(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導管の管路上に設けてガスの遮断あるいは流量調整する弁であって、該弁は、導管の内径と同じ径の貫通孔を有する球状の弁体と、該弁体を垂直軸回りに回転自在に支持、収容する弁本体とからなり、弁体の貫通孔をガス導管と同軸に位置させてガスを流通し、貫通孔を導管と直角方向に位置させてガスの遮断あるいは流量調整するボール弁となしたものにおいて、
上記ボール弁には、弁体の貫通孔内に該孔内を通過するガスの流量検出センサを備えると共に、該流量検出センサから得た信号を基にガス流量を計測する流量演算手段とを有し、且つ、上記ボール弁の弁体および弁本体には、弁体の貫通孔内に連通して流量検出センサを弁本体の上方へ引き上げる通路と、該通路に連通して弁本体の上部に保守点検用の中空室とを備え、
上記中空室は、上板で気密に閉塞されると共に必要に応じて開口することができる開口端を有し、
弁閉鎖時に、弁体の上流側と下流側とのガスの流通を確保した状態で流量検出センサを通路に通して上記中空室内に引き上げ、地上外部より上記中空室の開口端を開放して流量検出体の保守点検を可能に構成してなることを特徴とする流量計を内蔵したガス導管用のボール弁。
【請求項２】
地震等の災害時に弁体を非常閉鎖した時、弁体の上流側と下流側のガスの流通を確保する通路を閉鎖できる手段を有していることを特徴とする請求項１記載の流量計を内蔵したガス導管用のボール弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガス供給用導管の経路上にガス遮断用として使用されるボール弁に関し、さらに詳しくは弁体内に流量計が内蔵され、該流量計を地上外部より保守点検作業が可能に構成してなるボール弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの供給系統は、図１に示すように、工場１で生産されたガス（圧力＝１０ｋｇ／ｃｍ2以上）を高圧導管２によりガバナステーション３に送り、ガバナステーション３で減圧されたガス（圧力＝１０ｋｇ／ｃｍ2未満〜１ｋｇ／ｃｍ2以上）を中圧導管４により各消費エリアの地区ガバナ５に配送し、地区ガバナ５において減圧されたガス（１ｋｇ／ｃｍ2未満）を低圧導管６により各消費先７に供給する方式が採用されている。
【０００３】
このガス供給系には、地震等の災害時対策として、中央監視センター８からの指令に基づいてガスの供給を遮断できるように、高圧導管２には工場１から送り出されるガスの緊急遮断弁１０が設けられ、また各消費エリアの地区ガバナ５に至る中圧導管４には地域ブロック弁１１（遮断弁）が設けられている。
【０００４】
地域ブロック弁１１の設置位置には、下流の各消費エリアに供給ガスが安定供給されているか否かの管理が行えるように、ガスの遮断と同時にガスの流量測定も併せて行えるようにしている。
このため、通常、地域ブロック弁１１の設置位置には、図２に示すように設置ピット１２内に、地域ブロック弁１１と併設して、管路内より流量測定用のガスを取り出すホットタッピング１３と、ガスの圧力計１４とが設けられている。
上述のホットタッピング１３には、公知のガス流量計（例えば特開平４−２９２２号公報参照）に見られるように、中圧導管２の管路内に流量検出センサ１５を垂下させ、このセンサ１５から得たガスの静圧と動圧とを導圧管１６，１７により地上の流量演算器１８に導いて両者の差圧からガスの流量を算出し得るようにした流量計測手段を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでガスの流量を検出する場合、その精度を確保するために流量検出センサ１５は所要長さを有する同内径の直管部内に配設しなければならない。そのため、上述の地域ブロック弁１１（遮断弁）の設置用ピット１２内に、流量を検出するためのホットタッピング１３や圧力計１４を併設する場合、直管部のスパンを確保するためにそのピット１７は大型なものとならざるを得ず、ピットを施工するための工事費が高価になる。
