JPH07243544A - 遮断弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 上流側での圧力変動の流量計等に対する影響
を低減できるようにする。 【構成】 フルイディック流量計の上流側における圧力
変動の大きさが所定値を越えている場合には、遮断弁５
０の主弁５１によって、気体が通過する開口部１６を覆
うと共に、副弁５６を第２の孔５５から離し、第２の孔
５５を開放する。この状態で、気体は、第１の孔５４か
ら気体収容室５３に入り、この気体収容室５３を経て、
第２の孔５５、開口部１６を通過する。圧力変動のある
気体が第１の孔５４、気体収容室５３および第２の孔５
５を通過すると、圧力変動の脈動成分が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス等の流体の流通を
遮断する遮断弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスメータでは、ガスメータの下流側に
接続された機器によって発生するガス圧力の変動（脈
動）がガスメータの計量部やガスメータの上流側へ伝わ
らないように、ガスメータの出口部に、絞りや、パンチ
ングメタル（多数の孔を形成した金属板）、焼結金属等
の多孔質板や、ゴムチューブ等の緩衝流路を設けたもの
が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスメ
ータでは、近隣のガスメータの状態や近隣のガスの使用
状況等によって、ガスメータの上流側でも圧力変動が発
生するが、従来はガスメータの上流側での圧力変動につ
いては考慮されていなかった。そのため、ガスメータと
して例えばフルイディック流量計を用いた場合、上流側
での圧力変動によって、後述するような問題が生じてい
た。なお、フルイディック流量計は、噴流を発生させる
ノズルの下流側に、一対の側壁によって流路拡大部を形
成すると共に、側壁の外側に設けられたリターンガイド
によって、ノズルを通過した流体を各側壁の外側に沿っ
てノズルの噴出口側へ導く一対のフィードバック流路を
形成し、ノズルを通過した流体が一対のフィードバック
流路を交互に流れる現象を利用し、ノズルを通過した流
体の流れる方向の切り替わりの周波数（以下、発振周波
数という。）に基づいて流体の流量を計量するものであ
る。

【０００４】このフルイディック流量計を用いた場合、
上流側での圧力変動によってフルイディック流量計の発
振周波数が乱れ、例えば、フルイディック流量計の発振
周波数が上流側での圧力変動の周波数またはその１／２
の周波数に変化する場合がある。そのため、計量した流
量の誤差が大きくなったり、流量を計量できなくなった
りするという問題点があった。

【０００５】ここで、図８を参照して、ガスメータとし
て利用されるフルイディック流量計の一例について説明
する。このフルイディック流量計は、気体（ガス）を受
け入れる入口部１１と気体を排出する出口部１２とを有
する本体１０を備えている。本体１０内には隔壁１３が
設けられ、この隔壁１３と入口部１１との間に第１の気
体流路１４が形成され、隔壁１３と出口部１２との間に
第２の気体流路１５が形成されている。隔壁１３には開
口部１６が設けられ、第１の気体流路１４内には、開口
部１６を閉塞可能な遮断弁１７が設けられている。ま
た、本体１０の外側にはソレノイド１８が固定され、こ
のソレノイド１８のプランジャ１９が、本体１０の側壁
を貫通して遮断弁１７に接合されている。また、遮断弁
１７と本体１０との間におけるプランジャ１９の周囲に
は、ばね２０が設けられ、このばね２０が遮断弁１７を
開口部１６側へ付勢している。そして、ソレノイド１８
が消磁状態のときはプランジャ１９が突出して遮断弁１
７が開口部１６を閉塞し、ソレノイド１８が励磁状態の
ときは遮断弁１７が開口部１６から離れ、開口部１６が
開放された状態となるようになっている。

