JP6108768B2 - 超音波式ガスメータ - Google Patents

Description

本発明は、入口部からガスを流入する入口側ガス流動室と出口部からガスを流出する出口側ガス流動室とを接続する計測用流路が設けられ、
前記計測用流路のうちの横断面形状が矩形状の流量計測部分の内部に、前記流量計測部分の一辺方向に並ぶ複数層の流路部分が、前記流量計測部分における前記一辺方向とは直交する他辺方向に沿う姿勢の複数の整流板を前記一辺方向に沿って間隔を隔てて設置することにより区画された状態で形成され、
前記流量計測部分における前記他辺方向の両側部に、前記流量計測部分を横断させて超音波を送受信する一対の超音波センサが、前記計測用流路の流路長手方向での位置を異ならせた状態で設けられた超音波式ガスメータに関する。

かかる超音波式ガスメータは、一対の超音波センサの計測結果に基づいて流量計測部分を流動するガスの流速を求めて、求めたガスの流速と流量計測部分のガス流路面積との積によって、ガスの流量を求めるようにしたものである。
そして、計測用流路における流量計測部分の内部に、整流板にて区画された複数層の流路部分を備えさせることによって、複数層の流路部分の夫々を流動するガスの流速の均等化を図ることにより、流量計測部分を流動するガスの流速を精度良く求めることができるようにしたものである。
尚、流量計測部分のガス流路面積は、複数層の流路部分の流路面積の和となる。

ちなみに、一般に、一対の超音波センサの計測結果に基づいて求められる流量計測部分を流動するガスの流速は、流量計測部分の内部に形成された複数層の流路部分の夫々を流動するガスの流速の平均速度とは、必ずしも一致しないため、予め実験等により、それを補正する補正係数が定められている。
つまり、一対の超音波センサの計測結果に基づいて求めたガスの流速を補正係数によって補正して、補正したガスの流速と流量計測部分のガス流路面積との積を求めることにより、ガスの流量を精度良く求めるようになっている。

尚、一般に、流量計測部分の横断面形状は、矩形状としての長方形に相当する形状に構成され、そして、複数の整流板が、流量計測部分の長辺方向に沿う姿勢となる状態で設置されて、複数層の流路部分が、流量計測部分の短辺方向に沿って並ぶ状態に形成されることになる。
また、流量計測部分の短辺方向を、鉛直方向に沿わせるようにして、複数層の流路部分が、上下方向に沿って並ぶように構成されることになる。

かかる超音波式ガスメータの従来例として、入口側ガス流動室を形成する第１流路形成部材、出口側ガス流動室を形成する第２流路形成部材、及び、第１流路形成部材の下端側開口部と第２流路形成部材の下端側開口部とを接続する筒状の本体ケースが設けられ、本体ケースの内部に、計測用流路を形成する測定管が、２重管状に嵌合される状態で設けられ、測定管における長手方向の中央部を、流量計測部分に対応する部分として、その中央部に、複数の整流板が設置されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

ちなみに、特許文献１においては、測定管は、その全長に亘って横断面形状が長方形に相当する形状に構成され、そして、測定管における流量計測部分に対応する箇所の両側部には、一対の超音波センサから送信された超音波を通過させる開口部が形成され、一対の超音波センサが、本体ケースに装備されている。

特開２００５−１０６７２６号公報

上述した特許文献１に開示された超音波式ガスメータは、一つの計測用流路を備えるものであるため、特許文献１には記載されていないが、計測可能なガス流量の最大流量が、１０ｍ³／Ｈ程度であると考えることができる。
つまり、特許文献１に開示された超音波式ガスメータは、一般家庭に設置して使用されるものであると考えることができる。

超音波式ガスメータは、一般家庭のみならず、集合住宅や工場等においても設置することが望まれるものとなる。
その場合、計測可能なガス流量の最大流量を、例えば、２５ｍ³／Ｈ〜１６０ｍ³／Ｈの範囲で選択された値にする等、計測可能なガス流量の最大流量が１０ｍ³／Ｈよりも大きな値となる超音波式ガスメータを構成する必要がある。

このような要望を満足させるべく、計測用流路の横断面積を十分に大きくして、流量計測部分を通して、例えば、２５ｍ³／Ｈ〜１６０ｍ³／Ｈの範囲で選択された値のガスを流動させることができるようにして、計測可能なガス流量の最大流量を大きくした超音波式ガスメータを構成することが考えられる。
この場合、横断面積が大きく形成された流量計測部分の内部には、多数枚の整流板が並べられて、多数層の流路部分が形成されることになる。

しかしながら、計測用流路の横断面積を十分に大きくして、横断面積の大きな流量計測部分の内部に多数層の流路部分を形成した場合においては、例えば、横断面積の大きな計測用流路内の内周面側部分を流動するガスの流速と、計測用流路の中央側部分を流動するガスの流速とが大きく異なること等に起因して、多数層の流路部分の夫々に対して流速が同等となる状態でガスを流動させることが難しいため、各層を流動するガスの流速が大きく異なる虞があり、その結果、計測精度が大きく低下する虞がある。

このような計測精度の低下を抑制すべく、流量計測部分の内部の多数層の流路部分の全てを流動するガスを検出する大型の超音波センサを装備して、計測精度の低下を抑制することが考えられるが、そのような大型の超音波センサは、製作が非常に困難で製作し難いものであるため、高価となり、また、駆動エネルギーが大きいためランニングコストが高くなるものであり、実用化できないものである。

