JP6889239B1 - 超音波式ガスメーター - Google Patents

Abstract

【課題】小型化されているとともに、既設のガスの配管に容易に設置し得る超音波式ガスメーターを提供する。【解決手段】一側面にガス流入口１２Ａ、一側面に対向する他側面にガス流出口１３Ａおよび内部にバッファ空間１１Ｃを有する箱体１０と、筒状に形成されて、一端側に流入開口３１Ａが形成され、他端側に流出開口３１ＢＡが形成され、バッファ空間１１Ｃ内に設けられ、ガス流入口１２Ａ、流入開口３１Ａ、流出開口３１ＢＡ、ガス流出口１３Ａが一列に並べられているとともに、流出開口３１ＢＡがガス流出口１３Ａに接続された計測管３１と、超音波を用いて計測管３１を流れるガスの流量を計測する流量計測部（３２Ａ、３２Ｂ、４０）と、ガス流入口１２Ａと流入開口３１Ａとの間に配置され、計測管３１の流入開口３１Ａを覆い、流入開口３１Ａに流入するガスを整流する、板状の整流板２０Ｅと、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、超音波式ガスメーターに関する。

従来から、超音波を用いて計測管を流れるガスの流量を計測する超音波式ガスメーターに関する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１に記載の超音波式ガスメーターでは、正面視略Ｕ字状のガスの流路を備えている。そして、上端側には、ガス流入口およびガス流出口が設けられている。下方には、計測管と、計測管の流入開口周囲の流入側バッファ空間と、計測管の流出開口周囲の流出側バッファ空間とが設けられており、バッファ空間は２つ設けられている。

ガスは、ガス流入口から超音波式ガスメーターに流入すると、まず、ガス流入口から流入側バッファ空間に向けて下方に流れる。次に、ガスは、流入側バッファ空間内で、流れる方向が下方向から横方向へ９０度変えられることも含め、計測管に流入する前に整流される。また、ガスは、計測管の流出開口から流出すると、流出側バッファ空間により整流される。この様にガスが整流されることで、ガスの流量の計測値に含まれる誤差が増大することが抑制されている。そして、ガスを整流するために、流入側バッファ空間および流入側バッファ空間の２つのバッファ空間を設けるために、超音波式ガスメーターのガスの流路は正面視略Ｕ字状に形成されている。その結果、ガス流入口およびガス流出口は、共に超音波式ガスメーターの上面に設けられており、上方に開口している。

特開２０１０−１６４５５８号公報

ところで、小型で容易に設置できる超音波式ガスメーターが求められている。例えば、既設のガスの配管が狭い空間に設けられている飲食店舗等で、エネルギー管理を行うためにガス器具毎に超音波式ガスメーターを新たに設置するとき、小型で容易に設置できる超音波式ガスメーターであれば設置が容易である。

特許文献１に記載の超音波式ガスメーターは、ガス流入口およびガス流出口は共に上方に開口している。このため、真っすぐに延びている既設のガスの配管に対して特許文献１に記載の超音波式ガスメーターを設置する場合、ガス流入口およびガス流出口それぞれにガス管を接続するために、ガスの配管を折り曲げる必要がある。そして、ガスの配管を折り曲げる必要があるため、超音波式ガスメーターの設置が容易でないうえに、超音波式ガスメーターを設置するためにより大きなスペースが必要となる。

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、小型化されているとともに、既設のガスの配管に容易に設置し得る超音波式ガスメーターを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、一側面にガス流入口、前記一側面に対向する他側面にガス流出口および内部にバッファ空間を有する箱体と、筒状に形成されて、一端側に流入開口が形成され、他端側に流出開口が形成され、前記バッファ空間内に設けられ、前記ガス流入口、前記流入開口、前記流出開口、前記ガス流出口が一列に並べられているとともに、前記流出開口が前記ガス流出口に接続された計測管と、超音波を用いて前記計測管を流れるガスの流量を計測する流量計測部と、前記ガス流入口と前記流入開口との間に配置され、前記計測管の前記流入開口を覆い、前記流入開口に流入する前記ガスを整流する、板状の整流板と、を備え、前記整流板は、前記ガス流入口側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されている、超音波式ガスメーターである。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る超音波式ガスメーターであって、前記計測管は、前記ガスが流れる方向に直交する断面形状が矩形状であり、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の前記対向内壁面に平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された複数の仕切り板を備え、前記整流板は、前記計測管内の前記ガスが流れる方向と、前記対向方向と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線の周りに湾曲し、前記湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である、超音波式ガスメーターである。

