JP2004093392A

JP2004093392A - 電子化ガスメータの脈動吸収構造

Info

Publication number: JP2004093392A
Application number: JP2002255597A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ushijima; 牛嶋　一博
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】脈動の影響を軽減することができ、流量バラツキを低減して安定した流量測定に寄与すると共に、強度的にも優れた電子化ガスメータの脈動吸収構造を提供すること。
【解決手段】メータ内においてガスの流入口および流出口と連通する第１の幅および第１の高さを有する矩形状流路５３を構成する管路６０の内側上部に、第１の幅より狭い第２の幅を有する所定長のセンサ流路６１が設けられ、センサ流路６１の上流側端部付近に、第２の幅とほぼ同一の幅と第１の高さとほぼ同一の長さとを有する誘導板６２が矩形状流路５３の流れ方向に対して垂直になるように固定され、第１の幅と同一の幅と所定長より短い長さとを有する流路仕切板６３が、流れ方向に平行になるように誘導板６２の上端に固定されると共に、流量センサ１０がセンサ流路６１に取り付けられる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子化ガスメータの脈動吸収構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロコンピュータを利用して流量センサによる検出流量を積算してガス使用量を算出したり、異常時には保安のために流路を遮断する遮断弁装置等を備えたガスメータが普及している。ところが、ガスメータの小型化が進むと、流量センサ前後の流路直線部を十分確保しきれなくなり、流量センサは、その上流側のガス供給圧力や下流側のガス使用状況の影響を受け易くなるという問題が発生する。また、ガス消費設備としての給湯器やガスヒートポンプ等は、間歇駆動されていることが多く、このため流路内に圧力変動、すなわち脈動が発生して、逆流が発生することがある。特に、給湯器のバルブオン／オフ制御により発生する脈動は、周波数的には５０Ｈｚ〜１５０Ｈｚで圧力波形的には正弦波であり、ガスヒートポンプと比較してより厳しい環境になっている。そこで、この逆流を検出してより正確な流量を検出する必要があるが、遮断弁装置等の内部装置の存在によって、流量センサの設置位置から見た場合の流路が非対称にならざるを得ず、このため、正流時と逆流時のセンサ出力特性が不均一になって、マイクロコンピュータの流量演算処理時の負担が大きくなるという問題も発生する。
【０００３】
そこで、上述の問題を緩和するために、流量センサが取り付けられているメータ内の流路に整流器を装着した電子化ガスメータが提案されている。
【０００４】
図８は、従来の電子化ガスメータの構成例を示す概略構成図である。図８において、電子化ガスメータは、ガス供給源側である上流側配管５１Ａ及びガス消費源側である下流側配管５２Ａの間に接続される。この上流側配管５１Ａ及び下流側配管５２Ａは、所定の間隔を有して、電子化ガスメータの流入口５１及び流出口５２がそれぞれ連結されている。流入口１１から流入したガスは、ガスメータ内部の流路５３を通過し、流出口５２に流出していく。この流路５３の一部には流量センサ１０が取り付けられ、ここでのガス流が流量センサ１０によって計量される。流量センサ１０は、その測定面が流路の内壁面から流路中にやや突出するように取付けられている。流量センサ１０としては、例えば、マイクロフローセンサが用いられる。
【０００５】
このマイクロフローセンサで発生した、流路５３を流れる流速に対応する熱起電力信号は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）５０に出力され、ＣＰＵ５０は、この信号に基づいて、流路５３を流れるガスの瞬時的な流速を求め、これに流路５３の断面積及びその構造に依存する係数を乗じて、流路５３内を流れるガスの瞬時流量を求める。また、ＣＰＵ５０は、流路５３内のガス圧またはガス流量の異常値を検知した場合には、遮断弁装置５５Ａの遮断弁を閉制御して流路５３を流れるガスを遮断する。
【０００６】
流量センサ１０が取り付けられている流路５３部分には、複数の整流板１４と、整流板１４Ａの両端に密着して配置された第１メッシュ１５Ａ及び第２メッシュ１５Ｂと、第１メッシュ１５Ａから上流側に所定の間隔を置いて配置された第３メッシュ１５Ｃとを含む整流器１が装着されている。この整流器１の装着によって、流量センサ１０付近のガスの流れは整流され、それにより流量センサ１０に対する上流側及び下流側からの影響が軽減されて、流量センサ１０の検出精度が高められる。
【０００７】
