(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜式ガスメータの圧力損失低減機構であって、
前記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、
前記膜式ガスメータに内蔵された既存のバルブより大きな凹部断面を有する交換用バルブとを備え、
前記既存のガス分配部及びバルブを前記交換用ガス分配部及び交換用バルブに交換することにより圧力損失を低減させることを特徴とする膜式ガスメータの圧力損失低減機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既に稼働中の膜式ガスメータの圧力損失を低減することができる圧力損失低減機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主として都市ガスの使用に際しガス使用量を計測するために膜式ガスメータが用いられる。膜式ガスメータは、メータ内を通過するガスの最大流量によりその号数が決められており、旧計量法では、１，３，５，１０，１５，３０号等が規定されている。なお号数は、ガスの最大流量が１ｍ3／ｈ当たり１号と定めてあり、例えば３号の膜式ガスメータのガスの最大流量は３ｍ3／ｈということになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、平成５年に計量法の改正が行われ、新計量法での号数は１，１．６，２．５，４，１０，１６，２５号・・・となることが決まっており、現在大量に稼働中の膜式ガスメータを新計量法に適合した号数に切り替える必要が生じている。例えば、既存の３号の膜式ガスメータは２．５号または４号に切り替えることになるが、使用するガス器具を減らすのは現実的でないため、４号に切り替えるのが望ましい。また、新たに４号の膜式ガスメータを製造して既存の３号と交換するのは膨大なコストを要するため現実的でない。そこで、既存の３号の膜式ガスメータを流用することが考えられるが、圧力損失の問題が生じる。
【０００４】
膜式ガスメータの圧力損失は最大流量時に最大となり、最大流量時の圧力損失も計量法で定められている。計量法で定められた圧力損失は、遮断弁内蔵の１号〜６号の膜式ガスメータで２４２Ｐａ（パスカル）、６号〜１００号で３３０Ｐａと決められている。
【０００５】
ところが、既存の３号の膜式ガスメータに最大流量４ｍ3／ｈのガスを流すと圧力損失は２７０Ｐａ程度になってしまい計量法に定める規定を満たすことができない。
本発明の目的は、ガス最大流量を多くしても既存の膜式ガスメータの圧力損失を低減することができる圧力損失低減機構を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、膜式ガスメータの圧力損失低減機構であって、前記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、前記膜式ガスメータに内蔵された既存のバルブより大きな凹部断面を有する交換用バルブとを備え、前記既存のガス分配部及びバルブを前記交換用ガス分配部及び交換用バルブに交換することにより圧力損失を低減させることを特徴とする膜式ガスメータの圧力損失低減機構によって達成される。
【０００７】
また、上記本発明の膜式ガスメータの圧力損失低減機構において、前記膜式ガスメータに内蔵された既存のクランク機構のクランク半径を前記交換用ガス分配部及び交換用バルブに合わせて変更する変更手段を有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態による膜式ガスメータの圧力損失低減機構を図１乃至図１０を用いて説明する。本実施の形態では既存の３号の膜式ガスメータを４号に変更する際の圧力損失低減機構を例にとって説明する。まず、膜式ガスメータの概略の構成を図１に示す断面図を用いて説明する。
【０００９】
膜式ガスメータ１の内部は、図１に示すように、分割壁２により上部室４及び下部室６の２室に分けられている。上部室４には、ガス流入口８が接続されて外部配管からガスが流入するようになっている。分割壁２には上部室４と下部室６とを空間的に接続する４個の開口部（流路）ａ、ｂ、ａ’、ｂ’が設けられている。開口部ａ、ｂ間には、ガス流出口２８に接続する流出用開口部ｃが設けられ、開口部ａ’、ｂ’間には、ガス流出口２８に接続する流出用開口部ｃ’が設けられている。流出用開口部ｃ、ｃ’は合流してガス流出口２８に接続されている。これら開口部ａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’は例えば樹脂一体成型により形成されたガス分配部３に設けられ、ガス分配部３は容易に取り替え可能にダイキャスト製の分割壁２に固定されている。
