(57)【要約】【課題】既存の膜式ガスメータの外形寸法を変更しないで圧力損失を低減し、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。【解決手段】膜式ガスメータは、往復運動可能な計量膜１４と膜蓋１１とにより区分される計量室１２と、計量室１２へのガスの供給及び計量室１２からのガスの排出のための給排路を有する分配室１３と、分配室１３に対するガスの供給及び分配室１３からのガスの排気を制御する回転バルブと、計量室１２に流入するガスの圧力差による計量膜１４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。計量膜１４と膜蓋１１とにより区分された外側の計量室１２と分配室１３とを給排気口１７で連通すると共に、給排気口１７の底面と分配室１３の底面とを同一深さにする。【選択図】図２
2009121980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動可能な計量膜と膜蓋と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有する分配室と、該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、
前記計量膜と前記膜蓋とにより区分される外側の計量室と前記分配室とを給排気口で連通すると共に、該給排気口の底面と前記分配室の底面とを同一深さにすることを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項２】
前記給排気口を挟んで前記外側の計量室に対向する位置の前記分配室の側壁は、該側壁の水平方向の断面の一部又は全部が円弧の形状をなしており、その半径Ｒが前記分配室の流路幅Ｗに対して、Ｒ≧Ｗ／２であることを特徴とする請求項１に記載の膜式ガスメータ。
【請求項３】
往復運動可能な計量膜と膜蓋と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有する分配室と、該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、
前記計量膜と前記膜蓋とにより区分される外側の計量室と前記分配室とを連通する給排気口を設け、
該給排気口を挟んで前記外側の計量室に対向する位置の前記分配室の側壁は、該側壁の水平方向の断面の一部又は全部が円弧の形状をなしており、その半径Ｒが前記分配室の流路幅Ｗに対して、Ｒ≧Ｗ／２であ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】
従来から、ガスの使用量を計量するために膜式ガスメータが用いられている。図６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。
【０００３】
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。
【０００４】
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の回転に伴って、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。
【０００５】
上述のごとき膜式ガスメータは、計量法により定められている圧力損失時の流量から使用最大流量が定められており、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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は、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載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。
【０００８】
また、特許文献２には、膜式ガスメータのガス出口側の圧力損失を低減する技術が開示されている。この膜式ガスメータでは、計量室の上に有する分配室の排出口を上蓋のガス出口よりも大口径に形成し、送出パイプを分配室の排出口側から上蓋のガス出口側に向かって徐々に小径となるテーパ形状に形成している。
【０００９】
また、特許文献３に記載の膜式ガスメータは、上蓋の横幅方向外側部に縦向きのガス入口を有し、ガス入口の真下には前方にガスを送り込む弁室を備え、弁室後端部を遮断弁用止板で閉鎖し、弁室前端部に弁座を有し、弁座に密接する弁ゴムの後面側には弁ゴムを弁座に押し付ける弁板を配置して弁体を形成し、ガス使用時に平面視した場合にはガス入口内の円柱空間真下に弁体が弁座から離れて配置され、異常時には弁座に弁体が密接する。そして、この膜式ガスメータでは、弁室の口径を局部的に広げる凹部を、ガス入口と弁室の境目部分であって弁室の横幅方向内側で且つ弁ゴムの後面よりも前側に少なくとも形成してある。
【特許文献１】特開２００１−２９６１５９号公報
【特許文献２】特開２００５−２８３２４４号公報
【特許文献３】特開２００５−２８３２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
しかしながら、特許文献１−３をはじめとする従来技術では、未だに流路抵抗を減らす余地を残しており、十分に流路抵抗を減らせるものではない。
【００１２】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、既存の膜式ガスメータの外形寸法を変更しないで圧力損失を低減し、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、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述のごとき課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、往復運動可能な計量膜と膜蓋と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有する分配室と、該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、前記計量膜と前記膜蓋とにより区分される外側の計量室と前記分配室とを給排気口で連通すると共に、該給排気口の底面と前記分配室の底面とを同一深さにすることを特徴としたものである。
