JP2021105545A

JP2021105545A - 超音波式ガスメーター

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Publication number: JP2021105545A
Application number: JP2019236506A
Authority: JP
Inventors: 祐司段; Yuji Dan; 靖水越; Yasushi Mizukoshi; 彰梶谷; Akira Kajitani; 雄志和田; Takeshi Wada; 小森　光徳; Mitsunori Komori; 光徳小森; 佐藤　真一; Shinichi Sato; 真一佐藤; 孝信佐藤; Takanobu Sato; 浅田　昭治; Shoji Asada; 昭治浅田; 彰松井
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd; Toyo Gas Meter Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd; Toyo Gas Meter Co Ltd
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-07-26
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP6889238B1

Abstract

【課題】複数の計測管を有するとともに、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る超音波式ガスメーターを提供する。【解決手段】ガス流入口１１と、ガス流出口１２と、流入側バッファ空間１０ＢＡおよび流出側バッファ空間１０ＤＡを接続する、筒状に形成された、複数の計測管３１と、計測管３１のガス流量を計測する流量計測部（３２Ａ，３２Ｂ，（４５Ａ））と、流入側バッファ空間１０ＢＡまたは流出側バッファ空間１０ＤＡの少なくとも一方に設けられて、複数の計測管３１の開口３１Ａ，３１Ｂのそれぞれを覆うとともに、開口３１Ａ，３１Ｂから間隔を開けて配置され、開口３１Ａに流入もしくは開口３１Ｂから流出するガスを整流する、複数の板状の整流板２２Ｂ，２３Ｂと、を備えるように構成する。【選択図】図５

Description

本発明は、超音波を用いてガスの流量を計測する超音波式ガスメーターに関する。

超音波をガス流内に伝搬させてガスの流量を計測するガスメーターに関する技術が種々提案されている。比較的大きなガス流量を計測するために、断面積が比較的大きな計測管にガスを流し、計測管内に超音波を伝搬させてガス流量を計測するならば、計測誤差が増大する虞や、超音波受発信センサのサイズが大型化することにより消費電力が増大する虞等がある。そこで、特許文献１には、平行に並べた複数の計測管にガスを分けて流し、計測管それぞれのガス流量を計測し、さらに計測したガス流量の合計を算出することで、比較的大きなガス流量を計測することができる超音波式ガスメーターが開示されている。

特許第６１０８７６８号公報

特許文献１に記載された超音波式ガスメーターでは、流入側バッファ空間の内部に、複数の計測管それぞれの開口が並べられている。そして、流入側バッファ空間内は位置よって流速分布が異なるため、計測管の開口から流入するガスの流れの状態は、計測管ごとに異なる。これにより、計測管毎に異なる乱流が内部に発生し、計測したガス流量の誤差が大きくなる虞がある。また、計測管のガスが流出する開口が並べられている流出側バッファ空間においても同様に、流出側バッファ空間内の位置によって流速分布が異なることにより、計測管毎に異なる乱流が内部発生し、計測したガス流量の誤差が大きくなる虞がある。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、複数の計測管を有するとともに、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る超音波式ガスメーターを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、ガス流入口からガス流出口に至るガスの流路が正面視略Ｕ字状の筒状に形成された超音波式ガスメーターであって、前記ガス流入口から下方に延びるガス導入流路と、前記ガス導入流路の下端と連通する空間である流入側バッファ空間と、前記ガス流出口から下方に延びるガス導出流路と、前記ガス導出流路の下端と連通する空間である流出側バッファ空間と、前記流入側バッファ空間および前記流出側バッファ空間を接続する、筒状に形成された、複数の計測管と、超音波を用いて前記計測管を流れる前記ガスの流量を計測する流量計測部と、前記流入側バッファ空間または前記流出側バッファ空間の少なくとも一方に設けられて、複数の前記計測管の開口のそれぞれを覆うとともに、前記開口から間隔を開けて配置され、前記開口に流入もしくは前記開口から流出する前記ガスを整流する、複数の板状の整流板と、を備える、超音波式ガスメーターである。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る超音波式ガスメーターであって、それぞれの前記整流板は、対向する前記開口側に凹状に形成されている、超音波式ガスメーターである。

次に、本発明の第３の発明は、上記第２の発明に係る超音波式ガスメーターであって、前記計測管は、前記ガスが流れる方向に直行する断面形状が矩形状であり、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の前記対向内壁面に平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された複数の仕切り板を備え、前記整流板は、前記計測管内の前記ガスが流れる方向と、前記対向方向と、の双方に直行する方向に対して平行な湾曲軸線の周りに湾曲し、前記湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である、超音波式ガスメーターである。

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る超音波式ガスメーターであって、複数の前記計測管は、形状およびサイズが同一に構成され、複数の前記計測管のうちの一部の前記計測管を流れる前記ガスの流量を前記流量計測部に計測させ、計測させた前記ガスの流量に基づいて、全ての前記計測管を流れる前記ガスの流量の合計量を算出する制御部を有する、超音波式ガスメーターである。

第１の発明によれば、整流板は、計測管の開口それぞれを覆うとともに、開口から間隔を開けて配置されている。そして、流入側バッファ空間および流出側バッファ空間の両方のバッファ空間は、内部の位置によってガスの流速分布が異なる。整流板は、バッファ空間に設けられている計測管の開口それぞれに対して、流入もしくは流出するガスを整流することで、計測管の開口に対して、開口に流入もしくは開口から流出するガスの流れの状態を安定した状態にすることが出来る。これにより、計測管内を流れるガスの流れの状態がより安定した状態になるため、超音波式ガスメーターはガス流量をより一層正確に計測し得る。従って、本発明の超音波式ガスメーターは、複数の計測管を有するとともに、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る。

第２の発明によれば、整流板は、対向する計測管の開口側に凹状に形成されている。流入側バッファ空間および流出側バッファ空間の両方のバッファ空間において、整流板は、計測管の開口に間隔を開けて配置されており、ガスは、整流板に沿って流れる。ここで、整流板が凹状に形成されていることで、ガスは整流板に沿って滑らかに流れる。これにより、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態をより安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより一層高める。

第３の発明によれば、整流板は、湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である。従って、整流板の表面はなだらかに湾曲しているため、整流板に沿って流れるガスは、より確実に滑らかに流れる。これにより、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態をより確実に安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより確実に一層高める。

第４の発明によれば、超音波式ガスメーターは、全ての計測管を流れるガスの流量を計測することなく、一部の計測管を流れるガスの流量を計測するだけで、全ての計測管を流れるガスの流量の合計量を算出できるため、より少ないエネルギーでガスの流量の合計量を計測し得る。

実施の形態１に係る超音波式ガスメーターの概略外観を示す正面図である。図１の超音波式ガスメーターの概略外観を示す上面図である。図１の超音波式ガスメーターの概略外観を示す側面図である。図１の超音波式ガスメーターの分解斜視図である。図３におけるＶ−Ｖ断面図である。図１の超音波式ガスメーターの要部を拡大して示す斜視図である。図１の超音波式ガスメーターの要部を拡大して示す斜視図である。図１の超音波式ガスメーターのガス流量の計測に関するブロック図である。図３におけるＩＸ−ＩＸ断面図である。図９におけるＸ部の拡大図である。流入側バッファ空間のガスの流れを説明する説明図である。入口側整流板（整流板）の効果を説明する説明図である。図９におけるＸＩＩＩ部の拡大図の拡大図である。流出側バッファ空間のガスの流れを説明する説明図である。出口側整流板（整流板）の効果を説明する説明図である。入口側整流板（整流板）および出口側整流板（整流板）の両方を備えることの効果を説明する説明図である。実施の形態２に係る超音波式ガスメーターの図９に対応する断面図である。実施の形態３に係る超音波式ガスメーターの要部を拡大して示す斜視図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の記載がある場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸方向は鉛直上方を示し、Ｘ軸方向は超音波式ガスメーター１における右方向を示し、Ｙ軸方向は超音波式ガスメーター１における奥行き方向を示している。

●［超音波式ガスメーター１の外観（図１〜図５）］
図１〜図５を用いて、実施の形態１の超音波式ガスメーター１の外観を説明する。図１は超音波式ガスメーター１の正面図を示しており、図２は超音波式ガスメーター１の上面図（平面図）を示しており、図３は左から視た超音波式ガスメーター１の側面図を示している。図４は、超音波式ガスメーター１の分解斜視図である。図５は、図３における超音波式ガスメーター１のＶ−Ｖ断面図である。