【００１０】
上部室４には、開口部ａ、ｂ、ｃ上を摺動して開口部ａ、ｂ、ｃのそれぞれを開口あるいは遮蔽するバルブ１０と、開口部ａ’、ｂ’、ｃ’上を摺動して開口部ａ’、ｂ’、ｃ’のそれぞれを開口あるいは遮蔽するバルブ１２とが設けられている。バルブ１０は開口部ａ又はｂと流出用開口部ｃとを空間的に接続するための凹部が形成されており、樹脂製材料を成型して製造されている。同様に、バルブ１２は開口部ａ’又はｂ’と流出用開口部ｃ’とを空間的に接続するための凹部が形成されており、樹脂製材料を成型して製造されている。
【００１１】
バルブ１０と１２は上部室４内に設けられたクランク機構１４により後述のように連動して開口部ａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’上をそれぞれ摺動するようになっている。クランク機構１４は、小ひじ金１６、１８及び大ひじ金２０、２２を介して翼軸２４、２６に接続されている。翼軸２４、２６の所定角の回転運動に基づいてクランク機構１４はバルブ１０、１２を所定角度だけ開口部ａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’上を摺動させるようになっている。翼軸２４、２６は分割壁２に設けられた開口を通って下部室６に達している。
【００１２】
下部室６には、室を左右に分離する仕切板３０が中央に設けられている。仕切板３０で仕切られた左右の室にはそれぞれ薄いゴム製の膜３２、３２’を介して膜板３４、３４’が支持されており、これらにより４つの計量室Ｉ〜ＩＶが構成されている。計量室Ｉ〜ＩＶへのガスの導入及び排出は、膜３２、３２’とバルブ１０、１２の連動作用により行われるが、その原動力はガスが使用されることによって生じるガス流入口８とガス排出口２８との間のガスの圧力差による。
【００１３】
各膜板３４、３４’はそれぞれ翼軸２４、２６に連結されており、膜板３４、３４’の移動に伴って翼軸２４、２６が所定量回転するようになっている。この回転が大ひじ金２０、２２、小ひじ金１６、１８を経由しクランク機構１４を回転させバルブ１０、１２を摺動させる。このバルブ１０、１２の動きにより計量室Ｉ〜ＩＶ内へのガスの導入及び排出が制御される。
【００１４】
次に、この膜式ガスメータ１によるガス流入及びガス排出の動作について、図２を用いてより詳細に説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は図１と同方向から見た膜式ガスメータ１の簡略化した断面を示している。図２（ｉ）〜（ｉｖ）は、膜式ガスメータ１のクランク機構１４と開口部部ａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’及びその近傍を上方から見た状態を示している。但し、図２（ｉ）〜（ｉｖ）におけるバルブ１０、１２はその摺動動作を分かり易くするために模式的に示している。
【００１５】
図２（ａ）、（ｉ）において、バルブ１０は開口部ａ、ｂを共に遮蔽しており、膜板３４は進行方向と反対方向へ折り返す死点の位置に達して停止している。このとき、バルブ１２は開口部ａ’、ｂ’を開口している。計量室ＩＩＩ内のガスは開口部ａ’から流出側開口部ｃ’を通って圧力の低いガス流出口２８に流出すると共に、計量室ＩＶには開口部ｂ’を介して上部室４のガス量入口８からのガスが流入し、ガス圧力により膜板３４’は計量室ＩＩＩ側に移動する。この膜板３４’の動きにより、翼軸２６、大ひじ金２２、小ひじ金１８を介してクランク機構１４が回転しバルブ１０、１２を図中右側へ摺動させる（図２（ｂ）、（ｉｉ））。
【００１６】
これにより、計量室Ｉにガスが導入されると同時に計量室ＩＩに充満していたガスの排出が始まる。このとき排出されるガス量は図１の斜線で示した容積Ｖとなる。また、このときのバルブ１０側の膜板３４の動きによりバルブ１２が作動し、計量室ＩＩＩにガスが導入されると同時に計量室ＩＶのガスは排出され、以下、図２（ｄ）、（ｉｖ）−＞図２（ａ）、（ｉ）−＞図２（ｂ）、（ｉｉ）−＞図２（ｃ）、（ｉｉｉ）の順に連続的に繰り返される。なお、クランク機構１４の回転は図示しない水平軸に伝達され、カウンタを動作させてガス消費量を表示することができる。
【００１７】
次に、本実施の形態による膜式ガスメータの圧力損失低減機構を従来例との対比において図３乃至図１０を用いて説明する。図３乃至図５は本実施の形態に係る交換用ガス分配部３と交換用バルブ１０、１２を示し、図６乃至図８は比較例としての従来例に係るガス分配部１０３とバルブ１１０、１１２を示している。
【００１８】
