JP6022203B2

JP6022203B2 - ガスメータ

Info

Publication number: JP6022203B2
Application number: JP2012107509A
Authority: JP
Inventors: 貴宏小楠
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: JP2013234916A

Description

本発明は、ガスの流速を超音波で計測するガスメータに関する。

従来より、超音波式流速センサを使用して、ガスの流速を超音波で計測するガスメータが知られている。このガスメータは、所定の形状に成形された本体ユニットを有し、本体ユニットには、ガス供給源に接続されるガス流入口と、燃焼器等に接続されるガス流出口とが設けられ、その内部にはガス流入口からガス流出口へと至る一連の流路部が形成されている。この一連の流路部のうち所定の区間には、中間流路部が形成されており、この中間流路部にはガスの流れを整流する多層ユニットが配置されている。そして、この多層ユニットの側部に一対の超音波式流速センサを配置することにより、当該超音波式流速センサを通じて多層ユニット内を流れるガスの流速が計測される。

ところで、このようなガスメータでは、多層ユニットと、中間流路部を形成する本体ユニットの壁面との間に隙間が生じることにより、ガスの一部が当該隙間に流れ込む等の現象が生じ、これにより、計測精度に影響を与えてしまうという虞がある。そこで、多層ユニットの外周面にシール材を設けることで、多層ユニットと本体ユニットの壁面との間の気密性を高める工夫が施されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２８３５６５号公報

しかしながら、本体ユニットが互いに分離可能な２つの本体部を組み付けて構成され、両者の一体的な組み合わせにより中間流路部が形成されるような場合には、両本体部の合わせ箇所に、構造上、隙間が生じてしまう可能性がある。そのため、この隙間に起因して計測精度に影響を与えてしまう可能性がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各本体部の合わせ箇所に生じる隙間へのガスの流れを効果的に抑制することにより、計測精度への影響を抑制することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、筒状のケース内に整流板を多層に配置して、超音波式流速センサによる流速計測が行われる計測流路を形成する多層ユニットと、ガスの入口流路部とガスの出口流路部との間を連通する中間流路部を形成するとともに、当該中間流路部に多層ユニットを収容する本体ユニットと、を有するガスメータを提供する。ここで、本体ユニットは、多層ユニットを内部に収容する断面コ字状の第１の本体部と、第１の本体部がその開口側を突き合わせるように組み付けられ、第１の本体部とともに中間流路部を形成する第２の本体部と、第２の本体部の開口に一体的に形成され、多層ユニットに向けて第１の本体部の内部へと台状に突き出した突出部と、を備える。この場合、突出部は、第１の本体部において多層ユニットを収容する内面側に内接する形状を備えるとともに、第１の本体部の内部へとその高さ分だけ進入して多層ユニットと密着するように設定されており、突出部は、ガスの流れと交差する方向に拡幅された拡幅部を有し、この拡幅部が第１の本体部の内面側に形成された溝部に嵌め合わせられている。

ここで、本発明において、拡幅部は、ガスの流れと交差する方向にそれぞれ一つずつ形成されていることが好ましい。

また、本発明において、多層ユニットは、それぞれに超音波式流速センサが臨むようにして配置される一対の開口部を備えていてもよい。この場合、拡幅部のそれぞれは、ガスの流れ方向において、多層ユニットにおける一対の開口部よりも上流側と、多層ユニットにおける一対の開口部よりも下流側とにそれぞれ配置されていることが好ましい。

ここで、本発明において、多層ユニットは、ガスの流れ方向において、多層ユニットにおける一対の開口部よりも上流側と、多層ユニットにおける一対の開口部よりも下流側とに対応する箇所にその外周面に取り付けられた環状のシール材をそれぞれ備えるとともに、突出部と多層ユニットとの間にシート状のシール材を介在させていることが好ましい。

本発明によれば、第１の本体部における溝部と突出部の拡幅部とが互いに嵌め合うことで、これらの嵌め合いが障壁となり、隙間へと進入するガスを塞き止めることができる。これにより、各本体部の合わせ箇所に生じる隙間へのガスの流れを効果的に抑制することができるので、計測精度への影響を抑制することができる。

