JP2000035349A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い流量範囲で正確なガス等の流体流量を測
定することができる流量計を提供する。 【解決手段】 小流量用流速センサ１５および大流量用
流速センサ１６を、ガス２０の流れの方向に沿った１直
線上にのらないように配置する。小流量用流速センサ１
５により生じた乱流の影響が大流量用流速センサ１６に
及ぶのを効果的に防止でき、大流量用流速センサ１６に
おける流速の検出精度も向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の流
量を測定するための流量計に係り、特に広い流量範囲で
正確に流量を測定することができるようにした流量計に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス等の流体の流量を計測する流量計に
は、流速センサを流路中に配置し、この流速センサによ
って得られた流速に流路の断面積を乗算して流量を算出
するようにしたものがある。この種の流路計において
は、単一の流速センサを用いて流量測定範囲を十分広く
とることが困難であることから、流量測定範囲を例えば
大流量域と小流量域の２つに分けて、各範囲を大流量域
用の流速センサと小流量域用の流速センサとに分担さ
せ、これらの各流量センサからの出力信号を切り替えて
流量を算出するようにしているものもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような複数の流速センサを用いて構成した流量計にお
いては、一方の流速センサの存在によって流体の流れに
乱れが生じ、この乱れが他方の流速センサの測定精度に
悪影響を及ぼす可能性があった。したがって、広い流量
測定範囲にわたって高精度に流量を測定することは困難
であった。

【０００４】ところで、家庭用のガスメータとして、通
過するガスの流量を計測する機能の他に、マイクロコン
ピュータを搭載して安全機能を付加したものが実用化さ
れている。この安全機能は、例えば、所定量以上のガス
流量を検出した場合や所定のガス流量を所定時間以上検
出した場合に、ガス遮断弁を駆動してガス流路を遮断さ
せるようにしたものである。これらの機能により配管中
の漏洩や、不自然なガスの流出などを検出して、事故を
未然に防止し、安全性を担保することができる。しかし
ながら、このような機能が正確に作動するためには、広
い流量範囲でのガス流量の正確な測定が望まれる。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、広い流量範囲で正確なガス等の流体
流量を測定することができる流量計を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量計
は、流体が通過する流路に設けられ、流体の流速に応じ
た信号を出力する複数の流速検知手段と、流量に応じ
て、複数の流速センサの出力信号の少なくとも１つに基
づいて流量を算出する流量演算手段とを備え、複数の流
速検知手段の各々が他の流速検知手段の存在によって生
ずる流体の乱流の影響を受けるのを排除するようにした
ものである。

【０００７】この流量計では、複数の流速検知手段は、
それぞれ、他の流速検知手段の存在によって生ずる流体
の乱流の影響を受けることがないので、各流速検知手段
からは安定した出力信号が得られる。そして、これらの
出力信号の少なくとも１つに基づいて流量が算出される
ので、安定した流量計測が可能となる。

【０００８】請求項２記載の流量計は、請求項１記載の
流量計において、複数の流速検知手段が流体の流れの方
向に沿った１直線上にのらない配置とすることにより、
流体の乱流の影響を排除するようにしたものである。こ
の流量計では、上流側の流速検知手段の存在により生じ
た流れの乱れは下流側の流速検知手段には及ばず、下流
側の流速検知手段からの出力信号が安定化する。

【０００９】請求項３記載の流量計は、請求項２記載の
流量計において、流体の流れの方向と直交する方向の流
路断面内における流速分布が、流路を形成する流路壁の
周面に沿った方向において不均一である場合には、複数
の流速検知手段のうちのいずれか１つを、流路壁の周面
に沿った方向の流速分布における最大流速位置に配置す
るようにしたものである。この流量計では、最大流速位
置に配置された流速検知手段は、高い感度で流速を検知
できる。ここで、「流体の流れの方向と直交する方向の
流路断面内における流速分布が、流路を形成する流路壁
の周面に沿った方向において不均一である場合」とは、
通常は、流路断面形状が円形以外である場合が該当す
る。

【００１０】請求項４記載の流量計は、請求項１記載の
流量計において、複数の流速検知手段をそれぞれ保持す
る保持部を流路を形成する流路壁に隙間も段差もなく平
滑に埋設することにより、流体の乱流の発生を抑制する
ようにしたものである。この流量計では、流速検知手段
の保持部と流路壁との間が平滑化されているので、ガス
がここを通過するときに乱流が生じにくく、他の流速検
知手段に対する乱流の影響が少ない。

【００１１】請求項５記載の流量計は、請求項１記載の
流量計において、複数の流速検知手段の相互の位置関係
が、一方が上流側で他方が下流側となるものである場合
には、さらに、各流速検知手段の間の流路のそれぞれに
第１の網状整流部材を配置することにより、流体の乱流
の影響を排除するようにしたものである。この流量計で
は、各流速検知手段の間の流路にそれぞれ設けられた第
１の網状整流部材の作用により、流速検知手段を通過し
たあとの流体の流れが整えられるので、他の流速検知手
段は乱流の影響を受けにくい。