【０００６】第２の気体流路１５内には、入口部１１か
ら受け入れた気体を通過させて噴流を発生させるノズル
２１が設けられている。このノズル２１の上流側には気
体の流れを整える整流部材２２が設けられている。ノズ
ル２１の下流側には、拡大された流路を形成する一対の
側壁２３、２４が設けられている。この側壁２３、２４
の間には、所定の間隔を開けて、上流側に第１ターゲッ
ト２５、下流側に第２ターゲット２６がそれぞれ配設さ
れている。また、側壁２３、２４の外側には、ノズル２
１を通過した気体を各側壁２３、２４の外周部に沿って
ノズル２１の噴出口側へ帰還させる一対のフィードバッ
ク流路２７、２８を形成するリターンガイド２９が配設
されている。また、フィードバック流路２７、２８の各
出口部分と出口部１２との間には、リターンガイド２９
の背面と本体１０とによって、一対の排出路３１、３２
が形成されている。また、ノズル２１の噴出口の近傍に
は、ノズル２１を通過した気体の流れる方向の切り替わ
りを検出するための圧力センサ３３、３４が配設されて
いる。

【０００７】図８に示す例のように、ガスメータには、
ガス漏れ等の緊急時にガスの流通を遮断する遮断弁１７
を有するものがある。しかしながら、この遮断弁１７で
は、ガスの流通を遮断することができても、圧力変動の
影響を低減することはできない。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、上流側での圧力変動の流量計等に対
する影響を低減できるようにした遮断弁を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の遮断弁は、流体
流路中において流体が通過する開口部を覆うための主弁
と、流体流路中に配設されると共に主弁に結合され、内
部に流体収容室を形成する容器と、容器に設けられ、こ
の容器の外側と流体収容室とを連通させる第１の孔と、
主弁に設けられ、開口部と流体収容室とを連通させる第
２の孔と、第２の孔を閉塞可能な副弁と、主弁および副
弁を移動し、開口部を開放した第１の状態と、主弁によ
って開口部を覆うと共に第２の孔を開放した第２の状態
と、主弁によって開口部を覆うと共に副弁によって第２
の孔を閉塞した第３の状態とを選択する状態選択手段と
を備えたものである。

【００１０】この遮断弁では、状態選択手段によって主
弁および副弁が移動され、３つの状態が選択される。開
口部を開放した第１の状態では、流体は開口部を通過す
る。主弁によって開口部を覆うと共に第２の孔を開放し
た第２の状態では、流体は第１の孔、流体収容室および
第２の孔を通過し、その際、流体の圧力変動が低減され
る。また、主弁によって開口部を覆うと共に副弁によっ
て第２の孔を閉塞した第３の状態では、流体の流通が遮
断される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例の遮断弁を用いた
フルイディック流量計の構成を示す断面図である。な
お、本実施例の遮断弁は、ガスメータとして使用するフ
ルイディック流量計において、ガスの流通を遮断する遮
断弁の例である。図１に示すように、フルイディック流
量計は、気体（ガス）を受け入れる入口部１１と気体を
排出する出口部１２とを有する本体１０を備えている。
本体１０内には隔壁１３が設けられ、この隔壁１３と入
口部１１との間に第１の気体流路１４が形成され、隔壁
１３と出口部１２との間に第２の気体流路１５が形成さ
れている。隔壁１３には気体が通過する開口部１６が設
けられ、この開口部１６の近傍に、本実施例の遮断弁５
０が設けられている。

【００１３】図２は、図１における遮断弁５０を拡大し
て示す断面図である。この遮断弁５０は、第１の気体流
路１４内に配設され、開口部１６を覆うための主弁５１
と、第１の気体流路１４内に配設されると共に主弁５１
に結合され、内部に気体収容室５３を形成する容器５２
と、この容器５２に設けられ、この容器５２の外側と気
体収容室５３とを連通させる第１の孔５４と、主弁５１
に設けられ、開口部１６と気体収容室５３とを連通させ
る第２の孔５５と、気体収容室５３内に配設され、第２
の孔５５を閉塞可能な副弁５６と、主弁５１および副弁
５６を移動する状態選択手段としてのアクチュエータ６
０とを備えている。第２の孔５５は開口部１６よりも小
径であり、第１の孔５４は第２の孔５５と略同径であ
る。