超音波式ガスメータ１の要部を分解して示す正面図底蓋を示す斜視図多層ユニットが収容された底蓋の状態を示す斜視図多層ユニットの構成を示す斜視図メータボディの要部を底面側から示す説明図メータボディと底蓋との合わせ箇所における隙間を示す説明図

図１は、本実施形態にかかる超音波式ガスメータ１の要部を分解して示す正面図である。図２は、底蓋２０を示す斜視図であり、図３は、多層ユニット３０が収容された底蓋２０の状態を示す斜視図である。本実施形態に係る超音波式ガスメータ１は、図示しないマイクロコンピュータを利用して、超音波式流速センサが検出した流速からガス流量を演算する電子式ガスメータである。この超音波式ガスメータ１は、メータボディ１０と、底蓋２０とからなる一対の本体部により本体ユニットを構成している。

一方の本体部としてのメータボディ１０には、ガス供給源の配管が接続するガス流入口１１と、燃焼器等が接続されるガス流出口１２とが形成されている。また、メータボディ１０の内部には、ガス流入口１１と連通する入口流路部１３と、ガス流出口１２と連通する出口流路部１４とが形成されている。

メータボディ１０は、その底部に、他方の本体部としての底蓋２０を備えており、底蓋２０は、断面コ字状を備えて、上面が開口された箱体で構成されている。底蓋２０は、その開口側をメータボディ１０の所定位置に突き合わせるようにして、当該メータボディ１０に組み付けられている。具体的には、底蓋２０の開口側における端縁に相当する接続基部２１と、メータボディ１０の底部側に形成される接続基部１５とを互いに突き合させ、ネジ等で固定することにより、メータボディ１０と底蓋２０とが相互に組み付けられている。また、両者の接続基部１５，２１の間には、シール材（Ｏリングやガスケット等）が介在させられており、流路部のガスの気密を保ちつつ、メータボディ１０と底蓋２０とを相互に組み付けることができる。

底蓋２０は、メータボディ１０に組み付けられた状態において、メータボディ１０に形成された入口流路部１３と出口流路部１４との間を連通する中間流路部２２を、メータボディ１０とともに形成している。これにより、入口流路部１３、中間流路部２２及び出口流路部１４を介して、ガス流入口１１からガス流出口１２へと至る一連のガスの流路が形成される。

底蓋２０は、後述する多層ユニット３０を内部に収容する。これにより、中間流路部２２に多層ユニット３０が収容される。中間流路部２２の形状は、多層ユニット３０の外形形状と概ね対応しており、多層ユニット３０が中間流路部２２に収容された際には、多層ユニット３０が中間流路部２２に嵌め合うように設定されている。ただし、多層ユニット３０の開口側の両端部では、多層ユニット３０へのガスの流入及び多層ユニット３０からのガスの流出を妨げることがないように、多層ユニット３０の形状よりも一回り程度大きくなるように、その形状が設定されている。

図４は、多層ユニット３０の構成を示す斜視図である。多層ユニット３０は、２つの超音波式流速センサ（図示せず）により中間流路部２２を流れるガスの流速計測を行うために、当該中間流路部２２を流れるガスを整流するための部材である。多層ユニット３０は、断面略四角形の計測流路を形成する筒状の流路形成部３１と、この流路形成部３１の内部に存在して計測流路を分割する整流板３２とが樹脂により一体形成されている。流路形成部３１の左右側面には開口部がそれぞれ形成されており、２つの開口部はガスの流れ方向にオフセットして配置されている。個々の開口部は、メッシュホルダ３３によってそれぞれ塞がれている。メッシュホルダ３３は、当該ホルダ本体に形成されたホルダ開口部３３ａに貼り付けられたメッシュ３４を保持している。開口部及びメッシュホルダ３３は、後述する超音波式流量センサの配置要求を満たすようにその位置的な関係が設定されている。

