JP6448468B2

JP6448468B2 - 超音波流量計

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Publication number: JP6448468B2
Application number: JP2015107478A
Authority: JP
Inventors: 光臣高鍬
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2015-05-27
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2035-05-27
Also published as: JP2016223800A

Description

本発明は、被計測流体の流量を計測する超音波流量計に関するものである。

従来より、被計測流体の流量を計測する超音波流量計に関する技術が種々提案されている。
例えば、下記特許文献１に記載された超音波流量計では、計測室は、仕切り壁によって流入側と流出側とに区分され、被計測流体が流れる流路が形成されたほぼ矩形状の断面を有する筒状の流管が仕切り壁を貫通している。

また、被計測流体が流入する流入部と計測室との間には、双方の空間を仕切る邪魔板が、流入部に流入する被計測流体の流れ方向に対して、ほぼ直角に設けられている。また、邪魔板には、仕切り壁側の端部に円形状の流入口が形成されている。従って、被計測流体は、流入部から邪魔板の上面に当たった後、邪魔板に沿って流れて流入口に入って、再度流管の外壁に当たって、流管の外壁に沿って計測室内を流れて流路に流入するように構成されている。従って、被計測流体は、２回にわたって１８０度の方向転換をされて一定距離流れるため、流れの均一化を図ることが可能となる。

特開２００４−８５２１０号公報

しかしながら、前記した特許文献１に記載された超音波流量計では、流れを十分に均一化するため、被計測流体は、２回にわたって１８０度の方向転換をされて一定距離流れる必要がある。その結果、被計測流体の流量が大流量（例えば、約６０００（リットル／時間）の流量である。）になった場合には、計測室の小型化が難しく、その結果、超音波流量計の小型化が難しいという問題がある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、大流量時の被計測流体の流れを十分に均一化することが可能となると共に、小型化を図ることが可能となる超音波流量計を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る超音波流量計は、被計測流体の流入口と前記被計測流体の流出口が形成されたメータケースと、前記メータケース内に配置されて該メータケース内を通過する前記被計測流体の流量を計測する流量計測ユニットと、を備え、前記流量計測ユニットは、前記被計測流体が流れる断面略矩形状の計測流路部と、前記計測流路部の上流側と下流側に取り付けられた一対の超音波振動子と、を有し、前記メータケースは、前記流入口から前記被計測流体が流れ込む流入路の奥側端部に流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられて前記流入路に連通する開口部が形成されると共に、前記計測流路部の入口側が内側に突出して前記被計測流体が該計測流路部の入口部に流入するように略箱体状に区画された入口バッファ部と、前記流出口に連通すると共に、前記計測流路部の出口側が内側に突出して該計測流路部の出口部から流出した前記被計測流体が外部へ流出するように略箱体状に区画された出口バッファ部と、を有し、前記計測流路部は、入口側の側面が、前記開口部が形成された前記入口バッファ部の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部内に突出して、正面視前記開口部をほぼ覆うように配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る超音波流量計は、請求項１に記載の超音波流量計において、前記メータケースは、前記開口部を閉塞して前記入口バッファ部への前記被計測流体の供給を遮断する遮断弁を有し、前記遮断弁は、前記開口部を介して前記計測流路部の前記入口側の側面に対向するように配置されると共に、該遮断弁と前記開口部との間の第１隙間の距離が、前記開口部と前記計測流路部の前記入口側の側面との間の第２隙間の距離にほぼ等しくなるように配置されていることを特徴とする。

また、請求項３に係る超音波流量計は、請求項１又は請求項２に記載の超音波流量計において、前記開口部は、相対向する前記計測流路部の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る超音波流量計は、請求項３に記載の超音波流量計において、前記計測流路部の前記入口バッファ部内への突出方向において、前記開口部の前記突出方向側の端部が、前記計測流路部の入口部よりも外側へ突出する突出距離は、前記被計測流体が該開口部から前記計測流路部の入口部に直接流入しない所定値以下になるように設定されていることを特徴とする。

また、請求項５に係る超音波流量計は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超音波流量計において、前記メータケースは、前記入口バッファ部と前記出口バッファ部とに挟まれて前記計測流路部の前記一対の超音波振動子が設けられた部分が配置される中央空間部を有することを特徴とする。

