JP2009186430A - ガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】流量の計測誤差を少なく抑えながらも、ガスメータの重量と製造コストを従来通りに維持できるようにする。
【解決手段】ガスメータ１０は、ガスの流路に通じて水を貯留可能なバッファ部４２ａを備え、当該バッファ部４２ａと流路部材２２との間で計測管４０を固定する底面パネル部材４２（固定部材）を有する。この構成によれば、従来貯留できる水の容量に加えて、バッファ部４２ａで貯留する水の容量の分だけ増える。そのため、多量に貯まった水が計測管４０内にまであふれる事態を減らせるので、流量の計測誤差を少なくすることができる。また、バッファ部４２ａは流路部材２２と協働して計測管４０を固定する機能を有するので、ガスメータ１０を単に大きくする必要がない。そのため、ガスメータ１０の重量と製造コストを従来通りに維持することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、流路部材と、計測管と、超音波伝播手段と、流量算出手段とを備えたガスメータに関する。

ガスメータは、例えば超音波の伝播時間または伝播速度がガス（被計測流体）の流速によって変化することを利用して、計測管内（導通路）を流れるガスに超音波を伝播させてガスの流量を計測している。流量を計測するにあたって、計測管におけるガスの流れの様相が大幅に変化すると、計測誤差が大きくなる傾向にある。従来では、計測精度を高めるため、厚さ（積層方向の高さ）が均等になるように複数の層に分割する整流板を計測管内に備える技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２００６−６４６２６号公報

特許文献１に記載されたガスメータでは、流入口から流出口に至るガスの流路となる流路部材の途中に計測管を備えている。ガスメータ内を流れるガスには少なからず水分が含まれているので、環境条件が整うとガスメータの底部に水として貯まることがある。ところが、多量に貯まった水が計測管内にまであふれてしまうと、計測管を通過できるガスの通過断面積が減ってしまう。すると計測管で整流できる容量が減ることになり、ガスの流量を計測するにあたって誤差が大きくなる場合があった。

一方、流量の計測誤差を少なくするには、水が貯まっても計測に影響を与えないようにガスメータの全体（特に底部）を大きく形成する方法が考えられる。ところが、ガスメータを単に大きくした場合には、ガスメータの重量が増し、構成する部材も大きく形成しなければならないのでコスト高となる。

本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、流量の計測誤差を少なく抑えながらも、ガスメータの重量と製造コストを従来通りに維持できるガスメータを提供することを目的とする。

（１）課題を解決するための手段（以下では単に「解決手段」と呼ぶ。）１は、請求項１に記載した通りである。
解決手段１によれば、バッファ部はガスの流路に生じた水を貯留する。言い換えれば、従来貯留できる水の容量に加えて、バッファ部で貯留する水の容量の分だけ増える。そのため、多量に貯まった水が計測管内にまであふれる事態を減らせるので、流量の計測誤差を少なくすることができる。また、バッファ部は流路部材と協働して計測管を固定する機能を有するので、ガスメータを単に大きくする必要がない。そのため、ガスメータの重量と製造コストを従来通りに維持することができる。

（２）解決手段２は、請求項２に記載した通りである。
解決手段２によれば、バッファ部の流入口側が開口している。ガスは流入口から入ってくるため、温度差等の環境条件が整えば、流入口側に水が多く発生する。こうして発生した水をバッファ部に導けるので、水が計測管内にまであふれる事態をより確実に減らすことができる。したがって、流量の計測誤差をより少なくすることができる。

（３）解決手段３は、解決手段１または２に記載したガスメータであって、固定部材のバッファ部は、ガスの流路に通じる開口部分を閉鎖する閉鎖部材と、貯留された水を排出する排出口とを備える。
解決手段３によれば、閉鎖部材でガスの流路に通じる開口部分を閉鎖すれば、ガスの外部流出を防止したうえで、排出口から水を排出することができる。したがって、適度に水を排出することで、水が計測管内にまであふれるような事態を確実に防止できる。

本発明によれば、流量の計測誤差を少なく抑えながらも、ガスメータの重量と製造コストを従来通りに維持することができる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。本発明に係るガスメータの外観例について、図１には正面図を表し、図２には平面図（上面図）を表す。図３はガスメータの構成例を分解斜視図で表す。図４は図２のIV−IV線矢視の断面図を表す。図５は図４のＶ−Ｖ線矢視の断面図を表す。図６は図４のVI−VI線矢視の断面図を表す。

まずガスメータ１０の外観例について、図１および図２を参照しながら簡単に説明する。図１および図２において、ほぼ矩形の箱状に形成されたガスメータ１０は、正面パネル部材１６を正面側に備え付ける。正面パネル部材１６には、復帰ボタン１８や表示手段２０等が設けられる。復帰ボタン１８は、異常検出によって作動した遮断弁３４（図３を参照）を復帰させ、遮断状態から流通状態に戻す。表示手段２０には例えば液晶表示器やＬＥＤ表示器等が用いられ、計測したガスの流量の積算値やその他の情報等を表示する。