超音波式ガスメーター１の正面には、図１に示すように、計測したガスの流量の積算値等を表示する表示装置４１（ＬＣＤ等）、異常検出によって遮断弁５２（図５参照）にてガスを遮断した状態からの復帰を行う復帰ボタン４２等が設けられている。尚、ガスは、例えば、都市ガス、ＬＰガス等である。

超音波式ガスメーター１は、略直方体形状の箱状である。外部からガスが流入するガス流入口１１と、ガスを外部に流出するガス流出口１２とが、上面の長手方向の両端部に配置されて、筒状の略Ｕ字型の流路（図５および図４参照）を備えた流路部材１０が、一体成形品で形成されている。当該流路部材１０は、超音波式ガスメーター１の外観において、上面と右側面と左側面を有している。そして、流路部材１０の正面側に正面パネル部材４０が取り付けられている。

●［超音波式ガスメーター１の構造（図１〜図９）］
次に、図１〜図９を用いて超音波式ガスメーター１の構造について説明する。図６および図７は、超音波式ガスメーター１の要部を拡大して示す斜視図である。図８は、超音波式ガスメーター１のガス流量の計測に関するブロック図である。図９は、図３における超音波式ガスメーター１のＩＸ−ＩＸ断面図である。

超音波式ガスメーター１は、図４に示すように、流路部材１０、案内板２１、入口側整流板部２２、出口側整流板部２３、２つの計測ユニット３０、表示装置４１、復帰ボタン４２、電源パック４４、制御装置４５、圧力センサ５１、遮断弁５２、底カバーユニット６０等を有している。

流路部材１０は、例えばアルミダイカストにて一体成形されている。図５に示す様に、流路部材１０は、ガス流入口１１、ガス導入流路１０Ａ、流入側バッファ部１０Ｂ、計測管配置流路１０Ｃ、流出側バッファ部１０Ｄ、ガス導出流路１０Ｅを備えている。また、図５および図４に示す様に、流路部材１０は、下方に開口し、下方には、案内板２１、入口側整流板部２２、出口側整流板部２３、計測ユニット３０、底カバーユニット６０等が取り付けられる。そして、取り付けられることで、図５に示すように、ガス流入口１１、ガス導入流路１０Ａ、流入側バッファ空間１０ＢＡ、計測管配置流路１０Ｃ、流出側バッファ空間１０ＤＡ、ガス導出流路１０Ｅ等を有するガス流路が形成される。ガス流路は、図５に示すように、ガス流入口１１からガス流出口１２に至るガスの流路が正面視略Ｕ字型に形成されている。また、図５および図４に示すように、流路部材１０の中央周辺には、電源パック４４や制御装置４５等を収容するための前方側に開放された空間部Ｃが形成されている。また、流路部材１０には、圧力センサ５１、遮断弁５２が取り付けられる取付部（図示省略）等が形成されている。遮断弁５２は、流路部材１０に取り付けられると、外側が遮断弁カバー５３に覆われる。また、流路部材１０の上部には、取手５４が取り付けられている（図１〜図５参照）。

図１〜図５に示すように、外部からガスが流入するガス流入口１１と、流量が計測されたガスが外部に流出されるガス流出口１２は、流路部材１０の上面の長手方向の両端部に設けられている。図５に示すように、ガス導入流路１０Ａは、ガス流入口１１から下方の流入側バッファ部１０Ｂに渡って延びている。図５および図４に示すように、流入側バッファ部１０Ｂは、下方が解放されており、下方に案内板２１、入口側整流板部２２、および底カバーユニット６０が取り付けられていることで流入側バッファ空間１０ＢＡが形成されている。流入側バッファ空間１０ＢＡは、ガス導入流路１０Ａの下端と連通する空間である。

計測管配置流路１０Ｃは、図５および図４に示すように、ガスの流量を計測するための２つの計測ユニット３０が配置される通路である。図５に示すように、計測管配置流路１０Ｃは、左側では流入側バッファ空間１０ＢＡに連通し、右側（Ｘ方向側）では流出側バッファ空間１０ＤＡに連通している。図５に示すように、流出側バッファ部１０Ｄは、下方が解放されており、下方に出口側整流板部２３、および底カバーユニット６０が取り付けられていることで流出側バッファ空間１０ＤＡが形成されている。図５に示すように、流出側バッファ空間１０ＤＡは、ガス導入流路１０Ａを介してガス流出口１２に連通している。すなわち、ガス導出流路１０Ｅは、ガス流出口１２から下方に延びており、流出側バッファ空間１０ＤＡは、ガス導出流路１０Ｅの下端と連通する空間である。ガス流入口１１に連通する流入側バッファ空間１０ＢＡと、ガス流出口１２に連通する流出側バッファ空間１０ＤＡとは、２つの計測ユニット３０それぞれが有する筒状に形成された計測管３１で接続されている。図５および図６に示すように、それぞれの計測管３１は、ガスが流入する入口開口３１Ａは流入側バッファ空間１０ＢＡ内にあり、ガスが流出する出口開口３１Ｂは流出側バッファ空間１０ＤＡ内にある。

計測ユニット３０は、図４〜図６に示すように、例えば樹脂等にて筒状に形成されている計測管３１と、計測管３１内に超音波を送受信する超音波素子３２Ａ，３２Ｂと、計測管３１の内部に設けられた仕切り板３３とを、を備えている。また、計測ユニット３０は、計測管配置流路１０Ｃ内に配置されることで、ガス流入口１１及びガス流出口１２よりも下方に配置されている。そして、計測管３１は、図５、図７および図９に示すように、ガスが流れる方向に直行する断面形状が矩形状である。また、計測管３１は、図７に示すように、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の対向内壁面３１Ｄに平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された５つ（複数）の仕切り板３３を備えている。なお、仕切り板３３の数は２つ以上であればよく、例えば４つでもよい。

図５および図８に示すように、ガスの流量を計測するために計測ユニット３０には、一対の超音波素子３２Ａ、超音波素子３２Ｂ（例えば超音波受発信センサ）が、計測流路３１Ｃ内における上流側と下流側の所定個所に配設されている。図５に示すように、超音波素子３２Ａは上流側に設けられており、超音波素子３２Ｂは下流側に設けられている。超音波素子３２Ａ，３２Ｂは共に超音波を送受信ができ、計測流路３１Ｃ内に超音波を伝搬させることが出来る。ここで、図５に示すように、超音波は、上流側の超音波素子３２Ａと下流側の超音波素子３２Ｂとの間を伝搬する過程で、計測流路３１Ｃの内壁に１回反射する。

超音波素子３２Ａ，３２Ｂの設けられた２点間において、上流側の超音波素子３２Ａから超音波を発信してから下流側の超音波素子３２Ｂで受信するまでの伝播時間Ｔ１が計測される。またこの逆に、下流側の超音波素子３２Ｂから超音波を発信してから上流側の超音波素子３２Ａで受信するまでの伝播時間Ｔ２が計測される。そして、超音波の伝搬速度は、ガス流内ではガスの流速に応じて変化することを応用して、次の様に、計測管３１の計測流路３１Ｃを流れるガスの流量を算出する。まず、ガスが流れる方向に対する超音波が伝播する方向の角度を「θ」、ガスの流速を「Ｕ」、超音波素子３２Ａと超音波素子３２Ｂとの間で超音波が伝播する距離を「Ｌ」とした場合、以下の（式１）よりガスの流速を求めることができる。また、超音波式ガスメーター１を校正して、超音波式ガスメーター１が計測するガスの流量の値を補正する係数である流量係数Ｋを算出する。超音波式ガスメーター１の使用時には、以下の（式２）より、この算出した流速Ｕに計測流路３１Ｃの断面積（ガスの流れに直交する断面の面積）Ｓと流量係数Ｋとを積算して流量Ｑを算出し、流量Ｑを計測結果とする。
Ｕ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２））（式１）
Ｑ＝Ｕ・Ｓ・Ｋ（式２）