【００１４】アクチュエータ６０は、第１の孔５４内に
挿通され、一端が副弁５６に接続され、他端側が本体１
０の側壁を貫通して本体１０の外部に導出されたロッド
６１と、本体１０の外側に固定され、ロッド６１の他端
側を保持すると共にロッド６１を軸方向に移動させるア
クチュエータ本体６２と、容器５２の背面と本体１０の
側壁との間におけるロッド６１の周囲に設けられ、容器
５２を開口部１６側に付勢する第１のばね６３と、副弁
５６と容器５２の内壁面との間におけるロッド６１の周
囲に設けられ、副弁５６を開口部１６側に付勢する第２
のばね６４とを備えている。アクチュエータ本体６２
は、比例ソレノイドやリニアモータ等、ロッド６１の軸
方向の位置を少なくとも３段階に切り換え可能な駆動手
段である。

【００１５】本実施例の遮断弁５０では、アクチュエー
タ６０によって主弁５１および副弁５６を移動し、開口
部１６を開放した第１の状態と、主弁５１によって開口
部１６を覆うと共に第２の孔５５を開放した第２の状態
と、主弁５１によって開口部１６を覆うと共に副弁５６
によって第２の孔５５を閉塞した第３の状態とを選択可
能になっている。

【００１６】第２の気体流路１５内には、入口部１１か
ら受け入れた気体を通過させて噴流を発生させるノズル
２１が設けられている。このノズル２１の上流側には気
体の流れを整える整流部材２２が設けられている。ノズ
ル２１の下流側には、拡大された流路を形成する一対の
側壁２３、２４が設けられている。この側壁２３、２４
の間には、所定の間隔を開けて、上流側に第１ターゲッ
ト２５、下流側に第２ターゲット２６がそれぞれ配設さ
れている。また、側壁２３、２４の外側には、ノズル２
１を通過した気体を各側壁２３、２４の外周部に沿って
ノズル２１の噴出口側へ帰還させる一対のフィードバッ
ク流路２７、２８を形成するリターンガイド２９が配設
されている。また、フィードバック流路２７、２８の各
出口部分と出口部１２との間には、リターンガイド２９
の背面と本体１０とによって、一対の排出路３１、３２
が形成されている。また、ノズル２１の噴出口の近傍に
は、ノズル２１を通過した気体の流れる方向の切り替わ
りを検出するための圧力センサ３３、３４が配設されて
いる。

【００１７】図３は図１に示すフルイディック流量計に
おける流量演算および本実施例の遮断弁５０の制御のた
めの回路の構成を示すブロック図である。この回路は、
各圧力センサ３３、３４の出力を入力し、流量を演算す
る流量演算部４１と、この流量演算部４１によって演算
された流量を表示する表示部４２と、入口部１１に接続
される配管の途中に設けられ、フルイディック流量計の
上流側における気体の圧力を検出する圧力センサ７１
と、この圧力センサ７１の出力に基づいて、圧力変動の
大きさが所定値を越えたか否かを判定する圧力変動判定
部７２と、流量演算部４１および圧力変動判定部７２に
よって制御され、アクチュエータ本体６２を駆動するア
クチュエータ駆動回路７３とを備えている。流量演算部
４１は、例えば各圧力センサ３３、３４の出力を２値化
してパルス化し、単位時間当たりのパルス数をカウント
して、ノズル２１を通過した気体の流れる方向の切り替
わりの周波数を求め、この周波数を流量に換算する。ま
た、流量演算部４１は、例えば所定量以上の流量を検出
した場合や所定の流量を所定時間以上検出した場合等
に、アクチュエータ駆動回路７３を制御してアクチュエ
ータ本体６２を駆動し、遮断弁５０を第３の状態にし
て、開口部１６を閉塞してガスを遮断するようになって
いる。

【００１８】また、圧力変動判定部７２は、例えば、所
定時間内における圧力センサ７１の出力の最大値と最小
値との差を圧力変動の大きさとして求め、これが所定値
を越えたか否かを判定する。そして、圧力変動判定部７
２は、圧力変動の大きさが所定値を越えていないときに
は、遮断弁５０を第１の状態にして、開口部１６を開放
し、圧力変動の大きさが所定値を越えているときには、
遮断弁５０を第２の状態にして、主弁５１によって開口
部１６を覆うと共に第２の孔５５を開放するようになっ
ている。

