(57)【要約】【課題】流路部材から計測管に流れ込むガスの流れをある程度整えることにより、従来よりも流量の計測精度を高める。【解決手段】ガスメータ１０には、流路部材２２で形成されるガスの流路を塞ぐように計測管４０の流入口１２の近傍に配置され、所定位置に設けた通路穴３６ｂ，３８ｂに流路部材２２内を流れるガスを導いて整流する整流板３６，３８を備えた。整流板３６の所定位置には通路穴３６ｂが設けられているので、流路部材２２内を流れるガスを導いて整流する。この整流によって、ガスは通路穴３６ｂから計測管４０の流入口に向けて流れ易くなる。言い換えれば、流路部材２２から計測管４０に流れ込む際に当該計測管４０に当たる等が抑制される。こうして流路部材２２から計測管４０に流れ込むガスの流れをある程度整えられるので、結果として流量の計測精度を従来よりも高めることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口から流出口に至るガスの流路としてほぼＵ字型の筒状に形成された流路部材と、
前記流路部材で形成されるガスの流路内に配置され、ガスの通過断面がほぼ矩形となるように形成された計測管と、
前記計測管における上流側と下流側とに設けた所定の二点間で超音波を伝播させて検出信号を出力する超音波伝播手段と、
前記超音波伝播手段から出力された検出信号に基づいて、前記計測管内を流れるガスの流量を算出する流量算出手段とを備えたガスメータであって、
前記流路部材で形成されるガスの流路を塞ぐように前記計測管の流入口の近傍に配置され、所定位置に設けた通路穴に流路部材内を流れるガスを導いて整流する整流板を有するガスメータ。
【請求項２】
請求項１に記載したガスメータであって、
整流板は、計測管の流入口の近傍にとともに、流路部材で形成されるガスの流路を塞ぐように前記計測管の流出口の近傍に配置する構成としたガスメータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載したガスメータであって、
整流板には、通路穴の周縁から起立させ、所定の高さを有するリブを備える構造としたガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路部材と、計測管と、超音波伝播手段と、流量算出手段とを備えたガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスメータは、例えば超音波の伝播時間または伝播速度がガス（被計測流体）の流速によって変化することを利用して、計測管内（導通路）を流れるガスに超音波を伝播させてガスの流量を計測している。流量を計測するにあたって、計測管におけるガスの流れの様相が大幅に変化すると、計測誤差が大きくなる傾向にある。従来では、計測精度を高めるため、厚さ（積層方向の高さ）が均等になるように複数の層に分割する整流板を計測管内に備える技術の一例が開示されている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００６−６４６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載されたガスメータでは、流入口から流出口に至るガスの流路となる流路部材の途中に計測管を備えているので、流路部材から計測管に流れ込むガスは当該計測管に当たる等によって乱される。乱されたガスの流れを整流板のみで整えようとしても、計測管の流入口から整流板端部までに確保できる距離にも限界があるので、整流しきれないガスの流れ（いわゆる乱流状態）が少なからず存在する。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、流路部材から計測管に流れ込むガスの流れをある程度整えることにより、従来よりも流量の計測精度を高めたガスメータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）課題を解決するための手段（以下では単に「解決手段」と呼ぶ。）１は、請求項１に記載した通りである。
