(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池と遮断弁と駆動手段と制御手段とよりなるガス遮断装置において、ガス流路の途中に２個以上の遮断弁を並列に設け、この遮断弁を駆動手段により電流の印加の仕方を変えることで弁体によって弁孔部を閉じたりあるいは開いたりするのを選択できるようにした電磁弁により構成し、複数の遮断弁がいずれも開でガス流路が開いている状態において複数の遮断弁を閉じる際は、上記駆動手段により一つの遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を閉じ、次に他の遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を閉じるというように一つずつ順番に遮断弁を閉じていって全遮断弁を閉じることでガス流路を閉じるように制御手段により制御され、且つ、複数の遮断弁がいずれも閉でガス流路が閉じている状態において複数の遮断弁を開く際は、駆動手段による電流の印加の仕方を変えて一つの遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を開き、次に他の遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を開くというように一つずつ順番に遮断弁を開いていって全遮断弁を開くことでガス流路を開くように制御手段により制御されるように構成して成ることを特徴とするガス遮断弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスの使用に関した異常事態を検出して、遮断弁を作動させるようにしたガス遮断弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からガスの使用に関した異常状態を検出して、駆動回路を開にして電池からの電力を遮断弁に供給し、遮断弁を作動させるようにした遮断弁付きのガスメータ１１が知られている。この、遮断弁付きのガスメータ１１は図５、図６に示すように、ガスメータ１１のケーシング５内に設けたガス流路１にガス遮断弁装置を設けたものである。ここで、ガス遮断弁装置は電磁弁よりなる遮断弁２によって構成してあり、その概略の構成は下記のようになっている。すなわち、図６に示すように、コイル部（図示せず）内に移動自在に可動鉄棒（図示せず）が挿入してあり、該可動鉄棒の先端部に弁体３を設けてある。弁体３にはコイルスプリング１２′により弁体３を前方に突出する方向のばね力が付与してある。弁孔部４が、閉弁状態において弁体３のコイルスプリング１２′側の面に加わるガス圧力（以降ガス背圧と称す）によって気密性能が増すように、弁体３に対してガス流路１の下流側に配されている。
【０００３】
ここで、可動鉄棒は通常時には上記コイルスプリング１２′のばね力に抗して後方に移動してあって可動鉄棒の後端部を磁石（図示せず）に磁着してあり、この状態が図６に示すように、可動鉄棒の前端部の弁体３が弁孔部４から離れて弁孔部４が開となった状態である。この開状態で、ガスメータ部や地震計等の検出装置によりガス使用に関する異常を検出した際、検出装置による異常検出の出力によって電磁弁により構成した遮断弁２のコイル部に電流を流して前記磁石による磁気吸引力を減少させ、コイルスプリング１２′のばね力で可動鉄棒部を磁石から脱離させて前方に突出させ、可動鉄棒部の前端部に設けた弁体３で弁孔部４を閉じ、コイルスプリングのばね力でこの閉状態を保持するようになっている。
【０００４】
そして、閉状態となった遮断弁を開として再びガスを使用できる状態にするには、ガスメータのケーシングの外部に設置している復帰釦のような復帰装置（図示せず）を人手あるいはモータドライブを用いて押すことにより、これを機械的に連結している前端に弁体３を設けた可動鉄棒を上記コイルスプングのばね力に抗して後方に向けて移動し、可動鉄棒部の後端部を磁石に磁着させることで、後方に引き込んだ状態を保持し、これにより弁孔部４を開状態として保持するようになっている。
【０００５】
