JP2010112911A - ガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】多層流路部内での渦の発生を抑制して計測範囲の拡大を図ったガスメータを提供する。
【解決手段】整流板７１が、入口流路部２１の内壁に出口流路部２２側に向かって突出するように取り付けられている。ガスの流れを整流する仕切板７３が設けられた筒状の多層流路部が、計測流路部２３内に配置されている。流速センサが、多層流路部３を流れるガスの流速を検出する。整流板７１と多層流路部３とが鉛直方向Ｙ１に重なるように多層流路部３の入口流路部２１側の端部が入口流路部２１内に突出して設けられている。突起壁が、多層流路部３の外壁に整流板７１に向かって突出して設けられている。そして、突起壁７３と整流板７１との隙間が５ｍｍ以下に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスメータに係り、特に、ガス流入口に連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口に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設けられた計測流路部と、前記入口流路部の内壁に前記出口流路部側に向かって突出するように取り付けられた整流板と、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、前記整流板と前記多層流路部とが鉛直方向に重なるように前記多層流路部の前記入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出して設けら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９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に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に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時間を利用して、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ように取り付けられた整流板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、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９の矢印Ｙ４に示すように、ガスが整流板７１や多層流路部３の上壁を迂回して仕切板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９の矢印Ｙ４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３（Ｂ）の矢印Ｙ５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１０（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１０（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、高流量まで計測できず計測範囲が狭い、という問題点があった。

そこで、本発明は、多層流路部内での渦の発生を抑制して計測範囲の拡大を図ったガスメータを提供することを課題とする。

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、ガス流入口に連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口に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設けられた計測流路部と、前記入口流路部の内壁に前記出口流路部側に向かって突出するように取り付けられた整流板と、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、前記整流板と前記多層流路部とが鉛直方向に重なるように前記多層流路部の前記入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出して設けられたガスメータにおいて、前記多層流路部の外壁に前記整流板に向かって突出して設けられた突起壁をさらに備え、そして、前記突起壁と前記整流板との隙間が５ｍｍ以下に設けられている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、ガス流入口に連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口に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設けられた計測流路部と、前記入口流路部の内壁に前記出口流路部側に向かって突出するように取り付けられた整流板と、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、前記整流板と前記多層流路部とが鉛直方向に重なるように前記多層流路部の前記入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出して設けられたガスメータにおいて、前記多層流路部の外壁に前記整流板に向かって突出して設けられた突起壁をさらに備え、そして、前記突起壁が前記整流板に当接するように設けられている
ことを特徴とする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、突起壁を設けて整流板と突起壁との隙間を５mm以下と小さくしている。従って、多層流路部の上壁に当たったガスのうち多層流路部の上壁を筒長さ方向に進んで多層流路部の開口から多層流路部内に流入されるガスの流れが突起壁によって遮られてほぼなくなり、多層流路部の外壁を筒径方向に回った後に多層流路部の開口から多層流路部内に流入されるガスが増える。このため、多層流路部の上壁に当たったガスのうち多層流路部の上壁を筒長さ方向に進んで多層流路部の開口縁に達したガスの剥離によって生じる多層流路部内での渦の発生を抑制して計測範囲の拡大を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、突起壁を設けて整流板と突起壁との隙間をなくしている。従って、多層流路部の上壁に当たったガスのうち多層流路部の上壁を筒長さ方向に進んで多層流路部の開口から多層流路部内に流入されるガスの流れが突起壁によって遮られてほぼなくなり、多層流路部の外壁を筒径方向に回った後に多層流路部の開口から多層流路部内に流入されるガスが増える。このため、多層流路部の上壁に当たったガスのうち多層流路部の上壁を筒長さ方向に進んで多層流路部の開口縁に達したガスの剥離によって生じる多層流路部内での渦の発生を抑制して計測範囲の拡大を図ることができる。

第１実施形態
以下、本発明の第１実施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（図２参照）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に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に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、整流板７１と多層流路部３とが鉛直方向Ｙ１に重なるように多層流路部３の入口流路部２１側の端部が入口流路部２１内に突出して設けられている。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信号Ｓの送受信を行って超音波の伝搬時間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、突起壁３２が設けられている。突起壁３２は、多層流路部３の外壁に整流板７１に向かって突出して設けられている。そして、この突起壁３２と整流板７１との隙間の大きさＳが５ｍｍ以下に設けられている。また、突起壁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設けられている。

次に、上述した構成のガスメータ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の上壁に当たると、ガスは、図３及び図４中、矢印Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７との３方向に分かれる。上記矢印Ｙ５は、多層流路部３の上壁に沿って水平方向Ｙ２（筒長さ方向）の入口流路部２１側に進むガスの流れである。矢印Ｙ６は、多層流路部３の外壁を筒径方向の前方側に回る流れである。矢印Ｙ７は、多層流路部３の外壁を筒径方向の後方側に回る流れである。

次に、突起壁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３（Ｂ）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、上述したように突起壁３２と整流板７１との隙間の大きさＳを５ｍｍ以下と小さくすることにより、多層流路部３の上壁に当たったガスのうち矢印Ｙ５に示すガスの流れを遮断して多層流路部３内に渦が発生しないようにし、矢印Ｙ６や矢印Ｙ７に流れるガスのみが多層流路３内に流入するようにして、計測精度の向上を図れると考えた。

