(57)【要約】【課題】既存の膜式ガスメータの構成部品をできるだけ変更することなく圧力損失を低減し、ガスの使用最大流量を拡大した膜式ガスメータを提供する。【解決手段】供給されたガスは回転バルブ６のゲート６１を通過し、ゲート６１に連通する分配室口８１から分配室側に取り込まれる（矢印ｐ）。一方計量室から分配室に排出されたガスは、ゲート６１と反対側の分配室口８１を通って、回転バルブ６の内部空間に取り込まれ、排気口８２へと導かれる（矢印ｑ）ここでバルブシート台８に設けられた分配室口８１の分配室１１側の開口は、回転バルブ６側の開口よりも拡大されている。つまり、分配室口８１は、回転バルブ側よりも分配室１１側で拡大された形状をもっている。これによりガスの給排気路を拡大することによって流速を減速させ、圧力損失を低減させることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動可能な計量膜により区分される計量室と、該計量室へのガスの供給及び前記計量室からのガスの排出のための給排路を備えた分配室と、前記分配室に対するガスの供給及び該分配室からのガスの排気を制御する回転バルブと、前記回転バルブと前記分配室との間で、前記回転バルブを介した分配室へのガスの供給及び前記分配室からのガスの排気を可能とする貫通孔として形成された複数の分配室口を備えたバルブシート台と、前記計量室に流入するガスの圧力差による前記計量膜の往復運動を前記回転バルブに伝えるリンク機構とを備え、前記回転バルブの回転運動によりガス流量を計量する膜式ガスメータにおいて、
前記分配室口の前記分配室側の開口は、前記回転バルブ側の開口よりも拡大されていることを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項２】
請求項１に記載の膜式ガスメータにおいて、前記分配室口は、前記分配室に向かって段階的に拡大する形状を有することを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項３】
請求項１に記載の膜式ガスメータにおいて、前記分配室口は、前記分配室に向かうに従って末広状に拡大する形状を有することを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項４】
請求項１または２に記載の膜式ガスメータにおいて、前記バルブシート台と前記回転バルブとの間に、前記バルブシート台の複数の分配室口にそれぞれ連通する貫通孔として形成された複数の分配口を備えたバルブシートを配置したことを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項５】
請求項３に記載の膜式ガスメータにおいて、前記分配口の前記バルブシート台側の開口は、前記回転バルブ側の開口よりも拡大されていることを特徴とする膜式ガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜式ガスメータに関し、より詳細には、計量室に流入するガスの圧力差による膜の往復運動をリンク機構により回転バルブの回転運動に変換してガス流量を計量する膜式ガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、一般的な膜式ガスメータの計量動作を説明するための図で、図中、１０１はカウンタ、１０２は回転バルブ、１０３はリンク機構、１０４は計量膜、１０５は計量室である。
入口から流入するガスは、回転する回転バルブ１０２の開口部を通過して計量室１０５に流入する。計量室１０５は、２枚の計量膜１０４で仕切られた４つの部屋により構成されている。そして回転する回転バルブ１０２の開口部の位置で決まるいずれかの計量室１０５にガスが流入する。この動作が計量室１０５へのガスの吸気動作である。
【０００３】
そして吸気されたガスの圧力で計量膜１０４が往復運動し、吸気された計量室１０５の反対側の膜室に充満していたガスは、計量膜１０４の運動により圧力がかけられ、回転バルブ１０２を通って出口に排出される。この動作が計量室１０５からのガスの排気動作である。この計量膜１０４の往復運動は、リンク機構１０３により回転運動に変換され、回転バルブ１０２を回転させる。回転バルブ１０２の回転にともなって、次の計量室１０５にガスが吸気される。そしてその回転バルブ１０２の回転運動は、クランク機構によってカウンタ１０１に伝達され、カウンタ１０１にガスの計量値が容積単位（ｍ3，Ｌ）に換算されて表示される。
【０００４】
上記のような膜式ガスメータは、計量法により定められている圧力損失時の流量から、その使用最大流量が定められ、使用最大流量１ｍ3／ｈあたり１号とする号数で分類されている。家庭用の膜式ガスメータとしては、２．５号（使用最大流量２．５ｍ3／ｈ）のものが多く使われているが、近年、燃焼器具の大型化に伴いガスメータの号数アップ（２．５号→４号）が要求されるケースが増えてきている。