【００１２】請求項６記載の流量計は、請求項１記載の
流量計において、複数の流速検知手段のうちのいずれか
一の流速検知手段を流路における上流側に配置し、他の
流速検知手段を流路における下流側に配し、流量演算手
段が、上記の一の流速検知手段の出力信号に基づいて大
流量域での流量を算出すると共に、他の流速検知手段の
出力信号に基づいてより小流量域での流量を算出するこ
とにより、流体の乱流の影響を排除するようにしたもの
である。この流量計では、大流量域での流量は、上流側
に配置された流速検知手段からの出力信号に基づいて算
出され、小流量域での流量は、下流側に配置された流速
検知手段からの出力信号に基づいて算出される。

【００１３】請求項７記載の流量計は、請求項１ないし
請求項６のいずれか１に記載の流量計において、さら
に、流路中に、流路をより小さい断面積を有する複数の
小流路に分割する流路分割手段を配置したものである。
この流量計では、流路分割手段を配置しない場合におけ
る流路全体の断面内流速分布の大きさに比べて、各小流
路の断面内流速分布の大きさは小さくなることから、特
に流路壁近傍の小流路における流速が、流路分割手段を
設けない場合と比べて増加する。

【００１４】請求項８記載の流量計は、請求項１ないし
請求項７のいずれか１に記載の流量計において、さら
に、複数の流速検知手段の上流側の流路中に、第２の網
状整流部材を配置したものである。この流量計では、第
２の網状整流部材の作用により、少なくとも最上流側の
流速検知手段を通過する流体の流れが整えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】［第１の実施の形態］

【００１７】図１〜図３は、本発明の一実施の形態に係
る流量計の構造を表すものである。ここで、図１は流量
計の流路方向（長手方向）に沿った断面構造を表し、図
２は図１における矢印Ｘの方向から見た外観構成を表
し、図３は図１および図２のＡ−Ａ′線における矢視方
向の断面構造を表す。本実施の形態に係る流量計は、ガ
スメータに適用されるものである。この流量計１０Ａ
は、ガス２０を受け入れる入口部１１とガス２０を排出
する出口部１２とを有すると共に、断面が矩形をなす配
管１０を備えている。配管１０の断面の対角線の長さ
は、例えば５０ｍｍ程度である。

【００１８】配管１０の一側壁には、小流量用流速セン
サ１５および大流量用流速センサ１６が設けられてい
る。小流量用流速センサ１５は、ガス２０の流れの上流
側に設けられ、大流量用流速センサ１６は下流側に設け
られている。これらの２つの流速センサは、図３に示し
たように、ガス２０の流れの方向に沿った１直線上にの
らないように配置されている。すなわち、図２に示した
ように、小流量用流速センサ１５は流路断面の中央より
も左側に寄せて配置され、大流量用流速センサ１６は流
路断面の中央よりも右に寄せて配置されている。ここ
で、小流量用流速センサ１５および大流量用流速センサ
１６が本発明における「流速検知手段」に対応する。

【００１９】小流量用流速センサ１５は、配管１０の内
外の気密を保持するためのシール部材１５２を介して配
管１０の管壁に挿設されたセンサ保持部１５１によって
流路１３に面して保持されている。同様に、大流量用流
速センサ１６は、配管１０の内外の気密を保持するため
のシール部材１６２を介して配管１０の管壁に挿設され
たセンサ保持部１６１によって流路１３に面して保持さ
れている。センサ保持部１５１とシール部材１５２との
間、およびシール部材１５２と配管１０の内壁との間に
は、隙間や段差が一切存在せず、それらの境界部は平滑
な状態となっている。小流量用流速センサ１５のみが配
管１０の内壁面からわずかに突出している。同様に、セ
ンサ保持部１６１とシール部材１６２との間、およびシ
ール部材１６２と配管１０の内壁との間には、隙間や段
差が一切存在せず、それらの境界部は平滑な状態となっ
ている。小流量用流速センサ１５のみが配管１０の内壁
面からわずかに突出している。ここで、センサ保持部１
５１およびセンサ保持部１６１が本発明における「保持
部」に対応する。

【００２０】小流量用流速センサ１５は小流量域での流
量を計測するために使用され、大流量用流速センサ１６
は大流量域での流量を計測するために使用されるもので
ある。

【００２１】小流量用流速センサ１５の上流側の流路１
３には整流用の金網１９ａが設けられ、小流量用流速セ
ンサ１５と大流量用流速センサ１６との間の流路１３に
は整流用の金網１９ｂが設けられている。これらの金網
１９ａ，１９ｂとしては、例えば＃１００メッシュ程度
のものが用いられる。ここで、金網１９ａが本発明にお
ける「第２の網状整流部材」に対応し、金網１９ｂが本
発明における「第１の網状整流部材」に対応する。

【００２２】小流量用流速センサ１５および大流量用流
速センサ１６は、例えば、図示しないが、発熱部とこの
発熱部の上流側および下流側に配設された２つの温度セ
ンサを有し、２つの温度センサによって検出される温度
の差を一定に保つために必要な発熱部に対する供給電力
から流速に対応する流量を求めたり、一定電流または一
定電力で発熱部を加熱し、２つの温度センサによって検
出される温度の差から流速を求めることができるように
なっている。

