JP4555669B2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス流入口とガス流出口とを連通するガス流路を形成するガス流路部と、前記ガス流路部内に収容され、流速センサが設けられる計測流路を形成する計測流路部とを備えた流量計測装置に関するものである。

近年、マイクロコンピュータを利用して、流速センサが検出した流速からガス流量を演算する電子式ガスメータが普及している。この電子式ガスメータの小型化が進むと、流速センサ前後の流路直線部を十分確保しきれなくなり、流速センサは、その上流側のガス供給圧力や下流側のガス使用状況の影響を受けやすくなるという問題が発生する。

また、ガス消費設備としての給湯器やガスヒートポンプなどは、間欠駆動されていることが多く、このため流路内の圧力変動、すなわち脈動が発生して、逆流が発生することがある。そこで、上記の問題を解決するために、流速センサが取り付けられているメータ内の流路に整流板を装着した電子式ガスメータが提案されている。

図６は、従来の電子式ガスメータの構成例を示す部分縦断面図である。同図に示すように、ガスメータは、ガス流入口とガス流出口とを連通するガス流路を形成するガス流路部１００と、このガス流路部１００内に収容されている多層ユニット２００とを備えている。多層ユニット２００は、流速センサによる計測が行われる計測流路を形成すると共に、形成した計測流路を仕切る複数の整流板２０１が設けられている。

以上のような電子式ガスメータにおいて、組み付け性を考慮するとガス流路部１００と多層ユニット２００との間には隙間が生じる。この隙間によって、多層ユニット２００内にのみ流れるはずのガスがこの隙間Ｃから多層ユニット２００外に流出してしまう。この流出量は、隙間Ｃの大小に依存して変化するため、製品毎に隙間Ｃの大きさにばらつきが生じると、ガスメータとしての特性にばらつきが生じ得る。

また、図７（ａ）は図６に示す電子式ガスメータのＶＩ−ＶＩ線断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。同図に示すように、隙間Ｃｌ、Ｃｒは、図６に示したような多層ユニット２００の上下方向だけでなく、多層ユニット２００の流れ方向Ｙ１に対して左右方向にも生じる。しかしながら、上述したように組み付け性を考慮してガス流路部１００と多層ユニット２００との間に隙間Ｃｌ、Ｃｒが生じるように、ガス流路部１００と多層ユニット２００とを形成すると、図７（ｂ）に示すように、多層ユニット２００の配置位置が本来配置されるべき中央位置に対してズレΔＰが生じてしまう。

さらに、組み付けによっては、多層ユニット２００の中央位置からのズレΔＰが製品毎にばらついてしまい、このことによっても、ガスメータとしての特性にばらつきが生じてしまう。

そこで、この隙間Ｃが最小隙間となり、製品毎にばらつかないように、ガス流路部１００、多層ユニット２００の部品精度を上げることが考えられるが、歩留まり上制限が生じてしまう。

また、ＰＣなどを用いて、流速からガス流量を求める演算に関する内部情報を書き換えて、流速計測特性のばらつきを補正することも考えられる。しかしながら、流速計測特性が製品毎に異なっていると補正パラメータを多く持つ必要があり、コストアップにつながる。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、安価に、各製品毎の流速計測特性のばらつきを低減した流量計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、ガス流入口とガス流出口とを連通するガス流路を形成するガス流路部と、該ガス流路部内に収容され、ガスの流れ方向に互いに離間して配置された２つの超音波センサによる流速計測が行われる計測流路を形成する計測流路部と、前記ガス流路部内面と前記計測流路部外面との間の隙間を塞いで、該隙間を通過したガスが前記ガス流出口に流れることを防止する塞手段と、を備えた流路計測装置であって、前記塞手段が、前記２つの超音波センサのうちガスの流れ方向上流側に配置された超音波センサよりも上流側と、ガス流れ方向下流側に配置された超音波センサよりも下流側と、にそれぞれ設けられたことを特徴とする流路計測装置に存する。

