JP2017173200A - 直管型ガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】より圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータを提供する。【解決手段】直管型ガスメータ１は、メータボディ１０に形成されガスを導入するガス流入口１１及びガスを排出するガス流出口１２と、ガス流入口１１からガス流出口１２にかけて延在するストレート形状のガス流路１３と、ガス流路１３を流れるガスの流量を計測するための流速センサ３と、流速センサ３により計測される計測値に基づくガス流量の積算値を表示する表示パネル２と、ガス流路１３を閉じる遮断弁５を備え、遮断弁５は、球体に貫通孔Ｈが形成されたボール状弁５ａであって、ガスの使用を許可するときには貫通孔Ｈがガス流路方向と同方向に向いてガスの流れを許容し、ガスの使用を不可とするときには貫通孔Ｈがガス流路方向と異なる方向に向いてガスの流れを遮断する。【選択図】図２

Description

本発明は、直管型ガスメータに関する。

従来、膜式ガスメータにおいては、ガス流入口及びガス流出口がメータ上部に設けられており、各家庭等においてもガス流入口及びガス流出口に接続できるような配管構成となっている。近年、膜式ガスメータよりも圧力損失が低く流量の計測精度が高い超音波ガスメータが提案されている。超音波式ガスメータは、超音波により流量を計測するものであって、既存の配管構成との互換性を求められることから、膜式ガスメータと同様にガス流入口及びガス流出口がメータ上部に設けられ、メータ内部にはＵ字形状の流路が形成されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００６−２９２３７７号公報

ここで、ガスは配管長に応じた圧力損失が発生することから高層住宅等の上層部において圧力損失が大きい膜式ガスメータは適し難く、また圧力損失を小さくするためには配管を太くするなどの手段を講じる必要がある。このような事情から、高層住宅等にガスメータを設置する場合、特許文献１に記載のような超音波式ガスメータが選択されやすい。

しかし、特許文献１に記載の超音波式ガスメータは、メータ内部にはＵ字形状の流路が形成されている関係上、Ｕ字の屈曲部分において圧力損失が大きくなることから、未だ圧力損失の点で改善の余地を有するものであった。

このような問題に対して、本件出願人は、メータ内部の流路を略直線状に形成した直管型ガスメータを提案している。しかし、このような直管型の超音波式ガスメータにおいても、ゴムの弁体を持つソレノイド弁やモータ弁などを採用してしまうと、ゴム弁体により流路を閉じるためにメータ内部に屈曲部を形成する必要があり、結局圧力損失を高めてしまう原因となってしまう。

なお、圧力損失は高層住宅等に限らず一般の住宅等においても低いことが好ましく、上記問題は高層住宅等向けのガスメータに限らず、戸建てや低層住宅等向けの超音波式ガスメータにおいても共通する問題である。また、上記記載は直管型ガスメータの公知性を認めるものではない。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、より圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータを提供することにある。

本発明の直管型ガスメータは、メータボディに形成されガスを導入するガス流入口及びガスを排出するガス流出口と、前記ガス流入口から前記ガス流出口にかけて延在するストレート形状のガス流路と、前記ガス流路を流れるガスの流量を計測するための流速センサと、前記流速センサにより計測される計測値に基づくガス流量の積算値を表示する表示部とを備えた直管型ガスメータであって、前記ガス流路を閉じる遮断弁を備え、前記遮断弁は、球体に貫通孔が形成されたボール状弁であって、ガスの使用を許可するときには前記貫通孔がガス流路方向と同方向に向いてガスの流れを許容し、ガスの使用を不可とするときには前記貫通孔がガス流路方向と異なる方向に向いてガスの流れを遮断することを特徴とする。

この直管型ガスメータによれば、遮断弁は、球体に貫通孔が形成されたボール状弁であって、ガスの使用を許可するときには貫通孔がガス流路方向と同方向に向き、ガスの使用を不可とするときには貫通孔がガス流路方向と異なる方向に向いてガスの流れを遮断するため、モータ弁やソレノイド弁などのゴム弁体により流路を閉じる構成のように屈曲部を形成する必要がなく、圧力損失が抑えられることとなる。従って、より圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータを提供することができる。

また、本発明の直管型ガスメータにおいて、前記ガス流路は、前記ガス流路方向と直行する平面における前記ガス流入口及び前記ガス流出口の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されていることが好ましい。

この直管型ガスメータによれば、ガス流路は、ガス流路方向と直行する平面におけるガス流入口及びガス流出口の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されているため、ガス流路の拡大及び縮小が少なくなり、圧力の拡大損失や縮小損失が抑えられることとなる。従って、より一層圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータを提供することができる。