図３はガス分配部３を示しており、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図３（ｃ）は、ガス分配部３の開口部ａ、ｂ、ｃの平面図を示している。図３において、開口部ａ、ｂ、ｃと開口部ａ’、ｂ’、ｃ’はＡ−Ａ線について対称に配置されており、開口部ａ、ｂ、ｃの中心及び開口部ａ、ｂ、ｃ上面で摺動するバルブ１０の回転軸の軸受部５０とを結ぶ仮想直線と、開口部ａ’、ｂ’、ｃ’の中心及び開口部ａ’、ｂ’、ｃ’上面で摺動するバルブ１２の回転軸の軸受部５１とを結ぶ仮想直線とがほぼ直交する位置関係になっている。
【００１９】
また、図３（ｂ）に示すガス分配部３の高さｄ１は例えば１１ｍｍに設定され、図３（ｃ）に示す開口部ａ、ｂ、ｃの最長幅ｄ２は例えば３６．６ｍｍ、流出用開口部ｃの最短幅ｄ３は例えば１２．５２ｍｍに設定されている。また、図３（ｂ）に示すように、開口部上端部はバルブ１０、１２が摺動可能なように平坦に形成されている。
【００２０】
一方、図６は現行品のガス分配部１０３を示しており、図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図、図６（ｃ）は、ガス分配部１０３の開口部ａ、ｂ、ｃの平面図を示している。図６に示すように現行品の外観形状は本実施の形態のガス分配部３と同様の外形寸法で同様の外観形状を有している。しかしながら、図６（ｂ）に示すガス分配部１０３の高さｄ１００は１３ｍｍに設定され、図６（ｃ）に示す開口部ａ、ｂ、ｃの最長幅ｄ１０２は３３ｍｍ、流出用開口部ｃの最短幅ｄ１０３は１１ｍｍとなっている。
【００２１】
図９は、本実施の形態によるガス分配部３の開口部ａ、ｂ、ｃと現行品のガス分配部１０３の開口部ａ、ｂ、ｃを重ね合わせて見た状態を示している。図中実線が本実施の形態であり、破線が現行品である。図９の比較から明らかなように本実施の形態による開口部ａ、ｂ、ｃの方が開口面積において現行品より広くなっていることが分かる。
【００２２】
次に、図４は本実施の形態によるバルブ１０、１２を示しており、図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）は同底面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図を示している。図４に示すように、バルブ１０、１２は、ガス分配部３の開口部ａ、ｂ、ｃ上及び開口部ａ’、ｂ’、ｃ’上をそれぞれ摺動できるように底面部端部は平面に形成されている。底面部中央には、開口部ａ（ａ’）又はｂ（ｂ’）と流出用開口部ｃ（ｃ’）とを空間的に接続するための凹部５４が形成されている。バルブ１０、１２上面にはクランク機構１４と連結するための連結棒５６が形成されている。
【００２３】
バルブ１０、１２の一端側には、バルブ１０、１２の回転中心となる回転軸に回転自在にはまりこむばか穴５２が形成されている。また、図４（ａ）に示すバルブ１０、１２の摺動方向に沿う最大寸法ｄ４は例えば３７．１８ｍｍに設定され、図４（ｃ）に示す凹部５４の深さｄ５は例えば１０ｍｍに設定されている。
【００２４】
一方、図７は現行品のバルブ１１０、１１２を示しており、図７（ａ）はその平面図、図７（ｂ）は同底面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図を示している。図７に示すように、現行品の外観形状は本実施の形態のバルブ１０、１２と同様の外観形状を有している。しかしながら、図７（ａ）に示すバルブ１１０、１１２の摺動方向に沿う最大寸法ｄ１０４は３２．５６ｍｍに設定され、図７（ｃ）に示す凹部１５４の深さｄ１０５は８ｍｍに設定されている。
【００２５】
図１０は、本実施の形態によるバルブ１０、１２と現行品のバルブ１１０、１１２を平面方向に重ね合わせて見た状態を示している。図中実線が本実施の形態であり、破線が現行品である。図１０の比較から明らかなように本実施の形態によるバルブ１０、１２の方が底面面積及び凹部５４底面積において現行品より広くなっていることが分かる。また、図４（ｃ）と図７（ｃ）との対比により、凹部５４の方がより深く形成されていることが分かる。
【００２６】
このように、本実施の形態によるバルブ１０、１２の凹部５４の深さを現行品より深くすることにより、流路の流れ部の抵抗を減らすことができる。これにより膜式ガスメータ１の圧力損失を低減させることができると共に、現行品と比較して、新計量法で定める所定の検定公差（流量範囲が使用最大流量の０．１倍の流量〜使用最大流量以下において１．５％）より十分小さい範囲内に納めてガスメータの器差特性の平準化が図れるようになる。
【００２７】
