(57)【要約】【課題】安価な流量計測装置を提供すること。【解決手段】被計測流体が流れる通路１７を備えた計測筐体１と、前記被計測流体の流量を計測する計測ユニット２６とを備え、前記計測ユニットは、通路形成体２８と、前記通路形成体に設けた一対の超音波送受波器２９、３０とで構成し、かつ、前記計測ユニット２６はユニット全体を前記計測筐体１の通路１７中に組み込んで被計測流体の流量を計測する構成としてある。これにより、計測ユニット２６の超音波送受波器取付け部から被計測流体が洩れることがあったとしても、この被計測流体は計測筐体１の通路１７中に漏出するだけで外部に洩れることはなく、安全性が確保される。よって超音波送受波器取付け部のシール構成の簡素化や比較的安価なシール材の採用等ができ、大幅なコストダウンが可能となる。【選択図】図２
2014098563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被計測流体が流れる通路を備えた計測筐体と、前記被計測流体の流量を計測する計測ユニットとを備え、
前記計測ユニットは、通路形成体と、前記通路形成体に設けた一対の超音波送受波器とで構成し、かつ、前記計測ユニットはユニット全体を前記計測筐体の通路中に組み込んで被計測流体の流量を計測する構成とした流量計測装置。
【請求項２】
前記計測筐体の通路内壁面と前記計測ユニット外壁面との間のシールは前記計測ユニットの出口側又は、入口側で行った請求項１記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記計測筐体はアルミダイキャストで形成するとともに、前記計測ユニットの通路形成体は合成樹脂で形成した請求項１または２記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記計測筐体は、少なくとも主・副計測筐体からなっていて、当該主・副計測筐体を組み合わせることにより通路を形成するように構成し、この主・副計測筐体で挟み込む形で前記計測ユニットを通路中に組み込んだ請求項１〜３のいずれか１項記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記計測筐体は、前記計測ユニットの入口側、出口側の通路の形状を流れ方向に垂直な面に関して対象形とした請求項１〜４のいずれか１項記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記計測筐体は、前記計測ユニットの入口側、出口側の通路の断面積を、前記計測ユニットの入口、出口の断面積より大きくした請求項１〜５のいずれか１項記載の流量計測装置。
【請求項７】
前記計測筐体は、前記超音波送受波器からの出力に基づき被計測流体の流量を算出する計測回路を備え、この計測回路を含むユニット全体を計測筐体の通路中に組み込んで被計測流体の流量を計測する構成とした請求項１〜６のいずれか１項記載の流量計測装置。
【請求項８】
前記計測筐体は、被計測流体の流れを遮断する遮断弁と、被計測流体の圧力を計測する圧力センサーと、前記計測ユニットで計測した流量に基づき被計測流体の使用量を算出又は／及び、前記圧力センサーからの出力に基づき前記遮断弁を制御する保安回路とを備えた請求項１〜７のいずれか１項記載の流量計測装置。
【請求項９】
前記遮断弁と前記圧力センサーの通電部を前記通路内の被計測流体雰囲気から隔絶した請求項８記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスなどの被計測流体の流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にガスなどの被計測流体の流量を測定する計測装置は、超音波を送受信して計測を行う超音波方式のものがよく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図８は特許文献１に記載されている超音波送受波器を用いた流量計測装置を示す。図８において、５１は被計測流体のガスが流れる通路５２を有する計測筐体、５３はこの通路５２を流れるガスの流量を計測する超音波送受波器で、例えば通路５２をはさんで対向する位置にそれぞれ取り付けて、超音波の送受信をすることによりガス流量を計測している。
【０００４】
このとき上記超音波送受波器５３は前記通路５２に臨む貫通孔５４に取り付けるため気密性を確保して確実に取り付ける必要がある。そのため特許文献１では前記超音波送受波器５３を計測筐体５１に固定する位置決め兼固定体５５と計測筐体５１との間にパッキン５６を装着し、更にこの位置決め兼固定体５５をビス５７によって計測筐体５１に締め付け固定していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２５９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の流量計測装置は、瞬時計測ができる等々、超音波送受波器を用いたことによる特有の利点が多々ある。