【００１９】なお、流量演算部４１および圧力変動判定
部７２は、例えばマイクロコンピュータによって実現さ
れる。

【００２０】次に、以上のように構成されたフルイディ
ック流量計の作用について説明する。

【００２１】通常時、フルイディック流量計の入口部１
１から受け入れられた気体は、第１の気体流路１４、開
口部１６を通過して、第２の気体流路１５に入る。第２
の気体流路１５に入った気体は、整流部材２２を経て、
ノズル２１を通過し、噴流となってノズル２１より噴出
される。ノズル２１より噴出された気体は、コアンダ効
果により一方の側壁に沿って流れる。ここでは、まず側
壁２３に沿って流れるものとする。側壁２３に沿って流
れた気体は、更にフィードバック流路２７を経て、ノズ
ル２１の噴出口側へ帰還され、排出路３１を経て出口部
１２より排出される。このとき、ノズル２１より噴出さ
れた気体は、フィードバック流路２７を流れてきた気体
によって方向が変えられ、今度は他方の側壁２４に沿っ
て流れるようになる。この気体は、更にフィードバック
流路２８を経て、ノズル２１の噴出口側へ帰還され、排
出路３２を経て出口部１２より排出される。すると、ノ
ズル２１より噴出された気体は、今度は、フィードバッ
ク流路２８を流れてきた気体によって方向が変えられ、
再び側壁２３、フィードバック流路２７に沿って流れる
ようになる。以上の動作を繰り返すことにより、ノズル
２１を通過した気体は一対のフィードバック流路２７、
２８を交互に流れる。この気体の流れる方向の切り替わ
りの周波数は流量と対応関係がある。ノズル２１を通過
した気体の流れる方向の切り替わりの周波数は、圧力セ
ンサ３３、３４の出力に基づいて流量演算部４１によっ
て求められる。流量演算部４１は、求めた周波数より流
量を演算し、表示部４２に表示する。

【００２２】次に、図４ないし図７を参照して、本実施
例の遮断弁５０の動作について説明する。

【００２３】まず、圧力変動判定部７２によってフルイ
ディック流量計の上流側における圧力変動の大きさが所
定値を越えていないと判定されたときには、アクチュエ
ータ駆動回路７３によってアクチュエータ本体６２が駆
動され、図５に示すように、遮断弁５０は第１の状態に
される。すなわち、ロッド６１が最も引き込まれた状態
にされ、主弁５１が開口部１６から離れ、開口部１６が
開放される。この状態では、気体は、開口部１６を通過
して、第１の気体流路１４から第２の気体流路１５に入
る。

【００２４】一方、圧力変動判定部７２によってフルイ
ディック流量計の上流側における圧力変動の大きさが所
定値を越えていると判定されたときには、アクチュエー
タ駆動回路７３によってアクチュエータ本体６２が駆動
され、図６に示すように、遮断弁５０は第２の状態にさ
れる。すなわち、ロッド６１の引き込み量が中間の状態
にされ、主弁５１によって開口部１６が覆われると共
に、副弁５６が第２の孔５５から離れ、第２の孔５５が
開放される。この状態では、気体は、第１の孔５４から
気体収容室５３に入り、この気体収容室５３を経て、第
２の孔５５、開口部１６を通過して、第１の気体流路１
４から第２の気体流路１５に入る。この場合、第１の孔
５４および第２の孔５５は絞りとして作用する。圧力変
動のある気体が第１の孔５４、気体収容室５３および第
２の孔５５を通過する際には、まず、前段の絞りとして
作用する第１の孔５４において圧力変動の脈動成分が減
少される。次に、多くの場合は第１の孔５４を通過した
圧力変動波が第２の孔５５に到達する時間が圧力変動波
（脈動成分）の周期の１／２の整数倍とは異なるため、
第２の孔５５において脈動成分を相互に打ち消す作用が
発生し、脈動成分が減少される。