ガスメータ１０は、図３に表すように、流路部材２２を中心に正面パネル部材１６、制御基板２６、電源パック２８、圧力センサ３０、超音波伝播手段３２（すなわち一対の超音波伝播器３２ａ，３２ｂ）、整流板３６，３８、計測管４０、底面パネル部材４２などを有する。流路部材２２は例えばアルミダイカストで一体形成され、ガスメータ１０の外観には上面および左右両側面に表われる。この流路部材２２は、流入口１２と流出口１４とが同一面（本例では上面）に配置された筒状のほぼＵ字型の流路を構成する。すなわち他の部材（例えば正面パネル部材１６や、後述する背面パネル部材２４および底面パネル部材４２等）と合わせて、流入口１２から流入し、流出口１４から流出するガスの流路がほぼＵ字形状になる。

ところで、筒状のほぼＵ字型の全体を流路部材のみで一体成形した場合には、部品や部材（以下では単に「部品等」と呼ぶ。）を筒内に取り付けたり、あるいは取り外すことが困難になる。そこで、上記流路部材２２は底辺部を開口させて一体成形を行い、この底辺部（すなわち開口部）から部品等を取り付けた後、底面パネル部材４２で蓋をする構成とした（図３，図４を参照）。このような構成としたので、ガスの流路を筒状のほぼＵ字型としながらも、筒内に部品等の取り付けたり取り外すことが容易になる。

上述のように構成された流路部材２２に対して、種々の部品等を取り付ける。図３には各部品等の取付方向を矢印でそれぞれ表す。正面側（図面左側）から流路部材２２に取り付けるのは、正面パネル部材１６、制御基板２６、電源パック２８、圧力センサ３０、超音波伝播器３２ａ等である。制御基板２６（「制御手段」に相当する）はＣＰＵやメモリ等のような電子制御部品を備え、ガスメータ１０全体の制御を司る。その制御例としては、超音波伝播器３２ａ，３２ｂから出力される検出信号に基づいて計測管４０内を流れるガスの流量を算出し、当該算出したガスの流量を表示手段２０に表示する。また別の制御例としては、圧力センサ３０の検出信号から出力された圧力に基づいて種々の異常判定を行い、異常を判定した場合は遮断弁３４に駆動信号を出力して流路を遮断する。

電源パック２８は、制御基板２６や他の電子部品を駆動させるための電力源として用いられる。この電源パック２８は、流路部材２２のほぼ中央部に設けられた空間部Ｋに取り付けられる。圧力センサ３０は種々の異常を検出するために利用され、流路内のガスの圧力を検出して検出信号を出力する。この圧力センサ３０は、流路部材２２のほぼＵ字型の流路における正面側に設けられた専用の取り付け穴に取り付けられる。超音波伝播器３２ａは、超音波伝播手段３２の一方側を構成する。

背面側（図面右側）から流路部材２２に取り付けるのは、遮断弁３４、超音波伝播器３２ｂ、背面パネル部材２４等である。遮断弁３４は、異常を検出した場合に流路を閉じて（遮断して）、流出口１４にガスが流れないようにする。この遮断弁３４は、流路部材２２のほぼＵ字型の流路における背面側に設けられた専用の取り付け穴に取り付けられる。超音波伝播器３２ｂは、超音波伝播手段３２の他方側を構成する。背面パネル部材２４は、ガスメータ１０の背面側に備え付けられる。

底面側（図面下側）から流路部材２２に取り付けるのは、整流板３６，３８、計測管４０、底面パネル部材４２等である。図４および図５に表すように、整流板３６は流入口１２から流入したガスの流れをある程度整えて計測管４０の流入口に導く。この整流板３６は通路穴３６ｂとリブ３６ａとを有する。通路穴３６ｂは、計測管４０の流入口形状に合わせて、例えば長方形状にあけられている（図６を参照）。リブ３６ａは、通路穴３６ｂの周縁から流入口１２側に起立して所定の高さからなる。図４に表すように、整流板３８は計測管４０の流出口から流出したガスの流れをある程度整えて流出口１４に導く。この整流板３８は通路穴３８ｂとリブ３８ａとを有する。通路穴３８ｂは通路穴３６ｂと同じ形状であけられている（図６を参照）。リブ３８ａは、通路穴３８ｂの周縁から流出口１４側に起立して所定の高さからなる。リブ３６ａ，３８ａにかかる所定の高さは、実験等によって適切に定める。

