JP6326073B2 - ガスメータ - Google Patents

Description

本発明は、ガスメータに関する。

従来より、ガスの流量を計測するガスメータとして種々のものが知られており、例えば超音波式ガスメータがある。超音波式ガスメータは、超音波周波数で作動する圧電式振動子等からなる一対の音響トランスジューサ（超音波式流速センサ）を備えており、一対の超音波式流速センサは、ガス流路内に一定距離だけ離して配置されている。

ガスメータのボディ本体には、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、ボディ本体の内部には、ガス流入口からガス流出口へと至るガス流路が形成されている。このガス流路は、ガス流入口と連通してガスが上下方向に流れる入口流路部と、ガス流出口と連通してガスが上下方向に流れる出口流路部と、入口流路部と出口流路部とを連通する中間流路部とから構成され、略Ｕ字状に折れ曲がった流路形状を有している。

中間流路部には、ガスの流れを整流する整流板をその内部に配置した筒状の流路ケースが配置されており、入口流路部から出口流路部へと至るガスはこの流路ケース内を流れる。流路ケースの側部には、一対の超音波式流速センサが配置され、当該一対の超音波式流速センサを通じて流路ケース内を流れるガスの流速が計測される。

ところで、入口流路部は、ガスの流れを遮断する遮断弁等を備える関係上、ガスメータの背面側へとガスが一旦流れたり、流路径が部分的に縮小した部位を流れたりするといった複雑な流路構造となっている。この複雑な流路構造により、入口流路部を流れるガスに乱れが生じ、この乱れた状態のガスが流路ケース内に流入することで、流量計測にバラツキが生じ、流量誤差が大きくなってしまうことがある。

そこで、例えば特許文献１には、ガスの流れを整流する整流板を、計測管（流路ケース）の流入口の近傍に配置した構造が開示されている。この整流板は、ボディ本体の底面側から流路部材に取り付けられている。また、例えば特許文献２には、入口流路部に形成された上壁部に、整流板を配設した構造が開示されている。上壁部には、ビス穴を備えるボスが、ガス流れ方向に沿って突出して設けられている。また、整流板は、その板厚方向に貫通されたビス穴を備えており、ビスによってボスに固定される。

特開２００９−１８６４２９号公報 特開２０１０−００８１１６号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示された手法によれば、平板状の整流板をガス流路に組み付けて固定する必要があるため、部品点数の増加を招いたり、組付工数が増加したりするという不都合がある。また、狭いガス流路内での組み付け作業となるため、作業性が悪く、組付工数の増加に繋がっている。

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、部品点数や組付工数の低減を図ることができる超音波式ガスメータを提供することである。

かかる課題を解決するために、本発明は、ガス流入口からガス流出口に至る一連のガス流路が内部に形成されているとともに、底面が開放されたボディ本体と、ボディ本体の底面に配設され、ボディ本体の底面側を覆ってガス流路を閉塞するアンダーカバーと、を備えたガスメータであって、ガス流路内に配置されており、筒状の流路ケースにセンサが組み付けられて構成されている計測ユニットと、計測ユニットの近傍に配置されており、ガス流路内を流れるガスの流れを整流するストレーナと、を有し、ストレーナは、ガス流路の内壁面と対応した外周形状を有する筒部材と、筒部材の一方の端部に連設されているとともに、ガス通路となる開口を備える端壁と、を有し、ガス流路の内壁面によって収容保持されている。

ここで、ガス流路は、ガス流入口と連通する入口流路部と、ガス流出口と連通する出口流路部と、入口流路部及び出口流路部にそれぞれ連通して計測ユニットが収容される中間流路部とから構成されて、略Ｕ字状に折れ曲がった流路形状を備えており、ストレーナは、入口流路部及び出口流路部の一方又は両方の流路部に配置されている。

また、ストレーナは、端壁が筒部材の上端に位置付けられるように流路部に嵌め込まれているとともに、ストレーナの下端がアンダーカバーに形成された受け部によって保持されている。

