JP7036648B2 - Flow measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、流量測定装置に関する。 The present invention relates to a flow rate measuring device.
従来、流量測定装置の1つとして、ガス流入口と、ガス流出口とが直線状に配列された直管型ガスメータが提案されている。この直管型ガスメータは、内部にガス流入口からガス流出口にかけて概略所定方向に延在するガス流路と、ガス流路を流れるガスの流量を計測するための流速センサとを備え、流速センサによって計測された流速に基づくガス流量を積算表示する構成となっている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, as one of the flow rate measuring devices, a straight tube type gas meter in which a gas inlet and a gas outlet are linearly arranged has been proposed. This straight tube type gas meter is equipped with a gas flow path that extends in a substantially predetermined direction from the gas inlet to the gas outlet, and a flow velocity sensor for measuring the flow rate of the gas flowing through the gas flow path. It is configured to integrate and display the gas flow rate based on the flow velocity measured by (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のような直管型ガスメータは小型化を目的として設計されており、メータが配管そのものの一部となっていることから、ガス機器の使用等による圧力変動を流速変化としてそのまま計測し易くなってしまう。特に、特許文献1に記載のように遮断弁がボールバルブによって構成された場合には、ガス流路が完全ストレート構造であるため、圧力変動により発生する流速変動が計測部直近でより顕在化し易い。このため、流量計測の誤差が大きくなってしまう可能性があった。
The straight pipe type gas meter as described in
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その発明の目的とするところは、計測誤差の縮小化を図ることが可能な流量測定装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a flow rate measuring device capable of reducing a measurement error.
本発明の流量測定装置は、ガス流入口と、ガス流出口と、ガス流入口からガス流出口にかけて概略所定方向に延在するガス流路と、ガスの流量を計測するための流速センサと、ガス流路を遮断する遮断弁とを備えている。また、ガス流路は、ガス流入口からガス流出口に至るまでの間に屈曲部を有した屈曲構造となっており、屈曲部のうち遮断弁の下流側における概略所定方向と直交する方向についての流路断面積が、流速センサによりガスの流量が計測される流路部分の概略所定方向と直交する方向についての断面積以上とされている。さらに、遮断弁は、概略所定方向と直交する方向に突出して開口を塞ぐ弁閉状態と、該突出の方向と反対側に動作して開口を開放する弁開状態とで遷移可能であって、ガス流路は、開口の面積が流路部分の概略所定方向と直交する方向についての断面積以上とされている。 The flow rate measuring device of the present invention includes a gas inlet, a gas outlet, a gas flow path extending in a substantially predetermined direction from the gas inlet to the gas outlet, a flow velocity sensor for measuring the gas flow rate, and a flow velocity sensor. It is equipped with a shutoff valve that shuts off the gas flow rate. Further, the gas flow path has a bent structure having a bent portion from the gas inlet to the gas outlet, and the direction of the bent portion on the downstream side of the isolation valve is orthogonal to a substantially predetermined direction. The cross-sectional area of the flow path is equal to or greater than the cross -sectional area in the direction orthogonal to the substantially predetermined direction of the flow path portion where the flow rate of gas is measured by the flow velocity sensor. Further, the shutoff valve can be transitioned between a valve closed state in which the valve projects in a direction orthogonal to a predetermined direction to close the opening and a valve open state in which the valve operates in the direction opposite to the protruding direction to open the opening. The gas flow path has an opening area equal to or larger than the cross-sectional area in a direction orthogonal to a substantially predetermined direction of the flow path portion.
本発明によれば、ガス流路は、屈曲部を有した屈曲構造となっているため、完全ストレート構造のように圧力変動の影響をそのまま受けてしまうことがなく、屈曲部において圧力変動の影響を緩和することができる。特に、屈曲部のうち遮断弁の下流側における流路断面積が、流速センサによりガスの流量が計測される流路部分の断面積以上とされていることから、屈曲部における流路容積を確保し、この容積部分で圧力変動の緩和を図り、計測誤差の縮小化を図ることができる。 According to the present invention, since the gas flow path has a bent structure having a bent portion, it is not directly affected by the pressure fluctuation unlike the completely straight structure, and is affected by the pressure fluctuation at the bent portion. Can be alleviated. In particular, since the cross-sectional area of the flow path on the downstream side of the isolation valve in the bent portion is equal to or larger than the cross-sectional area of the flow path portion where the gas flow rate is measured by the flow velocity sensor, the flow path volume at the bent portion is secured. However, it is possible to reduce the measurement error by alleviating the pressure fluctuation in this volume portion.