２つの超音波式流速センサは、多層ユニット３０の左右側面に、ガスの流れ方向に離間しかつその流れ方向と所定の角度を成すように互いに対向して配置される。個々の超音波式流速センサは、底蓋２０の左右側面にそれぞれ形成されたセンサ取付部２３に取り付けられることにより、メッシュホルダ３３に臨むようにして配置され、ホルダ開口部３３ａを通して超音波の授受を行う。メッシュ３４は、超音波式流速センサとホルダ開口部３３ａとの間にできる空間に生じる渦を防止するために設けられている。なお、メッシュ３４の固定方法としては、メッシュホルダ３３以外にも、例えば流路形成部３１の開口部に爪を設けて固定する方法が考えられる。

なお、多層ユニット３０は、ガスの流れ方向における２つの超音波式流速センサのオフセット量に相当する長さよりも、上流側及び下流側にそれぞれ延長されて形成されている。これは、超音波式流速センサによる測定区間の上流側及び下流側における助走距離を長く確保することにより、流速の測定精度の向上を図ることを目的としているからである。

本実施形態の特徴の一つとして、超音波式ガスメータ１は、入口流路部１３からのガスが、多層ユニット３０とメータボディ１０及び底蓋２０との隙間に逃げないようにするために、以下の形態を採用している。

第１に、多層ユニット３０の外周面には、２つのＯリング３５が取り付けられている。具体的には、Ｏリング３５は、上述したメッシュホルダ３３よりも流路形成部３１の開口側に寄った位置にそれぞれ配置されており、すなわち、ガスの流れ方向の上流側のメッシュホルダ３３よりも上流側に一つ配置され、ガスの流れ方向の下流側のメッシュホルダ３３よりも下流側に一つ配置されている。Ｏリング３５は、環状のシール材であり、ゴム製の部材等を利用することができる。なお、多層ユニット３０の左右側面には、Ｏリング３５の位置ずれを抑制するための側面凸部３６が、Ｏリング３５の上流側及び下流側にそれぞれ形成されている。

また、メータボディ１０と突出部１６と多層ユニット３０の上面との密着性を高めるために、メータボディ１０の上面は、シート部材３９を介在させている（図３参照）。このシート部材３９は、ゴムシートといったシート状のシール材である。

第２に、多層ユニット３０の上面、すなわち、多層ユニット３０のうちメータボディ１０と向き合う面には、一対の上面凸部３７が形成されている。個々の上面凸部３７は、多層ユニット３０と一体的に形成されており、ガスの流れ方向と直行する方向にかけて連続的に形成されている。上面凸部３７は、メッシュホルダ３３とＯリング３５との間にそれぞれ配置されている。

また、多層ユニット３０の下面、すなわち、多層ユニット３０のうち底蓋２０の底面と向き合う面に、一対の下面凸部３８が形成されている。個々の下面凸部３８は、多層ユニット３０と一体的に形成されており、ガスの流れ方向と直行する方向にかけて連続的に形成されている。下面凸部３８は、上述したＯリング３５よりも流路形成部３１の開口側に寄った位置にそれぞれ配置されており、すなわち、ガスの流れ方向においてＯリング３５よりも上流側に一つ配置され、ガスの流れ方向の下流側のＯリング３５よりも下流側に一つ配置されている。

図５は、メータボディ１０の要部を底面側から示す説明図である。第３に、図５に示すように、メータボディ１０の底面側の中央領域、すなわち、入口流路部１３と出口流路部１４との間に位置する領域には、底蓋２０側へと台状に突き出した突出部１６が形成されている。この突出部１６は、底蓋２０の内側壁面に内接する矩形状を備えている。この突出部１６は、メータボディ１０と底蓋２０とを組み合わせた際には、底蓋２０の内側（中間流路部２２）へとその高さ分だけ進入し、その状態において底蓋２０に収容された多層ユニット３０の上面と密着するように設定されている。なお、突出部１６の中央部は、軽量化、低コスト化、均肉化の観点から、凹状に窪んだ格好に加工されている。

また、この台状の突出部１６は、ガスの流れと交差する方向にそれぞれ拡幅された一対の拡幅部１６ｂを有している。この一対の拡幅部１６ｂは、ガスの流れ方向において、多層ユニット３０における一対の開口部（ホルダ開口部３３ａ）よりも上流側及び下流側にそれぞれ配置されている。換言すれば、突出部１６において、ガスの流れ方向と平行する側壁部１６ａのうち上流側及び下流側の端部に、ガスの流れ方向と直行する方向に拡幅された一対の拡幅部１６ｂがそれぞれ形成されている。