本発明によれば、ガス流路に対して筒状のストレーナを嵌め込むことで、ガス流路にストレーナが収容保持されるので、ストレーナを簡単に組み付けることができる。この場合、組み付けや固定のための別途の部材が必要ないので、部品点数や組付工数を低減することができる。また、ねじ止めなどの複雑な作業を狭い流路内で行う必要がないので、作業性が向上し、組付工数の低減を図ることができる。

本実施形態に係る超音波式ガスメータの構成を示す正面図 本実施形態に係る超音波式ガスメータの内部構造を模式的に示す断面図 アンダーカバーの要部を模式的に示す斜視図 ストレーナの構成を示す斜視図 ストレーナの組み付け後の状態を模式的に示す説明図 ストレーナの組み付け前の状態を模式的に示す説明図

図１は、本実施形態に係る超音波式ガスメータの構成を示す正面図である。図２は、本実施形態に係る超音波式ガスメータの内部構造を模式的に示す断面図である。本実施形態に係る超音波式ガスメータは、超音波を送受信する一対の超音波式流速センサによりガス流量の計測を行うガスメータである。超音波式ガスメータは、メータボディ１０と、アンダーカバー２０と、計測ユニット３０とを主体に構成されている。

メータボディ１０は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属材料により形成されたボディ本体１０ａと、その正面に設けられる樹脂製のフロントカバー１０ｂを備え、ボディ本体１０ａとフロントカバー１０ｂとの間の隙間に制御基板等を収納している。

ボディ本体１０ａは、その上部に、ガス供給源からの配管が接続されるガス流入口１１ａと、燃焼器等が接続されるガス流出口１１ｂとを備えている。そして、ボディ本体１０ａの内部には、ガス流入口１１ａからガス流出口１１ｂに至る一連のガス流路１２を備えている。

ガス流路１２は、入口流路部１２ａと、中間流路部１２ｂと、出口流路部１２ｃとから構成されており、略Ｕ字状に折れ曲がった流路形状を備えている。これらの流路部１２ａ〜１２ｃは、ガス流入口１１ａからガス流出口１１ｂにかけて、入口流路部１２ａ、中間流路部１２ｂ、出口流路部１２ｃの順番で並んでいる。

入口流路部１２ａは、ガス流入口１１ａと連通し、上下方向に沿って形成されている。入口流路部１２ａの中間部には、円形状の開口部１２ａ１が設定されている。ガス流入口１１ａから流入したガスは下方に向かって流れると、開口部１２ａ１においてメータボディ１０の正面側（前側）から背面側（後側）に向かって流れ、その後向きを変えて再度下方に向かって流れる。開口部１２ａ１には、図示しない遮断弁が設けられている。遮断弁の弁体が正面から背面に向かって突出して開口部１２ａ１を塞ぐことにより、入口流路部１２ａの途中でガスの流れを遮断することができる。

出口流路部１２ｃは、ガス流出口１１ｂと連通し、入口流路部１２ａと同様に上下方向に沿って形成されている。

中間流路部１２ｂは、入口流路部１２ａと出口流路部１２ｃとにそれぞれ連通し、左右方向に沿って形成されている。この中間流路部１２ｂには、計測ユニット３０が収容配置されている。

ボディ本体１０ａの底面は開放された構造となっており、開放された底面側には、ボディ本体１０ａの内部に形成されたガス流路１２が現れている。アンダーカバー２０は、メータボディ１０の底面に配設され、ボディ本体１０ａの底面側を覆ってガス流路１２を閉塞する。アンダーカバー２０は、ボディ本体１０ａと同様、アルミニウムあるいはアルミニウム合金などの金属材料により形成されている。

図３は、アンダーカバー２０の要部を模式的に示す斜視図である。アンダーカバー２０の上面、すなわち、メータボディ１０の内部と正対する面には、凹部２１が長手方向に沿って形成されている。凹部２１は、入口流路部１２ａに対応する入口凹部２１ａと、中間流路部１２ｂに対応する中間凹部２１ｂと、出口流路部１２ｃに対応する出口凹部２１ｃとで構成されている。

