JP2010071943A

JP2010071943A - ガスメータ

Info

Publication number: JP2010071943A
Application number: JP2008242793A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kumagai; 稔熊谷
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】圧力損失を抑えつつ渦の発生を抑制して計測精度の向上を図ったガスメータを提供する。
【解決手段】ガス流入口５１とガス流出口５２とを連通する流路２が、入口流路部２１、出口流路部２２、及び、計測流路部２３、で構成されている。計測流路部２３内には、仕切板７３が設けられた多層流路部３が配置されている。多層流路部３は、入口流路部２１側の端部が入口流路部２１内に突出するように設けられている。多層流路部３の入口流路部２１側の端部に設けられた開口の周縁のうち上端縁のみに沿って鉛直上側に向かって突出する半円柱部材３２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスメータに係り、特に、仕切板を設けた多層流路部が計測流路部内に配置されたガスメータに関するものである。

上述したガスメータ１として、例えば、図１１に示すように、メータボディ（図示せず）に設けられたガス流入口５１とガス流出口５２との間を連通する流路２を通過するガスの流量を検出するものが知られている（例えば特許文献１、２）。上記流路２は、入口流路部２１と、出口流路部２２と、計測流路部２３と、から構成されていて、Ｕ字状に折れ曲がっている。入口流路部２１は、ガス流入口５１と連通すると共に鉛直方向Ｙ１に沿って設けられている。入口流路部２１には、流路２の流れを遮断する遮断弁６が設けられている。出口流路部２２は、ガス流出口５２と連通すると共に鉛直方向Ｙ１に沿って設けられている。計測流路部２３は、入口流路部２１及び出口流路部２３の側壁間を連通するように水平方向Ｙ２に沿って設けられている。

前記計測流路部２３内には、多層流路部３及び流速センサ（図示せず）が配置されている。多層流路部３は、計測流路部２３内のガスの流れを整流する複数の仕切板７３が設けられた四角筒状の流路部である。図示しない流速センサは、多層流路部３により整流された多層流路部３内を流れるガスの流速を検出するセンサである。この流速センサとして一対の超音波振動子間の超音波の伝搬速度を利用して、流量計測が行われる。

また、上述したガスメータ１には、入口流路部２１の内壁に水平方向Ｙ２の出口流路部２２側に向かって突出する整流板７１が設けられている。また、上記多層流路部３は、入口流路部２１側の端部が入口流路部２１内に突出するように設けられている。そして、上記整流板７１及び多層流路部３は、その端部が鉛直方向Ｙ１に互いに重なるように配置されている。以上の構成により、図１１の矢印Ｙ８に示すように、整流板７１や多層流路部３の上面を迂回して仕切板７３と平行になった状態で多層流路部３内に流入されるため多層流路部３内でのガス流速の偏りを防止することができる。

ところで、上述した多層流路部３の端部に設けられた開口の周縁は直角に折れ曲がっている。このため、ガス流速が遅いうちは、図１１の矢印Ｙ８に示すように、多層流路部３の端部に設けられた開口の上端縁に沿ってガスの流れが迂回して仕切板７３と平行になった状態で多層流路部３内に流入することができる。しかしながら、図１２の矢印Ｙ９に示すように、流速が早くなると多層流路部３の端部に設けられた開口の上端縁部でガスの剥離が起こり、矢印Ｙ１０に示す渦が発生する。この矢印Ｙ１０に示す渦が多層流路部３内に流入すると、例えば、図１３（Ａ）に示すように仕切板７３がない流路部では渦が全体に広がるため、計測精度に影響はない。しかしながら、図１３（Ｂ）に示すように、仕切板７３が設けられた多層流路部３内では仕切板７３により渦が拡散できず偏った状態となるため、計測精度が悪くなる、という問題点があった。

上述した渦の発生を防止するために、例えば、図１４に示すように、多層流路部３の端部に設けた開口の周縁にフランジ部Ｆを設けたものが提案されている（特許文献３）。しかしながら、上述したように開口の全周縁にフランジ部Ｆを設けると、圧力損失が高くなる、という問題があった。
特開平９−４３０５号公報特開平１０−９９１３号公報特開２００４−３３３２０２号公報

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、圧力損失を抑えつつ渦の発生を抑制して計測精度の向上を図ったガスメータを提供することを課題とする。

