JP2006010367A

JP2006010367A - 流量計

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Publication number: JP2006010367A
Application number: JP2004184470A
Authority: JP
Inventors: Nobuyasu Murase; 信泰村瀬
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2024-06-23
Also published as: JP4570029B2

Abstract

【課題】小流量域でも正確に流量を計測することが可能な流量計を提供する。
【解決手段】本発明の流量計１０によれば、流量が比較的少ない状態のときは、流量計１０を非満水型の電磁式流量計として機能させ、電極２４，２４間に生じた起電力に基づいて流量計測を行うので、比較的小流量でも精度よく計測することが可能となる。しかも、流量が比較的多くなってきたら、内側流路構成部材２５を取り外すことで流量計１０をフリューム式流量計として機能させ、水位に基づいて流量を計測することができるので、使用前に電磁式計測部２０に実際に液体を通して行う実測調整は、小流量域だけで済む。従って、実測調整のための設備の規模を小さくすることができると共に、実測調整の手間を軽減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流路の途中に接続されて、流路を流れる液体の流量を計測するための流量計に関する。

従来、この種の流量計としては、所謂、パーマボーラスフリューム式流量計が知られている。このパーマボーラスフリューム式流量計は、流路の途中に絞り部を設けることで流れが射流となる部分をつくると、絞り部の上流側の液位と流量との間に一定の関係が成立することを利用して、この液位を測定することで流量を求めている（例えば、非特許文献１参照）。
松山裕、「実用流量測定」、第１版、財団法人省エネルギーセンター、１９９９年６月１５日、ｐ．１９４−１９６

ところで、上述した従来の流量計は、例えば、複数の住居エリアにまたがって整備された下水路の途中の複数箇所に設けられており、各住居エリア毎の下水排出量を算出するために用いられている。また、一般に下水路は、将来の利用者の増加を見越した仕様で設計されているので、下水路の使用が始まったばかりの段階では、流量が比較的少ない状態が続く。

ところが、パーマボーラスフリューム式流量計は、大流量域において比較的正確に流量を計測することができるが、小流量域では正確に流量を計測することができないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小流量域でも正確に流量を計測することが可能な流量計の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の流量計は、流体を射流にするためのフリュームを有する計測流路を備えた流量計において、フリュームの内側に着脱可能に取り付けられて、計測流路を流れる全ての流体が内側を通過する管又は溝状の内側流路構成部材と、内側流路構成部材内に磁界を発生させるための励磁手段と、内側流路構成部材の内側に対向配置された１対の電極とを設け、１対の電極間に生じた起電力に基づいて流体の流量を計測可能であると共に、内側流路構成部材をフリュームから離脱した状態で、流体の液位に基づいて流量を計測可能であるところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の流量計において、フリュームは、下流側に向かうに従って幅狭となった収縮部と、収縮部から下流側に延びてフリュームのうちで最も幅狭なスロート部と、スロート部から下流に向かうに従って幅広となった拡大部とから構成され、内側流路構成部材は、スロート部に着脱可能に取り付けられたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載の流量計において、スロート部の底面に凹部が形成され、凹部に内側流路構成部材が嵌合されると共に、凹部を、内側流路構成部材に替えて板部材で塞ぐことで、クレスト部を構成可能としたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の流量計において、内側流路構成部材は、円管形状をなすと共に両端部には内側流路構成部材とスロート部との間の隙間を塞ぐ遮流板が設けられたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項２に記載の流量計において、流路構成部材は、スロート部の底面と両側面とに面当接した筒形構造をなしたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１又は２に記載の流量計において、フリュームは、軸方向の途中に上げ底部材を装着することで構成され、内側流路構成部材と上げ底部材とを選択的に装着可能としたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載の流量計において、内側流路構成部材は、上げ底部材を離脱した状態のフリュームの内側面に面当接した筒形構造をなしたところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の流量計において、内側流路構成部材の内部には、内側流路構成部材を通過する流体の流れを射流にする小型フリュームが備えられたところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項１乃至８に記載の流量計において、内側流路構成部材を流れる流体が、所定流量以上でかつ所定時間以上流れた場合に、フリュームから内側流路構成部材を取り外す時期であることを報知する報知手段を備えたところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項９に記載の流量計において、所定流量は、内側流路構成部材内の流体が満水状態となる流量であり、所定時間は、過去２４時間以内のうち満水状態となった時間の積算が４〜６時間であるところに特徴を有する。

