WO2017149576A1 - ガスメータ - Google Patents

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flow
rate measurement
measurement unit
gas meter
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杉山　正樹
森花　英明
永原　英知
中林　裕治
英樹 木下
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
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    • G01F3/20—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having flexible movable walls, e.g. diaphragms, bellows
    • G01F3/22—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having flexible movable walls, e.g. diaphragms, bellows for gases
    • G01F3/225—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having flexible movable walls, e.g. diaphragms, bellows for gases characterised by constructional features of membranes or by means for improving proper functioning of membranes

Definitions

  • the present invention relates to a configuration of a gas meter using a measuring unit for measuring a gas flow rate, and particularly relates to a gas meter suitable for measuring a large flow rate.
  • the gas meter 1 includes an upper case 2 and a lower case 3 formed by pressing a metal.
  • An inlet pipe 4 and an outlet pipe 5 are arranged on the upper surface of the upper case 2, and the inlet pipe 4 opens through a shutoff valve 6 inside the gas meter 1.
  • a connection pipe 7 is connected to the outlet pipe 5.
  • connection pipe 7 has upper and lower attachment portions 8, the upper attachment portion 8 is connected with an ultrasonic flow rate measuring unit 9, and the lower attachment portion 8 has an upper ultrasonic flow rate.
  • a flow path member 10 formed in the same flow path shape as the measurement unit 9 is connected.
  • the ultrasonic flow rate measuring unit 9 and the flow path member 10 are fixed to the mounting portion 8 by a fixing bracket or the like (not shown).
  • an ultrasonic flow measurement unit from which a mechanism for measuring the flow is removed is used, and the flow rate is the same as that of the ultrasonic flow measurement unit 9. Based on the flow rate measured by the sonic flow rate measurement unit 9, the total flow rate (in this case, estimated to be twice the flow rate measured by the ultrasonic flow rate measurement unit 9) can be measured.
  • the ultrasonic flow rate measuring unit 9 and the flow path member 10 are supported by a support member 11 and the like, and are held by holding portions provided at the edges of the upper case 2 and the lower case 3 (for example, see Patent Document 1).
  • the gas indicated by the arrow flows from the inlet pipe 4, diffuses into the gas meter internal space through the shutoff valve 6, flows into the ultrasonic flow rate measuring unit 9 and the flow path member 10, and is connected to the connection pipe 7. To the exit pipe 5.
  • a method using ultrasonic propagation time is used as a flow rate measurement method in the ultrasonic flow measurement unit 9, but various measurement methods such as a thermal method and a fluidic method can be used. is there.
  • the ultrasonic flow rate measuring unit 9 and the flow path member 10 are separated from each other, the flow of gas flowing into each of them is not always the same, and the gas flow rate may be different. Therefore, there is a problem that even if the flow rate measured by the ultrasonic flow rate measurement unit 9 is doubled, the flow rate may not be accurate.
  • the flow rate of the inflowing gas is different, for example, the flow rate flowing through the flow path member 10 flows into the ultrasonic flow rate measurement unit 9. Is smaller than the maximum flow rate that can be measured as a gas meter, it is smaller than twice the maximum flow rate that can be measured by one ultrasonic flow measurement unit 9. Therefore, the maximum flow rate that can be measured by one ultrasonic flow measurement unit 9 needs to be larger than 1 ⁇ 2 of the maximum measurement flow rate required as a gas meter, and the ultrasonic flow measurement unit 9 is more than necessary. There was a problem of becoming larger.
  • the support member 11 for supporting the ultrasonic flow rate measuring unit 9 and the flow path member 10 is necessary, and there are problems in manufacturing man-hours and costs.
  • the present invention provides a gas meter that can be miniaturized when a plurality of the same flow rate measurement units are used.
  • the gas meter of the present invention includes a meter inlet part into which a fluid flows, a meter outlet part from which the fluid flows out, and a flow rate measuring part that measures the flow rate of the fluid.
  • the flow rate measurement unit uses a plurality of flow rate measurement units having the same shape including a rectangular flow path part and a sensor part arranged on one surface of the flow path part.
  • a plurality of flow rate measurement units are integrally formed by joining surfaces that do not have a sensor unit as joint surfaces.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gas meter according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a perspective view of a flow rate measurement unit used in the gas meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a front view of the inlet of the flow rate measurement unit used in the gas meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic block diagram of a flow rate measurement unit used in the gas meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a combination example of another flow rate measurement unit used in the gas meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gas meter according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a perspective view of a flow rate measurement unit used in the gas meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a front view of the in
  • FIG. 5 is a schematic sectional drawing which shows the example of a combination of the other flow measurement unit used for the gas meter concerning the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a combination example of another flow rate measurement unit used in the gas meter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic sectional drawing which shows the example of a combination of the other flow measurement unit used for the gas meter concerning the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 8A is a perspective view of a flow rate measurement unit used in a gas meter according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a perspective view of a flow rate measurement unit used in the gas meter according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a conventional gas meter.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a gas meter.
