JP4852265B2 - 超音波ガスメーター - Google Patents

Description

この発明は、超音波センサによって超音波の伝搬時間の変化を検知してガス流量を計測する超音波ガスメーターに関する。

一般家庭用のガスメーターとしての超音波ガスメーターは、例えば、特許文献１で知られている。この超音波ガスメーターは、既設の膜式ガスメーターが取付けられている配管に対して互換性を持たせるために、一般に、図５に示すように構成されている。

すなわち、ガスメーター本体１の上部には左右方向に離間してガス流入口２を有するガス流入通路３とガス流出口４を有する形成するガス流出通路５が設けられている。ガス流入通路３とガス流出通路５とは平行で、しかも上下方向に貫通して設けられている。ガス流入通路３とガス流出通路５の下端はガスメーター本体１の計測部本体６と接続されている。

計測部本体６にはガス流入通路３及びガス流出通路５と直角方向、つまり水平方向に計測流路７が設けられている。この計測流路７の上流側は流入側連通部８を介してガス流入通路３と連通し、この計測流路７の下流側は流出側連通部９を介してガス流出通路５と連通している。さらに、計測流路７には角筒状の整流管１０が設けられ、ガスを整流するようになっている。また、計測流路７にはガスの流れる方向（矢印ａ方向）に対して角度θを持って対向する一対の超音波センサ１１，１２が設置されている。

前記計測流路７の上流側の流入側連通部８は、ガス流入通路３と隔壁１３によって区画され、この隔壁１３の一部にはガス流入通路３と計測流路７とを連通させる連通口１４が設けられている。連通口１４は隔壁１３の偏った位置に設けられ、略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５が形成されている。つまり、ガス流通路１５は、略Ｌ字状の上流側屈曲通路１５ａと逆方向に略Ｌ字状に屈曲する下流側屈曲管路１５ｂとが連続して形成されている。

前記計測流路７の下流側の流出側連通部９も基本的に同一構造で、ガス流出通路５と隔壁１６によって区画され、この隔壁１６の一部にはガス流出通路５と計測流路７とを連通させる連通口１７が設けられている。連通口１７は隔壁１６の偏った位置に設けられ、略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１８、すなわち、略Ｌ字状の上流側屈曲通路１８ａと逆方向に略Ｌ字状に屈曲する下流側屈曲管路１８ｂとが連続して形成されている。

計測流路７の上流側及び下流側の略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５，１８は、計測流路７の内部でガスの乱れを抑制し、ガスが安定した流れの中で計測されるようにしたものである。なお、１９は遮断弁である。

前述のように構成された超音波ガスメーターは、ガス供給源から配管を介して供給されたガスはガス流入口２からガス流入通路３に流入し、ガス流入通路３から略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５を介して計測流路７の整流管１０の内部を流れる。このとき、ガスの流速分布の乱れは整流管１０によって整流される。ガスが整流管１０の内部を流れる間に、超音波センサ１１，１２によって超音波の伝搬時間の変化を検知してガス流量を計測し、積算流量を積算指示部（図示しない）に指示する。計測流路７で計測されたガスはガス流通路１８を介してガス流出通路５に導かれ、ガス流出口４から配管を介してガス需要側へ流れる。
特開２００３−３０２２７５号公報