【０００７】
しかしながら、上記流量計測装置は、超音波送受波器５３をガスが流れる通路５２に直接臨ませるため、前記したように超音波送受波器５３を計測筐体５１に固定する位置決め兼固定体５５と計測筐体５１との間のパッキン５６装着部分から通路５２内を流れるガスが漏出するのを確実に防止する必要がある。
【０００８】
そのため、位置決め兼固定体５５をビス５７によって計測筐体５１に締め付け固定するなど、確実な固定手法を取る必要があった。すなわち、通路５２からガスが洩れないことを保障する確実な取り付け構成が必要になり、そのためビス止めは必須条件となっていて、組み立てに時間がかかるとともに部品点数も増加し、更に、パッキン５６も長期間の使用に十二分に耐えうる品質・性能の高い高価な材料を使用する必要があり、コスト高になるという課題があった。
【０００９】
本発明はこの様な課題を解決するもので、安価な流量計測装置を提供できるようにすることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため、被計測流体が流れる通路を備えた計測筐体と、前記被計測流体の流量を計測する計測ユニットとを備え、前記計測ユニットは、通路形成体と、前記通路形成体に設けた一対の超音波送受波器とで構成し、かつ、前記計測ユニットは
ユニット全体を前記計測筐体の通路中に組み込んで被計測流体の流量を計測する構成としてある。
【００１１】
これにより、計測ユニットの超音波送受波器取付け部から被計測流体が洩れることがあったとしても、この被計測流体は計測筐体の通路中に漏出するだけで外部に洩れることはなく、安全性が確保される。よって超音波送受波器取付け部のシール構成の簡素化や比較的安価なシール材の採用等ができ、大幅なコストダウンが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流量計測装置は、超音波送受波器取付け部のシール構成の簡素化や比較的安価なシール材の採用等ができ、大幅なコストダウンが可能となって、安価に流量計測装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における流量計測装置の設置状態を示す正面図
【図２】同流量計測装置の内部構成を示す正面部分断面図
【図３】同流量計測装置の計測ユニット設置状態を示す斜視図
【図４】同流量計測装置の計測ユニットにおける計測動作を説明する説明図
【図５】同流量計測装置の計測ユニットにおける超音波送受波器取り付け部分の拡大断面図
【図６】同流量計測装置の計測ユニットにおける超音波送受波器取り付け部分を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態２における流量計測装置の内部構成を示す正面断面図
【図８】従来の流量計測装置の超音波送受波器取り付け部分の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、被計測流体が流れる通路を備えた計測筐体と、前記被計測流体の流量を計測する計測ユニットとを備え、前記計測ユニットは、通路形成体と、前記通路形成体に設けた一対の超音波送受波器とで構成し、かつ、前記計測ユニットはユニット全体を前記計測筐体の通路中に組み込んで被計測流体の流量を計測する構成としてある。
【００１５】
これにより、計測ユニットの超音波送受波器取付け部から被計測流体が洩れることがあったとしても、この被計測流体は計測筐体の通路中に漏出するだけで外部に洩れることはなく、安全性が確保される。よって超音波送受波器取付け部のシール構成の簡素化や比較的安価なシール材の採用等ができ、大幅なコストダウンが可能となる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、前記計測筐体の通路内壁面と前記計測ユニット外壁面との間のシールは前記計測ユニットの出口側又は、入口側で行った構成としたものである。
【００１７】
これにより、計測筐体内部のシールは、ユニット外壁面との一箇所だけにすることができ、構成が容易になるものである。
【００１８】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記計測筐体はアルミダイキャストで形成するとともに、前記計測ユニットの通路形成体は合成樹脂で形成した構成としてある。
【００１９】
これにより、計測筐体に形成する通路が屈曲部を有する複雑なものであっても容易かつ安価に形成することができるとともに、計測ユニットの通路形成体も金属よりも安価な樹脂材料を採用することができ、更なるコストダウンを図ることができる。
【００２０】
第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記計測筐体は、少なくとも主・副計測筐体からなっていて、当該主・副計測筐体を組み合わせることにより通路を形成するように構成し、この主・副計測筐体で挟み込む形で前記計測ユニットを通路中に組み込んだ構成としてある。