  • the gas meter 21 includes a meter inlet portion 22, a meter outlet portion 23, a flow rate measuring portion 24, and a connecting member 25.
  • the flow rate measurement unit 24 is configured integrally by joining the back surfaces of the two flow rate measurement units 26 (the surface opposite to the surface on which the sensor unit 30 described later) is bonded.
  • the connection member 25 is provided with an attachment portion 25a, and the outlet portion of the flow rate measurement unit 24 can be inserted and held.
  • the meter inlet 22 is connected to a shutoff valve 27 for controlling the inflow of gas.
  • a shutoff valve 27 for controlling the inflow of gas.
  • the valve 27 is configured to close and shut off the gas.
  • FIG. 2A is a schematic perspective view of the flow rate measurement unit 26, and FIG. 2B is a front view of the flow rate measurement unit 26 as viewed from the inlet 29a.
  • the flow rate measurement unit 26 includes a flow path portion 29 through which a gas to be measured flows, and a sensor portion 30 in which a sensor for measuring the flow rate and a circuit board are incorporated.
  • the gas to be measured flows into the flow path portion 29 from the inlet 29a, the flow rate is measured by the sensor portion 30, and then flows out from the outlet 29b to the connecting member 25 described above.
  • ultrasonic waves are used as a flow rate measurement method in the sensor unit 30, and in order to improve measurement accuracy, the internal flow path of the flow path part 29 is divided into a plurality of flow paths by a plurality of partition plates 32. It is divided.
  • seal members 28 a and 28 b shown in FIG. 1 are disposed in a groove 31 provided over the entire circumference on the outlet side of the flow path portion 29 of the flow rate measurement unit 26.
  • FIG. 3 shows a block diagram of the flow rate measurement unit 26.
  • the flow rate measuring unit 26 is configured to measure the flow rate using ultrasonic waves.
  • the sensor unit 30 uses a first ultrasonic transducer 33a disposed on the upstream side and an ultrasonic wave utilizing a second ultrasonic transducer 33b disposed on the downstream side. Send and receive.
  • a measurement control circuit 34 for performing transmission / reception switching of the first ultrasonic transducer 33a and the second ultrasonic transducer 33b, output of a transmission signal, reception of a reception signal, and measurement of propagation time and propagation
  • An arithmetic circuit 35 for calculating a flow velocity and a flow rate based on time is provided, and these are attached to the sensor block 33e.
  • the upper surface 29c of the flow path part 29 has a first ultrasonic transmission window 36a and a second ultrasonic transmission window 36b.
  • the first ultrasonic transmission window 36a and the second ultrasonic transmission window 36b may be formed of a material that can transmit ultrasonic waves, or may be openings that transmit ultrasonic waves.
  • the difference between the acoustic impedance of the incident surface and the acoustic impedance of the transmission surface is a predetermined value. Smaller than that.
  • Portions other than the first ultrasonic transmission window 36a and the second ultrasonic transmission window 36b on the upper surface 29c of the flow path portion 29 may be covered with a panel, for example.
  • the lower surface 29d of the flow path part 29 is comprised so that it may act as a reflective surface of an ultrasonic wave.
  • the flow velocity of the fluid flowing through the flow path section 29 is V
  • the velocity of sound in the fluid is C
  • the angle between the direction in which the fluid flows and the ultrasonic wave propagation direction until the ultrasonic wave is reflected by the lower surface 29d is ⁇ .
  • L be the effective length of the propagation path of the ultrasonic wave propagating between the first ultrasonic transducer 33a and the second ultrasonic transducer 33b.
  • the measurement control circuit 34 controls transmission of ultrasonic waves from the first ultrasonic transducer 33a and reception of ultrasonic waves by the second ultrasonic transducer 33b.
  • the propagation time t1 until the ultrasonic wave transmitted from the first ultrasonic transducer 33a reaches the second ultrasonic transducer 33b is expressed by the following equation.
  • the measurement control circuit 34 controls transmission of ultrasonic waves from the second ultrasonic transducer 33b and reception of ultrasonic waves in the first ultrasonic transducer 33a.