第１の発明によれば、超音波式ガスメーターは、バッファ空間内に整流板および計測管を設けてガスを整流している。多くの超音波式ガスメーターでは、ガスを整流するために、計測管の流入開口周囲の流入側バッファ空間と、計測管の流出開口周囲の流出側バッファ空間との２つのバッファ空間を設けている。一方、超音波式ガスメーターは、ガス流入口、流入開口、流出開口、ガス流出口が一列に並べられているとともに、バッファ空間内に整流板および計測管を設けてガスを整流しているため、２つのバッファ空間を省くことで小型化されている。

そして、超音波式ガスメーターは、ガス流入口およびガス流出口が互いに反対方向を向いている。これにより、真っすぐに延びている既設のガスの配管に対して、ガス管を折り曲げることなく、ガス流入口およびガス流出口それぞれにガス管を接続できるため、超音波式ガスメーターは既設のガスの配管に容易に設置し得る。従って、超音波式ガスメーターは、小型化されているとともに、既設のガスの配管に容易に設置し得る。

また、整流板はガス流入口側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されている。そして、流入開口からバッファ空間に流入したガスは、整流板に沿って流れる。整流板のガス流入口側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されていることで、ガスは整流板の凸面に沿ってより一層滑らかに流れるとともに、整流板によって経時的に不安定なカルマン渦が生成することが抑止される。これにより、計測管に流入するガスの流れの状態がより安定した流れの状態になり得るため、ガスは、計測管をより均一に流れ得る。その結果、超音波式ガスメーターは、計測管を流れるガスの流量をより一層正確に計測し得る。

第２の発明によれば、整流板は、湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である。従って、整流板の表面はなだらかに湾曲しているため、整流板に沿って流れるガスは、より確実に滑らかに流れるとともに、整流板によって経時的に不安定なカルマン渦が生成することがより確実に抑止される。これにより、計測管に流入するガスの流れの状態が、より確実に安定した流れの状態になり得るため、ガスは、計測管をより確実に均一に流れ得る。その結果、超音波式ガスメーターは、計測管を流れるガスの流量をより確実に一層正確に計測し得る。

実施の形態１に係る超音波式ガスメーターの概略外観を示す上面図である。 図１の超音波式ガスメーターの概略外観を示す側面図である。 図１の超音波式ガスメーターの概略外観を示す側面図である。 図１の超音波式ガスメーターの分解斜視図である。 図２におけるＶ−Ｖ断面図である。 図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。 図１におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 整流板の効果を説明する説明図である。

以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図中にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の記載がある場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸方向は鉛直上方を示し、Ｘ軸方向は超音波式ガスメーター１における右方向を示し、Ｙ軸方向は超音波式ガスメーター１における前方向を示している。図１および図３に白塗りの矢印で示すように、ガスは、超音波式ガスメーター１のＸ軸方向と反対方向側（図１及び図３において左方側）から流入し、Ｘ軸方向側（図１及び図３において右方側）から流出する。以下の説明では、図１及び図３における、超音波式ガスメーター１の左側を上流側とし、右側を下流側とする。また、以下の説明において、超音波式ガスメーター１の付随的な構成については、その図示および詳細な説明を省略する。

●［超音波式ガスメーター１の外観（図１〜図３）］
図１〜図３を用いて、実施の形態１の超音波式ガスメーター１の外観を説明する。図１は超音波式ガスメーター１の上面図を示しており、図２は上流側から視た超音波式ガスメーター１の側面図を示しており、図３は後から視た超音波式ガスメーター１の側面図を示している。

超音波式ガスメーター１は、図１〜図３に示すように、箱状に形成されている。超音波式ガスメーター１では、図１及び図３に白塗りの矢印で示すように、ガスは、まず、ガス流入口１２Ａから超音波式ガスメーター１の内部に流入し、次に、超音波式ガスメーター１の内部で流量が計測され、そして、ガス流出口１３Ａから流出する。超音波式ガスメーター１の上面には、図１に示すように、計測したガスの流量の積算値等を表示する表示手段４０Ａ（ＬＣＤ等）等が設けられている。尚、ガスは、例えば、都市ガス、ＬＰガス等である。