【００２１】
これにより、計測ユニットは計測筐体の通路が複雑な形状であっても容易に当該通路中に組み込むことができ、生産性の向上による更なるコストダウンを図ることができる。
【００２２】
第５の発明は、第１〜第４の発明において、前記計測筐体は、前記計測ユニットの入口側、出口側の通路の形状を流れ方向に垂直な面に関して対象形とした構成としてある。
【００２３】
これにより、被計測流体の流れに脈動等が生じて計測ユニットの超音波送受波器による計測部分に正方向の流れと逆方向の流れが生じても、この正方向及び逆方向の流れの流速分布も流れ方向に垂直な面に関してほぼ対称形となり、超音波送受波器による流量計測の精度を高いものとすることができる。
【００２４】
第６の発明は、第１〜第５の発明において、前記計測筐体は、前記計測ユニットの入口側、出口側の通路の断面積を、前記計測ユニットの入口、出口の断面積より大きくした構成としてある。
【００２５】
これにより、被計測流体の流れに脈動等が生じて計測ユニットの超音波送受波器による計測部分に正方向の流れと逆方向の流れが生じても、この正方向の流れと逆方向の流れは計測ユニットの入口部、出口部で流れのコンデンサ作用を受けて、第５の発明と同様、正方向及び逆方向の流れの流速分布が流れ方向に垂直な面に関して対称形となり、超音波送受波器による流量計測の精度を高いものとすることができる。
【００２６】
第７の発明は、第１〜第６の発明において、前記計測筐体は、前記超音波送受波器からの出力に基づき被計測流体の流量を算出する計測回路を備え、この計測回路を含むユニット全体を計測筐体の通路中に組み込んで被計測流体の流量を計測する構成とした構成としてある。
【００２７】
これにより、計測回路を計測筐体内に収めることができるため、コンパクトな構成が可能となる。
【００２８】
第８の発明は、第１〜第７の発明において、前記計測筐体は、被計測流体の流れを遮断する遮断弁と、被計測流体の圧力を計測する圧力センサーと、前記計測ユニットで計測した流量に基づき被計測流体の使用量を算出又は／及び、前記圧力センサーからの出力に基づき前記遮断弁を制御する保安回路とを備えた構成としてある。
【００２９】
これにより、遮断弁と圧力センサーを備えたメータの提供が可能となる。
【００３０】
第９の発明は、第１〜第８の発明において、前記遮断弁と前記圧力センサーの通電部を前記通路内の被計測流体雰囲気から隔絶した構成としてある。
【００３１】
これにより、何らかの原因で遮断弁と圧力センサーの通電部でショート等が発生したとしても被計測流体に引火することはなく、安全性を確保することができる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、ガスメータに適用したものを例にしてその図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態の流量計測装置を配管接続した状態を示す正面図である。図１において、１は計測筐体で、左上側に設けた入口側口金２および右上側に設けた出口側口金３を流入側配管４および流出側配管５に配管接続している。６は計測筐体１の前面に設けた本体蓋である。９は瞬時流量値、積算流量値、異常報知などの表示を切替えて表示する表示窓であり、１０は異常時に通路を閉止した後に再度利用できる状態にリセットするための復帰ボタンであり、表示窓９および復帰ボタン１０は本体蓋６に配置している。
【００３４】
図２は、流量計測装置の内部構成を示す正面部分断面図である。
【００３５】
図２において、１３は、保安回路１１の基板に設けた表示部である。入口側口金２に連通する弁ブロック１４（一部破断して示す）に双方向の遮断弁１５を配置するとともに、弁ブロック１４と出口ブロック１６とを連結する通路１７を備えている。２１は、通路１７の圧力を測定する圧力センサーであり、出口ブロック１６を介して通路１７に連通（図示せず）している。
【００３６】
ここで、上記計測筐体１は、図２の流量計測装置の内部構成を示す正面部分断面図に示すように、その通路１７に当該通路１７を流れる被計測流体、この実施の形態ではガス（以下、ガスと称す）の流量を計測する計測ユニット２６（後述）が組み込んである。そのため、この計測筐体１は、この実施の形態では１ａ、１ｂで示すように主・副二つの計測筐体を組合せる構成とし、計測ユニット２６の組み込み容易化を図っている。
【００３７】
そして、計測筐体１は、弁ブロック１４、通路１７、出口ブロック１６からなる通路系が略コ字状に屈曲しており、この様な屈曲構成の通路系の形成を容易にするため鋳物、この実施の形態ではアルミダイキャストで形成してある。
【００３８】
更に、前記計測筐体１は、計測ユニット２６に対する通路入口１７ａ、通路出口１７ｂの形状をガスの流れ方向に垂直な面に関して対称形とした構成としてあり、加えてこの実施の形態では計測ユニット２６に対する通路入口１７ａ、通路出口１７ｂの断面積を、後述する計測ユニット２６の入口、出口の断面積より大きくした構成としてある。