以上のようであるから、本実施の形態によるガス分配部３の開口部ａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’及びその上を摺動するバルブ１０、１２で形成されるガス流路の容積は、現行品のそれより大きくすることができる。従って、現行品の膜式ガスメータのガス分配部１０３とバルブ１１０、１１２とを本実施の形態によるガス分配部３とバルブ１０、１２とに付け替えることにより、ガスメータ内のガスの最大流量を増加させても圧力損失を抑えることができるようになる。
【００２８】
なお、現行品に比較して本実施の形態によるガス分配部３とバルブ１０、１２との相対的移動距離は増大するので、それに伴ってクランク機構１４のクランク半径を大きくさせる必要がある。本実施の形態では図５（ａ）に示すようにクランク半径を例えば８．５ｍｍとしている。ちなみに図８（ａ）に示すように現行品では７．２ｍｍである。
【００２９】
こうすることにより、本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、例えばガス分配部３の開口部ｂと流出用開口部ｃ、及びバルブ１０の凹部５４とで形成される流路の有効バルブ開口面積として例えば１．２５ｍｍ2の広さを得ることができる。一方、図８（ｂ）に現行品における有効バルブ開口面積は１．０３ｍｍ2である。従って、本実施の形態によれば、現行品と比較して圧力損失を２０％程度小さくすることができるようになる。
【００３０】
なお、上記実施の形態で示した各寸法は、現行品との比較において本実施形態による圧力損失軽減機構のガス流路の方が大きい容積を有していることを示すための一具体的例示であり、他の種々の数値を用いることももちろん可能である。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、例えば３号の膜式ガスメータのバルブ１１０、１１２及びガス分配部１０３並びにクランク半径を、本実施の形態による交換用バルブ１０、１２及びガス分配部３等に交換することにより、４号の膜式ガスメータに容易に改良することができるようになる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、既存の膜式ガスメータにおける圧力損失を低減することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による膜式ガスメータの概略の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態による膜式ガスメータ１によるガス流入及びガス排出の動作について説明する図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるガス分配部３の概略の構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるバルブ１０、１２の概略の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるクランク半径の一例を示す図である。
【図６】現行品の膜式ガスメータに搭載されたガス分配部１０３の概略の構成を示す図である。
【図７】現行品の膜式ガスメータに搭載されたバルブ１１０、１１２の概略の構成を示す図である。
【図８】現行品の膜式ガスメータにおけるクランク半径を示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態によるガス分配部３の開口部ａ、ｂ、ｃと現行品のガス分配部１０３の開口部ａ、ｂ、ｃを重ね合わせて見た状態を示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態によるバルブ１０、１２と現行品のバルブ１１０、１１２を平面方向に重ね合わせて見た状態を示す図である。
【符号の説明】
１  膜式ガスメータ
２  分離壁
３、１０３  ガス分配部
４  上部室
６  下部室
８  ガス流入口
１０、１２、１１０、１１２  バルブ
１４  クランク機構
１６、１８  小ひじ金
２０、２２  大ひじ金
２４、２６  翼軸
２８  ガス流出口
３０  仕切板
３２、３２’  膜
３４、３４’  膜板
５０  軸受部
５４、１５４  凹部
ａ、ｂ、ｃ、ａ’、ｂ’、ｃ’  開口部
Ｉ〜ＩＶ  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】
0004557340.tif 000008
【図８】
0004557340.tif 000009
【図９】
0004557340.tif 000010
【図１０】
0004557340.tif 000011