［請求項１の効果］
請求項１の発明によれば、計測流路を流れる流体の流量が比較的少ない場合には、内側流路構成部材をフリュームに装着しておき、流体の通過によって１対の電極間に生じた起電力を計測する。ここで、フリュームにより内側流路構成部材の内部の流体は射流になっているので、内側流路構成部材の内部が非満水であっても起電力と流体の流速との間には一定の関係が成立し、その起電力から流量を求めることができる。即ち、内側流路構成部材を装着することで、所謂、非満水型の電磁式流量計として機能する。

一方、計測流路を流れる流体の流量が比較的多くなった場合には、内側流路構成部材を取り外し、フリュームを通過する流体の液位から流量を求める。即ち、内側流路構成部材を取り外すことで、所謂、フリューム式流量計として機能する。

ここで、非満水型の電磁式流量計は、測定精度が高いが、使用前にその使用流量の全域に亘って実際に通水を行って実測調整をしておく必要がある。このため、非満水型の電磁式流量計のみで小流量域から大流量域まで測定可能とするには、実測調整用の通水設備も大規模なものとなる。

これに対し、フリューム式流量計は、実測調整が不要であり、また、小流量域の測定精度は低いが、大流量域の測定精度は比較的高い。

そして、本発明では、流量が比較的多くなったら、電極間に生じた起電力に基づく流量計測から液位に基づく流量計測に切り替えることができるので、実測調整は小流量域だけ行えばよい。従って、実測調整用の通水設備の規模を小さくすることができると共に、実測調整の手間を軽減することができる。

［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、内側流路構成部材は、フリュームのスロート部に取り付けられたので、内側流路構成部材の内部の流体が射流になる。即ち、フリューム式流量計として機能させる際に用いるフリュームを、非満水型の電磁式流量計として機能させるときにも利用することができる。

［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、スロート部の底面に形成された凹部に内側流路構成部材が嵌合されたので、内側流路構成部材を装着したときにスロート部の両側に形成される段差を低くすることができる。これにより、内側流路構成部材を装着したときに流体が滞留し難くすることができる。

［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、遮流板によって内側流路構成部材とフリュームのスロート部との間の隙間が塞がれたので、計測流路を流れる全ての液体を確実に内側流路構成部材に導入させることができる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明によれば、流路構成部材は、スロート部の底面と両側面とに面当接した筒形構造をなしたので、内側流路構成部材を円管形状とした場合に比較して、計測流路の底面と内側流路構成部材の内部空間の底面との段差を低くすることができる。これにより、内側流路構成部材を装着したときに流体が滞留し難くすることができる。

［請求項６の発明］
請求項６の発明によれば、フリュームは、上げ底部材に替えて内側流路構成部材を装着可能なので、内側流路構成部材が上げ底部材に重ねて取り付けられた場合に比較して、スロート部の両端部に形成される段差を比較的低くすることができる。これにより、内側流路構成部材を装着したときに流体が滞留し難くすることができる。

［請求項７の発明］
請求項７の発明によれば、内側流路構成部材は、上げ底部材を離脱した状態のフリュームの内側面に面当接した筒形構造をなしたので、内側流路構成部材を円管形状とした場合に比較して、計測流路の底面と内側流路構成部材の内部空間の底面との段差を低くすることができる。これにより、内側流路構成部材を装着したときに流体が滞留し難くすることができる。

［請求項８の発明］
請求項８の発明によれば、小型フリュームによって内側流路構成部材の内部を流れる流体をより確実に射流にすることができる。これにより、小流量域における測定精度が向上する。

［請求項９及び１０の発明］
請求項９の発明によれば、フリュームから内側流路構成部材を取り外す時期であることを報知する報知手段が備えられたので、電極間に生じた起電力に基づく流量計測と液位に基づく流量計測とを、実際の流量に応じて適切に切り替えることができる。具体的には、内側流路構成部材内の流体が満水状態となった時間の積算が、過去２４時間以内で４〜６時間以上となった場合に報知を行うことが好ましい（請求項１０の発明）。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
本実施形態の流量計１０に備えた外側流路構成部材１１は、図３に示すように、上方に開放した溝構造をなし、外側流路構成部材１１の内側空間が計測流路１２になっている。そして、１１の両端に、配管（例えば、下水配管）が連結され、その配管を流れる流体（例えば、下水）を計測流路１２を通過させることで流量が計測される。