しかしながら、前述した超音波ガスメーターのように、計測流路７の上流側及び下流側に形成した略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５，１８は、計測流路７の内部でガスの乱れを抑制し、ガスの流れを安定化させるものであるが、略Ｓ字状のガス流通路１５，１８で、外側を流れるガスの流速分布が速くなる。このため、ガスの圧力損失が大きくなるという問題がある。そこで、ガス流通路１５，１８での圧力損失を低減するために流路を広げることが考えられるが、流路が大きくなってガスメーターが大型化し、特に一般家庭用においては小型化が要求されており、流路を大きくすることはできない。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、計測流路の上流側及び下流側に屈曲したガス流通路を設けても、圧力損失を小さくすることができ、また流路を大きくすることがない超音波ガスメーターを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ガス流入通路及びガス流出通路を有し、前記ガス流入通路から流入するガスを計測流路に導き、前記計測流路に設置した超音波センサによって超音波の伝搬時間の変化を検知してガス流量を計測した後、前記ガス流出通路に導く超音波ガスメーターにおいて、前記ガス流入通路及びガス流出通路は、前記計測流路の開口端における流入・流出方向に対して略直角な向きの通路部を有し、この通路部と前記計測流路の開口端との間の領域には前記通路部と前記計測流路の開口端とを直線的に結ぶ領域に張り出した隔壁を配置し、前記隔壁によって前記通路部を前記計測流路の開口端に連絡する略Ｓ字状に屈曲する連絡通路を形成し、更に、前記ガス流入通路及びガス流出通路の少なくとも一方の前記隔壁には、前記連絡通路のガスの流れの向きを前記通路部側へ向けるために前記連絡通路との境界部に位置して前記通路部側へ突き出した突起部を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の超音波ガスメーターにおいて、前記突起部は、前記隔壁の張り出し端部に設けられ、前記連絡通路との境界部を形成するように前記隔壁に対して直角で縦断面形状がＬ字状のものであることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の超音波ガスメーターにおいて、前記突起部は、前記隔壁から前記ガス流入通路または前記ガス流出通路内に突き出す、頂部に縦断面形状が略円弧状のＲ面を形成した突堤形状のものであることを特徴とする。

前記構成によれば、ガス流入口から流入したガスはガス流入通路から略Ｓ字状のガス流通路の内部を通って計測流路に流れる。このとき、ガス流通路に設けられた突起部によってガスの流れが分散され、流速分布が平均化されるため、圧力損失を低減させることができる。

この発明によれば、ガス流通路に設けられた突起部によってガスの流れが分散され、流速分布が平均化されるため、圧力損失を低減させることができる。従って、圧力損失を低減するために流路を広げる必要がなく、超音波ガスメーターの小型化が図れるという効果がある。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、従来と同一構成部分は同一番号を付す。図１に示すように、ガスメーター本体１の計測流路７の流入側連通部８は、ガス流入通路３と隔壁１３によって区画され、この隔壁１３の一部にはガス流入通路３と計測流路７とを連通させる連通口１４が設けられている。連通口１４は隔壁１３の偏った位置に設けられ、略Ｌ字状の上流側屈曲通路１５ａと逆方向に略Ｌ字状に屈曲する下流側屈曲管路１５ｂとが連続して形成され、略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５が形成されている。

前記計測流路７の流出側連通部９も基本的に同一構造で、ガス流出通路５と隔壁１６によって区画され、この隔壁１６の一部にはガス流出通路５と計測流路７とを連通させる連通口１７が設けられている。連通口１７は隔壁１６の偏った位置に設けられ、略Ｌ字状の上流側屈曲通路１８ａと逆方向に略Ｌ字状に屈曲する下流側屈曲管路１８ｂとが連続して形成され、略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１８が形成されている。

ガス流通路１５，１８を形成する連通口１４，１７と隔壁１３，１６との境界部で、隔壁１３，１６の上面にはガス流入通路３，ガス流出通路５の内部に突出する突起部２０，２１が設けられている。この突起部２０，２１は、連通口１４，１７の開口縁に沿ってガス流通路１５，１８の幅方向に亘って連続して設けられている。そして、突起部２０，２１は、図２に示すように断面形状が略Ｌ字型であり、その頂部の片面はＲ面２０ａ，２１ａに形成されている。ここで、突起部２０，２１の高さｈについて説明すると、隔壁１３，１６に対面するガス流通路１５，１８の下面と隔壁１３，１６との間隔ｗを約２０ｍｍとしたとき、突起部２０，２１の高さｈは、約５ｍｍとしている。しかし、突起部２０，２１の高さｈは、一実施例を示したに過ぎず、限定されるものではない。

前述のように構成された超音波ガスメーターは、ガス供給源から配管を介して供給されたガスはガス流入口２からガス流入通路３に流入し、ガス流入通路３から略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５を介して計測流路７の整流管１０の内部を流れる。このとき、ガスの流速分布の乱れは整流管１０によって層流に整流される。ガスが整流管１０の内部を流れる間に、超音波センサ１１，１２によって超音波の伝搬時間の変化を検知してガス流量を計測し、積算流量を積算指示部（図示しない）に指示する。計測流路７で計測されたガスはガス流通路１８を介してガス流出通路５に導かれ、ガス流出口４から配管を介してガス需要側へ流れる。