更に、請求項６に係る超音波流量計は、被計測流体の流入口と前記被計測流体の流出口が形成されたメータケースと、前記メータケース内に配置されて該メータケース内を通過する前記被計測流体の流量を計測する流量計測ユニットと、を備え、前記流量計測ユニットは、前記被計測流体が流れる断面略矩形状の計測流路部と、前記計測流路部の上流側と下流側に取り付けられた一対の超音波振動子と、を有し、前記メータケースは、前記流入口から前記被計測流体が流れ込む流入路の奥側端部に流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられて前記流入路に連通する開口部が形成されると共に、前記計測流路部の入口側が内側に突出して前記被計測流体が該計測流路部の入口部に流入するように略箱体状に区画された入口バッファ部と、前記流出口に連通すると共に、前記計測流路部の出口側が内側に突出して該計測流路部の出口部から流出した前記被計測流体が外部へ流出するように略箱体状に区画された出口バッファ部と、前記入口バッファ部と前記出口バッファ部とに挟まれて前記計測流路部の前記一対の超音波振動子が設けられた部分が配置される中央空間部と、前記開口部を閉塞して前記入口バッファ部への前記被計測流体の供給を遮断する遮断弁と、を有し、前記計測流路部は、入口側の側面が、前記開口部が形成された前記入口バッファ部の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部内に突出し、前記遮断弁は、前記開口部を介して前記計測流路部の前記入口側の側面に対向するように配置されると共に、該遮断弁と前記開口部との間の第１隙間の距離が、前記開口部と前記計測流路部の前記入口側の側面との間の第２隙間の距離にほぼ等しくなるように配置され、前記開口部は、相対向する前記計測流路部の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されて、該計測流路部の前記入口バッファ部内への突出方向において、前記開口部の前記突出方向側の端部が、前記計測流路部の入口部から突出する突出距離は、所定値以下になるように設定され、該計測流路部は、正面視前記開口部をほぼ覆うように配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る超音波流量計では、略箱体状に区画された入口バッファ部は、流入口から被計測流体が流れ込む流入路の奥側端部に、流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられ、流入路に連通する開口部が形成されている。また、流量計測ユニットの断面矩形状の計測流路部は、入口側の側面が、開口部が形成された入口バッファ部の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部内に突出して、正面視開口部をほぼ覆うように配置されている。

従って、被計測流体は、流入路の奥側端部で、流れ方向が略直角方向に曲げられて入口バッファ部内に流入した後、相対向する計測流路部の側面に当たって、再度側面に沿って、略直角方向、つまり、計測流路部の側面の両高さ方向に曲げられて入口バッファ部内へ流入する。そして、入口バッファ部内に流入した被計測流体は、計測流路部の開口部に対して反対側の側面に沿って該計測流路部の入口部側へ略直角方向に曲げられて流れる。その後、被計測流体は、該計測流路部の入口部に相対向する入口バッファ部の内壁に当たって、再度１８０度の方向転換をして該計測流路部の入口部に流入する。

これにより、被計測流体は、入口バッファ部内へ流入して計測流路部の入口部に流入するまでに複数回、流れ方向が変更されるため、流れが十分に均一化され、大流量（例えば、８０００（リットル／時間）の流量である。）の計測が可能となる。また、略箱体状の入口バッファ部の内壁に設けられる開口部は、該入口バッファ部内に突出する計測流路部によってほぼ覆われる大きさに形成されるため、計測流路部の入口バッファ部内への突出長さを短くすることにより、当該入口バッファ部の小型化を図ることが可能となる。その結果、超音波流量計の小型化を図ることが可能となる。

また、請求項２に係る超音波流量計では、開口部を閉塞して入口バッファ部への被計測流体の供給を遮断する遮断弁は、開口部を介して計測流路部の入口側の側面に対向するように配置されている。また、該遮断弁と開口部との間の第１隙間の距離が、開口部と計測流路部の入口側の側面との間の第２隙間の距離にほぼ等しくなるように配置されている。これにより、遮断弁と開口部との間の第１隙間の距離を狭くして、開口部と計測流路部の入口側の側面との間の第２隙間の距離を狭くすることが可能となり、入口バッファ部の更なる小型化を図ることが可能となる。その結果、超音波流量計の更なる小型化を図ることが可能となる。

また、請求項３に係る超音波流量計では、開口部は、相対向する計測流路部の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されているため、開口部の形成を容易に行うことが可能となる。また、入口バッファ部内へ突出する計測流路部によって、当該開口部を正面視ほぼ覆うように容易に構成することが可能となる。

また、請求項４に係る超音波流量計では、計測流路部の入口バッファ部内への突出方向において、開口部の突出方向側の端部が、計測流路部の入口部よりも外側へ突出する突出距離は、被計測流体が該開口部から計測流路部の入口部に直接流入しない所定値以下になるように設定されている。これにより、被計測流体の流れが十分に均一化され、大流量（例えば、８０００（リットル／時間）の流量である。）の計測が可能となる。その結果、入口バッファ部の小型化を図ることが可能となるため、超音波流量計の小型化を図ることが可能となる。