請求項１記載の発明によれば、塞手段が、ガス流路部内面と、計測流路部外面との間の隙間を塞いで、隙間を通過したガスがガス流出口に流れることを防止する。従って、ガスが隙間から計測流路部外に流出してしまうことがなくなり、隙間の大小により流速計測特性がばらついてしまうことがない。また、塞手段が、２つの超音波センサのうちガスの流れ方向上流側に配置された超音波センサよりも上流側と、ガス流れ方向下流側に配置された超音波センサよりも下流側と、にそれぞれ設けられている。従って、２つの超音波センサ間におけるガスの流れに、隙間に流れるガスが影響を与えることがなくなり、より一層、隙間の大小による流速計測特性のばらつきを低減することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の流量計測装置であって、前記計測流路は、前記計測流路内を分割する整流板を備えたことを特徴とする流量計測装置に存する。

請求項２記載の発明によれば、ガスの隙間から整流板で分割された計測流路外に流出してしまうことがなくなり、隙間の大小により流速計測特性がばらついてしまうことがない。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の流路計測装置であって、前記塞手段が、前記計測流路部外面に巻かれた弾性のバンドから構成されていることを特徴とする流路計測装置に存する。

請求項３記載の発明によれば、塞手段が、計測流路部外面に巻かれた弾性のバンドから構成されている。従って、隙間に接着材を充填する場合に比べて、リサイクルなどでガス流路部から計測流路部を取り外す必要があっても、簡単に取り外すことができる。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の流路計測装置であって、前記塞手段が、前記計測流路部外面に形成された弾性の凸部であることを特徴とする流量計測装置に存する。

請求項４記載の発明によれば、塞手段が、計測流路部外面に形成された弾性の凸部である。従って、隙間に接着材を充填する場合に比べて、リサイクルなどでガス流路部から計測流路部を取り外す必要があっても、簡単に取り外すことができる。しかも、計測流路部を樹脂などの弾性部材で形成すれば、塞手段である凸部を計測流路部と一体に形成することができる。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の流路計測装置であって、前記計測流路部は、当該計測流路を形成する一面に設けられ、前記超音波センサの超音波を通して前記２つの超音波センサ間で超音波の授受を行うために設けた一対の開口部と、該開口部をそれぞれ塞ぐ一対のメッシュホルダと、を備え、前記バンドは、前記メッシュホルダ上に巻かれていることを特徴とする流量計測装置に存する。

請求項５記載の発明によれば、バンドが、メッシュホルダ上に巻かれている。従って、バンドを流用して、メッシュホルダを計測流路部からはずれ難くすることができる。

請求項６記載の発明は、請求項１又は２に記載の流量計測装置であって、前記塞手段は、前記ガス流路内面と前記計測流路部外面との間の隙間に塗布されたシール剤であることを特徴とする流量計測装置に存する。

請求項６記載の発明によれば、ガス流路内面と計測流路部外面との間の隙間にシール剤が塗布されている。従って、シール剤を使って簡単に隙間を塞ぐことができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、ガスの隙間から計測流路部外に流出してしまうことがなくなり、隙間の大小により流速計測特性がばらついてしまうことがないので、安価に、各製品毎の流速計測特性のばらつきを低減した流量計測装置を得ることができる。また、２つの超音波センサ間におけるガスの流れに、隙間に流れるガスが影響を与えることがなくなり、より一層、隙間の大小による流速計測特性のばらつきを低減することができる流量計測装置を得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、ガスの隙間から整流板で分割された計測流路外に流出してしまうことがなくなり、隙間の大小により流速計測特性がばらついてしまうことがないので、安価に、各製品毎の流速計測特性のばらつきを低減した流量計測装置を得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、隙間に接着剤を充填する場合に比べて、リサイクルなどでガス流路部から計測流路部を取り外す必要があっても、簡単に取り外すことができるので、取り外し時にもコストダウンを図った流量計測装置を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、隙間に接着剤を充填する場合に比べて、リサイクルなどでガス流路部から計測流路部を取り外す必要があっても、簡単に取り外すことができる。しかも、計測流路部を樹脂などの弾性部材で形成すれば、塞手段である凸部を係争流路部と一体に形成することができるので、取り外し時にも、塞手段の形成時にもコストダウンを図った流量計測装置を得ることができる。