従って、計測用流路の横断面積を十分に大きくして、横断面積の大きな流量計測部分の内部に多数層の流路部分を形成した場合においては、多数層のうちの一部の層を流動するガスを超音波センサにて検出して、その検出結果に基づいてガス流量を求めることになるが、各層を流動するガスの流速が大きく異なる虞があることに起因して、計測精度が低下する虞があった。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、大型の超音波センサを装備することなく、計測精度が優れた状態でありながらも、計測可能なガス流量の最大流量が大きな超音波式ガスメータを提供する点にある。

本発明の超音波式ガスメータは、入口部からガスを流入する入口側ガス流動室と出口部からガスを流出する出口側ガス流動室とを接続する計測用流路が設けられ、
前記計測用流路のうちの横断面形状が矩形状の流量計測部分の内部に、前記流量計測部分の一辺方向に並ぶ複数層の流路部分が、前記流量計測部分における前記一辺方向とは直交する他辺方向に沿う姿勢の複数の整流板を前記一辺方向に沿って間隔を隔てて設置することにより区画された状態で形成され、
前記流量計測部分における前記一辺方向の両側部に、前記流量計測部分を横断させて超音波を送受信する一対の超音波センサが、前記計測用流路の流路長手方向での位置を異ならせた状態で設けられたものであって、その第１特徴構成は、
前記計測用流路を形成する流路形成部材、前記整流板、及び、前記超音波センサを備える形態に構成された複数の流量計測ユニットが、前記入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と前記出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、前記流路形成部材の一端側を前記入口側室形成部材に接続し且つ前記流路形成部材の他端側を前記出口側室形成部材に接続する形態にて並列状態で装着され、
前記流路形成部材の一端側のフランジ付接続部が、前記入口側室形成部材又は前記出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して、前記フランジ付接続部におけるフランジ部と前記周壁部との間に第１シール材を位置させかつ前記フランジ部を前記周壁部に接近させるように締付ける締付手段にて締付けた状態で接続され、
前記流路形成部材の他端側の接続用筒部が、前記出口側室形成部材又は前記入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して、前記接続用筒部の外周面と前記差込用孔部の内周面との間に第２シール材を位置させた状態で差込接続されている点を特徴とする。

すなわち、計測用流路を形成する流路形成部材、整流板、及び、超音波センサを備える形態に流量計測ユニットが構成され、そのように構成された複数の流量計測ユニットが、入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、並列状態で装着されるものであるから、計測精度を向上させるために、一つの流量計測ユニットの計測可能なガス流量の最大流量を小さくしても、複数の計測ユニットの夫々が計測可能なガス流量の最大流量の和が、単一の超音波式ガスメータが計測可能なガス流量の最大流量となるため、計測精度が優れた状態で、計測可能なガス流量の最大流量を大きくした超音波式ガスメータを構成することができる。

つまり、流量計測ユニットを構成するにあたり、計測用流路における流量計測部分の横断面積を、その流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速を均等化できる大きさとする形態で、流量計測ユニットを構成することにより、流量計測ユニットの計測精度を向上させることできる。
尚、このように構成された流量計測ユニットが計測可能なガス流量の最大流量は、例えば、１０ｍ³／Ｈ程度となる。

このように構成された流量計測ユニットにおける流量計測部分の一辺方向の幅は極端に大きくならないから、例えば、流量計測部分の内部の複数層の流路部分の全てを流動するガスを検出する超音波センサを装備しても、その超音波センサは極端に大型なものとはならない。
そのため、装備する超音波センサが高価となることを回避でき、また、その駆動エネルギーが小さいためランニングコストが高価となることを回避できる。

そして、そのように計測精度が優れた状態に構成された流量計測ユニットの設置数を、計測するガス流量の最大流量に合わせて選択して、選択した数の流量計測ユニットを、入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、並列状態で装着することにより、計測精度が優れた状態でありながらも、計測可能なガス流量の最大流量が大きな超音波式ガスメータを構成することができるのである。

ちなみに、入口側室形成部材及び出口側室形成部材として、流量計測ユニットの設置数が多いものに対応する大型のものを用意して、流量計測ユニットの設置数が少ない場合にも、流量計測ユニットの設置数が多いものに対応する入口側室形成部材及び出口側室形成部材を用いるようにしてもよいが、流量計測ユニットの設置数に対応する大きさの入口側室形成部材及び出口側室形成部材を形成した方が、流量計測ユニットの設置数が少ない場合において超音波式ガスメータが大型化することを回避できることになる。

要するに、本発明の第１特徴構成によれば、計測精度が優れた状態でありながらも、計測可能なガス流量の最大流量が大きな超音波式ガスメータを提供できる。
また、本発明の第１特徴構成によれば、流路形成部材の一端側に、フランジ付接続部が設けられて、そのフランジ付接続部が、入口側室形成部材又出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して、フランジ付接続用筒部におけるフランジ部と周壁部との間に第１シール材を位置させかつフランジ部を周壁部に接近させるように締付ける締付手段にて締付けた状態で接続される。
また、流路形成部材の他端側に、接続用筒部が設けられ、その接続用筒部が、出口側室形成部材又は入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して、接続用筒部の外周面と差込用孔部の内周面との間に第２シール材を位置させた状態で差込接続される。
つまり、流路形成部材の一端側を、締付手段によって、入口側室形成部材又出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して固定する締付固定形態で接続するようにし、流路形成部材の他端側を、出口側室形成部材又は入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して差込接続する差込接続形態で接続するものであるから、流路形成部材の装着作業、つまり、流量計測ユニットの装着作業の容易化を図ることができるのである。
説明を加えると、流路形成部材の両端側について締付固定形態を採用すると、流路形成部材の両端側の夫々について、面倒な締付作業を必要とするために、流量計測ユニットの装着作業が手間の掛かる面倒な作業となるが、流路形成部材の一端側については、締付固定形態を採用するものの、流路形成部材の他端側については、作業が容易な差込接続形態を採用することにより、流路形成部材の装着作業、つまり、流量計測ユニットの装着作業の容易化を図ることができるのである。
要するに、本発明の第１特徴構成によれば、上記作用効果に加えて、流量計測ユニットの装着作業の容易化を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。