  • the propagation time t2 until the ultrasonic wave transmitted from the second ultrasonic transducer 33b reaches the first ultrasonic transducer 33a is expressed by the following equation.
  • V (L / (2 cos ⁇ )) ⁇ ((1 / t1) ⁇ (1 / t2)) (3)
  • the measurement control circuit 34 measures the propagation times t1 and t2, and thereby the flow velocity V is obtained.
  • the arithmetic circuit 35 calculates the flow velocity V.
  • the arithmetic circuit 35 calculates the flow rate Q by multiplying the flow velocity V by the flow path cross-sectional area S of the flow path section 29 and the coefficient K that has been tested in advance, as shown in the following equation.
  • the flow rate measurement method is an ultrasonic method, and a known measuring instrument can be used.
  • the known measuring device may be, for example, a thermal flow sensor that measures a flow rate by using heat transfer caused by a flow. Since these are publicly known, the description thereof is omitted.
  • the flow rate measurement unit 26 can measure the flow rate of the gas that is the fluid flowing through the flow path portion 29.
  • the flow rate measurement unit 26 can measure a flow rate of, for example, 10 cubic meters or more per hour, and more preferably 15 to 30 cubic meters per hour.
  • the flow measurement unit for general households is at most about 6 cubic meters per hour. Therefore, a relatively large flow rate can be measured in a facility used for business purposes.
  • the flow rate measurement unit 26 according to the present embodiment may be used in a general household.
  • the flow measuring unit 24 can be reduced in size, and the gas meter 21 itself can be designed compactly.
  • the gas flow in the present embodiment is as shown by the arrows shown in FIG. 1, and the two flow rate measurement units 26 are close to each other as compared with the conventional example, so that they flow into the two flow rate measurement units 26.
  • the maximum measurement flow rate of one flow rate measurement unit 26 can be 1 ⁇ 2 of the maximum measurement flow rate required for the gas meter, and it is not necessary to make the flow rate measurement unit 26 larger than necessary. Can be planned.
  • a flow path member for connecting the flow rate measuring unit 26 is not necessary, which is advantageous in terms of manufacturing man-hours and costs.
  • FIG. 4 shows a state in which the two flow rate measurement units 26 are arranged in the left-right direction with respect to the gas inflow direction.
  • the flow rates of the gas flowing into the two flow rate measurement units 26 may be the same. it can.
  • FIG. 5 shows two gas flow measurement units 26 in the gas inflow direction indicated by the arrows, and the side surfaces thereof, that is, the surfaces of the flow path portion 29 that do not have the sensor unit 30 are joined as joint surfaces.
  • positioned in the left-right direction with respect to the inflow direction is shown.
  • the flow rate of the gas flowing into the two flow rate measurement units 26 can be made the same.
  • two flow rate measuring units 26 are used in the gas inflow direction indicated by the arrows, and two sets of the back surfaces are joined to each other, and the side surfaces are joined to form four flow rate measuring units 26.
  • a gas meter that can measure a larger flow rate than the case where two flow rate measurement units 26 are used by using four flow rate measurement units 26 will be described.
  • the four flow rate measurement units 26 are bonded to each other with the surfaces of the flow path portion 29 that do not have the sensor unit 30 as bonding surfaces.
  • FIG. 7 shows a total of four flow rate measurement units 26 bonded to the gas inflow direction indicated by the arrows, and the back surfaces thereof are bonded to each other, and the back surfaces of the flow rate measurement unit 26 are bonded to the left and right side surfaces.
  • This example shows a gas meter capable of measuring a large flow rate with the flow rate measurement unit.
  • the cross-sectional outer shape of the measurement flow path of the flow rate measurement unit has a horizontal dimension that is twice the vertical dimension.
  • the four flow rate measurement units 26 are bonded to each other with the surfaces of the flow path portion 29 that do not have the sensor unit 30 as bonding surfaces.
  • the flow of gas flowing into the flow rate measurement unit 26 is a combination of vertical and horizontal, so that the flow rates measured by the four flow rate measurement units 26 should be added even if the gas flow is disturbed. Since the entire flow rate is averaged, a stable flow rate can be measured.
  • the shape of the outlet portion is substantially rectangular, so the sealing member is the mating surface of the flow rate measurement unit 26. And can be easily sealed.
  • FIGSecond Embodiment 8A and 8B are perspective views of a flow rate measurement unit showing a second embodiment of the present invention.
  • engaging portions 38a to 38d and engaged portions 37a to 37d that allow the flow measuring units 26a to engage with each other are provided on the lower surface and side surface of the flow measuring unit 26a.