【００２３】このような構成の流量計１０Ａは、１つの
ユニットとして取り扱いが可能であり、ガス配管におけ
る任意の部分に挿入配置して、ガス２０の流量を計測で
きるようになっている。

【００２４】図４は本実施の形態に係る流量計１０Ａが
適用されるガスメータの回路構成を表すものである。こ
の回路は、小流量用流速センサ１５の出力信号に基づい
て小流量域でのガス２０の流速を算出する流速演算部４
１と、大流量用流速センサ１６の出力信号に基づいて大
流量域でのガス２０の流速を算出する流速演算部４２と
を備えている。この回路はまた、流量に応じて、流速演
算部４１の出力と流速演算部４２の出力の一方を選択し
て出力する信号切換部４３と、この信号切換部４３の出
力に基づいてガス２０の流量および積算流量を演算する
流量演算部４４と、この流量演算部４４で算出された流
量および積算流量を表示する表示部４５と、流量演算部
４４によって算出された流量および積算流量を外部に出
力するための外部出力端子４６とを備えている。ここ
で、主として流速演算部４１、流速演算部４２および流
量演算部４４が本発明における「流量演算手段」に対応
する。

【００２５】信号切換部４３は、流量演算部４４によっ
て算出された流量が予め設定された小流量域にあるとき
は流速演算部４１の出力を選択して流量演算部４４に出
力する一方、流量演算部４４によって算出された流量が
予め設定された大流量域にあるときは流速演算部４２の
出力を選択して流量演算部４４に出力するように切り替
えるようになっている。流速演算部４１，４２、信号切
換部４３および流量演算部４４は、例えばマイクロコン
ピュータによって構成することができる。

【００２６】なお、小流量用流速センサ１５および大流
量用流速センサ１６をそれぞれ２個ずつ配設して、２個
の小流量用流速センサ１５の出力信号から小流量域での
平均流速を演算し、２個の大流量用流速センサ１６の出
力信号から大流量域での平均流速を演算するようにして
もよい。さらに、小流量用流速センサ１５および大流量
用流速センサ１６を、それぞれ、３個以上ずつ設けて、
これらの出力信号から各流量域での平均流速を求めるよ
うにしてもよい。但し、この場合にも、各流速センサが
流れの方向にオーバーラップしないようにする。

【００２７】次に、本実施の形態に係る流量計１０Ａお
よびこの流量計１０Ａが適用されたガスメータの作用に
ついて説明する。

【００２８】入口部１１から取り入れられたガス２０
は、金網１９ａを通過して整流され、その一部は小流量
用流速センサ１５の部分を通過する。小流量用流速セン
サ１５は、そこを通過するガス２０の流速に応じた信号
を出力する。小流量用流速センサ１５の部分を通過した
ガス２０は、そのまま出口部１２より排出される。その
際、小流量用流速センサ１５の存在によって、その下流
側に乱流が生ずる。一方、入口部１１から取り入れられ
て金網１９ａおよび１９ｂを通過して整流されたガス２
０の一部は、大流量用流速センサ１６の部分を通過す
る。大流量用流速センサ１６は、そこを通過するガス２
０の流速に応じた信号を出力する。大流量用流速センサ
１６の部分を通過したガス２０は、そのまま出口部１２
より排出される。

【００２９】ここで、小流量用流速センサ１５の部分を
通過するガス２０は、金網１９ａによって整流されてい
るので、小流量用流速センサ１５からの出力信号は安定
したものとなる。

【００３０】このとき、小流量用流速センサ１５は、そ
こを通過したガス２０に乱流を生じさせる。ところが、
下流側の大流量用流速センサ１６は、小流量用流速セン
サ１５を通るガス２０の流れの方向に沿った直線上には
位置していないので、小流量用流速センサ１５により生
じた乱流は大流量用流速センサ１６の部分には差し掛か
らない。すなわち、大流量用流速センサ１６の部分を通
過するガス２０は金網１９ａ，１９ｂによって整流され
たままの整った状態の流れとなっている。したがって、
大流量用流速センサ１６からの出力信号は、上記の乱流
の影響を受けることなく、安定したものとなる。

【００３１】流速演算部４１は、小流量用流速センサ１
５の出力信号に基づいてガス２０の流速値を算出し、流
速演算部４２は、大流量用流速センサ１６の出力信号に
基づいてガス２０の流速値を算出する。信号切換部４３
は、流量演算部４４によって前回算出された流量が予め
設定された小流量域にあるときには、流速演算部４１か
ら出力される流速値を流量演算部４４に入力し、流量演
算部４４によって前回算出された流量が予め設定された
大流量域にあるときには、流速演算部４２から出力され
る流速値を流量演算部４４に入力する。流量演算部４４
は、信号切換部４３から入力された流速値に基づいて、
流量および積算流量を算出する。すなわち、流量が予め
設定された小流量域にあるときは流速演算部４１からの
流速値に基づいて流量および積算流量を算出し、流量が
予め設定された大流量域にあるときには流速演算部４２
からの流速値に基づいて流量および積算流量を算出す
る。流量演算部４４によって算出された流量および積算
流量は表示部４５によって表示される。