外側流路構成部材１１は、所謂、パーマボーラスフリューム（以下、「ＰＢフリューム」という）構造をなしている。即ち、外側流路構成部材１１のうち軸方向の途中部分には、外側流路構成部材１１の内部空間を絞ったスロート部１４が備えられている。スロート部１４の上流側には、スロート部１４に向かうに従って内部空間が徐々に絞られた収縮部１３が備えられ、スロート部１４の下流側にはスロート部１４から離れるに従って内部空間が徐々に広がった拡大部１５が備えられている。

これにより、外側流路構成部材１１の内部を流れる流体は、スロート部１４に近づくに従って流速を増し、スロート部１４において射流になる。また、外側流路構成部材１１のスロート部１４よりも上流側（収縮部１３）でかつ外側流路構成部材１１の上方位置には、水位計測手段としての超音波水位計１６が備えられている。つまり、液体の流れが射流となったスロート部１４よりも上流側の液位を計測することで、外側流路構成部材１１内を流れる液体の流量を求めるように構成されている。即ち、流量計１０が、所謂、フリューム式流量計として機能するようになっている。なお、外側流路構成部材１１と超音波水位計１６とからなる流量計測部を、以下、「フリューム式計測部１８」という。本実施形態では、水位計測手段として超音波水位計１６を用いているが、他の水位計測手段（例えば、圧力式水位計）を用いてもよい。

さて、本発明の流量計１０では、図１に示すように、外側流路構成部材１１の内部に内側流路構成部材２５が備えられている。

内側流路構成部材２５は、円管形状をなし、外側流路構成部材１１のスロート部１４に対して着脱可能となっている。内側流路構成部材２５は、スロート部１４の長さとほぼ同じ長さを有し、両端部には遮流板２１，２１が取り付けられている（図４を参照）。

図４に示すように、遮流板２１は、全体として略扇形状をなし、両側辺２１Ａ，２１Ａと下辺２１Ｂとがそれぞれ、スロート部１４の両側面１４Ａ，１４Ａ及び底面１４Ｂに密着している。これにより、内側流路構成部材２５がスロート部１４の内側空間に固定配置されている。ここで、遮流板２１によって、内側流路構成部材２５とスロート部１４との間の隙間が塞がれているので、外側流路構成部材１１の内側空間、即ち、計測流路１２を流れる全ての液体を確実に内側流路構成部材２５に導入させることができる。また、遮流板２１の上辺２１Ｃは、円弧状をなして外側流路構成部材１１の上方開口部１７よりも上側に張り出しているので、遮流板２１の上辺２１Ｃを乗り越えて流体が流れることが防止される。

内側流路構成部材２５の内部は、外側流路構成部材１１の内部に形成されたＰＢフリューム構造とほぼ同一となっている。即ち、図５に示すように、内側流路構成部材２５の軸方向の途中部分には、内部空間を絞った絞り部２２が形成されている。また、絞り部２２よりも上流側には絞り部２２に向かって内部空間が窄んだ収縮部２７が備えられ、絞り部２２よりも下流側には絞り部から離れるに従って内部空間が拡がった拡大部２８が備えられている。そして、内側流路構成部材２５の内側を流れる流体は、絞り部２２に近づくに従って流速を増し、絞り部２２において射流となる。なお、上記収縮部２７、絞り部２２、拡大部２８によって、本発明の「小型フリューム」が構成されている。

図５に示すように、内側流路構成部材２５のうち、絞り部２２が形成された部分の上方には、励磁コイル２３（本発明の「励磁手段」に相当する）が備えられている。励磁コイル２３は、内側流路構成部材２５の内部に、液体の流れに交差する方向に磁界を発生させる。

絞り部２２のうち励磁コイル２３の下方位置には、１対の電極２４，２４が備えられている（図５を参照。同図には、一方の電極２４のみが図示されている）。電極２４は、帯板状をなして絞り部２２の内側面に敷設され、内側流路構成部材２５の内部空間を挟んで水平方向に対向配置されている（図１を参照）。そして、内側流路構成部材２５の内部で射流となった流体が、磁界を通過したときに電極２４，２４間に生じる起電力が計測され、この起電力から内側流路構成部材２５の内部を流れる流体の流量を計測することが可能となっている。即ち、流量計１０が、所謂、非満水型の電磁式流量計として機能するようになっている。なお、上記した内側流路構成部材２５，電極２４，２４、励磁コイル２３からなる流量計測部を、以下、「電磁式計測部２０」という。