【００１４】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記給排気口を挟んで前記外側の計量室に対向する位置の前記分配室の側壁は、該側壁の水平方向の断面の一部又は全部が円弧の形状をなしており、その半径Ｒが前記分配室の流路幅Ｗに対して、Ｒ≧Ｗ／２であることを特徴としたものである。
【００１５】
第３の技術手段は、往復運動可能な計量膜と膜蓋と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有する分配室と、該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、前記計量膜と前記膜蓋とにより区分される外側の計量室と前記分配室とを連通する給排気口を設け、該給排気口を挟んで前記外側の計量室に対向する位置の前記分配室の側壁は、該側壁の水平方向の断面の一部又は全部が円弧の形状をなしており、その半径Ｒが前記分配室の流路幅Ｗに対して、Ｒ≧Ｗ／２であ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外形寸法を変更しないで圧力損失を低減し、ガスの使用最大流量を拡大することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る膜式ガスメータについて、一構成例を挙げて図面を参照しながら説明する。本発明に係る膜式ガスメータは、気体の流量を測定する流量計であり、圧力損失を低減させる構造に特徴を有する。
【００１８】
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、図２は、図１の膜式ガスメータの流路本体を示す分解斜視図である。図１及び図２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は遮断弁、５は弁室、６はリンク機構、７は回転バルブ、８はバルブシート、９はバルブシート台、１０は流路本体（ガスメータ本体）、１１は膜蓋、１２は計量室、１３は分配室、１４は計量膜、１５は出口管、１６は伝達レバー、１７は給排気口である。
【００１９】
図１に示すように、膜式ガスメータには、流路本体１０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１０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。上ケース３には、出口２の内側に出口管１５が設けられている。
【００２０】
流路本体１０の内側上部にはバルブシート台９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９の上側空間に弁室５が形成され、また下側空間に分配室１３と計量室１２とが形成されている。ここで、入口１と弁室５との間には遮断弁４が設けられており、マイクロコンピュータ等でなる制御部（図示せず）によってユーザの遮断操作を受け付けたときや各種センサにより異常が判断されたときに、遮断弁４が閉じて流れを遮断する。
【００２１】
また、バルブシート台９の上側には、バルブシート８と、バルブシート８上に回転可能に軸支されバルブシート８に摺接する回転バルブ７とが備えられている。回転バルブ７は、分配室１３に対するガスの供給及び分配室１３からのガスの排気を制御する。また、弁室５には、計量室１２に流入するガスの圧力差による計量膜１４の往復運動を回転バルブ７に伝えるリンク機構６が設けられている。
【００２２】
また、流路本体１０は、前後方向の中央部に設けられている仕切壁（前後仕切壁）により前後一対の計量室１２に区分されており、外部両側に膜蓋１１が設けられている。これら一対の計量室１２には、それぞれ往復運動可能な計量膜１４が備えられる。従って、図１で例示する膜式ガスメータは、流路本体１０、前後仕切壁、２つの膜蓋１１、及び２つの計量膜１４により４つの計量空間が形成されており、ぞれぞれが計量室１２となる。なお、図１では１つの計量室１２の位置を大まかに示しているだけである。
【００２３】
また、分配室１３は、計量室１２へのガスの供給及び計量室１２からのガスの排出のための給排路を有する。この給排路の一部として、計量膜１４と膜蓋１１とにより区分されてなる外側の計量室（以下、外側計量室という）１２と分配室１３とを連通する給排気口１７が設けられている。
【００２４】
上述のごとき構成により、入口１から流入するガスは、弁室５を経て回転バルブ７のゲートを通過し、バルブシート８に設けられた分配口とバルブシート台９に設けられた分配室口とを通って分配室１３に流入し、分配室１３の給排路に従って最終的に給排気口１７から計量室１２に吸気される。ここでは、回転する回転バルブ７のゲートの位置で決まるいずれかの計量室１２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１４が往復運動し、吸気された計量室１２の反対側の計量室１２に充満していたガスは、計量膜１４により圧力がかけられて最終的に給排気口１７から分配室１３に排気され、さらにバルブシート台９の分配室口とバルブシート８の分配口を介して回転バルブ７の内部空間を通り、再度流路本体１０内の出口通路を通って、バルブシート台９の排気口から出口管１５を経由して出口２に排気される。
【００２５】