  • the engaging portions 38a to 38d are formed as convex cuboid convex portions, and the engaged portions 37a to 37d are concave shapes that can be engaged with the convex portions of the engaging portions 38a to 38d. It forms as a recessed part and is arrange
  • the flow rate measuring unit shown in FIGS. 4 to 7 can be connected by using one type of flow rate measuring unit 26a. It becomes possible to do.
  • one type of flow rate measuring unit 26a can be joined without using an engaging member in a combination of two to four.
  • the plurality of flow rate measurement units 26a are joined with the surfaces of the flow path portion 39 that do not have the sensor portion 30 as joining surfaces, and the engaging portions 38a to 38d and the engaged portions 37a to 37a are joined.
  • 37 d is arranged on the surface of the flow path portion 39 that does not have the sensor portion 30.
  • the present invention includes a meter inlet part into which a fluid flows, a meter outlet part from which a fluid flows out, and a flow rate measuring part that measures the flow rate of the fluid.
  • the flow rate measurement unit uses a plurality of flow rate measurement units having the same shape including a rectangular flow path part and a sensor part arranged on one surface of the flow path part.
  • a plurality of flow rate measurement units are integrally formed by joining surfaces having no sensor portion as joint surfaces.
  • the first seal member may be disposed on the joining surface where the flow rate measuring units are joined.
  • the present invention also has a groove on the entire circumference of the flow rate measurement unit, and a flow rate measurement unit is configured by joining a plurality of flow rate measurement units by disposing a first seal member in the groove on the joint surface. It is good also as a structure which winds a 2nd sealing member in groove
  • the present invention may be configured such that the outer dimensions of the flow rate measurement unit are such that the ratio of the short side to the long side of the rectangular cross section is 1: 2, and the cross sectional shape of the measurement unit is rectangular.
  • the flow rate measurement units can be mixed vertically and horizontally, and the influence of the gas inflow direction on the flow rate measurement can be reduced.
  • the flow rate measurement unit may include engagement portions that can engage with each other on the joint surface.