図７に示すように、本発明の流量計１０は、演算処理部３０、表示部３１、報知部３２を備えている。超音波水位計１６又は電極２４，２４によって計測された値（流体の液位及び起電力）は、演算処理部３０に出力される。演算処理部３０では、液位又は起電力に基づいて流量を求める。演算処理部３０で求められた流量は表示部３１にて表示される。また、内側流路構成部材２５を流れる液体が所定流量以上でかつ所定時間以上流れた場合には、例えば、ランプやスピーカー等を備えた報知部３２（本発明の「報知手段」に相当する）に信号が出力される。具体的には、内側流路構成部材２５内の液体が満水状態となった時間の積算が、例えば、過去２４時間以内で５時間以上あった場合に、演算処理部３０から信号が出力され、報知部３２に備えたランプを点灯させたり、スピーカーから音を発生する等して、内側流路構成部材２５を外側流路構成部材１１から取り外す時期であることを報知する。これにより、電磁式計測部２０による流量計測とフリューム式計測部１８による流量計測とを、実際の流量に応じて適切に切り替えることができる。なお、報知部３２は、ランプの点灯や音以外の人が認識できる手段（例えば、表示手段に「切り替え時期です」と表示させる等）によって報知するようにしてもよい。以上が本発明の流量計１０の構成の説明である。

次に、本実施形態の流量計１０の作用・効果を説明する。
図８には、下水道に本発明の流量計１０を設置した場合の概念図が示されている。同図において、符号１００は、下水処理場である。下水処理場１００からは、複数の自治体（Ａ市、Ｂ町、Ｃ町、Ｄ町）にまたがって下水本管１０１が延びており、下水本管１０１には各家庭、工場等の排出源から延びた下水管１０２が接続されている。そして、下水本管１０１のうち、下水処理場１００の入口と各自治体（Ａ市、Ｂ町、Ｃ町、Ｄ町）同士の境界部に、本発明の流量計１０が設置され、これら複数の流量計１０の計測値に基づいて、各自治体毎の下水排出量が算出されている。ここで、流量計１０の外側流路構成部材１１は、接続される下水本管１０１と同一口径（例えば、８００ｍｍ）となっている。

下水本管１０１（外側流路構成部材１１）の口径は、下水道普及率が１００％達成された場合の最大流量に基づいて決定されているため、下水処理場１００の稼働開始直後では、下水本管１０１に流れる下水の流量は、最大流量に対して極めて少なくなっている。このような場合には、流量計１０の外側流路構成部材１１に内側流路構成部材２５（電磁式計測部２０）を装着しておき（図１の状態）、下水本管１０１を流れる下水が流量計１０の内側流路構成部材２５を通って流れるようにする。下水は内側流路構成部材２５内で射流となり、この射流となった下水が励磁コイル２３によって発生された磁界を通過する際に電極２４，２４間に起電力が生じ、この起電力に基づいて下水の流量を求めることができる。つまり、流量計１０は、非満水型の電磁式流量計として機能するので、下水本管１０１に流れる下水の流量が比較的少ない状態でも、流量を精度よく求めることができる。

下水道普及率の上昇に伴って下水本管１０１に流れる下水の流量が上昇し、上記した条件（内側流路構成部材２５が満水状態となる流量が過去２４時間以内の積算で５時間以上）となった場合には、内側流路構成部材２５（電磁式計測部２０）を外側流路構成部材１１から取り外して、フリューム式計測部１８による流量計測に切り替える。即ち、外側流路構成部材１１を通過する下水の水位を超音波水位計１６によって計測し、その水位から流量を求める（図６の状態）。

このように本実施形態によれば、流量が比較的少ないときは、流量計１０を非満水型の電磁式流量計として機能させ、電極２４，２４間に生じた起電力に基づいて流量計測を行うので、比較的小流量でも精度よく計測することが可能となる。しかも、流量が比較的多くなってきたら、内側流路構成部材２５を取り外すことで流量計１０をフリューム式流量計として機能させ、水位に基づいて流量を計測することができるので、使用前に電磁式計測部２０に実際に液体を通して行う実測調整は、小流量域だけで済む。従って、実測調整のための設備の規模を小さくすることができると共に、実測調整の手間を軽減することができる。