本発明の超音波式ガスメータの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
複数の前記流量計測ユニットが、互いに同一となる状態に構成されている点を特徴とする。

すなわち、複数の流量計測ユニットが、互いに同一となる状態に構成されるものであるから、流量計測ユニットとしては、一つの種類の流量計測ユニットを構成すればよいものとなるため、例えば、流量計測部分の横断面積を異ならせる等により、複数種類の流量計測ユニットを構成するようにする場合に較べて、製作の容易化を図ることができる。

要するに、本発明の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、製作の容易化を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。

本発明の超音波式ガスメータの第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記計測用流路における前記流量計測部分の上流側に隣接する上流側隣接部分及び下流側に隣接する下流側隣接部分が、前記流路長手方向に沿う方向視において、前記流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成されている点を特徴とする。

すなわち、計測用流路における流量計測部分の上流側には、流路長手方向に沿う方向視において、流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成された上流側隣接部分が存在し、そして、計測用流路における流量計測部分の下流側には、流路長手方向に沿う方向視において、流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成された下流側隣接部分が存在するものとなるから、上流側隣接部分及び下流側隣接部分の整流作用によって、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上できるため、ガス流量の計測精度の向上を図ることができるものとなる。

つまり、通常、ガスが消費されると、ガスは計測用流路を上流側から下流側に流動することになるが、例えば、ガスの非消費時において、温度や圧力の変化に伴う呼吸作用によって、ガスが計測用流路を逆流する場合がある等、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流することもある。

本第３特徴構成によれば、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するときには、ガスが上流側隣接部分を流動するときの整流作用によって、ガスの流速の分布が均等化されることにより、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上させることができものとなる。
また、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するときには、ガスが下流側隣接部分を流動するときの整流作用によって、ガスの流速の分布が均等化されることにより、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上させることができものとなる。

このように、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するとき、及び、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するときのいずれにおいても、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上できるものとなるから、一対の超音波センサの計測結果が、流量計測部分を流動するガスの流速を的確に示すものとなるため、ガス流量の計測精度の向上を図ることができる。

要するに、本発明の第３特徴構成によれば、上記第１又は第２特徴構成による作用効果に加えて、ガス流量の計測精度の向上を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。

本発明の超音波式ガスメータの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、
前記計測用流路における前記上流側隣接部分の上流側に連なる上流側部分が、前記上流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有する上流側円筒状流路部分と、その上流側円筒状流路部分の下流側端部と前記上流側隣接部分の上流側端部とを接続する前記上流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる上流側接続流路部分とから構成され、
前記計測用流路における前記下流側隣接部分の下流側に連なる下流側部分が、前記下流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有する下流側円筒状流路部分と、その下流側円筒状流路部分の上流側端部と前記下流側隣接部分の下流側端部とを接続する前記下流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる下流側接続流路部分とから構成されている点を特徴とする。

すなわち、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するとき、換言すれば、入口側室形成部材を流動するガスが計測用流路に流動するときには、入口側室形成部材を流動するガスが、計測用流路における上流側隣接部分の上流側に連なる上流側部分を流動したのち、つまり、上流側円筒状流路部分及び上流側接続流路部分を順次流動したのち、上流側隣接部分に流動することになる。

上流側円筒状流路部分は、上流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有するものであるから、入口側室形成部材を流動するガスが、上流側円筒状流路部分の内部に適切に流動し易いものとなり、そして、上流側円筒状流路部分の内部に流動したガスは、上流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる上流側接続流路部分を通して整流されながら、上流側隣接部分に流動することになる。
ちなみに、上流側接続流路部分は、横断面形状が円筒状の上流側円筒状流路部分を流動するガスの流れの形状を、横断面形状が矩形状の上流側隣接部分を流れる状態に漸次変化させることなる。

したがって、入口側室形成部材から出口側室形成部材に向けて流動するガスの流量が大きいときはもちろんのこと、ガスの流量が小さいときにも、入口側室形成部材の内部を流動するガスを計測用流路における上流側隣接部分に適切に流動させることができるため、入口側室形成部材から出口側室形成部材に向けて流動するガスの流量の多少に拘わらず良好に計測できる。

また、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するとき、換言すれば、出口側室形成部材の内部のガスが計測用流路に逆流するときには、出口側室形成部材の内部のガスが、通常のガス流動時においては下流側隣接部分の下流側に位置することになる下流側部分を流動したのち、つまり、下流側円筒状流路部分及び下流側接続流路部分を順次流動したのち、下流側隣接部分に流動することになる。

下流側円筒状流路部分は、下流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有するものであるから、出口側室形成部材の内部のガスが、下流側円筒状流路部分の内部に適切に流動し易いものとなり、そして、下流側円筒状流路部分の内部に流動したガスは、下流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる下流側接続流路部分を通して整流されながら、下流側隣接部分に流動することになる。
ちなみに、下流側接続流路部分は、横断面形状が円筒状の下流側円筒状流路部分を流動するガスの流れの形状を、横断面形状が矩形状の下流側隣接部分を流れる状態に漸次変化させることなる。

