JP7086766B2 - ガスメータ - Google Patents

Description

本発明は、ガスメータに関する。

従来のガスメータは、箱状のメータボディと、該メータボディ内に収容される計測ユニットと、該計測ユニット内を流れるガスの流速を検出する一対の超音波式流速センサ（以下、超音波センサと記す）と、を備えている（例えば、特許文献１参照）。

メータボディは、ガス流入口を有する筒状に形成された入口流路部と、ガス流出口を有する筒状に形成された出口流路部と、これら流路部を連通する連通部と、を備えている。

計測ユニットは、連通部に収容されているとともに、連通部から入口流路部側に突き出して設けられている。この計測ユニットは、連通部から入口流路部側に突出し部分に入口流路部から流入したガスをぶつけて、計測ユニットに流入されるガスの流れを乱しつつ、流入したガスを所定長さの流路を通過させることで、ガス流路の断面方向の流速分布を略均一に近付けている。

特開２０１０－７１９４４号公報

ところで、メータボディは小型化が求められている。メータボディの外形は、計測ユニットの流路長に合わせて決定されるが、計測ユニットの流路長を短縮すると、入口流路部から流入したガス流路の断面方向の流速分布にばらつきが生じて、所望の計測精度が得られ難かった。

本発明の目的は、所望の計測精度の確保を図りつつ、小型化を図ったガスメータを提供することにある。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載された発明は、ガス流入口を有する筒状の入口流路部、ガス流出口を有する筒状の出口流路部、及び前記入口流路部及び前記出口流路部を連通する筒状の連通部を有するメータボディと、前記連通部内を流れるガスの流量を計測する計測ユニットと、を備え、前記連通部は、前記入口流路部の軸に交差する方向に延在して設けられ、前記計測ユニットは、筒状の計測ユニット本体と、該計測ユニット本体の上流側の端部に設けられかつ前記計測ユニット本体においてガスが流れる方向の断面を格子状に仕切る整流格子と、を有し、前記整流格子は、前記入口流路部と前記連通部との境界部または、前記連通部において前記境界部より前記入口流路部から離れた側に位置しており、前記整流格子は、前記計測ユニット本体に係止されていることを特徴とするガスメータである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記整流格子は、前記計測ユニット本体の軸方向に延在する仕切り板を有し、前記仕切り板は、その一部が、前記計測ユニット本体の軸方向の内部に位置していることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、計測ユニットは、筒状の計測ユニット本体と、該計測ユニット本体の上流側の端部に設けられかつ計測ユニット本体においてガスが流れる方向の断面を格子状に仕切る整流格子と、を有し、整流格子は、入口流路部と連通部との境界部または、該境界部より入口流路部から離れた側に位置している。これによれば、整流格子が設けられていることで、計測ユニット内の流速分布を略均一に近付けることができるから、計測ユニットの軸寸法を短縮しても、所望の計測精度の確保を図ることができる。ここで、メータボディの外形は、計測ユニットの軸寸法に合わせて決定されるが、整流格子が入口流路部と連通部との境界部または、該境界部より前記入口流路部から離れた側に位置するように計測ユニットを形成することで、入口流路部から流入したガスはその流れを乱されることなく、計測ユニットに流入される。従って、所望の計測精度の確保を図りつつ、小型化を図ることができる。

