JP5316236B2

JP5316236B2 - 遮断弁流路ユニット

Info

Publication number: JP5316236B2
Application number: JP2009136975A
Authority: JP
Inventors: 正樹山口; 直人永沼
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-06-08
Also published as: EP2441994A4; CN102459976B; WO2010143382A1; CN102459976A; US20120085947A1; EP2441994A1; JP2010281422A

Description

本発明は、ガスメータのガス導入室内に、ガス入口からガス導入室へのガス流入を遮断可能な遮断弁を設置する手段に関するものである。

従来、日本国内においては、ガスメータの流量センサによりガスの流量を監視しマイクロコンピュータによりガスの使用状態を異常使用と判断した場合や、地震センサ、ガス圧力センサ、ガス警報器、一酸化炭素センサなどのセンサの状況を監視し危険状態と判断した場合は遮断弁によりガスを遮断する電池電源によるマイクロコンピュータ搭載ガス遮断装置内蔵ガスメータ（以下マイコンメータと省略する）として、この種の遮断弁を内蔵したガスメータは広く流通している。

日本国内のガスメータは、主にアルミニウムダイカスト製であり、遮断弁流路はガスメータのケージングと一体的に比較的容易に構成できる（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年ＵＳＡ、ＥＵ諸国などにおいても、ガス料金不払い対応手段などのため、ガスメータに遮断弁を内蔵したいとの要望が出てきている。

ＵＳＡ、ＥＵ諸国などのガスメータは、プレス成形された鋼板製の筐体内に計量部が収納され、ガス入口管はこの筐体の天面に開口された穴に取り付けられ天面の内側で開放された概ね直管であり、筐体の内側はガスで充満される構成が一般であるため、日本国内と同様に筐体に直接遮断弁を取り付けることができない。

このような、プレス成形された鋼板製筐体のガスメータに遮断弁を取り付ける場合は、ガス入口管に遮断弁流路ユニットをガスメータ筐体内側から気密に接続する手段が採用されている（例えば、特許文献２参照）。

図４は、特許文献２に記載された従来のガスメータおよび遮断弁流路を示すものである。

図４に示すように、プレス成形された鋼板製の上筐体１と、同じくプレス鋼板製の下筐体２と、計量部３と、上筐体１の天面に開口された穴４に気密に取り付けられたガス入口管５と、横方向に弁座穴６と対向面に遮断弁取り付け穴７を有し、パッキン８を介してネジなどを用いてガス入口管５に取り付けられた遮断弁流路９と、遮断弁取り付け穴７に取り付けられ遮断弁流路９内で横方向に移動し弁座穴６を塞いでガスを遮断可能な弁体１０を有する遮断弁１１とでガスメータが構成されている。

遮断弁１１は合成ゴムなどをシール部材とする弁体１０と取り付け板１２と弁体１０を駆動する自己保持型の電磁ソレノイド１３より成り、取り付け板１２をはさんで弁体１０側と電磁ソレノイド１３とを気密に分離する気密構造（図示せず）が内蔵されている。

図４において、遮断弁１１が開弁状態の場合、弁体１０は弁座穴６を塞いでおらず、ガスはガス入口管５から遮断弁流路９を経て弁座穴６から上筐体１と下筐体２との内側の空間であるガス導入室１４へ導入される。

特開平１１−１０８７２５号公報（図４）特開平１１−２４８５０６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、弁体１０および弁座穴６がガス入口管５の開口穴５ａの直下にあるため、配管内の鉄錆や水滴などの異物が落下した場合、弁体１０または弁座穴６に付着する可能性が大きく、この異物付着によって遮断弁１１の閉弁性能が劣化する可能性が大きいという課題を有していた。

また、このガスメータはガス配管に取り付けられていない状態では、弁体１０および弁座穴６がガス入口管５の開口穴５ａから容易に触れることができる位置にあるため、開口穴５ａから指や棒状のものなどを差し込んで弁体１０や弁座穴６を破壊するなどのイタズラや、閉弁できないよう弁体１０と弁座穴６の間に障害物を挿入しガスを盗用する行為などを容易に行うことができるという課題を有していた。