ところで、従来より下水の流量は、ＰＢフリュームによって計測されていた。ところがＰＢフリュームは、図９の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、実際の流量が少ない程、実流量に対する誤差の割合が大きくなることが知られている。これは、ＰＢフリュームでは、全ての流量において最大非満水流量の±約３％の誤差が生じ得るためである。

例えば、下水本管１０１に取り付けられるＰＢフリュームの口径を８００ｍｍとした場合には、最大非満水流量は８００ｍ^３／ｍとなるが、この±約３％、即ち、±約２４ｍ^３／ｈ分の誤差が全ての流量にて生じ得る。このため、実流量が、例えば、４０ｍ^３／ｈ（最大非満水流量の５％）である場合には、実流量に対する誤差の割合は、約±６０％となってしまう（図９の（Ａ）を参照）。

小流量域での実流量に対する誤差の割合を低減する手段として、下水本管１０１に接続されるＰＢフリューム（以下、「大径フリューム」という）の内部に、口径の小さい小型のＰＢフリューム（以下、「小径フリューム」という）を取り付けておき、流量が少ないときには、小径フリュームに下水を通して流量を計測し、流量が多くなったら小径フリュームを取り外して大径フリュームで流量を計測することが考えられる。

ここで、大径フリュームの口径を８００ｍｍとし、小径フリュームの口径を４００ｍｍとした場合の性能を、供用率と日平均誤差Ｇとの関係に基づいて説明する。なお、供用率とは、下水道の最大供用人口を１００％とした場合の、実際の供用人口を百分率で表したものである。また、日平均誤差Ｇとは、実流量に対する誤差の割合の１日平均値であり、後述する計算式によって求められる。

まず、大小各フリューム単体での計測範囲の下限値を、誤差の割合が±５０％となる流量と定義すると、大径フリュームでは、下限値は４８ｍ^３／ｈとなり（図９の（Ａ）を参照）、小径フリュームでは９．０ｍ^３／ｈとなる（図９の（Ｂ）を参照）。つまり、大径フリューム単体での計測範囲の下限値は４８ｍ^３／ｈであるが、小径フリュームを組み合わせることで、下限値を９．０ｍ^３／ｈまで下げることができる。

さて、一般に下水道では、１日の最大流量と最小流量との比が、約１０：１となるので、小径フリュームの下限値（９．０ｍ^３／ｈ）を、１日の最小流量に合わせると、１日の最大流量は約９０ｍ^３／ｈとなる。大径フリュームの最大非満水流量（８００ｍ^３／ｈ）は、供用率１００％のときの１日の最大流量であるので、最大流量が９０ｍ^３／ｈであるときの供用率は、約１１％となる。即ち、供用率が約１１％となれば、口径４００ｍｍの小径フリュームによって流量を計測することが可能となる。なお、口径４００ｍｍの小径フリュームの最大非満水流量は１５０ｍ^３／ｈ（図９を参照）であるので、理論上は、この小径フリュームによって１日の最大流量が１５０ｍ^３／ｈ（供用率約１９％）となるまで流量を計測することができる。

ここで、フリュームの最大非満水流量をＭ、１日の最大流量をＲとすると、そのフリュームの日平均誤差Ｇは、次式
Ｇ（％）＝［（０．０３×Ｍ）／（Ｒ／３）］×１００
によって求められる。例えば、最大流量が９０ｍ^３／ｈ（供用率約１１％）のときに、口径４００ｍｍの小径フリューム（最大非満水流量１５０ｍ^３／ｈ）によって流量を計測した場合には、日平均誤差Ｇは１５％となる。また、例えば、最大流量が、２４０ｍ^３／ｈ（供用率３０％）のときに、大径フリューム（最大非満水流量８００ｍ^３／ｈ）によって流量を計測した場合には、日平均誤差Ｇは３０％となる。図１０には、各口径のＰＢフリュームによって下水を計測した場合の日平均誤差Ｇと供用率との関係がグラフ化して示されている。

図１０に示すように、大径フリュームと小径フリュームとを組み合わせることで、大径フリューム単体で流量を計測した場合に比較して、小流量域（低供用率）での日平均誤差Ｇを小さくすることが可能であることが分かった。

次に、小径フリュームの口径を３００ｍｍとした場合は以下のようである。この小径フリュームでの計測範囲の下限値は、上記定義（誤差が±５０％となる流量）によれば４．８ｍ^３／ｈとなる。つまり、大径フリューム単体での計測範囲の下限値は４８ｍ^３／ｈであるが、口径３００ｍｍの小径フリュームを組み合わせることで、下限値を４．８ｍ^３／ｈまで下げることができることが分かった。

