JPH11281434A - 流量計の脈動吸収構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 推量式の流量計における脈動の影響を低減し
て正確な流量計測を容易かつ安価に実現することができ
る良好な流量計の脈動吸収構造を提供する。 【解決手段】 超音波式流量計１００は、流入口２と流
出口３とを連通するガス流路を形成したケース本体１
と、該ケース本体１内の底面側で上流側チャンバ４と下
流側チャンバ５との間に配置された流量測定部８と、前
記上流側チャンバ４と前記下流側チャンバ５とを区画す
る隔壁部に設けられ、これら上下流側チャンバ４，５内
に伝搬した脈動により変位可能な可動壁１２とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子式ガスメータ等
として使用される流量計の脈動吸収構造に関し、特に、
流路中の流体の流速を間欠的に測定し、この測定した流
速と前記流路の断面積と前記間欠時間とを乗ずることに
よって流路を通過した流体の通過流量を推測する推量式
の流量計における脈動（圧力変動，流速変動）の影響を
低減する脈動吸収構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子式ガスメータ等に使用される
流量計としては、流路中の流体の流速に応じて変化する
物理量を間欠的に測定する測定手段と、該測定手段によ
って測定した流速と前記流路の断面積と前記間欠時間と
を乗ずることによって流路を通過した流体の通過流量を
計測する流量計測手段とを備える推量式の流量計が知ら
れている。又、この様な推量式の流量計には、測定手段
として流体中で超音波を発信・受信する素子である音響
トランスジューサ等を使用する超音波式流量計や、流路
中の流体の圧力変動を検出するフルイディック素子を使
用するフルイディック式流量計がある。

【０００３】図９は、電子式ガスメータとして使用され
る超音波式流量計２０の基本構造を示したものである。
前記超音波式流量計２０は、流入口２６と流出口２７と
を連通するガス流路を形成するケース本体２４と、該ケ
ース本体２４内に配置された測定手段である流量計測部
２８とを備えている。前記流量計測部２８は、該ケース
本体２４内の上流側チャンバ２０ａと下流側チャンバ２
０ｂとを連通し、ガスの流量測定用流路と超音波の伝搬
管路を兼ねる直管状の計測用ダクト２２と、該計測用ダ
クト２２の両端側に一定距離だけ離れて対向配置された
一対の音響トランスジューサ２１，２３とを備えてい
る。該音響トランスジューサ２１，２３は、超音波周波
数で作動する例えば圧電式振動子からなる。

【０００４】そして、ケース本体２４の流入口２６から
上流側チャンバ２０ａ内に流入したガスは、計測用ダク
ト２２を通って下流側チャンバ２０ｂに達し、流出口２
７より流出する。そこで、上流側チャンバ２０ａ側の音
響トランスジューサ２１から超音波信号を発生させ、下
流側チャンバ２０ｂ側の音響トランスジューサ２３に受
信させて音響トランスジューサ２１，２３間での超音波
信号のガス流方向の伝搬時間ｔ₁ を計測する。

【０００５】次に、双方の音響トランスジューサ２１，
２３を切換えて、下流側チャンバ２０ｂ側の音響トラン
スジューサ２３から超音波信号を発生させ、上流側チャ
ンバ２０ａ側の音響トランスジューサ２１に受信させて
ガス流方向とは逆方向の伝搬時間ｔ₂ を計測する。この
計測した２つの伝搬時間ｔ₁ ，ｔ₂ の伝搬時間差に基づ
いて計測用ダクト２２内を流れているガスの流速Ｖを間
欠的に求め、この流速Ｖに計測用ダクト２２の断面積を
乗じて瞬時流量を求める。そして更に、この瞬時流量に
一定の計測間隔であるサンプリング時間を乗じて通過流
量を求め、この通過流量を積算して積算流量を求める。
そして、図示せぬ流量計測手段が求めた上記積算流量を
ケース本体２４の外面に装備される図示せぬ表示手段に
表示することによって、電子式ガスメータを構成するこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子ガスメ
ータを通じて供給するガスを消費する燃焼器のなかに
は、ガスガバナやガスヒートポンプ（ＧＨＰ）等のよう
に、使用中に供給ガスに圧力変動や流速変動等の脈動を
生じさせるものがある。そして、例えば図１０（ａ）に
示すように、燃焼器３０の使用によって供給ガスに脈動
２５が生じ、その脈動２５が前記超音波式流量計２０の
下流側から流量計内に伝搬すると、計測用ダクト２２内
でのガス流を脈動流とする虞がある。