また、請求項５に係る超音波流量計では、計測流路部の一対の超音波振動子が設けられた部分が、入口バッファ部と出口バッファ部とに挟まれた中央空間部に配置されるため、出口バッファ部の小型化を容易に図ることが可能となる。その結果、超音波流量計の更なる小型化を図ることが可能となる。

また、請求項６に係る超音波流量計では、略箱体状に区画された入口バッファ部は、流入口から被計測流体が流れ込む流入路の奥側端部に、流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられ、流入路に連通する開口部が形成されている。また、流量計測ユニットの断面矩形状の計測流路部は、入口側の側面が、開口部が形成された入口バッファ部の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部内に突出して、正面視開口部をほぼ覆うように配置されている。

従って、被計測流体は、流入路の奥側端部で、流れ方向が略直角方向に曲げられて入口バッファ部内に流入した後、相対向する計測流路部の側面に当たって、再度側面に沿って、略直角方向、つまり、計測流路部の側面の両高さ方向に曲げられて入口バッファ部内へ流入する。そして、入口バッファ部内に流入した被計測流体は、計測流路部の外周面に沿って回り込み、入口バッファ部内の開口部に相対向する内壁に当たる。その後、被計測流体は、入口バッファ部の中央部へ流れて衝突し、計測流路部の開口部に対して反対側の側面に沿って該計測流路部の入口部側へ略直角方向に曲げられて流れる。その後、被計測流体は、該計測流路部の入口部に相対向する入口バッファ部の内壁に当たって、再度１８０度の方向転換をして該計測流路部の入口部に流入する。

また、開口部を閉塞して入口バッファ部への被計測流体の供給を遮断する遮断弁は、開口部を介して計測流路部の入口側の側面に対向するように配置されている。また、該遮断弁と開口部との間の第１隙間の距離が、開口部と計測流路部の入口側の側面との間の第２隙間の距離にほぼ等しくなるように配置されている。これにより、遮断弁と開口部との間の第１隙間の距離を狭くして、開口部と計測流路部の入口側の側面との間の第２隙間の距離を狭くすることが可能となり、入口バッファ部の更なる小型化を図ることが可能となる。その結果、超音波流量計の更なる小型化を図ることが可能となる。

また、開口部は、相対向する計測流路部の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されているため、開口部の形成を容易に行うことが可能となる。また、入口バッファ部内へ突出する計測流路部によって、当該開口部を正面視ほぼ覆うように容易に構成することが可能となる。

また、計測流路部の入口バッファ部内への突出方向において、開口部の突出方向側の端部が、計測流路部の入口部よりも外側へ突出する突出距離は、被計測流体が該開口部から計測流路部の入口部に直接流入しない所定値以下になるように設定されている。これにより、被計測流体の流れが十分に均一化され、大流量（例えば、８０００（リットル／時間）の流量である。）の計測が可能となる。その結果、入口バッファ部の小型化を図ることが可能となるため、超音波流量計の小型化を図ることが可能となる。

また、計測流路部の一対の超音波振動子が設けられた部分が、入口バッファ部と出口バッファ部とに挟まれた中央空間部に配置されるため、出口バッファ部の小型化を容易に図ることが可能となる。その結果、超音波流量計の更なる小型化を図ることが可能となる。

本実施形態に係る超音波流量計の概略構成の一例を示す分解斜視図である。超音波流量計のメータケースのカバーを外した状態を示す正面図である。流量計測ユニットの中央部分の要部断面図である。メータケースの図２におけるＸ１−Ｘ１矢視断面図である。メータケースの図２におけるＸ２−Ｘ２矢視断面図である。入口バッファ部内における燃料ガスの流れの一例を示す説明図である。図６のＸ３−Ｘ３矢視断面における燃料ガスの流れの一例を示す説明図である。流量計測ユニットの入口部と開口部端部とのずれ量を変化させて計測した計測可能な最大流量の測定結果の一例を示す図である。

以下、本発明に係る超音波流量計について具体化した一実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。

［超音波流量計１の概略構成］
先ず、本実施形態に係る超音波流量計１の概略構成について図１乃至図５に基づき説明する。図１はメータケース３のメータ筐体３Ａに流量計測ユニット１１及びカバー３Ｂを取り付ける状態を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る超音波流量計１は、例えば、被計測流体の一例である燃料ガス（例えば、都市ガスやＬＰガス等である。）の流量を計測する燃料ガスメータであって、燃料ガスの配管２の途中に接続された略直方体形状のメータケース３を備えている。