【０００５】
現行の４号の膜式ガスメータは、２．５号の膜式ガスメータと比較して約１．５倍の大型の外形をもつものであり、その多くは業務用用途のガスメータとして使われている。このような大型の膜式ガスメータを家庭用に設置した場合、その大きさから美観を損ねる場合があるため、現行の家庭用（２．５号）サイズでの４号化が望まれている。このような要求を実現するためには、膜式ガスメータの圧力損失を低減して、最大流量を２．５ｍ3／ｈから４．０ｍ3／ｈに上げる必要がある。
【０００６】
膜式ガスメータの計量室を大型化しないで、その圧力損失を低減させる従来技術として例えば以下の特許文献１及び２がある。
特許文献１に開示された圧力損失低減機構では、膜式ガスメータに内蔵された既存のガス分配部より大きな開口面積の開口部を有する交換用ガス分配部と、既存のバルブ大きな凹部断面を有する交換用バルブとを用いることにより圧力損失を低減させるようにしている。
また特許文献２に開示された膜式ガスメータでは、メータケーシング内が仕切壁により下部空間及び上部空間に仕切られ、下部空間に計量膜により仕切られた第１及び第２計量室設けられ、仕切壁に第１及び第２計量室に対応した連通孔を介して、ガスが各計量室に対し選択的に導入排出されるようにした構成において、仕切壁における連通孔の計量室側端部が、計量室に向かうにしたがって漸次拡径する末広状経路に形成されるようにしている。
【０００７】
さらに特許文献３に開示された膜式ガスメータのロータリーバルブでは、バルブ本体がバルブシートに接して回転し、計量室のガスの経路を切り替える膜式ガスメータのロータリーバルブにおいて、バルブ本体にガス取込口からガス排出口に通ずるガスの流路を形成してあり、ガス取込口とガス排出口との繋ぎ部分を平面視アール状に形成することにより、ロータリーバルブで発生する圧力損失を低減するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１８８０１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２９６１５９号公報
【特許文献３】特開２００５−２０１８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
膜式ガスメータの圧力損失は、機構動作による機械抵抗とガスが流路を流れることによる流路抵抗によって発生する。ガスの流量が低いときは機械抵抗による圧力損失が支配的であるが、流量が高いときは流体抵抗による圧力損失が支配的となる。従って膜式ガスメータの最大流量を上げるためには、流路改良により流路抵抗を減らすことの効果が大きい。
【０００９】
ガスメータの号数アップの例としては、回転バルブの径を拡大した例があるが、回転バルブの径を拡大すると、既存のリンク機構やクランク機構に干渉するため、多くの部品変更が必要になっていた。
すなわち膜式ガスメータの流路改良によりその圧力損失を低減させようとするとき、流路改良に伴って多くの部品の変更が必要になると、コスト面での不利が生じるため、部品の変更が最小限になる構成が望ましい。また上記各特許文献に記載された構成ではこのような課題を十分に解決できるものではなかった。
【００１０】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、既存の膜式ガスメータの構成部品をできるだけ変更することなく圧力損失を低減し、ガスの使用最大流量を拡大するようにした膜式ガスメータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、往復運動可能な計量膜により区分される計量室と、計量室へのガスの供給及び計量室からのガスの排出のための給排路を備えた分配室と、分配室に対するガスの供給及び分配室からのガスの排気を制御する回転バルブと、回転バルブと分配室との間で、回転バルブを介した分配室へのガスの供給及び分配室からのガスの排気を可能とする貫通孔として形成された複数の分配室口を備えたバルブシート台と、計量室に流入するガスの圧力差による計量膜の往復運動を回転バルブに伝えるリンク機構とを備え、回転バルブの回転運動によりガス流量を計量する膜式ガスメータにおいて、バルブシート台の貫通孔の分配室側の開口は、回転バルブ側の開口よりも拡大されていることを特徴としたものである。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、分配室口は、分配室に向かって段階的に拡大する形状を有することを特徴としたものである。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、分配室口は、分配室に向かうに従って末広状に拡大する形状を有することを特徴としたものである。