請求項５記載の発明によれば、バンドを流用して、メッシュホルダを計測流路部からはずれ難くすることができる流量計測装置を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、シール剤を使って簡単に隙間を塞ぐことができる流量計測装置を得ることができる。

第１実施形態
以下、本発明の流量計測装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の流量計測装置を組み込んだガスメータの分解断面図であり、図２は、図１のガスメータを構成する多層ユニットの斜示図である。

図１に示すように、ガスメータは、上面にガス流入口１１及びガス流出口１２が設けられ、かつ、底面に開口部１３が設けられたメータボディ１０と、メータボディ１０内に収容される流路ユニット２０（＝ガス流路部）とを備えている。上述した流路ユニット２０は、ガス流入口１１と連通する入口流路部２１、ガス流出口１２と連通する出口流路部２３、入口流路部２１−出口流路部２３間を連通する中間流路部２２とから構成され、ガス流入口１１とガス流出口１２とを連通するガス流路を形成している。

上述した中間流路部２２は、入口流路部２１及び出口流路部２３の底面に設けられた開口部２１ａ及び２３ａと各々連通する開口部２２ａ１及び２２ａ２が上面に設けられている。そして、開口部２１ａ及び２３ａの周縁に設けたフランジ部２１ｂ及び２３ｂと、中間流路部２２の開口部２２ａ１及び２２ａ２の周縁とが、ネジＤ１により固定されている。これにより、入口流路部２１及び出口流路部２３と、中間流路部２２との固定を、流路ユニット２０内部のガス気密を保ちつつ行うことができる。

また、中間流路部２２は、底面側に設けられる中間流路部本体２２ｂと、中間流路部本体２２ｂとは別体に形成されると共に、上面側に設けられる上蓋２２ｃとから構成されている。また、この中間流路部２２内には、流速センサによる流速計測が行われる多層ユニット２４（＝計測流路部）が収容されている。本実施形態では、流速センサとして、ガス流れ方向に離間し、かつ、流れ方向と角度を成すように互いに対向して配置された２つの超音波センサを用いている。

多層ユニット２４は、図２に示すように、断面略四角形の計測流路を形成する流路形成部２４ａと、この流路形成部２４ａにより形成された計測流路を分割する整流板２４ｂとが樹脂により一体形成されている。また、流路形成部２４ａの左右側面には各々、ガス流れ方向に離間した２つの開口部が設けられ、この２つの開口部が各々メッシュホルダ２４ｃによって塞がれている。メッシュホルダ２４ｃは、ホルダ開口部２４ｃ１に貼り付けられたメッシュ２５を保持している。

上述した２つの超音波センサは、２つのメッシュホルダ２４ｃの背面にそれぞれ配置され、このメッシュホルダ２４ｃのホルダ開口部２４ｃ１を通して、超音波の授受が行われる。メッシュ２５は、超音波センサとホルダ開口部２４ｃ１との間にできる空間に生じる渦を防止するために設けられている。なお、メッシュホルダ２４ｃの固定方法としては、例えば、メッシュホルダ２４ｃや、流路形成部２４ａの開口部に爪を設けて固定する方法が考えられる。

さらに、多層ユニット２４外面には、２つのゴムバンド２６ａ及び２６ｂ（＝バンド、塞手段）が巻き付けられている。詳しくは、それぞれ上述したメッシュホルダ２４ｃ上であって、２つのメッシュホルダ２４ｃのうち、ガス流方向上流側のホルダ開口部２４ｃ１より上流側と、ガス流方向下流側のホルダ開口部２４ｃ１より下流側に巻き付けられている。

以上の構成の多層ユニット２４を中間流路部２２内に、中間流路本体２２ｂと上蓋２２ｃとの間に挟んで収容すれば、図１に示すように、中間流路部２２内面と多層ユニット２４外面との間の隙間Ｃをゴムバンド２６ａ及び２６ｂにより塞いで、ガスが隙間Ｃを通ってガス流出口１２に流れることを防止することができる。これにより、ガスが隙間Ｃから多層ユニット２４外に流出してしまうことがなくなり、全てのガスが多層ユニット２４内の整流板２４ｂで分割された計測流路を通過するため、隙間Ｃの大小により流速計測特性がばらついてしまうことがない。