そして、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の突起壁３２を設けて、整流板７１と突起壁３２との隙間の大きさＳ＝５ｍｍに設けた図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の突起壁３２を設けて、整流板７１と突起壁３２との隙間の距離Ｓ＝１ｍｍに設けた図１に示すガスメータ１である本発明品Ｂと、突起壁３２を設けずに整流板７１と多層流路部３との隙間の距離Ｓ＝９ｍｍに設けた図９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、０〜６ｍ³／ｈにおける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５〜図７に示す。

図７に示すように、Ｓ＝９ｍｍのガスメータ１の流量に対する計測誤差の最大値、最小値は各々−０．０８％、−１．４１３％であり、計測誤差のばらつきは−１．３３３％である。これに対して、図５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最大値、最小値は各々−１．０８１％、−２．３５９％であり、計測誤差のばらつきは１．２７８％である。また、図６に示すように、本発明品Ｂのガスメータ１は流量に対する計測誤差の最大値、最小値は各々−２．２９３％、−２．９５７％であり、計測誤差のばらつき０．６６４％である。

従って、本発明品Ａ、Ｂによれば０〜６ｍ³／ｈの範囲内で計測誤差のばらつきを従来品Ｃに比べて小さく抑えることができ、計測範囲の拡大を図ることができる。以上のことから、突起壁３２と整流板７１との隙間の大きさＳを５ｍｍ以下と小さくすれば、多層流路部３の上壁に当たったガスのうち矢印Ｙ５に進むガスの流れを遮断して多層流路部３内に渦が発生しないようにできる。

なお、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。

上述した第１実施形態のガスメータ１によれば、突起壁３２を設けて整流板７１と突起壁３２との隙間を５mm以下と小さくしている。従って、多層流路部３の上壁に当たったガスのうち矢印Ｙ５に進むでガスの流れが突起壁３２によって遮られてほぼなくなり、矢印Ｙ６、Ｙ７に示すように多層流路部３の外壁を筒径方向に回った後に多層流路部３の開口から多層流路部３内に流入されるガスが増える。このため、多層流路部３の上壁に当たったガスのうち多層流路部３の上壁を矢印Ｙ５に進んで多層流路部３の開口縁に達したガスの剥離によって生じる多層流路部３内での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。

第２実施形態
なお、上述した第１実施形態では、突起壁３２と整流板７１との間に隙間を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図８に示すように、突起壁３２を整流板７１に当接するように設けて突起壁３２と整流板７１との隙間を完全に塞ぐことも考えられる。このように突起壁３２と整流板７１との隙間を完全に塞ぐことにより、多層流路部３の上壁に当たったガスのうち矢印Ｙ５に進むでガスの流れが突起壁３２によって完全に遮られるため、より一層多層流路部３内での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。

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。

第１実施形態における本発明のガスメータ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。 （Ａ）は図１に示すガスメータ内でのガスの流れを説明するための説明図であり、（Ｂ）は図９に示すガスメータ内でのガスの流れを説明するための説明図である。 図１に示す多層流路部の正面図である。 Ｓ＝５ｍｍの本発明品Ａの各流量に対する計測誤差％を示すグラフである。 Ｓ＝１mmの本発明品Ｂの各流量に対する計測精度％を示すグラフである。 Ｓ＝９ｍｍの従来品Ｃの各流量に対する計測精度％を示すグラフである。 第２実施形態における本発明のガスメータを示す断面図である。 従来のガスメータの一例を示す概略断面図である。 （Ａ）は仕切板のない多層流路部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。

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 突起壁
５１ ガス流入口
５２ ガス流出口
７１ 整流板
７３ 仕切板
Ｙ１ 鉛直方向
Ｙ２ 水平方向（筒長さ方向）

Claims (2)

1. ガス流入口に連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口に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設けられた計測流路部と、前記入口流路部の内壁に前記出口流路部側に向かって突出するように取り付けられた整流板と、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、前記整流板と前記多層流路部とが鉛直方向に重なるように前記多層流路部の前記入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出して設けられたガスメータにおいて、
   前記多層流路部の外壁に前記整流板に向かって突出して設けられた突起壁をさらに備え、そして、
   前記突起壁と前記整流板との隙間が５ｍｍ以下に設けられている
   ことを特徴とするガスメータ。
2. ガス流入口に連通すると共に鉛直方向に設けられた入口流路部と、ガス流出口に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設けられた計測流路部と、前記入口流路部の内壁に前記出口流路部側に向かって突出するように取り付けられた整流板と、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、前記整流板と前記多層流路部とが鉛直方向に重なるように前記多層流路部の前記入口流路部側の端部が前記入口流路部内に突出して設けられたガスメータにおいて、
   前記多層流路部の外壁に前記整流板に向かって突出して設けられた突起壁をさらに備え、そして、
   前記突起壁が前記整流板に当接するように設けられている
   ことを特徴とするガスメータ。

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