また、前記従来の構成では、遮断弁１１開弁状態において、ガス配管から一時的に大量の水がガスメータに入ってきた場合、遮断弁流路９の弁座穴６より下側は水溜りとなり、弁体１０外径が弁座穴６内径より大きいため弁体１０の一部が水没し、水による合成ゴムの劣化を招いたり、遮断弁流路９に落下していた異物が水により浮遊し、弁体１０または弁座穴６に付着し遮断弁１１の閉弁性能が劣化する可能性があるという課題を有していた。

また、前記従来の構成では、ガス入口管５にパッキン８を介してネジなどを用いて遮断弁流路９を取り付けていたため、ガスメータ組み立ての作業性が悪いという課題を有していた。

また、前記従来の構成では、遮断弁１１を横向きに配していたため、遮断弁流路９はガス入口管５の下側にパッキン８シール部の高さに加え、遮断弁１１の取り付け板１２の幅以上の高さが必要となり、計量部３との干渉を避けるため上筐体１を高くするなど遮断弁流路配置の代償が大きくなる可能性が高いという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、筐体が板金プレス製のガスメータに容易に取り付け可能で、ガスメータに遮断機能を付与することができ、配管内の異物の付着、水の混入による閉弁性能の劣化を軽減でき、イタズラやガスの盗用などが困難で、高さを小型にできる、安価な遮断弁流路ユニットを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の遮断弁流路ユニットは、ガスメータのガス入口管に第１のパッキンを介して気密に取り付け可能な概ね垂直方向の入口パイプと、前記入口パイプの下方に配され、前記入口パイプの流路断面積より大きな流路断面積を有する減速室と、前記減速室の底面より高い位置の側面から概ね水平方向に開口された横流路と、前記横流路の先端部に配され、下向きにガスメータ内部のガス導入室に開口する弁座穴を有し、前記弁座穴に対向して設けた遮断弁取り付け穴を有する弁室と、第２のパッキンを介して前記遮断弁取り付け穴に取り付けられ、前記弁座穴を開閉するための弁体を有する遮断弁を備え、前記遮断弁は、弁体のある流路内と、取り付け板を隔てて流路外との間に気密構造を有することを特徴としたものである。

これによって、遮断弁の弁体や弁座穴は横流路の奥にあり、ガスメータのガス入口から遮断弁の弁体や弁座穴が見えず、指や棒状のものなどを差し込んでも容易に触れることが
できないため、遮断弁へのイタズラ防止に効果がある。

また、減速室の流路断面積が入口パイプより広いので、ガスの流速は減速室で減速し、この時、配管の鉄さび、水滴など比較的質量の大きな異物は減速室にて落下するため遮断弁の弁体や弁座穴に到達せず、異物による遮断弁の閉弁性能劣化を軽減できる効果がある。

また、遮断弁開弁状態において、ガス配管から一時的に水がガスメータに入ってきた場合でも、少量の場合は減速室で滴下され、より大量の場合でも弁座穴からガスメータ内のガス導入室に落下するので、弁体が水没せず、水による弁体の合成ゴムなどの劣化を防止でき、また、遮断弁流路内の落下異物が水に浮遊し弁体に付着する可能性が低いという効果がある。

本発明の遮断弁流路ユニットは、筐体が板金プレス製のガスメータに容易に取り付け可能で、ガスメータに遮断機能を付与することができ、配管内の異物の付着、水の混入による閉弁性能の劣化を軽減でき、イタズラやガスの盗用などが困難で、高さを小型にでき、安価な遮断弁流路ユニットを提供することができる。

本発明の実施の形態１における遮断弁流路ユニットおよびガスメータ上筐体の断面図本発明の実施の形態１における遮断弁流路ユニットの組み立てイメージを表した斜視図本発明の実施の形態１における遮断弁の断面図従来の遮断弁内臓ガスメータの断面図

