(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の上流側または下流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁とを有し、前記圧力変動制御弁の弁体に羽根を備えた流量計測装置。
【請求項２】
圧力変動制御弁の通路をバイパスする連通流路を備えた請求項１記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスなどの流量を計測する流量計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の流量計測装置を、図６に基づいて説明する。図において、流体通路１の一部に超音波式のような流量検出手段２を備えて流量を計測する。流れに周期的な変動がある場合には、計測のタイミングによって流量測定値にバラツキが生じる。例えば家庭用ガス消費量を計量するガスメータでは、近くでガスエンジンが運転されると圧力変動が発生する。このため圧力変動を緩衝するため弁体３を有する脈動吸収装置４を設け脈動レベルを低減することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の流量計測装置では、脈動吸収装置によって生じる流れの乱れや流速分布の偏りが流量計測の精度を悪化させる欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の上流側または下流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には流体を拡散する流れを与える圧力変動制御弁とを有し、前記圧力変動制御弁の弁体に羽根を備えたものである。上記発明によって逆方向の流れを防止して圧力変動を抑制するとともに、脈動のない状態でも流れの乱れを生じさせず正確な流量を求める。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の上流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には中央より流入し周辺に拡散する流れを構成する圧力変動制御弁とを備えたもので、脈動がある場合にはその脈動を吸収し、脈動がない場合にも流れの乱れを発生させず流量を正確に計測する。
【０００６】
また、圧力変動制御弁は流体に旋回流を与えるもので、旋回流により流れの安定性を高める。
【０００７】
また、圧力変動吸収弁に羽根を備えたもので、この羽根によって旋回流を与えて流れを安定化させるものである。
【０００８】
また、流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の下流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には流体を通過させる圧力変動制御弁とを備えたたもので、圧力変動制御弁での流れの乱れによる流量計測精度への影響が少ない。
【０００９】
また、圧力変動制御弁の通路をバイパスする連通流路を備えたもので、小流量時には、連通流路を介して流れるので圧力変動制御弁による流れの乱れが小さい。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の流量計測装置を示した構成図である。図１において、流体通路５に流量検出手段６を設け通路の流量を検出する。流量検出手段６は流れの上流側と下流側に超音波送受信器６ａと６ｂをそれぞれ配置し、上流から下流への超音波の伝搬時間と、下流から上流への超音波伝搬時間の時間差から流量を算出するもので、詳細は後述する。流量検出手段６の上流５ａには弁座７ａと弁体７ｂとバネ７ｃからなる圧力変動制御弁７が設けられている。
【００１２】
次に動作について述べる。図１において圧力変動制御弁７は流量検出手段６の上流側に設けられており、弁体７ａの重量に抗してバネ７ｃで付勢して弁座７ｂを閉じるように構成されている。順方向に流体が流れると弁体７ｂを下方向にバネ７ｃの力に対抗して押し下げ、弁を開く。流れがないときには弁体７ｂはバネ７ｃで弁座７ａを塞いでいるが、順方向の流れ（矢印の方向）では圧力差によって図のように弁体７ｂが押し下げられ弁を開く。順方向の流れが大きくなると弁の開度はさらに大きくなり、圧力損失は大きく増加しない。圧力変動によって逆方向の流れが発生すると、弁体７は上向きの力を受けて弁座７ａを強く塞いで流れを止める。
【００１３】
すなわち流体通路に平均的な流れがない場合や平均的に小流量の場合には、圧力変動によって発生する逆流を防止し、また順方向の流れも弁開度が小さいために抑制され、脈動的な流れは低減され、流量検出手段６の値も大きく変動せず、平均流量を算出できる。また、流体通路に大流量が流れた場合には弁体７ｂに発生する差圧が大きくなるので弁体７ｂは図の下方向に変位し弁開度を大きくし、圧力損失を著しく増加させることがない。このとき圧力変動が発生すると弁開度が大きいため圧力変動を抑制する効果が小さいので流量誤差を発生するが、平均流量が大きく流れており、相対的に誤差の比率は小さいので問題にならない。
【００１４】
なお、弁体７ａの開度が大きくなり過ぎる場合には最大開度を規制するストッパ−（図示せず）をつけることができる。
【００１５】
圧力変動制御弁７を流量検出手段６より上流側に設けると、この部分で圧力変動が抑制されるので、流量検出手段６には脈動の影響がよりいっそう小さくなる。なお弁体７ｂとバネ７ｃの方向は自由に選択することができる。
【００１６】
