(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】遮断弁１４を通過したガスが分配室４に流入する部分の弁室４内に、ガスの流れを案内してスムーズにするための案内壁１５を設ける。案内壁１５は、弁室４を構成する弁室壁面のうち、遮断弁１４を通過したガスが主に衝突する後壁面３１と、遮断弁１４を通過したガスの弁室４への入口３０を形成する側壁３２とを連結する。そしてその案内板１５により、遮断弁１４を通過したガスが弁室４の中央部方向に導かれる。遮断弁１４を通過した後のガスは、スムーズに弁室４の中央部に導かれ、回転バルブ６に向かう。これにより、弁室４の内部におけるガスの流れをスムーズにすることで流体抵抗を減らすことができ、膜式ガスメータ全体の圧力損失を低減させることができる。【選択図】図２
2008268001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの入口部に設けられた遮断弁と、該遮断弁を通過したガスが流入する弁室と、該弁室に流入したガスの流れを切り換える回転バルブとを備える膜式ガスメータにおいて、
前記弁室を構成する弁室壁面のうち、前記遮断弁を通過したガスが衝突する後壁面と、前記遮断弁を通過したガスの弁室への入口を形成する側壁の壁面とを連結する曲面形状の案内壁が設けら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記載の膜式ガスメータにおいて、該ガスメータからガスを排出するための出口管の外壁面と、前記弁室壁面とを連結する曲面形状の案内壁が設けられていることを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項３】
請求項２に記載の膜式ガスメータにおいて、前記回転バルブは円柱形状を有し、前記出口管の外壁面と前記弁室壁面とを連結する案内壁は、前記回転バルブの円柱形状と同心円の形状を有し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７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。また膜式ガスメータのガスの入口部には、図示しない遮断弁が設けられていて、ユーザによる遮断操作が行われた場合や、マイコンによって異常が検出された場合に、遮断弁が閉じられてガスの流れが遮断される。
【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。
【特許文献１】特開２００１−１８８０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
膜式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。特許文献１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。
【０００９】
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】
【００１０】
請求項１の発明は、ガスの入口部に設けられた遮断弁と、遮断弁を通過したガスが流入する弁室と、弁室に流入したガスの流れを切り換える回転バルブとを備える膜式ガスメータにおいて、弁室を構成する弁室壁面のうち、遮断弁を通過したガスが衝突する後壁面と、遮断弁を通過したガスの弁室への入口を形成する側壁の壁面とを連結する曲面形状の案内壁が設けられていることを特徴としたものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、ガスメータからガスを排出するための出口管の外壁面と、弁室壁面とを連結する曲面形状の案内壁が設けられていることを特徴としたものである。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、回転バルブは円柱形状を有し、出口管の外壁面と弁室壁面とを連結する案内壁は、回転バルブの円柱形状と同心円の形状を有していることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１３】
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、弁室内に一体にもしくは別部品で案内板を設け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。
【００１４】
特に本発明によれば、弁室を構成する弁室壁面のうち、遮断弁を通過したガスが衝突する後壁面と、遮断弁を通過したガスの弁室への入口を形成する側壁の壁面とを連結する曲面形状の案内壁を設けることにより、遮断弁を通過した後のガスがスムーズに弁室中央部に導かれ、回転バルブに向かうように改善される。そしてこれによりガスの流れをスムーズにすることで流体抵抗を減らすことができ、ガスメータ全体の圧力損失を低減させることができる。
【００１５】
更に本発明によれば、ガスメータからガスを排出するための出口管の外壁面と、弁室壁面とを連結する曲面形状の案内壁を設けることにより、出口管周りに発生していたガス流の渦や剥離を解消することができ、さらにガスの流れをスムーズにすることができ、ガスメータ全体の圧力損失を低減させることができる。
【００１６】
更に本発明によれば、上記の出口管近傍に設ける案内壁の形状を、回転バルブの円柱形状と同心円の形状とすることにより、弁室中央付近で形成されるガスの回転流が安定化し、さらにガスの流れをスムーズにすることができ、ガスメータ全体の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】
【００１７】
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、１４は遮断弁である。
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
入口１から流入するガスは、遮断弁１４を経て弁室４に入る。遮断弁１４は、ユーザにより遮断操作が行われた場合や、ガスメータが備えるマイコンによって異常が検出された場合に動作し、ガスの流れを遮断する。
そして弁室４に流入したガスは、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。つまり回転する回転バルブによって、弁室４から分配室１１に流入させるガスの流れが切り換えられる。