一方、図２及び図３に示すように、底蓋２０において、その内面側の所定位置には、凹状の溝部２４が形成されている。この溝部２４は、メータボディ１０の拡幅部１６ｂと位置的に対応して形成されており、メータボディ１０と底蓋２０とを組み合わせた際に、ガスの流れ方向と直行する方向に拡幅した拡幅部１６ｂが嵌め合わされるような大きさ・形状に設定されている。

なお、図５に示すように、メータボディ１０において、この突出部１６の上流側及び下流側に位置する辺縁部の外側には、凹状の溝部１７がガスの流れ方向と直行する方向に沿ってそれぞれ形成されている。この溝部１７は、前述の多層ユニット３０の上面凸部３７と位置的に対応して形成されており、多層ユニット３０を収容した状態で底蓋２０をメータボディ１０に組み付けた際には、流路形成部３１から突出した上面凸部３７を内部に収めるように設定されている。

さらに、この溝部１７の外側には、溝部１７に隣り合って所定幅を備える台状の平面部１８が、ガスの流れ方向と直行する方向に沿って形成されている。この平面部１８は、前述の多層ユニット３０のＯリング３５と位置的に対応して形成されており、多層ユニット３０を収容した状態で底蓋２０をメータボディ１０に組み付けた際には、多層ユニット３０に取り付けられたＯリング３５に対して所定の潰し量を確保できるようになっている。

このように本実施形態において、多層ユニット３０とメータボディ１０及び底蓋２０との隙間にガスが逃げにくいような構成が採用されている。ガスが入り込める隙間が存在する場合には、その個体（超音波式ガスメータ１）が有する隙間の大小に応じて、個体毎に、計測誤差が生じるため計測特性が相違する虞がある。低い流速でガスを流す場合には、小さい隙間へガスが流れてしまうといった事態は起こりにくいが、工場用や飲食店といったように大流速でガスを流すようなシーンでは、このような隙間にガスが流れ易い傾向となる。

すなわち、第１の手法に示すように、Ｏリング３５及びシート部材（シート状のシール材）３９を用いることにより、多層ユニット３０と、メータボディ１０及び底蓋２０との間に生じる隙間を塞ぐことができる。また、第２の手法に示すように、上面凸部３７を用いることにより、メータボディ１０（突出部１６）と多層ユニット３０の上面との境界部位を塞ぐことができ、また、下面凸部３８を設けることにより、底蓋２０と多層ユニット３０の下面と境界部位を塞ぐことができる。これにより、多層ユニット３０とメータボディ１０及び底蓋２０との隙間にガスが流れ得るといった事態を効果的に抑制することができる。

一方で、底蓋２０はメータボディ１０に組み付けた場合、底蓋２０の内周壁面に突出部１６が嵌り合うような格好となる。しかしながら、両者を厳密に一致して嵌め合わせることが困難であることから、突出部１６の側壁部１６ａと底蓋２０の内面との間に隙間が生じたり、図６に示すように、両者の合わせ部の角部といったようにＯリング３５がその隙間の全てを埋めることが困難であることから、隙間が生じたりする。

この点、本実施形態において、メータボディ１０には、多層ユニット３０に向けて底蓋２０の内部へと突き出した突出部１６が一体的に形成されている。そして、この突出部１６は、多層ユニット３０おけるガスの流れと交差する方向にそれぞれ拡幅された一対の拡幅部１６ｂを有し、当該一対の拡幅部１６ｂが底蓋２０の内面側に形成された溝部２４にそれぞれ嵌め合わせられている。

係る構成によれば、底蓋２０の内面とメータボディ１０の突出部１６との境界がガスの流れ方向に沿って延在する部位において、底蓋２０における溝部２４と突出部１６の拡幅部１６ｂとが互いに嵌め合うこととなる。そのため、その境界に隙間が生じているような場合には、両者の嵌め合いが障壁となり、隙間へと進入するガスを塞き止めることができる。これにより、メータボディ１０と底蓋２０との合わせ箇所に生じる隙間へのガスの流れを抑制することができるので、多層ユニット３０に流れずに隙間を経由して流れるガスを規制することが可能となり、その結果、計測精度への影響を抑制することができる。