なお、上記のように閉とする際には電流を流し、開とする際にはケーシングの外部に設置している復帰装置を操作することでコイルスプリングのばね力に抗して機械的に復帰させるようにした構成の電磁弁よりなる遮断弁を説明の都合上以下単方向遮断弁という。また、高性能化・高機能化を目指した遮断弁付きのガスメータとして、遮断弁を電流の印加の仕方を変えることで弁体によって弁孔部を閉じたりあるいは開いたりするのを選択できるようにした電磁弁より構成するものが使用されている。すなわち、この遮断弁も、前述の単方向遮断弁と同様に、可動鉄棒が磁石に吸着して可動鉄棒部の前端部に設けた弁体が弁孔部を開としている開状態において、検出装置による異常検出の出力によって電磁弁により構成した遮断弁のコイル部に電流を流すことで、可動鉄棒部を前方に突出させ、可動鉄棒部の前端部に設けた弁体で弁孔部を閉じ、コイルスプリングのばね力でこの閉状態を保持するようになっている。一方、閉状態となった遮断弁を開として再びガスを使用できる状態にするには、コイル部に前記閉動作時とは異なる仕方で電流を流し（例えばコイル部に電流を逆方向に流す）、これにより前端に弁体を設けた可動鉄棒を上記コイルスプングのばね力に抗して後方に向けて移動し、可動鉄棒部の後端部を磁石に磁着させることで、後方に引き込んだ状態を保持し、これにより弁孔部を開状態として保持するようになっている。このように開とする際及び閉とする際のいずれの場合にも電流を流して可動鉄棒を移動するものを説明の都合上以下双方向遮断弁という。上記双方向遮断弁をガスメータに搭載した場合、通信等による遠隔操作で弁体による弁孔の開閉操作ができる等の利点がある。
【０００６】
一方、近年、各戸で使用するガス量が増え（特に商店や事業所）、大容量を計測できるガスメータが提供されているが、このような大容量の計測ができるガスメータにおいては、遮断弁の弁体における圧力損失も大きくなることから、弁体の径及びストロークを大きくしてガス流路を拡げることによって低圧損化を図っている（ガス機器の能力を充分出すためにガスメータでの圧力損失は小さい方が望ましい）。
【０００７】
しかして、大容量用のガスメータの遮断弁として前述の単方向遮断弁を用いた場合、通信等による遠隔操作で弁体による弁孔の開操作ができないという問題があり、また、圧力損失を低減するために弁体の径及び弁体のストロークを大きくしなければならないので、ストロークが大きくなる分大型化し、更に、弁体の径が大きくなるため、ガス気密性能を確保するためコイルスプリングのばね力を大きくする必要があり、またガス流体の影響を受けて弁体がふらつく恐れがあり、しかも、通常の小容量用の単方向遮断弁の他に大容量専用の別の遮断弁を製造する必要があり、コストも高くなるという問題がある。
【０００８】
また、大容量のガスメータの遮断弁として前述の双方向遮断弁を用いた場合、通信等による遠隔操作で弁体による弁孔の開閉操作ができるが、圧力損失を低減するために、弁体の径やストロークを大きく取る必要があり、このように弁体の径やストロークを大きくするとストロークが大きくなる分大型化し、更に、弁体の径が大きくなるため、ガス気密性能を確保するためコイルスプリングのばね力を大きくする必要があり、また、ガス背圧によって閉弁方向に付勢する荷重が大きくなるため、閉状態から開とするために必要な電流は中小型の遮断弁と比較して大きくなる。このため、電池に与える負担が大きくなる。しかも、ガス流体の影響を受けて弁体がふらつく恐れがあり、しかも、通常の小容量用の単方向遮断弁の他に大容量専用の別の遮断弁を製造する必要があり、コストも高くなるという問題がある。
【０００９】
一般的な約６ｍ3／ｈ計量可能なガスメータに使用される中小型の双方向遮断弁の弁孔部口径はφ３２ｍｍ、コイルスプリングのばね力は約１００ｇｆ、ストロークは５ｍｍである。これと比較し約１０ｍ3／ｈ計量可能なガスメータに使用される双方向遮断弁はストロークを５ｍｍとすると、弁孔部口径はφ５３ｍｍと推定できる。ここでガス気密性能を確保するためコイルスプリングの単位シール長当たりのばね力を中小型双方向遮断弁と等しくすると、コイルスプリングのばね力は約１６６ｇｆとなる。ガス背圧を２５０ｍｍＨ2Ｏとすると、ガス背圧によって閉弁方向に付勢する荷重は中小型双方向遮断弁では２００ｇｆであるのと比較し大型双方向遮断弁では約５５０ｇｆとなるが、一般的には径の小さな副弁を有する双方向遮断弁が使用されるため、このガス背圧による付勢力は考慮しなくてよい。したがって、閉状態から開とするために必要な電流は、中小型双方向遮断弁で約０．５Ａであるとするなら、大型双方向遮断弁では約０．６５〜０．８Ａとなり、瞬時電流約１．５倍の出力可能な電池を準備する必要があり、また、駆動回路も約１．５倍の能力を持つ必要がある。