本発明の一実施の形態にかかるガスメータを示す概略図である。 前記ガスメータを構成する計測流路部に計測ユニットが収容された状態を示す概念図である。 前記計測ユニットを示す断面図である。 前記計測ユニットを構成する整流格子を示す平面図である。 図４中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。 前記ガスメータの作用効果を説明するための図である。 前記整流格子の変形例を示す平面図である。 比較品として計測ユニットに整流格子を設けない流路を短縮したガスメータ（格子なし）及び、流路を短縮しない従来のガスメータの流量と流量係数との関係を示すグラフである。 比較品として計測ユニットに整流格子を設けない流路を短縮したガスメータ（格子なし）及び、流路を短縮しない従来のガスメータの流量と標準偏差との関係を示すグラフである。 本発明品として計測ユニットに整流格子を設けたガスメータ（格子あり）及び、比較品として計測ユニットに整流格子を設けないガスメータ（格子なし）の流量と流量係数との関係を示すグラフである。 本発明品として計測ユニットに整流格子を設けたガスメータ（格子あり）及び、比較品として計測ユニットに整流格子を設けないガスメータ（格子なし）の流量と標準偏差との関係を示すグラフである。 本発明品として整流格子の格子長を延長したガスメータ（格子長延長）、整流格子の格子間隔の縦横比率を７×５としたガスメータ（７×５格子）、及び格子間隔の縦横比率を９×５としたガスメータ（９×５格子）の流量と流量係数との関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかるガスメータ１を示す縦断面図である。

ガスメータ１は、図１に示すように、メータボディ２と、該メータボディ２内に収容される受け皿状の計測流路部３と、該計測流路部３に取り付けられて流路内を流れるガスの流速を検出する一対の超音波式流速センサ（以下、超音波センサと記し、図示を省略する）と、計測流路部３内に収容される四角筒状の計測ユニット４と、を備えている。

メータボディ２は、図１に示すように、入口流路部２１と、出口流路部２２と、入口流路部２１及び出口流路部２２の間に設けられて、これら入口流路部２１及び出口流路部２２を連通する連通部２３と、を備えている。

このメータボディ２は、上下に分割可能な２部材から構成されている。また、メータボディ２は、計測流路部３及び計測ユニット４を収容するための開口を有するボディ本体２Ａと、該ボディ本体２Ａの開口を塞ぐ受け皿状のカバー２Ｂと、ボディ本体２Ａ及びカバー２Ｂとの間に介在されるシール部材２Ｃと、を備えて構成されている。

入口流路部２１はガス流入口２１ａを有し、筒状の軸方向が鉛直方向（矢印Ｙ）に沿って設けられている。この入口流路部２１には、異常発生時にガスの流れを遮断する遮断弁１０が設けられている。出口流路部２２はガス流出口２２ａを有し、筒状の軸方向が鉛直方向（矢印Ｙ）に沿って設けられている。連通部２３は、入口流路部２１及び出口流路部２２の各下端から所定寸法だけ上方（矢印Ｙ１）に離間した位置に設けられ、かつ入口流路部２１及び出口流路部２２の各軸（矢印Ｙ１、Ｙ２）に直交（交差）する方向（矢印Ｘ）に延在して設けられている。

ここで、本実施形態における矢印Ｙ１、Ｙ２は入口流路部２１及び出口流路部２２の各軸方向を示している。矢印Ｘは入口流路部２１及び出口流路部２２の各軸に直交する方向でありかつ入口流路部２１と出口流路部２２とが並ぶ方向を示している。矢印Ｚは、矢印Ｙ及び矢印Ｘに直交する方向を示している。矢印Ｙ１、Ｙ２のうち、入口流路部２１のガス流入口側を上方Ｙ１と記し、入口流路部２１の連通部２３側を下方Ｙ２と記す場合がある。

計測流路部３は、図２、図３に示すように、連通部２３に収容される計測流路部本体３１と、計測流路部本体３１の矢印Ｘ方向の両側に設けられた一対のバッファ３２、３３と、を有して構成されている。この計測流路部３は、入口流路部２１、出口流路部２２及び連通部２３の各開口を覆うように上方（矢印Ｙ１）に開口する受け皿状に形成されている。計測流路部３と、入口流路部２１、出口流路部２２及び連通部２３の各開口との間には、シール部材３４が介在されている。