本発明者は、圧力損失を抑えつつ渦の発生を抑制して計測精度の向上を図ったガスメータを得るべく検討を重ねた結果、多層流路部の端部に設けられた開口の上端縁に沿って流れるガスは剥離しやすいが、多層流路部の外側面を回って上端縁以外の縁部に沿って流れるガスは剥離しにくい、ことを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、請求項１記載の発明は、ガス流入口と連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口と連通すると共に鉛直方向に設けられた出口流路部と、前記入口流路部及び前記出口流路部の側壁間を連通するように水平に設けられた計測流路部と、前記計測流路部内に配置され、ガスの流れを整流する仕切板が設けられた四角筒状の多層流路部と、前記多層流路部を流れるガスの流速を検出する流速センサとを備え、前記多層流路部の入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出するように設けられたガスメータにおいて、前記多層流路部の前記入口流路部側の端部に設けられた開口の周縁のうち上端縁のみに沿って鉛直上側に向かって突出する突起が設けられたことを特徴とするガスメータに存する。

請求項２記載の発明は、前記突起の前記計測流路部と平行方向に対向する角部にＲが付けられていることを特徴とする請求項１記載のガスメータに存する。

請求項３記載の発明は、前記突起の上端縁に沿った方向に対向する角部にＲが付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスメータに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、多層流路部の入口流路部側の端部に設けられた開口の周縁のうち上端縁のみに沿って鉛直上側に向かって突出する突起を設けることにより、多層流路部の上面に当たったガスのうち上端縁から多層流路部に流入されるガスが減って、多層流路部の外側面を回って開口の上端縁以外の縁部から多層流路部に流入されるガスが増える。また、多層流路部の上面に当たったガスのうち上端縁に向かって流れるガスは突起に沿って大きくカーブするため、上端縁でのガスの剥離を抑制して渦の発生を抑えることができる。これにより、圧力損失を抑えつつ渦の発生を抑制して計測精度の向上を図ることができる。

請求項２及び３記載の発明によれば、より一層上端縁でのガスの剥離を防止して渦の発生を抑制することができる。

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に示すように、ガスメータ１は、流路２と、多層流路部３と、流速センサ４と、を備えている。上記流路２は、メータボディ（図示せず）に設けられたガス流入口５１とガス流出口５２との間を連通するように設けられている。流路２は、入口流路部２１と、出口流路部２２と、計測流路部２３と、から構成されていて、Ｕ字状に折れ曲がっている。

上記入口流路部２１は、ガス流入口５１と連通すると共に鉛直方向Ｙ１に沿って設けられている。上記入口流路部２１には、流路２に流れるガスを遮断する遮断弁６が設けられている。また、上記入口流路部２１の内壁には、水平方向Ｙ２の出口流路部２２側に向かって突出する整流板７１が設けられている。出口流路部２２は、ガス流出口５２と連通すると共に鉛直方向Ｙ１に沿って設けられている。また、出口流路部２２には、鉛直方向Ｙ１に互い違いに配置された整流板７２が設けられている。計測流路部２３は、入口流路部２１及び出口流路部２２の側壁間を連通するように水平方向Ｙ２に沿って設けられている。この計測流路部２３内には、多層流路部３及び流速センサ４が配置されている。

上記多層流路部３は、複数の仕切板７３が設けられた四角筒状の流路部である。複数の仕切板７３は、水平に配置され、鉛直方向Ｙ１に間隔をあけて積層されている。本実施形態では、仕切板７３は５つ積層されて設けられ、多層流路部３内には６つの層が設けられる。そして、この仕切板７３により、多層流路部３、即ち計測流路部２３内のガスの流れが水平方向Ｙ２に整流される。

また、上記多層流路部３は、入口流路部２１側の端部が入口流路部２１内に距離Ａだけ突出するように設けられている。また、上記多層流路部３は、入口流路部２１側の端部が整流板７１の端部と鉛直方向Ｙ１に重なるように設けられている。

さらに、上記多層流路部３は、図２に示すように、一対の測定窓３１が設けられている。一対の測定窓３１は、多層流路部３の前後方向Ｙ３の両側面にそれぞれ設けられている。一対の測定窓３１は、多層流路部３内でのガス流れ方向である水平方向Ｙ２を斜めに横切って互いに異なる位置に設けられている。