一方上流に弁体が設けられることによって流れが変化し流量精度を悪化させることが考えられる。しかし、流体は流路の中央にある弁座７ａから流入し、弁体７ｂと弁座７ａとの隙間から円周方向に流体は拡散して流れるので、流量検出手への影響は極めて小さい。また、流体通路５の入口部は５ａはその上流側に接続されたもの（たとえば曲り配管）によって偏った流速分布を有して流入するが、弁体７ｂを通過する際に拡散されて流量検出手段６には偏りのない流速分布で流れる。
【００１７】
図２は超音波による流量検出手段の詳細を示したものである。図２において、第１送受信器６ａと送受信する第２送受信器６ｂが流れ方向に配置されている。８は超音波に基づく信号を処理し演算する流量演算手段で、９は送信回路で、トリガ手段１０によって第１送受信器６ａを駆動し、第２送受信器６ｂに向け、すなわち上流から下流に超音波を送信する。増幅回路１１は第２送受信器ｂで受信した信号を増幅し、この増幅された信号は基準信号と比較回路１２で比較され、基準信号以上の信号が検出された後、繰り返し手段１３で再度トリガ手段１０から送信が行われ、上記の送受信を所定の回数を繰り返した後の時間をタイマカウンタのような計時手段１４で求める。
【００１８】
次に切換手段１５で第１送受信器６ａと第２送受信器６ｂの送受信を切り換えて、第２送受信器６ｂから第１送受信器６ａすなわち下流から上流に向かって超音波信号を送信し、この送信を前述のように繰り返し、その時間を計時する。そして、その時間差から管路の大きさや流れの状態を考慮して流量演算手段８で流量値を求める。
【００１９】
（実施例２）
図３は本発明の実施例を示す構成図で、図３において、流体通路５に設けられた流量検出手段６の下流側に弁座７ａと弁体７ｂからなる圧力変動制御弁７が設けられている。
【００２０】
次に動作について述べる。流れがないときには弁体７ｂはその自重で弁座７ａを塞いでいるが、順方向の流れ（矢印の方向）では圧力差によって図のように弁体７ｂが浮き上がって弁を開く。順方向の流れが大きくなると弁の開度はさらに大きくなり、圧力損失は大きく増加しない。圧力変動によって逆方向の流れが発生すると、弁体７は下向きの力を受け自重と相まって弁座７ａを強く塞いで流れを止める。
【００２１】
圧力変動制御弁７は流量検出手段６の下流側にあるので、この部分で多少流れが乱れても流量検出に悪影響を及ぼすことがない。
【００２２】
（実施例３）
図４は弁体７ｂを示しもので、図４（ａ）は正面図、図４（ｂ）はその平面図を示す。弁体１６は前述の弁体７ｂとほぼ同一の作用をするが、羽根１６ａなどの複数の羽根によって流れは旋回流を起こす。この旋回流によって著しく流速分布の偏った流れに対しても、流速分布を安定にする事ができる。
【００２３】
（実施例４）
図５は弁座１７に連通流路１７ａを設けたもので、小流量時にはこの連通流路１７ａから流体が通過し、弁体１８の位置が変化しないので流れは極めて安定である。また弁体１８を球状にしたものでは、中心に対してより対象性が高く流れに対して安定である。連通流路１７ａは弁体１８に設けても良い。
【００２４】
弁体は応答性を高めるためにより軽量である方が好ましい。このためなるべく比重の小さい材料で構成したり、中空にすることが行われても良い。
【００２５】
以上の説明から明らかなように本発明の実施の形態における流量計測装置によれば次の効果が得られる。
【００２６】
（１）流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の上流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には中央より流入し周辺に拡散する流れを構成する圧力変動制御弁とを備えたので、脈動がある場合にはその脈動を吸収し、脈動がない場合にも流れの乱れを発生させず流量を正確に計測できる。
【００２７】
（２）圧力変動制御弁は流体に旋回流を与えるので、旋回流により流れの安定性をより一層高めることができ計測精度が高い。
【００２８】
（３）圧力変動吸収弁に羽根を有し、旋回流を与えるので流れの安定性が高い。
【００２９】
（４）流体通路と、前記流体通路の流量を検出する流量検出手段と、前記流体通路の下流側に、逆方向の流れを抑制するとともに順方向には流体を通過させる圧力変動制御弁とを備えたので、圧力変動制御弁での流れの乱れによる流量計測精度への影響が少なく、高精度に計測できる。
【００３０】
（５）圧力変動制御弁の通路をバイパスする連通流路を備えたもので、小流量時には、弁体をバイパスして流れるので圧力変動制御弁による流れの乱れが小さく、高精度に計測できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の流量計測装置は、脈動がある場合にはその脈動を吸収し、脈動がない場合にも流れの乱れを発生させず流量を正確に計測できるとともに、流れは旋回流を起こすことによって流速分布を安定にする事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１の流量計測装置の構成図
【図２】  同装置における流量計測手段のブロック図
【図３】  本発明の実施例２の流量計測装置の構成図
【図４】  （ａ）本発明の実施例３の流量計測装置の圧力変動制御弁を示す正面図
（ｂ）本発明の実施例３の流量計測装置の圧力変動制御弁を示す平面図
【図５】  本発明の実施例４の流量計測装置の圧力変動制御弁の構成図
【図６】  従来の流量計測装置の構成図
【符号の説明】
５  流体通路
６  流量検出手段
７  変動圧力制御弁
７ｂ  弁体
１６  弁体
１６ａ  羽根
１７  弁座
１７ｂ  連通流路
【図１】
0003941585.tif 000002
【図２】
0003941585.tif 000003
【図３】
0003941585.tif 000004
【図４】
0003941585.tif 000005
【図５】
0003941585.tif 000006
【図６】
0003941585.tif 000007