JPH11230810A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大流量流量計と小流量流量計の切り替えを、
流量に応じて自動的かつ安定良く行うことができ、ひい
ては小流量から大流量までの広範囲にわたる流量のガス
を精度良く計量することができる流量計を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 大流量用流量計７と小流量用流量計５と
を有する流量計において、大流量の流体が流通するため
の開口部８を開閉可能な切替弁９と、前記小流量用流量
計５の上流側と下流側の圧力差に応じて揺動するダイヤ
フラム１２ａ、１２ｂと、ダイヤフラム１２ａ、１２ｂ
の揺動を前記切替弁９による開口部開閉動作に連動させ
る連結機構と設ける。そして、磁石回路３２、３３によ
って前記切替弁９の開口部開放状態ないし開口部閉塞状
態を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガス等の流量計
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
ガス流量計を用いてガスの流量を精度よく計測するの
に、ガスが小流量の場合は小流量用流量計を用い、大流
量の場合は大流量用流量計を用いるというように、ガス
の流量によって流量計を使い分けてガスの流量を計測す
る必要があった。

【０００３】そのため、あらかじめガスの流量が小流量
又は大流量であるかを検知しておいて、その結果に従っ
て大流量用流量計又は小流量用流量計に切り替え、その
後に正規のガスの流量を計測していた。

【０００４】しかしながら、このようにあらかじめガス
の流量が小流量又は大流量であるかを検知してから正規
のガスの流量を計測するのは、時間的にロスがある上
に、労力的にも手間がかかり面倒であるという欠点があ
った。

【０００５】この発明は、上記のような従来技術に鑑
み、大流量流量計と小流量流量計の切り替えを、流量に
応じて自動的かつ安定良く行うことができ、ひいては小
流量から大流量までの広範囲にわたる流量のガスを精度
良く計量することができる流量計を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、大流量の流
体を計量する大流量用流量計と小流量の流体を計量する
小流量用流量計とを有する流量計において、大流量の流
体が流通するための開口部を開閉可能な切替弁と、該切
替弁の上流側と下流側の圧力差に応じて揺動するダイヤ
フラムと、該ダイヤフラムの揺動を前記切替弁による開
口部開閉動作に連動させる連結機構と、前記切替弁の開
口部開放状態または開口部閉塞状態の少なくとも一方の
状態を維持する磁気吸着手段とを備えていることを特徴
とする流量計によって解決される。

【０００７】この流量計によれば、流体が大流量の場合
には、切替弁は開口部開放状態となされ、かつ磁気吸着
手段がある場合は開口部開放状態を維持される一方、小
流量の場合には、切替弁は開口部閉塞状態となされ、か
つ磁気吸着手段がある場合は開口部閉塞状態を維持され
る。従って、流体が大流量の場合には、流体は開放され
た大流量用開口部を流れ大流量用流量計によって計量さ
れる一方、小流量の場合には、流体は閉塞された開口部
を流れずに小流量用流量計によって計量されるので、流
体の流量に応じて、大流量流量計と小流量流量計の切り
替えを自動的かつ安定良く行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】［実施形態１］次に、この発明を
ガス流量計に適用した一実施形態について説明する。

【０００９】図１ないし図４はこの発明の一実施形態に
係るガス流量計を示す図である。

【００１０】これらの図において、（１）はケーシング
であり、該ケーシングには弁開閉機構収容部（２）及び
ガス管（３）が設けられると共に、このガス管（３）に
連通して小流量用ガス管（４）と大流量用ガス管（６）
がそれぞれ設けられている。また、小流量用ガス管
（４）、大流量用ガス管（６）には、それぞれ小流量用
流量計（５）、大流量用流量計（７）が介在配置される
と共に、小流量用ガス管（４）の出口側は大流量用ガス
管（６）に連通接続されている。

【００１１】そして、前記弁開閉機構収容部（２）と大
流量用ガス管（６）の接続部である開口部（８）には、
上下方向に移動して開口部（８）を開閉する円形状の切
替弁（９）が設けられており、該切替弁（９）は弁開閉
機構によって制御されるようになされている。また、
（１０）は後述の開放用磁石回路（３２）又は閉塞用磁
石回路（３３）を制御するための制御部で、小流量用ガ
ス管（４）又は大流量用ガス管（６）を流れるガスの流
量が一定レベルに達したのを検出して、開放用磁石回路
（３２）又は閉塞用磁石回路（３３）に所定の信号を送
るものである。

【００１２】さらに、図３に示すように、弁開閉機構収
容部（２）の側壁後方の空間は隔壁（１１）により２室
に区画形成されると共に、この各室がさらに縦方向に配
置された一対のダイヤフラム（１２ａ）（１２ｂ）によ
り２室ずつに等分割され、左から第１圧力室（１３
ａ）、第２圧力室（１３ｂ）、第３圧力室（１３ｃ）、
第４圧力室（１３ｄ）にそれぞれ区画形成されている。
そして、第１圧力室（１３ａ）と第３圧力室（１３ｃ）
とは、それぞれ圧力接続口（１４ａ）（１４ｃ）を介し
て、小流量用ガス管（４）の出口部にある圧力取出し口
（１６）に連通され、第２圧力室（１３ｂ）と第４圧力
室（１３ｄ）とは、それぞれ圧力接続口（１４ｂ）（１
４ｄ）を介して、小流量用ガス管（４）の入口部にある
圧力取出し口（１５）に連通されている。これにより、
第１、第３圧力室（１３ａ）（１３ｃ）の圧力は小流量
用ガス管（４）の出口部内の圧力と、第２、第４圧力室
（１３ｂ）（１３ｄ）の圧力は小流量用ガス管（４）の
入口部内の圧力とそれぞれ等しくなるように構成されて
いる。