したがって、出口側室形成部材から入口側室形成部材に向けて逆流するガスの流量が大きいときはもちろんのこと、ガスの流量が小さいときにも、出口側室形成部材の内部を流動するガスを計測用流路における下流側隣接部分に適切に流動させることができるため、出口側室形成部材から入口側室形成部材に向けて逆流するガスの流量の多少に拘わらず良好に計測することができる。

要するに、本発明の第４特徴構成によれば、上記第３特徴構成による作用効果に加えて、入口側室形成部材から出口側室形成部材に向けてガスが流動するとき、及び、出口側室形成部材から入口側室形成部材に向けてガスが逆流するときの夫々において、ガスの流量の多少に拘わらず良好に計測できる超音波式ガスメータを提供できる。

本発明の超音波式ガスメータの第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記流路形成部材が、上流側端部分を前記入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、下流側端部分を前記出口側室形成部材の内部に突出させる状態で設けられている点を特徴とする。

すなわち、流路形成部材の上流側端部分を入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、流路形成部材の下流側端部分を出口側室形成部材の内部に突出させるものであるから、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくして、計測精度の向上を図るようにしながらも、全体構成の小型化を図ることができる。

説明を加えると、流動するガスは、種々の要因により、脈動するものであるから、その脈動に拘わらず、計測用流路を流動するガス流量の安定化を図るために、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくすることが望まれるものとなり、特に、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するときの流量に較べて、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するときには、多量のガスが流動する状態が存在するものであるから、計測精度の向上のために、入口側室形成部材の大容量化が望まれるものとなる。

そして、計測用流路は、上流側円筒状流路部分と上流側接続部分からなる上流側部分、上流側隣接部分、流量計測部分、下流側隣接部分、及び、下流側円筒状流路部分と下流側接続部分からなる下流側部分を備えるものであるから、その計測用流路を形成する流路形成部材の流路長手方向に沿う長さは、相当長くなる。

したがって、そのように長くなる流路形成部材を、入口側室形成部材と出口側室形成部材との間に配設するにあたり、一端部を入口側室形成部材に当て付け且つ他端部を出口側室形成部材に当て付けた状態で流路形成部材を配設するようにすると、大容量の入口側室形成部材と大容量の出口側室形成部材とが、流路形成部材の長さ分だけ離れた状態となるため、全体構成が大型化する不都合がある。

本第５特徴構成によれば、流路形成部材の上流側端部分を入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、流路形成部材の下流側端部分を出口側室形成部材の内部に突出させるものであるから、入口側室形成部材と出口側室形成部材とを、流路形成部材の長さよりも短い小さな間隔を隔てた状態で設けることができるため、全体構成の小型化を図ることができる。

つまり、複数の流量計測ユニットにおける流路形成部材の上流側端部分を入口側室形成部材の内部に突出させると、複数の流路形成部材の上流側端部分同士の間に存在する空間が、入口側室形成部材の内部空間として機能し、同様に、複数の流量計測ユニットにおける流路形成部材の下流側端部分を出口側室形成部材の内部に突出させると、複数の流路形成部材の下流側端部分同士の間に存在する空間が、入口側室形成部材の内部空間として機能するため、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくしながらも、入口側室形成部材と出口側室形成部材とを小さな間隔を隔てた状態で位置させるようにして、全体構成の小型化を図ることができるのである。

要するに、本発明の第５特徴構成によれば、上記第４特徴構成による作用効果に加えて、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくして、計測精度の向上を図るようにしながらも、全体構成の小型化を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。

超音波式ガスメータの切欠正面図 同メータの切欠側面図 流量計測ユニットの装着部を示す斜視図 図３に示す流量計測ユニットの装着部を示す縦断正面図 流量計測ユニットの縦断側面図 流量計測ユニットの分解斜視図 流路形成部材の横断平面図 別実施形態の切欠正面図 図８に示す別実施形態の切欠側面図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（超音波式ガスメータの全体構成）
図１及び図２に示すように、上部ケーシング１Ａと下部ケーシング部分１Ｂとからなるケーシング１が設けられ、上部ケーシング１Ａには、入口側口金部２と出口側口金部３とが設けられ、ケーシング１の内部に、入口側口金部２を通して流入したのち出口側口金部３から外部に流出するガスの流量を検出する６個の流量計測ユニットＵが設けられ、各流量計測ユニットＵの夫々には、一対の超音波センサＳ（図６参照）が装備されて、超音波式ガスメータが構成されている。

ちなみに、例示はしないが、６個の流量計測ユニットＵの計測結果に基づいて、入口側口金部２を通して流入したのち出口側口金部３から外部に流出するガスの積算量を演算する運転制御部が設けられ、その運転制御部が、上部ケーシング１Ａの前面部に設けた表示部に、ガスの積算量を表示するように構成されている。
尚、本実施形態の超音波式ガスメータは、一つの流量計測ユニットＵの計測可能なガス流量の最大流量が１０ｍ³／Ｈであるため、ガスの最大流量が６０ｍ³／Ｈの設備に設置可能である。

（ケーシングの内部構成）
ケーシング１の内部構成について説明を加えると、図１及び図２に示すように、入口側口金部２の下部に、地震発生等の異常発生時に遮断される遮断弁Ｖを備えた入口側流路構成体４が接続され、その入口側流路構成体４の下部に、入口側室形成部材５が接続されている。
また、出口側口金部３の下部に、出口側流路構成体６が接続され、その出口側流路構成体６の下部に、出口側室形成部材７が接続されている。