【００３２】このように、本実施の形態によれば、小流
量用流速センサ１５および大流量用流速センサ１６を、
ガス２０の流れの方向に沿った１直線上にのらないよう
に配置するようにしたので、小流量用流速センサ１５に
より生じた乱流の影響が大流量用流速センサ１６に及ぶ
のを効果的に防止することができ、大流量用流速センサ
１６における流速の検出精度が向上する。

【００３３】また、本実施の形態では、小流量用流速セ
ンサ１５と大流量用流速センサ１６との間の流路１３中
に金網１９ｂを配置するようにしたので、小流量用流速
センサ１５を通過した後のガス２０の流れが整えられ、
大流量用流速センサ１６の近傍の流れの状態がさらに安
定するので、大流量用流速センサ１６の出力信号の安定
性をさらに高めることができる。

【００３４】さらに、本実施の形態では、上流側に配置
された小流量用流速センサ１５の上流側の流路１３中に
も金網１９ａを配置するようにしたので、小流量用流速
センサ１５の近傍の流れの状態も良好となり、小流量用
流速センサ１５の出力信号の安定性をも高めることがで
きる。

【００３５】なお、本実施の形態では、小流量用流速セ
ンサ１５および大流量用流速センサ１６を流れ方向に沿
った同一直線上にのらないように配置することにより、
大流量用流速センサ１６が小流量用流速センサ１５の存
在により生ずる乱流の影響を受けなくなるようにした
が、このほか、小流量用流速センサ１５と大流量用流速
センサ１６との位置関係を考慮せずに、両流速センサ間
に金網１９ｂを配置することのみによって乱流の影響を
排除することも可能である。すなわち、たとえ小流量用
流速センサ１５および大流量用流速センサ１６を流れ方
向に沿った同一直線上に配置したとしても、小流量用流
速センサ１５と大流量用流速センサ１６との間の流路１
３中に適切なメッシュ形状の金網１９ｂを配置すること
で、小流量用流速センサ１５の部分を通過したあとのガ
ス２０の流れを整えることができるので、これにより、
下流側の大流量用流速センサ１６の部分を通過するガス
２０の流れを安定化させて大流量用流速センサ１６の出
力信号の安定性を高めることが可能である。この場合に
は、小流量用流速センサ１５と大流量用流速センサ１６
とを同一直線上に配置できることから、流路の幅、ひい
ては配管１０のセンサ取付面の幅Ｗ（図２）を縮小する
ことができる。

【００３６】なお、金網１９ａ，１９ｂは、それぞれ、
２枚以上設けるようにしてもよい。但し、金網は、比較
的、圧力損失を生じやすいので、これを考慮して金網の
メッシュ粗さや形状および設置枚数等を決定するのが好
ましい。

【００３７】［第２の実施の形態］次に、図５ないし図
１０を参照して本発明の第２の実施の形態について説明
する。

【００３８】図５および図６は本発明の第２の実施の形
態に係る流量計の構造を表すものである。ここで、図５
および図６は、それぞれ、上記第１の実施の形態におけ
る図２，図３に対応するものであり、このうち、図６は
図５のＢ−Ｂ′線における矢視方向の断面構造を表す。
なお、これらの図５および図６で、上記の図２および図
３における構成要素と同一部分には同一の符号を付し、
説明を省略する。また、本実施の形態では、上記第１の
実施の形態における図１に対応する断面図の図示を省略
する。

【００３９】本実施の形態の流量計１０Ｂは、図５に示
したように、小流量用流速センサ１５および大流量用流
速センサ１６がガス２０の流れの方向に沿った１直線上
にのらないように配置されている点では上記第１の実施
の形態の流量計と同様であるが、２つの流速センサのう
ち下流側の大流量用流速センサ１６を配管１０内の流路
幅方向の中央部の管壁に配置した点で異なる。その他の
構成は上記第１の実施の形態の場合と同様である。

【００４０】図６に示したように、配管１０内の流路１
３におけるガスの流れ方向と直交する方向の断面内で
は、断面の中心部が高く、中心部から離れるほど（すな
わち、管壁に近づくほど）低くなる流速分布となる。こ
の図で、符号Ｓで示した曲線は、流速が等しい点を結ん
だ等速線を表す。したがって、流路１３の上記断面内に
おける管壁近傍領域の流速分布を見ると、各管壁面にお
ける流路幅方向の中央部が最も流速が大きく、隅にいく
ほど流速が低くなる。

【００４１】そこで、本実施の形態では、２つの流速セ
ンサのうちのいずれか一方（図５，図６の例では下流側
の大流量用流速センサ１６）を、流路幅方向の中央部の
管壁に配置し、流速の検出感度が最大となるようにして
いる。しかも、この場合には、上記実施の形態の場合と
同様に、大流量用流速センサ１６は上流側の小流量用流
速センサ１５で生じた乱流の影響を受けないので、その
出力信号も安定している。