【００１３】従って、小流量用ガス管（４）の入口部と
出口部との圧力差は、そのまま第１圧力室（１３ａ）と
第２圧力室（１３ｂ）との圧力差、及び第３圧力室（１
３ｃ）と第４圧力室（１３ｄ）との圧力差となり、この
圧力差が各ダイヤフラム（１２ａ）（１２ｂ）の膜厚方
向の移動を生じさせ、これに取り付けられた膜板（図示
せず）及びこれに一端を枢着された翼板（１７）（１
８）を介して、一対の翼軸（１９）（２０）に所定回転
角範囲での往復回転運動を生じさせるものとなされてい
る。例えば、第２、第４各圧力室（１３ｂ）（１３ｄ）
の圧力が第１、第３圧力室（１３ａ）（１３ｃ）の圧力
より大きい場合、即ち、小流量用流量計（５）の入口部
の圧力が出口部の圧力より大きい場合には、ダイヤフラ
ム（１２ａ） （１２ｂ）は図３の実線で示すように左
方向に移動し、これについて各翼軸（１９）（２０）が
時計方向に回転する。逆に、第１、第２圧力室（１３
ａ）（１３ｂ）及び第３、第４圧力室（１３ｃ）（１３
ｄ）の圧力差が小さくなった場合、即ち小流量用流量計
（５）の出入口部の圧力差が小さくなった場合には、ダ
イヤフラム（１２ａ）（１２ｂ）は図３の鎖線に示すよ
うに右方向に移動しようとし、これにつれて各翼軸（１
９）（２０）は反時計方向に回転しようとする。

【００１４】なお、前記圧力取出し口について、図６に
示すように、小流量用ガス管の入口部にある圧力取出し
口（１５´）をその先端開口部がガスの上流方向に向く
態様で設けると共に、出口部にある圧力取出し口（１６
´）をその先端開口部がガスの下流方向に向く態様で設
けてもよい。特に、入口側の圧力取出し口（１５´）の
態様によって、ダイヤフラムに加わる圧力差が増大し動
作が安定するので、この理由を以下に説明する。

【００１５】図１に示すように圧力取出し口（１５）を
単にガス管に接続した場合と、図６に示すように圧力取
出し口（１５´）を接続した場合との圧力差Ｐはベルヌ
ーイの定理により以下の式となる。

【００１６】 Ｐ＝（ｖ² ×ρ）／２×１０・・・［１］ 但し、Ｐ：Ｐａ ｖ：ｍ／ｓ ρ: ｋｇ・ｓ² ／ｍ⁴ ここで、流体をメタンとし、温度１５℃、圧力７６０ｍ
ｍＨｇだと、ρ＝０．０６９３５となる。また、ｖ＝１
２ｍ／ｓとし、［１］式に代入すると、 Ｐ＝５０Ｐ
ａとなる。

【００１７】従って、ダイヤフラムに加わる圧力差は５
０Ｐａ以上増加することになるので、その圧力差の増加
分ダイヤフラムを駆動する力が増大し動作が安定する。

【００１８】また、図２に示すように、前記各翼軸（１
９）（２０）の先端部は弁開閉機構収容部（２）の側壁
を貫通して収容部（２）内に突出している。そして、右
側の第１翼軸（１９）の先端部には、長尺の第１大肘金
（２１）がその中間部右よりの位置において固着されて
いる。この第一大肘金（２１）は、その左端に、下端を
切替弁（９）に固定されたコイルばね（２２）の上端が
固定され、また、右端に、下端が開放用磁石回路（３
２）に挿入された第一中肘金（２３）の上端が枢支連結
されており、第１翼軸（１９）を中心に回転可能となさ
れている。また、前記第１翼軸（１９）の先端部であっ
て前記第１大肘金（２１）の後側には、第１小肘金（２
４）の上端が固着され、この第１小肘金（２４）の下端
には中間肘金（２５）の右端が枢支連結されている。

【００１９】さらにまた、左側の第２翼軸（２０）の先
端部には、第２小肘金（２６）の上端が固着されると共
に、その第２小肘金（２６）の下端には前記中間肘金
（２５）の左端が枢支連結されている。従って、第２翼
軸（２０）の回転力は、第２小肘金（２６）、中間肘金
（２５）及び第１小肘金（２４）を介して、第１翼軸
（１９）に伝わり、第１大肘金（２１）の回転を助ける
ことになる。