第１の発明は、ガスメータのガス入口管に第１のパッキンを介して気密に取り付け可能な概ね垂直方向の入口パイプと、前記入口パイプの下方に配され、前記入口パイプの流路断面積より大きな流路断面積を有する減速室と、前記減速室の底面より高い位置の側面から概ね水平方向に開口された横流路と、前記横流路の先端部に配され、下向きにガスメータ内部のガス導入室に開口する弁座穴を有し、前記弁座穴に対向して設けた遮断弁取り付け穴を有する弁室と、第２のパッキンを介して前記遮断弁取り付け穴に取り付けられ、前記弁座穴を開閉するための弁体を有する遮断弁を備え、前記遮断弁は、弁体のある流路内と、取り付け板を隔てて流路外との間に気密構造を有する遮断弁流路ユニットであり、遮断弁の弁体や弁座穴は横流路の奥にあり、ガスメータのガス入口から遮断弁の弁体や弁座穴が見えず、指や棒状のものなどを差し込んでも容易に触れることができないため、遮断弁へのイタズラ防止に効果がある。

第２の発明は、特に、第１の発明の入口パイプ、減速室、横流路、弁室を一体成形された合成樹脂製とし、減速室の横流路とは反対の側面に開口穴を有し、この開口穴に蓋を気密に着設した構造にしたため、流路本体は安価な合成樹脂２部品で構成でき、ガスメータに経済的に遮断機能を付与することができるという効果がある。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、第１のパッキンは径方向に圧縮可能なＯリングパッキンであり、入口パイプは上方を前記Ｏリングパッキンに挿入可能で、外面は上方の経が細く下方の経が広いテーパ状に形成したため、入口パイプをガス入口管に差し込むだけで容易にガスメータに組みつけることができるという効果がある。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の遮断弁を、回転軸が概ね垂直に配された２相励磁ＰＭ型ステッピングモータのロータの回転力を上下運動に変換し弁体を上下運動させ、弁体および前記ロータと、取り付け板およびその上方に配されたステータとの間に気密構造を有するモータ式遮断弁としたため、ソレノイドなどと比較して高さを低くでき、ガス入口管と遮断弁の横位置が離れているためガス入口管をガスメータ上筐体に取り付ける突出部分との干渉を避けて設置できる効果も含め、遮断弁流路ユニットの設置高さを薄くでき、既存のガスメータ内の限られたスペースへの搭載が可能であるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における遮断弁流路ユニットおよびガスメータ上筐体の断面図を示すものである。また、図２は本発明の実施の形態１における遮断弁流路ユニットの組み立てイメージを表した斜視図を示すものである。

図１および図２において、ガスメータ上筐体は０．８ｍｍ程度の厚さの鋼板を概ね鍋のように絞りプレス成形された上筐体４１と、上筐体４１に開口された穴にパッキン４４を挟んで挿入され１．６ｍｍ程度の鋼板製の補強板４２を同時に挟みながら上筐体４１内側に突出するかしめ部４７をかしめることで上筐体４１に気密に取り付けられた概ね直管状で内面にＯリング４５を配されたガス入口管４３とを有して構成されている。

このガス入口管４３にＯリング４５を径方向に圧縮するよう下方から挿入され、上方の経が細く下方の経が広いテーパ状に形成されている概ね垂直方向に配された直管状の入口パイプ５１と、入口パイプ５１の下方に配され、入口パイプ５１の流路断面積より大きな流路断面積を有する減速室５２と、減速室５２の底面５２ａより高い位置の側面から概ね水平方向に開口された横流路５３と、横流路５３の先端部に配され、下向きにガスメータ内部のガス導入室４６に開口する弁座穴５４を有し、弁座穴５４に対向して設けた遮断弁取り付け穴５５を有する弁室５６とが合成樹脂射出成形加工によって一体的に成形され、合成ゴム製のＯリングである第２のパッキン５７を介して遮断弁取り付け穴５５にビス６３によって取り付けられ、弁座穴５４を開閉するための弁体８２を有し、弁体８２のある弁室５６内と、取り付け板８９を隔ててガス導入室４６との間に気密隔壁９１による気密構造を有する遮断弁８１を備えて、遮断弁流路ユニットが構成されている。