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１または２の発明において、バルブシート台と回転バルブとの間に、バルブシート台の複数の分配室口にそれぞれ連通する貫通孔として形成された複数の分配口を備えたバルブシートを配置したことを特徴としたものである。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、分配口のバルブシート台側の開口は、回転バルブ側の開口よりも拡大されていることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、既存の膜式ガスメータの構成部品をできるだけ変更することなく圧力損失を低減し、ガスの使用最大流量を拡大するようにした膜式ガスメータを提供することができる。特に本発明によれば、バルブシート台もしくは、バルブシート台とバルブシートのみを改良することで圧力損失を低減することができ、既存の部品変更を最小限に抑えてガスメータの号数アップ（２．５号→４号）を実現させることができる。
【００１７】
また本発明によれば、バルブシート台のガス流路となる貫通孔（分配室口）の分配室側を拡大し、ガス流路の直管部を削減することにより、ガスの流速を減速させることができるようになり、これにより圧力損失を低減させることができる。
【００１８】
さらに本発明によれば、バルブシート台のガス流路となる貫通孔を分配室に向けて末広状に拡大することにより、分配室に向かうガスの流れがスムーズになり、さらに圧力損失を低減させることができる。また拡大した貫通孔の分配室側の開口部を分配室の幅に合わせた形状にすることによって、ガス流体の渦や剥離を抑えることができ、最も効果的となる。
【００１９】
さらに本発明によれば、回転バルブの摺動部をバルブシート台とは別部品のバルブシートで構成することにより、円盤状のバルブシートをラップ処理すればよく、これにより膜式ガスメータの製造における作業性が良好となり、歩留まりを向上させることができる。さらに上記バルブシートの流路となる貫通孔、及びバブルシート台の流路となる貫通孔を、それぞれ分配室に向けて拡大することにより、圧力損失を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明を適用可能な膜式ガメータの具体的な構成例を説明するための部分断面図である。図１において、１はガスの入口、２はガスの出口、３は上ケース、４は弁室、５はリンク機構、６は回転バルブ、７はバルブシート、８はバルブシート台、９は流路本体、１０は計量室、１１は分配室、１２は計量膜、１３は伝達レバーである。
図１に示すように、膜式ガスメータには、流路本体９の上側に上ケース３が取り付けられ、上ケース３の上部左右位置にガスの入口１及びガスの出口２が備えられている。また流路本体９に上ケース３が取り付けられた状態で、ケーシング内は気密構造となっている。
【００２１】
流路本体９の内側上部にはバルブシート台８が設けられている。そして膜式ガスメータの内部において、バルブシート台８の上側空間に弁室４が形成され、また下側空間に分配室１１と計量室１０とが形成されている。
またバルブシート台８の上側には、バルブシート７と、バルブシート７上に回転可能に軸支され該バルブシート７に摺接する回転バルブ６とが備えられている。
【００２２】
また流路本体９は、前後方向の中央部に設けられている仕切り壁により前後一対の計量室１０に分割されている。これら一対の計量室１０には、それぞれ計量膜１２が備えられる。これにより４つの計量空間に区切られた計量室１０が設けられる。
【００２３】
入口１から流入するガスは、弁室４を経て回転バルブ６のゲートを通過し、バルブシート７に設けられた分配口と、バルブシート台８に設けられた分配室口とを通って分配室１１に流入し、分配室１１の給排路に従って計量室１０に吸気される。ここでは回転する回転バルブ６のゲートの位置で決まるいずれかの計量室１０にガスが吸気される。そして吸気されたガスの圧力で計量膜１２が往復運動し、吸気された計量室１０の反対側の計量室１０に充満していたガスは、計量膜１２により圧力がかけられて分配室１１に排気され、さらにバルブシート台８の分配室口とバルブシート７の分配口を介して回転バルブ６の内部空間を通り、再度流路本体９内の出口通路を通って、バルブシート台８の排気口から出口２に排気される。
【００２４】
計量膜１２は、リンク機構５に間接的に連結され、リンク機構５が回転バルブ６に連結されている。そして計量室１０に対するガスの流入にともなって、膜式ガスメータの前後方向に計量膜１２が往復移動することにより、リンク機構５が動作して回転バルブ６を回転させる。回転バルブ６の回転運動は伝達レバー１３を介してカウンタ部に伝えられ、ガスの計量値が容積単位（ｍ3，Ｌ）に換算されて表示される。
【００２５】
図２は、図１に示す膜式ガスメータにおける流路本体、バルブシート台、バルブシート及び回転バルブの分解斜視図である。