一対のバッファ３２、３３のうち一方（以下、上流側のバッファ３２と記す）は、入口流路部２１の下端部に設けられ、他方（以下、下流側のバッファ３３と記す）は、出口流路部２２の下端部に設けられている。この計測流路部３は、入口流路部２１に流入されたガスが、上流側のバッファ３２、計測流路部本体３１、下流側のバッファ３３の順で通過するように、計測流路部本体３１、上流側のバッファ３２及び、下流側のバッファ３３が連通して設けられている。

計測流路部本体３１には、後述する超音波センサを取り付けるための一対のセンサ取付部（不図示）が設けられている。一対のセンサ取付部は、メータボディ２内における連通部２３でのガス流れ方向（矢印Ｘ）を斜めに横切って対向する位置に設けられている。

一対の超音波センサは、計測ユニット４内を流れるガスの流速を検出するセンサである。これら一対の超音波センサは、計測ユニット４に設けられた不図示の一対の測定窓（後述する）を通じて計測ユニット４内で超音波信号の送受信を行って超音波信号の伝播時間を求めることにより、ガス流速及び流量を測定する。

計測ユニット４は、図３に示すように、筒状の計測ユニット本体４１と、該計測ユニット本体４１の軸方向（矢印Ｘ）の両端部に設けられて、流入されたガスを計測ユニット本体４１の軸方向に整流する整流格子５、６と、を有している。計測ユニット４は、計測流路部３の計測流路部本体３１に収容されている。また、図２に示すように、計測ユニット４が、計測流路部本体３１に収容された状態で、計測ユニット４の軸方向（矢印Ｘ）の両端部は、計測流路部３の各バッファ３２、３３側に突き出さないように収容されている。即ち、本実施形態の計測ユニット４は、その軸寸法（矢印Ｘ）が、計測流路部本体３１の矢印Ｘ方向の寸法と略同じ寸法と成るように形成されている。また、図１に示すように、計測ユニット４は、矢印Ｘ方向の各端部４Ａ、４Ｂが、計測流路部本体３１及び各バッファ３２、３３の境界部３Ｐと略同じ位置になるように収容されている。

計測ユニット本体４１は、図２、図３に示すように、底板４４と、底板４４に平行な天板４５と、底板４４と天板４５とを連結する一対の側板４６、４６と、によって形成されているとともに軸寸法Ｌ１（図２に示す）を有する四角筒状に形成されている。計測ユニット本体４１の各側壁４６には各測定窓（不図示）が設けられている。各測定窓は、各センサ取付部に取り付けられた超音波センサと対向する位置に設けられている。

整流格子５、６は、図２、図３に示すように、それぞれ、格子本体５１と、該格子本体５１を計測ユニット本体４１の軸方向（矢印Ｘ）の各端部に取り付けるための四角筒状の枠状部５２と、一体に有して構成されている。整流格子５は、計測ユニット本体４１の上流側の端部に設けられ、整流格子６は、計測ユニット本体４１の下流側の端部に設けられている。

格子本体５１は、図４に示すように、計測ユニット本体４１の底板４４及び天板４５に平行な複数（図示例では４枚）の第１仕切り板５３と、計測ユニット本体４１の一対の側板４６、４６に平行な複数（図示例では８枚）の第２仕切り板５４と、を有して構成されている。また、格子本体５１は、図５に示すように、計測ユニット本体４１の軸方向（矢印Ｘ）に延在するように所定の軸寸法Ｌ４を有して構成されている。これらの各第１仕切り板５３及び各第２仕切り板５４は、直交部Ｐを有しつつ、それぞれの面延在方向が互いに直交する方向に延在して設けられている。各第１仕切り板５３には、矢印Ｚ方向に所定の等間隔Ｌ２をあけた位置にある直交部Ｐに各第２仕切り板５４が直交して設けられている。また、各第２仕切り板５４には、矢印Ｙ１、Ｙ２方向に所定の等間隔Ｌ３をあけた位置にある直交部Ｐに各第１仕切り板５３が直交して設けられている。これら第１仕切り板５３及び第２仕切り板５４（仕切り板）によって、ガスが流れる方向の断面が格子状に仕切られる。また、図３に示すように、各第１仕切り板５３及び各第２仕切り板５４の矢印Ｘ方向の先端５１Ａ及び基端５１Ｂは、矢印Ｘ方向の位置が略同じ位置になるように形成されている。