●［超音波式ガスメーター１の構造（図１〜図７）］
次に、図１〜図７を用いて超音波式ガスメーター１の構造について説明する。図４は超音波式ガスメーター１の分解斜視図を示している。また、図５は図２におけるＶ−Ｖ断面図を示しており、図６は図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図を示しており、図７は図１におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図を示している。

超音波式ガスメーター１は、図４に示すように、箱体部材１０、整流板部２０、計測ユニット３０、制御装置４０、カバー部材１４等を有している。箱体部材１０は、アルミ等の金属で成形されており、図４に示すように、筒状の本体部１１と、上流側壁部１２と、下流側壁部１３等を有し、箱状（図１〜図３参照）に形成されている。そして、箱体部材１０（箱体）は、本体部１１に上流側壁部１２および下流側壁部１３が取り付けられたものである。箱体部材１０（箱体）は、図５に示すように、上流側面（一側面）にガス流入口１２Ａ、下流側面（一側面に対向する他側面）にガス流出口１３Ａおよび内部にバッファ空間１１Ｃを有する。

本体部１１は、図４に示すように、上流側および下流側が開口している角筒状に形成されている。また、本体部１１は、図５及び図６に示すように、上流側には上流側壁部１２が取り付けられており、下流側には下流側壁部１３が取り付けられている。本体部１１の上面には、図４に示すように、カバー部材１４の下部が嵌る溝１１Ａおよびコネクター部材１５を嵌める穴１１Ｂ等が設けられている。本体部１１の上面およびカバー部材１４の間には、制御装置４０、電源パック４１等が取り付けられている。また、穴１１Ｂにコネクター部材１５が嵌っていることで、本体部１１の上面は気密に閉鎖される。そして、計測ユニット３０は、コネクター部材１５を介して制御装置４０や電源パック４１に電気的に接続されている。図５および図６に示すように、本体部１１の内側は、バッファ空間１１Ｃとなっており、整流板部２０および計測ユニット３０が取り付けられている。

本体部１１の上流側（Ｘ方向と逆方向側）において、内壁の対向する前側面（Ｙ方向側の面）および後側面（Ｙ方向とは反対側の面）それぞれには、平面視略長方形の嵌合凹部１１ＣＡ、嵌合凹部１１ＣＢが形成されている（図５及び図４参照）。図５に示すように、これらの嵌合凹部１１ＣＡ、嵌合凹部１１ＣＢそれぞれには、整流板部２０の平面視略長方形（図４参照）の板状部２０Ａ、板状部２０Ｂが嵌ることで、整流板部２０が本体部１１に保持される。なお、図４に示すように、整流板部２０は、本体部１１の上流側の開口から差し込まれる。

図７に示すように、本体部１１の内壁面の四隅それぞれには、内側に突出した４つの突出部１１ＣＣ，突出部１１ＣＤ，突出部１１ＣＥ，突出部１１ＣＦを備えている。図示を省略するが、これらの突出部１１ＣＣ〜突出部１１ＣＦは、本体部１１の上流側端から下流側端まで延びている。そして、図７に示すように、前側にある２つの突出部１１ＣＣ、突出部１１ＣＤは、内側に突出した先端部分が計測ユニット３０とほぼ接触し、計測ユニット３０を支持している。

上流側壁部１２は、図４〜図６に示すように、本体部１１の上流側に取り付けられて、本体部１１の上流側面を覆う。上流側壁部１２は、上流側に突出するガス流入口１２Ａと、本体部１１の上流側面を覆う壁部１２Ｂとを備えている。ガス流入口１２Ａは、上流側壁部１２を貫通する貫通孔１２ＡＢを備えており、貫通孔１２ＡＢには、ガス管と接続するための雌螺子部１２ＡＢＡ（図５及び図６参照）が設けられている。

下流側壁部１３は、図４〜図６に示すように、本体部１１の下流側に取り付けられて、本体部１１の下流側面を覆う。また、下流側壁部１３は、上流側および下流側に突出するガス流出口１３Ａと、本体部１１の下流側面を覆う壁部１３Ｂと、シール部１３Ｃとを備えている。ここで、図５および図６に示すように、ガス流出口１３Ａは、上流側に突出する嵌合筒部１３ＡＢと、ガス流出口１３Ａを貫通する貫通孔１３ＡＣとを備えている。嵌合筒部１３ＡＢは、計測ユニット３０の下流端の保持部３１ＢＢに嵌合している。これにより、計測ユニット３０は、保持部３１ＢＢで下流側壁部１３に保持されている。また、嵌合筒部１３ＡＢを計測ユニット３０の下流端の保持部３１ＢＢに、例えば、螺子止めや接着してもよい。貫通孔１３ＡＣは、計測ユニット３０の計測流路３１Ｃと超音波式ガスメーター１の外部とを連通している。また、貫通孔１３ＡＣには、ガス管を接続するための雌螺子部１３ＡＣＡが設けられている。