案内板２１は、図５に示すように、流路部材１０の下部および計測ユニット３０に保持される。案内板２１は、図５および図６に示されるように、一部がガス導入流路１０Ａの右下側の壁面となっており、下に延びる壁板２１Ａを備えている。そして、壁板２１Ａは、図６および図４に示すように、下側に下に開いた溝２１ＡＡを備え、溝２１ＡＡが計測管３１の上部に嵌合する。

入口側整流板部２２は、図４に示すように、板状の底板部２２Ａと、底板部２２Ａから上に並んで延びる２つの入口側整流板２２Ｂと、底板部２２ＡのＸ方向側（右側）から上に延びる板状の係止板２２Ｃとを備えている。また、図４に示すように、係止板２２Ｃは、計測管３１の下部と係合する上に開いた溝２２ＣＡを備えている。図４〜図６に示すように、底板部２２Ａが底カバーユニット６０の底カバー本体６１に嵌ることで、入口側整流板部２２は底カバーユニット６０に保持されている。図４、図５および図７に示すように、底板部２２Ａは、流入側バッファ空間１０ＢＡの底壁となる。

また、入口側整流板２２Ｂは、図６および図７に示すように、入口開口３１Ａを覆うとともに、入口開口３１Ａから間隔を開けて配置され、入口開口３１Ａに流入するガスを整流（詳細は後述）する。また、入口側整流板２２Ｂは、対向する入口開口３１Ａ側に凹状に形成されている。さらに、入口側整流板２２Ｂは、図７に示すように、計測管３１内のガスが流れる方向と、対向方向と、の双方に直行する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬ１の周りに湾曲し、湾曲軸線ＡＬ１に直交する平面で切断した断面が円弧状である。なお、本明細書では、円弧状とは、円弧に類似するなだらかに膨らむ曲線形状であればよく、例えば放物線の頂点付近等の形状や楕円弧状といった２次曲線、ペジエ曲線、スプライン曲線等の形状を含む。

出口側整流板部２３は、図４に示すように、板状の底板部２３Ａと、底板部２３Ａから上に並んで延びる２つの出口側整流板２３Ｂを備えており、底板部２３Ａが底カバーユニット６０の底カバー本体６１に嵌ることで保持されている。図４および図５に示すように、底板部２３Ａは、流出側バッファ空間１０ＤＡの底壁となる。

図６および図９に示すように、入口側整流板２２Ｂと出口側整流板２３Ｂとは、Ｘ軸方向（左右方向）に対称に設けられている。出口側整流板２３Ｂは、対向する出口開口３１Ｂ側に凹状に形成されている。さらに、出口側整流板２３Ｂは、図６に示すように、計測管３１内のガスが流れる方向と、対向方向と、の双方に直行する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬ２の周りに湾曲し、湾曲軸線ＡＬ２に直交する平面で切断した断面が円弧状である。

以上で説明した様に、超音波式ガスメーター１は、整流板として、入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂを複数備えている。整流板（入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ）は、流入側バッファ空間１０ＢＡまたは流出側バッファ空間１０ＤＡに設けられており、２つ（複数）の計測管３１の開口（入口開口３１Ａまたは出口開口３１Ｂ）のそれぞれを覆うとともに、開口（入口開口３１Ａまたは出口開口３１Ｂ）から間隔を開けて配置され、入口開口３１Ａ（開口）に流入もしくは出口開口３１Ｂ（開口）から流出するガスを整流する（図６および図９参照、詳細は後述）。また、整流板（入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ）は、対向する開口（入口開口３１Ａまたは出口開口３１Ｂ）側に凹状に形成されている。さらに、整流板（入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ）は、計測管３１内のガスが流れる方向と、対向方向（図６参照）と、の双方に直行する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬ１またはＡＬ２の周りに湾曲し、湾曲軸線ＡＬ１またはＡＬ２に直交する平面で切断した断面が円弧状である（図７および図６参照）。

また、図４および図５に示すように、案内板２１および入口側整流板部２２の係止板２２Ｃ（図７参照）が、計測管３１を挟んで壁を形成し、流入側バッファ空間１０ＢＡを閉鎖することで、流入側バッファ空間１０ＢＡからガスが流出する流路は、２つの計測管３１内に限られる。また、図４および図５に示すように、流路部材１０の下部および底カバー本体６１の立壁６１Ａが、２つの計測管３１を挟んで壁を形成し、流出側バッファ空間１０ＤＡを閉鎖することで、流路部材１０の計測管配置流路１０Ｃと流出側バッファ空間１０ＤＡが分断されている。以上により、超音波式ガスメーター１のガス流入口１１から流入する全てのガスは、２つの計測管３１に分かれて流れる。このため、２つの計測管３１を流れるガスの流量の合計量が、超音波式ガスメーター１を流れるガスの流量となる。

底カバーユニット６０は、図４に示すように、上面が開口した箱状の底カバー本体６１と、底カバー本体６１と流路部材１０の気密性を保つ底カバーパッキン６２とを備えている。また、底カバー本体６１は、図４および図５に示すように、底部から上に延びる板状の立壁６１Ａを備え、立壁６１Ａは、図４に示すように、上に開いた２つの溝６１ＡＡを備えている。溝６１ＡＡ（図４参照）は、計測管３１の下側に嵌合している。

圧力センサ５１は、ガス導入流路１０Ａ、流入側バッファ空間１０ＢＡ、流出側バッファ空間１０ＤＡ、ガス導出流路１０Ｅ、のいずれかの流路内（または空間内）のガスの圧力に応じた検出信号を、図８に示すように、制御装置４５に出力する。図５および図８に示すように、遮断弁５２は、制御装置４５からの制御信号に基づいて、ガス導入流路１０Ａを開口状態または閉鎖状態にする。制御装置４５は、異常を検出した場合、遮断弁５２を用いてガス導入流路１０Ａを閉鎖状態にして、ガス流出口１２にガスが流れないようにする。閉鎖状態において、復帰ボタン４２が押されると、制御装置４５は異常がないと判断できるときに、遮断弁５２を用いてガス導入流路１０Ａを開口状態にする。

正面パネル部材４０は、図４および図１に示すように、流路部材１０の前面に嵌められるパネル状の部材で、表示装置４１（ＬＣＤ等）、復帰ボタン４２、前面パネル部４３、電源パック４４、制御装置４５、背面パネル部４６等を備え、これらを組付けたものである。図４および図１に示すように、表示装置４１、復帰ボタン４２、電源パック４４、制御装置４５等は、前面パネル部４３および背面パネル部４６に挟まれ、流路部材１０に保持されている。

電源パック４４は、計測ユニット３０、圧力センサ５１、表示装置４１、制御装置４５等へ電力を供給する電池を収容している。

制御装置４５は、ＲＡＭ，ＲＯＭ，タイマー、ＣＰＵ等を有している。そして、制御装置４５は、流量演算部４５Ａおよび制御部４５Ｂを有している。流量演算部４５Ａは、図８に示すように、超音波素子３２Ａ，３２Ｂに接続されている。流量演算部４５Ａは、超音波を用いて計測ユニット３０の計測管３１を流れるガスの流量を計測するプログラムを実行している前記ＣＰＵに相当する。ここで、流量演算部４５Ａが実行するプログラムでは、超音波素子３２Ａ，３２Ｂから出力された情報を用い、計測ユニット３０の計測管３１を流れるガスの流量を計測し、計測したガスの流量の情報を制御部４５Ｂに出力する。なお、流量演算部４５Ａと、超音波素子３２Ａ，３２Ｂにて、超音波を用いて計測ユニット３０の計測管３１を流れるガスの流量を計測する流量計測部が構成されている。

制御部４５Ｂは、２つ（複数）の計測管３１のうちの１つ（一部）の計測管３１を流れるガスの流量を流量計測部に計測させ、計測させたガスの流量に基づいて、２つ（全て）の計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出するプログラムを実行しているＣＰＵに相当する。ここで、制御部４５Ｂが実行するプログラムでは、流量演算部４５Ａが制御部４５Ｂに出力したガスの流量の情報を用い、２つ（全て）の計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出する。例えば、２つの計測管３１のうちのいずれか１方（複数の計測管３１のうちの一部）を流れるガスの流量を流量演算部４５Ａに計測させ、制御部４５Ｂが計測したガスの流量を２倍して、２つの（全ての）計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出することができる。なお、２つの計測管３１それぞれを流れるガスの流量を計測し、計測したガスの流量を足し合わせて、全ての計測管３１を流れるガスの合計量としてもよい。