次に、図９は、特開平５−１８０６７７号公報に開示されている超音波流量計を示し、（Ａ）は模式的な説明図、（Ｂ）は模式的な横断面説明図である。図９においては、超音波流量計３０は、流体を流通させる主管１１に、分岐管１２を設け、この分岐管１２の管壁に一対の超音波受話器１３を相対して配置している。超音波受話器１３は、管軸に対して超音波伝搬路を所定角度θをなすように取り付けられる。なお、分流路１５の内径ｄは、２３２０＞Ｒｅ＝Ｖｏ・ｄ／Ανを満たすように設定される。そして、分岐管１２における流体の導入部１４は、その先端部が主管１１中間部に位置するように設けられている。このように構成することにより、流速の大きい主管１１中間部から分岐管１２に導入しているので、分流比の安定度合いが増し、また、層領域での流量計測を行うことができるため、層領域での線平均流速と面平均流速の比が一定となり、流量測定精度を高めることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の構成の電子化ガスメータにおいては、ガス供給源側またはガス消費源側から流路５３内に脈動が導入された場合、脈動は、第１層から第６層までの全層の小流路に均等に入力される。そのために、流量センサ１０は、大きな流速変動を出力してしまい、流量計測値の誤差等の種々の不具合を生じるという問題がある。
【０００９】
また、上述の構成の超音波流量計においては、分岐管１２における流体の導入部１４は、その先端部が主管１１中間部に位置するように設けられているが、このような構成では、導入部１４の先端部が流路中に突き出されているので、カルマン渦による疲労破壊等に対して強度的に問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、上述した従来の問題を解決し、脈動の影響を軽減することができ、流量バラツキを低減して安定した流量測定に寄与すると共に、強度的にも優れた電子化ガスメータの脈動吸収構造を提供することを課題としている。
【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なされた請求項１記載の発明は、メータ内においてガスの流入口および流出口と連通する第１の幅および第１の高さを有する矩形状流路を構成する管路の内側上部に、上記第１の幅より狭い第２の幅を有する所定長のセンサ流路が設けられ、該センサ流路の上流側端部付近に、上記第２の幅とほぼ同一の幅と上記第１の高さとほぼ同一の長さとを有する誘導板が上記矩形状流路の流れ方向に対して垂直になるように固定され、上記第２の幅と同一の幅と上記所定長より短い長さとを有する流路仕切板が、流れ方向に平行になるように上記誘導板の上端に固定されると共に、流量センサが上記センサ流路に取り付けられることを特徴とする電子化ガスメータの脈動吸収構造に存する。
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、メータ内においてガスの流入口および流出口と連通する第１の幅および第１の高さを有する矩形状流路を構成する管路の内側上部に、第１の幅より狭い第２の幅を有する所定長のセンサ流路が設けられ、センサ流路の上流側端部付近に、第２の幅とほぼ同一の幅と第１の高さとほぼ同一の長さとを有する誘導板が矩形状流路の流れ方向に対して垂直になるように固定され、第２の幅と同一の幅と所定長より短い長さとを有する流路仕切板が、流れ方向に平行になるように誘導板の上端に固定されると共に、流量センサがセンサ流路に取り付けられるので、流入口または流出口から流路に導入される脈動の流量センサへの影響を緩和することができる。また、これに伴い、流量センサの逆流側検出範囲を小さくできるため、回路のコストダウンとなる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、前記センサ流路内において、前記流量センサの上流側及び下流側に前記流量センサから同等の間隔をおいて流れ方向と垂直な方向にメッシュが配置されていることを特徴とする請求項１記載の電子化ガスメータの脈動吸収構造に存する。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、センサ流路内において、流量センサの上流側及び下流側に流量センサから同等の間隔をおいて流れ方向と垂直な方向にメッシュが配置されているので、センサ流路内の流れは整流され、流速分布が均一となるため、流量バラツキを低減し、安定した流量計測を行うことができる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記流路仕切板は、前記メッシュによる流速の変化を前記流量センサ付近で補正するための絞りが形成されていることを特徴とする請求項２記載の電子化ガスメータの脈動吸収構造に存する。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、流路仕切板は、メッシュによる流速の変化を流量センサ付近で補正するための絞りが形成されているので、流量センサのセンサ出力特性に影響を与えることなく、脈動の影響を軽減することができる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載の発明は、前記誘導板は、その断面がコ字状またはＵ字状になっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子化ガスメータの脈動吸収構造に存する。
【００１８】
