するギヤボックス（１３）のケース体（１４）の上側に形成されると共に、偏心アーム（７ｃ）と、離間軸（２４）と、磁石（４）の載った回転体（６）を備えるもので、
   偏心アーム（７ｃ）は、ケース体（１４）の上面から突出するクランク軸（３）の上端に固定されると共に、クランク軸（３）から偏心方向に延長し、且つその偏心部から突片（７ａ）を上向きに突出してあるもので、
   離間軸（２４）は、クランク軸（３）の上方に離間して同心に且つ吊り下げ式に設けられており、
   回転体（６）は、離間軸（２４）に対して回転自在に軸支されると共に、その偏心部から別の突片（７ｂ）を垂下させており、
   クランク軸が回転すると突片（７ａ，７ｂ）同士が接触し、回転体（６）はクランク軸（３）とともに連れ回りすることを特徴とするガスメータ。

Images