制御装置４５は、図８に示すように、超音波素子３２Ａ，３２Ｂ、表示装置４１、復帰ボタン４２、圧力センサ５１、遮断弁５２、電源パック４４（図４参照）等が接続されている。また制御装置４５は、圧力センサ５１が検出したガスの圧力等に基づいて、遮断弁５２の開閉制御を行う。

●［超音波式ガスメーター１内のガスの流路（図５、図６、図９）］
次に、図５、図６および図９を用いて超音波式ガスメーター１内のガスの流れについて説明する。図５に示すように、ガスは、超音波式ガスメーター１の上面にあるガス流入口１１から流入すると、ガス導入流路１０Ａを通って、流入側バッファ空間１０ＢＡに流入する。そして、ガスは、図５，図６，図９に示すように、流入側バッファ空間１０ＢＡから２つの計測管３１内に流れて、流出側バッファ空間１０ＤＡに流入する。さらにガスは、図５，図６，図９に示すように、流出側バッファ空間１０ＤＡからガス導出流路１０Ｅに流れ、ガス導出流路１０Ｅの上端のガス流出口１２から外部に流れる。ここで、上述したが、ガス導入流路１０Ａには、遮断弁５２が設けられている。そして、超音波式ガスメーター１は、計測管３１を流れるガスの流量を計測するが、ガスの流れを整流する（詳細は後述）ために、流入側バッファ空間１０ＢＡに入口側整流板２２Ｂが設けられており、流出側バッファ空間１０ＤＡに出口側整流板２３Ｂが設けられている。

●［入口側整流板２２Ｂによるガスの整流（図１０、図１１）］
次に、図１０、図１１を用いて、入口側整流板２２Ｂがガスの流れを整流することについて説明する。図１０は、図９におけるＸ部の拡大図である。図１１は、図１０に対して入口側整流板２２Ｂを省略した場合の流入側バッファ空間１０ＢＡのガスの流れを説明する説明図である。

ガス導入流路１０Ａから流入側バッファ空間１０ＢＡに流入するガスは、案内板２１に案内されてガス導入流路１０Ａから流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁に向けて流れる（図５参照）。そして、ガスが流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁や、計測管３１等に沿って流れること等により、流入側バッファ空間１０ＢＡは、内部の位置によって、ガスの流速分布が異なる。

流入側バッファ空間１０ＢＡ内では、図１０に例を示す様に、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁に突き当った後、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁や入口側整流板２２Ｂに沿って流れる。例えば、図１０に示す様に、ガス流１０１およびガス流１０４の様に一部のガスは、まず、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁と入口側整流板２２Ｂとの隙間に沿って流れ、次に、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁に沿って計測管配置流路１０Ｃ（計測流路３１Ｃ）側へ流れ、さらに、計測管３１の外周に沿って流れる。そして、入口側整流板２２Ｂと入口開口３１Ａとの隙間に流れた後、入口開口３１Ａから計測管３１内の計測流路３１Ｃに流入する。また、図１０に示すガス流１０２およびガス流１０３の様に一部のガスは、まず、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁と入口側整流板２２Ｂとの隙間に沿って流れた後に、計測管配置流路１０Ｃ（計測流路３１Ｃ）側へ流れ、さらに、計測管３１の外周に沿って流れる。そして、入口側整流板２２Ｂと入口開口３１Ａとの隙間に流れた後、入口開口３１Ａから計測管３１内の計測流路３１Ｃに流入する。

以上で説明した様に、流入側バッファ空間１０ＢＡにおいて、入口側整流板２２Ｂが計測管３１の入口開口３１Ａを覆っていることで、計測管３１の入口開口３１Ａに流入するガスが、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁から計測管３１の入口開口３１Ａに直接流入することが抑止されている。また、入口側整流板２２Ｂは、計測管３１の入口開口３１Ａへ流入するガスを、計測管３１の入口開口３１Ａと入口側整流板２２Ｂとの間隔から流入するガスに制限するよう、計測管３１の入口開口３１Ａに流入するガスを整流する。

一方、図１０に対して入口側整流板２２Ｂを省略した場合、流入側バッファ空間１０ＢＡ内では、例えば図１１に示す様にガスが流れる。ガス導入流路１０Ａから流入側バッファ空間１０ＢＡに流入するガスは、案内板２１に案内されてガス導入流路１０Ａから流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁に向けて流れる（図５参照）。そして、ガスが、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁や、計測管３１の外壁面などに沿って流れること等により、流入側バッファ空間１０ＢＡは、内部の位置によってガスの流速分布が異なる。

流入側バッファ空間１０ＢＡ内では、例えば、図１１中のガス流１０１Ａおよびガス流１０４Ａの様に、ガスの一部は、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁を沿って計測管配置流路１０Ｃ（計測流路３１Ｃ）側へ流れ、さらに、計測管３１の外周に沿って流れた後に入口開口３１Ａに流入する。また、図１１に示す様に、ガスの一部は、ガス流１０６Ａの様に渦を巻く。また、ガスの一部は、ガス流１０２Ａの様に、渦を巻くガス流１０６Ａに一部が沿って流れるとともに、計測管３１の外壁面などに沿って流れる。さらに、ガスの一部は、ガス流１０５Ａの様に、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁からガス流１０２Ａに沿って流れ、ガス流１０６Ａに巻き込まれる場合や、ガス流１０３Ａの様に、一端、流入側バッファ空間１０ＢＡに沿って流れた後に、ガス流１０５Ａに巻き込まれることで流れる向きを変え、計測管３１の入口開口３１Ａに流入する場合が生じ得る。

以上の様に、流入側バッファ空間１０ＢＡ内では、整流されていないために、様々な乱流が生じる。流入側バッファ空間１０ＢＡ内の乱流が、入口開口３１Ａから計測流路３１Ｃに流入するガス流に影響を及ぼすことで、計測管３１を流れるガスの流量の計測の誤差を増大させる。これに対して、超音波式ガスメーター１は、流入側バッファ空間１０ＢＡの入口側整流板２２Ｂがガスを整流する。

●［入口側整流板２２Ｂの効果（図１０〜図１２）］
次に、図１０および図１１について上述したことに基づき、入口側整流板２２Ｂ（整流板）の効果について説明する。さらに、入口側整流板２２Ｂの効果を示す計測結果について、図１２を用いて説明する。図１２は、入口側整流板２２Ｂを有する超音波式ガスメーターに関する、横軸を計測流路３１Ｃを流れるガスの流量Ｑ［Ｌ／ｈ］、縦軸を流量係数Ｋとした場合のグラフである。

入口側整流板２２Ｂ（整流板）は、計測管３１の入口開口３１Ａ（開口）それぞれを覆うとともに、入口開口３１Ａ（開口）から間隔を開けて配置されている（図１０および図７参照）。そして、流入側バッファ空間１０ＢＡは、内部の位置によってガスの流速分布が異なる。入口側整流板２２Ｂ（整流板）は、流入側バッファ空間１０ＢＡに設けられている２つの計測管３１の入口開口３１Ａ（開口）それぞれに対して、流入するガスを整流することで、計測管３１の入口開口３１Ａ（開口）に対して、入口開口３１Ａ（開口）に流入するガスの流れの状態を安定した状態にすることが出来る（図１０および図１１参照）。これにより、計測管３１の計測流路３１Ｃ内を流れるガスの流れの状態がより安定した状態になるため、超音波式ガスメーター１はガス流量をより一層正確に計測し得る。従って、本発明の超音波式ガスメーター１は、２つ（複数）の計測管３１を有するとともに、それぞれの計測管３１に流入するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る。

また、入口側整流板２２Ｂ（整流板）は、対向する計測管３１の入口開口３１Ａ（開口）側に凹状に形成されている（図９および図６参照）。流入側バッファ空間１０ＢＡにおいて、入口側整流板２２Ｂ（整流板）は、計測管３１の入口開口３１Ａ（開口）に間隔を開けて配置されており、ガスは入口側整流板２２Ｂ（整流板）に沿って流れる（図１０参照）。ここで、入口側整流板２２Ｂ（整流板）が凹状に形成されていることで、ガスは入口側整流板２２Ｂ（整流板）に沿って滑らかに流れる（図１０参照）。これにより、計測管３１に流入するガスの流れの状態をより安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより一層高める。