計測管４０をガスの流路内に配置するべく、本例では流路部材２２の中央下部と底面パネル部材４２のバッファ部４２ａとで挟みつけるように取り付ける。この計測管４０はガスの通過断面がほぼ矩形となる筒状に形成され、管内には整流板群４４が設けられている。整流板群４４は計測管４０内を流れるガスを整流する部材であって、複数枚の整流板を平行かつ多層に構成している。底面パネル部材４２は「固定部材」に相当し、ガスメータ１０の底面側に備え付けられる。図３と図４に表すように、底面パネル部材４２には凸形状に形成されて水を貯留可能なバッファ部４２ａを有する。このバッファ部４２ａの一面（本例では流入口１２側に対応する面）には、ガスの流路に通ずるとともに、内部に水を導くための開口部分４２ｂを設けている。

超音波伝播手段３２（超音波送受信センサ）について簡単に説明する。図６に表すように、超音波伝播器３２ａと超音波伝播器３２ｂは、ガスメータ１０内における上流側と下流側の所定個所に互いに対向させて配置するとともに、ガスの流れ方向に対して所定の角度「θ」をなして設ける。いずれか一方の超音波伝播器から超音波を出力し、この超音波を他方の超音波伝播器で受信して伝播時間を計測する。上流側から下流側への伝播と、下流側から上流側への伝播との双方を行って、ガスの流速および流量を求める。ここで、音速を「Ｃ」とし、超音波伝播器３２ａ，３２ｂの相互間距離を「Ｌ」とし、超音波の伝播時間を「Ｔ１」「Ｔ２」とすると、ガスの流速「Ｕ」は下記式で求められる。さらに算出した流速「Ｕ」に対して計測管４０の断面積および流量係数を積算すると、ガスの流量が求められる。流量係数は流体の流量を補正する係数である。
Ｕ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）×｛（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２）｝

上述した実施の形態によれば、以下に表す各効果を得ることができる。
（１）底面パネル部材４２は、ガスの流路に通じて水を貯留可能なバッファ部４２ａを備え、当該バッファ部４２ａと流路部材２２との間で計測管４０を固定する構成とした（図３，図４を参照）。この構成によれば、従来貯留できる水の容量に加えて、バッファ部４２ａで貯留する水の容量の分だけ増える。そのため、多量に貯まった水が計測管４０内にまであふれる事態を減らせるので、流量の計測誤差を少なくすることができる。
また、バッファ部４２ａは流路部材２２と協働して計測管４０を固定する機能を有するので、ガスメータ１０を単に大きくする必要がない。そのため、ガスメータ１０の重量と製造コストを従来通りに維持することができる。
さらに、バッファ部４２ａには水だけでなくガスも入り得る空間を有しており、この空間自体が断熱機能をも奏する。よって計測管４０に与える温度変化を減らせるので、温度変化を要因とする流量の計測誤差をより少なくすることができる。

（２）ガスは流入口１２から入ってくるため、温度差等の環境条件が整えば、流入口１２側のガスの流路に水が多く発生する。そこで、流入口１２側のバッファ部４２ａを開口させて開口部分４２ｂを設ける構成とした（図３，図４を参照）。この構成によれば、発生した水を開口部分４２ｂからバッファ部４２ａ内に導けるので、水が計測管４０内にまであふれる事態をより確実に減らすことができる。したがって、流量の計測誤差をより少なくすることができる。

〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。

（１）上述した実施の形態では、底面パネル部材４２に対してバッファ部４２ａを一体に形成する構成とした（図３，図４を参照）。この形態に代えて、平面状の底面パネル部材４２と、開口部分４２ｂを備えた箱状のバッファ部４２ａとを別体に形成する構成としてもよい。この場合は、所定の固定方法（例えば接着，溶接，締結部材を用いた締結など）でバッファ部４２ａを底面パネル部材４２に固定すればよい。この場合でもバッファ部４２ａで水を貯留する点に変わりないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。またバッファ部４２ａを別体で形成した場合には、従来のガスメータにも取り付けられるので、安い費用で流量の計測誤差をより少なくできる。

（２）上述した実施の形態では、底面パネル部材４２の上面にバッファ部４２ａを形成する構成とした（図３，図４）。この形態に代えて、バッファ部４２ａとともに、図７に表すような凹状部分４２ｃを形成する構成としてもよい。この凹状部分４２ｃによって底面が低くなって水の貯留容量を増やせるので、計測管４０内にまで水があふれる事態をより確実に減らせる。したがって、流量の計測誤差をより確実に少なくできる。