また、本発明の直管型ガスメータにおいて、前記ガス流路は、前記ガス流入口から前記ガス流出口に至るまで断面積が略同じとされていることが好ましい。

この直管型ガスメータによれば、ガス流路は、ガス流入口及びガス流出口に至るまで断面積が略同じとされているため、さらに圧力の拡大損失や縮小損失を抑えた直管型ガスメータを提供することができる。

本発明によれば、より一層圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータを提供することができる。

本実施形態に係る直管型ガスメータの外観斜視図である。 本実施形態に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す断面図であって、ガス使用の許可状態を示している。 本実施形態に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す断面図であって、ガス使用の不可状態を示している。 比較例に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す断面図である。 本実施形態の変形例に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す断面図であって、ガス使用の許可状態を示している。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本実施形態に係る直管型ガスメータの外観斜視図であり、図２及び図３は、本実施形態に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す断面図である。

図１〜図３に示す直管型ガスメータ１は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料等により成形された筐体であるメータボディ１０を備えている。メータボディ１０は、略四角柱状の外形形状を有しており、四角柱の高さ方向に長手となる直管形状とされている。図１に示す例においてメータボディ１０は、その長手方向が鉛直方向と一致するように設置されているが、これに限らず、長手方向が水平方向と一致するように設置されてもよい。

メータボディ１０は、その長手方向の一端部１０ａにガスを導入するガス流入口１１と、その長手方向の他端部１０ｂにガスを排出するガス流出口１２とを備えている。ガス流入口１１は、上流側配管２０を介してガス供給元と接続され、ガス流出口１２は、下流側配管２１を介してガス供給先と接続される。ガス流入口１１と上流側配管２０との接続、及びガス流出口１２と下流側配管２１との接続には、ワンタッチ操作（すなわち押し込み操作のみ）で連結解除が可能な継手構造１５が利用されている。

メータボディ１０の内部には、ガス流入口１１からガス流出口１２に至る１つのガス流路１３が形成されている。本実施形態において、ガス流路１３は、ガス流入口１１からガス流出口１２にかけて略直線状に延在するストレート形状とされている。

さらに、本実施形態に係る直管型ガスメータ１は、表示パネル（表示部）２、流速センサ３、複数の仕切板４、及び遮断弁５等を備えている。

表示パネル２は、ＬＣＤ等によって構成され、メータボディ１０の正面部１０ｃに設けられている。表示パネル２は、マイコン（不図示）に制御され、マイコンによって処理された情報を表示する。表示パネル２に表示される代表的な情報は、後述する流速センサ３により計測される計測値に基づくガス流量の積算値（積算流量）である。

流速センサ３は、ガス流路１３内に距離Ｌだけ離され、かつ、ガス流れ方向Ｙ（ガス流路方向と同じ）に対して角度θをなすように、互いに対向して配置された２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を有している。マイコンは、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の一方を駆動して、当該一方から超音波信号をガス流路１３に間欠的に送信させる。トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の他方は超音波信号を受信する。マイコンは、上記動作を、ガスの流れ方向Ｙに対して上流側及び下流側の双方から行わせ、この送受信に関する超音波信号の伝搬時間の差分に基づいて流量を算出する。

複数の仕切板４は、ガス流路１３のうちトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が送受信される部位に設けられている。これら複数の仕切板４は、ガス流入時における渦の発生などを防止するものであり、正確な流量測定に寄与するものである。なお、図２及び図３において仕切板４と超音波信号の送受信方向とは交差するように図示されているが、実際には両者は並行関係にあり、仕切板４は超音波信号の送受信を阻害しないように設置されている。

遮断弁５は、ガス流路１３のうち流速センサ３の上流側に設けられ、弁閉動作によってガス流路１３を遮断するものである。特に、本実施形態において遮断弁５は、球体の中心点Ｏを通過する貫通孔Ｈが形成されたボール状弁５ａであって、ガスの使用を許可するときには貫通孔Ｈがガス流路方向（すなわちガス流れ方向Ｙ）と同方向に向いてガスの流れを許容し（図２参照）、ガスの使用を不可とするときには貫通孔Ｈがガス流路方向と異なる方向に向いてガスの流れを遮断する（図３参照）。なお、図２及び図３に示すボール状弁５ａとメータボディ１０側との間にはシール部材５ｂが設けられており、ボール状弁５ａとメータボディ１０との隙間からガスが流れてしまうことを防止している。

さらに、本実施形態においてガス流路１３は、ガス流路方向と直行する平面におけるガス流入口１１及びガス流出口１２の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されている。特に本実施形態においてガス流路１３は、ガス流入口１１からガス流出口１２に至るまで断面積が略同じ（±１０％程度）とされていることが好ましい。