このとき、略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５，１８を流通するガスは突起部２０，２１によってガスの流れが分散され、流速分布が平均化されるため、圧力損失を低減させることができる。ガスメーターは、最大流量での圧力損失が規定されており、圧力損失を低減するために流路を広げる必要が生じる場合があるが、ガス流通路１５，１８に突起部２０，２１を設けただけで、圧力損失を低減させることができる。従って、圧力損失を低減するために流路を広げる必要がなく、超音波ガスメーターの小型化が図れる。

また、計測流路７の上流側に略Ｓ字状のガス流通路１５を設けることにより、計測流路７での流速分布の平均化が得られるため、超音波センサ１１，１２によってガス流量を正確に計測することができ、計測精度を向上できる。

なお、前記実施形態においては、ガス流通路１５，１８に断面形状が略Ｌ字型の突起部２０，２１を設けたが、ガス流通路１５，１８のうち、その一方だけに突起部を設けても圧力損失を低減させることができる。また、突起部の形状も、断面形状が略Ｌ字型に限定されるものではなく、図３（ａ）に示すように、断面が略円弧状の突起部２２または、図３（ｂ）に示すように、頂部にＲ面を有する突堤形状の突起部２３でもよく、突起部の形状は限定されるものではない。

ここで、実験例について説明する。図４は、超音波ガスメーターにおいて、ガス流通路に突起部を有していないタイプ（Ｘ）と、ガス流通路に突起部を有した超音波ガスメーターで、しかも突起部の形状が、略円弧状（Ａ）、頂部にＲ面を有する突堤形状（Ｂ）及び頂部にＲ面を有するＬ型形状（Ｃ）の３種類における圧力損失について測定結果である。

図４に示すように、ガス流通路に突起部を有していないタイプ（Ｘ）は、圧力損失（Ｐａ）が１８５であるのに対し、ガス流通路に突起部を有した超音波ガスメーターで、突起部の形状が（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の何れであっても圧力損失（Ｐａ）が１７６であり、圧力損失が９Ｐａ低減していることが解る。

この実験によって、略Ｓ字状に屈曲するガス流通路１５，１８を形成する隔壁１３，１６に突起部２０，２１を設けることにより、ガスの流れが分散され、流速分布が平均化されるため、圧力損失を低減できることが解る。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を組合わせてもよい。

この発明の第１の実施形態を示し、超音波ガスメーターの縦断正面図。 同実施形態の突起部周辺を拡大して示す縦断正面図。 この発明の他の実施形態を示し、（ａ）（ｂ）は突起部を拡大して示す縦断正面図。 実験例を示す説明図。 従来の超音波ガスメーターの縦断正面図。

符号の説明

２…ガス流入口、３…ガス流入通路、４…ガス流出口、５…ガス流入通路、７…計測流路、８…流入側連通部、９…流出側連通部、１１，１２…超音波センサ、１３、１６…隔壁、１５，１８…ガス流通路、２０、２１…突起部

Claims (3)

1. ガス流入通路及びガス流出通路を有し、前記ガス流入通路から流入するガスを計測流路に導き、前記計測流路に設置した超音波センサによって超音波の伝搬時間の変化を検知してガス流量を計測した後、前記ガス流出通路に導く超音波ガスメーターにおいて、
   前記ガス流入通路及びガス流出通路は、前記計測流路の開口端における流入・流出方向に対して略直角な向きの通路部を有し、この通路部と前記計測流路の開口端との間の領域には前記通路部と前記計測流路の開口端とを直線的に結ぶ領域に張り出した隔壁を配置し、前記隔壁によって前記通路部を前記計測流路の開口端に連絡する略Ｓ字状に屈曲する連絡通路を形成し、更に前記ガス流入通路及びガス流出通路の少なくとも一方の前記隔壁には、前記連絡通路のガスの流れの向きを前記通路部側へ向けるために前記連絡通路との境界部に位置して前記通路部側へ突き出した突起部を設けたことを特徴とする超音波ガスメーター。
2. 前記突起部は、前記隔壁の張り出し端部に設けられ、前記連絡通路との境界部を形成するように前記隔壁に対して直角で縦断面形状がＬ字状のものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波ガスメーター。
3. 前記突起部は、前記隔壁から前記ガス流入通路または前記ガス流出通路内に突き出す、頂部に縦断面形状が略円弧状のＲ面を形成した突堤形状のものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波ガスメーター。

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