特許 7285169 膜式ガスメータおよびその磁気式ガス流量検出機構の交換方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-24

(45)【発行日】2023-06-01

(54)【発明の名称】膜式ガスメータおよびその磁気式ガス流量検出機構の交換方法

(51)【国際特許分類】

   G01F 3/22 20060101AFI20230525BHJP

【ＦＩ】

G01F3/22 A

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019153311

(22)【出願日】2019-08-24

(65)【公開番号】P2021032709

(43)【公開日】2021-03-01

【審査請求日】2022-04-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000222657

【氏名又は名称】東洋計器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090170

【弁理士】

【氏名又は名称】横沢 志郎

(72)【発明者】

【氏名】土田 泰秀

(72)【発明者】

【氏名】土田 泰正

(72)【発明者】

【氏名】岩原 伸宏

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２０６６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭５０－１８５２９（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】特開平１－９２６１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｆ １／００－ ９／０２

Ｇ０１Ｆ１５／００－１５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス流量の計量室を仕切っている計量膜の往復運動に連動させて前記計量室の開閉弁を開閉するクランク機構と、
前記クランク機構に、ガス流量検出用の磁石を取り付けるための磁石取付け機構と、
を有しており、
前記クランク機構は、
メータケースによって、前記計量膜の往復運動に連動して中心軸線回りに回転可能に支持されている回転軸と、
前記回転軸の回転に伴って前記中心軸線を中心として所定の半径で公転運動を行うクランク軸と、
前記クランク軸の公転運動を前記開閉弁の開閉運動に変換するために、前記クランク軸に回動可能に連結されたアーム揺動端を備えたクランクアームと、
を有しており、
前記磁石取付け機構は、
前記ガス流量検出用の磁石としての第１磁石を取り付けるために、前記クランクアームにおける前記アーム揺動端から離れた部位に配置した第１磁石装着部と、
前記第１磁石装着部に装着固定可能な装着端を備えたホルダアームと、
前記中心軸線を中心として揺動可能に前記ホルダアームに連結されたホルダ揺動端および前記ガス流量検出用の磁石としての第２磁石を取り付けるための第２磁石装着部を備えたマグネットホルダと、
前記マグネットホルダの前記第２磁石装着部に取り付ける前記第２磁石を、前記中心軸線回りに回転可能に支持するために、前記メータケースに取り付けた支軸と、
を有していることを特徴とする膜式ガスメータ。

【請求項2】

ガス流量の計量室を仕切っている計量膜の往復運動に連動させて前記計量室の開閉弁を開閉するクランク機構を備えた膜式ガスメータにおける磁気式ガス流量検出機構の交換方法であって、
前記クランク機構は、
前記膜式ガスメータのメータケースによって、前記計量膜の往復運動に連動して中心軸線回りに回転可能に支持されている回転軸と、
前記回転軸の回転に伴って前記中心軸線を中心として所定の半径で公転運動を行うクランク軸と、
前記クランク軸の公転運動を前記開閉弁の開閉運動に変換するために、前記クランク軸に回動可能に連結されたアーム揺動端を備えたクランクアームと、
を有しており、
交換前の前記磁気式ガス流量検出機構である第１磁気検出機構は、
前記クランクアームにおける前記アーム揺動端から離れた部位に配置した第１磁石装着部に装着されている第１磁石と、
前記クランクアームの揺動に伴って移動する前記第１磁石の通過を検出するために、前記メータケースに取り付けた第１磁気センサと、
を有しており、
交換後の前記磁気式ガス流量検出機構である第２磁気検出機構として、第２磁石と第２磁気センサとを用意し、
前記第２磁石を前記クランク機構に取り付けるための磁石取付け機構として、
前記第１磁石装着部に装着固定可能な装着端を備えたホルダアームと、
前記中心軸線を中心として揺動可能に前記ホルダアームに連結されたホルダ揺動端および前記第２磁石が取り付けられた第２磁石装着部を備えたマグネットホルダと、
前記マグネットホルダの前記第２磁石装着部に取り付ける前記第２磁石を、前記中心軸線回りに回転可能に支持するために、前記メータケースに取り付ける支軸と、
を用意し、
前記クランクアームの前記第１磁石装着部から前記第１磁石を取り外し、代わりに、前記ホルダアームの前記装着端を前記第１磁石装着部に装着し、
前記メータケースに取り付けた前記支軸によって、前記第２磁石を前記中心軸線回りに回転可能に支持し、
前記第１磁気センサを取り外し、代わりに、前記第２磁気センサを前記第２磁石に対峙する前記メータケースの部位に取付けることを特徴とする膜式ガスメータの磁気式ガス流量検出機構の交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は磁気式ガス流量検出機構を備えた膜式ガスメータに関し、更に詳しくは、磁気式ガス流量検出機構の磁石取付け機構、および、磁気式ガス流量検出機構の交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