また、入口側整流板２２Ｂ（整流板）は、湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である（図１０参照）。従って、入口側整流板２２Ｂ（整流板）の表面はなだらかに湾曲しているため、入口側整流板２２Ｂ（整流板）に沿って流れるガスは、より確実に滑らかに流れる（図１０参照）。これにより、それぞれの計測管３１に流入するガスの流れの状態をより確実に安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより確実に一層高める。

次に、入口側整流板２２Ｂ（整流板）の効果を示す計測結果について説明する。上述の（式２）より導いた以下の（式３）により、流量係数Ｋは、流量計測部が算出した流速Ｕと、計測流路３１Ｃの断面積（ガスの流れに直交する断面の面積）Ｓと、実験により計測した計測流路３１Ｃの流量Ｑとを用いて算出できる。
Ｋ＝Ｑ／（Ｕ・Ｓ）（式３）

図１２は、超音波式ガスメーターについて、横軸を計測流路３１Ｃの流量Ｑ［Ｌ／ｈ］、縦軸を流量係数Ｋとした場合のグラフである。図１２において、グラフＧ１ａ、Ｇ１ｂは、上述した超音波式ガスメーター１から出口側整流板２３Ｂを省略した超音波式ガスメーター（入口側整流板２２Ｂは備えるが、出口側整流板２３Ｂは備えない超音波式ガスメーター）の２つの計測管３１それぞれの特性を示している。また、図１２において、グラフＧ０ａ、Ｇ０ｂは、実施の形態１の超音波式ガスメーター１から整流板（入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂ）を取り除いた場合の超音波式ガスメーターの２つの計測管それぞれの特性を示している。当該グラフＧ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ０ａ、Ｇ０ｂからわかるように、特に流量Ｑ［Ｌ／ｈ］が図１２中のＲより大きい場合において、グラフＧ１ａとＧ１ｂとの差が、グラフＧ０ａとＧ０ｂとの差よりも小さくなっている。ここで、流量Ｑ［Ｌ／ｈ］が図１２中のＲより大きい場合においても、グラフＧ１ａとＧ１ｂとの差が小さくなっていることは、入口側整流板２２Ｂによって、２つの計測管３１それぞれの計測管３１を流れるガスの流れの状態がより安定した流れの状態となっているため、流量計測部は、より高い精度で２つの計測管３１を流れるガスの流量を計測できることを示している。換言すれば、図１２に示す計測結果は、入口側整流板２２Ｂによって、２つの計測管３１それぞれの計測管に流入するガスの流れの状態がより安定した流れの状態にすることができ、これにより、流量計測部は、より高い精度で２つの計測管３１を流れるガスの流量を計測できることを示している。

また、図１２に示す様に、グラフＧ１ａとＧ１ｂとの差が、グラフＧ０ａとＧ０ｂとの差よりも小さくなっている。そこで、それぞれの計測管３１を流れるガスの流量を等量とみなすことができる。上述した超音波式ガスメーター１から入口側整流板２２Ｂを省略した超音波式ガスメーター（入口側整流板２２Ｂは備えるが、出口側整流板２３Ｂは備ない超音波式ガスメーター）を本願の超音波式ガスメーターとし、２つ（複数）の計測管３１のうちの１つ（一部）の計測管３１を流れるガスの流量を計測し、計測したガスの流量に基づいて、２つ（全て）の計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出するよう構成してよい。超音波式ガスメーター１は、全ての計測管３１を流れるガスの流量を計測することなく、一部の計測管３１を流れるガスの流量を計測するだけで、全ての計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出できるため、より少ないエネルギーでガスの流量の合計量を計測し得る。

●［出口側整流板２３Ｂによるガスの整流（図１３〜図１４）］
次に、図１３および図１４を用いて、出口側整流板２３Ｂがガスの流れを整流することについて説明する。図１３は、図９におけるＸＩＩＩ部の拡大図である。図１４は、図１３に対して出口側整流板２３Ｂを省略した場合の流出側バッファ空間１０ＤＡのガスの流れを説明する説明図である。

流出側バッファ空間１０ＤＡ内では、計測管３１の出口開口３１Ｂからガスが流出する（図５、図６、図９参照）。図１３に示す様に、出口開口３１Ｂから流出するガスは、出口側整流板２３Ｂに沿って流れた後、流出側バッファ空間１０ＤＡの周壁に沿って流れつつ、流出側バッファ空間１０ＤＡの上方のガス導出流路１０Ｅ（図５参照）に向けて流れる。これにより、流出側バッファ空間１０ＤＡは、内部の位置によってガスの流速分布が異なる。例えば、図１３に示す様に、ガス流１１１およびガス流１１４の様に、一部のガスは、出口開口３１Ｂから流出すると、出口側整流板２３Ｂに沿って流れることにより整流されて、計測管３１の外周に沿って計測管配置流路１０Ｃ（計測流路３１Ｃ）側へ流れる。そして、流出側バッファ空間１０ＤＡの周壁に沿って流れる。ここで、ガスは出口側整流板２３Ｂに沿って流れた後は、上述の様に流れると共に、上方のガス導出流路１０Ｅ（図５参照）に向けて流れる。また、図１３に示す様に、ガス流１１２およびガス流１１３の様に、一部のガスは、出口開口３１Ｂ（開口）から流出すると、出口側整流板２３Ｂに沿って流れることにより整流されて、計測管３１の外周に沿う方向に流れた後に、２つの計測管３１の間で渦を巻くように流れる。出口側整流板２３Ｂによりガスの流れは整流されているため、この渦は、経時的に比較的安定している。

一方、図１３に対して出口側整流板２３Ｂを省略した場合、流出側バッファ空間１０ＤＡ内では、例えば図１４に示す様にガスが流れる。出口開口３１Ｂから流出するガスは、流出側バッファ空間１０ＤＡの周壁に向けて流れつつ、上方のガス導出流路１０Ｅに向けて流れる（図５参照）。そして、ガスが、流入側バッファ空間１０ＢＡの周壁や、計測管３１の外壁面などに沿って流れること等により、流入側バッファ空間１０ＢＡは、内部の位置によってガスの流速分布が異なる。

流出側バッファ空間１０ＤＡ内では、例えば、図１４中のガス流１１１Ａおよびガス流１１４Ａの様に、一部のガスは、出口開口３１Ｂから流出すると、計測管３１の外周に沿って計測管配置流路１０Ｃ側へ流れる。そして、流出側バッファ空間１０ＤＡの周壁に沿って流れる。また、図１４に示す様に、ガス流１１３Ａの様に、一部のガスは、出口開口３１Ｂから流出すると、流出側バッファ空間１０ＤＡの周壁に沿う方向に流れる。また、図１４に示す、ガス流１１２Ａの様に、一部のガスは、出口開口３１Ｂから流出すると、計測管３１の外周に沿う方向に流れる。ここで、図１４に示す点線で囲った枠内におけるガス流１１２およびガス流１１３の様に、ガスの流れがぶつかりあうことで、経時的に不安定に渦が生じる場合がある。渦は、ガスを巻き込んで引き寄せることやガスの流れの抵抗となることで、計測管３１を流れるガスを出口開口３１Ｂ側から引き寄せたり、堰き止めることで、計測管３１内に乱流を生じさせることがある。また、ガス流１１５Ａの様に一部のガスは渦を巻く。

●［入口側整流板２２Ｂの効果（図１３〜図１５）］
次に、図１３および図１４について上述したことに基づき、出口側整流板２３Ｂの効果について説明する。さらに、出口側整流板２３Ｂの効果を示す計測結果について、図１５を用いて説明する。図１５は、図１２と同様のグラフであり、出口側整流板２３Ｂを有する超音波式ガスメーターに関する、横軸を計測流路３１Ｃを流れるガスの流量Ｑ［Ｌ／ｈ］、縦軸を流量係数Ｋとした場合のグラフである。