また、小径フリュームの計測範囲の下限値（４．８ｍ^３／ｈ）を、１日の最小流量に合わせると、１日の最大流量は４８ｍ^３／ｈとなり、このときの供用率は６．０％となる。即ち、口径３００ｍｍの小径フリュームでは、供用率６．０％から流量を計測することが可能となり、口径４００ｍｍの小径フリュームよりも低い供用率（流量）でも流量を計測することが可能であることが分かった。

さて、本発明の流量計１０を構成する電磁式計測部２０（内側流路構成部材２５の口径２５０ｍｍ）に液体を通過させて流量を計測した場合の流量と誤差との関係は、図９の（Ｄ）に示されている。同図に示すように、電磁式計測部２０の測定範囲の下限値は０．５５ｍ^３／ｈであるので、本発明の流量計１０では、１日の最大流量が５．５ｍ^３／ｈ（供用率が約０．７％）の状態から流量を計測可能となる。また、誤差は、実流量０．５５〜６．０ｍ^３／ｈでは、実流量に対して８％であり、６．０〜１５０ｍ^３／ｈでは実流量に対して４％となっている。これらから、本実施形態の流量計１０では、大径フリュームに小径フリュームを組み合わせた流量計よりも小さい流量域（低供用率）をより高い精度で計測可能であることが分かった（図１０を参照）。

ところで、ＰＢフリュームでは水位から流量を求めているために、流量が最大非満水流量を超えると計測不可能となる。そこで、大径フリュームと小径フリュームとを組み合わせた流量計では、通常、流量が小径フリュームの最大非満水流量となる前に小径フリュームを取り外して、大径フリュームによる流量計測に切り替える。具体的には、口径３００ｍｍの小径フリュームの最大非満水流量は８０ｍ^３／ｈ（図９を参照）であるが、例えば、７５ｍ^３／ｈとなった時点で大径フリュームによる流量計測に切り替える。しかしながら、大径フリュームによる計測に切り替えると、最大非満水流量が一気に８００ｍ^３／ｈに増大するので、大径フリュームによる計測に切り替えた直後では、日平均誤差Ｇが急上昇する（図１０を参照）。例えば、大径フリュームによる計測に切り替えた（小径フリュームを取り外した）直後の最大流量が７５ｍ^３／ｈである場合には、日平均誤差Ｇは±約９６％となる。

これに対し、本発明の流量計１０では、電磁式計測部２０の計測範囲の最大値が１５０ｍ^３／ｈであり、しかも水位ではなく起電力から流量を求めているので、最大流量１５０ｍ^３／ｈ（供用率が約１９％）となった時点で電磁式計測部２０（内側流路構成部材２５）を取り外せばよい。この場合、電磁式計測部２０（内側流路構成部材２５）を取り外した直後（供用率約１９％）での日平均誤差Ｇは、±約４８％となる（図１０を参照）。つまり、本発明の流量計１０では、電磁式計測部２０（内側流路構成部材２５）を取り外した直後の日平均誤差Ｇは、２つのＰＢフリュームを組み合わせた流量計の小径フリューム（口径３００ｍｍ）を取り外した直後の日平均誤差Ｇ（±約９６％）よりも小さくなることが分かった。

なお、電磁式計測部２０の内側流路構成部材２５の口径を３００ｍｍ相当とした場合には、計測範囲の上限値が２１６ｍ^３／ｈとなり、より高い供用率（２７％）まで電磁式計測部２０によって流量を計測することが可能となる。そして、電磁式計測部２０（内側流路構成部材２５）を取り外した直後（例えば、供用率２７％における）の日平均誤差Ｇは、内側流路構成部材２５の口径を２５０ｍｍとした場合よりもさらに低い値（約３３％）になることが分かった（図１０を参照）。

［第２実施形態］
図１１及び図１２は本発明の第２実施形態を示す。
この第２実施形態は、外側流路構成部材１１の構成を上記第１実施形態とは異なる形状としたものである。その他の構成については上記第１実施形態と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１１に示すように、本実施形態の外側流路構成部材１１では、スロート部１４の底部に、矩形状の凹部１９が陥没形成されている。そして、この凹部１９には、凹部１９の形状に対応して矩形状をなした板部材７０又は、内側流路構成部材２５が選択的に装着可能となっている。