膜式ガスメータにおいては、一般に、ガス流量の計量室を仕切っている計量膜の往復運動に連動させて計量室の開閉弁を開閉するためにクランク機構が搭載されている。図５に示すように、膜式ガスメータのクランク機構１００は、中心軸線１０１を中心として回転可能に支持されている回転軸１０２と、回転軸１０２の回転に伴って中心軸線１０１を中心として一定の半径で公転運動を行うクランク軸１０３とを備えている。計量膜の往復運動は、一対のクランクアーム（大肘金および小肘金）を介して、クランク機構１００に伝達され、クランク機構１００は中心軸線１０１を中心とする回転運動を行う。クランク機構１００の回転運動は、不図示のリンク機構を介して、計量膜の往復運動に連動する開閉弁の開閉運動に変換される。

【0003】

また、膜式ガスメータにおけるガス流量の検出機構としては一般に磁気センサ方式が採用されている。このような磁気式ガス流量検出機構においては、クランク機構１００に、ガス流量検出用の磁石１０６を取り付けるための磁石装着部１０７が備わっている。磁石装着部１０７は、クランクアーム１０４（小肘金）における揺動端１０５から離れた部位に配置されており、上方から例えば円盤状の磁石１０６を装着可能である。この磁石装着部１０７に装着された磁石１０６は、クランク機構１００の中心軸線１０１を中心とする回転運動に伴って揺動するクランクアーム１０４によって、楕円状軌道に沿って移動する。膜式ガスメータのメータケースには、磁石１０６の通過位置に対峙する部位に磁気センサとしてリードスイッチ（図示せず）が配置されている。クランク機構１００が１回転する間にリードスイッチによる検出領域を磁石１０６が１回通過し、１周期１パルスの検出信号が出力され、この検出信号に基づきガス流量が計測される。

【0004】

このような磁気式ガス流量検出機構では、検出信号のパルス出力間隔が広く、検出精度が十分でない場合がある。特許文献１には、既存の膜式ガスメータにおける磁気式ガス流量検出機構によるガス流量の計測精度を高めるための方法が提案されている。この方法では、ガス流量検出用の磁石を、クランク機構の回転軸上に位置するように配置し、回転軸の回転中心線回りに回転する磁石の回転磁界をＭＲセンサ等の磁気センサを用いて検出している。これにより、１回転８パルスの検出信号を得ることができ、検出精度を高めることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第６４３６６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記の特許文献１に開示の方法では、既設の膜式ガスメータのクランク機構の全体を、磁石を取り付けたプラスチック製の一体成型品であるクランク機構に交換することで、検出精度を高めている。すなわち、図５に示すクランク機構１００を構成している回転軸１０２、クランク軸１０３、磁石１０６が搭載されたクランクアーム１０４を含むクランク機構１００の部品一式を、新たなクランク機構に交換している。このように部品一式を交換する必要があるので、交換コストが高く、交換作業も簡単ではない。

【0007】

本発明の目的は、既設の膜式ガスメータのクランク機構における必要最小限の数の部品を交換するだけで、検出精度の高い磁気式ガス流量検出機構に交換可能な磁石取付け機構を備えた膜式ガスメータ、および、膜式ガスメータにおける磁気式ガス流量検出機構の交換方法を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の膜式ガスメータの磁石取付け機構においては、既存のクランク機構におけるクランクアーム（小肘金）の磁石装着部を利用して、クランクアームに沿ってホルダアームを取り付け、このホルダアームに、磁石を付けたマグネットホルダを取り付けて、磁石をクランク機構の中心軸線上に位置させるようにしている。また、磁石を取り付けたホルダアームの部位に設けた軸穴に、メータケース（上ケース）に取り付けた支軸を嵌めて、磁石が中心軸線回りに回転するようにホルダアームを支持している。

【0009】

本発明によれば、既設の膜式ガスメータを、計測精度の高い磁気式ガス流量検出機構に変更するには、既設の磁石および磁気センサを外し、ホルダアーム、磁石付きのマグネットホルダ、支軸および磁気センサを取り付ければよい。計量膜の往復運動に応じて開閉弁を開閉するためのクランク機構を含む既設の動力伝達機構の構成部品に変更を加える必要が無い。よって、交換コストを抑えることができ、また、交換作業も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明を適用した膜式ガスメータを、上ケースを取り外した状態で斜め後方から見た場合の概略斜視図である。