【００２０】一方、弁開閉機構収容部（２）の側壁下部
には、右端を側壁に突設された棒状の固定軸（２７）に
枢着され、左端を前記切替弁（９）に固着された長尺の
第２大肘金（２８）が設けられ、前記固定軸（２７）を
中心に回転可能となされている。そして、この第２大肘
金（２８）は、その中央部よりやや右よりの位置におい
て、下端を閉塞用磁石回路（３３）に挿入された第２中
肘金（２９）の上端が枢支連結されている。また、弁開
閉機構収容部（２）の側壁にコイルばね（３０）の上端
を止着する棒状の止着部（３１）が突設されると共に、
圧縮方向に付勢されたコイルばね（３０）の上端がこの
止着部（３１）に固定され、コイルばね（３０）の下端
は第２大肘金（２８）の中央部よりやや右側に固定され
ている。従って、第２大肘金（２８）は、図２において
時計方向に回転する方向の引張力をコイルばね（３０）
によって常時付与されている。

【００２１】前記開放用磁石回路（３２）は、下部に永
久磁石（３２ａ）を有する回路であり、前記第１中肘金
（２３）の下端が接近すると、その磁力によってその下
端を吸着し、第１大肘金（２１）の水平状態を維持す
る。そして、前記制御部（１０）が、大流量用ガス管
（６）を流れるガスの流量が一定レベル以下であること
を検出し前記開放用磁石回路（３２）に信号を送信する
と、その信号を受信した磁石回路（３２）は内蔵のソレ
ノイドコイル（３２ｂ）に電流を流し永久磁石（３２
ａ）の磁力を消滅させ、第１中肘金（２３）をその吸着
状態から開放する。一方、前記閉塞用磁石回路（３３）
は、同じく下部に永久磁石（３３ａ）を有する回路であ
り、前記第２中肘金（２９）の下端が接近すると、その
磁力によってその下端を吸着し、第２大肘金の水平状態
を維持する。そして、制御部（１０）が小流量用ガス管
（４）を流れる流体の流量が一定レベル以上であること
を検出し、前記閉塞用磁石回路（３３）に信号を送信す
ると、その信号を受信した磁石回路 （３３）は内蔵の
ソレノイドコイル（３３ｂ）に電流を流して永久磁石
（３３ａ）の磁力を消滅させ、第２中肘金（２９）をそ
の吸着状態から開放する。このように、これら両磁石回
路（３２）（３３）によれば、その下部に設けられた永
久磁石（３２ａ）（３３ａ）によってのみ第１中肘金
（２３）又は第２中肘金（２９）の吸着状態を維持して
おり、電流を流すのは所定の信号を受信してソレノイド
コイルに電流を流す一時だけなので、磁気吸着を経済的
に行うことができる。

【００２２】次に、上記のガス流量計を用いたガス流量
の計測方法を説明すると次のとおりである。

【００２３】即ち、ガスを使用しない時には、小流量用
ガス管（４）の入口部と出口部とは同圧力であるから、
第１圧力室（１３ａ）及び第２圧力室（１３ｂ）、第３
圧力室（１３ｃ）及び第４圧力室（１３ｄ）との圧力差
は生じず、ダイヤフラム（１２ａ）（１２ｂ）は図３の
鎖線に示すような初期状態位置にある。従って、図２の
実線又は図４（ａ）に示すように、第１大肘金（２１）
の左端には、第１翼軸（１９）の回転力と切替弁（９）
の自重によるコイルばね（２２）の下方向の引張り力と
が加わるので、第１大肘金（２１）は左下がりに傾斜
し、それにつれて、切替弁（９）は開口部（８）まで下
がり開口部（８）が閉塞される。また、このとき、第２
大肘金（２８）は水平状態となり、第２大肘金（２８）
に枢支連結された第２中肘金（２９）の下端は、閉塞用
磁石回路（３３）下部に設けられた永久磁石（３３ａ）
に吸着される。

【００２４】その後、ガス管（３）にガスが供給される
と、小流量用ガス管（４）の入口部に圧力が加わって出
口部との間に圧力差を生じる。この圧力差は、第１圧力
室（１３ａ）と第２圧力室（１３ｂ）、及び第３圧力室
（１３ｃ）と第４圧力室（１３ｄ）との伝達されると共
に、この圧力差に基づき各ダイヤフラム（１２ａ）（１
２ｂ）は図３の実線に示すように左方向移動し、これに
つれて各翼軸（１９）（２０）が時計方向に回転する。
その結果、図４（ｂ）に示すように、第１大肘金（２
１）には、第１翼軸（１９）の回転力に加えて、第２翼
軸（２０）の回転力が第２小肘金（２６）、中間肘金
（２５）及び第１小肘金（２４）を介して伝わり、第１
大肘金（２１）は第１翼軸（１９）を中心に時計方向に
回転して、水平状態に移行する。そのため、第１大肘金
（２１）の左端に固定されたコイルばね（２２）は上下
方向に伸張すると共に、右端に枢支連結された第１中肘
金（２３）の下端は前記開放用磁石回路（３２）の永久
磁石（３２ａ）に吸着され、第１大肘金 （２１）はそ
の水平状態が維持されることになる。また、この際、切
替弁（９）は、前記コイルばね（２２）による上方向の
引張り力を受けるが、流体の流量が一定レベル以上にな
るまで閉塞状態を維持する。即ち、ガスの流量がさらに
増えて一定レベル以上にまでの間、第２中肘金（２９）
は磁石回路（３３）の永久磁石（３３ａ）に吸着され続
けるので、第２大肘金（２８）はその水平状態を維持
し、それに従って切替弁（９）も開口部（９）の閉塞状
態を維持する。