  • the gas meter according to the present invention can be easily combined with the required number of flow rate measurement units according to the required measurement flow rate, and can be applied to a wide range of applications requiring measurement of a large flow rate, such as a large gas meter for business use.

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Abstract

流体が流入するメータ入口部（２２）と、流体が流出するメータ出口部（２３）と、流体の流量を計測する流量計測部（２４）とを備える。また、流量計測部（２４）は、外郭の断面形状が矩形の流路部と流路部の一つの面に配置されたセンサー部（３０）とで構成された同一形状の流量計測ユニット（２６、２６）を複数用い、流路部におけるセンサー部（３０）を有しない面同士を接合面として接合して複数の流量計測ユニット（２６、２６）を一体として構成した。

Description

ガスメータ
　本発明は、ガスの流量を計測する計測ユニットを用いたガスメータの構成に関するもので、特に大流量の計測に適したガスメータに関する。
　従来、この種のガスメータとして、図９に示すようなものがある。図９において、ガスメータ１は、金属をプレス加工して形成した上ケース２と下ケース３から構成している。上ケース２の上面には、入口パイプ４と、出口パイプ５を配置しており、入口パイプ４は、ガスメータ１の内部において遮断弁６を介して開口している。出口パイプ５には、接続パイプ７を接続している。
　接続パイプ７には、上下に取付部８を形成しており、上方の取付部８には、超音波式流量計測ユニット９を接続し、下方の取付部８には、上方の超音波式流量計測ユニット９と同一の流路形状に形成した流路部材１０を接続している。超音波式流量計測ユニット９および流路部材１０は、固定金具等（図示せず）により取付部８に固定している。
　なお、流路部材１０として、流量を計測するための機構を除去した超音波式流量計測ユニットを用いており、超音波式流量計測ユニット９と同等の流量が流れるように構成されており、超音波式流量計測ユニット９で計測された流量を元に全体の流量（この場合は、超音波式流量計測ユニット９で計測された流量の２倍と推定）を計測できるようになっている。
　また、超音波式流量計測ユニット９および流路部材１０は、支持部材１１等により支持されると共に、上ケース２と下ケース３の縁に設けた保持部により保持される構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
　この場合、矢印で示すガスは、入口パイプ４から流入して、遮断弁６を通ってガスメータ内部空間に拡散した後、超音波式流量計測ユニット９および流路部材１０に流入し、接続パイプ７を経由して出口パイプ５に至る。
　本従来例では、超音波式流量計測ユニット９における流量の計測方法として超音波の伝搬時間を利用した方法を利用しているが、サーマル方式、フルイディック方式など、種々の計測方法が利用可能である。
特開２０１５－１４８５２９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の従来のガスメータ１では、超音波式流量計測ユニット９および流路部材１０が離れて接続パイプ７に接続される構成となっているため、収納するための大きな空間が必要でありガスメータ１自体が大きくなってしまうという課題があった。
　また、超音波式流量計測ユニット９および流路部材１０が離れているために、それぞれに流入するガスの流れが常に同じ状態にならず、ガスの流量が異なる場合が生じる。従って、超音波式流量計測ユニット９で計測された流量を２倍しても正確な流量とならない場合があるといった課題があった。
　更に、流路部材１０として超音波式流量計測ユニット９を用いて計測する場合、流入するガスの流量が異なって、例えば、流路部材１０に流れる流量が超音波式流量計測ユニット９に流れる流量よりも小さい場合には、ガスメータとして計測可能な最大流量は、１つの超音波式流量計測ユニット９で計測可能な最大流量の２倍よりも小さくなってしまう。従って、１つの超音波式流量計測ユニット９で計測可能な最大流量を、ガスメータとして要求される最大計測流量の１／２よりも大きくする必要があり、超音波式流量計測ユニット９が必要以上に大きくなるという課題があった。
　また、超音波式流量計測ユニット９および流路部材１０を支持するための支持部材１１が必要となり、製造工数やコスト面での課題もあった。
　本発明は、同一の流量計測ユニットを複数用いる際に、小形化ができるガスメータを提供する。
　本発明のガスメータは、流体が流入するメータ入口部と、流体が流出するメータ出口部と、流体の流量を計測する流量計測部とを備える。また、流量計測部は、外郭の断面形状が矩形の流路部と流路部の一つの面に配置されたセンサー部とで構成された同一形状の流量計測ユニットを複数用い、流路部におけるセンサー部を有しない面同士を接合面として接合して複数の流量計測ユニットを一体として構成する。