図３（ａ）は図１に示す電子式ガスメータのＩ−Ｉ線断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）ＩＩ−ＩＩ線断面図である。上述したガスメータによれば、図３に示すように、中央流路部２２のガス流れ方向Ｙ１左側内面２２ｄと右側内面２２ｅとの両方に隙間Ｃｌ、Ｃｒを作った状態で、ゴムバンド２６ａ及び２６ｂがその隙間Ｃｌ、Ｃｒを塞いでいる。これにより、多層ユニット２４を中央流路部２２の左側内面２２ｄ及び右側内面２２ｅ間の中央に配置することができると共に、その配置位置が製品毎にばらつくこともなくなり、安価に、各製品毎の流速計測特性のばらつきを低減することができる。

以上のことから明らかなように、多層ユニット２４の左側面に位置するゴムバンド２６ａ及び２６ｂが中央流路部２２の左側内面２２ｄと多層ユニット２４外面との間の隙間Ｃｌを塞ぐ左塞手段に相当し、多層ユニット２４の右側面に位置するゴムバンド２６ａ及び２６ｂが中央流路部２２の右側内面２２ｅと多層ユニット２４外面との間の隙間Ｃｒを塞ぐ右塞手段に相当することがわかる。

また、上述したガスメータによれば、ゴムバンド２６ａは、２つのメッシュホルダ２４ｃのうち、上流側にあるメッシュホルダ２４ｃのホルダ開口部２４ｃ１よりも下流側に設けられ、ゴムバンド２６ｂは、下流側にあるメッシュホルダ２４ｃのホルダ開口部２４ｃ１よりも下流側に設けられている。

つまり、ゴムバンド２６ａが、２つの超音波センサのうち、ガス流方向上流側に設けられた超音波センサより上流側の隙間Ｃを塞ぎ、ゴムバンド２６ｂが、ガス流方向下流側に設けられた超音波センサより下流側の隙間Ｃを塞ぐように設けられている。以上の構成により、２つの超音波センサ間におけるガスの流れに、隙間Ｃによる影響がなくなり、一層流速計測特性のばらつきを低減することができる。

また、上述したガスメータによれば、ゴムバンド２６ａ及び２６ｂによって、隙間Ｃを塞いでいる。これにより、隙間Ｃにシール剤を塗布する場合に比べて、リサイクルなどで中間流路部２２から多層ユニット２４を取り外す必要があっても、簡単に取り外すことができる。

ところで、メッシュホルダ２４ｃは、爪などにより固定されているが、ガスメータを組み立てている最中に、メッシュホルダ２４ｃに何らかの力がかかって、爪が外れてメッシュホルダ２４ｃが多層ユニット２４から脱落する恐れがある。そこで上述したように、ゴムバンド２６ａ及び２６ｂをメッシュホルダ２４ｃ上に巻けば、ゴムバンド２６ａ及び２６ｂを流用して、メッシュホルダ２４ｃを多層ユニット２４からより一層はずれ難くすることができる。

第２実施形態
なお、上述した第１実施形態では、塞手段としてゴムバンド２６ａ及び２６ｂを用いていたが、例えば、図４に示すように、多層ユニット２４の外面に設けた弾性の凸部２４ｆ、２４ｇを塞手段としても、ゴムバンド２６ａ及び２６ｂと同様の効果を得ることができる。図５に示すように、多層ユニット２４の下面と中間流路部２２とが隙間なく配置できる構成であれば、凸部２４ｆは、多層ユニット２４の上面と左右側面にそれぞれ設けるだけでもよい。

凸部２４ｆを多層ユニット２４の左右側面にそれぞれ設けることにより、図３に示すゴムバンド２６ａ及び２６ｂの場合と同様に、中央流路部２２の左側内面２２ｄと右側内面２２ｅとの両方に隙間Ｃｌ、Ｃｕを作った状態で、凸部２４ｆによりその隙間Ｃを塞いでいる。