即ち、流量が比較的少ないときには、凹部１９に内側流路構成部材２５を嵌合しておく（図１２の（Ａ）を参照）。これにより、液体は内側流路構成部材２５を通って流れる。一方、流量が多くなったら、凹部１９に板部材７０を嵌合する（図１２の（Ｂ）を参照）。これにより、スロート部１４の底部に、所謂、クレスト部が構成される。

本実施形態によれば、板部材７０の上に内側流路構成部材２５を載置した場合と比較して、外側流路構成部材１１の底面１１Ｔと内側流路構成部材２５の内部空間の底面２５Ｔとの間の段差を低くすることができる。これにより、内側流路構成部材２５を装着した場合に、内側流路構成部材２５の上流側又は下流側において液体が滞留し難くすることができる。

［第３実施形態］
この第３実施形態は、内側流路構成部材の形状を上記第１実施形態とは異なる形状としたものであり、その他の構成については上記第１実施形態と同じである。

図１３に示すように、本実施形態の内側流路構成部材５０は、外側流路構成部材１１のスロート部１４の内部空間に対応して、断面略扇形の筒形構造をなしている。即ち、内側流路構成部材５０の底壁５１はスロート部１４の底面１４Ｂに面当接しており、内側流路構成部材５０の側壁５２，５２はスロート部１４の側面１４Ａ，１４Ａに面当接している。

内側流路構成部材５０の内側空間は、内側流路構成部材５０の外形に相似した断面略扇形の柱状となっている。そして、内側流路構成部材５０の側壁５２の内側面に１対の電極２４，２４が敷設され、内側流路構成部材５０の上壁５３内に励磁コイル２３が内蔵されている。また、内側流路構成部材５０の底壁５１は、側壁５２、上壁５３に比較して薄肉となっている。これにより、内側流路構成部材５０を装着した場合のスロート部１４の両端部における段差を比較的小さくすることができる。

本実施形態によれば、内側流路構成部材５０を円管形状とした場合に比較して、内側流路構成部材５０の内側空間の底面５０Ｔと、外側流路構成部材１１の底面１１Ｔとの間の段差を小さくすることができる。従って、内側流路構成部材５０をスロート部１４に装着したときに流体が滞留する部分を小さくすることができる。

なお、例えば、図１４の（Ａ）に示すように側壁５２，５２の肉厚を薄肉として、内側流路構成部材５０の開口幅を比較的大きくしてもよいし、図１４の（Ｂ）に示すように、側壁５２，５２を厚肉として、内側流路構成部材５０の開口幅を比較的狭くしてもよい。このように内側流路構成部材５０の開口幅を変化させることで、電磁式計測部２０にて計測可能な流量範囲を調節することができる。

［第４実施形態］
この第４実施形態は、外側流路構成部材１１の構造を上記第３実施形態とは異なる構成としたものであり、その他の構成については上記第３実施形態と同じである。

図１５に示すように、本実施形態の外側流路構成部材１１には、上げ底部材６０と内側流路構成部材５０との何れかを選択的に取り付けることが可能となっている。ここで、上げ底部材６０は、中央部分が平板状をなしその両端部が、緩やかに下るようにテーパー状をなしている。

流量が少ない場合には、外側流路構成部材１１の底面１１Ｔに内側流路構成部材５０を装着しておく（図１６の（Ａ）の状態）。このとき、内側流路構成部材５０の両側壁５２，５２はスロート部１４の側面１４Ａ，１４Ａに面当接し、底壁５１は外側流路構成部材１１の底面１１Ｔに面当接している。

一方、流量が比較的多くなった場合には、内側流路構成部材５０を取り外し、替わりに上げ底部６０を外側流路構成部材１１の底面１１Ｔに装着する（図１６の（Ｂ）を参照）。上げ底部材６０を装着することで外側流路構成部材１１の内部空間には上方に盛り上がったクレスト部が構成される。

ここで、図１７に示すように、内側流路構成部材５０の開口縁５５，５５をテーパー形状としておけば、内側流路構成部材５０の内部空間に流れ込む液体の流れが乱され難くなる。