カバー部材１４は、図２〜図４及び図６に示すように、本体部１１の上側に被せられて螺子止めされている。また、カバー部材１４と本体部１１の上面との間には、制御装置４０および電源パック４１等が配置されている。制御装置４０の表示手段４０Ａ（ＬＣＤ等）の表示が超音波式ガスメーター１の上側から視認できるよう、カバー部材１４の少なくとも一部は透光性を有している（図１参照）。

整流板部２０は、樹脂にて形成されている。整流板部２０は、図４及び図５に示すように、上流側の前端部および後端部それぞれに、平面視矩形の板状部２０Ａ、板状部２０Ｂを有している。図５に示すように、板状部２０Ａ、板状部２０Ｂは、本体部１１の上流側の嵌合凹部１１ＣＡ、嵌合凹部１１ＣＢそれぞれに嵌められている、また、整流板部２０は、図４及び図５に示すように、板状部２０Ａ、板状部２０Ｂそれぞれの側縁部は、略直角に内側に突出している張出部２０Ｃ、張出部２０Ｄを備えている。また、整流板部２０は、張出部２０Ｃと張出部２０Ｄとの間に架け渡された板状の整流板２０Ｅと、張出部２０Ｄから下流側に張り出した板状の計測管当接板２０Ｆとを有している。

整流板２０Ｅは、図５及び図６に示すように、バッファ空間１１Ｃに設けられており、ガス流入口１２Ａと計測管３１の流入開口３１Ａとの間に配置されている。そして、整流板２０Ｅは、板状に形成されており、計測管３１の流入開口３１Ａを覆う。詳細は後述するが、整流板２０Ｅは、計測ユニット３０の流入開口３１Ａに流入するガスを整流する。また、整流板２０Ｅは、ガス流入口１２Ａ側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されている。

そして、整流板２０Ｅの形状は、計測管３１の向きに応じて設定されている。計測管３１内では、ガスが流れる方向（図５および図６においてはガス流方向）は、Ｘ軸方向である。また、詳細は後述するが、図６に示すように、計測管３１内には、ガスを整流する３つの仕切り板３３が所定間隔をあけて配置されており、隣り合う仕切り板３３が対向する方向を対向方向とする。図５及び図６に示すように、整流板２０Ｅは、計測管３１内のガスが流れる方向（図５および図６においてはガス流方向）と、対向方向と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線ＡＬの周りに湾曲している。そして、図６に示すように、整流板２０Ｅは、湾曲軸線ＡＬに直交する平面で切断した断面が円弧状である。なお、本明細書では、円弧状とは、円弧に類似するなだらかに膨らむ曲線形状であればよく、例えば放物線の頂点付近等の形状や楕円弧状といった２次曲線、ペジエ曲線、スプライン曲線等の形状を含む。

計測ユニット３０は、図４〜図６に示すように、樹脂等で形成されている筒状の計測管３１と、計測管３１内に超音波を送受信する超音波素子３２Ａ，３２Ｂ（図５参照）とを備えている。

計測管３１は、図４〜図６に示すように、筒状に形成されており、上流側端（一端側）にガスが流入する流入開口３１Ａが形成され、下流側端（他端側）にガスが流出する流出開口部３１Ｂと、内部にガスの流量の計測に用いる計測流路３１Ｃと、を備えている。また、図５及び図６に示す様に、計測管３１は、バッファ空間１１Ｃ内に設けられ、ガス流入口１２Ａ、流入開口３１Ａ、流出開口部３１Ｂ、ガス流出口１３Ａが一列に並べられている。計測管３１の流入開口３１Ａの後端では、図５に示すように、整流板部２０の計測管当接板２０Ｆの前面に当接しており、計測管当接板２０Ｆに後側から支持されている。また、計測管３１の流出開口部３１Ｂは、図５および図６に示すように、流出開口３１ＢＡと、流出開口３１ＢＡから拡径している保持部３１ＢＢとを備えている。保持部３１ＢＢには、図６に示すように、内側に下流側壁部１３の嵌合筒部１３ＡＢが嵌っている。また、図４に示すように、保持部３１ＢＢは、周方向に長い４つの孔（３つの孔は図４の孔３１ＢＢＡ、孔３１ＢＢＢ、孔３１ＢＢＣ、もう１つの孔は図示省略）を有している。