【００４２】このように、本実施の形態では、小流量用
流速センサ１５および大流量用流速センサ１６をガス２
０の流れの方向に沿った１直線上にのらないように配置
すると共に、２つの流速センサうち下流側の大流量用流
速センサ１６を配管１０の流路幅方向の中央部の管壁に
配置したので、広い流量範囲における流量計測を安定し
て行うことができると共に、特に大流量域での計測をよ
り高い感度で行うことが可能となる。

【００４３】なお、図５および図６に示した位置関係と
は逆に、例えば図７および図８に示したように、２つの
流速センサうち上流側の小流量用流速センサ１５を配管
１０の流路幅方向の中央部の管壁に配置して流量計１０
Ｃを構成するようにしてもよい。この場合には、小流量
域での流速検出感度を高めることができる。なお、図７
および図８は、それぞれ、上記の図２および図３に対応
するものであり、このうち図８は図７のＣ−Ｃ′線にお
ける矢視方向の断面構造を表す。なお、これらの図７お
よび図８で、図２および図３における構成要素と同一部
分には同一の符号を付し、説明を省略している。

【００４４】また、例えば図９に示したように、配管１
０における流路１３を挟んで対向する２つの管壁にそれ
ぞれ小流量用流速センサ１５および大流量用流速センサ
１６を配設して流量計１０Ｄを構成するようにしてもよ
い。この場合には、各流速センサを、各管壁における流
路幅方向の中央部に配置することが可能である。このよ
うな配置関係にした場合においても、小流量用流速セン
サ１５および大流量用流速センサ１６はガス２０の流れ
の方向に沿った１直線上にのらないので、一方の流速セ
ンサによって生じた乱流が他方に影響を与えることがな
い。なお、このような対向配置とする場合には、２つの
流速センサのうちの一方を上流側に、他方を下流側に配
置するようにしてもよいし、あるいは双方の流速センサ
を流路１３の長手方向（ガス２０の流れの方向に沿った
方向）と直交する同一断面内に配置するようにしてもよ
い。

【００４５】さらに、図１０に示したように、配管１０
における互いに直交する２つの管壁にそれぞれ小流量用
流速センサ１５および大流量用流速センサ１６を配設し
て流量計１０Ｅを構成するようにしてもよい。この場合
も、各流速センサを、各管壁における流路幅方向の中央
部に配置することが可能である。このような配置関係に
した場合においても、小流量用流速センサ１５および大
流量用流速センサ１６はガス２０の流れの方向に沿った
１直線上にのらないので、一方の流速センサによって生
じた乱流が他方に影響を与えることがない。なお、この
ような対向配置とする場合にも、上記の図９の場合と同
様に、２つの流速センサのうちの一方を上流側に、他方
を下流側に配置するようにしてもよいし、あるいは双方
の流速センサを流路１３の長手方向（ガス２０の流れの
方向に沿った方向）と直交する同一断面内に配置するよ
うにしてもよい。

【００４６】なお、図５ないし図１０に示した例におい
ても、金網１９ａ，１９ｂを流路１３中の適宜の位置に
設けるのが好適である。

【００４７】［第３の実施の形態］

【００４８】次に、図１１ないし図１４を参照して、本
発明のさらに他の実施の形態について説明する。

【００４９】図１１は、本発明の第３の実施の形態に係
る流量計の流路方向（長手方向）の断面構造を表し、図
１２は、図１１のＤ−Ｄ′線における矢視方向の断面構
造を表すものである。これらの図に示したように、本実
施の形態の流量計１０Ｆでは、小流量用流速センサ１５
が配置された位置を含む流路領域に、ガス２０の流れを
整えると共に特に管壁近傍の流速を増加させる作用を有
する整流ストレーナ１４が設けられている。

【００５０】整流ストレーナ１４は、図１２に示したよ
うに、多数の仕切壁により、流路１３を、長手方向に沿
って、より小さな断面積を有する複数の小流路１４ａに
分割している。そして、ガス２０は、これらの分割され
た小流路１４ａに分流して流れるようになっている。小
流路１４ａの断面形状は、図１２に示したような矩形の
ほか、三角形、波形、六角形状等、他の形状であっても
良い。小流量用流速センサ１５は、管壁に沿った１つの
小流路１４ａ内に配置される。ここで、整流ストレーナ
１４が本発明における「流路分割手段」に対応する。

【００５１】その他の構成は、上記第１の実施の形態
（図１，図３）と同様である。なお、本実施の形態の流
量計１０Ｆにおける図２に対応する外観は図２と異なら
ないので、その図示を省略している。また、図１１およ
び図１２において、上記第１の実施の形態の図１および
図３における構成要素と同一構成要素には同一の符号を
付している。

【００５２】図１３および図１４は、整流ストレーナ１
４の有無による流速分布の違いを説明するためのもの
で、流路１３におけるガスの流れの方向に沿った断面を
簡略化して表すものである。ここで、図１３は整流スト
レーナ１４が設置された場合の流路中の流速分布を表
し、図１４は整流ストレーナが設置されない場合の流路
１３中の流速分布を表す。