出口側整流板２３Ｂ（整流板）は、計測管３１の出口開口３１Ｂ（開口）のそれぞれを覆うとともに、出口開口３１Ｂ（開口）から間隔を開けて配置されている。そして、流出側バッファ空間１０ＤＡは、内部の位置によってガスの流速分布が異なる。出口側整流板２３Ｂ（整流板）は、流出側バッファ空間１０ＤＡに設けられている２つの計測管３１の出口開口３１Ｂ（開口）それぞれに対して、流入するガスを整流することで、計測管３１の出口開口３１Ｂ（開口）に対して、出口開口３１Ｂ（開口）に流入するガスの流れの状態を安定した状態にすることが出来る。これにより、計測管３１の計測流路３１Ｃ内を流れるガスの流れの状態がより安定した状態になるため、超音波式ガスメーター１はガス流量をより一層正確に計測し得る。従って、本発明の超音波式ガスメーター１は、２つ（複数）の計測管３１を有するとともに、それぞれの計測管３１に流入するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る。

また、出口側整流板２３Ｂ（整流板）は、対向する計測管３１の出口開口３１Ｂ（開口）側に凹状に形成されている（図６および図９参照）。流出側バッファ空間１０ＤＡにおいて、出口側整流板２３Ｂ（整流板）は計測管３１の出口開口３１Ｂ（開口）に間隔を開けて配置されており、ガスは出口側整流板２３Ｂ（整流板）に沿って流れる。ここで、出口側整流板２３Ｂ（整流板）が凹状に形成されていることで、ガスは出口側整流板２３Ｂ（整流板）に沿って滑らかに流れる。これにより、計測管３１に流入するガスの流れの状態をより安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより一層高める。

また、出口側整流板２３Ｂ（整流板）は、湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である。従って、出口側整流板２３Ｂ（整流板）の表面はなだらかに湾曲しているため、出口側整流板２３Ｂ（整流板）に沿って流れるガスは、より確実に滑らかに流れる。これにより、それぞれの計測管３１に流入するガスの流れの状態をより確実に安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより確実に一層高める。

次に、出口側整流板２３Ｂ（整流板）の効果を示す計測結果について説明する。上述の図１２と同様に、図１５は、超音波式ガスメーターについて、横軸を計測流路３１Ｃの流量Ｑ［Ｌ／ｈ］、縦軸を流量係数Ｋとした場合のグラフである。図１５において、グラフＧ２ａ、Ｇ２ｂは、上述した超音波式ガスメーター１から入口側整流板２２Ｂを省略した超音波式ガスメーター（入口側整流板２２Ｂは備えないが、出口側整流板２３Ｂは備える超音波式ガスメーター）の２つの計測管３１それぞれの特性を示している。また、図１５において、グラフＧ０ａ、Ｇ０ｂは、図１２と同じグラフであり、実施の形態１の超音波式ガスメーター１から整流板（入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂ）を取り除いた場合の超音波式ガスメーターの２つの計測管それぞれの特性を示している。当該グラフＧ２ａ、Ｇ２ｂ、Ｇ０ａ、Ｇ０ｂからわかるように、特に流量Ｑ［Ｌ／ｈ］が図１５中のＲをより大きい場合において、グラフＧ２ａとＧ２ｂとの差が、グラフＧ０ａとＧ０ｂとの差よりも小さくなっている。ここで、流量Ｑ［Ｌ／ｈ］が図１５中のＲをより大きい場合においても、グラフＧ２ａとＧ２ｂとの差が小さくなっていることは、出口側整流板２３Ｂによって、２つの計測管３１それぞれの計測管３１を流れるガスの流れの状態がより安定した流れの状態となっているため、流量計測部は、より高い精度で２つの計測管３１を流れるガスの流量を計測できることを示している。換言すれば、図１５に示す計測結果は、出口側整流板２３Ｂによって、２つの計測管３１それぞれの計測管に流入するガスの流れの状態がより安定した流れの状態にすることができ、これにより、流量計測部は、より高い精度で２つの計測管３１を流れるガスの流量を計測できることを示している。

また、図１５に示す様に、グラフＧ２ａとＧ２ｂとの差が、グラフＧ０ａとＧ０ｂとの差よりも小さくなっている。そこで、それぞれの計測管３１を流れるガスの流量を等量とみなすことができる。上述した超音波式ガスメーター１から入口側整流板２２Ｂを省略した超音波式ガスメーター（入口側整流板２２Ｂは備えないが、出口側整流板２３Ｂは備える超音波式ガスメーター）を本願の超音波式ガスメーターとし、２つ（複数）の計測管３１のうちの１つ（一部）の計測管３１を流れるガスの流量を計測し、計測したガスの流量に基づいて、２つ（全て）の計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出するよう構成してよい。超音波式ガスメーター１は、全ての計測管３１を流れるガスの流量を計測することなく、一部の計測管３１を流れるガスの流量を計測するだけで、全ての計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出できるため、より少ないエネルギーでガスの流量の合計量を計測し得る。

●［入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂの両方を備えることの効果（図１６）］
図１６は、図１２および図１５と同様のグラフであり、入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂの両方を備える、上述した実施の形態１の超音波式ガスメーター１に関する、横軸を計測流路３１Ｃを流れるガスの流量Ｑ［Ｌ／ｈ］、縦軸を流量係数Ｋとした場合のグラフである。

超音波式ガスメーターが、入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂの両方を備える超音波式ガスメーター１の場合は、上述した入口側整流板２２Ｂの効果および出口側整流板２３Ｂの効果の両方の効果を同時に奏する。

図１６において、グラフＧ３ａ、Ｇ３ｂは、上述した実施の形態１の超音波式ガスメーター１の２つの計測管それぞれの特性を示している。また、図１６のグラフＧ０ａ、Ｇ０ｂは、図１２および図１５と同じグラフであり、実施の形態１の超音波式ガスメーター１から整流板（入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂ）を取り除いた場合の超音波式ガスメーターの２つの計測管それぞれの特性を示している。当該グラフＧ３ａ、Ｇ３ｂ、Ｇ０ａ、Ｇ０ｂからわかるように、特に流量Ｑ［Ｌ／ｈ］が図１６中のＲより大きい場合において、グラフＧ３ａとＧ３ｂとの差が、グラフＧ０ａとＧ０ｂとの差よりも小さくなっている。ここで、流量Ｑ［Ｌ／ｈ］が図１６中のＲより大きい場合においても、グラフＧ３ａとＧ３ｂとの差が小さくなっていることは、入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂによって、２つの計測管３１それぞれの計測管３１を流れるガスの流れの状態がより安定した流れの状態となっているため、流量計測部は、より高い精度で２つの計測管３１を流れるガスの流量を計測できることを示している。換言すれば、図１６に示す計測結果は、入口側整流板２２Ｂおよび入口側整流板２２Ｂによって、２つの計測管３１それぞれの計測管に流入するガスの流れの状態がより安定した流れの状態にすることができ、これにより、流量計測部は、より高い精度で２つの計測管３１を流れるガスの流量を計測できることを示している。

超音波式ガスメーター１は、２つ（複数）の計測管３１のうちの１つ（一部）の計測管３１を流れるガスの流量を計測し、計測したガスの流量に基づいて、２つ（全て）の計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出する。超音波式ガスメーター１は、全ての計測管３１を流れるガスの流量を計測することなく、一部の計測管３１を流れるガスの流量を計測するだけで、全ての計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出できるため、より少ないエネルギーでガスの流量の合計量を計測し得る。ここで、図１６に示す様に、グラフＧ３ａとＧ３ｂとの差が、グラフＧ０ａとＧ０ｂとの差よりも小さくなっていることで示されている様に、それぞれの計測管３１を流れるガスの流量は等量とみなすことができる。これは、超音波式ガスメーター１は、形状およびサイズが同一に構成されており、さらに整流板（入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂ）によりガスが整流されていることによると考えることが出来る。そして、これにより、超音波式ガスメーター１は比較的正確にガス流量を計測できる。

●［実施の形態２（図１７）］
以下で説明する実施の形態において、上述した実施の形態で説明した超音波式ガスメーター１と実質的な構成及び作用が同じとなる箇所については、これらと同一の符号を付して説明を省略し、異なる箇所について詳しく説明することとする。

