JP2001141535A

JP2001141535A - 流量計

Info

Publication number: JP2001141535A
Application number: JP32857099A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kumagai; 稔熊谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】流路内における渦の発生を防止でき、流量を
正確に測定できる流量計を提供する。【解決手段】本発明の流量計１０は、流入口２０と流
出口２１とを連通する流路を内蔵した本体１３と、前記
流路を通過する流体の流量を測定するための測定手段１
５とを備えている。本体１３は、下流側に向かうにつれ
て前記流路の断面積が連続的に小さくなる流体加速部を
備えており、測定手段１５は、前記流体加速部を通過す
る流体の流速を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流量の測定
を行う流量計に関し、詳しくは、電子式ガスメータ等に
使用できる流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子式ガスメータ等に使用される
流量計としては、流路中の流体の流速に応じて変化する
物理量を間欠的に測定する測定手段と、前記測定手段に
よって測定した流速と流路の断面積と前記間欠時間とを
乗ずることによって流路を通過した流体の通過流量を求
める流量演算手段とを備えた推量式の流量計が知られて
いる。このような推量式の流量計には、流量測定手段と
して流体中で超音波を発信・受信する素子である音響ト
ランスジューサ等を使用する超音波式流量計がある。ま
た、流路中の流体の圧力変動を発生するフルイディック
素子を使用したフルイディック式流量計がある。

【０００３】特開平９−３１８４１１号公報には、図６
および図７に示すような超音波式流量計が開示されてい
る。超音波式流量計８０は、流量測定部８１と、流量測
定部８１の上流側に設けられた上流室９０と、流量測定
部８１の下流側に設けられた下流室９１とを備えてい
る。

【０００４】流量測定部８１はその内部に断面矩形（長
辺長さＷ、短辺長さＨ）の流路８２を有している。流路
８２は、流量測定部８１の全長にわたってその断面形状
及び断面積を一定に形成されている。上流室９０および
下流室９１には、超音波振動子８５がそれぞれ取り付け
られている。これら超音波振動子８５は、流路８２を挟
んで対向しており、超音波振動子８５間で流路８２を横
切るように超音波の送受が行われる。超音波振動子８５
には流量演算手段８６が接続されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述したような従来の
超音波式流量計においては、流量測定部８１の流路８２
内における流れを二次元的にするために、流路８２のア
スペクト比（長辺長さＷ／短辺長さＨ）を大きくすると
ともに流路８２の断面形状及び断面積を一定にしてい
た。しかし本発明者は、流路の断面形状および断面積を
一定にした流量計８０では、流路８２の下流側における
流速の低下に伴って流路８２内で渦が発生し、流量を正
確に測定できない場合があることを見出した。本発明
は、以上のような背景に基づいてなされたものであっ
て、その目的は、流路内における渦の発生を防止でき、
流量を正確に測定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】本発明に係る前記目的
は、流入口と流出口とを連通する流路を内蔵した本体
と、前記流路を通過する流体の流量を測定するための測
定手段とを備えた流量計において、前記本体が、下流側
に向かうにつれて前記流路の断面積が連続的に小さくな
る流体加速部を有し、前記測定手段が前記流体加速部を
通過する流体の流速を測定することを特徴とする流量計
によって達成される。

【０００７】ここで流路は、直線に沿って延びているこ
とが好ましい。測定手段としては、例えば一対の音響ト
ランスジューサを用いることができる。

【０００８】以上のような構成の流量計によれば、少な
くとも流体加速部においては流速が低下することはな
く、かつ圧力が流れに沿って上昇するため、渦が発生し
ない。そして測定手段が、その流体加速部における渦の
無い流体の流速を測定するので、速度変動の低い状態に
して測定でき、流量を正確に測定できる。

【０００９】また本発明は、本体が複数の部材を組み合
せることで構成され、流路を区画する壁面が前記複数の
部材に分配されていることが好ましく、これにより、下
流側に向かうにつれて断面積が連続的に小さくなる流路
を有する本体の製造が容易化される。また、流路中に整
流手段を取り付けることも容易に行える。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形
態である電子式ガスメータ用流量計を示す平面図、図２
は図１におけるII−II断面図、図３は図１におけるIII
−III断面図である。

【００１１】図１に示すように流量計１０は、流量測定
部１１と、流量測定部１１の上流側に接続された流入口
２０と、流量測定部１１の下流側に接続された流出口２
１とを備えている。また流量計１０は、後述する測定手
段によって測定した流速に基づいて流量測定部１１にお
ける通過流量を求める図示しない流量演算手段と、その
流量演算手段が求めた通過流量を外部に表示する図示し
ない表示手段とを備えている。