　これによって、大流量の計測が可能な流量計測部を小形化することができ、ガスメータそのものをコンパクトにすることが可能となる。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータの概略断面図である。 図２Ａは、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる流量計測ユニットの斜視図である。 図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる流量計測ユニットの入口正面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる流量計測ユニットの概略ブロック図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる他の流量計測ユニットの組み合わせ例を示す概略断面図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる他の流量計測ユニットの組み合わせ例を示す概略断面図である。 図６は、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる他の流量計測ユニットの組み合わせ例を示す概略断面図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態にかかるガスメータに用いる他の流量計測ユニットの組み合わせ例を示す概略断面図である。 図８Ａは、本発明の第２の実施の形態にかかるガスメータに用いる流量計測ユニットの斜視図である。 図８Ｂは、本発明の第２の実施の形態にかかるガスメータに用いる流量計測ユニットの斜視図である。 図９は、従来のガスメータの概略を示す断面図である。
　以下、添付の図面を参照しながら、本発明によるガスメータの実施の形態を説明する。なお、同じ構成要素には同じ参照符号を付す。既に説明した構成要素については再度の説明を省略する。なお、本発明は、以下で説明する実施の形態によって限定されるものではない。
　（第１の実施の形態）
　図１は、ガスメータの概略断面図を示す。図１に示すように、ガスメータ２１は、メータ入口部２２、メータ出口部２３、流量計測部２４、および連結部材２５から構成されている。流量計測部２４は、２つの流量計測ユニット２６の裏面（後述するセンサー部３０が配置された面の反対側の面）同士を接合面として接合し一体に構成している。連結部材２５には、取付部２５ａが設けられており流量計測部２４の出口部が挿入されて保持できる構成となっている。
　また、メータ出口部２３と流量計測部２４のシールを確保するために、すなわち、流量計測部２４を経由しないガスが連結部材２５に流入しないようにするために、２つの流量計測ユニット２６の間にはシール部材２８ａが配設され、外周と連結部材２５の取付部２５ａの内側との間にはシール部材２８ｂが配設されている。
　メータ入口部２２には、ガスの流入を制御するための遮断弁２７が接続されており、弁が開栓している時にはガスメータ内にガスが流入し、異常時等が発生した場合には遮断弁２７が閉栓してガスを遮断するように構成されている。
　図２Ａは、流量計測ユニット２６の概観斜視図であり、図２Ｂは入口２９ａから見た流量計測ユニット２６の正面図である。図２Ａ、図２Ｂに示すように、流量計測ユニット２６は計測対象のガスが流れる流路部２９と、流量を計測するためのセンサー及び回路基板が内蔵されたセンサー部３０で構成されている。計測対象のガスは入口２９ａから流路部２９に流入し、センサー部３０で流量が計測された後、出口２９ｂから前述の連結部材２５に流出する。本実施の形態においては、センサー部３０における流量の計測方法として超音波を用いており、計測精度を向上させるため、流路部２９の内部流路は複数の仕切板３２で複数の流路に分割されている。
　なお、図１に示すシール部材２８ａ、２８ｂは、流量計測ユニット２６の流路部２９の出口側の全周にわたって設けされた溝３１に配置される。
　ここで、流量計測ユニット２６におけるガスの流量計測の方法を説明する。
　図３は、流量計測ユニット２６のブロック図を示している。流量計測ユニット２６は、超音波を用いて流量を計測する構成である。図に示すように、センサー部３０は、上流側に配置された第１の超音波送受波器３３ａと、下流側に配置された第２の超音波送受波器３３ｂとを利用して超音波の送受信を行う。また、第１の超音波送受波器３３ａ、第２の超音波送受波器３３ｂの送受信の切り替えや、送信信号の出力、或いは受信信号の受信、伝搬時間の計測を行う計測制御回路３４および伝搬時間に基づいて流速や流量を演算する演算回路３５を備えていており、これらは、センサブロック３３ｅに取り付けられている。
　一方、流路部２９の上面２９ｃは第１の超音波透過窓３６ａ、および第２の超音波透過窓３６ｂを有している。
　第１の超音波透過窓３６ａおよび第２の超音波透過窓３６ｂは超音波が透過できる素材で形成され、または超音波を透過する開口部であってもよい。第１の超音波透過窓３６ａおよび第２の超音波透過窓３６ｂを超音波が透過できる素材で形成する場合には、入射面の音響インピーダンスおよび透過面の音響インピーダンスの差が予め定められた値よりも小さければよい。流路部２９の上面２９ｃの、第１の超音波透過窓３６ａおよび第２の超音波透過窓３６ｂ以外の部分は、たとえばパネルで覆われていてもよい。そして、流路部２９の下面２９ｄは超音波の反射面として作用するように構成されている。
　以下、図３を参照しながら、超音波を利用した流量計測の原理を説明する。
　流路部２９を流れる流体の流速をＶ、流体中の音速をＣ、流体の流れる方向と超音波が下面２９ｄで反射するまでの超音波伝搬方向とのなす角度をθとする。また、第１の超音波送受波器３３ａと第２の超音波送受波器３３ｂとの間で伝搬する超音波の伝搬経路の有効長さをＬとする。