以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。加えて、以下では、外形が直管形状となる直管型ガスメータを流量測定装置の一例として説明するが、流量測定装置は直管型ガスメータに限られるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments. The present invention is not limited to the embodiments shown below, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. Further, in the embodiments shown below, some parts of the configuration are omitted from the illustration and description, but the details of the omitted technology are within the range where there is no contradiction with the contents described below. Needless to say, publicly known or well-known techniques are applied as appropriate. In addition, in the following, a straight tube type gas meter having a straight tube shape in outer shape will be described as an example of a flow rate measuring device, but the flow rate measuring device is not limited to the straight tube type gas meter.
図1は、本実施形態に係る直管型ガスメータの外観斜視図であり、図2は、本実施形態に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す一部断面図である。 FIG. 1 is an external perspective view of a straight-tube gas meter according to the present embodiment, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing an outline of an internal configuration of the straight-tube gas meter according to the present embodiment.
図1及び図2に示す直管型ガスメータ1は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料等により成形された筐体であるメータボディ(ボディ)10を備えている。メータボディ10は、略四角柱状の外形形状を有しており、四角柱の高さ方向に長手となる直管形状とされている。図1に示す例においてメータボディ10は、その長手方向が鉛直方向と一致するように設置されているが、これに限らず、長手方向が水平方向と一致するように設置されてもよい。
The straight tube
メータボディ10は、その長手方向の一端部10aにガスを導入するガス流入口11と、その長手方向の他端部10bにガスを排出するガス流出口12とを備えている。ガス流入口11は、上流側配管20を介してガス供給元と接続され、ガス流出口12は、下流側配管21を介してガス供給先と接続される。ガス流入口11と上流側配管20との接続、及びガス流出口12と下流側配管21との接続には、例えばワンタッチ操作(すなわち押し込み操作のみ)で連結解除が可能な継手構造15が採用されている。
The
メータボディ10の内部には、ガス流入口11からガス流出口12にかけて概略所定方向(メータボディ10の長手方向)に延在する1つのガス流路13が形成されている。ガス流路13は、ガス流入口11からガス流出口12に至るまでの間に、メータボディ10の長手方向と直交する方向に延びる屈曲部BPを有した屈曲構造となっている。なお、「概略所定方向に延在する」とは、所定方向に延びる流路の流路長の合計と、それ以外の方向に延びる流路の流路長の合計とを比較すると、所定方向に延びる流路の流路長の合計が、それ以外の方向に延びる流路の流路長の合計よりも大きい場合をいう。
Inside the
さらに、本実施形態に係る直管型ガスメータ1は、図1に示す表示パネル2、並びに図2に示す多層ユニット3、流速センサ4、及び遮断弁5等を備えている。
Further, the straight tube
図1に示す表示パネル2は、LCD等によって構成され、メータボディ10の正面部10cに設けられている。表示パネル2は、マイコン(不図示)に制御され、マイコンによって処理された情報を表示する。表示パネル2に表示される代表的な情報は、流速センサ4により計測される計測値に基づくガス流量の積算値(積算流量)である。
The
図2に示す多層ユニット3は、その内部に計測流路を形成する断面略四角形状の筒状体である。この多層ユニット3は、筒状体の内部に、計測流路を分割する複数の仕切板3aを一体に備えている。これらの仕切板3aにより、多層ユニット3内部を流れるガスが整流される。なお、多層ユニット3は、例えば、仕切板3aが金属にて形成され、その他が樹脂等で形成されている。
The