【図2】図１の膜式ガスメータの概略断面図である。

【図3】図１の膜式ガスメータのクランク機構および磁気式ガス流量検出機構の主要部分を示す斜視図、平面図、正面図、側面図である。

【図4】膜式ガスメータのクランク機構および磁気式ガス流量検出機構の参考例を示す斜視図である。

【図5】一般的な膜式ガスメータのクランク機構および磁気式ガス流量検出機構を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は実施の形態に係る膜式ガスメータを、その上ケースを取り外した状態で、斜め後方から見た場合の概略斜視図である。図２は、膜式ガスメータを、図１のＡ－Ａ´線に沿って切断した場合の概略断面図である。膜式ガスメータ１の基本構造は従来のものと同様であるので、本発明に関係する部分のみを説明する。

【0013】

膜式ガスメータ１のメータケース２は、上ケース３および下ケース４から構成されており、下ケース４の内部に、前後一対のガス流量の計量室５Ｆ、５Ｒが配置されている。上ケース３の内部には、前後の計量室５Ｆ、５Ｒを仕切っている前後の計量膜６Ｆ、６Ｒの往復運動に連動して、前後の計量室５Ｆ、５Ｒの開閉弁７Ｆ、７Ｒが開閉する。上ケース３の内部には、前後の計量膜６Ｆ、６Ｒの往復運動に連動して、前後の計量室５Ｆ、５Ｒの開閉弁７Ｆ、７Ｒを開閉させるためのクランク機構２０が配置されている。

【0014】

公知のように、前後の計量膜６Ｆ、６Ｒの往復運動は、前後の翼軸８Ｆ、８Ｒの回転運動に変換される。翼軸８Ｆ、８Ｒの回転運動は、一対のクランクアーム９Ａ、９Ｂ（大肘金）および一対のクランクアーム１０Ａ、１０Ｂ（小肘金）を介して、クランク機構２０の回転運動に変換される。クランク機構２０は、前後のリンク１１Ｆ、１１Ｒを介して、前後の計量室５Ｆ、５Ｒの開閉弁７Ｆ、７Ｒに連結されている。クランク機構２０によって、計量膜６Ｆ、６Ｒの往復運動に連動させて開閉弁７Ｆ、７Ｒが交互に開閉する。

【0015】

クランク機構２０には、その回転を利用してガス流量を検出するための磁気式ガス流量検出機構４０が付設されている。図２に示すように、本例の磁気式ガス流量検出機構４０は、磁石４１と磁気センサ４２を備えている。磁石４１はクランク機構２０に取り付けられている。磁気センサ４２は、上ケース３の内部に形成した略水平に延びる仕切り壁部分３ａを挟み、上側から磁石４１に対峙する位置に配置されている。なお、図２において、クランク機構２０および磁気式ガス流量検出機構４０の部分を、灰色を付して示してある。

【0016】

（クランク機構）
図３（ａ）はクランク機構２０および磁気式ガス流量検出機構４０の主要部分を示す斜視図であり、図３（ｂ）は矢印ｂの方向から見た場合の平面図であり、図３（ｃ）は矢印ｃの方向から見た場合の正面図であり、図３（ｄ）は矢印ｄの方向から見た場合の側面図である。

【0017】

図１～図３を参照して説明すると、クランク機構２０は回転軸２１を備えており、回転軸２１は、中心軸線２２回りに回転可能な状態で垂直に支持されている。具体的には、図１に示すように、前後の計量室５Ｆ、５Ｒの上側に、分配室１２が下ケース４の上端部に取り付けられており、この分配室１２に取り付けたクランク台１３に、回転可能な状態で回転軸２１が垂直に支持されている。回転軸２１の上端には下クランク板２３が水平に固定されている。下クランク板２３における回転軸２１から所定の距離だけ水平方向に離れた部位には、第１クランク軸２４が垂直に取付けられている。第１クランク軸２４には、図１に示すように、前後のリンク１１Ｆ、１１Ｒの一端が、揺動可能に連結されている。リンク１１Ｆ、１１Ｒの他端は、前後の計量室５Ｆ、５Ｒの開閉弁７Ｆ、７Ｒの側に連結されている。