特に地域ブロック弁１１は、これがガバナステーション３より各消費エリア毎に分れた地区ガバナ５の手前に各別に設けられる関係から、その設置個数は全体として数千個（約５０００個）を越えることより地域ブロック弁１１の設置コストが膨大になるという問題点があった。
【０００６】
そこで本発明者は、ガス遮断用の弁をボール弁にし、その弁体の貫通孔内に流量検出センサと、該流量検出センサから得た信号に基づいてガス流量を算出する流量演算手段とを備えて、ガスの遮断と流量測定とが単一の弁により達成される構成し、これにより従来のようなホットタッピングや圧力計の併設を不要になしてピットを小形化することにより地域ブロック弁の設置に要する施工費を大きく低減する対策を考えた。
【０００７】
この場合、弁体内に内蔵する流量検出センサにはガス中の水蒸気やタール分が付着して誤差が生じるため、その流量検出センサを、地上外部より清掃，交換等のメンテナンス作業が可能となるように配慮する必要がある。
【０００８】
本発明は、上述の要望を満足するように弁体内に内蔵する流量計を、地上外部より保守点検作業が可能に構成したボール弁を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明は、ガス導管の管路上に設けてガスの遮断あるいは流量調整する弁であって、該弁は、導管の内径と同じ径の貫通孔を有する球状の弁体と、該弁体を垂直軸回りに回転自在に支持、収容する弁本体とからなり、弁体の貫通孔をガス導管と同軸に位置させてガスを流通し、貫通孔を導管と直角方向に位置させてガスの遮断あるいは流量調整するボール弁において次の手段を講じたものである。
【００１０】
すなわち本発明によるボール弁には、弁体の貫通孔内に該孔内を通過するガスの流量検出センサを備えると共に、該流量検出センサから得た信号を基にガス流量を計測する流量演算手段とを有し、且つ、上記ボール弁の弁体および弁本体には、弁体の貫通孔内に連通して流量検出センサを弁本体の上方へ引き上げる通路と、該通路に連通して弁本体の上部に保守点検用の中空室とを備え、上記中空室は、上板で気密に閉塞されると共に必要に応じて開口することができる開口端を有し、弁閉鎖時に、弁体の上流側と下流側とのガスの流通を確保した状態で流量検出センサを通路に通して上記中空室内に引き上げ、地上外部より上記中空室の開口端を開放して流量検出体の保守点検を可能に構成してなることを特徴とするものである。また、地震等の災害時に弁体を非常閉鎖した時、弁体の上流側と下流側のガスの流通を確保する通路を閉鎖できる手段を有していることを他の特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
このような構成のボール弁によると、ガスの遮断と流量測定とが単一の弁により達成できる構成であるから、このボール弁を、地域ブロック弁として使用する場合には、従来のようなホットタッピングや圧力計が不要となり、ピットの設置空間を小さくできることからピットの小形化を図り、地域ブロック弁の設置に要する施工コストを低減できる。
【００１２】
またガス中の水蒸気やタール分が、弁体内に内蔵した流量検出センサに付着した場合には、その流量検出体を引上げ通路に通して中空室内に引き上げ、地上外部より中空室を開放して流量検出センサの保守点検が可能であるから流量計の清掃，交換等のメンテナンス作業が容易に実施できる。
【００１３】
また弁体および弁本体に形成した引上げ通路は、弁体の貫通孔に連通して弁本体の上方へ形成されているので、弁体を閉位置にするだけで引上げ通路および中空室からガス圧が噴出することがなく、ガスの供給を止めることなく流量検出センサを貫通孔内より引上げることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。
図３は、前述の地域ブロック弁１１に代えて使用される本発明のボール弁を示し、ピット１２内を横断する上流側の中圧導管４ａと下流側の中圧導管４ｂとの間に弁本体２０が介在されている。この弁本体２０は、基台２１を介してピット１２の底部に支持され、中圧導管４ａ，４ｂの上流側と下流側とを連通するように介在されている。
【００１５】
弁本体２０の内部には、通常のボール弁に見られるように球形の弁体２２が内装されてあり、この弁体２２はその上下が上側ステム軸２４と下側ステム軸２３とを介して弁本体２０に回動可能に支持されている。