図５及び図６に示すように、計測管３１は、流出開口３１ＢＡがガス流出口１３Ａに接続されている。ガス流出口１３Ａの嵌合筒部１３ＡＢと計測管３１の保持部３１ＢＢとの間にシール部１３Ｃが設けられており、ガス流出口１３Ａの嵌合筒部１３ＡＢと計測ユニット３０との間はシール部１３Ｃによって密閉されている。このため、計測管３１の流出開口３１ＢＡから流出するガスは、バッファ空間１１Ｃに漏れることなく、ガス流出口１３Ａから流出する。

また、上述したが、図７に示すように、本体部１１の前側にある２つの突出部１１ＣＣおよび突出部１１ＣＤは、角部から内側に突出（図７において左から右側に突出）し、計測ユニット３０と接触している。また、計測管当接板２０Ｆは、図５に示すように、計測ユニット３０の計測管３１の上流側端の下部に当接している。これらにより、計測ユニット３０は支持されている。この様に支持されていることで、計測管３１が本体部１１に対して傾くことが抑止されている。その結果、計測管３１を流れるガスの流量の計測に誤差が生じることをより確実に抑えることができる。以上の様に、計測管３１は、筒状に形成されており、上流側（一端側）に流入開口３１Ａが形成され、右端側（他端側）に流出開口３１ＢＡが形成され、バッファ空間１１Ｃ内に設けられるとともに、流出開口３１ＢＡがガス流出口１３Ａに接続されている（図４〜図６参照）。

計測管３１は、図５及び図６に示すように、ガスが流れる方向（図５及び図６におけるガス流方向）に直交する断面形状が矩形状であり、対向している２組の対向内壁面を備えている。また、計測管３１は、図５〜図７に示すように、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の対向内壁面３１Ｄに平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された３つ（複数）の仕切り板３３を備えている。仕切り板３３は、計測管３１の計測流路３１Ｃ内に設けられており、計測流路３１Ｃ内を流れるガスを整流する。なお、仕切り板３３の数は２つ以上であればよく、例えば４つでもよい。

図５に示すように、ガスの流量を計測するために計測ユニット３０には、一対の超音波素子３２Ａ、超音波素子３２Ｂ（例えば超音波受発信センサ）が、計測流路３１Ｃ内における所定個所に配設されている。超音波素子３２Ａは上流側に設けられており、超音波素子３２Ｂは下流側に設けられている。超音波素子３２Ａ，３２Ｂは共に超音波を送受信ができ、計測流路３１Ｃ内に超音波を伝搬させることが出来る。ここで、超音波は、上流側の超音波素子３２Ａと下流側の超音波素子３２Ｂとの間を伝搬する過程で、計測流路３１Ｃの内壁で１回反射する。

超音波素子３２Ａ，３２Ｂの設けられた２点間において、上流側の超音波素子３２Ａが超音波を発信してから下流側の超音波素子３２Ｂが超音波を受信するまでの伝播時間Ｔ１が計測される。またこの逆に、下流側の超音波素子３２Ｂが超音波を発信してから上流側の超音波素子３２Ａが超音波を受信するまでの伝播時間Ｔ２が計測される。そして、超音波の伝搬速度は、ガス流内ではガスの流速に応じて変化することを応用して、次の様に、計測管３１の計測流路３１Ｃを流れるガスの流量を算出する。まず、ガスが流れる方向に対する超音波が伝播する方向の角度を「θ」、ガスの流速を「Ｕ」、超音波素子３２Ａと超音波素子３２Ｂとの間で超音波が伝播する距離を「Ｌ」とした場合、以下の（式１）よりガスの流速を求めることができる。また、超音波式ガスメーター１を校正して、超音波式ガスメーター１が計測するガスの流量の値を補正する係数である流量係数Ｋを算出する。超音波式ガスメーター１の使用時には、以下の（式２）より、この算出した流速Ｕに計測流路３１Ｃの断面積（ガス流方向に直交する断面の面積）Ｓと流量係数Ｋとを積算して流量Ｑを算出し、流量Ｑを計測結果とする。
Ｕ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２）） （式１）
Ｑ＝Ｕ・Ｓ・Ｋ （式２）