【０００７】更に、図１０（ｂ）に示すようなＬＰＧ集
団供給や都市ガス供給等の場合には、主供給管３１に複
数の流量計２０Ａ，２０Ｂが分岐接続されており、上流
側の流量計２０Ａに接続されている燃焼器３０Ａの発生
した脈動２５Ａが、流量計２０Ａ及び分岐供給管３１ａ
内のガス流を伝って、下流の流量計２０Ｂ内に伝搬され
る虞がある。その上、例えば、下流の流量計２０Ｂで
は、自己に接続されている燃焼器３０Ｂからの脈動２５
Ｂと、上流の流量計２０Ａに接続されている燃焼器３０
Ａからの脈動２５Ａとの双方が伝搬され、双方の脈動２
５Ａ，２５Ｂによる影響を受けて流量計２０Ｂ内での脈
動流が更に激しくなる虞がある。この様な脈動流が激し
くなり、流量計の流入口における脈動の変動周期と流出
口における脈動の変動周期とが大きくずれると、場合に
よっては流量計内で逆流が生じてしまう。

【０００８】この様な推量式の流量計においては、燃焼
器の発生した脈動の影響で計測用ダクト２２内のガス流
に脈動流が生じると、流量計測部２８における良好な計
測が行えない。特に、計測用ダクト２２内で逆流が生じ
ると、流量計の積算流量の演算にも悪影響を及ぼす。即
ち、前記計測用ダクト２２内のガス流に脈動流が生じる
と、図１１に示すように一定のサンプリング間隔Δｔで
ガス流の流速Ｖを計測し、計測した流速Ｖにサンプリン
グ時間Δｔを乗じて通過流量を求めた場合に、図中斜線
を施した部分が誤差となり、通過流量を積算して求めた
積算流量は実際のガス使用量とかなり違った積算値とな
ってしまう。

【０００９】従って、本発明の目的は上記課題を解消す
ることに係り、推量式の流量計における脈動の影響を低
減して正確な流量計測を容易かつ安価に実現することが
できる良好な流量計の脈動吸収構造を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、流
入口と流出口とを連通する流路を形成したケース本体
と、該ケース本体内の上流側チャンバと下流側チャンバ
との間に配置され、流路中の流体の流速に応じて変化す
る物理量を間欠的に測定する測定手段とを備えた流量計
の脈動吸収構造であって、前記上流側チャンバと前記下
流側チャンバとを区画する隔壁部が、これら上下流側チ
ャンバ内に伝搬した脈動により変位可能な可動壁を有す
ることを特徴とする流量計の脈動吸収構造により達成さ
れる。

【００１１】上記構成によれば、流量計の上流側又は下
流側から伝搬した脈動は、ケース本体内に入って前記可
動壁を変位させることによって吸収されると共に、該可
動壁が上流側チャンバと下流側チャンバとの間で変位し
て各上下流側チャンバを膨縮させることによって減衰さ
れるので、上流側チャンバと下流側チャンバとの間に配
置された前記測定手段へ伝わる脈動を低減することがで
きる。尚、好ましくは前記可動壁が、前記測定手段より
も前記ケース本体の流入口及び流出口に近い隔壁部に設
けられることにより、前記流入口における脈動の変動周
期と前記流出口における脈動の変動周期とを同期させる
ことができ、逆流を防止できる。