【００１２】流量測定部１１は、断面矩形の流路を内蔵
する本体１３を有している。本体１３は、断面形状が凹
字状の凹字状部材１４と、パッキン１８を介して凹字状
部材１４に取り付けられた側壁板１７とを有し、外観視
において直方体状になっている。そして本体１３の、凹
字状部材１４の一部をなす上壁（図では紙面に対して手
前側の壁）及びその上壁に対向する下壁に、測定手段で
ある音響トランスジューサ（以下「トランスジューサ」
という）１５がそれぞれ取り付けられている。

【００１３】図２に示すように、本体１３の上壁内面１
３ａおよび下壁内面１３ｂは、その全長にわたって、下
流側（図では右側）に向かって互いに接近するテーパ面
になっている。したがって、流路１２の断面積は下流側
に向かうにつれて連続的に小さくなっている。本体１３
の全長は、例えば１００ｍｍとすることができる。

【００１４】本体１３の上壁に設けられたトランスジュ
ーサ１５と下壁に設けられたトランスジューサ１５と
は、流路１２を挟んで相互に対向しており、それらトラ
ンスジューサ１５間で流路１２を横切るように超音波の
送受が行われる。トランスジューサ１５は、本体１３の
上壁および下壁にそれぞれ設けられた取付孔１９に装着
されている。取付孔１９は、本体１３の上壁および下壁
の外壁面に対して斜めに延びている。そして、上壁に設
けられた音響トランスジューサ１５は、下壁に設けられ
たトランスジューサ１５より流路１２の上流側に配置さ
れている。したがって、トランスジューサ１５間で送受
される超音波は、図２に示すような断面視において流路
１２を斜めに横切る。

【００１５】図３に示すように、本体１３は、凹字状部
材１４の開口部をパッキン１８及び側壁板１７によって
塞いだ構成になっている。パッキン１８として、ここで
は樹脂等からなる板状部材が用いられている。パッキン
１８内面とそれに対向する凹字状部材１４の内面とは平
行になっている。流路１２の幅Ｗは、上壁内面１３ａお
よび下壁内面１３ｂの幅に等しく、流路１２の高さＨよ
り狭い。この幅（短辺長さ）Ｗと高さ（長辺長さ）Ｈと
の大小関係は、流路１２の全長にわたって維持されてい
る。なお、流路１２の全長にわたってアスペクト比（Ｈ
／Ｗ）は２以上とされている。

【００１６】凹字状部材１４は、アルミを用いたダイカ
ストや高分子樹脂による成形等によって形成される。そ
して、凹字状部材１４にパッキン１８及び側壁板１７を
取り付ける前に、流路１２壁面となる凹字状部材１４の
内面は、表面を平滑にされる。例えば、本体の上壁およ
び下壁に設けられた取付孔１９（図２参照）近傍のバリ
等が取り除かれる。

【００１７】次に本実施形態の作用を説明する。図１に
示した流入口２０からガスが導入されると、そのガスは
流量測定部１１へと円滑に流れていく。そして流量測定
部１１ではその全長にわたって、図２に示したように下
流側に向かうにつれて流路１２の断面積が狭くなってい
くので、ガスが加速される。すなわち流路１２は、その
全域が流体加速部になっており、このような流路１２で
は流速が低下することはなく、また圧力も流れに沿って
上昇するため、渦も発生しない。そして、トランスジュ
ーサ１５が、その渦の無いガスの流速を測定する。最後
に、ガスは図１に示した流出口２１から排出される。

【００１８】以上のような構成の流量計１０は、流量測
定部１１に内蔵された流路１２が、その全長にわたって
下流側に向かうにつれて断面積が連続的に小さくなるよ
うに形成されており、流路１２においてガスの流速が低
下することは無く、渦が発生することもない。そしてト
ランスジューサ１５が、その渦の無いガスの流速を測定
する。したがって、流量測定部１１を通過するガスの正
確な流速を求めることができ、その流速に基づいて正確
な流量を求めることができる。

【００１９】また、流量測定部１１の本体１３が、凹字
状部材１４の開口をパッキン１８及び側壁板１７で塞い
だ構成になっており、流路１２を区画する４つの壁面
が、凹字状部材１４とパッキン１８とに分配されてい
る。そして、これらの部材を組み合せることで、下流側
に向かうにつれて断面積が連続的に小さくなる流路１２
を有する本体１３を容易に製造できる。また、パッキン
１８及び側壁板１７を取り付ける前に、流路１２壁面と
なる凹字状部材１４の内面およびパッキン１８内面を平
滑化することができるので、信頼性の高い流量計を得る
ことができる。

【００２０】次に、図４および図５に基づいて本発明の
第２実施形態を説明する。本実施形態は、流量測定部の
構成が第１実施形態とは異なるもので、その他の構成は
第１実施形態と同様である。図４は本実施形態における
流量測定部を示す断面図、図５は図４におけるＶ−Ｖ断
面図である。なお、既に第１実施形態で説明した部材等
については、図４中および図５中に同一符号または相当
符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。