入口側室形成部材５は、図１及び図３に示すように、入口部５ａからガスが流入する入口側ガス流動室Ｍを形成するものであって、有底筒状の本体５Ａと、板状の蓋５Ｂとから構成されている。
出口側室形成部材７は、図１及び図３に示すように、出口部７ａからガスを流出する出口側ガス流動室Ｎを形成するものであって、有底筒状の本体７Ａと、板状の蓋７Ｂとから構成されている。

図１及び図４に示すように、入口側室形成部材５が、本体５Ａと蓋５Ｂとのうちの本体５Ａを出口側室形成部材７の存在側に位置させた状態で設置され、また、出口側室形成部材７が、本体７Ａと蓋７Ｂとのうちの本体７Ａを入口側室形成部材５の存在側に位置させた状態で設置されている。

そして、６個の流量計測ユニットＵが、入口側室形成部材５の本体５Ａと出口側室形成部材７の本体７Ａとの間に、並列状態で装着されている。
具体的には、６個の流量計測ユニットＵが、上下方向に２段に並び、かつ、各段の夫々において左右方向に３個ずつ並ぶ状態で、入口側室形成部材５の本体５Ａと出口側室形成部材７の本体７Ａとの間に装着されている。

（流量計測ユニットの構成）
流量計測ユニットＵには、図４〜図７に示すように、入口側ガス流動室Ｍと出口側ガス流動室Ｎとを接続する計測用流路Ｒを形成する流路形成部材８が装備され、計測用流路Ｒの流路長手方向の中央側部分が、横断面形状が矩形状の流量計測部分Ｒｓとして構成されている。

図５に示すように、流量計測部分Ｒｓの内部には、流量計測部分Ｒｓの一辺方向に並ぶ複数層の流路部分Ｒｒが、流量計測部分Ｒｓの一辺方向とは直交する他辺方向に沿う姿勢の複数枚の整流板９を一辺方向に沿って間隔を隔てて設置することにより区画された状態で形成されている。

ちなみに、本実施形態においては、流量計測部分Ｒｓの横断面形状が、矩形状としての長方形に形成されて、流量計測部分Ｒｓの一辺方向が短辺方向となり、流量計測部分Ｒｓの他辺方向が長辺方向となるように構成され、かつ、流量計測部分Ｒｓの短辺方向が鉛直方向となるように構成されている。つまり、複数層の流路部分Ｒｒが上下方向に並ぶ状態に構成されている。

また、本実施形態においては、図６及び図７の示すように、横断面形状が長方形の筒状体８Ａが、流路形成部材８における流量計測部分Ｒｓの相当箇所に嵌合されて、筒状体８Ａにて、流量計測部分Ｒｓが形成されるように構成されている。
すなわち、流路形成部材８には、筒状体８Ａを嵌合する嵌合部Ｋが、上方側を開口した形態で形成され、嵌合部Ｋに筒状体８Ａを嵌合した状態において、嵌合部Ｋの上方側の開口を蓋体８Ｂ（図５参照）にて閉じるように構成されている。

つまり、流路形成部材８は、筒状体８Ａが嵌合されることにより、計測用流路Ｒにおける流量計測部分Ｒｓを形成するように構成されている。
そして、筒状体８Ａには、予め整流板９が組付けられており、筒状体８Ａを流路形成部材８に装着することにより、整流板９が流路形成部材８に装着されるように構成されている。

図６及び図７に示すように、流路形成部材８における流量計測部分Ｒｓに対応する箇所の長辺側の両側部には、一対の超音波センサＳを嵌合装着する装着孔部１０が、計測用流路Ｒの流路長手方向での位置を異ならせた状態で形成され、流路形成部材８に嵌合された筒状体８Ａの両横側部には、超音波センサＳから送信された超音波を通過させる開口部Ｄが形成されている。

そして、装着孔部１０に嵌合装着された一対の超音波センサＳが、流量計測部分Ｒｓを横断させて超音波を送受信するように構成されている。
すなわち、図５に示すように、一対の超音波センサＳの作動を管理するセンサ制御部Ｈが、蓋体８Ｂの上部に装備されている。そして、センサ制御部Ｈが、一対の超音波センサＳのうちの一方側から他方側に向けて超音波を送信して、他方側が超音波を受信するまでの時間を計測し、引き続き、他方側から一方側に向けて超音波を送信して、一方側が超音波を受信するまでの時間を計測することを繰り返して、計測した時間に基づいて、流量計測部分Ｒｓを流動するガスの流速を求めることを、繰り返すように構成されている。
尚、計測した時間に基づいて流量計測部分Ｒｓを流動するガスの流速を求める構成は、周知であるので、本実施形態では詳細な説明を省略する。

そして、センサ制御部Ｈが、求めたガスの流速と流量計測部分Ｒｓのガス流路面積との積によって、計測用流路Ｒを流動するガスの流量を求めることを繰り返すように構成されている。
ちなみに、一対の超音波センサＳの計測結果に基づいて求められる流量計測部分Ｒｓを流動するガスの流速は、流量計測部分Ｒｓの内部に形成された複数層の流路部分Ｒｒの夫々を流動するガスの流速の平均速度とは、必ずしも一致しないため、予め実験等により、それを補正する補正係数が定められている。