【００１２】又、好ましくは前記上下流側チャンバ内に
は、これら上下流側チャンバ内に入った脈動流を前記可
動壁に向かって案内する案内手段が設けられることによ
り、脈動を前記可動壁へ伝え易くすることができる。
又、好ましくは前記可動壁が、前記上流側チャンバと前
記下流側チャンバとの間を連通するように配置された蛇
腹状の筒状部材内に支持された仕切り壁によって構成さ
れることにより、該可動壁の移動ストロークを大きくで
き、大きな振幅の脈動も低減することができる。

【００１３】又、好ましくは前記可動壁が、前記上流側
チャンバと前記下流側チャンバとの間に配置された伸縮
可能な弾性隔壁からなることにより、該可動壁の構造が
簡単になると共に安価になる。又、好ましくは前記可動
壁が、前記上流側チャンバと前記下流側チャンバとの間
に配置された２枚の弾性隔壁で構成された膨縮可能な中
間チャンバを構成することにより、流量計の上下流両方
側から脈動を受けた際にも、中間チャンバが膨縮して脈
動を低減できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の一実施形態に係る流量計の脈動吸収構造を詳細に説明
する。図１は、本発明の第１実施形態に係る脈動吸収構
造を備えた超音波式流量計１００の概略断面図である。

【００１５】図１に示した超音波式流量計１００は、電
子式ガスメータとして使用されるもので、流入口２と流
出口３とを連通するガス流路を形成した略直方体のケー
ス本体１と、該ケース本体１内の底面側で上流側チャン
バ４と下流側チャンバ５との間に配置された測定手段で
ある流量測定部８と、前記上流側チャンバ４と前記下流
側チャンバ５とを区画する隔壁部に設けられ、これら上
下流側チャンバ４，５内に伝搬した脈動により変位可能
な可動壁１２とを備える。

【００１６】前記流量測定部８は、隔壁部に区画された
前記ケース本体１内の上流側チャンバ４と下流側チャン
バ５とを連通し、ガスの流量測定用流路と超音波の伝搬
管路を兼ねる直管状の計測用ダクト２２と、該計測用ダ
クト２２の両端側に一定距離だけ離れて対向配置された
一対の音響トランスジューサ９ａ，９ｂとを備えてい
る。

【００１７】又、前記流量測定部８よりも前記ケース本
体１の流入口２及び流出口３に近い位置で前記上流側チ
ャンバ４と前記下流側チャンバ５とを区画する隔壁部に
設けられた前記可動壁１２は、両開口端部が隔壁部に固
定された蛇腹状の筒状部材１０と、該筒状部材１０の筒
内略中間に支持された仕切り壁１１とで構成されてい
る。

【００１８】更に、上下流側チャンバ４，５内には、こ
れら上下流側チャンバ４，５内に入った脈動流を前記可
動壁１２に向かって案内する案内手段としての仕切板
６，７がそれぞれ設けられている。尚、前記超音波式流
量計１００は、前記流量測定部８によって測定した流速
と前記ガス流路の断面積と前記間欠時間とを乗ずること
によってガス流路を通過したガスの通過流量を計測する
図示しない流量計測手段と、該流量計測手段が求めた上
記積算流量をケース本体１の外面に表示する図示せぬ表
示手段とを備えている。

【００１９】そこで、上記超音波式流量計１００を通じ
て供給するガスを消費する燃焼器が一般のガス燃焼器の
場合には、使用中の供給ガスに脈動（圧力変動，流速変
動）を生じさせることがないので、流入口２からケース
本体１の上流側チャンバ４内に導入されたガスは、図１
に示すように、前記可動壁１２を変位させることなく、
計測用ダクト２２内を円滑に流れ、下流側チャンバ５を
経て流出口３から導出される。そこで、前記流量測定部
８は、正確な流速を測定することができる。

【００２０】次に、ＬＰＧ集団供給や都市ガス供給のよ
うに、パルス的な燃焼をするガスガバナやガスヒートポ
ンプ等のような燃焼器を並列に接続した場合には、図２
に示すように、流入口２からケース本体１の上流側チャ
ンバ４内に導入されるガスの導入に伴って、該流入口２
の上流側から脈動流１３が入ってくることがある。