【００２１】図４に示すように、本実施形態における流
量測定部３１は、その上壁内面３３ａおよび下壁内面３
３ｂが、平行面と非平行面とからなっている。すなわ
ち、流路３２の上流区域３２ａおよび下流区域３２ｃで
は、上壁内面３３ａおよび下壁内面３３ｂが平行になっ
ており、上流区域３２ａと下流区域３２ｃとの間の中間
区域３２ｂでは、上壁内面３３ａおよび下壁内面３３ｂ
が下流側に向かって互いに接近するテーパ面になってい
る。本実施形態においては、この中間区域３２ｂが流体
加速部となる。

【００２２】上流区域３２ａには、流路３２の軸線方向
に対して垂直に当該流路を遮る、整流手段４０が取り付
けられている。この整流手段４０の形態は限定されず、
例えば金網や格子状部材を採用できる。

【００２３】トランスジューサ１５は、流路３２の中間
区域３２ｂにおけるガスの流速を測定できるように、本
体３３の上壁および下壁における中間区域３２ｂを構成
する部分に取り付けられている。中間区域３２ｂの全長
は、例えば１００ｍｍとすることができる。

【００２４】図５に示すように、本体３３は、パッキン
３８を介して凹字状部材１４に取り付けられた側壁板１
７によって、凹字状部材３４の開口部を塞いだ構成にな
っている。ここでは、本体３３の上壁側面に沿うパッキ
ン３８と、本体３３の下壁側面に沿うパッキン３８と
が、凹字状部材３４と側壁板１７との間に介在されてい
る。側壁板１７内面とそれに対向する凹字状部材３４の
内面とは平行になっている。なお、これらパッキン３
８および側壁板１７を取り付ける前に、凹字状部材３４
には前述した整流手段４０（図４参照）が取り付けられ
る。

【００２５】以上のような、その全域が流体加速部とな
っていない流量測定部３１を備えた流量計によっても、
少なくとも流路３２の中間区域（流体加速部）３２ｂに
おいてはガスの流速が低下することはなく、渦が発生し
ない。そしてトランスジューサ１５が、その渦の無いガ
スの流速を測定するので、ガスの正確な流速を求めるこ
とができ、その流速に基づいて正確な流量を求めること
ができる。

【００２６】また、流路３２の上流区域３２ａに整流手
段４０が取り付けられており、中間区域３２ｂに流入す
るガスは整流されているので、渦の発生を一層確実に防
止できる。したがって、極めて信頼性の高い流量計を得
ることができる。また、パッキン３８および側壁板１７
を取り付ける前に、凹字状部材３４に整流手段４０を取
り付けることができ、整流手段４０の取付作業が極めて
容易である。

【００２７】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものでなく、適宜な変更、改良等が可能である。例
えば、前述した実施形態では、本体１３，３３の流体加
速部における上壁内面１３ａ，３３ａおよび下壁内面１
３ｂ，３３ｂの両方がテーパ面とされていたが、片方の
みをテーパ面としてもよい。また、流路壁面が湾曲面を
有していてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の流量計によ
れば、下流側に向かうにつれて流路の断面積が連続的に
小さくなる流体加速部を有し、測定手段が前記流体加速
部を通過する流体の流速を測定する。したがって、測定
手段が流体加速部における渦の無い流体の流速を測定す
るので、流量を正確に測定できる。

【００２９】また本発明は、本体が複数の部材を組み合
せることで構成され、流路を区画する壁面が前記複数の
部材に分配されていれば、下流側に向かうにつれて断面
積が連続的に小さくなる流路を有する本体の製造を容易
化でき、また、流路中に整流手段を取り付けることも容
易に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す平面図である。

【図２】図１におけるII−II断面図である。

【図３】図１におけるIII−III断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態における要部を示す断面
図である。

【図５】図４におけるＶ−Ｖ断面図である。

【図６】従来の流量計を示す図である。

【図７】従来の流量計を示す図である。

【符号の説明】

１０流量計１１，３１流量測定部１２，３２流路１３，３３本体１４，３４凹字状部材（本体）１５音響トランスジューサ（測定手段）１７側壁板（本体）１８，３８パッキン（本体）２０流入口２１流出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流入口と流出口とを連通する流路を内蔵
した本体と、前記流路を通過する流体の流量を測定する
ための測定手段とを備えた流量計において、前記本体が、下流側に向かうにつれて前記流路の断面積
が連続的に小さくなる流体加速部を有し、前記測定手段
が前記流体加速部を通過する流体の流速を測定すること
を特徴とする流量計。
【請求項２】前記本体が複数の部材を組み合せること
で構成され、前記流路を区画する壁面が前記複数の部材
に分配されていることを特徴とする請求項１に記載の流
量計。