枠状部５２は、図５に示すように、計測ユニット本体４１の軸方向（矢印Ｘ）に延在するように所定の軸寸法Ｌ４を有して構成されている。枠状部５２の軸方向の先端５２Ａ及び基端５２Ｂは、各第１仕切り板５３及び各第２仕切り板５４の先端５１Ａ及び基端５１Ｂと、矢印Ｘ方向の位置が略同じ位置になるように形成されている。また、枠状部５２には、内面の一部を切り欠いて形成されて、計測ユニット本体４１が挿入されて係止される切欠き挿入部５５が設けられている。切欠き挿入部５５は、枠状部５２の基端５２Ｂから、先端５２Ａと基端５２Ｂとの間の中間部まで延在形成されている。また、枠状部５２の内面には、先端５２Ａから、基端５２Ｂに向かうにしたがって、計測ユニット本体の中心軸に近付くようなテーパ面５６が設けられている。

この計測ユニット４は、図２に示すように、計測ユニット本体４１における計測流路部本体３１の矢印Ｘ方向の寸法Ｌ１が１０２ｍｍと成るように形成した。また、計測ユニット４は、図４に示すように、格子本体５１において隣接する第１仕切り板５３同士の間隔Ｌ２が４．６ｍｍとなるように、隣接する第２仕切り板５４同士の間隔Ｌ３が３．６ｍｍとなるように形成した。即ち、整流格子５は、縦横比率が９×５となるように形成した。また、図５に示すように、枠状部５２の軸寸法Ｌ４が１１ｍｍとなるように形成した。尚、本実施形態において、上記各寸法等はあくまでも一例であり、本発明においては用途に応じて適宜設計すればよい。

このような計測ユニット４は、整流格子５における枠状部５２の基端５２Ｂに、計測ユニット本体４１の矢印Ｘ方向の端部を近付けて、切欠き挿入部５５に挿入する。計測ユニット本体４１に整流格子５が係止される。この状態で、図３に示すように、整流格子５は、格子本体５１の一部が、計測ユニット本体４１の内部に位置している。

また、計測ユニット４の矢印Ｘ方向の寸法（計測ユニット本体４１及び整流格子５を含む寸法）が、計測流路部３における計測流路部本体３１の矢印Ｘ方向の寸法と略等しい寸法になるように形成されている。または、計測ユニット４の矢印Ｘ方向の寸法が、計測流路部３における計測流路部本体３１の矢印Ｘ方向の寸法より小さい寸法になるように形成されていてもよい。そして、計測ユニット４が、計測流路部３の計測流路部本体３１に収容された状態で、計測ユニット４が、計測流路部本体３１から各バッファ３２、３３側に突き出さないように設置されている。即ち、整流格子５（６）は、入口流路部２１と連通部２３との境界部（計測流路部本体３１及び各バッファ３２、３３の境界部３Ｐと略同じ位置）または、境界部より入口流路部２１から離れた連通部２３の内側に位置している。