なお、一般的に電池容量は必要な電流容量に対して十分大きいため問題になるケースは少ない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、ガス流路を大きく確保するものにおいて双方向遮断弁を用いても、弁体のストローク及び弁体の径を小さくできて小型化が可能で、電池及び駆動回路の負担が少なく、更に、弁体のふらつきを低減することができるガス遮断弁装置を提供することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載のガス遮断弁装置は、電池１９と遮断弁２と駆動手段２０と制御手段２１とよりなるガス遮断弁装置において、ガス流路１の途中に２個以上の遮断弁２を並列に設け、この遮断弁２を電流の印加の仕方を変えることで弁体３によって弁孔部４を閉じたりあるいは開いたりするのを選択できるようにした電磁弁により構成し、複数の遮断弁２がいずれも開でガス流路１が開いている状態において複数の遮断弁２を閉じる際は、上記駆動手段２０により一つの遮断弁２に電池の電力を供給して該遮断弁２を閉じ、次に他の遮断弁２に電池の電力を供給して該遮断弁２を閉じるというように一つずつ順番に遮断弁２を閉じていって全遮断弁２を閉じることでガス流路１を閉じるように制御手段２１により制御され、且つ、複数の遮断弁２がいずれも閉でガス流路１が閉じている状態において複数の遮断弁２を開く際は、駆動手段２０による電流の印加の仕方を変えて一つの遮断弁２に電池１９の電力を供給して該遮断弁２を開き、次に他の遮断弁２に電池１９の電力を供給して該遮断弁２を開くというように一つずつ順番に遮断弁２を開いていって全遮断弁２を開くことでガス流路１を開くように制御手段２１により制御されるように構成して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
すなわち、本発明にあっては、遮断弁２を電流の印加の仕方を変えることで弁体３によって弁孔部４を閉じるようにしたいわゆる双方向遮断弁で構成したものであるにもかかわらず、ガス流路１の途中に２個以上の遮断弁２を並列に設けることで、双方向遮断弁として弁体３の径、ストロークが小さい従来から用いられている小流量用に用いられている小型のものを使用できることになる。また、複数の遮断弁２を閉じるとき、駆動手段２０はまず一つの遮断弁２に電池１９の電力を供給して該遮断弁２を閉じ、次に他の遮断弁２に電池１９の電力を供給して該遮断弁２を閉じる。複数の遮断弁２を開くときは、駆動手段２０は電流の印加の仕方を変えて、まず一つの遮断弁２に電池１９の電力を供給して該遮断弁２を開き、次に他の遮断弁２に電池１９の電力を供給して該遮断弁２を開く、という動作を行う。すなわち、本発明のガス遮断弁装置にあっては、一度に一つの遮断弁を駆動する電流負荷に耐えうる駆動手段２０、電池１９の仕様でよいため、電池１９、駆動手段２０を構成する部品の小型化が可能であるという利点を持つ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を説明する前にまず参考例について説明する。添付図面に示す参考例においては、ガス遮断装置を大容量のガスメータ１１に装備した例を示している。図１には大容量のガスメータ１１の断面図を示し、図２は正面図を示している。なお、図１は図２のＡーＡ線の断面図である。
【００１４】
ガスメータ１１のケーシング５内にガス流路１を形成してあり、該ガス流路１は一端部が入口部６、他端部が出口部７となっており、入口部６をガス本管（図示せず）側に接続し、出口部７を各戸のガス管（図示せず）に接続するようになっている。ガスメータ１１のケーシング５内のガス流路１の途中にはメータ部８とガス遮断装置を構成する遮断弁２（２ａ、２ｂ）とが設けてある。
【００１５】
図１に、ガスの流量を監視し異常状態を検出して遮断弁２ａ、２ｂを閉じたり、外部から開閉命令を受けつけ遮断弁２ａ、２ｂを開いたりする制御手段２１を図示した。制御手段２１の上には遮断弁２ａ、２ｂに開閉動作の電力を供給する電池１９と、遮断弁２ａ、２ｂを閉じる時と開く時に電池１９の電流を印加の仕方を変えて遮断弁２ａ、２ｂに電力を供給する駆動手段２０が搭載されている。
【００１６】
ガスメータ１１に装備するメータ部８は、超音波式、膜式、ルーツ式、フルイディック式、タービン式、渦式、熱線式等、従来から公知の任意の計測手段により構成してある。また、ガスメータ１１に装備する遮断弁２ａ、２ｂはガス流路１の途中に２個以上並列に設けてある。添付図面に示す実施形態においては２個の遮断弁２が並列に設けてあるが、３個以上の遮断弁２を並列に設けてもよい。そして、このように２個以上の遮断弁をガス流路１の途中に並列に設けることで、大容量の計測ができるガスメータ１１において、遮断弁部分におけるガス流路を拡げることによって低圧損化を図っている。
【００１７】