【００３９】
一方、前記計測ユニット２６は、主計測筐体１ａ、副計測筐体１ｂで挟み込む形で計測筐体１の通路１７中に組み込んである。
【００４０】
図３は流量計測装置の計測ユニット設置状態を示す斜視図である。
【００４１】
計測ユニット２６は、図３の計測ユニット設置状態を示す斜視図、図４の計測ユニットにおける計測動作を説明する説明図に示すように、計測通路２７を有する合成樹脂製の通路形成体２８、前記通路形成体２８に設けた一対の超音波送受波器２９、３０とで構成し、前記計測筐体１の通路１７から流入して計測通路２７を流れるガスの流速を測定し流量を計測するように構成してある。
【００４２】
また、前記超音波送受波器２９、３０の超音波伝搬経路３１をＶ型経路にすることによって、計測通路２７の同一面側（図に示す計測通路の上面側）に超音波送受波器２９、３０を設置し、小型化を図ってある。更に、通路形成体２８に超音波送受波器２９、３０とともに流量の計測回路３２を組み込んで、一つのユニットとしてある。そして、この一つのユニットになった計測ユニット２６全体を前記計測筐体１の通路１７中に組み込んでガスの流量を計測する構成としてある。
【００４３】
また、前記計測ユニット２６はその計測通路入口２７ａにガスがスムーズに流れ込むように入口整流部３３を設けるとともに、前記計測通路入口２７ａ側或いは計測通路出口２７ｂのいずれか一方、この実施の形態では計測通路出口２７ｂ側の接続管部３４の外周と通路形成体２８の計測通路内壁面との間にパッキン３５（図２参照）を装着してこれら両者間をシールしてある。
【００４４】
図５は上記計測ユニット２６における超音波送受波器２９（又は３０）取り付け部分の拡大断面図、図６は同超音波送受波器２９（又は３０）取り付け部分の斜視図である。同図に示すように超音波送受波器２９、３０はその外周に嵌めこんだシール兼制振部材３６を介して通路形成体２８の計測通路２７に臨む貫通孔３７に圧入し、その上部から受波器固定部材３８を押し当ててその係止片部３９の係止孔４０を通路形成体２８の貫通孔外周筒部４１に設けた係止爪４２に弾発係合させることによって通路形成体２８に圧接固定してある。
【００４５】
なお、図中、４３は受波器固定部材３８に一体形成した受波器押え、４５はリード線である。また、上記受波器固定部材３８はもとより、貫通孔外周筒部４１も前記通路形成体２８と同様、合成樹脂で形成してある。
【００４６】
上記構成において、この流量計測装置は、計測筐体１のガスが流れる通路１７中に計測ユニット２６全体を組み込んで構成してあるから、計測ユニット２６の超音波送受波器取付け部からガスが洩れることがあったとしても、このガスは計測筐体１の通路１７中に漏出するだけで外部に洩れることはなく、安全性が確保される。
【００４７】
よって、超音波送受波器２９、３０は図５、図６に示したように、送受波器固定部材３８の係止片部３９の係止孔４０を通路形成体２８の貫通孔外周筒部４１に設けた係止爪４２に弾発係合させて超音波送受波器２９、３０を通路形成体２８に圧接固定するだけの簡単な構成によって取り付け固定することができる。しかも、超音波送受波器２９、３０と貫通孔３７との間のシール材も品質・性能が比較的安価な材料を使用することができる。
【００４８】
また、前記計測筐体１の通路１７内壁面と計測ユニット２６外壁面との間のシールは計測ユニット２６全体を通路１７中に組み込んだことにより、計測ユニット２６の出口側の一箇所で行えばよく、構成が容易となる。
【００４９】
更に、前記計測筐体１はアルミダイキャストで形成し、かつ、計測ユニット２６の通路形成体２８は合成樹脂で形成してあるから、計測筐体１に形成する通路１７が屈曲部を有する複雑なものであっても容易かつ安価に形成することができるとともに、計測ユニット２６の通路形成体２８も金属よりも安価な樹脂材料を採用することができる。
【００５０】
また、この計測筐体１は、主計測筐体１ａ、副計測筐体１ｂを組み合わせることにより通路１７を形成するように構成し、この主・副計測筐体１ａ、１ｂで挟み込む形で計測ユニット２６を通路１７中に組み込む構成としてあるから、計測ユニット２６は計測筐体１の通路１７が複雑な形状であっても容易に当該通路１７中に組み込むことができ、生産性の向上につなげることができる。
【００５１】
また、この流量計測装置の計測筐体１は、計測ユニット２６に対する通路１７の通路入口１７ａ、通路出口１７ｂの形状を流れ方向に垂直な面に関して対称形とした構成としてあるから、流量計測の精度も高いものとなる。すなわち、ガスの流れに脈動等が生じて計測ユニット２６の超音波送受波器２９、３０による計測部分に正方向の流れと逆方向の流れが生じても、この正方向及び逆方向の流れの流速分布も流れ方向に垂直な面に関してほぼ対称形となり、超音波送受波器２９、３０による流量計測の精度が高いものとなるので
ある。
【００５２】