【００５３】図６でも説明したように、一般に、流路断
面内での流速は、中心部が最も速く、壁面に近くになる
につれて遅くなるように中高に分布する。このため、図
１４のように整流ストレーナ１４が設置されない場合に
は、壁面に取り付けられた小流量用流速センサ１５と流
速分布３１のピーク部（すなわち、流路１３の中央部）
との間に隔たりがあり、小流量用流速センサ１５は流速
分布３１のうち流速の最も遅い部分の流速を計測するこ
ととなる。これに対して、本実施の形態では、図１３に
示したように、整流ストレーナ１４によって複数の小流
路１４ａが形成されており、各小流路１４ａごとに中高
の流速分布３０が存在する。そのため流速分布３０のピ
ーク部（すなわち、小流路１４ａの中央部）と配管１０
の壁面との距離が短く、壁面に取り付けた小流量用流速
センサ１５が流速分布３０のピーク部に対応する位置
（ないしピーク部に近い位置）にある。また、小流路１
４ａ内の流速分布３０のピーク値（流速の絶対値）は、
図１４に示した流路全体の流速分布３１の裾の部分の値
（流速の絶対値）と比べて大きい。このため、小流量用
流速センサ１５の部分を通過するガスの流速は、整流ス
トレーナ１４を設けない場合よりも大きくなり、小流量
用流速センサ１５の計測感度は高くなる。

【００５４】なお、本実施の形態では、流量演算部４４
（図４）は、流量が予め設定された小流量域にあるとき
には流速演算部４１の出力である流速値に整流ストレー
ナ１４内の小流路１４ａに対応した配管形状補正係数を
乗算して流量を算出する。また、流量演算部４４は、流
量が予め設定された大流量域にあるときには流速演算部
４２の出力である流速値に整流ストレーナ１４の下流の
流路１３に対応した配管形状補正係数を乗算して流量を
算出する。

【００５５】このように、本実施の形態の流量計１０Ｆ
によれば、小流量用流速センサ１５が配置された位置を
含む流路領域に整流ストレーナ１４を配置するようにし
たので、小流量用流速センサ１５は、管壁近傍の小流路
１４ａを流れる加速されたガス流速を計測することとな
り、上記第１の実施の形態の場合よりも小流量域での計
測感度が向上する。

【００５６】なお、本実施の形態において、金網１９
ａ，１９ｂは必要に応じて設けてもよいし、設けなくて
もよい。

【００５７】［第４の実施の形態］次に、図１５および
図１６を参照して、本発明のさらに他の実施の形態につ
いて説明する。

【００５８】図１５および図１６は本発明の第４の実施
の形態に係る流量計の構造を表すものである。ここで、
図１５および図１６は、それぞれ、上記第１の実施の形
態における図１および図２に対応するもので、このうち
図１６は図１５における矢印Ｙの方向から見た外観構成
を表す。なお、これらの図１５および図１６で、上記の
図１および図２における構成要素と同一部分には同一の
符号を付し、説明を省略する。また、本実施の形態で
は、上記第１の実施の形態における図３に対応する断面
図の図示を省略する。

【００５９】本実施の形態の流量計１０Ｇは、図１５，
１６に示したように、上流側に大流量用流速センサ１６
を配置し、下流側に小流量用流速センサ１５を配置する
と共に、両者を、ガス２０の流れの方向に沿った１直線
上に配置したものである。また、本実施の形態では、大
流量用流速センサ１６と小流量用流速センサ１５との間
に金網１９ｂを配置せず、大流量用流速センサ１６の上
流側にのみ金網１９ａを配置している。その他の構成
は、図１，図２の場合と同様である。

【００６０】本実施の形態では、大流量用流速センサ１
６を上流側に配置したので、大流量用流速センサ１６を
用いて大流量域での流量計測を行う場合には、下流側の
小流量用流速センサ１５により生ずる乱流が上流側の大
流量用流速センサ１６の出力信号に影響を及ぼすことは
あり得ない。一方、小流量用流速センサ１５を用いて小
流量域での流量計測を行う場合には、上流側の大流量用
流速センサ１６により生ずる乱流が下流側の小流量用流
速センサ１５の出力信号に影響を及ぼすことは殆どな
い。小流量域においては流速が小さいため、２つの流速
センサ間の距離をある程度確保しておけば、上流側の大
流量用流速センサ１６によって生じた乱流が下流側の小
流量用流速センサ１５にまで達することは殆どないから
である。

【００６１】このように、本実施の形態の流量計によれ
ば、上流側に大流量用流速センサ１６を配置し、下流側
に小流量用流速センサ１５を配置するようにしたので、
金網等の整流部材がなくても大流量域および小流量域の
双方において、一方の流速センサにより生じた乱流によ
って他方の流速センサが影響を受けることがない。した
がって、広い流量範囲にわたって安定した流量計測を行
うことができる。しかも、本実施の形態では、上流側の
大流量用流速センサ１６と下流側の小流量用流速センサ
１５とを、ガス２０の流れに沿った一直線上に配置する
ことができるので、上記第１の実施の形態（図１，図
２）や第２の実施の形態のうちの図５〜図８に示した流
量計に比べて、２つの流速センサの配置面における無駄
スペースが少なくて済み、この結果、配管１０の幅Ｗ
（図１６）を縮小することができる。