メータケース３は、前面側が開放された略直方体形状に形成されたメータ筐体３Ａに、内側が所定深さ窪んだ略箱体状のカバー３Ｂが各ネジ孔３Ｃを介して前面側にネジ止めされ、内部が気密に保持されるように構成されている。また、メータ筐体３Ａの上面からは、配管２に気密に接続される流入口５と流出口６が長手方向の両端部に突出して設けられており、メータケース３内に連通している。流入口５には配管２を介して燃料ガスが供給される。また、メータケース３内には、メータケース３内を通過する燃料ガスの流量を一対の超音波振動子１２Ａ、１２Ｂ（図３参照）で計測する流量計測ユニット１１が、メータ筐体３Ａの前面側から挿入されて、長手方向に沿って配置される。

ここで、流量計測ユニット１１の概略構成について図１乃至図４に基づいて説明する。図１乃至図４に示すように、流量計測ユニット１１は、流路断面が上下方向に長い矩形状の筒状の計測流路部１５と、計測流路部１５の長手方向中央部の上側に形成された回路ケース１６とから構成されている。

図３に示すように、回路ケース１６内には、計測流路部１５の短辺に対向する位置において（図３中、計測流路部１５の上面側である。）、流れ方向両端部に各超音波振動子１２Ａ、１２Ｂが配置され、超音波が対向面で反射されるＶ字型の超音波の伝搬経路１７が形成される。また、各超音波振動子１２Ａ、１２Ｂの上側には、各超音波振動子１２Ａ、１２Ｂが電気的に接続される計測回路１８Ａが形成された回路基板１８が配置され、燃料ガス等の被計測流体の流量計測値を算出して出力可能に構成されている。

図１乃至図４に示すように、計測流路部１５の入口部１５Ａ及び出口部１５Ｂは、内周面が外側方向へ滑らかに拡がる曲面に形成されている。また、図３及び図４に示すように、複数枚、例えば５枚の分流板１９が、各超音波振動子１２Ａ、１２Ｂの下側に、計測流路部１５の流路断面の長辺に対して平行（図４では、左右方向）で、且つ、流れ方向に平行になるように短辺方向に略等間隔で設けられている。従って、各分流板１９は、各超音波振動子１２Ａ、１２Ｂ間の超音波の伝搬経路１７を含む面と平行になるように計測流路部１５内に設けられている。これにより、各分流板１９によって計測流路部１５内の流れ方向を安定化させることが可能となる。

次に、メータケース３内の概略構成について図１乃至図５に基づいて説明する。図１、図２及び図４示すように、メータ筐体３Ａの長手方向両端部からほぼ等しい距離の位置には、一対の仕切り壁２１Ａ、２１Ｂが、メータ筐体３Ａ内の奥側壁面部から前端部まで全高さに渡って上下方向に対して平行に立設されている。一対の仕切り壁２１Ａ、２１Ｂ間の距離は、流量計測ユニット１１の計測流路部１５の長手方向における回路ケース１６の長さよりも少し長い（例えば、約６ｍｍ長い）距離に設定されている。また、一対の仕切り壁２２Ａ、２２Ｂが、カバー３Ｂ内の奥側壁面部の各仕切り壁２１Ａ、２１Ｂに対向する位置から前端部まで全高さに渡って上下方向に対して平行に立設されている。

また、各仕切り壁２１Ａ、２１Ｂには、前端部の上下方向中央部から奥側方向へ、流量計測ユニット１１の計測流路部１５の断面形状より少し大きい、例えば、計測流路部１５の断面形状よりも外側へ約１ｍｍ〜約３ｍｍ程度大きい上下方向に長い相似な長方形断面の各切り欠き凹部２３Ａ、２３Ｂが形成されている。また、流量計測ユニット１１の計測流路部１５の各仕切り壁２１Ａ、２１Ｂに対向する外周部には、弾性を有するゴム等で形成された所謂Ｏリングを取り付けるための２列のリブ２５がそれぞれ全周に渡って立設されている。

また、図１及び図２に示すように、メータ筐体３Ａ内の長手方向両端部から各仕切り壁２１Ａ、２１Ｂまでにおける、それぞれの上下方向の高さは、計測流路部１５の入口部１５Ａと出口部１５Ｂの上下方向の高さよりも少し大きい高さになるように形成されている。また、メータ筐体３Ａ内の長手方向両端部から各仕切り壁２１Ａ、２１Ｂまで距離は、流量計測ユニット１１の計測流路部１５の各リブ２５から入口部１５Ａと出口部１５Ｂまでのそれぞれの距離よりも所定距離（例えば、約１０ｍｍの距離である。）だけ長くなるように形成されている。