次に、上述した構成のガスメータの作用効果を図６（Ａ）（Ｂ）を参照して説明する。なお、図６中の矢印Ｄはガスの流れを示している。図６（Ａ）は、計測ユニットが連通部から入口流路部側へ突出した従来のガスメータであり、（Ｂ）は、計測ユニットにおける連通部から入口流路部側への突出しを排除した本発明品としてのガスメータである。図６（Ａ）に示すように、従来のガスメータ１０１は、計測ユニット１０４が連通部１２３から入口流路部１２１側への突出し部分に入口流路部１２１から流入したガスをぶつけて、ガスの流れを乱しているが、図６（Ｂ）に示すように、計測ユニット４における連通部２３から入口流路部２１側への突出し部分を排除することで、流入したガスは、その流れを乱されることなく計測ユニット４に流入される。さらに、計測ユニット４の上流側の端部に整流格子５が設けられていることで、計測ユニット４内の流速分布を略均一に近付けることができるから、計測ユニット４の軸寸法を短縮しても、所望の計測精度の確保を図ることができる。ここで、メータボディ２の外形は、計測ユニット４の軸寸法に合わせて決定されるが、整流格子５を、入口流路部２１と連通部２３との境界部または、該境界部より入口流路部２１から離れた側に位置するように、計測ユニット４を形成することで、入口流路部２１から流入したガスはその流れを乱されることなく、計測ユニット４に流入されるから、所望の計測精度の確保を図りつつ、小型化を図ることができる。なお、図６（Ａ）に示す従来のガスメータ１０１は、入口流路部１２１の中心軸から出口流路部１２２の中心軸までの距離Ｌ１００が２２０ｍｍであり、メータボディ１０２の矢印Ｘ方向の寸法Ｌ１０１が２９９ｍｍとなるように形成されている。図６（Ｂ）に示すガスメータ１は、入口流路部２１の中心軸から出口流路部２２の中心軸までの距離Ｌ２０が１３０ｍｍであり、メータボディ２の矢印Ｘ方向の寸法Ｌ２１が２００ｍｍとなるように形成されている。即ち、一例として、入口流路部２１の中心軸から出口流路部２２の中心軸までの距離Ｌ２０が１３０ｍｍ、メータボディ２の矢印Ｘ方向の寸法Ｌ２１が２００ｍｍまで小型化することができる。

また、整流格子５は、計測ユニット本体４１の軸方向に延在する仕切り板５３、５４を有し、仕切り板５３、５４は、その一部が、計測ユニット本体４１の軸方向の内部に位置している。これによれば、計測ユニット４内の流速分布をより一層フラットに近付けることができる。これにより、より一層、計測精度の向上を図ることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形例も本発明に含まれる。

即ち、前記実施形態では、整流格子５は、４枚の第１仕切り板５３と、８枚の第２仕切り板５４と、を有して構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図７に示すように、整流格子１５は、４枚の第１仕切り板１５３（仕切り板）と、６枚の第２仕切り板１５４と、を有して構成されていてもよい。この場合には、格子本体１５１において隣接する第１仕切り板１５３同士の間隔Ｌ１２が４．６ｍｍとなるように、隣接する第２仕切り板１５４同士の間隔Ｌ１３が４．６ｍｍとなるように形成してもよい。即ち、整流格子１５は、縦横比率が７×５となるように形成してもよい。

また、前記実施形態では、各第２仕切り板５４、１５４は、各第１仕切り板５３、１５３に対して直交して設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。各第１仕切り板同士が平行に設けられ、各第２仕切り板同士が平行に設けられていれば、各第２仕切り板は、各第１仕切り板に対して交差して設けられていてもよい。

次に、本発明の発明者は、整流格子を設けることの効果を確認するために、整流格子を設けないガスメータにおいて、計測ユニットの流路長を変更したガスメータを作成し、各流量での流量係数及び標準偏差について測定した。即ち、比較品として計測ユニットに整流格子を設けないガスメータ（図８、９中では、「格子なし流路短縮メータ」と示す）及び従来品としてのガスメータ（図８、９中では、「従来のガスメータ」と示す）をそれぞれ作成した。結果を、図８、９に示す。図８において、縦軸は流量係数を示し、横軸は流量（Ｌ／ｈ）を示している。図９において、縦軸は標準偏差を示し、横軸は流量（Ｌ／ｈ）を示している。格子なし流路短縮メータは、高流量帯にて標準偏差が跳ね上がる結果となっている。