請求項４記載の発明によれば、誘導板は、その断面がコ字状またはＵ字状になっているので、流路内の流速に対する取付強度が向上する。
【００１９】
【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説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電子化ガスメータの脈動吸収構造を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。図１において、角筒状の管路６０は、電子化ガスメータ内においてガスの流入口（図中左側にあるが図示しない）及び流出口（図中右側にあるが図示しない）と連通する第１の幅および第１の高さを有する矩形状流路５３を構成している。管路６０の内側上部には、上記第１の幅より狭い第２の幅を有する所定長のセンサ流路６１が形成されており、センサ流路６１の中央に形成された取付孔６１ａには、そのセンサチップ１０ａがセンサ流路６１内に露出するように、流量センサ１０が取り付けられている。この流量センサ１０は、例えばマイクロフローセンサが使用される。
【００２０】
また、センサ流路６１の上流側端部付近には、上記第２の幅とほぼ同一の幅（β）と上記第１の高さとほぼ同一の長さ（α）とを有する誘導板６２が、矩形流路５３の正流の流れ方向に対して垂直になるように、その下端が管路６０の内側底部に固定されている。誘導板６１は、図２に示すように、その長さ（α）にわたって両側部に延出部６２ａが一体形成されたコ字状になっており、延出部６２ａが下流側に向くように固定されている。
【００２１】
また、誘導板６２の上端には、センサ流路６１の第２の幅と同一の幅とセンサ流路６１の所定長より短い長さとを有する流路仕切板６３の一方の端部が、流れ方向に平行になるように固定されている。流路仕切板６３の底面は、矩形状流路５３を形成する管路６０の内壁と同一平面となっている。
【００２２】
上述のように誘導板６２および流路仕切板６３が固定されることによって、センサ流路６１の上流側端部と誘導板６２の上端との間に、センサ流路６１への導入口が形成されると共に、センサ流路６１の下流側端部と流路仕切板６３の他方の端部との間に、センサ流路６１からの導出口が形成される。
【００２３】
上述の構成では、流入口から矩形状流路５３に導入される脈動を含む正流時には、誘導板６２の存在により、ガスの流れは、矩形状流路５３からセンサ流路６１へと誘導されて分流する。その際、ガスの流れは導入口６１ａで絞られ、また、センサ流路６１は、矩形状流路５３より細い流路であるため、流路５３へ導入された脈動による流速の変動は、センサ流路６１内では小さくなる。脈動による逆流に対しては、センサ流路６１への導出口６１ｂからの流入が、流速による差圧による分しか行われないため、流量センサ１０への脈動時の影響が小さくなる。
【００２４】
なお、図３のグラフに示すように、誘導板６２の幅（β）を小さくしたり大きくしたりすることにより、矩形状流路５３を流れるガスのベース流量に対するセンサ流路６１への流入量を適宜変更することができる。すなわち、誘導板６１の幅（β）は、センサ流路６１の第２の幅と同一にしたり、それより狭くもしくは広くしたりすることができるが、好適には、センサ流路６１の第２の幅とほぼ同一（すなわち、センサ流路６１の第２の幅と同一もしくは少し狭くもしくは少し広く）することができ、最適にはセンサ流路６１の第２の幅と同一にすることができる。
【００２５】
このように、上述の構成によれば、流入口または流出口から流路に導入される脈動の流量センサへの影響を緩和することができる。また、これに伴い、流量センサの逆流側検出範囲を小さくできるため、回路のコストダウンとなる。また、誘導板６２は、流路５３の上下方向に固定され、またコ字状に形成されているので、流路内の流速に対する取付強度が向上し、従来の図８に示されるように流路上に導入部１４が突き出されているような構成に比べて、カルマン渦による疲労破壊等に対して強度が有り、また、パイプへの加工等もないため、取り付けを含め安価に提供できる。また、誘導板６２は、正流側に対して滑らかな形状としているので、誘導板６２による圧力損失は軽微である。
【００２６】
以上の通り、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。
【００２７】
たとえば、他の実施例として、図４に示すように、センサ流路６１内において、流量センサ１０の上流側及び下流側に流量センサ１０のセンサチップ１０ａから同等の間隔をおいて流れ方向と垂直な方向に、同一格子数を有するメッシュ６４および６５を配置しても良い。このようにメッシュ６４および６５を配置することにより、センサ流路６１内の流れは整流されるので、流速分布が均一となるため、流量バラツキを低減し、安定した流量計測を行うことができる。
【００２８】
さらに他の実施例として、図５に示すように、流路仕切板６３として、流量センサ１０のセンサチップ１０ａ付近で最も流路が狭くなるように、絞り６３ａを持たせた形状のものを用いても良い。
【００２９】