流速センサ4は、ガス流路13(多層ユニット3)を挟んで所定距離だけ離され、かつ、ガス流れ方向Yに対して角度θをなすように、互いに対向して配置された2つの音響トランスジューサTD1,TD2を有している。マイコンは、トランスジューサTD1,TD2の一方を駆動して、当該一方から超音波信号をガス流路13に間欠的に送信させる。トランスジューサTD1,TD2の他方は超音波信号を受信する。マイコンは、上記動作を、ガスの流れ方向Yに対して上流側及び下流側の双方から行わせ、この送受信に関する超音波信号の伝搬時間の差分に基づいてガス流速を算出する。さらに、マイコンは、算出したガス流速に基づいてガス流量を計測することとなる。
The
なお、図2において仕切板3aと超音波信号の送受信方向とは交差するように図示されているが、実際には両者は並行関係にあり、仕切板3aは超音波信号の送受信を阻害しないように設置されている。
Although the
遮断弁5は、ガス流路13のうち流速センサ4の上流側においてガス流路13を遮断するものであって、ガス流路13の屈曲部BPに設置されている。屈曲部BPには上流側と下流側との間に円形開口(開口)OPが形成されており、遮断弁5は、前記直交する方向(屈曲部BPの延在方向)に突出して円形開口OPを塞ぐ弁閉状態と、この突出方向と反対側に動作して円形開口OPを開放する弁開状態とで遷移可能となっている。
The
さらに、本実施形態において直管型ガスメータ1は、他の需要者におけるガス機器の使用時等の圧力変動を流速変化としてそのまま計測してしまうことを抑制すべく、以下の2つの構成を採用している。1つ目は、上記したように、ガス流路13を完全ストレート形状とせずに屈曲部BPを設けたことである。このような屈曲部BPを設けることで、ストレート形状であるときのように圧力変動により発生する流速変動が多層ユニット3内でより顕在化することを防止している。2つ目は、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側における容積を所定以上に確保していることである。すなわち、本実施形態に係る直管型ガスメータ1は、ガス流路13に屈曲部BPを設けることに加えて、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側における容積の増大を図って、大容積部を圧力変動に対する緩衝部として機能させるようにしている。直管型ガスメータ1は、このような大容積部を形成するために以下の構成を採用している。
Further, in the present embodiment, the straight tube
まず、本実施形態においてガス流路13は、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側の断面積SA1(メータボディ10の長手方向に直交する断面)が、多層ユニット3の断面積SA2と略同じとされている。このように、遮断弁5の下流側の断面積SA1を多層ユニット3の断面積SA2と略同じとすることで、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側の容積を確保するようにしている。
First, in the present embodiment, in the
さらに、本実施形態においては、ガス流路13のうち屈曲部BPから多層ユニット3に至るまでの部分(例えば長手方向に対してやや傾斜して延びる流路13a)の断面積SA3についても多層ユニット3の断面積SA2と略同じとされている。このため、ガス流路13は、屈曲部BPの下流側から多層ユニット3に至るまで流路が絞られることなく略均一断面積の流路となっている。
Further, in the present embodiment, the multi-layer unit also has a cross-sectional area SA3 of the portion of the
なお、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側の断面積SA1、及び、ガス流路13のうち屈曲部BPから多層ユニット3に至るまでの部分の断面積SA3は、多層ユニット3の断面積SA2よりも大きくされていてもよい。
The cross-sectional area SA1 on the downstream side of the
さらに、本実施形態において屈曲部BPに形成される円形開口OPは、その開口面積が多層ユニット3の断面積SA2以上とされている。このように円形開口OPを或る程度大きくすることで、その直下に位置する上記下流側の容積を確保し易くしている。すなわち、円形開口OPが小さいと、これに応じて上記下流側の容積についても小さくなり容積を確保し難くなる。しかし、本実施形態に係る直管型ガスメータ1は、円形開口OPを或る程度大きくすることで、円形開口OPの大きさに伴って上記下流側の容積を確保し易くしている。
Further, in the present embodiment, the circular opening OP formed in the bent portion BP has an opening area of SA2 or more in cross-sectional area of the
加えて、本実施形態において屈曲部BPは、遮断弁5の弁閉動作時の弁移動方向に窪んだ窪み部6を有している。すなわち、屈曲部BPは下流側の庭壁BP1が刳り貫かれるようにして窪み部6が形成されている。このような窪み部6により、上記下流側の容積の拡大を図り、圧力変動に対する緩衝部としてより一層機能させるようにしている。
In addition, in the present embodiment, the bent portion BP has a recessed