減速室５２は、横流路５３が連通した側面とは反対の側面に開口穴５９を有し、この開口穴５９に蓋６０を超音波溶着もしくは摩擦溶着などの手段で気密に着設されている。

一体的に成形された入口パイプ５１、減速室５２、横流路５３、弁室５６からなる流路
本体６１、および減速室５２に着設された蓋６０は、ポリオキシメチレン（略号ＰＯＭ、ポリアセタールとも称す）、ポリブチレンテレフタレート（略号ＰＢＴ）などのガスに対して耐性を有するエンジニアリングプラスチック合成樹で製造されている。

流路本体６１の弁室５６側端には掛止爪５８が一体的に形成されていて、補強板４２に掛止されている。

入口パイプ５１の外面は上から下に広がる方向で片側約１°のテーパ角度が設けられている。

入口パイプ５１の流路断面積は約５ｃｍ^２に対し、減速室５２の流路断面積は約１２ｃｍ^２に設定されており、流速の連続の原理により減速室５２に入った流速は入口パイプ５１内の流速の約４割に減速される。

図３は、本発明の第１の実施の形態における遮断弁８１の断面図を示すものである。

図３において、第２のパッキン５７を介して遮断弁取り付け穴５５に取り付けられる取り付け板８９に固定された、２相のコイルを有するステータ８５と、ステータ８５と同軸に概ね垂直に配されたリードシャフト８６、および焼結フェライトマグネット製の永久磁石８７とを有するロータ８８と、リード機構９５によってリードシャフト８６と螺合しリードシャフト８６の回転に応じて上下運動することで弁座穴５４の弁室５６側に形成された弁座６２を開閉可能な合成樹脂製の移動体８４および合成ゴム製の弁シート８３からなる弁体８２と、ステータ８５とロータ８８との間に配された嵌通穴のない概ねキャップ状で、Ｏリング９０にシールされステータ８５のある取り付け板８９の外側と弁体８２のある取り付け板８９の内側の弁室５６との間を気密に保つオーステナイト系ステンレス鋼など非磁性金属製の気密隔壁９１とを有して遮断弁８１が構成されている。

ステータ８５とロータ８８は２相励磁ＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータを形成しており、このＰＭ型ステッピングモータは、相数が少ない場合電磁ソレノイドや直流モータなどに比較して軸方向に扁平に形成できるという特徴を有し、回転方向を制御可能で強い回転トルクを発生させる最小単位である２相励磁型は最も扁平に構成できる。

気密隔壁９１の天部にはポリオキシメチレンなど自己潤滑性合成樹脂製のすべり軸受け９３が、取り付け板８９側にはステンレス鋼製ボールなどによるころがり軸受け９２が配され、ロータ８８の回転軸および上下動の荷重を保持している。

移動体８４と取り付け板８９の間には、移動体８４を弁座６２方向へ付勢するようステンレス鋼製のスプリング９４が配されている。

以上のように構成された遮断弁流路ユニットについて、以下その動作、作用を説明する。

まず、遮断弁８１の弁体８２が弁座６２から離れた開弁状態においては、ガス配管を経由してガス入口管４３からガスメータに流入されたガスは、入口パイプ５１、減速室５２、横流路５３、弁室５６を経て、弁座穴５４からガスメータ内のガス導入室４６に導かれる。

ガス配管内には、鋼製配管自身の鉄錆や配管工事時に混入した砂やガス内に微量に含まれる水分が結露して液体化した水分や、ガス自身や塩化ビニル、合成ゴムなどに含まれる油分が結露したドレン成分などの異物が含まれており、これらのうち大きな物がガスの流
れなどに運搬され遮断弁８１の弁体８２や弁座６２に付着した場合、異物噛み込みによる隙間が形成され、遮断弁８１の閉弁性能が損なわれるという不具合が生じる可能性があるのだが、この実施例の遮断弁流路ユニットの場合、次のように異物噛み込みによる不具合に対する耐性を有している。