上記の実施の形態１の超音波式ガスメーター１は、２つの計測管３１を備えているが、計測管３１の数は２つ以上であればよい。図１７は、実施の形態２に係る超音波式ガスメーター２の図９に対応する断面図である。図１７に示すように、超音波式ガスメーター２は、４つの計測管３１を横並びに備えている。そして、図１７に示すように、超音波式ガスメーター２の４つの計測管３１それぞれに対して、上述した超音波式ガスメーター１と同様に、入口開口３１Ａから間隔を開けて配置された入口側整流板２２Ｂと、出口開口３１Ｂから間隔を開けて配置された出口側整流板２３Ｂとが設けられている。そして、超音波式ガスメーター２は、流路部材１０、案内板２１、入口側整流板部２２、出口側整流板部２３、底カバーユニット６０（不図示）等のＹ軸方向（前後方向）の幅が、超音波式ガスメーター１よりも長く、超音波式ガスメーター１から構成が適宜変更されている。

超音波式ガスメーター２は、上記の実施の形態１の超音波式ガスメーター１と同様に、ガスの流量を計測する。すなわち、一部（１〜３つ）の計測管３１内を流れるガスの流速を計測し、計測したガスの流量に基づいて、４つの（全ての）計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出し、得られた合計量を、超音波式ガスメーター２を流れるガスの流量として、表示装置４１（不図示）に表示する。

本実施の形態の超音波式ガスメーター２は、整流板（入口側整流板２２Ｂ，出口側整流板２３Ｂ）を備え、上述した実施の形態１の超音波式ガスメーター１と同様の効果を奏する。例えば、超音波式ガスメーター２は、４つ（複数）の計測管３１を有するとともに、それぞれの計測管３１に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る。

●［実施の形態３（図１８）］
上記の実施の形態１の超音波式ガスメーター１では、２つの計測管３１は、横並びになっている（図６参照）が、複数の計測管３１を縦に並べてもよい。図１８は、実施の形態３に係る超音波式ガスメーターの要部を拡大して示す斜視図である。図１８に示すように、超音波式ガスメーター３は、４つの計測管３１を備えており計測管３１が横にも縦にも並べられている。すなわち、横並びの２つの計測管３１（以下、下段の計測管３１とも称する）の上に、横並びの２つの計測管３１（以下、上段の計測管３１とも称する）が重ねられている。そして、図１８に示すように、超音波式ガスメーター３の４つの計測管３１それぞれは、上述した超音波式ガスメーター１と同様に、入口開口３１Ａから間隔を開けて配置された入口側整流板２２Ｂと、出口開口３１Ｂから間隔を開けて配置された出口側整流板２３Ｂとが設けられている。

図１８に示すように、超音波式ガスメーター３は、４つの計測管３１を固定するために、遮蔽板３２１および遮蔽板３２２を備えている。遮蔽板３２１は、上段の２つ計測管３１それぞれの下部が嵌っている、上側に開口する２つの溝３２１Ａと、下段の２つの計測管３１それぞれの上部が嵌っている、下側に開口する２つの溝３２１Ｂとを備えている。遮蔽板３２１は、上段の２つの計測管３１を案内板２１とともに挟み、下段の２つの計測管３１を入口側整流板部２２の係止板２２Ｃとともに挟むことで、流入側バッファ空間１０ＢＡを閉鎖している。これにより、図１８に示すように、流入側バッファ空間１０ＢＡからガスが流出する流路は、４つの計測管３１内に限られる。

遮蔽板３２２は、上段の２つ計測管３１それぞれの下部が嵌っている、上側に開口する２つの溝３２２Ａと、下段の２つの計測管３１それぞれの上部が嵌っている、下側に開口する２つの溝３２２Ｂとを備えている。また、遮蔽板３２２は、上段の２つの計測管３１を流路部材１０の下部とともに挟み、下段の２つの計測管３１を底カバー本体６１の立壁６１Ａとともに挟むことで、流出側バッファ空間１０ＤＡを閉鎖している。これにより超音波式ガスメーター３のガス流入口１１から流入した全てのガスは、流入側バッファ空間１０ＢＡに流入し、さらに、４つの計測管３１に分かれて流れる。このため、４つの計測管３１を流れるガスの流量の合計量が、超音波式ガスメーター３を流れるガスの流量となる。

また、本実施の形態の超音波式ガスメーター３の構成は、図１８に示すように、流路部材１０の下部（図示省略）、入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ等のＺ軸方向（上下方向）の長さが、超音波式ガスメーター１（図６参照）よりも長く、超音波式ガスメーター１の構成から適宜変更されている。超音波式ガスメーター３は、上記の実施の形態１の超音波式ガスメーター１と同様に、一部（１〜３つ）の計測管３１内を流れるガスの流速を計測し、計測したガスの流量に基づいて、４つの（全ての）計測管３１を流れるガスの流量の合計量を算出し、得られた合計量を、超音波式ガスメーター３を流れるガスの流量として、表示装置４１（不図示）に表示する。

本実施の形態の超音波式ガスメーター３は、整流板（入口側整流板２２Ｂ，出口側整流板２３Ｂ）を備え、上述した実施の形態１の超音波式ガスメーター１と同様の効果を奏する。例えば、超音波式ガスメーター２は、４つ（複数）の計測管３１を有するとともに、それぞれの計測管３１に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態を安定した流れの状態にすることで、ガス流量の計測の精度を高め得る。

本発明の超音波式ガスメーターは、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、流路部材１０、底カバー本体６１の材質は、アルミダイカストに限定されるものではなく、種々の金属や樹脂を用いることができる。

入口側整流板２２Ｂは、入口側整流板部２２の一部として構成されていなくてもよく、流入側バッファ空間１０ＢＡに設けられて、複数の計測管３１の入口開口３１Ａのそれぞれを覆うとともに、入口開口３１Ａから間隔を開けて配置されていれば良い。同様に、出口側整流板２３Ｂは、出口側整流板部２３の一部として構成されていなくてもよく、流出側バッファ空間１０ＤＡに設けられて、複数の計測管３１の出口開口３１Ｂのそれぞれを覆うとともに、出口開口３１Ｂから間隔を開けて配置されていれば良い。

また、例えば、超音波式ガスメーター１の整流板（入口側整流板２２Ｂ，出口側整流板２３Ｂ）は、上述した入口側整流板２２Ｂもしくは出口側整流板２３Ｂのうち、少なくとも一方が設けられていればよい。

また、入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂは、必ずしも、対向する開口（入口開口３１Ａもしくは出口開口３１Ｂ）側に凹状に形成されていなくとも良い。

また、整流板（入口側整流板２２Ｂおよび出口側整流板２３Ｂ）は、湾曲軸線ＡＬ１もしくはＡＬ２に直交する平面で切断した断面が円弧状でなくともよく、さらには、湾曲軸線ＡＬ１もしくはＡＬ２の周りに湾曲しなくともよい。

１超音波式ガスメーター
１０流路部材
１０Ａガス導入流路
１０Ｂ流入側バッファ部
１０ＢＡ流入側バッファ空間
１０Ｃ計測管配置流路
１０Ｄ流出側バッファ部
１０ＤＡ流出側バッファ空間
１０Ｅガス導出流路
１１ガス流入口
１２ガス流出口
２１案内板
２１Ａ壁板
２１ＡＡ溝
２２入口側整流板部
２２Ａ底板部
２２Ｂ入口側整流板（整流板）
２２Ｃ係止板
２２ＣＡ溝
２３出口側整流板部
２３Ａ底板部
２３Ｂ出口側整流板（整流板）
３０計測ユニット
３１計測管
３１Ａ入口開口（開口）
３１Ｂ出口開口（開口）
３１Ｃ計測流路
３１Ｄ対向内壁面
３２Ａ，３２Ｂ超音波素子（流量計測部）
３３仕切り板
４０正面パネル部材
４１表示装置
４２復帰ボタン
４３前面パネル部
４４電源パック
４５制御装置
４５Ａ流量演算部（流量計測部）
４５Ｂ制御部
４６背面パネル部
５１圧力センサ
５２遮断弁
５３遮断弁カバー
５４取手
６０底カバーユニット
６１底カバー本体
６１Ａ立壁
６１ＡＡ溝
６２底カバーパッキン
ＡＬ１，ＡＬ２湾曲軸線
Ｃ空間部
１０１，１０２，１０３，１０４ガス流
１０１Ａ，１０２Ａ，１０３Ａ，１０４Ａ，１０５Ａ，１０６Ａガス流
１１１，１１２，１１３，１１４ガス流
１１１Ａ，１１２Ａ，１１３Ａ，１１４Ａ，１１５Ａガス流
２超音波式ガスメーター
３超音波式ガスメーター
３２１遮蔽板
３２１Ａ，３２１Ｂ溝
３２２遮蔽板
３２２Ａ，３２２Ｂ溝