本実施形態によれば、上げ底部材６０の上に内側流路構成部材５０を載置した場合と比較して、外側流路構成部材１１の底面１１Ｔと内側流路構成部材５０の内部空間の底面５０Ｔとの間に形成される段差を低くすることができる。これにより、内側流路構成部材５０を装着した場合に、スロート部１４の両側で液体が滞留し難くすることができる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記第１〜第４実施形態では、内側流路構成部材２５，５０が筒形状をなしていたが、上方に開放した溝形状でもよい。また、外側流路構成部材１１は、溝形状をなしていたが、筒形状であってもよい。

（２）上記第１〜第４実施形態では、外側流路構成部材１１における液位を超音波水位計によって計測していたが、その他の公知の液位計測手段によって計測してもよい。

（３）上記第１実施形態では、外側流路構成部材１１はパーマボーラスフリューム構造をなしていたが、液位に基づいて流量を計測可能な構成であればよく、所謂、パーシャルフリューム構造をなしていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る流量計の正面図流量計の側断面図外側流路構成部材の斜視図内側流路構成部材の斜視図内側流路構成部材の側断面図内側流路構成部材を取り外した状態の流量計の正面図流量計の電気的構成を示すブロック図下水道における流量計の設置例を示す概念図流量と誤差との関係を示すグラフ供用率と日平均誤差との関係を示すグラフ第２実施形態に係る流量計の側断面図外側流路構成部材に内側流路構成部材又は板部材を取り付けた状態の流量計の側断面図第３実施形態に係る流量計の部分正断面図内側流路構成部材の変形例を示した部分正断面図第４実施形態に係る流量計の斜視図外側流路構成部材に内側流路構成部材又は上げ底部材を取り付けた状態の流量計の正面図内側流路構成部材の側断面図

符号の説明

１０流量計
１３収縮部
１４スロート部
１５拡大部
１９凹部
２１遮流板
２３励磁コイル（励磁手段）
２４，２４電極
２５，５０内側流路構成部材
３２報知部（報知手段）
６０上げ底部材
７０板部材

Claims

流体を射流にするためのフリュームを有する計測流路を備えた流量計において、
前記フリュームの内側に着脱可能に取り付けられて、前記計測流路を流れる全ての流体が内側を通過する管又は溝状の内側流路構成部材と、
前記内側流路構成部材内に磁界を発生させるための励磁手段と、
前記内側流路構成部材の内側に対向配置された１対の電極とを設け、
前記１対の電極間に生じた起電力に基づいて前記流体の流量を計測可能であると共に、前記内側流路構成部材を前記フリュームから離脱した状態で、前記流体の液位に基づいて流量を計測可能であることを特徴とする流量計。
前記フリュームは、下流側に向かうに従って幅狭となった収縮部と、前記収縮部から下流側に延びて前記フリュームのうちで最も幅狭なスロート部と、前記スロート部から下流に向かうに従って幅広となった拡大部とから構成され、
前記内側流路構成部材は、前記スロート部に着脱可能に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の流量計。
前記スロート部の底面に凹部が形成され、前記凹部に前記内側流路構成部材が嵌合されると共に、
前記凹部を、前記内側流路構成部材に替えて板部材で塞ぐことで、クレスト部を構成可能としたことを特徴とする請求項２に記載の流量計。
前記内側流路構成部材は、円管形状をなすと共に両端部には前記内側流路構成部材と前記スロート部との間の隙間を塞ぐ遮流板が設けられたことを特徴とする請求項２又は３に記載の流量計。
前記流路構成部材は、前記スロート部の底面と両側面とに面当接した筒形構造をなしたことを特徴とする請求項２に記載の流量計。
前記フリュームは、軸方向の途中に上げ底部材を装着することで構成され、前記内側流路構成部材と前記上げ底部材とを選択的に装着可能としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の流量計。
前記内側流路構成部材は、前記上げ底部材を離脱した状態の前記フリュームの内側面に面当接した筒形構造をなしたことを特徴とする請求項６に記載の流量計。
前記内側流路構成部材の内部には、前記内側流路構成部材を通過する流体の流れを射流にする小型フリュームが備えられたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の流量計。
前記内側流路構成部材を流れる前記流体が、所定流量以上でかつ所定時間以上流れた場合に、前記フリュームから前記内側流路構成部材を取り外す時期であることを報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８に記載の流量計。
前記所定流量は、前記内側流路構成部材内の流体が満水状態となる流量であり、
前記所定時間は、過去２４時間以内のうち前記満水状態となった時間の積算が４〜６時間であることを特徴とする請求項９に記載の流量計。