各遮断弁２ａ、２ｂはいずれも電磁弁により構成された小容量用の双方向遮断弁が用いてある。遮断弁２ａ、２ｂは図３に示すように、コイル部９と、コイル部９内に移動自在に挿通された可動鉄棒部１０と、可動鉄棒部１０の前端部に設けた弁体３と、該弁体３に前方に突出するばね力を付与するコイルスプリング１２と、弁体３により開閉される弁孔部４と、可動鉄棒部１０の後端部が磁着自在となった磁石１４とで構成してある。
【００１８】
ここで、図３に示す例においては、弁体３の中央部に設けた凹所１５に可動鉄棒部１０の前端部を移動自在に嵌め込むと共に凹所１５の底部中央の中央孔１５ａに可動鉄棒部１０の前端面部１６の中央部から前方に突出した可動鉄棒部１０よりも小径のガイド軸１６を移動自在に嵌め込み、ガイド軸１６の前端部に設けた受け部１７と弁体３の前面部との間に補助コイルスプリング１８を介装してあって、補助コイルスプリング１８のばね力により可動鉄棒部１０の前端面が弁体３の凹所１５の底部に押接していて中央孔１５ａを閉としている。補助コイルスプリング１８はコイルスプリング１２より強いばね力に設定されている。
【００１９】
遮断弁２が閉じた状態では、可動鉄棒部１０が前方に移動し、弁体３はコイルスプリング１２に付勢され弁孔部４に当接し、補助コイルスプリング１８の付勢力によって中央孔１５ａも閉じているため、ガスが遮断されている。
【００２０】
ここで、補助コイルスプリング１８に抗して可動鉄棒部１０が後方に移動すると、中央孔１５ａからガスが流れるように構成してある。そして、中央孔１５ａから流れたガスがガスメータ１１の下流配管系を充填していき弁体１３の上下流の圧力差が小さくなった時、弁体１３は補助コイルスプリング１８とコイルスプリング１２の荷重差によって付勢され後方に移動し、弁孔部４が開く。
【００２１】
上記のような構成において、通常はガス流路１の途中に２個以上並列に設けた遮断弁２はいずれも、可動鉄棒部１０がコイルスプリング１２、補助コイルスプリング１８のばね力に抗して後方に移動して可動鉄棒部１０の後端部が磁石１４に磁着しており、この状態が図１に示すように２個以上並列に設けた遮断弁２の複数の弁孔部４がいずれも開となった状態である。
【００２２】
この通常状態においては、２個以上並列に設けた小容量用の遮断弁２の複数の弁孔部４がいずれも開であるため、並列に設けた遮断弁２部分における全ガス流路を大きくして低圧損化を図ることができるものである。一方、この開状態で、ガスメータ部８や図示を省略した地震計等の検出装置によりガス使用に関する異常を検出した際、検出装置による異常検出の出力によってガス流路１の途中に２個以上並列に設けた遮断弁２の各コイル部９にそれぞれ電流を流して可動鉄棒部１０に前方に突出する力を作用させ、磁石１４による磁着に打ち勝って前方に突出させると共に、上記可動鉄棒部１０の前方への移動力とコイルスプリング１２のばね力により弁体３が前方に突出して弁孔部４を閉じるものである。この弁孔部４を弁体３で閉じた状態では可動鉄棒部１０の前面が弁体３の凹所１５の底部に押し当たって中央孔１５ａを閉じている。このようにして並列に設けた弁孔部４が閉じてガス流路１のガスの流れを遮断するのである。
【００２３】
上記のような閉状態となった遮断弁２を開として再びガスを使用できる状態にするには、コイル部９に前記閉動作時とは異なる仕方で電流を流す（実施形態のものにおいてはコイル部９に開動作時とは逆方向に電流を流す）ものである。すると、可動鉄棒部１０が後方に移動するのであるが、この可動鉄棒部１０が後方に移動する初期の段階で、弁体３の上下流の圧力差による力とコイルスプリング１２の付勢力の和がコイルスプリング１８の付勢力よりも大きい場合に、弁体３は弁孔部４に押しつけて弁孔部４を閉じたままの状態で、補助コイルスプリング１８を押し縮めながら可動鉄棒部１０が後方に移動し、可動鉄棒部１０の前端面が凹所１５の底部から離れて凹所１５内を後方に移動し、これにより中央孔１５ａが開となって、少量のガスが中央孔１５ａから流れ弁孔部４を閉じている弁体３の両側の室を等圧にし圧力差による付勢力がなくなり圧縮された補助コイルスプリング１８を介して弁体３が後方に向けて押され、コイルスプリング１２に抗して弁体３が後方に移動し、弁孔部４を開とし、可動鉄棒部１０の後端部が磁石１４に磁着されて、弁孔部４の開状態を維持するものである。
【００２４】
上記のように大容量の計測ができるガスメータ１１において、ガス流路１の途中に双方向遮断弁よりなる遮断弁２を２個以上並列して設けることで、従来の小流量用に使用していた小型の双方向遮断弁をそのまま使用することが可能となり、大容量用だからといって、弁体３の径を大きくし且つ弁体３のストロークを大きくし且つコイルスプリングのばね力を大きくした大容量用の双方向遮断弁を特別に製作する必要がないものである。そして、従来の小流量用に使用していた小型の双方向遮断弁をそのまま使用することができるので、ストロークを大きくしなくてよい分小型化が図れるものである。