また、メータ筐体３Ａ内の各仕切り壁２１Ａ、２１Ｂ間における上下方向の高さは、流量計測ユニット１１の計測流路部１５の各リブ２５間にＯリングを取り付けて、計測流路部１５のＯリングが取り付けられた部分をメータ筐体３Ａの前面側から各仕切り凹部２３Ａ、２３Ｂに嵌入した際に、回路ケース１６を挿入可能な高さになるように形成されている。

従って、図１、図２及び図４示すように、メータケース３は、流量計測ユニット１１の計測流路部１５の各リブ２５間にＯリングを取り付けて、計測流路部１５のＯリングが取り付けられた部分をメータ筐体３Ａの前面側から各仕切り凹部２３Ａ、２３Ｂに嵌入した後、カバー３Ｂがメータ筐体３Ａの前面側にネジ止めされる。

これにより、メータケース３内に、計測流路部１５の入口部１５Ａが、各仕切り壁２１Ａ、２２Ａから内側に突出する略箱体状に区画された入口バッファ部２７が構成される。また、各仕切り壁２１Ａ、２２Ａと各仕切り壁２１Ｂ、２２Ｂとの間に、回路ケース１６及び計測流路部１５の各リブ２５に挟まれた中央部分が配置される略箱体状に区画された中央空間部２８が構成される。

また、計測流路部１５の出口部１５Ｂが、各仕切り壁２１Ｂ、２２Ｂから内側に突出する略箱体状に区画された出口バッファ部２９が構成される。従って、入口バッファ部２７、中央空間部２８及び出口バッファ部２９は、それぞれ内部が気密に保持されるように構成される。また、入口バッファ部２７と出口バッファ部２９とは、断面が上下方向に長い略矩形状の計測流路部１５によって連通される。また、中央空間部２８のカバー３Ｂに対して反対側の壁面部には、計測回路１８Ａに電気的に接続された外部端子３０が気密に取り付けられ、計測回路１８Ａから出力される燃焼ガスの流量計測値を外部へ出力可能に構成されている。

また、図２、図４及び図５に示すように、メータ筐体３Ａの入口バッファ部２７のカバー３Ｂに対して反対側には、流入口５から燃焼ガスが流れ込む流入路５Ａが上下方向に沿って形成され、流入路５Ａの奥側端部には、略直方体状の流入室３１が入口バッファ部２７に隣り合って形成されている。流入室３１の上下方向（流入方向）に沿った断面形状は、入口バッファ部２７の上下方向（流入方向）に沿った断面形状とほぼ同じに形成されている。

また、流入室３１の入口バッファ部２７側の壁面部には、入口バッファ部２７内に突出する計測流路部１５の軸心に直交する中心軸を有し、計測流路部１５の断面の上下方向の高さＨ１（図２参照）にほぼ等しい直径を有する断面円形の開口部３２が開口されている。また、正面視において、開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部が、計測流路部１５の入口部１５Ａよりも外側へずれたずれ量Ｌ１、つまり、開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部と入口部１５Ａの端面との計測流路部１５の長手方向における距離Ｌ１は、後述のように、所定長さ以下（例えば、０ｍｍから４．５ｍｍ以下である。）となるように設けられている（図８参照）。

また、流入室３１の入口バッファ部２７に対して反対側の壁面部には、開口部３２を閉塞可能な遮断弁３３が配置されている。従って、遮断弁３３は、開口部３２を介して計測流路部１５の側面に対向するように配置されている。また、図４に示すように、遮断弁３３は、通常時には、開口部３２と遮断弁３３との間の隙間（第１隙間）の距離Ｄ１が、開口部３２と計測流路部１５の側面との間の隙間（第２隙間）の距離Ｄ２にほぼ等しくなるように配置され、当該開口部３２を開放している。そして、遮断弁３３は、供給ガス流量等に異常が発生したときに開口部３２を閉塞して、流入室３１と入口バッファ部２７とを強制遮断して、燃焼ガスの供給を停止することが可能となっている。

また、マイクロコンピュータ等を備えた制御部３４が、流量計測ユニット１１の計測回路１８Ａと電気的に接続された外部端子３０と遮断弁３３等に電気的に接続されている。制御部３４は、計測回路１８Ａから出力される燃焼ガスの流量計測値に基づき、供給ガス流量等の異常を検出し、予め定められているガス遮断対象の異常である場合には、遮断弁３３を駆動して開口部３２を閉塞して燃焼ガスの供給を停止する。また、制御部３４は、計測回路１８Ａから出力される燃焼ガスの流量計測値を不図示のパーソナルコンピュータ等に出力可能に構成されている。