【0018】

第１クランク軸２４の上端には、上クランク板２６が水平に固定されている。上クランク板２６における中心軸線２２から所定の距離だけ水平方向に離れた部位であって、第１クランク軸２４に対して中心軸線２２回りに所定の角度離れた部位、例えば略９０°離れた部位には、第２クランク軸２７が垂直に固定されている。

【0019】

第２クランク軸２７には、図１に示すように、クランクアーム１０Ａ、１０Ｂ（小肘金）の一端が水平に連結されている。図３には一方のクランクアーム１０Ａ（小肘金）のみを示す。クランクアーム１０Ａの一方の端部には上下方向に貫通する軸穴１０ａが形成されており、第２クランク軸２７は軸穴１０ａを貫通して上方に突出している。第２クランク軸２７を中心として、クランクアーム１０Ａは水平方向に揺動可能である。

【0020】

（磁石取付け機構）
次に、ガス流量検出用の磁石４１を取り付けるためにクランク機構２０に設けた磁石取付け機構を説明する。本例の磁石取付け機構６０は、クランクアーム１０Ａ（小肘金）に設けた第１磁石装着部６１と、ホルダアーム６２と、マグネットホルダ６３と、マグネットホルダ６３に設けた第２磁石装着部６４と、上ケース３の仕切り壁部分３ａに取り付けた棒軸６５（支軸）とを備えている。

【0021】

第１磁石装着部６１は、クランクアーム１０Ａ（小肘金）における両端の揺動端の間の部位において、上方に開口した円形凹部を備えている。クランクアーム１０Ａの上方には、クランクアーム１０Ａに沿って水平にホルダアーム６２が配置されている。ホルダアーム６２の一端は、下方に垂直に突出した連結軸６２ａを備えた装着端となっている。連結軸６２ａは、上方から、第１磁石装着部６１に装着され、ここに固定されている。ホルダアーム６２の他方の端部６２ｂは、第２クランク軸２７の真上に位置しており、ここには上下方向に貫通する軸穴６２ｃが形成されている。

【0022】

ホルダアーム６２の上側には水平にマグネットホルダ６３が配置されている。マグネットホルダ６３の一方の端部には、下方に垂直に延びる円筒軸６３ａが形成されている。円筒軸６３ａは、ホルダアーム６２の軸穴６２ｃに上側から挿入されている。軸穴６２ｃに挿入された円筒軸６３ａには、下側から、第２クランク軸２７の上端部が回動可能な状態で挿入されている。ホルダアーム６２はクランクアーム１０Ａと一体となって、第２クランク軸２７を中心として、水平方向に揺動可能である。また、マグネットホルダ６３は、第２クランク軸２７を中心として、水平方向に揺動可能となっている。

【0023】

マグネットホルダ６３の他方の端の側には、リング状の磁石４１が水平に搭載されている。マグネットホルダ６３には、上方に垂直に延びる円筒軸が第２磁石装着部６４として形成されている。円筒軸は、磁石４１の中心穴４１ａに下側から嵌め込まれている。ここで、円筒軸は、クランク機構２０の回転軸２１の中心軸線２２上に位置している。また、上ケース３の仕切り壁部分３ａにおける中心軸線２２上の部位には、下方に垂直に延びる棒軸６５が取り付けられている。棒軸６５は、円筒軸に上側から挿入されている。これにより、マグネットホルダ６３に搭載されている磁石４１は、中心軸線２２を中心として回転する。また、仕切り壁部分３ａを挟み、磁石４１に対して真上から対峙する部位に、磁気センサ４２、例えばＭＲセンサが取り付けられている。

【0024】

（磁石取付け機構の交換）
ここで、本例の膜式ガスメータ１のクランク機構２０は、先に説明した図５に示す既存の膜式ガスメータのクランク機構１００と同一構成である。また、既存の膜式ガスメータにおける磁気式ガス流量検出機構は、クランクアーム１０４（小肘金）に設けた磁石装着部１０７に搭載された磁石１０６と、これに対峙するメータケースの部位に取付けたリードスイッチとから構成されている。クランクアーム１０４および磁石装着部１０７は、本例のクランクアーム１０Ａおよび第１磁石装着部６１と同一である。

【0025】

したがって、既存の膜式ガスメータにおける磁気式ガス流量検出機構である磁石１０６およびリードスイッチを、本例の膜式ガスメータ１の磁気式ガス流量検出機構４０を構成する磁石４１および磁気センサ４２に交換して、ガス流量計測の精度を高めるためには、次のようにすればよい。