制御装置４０は、表示手段４０Ａ、ＣＰＵ等が搭載された電子回路基板であり、電源パック４１、一対の超音波素子３２Ａ、３２Ｂ等が接続されている。制御装置４０は、上述したように、一対の超音波素子３２Ａ、３２Ｂを用いて、計測ユニット３０の計測管３１を流れるガスの流量を計測し、計測したガスの流量の情報を表示手段４０Ａに表示させる。なお、制御装置４０と、超音波素子３２Ａ，３２Ｂにて、超音波を用いて計測ユニット３０の計測管３１を流れるガスの流量を計測する流量計測部が構成されている。

●［整流板２０Ｅによるガスの整流（図５〜図８）］
次に、図６、図８を用いて、整流板２０Ｅがガスの流れを整流することについて説明する。図８は、図６に対して整流板２０Ｅを省略した場合のバッファ空間１１Ｃのガスの流れを説明する説明図である。

図７、図５及び図６に示すように、計測管３１周囲の空間のうち、計測管３１に対して、Ｚ方向側の空間およびＺ方向側の反対側の空間は、容積が比較的大きく形成されており、バッファ空間１１Ｃ内で主にバッファとして機能する空間である。そして、これらの空間でより多くのガスが整流されるよう、これらの空間よりも、計測ユニット３０のＹ方向側の空間と、Ｙ方向側の反対側の空間は、容積が比較的小さい構成となっている。

また、図２および図６に示すように、ガス流入口１２Ａの開口を覆うように整流板２０Ｅが設けられている。このため、図６に示すように、ガス流入口１２Ａからバッファ空間１１Ｃに流入したガスは、整流板２０Ｅに効率よく整流され、計測管３１に対してＺ方向側の空間およびＺ方向側の反対側の空間に効率的にガスが流入する。

さらに、図５に示すように、整流板部２０の張出部２０Ｃ、張出部２０Ｄおよび整流板２０Ｅは一体に形成されており、バッファ空間１１Ｃの上流側で、Ｙ軸方向（図５における上下方向）に横断している。これにより、ガス流入口１２Ａからガスが流入すると、一体に形成された整流板部２０の張出部２０Ｃ、張出部２０Ｄおよび整流板２０Ｅによって、計測管３１に対してＺ方向側の空間およびＺ方向側の反対側の空間に効率的にガスが流入する。一方、計測ユニット３０のＹ方向側の空間およびＹ方向側の反対側の空間の２つの空間に（図６参照）向けて流れることが抑止されている。

図６に示すように、ガスは、バッファ空間１１Ｃ内で整流される。ガス流入口１２Ａからバッファ空間１１Ｃに流入したガスは、図６に示す、ガス流１０１〜ガス流１０４の様に、まず、整流板２０Ｅに沿って流れてバッファ空間１１Ｃの周壁と整流板２０Ｅとの隙間を通る。次に、ガスは、バッファ空間１１Ｃの周壁に沿って流れ、バッファ空間１１Ｃの奥（下流側）まで流れる。さらに、ガスは、計測管３１の外周に沿って奥（下流側）から上流側（図６における左側）に流れると、整流板２０Ｅと流入開口３１Ａとの隙間を流れる。そして、ガスは、整流板２０Ｅに沿って流れた後、流入開口３１Ａから計測管３１内に流入する。以上の様に、ガスが、バッファ空間１１Ｃ内の上述した経路を流れるよう、整流板２０Ｅにより整流されていることで、ガスの流れが均一化される。

一方、図６に対して整流板２０Ｅを省略した場合、ガスは整流板２０Ｅに整流されない。図８に示すように、ガス流入口１２Ａからバッファ空間１１Ｃに流入したガスは、一部は図８に示すガス流１１１、１１４の様にバッファ空間１１Ｃの周壁に沿って流れ、一部は図８に示すガス流１１２およびガス流１１３の様に、ガス流入口１２Ａから計測管３１の流入開口３１Ａに直接流入する。これにより、流入開口３１Ａに流入するガス流に乱流が生じ、その結果、計測管３１内に乱流が生じる。また、図８に示すガス流１１５およびガス流１１６の様に、一部のガスが渦を巻いていることで、流入開口３１Ａに流入するガス流に乱流を生じさせる。これによっても、計測管３１内に乱流が生じる。このように、整流板２０Ｅによって整流されていないことで、計測管３１内に乱流が生じる。