【００２１】
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の排気口に連通する出口管２１から出口２に排気される。
【００２２】
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。
【００２３】
図２は、本発明による膜式ガスメータの弁室の構成例を示す図で、図１のＡ−Ａ断面、つまり遮断弁１４の円中心部を通る水平断面を概略的に示すものである。図中、１５は弁室に設けた案内壁、２１はガスの出口２に連通する出口管である。
上述のように、膜式ガスメータでは、入口から供給されたガスは、遮断弁１４を通って弁室４に流入する。そして弁室４に流入したガスは、弁室下部のほぼ中央に位置する回転バルブ６に向かう。そして弁室４から回転バルブ６のゲートを下方に通過し、図１に示す分配室１１に送られる。
【００２４】
本実施形態では、遮断弁１４を通過したガスが弁室４に流入する部分の弁室４内に、ガスの流れを案内してスムーズにするための案内壁１５を設けたことを特徴としている。
案内壁１５は、弁室４を構成する弁室壁面のうち、遮断弁１４を通過したガスが主に衝突する後壁面３１と、遮断弁１４を通過したガスの弁室４への入口３０を形成する側壁３２の壁面とを連結する。案内壁１５が連結される側壁３２は、弁室４を上から見たときに、弁室４の中央部とは反対側に位置する側壁となる。そしてその案内壁１５により、遮断弁１４を通過したガスが弁室４の中央部方向に導かれるように構成されている。案内壁１５は、上記連結する弁室壁面と一体に構成してもよく、また案内壁１５を別部品として形成し、弁室壁面に対して脱着可能な構成にしてもよい。  
【００２５】
図３は、従来の弁室内のガスの流れを示す図で、上記図２に示す案内壁１５を備えていない構成を示すものである。ガスメータを用いた流れの可視化実験及びシミュレーションによって、弁室４の内部のガスの流れは、図３の矢印で示す通り複雑な流れを形成することが分かった。上記のように、遮断弁１４を通過した後のガスの流れは、弁室４の下部のほぼ中央に位置する回転バルブ６に向かう。このとき遮断弁１４を通過したガスは、弁室を形成する後壁面３１に主に衝突した後拡散され、弁室４のコーナー部においてはガスの流れの渦や剥離が見られる。また弁室４の中央付近では、ガスは図示する方向に回転しながら、回転バルブ６に向かう。
【００２６】
図４は、図２の実施形態におけるガスの流れを示す図である。本実施形態では、上述のように遮断弁１４を通過したガスが弁室４に流入する部分の弁室４内に、ガスの流れを案内するための案内壁１５を設けているため、遮断弁１４を通過した後のガスは、スムーズに弁室４の中央部に導かれ、回転バルブ６に向かう。
これにより、弁室４の内部におけるガスの流れをスムーズにすることで流体抵抗を減らすことができ、ガスメータ全体の圧力損失を低減させることができる。
【００２７】
図５は、本発明による膜式ガスメータの他の実施形態における弁室の構成例を弁室内のガスの流れとともに示す図である。
本実施形態では、上記図２の構成の案内壁１５に加えて、その案内壁１５の反対側に他の案内壁１６，１７を設けたことを特徴としている。案内壁１６，１７は、膜式ガスメータからガスを排出するための出口管２１の外壁面２１ａと、弁室壁面とを連結するように形成されている。本例においても、案内壁１６、１７は、弁室壁面及び出口管２１の壁面と一体に構成してもよく、また案内壁１６，１７を別部品として形成し、弁室壁面及び出口管２１の壁面に対して脱着可能な構成にしてもよい。  
【００２８】
ここでは一方の案内壁１６は、出口管２１の外壁面２１ａと、弁室の後壁面３１とを連結するように設けられ、他方の案内壁１７は、出口管２１の外壁面２１ａと、弁室の前側の壁面３３とを連結するように設けられている。これらの案内壁１６，１７を設けることにより、出口管２１の周りに発生していたガスの渦や剥離を解消することができ、さらにガスの流れがスムーズになって、ガスメータ全体の圧力損失を低減させることができる。
【００２９】
図６は、本発明による膜式ガスメータの更に他の実施形態における弁室の構成例を示す図である。本実施形態では、上記図５の構成と同様に、遮断弁１４を通過したガスが弁室４に流入する部分の案内壁１５と、その反対側の出口管２１周囲の案内壁１６，１７とを備えている。ここで本実施形態では、案内壁１６，１７の形状と、円柱形状の回転バルブ６とが同心円形状となるように構成することを特徴としている。つまり案内壁１６，１７の壁面は、回転バルブ６の円柱形状の同心円の一部を構成している。
このような構成により、弁室４の中央付近で形成するガスの回転流が安定化し、さらにガスの流れがスムーズになって、ガスメータ全体の圧力損失を低減させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】本発明による膜式ガスメータの分配室の構成例を示す図である。
【図３】従来の弁室内のガスの流れを示す図である。
【図４】図２の実施形態におけるガスの流れを示す図である。
【図５】本発明による膜式ガスメータの他の実施形態における弁室の構成例を弁室内のガスの流れとともに示す図である。
【図６】本発明による膜式ガスメータの更に他の実施形態における弁室の構成例を示す図である。
【図７】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】
【００３１】
１…入口、２…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、１４…遮断弁、１５…案内壁、１６…案内壁、１７…案内壁、２１…出口管、２１ａ…外壁面、３０…入口、３１…後壁面、３２…側壁、３３…前例の壁面、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】
2008268001.tif 000003
【図２】
2008268001.tif 000004
【図３】
2008268001.tif 000005
【図４】
2008268001.tif 000006
【図５】
2008268001.tif 000007
【図６】
2008268001.tif 000008
【図７】
2008268001.tif 000009