【0026】

磁石取付け機構の構成部品として、既設あるいは既存の膜式ガスメータにおけるクランクアーム１０４の磁石装着部１０７に装着固定可能な装着端を備えたホルダアーム６２と、第２磁石装着部６４を備えたマグネットホルダ６３と、棒軸６５とを用意する。また、磁気式ガス流量検出機構４０の構成部品として、磁石４１と磁気センサ４２を用意する。

【0027】

既設の膜式ガスメータにおいて、クランクアーム１０４の磁石装着部１０７に装着されている既存の磁石１０６を取り外す。この代わりに、本例のホルダアーム６２の連結軸６２ａを装着する。第２磁石装着部６４に磁石４１が装着されたマグネットホルダ６３を、ホルダアーム６２に取り付ける。メータケース２の上ケース３における仕切り壁部分３ａに取り付けた棒軸６５によって、磁石４１を中心軸線２２回りに回転可能に支持する。また、リードスイッチを取り外し、代わりに、磁気センサ４２を取り付ける。

【0028】

なお、本例の磁気式ガス流量検出機構４０を取り外して、既存の磁気式ガス流量検出機構に戻すことも勿論可能である。この場合には、磁石取付け機構６０の構成部品であるホルダアーム６２、磁石４１が搭載されているマグネットホルダ６３および棒軸６５と、磁気センサ４２を取り外す。クランクアーム１０Ａの第１磁石装着部６１に磁石１０６を装着し、これに対峙するメータケース２の上ケース３の部位に、リードスイッチ等の磁気センサを取り付ければよい。

【0029】

このように、既存の磁気式ガス流量検出機構と本例による磁気式ガス流量検出機構４０との間の交換を、低コストで簡単な作業により行うことができる。

【0030】

（参考例：磁石取付け機構）
図４は磁石取付け機構の参考例を示す斜視図である。この図に示す磁石取付け機構８０は、クランク機構２０のクランクアーム１０Ｃと、マグネットホルダ６３と、マグネットホルダ６３に設けた第２磁石装着部６４と、メータケースの上ケース３における仕切り壁部分３ａに取り付けた棒軸６５（図３（ｃ）参照）とを備えている。なお、図４においては棒軸６５を省略してある。

【0031】

クランクアーム１０Ｃ（小肘金）は、既存のクランクアーム１０４（図５）、上記のクランクアーム１０Ａ（図１～３）とは異なり、第１磁石装着部６１が備わっていない。また、クランクアーム１０Ｃにおける一端に形成されている軸穴から上方に突出している第２クランク軸２７の上端部には、マグネットホルダ６３の一方の端部が回動可能に取り付けられる。マグネットホルダ６３は、第２クランク軸２７を中心として、水平方向に揺動可能となっている。

【0032】

この構成の磁石取付け機構８０を用いる場合には、図５に示すクランク機構１００の構成部品であるクランクアーム１０４を交換する必要があるが、ホルダアーム６２が不要となる。よって、この場合においても、クランク機構２０の全体を交換する場合等に比べて、交換コストを抑えることができる。

【符号の説明】

【0033】

１ 膜式ガスメータ
２ メータケース
３ 上ケース
３ａ 仕切り壁部分
４ 下ケース
５Ｆ、５Ｒ 計量室
６Ｆ、６Ｒ 計量膜
７Ｆ、７Ｒ 開閉弁
８Ｆ、８Ｒ 翼軸
９Ａ、９Ｂ クランクアーム（大肘金）
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ クランクアーム（小肘金）
１０ａ 軸穴
１１Ｆ、１１Ｒ リンク
１２ 分配室
１３ クランク台
２０ クランク機構
２１ 回転軸
２２ 中心軸線
２３ 下クランク板
２４ 第１クランク軸
２６ 上クランク板
２７ 第２クランク軸
２８ クランクアーム
４０ 磁気式ガス流量検出機構
４１ 磁石
４１ａ 中心穴
４２ 磁気センサ
６０ 磁石取付け機構
６１ 第１磁石装着部
６２ ホルダアーム
６２ａ 連結軸
６２ｂ 端部
６２ｃ 軸穴
６３ マグネットホルダ
６３ａ 円筒軸
６４ 第２磁石装着部
６５ 棒軸
８０ 磁石取付け機構
１００ クランク機構
１０１ 中心軸線
１０２ 回転軸
１０３ クランク軸
１０４ クランクアーム
１０５ 揺動端
１０６ 磁石
１０７ 磁石装着部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】