【００２１】この時、前記流入口２から上流側チャンバ
４内に伝搬し、前記仕切板６によって前記可動壁１２に
向かって案内された脈動流１３の変動成分は、前記可動
壁１２の仕切り壁１１にぶつかり、該仕切り壁１１を下
流側チャンバ５側（図２中の右方側）に変位させて蛇腹
状の前記筒状部材１０を変形させることによって吸収さ
れる。又、前記仕切り壁１１が下流側チャンバ５側に変
位して上下流側チャンバ４，５がそれぞれ膨縮されるこ
とでも前記脈動流１３の変動成分は減衰される。従っ
て、ケース本体１内の底面側に配置された前記流量測定
部８には、前記流入口２から上流側チャンバ４内に伝搬
した脈動の変動成分が伝わらないので、該流量測定部８
は正確な流速を測定することができる。

【００２２】また、上記超音波式流量計１００を通じて
供給するガスを消費する燃焼器がパルス的な燃焼をする
ガスガバナやガスヒートポンプ（ＧＨＰ）等のような燃
焼器の場合には、図３に示すように、この燃焼器の使用
によって供給ガスに脈動流１３が生じ、その脈動流１３
が前記超音波式流量計１００の流出口３からケース本体
１内に入ってくる。

【００２３】この時、前記流出口３から下流側チャンバ
５内に伝搬し、前記仕切板７によって前記可動壁１２に
向かって案内された脈動流１３の変動成分は、前記可動
壁１２の仕切り壁１１にぶつかり、該仕切り壁１１を上
流側チャンバ４側（図３中の左方側）に変位させて蛇腹
状の前記筒状部材１０を変形させることによって吸収さ
れる。又、前記仕切り壁１１が下流側チャンバ５側に変
位して上下流側チャンバ４，５がそれぞれ膨縮されるこ
とでも前記脈動流１３の変動成分は減衰される。従っ
て、ケース本体１内の底面側に配置された前記流量測定
部８には、前記流出口３から下流側チャンバ５内に伝搬
した脈動の変動成分が伝わらないので、該流量測定部８
は正確な流速を測定することができる。

【００２４】尚、本第１実施形態の超音波式流量計１０
０においては、前記可動壁１２が前記流量測定部８より
も前記ケース本体１の流入口２及び流出口３に近い隔壁
部に設けられることにより、前記流入口２における脈動
の変動周期と前記流出口３における脈動の変動周期とを
同期させることができるので、ケース本体１内では逆流
が生じなくなる。

【００２５】又、前記上下流側チャンバ４，５内には、
これら上下流側チャンバ４，５内に入った脈動流１３を
前記可動壁１３に向かって案内する仕切板６，７がそれ
ぞれ設けられているので、ケース本体１内に伝搬した脈
動流１３を前記可動壁１２へ伝え易くすることができ、
効率よく脈動を減衰することができる。更に、本第１実
施形態においては、前記可動壁１２が、前記上流側チャ
ンバ４と前記下流側チャンバ５との間を連通するように
配置された蛇腹状の筒状部材１０に支持された仕切り壁
１１によって構成されているので、該可動壁１２の移動
ストロークを大きくでき、大きな振幅の脈動も低減する
ことができる。

【００２６】図４は、本発明の第２実施形態に係る脈動
吸収構造を備えた超音波式流量計２００の概略断面図で
ある。尚、上記第１実施形態の超音波式流量計１００と
同様の構成部材については、同符号を付して詳細な説明
を省略する。本第２実施形態の超音波式流量計２００
は、流入口２と流出口３とを連通するガス流路を形成し
た略直方体のケース本体１と、該ケース本体１内の略中
央部で上流側チャンバ４と下流側チャンバ５との間に配
置された測定手段である流量測定部８と、前記上流側チ
ャンバ４と前記下流側チャンバ５とを区画する隔壁部と
して前記流量測定部８の計測用ダクト２２の周囲に設け
られ、これら上下流側チャンバ４，５内に伝搬した脈動
により変位可能な可動壁１４とを備える。