上記流速センサ４は、多層流路部３内に流れるガスの流速を検出するセンサである。流速センサ４は、例えば一対の超音波振動子から構成されている。上記流速センサ４は、図２に示すように、一対の測定窓３１を通じて多層流路部３内で上記一対の超音波振動子間の超音波Ｓの授受を行って超音波の伝搬速度を求めることにより、ガスの流速、流量を検出する。

さらに、上記多層流路部３には、半円柱部材３２が設けられている。半円柱部材３２は、多層流路部３の入口流路部２１側の端部に設けられた開口の周縁のうち上端縁のみに沿って鉛直上側に向かって突出する突起である。図３に示すように、この半円柱部材３２の計測流路部２３と平行方向である水平方向Ｙ２に対向する角部にはＲが付けられている。また、図４に示すように、この半円柱部材３２の上端縁に沿った方向である前後方向Ｙ３に対向する角部にはＲが付けられている。

次に、上述したガスメータ１内においてのガスの流れについて説明する。ガス流入口５１から流入されたガスは、図１中の矢印Ｙ４に示すように、遮断弁６が当接する弁座の開口を通過した後、整流板７１に向かう。そして、ガスは、整流板７１の上面に当たると上面に沿って図面右側に向かうように進む。ガスは、整流板７１の右側端部に到達するとその端部に沿って鉛直下向きに進み多層流路部３に向かう。

そして、ガスが多層流路部３の上面に当たると、ガスは、図３〜図５中、矢印Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７との３方向に分かれた後に多層流路部３内に流入される。上記矢印Ｙ５は、多層流路部３の上面に沿って左側に進み開口の上端縁から多層流路部３内に流入する流れである。矢印Ｙ６は、多層流路部３の前方側の外側面に沿って回った後に多層流路部３に流入する流れである。矢印Ｙ７は、多層流路部３の後方側の外側面に沿って回った後に多層流路部３に流入する流れである。多層流路部３に流入されたガスは、多層流路部３内を進み出口流路部２２に流入する。出口流路部２２に流入したガスは、矢印Ｙ１１に示すように、整流板７２を迂回してガス流出口５２から流出される。

次に、半円柱部材３２がない状態を考えてみる。上述した背景技術で説明したように、上述した矢印Ｙ５に示すガスの流れは、流速が早いと図１２の矢印Ｙ９に示すように多層流路部３の入口流路部２１側の端部に設けられた開口の上端縁で剥離が生じて、矢印Ｙ１０に示す渦が生じる。一方、矢印Ｙ６及びＹ７に流れるガスの流れは、多層流路部３の外側面に沿って流れが大きくカーブしてから多層流路部３内に流入されるため、矢印Ｙ５に示すガスの流れに比べて渦が発生しにくいと考えられる。そこで、本発明者は、上述したように半円柱部材３２を設けることにより、多層流路部３の上面に当たったガスのうち矢印Ｙ６や矢印Ｙ７に流れるガスの流れを多くし、矢印Ｙ５に示すガスの流れを弱めることができ、計測精度の向上を図れると考えた。また、矢印Ｙ５に示すガスの流れが半円柱部材３２に沿って大きくカーブした後に多層流路部３内に流入されるため渦が生じにくくなり、計測精度の向上を図れると考えた。

そこで、本発明者は、水平方向Ｙ２の長さＬ（図２）＝４ｍｍ、鉛直方向Ｙ１の高さＨ（図２）＝４ｍｍ、前後方向Ｙ３の幅Ｗ（図２）＝３３．８ｍｍの半円柱部材３２を設けた図１に示すガスメータ１である本発明品Ａと、Ｌ＝４ｍｍ、Ｈ＝８ｍｍ、Ｗ＝３３．８ｍｍの半円柱部材３２を設けた図１に示すガスメータ１である本発明品Ｂと、図１１に示す従来のガスメータ１である従来品Ｃと、を作製して、各流量での測定誤差について測定して、効果を確認した。結果を、図６〜図８に示す。図８に示すように、従来のガスメータ１の流量に対する計測誤差のばらつきは１％程度であるが、図６に示すように、本発明品Ａのガスメータ１は流量に対する計測誤差のばらつきを０．５％、本発明品Ｂのガスメータ１は流量に対する計測誤差のばらつきを０．７％と小さく抑えることができた。また、上述したガスメータ１によれば、開口の周縁のうち上端縁のみに半円柱部材３２が設けられているので、図１１の従来に示すように開口の全縁に対してフランジ部（突部）が設けられているものに比べて圧力損失を小さくできることは明らかである。