【００２５】その後、流体の流量が一定レベル以上にな
ると、制御部（１０）がそれを検出し、所定の信号を閉
塞用磁石回路（３３）に送信する。そして、信号を受信
した磁石回路（３３）は、ソレノイドコイル（３３ｂ）
に電流を流し、下部に設けられた永久磁石（３３ａ）の
磁力を消滅させることにより、前記第２中肘金（２９）
をその吸着状態から開放する。後は、切替弁（９）がコ
イルばね（２２）によって上方向に引張り力をうけてい
るので、それに従って切替弁（９）及び第２大肘金（２
８）が所定位置まで上昇し、図２の鎖線又は図４（ｃ）
に示すように開口部（８）が開放される。

【００２６】従って、ガス管（３）を流れてきた大流量
のガスの大部分は、その開放された開口部（８）から、
大流量用ガス管（６）に流れ込むので、その流量を大流
量用流量計（７）によって正確に計測する。

【００２７】一方、ガスの流量が減少すると、小流量用
ガス管（４）の入口部と出口部との間に圧力差が小さく
なる。この圧力差の減少は、第１圧力室（１３ａ）と第
２圧力室（１３ｂ）、及び第３圧力室（１３ｃ）と第４
圧力室（１３ｄ）との伝達されると共に、この圧力差の
減少に基づき各ダイヤフラム（１２ａ）（１２ｂ）は図
３の鎖線に示すように右方向に移動しようする。そし
て、これにつれて各翼軸（１９）（２０）は反時計方向
に回転しようとし、第１大肘金（２１）は第１翼軸（１
９）を中心にして反時計方向に回転しようとするが、ガ
スの流量が一定レベル以下に下がるまで水平状態を維持
する。即ち、図２の鎖線又は図４（ｃ）に示すように、
この第１大肘金（２１）はその右端を第１中肘金（２
３）に枢支連結され、その第１中肘金（２３）はその下
端を前記開放用磁石回路（３２）の永久磁石（３２ａ）
に吸着されているために、第１大肘金（２１）には前記
両翼軸（１９）（２０）による反時計方向の回転力に抗
して前記永久磁石（３２ａ）に吸着された第１中肘金
（２３）による時計方向の回転抑制力が生じ、その両力
が釣り合って第１大肘金（２１）は水平状態を保つ。

【００２８】その後、大流量用ガス管（６）を流れるガ
スの流量が一定レベル以下まで下がると、制御部（１
０）がそれを検出し、所定の信号を開放用磁石回路（３
２）に送信する。そして、その信号を受信した磁石回路
（３２）は、ソレノイドコイル（３２ｂ）に電流を流し
永久磁石（３２ａ）の磁力を消滅させることにより、前
記第１中肘金（２３）をその吸着状態から開放する。後
は、切替弁（９）がそれ自身の重さと前記第１大肘金
（２１）の反時計方向の回転によって下方向に移動して
いき、図２の実線又は図４（ａ）に示すように開口部
（９）が閉塞される。なお、この切替弁（９）の下方向
への移動の際、この切替弁（９）に左端を固定された前
記第２中肘金（２８）がコイルばね（２２）によって上
方向に付勢されているため、切替弁（９）は急激に落下
することなくゆっくりと下方向に移動する。

【００２９】従って、ガス管（３）を流れてきた小流量
のガスは、開口部（８）が切替弁（９）によって閉塞さ
れていることにより、小流量用ガス管（４）に流れ込む
ので、その流量を小流量用流量計（５）によって正確に
計測する。

【００３０】以上より、流体が大流量の場合には、流体
は開放された開口部（８）を流れ大流量用流量計（７）
によって計量される一方、小流量の場合には、流体は閉
塞された開口部を流れずに小流量用流量計（５）によっ
て計量されるので、大流量流量計（７）と小流量流量計
（５）の切り替えを、流量に応じて自動的かつ安定良く
行うことができる。特に、この実施形態では、切替弁の
開口部開放状態及び開口部閉塞状態のいずれの状態も磁
石回路（３２）（３３）により維持するものとしたの
で、大流量流量計と小流量流量計の切り替えを常に安定
良く行うことができる。

【００３１】［実施形態２］図５は、切替弁（８）の開
口部開放状態を磁石回路（３２）により維持すると共
に、切替弁（８）の開口部閉塞状態を永久磁石（３８
ａ）（３８ｂ）により維持した流量計の実施形態を示す
ものである。

【００３２】図５において、左側の第２翼軸（２０）の
先端部には小肘金（３４）の上端が固着され、その小肘
金（３４）の下端には第３中肘金（３５）の上端が枢支
連結されている。この第３中肘金（３５）は、下端にお
いて図５の紙面厚さ方向に突出する引掛け片（３５ａ）
が形成されており、その引掛け片（３５ａ）によって第
２大肘金（２８）を時計方向に回転させるものとなされ
ている。また、小肘金（３４）と第３中肘金（３５）の
枢支連結部には、右端を弁連動機構収容部の側壁に突出
された止着部（３６）に右端を固定されたコイルばね
（３７）の左端が固定されており、これにより小肘金
（３４）は反時計方向に付勢されている。