また弁体２２には、弁本体２０に接続される中圧導管４ａおよび４ｂの内径と同一径を有する貫通孔２５が開口されてあり、後述する流量検出体３４を配設するための直管部のスパンを弁体２２で共有できるようになっている。また弁体２２は、図に示すように貫通孔２５が中圧導管４ａ，４ｂの軸線と同一方向に位置する状態では弁が開位置となり、貫通孔２５が中圧導管４ａ，４ｂの軸線に対し直角に位置する状態では弁が閉位置となる。
【００１６】
弁本体２０の上部には、フランジ２６，２７を介してギヤボックス２８が接続されてあり、このギヤボックス２８に付設したギヤドモータ３０或いはハンドル３１の回転操作により図示しないウオームギヤが、ギヤボックス２８内に突入支持された上側ステム軸２４に固着しているピニオンギヤ３２と噛み合って、ギヤドモータ３０またはハンドル３１により弁体２２が回転駆動される構成となっている。
【００１７】
上記の上側ステム軸２４は、これが中空軸に形成され、軸芯には中空通路３３が形成されている。そしてこの中空通路３３内には、下端に流量検出体３４を備えた管路３５が挿通され、流量検出体３４は弁体２２の貫通孔２５内に垂下されて貫通孔２５内を通るガス流と接触するようにしている。
また、中空通路３３には保守点検用の中空室３６が連通されており、該中空室３６は、ギヤボックス２８の上に接続されて開口端がピット１２内において地上付近に位置する縦長のものである。開口端は、流量検出体３４から得た信号を検出測定する信号変換部３７と一体型の上板で気密に閉塞されており、必要に応じて開口することができる構成になっている。
【００１８】
上記信号変換部３７は、流量検出体３４からの物理的信号（例えば圧力信号）を電気信号に変換し、信号線４０を介して地上に設置された流量演算器４２に接続されている。ここに流量演算器４２は、信号変換部３７からの電気信号を基にガス流量を算出する流量計測手段が構成されている。
【００１９】
上述の中空通路３３は、弁体２２が閉位置にあると、貫通孔２５の内部はその両端が弁本体２０の内部面に接して閉鎖され、中空通路３３も、ガス圧からは遮断された状態にあり、したがって弁体２２が閉状態のときには、中空通路３３を介してガスが噴出することはない。よって弁体２２を閉状態にし、中空室３６の上板を開口して中空室３６を開放し、中空通路３３を通して流量検出体３４を中空室３６内の上方に引き上げ、流量検出体３４に付着したガス中の水蒸気やタール分を排除する等のメンテナンス作業を地上外部より行う構成とすることができる。
【００２０】
また弁体２２は、弁体２２を収容する弁本体２０の内周面に対して所要の間隙を有し、この間隙部２０ａを介して弁閉鎖時にも上流側の中圧導管２ａと下流側の中圧導管２ｂとのガスの流通を確保する構成とすれば、下流側のガス供給に支障を生ずることなく上述の流量検出体３４のメンテナンス作業が実施できる。
【００２１】
なお地震等の災害時に、中央監視センター８からの指令に基づいてガスの供給を遮断する際は、ギヤドモータ３０により弁体２２を閉塞位置に回動操作するようにし、この弁閉塞時には、例えば弁本体２０と、上流側および下流側の中圧導管２ａ，２ｂとの接続部に備えたリングシャッター４３，４４も同時に連動させて上記間隙部２０ａによる連通を閉鎖できる構成としておく。
【００２２】
次に上記ボール弁に付設する流量計測手段を、差圧式の流量計に構成された例と電気式の流量計に構成された例とを図を用いて説明する。
図４に示すものは、差圧式に構成されたもので従来公知の平均値ピトー管６０を採用した例であり、平均値ピトー管６０は、多数の孔が開いた動圧ピトー６２と静圧ピトー６１とが二重管を形成してなるもので、動圧ピトー６２の内部に動圧管路５１が、静圧ピトー６１の内部に静圧管路５２が接続され、動圧と静圧の差圧からガスの流量計測が行われるものである。
【００２３】
また、上述した差圧式の例に換えて電気式の例を用いた構成を図５および図６を用いて具体的に説明する。
図５はフローセンサー（感熱式）の構成を示す説明図で、該フローセンサーは温度差によってガスの流速を測定し、その結果に基づいてガスの流量を検出するものである。