以上の様に、超音波式ガスメーター１に対して整流板２０Ｅを省略した場合、バッファ空間１１Ｃでは、整流されていないために、ガスの乱流が流入開口３１Ａから流入し、これにより計測流路３１Ｃ内に乱流が生じることで、計測管３１を流れるガスの流量の計測の誤差を増大させる。これに対して、超音波式ガスメーター１は、ガスの乱流が流入開口３１Ａから流入したとしても、ガス流入口１２Ａから計測管３１の流入開口３１Ａに乱流が直接流入することを整流板２０Ｅが抑止し、さらに、整流板２０Ｅがガスを整流することで、ガスの乱流が流入開口３１Ａから計測流路３１Ｃに流入することが抑止される。

●［超音波式ガスメーター１の効果（図６、図８）］
次に、図６、図８を用いて、超音波式ガスメーター１の効果について説明する。

整流板２０Ｅは、流入開口３１Ａを覆っていることにより、ガスがガス流入口１２Ａから計測管３１の流入開口３１Ａに直接流入することを抑止できる（図６参照）。また、整流板２０Ｅは、計測管３１の流入開口３１Ａに流入するガスを整流することで、計測管３１の流入開口３１Ａに流入するガスの流れの状態をより安定した均一な状態にすることが出来る（図６参照）。これにより、計測管３１内を流れるガスの流れの状態がより安定した状態になる。流量計測部（３２Ａ、３２Ｂ、４０）は、計測管３１を流れるガスの流量を計測するが、整流板２０Ｅにより計測管３１内を流れるガスの流れの状態がより安定した状態になることで、ガスの流量の計測値に含まれる誤差が増大することが抑制されている。

以上で説明した様に、超音波式ガスメーター１は、バッファ空間１１Ｃ内に整流板２０Ｅおよび計測管３１を設けてガスを整流している。多くの超音波式ガスメーターでは、ガスを整流するために、計測管の流入開口周囲の流入側バッファ空間と、計測管の流出開口周囲の流出側バッファ空間との２つのバッファ空間を設けている。一方、超音波式ガスメーター１は、バッファ空間１１Ｃ内に整流板２０Ｅおよび計測管３１を設けてガスを整流しているため、２つのバッファ空間を省くことにより小型化されている。

そして、超音波式ガスメーター１は、ガス流入口１２Ａおよびガス流出口１３Ａが互いに反対方向を向いている（図５参照）。これにより、真っすぐに延びている既設のガスの配管に対して、ガス管を折り曲げることなく、ガス流入口１２Ａおよびガス流出口１３Ａそれぞれにガス管を接続できるため、超音波式ガスメーター１を既設のガスの配管に容易に設置し得る。従って、超音波式ガスメーターは、小型化されているとともに、既設のガスの配管に容易に設置し得る。

また、整流板２０Ｅはガス流入口１２Ａ側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されている。そして、ガス流入口１２Ａからバッファ空間１１Ｃに流入したガスは、整流板２０Ｅの凸面に沿って流れる。整流板２０Ｅのガス流入口１２Ａ側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されていることで、ガスは整流板２０Ｅの凸面に沿ってより一層滑らかに流れるとともに、整流板２０Ｅによって経時的に不安定なカルマン渦が生成することが抑止される。これにより、計測管３１に流入するガスの流れの状態がより安定した流れの状態になり得るため、ガスは、計測管３１の計測流路３１Ｃ内をより均一に流れ得る。その結果、超音波式ガスメーター１は、計測管３１を流れるガスの流量をより一層正確に計測し得る。

また、整流板２０Ｅは、湾曲軸線ＡＬに直交する平面で切断した断面が円弧状である（図６参照）。従って、整流板２０Ｅの表面はなだらかに湾曲しているため、整流板２０Ｅに沿って流れるガスは、より確実に滑らかに流れるとともに、整流板２０Ｅによって経時的に不安定なカルマン渦が生成することがより確実に抑止される。これにより、計測管３１に流入するガスの流れの状態が、より確実に安定した流れの状態になり得るため、ガスは、計測管３１の計測流路３１Ｃ内をより確実に均一に流れ得る。その結果、超音波式ガスメーターは、計測管３１を流れるガスの流量をより確実に一層正確に計測し得る。