【００２５】
また、本発明のガス遮断弁装置は、駆動手段２０が一度に一つの駆動弁を順次駆動することを特徴とするものである。このガス駆動弁装置は既述の参考例と同様であるので図示を省略し、図１の符号を使用する。また、このガス遮断弁装置の駆動手段２０の出力のタイミングチャートを図４に示す。図４においてＹ軸の上側パルスを閉弁、下側パルスを開弁として表記した。
【００２６】
このガス遮断弁装置においては、遮断弁を閉じるとき、駆動手段２０はまず第１の遮断弁２ａに電池１９の電力を供給して遮断弁２ａを閉じ、次に第２の遮断弁２ｂに電力を供給して遮断弁２ｂを閉じる。遮断弁を開くときは、駆動手段２０は電流の印加の仕方を変えて（この実施形態では開動作時とは逆方向の電流）、まず第１の遮断弁２ａに電池１９の電力を供給して遮断弁２ａを開き、次に第２の遮断弁２ｂに電池１９の電力を供給して遮断弁２ｂを開く、という動作を行う。
【００２７】
遮断弁２を駆動する際、複数の遮断弁２を同時に駆動すると大電流が必要となり、電池１９の電圧が低下する。また、駆動手段２０も大電流に耐え得る素子（トランジスタなど）が必要である。しかし、本発明のガス遮断弁装置にあっては、一度に一つの遮断弁２を駆動する電流負荷に耐え得る駆動手段２０、電池１９の仕様でよいため、電池１９の電圧のドロップが小さくでき、駆動手段２０を構成する素子（トランジスタなど）も小容量のものでよいため、電池１９、駆動手段２０を構成する部品の小型化が可能であるという利点を持つ。
【００２８】
なお、添付図面に示す実施形態では、本発明のガス遮断装置を大容量のガスメータ１１に装備した例を示しているが、ガスメータ１１に限らず、本発明のガス遮断装置はガス使用状態の異常時に弁孔部を遮断する弁構造を有す種々の装置に適用できるのは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明にあっては、上述のように、ガス流路の途中に２個以上の遮断弁を並列に設け、この遮断弁を電流の印加の仕方を変えることで弁体によって弁孔部を閉じたりあるいは開いたりするのを選択できるようにした電磁弁により構成してあるので、ガス流路を大きく確保するものにおいて通信等による遠隔操作で弁体による弁孔の開閉操作ができるようにした双方向遮断弁を用いるに当たって、従来使用されている小流量用の小型の双方向遮断弁を複数並列して使用することができて、特別に大流量用の双方向遮断弁を製造する必要がなくてコストダウンが図れ、更に、小型の双方向遮断弁を使用するので、弁体のストロークが小さくて装置の小型化が可能で、更に、弁体の径が小さいので弁体のふらつきを防止できるものであって、安定して流路を閉じることができるものである。
【００３０】
また、複数の遮断弁を閉じるとき、駆動手段はまず一つの遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を閉じ、次に他の遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を閉じ、複数の遮断弁を開くときには、駆動手段は電流の印加の仕方を変えて、まず一つの遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を開き、次に他の遮断弁に電池の電力を供給して該遮断弁を開く、という動作を行うため、一度に一つの遮断弁を駆動する電流負荷に耐え得る駆動手段、電池の仕様でよく、電池、駆動手段を構成する部品の小型化が可能であるという利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例の断面図である。
【図２】  同上の正面図である。
【図３】  同上の遮断弁の機構を説明する説明図である。
【図４】  本発明のガス遮断弁装置の駆動手段のタイミングチャートである。
【図５】  従来例の正面図である。
【図６】  従来例の要部断面図である。
【符号の説明】
１  ガス流路
２ａ，２ｂ  遮断弁
３  弁体
４  弁孔部
１９  電池
２０  駆動手段
【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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