上記のように構成されたメータケース３の入口バッファ部２７における燃焼ガスの流れについて図６及び図７に基づいて説明する。図６及び図７に示すように、流入口５に流入した燃焼ガスは、上下方向に沿って流入路５Ａを通って流入室３１に流れ込み、流れ方向に対して略直角に曲がって開口部３２を介して入口バッファ部２７に流れ込む（矢印３５参照）。そして、入口バッファ部２７に流れ込んだ燃焼ガスは、開口部３２に対して相対向する計測流路部１５の側面部に当たった後、この側面部に沿って計測流路部１５の突出方向に直交する入口バッファ部２７の上下方向に流れる（矢印３６参照）。

そして、計測流路部１５の側面部に沿って入口バッファ部２７の上下方向に流れた燃料ガスは、計測流路部１５の外周面に沿ってカバー３Ｂ側へ回り込み、計測流路部１５の側面部に対向するカバー３Ｂの内壁面に当たる。その後、燃焼ガスは、カバー３Ｂの内壁面に沿って入口バッファ部２７の上下方向中央部へ流れて衝突し、カバー３Ｂの内壁面と計測流路部１５の側面部との間の入口バッファ部２７において流れの均一化が図られる（矢印３６参照）。

その後、燃焼ガスは、更に、計測流路部１５の入口部１５Ａの上下両端縁部及びカバー３Ｂ側端縁部の三辺の外周縁部を通過して、計測流路部１５の入口部１５Ａに相対向する入口バッファ部２７の壁面部に当たった後、１８０度の方向転換をされる（各矢印３６、３７参照）。続いて、１８０度の方向転換をされた燃焼ガスは、計測流路部１５内へ流れ込む（各矢印３７、３８参照）。そして、計測流路部１５内に流れ込んだ燃焼ガスは、計測流路部１５の出口部１５Ｂから出口バッファ部２９に流れ込んだ後、出口バッファ部２９に連通する流出口６へ排出される。

従って、開口部３２を介して入口バッファ部２７に流れ込んだ燃焼ガスは、計測流路部１５の側面部や入口バッファ部２７の上下方向の壁面部に当たった後、カバー３Ｂの内壁面に当たり、続いて、カバー３Ｂの内壁面に沿って入口バッファ部２７の上下方向中央部へ流れて衝突する。更に、燃焼ガスは、計測流路部１５の入口部１５Ａに相対向する入口バッファ部２７の壁面部に当たった後、１８０度の方向転換をされて、流れが十分に均一化された後、計測流路部１５の入口部１５Ａに流入する。

これにより、流量計測ユニット１１を介して計測可能な燃焼ガスの流量の大流量化を図り、同一のメータケース３の構成で、広い流領域の計測を行い、且つ、供給ガスの流量等に異常が発生したときには、遮断弁３３を確実に作動させ、燃焼ガスの供給を停止することが可能となる。

ここで、ピストンプルーバ式流量測定装置を用いて、室温２０℃で、超音波流量計１による燃焼ガス（例えば、都市ガス、ＬＰガス等である。）の計測可能な最大流量を測定した測定結果の一例について図８に基づいて説明する。尚、開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部が、計測流路部１５の入口部１５Ａよりも外側へずれたずれ量Ｌ１、つまり、開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部と入口部１５Ａの端面との計測流路部１５の長手方向における距離Ｌ１（図２参照）を０ｍｍから７．５ｍｍまで変化させて、超音波流量計１による燃焼ガスの計測可能な最大流量を測定した。

図８に示すように、計測流路部１５の入口部１５Ａと開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部とのずれ量Ｌ１が、０ｍｍから４．５ｍｍまでのときには、超音波流量計１による燃焼ガスの計測可能な最大流量は、約８０００（リットル／時間）であった。そして、計測流路部１５の入口部１５Ａと開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部とのずれ量Ｌ１が、６．０ｍｍのときには、超音波流量計１による燃焼ガスの計測可能な最大流量は、約６５００（リットル／時間）であった。

また、計測流路部１５の入口部１５Ａと開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部とのずれ量Ｌ１が、７．５ｍｍのときには、超音波流量計１による燃焼ガスの計測可能な最大流量は、約５５００（リットル／時間）であった。従って、計測流路部１５の入口部１５Ａと開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部とのずれ量Ｌ１を、０ｍｍから４．５ｍｍ以下に設定することによって、超音波流量計１による燃焼ガスの計測可能な最大流量は、約８０００（リットル／時間）となり、大流量を計測することが可能となると考えられる。