本発明の超音波式ガスメーター１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、本体部１１の材質は、アルミダイカストに限定されない。また、整流板部２０の材質は、樹脂に限定されない。本体部１１や整流板部２０の材質には、種々の金属や樹脂を用いることができる。

整流板２０Ｅは、ガス流入口１２Ａと流入開口３１Ａとの間に配置され、計測管３１の流入開口３１Ａを覆えばよく、整流板部２０の一部として構成されていなくてもよい。例えば、整流板２０Ｅと本体部１１とを一体に形成してもよい。

また、整流板２０Ｅは、必ずしも、ガス流入口１２Ａ側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されていなくとも良い。整流板２０Ｅは、湾曲軸線ＡＬに直交する平面で切断した断面（図６参照）が円弧状でなくともよい。整流板２０Ｅは、湾曲軸線ＡＬの周りに湾曲しなくともよい。整流板２０Ｅを、例えば、平板状に形成してもよく、断面をＷ字状や、Ｖ字状や、逆Ｕ字や、逆Ｖ字状や、Ω字状や、μ字状に形成してもよい。

１ 超音波式ガスメーター
１０ 箱体部材（箱体）
１１ 本体部
１１Ａ 溝
１１Ｂ 穴
１１Ｃ バッファ空間
１１ＣＡ，１１ＣＢ 嵌合凹部
１１ＣＣ，１１ＣＤ，１１ＣＥ，１１ＣＦ 突出部
１２ 上流側壁部
１２Ａ ガス流入口
１２ＡＢ 貫通孔
１２ＡＢＡ 雌螺子部
１２Ｂ 壁部
１３ 下流側壁部
１３Ａ ガス流出口
１３ＡＢ 嵌合筒部
１３ＡＣ 貫通孔
１３ＡＣＡ 雌螺子部
１３Ｂ 壁部
１３Ｃ シール部
１４ カバー部材
１５ コネクター部材
２０ 整流板部
２０Ａ 板状部
２０Ｂ 板状部
２０Ｃ 張出部
２０Ｄ 張出部
２０Ｅ 整流板
２０Ｆ 計測管当接板
３０ 計測ユニット
３１ 計測管
３１Ａ 流入開口
３１Ｂ 流出開口部
３１ＢＡ 流出開口
３１ＢＢ 保持部
３１ＢＢＡ〜３１ＢＢＣ 孔
３１Ｃ 計測流路
３１Ｄ 対向内壁面
３２Ａ，３２Ｂ 超音波素子（流量計測部）
３３ 仕切り板
４０ 制御装置（流量計測部）
４１ 電源パック
ＡＬ 湾曲軸線
１０１〜１０４ ガス流
１１１〜１１６ ガス流

Claims (2)

1. 一側面にガス流入口、前記一側面に対向する他側面にガス流出口および内部にバッファ空間を有する箱体と、
   筒状に形成されて、一端側に流入開口が形成され、他端側に流出開口が形成され、前記バッファ空間内に設けられ、前記ガス流入口、前記流入開口、前記流出開口、前記ガス流出口が一列に並べられているとともに、前記流出開口が前記ガス流出口に接続された計測管と、
   超音波を用いて前記計測管を流れるガスの流量を計測する流量計測部と、
   前記ガス流入口と前記流入開口との間に配置され、前記計測管の前記流入開口を覆い、前記流入開口に流入する前記ガスを整流する、板状の整流板と、を備え、
   前記整流板は、前記ガス流入口側の側面が上流方向に突出する凸面状に形成されている、
   超音波式ガスメーター。
2. 請求項１に記載の超音波式ガスメーターであって、
   前記計測管は、前記ガスが流れる方向に直交する断面形状が矩形状であり、対向している２組の対向内壁面に対して、一方の前記対向内壁面に平行であり、かつ、対向方向において所定間隔をあけて配置された複数の仕切り板を備え、
   前記整流板は、前記計測管内の前記ガスが流れる方向と、前記対向方向と、の双方に直交する方向に対して平行な湾曲軸線の周りに湾曲し、前記湾曲軸線に直交する平面で切断した断面が円弧状である、
   超音波式ガスメーター。

Images