【００３３】また、前記第２大肘金（２８）の中央下部
には直方体の永久磁石（３８ａ）が設けられると共に、
弁開閉機構収容部（２）の側壁の下部であって、かつ第
２大肘金（２８）の水平状態時において前記第１永久磁
石（３８ａ）と対面する位置には、前記第１永久磁石
（３８ａ）とほぼ同大同形で異極の第２永久磁石（３８
ｂ）が設けられている。そのため、前記第２大肘金（２
８）が水平状態に近付くと、前記第１永久磁石（３８
ａ）及び第２永久磁石（３８ｂ）は互いの磁力によって
吸着しあい、第２大肘金（２８）はその水平状態を維持
する。

【００３４】なお、この実施形態では第１永久磁石（３
８ａ）及び第２永久磁石（３８ｂ）のみによって第２大
肘金（２８）の吸着及びその解除が行われるが、第１永
久磁石（３８ａ）に隣接して第２永久磁石（３８ｂ）と
同極の磁石を設けたり、または第１永久磁石（３８ａ）
の一部を第２永久磁石（３８ｂ）と同極の磁石としても
よい。これによれば、第１永久磁石（３８ａ）に対する
接近領域において、上述の第２永久磁石（３８ｂ）と同
極の磁石による第２永久磁石（３８ｂ）に対する小さな
反発力を作用させて、第２永久磁石（３８ｂ）及び第１
永久磁石（３８ａ）の吸着力を一定に保持することがで
き、第２大肘金（２８）の吸着及びその解除を一定の力
で行うことができ、動作が安定する。

【００３５】また、その他の構成要素については、図１
〜図４に示した実施形態と同一のものであり、同一の符
号を付す。

【００３６】このガス流量計を用いたガス流量の計測方
法を説明すると次のとおりである。即ち、ガスを使用し
ない時には、上述の実施形態と同様にダイヤフラム（１
２ａ）（１２ｂ）は図３の鎖線に示す初期状態位置にあ
るから、図５の実線に示すように、第１大肘金（２１）
は左下がりに傾斜すると共に、小肘金（３４）及び第３
中肘金は所定位置まで下がり、第２大肘金（２８）が水
平状態になり、それにつれて前記切替弁（９）は開口部
（８）を閉塞する。また、この際、前記第１永久磁石
（３８ａ）と第２永久磁石（３８ｂ）とは互いの磁力で
吸着しあい、第２大肘金（２８）の水平状態が維持され
る。

【００３７】次に、ガス管（３）にガスが供給される
と、小流量用ガス管（４）の入口部に圧力が加わって出
口部との間に圧力差を生じ、この圧力差に基づき右側の
ダイヤフラム（１２ｂ）は左方向に移動する。これにつ
れて第１翼軸（１９）が時計方向に回転する結果、第１
大肘金（２１）は第１翼軸（１９）を中心に時計方向に
回転し、水平状態に移行する。そのため、第１大肘金
（２１）の左端に固定されたコイルばね（２２）は上方
に伸張すると共に、他端に枢支連結された第１中肘金
（２３）の下端は前記開放用磁石回路（３２）の永久磁
石（３２ａ）に吸着され、第１大肘金（２１）はその水
平状態が維持される。また、このとき、切替弁（９）
は、前記コイルばね（２２）による上方向の力を受ける
が、ガスの流量が一定レベル以上になるまで開口部閉塞
状態を維持する。即ち、第２大肘金（２８）は、ガスの
流量が一定レベル以上になり後述のように第３中肘金
（３５）によって上方向の力を受けるまでの間、第１永
久磁石（３８ａ）と第２永久磁石（３８ｂ）との吸着力
によってその水平状態を維持し、そのために切替弁
（９）も開口部 （８）の閉塞状態を維持する。

【００３８】また、左側のダイヤフラム（１２ａ）も上
述の圧力差により左方向へ移動しようとし、それにつれ
て第２翼軸（２０）、さらには小肘金（３４）も時計方
向に回転しようとするが、回転をせずに下方向に垂れた
元の状態を維持する。即ち、前記小肘金（３４）には、
前記コイルばね（３７）の引張り力と、第３中肘金（３
５）及び第２大肘金（２８）を介しての前記第１、第２
永久磁石（３８ａ）（３８ｂ）の固着力とが反時計方向
の回転抑制力として加わっているため、結果として、ダ
イヤフラムの圧力差による小肘金（３４）の時計方向の
回転力と上述の反時計方向の回転抑制力とが釣り合って
均衡を保ち、小肘金（３４）は下方向に垂れた元の状態
を維持する。