　計測制御回路３４は、第１の超音波送受波器３３ａからの超音波の送信と、第２の超音波送受波器３３ｂにおける超音波の受信とを制御する。第１の超音波送受波器３３ａから送信された超音波が第２の超音波送受波器３３ｂに到達するまでの伝搬時間ｔ１は、下式にて示される。
　　ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）　　　（１）
　計測制御回路３４は、第２の超音波送受波器３３ｂからの超音波の送信と、第１の超音波送受波器３３ａにおける超音波の受信とを制御する。第２の超音波送受波器３３ｂから送信された超音波が第１の超音波送受波器３３ａに到達するまでの伝搬時間ｔ２は、下式にて示される。
　　ｔ２＝Ｌ／（Ｃ－Ｖｃｏｓθ）　　　（２）
　式（１）と式（２）から流体の音速Ｃを消去すると、下式が得られる。
　　Ｖ＝（Ｌ／（２ｃｏｓθ））×（（１／ｔ１）－（１／ｔ２））　　　（３）
　式（３）から理解されるように、Ｌとθが既知なら、計測制御回路３４が伝搬時間ｔ１およびｔ２を計測することにより、流速Ｖが求められる。演算回路３５が流速Ｖの演算を行う。
　さらに演算回路３５は、下式に示すように、流速Ｖに流路部２９の流路断面積Ｓ及び予め検定された係数Ｋを乗じて流量Ｑを算出する。
　　Ｑ＝Ｋ×Ｖ×Ｓ　　　（４）
　上述の例では、いわゆるＶパス方式の流量計測原理を説明したが、これは一例である。いわゆるＺパス方式、Ｉパス方式と呼ばれる計測原理を用いてもよい。
　また、流量の計測方式が超音波式であることは必須ではなく、公知の計測器を用いることができる。公知の計測器とは、たとえば流れによる熱の移動を利用して流量を測定するサーマルフローセンサーであってもよい。これらは公知であるためその説明は省略する。
　以上の構成により、流量計測ユニット２６はその流路部２９を流れる流体であるガスの流量を計測することができる。
　本実施の形態による流量計測ユニット２６は、たとえば毎時１０立方メートル以上、より好ましくは、毎時１５立方メートルから３０立方メートルの流量を計測することができる。一般家庭向けの流量計測ユニットは、高々毎時６立方メートル程度である。よって業務上利用される施設において、比較的大流量を計測することができる。ただし、本実施の形態による流量計測ユニット２６を一般家庭において利用してもよい。
　以上のように、本実施の形態によると同一形状の流量計測ユニット２６を複数用いる際でも、流量計測部２４を小形化することができ、ガスメータ２１そのものをコンパクトに設計することができる。
　また、本実施の形態におけるガスの流れは図１に示す矢印の様になり、２つの流量計測ユニット２６が従来例に比べて近接しているため、２つの流量計測ユニット２６に対して流入するガスの流量の偏りがなくなる。従って、１つの流量計測ユニット２６の最大計測流量はガスメータとして要求される最大計測流量の１／２とすることができ、流量計測ユニット２６を必要以上に大きくする必要は無く、ガスメータ２１の小形化が図れる。
　更に、従来例と同様に一方の流量計測ユニットのみにセンサー部を搭載する場合でも、この一方の流量計測ユニット２６で計測された流量を２倍することで全体の流量を計測することが可能となる。
　また、流量計測ユニット２６を連結するための流路部材も不要となり、製造工数やコスト面でも有利である。
　次に、流量計測部２４を構成する流量計測ユニット２６の組み合わせやメータ入口部からのガスの流入方向に対する配置について、種々の形態を説明する。
　図４は、矢印で示すガスの流入方向に対して流量計測ユニット２６を２個、その裏面同士を接合している。言い換えると、流量計測ユニット２６を構成する流路部２９におけるセンサー部３０を配置した面の裏面同士、すなわち流路部２９におけるセンサー部３０を有しない面同士を接合面として接合している。そして図４では、ガスの流入方向に対して２個の流量計測ユニット２６を左右方向に配置した状態を示すもので、２個の流量計測ユニット２６に流入するガスの流量を同じとすることができる。
　図５は、矢印で示すガスの流入方向に対して流量計測ユニット２６を２個、その側面同士、すなわち、流路部２９におけるセンサー部３０を有しない面同士を接合面として接合し、ガスの流入方向に対して左右方向に配置した状態を示している。この構成でも図４に示す構成と同じように、２つの流量計測ユニット２６に流入するガスの流量を同じとすることができる。
　図６は、矢印で示すガスの流入方向に対して流量計測ユニット２６を２個、その裏面同士を接合したもの２組用い、その側面同士を接合して４個の流量計測ユニット２６で構成したものである。流量計測ユニット２６を４個用いたことにより、流量計測ユニット２６が２個の場合に比べ更に大流量の計測が可能なガスメータとする場合の一例を示す。図６の構成においても、４個の流量計測ユニット２６は、流路部２９におけるセンサー部３０を有しない面同士を接合面として接合している。
　また、図７は、矢印で示すガスの流入方向に対して流量計測ユニット２６を２個、その裏面同士を接合し、更にその左右の側面に流量計測ユニット２６の裏面を接合して合計４個の流量計測ユニットで大流量の計測が可能なガスメータとした例を示すものである。なお、この形態の場合に、流量計測ユニットの計測流路の断面外形は、縦寸法に対して横寸法が２倍の寸法としている。図７の構成においても、４個の流量計測ユニット２６は、流路部２９におけるセンサー部３０を有しない面同士を接合面として接合している。
　また、この場合、流量計測ユニット２６に流入するガスの流れが縦と横の組み合わせになるので、ガスの流れに乱れがあっても、４つの流量計測ユニット２６で計測された流量を加算することで全体の流量が平均化されるので、安定した流量を計測することが可能となる。