また、この場合も、ゴムバンド２６ａ、２６ｂと同様に、凸部２４ｆを、２つのメッシュホルダ２４ｃのうち、上流側にあるメッシュホルダ２４ｃのホルダ開口部２４ｃ１よりも下流側に設け、凸部２４ｇを、下流側にあるメッシュホルダ２４ｃのホルダ開口部２４ｃ１よりも下流側に設けることにより、流速計測特性のばらつきをより一層低減できる。

また、凸部２４ｆ、２４ｇを多層ユニット２４と同様の素材である樹脂で形成すれば、多層ユニット２４と一体形成することができ、コストダウンを図ることができる。

さらに、上述した第１及び第２実施形態では、ゴムバンド２６ａ及び２６ｂや、凸部２４ｆ、２４ｇを用いて隙間Ｃを塞いでいた。しかしながら、リサイクルなどで中間流路部２２から多層ユニット２４を取り外す必要がなければ、例えば、隙間にシール剤を塗布して、隙間を塞ぐことも考えられる。この場合、多層ユニット２４の左右側面の両者にシール剤を塗布すれば、中央流路部２２の左側内面２２ｄと右側内面２２ｅとの両方に隙間Ｃｌ、Ｃｒを作った状態で、シール剤によりその隙間Ｃｌ及びＣｒを塞ぐことができる。

第１実施形態における本発明の流量計測装置を組み込んだガスメータの分解断面図である。 図１のガスメータを構成する多層ユニット２４の斜示図である。 （ａ）は図１に示すガスメータのＩ−Ｉ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線断面図である。 第２実施形態におけるガスメータを構成する多層ユニット２４の斜示図である。 第２実施形態におけるガスメータを構成する中間流路部２２及び該中間流路部２２に収容された多層ユニット２４の断面図である。 従来の電子式ガスメータの一例を示す部分断面図である。 （ａ）は図１に示すガスメータのＶＩ−ＶＩ線断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。

符号の説明

２０ 流路ユニット（ガス流路部）
２２ｄ 上側内面
２２ｅ 下側内面
２４ 多層ユニット（計測流路部）
２４ｃ メッシュホルダ
２６ａ ゴムバンド（バンド、塞手段、右塞手段、左塞手段）
２６ｂ ゴムバンド（バンド、塞手段、右塞手段、左塞手段）
Ｃｌ 隙間
Ｃｒ 隙間
Ｃ 隙間

Claims (6)

1. ガス流入口とガス流出口とを連通するガス流路を形成するガス流路部と、該ガス流路部内に収容され、ガスの流れ方向に互いに離間して配置された２つの超音波センサによる流速計測が行われる計測流路を形成する計測流路部と、前記ガス流路部内面と前記計測流路部外面との間の隙間を塞いで、該隙間を通過したガスが前記ガス流出口に流れることを防止する塞手段と、を備えた流路計測装置であって、
   前記塞手段が、前記２つの超音波センサのうちガスの流れ方向上流側に配置された超音波センサよりも上流側と、ガス流れ方向下流側に配置された超音波センサよりも下流側と、にそれぞれ設けられた
   ことを特徴とする流路計測装置。
2. 請求項１に記載の流量計測装置であって、
   前記計測流路は、前記計測流路内を分割する整流板を備えたことを特徴とする流量計測装置。
3. 請求項１又は２に記載の流路計測装置であって、
   前記塞手段が、前記計測流路部外面に巻かれた弾性のバンドから構成されている
   ことを特徴とする流路計測装置。
4. 請求項１又は２に記載の流路計測装置であって、
   前記塞手段が、前記計測流路部外面に形成された弾性の凸部であることを特徴とする流量計測装置。
5. 請求項３記載の流路計測装置であって、
   前記計測流路部は、当該計測流路を形成する一面に設けられ、前記超音波センサの超音波を通して前記２つの超音波センサ間で超音波の授受を行うために設けた一対の開口部と、該開口部をそれぞれ塞ぐ一対のメッシュホルダと、を備え、
   前記バンドは、前記メッシュホルダ上に巻かれている
   ことを特徴とする流量計測装置。
6. 請求項１又は２に記載の流量計測装置であって、
   前記塞手段は、前記ガス流路内面と前記計測流路部外面との間の隙間に塗布されたシール剤であることを特徴とする流量計測装置。

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