入口凹部２１ａ及び出口凹部２１ｃは、中間凹部２１ｂよりも幅広かつ底までの距離（深さ）が大きく形成されている。アンダーカバー２０の上面側における入口凹部２１ａ及び出口凹部２１ｃの周縁形状は、ボディ本体１０ａの底面側における入口流路部１２ａ及び出口流路部１２ｃの周縁形状と対応するように設定されている。一方、中間凹部２１ｂは、その幅が計測ユニット３０の流路ケース３１の外幅と対応し、その深さが流路ケース３１の高さの半分程度となるように設定されている。

入口凹部２１ａにおける周側壁２１ａ１には、受け部２１ａ２が形成されており、本実施形態では、メータボディ１０の正面側及び背面側に対応する二箇所にそれぞれ設定されている。受け部２１ａ２は、入口凹部２１ａの内方に向けて膨出形成されており、周側壁２１ａ１の高さ方向（上下方向）に沿って連続的に形成されている。

計測ユニット３０は、流路ケース３１と、一対の超音波式流速センサ３２と、制御基板３３とを主体に構成されている。流路ケース３１は、その下側半分がアンダーカバー２０の中間凹部２１ｂに挿入固定され、流路ケース３１の軸方向が水平となるように中間流路部１２ｂに配設されている。この配置状態において、一対の超音波式流速センサ３２は、流路ケース３１の上側面に組み付けられている。

流路ケース３１は、ガス流入口１１ａの中心軸とガス流出口１１ｂの中心軸との間の距離よりも長く設定された長尺筒状の部材であり、その一方の開口端部が入口流路部１２ａに、他方の開口端部が出口流路部１２ｃに臨むように配置されている。入口流路部１２ａを流れたガスは、一方の開口端部から流路ケース３１内へと流入し、当該流路ケース３１内を流れた後に、他方の開口端部から出口流路部１２ｃへと流れ出る。流路ケース３１の内部には、ガスの流れを整流するための複数の整流板（図示せず）が積層配置されている。

この流路ケース３１は、長手方向に所要の間隔を空けて設けられた２つのＯリング保持部３６を備えている。２つのＯリング保持部３６は、ゴム状等のＯリングが設けられる部位であって、流路ケース３１を中間凹部２１ｂに配置した場合において、中間凹部２１ｂの両端部にそれぞれ位置する。このため、Ｏリング保持部３６に保持されるＯリングは中間凹部２１ｂに密着し、この密着部位がシール部として機能する。これにより、アンダーカバー２０の入口凹部２１ａ内のガスが、流路ケース３１と中間凹部２１ｂとの隙間を介して出口凹部２１ｃに流入しないように、そのシール性が確保される。なお、Ｏリングはメータボディ１０側にも密着しており、流路ケース３１とメータボディ１０と間に隙間が生じないようにもなっている。

一対の超音波式流速センサ３２は、一方の超音波式流速センサ３２から送信された超音波信号が流路ケース３１の底面にて反射し、他方の超音波式流速センサ３２にて受信される反射型のユニットである。

制御基板３３は、超音波信号の送信処理及び伝播時間の計測等を行う。流路ケース３１の上面には、制御基板３３を保護するための保護ケース（図示せず）が組み付けられている。

以下、本実施形態の特徴の一つであるストレーナ１５について説明する。ここで、図４は、ストレーナ１５の構成を示す斜視図である。図５は、ストレーナ１５の組み付け後の状態を模式的に示す説明図であり、図６は、ストレーナ１５の組み付け前の状態を模式的に示す説明図である。ストレーナ１５は、入口流路部１２ａに配置され、計測ユニット３０に流入するガスの流れ、すなわち、入口流路部１２ａを流れるガスの流れを整流するものである。このストレーナ１５は、計測ユニット３０の近傍、特に、入口流路部１２ａにおける開口部１２ａ１よりも下流領域に配置されている。