【００３９】その後、流体の流量が一定レベル以上にな
ると、第１圧力室（１３ａ）及び第２圧力室（１３ｂ）
の圧力差による小肘金の回転力が上述の回転抑制力以上
に大きくなり、左側のダイヤフラム（１２ａ）が左方向
に移動し始め、第２翼軸（２０）が回転し始める。そし
て、図５の鎖線に示すように、小肘金（３４）が上述の
回転抑制力に抗して時計方向に回転すると共に、第３中
肘金（３５）も前記小肘金（３４）の時計方向の回転に
従って上方向に移動する。そのため、第２大肘金 （２
８）は、第３中肘金（３５）の下端の引掛け片（３５
ａ）によって持ち上げられ、第１、第２永久磁石（３８
ａ）（３８ｂ）の吸着状態を解除しつつ、固定軸（２
７）を中心に時計方向に所定位置まで回転する。後は、
切替弁（９）がその第２大肘金（３５）及びコイルばね
（２２）による上方向の力によって所定位置まで上昇
し、開口部（９）が開放される。

【００４０】従って、ガス管（３）を流れてきた大流量
のガスの大部分は、その開放された開口部（９）から、
大流量用ガス管（６）に流れ込むので、その流量を大流
量用流量計（７）によって正確に計測する。

【００４１】一方、ガスの流量が減少すると、小流量用
ガス管（４）の入口部と出口部との間に圧力差が小さく
なり、第１翼軸（１９）は反時計方向に回転しようと
し、それにつれて、第１大肘金（２１）も第１翼軸（１
９）を中心に反時計方向に回転しようとするが、第１中
肘金（２３）が前記開放用磁石回路（３２）に吸着され
ているから、第１大肘金（２１）はその水平状態を維持
する。

【００４２】また、このとき、第２翼軸（２０）に枢支
連結された小肘金（３４）は、上述の圧力差で生じる第
２翼軸（２０）の回転力、コイルばねの付勢力及び第３
中肘金 （３５）の自重によって反時計方向に回転し、
それにつれて第３中肘金（３５）は所定位置まで下が
る。

【００４３】その後、大流量ガス管（６）を流れるガス
の流量が一定レベル以下までさがると、制御部（１０）
がそれを検出し、所定の信号を弁開放用磁石回路（３
２）に送信し、該弁開放用磁石回路（３２）が前記第１
中肘金（２３）をその吸着状態から開放する。後は、図
５の実線に示すように、切替弁（９）がそれ自身および
第２大肘金（２１）の反時計方向の回転によって下方向
に移動し、開口部（８）が閉塞される。なお、コイルば
ね（３０）の作用よって、切替弁（９）はゆっくりと下
方向に移動しながら開口部（８）を閉塞するのは実施形
態１と同じである。

【００４４】従って、ガス管（３）を流れてきた小流量
のガスは、開口部（８）が切替弁（９）によって閉塞さ
れていることにより、小流量用ガス管（４）に流れ込む
ので、その流量を小流量用流量計（５）によって正確に
計測する。

【００４５】 この実施形態に示した流量計は、切替弁
（９）の開口部開放状態を磁石回路（３２）により維持
すると共に、切替弁の開口部閉塞状態を永久磁石（３８
ａ）（３８ｂ）により維持するものとしたので、大流量
流量計と小流量流量計の切り替えを常に安定良く行うこ
とができる。特に、替弁の開口部閉塞状態を永久磁石
（３８ａ）（３８ｂ）により維持するものとしたことに
よって、流量計の弁開閉機構を簡単に構成することがで
きる。以上に実施形態１，２を示したが、この発明はこ
れらの実施形態に限定されることはなく、種々の変形が
可能である。例えば、切替弁（９）による開口部の開放
状態及び閉塞状態を維持するのに１個ないし２個の磁石
回路を用いたが、２個とも永久磁石を用いたものとして
もよい。

【００４６】また、切替弁（９）の開口部開放状態又は
閉塞状態をある程度維持するために制御部を用いたが、
この制御部を用いずにダイヤフラムによってのみ切替弁
を操作してもよい。つまり、ダイヤフラムの運動で生じ
る連結機構の力によってのみ、磁石回路又は永久磁石の
吸着力から中肘金を開放してもよい。

【００４７】さらにまた、流体の圧力差を利用するダイ
ヤフラム機構においては、２組の圧力室と２枚のダイヤ
フラムを設けて切替弁の駆動を図ったが、１組の圧力室
と１枚のダイヤフラムのみであってもよいし、あるいは
３組の圧力室と３枚のダイヤフラムを設けてもよい。

【００４８】［実施形態３］図７は、切替弁（５３）の
開口部閉塞状態を永久磁石（５５）（５６）により維持
した流量計の実施形態を示すものである。

【００４９】図７において、（４１）は図示略のケーシ
ング内に設けられた弁開閉機構収容部であり、左から第
１収容部（４５）、第２収容部（４６）、第３収容部
（４７）と３個の収容部が区画形成されている。そし
て、該弁開閉機構収容部（４１）の第２収容部（４６）
にはガス管（４２）及び小流量用ガス管（４３）が、第
３収容部（４７）には大流量用ガス管（４４）が連通接
続されており、また、該小流量用ガス管（４３）または
大流量用ガス管（４４）には、前記小流量用流量計
（５）または大流量用流量計（７）が介在配置されてい
る。