解決手段１によれば、整流板は、流路部材で形成されるガスの流路を塞ぐように計測管の流入口の近傍に配置する。整流板の所定位置には通路穴が設けられているので、流路部材内を流れるガスを導いて整流する。この整流によって、ガスは通路穴から計測管の流入口に向けて流れ易くなる。言い換えれば、流路部材から計測管に流れ込む際に当該計測管に当たる等が抑制される。こうして流路部材から計測管に流れ込むガスの流れをある程度整えられるので、結果として流量の計測精度を従来よりも高めることができる。
【０００６】
（２）解決手段２は、請求項２に記載した通りである。
解決手段２によれば、計測管の流入口の近傍だけでなく、流路部材で形成されるガスの流路を塞ぐように計測管の流出口の近傍にも整流板を配置する。この配置によって流出側もガスの流れをある程度整えられるので、結果として流量の計測精度がさらに高まる。
【０００７】
（３）解決手段３は、請求項３に記載した通りである。
解決手段３によれば、通路穴の周縁から起立させたリブを整流板に備える。リブは所定の高さを有するので、流路部材から計測管に流れ込むガスの流れをある程度整えられる。したがって、結果として流量の計測精度を従来よりも高めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、流路部材から計測管に流れ込むガスの流れをある程度整えることができるので、従来よりも流量の計測精度を高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。本発明に係るガスメータの外観例について、図１には正面図を表し、図２には平面図（上面図）を表す。図３はガスメータの構成例を分解斜視図で表す。図４は図２のIV−IV線矢視の断面図を表す。図５は図４のＶ−Ｖ線矢視の断面図を表す。図６は図４のVI−VI線矢視の断面図を表す。図７は流量と流量係数との関係をグラフ図で表す。
【００１０】
まずガスメータ１０の外観例について、図１および図２を参照しながら簡単に説明する。図１および図２において、ほぼ矩形の箱状に形成されたガスメータ１０は、正面パネル部材１６を正面側に備え付ける。正面パネル部材１６には、復帰ボタン１８や表示手段２０等が設けられる。復帰ボタン１８は、異常検出によって作動した遮断弁３４（図３を参照）を復帰させ、遮断状態から流通状態に戻す。表示手段２０には例えば液晶表示器やＬＥＤ表示器等が用いられ、計測したガスの流量の積算値やその他の情報等を表示する。
【００１１】
ガスメータ１０は、図３に表すように、流路部材２２を中心に正面パネル部材１６、制御基板２６、電源パック２８、圧力センサ３０、超音波伝播手段３２（すなわち一対の超音波伝播器３２ａ，３２ｂ）、整流板３６，３８、計測管４０、底面パネル部材４２などを有する。流路部材２２は例えばアルミダイカストで一体形成され、ガスメータ１０の外観には上面および左右両側面に表われる。この流路部材２２は、流入口１２と流出口１４とが同一面（本例では上面）に配置された筒状のほぼＵ字型の流路を構成する。すなわち他の部材（例えば正面パネル部材１６や、後述する背面パネル部材２４および底面パネル部材４２等）と合わせて、流入口１２から流入し、流出口１４から流出するガスの流路がほぼＵ字形状になる。
【００１２】
ところで、筒状のほぼＵ字型の全体を流路部材のみで一体成形した場合には、部品や部材（以下では単に「部品等」と呼ぶ。）を筒内に取り付けたり、あるいは取り外すことが困難になる。そこで、上記流路部材２２は底辺部を開口させて一体成形を行い、この底辺部（すなわち開口部）から部品等を取り付けた後、底面パネル部材４２で蓋をする構成とした（図３，図４を参照）。このような構成としたので、ガスの流路を筒状のほぼＵ字型としながらも、筒内に部品等の取り付けたり取り外すことが容易になる。
【００１３】