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る超音波流量計１では、略箱体状に区画された入口バッファ部２７は、流入口５から燃焼ガスが上下方向に沿って流れ込む流入路５Ａの奥側端部に配置される流入室３１に対して、流入路５Ａ内の燃焼ガスの流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられ、流入室３１に連通する開口部３２が形成されている。また、流量計測ユニット１１の断面矩形状の計測流路部１５は、入口バッファ部２７内に突出する側面部が、開口部３２が形成された入口バッファ部２７の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部２７内に突出して、正面視開口部３２をほぼ覆うように配置されている。

従って、燃焼ガスは、流入路５Ａの奥側端部に設けられた流入室３１で、流れ方向が略直角方向に曲げられて入口バッファ部２７内に流入した後、相対向する計測流路部１５の側面部に当たって、再度側面に沿って、略直角方向、つまり、計測流路部１５の側面の両高さ方向に曲げられて入口バッファ部２７内へ流入する。そして、入口バッファ部２７内に流入した燃焼ガスは、計測流路部１５の外周面に沿って回り込み、計測流路部１５の側面部に対向するカバー３Ｂの内壁面に当たる。

その後、燃焼ガスは、カバー３Ｂの内壁面に沿って入口バッファ部２７の上下方向中央部へ流れて衝突し、カバー３Ｂの内壁面と計測流路部１５の側面部との間の入口バッファ部２７において流れの均一化が図られる。そして、燃焼ガスは、更に、計測流路部１５の入口部１５Ａの上下両端縁部及びカバー３Ｂ側端縁部の三辺の外周縁部を通過して、計測流路部１５の入口部１５Ａに相対向する入口バッファ部２７の壁面部に当たった後、１８０度の方向転換をされて計測流路部１５の入口部１５Ａに流入する。

これにより、燃焼ガスは、入口バッファ部２７内へ流入して計測流路部１５の入口部１５Ａに流入するまでに複数回、流れ方向が変更されるため、流れが十分に均一化され、大流量（例えば、８０００（リットル／時間）の流量である。）の計測が可能となる。また、略箱体状の入口バッファ部２７の内壁に設けられる開口部３２は、該入口バッファ部２７内に突出する計測流路部１５によってほぼ覆われる大きさに形成されるため、計測流路部１５の入口バッファ部２７内への突出長さを短くすることにより、当該入口バッファ部２７の小型化を図ることが可能となる。その結果、超音波流量計１の小型化を図ることが可能となる。

また、開口部３２を閉塞して入口バッファ部２７への燃焼ガスの供給を遮断する遮断弁３３は、開口部３２を介して計測流路部１５の側面部に対向するように配置されている。また、該遮断弁３３と開口部３２との間の隙間（第１隙間）の距離Ｄ１が、開口部３２と計測流路部１５の側面との間の隙間（第２隙間）の距離Ｄ２にほぼ等しくなるように配置されている。これにより、遮断弁３３と開口部３２との間の隙間（第１隙間）の距離Ｄ１を狭くして、開口部３２と計測流路部１５の側面との間の隙間（第２隙間）の距離Ｄ２を狭くすることが可能となり、入口バッファ部２７の更なる小型化を図ることが可能となる。その結果、超音波流量計１の更なる小型化を図ることが可能となる。

また、開口部３２は、相対向する計測流路部１５の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されているため、開口部３２の形成を容易に行うことが可能となる。また、入口バッファ部２７内への突出する計測流路部１５によって、当該開口部３２を正面視ほぼ覆うように容易に構成することが可能となる。

また、正面視において、開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部が、計測流路部１５の入口部１５Ａよりも外側へずれたずれ量Ｌ１、つまり、開口部３２の仕切り壁２１Ａに対して反対側の端部と入口部１５Ａの端面との計測流路部１５の長手方向における距離Ｌ１を例えば、０ｍｍから４．５ｍｍ以下とすることによって、燃焼ガスが開口部３２から計測流路部１５の入口部１５Ａに直接流入しないように設定することが可能である。これにより、燃焼ガスの流れが十分に均一化され、大流量（例えば、８０００（リットル／時間）の流量である。）の計測が可能となる。その結果、入口バッファ部２７の小型化を図ることが可能となるため、超音波流量計１の小型化を図ることが可能となる。

また、計測流路部１５の長手方向中央部の上側に、一対の超音波振動子１２Ａ、１２Ｂが設けられた回路ケース１６が、入口バッファ部２７と出口バッファ部２９とに挟まれた中央空間部２８に配置されるため、出口バッファ部２９の小型化を容易に図ることが可能となる。その結果、超音波流量計１の更なる小型化を図ることが可能となる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。