次に、本実施形態に係る直管型ガスメータ１の圧力損失について説明するに先立って、比較例に係る直管型ガスメータの圧力損失について説明する。図４は、比較例に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す断面図である。

図４に示すように、比較例に係る直管型ガスメータ１００は、ソレノイド弁（モータ弁でも可）を遮断弁１０５として備えている。ソレノイド弁は、ゴムなどの弾性体による弁体１０５ｂを有し、この弁体１０５ｂが筐体１１０側の弁座１１０ｄに対して押し付けられることでガス流路１１３を遮断する構造となっている。上記のようにソレノイド弁はゴム等の弁体１０５ｂを有する関係上、筐体１１０側に弁座１１０ｄを形成する必要があり、この弁座１１０ｄの形成によってガス流路１１３に屈曲部Ｆが形成されてしまう。

さらに、比較例に係る直管型ガスメータ１００は、ガス流路１１３のうち流速センサ１０３が設けられる箇所の上流側（遮断弁１０５から当該箇所までの間）及び下流側（当該箇所からガス流出口１１２までの間）には、拡大室ＥＣ１，ＥＣ２が形成されている。この拡大室ＥＣ１，ＥＣ２は、特にＵ字状のガス流路を有する特許文献１に記載の超音波式ガスメータにおいて必須の構成となっており、ガス流速を抑えて乱流の発生を防止し、流速センサ１０３が設けられる箇所に対してスムーズにガスを流す効果がある。

上記の構成を有するため、比較例に係る直管型ガスメータ１００においてガスは、まずガス流入口１１１から内部に流入し屈曲部Ｆに至る。流入したガスは屈曲部Ｆにおいて渦が発生することとなり、圧力損失が発生してしまう。その後、屈曲部Ｆを経たガスは、上流側の拡大室ＥＣ１に至り、拡大室ＥＣ１から流速センサ１０３の設置箇所に流入する。このとき、ガスの流れが拡大することによる圧力の拡大損失が発生すると共に、ガスの流れが収縮することによる圧力の縮小損失が発生してしまう。さらに、流速センサ１０３の設置箇所を経て下流側の拡大室ＥＣ２に至ったガスはガス流出口１１２から排出される。このときも同様に、拡大損失及び縮小損失が発生してしまう。

次に、本実施形態に係る直管型ガスメータ１におけるガスの流れを説明する。本実施形態に係る直管型ガスメータ１では、図２に示すように、球体の中心点Ｏを通過する貫通孔Ｈが形成されたボール状弁５ａであって、ガスの使用を許可するときには貫通孔Ｈがガス流路方向と同方向に向いてガスの流れを許容する。このため、図４に示すような屈曲部Ｆを形成する必要が無く、屈曲部Ｆによる圧力損失の発生が防止される。

さらに、直管型ガスメータ１は、ガス流入口１１及びガス流出口１２の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されている。このため、図４に示すような拡大室ＥＣ１，ＥＣ２による圧力の拡大損失や縮小損失が発生し難く、圧力損失が抑えられる。特に、本実施形態においてガス流路１３は、ガス流入口１１からガス流出口１２に至るまで断面積が略同じとされていることから、より一層圧力の拡大損失や縮小損失が抑えられる。

このようにして、本実施形態に係る直管型ガスメータ１によれば、遮断弁５は、球体に貫通孔Ｈが形成されたボール状弁５ａであって、ガスの使用を許可するときには貫通孔Ｈがガス流路方向と同方向に向き、ガスの使用を不可とするときには貫通孔Ｈがガス流路方向と異なる方向に向いてガスの流れを遮断するため、モータ弁やソレノイド弁などのゴム弁体により流路を閉じる構成のように屈曲部Ｆを形成する必要がなく、圧力損失が抑えられることとなる。従って、より圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータ１を提供することができる。

また、ガス流路１３は、ガス流路方向と直行する平面におけるガス流入口１１及びガス流出口１２の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されているため、ガス流路１３の拡大及び縮小が少なくなり、圧力の拡大損失や縮小損失が抑えられることとなる。従って、より一層圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータ１を提供することができる。

また、ガス流路１３は、ガス流入口１１からガス流出口１２に至るまで断面積が略同じとされているため、さらに圧力の拡大損失や縮小損失を抑えた直管型ガスメータを提供することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態においてガス流路１３は、図２に示すように、階段状にガス流路１３が広く又は狭くなる段部ＳＴを備えないことが好ましい。すなわち、例えばガス流路１３が広く又は狭くなる場合であってもガス流れ方向Ｙに傾いた斜面部ＳＬを備えることが好ましい。ガスが段部ＳＴの壁面に衝突すると渦が発生して圧力損失が大きくなる傾向にあるためである。