【００５０】前記弁開閉機構収容部（４１）の第１収容
部（４５）は、中央部に膜板（５１）が挟着されたダイ
ヤフラム（４８）により縦方向に２室に分割され、左圧
力室（４５ａ）と右圧力室（４５ｂ）とに区画形成され
ている。そして、前記左圧力室（４５ａ）が、第１収容
部（４５）の側壁に設けられた圧力取出管（４９）を介
して、第３収容部（４７）に連通される一方、前記右圧
力室（４５ｂ）が、第１収容部（４５）と第２収容部
（４６）の区画壁（５７）に穿設された圧力取出孔（５
０）を介して、第２収容部（４６）に連通されている。
これにより、左圧力室（４５ａ）の圧力は第３収容部
（４７）の圧力と、右圧力室（４５ｂ）の圧力は第２収
容部（４６）の圧力とそれぞれ等しくなる。

【００５１】従って、左圧力室（４５ａ）と右圧力室
（４５ｂ）との圧力差は、そのまま第３収容部（４７）
と第２収容部（４６）の圧力差となり、この圧力差がダ
イヤフラム（４８）の膜圧方向の移動を生じさせる。例
えば、左圧力室（４５ａ）と右圧力室（４５ｂ）の圧力
差が小さい場合、すなわちガスが小流量で、第３収容部
（４７）と第２収容部（４６）の圧力差が小さい場合
は、図７の実線に示すように、ダイヤフラム（４８）は
右方向に移動する。また、左圧力室（４５ａ）と右圧力
室（４５ｂ）の圧力差が大きい場合、すなわちガスが大
流量で、第３収容部（４７）と第２収容部（４６）の圧
力差が大きい場合は、図７の破線に示すように、ダイヤ
フラム（４８）は左方向に移動する。

【００５２】また、第１収容部（４５）と第２収容部
（４６）の区画壁（５７）の中央部には、伝達棒（５
２）が左右移動可能に挿通されている。この伝達棒（５
２）は、ダイヤフラム（４８）の動作を切替弁（５３）
に伝達するもので、左部はダイヤフラム（４８）の膜板
（５１）に挿着されると共に、右部は切替弁（５３）が
設けられている。そして、前記切替弁（５３）は、第２
収容部（４６）と第３収容部（４７）との区画壁（５
８）に穿設された開口部（５４）を開閉するものとなさ
れている。このため、ダイヤフラム（４８）が右方向に
移動すると、図２の実線に示すように、切替弁（５３）
は伝達棒（５２）を介して右方向に移動し、開口部（５
４）を閉塞する一方、ダイヤフラム（４８）が左方向に
移動すると、図２の破線に示すように、切替弁（５３）
は伝達棒（５２）を介して左方向に移動し、開口部（５
４）を開放する。

【００５３】また、前記ダイヤフラム（４８）の膜板
（５１）の左表面には、２個の第１永久磁石（５５）が
上下対称に設けられると共に、第１収容部（４５）と第
２収容部（４６）の区画壁（５７）の左表面であって、
前記第１永久磁石（５５）に対応する位置には、前記永
久磁石（５５）と異極の第２永久磁石（５６）が設けら
れている。これにより、前記ダイヤフラム（４８）が右
方向に移動し、膜板（５１）が区画壁（５７）付近に到
達すると、第１永久磁石（５５）と第２永久磁石（５
６）は互いの磁力により吸着し、切替弁（５３）が開口
部（５４）を確実に閉塞する。従って、ダイヤフラム
（４８）が両永久磁石（５５）（５６）の吸着力に抗し
て左方向に移動するまでの間は、切替弁（５３）の開口
部閉塞状態を確実に維持されるので、両永久磁石（５
５）（５６）の吸着力を調整することによって、切替弁
（５３）が開口部閉塞状態を解除するタイミングを容易
に決定することができる。

【００５４】この流量計を用いたガス流量の計測方法を
説明すると次のとおりである。

【００５５】すなわち、ガスが供給されていない場合
は、弁開閉機構収容部（４１）の第２収容部（４６）と
第３収容部（４７）とは同圧力であるから、第１収容部
（４５）の左圧力室（４５ａ）と右圧力室（４５ｂ）と
の圧力差は生じず、ダイヤフラムは図７の実線に示す位
置にあり、切替弁（５３）は開口部（５４）を閉塞して
いる。特に、ダイヤフラム（４８）の膜板（５１）は、
前記第１、第２磁石（５５）（５６）の吸着によって、
確実に第１収容部（４５）と第２収容部（４６）の区画
壁（５７）に固定されているので、切替弁（５３）の開
口部閉塞状態は確実に維持されている。

【００５６】その後、ガス管（３）にガスが供給される
と、第２収容部（４６）に圧力が加わって第３収容部
（４７）との間に圧力差を生じ、それに伴って第１収容
部（４５）の右圧力室（４５ｂ）に圧力が加わって左圧
力室（４５ａ）との間に圧力差を生じる。このため、こ
の圧力差に基づき、ダイヤフラム（４８）は左方向に移
動しようとするが、ガスの流量が一定レベル以上になる
まで移動し始めない。すなわち、ダイヤフラム（４８）
の膜板（５１）は、前記第１、第２磁石（５５）（５
６）の吸着力によって、第１収容部（４５）と第２収容
部（４６）の区画壁（５７）に固定されているので、ガ
スの流量が一定レベル以上となり、第１，２永久磁石
（５５）（５６）の吸着力に抗する圧力差がダイヤフラ
ム（４８）に生じるまで、ダイヤフラム（４８）は左方
向に移動し始めず、切替弁（５３）は開口部閉塞状態を
維持する。