ストレーナ１５は、上下方向に延在する筒部材１６と、端壁１７とを主体に構成されている。

筒部材１６は、略四角筒状に形成されており、その外周形状は、入口流路部１２ａの内壁面と対応した形状を備えている。筒部材１６の下端１６ｃは開放されたままとなっている。また、筒部材１６の一部には、流路ケース３１を配置するために必要な開口１６ａが設定されている。

端壁１７は、筒部材１６の上端に連設されており、入口流路部１２ａ内のガスの流れに対して略垂直となる面を構成している。端壁１７の一部には、所要の形状に設定された開口からなるガス通路１７ａが形成されている。このガス通路１７ａは、入口流路部１２ａを流れるガスが当該ガス通路１７ａを通過することで、端壁１７よりも下流側のガスの流れを整流する機能を備えている。ガス通路１７ａは、整流機能から定められる所要の形状に設定されており、本実施形態では、端壁１７の中央部に形成された略矩形状の第１開口１７ａ１と、この第１開口１７ａ１に隣接して前後方向に幅広に形成された略矩形状の第２開口１７ａ２とで構成されている。

このストレーナ１５において、筒部材１６の下端１６ｃ側の周縁部には、外方に向かって突出する突起部１６ｂが形成されている。突起部１６ｂは、開口１６ａの両側にそれぞれ設定されている。個々の突起部１６ｂの上面には、所定の高さのリブ１６ｂ１が形成されている。このリブ１６ｂ１により、高さ方向（上下方向）に対するマージンが突起部１６ｂに付与される。

一方で、ボディ本体１０ａの底面側における入口流路部１２ａの周縁部の所要の位置には、２つの突起部１６ｂに対応した溝部１０ａ１が設定されている。突起部１６ｂと溝部１０ａ１は、ストレーナ１５が入口流路部１２ａに組み付けられた際に、互いに嵌まり合う関係となっている（図５参照）。リブ１６ｂ１を含めた突起部１６ｂの高さは、この溝部１０ａ１の深さよりも多少大きくなるように設定されている。

また、ストレーナ１５の端壁１７には、円筒形の突起からなるボス部１７ｂが立設されている。一方、ボディ本体１０ａの入口流路部１２ａの所要の位置には上壁面が形成されており、当該上壁面にはボス部１７ｂに対応した凸部（図示せず）が設定されている。ボス部１７ｂと凸部は、ストレーナ１５が入口流路部１２ａに組み付けられた際に、相互に嵌まり合う関係となっている（図２参照）。

入口流路部１２ａに対するストレーナ１５の組み付けは、ボディ本体１０ａの底面側から、入口流路部１２ａに対してストレーナ１５を嵌め込むことで行われる。図６に示すように、ストレーナ１５は、端壁１７を先頭に入口流路部１２ａに嵌め込まれる。

このとき、端壁１７に設定されたボス部１７ｂと、入口流路部１２ａの凸部とが嵌り合い、これにより、ストレーナ１５の位置決めがなされる。同様に、筒部材１６に設定された一対の突起部１６ｂは、ボディ本体１０ａ底面側の入口流路部１２ａに設定された一対の溝部１０ａ１に嵌め込まれる。

この際、突起部１６ｂのリブ１６ｂ１の設定により、入口流路部１２ａに嵌め込まれたストレーナ１５の下端（筒部材１６の下端１６ｃ）は、入口流路部１２ａの周縁部よりもわずかに突き出した状態となる。

つぎに、ボディ本体１０ａにアンダーカバー２０が取り付けられると、ボディ本体１０ａの底面側はアンダーカバー２０により覆われ、ガス流路１２が閉塞される。アンダーカバー２０はねじ止め等によりボディ本体１０ａに対して圧着固定される。