つまり、センサ制御部Ｈが、一対の超音波センサＳの計測結果に基づいて求めたガスの流速を補正係数によって補正して、補正したガスの流速と流量計測部分Ｒｓのガス流動面積との積を求めることにより、ガスの流量を精度良く求めるようになっている。

ちなみに、このようにガスの流量を求めることが、６個の流量計測ユニットＵの夫々にて行われることになり、上述の如く、運転制御部が、６個の流量計測ユニットＵの計測結果に基づいて、入口側口金部２を通して流入したのち出口側口金部３から外部に流出するガスの積算量を演算して、その演算結果を、上部ケーシング１Ａの前面部に設けた表示部に表示することになる。

つまり、運転制御部は、６個の流量計測ユニットＵの夫々について、一対の超音波センサＳの計測時間間隔と求められたガスの流量との積によって、計測時間間隔内に流動したガス量を求め、そして、６個の流量計測ユニットＵの夫々について求めたガス量の和を積算することになる。

尚、本実施形態においては、センサ制御部Ｈが、求めたガスの流速と流量計測部分Ｒｓの流路面積との積によって、計測用流路Ｒを流動するガスの流量を求める場合を例示したが、これに代えて、運転制御部が、６個の流量計測ユニットＵの夫々について、各流量計測ユニットＵにて求められたガスの流速と流量計測部分Ｒｓの流路面積との積を求める形態で実施してもよい。

以上の説明から明らかな如く、流量計測ユニットＵは、計測用流路Ｒを形成する流路形成部材８、整流板９、及び、一対の超音波センサＳを備える形態に構成されるものであり、そして、本実施形態においては、流路形成部材８は、整流板９が組付けられた筒状体８Ａが嵌合装着される形態に構成されている。

（計測用流路の詳細について）
図５及び図７に示すように、計測用流路Ｒにおける流量計測部分Ｒｓの上流側に隣接する上流側隣接部分Ｒｕ及び下流側に隣接する下流側隣接部分Ｒｄが、前記流路長手方向に沿う方向視において、流量計測部分Ｒｓと同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成されている。つまり、上流側隣接部分Ｒｕ及び下流側隣接部分Ｒｄが、流量計測部分Ｒｓにガスを整流しながら流動するための助走路として機能することになる。

したがって、ガスが計測用流路Ｒを上流側から下流側に流動するときや、ガスが計測用流路Ｒを下流側から上流側に逆流するときに、上流側隣接部分Ｒｕや下流側隣接部分Ｒｄの整流作用によって、流量計測部分Ｒｓの複数層の流路部分Ｒｒを流動するガスの流速の均等化を図るようになっている。

計測用流路Ｒにおける上流側隣接部分Ｒｕの上流側に連なる上流側部分ＲＭが、上流側隣接部分Ｒｕの横断面積よりも大きな横断面積を有する上流側円筒状流路部分ＲＭ１と、その上流側円筒状流路部分ＲＭ１の下流側端部と上流側隣接部分Ｒｕの上流側端部とを接続する上流側隣接部分Ｒｕに近づくほど横断面積が漸次小さくなる上流側接続流路部分ＲＭ２とから構成されている。つまり、上流側部分ＲＭが、流量計測部分Ｒｓにガスを整流しながら流動するための助走路として機能することになる。

また、計測用流路Ｒにおける下流側隣接部分Ｒｄの下流側に連なる下流側部分ＲＮが、下流側隣接部分Ｒｄの横断面積よりも大きな横断面積を有する下流側円筒状流路部分ＲＮ１と、その下流側円筒状流路部分ＲＮ１の上流側端部と下流側隣接部分Ｒｄの下流側端部とを接続する下流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる下流側接続流路部分ＲＮ２とから構成されている。つまり、下流側部分ＲＮが、流量計測部分Ｒｓにガスを整流しながら流動するための助走路として機能することになる。

したがって、ガスが計測用流路Ｒを上流側から下流側に流動するときに、入口側室形成部材５のガスを上流側円筒状流路部分ＲＭ１の内部に適切に導入して、上流側接続流路部分ＲＭ２にて整流しながら上流側隣接部分Ｒｕに流動させることにより、流動するガス量の多少に拘わらず、流量計測部分Ｒｓの複数層の流路部分Ｒｒを流動するガスの流速の均等化を図れるようになっている。

また、ガスが計測用流路Ｒを下流側から上流側に逆流するときに、出口側室形成部材７のガスを下流側円筒状流路部分ＲＮ１の内部に適切に導入して、下流側接続流路部分ＲＮ２にて整流しながら下流側隣接部分Ｒｄに流動させることにより、流動するガス量の多少に拘わらず、流量計測部分Ｒｓの複数層の流路部分Ｒｒを流動するガスの流速の均等化を図れるようになっている。

（流量計測ユニットの装着形態）
図４及び図５に示すように、流路形成部材８が、上流側端部分を入口側室形成部材５の内部に突出させ、かつ、下流側端部分を出口側室形成部材７の内部に突出させる状態で設けられている。
ちなみに、本実施形態においては、流路形成部材８における上流側円筒状流路部分ＲＭ１を形成する上流側端部分８ｍよりも少し多い部分が、入口側室形成部材５の内部に突出され、流路形成部材８における下流側円筒状流路部分ＲＮ１を形成する下流側端部分８ｎよりも少し多い部分が、出口側室形成部材７の内部に突出されるようになっている。

したがって、入口側室形成部材５と出口側室形成部材７とを、流路形成部材８の長さよりも近づけた状態で位置させることができるため、入口側室形成部材５と出口側室形成部材７との容量を大きくしても、全体構成の小型化を図ることができるようになっている。