上記のように膜式ガスメータの流路本体９の上部には、バルブシート台８が取り付けられ、その上にバルブシート７と回転バルブ６とが順に取り付けられる。バルブシート台８の下側には、分配室１１と計量室１０（図１）とが設けられている。またバルブシート台８の上側空間には、入口１からガスが供給される弁室４（図１）が設けられる。
【００２６】
回転バルブ６は、バルブシート７に対して回転可能に軸支されているもので、その円周方向のほぼ１／４の範囲に膜式ガスメータの上下方向にガスを通過させるためのゲート６１を備えている。またバルブシート７には、ほぼ９０°ごとに分割されたそれぞれ４つの分配口７１が設けられ、バブルシート台８にもほぼ９０°ごとに分割されたそれぞれ４つの分配室口８１が設けられ、分配口７１と分配室口８１との位置が合うように取り付けられている。そして計量膜１２の往復運動により回転バルブ６が回転することで、回転バルブ６のゲート６１に連通する分配口７１と分配室口８１が決定される。
【００２７】
弁室４（図１）に供給されたガスは、回転バルブ６のゲート６１を通過し、ゲート６１に連通する分配口７１及び分配室口８１から分配室１１側に取り込まれる。そしてガスはさらに分配室１１の給排路を経て、流路本体９の計量室１０に吸気される。計量室１０は、上述のように４つに分割された計量空間からなっていて、各計量空間には分配室１１の別々の給排路からガスが吸気される。
【００２８】
そして計量室１０へのガスの吸気により計量膜１２が変位することで、その反対側の計量室１０からガスが排出される。排出されたガスは、バルブシート台８及びバルブシート７にそれぞれ設けられた４つの分配口７１及び分配室口８１のうち、ゲート６１の反対側に位置する分配口７１及び分配室口８１から回転バルブ６の内部空間に取り込まれる。内部空間に取り込まれたガスは、再度流路本体９内の出口通路を通って排気口８２へと導かれ、排気口８２の上方に連結された排気通路を介して出口２（図１）から排気される。
【００２９】
なお本発明に関わる実施形態では、上記のようなバルブシート台８と回転バルブ６との間にバルブシート７を配した構成のみならず、バルブシート７を配することなく、バルブシート台８の上面を摺動面として直接に回転バルブ６を設けた構成をとることができる。
以下に本発明に関わるバルブシート台の流路形状構成の実施形態を説明する。
図３は、流路本体上方から回転バルブの設置状態を観察したときの様子を示す図で、図４は、図３のＡ−Ａ断面を部分的に示す図である。図５において、６２はガス排出流路の一部を構成する回転バルブの内部空間である。
【００３０】
入口１（図１）から供給されたガスは、回転バルブ６のゲート６１を通過し、ゲート６１に連通する分配室口８１から分配室１１側に取り込まれる（矢印ｐ）。一方、計量室１０から分配室１１に排出されたガスは、ゲート６１と反対側の貫通孔８１を通って、回転バルブ６の内部空間６２に取り込まれる。そして内部空間６２に取り込まれたガスは、流路本体９に形成された出口通路９１を通って排気口８２へと導かれ（矢印ｑ）、出口２（図１）から排気される。
【００３１】
ここで図４に示す実施形態では、バルブシート台８に設けられた分配室口８１の分配室１１側の開口は、回転バルブ６側の開口よりも拡大されている。つまり、分配室口８１は、回転バルブ側よりも分配室１１側で拡大された形状をもっている。図４の例では、分配室口８１は、分配室１１に向かって段階的に拡大する形状を有している。
【００３２】
バルブシート台８の分配室口８１の部分は給排気の流路が狭くなる部分であり、従来は膜式ガスメータ全体の圧力損失の３０〜４０％を占めていた。従来の分配室口８１は、回転バルブ６の内径と殆ど同じ径の直管部を構成していたが、圧力損失は流路の長さに比例して増加するため、直管部はできるだけ少なくするほうが良い。
本実施形態では、バルブシート台８の分配室口８１の分配室側開口を拡大する形状とすることで、バルブシート台８の排気路の直管部を減らすことができ、また給排気路を拡大することによって流速を減速させることで圧力損失を低減させることができる。分配室１１側の開口の面積は、回転バルブ６側の開口の面積より大きくするほど効果的であり、また分配室１１側の開口を分配室１１の幅に合わせることが最も効果的である。
【００３３】
図５は、本発明の膜式ガスメータの他の実施形態を説明するための図で、図４のＡ−Ａ断面を部分的に示す他の図である。
本実施形態では、バルブシート台８の分配室口８１は、分配室１１に向かうに従って末広状に拡大する形状を有している。バルブシート台８を通過したガスはその向きを９０°を変えるが、本実施形態の構成により、分配室１１に向かうガスの流れ及び分配室１１から回転バルブ６に向かうガスの流れがスムーズになり、さらに圧力損失を低減させることができる。
【００３４】