アンダーカバー２０の取り付けに起因して、ボディ本体１０ａの底面には、当該アンダーカバー２０による押圧力が作用する。これにより、筒部材１６に設定された一対の突起部１６ｂが、入口流路部１２ａの溝部１０ａ１内に圧入される。また、入口凹部２１ａに設定された一対の受け部２１ａ２がストレーナ１５の下端（筒部材１６の下端１６ｃ）を押圧し、これにより、ストレーナ１５が入口流路部１２ａの内方へ押し入れられるとともに、一対の受け部２１ａ２においてアンダーカバー２０の下端が保持される。

このような状態において、ストレーナ１５は、入口流路部１２ａに嵌まり込み、入口流路部１２ａの内壁面によって収容保持される。

ストレーナ１５を組み付けることで、入口流路部１２ａにおけるガスの流れの途中に、ガス通路１７ａが配置される。ガス通路１７ａを介してガスが流れることで、端壁１７の下流側のガスの流れ、すなわち、計測ユニット３０に流入するガスの流れを整流することができる。その結果、計測ユニット３０に流入するガスの流量ばらつきを抑制することができるので、流量の誤計測の発生や計測ができないといった事態の発生を抑制することができる。

また、ストレーナ１５（筒部材１６）の外周形状が入口流路部１２ａの内壁面と対応した形状に設定されているので、両者の間に生じる隙間を無くすことができる。これにより、入口流路部１２ａを流れるガスが、ストレーナ１５と入口流路部１２ａとの隙間に流れ込むことなく、ガス通路１７ａを流れる。その結果、ストレーナ１５による整流作用を適切に得ることができる。

このように、本実施形態によれば、ストレーナ１５は、入口流路部１２ａの内壁面と対応した外周形状を有する筒部材１６と、筒部材１６の一方の端部に連設されているとともにガス通路１７ａとなる開口を備える端壁１７と、を有している。そして、このストレーナ１５は、入口流路部１２ａの内壁面によって収容保持されている。

この構成によれば、整流用のガス通路１７ａを備える端壁１７が、筒部材１６に一体化して構成されている。また、メータボディ１０の底面側は開放されているので、入口流路部１２ａに対して筒状のストレーナ１５を嵌め込むことで、ストレーナ１５が入口流路部１２ａに収容保持されることとなる。従って、入口流路部１２ａにストレーナ１５を簡単に組み付けることができる。このため、組み付けや固定のための別途の部材が必要なく、部品点数や組付工数の低減を図ることができる。また、ねじ止めなどの複雑な作業が必要ないので、作業性が向上し、組付工数の低減を図ることができる。

また、本実施形態において、ストレーナ１５は、端壁１７が筒部材１６の上方に位置付けられるように入口流路部１２ａに嵌め込まれている。このとき、ストレーナ１５の下端（筒部材１６の下端１６ｃ）がアンダーカバー２０に形成された受け部２１ａ２によって保持されている。

この構成によれば、ストレーナ１５が受け部２１ａ２によって保持されることで、ストレーナ１５がアンダーカバー２０の内部（入口凹部２１ａ）に落下するといった事態を抑制することができる。また、ストレーナ１５の下端（筒部材１６の下端１６ｃ）が、正面側及び背面側の２箇所の受け部２１ａ２によって保持されるので、ストレーナ１５の上下方向の位置を適切に維持することができる。

また、本実施形態においては、入口流路部１２ａにおけるストレーナ１５の位置決めを行う位置決め手段として、端壁１７に立設されている筒状のボス部１７ｂと、ボディ本体１０ａにおける入口流路部１２ａ内に配置される凸部とを備えている。この位置決め手段は、ボス部１７ｂと凸部とが相互に嵌まり合うことで、端壁１７の面方向及び面直方向についてのストレーナ１５の位置決めを行っている。