このように変形した流路仕切板６３を用いる理由は次の通りである。すなわち、矩形状流路５３からセンサ流路６１に流入したガスの流速は、メッシュ６４の通過後、通過前の流速より低下する。そこで、この流速の低下を対策するために、絞り６３ａを持たせた流路仕切板６３を用いるのである。この絞り６３ａにより、流量センサ１０のセンサチップ１０ａ付近の流速は上昇するので、絞り６３ａを、メッシュ６４による流速低下がセンサチップ１０ａ付近の流速上昇で解消される程度に設定することにより、メッシュ６４による流速変化の影響を補正することができ、流量センサ１０は、メッシュ６４を入れても、入れない場合と変わらないセンサ出力特性を得ることができる。
【００３０】
また、誘導板６２の形状は、適宜変更可能である。例えば、図５に示すように、その長さ（α）にわたって両側部から延出する延出部６２ａの長さを長くしたり、図６に示すように、Ｕ字状に形成しても良い。このＵ字状の場合には、誘導板６２は、Ｕ字の開口側が矩形状流路５３における下流側を向くように配置され、流路内の流速に対する取付強度が向上する。
【００３１】
また、本発明は、上述した電子化ガスメータ以外の流量測定装置にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、流入口または流出口から流路に導入される脈動の流量センサへの影響を緩和することができる。また、これに伴い、流量センサの逆流側検出範囲を小さくできるため、回路のコストダウンとなる。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、センサ流路内の流れは整流され、流速分布が均一となるため、流量バラツキを低減し、安定した流量計測を行うことができる。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、流量センサのセンサ出力特性に影響を与えることなく、脈動の影響を軽減することができる。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、流路内の流速に対する取付強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子化ガスメータの脈動吸収構造を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１の脈動吸収構造で使用される誘導板の形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図２に示す誘導板の幅（β）に依る矩形状流路５３を流れるガスのベース流量に対するセンサ流路への流入量の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の電子化ガスメータの脈動吸収構造の他の実施例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の電子化ガスメータの脈動吸収構造のさらに他の実施例を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図１の脈動吸収構造で使用される誘導板の変形例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図７】図１の脈動吸収構造で使用される誘導板の変形例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】従来の電子化ガスメータの構成例を示す概略構成図である。
【図９】従来の超音波流量計の構成例を示し、（ａ）は模式的な説明図、（ｂ）は模式的な横断面説明図である。
【符号の説明】
１０　　流量センサ
１０ａ　センサチップ
５３　　矩形状流路
６０　　管路
６１　　センサ流路
６２　　誘導板
６３　　流路仕切板
６３ａ　絞り
６４　　メッシュ
６５　　メッシュ

Claims

メータ内においてガスの流入口および流出口と連通する第１の幅および第１の高さを有する矩形状流路を構成する管路の内側上部に、上記第１の幅より狭い第２の幅を有する所定長のセンサ流路が設けられ、該センサ流路の上流側端部付近に、上記第２の幅とほぼ同一の幅と上記第１の高さとほぼ同一の長さとを有する誘導板が上記矩形状流路の流れ方向に対して垂直になるように固定され、上記第２の幅と同一の幅と上記所定長より短い長さとを有する流路仕切板が、流れ方向に平行になるように上記誘導板の上端に固定されると共に、流量センサが上記センサ流路に取り付けられる
ことを特徴とする電子化ガスメータの脈動吸収構造。
前記センサ流路内において、前記流量センサの上流側及び下流側に前記流量センサから同等の間隔をおいて流れ方向と垂直な方向にメッシュが配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の電子化ガスメータの脈動吸収構造。
前記流路仕切板は、前記メッシュによる流速の変化を前記流量センサ付近で補正するための絞りが形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の電子化ガスメータの脈動吸収構造。
前記誘導板は、その断面がコ字状またはＵ字状になっていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子化ガスメータの脈動吸収構造。