上述のように構成された流路部材２２に対して、種々の部品等を取り付ける。図３には各部品等の取付方向を矢印でそれぞれ表す。正面側（図面左側）から流路部材２２に取り付けるのは、正面パネル部材１６、制御基板２６、電源パック２８、圧力センサ３０、超音波伝播器３２ａ等である。制御基板２６（「制御手段」に相当する）はＣＰＵやメモリ等のような電子制御部品を備え、ガスメータ１０全体の制御を司る。その制御例としては、超音波伝播器３２ａ，３２ｂから出力される検出信号に基づいて計測管４０内を流れるガスの流量を算出し、当該算出したガスの流量を表示手段２０に表示する。また別の制御例としては、圧力センサ３０の検出信号から出力された圧力に基づいて種々の異常判定を行い、異常を判定した場合は遮断弁３４に駆動信号を出力して流路を遮断する。
【００１４】
電源パック２８は、制御基板２６や他の電子部品を駆動させるための電力源として用いられる。この電源パック２８は、流路部材２２のほぼ中央部に設けられた空間部Ｋに取り付けられる。圧力センサ３０は種々の異常を検出するために利用され、流路内のガスの圧力を検出して検出信号を出力する。この圧力センサ３０は、流路部材２２のほぼＵ字型の流路における正面側に設けられた専用の取り付け穴に取り付けられる。超音波伝播器３２ａは、超音波伝播手段３２の一方側を構成する。
【００１５】
背面側（図面右側）から流路部材２２に取り付けるのは、遮断弁３４、超音波伝播器３２ｂ、背面パネル部材２４等である。遮断弁３４は、異常を検出した場合に流路を閉じて（遮断して）、流出口１４にガスが流れないようにする。この遮断弁３４は、流路部材２２のほぼＵ字型の流路における背面側に設けられた専用の取り付け穴に取り付けられる。超音波伝播器３２ｂは、超音波伝播手段３２の他方側を構成する。背面パネル部材２４は、ガスメータ１０の背面側に備え付けられる。
【００１６】
底面側（図面下側）から流路部材２２に取り付けるのは、整流板３６，３８、計測管４０、底面パネル部材４２等である。図４および図５に表すように、整流板３６は流入口１２から流入したガスの流れをある程度整えて計測管４０の流入口に導く。この整流板３６は通路穴３６ｂとリブ３６ａとを有する。通路穴３６ｂは、計測管４０の流入口形状に合わせて、例えば長方形状にあけられている（図６を参照）。リブ３６ａは、通路穴３６ｂの周縁から流入口１２側に起立して所定の高さからなる。図４に表すように、整流板３８は計測管４０の流出口から流出したガスの流れをある程度整えて流出口１４に導く。この整流板３８は通路穴３８ｂとリブ３８ａとを有する。通路穴３８ｂは通路穴３６ｂと同じ形状であけられている（図６を参照）。リブ３８ａは、通路穴３８ｂの周縁から流出口１４側に起立して所定の高さからなる。リブ３６ａ，３８ａにかかる所定の高さは、実験等によって適切に定める。
【００１７】
計測管４０をガスの流路内に配置するべく、本例では流路部材２２の中央下部と底面パネル部材４２の凸部４２ａとで挟みつけるように取り付ける。この計測管４０はガスの通過断面がほぼ矩形となる筒状に形成され、管内には整流板群４４が設けられている。整流板群４４は計測管４０内を流れるガスを整流する部材であって、複数枚の整流板を平行かつ多層に構成している。底面パネル部材４２はガスメータ１０の底面側に備え付けられ、図３と図４に表すように中央部に大きな凸部４２ａを有する。
【００１８】
超音波伝播手段３２（超音波送受信センサ）について簡単に説明する。図６に表すように、超音波伝播器３２ａと超音波伝播器３２ｂは、ガスメータ１０内における上流側と下流側の所定個所に互いに対向させて配置するとともに、ガスの流れ方向に対して所定の角度「θ」をなして設ける。いずれか一方の超音波伝播器から超音波を出力し、この超音波を他方の超音波伝播器で受信して伝播時間を計測する。上流側から下流側への伝播と、下流側から上流側への伝播との双方を行って、ガスの流速および流量を求める。ここで、音速を「Ｃ」とし、超音波伝播器３２ａ，３２ｂの相互間距離を「Ｌ」とし、超音波の伝播時間を「Ｔ１」「Ｔ２」とすると、ガスの流速「Ｕ」は下記式で求められる。さらに算出した流速「Ｕ」に対して計測管４０の断面積および流量係数を積算すると、ガスの流量が求められる。流量係数は流体の流量を補正する係数である。
Ｕ＝（Ｌ／２ｃｏｓθ）×｛（１／Ｔ１）−（１／Ｔ２）｝
【００１９】
