(57)【要約】【課題】流量計測部に混入した水分による計測誤差を早期発見し、計測精度を向上することが可能な超音波メータを提供する。【解決手段】計測流路４と一対の超音波センサ５、６を備え水平に配置された流量計測部をであって、超音波センサ５を計測流路４の垂直下方向の面に配置し、計測流路４を超音波ガスメータ１の底面と線接触するように配置することで地面に対する傾斜をもたせ、超音波センサ５までの超音波ガスメータ１の底面からの高さが低位置に位置し、且つ計測流路４を超音波ガスメータ１の底面と水平に配置した場合よりも、同量の水分量に対する水面位置７が高位置に位置することにより、より少量の水分で計測誤差発見までの期間を短縮することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが通過する中空直方体の計測流路と、前記計測流路の流路方向に距離を置き対向して配置された一対の超音波センサと、一方の前記超音波センサから発信された超音波が他方の前記超音波センサで受信されるまでの伝搬時間から前記ガスの流量を計測する流量計測部とを有し、前記計測流路は、流路方向に水平で、かつ流路断面の四角形の辺が傾斜する様に配置された流量計測装置。
【請求項２】
一対の超音波センサの内、底面に近い側の面に配置された超音波センサの中心が、計測流路の側面の中心よりも下に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
ガスが通過する中空直方体の計測流路と、前記計測流路の流路方向に距離を置き対向して配置された一対の超音波センサと、一方の前記超音波センサから発信された超音波が他方の前記超音波センサで受信されるまでの伝搬時間から前記ガスの流量を計測する流量計測部とを有し、前記計測流路は、一端が他端よりも低くなる様に傾斜して配置された流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波の伝搬時間の変化から流量計測を行う超音波ガスメータの流量計測部において、水分の混入による計測誤差を早期発見し、計測精度を高める流量計測部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波ガスメータの流量計測部として、直方体状の計測流路が超音波ガスメータ内の底面に水平に配置され、超音波センサは計測流路の長軸方向に配置されていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、従来の超音波ガスメータの正面図を表したものである。
【０００４】
図３に示すように、超音波ガスメータ２１のガスの通過経路は、左右に離間し且つ左右対称なガス流入通路２２、ガス流出通路２３と、ガス流入通路２２とガス流出通路２３を繋ぐ水平な計測流路２４から構成されている。
【０００５】
続いて、超音波の送受信による流量計測方法について図４を使用して説明する。
【０００６】
計測流路の長手方向のガスの流速Ｖと超音波伝搬路１０とのなす角度をθとし、超音波センサ間の距離をＬ、ガスの音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式にて算出される。
Ｔ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ）  
Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ）  
Ｔ１の逆数からＴ２の逆数を引き算する式より音速Ｃを消去して
Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）（（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２））
θおよびＬは既知なのでＴ１およびＴ２の値より流速Ｖが算出できる。
【０００７】
従って、流速Ｖに流路の断面積Ｓと流量係数Ｋ等の補正係数を掛けることにより、流量を求めることができる。
【０００８】
そして、水分が計測流路内に浸入し、超音波センサの中心位置まで浸水すると、超音波の的確な送信、伝搬、受信が妨げられ計測不能となり、水分の浸入を検知することができるように構成されていた。なお、水分の浸入を検知するまではこの水分により計測流路の面積が小さくなるので、演算により得られる流量は実際の流量に比べ大きくなり、誤差を含んだものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２６３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記従来の構成では、計測流路の底面が超音波ガスメータの底面に水平に配置されているため、計測流路内に水分が浸入して、超音波センサの中心位置まで浸水するまでに、多量の水分が浸入することになり、時間もかかっていた。従って、誤差を含んだ状態で計測される流量を長時間に渡り累積することになり、実際の流量との齟齬が大きくなるという課題があった。
【００１１】
水分の混入の早期検出の方法として、計測流路の底面に超音波センサのひとつを配置することが考えられるが、小型化が望まれる超音波ガスメータにおいて超音波センサのひとつを底面に配置することは超音波センサの大きさ分、超音波ガスメータ内を占める流量計測部の容積が増加するため、小型化の促進を妨げるという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、流量計測部に角度を持たせて配置することで、水分の混入を早期に検出し、測定誤差を含む計測を行う期間を短くし、計測精度を向上すること、且つ超音波ガスメータの小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計測部は、ガスが通過する直方体の計測流路と、前記計測流路の流路方向に距離を置き対向して配置された一対の超音波センサと、一方の前記超音波センサから発信された超音波が他方の前記超音波センサで受信されるまでの伝搬時間から前記ガスの流量を計測する流量計測部とを有し、前記計測流路は、流路方向に水平で、かつ流路断面の四角形の辺が傾斜する様に配置されたもので、計測流路の底面を超音波ガスメータの底面に水平方向に配置する場合よりも、少量の水分量で、一対の超音波センサのうちのひとつの中心位置まで浸水が可能となり、超音波の送信、伝搬、受信が妨げられた結果、計測流路内への水分の混入を検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、長方形の計測流路の断面の四角形の辺が傾斜する様に配置することにより、計測流路の底面を超音波ガスメータの底面に水平に配置する場合よりも、少量の水分量で、一対の超音波センサのうちのひとつの中心位置まで浸水が可能になるため、早期に水の混入を検知でき、計測誤差の発生期間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における流量計測部の正面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における流量計測部の側面図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態２における流量計測部の正面図、（ｂ）本発明の実施の形態２における流量計測部の側面図