　また、図示していないが、流量計測ユニット２６を３個用いる場合は図７において、左右どちらかの流量計測ユニット２６を除くことで実現できる。
　以上のように、本実施の形態においては、流量計測ユニット２６を複数組み合わせて流量計測部２４を構成した場合でも、出口部の形状は略四角形となるのでシール部材は流量計測ユニット２６の合わせ面と流量計測部２４の外周に配置すればよく、容易にシールを行うことができる。
　（第２の実施の形態）
　図８Ａ、図８Ｂは、本発明の第２の実施の形態を示す流量計測ユニットの斜視図である。図において、流量計測ユニット２６ａの下面及び側面には流量計測ユニット２６ａ同士が互いに係合可能となる係合部３８ａ～３８ｄ、被係合部３７ａ～３７ｄを備えている。
　ここで、係合部３８ａ～３８ｄは、凸形の直方体の凸部として形成されており、被係合部３７ａ～３７ｄは、係合部３８ａ～３８ｄの凸部と係合可能な凹形状の凹部として形成されると共に、図に示すように互い違いに配置されている。
　この様に、係合部３８ａ～３８ｄと被係合部３７ａ～３７ｄを配置することにより、１種類の流量計測ユニット２６ａを用いることで、図４～図７に示す流量計測ユニットの結合を構成することが可能となる。
　以上のように、本実施の形態によると１種類の流量計測ユニット２６ａで２個～４個の組み合わせにおいて、係合部材を用いることなく接合が可能となる。
　本実施の形態においても、複数の流量計測ユニット２６ａを、流路部３９におけるセンサー部３０を有しない面同士を接合面として接合しており、係合部３８ａ～３８ｄおよび被係合部３７ａ～３７ｄは、流路部３９のセンサー部３０を有しない面に配置されている。
　以上説明したように、本発明は、流体が流入するメータ入口部と、流体が流出するメータ出口部と、流体の流量を計測する流量計測部とを備える。また、流量計測部は、外郭の断面形状が矩形の流路部と流路部の一つの面に配置されたセンサー部とで構成された同一形状の流量計測ユニットを複数用い、流路部におけるセンサー部を有しない面同士を接合面として接合して複数の流量計測ユニットを一体として構成したことを特徴とする。この構成により、複数の計測ユニットを用いても大流量の計測が可能な流量計の小形化が可能となり、計測ユニットの数により広範囲の流量に対応できる。
　また、本発明は、流量計測ユニット同士が接合する接合面に第１のシール部材を配置してもよい。この構成により、接合面を平面で構成されているので、シールを容易に行うことが可能となる。
　また、本発明は、流量計測ユニットの全周に溝を有し、接合面の溝に第１のシール部材を配置して複数の流量計測ユニットを接合して流量計測部を構成し、接合面以外の溝に第２のシール部材を回装し、第２のシール部材でメータ出口部と流量計測部とのシールを確保する構成としてもよい。この構成により、全周に設けた溝を利用して効率の良いシール構成を実現することができる。
　また、本発明は、流量計測ユニットの外郭寸法として、矩形断面の短辺と長辺の比率を１：２とし、計測部の断面形状が矩形になるように組み合わせる構成としてもよい。この構成により、流量計測ユニットの縦横の混在が可能となり、ガスの流入方向による流量計測への影響を軽減できる。
　また、本発明は、流量計測ユニットが、接合面に互いに係合可能な係合部を備えてもよい。
　本発明にかかるガスメータは、必要な計測流量に応じて流量計測ユニットを必要数結合することが容易となり、業務用の大型ガスメータ等、大流量の計測を必要とする幅広い用途に適用できる。
　１，２１　ガスメータ
　２２　メータ入口部
　２３　メータ出口部
　２４　流量計測部
　２６，２６ａ　流量計測ユニット
　２９，３９　流路部
　３０　センサー部
　３７ａ～３７ｄ　被係合部（係合部）
　３８ａ～３８ｄ　係合部

Claims (5)

  1. 流体が流入するメータ入口部と、
    前記流体が流出するメータ出口部と、
    前記流体の流量を計測する流量計測部と、
    を備え、
    前記流量計測部は、外郭の断面形状が矩形の流路部と前記流路部の一つの面に配置されたセンサー部とで構成された同一形状の流量計測ユニットを複数用い、前記流路部における前記センサー部を有しない面同士を接合面として接合して複数の前記流量計測ユニットを一体として構成したことを特徴とするガスメータ。
  2. 前記流量計測ユニット同士が接合する前記接合面に第１のシール部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
  3. 前記流量計測ユニットは全周に溝を有し、前記接合面の前記溝に前記第１のシール部材を配置して複数の前記流量計測ユニットを接合して前記流量計測部を構成し、前記接合面以外の前記溝に第２のシール部材を回装し、前記第２のシール部材で前記メータ出口部と前記流量計測部とのシールを確保したことを特徴とする請求項２記載のガスメータ。
  4. 前記流量計測ユニットの外郭寸法は、矩形断面の短辺と長辺の比率を１：２とし、前記計測部の断面形状が矩形になるように組み合わせたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のガスメータ。
  5. 前記流量計測ユニットは、前記接合面に互いに係合可能な係合部を備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のガスメータ。
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