このような膜式ガスメータの計量原理としては、まずガスを一定容積の計量室１２に入れ、充てん後、排出する。これを繰り返して、回転バルブ７の回転運動の回転数を容積単位（ｍ３，Ｌ）に換算してガス流量を計量し、カウンタに表示するものである。この計量原理は図６を参照して説明した通りであるが、図１の構成で簡単に説明する。計量膜１４がリンク機構６に間接的に連結され、リンク機構６が回転バルブ７に連結されている。そして計量室１２に対するガスの流入に伴って、膜式ガスメータの前後方向に計量膜１４が往復移動することにより、リンク機構６が動作して回転バルブ７を回転させ、次の計量室１２にガスが流入する。回転バルブ７の回転運動は伝達レバー１６で例示するクランク機構によっ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。
【００２６】
図３は、従来の膜式ガスメータにおける外側計量室に連通する分配室の一部を示す垂直断面図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る膜式ガスメータにおける外側計量室に連通する分配室の一部を示す垂直断面図である。図３及び図４で例示する断面構造は、共に図１及び図２で例示した膜式ガスメータにおいて組み込むことができる。
【００２７】
従来の外側計量室１２に連通する分配室１３は、図３に示すように、成形性や塗装の効率を考慮して流路本体１０の外形形状と必要な外壁の肉厚からその形状が決められている。
【００２８】
外側計量室１２に連通するこのような形状をもつ分配室１３の流れは、可視化実験及びシミュレーションを行った結果、流量が４．０ｍ3／ｈで図３の矢印で示すようになった。より具体的には、外側計量室１２に連通する分配室１３の内部の流れは流入（吸気）時と流出（排気）時で異なる流れ場を形成するが、特に流入時において図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。ここで、回転バルブ７、バルブシート８及びバルブシート台９を通過後に分配室１３に流入する流れは、Ａ部及びＢ部に大きな渦を形成しながら給排気口１７に向かっているのが分かる。
【００２９】
一方、外側計量室１２に連通する本実施形態における分配室１３は、図４に示すように、その底面１３ａを上述した給排気口１７の底面と同一深さに構成している。また、図４では流路本体１０の形状を従来から変更して分配室１３の底面１３ａと給排気口１７の底面とを同じ深さとしたが、図３に示すような構造の分配室１３に別途図４と同じ深さとなるような嵌め込み部品を取り付けてもよい。
【００３０】
外側計量室１２に連通するこのような形状をもつ本実施形態の分配室１３の流れは、可視化実験及びシミュレーションを行った結果、流量が４．０ｍ3／ｈで図４の矢印で示すようになった。より具体的には、外側計量室１２に連通する分配室１３の内部の流れは流入（吸気）時と流出（排気）時で異なる流れ場を形成するが、給排気口１７の底面に対して分配室底面１３ａを同一深さにすることにより、流入時において図４の矢印で示すように図３の給排気口１７より底側のＡ部に発生していた渦は無くなり、図３のＢ部の渦も図４のＢ部で示すように小さくなっているのが分かる。このように流れ場が改善されることによって、流れはスムーズに給排気口１７に導かれるように改善される。
【００３１】
以上説明したように、分配室底面１３ａを給排気口１７の底面と同一深さに構成することで、流れをスムーズにできるため流体抵抗を減らすことができ、結果として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。また、このような構成は、既存の膜式ガスメータの外形のまま、或いは外形寸法に収まるように実現することができる。
【００３２】
図５は、本発明の他の実施形態に係る膜式ガスメータにおける流路本体の上面図で、流路本体のうち外側計量室に連通する分配室の一部を示している。
【００３３】
本発明の他の実施形態における分配室１３の側壁のうち、色付けで図示した給排気口１７につながった側壁は、その水平方向の断面の一部又は全部が図５で円弧の矢印Ｃの範囲で示すように、円弧の形状をなしている。ここで、給排気口１７につながった側壁とは、給排気口１７を挟んで外側計量室１２に対向する位置の分配室１３の側壁を指す。そして、その円弧の半径Ｒが分配室１３の流路幅Ｗに対して、Ｒ≧Ｗ／２を満たすように構成している。このような構成は、図４で例示した実施形態の構成と併用してもしなくてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、流路幅Ｗの半分以上の流れが円弧形状（Ｒ形状）の側壁に流入するか円弧形状（Ｒ形状）の側壁に流出するため、渦や剥離を解消することができ、さらに給排気口１７への流れがスムーズになり、膜式ガスメータ全体の圧力損失が低減する。また、このような構成は、既存の膜式ガスメータの外形のまま実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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の膜式ガスメータの流路本体を示す分解斜視図である。
【図３】従来の膜式ガスメータにおける外側計量室に連通する分配室の一部を示す垂直断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る膜式ガスメータにおける外側計量室に連通する分配室の一部を示す垂直断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る膜式ガスメータにおける流路本体の上面図である。
【図６】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】
【００３６】
１…ガスの入口、２…ガスの出口、３…上ケース、４…遮断弁、５…弁室、６…リンク機構、７…回転バルブ、８…バルブシート、９…バルブシート台、１０…流路本体、１１…膜蓋、１２…計量室、１３…分配室、１４…計量膜、１５…出口管、１６…伝達レバー、１７…給排気口、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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