（流量計測ユニットの接続構成）
図５〜図７に示すように、流路形成部材８における上流側に相当する一端側に、フランジ部１１及びナット螺合部１２を備えたフランジ付接続部Ｆが形成されている。
つまり、フランジ部１１よりも先端側に相当する箇所に、ナット１３が螺合するナット螺合部１２が形成されている。

そして、フランジ付接続部Ｆが、入口側室形成部材５の壁部に形成した接続孔部１４の周囲の周壁部に対して、フランジ部１１と周壁部との間に第１シール材１５を位置させかつフランジ部１１を周壁部に接近させるようにナット１３を締付けた状態で接続されている。

ちなみに、本実施形態においては、フランジ部１１を周壁部に接近させるように締付ける締付手段Ｇが、ナット螺合部１２及びナット１３にて構成されることになる。

図５〜図７に示すように、流路形成部材における下流側に相当する他端側に、出口側室形成部材７の壁部に形成した差込用孔部１６に差込み自在な接続用筒部１７が形成されている。
そして、接続用筒部１７が、出口側室形成部材７の差込用孔部１６に対して、接続用筒部１７の外周面と差込用孔部１６の内周面との間に第２シール材１８を位置させた状態で差込接続されている。

ちなみに、本実施形態においては、流路形成部材８における下流側に相当する他端側に、出口側室形成部材７の壁部に形成した差込用孔部１６の周囲の周壁部に接当するフランジ状の接当部１９が設けられて、接続用筒部１７を差込用孔部１６に差込むときに、接当部１９が差込用孔部１６の周囲の周壁部に接当することにより、流路形成部材８と出口側室形成部材７との相対位置を位置決めするように構成されている。

また、本実施形態においては、図６に示すように、接続用筒部１７が、その外周部の一部を切除した異径状に形成され、そして、図示は省略するが、差込用孔部１６が、接続用筒部１７の形状に合わせた異径状に形成されて、接続用筒部１７を差込用孔部１６に差込んだ状態において、流路形成部材８の回動を抑制するように構成されている。

以上の通り、本実施形態においては、流路形成部材８が、入口側室形成部材５に対して締付固定形態で接続され、かつ、出口側室形成部材７に対して差込接続形態で接続されることになり、出口側室形成部材７に対する接続形態として、差込接続形態を採用することにより、流路形成部材８の装着作業、つまり、流量計測ユニットＵの装着作業の容易化を図るようになっている。

〔別実施形態〕
次に、図８及び図９に基づいて、別実施形態について説明するが、この別実施形態は、上述の流量計測ユニットＵを１６個装着して超音波式ガスメータを構成する場合を示すものであり、上述した実施形態と同様な機能を奏する部材については、上述した実施形態と同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。

すなわち、１６個の流量計測ユニットＵが、入口側室形成部材５の本体５Ａと出口側室形成部材７の本体７Ａとの間に、並列状態で装着されている。
具体的には、１６個の流量計測ユニットＵが、上下方向に４段に並び、かつ、各段の夫々において左右方向に４個ずつ並ぶ状態で、入口側室形成部材５の本体５Ａと出口側室形成部材７の本体７Ａとの間に装着されている。

そして、この別実施形態においては、入口側室形成部材５の容量を出口側室形成部材７の容量よりも数倍大きくして、入口側室形成部材５の内部を流動するガスを、１６個の流量計測ユニットＵの計測用流路Ｒに対して、極力均等に流動させることができるように構成されている。

尚、この別実施形態の超音波式ガスメータは、一つの流量計測ユニットＵの計測可能なガス流量の最大流量が１０ｍ³／Ｈであるため、ガスの最大流量が１６０ｍ³／Ｈの設備に設置可能である。

〔その他の別実施形態〕
次に、その他の別実施形態を説明する。
（イ）上記の各実施形態においては、一つの流量計測ユニットＵの計測可能なガス流量の最大流量が１０ｍ³／Ｈである場合を例示したが、一つの流量計測ユニットＵが計測可能なガス流量の最大流量を、１０ｍ³／Ｈよりも増減させた形態で実施してもよい。

（ロ）上記の各実施形態においては、装着する複数の流量計測ユニットＵが、互いに同一となる状態に構成される場合を例示したが、計測可能なガス流量の最大流量が異なる複数種の流量計測ユニットＵを構成して、それら複数種の流量計測ユニットＵを装着する形態で実施してもよい。

（ハ）上記の各実施形態においては、計測用流路Ｒにおける上流側隣接部分Ｒｕの上流側に、上流側円筒状流路部分ＲＭ１と上流側接続流路部分ＲＭ２とから構成される上流側部分ＲＭを設け、計測用流路Ｒにおける下流側隣接部分Ｒｄの下流側に、下流側円筒状流路部分ＲＮ１と下流側接続流路部分ＲＮ２とから構成されている下流側部分ＲＮを設ける場合を例示したが、計測用流路Ｒを下流側から上流側に逆流することが少ない場合には、下流側部分ＲＮを設けない形態で実施してもよく、また、入口側ガス流動室Ｍや出口側ガス流動室Ｎから計測用流路Ｒへのガスの流動が円滑であることが保障される場合には、上流側部分ＲＭ及び下流側部分ＲＮを設けない形態で実施してもよい。