まず、鉄錆や砂などの質量が比較的大きくガスの流れにより移動しにくく、配管から直接落下することによってガスメータ内に入る異物に関しては、入口パイプ５１から直下にある減速室５２の底面５２ａに落下し、段差があるため横流路５３に流入しにくいため、その先端部にある遮断弁８１の弁体８２および弁座６２まで搬送されにくく、付着しにくい。

次に、比較的質量の小さい異物に関しては、ガスの流れによって運搬されるのだが、この運搬能力はガス流速が小さいほど小さくなるため、減速室５２によるガス流速の減少により運搬能力が低下し、多くは減速室５２の底面５２ａに落下するため、その先端にある遮断弁８１の弁体８２および弁座６２まで搬送されにくく、付着しにくい。

ここで、ガスの体積流速を６ｍ^３／ｈとすると、流路断面積が約５ｃｍ^２の入口パイプ５１においては流速約３ｍ／ｓであるが、流路断面積が１２ｃｍ^２の減速室５２においては流速約１．４ｍ／ｓと減速するため、大型の異物の多くは減速室５２内で落下し、その先端にある遮断弁８１弁体８２および弁座６２まで搬送されにくく、付着しにくく閉弁性能が劣化しにくい。

また、ガス配管から一時的に水がガスメータに入ってきた場合でも、少量の場合は減速室５２で滴下され、より大量の場合でも弁座穴５４からガスメータ内のガス導入室４６に落下するので、弁体８２が水没せず、水による弁体８２の合成ゴムなどの劣化を防止でき、また、流路本体６１内の落下異物が水に浮遊し弁体８２に付着する可能性が低い。

次に、図示していない外部の制御機器などから遮断弁８１に遮断信号が入力された場合、ステータ８５が励磁されロータ８８が回転し、リード機構９５によって弁体８２が弁座６２方向に移動し、弁座６２に当接することで、ガス流路が閉塞され、遮断弁流路ユニットからガス導入室４６へのガスが遮断される。

この種のプリペイド料金切れ遮断や、不払い防止機能を目的とした遮断弁の場合、遮断を阻止する例えば棒などの介在物を弁体と弁座間に挿入することによって遮断機能を無効化することができるのであるが、この遮断弁流路ユニットは、遮断弁８１の弁体８２や弁座穴５４は横流路５３の奥にあり、ガスメータのガス入口管４３から遮断弁８１の弁体８２や弁座穴５４が見えず、指や棒状のものなどを差し込んでも容易に触れることができないため、遮断弁８１への遮断機能無効化の不正、イタズラ防止に効果がある。

さらに、本実施例の構成とすることによって、以下のような効果がある。

減速室５２の横流路５３とは反対の側面に開口穴５９を形成しこの開口穴５９から減速室５２、横流路５３を形成するための射出成型用金型を離型することで、入口パイプ５１、減速室５２、横流路５３、弁室５６を安価な合成樹脂一体成型品とすることができ、また、この開口穴５９に蓋６０を超音波溶着もしくは摩擦溶着などの容易な手段で気密に着設した構造にしたため、流路本体６１は安価な合成樹脂２部品で構成でき、ガスメータに経済的に遮断機能を付与することができる。

入口パイプ５１の外面は上方の経が細く下方の経が広い片側約１°のテーパ状に形成されているため、入口パイプ５１をＯリング４５がセットされたガス入口管４３に容易に差
し込むことができ、また差し込んだ時Ｏリング４５が経方向に圧縮されガスがシールされ、さらに掛止爪５８を補強板４２に掛止することにより、この遮断弁流路ユニットを容易にガスメータに組みつけることができる。