加えて、この実施の形態では、上記計測筐体１の計測ユニット２６に対する通路１７の通路入口１７ａ、通路出口１７ｂの断面積を、前記計測ユニット２６の計測通路入口２７ａ、計測通路出口２７ｂの断面積より大きくした構成としてあるから、更に流量計測精度を向上させることができる。すなわち、ガスの流れに正方向の流れと逆方向の流れが生じても、この正方向の流れと逆方向の流れは通路１７の通路入口１７ａ、通路出口１７ｂで流れのコンデンサ作用を受ける。よって、正方向及び逆方向の流れの流速分布が流れ方向に垂直な面に関して対称形となり、超音波送受波器２９、３０による流量計測精度を更に向上させることができるのである。
【００５３】
また、前記計測ユニット２６は、超音波送受波器２９，３０からの出力に基づきガスの流量を算出する計測回路３２を備え、この計測回路３２を含むユニット全体を計測筐体１の通路１７中に組み込んで流量計測装置を構成しているから、計測回路３２も計測筐体１内に収めることができ、コンパクトな構成とすることができる。
【００５４】
更に、前記計測筐体１は、ガスの流れを遮断する遮断弁１５と、ガスの圧力を計測する圧力センサー２１と、計測ユニット２６で計測した流量に基づきガスの使用量を算出し、かつ、前記圧力センサー２１からの出力に基づき前記遮断弁１５を制御する保安回路１１とを備えた構成としてある。これにより、遮断弁１５と圧力センサー２１を備えたガスメータの提供が可能となる。
【００５５】
加えて、前記計測筐体１は前記遮断弁１５と圧力センサー２１の通電部を通路１７内のガス雰囲気から隔絶した構成としてあり、被計測流体がガスのような可燃性流体であって、何らかの原因で遮断弁１５と圧力センサー２１の通電部でショート等が発生したとしても、可燃性流体であるガスに引火することはなく、安全性を確保することができる。
【００５６】
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における流量計測装置の内部構成を示す正面断面図である。
【００５７】
実施の形態１と異なるところは、主計測筐体６０ａと、副計測筐体６０ｂとを一体となした計測筐体６０として構成し、入口側口金２の支持部６１、および出口側口金３の支持部６２に連結されている点である。
【００５８】
このような構成により、主計測筐体６０ａと、副計測筐体６０ｂとが一体となった計測筐体６０を入口側口金２、出口側口金３とは、別体で構成することができる。これにより、計測筐体の材質の選択幅が広くなり、樹脂で構成することも可能となるものである。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はその目的の範囲内であれば種々展開可能であることはいうまでもない。
【００６０】
例えば、上記実施の形態では計測筐体６０の通路内壁面と計測ユニット外壁面との間のシールは計測ユニット２６の出口側で行ったが、入口側で行っても良く、同様の効果が得られる。
【００６１】
また、前記計測筐体６０の計測ユニット２６に対する入口側、出口側の通路の形状を、流れ方向に垂直な面に関して対称形とした構成と、計測ユニット２６に対する入口側、出口側の通路の断面積を、前記計測ユニット２６の入口、出口の断面積より大きくした構成とを併用したものを例示して説明したが、いずれか一方のみの構成としても良いものであ
る。
【００６２】
また、保安回路１１はガスの使用量算出と遮断弁制御の両方を行うもので説明したが、必要に応じていずれか一方のみの動作を行うものであっても良いものである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように本発明は、超音波送受波器取付け部のシール構成の簡素化や比較的安価なシール材の採用等ができ、大幅なコストダウンが可能となって、安価に流量計測装置を提供することができ、ガスのような気体はもちろん水道水や油等の液体に至るまで幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１、６０  計測筐体
１ａ、６０ａ  主計測筐体
１ｂ、６０ｂ  副計測筐体
１１  保安回路
１４  弁ブロック
１５  遮断弁
１６  出口ブロック
１７  通路
１７ａ  通路入口
１７ｂ  通路出口
２１  圧力センサー
２６  計測ユニット
２７  計測通路
２７ａ  計測通路入口
２７ｂ  計測通路出口
２８  通路形成体
２９、３０  超音波送受波器
３２  計測回路
３３  入口整流部
３４  接続管部
３５  パッキン
３６  シール兼制振部材
３７  貫通孔
３８  送受波器固定部材
３９  係止片部
４０  係止孔
４１  貫通孔外周筒部
４２  係止爪
４３  受波器押え
【図２】
2014098563.tif 000003
【図３】
2014098563.tif 000004
【図４】
2014098563.tif 000005
【図５】
2014098563.tif 000006
【図６】
2014098563.tif 000007
【図１】
2014098563.tif 000008
【図７】
2014098563.tif 000009
【図８】
2014098563.tif 000010