（３）上述した実施の形態では、水を排出する排出口を底面パネル部材４２に備えない構成とした（図３，図４）。この形態に代えて、図８に表すように、栓４２ｅを用いて塞ぐ排出口４２ｆを底面パネル部材４２に備える構成としてもよい。栓４２ｅを外せば排水できるが、バッファ部４２ａはガスの流路に通ずるためにガスも充満する。よって排出口４２ｆを備える場合には、開口部分４２ｂを閉鎖する閉鎖部材４２ｄも別個に備える必要がある。水を貯留するときは閉鎖部材４２ｄが開口部分４２ｂを塞がない姿勢（例えばスライド）にし、水を排出するときは閉鎖部材４２ｄで開口部分４２ｂを塞いだうえで栓４２ｅを外す。閉鎖部材４２ｄと栓４２ｅとが連動して作動する構成であればなおよい。このように排出口４２ｆを備えれば、バッファ部４２ａが満水状態になったときに水を排出して流量の計測誤差を少なくできる。

（４）上述した実施の形態では、流入口１２側のバッファ部４２ａを開口させて開口部分４２ｂを設ける構成とした（図３，図４を参照）。この構成に代えて、流出口１４側のバッファ部４２ａを開口させて開口部分を設ける構成としてもよい。流出口１４側のガスの流路に少なからず発生した水をバッファ部４２ａ内に導けるので、水が計測管４０内にまであふれる事態をより確実に減らすことができる。したがって、流量の計測誤差を従来よりも少なくすることができる。

（５）上述した実施の形態ではバッファ部４２ａの開口部分４２ｂを流入口１２側のみに設ける構成とし（図３，図４を参照）、上記（４）ではバッファ部４２ａの開口部分４２ｂを流出口１４側のみに設ける構成とした。この構成に代えて、図９および図１０に表すように、バッファ部４２ａの開口部分４２ｂを流入口１２側および流出口１４側の双方に設ける構成としてもよい。図９（Ａ）には流入口１２側からみた底面パネル部材４２の側面図を表し、図９（Ｂ）には流出口１４側からみた底面パネル部材４２の側面図を表し、図１０には図９（Ａ）におけるＸ−Ｘ線矢視の断面図を表す。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）に表すように、流入口１２側および流出口１４側の双方に開口部分４２ｂがあるので、双方側で水が発生してもバッファ部４２ａで貯留することができる。ただし、図１０に表すようにバッファ部４２ａは流入口１２側と流出口１４側とで仕切られているので、一方の開口部分４２ｂから流入した水やガスが他方の開口部分４２ｂから流出することはない。この構成によれば、流入口１２側および流出口１４側の双方で発生した水を確実に貯留するので、水が計測管４０内にまであふれる事態を減らして、流量の計測誤差をより確実に少なくすることができる。

ガスメータの外観例を表す正面図である。 ガスメータの外観例を表す平面図である。 ガスメータの構成例を説明する分解斜視図である。 図２におけるIV−IV線矢視の断面図である。 図４におけるＶ−Ｖ線矢視の断面図である。 図４におけるVI−VI線矢視の断面図である。 底面を凹状に形成した固定部材を用いて構成した例を表す断面図である。 排出口を形成した固定部材を用いて構成した例を表す断面図である。 流入口側と流出口側の双方を開口させたバッファ部を有する底面パネル部材を表す側面図である。 図９（Ａ）におけるＸ−Ｘ線矢視の断面図である。

符号の説明

１０ ガスメータ
１２ 流入口
１４ 流出口
１６ 正面パネル部材
１８ 復帰ボタン
２０ 表示手段
２２ 流路部材
２４ 背面パネル部材
２６ 制御基板
２８ 電源パック
３０ 圧力センサ
３２ 超音波伝播手段
３２ａ，３２ｂ 超音波伝播器
３４ 遮断弁
３６，３８ 整流板
３６ａ，３８ａ リブ（ツバ）
３６ｂ，３８ｂ 通路穴
４０ 計測管
４２ 底面パネル部材（固定部材）
４２ａ バッファ部
４２ｂ 開口部分
４２ｃ 凹状部分
４２ｄ 閉鎖部材
４２ｅ 栓
４２ｆ 排出口
４４ 整流板群
Ｋ 空間部

Claims (2)

1. 流入口から流出口に至るガスの流路としてほぼＵ字型の筒状に形成された流路部材と、
   前記流路部材で形成されるガスの流路内に配置され、ガスの通過断面がほぼ矩形となるように形成された計測管と、
   前記計測管における上流側と下流側とに設けた所定の二点間で超音波を伝播させて検出信号を出力する一対の超音波伝播手段と、
   前記超音波伝播手段から出力された検出信号に基づいて、前記計測管内を流れるガスの流量を算出する流量算出手段とを備えたガスメータであって、
   前記ガスの流路に通じて水を貯留可能なバッファ部を備え、当該バッファ部と前記流路部材との間で前記計測管を固定する固定部材を有するガスメータ。
2. 請求項１に記載したガスメータであって、
   固定部材のバッファ部は、流入口側を開口させる構造としたガスメータ。

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