上述のように構成したガスメータ１０では整流板３６，３８を備えたことにより、図４に表す矢印Ｄ２，Ｄ４のようなガスの流れになる。すなわち矢印Ｄ２で表すように、流路部材２２から通路穴３６ｂを通って計測管４０の流入口に流れ込むようになる。よって計測管４０に当たる等の流れが抑制されるので、ガスの流れをある程度整えられる。また矢印Ｄ４で表すように、計測管４０の流出口から流れ出たガスは拡散せずに、そのまま通路穴３８ｂを通って流路部材２２に向かうようになる。よって流出口からの拡散する等の流れが抑制されるので、ガスの流れをある程度整えられる。こうした整流によって、整流板群４４で整流されるガスは整流板３６，３８が無い場合に比べて、より層流になる。よって乱流のガスが少なくなるので、超音波伝播手段３２による超音波の伝播時間をより正確に計測でき、ひいてはガスの流速や流量の精度が向上する。
【００２０】
なお、上述した整流板３６，３８はリブ３６ａ，３８ａを備える構成としたが（図４を参照）、当該リブ３６ａ，３８ａを備えない構成としてもよい（図８を参照）。各構成について、横軸をガスの流量とし、縦軸を流量係数とした関係をグラフで図７に表す。当該図７では、リブ３６ａ，３８ａ付きの整流板３６，３８の変化を四角点「■」で表し、リブ３６ａ，３８ａ無しの整流板３６，３８の変化を菱形点「◆」で表し、比較のために整流板を備えなかった場合の変化を三角点「▲」で表す。図７から明らかなように、リブ付き整流板のほうが、リブ無し整流板よりも全般的に流量係数がほぼ一定している。また、整流板を備えない場合には流量が増えるにつれて流量係数が減少する傾向にあるが、整流板３６，３８を備えた場合には流量の増減にかかわらず安定する傾向がある。これらのことから、ガスの流量が変化しても乱流になる割合が低く抑えられ、レイノルズ数が低くなることを示す。
【００２１】
上述した実施の形態によれば、以下に表す各効果を得ることができる。
（１）整流板３６は、流路部材２２で形成されるガスの流路を塞ぐように計測管４０の流入口の近傍に配置する構成とした（図４〜図６を参照）。整流板３６の所定位置には通路穴３６ｂが設けられているので、流路部材２２内を流れるガスを導いて整流する。この整流によって、ガスは通路穴３６ｂから計測管４０の流入口に向けて流れ易くなる。言い換えれば、流路部材２２から計測管４０に流れ込む際に当該計測管４０に当たる等が抑制される。こうして流路部材２２から計測管４０に流れ込むガスの流れをある程度整えられるので、結果として流量の計測精度を従来よりも高めることができる。
【００２２】
（２）計測管４０の流入口の近傍だけでなく、流路部材２２で形成されるガスの流路を塞ぐように計測管４０の流出口の近傍にも整流板３８を配置する構成とした（図４，図６を参照）。この配置によって流出側もガスの流れをある程度整えられるので、結果として流量の計測精度をさらに高めることができる。
【００２３】
（３）通路穴３６ｂ，３８ｂの周縁から起立させたリブ３６ａ，３８ａを整流板３６，３８に備える構成とした（図３〜図５を参照）。リブ３６ａ，３８ａは所定の高さを有するので、流路部材２２から計測管４０に流れ込むガスの流れをある程度整えられる。したがって、結果として流量の計測精度を従来よりも高めることができる。
【００２４】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に示す各形態を実現してもよい。
【００２５】
（１）上述した実施の形態では、流路部材２２と整流板３６，３８とは別体に形成し、流路部材２２に対して整流板３６，３８を取り付ける構成とした（図３を参照）。この形態に代えて、流路部材２２と整流板３６，３８とを一体形成する構成としてもよい。この構成によれば、整流板３６，３８を取り付ける工程が不要になるので、ガスメータ１０の製造時間を短縮することができる。その他については、別体か一体かの相違に過ぎないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
（２）上述した実施の形態では、整流板３６，３８の通路穴３６ｂ，３８ｂを長方形状に形成した（図６を参照）。この形態に代えて、通路穴３６ｂ，３８ｂを他の形状で形成してもよい。他の形状は四角形や円形（楕円形を含む）等が該当するが、計測管４０の流入口や流出口の形状に合わせるのが望ましい。いずれの形状にせよ、ガスの流れをある程度整えることができる。