【００２７】前記可動壁１４は、例えばゴム膜等の伸縮
可能な材料で形成された円環状の弾性隔壁であり、外周
縁がケース本体１の内壁面に固定され、内周縁が計測用
ダクト２２の外壁面に固定されている。尚、前記計測用
ダクト２２は、図示しない支持部材によってケース本体
１の内壁面に固定されている。そこで、上記超音波式流
量計２００において、流入口２からケース本体１の上流
側チャンバ４内に導入されるガスの導入に伴って、該流
入口２の上流側から脈動流１３が入ってくる場合には、
図５に示すように、可動壁１４が脈動流１３に伴う圧力
変化に応じて下流側チャンバ５側に伸びて該脈動流１３
を吸収する。又、前記可動壁１４が下流側チャンバ５側
に変位して上下流側チャンバ４，５がそれぞれ膨縮され
ることでも前記脈動流１３の変動成分は減衰される。

【００２８】一方、脈動流１３が流出口３からケース本
体１内に入ってくる場合には、図６に示すように、可動
壁１４が脈動流１３に伴う圧力変化に応じて上流側チャ
ンバ４側に伸びて該脈動流１３を吸収する。又、前記可
動壁１４が上流側チャンバ４側に変位して上下流側チャ
ンバ４，５がそれぞれ膨縮されることでも前記脈動流１
３の変動成分は減衰される。

【００２９】従って、ケース本体１内に配置された前記
流量測定部８には、流入口２又は流出口３からそれぞれ
上下流側チャンバ４，５内に伝搬した脈動の変動成分が
伝わらないので、該流量測定部８は正確な流速を測定す
ることができる。尚、前記可動壁１４は、簡単な単体の
弾性隔壁で構成されるので、計量計全体の構造が複雑に
なることはなく、安価に製造できる。

【００３０】図７は、本発明の第３実施形態に係る脈動
吸収構造を備えた超音波式流量計３００の概略断面図で
ある。尚、上記第２実施形態の超音波式流量計２００と
同様の構成部材については、同符号を付して詳細な説明
を省略する。本第３実施形態の超音波式流量計３００
は、流入口２と流出口３とを連通するガス流路を形成し
た略直方体のケース本体１と、該ケース本体１内の略中
央部で上流側チャンバ４と下流側チャンバ５との間に配
置された測定手段である流量測定部８と、前記上流側チ
ャンバ４と前記下流側チャンバ５とを区画する隔壁部と
して前記流量測定部８の計測用ダクト２２の周囲に設け
られ、これら上下流側チャンバ４，５内に伝搬した脈動
により変位可能な可動壁１５とを備える。

【００３１】前記可動壁１５は、例えばゴム膜等の伸縮
可能な材料で形成された２枚の円環状の弾性隔壁１５
ａ，１５ｂで構成された膨縮可能な中間チャンバ１６を
構成している。前記弾性隔壁１５ａ，１５ｂは、それぞ
れ外周縁がケース本体１の内壁面に固定され、内周縁が
計測用ダクト２２の外壁面に固定されている。又、前記
中間チャンバ１６が該当するケース本体１の位置には、
大気と通ずる小孔１７が複数形成されており、中間チャ
ンバ１６がバッファ的役割を果たせるようにしてある。
この小孔１７は、図８に示すように、温度差による雨水
（水滴）１８の中間チャンバ１６内への浸入を防止する
ため、水滴１８よりも充分に小さな径の孔になってい
る。

【００３２】そこで、上記超音波式流量計３００によれ
ば、流入口２及び流出口３側から脈動流１３が入ってく
る場合にも、図７に示すように、各弾性隔壁１５ａ，１
５ｂが脈動流１３伴う圧力変化に応じて変位し、中間チ
ャンバ１６が膨縮して脈動１３を吸収することができ
る。従って、流入口２及び流出口３から同時に上下流側
チャンバ４，５内に脈動が伝搬した場合にも、ケース本
体１内に配置された前記流量測定部８には脈動の変動成
分が伝わらないので、該流量測定部８は常に正確な流速
を測定することができる。