特許第６１０８７６８号公報

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、ガス流入口からガス流出口に至るガスの流路が正面視略Ｕ字状の筒状に形成された超音波式ガスメーターであって、前記ガス流入口から下方に延びるガス導入流路と、前記ガス導入流路の下端と連通する空間である流入側バッファ空間と、前記ガス流出口から下方に延びるガス導出流路と、前記ガス導出流路の下端と連通する空間である流出側バッファ空間と、前記流入側バッファ空間および前記流出側バッファ空間を接続する、筒状に形成された、複数の計測管と、超音波を用いて前記計測管を流れる前記ガスの流量を計測する流量計測部と、前記流入側バッファ空間または前記流出側バッファ空間の少なくとも一方に設けられて、複数の前記計測管の開口のそれぞれを覆うとともに、前記開口から間隔を開けて配置され、前記開口に流入もしくは前記開口から流出する前記ガスを整流する、複数の板状の整流板と、を備え、それぞれの前記整流板は、対向する前記開口側に凹状に形成されている、超音波式ガスメーターである。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る超音波式ガスメーターであって、前記計測管は、前記ガスが流れる方向に直交する断面形状が矩形状であり、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の前記対向内壁面に平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された複数の仕切り板を備え、前記整流板は、前記計測管内の前記ガスが流れる方向と、前記対向方向と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線の周りに湾曲し、前記湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である、超音波式ガスメーターである。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る超音波式ガスメーターであって、複数の前記計測管は、形状およびサイズが同一に構成され、複数の前記計測管のうちの一部の前記計測管を流れる前記ガスの流量を前記流量計測部に計測させ、計測させた前記ガスの流量に基づいて、全ての前記計測管を流れる前記ガスの流量の合計量を算出する制御部を有する、超音波式ガスメーターである。

また、整流板は、対向する計測管の開口側に凹状に形成されている。流入側バッファ空間および流出側バッファ空間の両方のバッファ空間において、整流板は、計測管の開口に間隔を開けて配置されており、ガスは、整流板に沿って流れる。ここで、整流板が凹状に形成されていることで、ガスは整流板に沿って滑らかに流れる。これにより、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態をより安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより一層高める。

第２の発明によれば、整流板は、湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である。従って、整流板の表面はなだらかに湾曲しているため、整流板に沿って流れるガスは、より確実に滑らかに流れる。これにより、それぞれの計測管に流入するガスまたは流出するガスの流れの状態をより確実に安定した流れの状態にし、ガス流量の計測の精度をより確実に一層高める。

第３の発明によれば、超音波式ガスメーターは、全ての計測管を流れるガスの流量を計測することなく、一部の計測管を流れるガスの流量を計測するだけで、全ての計測管を流れるガスの流量の合計量を算出できるため、より少ないエネルギーでガスの流量の合計量を計測し得る。

計測ユニット３０は、図４〜図６に示すように、例えば樹脂等にて筒状に形成されている計測管３１と、計測管３１内に超音波を送受信する超音波素子３２Ａ，３２Ｂと、計測管３１の内部に設けられた仕切り板３３とを、を備えている。また、計測ユニット３０は、計測管配置流路１０Ｃ内に配置されることで、ガス流入口１１及びガス流出口１２よりも下方に配置されている。そして、計測管３１は、図５、図７および図９に示すように、ガスが流れる方向に直交する断面形状が矩形状である。また、計測管３１は、図７に示すように、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の対向内壁面３１Ｄに平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された５つ（複数）の仕切り板３３を備えている。なお、仕切り板３３の数は２つ以上であればよく、例えば４つでもよい。

また、入口側整流板２２Ｂは、図６および図７に示すように、入口開口３１Ａを覆うとともに、入口開口３１Ａから間隔を開けて配置され、入口開口３１Ａに流入するガスを整流（詳細は後述）する。また、入口側整流板２２Ｂは、対向する入口開口３１Ａ側に凹状に形成されている。さらに、入口側整流板２２Ｂは、図７に示すように、計測管３１内のガスが流れる方向と、対向方向と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬ１の周りに湾曲し、湾曲軸線ＡＬ１に直交する平面で切断した断面が円弧状である。なお、本明細書では、円弧状とは、円弧に類似するなだらかに膨らむ曲線形状であればよく、例えば放物線の頂点付近等の形状や楕円弧状といった２次曲線、ペジエ曲線、スプライン曲線等の形状を含む。

図６および図９に示すように、入口側整流板２２Ｂと出口側整流板２３Ｂとは、Ｘ軸方向（左右方向）に対称に設けられている。出口側整流板２３Ｂは、対向する出口開口３１Ｂ側に凹状に形成されている。さらに、出口側整流板２３Ｂは、図６に示すように、計測管３１内のガスが流れる方向と、対向方向と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬ２の周りに湾曲し、湾曲軸線ＡＬ２に直交する平面で切断した断面が円弧状である。

以上で説明した様に、超音波式ガスメーター１は、整流板として、入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂを複数備えている。整流板（入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ）は、流入側バッファ空間１０ＢＡまたは流出側バッファ空間１０ＤＡに設けられており、２つ（複数）の計測管３１の開口（入口開口３１Ａまたは出口開口３１Ｂ）のそれぞれを覆うとともに、開口（入口開口３１Ａまたは出口開口３１Ｂ）から間隔を開けて配置され、入口開口３１Ａ（開口）に流入もしくは出口開口３１Ｂ（開口）から流出するガスを整流する（図６および図９参照、詳細は後述）。また、整流板（入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ）は、対向する開口（入口開口３１Ａまたは出口開口３１Ｂ）側に凹状に形成されている。さらに、整流板（入口側整流板２２Ｂ、出口側整流板２３Ｂ）は、計測管３１内のガスが流れる方向と、対向方向（図６参照）と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬ１またはＡＬ２の周りに湾曲し、湾曲軸線ＡＬ１またはＡＬ２に直交する平面で切断した断面が円弧状である（図７および図６参照）。

Claims

ガス流入口からガス流出口に至るガスの流路が正面視略Ｕ字状の筒状に形成された超音波式ガスメーターであって、
前記ガス流入口から下方に延びるガス導入流路と、
前記ガス導入流路の下端と連通する空間である流入側バッファ空間と、
前記ガス流出口から下方に延びるガス導出流路と、
前記ガス導出流路の下端と連通する空間である流出側バッファ空間と、
前記流入側バッファ空間および前記流出側バッファ空間を接続する、筒状に形成された、複数の計測管と、
超音波を用いて前記計測管を流れる前記ガスの流量を計測する流量計測部と、
前記流入側バッファ空間または前記流出側バッファ空間の少なくとも一方に設けられて、複数の前記計測管の開口のそれぞれを覆うとともに、前記開口から間隔を開けて配置され、前記開口に流入もしくは前記開口から流出する前記ガスを整流する、複数の板状の整流板と、を備える、
超音波式ガスメーター。
請求項１に記載の超音波式ガスメーターであって、
それぞれの前記整流板は、対向する前記開口側に凹状に形成されている、
超音波式ガスメーター。
請求項２に記載の超音波式ガスメーターであって、
前記計測管は、前記ガスが流れる方向に直行する断面形状が矩形状であり、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の前記対向内壁面に平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された複数の仕切り板を備え、
前記整流板は、前記計測管内の前記ガスが流れる方向と、前記対向方向と、の双方に直行する方向に対して平行な湾曲軸線の周りに湾曲し、前記湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である、
超音波式ガスメーター。
請求項３に記載の超音波式ガスメーターであって、
複数の前記計測管は、形状およびサイズが同一に構成され、
複数の前記計測管のうちの一部の前記計測管を流れる前記ガスの流量を前記流量計測部に計測させ、計測させた前記ガスの流量に基づいて、全ての前記計測管を流れる前記ガスの流量の合計量を算出する制御部を有する、
超音波式ガスメーター。