【００５７】そして、ガスの流量が一定レベル以上とな
り、１，２永久磁石（５５）（５６）の吸着力に抗する
圧力差がダイヤフラム（４８）に生じると、ダイヤフラ
ム（４８）は左方向に移動し、それに伴って切替弁（５
３）も開口部閉塞状態を解除し、開口部（５４）を開放
する。従って、ガス管（４２）を流れてきた大流量のガ
スは、その開放された開口部（５３）を通って、第３収
容部（４７）、大流量用ガス管（４４）に流れ込むの
で、大流量用流量計（７）によってガスの流量を正確に
計測する。

【００５８】一方、ガスの流量が減少すると、第２収容
部（４６）と第３収容部（４７）との圧力差が小さくな
り、それに伴って第１収容部（４５）の右圧力室（４５
ｂ）と左圧力室（４５ａ）との圧力差も小さくなる。こ
のため、前記ダイヤフラム（４８）は右方向に移動し、
膜板（５１）が区画壁（５７）付近に到達すると、第１
永久磁石（５５）と第２永久磁石（５６）は互いの磁力
により吸着し、切替弁（５３）が開口部（５４）を確実
に閉塞する。従って、ガス管（４２）を流れてきた小流
量のガスは、第２収容部（４６）、小流量用ガス管（４
３）に流れ込むので、小流量用流量計（７）によってガ
スの流量を正確に計測する。

【００５９】このように、流量計は、切替弁（５３）の
開口部閉塞状態を第１、第２永久磁石（５５）（５６）
により維持するものとしたので、構成簡単にして大流量
用流量計（４４）と小流量用流量計（４３）の切り替え
を自動的にかつ安定良く行うことができる。

【００６０】なお、この実施形態では、切替弁（５３）
の開口部閉塞状態を維持するものとしたが、開口部開放
状態を維持するものとしてもよい。

【００６１】また、切替弁（５３）の開口部閉塞状態ま
たは開口部開放状態を維持する磁気吸着手段は、上述の
ような永久磁石に限られず、その他の磁気吸着手段、例
えば実施形態１，２で用いた磁石回路であってもよい。

【００６２】さらに、この実施形態における流量計は、
ダイヤフラム（４８）及び切替弁（５３）が縦方向に配
置されるものとしたが、ダイヤフラム（４８）及び切替
弁（５３）が横方向に配置されるように弁開閉機構収容
部（４１）を水平に設置するものとしてもよい。この場
合、ダイヤフラム（４８）には、切替弁（５３）、伝達
棒（５２）及び膜板（５１）の自重が加わるので、それ
らの自重を考慮して第１、第２永久磁石（５５）（５
６）の吸着力を調整するとよい。

【００６３】

【発明の効果】この発明に係る流量計は、上述の次第
で、大流量の流体を計量する大流量用流量計と小流量の
流体を計量する小流量用流量計とを有する流量計におい
て、大流量の流体が流通するための開口部を開閉可能な
切替弁と、該切替弁の上流側と下流側の圧力差に応じて
揺動するダイヤフラムと、該ダイヤフラムの揺動を前記
切替弁による開口部開閉動作に連動させる連結機構と、
前記切替弁の開口部開放状態または開口部閉塞状態の少
なくとも一方の状態を維持する磁気吸着手段とを備えて
いることを特徴とするので、流体の流量に応じて、大流
量流量計と小流量流量計の切り替えを自動的かつ安定良
く行うことができ、ひいては小流量から大流量までの広
範囲にわたる流量の流体を精度良く計量することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る流量計の一実施形態を示す概略
構成図である。

【図２】図１の流量計の要部の垂直断面図である。

【図３】ダイヤフラム等の垂直断面図である。

【図４】ガスの流量に応じて連結機構が移行することを
示す図である。

【図５】実施形態２の流量計の垂直断面図である。

【図６】小流量用ガス管の出入口部における圧力取出口
の他の実施態様を示す図である。

【図７】実施形態３の流量計の垂直断面図である。

【符号の説明】

２・・・弁開閉機構収容部 ４・・・小流量用ガス管 ７・・・大流量用ガス管 ９・・・切替弁 １０・・・制御部 １２ａ，１２ｂ・・・ダイヤフラム ２１・・・第１大肘金 ２２・・・コイルばね ２３・・・第１中肘金 ２８・・・第２大肘金 ２９・・・第２中肘金 ３２・・・開放用磁石回路 ３３・・・閉塞用磁石回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筏 隆臣 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 河野 明夫 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内 (72)発明者 小林 駿 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大流量の流体を計量する大流量用流量計
   と小流量の流体を計量する小流量用流量計とを有する流
   量計において、 大流量の流体が流通するための開口部を開閉可能な切替
   弁と、 該切替弁の上流側と下流側の圧力差に応じて揺動するダ
   イヤフラムと、 該ダイヤフラムの揺動を前記切替弁による開口部開閉動
   作に連動させる連結機構と、 前記切替弁の開口部開放状態または開口部閉塞状態の少
   なくとも一方の状態を維持する磁気吸着手段とを備えて
   いることを特徴とする流量計。