【００６２】なお、本実施の形態では、上流側の大流量
用流速センサ１６と下流側の小流量用流速センサ１５と
を、ガス２０の流れに沿った一直線上に配置するように
したが、これには限定されず、上流側の大流量用流速セ
ンサ１６および下流側の小流量用流速センサ１５がガス
２０の流れに沿った一直線上にのらないように配置して
もよい。その場合の両者の位置関係は、例えば上記第１
ないし第３の実施の形態で示したようにすることが可能
である。

【００６３】また、本実施の形態では、図１５に示した
ように、上流側の大流量用流速センサ１６の上流側の流
路にのみ金網１９ａを配置しており、２つの流速センサ
の間には金網を設ける必要がないが、さらに、図１の場
合と同様に、上流側の大流量用流速センサ１６と下流側
の小流量用流速センサ１５との間の流路にも金網１９ｂ
を配置するようにしてもよい。

【００６４】以上いくつかの実施の形態を挙げて本発明
を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定され
るものではなく、種々変形可能である。例えば、上記各
実施の形態においては、流量範囲を大流量域と小流量域
とに２分し、それぞれに対応して小流量用流速センサ１
５および大流量用流速センサ１６を配設するようにした
が、流量範囲を３以上、例えば小流量域、中流量域およ
び大流量域に分けて、それぞれに対応して小流量用流速
センサ、中流量用流速センサおよび大流量用流速センサ
を設けるようにしてもよい。この場合にも、各流速セン
サの位置設定や金網の配置を適切に行うことにより、各
流速センサが他の流速センサにより生じた乱流の影響を
受けないようにすることができ、より広い流量範囲にわ
たって、安定性の高い流量計測を行うことが可能であ
る。もちろん、４以上の流量範囲に区分して、それぞれ
に対応した測定レンジの流速センサを設けるようにして
もよい。

【００６５】また、上記各実施の形態では、流路１３の
断面形状が矩形である場合について説明したが、本発明
はこれに限定されず、ほかに例えば円形、半円、楕円、
三角形、あるいは五角形以上の多角形の形状等であって
も良い。また、小流量用流速センサ１５および大流量用
流速センサ１６としては、上記のように発熱部と２つの
温度センサを有する熱式流速センサに限らず、例えば、
１つの発熱部を有し、この発熱部の温度（抵抗）を一定
に保つために必要な発熱部に対する供給電力から流速を
求めたり、一定電流または一定電力で発熱部を加熱し、
発熱部の温度（抵抗）から流速を求めるものでも良い。
さらに、流速センサは、熱式流速センサには限定され
ず、このほかに例えば、超音波を利用した超音波センサ
等であってもよい。また、本発明は、ガス以外の気体、
および気体のみならず液体の流量を計測する流量計にも
適用することが可能である。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし８の
いずれか１に記載の流量計によれば、複数の流速検知手
段の各々が他の流速検知手段の存在によって生ずる流体
の乱流の影響を受けるのを排除することができるので、
流速検知手段の出力信号が安定化する。したがって、従
来に比べて安定した流量計測が可能になるという効果を
奏する。

【００６７】特に、請求項２記載の流量計によれば、複
数の流速検知手段が流体の流れの方向に沿った１直線上
にのらない配置とするようにしたので、上流側の流速検
知手段の存在により生じた流れの乱れは下流側の流速検
知手段には及ばず、下流側の流速検知手段からの出力信
号が安定化するという効果を奏する。

【００６８】請求項３記載の流量計によれば、流体の流
れの方向と直交する方向の流路断面内における流速分布
が、流路を形成する流路壁の周面に沿った方向において
不均一である場合には、複数の流速検知手段のうちのい
ずれか１つを、流路壁の周面に沿った方向の流速分布に
おける最大流速位置に配置するようにしたので、最大流
速位置に配置された流速検知手段は、高い感度で流速を
検知できる。したがって、これを例えば小流量計測用の
流速検知手段に適用した場合には、微小な流量を感度よ
く計測することも可能となる。

【００６９】請求項４記載の流量計によれば、複数の流
速検知手段をそれぞれ保持する保持部を、流路壁に隙間
も段差もなく平滑に埋設するようにしたので、ガスがこ
こを通過するときに乱流が生じにくく、他の流速検知手
段に対する乱流の影響を低減できるという効果を奏す
る。

【００７０】請求項５記載の流量計によれば、複数の流
速検知手段の相互の位置関係が、一方が上流側で他方が
下流側となるものである場合には、各流速検知手段の間
の流路のそれぞれに第１の網状整流部材を配置すること
により、流体の乱流の影響を排除するようにしたので、
第１の網状整流部材の作用によって、流速検知手段を通
過したあとの流体の流れが整えられ、他の流速検知手段
は乱流の影響を受けにくくなるという効果を奏する。