１超音波流量計
３メータケース
５流入口
６流出口
１１流量計測ユニット
１２Ａ、１２Ｂ超音波振動子
１５計測流路部
１５Ａ入口部
１５Ｂ出口部
２７入口バッファ部
２８中央空間部
２９出口バッファ部
３２開口部
３３遮断弁

Claims

被計測流体の流入口と前記被計測流体の流出口が形成されたメータケースと、
前記メータケース内に配置されて該メータケース内を通過する前記被計測流体の流量を計測する流量計測ユニットと、
を備え、
前記流量計測ユニットは、
前記被計測流体が流れる断面略矩形状の計測流路部と、
前記計測流路部の上流側と下流側に取り付けられた一対の超音波振動子と、
を有し、
前記メータケースは、
前記流入口から前記被計測流体が流れ込む流入路の奥側端部に流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられて前記流入路に連通する開口部が形成されると共に、前記計測流路部の入口側が内側に突出して前記被計測流体が該計測流路部の入口部に流入するように略箱体状に区画された入口バッファ部と、
前記流出口に連通すると共に、前記計測流路部の出口側が内側に突出して該計測流路部の出口部から流出した前記被計測流体が外部へ流出するように略箱体状に区画された出口バッファ部と、
を有し、
前記計測流路部は、入口側の側面が、前記開口部が形成された前記入口バッファ部の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部内に突出して、正面視前記開口部をほぼ覆うように配置されていることを特徴とする超音波流量計。
前記メータケースは、前記開口部を閉塞して前記入口バッファ部への前記被計測流体の供給を遮断する遮断弁を有し、
前記遮断弁は、前記開口部を介して前記計測流路部の前記入口側の側面に対向するように配置されると共に、該遮断弁と前記開口部との間の第１隙間の距離が、前記開口部と前記計測流路部の前記入口側の側面との間の第２隙間の距離にほぼ等しくなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波流量計。
前記開口部は、相対向する前記計測流路部の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波流量計。
前記計測流路部の前記入口バッファ部内への突出方向において、前記開口部の前記突出方向側の端部が、前記計測流路部の入口部よりも外側へ突出する突出距離は、前記被計測流体が該開口部から前記計測流路部の入口部に直接流入しない所定値以下になるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の超音波流量計。
前記メータケースは、前記入口バッファ部と前記出口バッファ部とに挟まれて前記計測流路部の前記一対の超音波振動子が設けられた部分が配置される中央空間部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超音波流量計。
被計測流体の流入口と前記被計測流体の流出口が形成されたメータケースと、
前記メータケース内に配置されて該メータケース内を通過する前記被計測流体の流量を計測する流量計測ユニットと、
を備え、
前記流量計測ユニットは、
前記被計測流体が流れる断面略矩形状の計測流路部と、
前記計測流路部の上流側と下流側に取り付けられた一対の超音波振動子と、
を有し、
前記メータケースは、
前記流入口から前記被計測流体が流れ込む流入路の奥側端部に流れ方向に対して略直角方向に隣り合って設けられて前記流入路に連通する開口部が形成されると共に、前記計測流路部の入口側が内側に突出して前記被計測流体が該計測流路部の入口部に流入するように略箱体状に区画された入口バッファ部と、
前記流出口に連通すると共に、前記計測流路部の出口側が内側に突出して該計測流路部の出口部から流出した前記被計測流体が外部へ流出するように略箱体状に区画された出口バッファ部と、
前記入口バッファ部と前記出口バッファ部とに挟まれて前記計測流路部の前記一対の超音波振動子が設けられた部分が配置される中央空間部と、
前記開口部を閉塞して前記入口バッファ部への前記被計測流体の供給を遮断する遮断弁と、
を有し、
前記計測流路部は、入口側の側面が、前記開口部が形成された前記入口バッファ部の内壁に対してほぼ平行になるように該入口バッファ部内に突出し、
前記遮断弁は、前記開口部を介して前記計測流路部の前記入口側の側面に対向するように配置されると共に、該遮断弁と前記開口部との間の第１隙間の距離が、前記開口部と前記計測流路部の前記入口側の側面との間の第２隙間の距離にほぼ等しくなるように配置され、
前記開口部は、相対向する前記計測流路部の側面の高さにほぼ等しい内径を有する断面略円形状に形成されて、該計測流路部の前記入口バッファ部内への突出方向において、前記開口部の前記突出方向側の端部が、前記計測流路部の入口部から突出する突出距離は、所定値以下になるように設定され、
該計測流路部は、正面視前記開口部をほぼ覆うように配置されていることを特徴とする超音波流量計。