また、本発明者は、図６〜図８の流量計測に用いたガスメータ１とは異なる型のガスメータ１において水平方向Ｙ２の長さＬ（図２）＝４ｍｍ、鉛直方向Ｙ１の高さＨ（図２）＝４ｍｍ、前後方向Ｙ３の幅Ｗ（図２）＝３３．８ｍｍの半円柱部材３２を設けた本発明品Ｄと、半円柱部材を設けていない従来品Ｅと、を作製して、各流量での測定誤差について計測して、効果を確認した。結果を、図９及び図１０に示す。図１０に示すように、従来品Ｅは流量に対する計測誤差のばらつきは１．３６７％（＝１．４１３％−０．０３７％）であるが、図９に示すように本発明品Ｅは流量に対する計測誤差のばらつきを１．２７８％（＝２．３５９％−１．０８１％）と小さく抑えることができた。

また、上述したガスメータ１によれば、半円柱部材３２の計測流路部２３と平行方向（水平方向Ｙ２）に対向する角部にＲが付けられているので、より一層上端縁でのガスの剥離を防止して渦の発生を抑制することができる。

また、上述したガスメータ１によれば、半円柱部材３２の上端縁に沿った方向（前後方向Ｙ３）に対向する角部にＲが付けられているので、より一層上端縁でのガスの剥離を防止して渦の発生を抑制することができる。

なお、上述した実施形態では、半円柱部材３２の計測流路部２３と平行方向に対向する角部や、上端縁に沿った方向に対向する角部にＲが付けられていたが、本発明はこれに限ったものではない。計測精度に問題がなければ、角部にＲをつけなくても良い。

また、上述した実施形態では、請求項中の突起として半円柱状の半円柱部材３２を用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、四角柱状でもよいし、三角柱状や台形柱状であってもよい。

また、上述した実施形態では、半円柱部材３２を多層流路部３の開口の上端縁の全長に亘って設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、上端縁の一部に設けてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明のガスメータの一実施形態を示す概略断面図である。図１に示す多層流路部の斜視図である。図１に示す多層流路部の側面図である。図１に示す多層流路部の正面図である。図１に示す多層流路部の上面図である。本発明品Ａの各流量Ｑに対する計測誤差％を示すグラフである。本発明品Ｂの各流量Ｑに対する計測誤差％を示すグラフである。従来品Ｃの各流量Ｑに対する計測誤差％を示すグラフである。本発明品Ｄの各流量Ｑに対する計測誤差％を示すグラフである。従来品Ｅの各流量Ｑに対する計測誤差％を示すグラフである。従来のガスメータの一例を示す概略断面図である。図１１に示す多層流路部の側面図である。（Ａ）は仕切板のない流路内での渦を示す図であり、（Ｂ）は仕切板のある多層流路部内での渦を示す図である。従来の多層流路部の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ガスメータ
３多層流路部
４流速センサ
２１入口流路部
２２出口流路部
２３計測流路部
３２半円柱部材（突起）
５１ガス流入口
５２ガス流出口
７１整流板
７２整流板
７３仕切板
Ｙ１鉛直方向
Ｙ２水平方向

Claims

ガス流入口と連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口と連通すると共に鉛直方向に設けられた出口流路部と、前記入口流路部及び前記出口流路部の側壁間を連通するように水平に設けられた計測流路部と、前記計測流路部内に配置され、ガスの流れを整流する仕切板が設けられた四角筒状の多層流路部と、前記多層流路部を流れるガスの流速を検出する流速センサとを備え、前記多層流路部の入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出するように設けられたガスメータにおいて、
前記多層流路部の前記入口流路部側の端部に設けられた開口の周縁のうち上端縁のみに沿って鉛直上側に向かって突出する突起が設けられた
ことを特徴とするガスメータ。
前記突起の前記計測流路部と平行方向に対向する角部にＲが付けられている
ことを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
前記突起の上端縁に沿った方向に対向する角部にＲが付けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のガスメータ。