次に、本発明の発明者は、本発明品として計測ユニット４に整流格子５を設けたガスメータ１（図１０、１１中では、「格子あり」と示す）及び、比較品として計測ユニット４に整流格子５を設けないガスメータ（図１０、１１中では、「格子なし」と示す）をそれぞれ作成して、各流量での流量係数及び標準偏差について測定して、本発明の効果を確認した。結果を、図１０、１１に示す。図１０において、縦軸は流量係数を示し、横軸は流量（Ｌ／ｈ）を示している。図１１において、縦軸は標準偏差を示し、横軸は流量（Ｌ／ｈ）を示している。

格子なしのガスメータは、基準は満たしているものの、図１０に示すように、流量係数は、全体的に上下にばらつきがあり、高流量帯で垂れ下がっている傾向にあることがわかる。また、図１１に示すように、標準偏差は、ガスが計測ユニット４に勢いよく流れ込むため、高流量帯が低流量帯に比して良くない結果となっていることがわかる。これに対して格子ありのガスメータは、図１０に示すように、流量係数は、全体的にフラット性が向上し、特に高流量帯にて垂れ下がる傾向が消えた。また、格子ありのガスメータは、図１１に示すように、標準偏差も格子なしのガスメータに比して改善されている。

また、図１１に示すように、格子なしのガスメータは、流量３２０００Ｌ／ｈ時に２００Ｌ／ｈを上回っているのに対し、格子ありのガスメータは、流量の３２０００Ｌ／ｈ時に８０Ｌ／ｈ程度である。このことから、図１１に示すように、格子なしのガスメータに比して格子ありのガスメータは、特に高流量帯において、流速の分布にばらつきが生じ難くなることが確認された。

続いて、本発明の発明者は、本発明品として計測ユニット４の上流側の端部に整流格子を設けたガスメータ１において、縦横比率を７×５とし、整流格子の格子長（矢印Ｘ方向の寸法）を延長して１５ｍｍとしたガスメータ（図１２中では、「格子長延長」と示す）、整流格子の格子長を１１ｍｍとして縦横比率を７×５としたガスメータ（図１２中では、「７×５格子」と示す）、整流格子の格子長を１１ｍｍとして縦横比率を９×５としたガスメータ（図１２中では、「９×５格子」と示す）をそれぞれ作成して、各流量での流量係数について測定した。結果を図１２に示す。図１２において、縦軸は流量係数を示し、横軸は流量（Ｌ／ｈ）を示している。図１２に示すように、３種類のガスメータは、流量係数の形が少しずつ違っていることから、格子長や格子間隔の縦横比率を変更することで、流量特性の調整を行うことができることが確認された。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１ ガスメータ
２ メータボディ
４ 計測ユニット
５ 整流格子
２１ 入口流路部
２１ａ ガス流入口
２２ 出口流路部
２２ａ ガス流出口
２３ 連通部
４１ 計測ユニット本体
５３、１５３ 第１仕切り板（仕切り板）
５４、１５４ 第２仕切り板（仕切り板）

Claims (2)

1. ガス流入口を有する筒状の入口流路部、ガス流出口を有する筒状の出口流路部、及び前記入口流路部及び前記出口流路部を連通する筒状の連通部を有するメータボディと、
   前記連通部内を流れるガスの流量を計測する計測ユニットと、を備え、
   前記連通部は、前記入口流路部の軸に交差する方向に延在して設けられ、
   前記計測ユニットは、筒状の計測ユニット本体と、該計測ユニット本体の上流側の端部に設けられかつ前記計測ユニット本体においてガスが流れる方向の断面を格子状に仕切る整流格子と、を有し、
   前記整流格子は、前記入口流路部と前記連通部との境界部または、前記連通部において前記境界部より前記入口流路部から離れた側に位置しており、前記整流格子は、前記計測ユニット本体に係止されていることを特徴とするガスメータ。
2. 前記整流格子は、前記計測ユニット本体の軸方向に延在する仕切り板を有し、前記仕切り板は、その一部が、前記計測ユニット本体の軸方向の内部に位置していることを特徴とする請求項１に記載のガスメータ。

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