また、遮断弁８１を軸方向に扁平に形成できる２相励磁ＰＭ型ステッピングモータで構成したため、ソレノイドなどと比較して弁室５６および遮断弁８１の組み立て高さを低くでき、ガス入口管４３と遮断弁８１の横位置が離れているためガス入口管４３をガスメータ上筐体４１に取り付ける突出部であるかしめ部４７との干渉を避けて設置できる効果も含め、遮断弁流路ユニットの設置高さを薄くでき、既存のガスメータ内の限られたスペースへの搭載が可能であり、また、遮断弁８１のロータ８８と、ステータ８５との間に気密隔壁９１を内蔵して取り付け板８９を挟んで内側と外側が気密に構成されているため、弁体８２が弁座６２に着設した閉弁状態において、遮断弁８１を経由してのガス漏洩を防ぐことができ、すぐれた遮断性能を実現できる。

また、弁体８２が弁座６２に着設した閉弁状態においては、上流からのガス圧力が弁体８２を弁座６２に付勢する方向に作用するため、ガス圧力が高くなった場合開弁したりすることなく信頼性が高い遮断性能を実現できる。

さらに、遮断弁８１の回転軸であるリードシャフト８６が概ね垂直に配されているため、ころがり軸受け９２、すべり軸受け９３は回転軸を横方向に配置した時のような回転方線方向の一方向への重力による偏心荷重を受けず、ころがり軸受け９２、すべり軸受け９３の安定性や耐久性が向上できる。

なお、ガスメータの上筐体４１はプレス成形された鋼板製であるとしたが、ガス入口管が一体成形されたアルミニウムダイカスト製のガスメータにもこの遮断弁流路ユニットを簡単に取り付けることができ、鋼板製と同様、遮断機能を付与することができ、配管内の異物の付着、水の混入による閉弁性能の劣化を軽減でき、イタズラやガスの盗用などが困難で、高さを小型にできる。

以上のように、本発明にかかる遮断弁流路ユニットは、筐体が板金プレス製のガスメータに容易に取り付け可能となるので、種々のガスメータにも適用できる。

４３ガス入口管
４５Ｏリング（第１のパッキン）
４６ガス導入室
５１入口パイプ
５２減速室
５２ａ底面（減速室）
５３横流路
５４弁座穴
５５遮断弁取り付け穴
５６弁室
５７第２のパッキン
５９開口穴
６０蓋
８１遮断弁
８２弁体
８５ステータ
８８ロータ
８９取り付け板
９１気密隔壁（気密構造の手段）

Claims

ガスメータのガス入口管に第１のパッキンを介して気密に取り付け可能な概ね垂直方向の入口パイプと、
前記入口パイプの下方に配され、前記入口パイプの流路断面積より大きな流路断面積を有する減速室と、
前記減速室の底面より高い位置の側面から概ね水平方向に開口された横流路と、
前記横流路の先端部に配され、下向きにガスメータ内部のガス導入室に開口する弁座穴を有し、前記弁座穴に対向して設けた遮断弁取り付け穴を有する弁室と、
第２のパッキンを介して前記遮断弁取り付け穴に取り付けられ、前記弁座穴を開閉するための弁体を有する遮断弁を備え、
前記遮断弁は、弁体のある流路内と取り付け板を隔てて流路外との間に気密構造を有する遮断弁流路ユニット。
入口パイプ、減速室、横流路、弁室は一体成形された合成樹脂製で、減速室の横流路とは反対の側面に開口穴を有し、この開口穴に蓋を気密に着設されたことを特徴とする請求項１に記載の遮断弁流路ユニット。
第１のパッキンは径方向に圧縮可能なＯリングパッキンであり、入口パイプは、上方を前記Ｏリングパッキンに挿入可能で、外面は上方の経が細く下方の経が広いテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の遮断弁流路ユニット。
遮断弁は、回転軸が概ね垂直に配された２相励磁ＰＭ型ステッピングモータのロータの回転力を上下運動に変換し弁体を上下運動させ、弁体および前記ロータと、取り付け板およびその上方に配されたステータとの間に気密構造を有するモータ式遮断弁であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の遮断弁流路ユニット。