（ニ）上記の各実施形態においては、上流側部分ＲＭに、上流側円筒状流路部分ＲＭ１と上流側接続流路部分ＲＭ２とを備えさせ、且つ、下流側部分ＲＮに、下流側円筒状流路部分ＲＮ１と下流側接続流路部分ＲＮ２とを備えさせる場合を例示したが、上流側円筒状流路部分ＲＭ１を省略して、上流側部分ＲＭには上流側接続流路部分ＲＭ２のみを備えさせるようにし、かつ、下流側円筒状流路部分ＲＮ１を省略して、下流側部分ＲＮには、下流側接続流路部分ＲＮ２のみを備えさせるようにする形態で実施してもよい。

（ホ）上記の各実施形態においては、計測用流路Ｒにおける流量計測部分Ｒｓの上流側や下流側に、流路長手方向に沿う方向視において、流量計測部分Ｒｓと同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成される上流側隣接部分Ｒｕ及び下流側隣接部分Ｒｄを設ける場合を例示したが、計測用流路Ｒを下流側から上流側に逆流することが少ない場合には、下流側部分ＲＮを設けない形態で実施してもよく、また、入口側ガス流動室Ｍや出口側ガス流動室Ｎから計測用流路Ｒへ流動するガスの流速の分布が均等である場合には、上流側隣接部分Ｒｕ及び下流側隣接部分Ｒｄを設けない形態で実施してもよい。

（ヘ）上記の各実施形態においては、流路形成部材８のフランジ付接続部Ｆを入口側室形成部材５に接続し、かつ、流路形成部材８の接続用筒部１７を出口側室形成部材７に接続する場合を例示したが、流路形成部材８のフランジ付接続部Ｆを出口側室形成部材７に接続し、かつ、流路形成部材８の接続用筒部１７を入口側室形成部材５に接続する形態で実施してもよい。

５ 入口側室形成部材
５ａ 入口部
７ 出口側室形成部材
７ａ 出口部
８ 流路形成部材
９ 整流板
１１ フランジ部
１４ 接続孔部
１５ 第１シール材
１６ 差込用孔部
１７ 接続用筒部
１８ 第２シール材
Ｆ フランジ付接続部
Ｇ 締付手段
Ｍ 入口側ガス流動室
Ｎ 出口側ガス流動室
Ｒ 計測用流路
Ｒｄ 下流側隣接部分
ＲＭ 上流側部分
ＲＭ１ 上流側円筒状流路部分
ＲＭ２ 上流側接続流路部分
ＲＮ 下流側部分
ＲＮ１ 下流側円筒状流路部分
ＲＮ２ 下流側接続流路部分
Ｒｒ 流路部分
Ｒｓ 流量計測部分
Ｒｕ 上流側隣接部分
Ｓ 超音波センサ
Ｕ 流量計測ユニット

Claims (5)

1. 入口部からガスを流入する入口側ガス流動室と出口部からガスを流出する出口側ガス流動室とを接続する計測用流路が設けられ、
   前記計測用流路のうちの横断面形状が矩形状の流量計測部分の内部に、前記流量計測部分の一辺方向に並ぶ複数層の流路部分が、前記流量計測部分における前記一辺方向とは直交する他辺方向に沿う姿勢の複数の整流板を前記一辺方向に沿って間隔を隔てて設置することにより区画された状態で形成され、
   前記流量計測部分における前記一辺方向の両側部に、前記流量計測部分を横断させて超音波を送受信する一対の超音波センサが、前記計測用流路の流路長手方向での位置を異ならせた状態で設けられた超音波式ガスメータであって、
   前記計測用流路を形成する流路形成部材、前記整流板、及び、前記超音波センサを備える形態に構成された複数の流量計測ユニットが、前記入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と前記出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、前記流路形成部材の一端側を前記入口側室形成部材に接続し且つ前記流路形成部材の他端側を前記出口側室形成部材に接続する形態にて並列状態で装着され、
   前記流路形成部材の一端側のフランジ付接続部が、前記入口側室形成部材又は前記出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して、前記フランジ付接続部におけるフランジ部と前記周壁部との間に第１シール材を位置させかつ前記フランジ部を前記周壁部に接近させるように締付ける締付手段にて締付けた状態で接続され、
   前記流路形成部材の他端側の接続用筒部が、前記出口側室形成部材又は前記入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して、前記接続用筒部の外周面と前記差込用孔部の内周面との間に第２シール材を位置させた状態で差込接続されている超音波式ガスメータ。
2. 複数の前記流量計測ユニットが、互いに同一となる状態に構成されている請求項１記載の超音波式ガスメータ。
3. 前記計測用流路における前記流量計測部分の上流側に隣接する上流側隣接部分及び下流側に隣接する下流側隣接部分が、前記流路長手方向に沿う方向視において、前記流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成されている請求項１又は２記載の超音波式ガスメータ。
4. 前記計測用流路における前記上流側隣接部分の上流側に連なる上流側部分が、前記上流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有する上流側円筒状流路部分と、その上流側円筒状流路部分の下流側端部と前記上流側隣接部分の上流側端部とを接続する前記上流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる上流側接続流路部分とから構成され、
   前記計測用流路における前記下流側隣接部分の下流側に連なる下流側部分が、前記下流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有する下流側円筒状流路部分と、その下流側円筒状流路部分の上流側端部と前記下流側隣接部分の下流側端部とを接続する前記下流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる下流側接続流路部分とから構成されている請求項３記載の超音波式ガスメータ。
5. 前記流路形成部材が、上流側端部分を前記入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、下流側端部分を前記出口側室形成部材の内部に突出させる状態で設けられている請求項４記載の超音波式ガスメータ。

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