図５の構成では、分配室口８１の回転バルブ６側に一部直管部分が形成されているが、回転バルブ６側から分配室１１側に向かって漸次分配室口８１が拡大されていく構成をとってもよい。また拡大していく分配室口８１の内壁面は、回転バルブ６側から分配室１１に向かって直線形状を有して構成されているが、これを曲線により構成してもよい。この場合にも、分配室１１側の開口の面積は、回転バルブ６側の開口の面積より大きくするほど効果的であり、また分配室１１側の開口を分配室１１の幅に合わせるのが最も効果的である。
【００３５】
図６は、本発明の膜式ガスメータの更に他の実施形態を説明するための図で、図４のＡ−Ａ断面を部分的に示す更に他の図である。
本実施形態では、バルブシート台８と回転バルブ６との間に、バルブシート台８の分配室口８１にそれぞれ連通する貫通孔として形成された複数の分配口７１を備えたバルブシート７を配置している。回転バルブ６は、バルブシート７の上面に対して摺動する。
【００３６】
またバルブシート台８の分配室口８１は、図６に示すように分配室１１に向かうに従って末広状に拡大する形状を有している。この場合にも拡大していく分配室口８１の内壁面を、回転バルブ６側から分配室１１に向かって曲線により構成してもよい。あるいはバルブシート台８の分配室口８１を図４に示すような形状で構成してもよい。
【００３７】
回転バルブ６との摺動部は気密性が必要であるため、成型後にラップ処理を行う必要がある。本実施形態では、回転バルブ６との摺動部をバルブシート台８とは別部品のバルブシート７で構成するため、円盤状のバルブシート７をラップ処理すればよく、製造時の作業性が良くなり、歩留まりを向上させることができる。
【００３８】
図７は、本発明の膜式ガスメータの更に他の実施形態を説明するための図で、図４のＡ−Ａ断面を部分的に示す更に他の図である。
本実施形態では、バルブシート台８と回転バルブ６との間に、バルブシート台８の分配室口８１にそれぞれ連通する複数の分配口７１を備えたバルブシート７を配置した構成において、さらにバルブシート７に設けられた分配口７１のバルブシート台８側の開口が、回転バルブ６側の開口よりも拡大されている。つまり、バルブシート７の分配口７１は、回転バルブ６側よりも分配室１１側で拡大された形状をもっている。分配口７１の形状は、回転バルブ６からバルブシート台８に向かうに従って直線状に拡大してもよく、また曲線形状で拡大するようにしてもよい
【００３９】
本実施形態では、回転バルブ６の摺動部をバルブシート７により構成し、バルブシート７にてガスの流路をバルブシート台８に向けて拡大し、さらにバルブシート台８でガスの流路を分配室１１に向けて拡大するため、分配室１１に向かうガスの流れ及び分配室１１から回転バルブ６に向かうガスの流れがスムーズになり、さらに圧力損失を低減させることができ、また回転バルブ６との摺動部をバルブシート台８とは別部品のバルブシート７で構成するため、製造時の作業性が良くなり、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用可能な膜式ガメータの具体的な構成例を説明するための部分断面図である。
【図２】図１に示す膜式ガスメータにおける流路本体、バルブシート台、バルブシート及び回転バルブの分解斜視図である。
【図３】本発明の膜式ガスメータの一実施形態を説明するための図で、流路本体上方から回転バルブの設置状態を観察したときの様子を示す図である。
【図４】本発明の膜式ガスメータの一実施形態を説明するための図で、図３のＡ−Ａ断面を部分的に示す図である。
【図５】本発明の膜式ガスメータの他の実施形態を説明するための図で、図３のＡ−Ａ断面を部分的に示す図である。
【図６】本発明の膜式ガスメータの更に他の実施形態を説明するための図で、図３のＡ−Ａ断面を部分的に示す図である。
【図７】本発明の膜式ガスメータの更に他の実施形態を説明するための図で、図３のＡ−Ａ断面を部分的に示す図である。
【図８】一般的な膜式ガスメータの計量動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…ガスの入口、２…ガスの出口、３…上ケース、４…弁室、５…リンク機構、６…回転バルブ、７…バルブシート、８…バルブシート台、９…流路本体、１０…計量室、１１…分配室、１２…計量膜、１３…伝達レバー、６１…ゲート、６２…内部空間、７１…分配口、８１…分配室口、８２…排気口、９１…出口通路、１０１…カウンタ、１０２…回転バルブ、１０３…リンク機構、１０４…計量膜、１０５…計量室。
【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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【図７】
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【図８】
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