ここで、窪み部6の深さは一定値(例えば3mm)以下とされている。図3は、圧力変動時に計測される流量値を示すグラフである。なお、図3に示す例においては、φ28の窪み部6を形成した場合を示しており、流量の真実値は0L/hであるものとする。
Here, the depth of the recessed
図3に示すように、窪み部6が存在しない場合(すなわち深さ0mmである場合)、流量は、7.5Hzの圧力変動に対して-0.7L/hが計測され、10Hzの圧力変動に対して-1.0L/hが計測され、11.66Hzの圧力変動に対して-0.2L/hが計測されている。また、13.3Hzの圧力変動に対して-0.3L/hが計測され、17.5Hzの圧力変動に対して0.3L/hが計測され、20.8Hzの圧力変動に対して0.5L/hが計測され、50Hzの圧力変動に対して0.2L/hが計測されている。
As shown in FIG. 3, when the
これに対して、窪み部6の深さが3mmである場合、及び深さが13mmである場合、7.5Hz~11.66Hzの圧力変動に対して、流量は0L/hに近づいた。このため、屈曲部BPの庭壁BP1に窪み部6を設けることにより、圧力変動の影響を緩和して計測誤差を小さくできることがわかった。
On the other hand, when the depth of the
また、図3に示すように、窪み部6の深さが3mmである場合と深さが13mmである場合とでは、圧力変動の影響を緩和する度合いに差異が殆ど見られなかった。このため、φ28の窪み部6については深さが3mmを超える必要がなく、窪み部6の深さは一定値で充分であることがわかった。
Further, as shown in FIG. 3, there was almost no difference in the degree of mitigation of the influence of the pressure fluctuation between the case where the depth of the
なお、本実施形態において窪み部6は、庭壁BP1の全体が刳り貫かれるようにして形成されているが、これに限らず、庭壁BP1の一部のみが刳り貫かれるようにして形成されていてもよい。
In the present embodiment, the recessed
次に、本実施形態に係る直管型ガスメータ1の作用について説明する。例えば、他の需要者においてガス機器が使用され、その際に発生した圧力変動が直管型ガスメータ1の上流側に到達したとする。
Next, the operation of the straight tube
この場合、圧力変動(すなわちガスの振動)についてはガス流入口11からガス流路13内におけるガスに対しても作用する。しかし、本実施形態においてはガス流路13に屈曲部BPが設けられている。さらに、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側における部位は一定以上の容積が確保されている。すなわち、当該部位における断面積SA1は、多層ユニット3の断面積SA2以上とされると共に、屈曲部BPの円形開口OPの大きさについても、多層ユニット3の断面積SA2以上とされている。よって、屈曲部BPの存在と、一定以上の容積が確保されることとによって、圧力変動を抑えることとなり多層ユニット3内への影響についても緩和されることとなる。これにより、圧力変動による計測誤差の縮小化を図ることができる。
In this case, the pressure fluctuation (that is, the vibration of the gas) also acts on the gas in the
このようにして、本実施形態に係る直管型ガスメータ1によれば、ガス流路13は、屈曲部BPを有した屈曲構造となっているため、完全ストレート構造のように圧力変動の影響をそのまま受けてしまうことがなく、屈曲部BPにおいて圧力変動の影響を緩和することができる。特に、屈曲部BPのうち遮断弁5の下流側における流路断面積SA1が、多層ユニット3の断面積SA2以上とされていることから、屈曲部BPにおける流路容積を確保し、この容積部分で圧力変動の緩和を図り、計測誤差の縮小化を図ることができる。
In this way, according to the straight tube
また、円形開口OPの面積が多層ユニット3の断面積SA2以上とされているため、円形開口OPが小さくなって屈曲部BPにおける流路容積を確保し難くなることを防止し、適切に計測誤差の縮小化を図ることができる。
Further, since the area of the circular opening OP is set to be equal to or larger than the cross-sectional area SA2 of the
また、屈曲部BPは、遮断弁5の弁閉動作時の弁移動方向に窪んだ窪み部6を有するため、窪み部6によって屈曲部BPにおける流路容積の増大を図り、一層適切に計測誤差の縮小化を図ることができる。
Further, since the bent portion BP has a recessed
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。 Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and changes may be made without departing from the spirit of the present invention, and other examples may be made as appropriate. Techniques may be combined.