この構成によれば、ストレーナ１５の位置と高さとを適切に位置決めすることができる。また、ボス部１７ｂと凸部とを相互に嵌め合わすだけで位置決めを行うことができるので、作業性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態においては、入口流路部１２ａにおけるストレーナ１５の固定を行う固定手段として、筒部材１６の下端１６ｃの周縁部において外方に向かって突出する突起部１６ｂと、ボディ本体１０ａの底面側に臨む入口流路部１２ａの周縁部に設定されている溝部１０ａ１とを有している。この固定手段は、突起部１６ｂと溝部１０ａ１とが相互に嵌まり合うことで、ストレーナ１５の固定を行う。

この構成によれば、突起部１６ｂと溝部１０ａ１とが相互に嵌まり合うことで、ストレーナ１５が固定され、そのガタツキの発生を抑制することができる。

また、本実施形態においては、突起部１６ｂには、リブ１６ｂ１が設定されており、突起部１６ｂの高さ方向のマージンがリブ１６ｂ１によって確保されている。この突起部１６ｂは、リブ１６ｂ１の分だけ溝部１０ａ１より突き出すように設定されており、アンダーカバー２０が取り付けられることで、この突起部１６ｂが溝部１０ａ１に圧入される。これにより、ストレーナ１５の固定が強固に行われ、そのガタツキの発生を効果的に抑制することができる。

なお、本実施形態では、ストレーナ１５を入口流路部１２ａにのみ配置するものであるが、出口流路部１２ｃのみに、あるいは、入口流路部１２ａと出口流路部１２ｃのそれぞれにストレーナ１５を配置するものであってもよい。出口流路部１２ｃにストレーナ１５を配置することで、脈動が発生しても、その影響を受けにくい構成とすることができる。なお、出口流路部１２ｃに設けるストレーナ１５の構成は、入口流路部１２ａのものと同様にすることができる。

以上、本実施形態にかかる超音波式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。

１０ メータボディ
１０ａ ボディ本体
１０ａ１ 溝部
１１ａ ガス流入口
１１ｂ ガス流出口
１２ ガス流路
１２ａ 入口流路部
１２ａ１ 開口部
１２ｂ 中間流路部
１２ｃ 出口流路部
１５ ストレーナ
１６ 筒部材
１６ａ 開口
１６ｂ 突起部
１６ｂ１ リブ
１７ 端壁
１７ａ ガス通路
１７ｂ ボス部
２０ アンダーカバー
２１ 凹部
２１ａ 入口凹部
２１ａ１ 周側壁
２１ａ２ 受け部
２１ｂ 中間凹部
２１ｃ 出口凹部
３０ 計測ユニット
３１ 流路ケース
３２ 超音波式流速センサ
３３ 制御基板

Claims (1)

1. ガス流入口からガス流出口に至る一連のガス流路が内部に形成されているとともに、底面が開放されたボディ本体と、
   前記ボディ本体の底面に配設され、前記ボディ本体の底面側を覆って前記ガス流路を閉塞するアンダーカバーと、
   を備えたガスメータであって、
   前記ガス流路内に配置されており、筒状の流路ケースにセンサが組み付けられて構成されている計測ユニットと、
   前記計測ユニットの近傍に配置されており、前記ガス流路内を流れるガスの流れを整流するストレーナと、を有し、
   前記ストレーナは、
   前記ガス流路の内壁面と対応した外周形状を有する筒部材と、
   前記筒部材の一方の端部に連設されているとともに、ガス通路となる開口を備える端壁と、を有し、
   前記ガス流路の内壁面によって収容保持され、
   前記ガス流路は、
   前記ガス流入口と連通する入口流路部と、
   前記ガス流出口と連通する出口流路部と、
   前記入口流路部及び前記出口流路部にそれぞれ連通して前記計測ユニットが収容される中間流路部と、
   から構成されて、略Ｕ字状に折れ曲がった流路形状を備えており、
   前記ストレーナは、前記入口流路部及び前記出口流路部の一方又は両方の流路部に配置され、
   前記ストレーナは、前記端壁が前記筒部材の上端に位置付けられるように前記流路部に嵌め込まれているとともに、前記ストレーナの下端が前記アンダーカバーに形成された受け部によって保持されていることを特徴とするガスメータ。

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