また、上記実施形態において流速センサ３は、ガス流れ方向Ｙに対して角度θをなし距離Ｌだけ離れて、互いにガス流路１３の対向する側に位置する２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を備えていた。すなわち、上記実施形態に係る直管型ガスメータ１は、超音波信号の伝搬経路が直線状となる、いわゆるＺパス方式の流速センサ３を備えていた。しかし、流速センサ３はこれに限られるものではない。

図５は、本実施形態の変形例に係る直管型ガスメータ１の内部構成の概略を示す断面図であって、ガス使用の許可状態を示している。図５に示すように、変形例に係る直管型ガスメータ１は、超音波信号が１回反射することにより、その伝搬経路がＶ字状となる、いわゆるＶパス方式の流速センサ３を備えている。詳細に説明すると、この流速センサ３は、２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２がガス流路１３の同側に設置されており、一方の音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２から送信した超音波信号をガス流路１３の他側で反射させた後に、他方の音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２で受信する構成となっており、超音波信号の入射角と反射角との合計が角度θとなるように、且つ、距離Ｌだけ離れて２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２が配置されている。このように、変形例に係る流速センサ３であっても上記した効果を奏することから、本実施形態に係る直管型ガスメータ１は、流速センサ３がいわゆるＺパス方式に限られるものではなく、Ｖパス方式のものであってもよい。さらに、可能であれば、Ｖパスに限らず、２回以上の反射を行う方式等の他の方式のものであってもよい。

１ ：直管型ガスメータ
２ ：表示パネル（表示部）
３ ：流速センサ
４ ：仕切板
５ ：遮断弁
５ａ ：ボール状弁
５ｂ ：シール部材
１０ ：メータボディ
１１ ：ガス流入口
１２ ：ガス流出口
１３ ：ガス流路
Ｆ ：屈曲部
Ｈ ：貫通孔
ＳＬ ：斜面部
ＳＴ ：段部

また、本発明の直管型ガスメータにおいて、前記ガス流路は、前記ガス流路方向と直交する平面における前記ガス流入口及び前記ガス流出口の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されていることが好ましい。

この直管型ガスメータによれば、ガス流路は、ガス流路方向と直交する平面におけるガス流入口及びガス流出口の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されているため、ガス流路の拡大及び縮小が少なくなり、圧力の拡大損失や縮小損失が抑えられることとなる。従って、より一層圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータを提供することができる。

さらに、本実施形態においてガス流路１３は、ガス流路方向と直交する平面におけるガス流入口１１及びガス流出口１２の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されている。特に本実施形態においてガス流路１３は、ガス流入口１１からガス流出口１２に至るまで断面積が略同じ（±１０％程度）とされていることが好ましい。

さらに、ガス流路１３は、ガス流入口１１及びガス流出口１２の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されている。このため、図４に示すような拡大室ＥＣ１，ＥＣ２による圧力の拡大損失や縮小損失が発生し難く、圧力損失が抑えられる。特に、本実施形態においてガス流路１３は、ガス流入口１１からガス流出口１２に至るまで断面積が略同じとされていることから、より一層圧力の拡大損失や縮小損失が抑えられる。

また、ガス流路１３は、ガス流路方向と直交する平面におけるガス流入口１１及びガス流出口１２の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されているため、ガス流路１３の拡大及び縮小が少なくなり、圧力の拡大損失や縮小損失が抑えられることとなる。従って、より一層圧力損失を小さくすることが可能な直管型ガスメータ１を提供することができる。

Claims (3)

1. メータボディに形成されガスを導入するガス流入口及びガスを排出するガス流出口と、前記ガス流入口から前記ガス流出口にかけて延在するストレート形状のガス流路と、前記ガス流路を流れるガスの流量を計測するための流速センサと、前記流速センサにより計測される計測値に基づくガス流量の積算値を表示する表示部とを備えた直管型ガスメータであって、
   前記ガス流路を閉じる遮断弁を備え、
   前記遮断弁は、球体に貫通孔が形成されたボール状弁であって、ガスの使用を許可するときには前記貫通孔がガス流路方向と同方向に向いてガスの流れを許容し、ガスの使用を不可とするときには前記貫通孔がガス流路方向と異なる方向に向いてガスの流れを遮断する
   ことを特徴とする直管型ガスメータ。
2. 前記ガス流路は、前記ガス流路方向と直行する平面における前記ガス流入口及び前記ガス流出口の断面積の２倍以内の断面積で連続して構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の直管型ガスメータ。
3. 前記ガス流路は、前記ガス流入口から前記ガス流出口に至るまで断面積が略同じとされている
   ことを特徴とする請求項２に記載の直管型ガスメータ。

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