【００２５】図４は、第１の孔５４、気体収容室５３お
よび第２の孔５５による構造の電気的等価回路を示すも
のである。この図において、第１の孔５４は抵抗器８１
に対応し、第２の孔５５は抵抗器８２に対応し、気体収
容室５３はコンデンサ８３に対応し、直列に接続された
抵抗器８１、８２と、これら抵抗器８１、８２の中間点
をコンデンサ８３を介して接地側に接続した回路によっ
て高周波成分除去フィルタが構成される。このように、
第１の孔５４、気体収容室５３および第２の孔５５によ
る構造は、圧力変動の脈動成分を減少させる高周波成分
除去フィルタとして作用する。

【００２６】また、流量演算部４１が所定量以上の流量
を検出した場合や所定の流量を所定時間以上検出した場
合等には、アクチュエータ駆動回路７３によってアクチ
ュエータ本体６２が駆動され、図７に示すように、遮断
弁５０は第３の状態にされる。すなわち、ロッド６１が
最も突出した状態にされ、主弁５１によって開口部１６
が覆われると共に副弁５６によって第２の孔５５が閉塞
され、開口部１６が閉塞され、フルイディック流量計の
下流側への気体（ガス）の供給が停止される。

【００２７】以上説明したように、本実施例の遮断弁５
０によれば、主弁５１によって開口部１６を覆うと共に
第２の孔５５を開放した第２の状態において、気体が第
１の孔５４、気体収容室５３および第２の孔５５を通過
する際に気体の圧力変動が低減されるので、フルイディ
ック流量計の発振周波数が安定する。

【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
例えば、遮断弁５０を第２の気体流路１５内に設け、下
流側より開口部１６を閉塞するようにしても良い。この
場合には、第２の状態において、気体は第２の孔５５、
気体収容室５３、第１の孔５４の順に通過する。

【００２９】また、上記実施例では、フルイディック流
量計に用いた遮断弁について説明したが、本発明の遮断
弁は、フルイディック流量計以外の流量計にも用いるこ
とができ、また、気体のみならず液体の流通を遮断する
遮断弁としても利用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の遮断弁によ
れば、主弁によって開口部を覆うと共に第２の孔を開放
した第２の状態において、流体が第１の孔、流体収容室
および第２の孔を通過する際に流体の圧力変動が低減さ
れるので、上流側での圧力変動の流量計等に対する影響
を低減することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の遮断弁を用いたフルイディ
ック流量計の構成を示す断面図である。

【図２】図１における遮断弁を拡大して示す断面図であ
る。

【図３】図１に示すフルイディック流量計における流量
演算および本発明の一実施例の遮断弁の制御のための回
路の構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の一実施例の遮断弁における第１の孔、
気体収容室および第２の孔による構造の電気的等価回路
を示す回路図である。

【図５】本発明の一実施例の遮断弁の第１の状態を示す
断面図である。

【図６】本発明の一実施例の遮断弁の第２の状態を示す
断面図である。

【図７】本発明の一実施例の遮断弁の第３の状態を示す
断面図である。

【図８】フルイディック流量計の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 入口部 １２ 出口部 １４ 第１の気体流路 １５ 第２の気体流路 １６ 開口部 ５０ 遮断弁 ５１ 主弁 ５２ 容器 ５３ 気体収容室 ５４ 第１の孔 ５５ 第２の孔 ５６ 副弁 ６０ アクチュエータ ６１ ロッド ６２ アクチュエータ本体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体流路中において流体が通過する開口
   部を覆うための主弁と、 前記流体流路中に配設されると共に前記主弁に結合さ
   れ、内部に流体収容室を形成する容器と、 前記容器に設けられ、この容器の外側と流体収容室とを
   連通させる第１の孔と、 前記主弁に設けられ、前記開口部と流体収容室とを連通
   させる第２の孔と、 この第２の孔を閉塞可能な副弁と、 前記主弁および副弁を移動し、前記開口部を開放した第
   １の状態と、前記主弁によって前記開口部を覆うと共に
   前記第２の孔を開放した第２の状態と、前記主弁によっ
   て前記開口部を覆うと共に前記副弁によって前記第２の
   孔を閉塞した第３の状態とを選択する状態選択手段とを
   具備することを特徴とする遮断弁。