例えば、上記実施形態において遮断弁5はモータ弁を想定して説明したが、これに限らず、ソレノイド弁等の他の種類の弁によって構成されてもよい。また、本実施形態では流速センサ4として超音波式流速センサを備えているが、可能であればフローセンサ等の他の種類のセンサであってもよい。
For example, in the above embodiment, the
加えて、本実施形態に係る直管型ガスメータは図4に示す構成となっていてもよい。図4は、変形例に係る直管型ガスメータの内部構成の概略を示す一部断面図である。図4に示すように、変形例に係る直管型ガスメータ2は、長手方向に対してやや傾斜して延びる流路13aが多層ユニット3の上流側ではなく下流側に設けられている。このように、ガス流路13については、多層ユニット3の下流側において斜め方向に曲げられる構成であってもよい。
In addition, the straight tube type gas meter according to the present embodiment may have the configuration shown in FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing an outline of the internal configuration of the straight tube type gas meter according to the modified example. As shown in FIG. 4, in the straight tube
さらに、上記実施形態においてはメータボディ10が直管形状となる直管型ガスメータ1を流量測定装置の一例として説明したが、これに限らず、ボディ形状は直管型に限らず箱型等であってもよい。また、上記実施形態においては測定した流量を表示するメータ機能を有した直管型ガスメータ1を流量測定装置の一例として説明したが、これに限らず、流量測定装置は測定流量を表示する機能を有していなくともよい。さらには、ガス流量を計測するための流速センサ4を備えていれば、流量に限らず単に流速のみを計測するものであってもよい。
Further, in the above embodiment, the straight tube
1 :直管型ガスメータ(流量測定装置)
3 :多層ユニット
4 :流速センサ
5 :遮断弁
6 :窪み部
10 :メータボディ(ボディ)
11 :ガス流入口
12 :ガス流出口
13 :ガス流路
BP :屈曲部
OP :円形開口
1: Straight tube type gas meter (flow rate measuring device)
3: Multi-layer unit 4: Flow velocity sensor 5: Isolation valve 6: Indentation 10: Meter body (body)
11: Gas inlet 12: Gas outlet 13: Gas flow path BP: Bending part OP: Circular opening
Claims (2)
前記流速センサの上流側において前記ガス流路を遮断する遮断弁を備え、
前記ガス流路は、前記ガス流入口から前記ガス流出口に至るまでの間に、前記概略所定方向と直交する方向に延びると共に前記遮断弁が設置された屈曲部を有した屈曲構造となっており、前記屈曲部のうち前記遮断弁の下流側における前記概略所定方向と直交する方向についての流路断面積が、前記流速センサによりガスの流量が計測される流路部分の前記概略所定方向と直交する方向についての断面積以上とされ、
前記遮断弁は、前記概略所定方向と直交する方向に突出して開口を塞ぐ弁閉状態と、前記突出の方向と反対側に動作して前記開口を開放する弁開状態とで遷移可能であって、
前記ガス流路は、前記開口の面積が前記流路部分の前記概略所定方向と直交する方向についての断面積以上とされている
ことを特徴とする流量測定装置。 A gas inlet and a gas outlet formed in the body for introducing gas and a gas outlet for discharging gas, a gas flow path extending in a substantially predetermined direction from the gas inlet to the gas outlet, and a gas flowing through the gas flow path. It is a flow rate measuring device equipped with a flow velocity sensor for measuring the flow rate of the gas.
A shutoff valve for shutting off the gas flow path is provided on the upstream side of the flow velocity sensor.
The gas flow path has a bent structure extending from the gas inlet to the gas outlet in a direction orthogonal to the substantially predetermined direction and having a bent portion in which the isolation valve is installed. The cross-sectional area of the flow path in the direction orthogonal to the substantially predetermined direction on the downstream side of the isolation valve of the bent portion is the same as the roughly predetermined direction of the flow path portion where the flow rate of gas is measured by the flow velocity sensor. It is considered to be more than the cross-sectional area in the orthogonal direction ,
The isolation valve can be transitioned between a valve closed state in which the valve protrudes in a direction orthogonal to the substantially predetermined direction to close the opening and a valve open state in which the valve operates in the direction opposite to the protruding direction to open the opening. ,
The gas flow path is a flow rate measuring device, wherein the area of the opening is equal to or larger than the cross-sectional area of the flow path portion in a direction orthogonal to the substantially predetermined direction .
ことを特徴とする請求項1に記載の流量測定装置。 The flow rate measuring device according to claim 1 , wherein the bent portion has a recessed portion in the valve moving direction when the shutoff valve is closed.
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