また、本実施形態において、一対の拡幅部１６ｂは、ガスの流れ方向において、多層ユニット３０における一対の開口部（ホルダ開口部３３ａ）よりも上流側と、それよりも下流側とにそれぞれ配置されている。

係る構成によれば、隙間を経由するガスの流れを規制することができるばかりでなく、メッシュホルダ３３のホルダ開口部３３ａよりも上流側及び下流側において、多層ユニット３０の中央部に向かって進入するガスの流れを阻止することができる。これにより、隙間を通じて流れこんだガスが、メッシュホルダ３３のホルダ開口部３３ａを通じてその内部へと流れこむといった事態を抑制することができるので、隙間へのガスの流れによる計測精度への影響を低減することができる。

以上、本実施形態にかかるガスメータについて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されることなく、その発明の範囲において種々の変更が可能である。例えば、突出部が備える拡幅部は少なくとも一つあれば、これにより、隙間に逃げるガスを抑制する効果が得られる。もっとも、上記のようにガスの流れ方向と交差するように一対の拡幅部を設ければ、突出部と本体部との境界における隙間を閉塞できるので、ガスの逃げをさらに効果的に抑制でき、また、多層ユニットの開口部よりも上流側及び下流側にそれぞれ配置することで、前述の効果とともにガスが開口部へと至るといった事態を抑制することができるといったように、さらなる効果を期待できるので好ましい。

１超音波式ガスメータ
１０メータボディ
１３入口流路部
１４出口流路部
１５接続基部
１６突出部
１６a 側壁部
１６ｂ拡幅部
２０底蓋
２１接続基部
２２中間流路部
２４溝部
３０多層ユニット
３１流路形成部
３２整流板
３３メッシュホルダ
３３ａホルダ開口部
３４メッシュ
３５Ｏリング

Claims

筒状のケース内に整流板を多層に配置して、超音波式流速センサによる流速計測が行われる計測流路を形成する多層ユニットと、
ガスの入口流路部とガスの出口流路部との間を連通する中間流路部を形成するとともに、当該中間流路部に前記多層ユニットを収容する本体ユニットと、を有し、
前記本体ユニットは、
前記多層ユニットを内部に収容する断面コ字状の第１の本体部と、
前記第１の本体部がその開口側を突き合わせるように組み付けられ、当該第１の本体部とともに前記中間流路部を形成する第２の本体部と、
前記第２の本体部の開口側に一体的に形成され、前記多層ユニットに向けて前記第１の本体部の内部へと台状に突き出した突出部と、を備え、
前記突出部は、前記第１の本体部において前記多層ユニットを収容する内面側に内接する形状を備えるとともに、前記第１の本体部の内部へとその高さ分だけ進入して前記多層ユニットと密着するように設定されており、
前記突出部は、ガスの流れと交差する方向に拡幅された拡幅部を有し、当該拡幅部が前記第１の本体部の内面側に形成された溝部に嵌め合わせられていることを特徴とするガスメータ。
前記拡幅部は、ガスの流れと交差する方向にそれぞれ一つずつ形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたガスメータ。
前記多層ユニットは、それぞれに超音波式流速センサが臨むようにして配置される一対の開口部を備え、
前記拡幅部のそれぞれは、ガスの流れ方向において、前記多層ユニットにおける一対の開口部よりも上流側と、前記多層ユニットにおける一対の開口部よりも下流側とにそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２に記載されたガスメータ。
前記多層ユニットは、ガスの流れ方向において、前記多層ユニットにおける一対の開口部よりも上流側と、前記多層ユニットにおける一対の開口部よりも下流側とに対応する箇所にその外周面に取り付けられた環状のシール材をそれぞれ備えるとともに、前記突出部と前記多層ユニットとの間にシート状のシール材を介在させていることを特徴とする請求項３に記載されたガスメータ。