図５（ａ）に示すように平面状のセンターチップ７０の上に第１サーミスター７１とヒータ７２と第２サーミスター７３とが配設されている。このように構成されるセンターチップ７０を、図５（ｂ）に示すように、フローセンサー７４の中央に配置し、ボール弁内部に設置する。図中矢印の方向にガスが流れると、ヒータ７２の上流側の第１サーミスター７１での温度に比べ、ヒータ７２の下流側の第２サーミスター７３での温度が高くなり、該温度差からガスの流速を測定する構成となっている。
【００２４】
図６はカルマン渦センサーの構成を示す説明図で、ボール弁内部に渦発生体８０を配設する。すると図に示すように、図中矢印の方向にガスが流れると、該渦発生体８０の下流にはカルマン渦列が発生し、該カルマン渦列の周波数を計測することによりガスの流量を検出するものである。
【００２５】
上述の図５、図６で説明した電気的センサを用いた場合、差圧式の流量計で必要な静圧管路および動圧管路が不要となり、地震等による衝撃で静圧管路、動圧管路が破損してガス漏れが生じる懸念が解消される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によると、以上に説明したようにガス供給用導管に設けられるガス遮断用の弁が、ボール弁に構成され、そのボール弁には、弁体の貫通孔内に垂下した流量検出センサと、該流量検出センサから得た信号に基づいてガス流量を算出する流量演算手段とを設けて、ガスの遮断と流量測定とが単一の弁により達成できる構成としてなるから、このボール弁を、例えば、従来のガス供給系統に設ける地域ブロック弁として使用する場合、従来のようなホットタッピングや圧力計を併設する必要がなくなり、ボール弁を設置するピットは、従来に比して大巾に小形化が図れ、地域ブロック弁の設置に要する施工コストを大きく低減できる。
【００２７】
またガス中の水蒸気やタール分が、弁体内に内蔵した流量検出体に付着した場合には、その流量検出センサを引上げ通路に通して中空室内に引き上げ、地上外部より中空室を開放して流量検出体の保守点検が可能であるから流量計の清掃，交換等のメンテナンス作業が容易に実施できる。
【００２８】
また弁体および弁本体に形成した引上げ通路は、弁体の貫通孔に連通して弁本体の上方へ形成されているので、弁体を閉位置にするだけで、引上げ通路および中空室からガス圧が噴出することがなく、ガスの供給を止めることなく流量検出体を貫通孔内より引上げメンテナンス作業が実施できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスの供給系統を説明する概略図
【図２】従来の地域ブロック弁の設置形態を示す概略図
【図３】本発明によるボール弁の縦断面図
【図４】平均値ピトー管を用いた流量検出体の断面図
【図５】フローセンサーの説明図
【図６】カルマン渦センサーの説明図
【符号の説明】
１  工場
２  高圧導管
３  ガバナステーション
４  中圧導管
５  地区ガバナ
６  低圧導管
７  消費先
８  中央監視センター
１０  緊急遮断弁
１１  地域ブロック弁
１２  ピット
１３  ホットタッピング
１４  圧力計
１５  流量検出センサ
１６，１７  導圧管
１８  流量演算器
１９  バルブ
２０  弁本体
２０ａ  間隙部
２１  基台
２２  弁体
２３  下側ステム軸
２４  上側ステム軸
２５  貫通孔
２６，２７  フランジ
２８  ギャボックス
３０  ギヤドモータ
３１  ハンドル
３２  ピニオンギャ
３３  中空通路
３４  流量検出体
３５  管路
３６  中空室
３７  信号変換部
４０  信号線
４２  流量演算器
４３，４４  リングシャター
５１  動圧管路
５２  静圧管路
６０  平均値ピトー管
６１  静圧ピトー
６２  動圧ピトー
７０  センターチップ
７１  第１サーミスタ
７２  ヒータ
７３  第２サーミスタ
７４  フローセンサー
８０  渦発生体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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