【００３３】尚、本発明におけるケース本体、測定手段
及び可動壁の構成は、上記各実施形態の構成に限定され
るものではなく、本発明の主旨に基づいて適宜変更可能
であることは言うまでもない。例えば、上記実施形態に
おいては、超音波式流量計の脈動吸収構造について説明
したが、本発明の流量計の脈動吸収構造はこれに限定さ
れるものではなく、フルイディック式流量計等の他の推
量式の流量計にも適用可能であり、流体としてもＬＰガ
スや都市ガスに限るものでなく、ガス以外の水やオイル
等の流体にも適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る流量
計の脈動吸収構造によれば、流量計の上流側又は下流側
から伝搬した脈動は、ケース本体内に入って前記可動壁
を変位させることによって吸収されると共に、該可動壁
が上流側チャンバと下流側チャンバとの間で変位して各
上下流側チャンバを膨縮させることによって減衰される
ので、上流側チャンバと下流側チャンバとの間に配置さ
れた前記測定手段へ伝わる脈動を低減することができ
る。従って、推量式の流量計における脈動の影響を低減
して正確な流量計測を容易かつ安価に実現することがで
きる良好な流量計の脈動吸収構造を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る脈動吸収構造を備
えた超音波式流量計の概略断面図である。

【図２】図１に示した超音波式流量計において脈動流が
流入口側から入った場合の断面図である。

【図３】図１に示した超音波式流量計において脈動流が
流出口側から入った場合の断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る脈動吸収構造を備
えた超音波式流量計の概略断面図である。

【図５】図４に示した超音波式流量計において脈動流が
流入口側から入った場合の断面図である。

【図６】図４に示した超音波式流量計において脈動流が
流出口側から入った場合の断面図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る脈動吸収構造を備
えた超音波式流量計の概略断面図である。

【図８】図７に示した超音波式流量計の要部拡大断面図
である。

【図９】超音波式流量計の基本構造を示した概略断面図
である。

【図１０】脈動の発生と影響を説明する構成図である。

【図１１】流速の計測値から流量を算出する場合に、脈
動の影響で生じる測定誤差の説明図である。

【符号の説明】

１ ケース本体 ２ 流入口 ３ 流出口 ４ 上流側チャンバ ５ 下流側チャンバ ８ 流量測定部 １０ 筒状部材 １１ 仕切壁 １２ 可動壁 １３ 脈動流 ２２ 計測用ダクト １００ 超音波式流量計

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口と流出口とを連通する流路を形成
   したケース本体と、該ケース本体内の上流側チャンバと
   下流側チャンバとの間に配置され、流路中の流体の流速
   に応じて変化する物理量を間欠的に測定する測定手段と
   を備えた流量計の脈動吸収構造であって、 前記上流側チャンバと前記下流側チャンバとを区画する
   隔壁部が、これら上下流側チャンバ内に伝搬した脈動に
   より変位可能な可動壁を有することを特徴とする流量計
   の脈動吸収構造。
2. 【請求項２】 前記可動壁が、前記測定手段よりも前記
   ケース本体の流入口及び流出口に近い隔壁部に設けられ
   ることを特徴とする請求項１に記載の流量計の脈動吸収
   構造。
3. 【請求項３】 前記上下流側チャンバ内には、これら上
   下流側チャンバ内に伝搬した脈動を前記可動壁に向かっ
   て案内する案内手段が設けられることを特徴とする請求
   項１又は２に記載の流量計の脈動吸収構造。
4. 【請求項４】 前記可動壁が、前記上流側チャンバと前
   記下流側チャンバとの間を連通するように配置された蛇
   腹状の筒状部材内に支持された仕切り壁によって構成さ
   れることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
   記載の流量計の脈動吸収構造。
5. 【請求項５】 前記可動壁が、前記上流側チャンバと前
   記下流側チャンバとの間に配置された伸縮可能な弾性隔
   壁からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   １項に記載の流量計の脈動吸収構造。
6. 【請求項６】 前記可動壁が、前記上流側チャンバと前
   記下流側チャンバとの間に配置された２枚の弾性隔壁で
   構成された膨縮可能な中間チャンバを構成することを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流量計
   の脈動吸収構造。