【図３】従来の超音波ガスメータの正面図
【図４】計測流路の断面概略図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、ガスが通過する中空直方体の計測流路と、前記計測流路の流路方向に距離を置き対向して配置された一対の超音波センサと、一方の前記超音波センサから発信された超音波が他方の前記超音波センサで受信されるまでの伝搬時間から前記ガスの流量を計測する流量計測部とを有し、前記計測流路は、流路方向に水平で、かつ流路断面の四角形の辺が傾斜する様に配置されたもので、計測流路の底面を超音波ガスメータの底面に水平方向に配置する場合よりも、少量の水分量で、一対の超音波センサのうちのひとつの中心位置まで浸水が可能となり、超音波の送信、伝搬、受信が妨げられた結果、計測流路内への水分の混入を検出することができる。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明において、一対の超音波センサの内、底面に近い側の面に配置された超音波センサの中心が、計測流路の側面の中心よりも下に配置されたことを特徴とするもので、超音波センサ中心位置までの高さが低位置になることで、更に少量の水分量で超音波センサ中心位置まで浸水できるので早期に水の侵入を検知することが可能となる。
【００１８】
第３の発明は、ガスが通過する中空直方体の計測流路と、前記計測流路の流路方向に距
離を置き対向して配置された一対の超音波センサと、一方の前記超音波センサから発信された超音波が他方の前記超音波センサで受信されるまでの伝搬時間から前記ガスの流量を計測する流量計測部とを有し、前記計測流路は、一端が他端よりも低くなる様に傾斜して配置されたもので、少量の水分量で超音波センサ中心位置まで浸水させることが可能となるので測定流路内への水の侵入を早期に検出することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における流量計測装置としての超音波ガスメータの要部正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図を示すものである。
【００２１】
図１において、計測流路４は中空の直方体であり、流路方向に対しては水平に配置されており、計測流路４の長軸方向の辺８が、超音波ガスメータ１の底面に接触し、他方の辺７が底面より上方に距離をおいて斜めに配置されている。
【００２２】
超音波センサ５は計測流路４の垂直下方向の面に設けられており、超音波センサ６は超音波センサ５とガス流路方向に距離を隔てて対向して配置されており、超音波の送受信を行う。また、超音波センサ５の中心は、取り付け面４ａの中心よりも下の方に位置するように配置されている。
【００２３】
ここで、図１（ａ）に示す様に、超音波ガスメータ１のガス流入通路２の上部より流入したガスは、計測流路４を水平方向に進み、ガス流出通路３から流出する。
【００２４】
以上のように構成された流量計測部について、以下その動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、計測流路４の長軸方向の辺８を超音波ガスメータ１の底面に線接触するように配置することで、計測流路４内に溜まる水分の水面位置７が高位置に位置し、且つ超音波センサ５が従来よりも低位置に位置することで、超音波センサ５の中心位置まで水分が混入するために必要な水分量が少量で済む。
【００２６】
以上のように、本実施の形態においては計測流路の長軸方向の辺を超音波ガスメータの底面と線接触するように配置することにより、水平に配置する場合よりも計測流路内の水面位置が同量の水分量に対して、高位置に位置するため、超音波センサの中心位置（水深Ｂ）までに必要とする水分量が少量となることで、計測不能となるまでの期間が短くなり、実際のガス流量と計測によるガス流量との間の誤差を含む計測を早期に検出することができ、計測誤差を含む計測を行う期間の短縮化を図ることができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２（ａ）は、本発明の第２の実施の形態における流量計測部装置としての超音波ガスメータの要部正面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示すものである。
【００２８】
図２において、計測流路１４は直方体であり、計測流路１４は、ガス流入通路１２からガス流出通路１３に向けて、下方に傾斜しており、計測流路１４の端部１９が超音波ガスメータ１１の底面の側部に位置するように配置されている。
【００２９】
超音波センサ１５は計測流路１４の垂直下方向の面１４ａに設けられており、超音波センサ１６は超音波センサ１５とガスが通過する方向に対して距離をおいて対向して配置されており、超音波の送受信を行う。この構成において、ガスは、超音波ガスメータ１１の
ガス流入通路１２の上部より流入し、計測流路１４を斜め下方向に進み、ガス流出通路１３から流出する。
【００３０】
以上のように構成された超音波ガスメータについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３１】
計測流路１４を、ガス流入通路１２からガス流出通路１３に向けて、斜めに配置することで、ガス流出通路１３方向がガス流入通路１２方向よりも高位置に位置するように配置される。それにより、超音波センサ１５が配置される面に計測流路１４内に混入した水分が溜まるため、計測流路１４を超音波ガスメータ１１の底面に水平に配置した場合に比較して、超音波センサ１５の中心位置までに必要な水分量が少量で済む。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては計測流路１４の一端（端部１９）に超音波センサ１５を設けると共に、斜めに配置することで、他端に対して低く配置することにより、水平に配置する場合より計測流路内の水面位置が同量の水分量に対して、高位置に位置するため、超音波センサの中心位置までに必要とする水分量が少量となることで、計測不能となるまでの期間が短くなり、実際のガス流量と計測によるガス流量との間の誤差を含む計測を早期に検出することができ、計測誤差を含む計測を行う期間の短縮化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、少量の水分量で、超音波センサの送信、伝搬、受信が妨げられ計測不能となるため、計測誤差を含む計測を行う期間の短縮化を行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１、１１  超音波ガスメータ（流量計測装置）
２、１２  ガス流入通路
３、１３  ガス流出通路
４、１４  計測流路
５、６、１５、１６  超音波センサ
【図１】
2010266216.tif 000003
【図２】
2010266216.tif 000004
【図３】
2010266216.tif 000005
【図４】
2010266216.tif 000006