【００７１】請求項６記載の流量計によれば、大きい乱
流が生ずるおそれのある大流量域の流量計測を上流側の
流速検知手段を用いて行う一方、大きい乱流が生じない
小流量域の流量計測は下流側の流速検知手段を用いて行
うようにしたので、いずれの流速検知手段の出力信号も
他方の流速検知手段により生じた乱流の影響を受けにく
くなるという効果を奏する。

【００７２】請求項７記載の流量計は、流路を複数の小
流路に分割する流路分割手段を配置したので、流路分割
手段を設けない場合と比べて流路壁近傍の小流路におけ
る流速を増加させることができる。したがって、さら
に、流路壁近傍に流速検知手段を配設した場合でも流速
計測の高感度化が可能になるという効果を奏する。

【００７３】請求項８記載の流量計は、複数の流速検知
手段の上流側の流路中に、第２の網状整流部材を配置す
るようにしたので、第２の網状整流部材の作用によっ
て、少なくとも最上流側の流速検知手段を通過する流体
の流れが整えられ、そこからの出力信号が安定化すると
いう効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る流量計の縦断面構
造を表す断面図である。

【図２】図１に示した流量計の平面図である。

【図３】図１に示した流量計の他の断面図である。

【図４】図１に示した流量計が適用されるガスメータの
回路構成を表すブロック図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態に係る流量計の平面
図である。

【図６】図５に示した流量計の一断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る変形例として
の流量計の平面図である。

【図８】図７に示した流量計の一断面図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る他の変形例と
しての流量計の一断面図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るさらに他の
変形例としての流量計の一断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る流量計の縦
断面構造を表す断面図である。

【図１２】図１１に示した流量計の一断面図である。

【図１３】図１に示した流量計における整流ストレーナ
の作用を説明するための説明図である。

【図１４】流量計内に整流ストレーナを取り付けていな
い場合の流路内の流速分布を表す図である。

【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る流量計の縦
断面構造を表す断面図である。

【図１６】図１５に示した流量計の平面図である。

【符号の説明】

１０Ａ〜１０Ｇ…流量計 １０…配管 １１…入口部 １２…出口部 １３…流路 １４…整流ストレーナ １４ａ…小流路 １５…小流量用流速センサ １６…大流量用流速センサ １９ａ，１９ｂ…金網 ２０…ガス ４１，４２…流速演算部 ４３…信号切換部 ４４…流量演算部 １５１，１６１…センサ保持部 １５２，１６２…シール部材

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が通過する流路に設けられ、流体の
   流速に応じた信号を出力する複数の流速検知手段と、 流量に応じて、前記複数の流速センサの出力信号の少な
   くとも１つに基づいて流量を算出する流量演算手段とを
   備え、 前記複数の流速検知手段の各々が他の流速検知手段の存
   在によって生ずる流体の乱流の影響を受けるのを排除す
   るようにしたことを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】 前記複数の流速検知手段が流体の流れの
   方向に沿った１直線上にのらない配置とすることによ
   り、前記流体の乱流の影響を排除するようにしたことを
   特徴とする請求項１記載の流量計。
3. 【請求項３】 流体の流れの方向と直交する方向の流路
   断面内における流速分布が、前記流路を形成する流路壁
   の周面に沿った方向において不均一である場合におい
   て、 前記複数の流速検知手段のうちのいずれか１つを、前記
   流路壁の周面に沿った方向の流速分布における最大流速
   位置に配置したことを特徴とする請求項２記載の流量
   計。
4. 【請求項４】 前記複数の流速検知手段をそれぞれ保持
   する保持部を前記流路を形成する流路壁に隙間も段差も
   なく平滑に埋設することにより、前記流体の乱流の発生
   を抑制するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   流量計。
5. 【請求項５】 前記複数の流速検知手段の相互の位置関
   係が、一方が上流側で他方が下流側となるものである場
   合において、 さらに、各流速検知手段の間の流路のそれぞれに第１の
   網状整流部材を配置することにより、前記流体の乱流の
   影響を排除するようにしたことを特徴とする請求項１記
   載の流量計。
6. 【請求項６】 前記複数の流速検知手段のうちのいずれ
   か一の流速検知手段を前記流路における上流側に配置
   し、他の流速検知手段を前記流路における下流側に配
   し、 前記流量演算手段が、前記一の流速検知手段の出力信号
   に基づいて大流量域での流量を算出すると共に前記他の
   流速検知手段の出力信号に基づいてより小流量域での流
   量を算出することにより、前記流体の乱流の影響を排除
   するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の流量
   計。
7. 【請求項７】 さらに、前記流路中に、前記流路をより
   小さい断面積を有する複数の小流路に分割する流路分割
   手段を配置したことを特徴とする請求項１ないし請求項
   ６のいずれか１に記載の流量計。
8. 【請求項８】 さらに、前記複数の流速検知手段の上流
   側の流路中に、第２の網状整流部材を配置したことを特
   徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の
   流量計。