【００２７】
（３）上述した実施の形態では、流入口１２と流出口１４とを上面に配置にしてほぼＵ字型の流路を構成した（図１を参照）。この形態に代えて、流入口１２と流出口１４とを底面に配置して逆Ｕ字型の流路を構成したり、流入口１２と流出口１４とを側面に配置して⊂（または⊃）字型の流路を構成してもよい。いずれの構成にせよ、ガスメータ１０のいずれか同一面に流入口１２と流出口１４とを配置する点では変わらないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、流入口１２と流出口１４とを異なる面にそれぞれ配置した場合でも、整流板３６，３８による作用は変わらないので、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２８】
（４）上述した実施の形態では、整流板３６はリブ３６ａおよび通路穴３６ｂを備え、整流板３８はリブ３８ａおよび通路穴３８ｂを備える構成とした（図３〜図５を参照）。いずれか一方または双方の整流板に代えて、図９に表すような整流部材５０，５２を備える構成としてもよい。整流部材５０はリブ５０ａおよび誘導通路５０ｂを備え、整流部材５２はリブ５２ａおよび誘導通路５２ｂを備える。整流部材５０は整流板３６とほぼ同位置に設け、整流部材５２は整流板３８とほぼ同位置に設ける。整流板３６，３８との違いは、誘導通路５０ｂが計測管４０の流入口までつながっており、計測管４０の流出口から誘導通路５２ｂがつながっている点である。誘導通路５０ｂ，５２ｂによって計測管４０に当たる等がさらに抑制されるので、流量の計測精度をさらに高めることができる。
【００２９】
（５）（４）と同様にして、整流板３６，３８のうちでいずれか一方または双方に代えて、図１０に表すような整流部材５４，５６を備える構成としてもよい。整流部材５４は、流入口１２側の流路部材２２（内側壁面）と計測管４０の流入口との間をつなぐ。整流部材５６は計測管４０の流出口と流出口１４側の流路部材２２（内側壁面）との間をつなぐ。単につなぐよりは、曲線的に滑らかにつなぐように形成するのが望ましい。計測管４０に当たる等が完全に抑制されるので、流量の計測精度をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ガスメータの外観例を表す正面図である。
【図２】ガスメータの外観例を表す平面図である。
【図３】ガスメータの構成例を説明する分解斜視図である。
【図４】図２のIV−IV線矢視の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視の断面図である。
【図６】図４のVI−VI線矢視の断面図である。
【図７】流量と流量係数との関係を説明するグラフ図である。
【図８】リブの無い整流板を用いて構成した例を表す断面図である。
【図９】他の形状の整流板を用いて構成した例を表す断面図である。
【図１０】他の形状の整流板を用いて構成した例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  ガスメータ
１２  流入口
１４  流出口
１６  正面パネル部材
１８  復帰ボタン
２０  表示手段
２２  流路部材
２４  背面パネル部材
２６  制御基板
２８  電源パック
３０  圧力センサ
３２  超音波伝播手段
３２ａ，３２ｂ  超音波伝播器
３４  遮断弁
３６，３８  整流板
３６ａ，３８ａ  リブ（ツバ）
３６ｂ，３８ｂ  通路穴
４０  計測管
４２  底面パネル部材
４２ａ  凸部
４４  整流板群
５０，５２，５４，５６  整流部材
５０ａ，５２ａ  リブ（ツバ）
５０ｂ，５２ｂ  誘導通路
Ｋ  空間部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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