【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上述した特許文献1に開示された超音波式ガスメータは、一つの計測用流路を備えるものであるため、特許文献1には記載されていないが、計測可能なガス流量の最大流量が、10m
3/H程度であると考えることができる。
つまり、特許文献1に開示された超音波式ガスメータは、一般家庭に設置して使用されるものであると考えることができる。
【0009】
超音波式ガスメータは、一般家庭のみならず、集合住宅や工場等においても設置することが望まれるものとなる。
その場合、計測可能なガス流量の最大流量を、例えば、25m
3/H〜160m
3/Hの範囲で選択された値にする等、計測可能なガス流量の最大流量が10m
3/Hよりも大きな値となる超音波式ガスメータを構成する必要がある。
【0010】
このような要望を満足させるべく、計測用流路の横断面積を十分に大きくして、流量計測部分を通して、例えば、25m
3/H〜160m
3/Hの範囲で選択された値のガスを流動させることができるようにして、計測可能なガス流量の最大流量を大きくした超音波式ガスメータを構成することが考えられる。
この場合、横断面積が大きく形成された流量計測部分の内部には、多数枚の整流板が並べられて、多数層の流路部分が形成されることになる。
【0011】
しかしながら、計測用流路の横断面積を十分に大きくして、横断面積の大きな流量計測部分の内部に多数層の流路部分を形成した場合においては、例えば、横断面積の大きな計測用流路内の内周面側部分を流動するガスの流速と、計測用流路の中央側部分を流動するガスの流速とが大きく異なること等に起因して、多数層の流路部分の夫々に対して流速が同等となる状態でガスを流動させることが難しいため、各層を流動するガスの流速が大きく異なる虞があり、その結果、計測精度が大きく低下する虞がある。
【0012】
このような計測精度の低下を抑制すべく、流量計測部分の内部の多数層の流路部分の全てを流動するガスを検出する大型の超音波センサを装備して、計測精度の低下を抑制することが考えられるが、そのような大型の超音波センサは、製作が非常に困難で製作し難いものであるため、高価となり、また、駆動エネルギーが大きいためランニングコストが高くなるものであり、実用化できないものである。
【0013】
従って、計測用流路の横断面積を十分に大きくして、横断面積の大きな流量計測部分の内部に多数層の流路部分を形成した場合においては、多数層のうちの一部の層を流動するガスを超音波センサにて検出して、その検出結果に基づいてガス流量を求めることになるが、各層を流動するガスの流速が大きく異なる虞があることに起因して、計測精度が低下する虞があった。
【0014】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、大型の超音波センサを装備することなく、計測精度が優れた状態でありながらも、計測可能なガス流量の最大流量が大きな超音波式ガスメータを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0015】
本発明の超音波式ガスメータは、入口部からガスを流入する入口側ガス流動室と出口部からガスを流出する出口側ガス流動室とを接続する計測用流路が設けられ、
前記計測用流路のうちの横断面形状が矩形状の流量計測部分の内部に、前記流量計測部分の一辺方向に並ぶ複数層の流路部分が、前記流量計測部分における前記一辺方向とは直交する他辺方向に沿う姿勢の複数の整流板を前記一辺方向に沿って間隔を隔てて設置することにより区画された状態で形成され、
前記流量計測部分における前記一辺方向の両側部に、前記流量計測部分を横断させて超音波を送受信する一対の超音波センサが、前記計測用流路の流路長手方向での位置を異ならせた状態で設けられたものであって、その第1特徴構成は、
前記計測用流路を形成する流路形成部材、前記整流板、及び、前記超音波センサを備える形態に構成された複数の流量計測ユニットが、前記入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と前記出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、前記流路形成部材の一端側を前記入口側室形成部材に接続し且つ前記流路形成部材の他端側を前記出口側室形成部材に接続する形態にて並列状態で装着され
、
前記流路形成部材の一端側のフランジ付接続部が、前記入口側室形成部材又は前記出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して、前記フランジ付接続部におけるフランジ部と前記周壁部との間に第1シール材を位置させかつ前記フランジ部を前記周壁部に接近させるように締付ける締付手段にて締付けた状態で接続され、
前記流路形成部材の他端側の接続用筒部が、前記出口側室形成部材又は前記入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して、前記接続用筒部の外周面と前記差込用孔部の内周面との間に第2シール材を位置させた状態で差込接続されている点を特徴とする。
【0016】
すなわち、計測用流路を形成する流路形成部材、整流板、及び、超音波センサを備える形態に流量計測ユニットが構成され、そのように構成された複数の流量計測ユニットが、入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、並列状態で装着されるものであるから、計測精度を向上させるために、一つの流量計測ユニットの計測可能なガス流量の最大流量を小さくしても、複数の計測ユニットの夫々が計測可能なガス流量の最大流量の和が、単一の超音波式ガスメータが計測可能なガス流量の最大流量となるため、計測精度が優れた状態で、計測可能なガス流量の最大流量を大きくした超音波式ガスメータを構成することができる。
【0017】
つまり、流量計測ユニットを構成するにあたり、計測用流路における流量計測部分の横断面積を、その流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速を均等化できる大きさとする形態で、流量計測ユニットを構成することにより、流量計測ユニットの計測精度を向上させることできる。
尚、このように構成された流量計測ユニットが計測可能なガス流量の最大流量は、例えば、10m
3/H程度となる。
【0018】
このように構成された流量計測ユニットにおける流量計測部分の一辺方向の幅は極端に大きくならないから、例えば、流量計測部分の内部の複数層の流路部分の全てを流動するガスを検出する超音波センサを装備しても、その超音波センサは極端に大型なものとはならない。
そのため、装備する超音波センサが高価となることを回避でき、また、その駆動エネルギーが小さいためランニングコストが高価となることを回避できる。
【0019】
そして、そのように計測精度が優れた状態に構成された流量計測ユニットの設置数を、計測するガス流量の最大流量に合わせて選択して、選択した数の流量計測ユニットを、入口側ガス流動室を形成する入口側室形成部材と出口側ガス流動室を形成する出口側室形成部材との間に、並列状態で装着することにより、計測精度が優れた状態でありながらも、計測可能なガス流量の最大流量が大きな超音波式ガスメータを構成することができるのである。
【0020】
ちなみに、入口側室形成部材及び出口側室形成部材として、流量計測ユニットの設置数が多いものに対応する大型のものを用意して、流量計測ユニットの設置数が少ない場合にも、流量計測ユニットの設置数が多いものに対応する入口側室形成部材及び出口側室形成部材を用いるようにしてもよいが、流量計測ユニットの設置数に対応する大きさの入口側室形成部材及び出口側室形成部材を形成した方が、流量計測ユニットの設置数が少ない場合において超音波式ガスメータが大型化することを回避できることになる。
【0021】
要するに、本発明の第1特徴構成によれば、計測精度が優れた状態でありながらも、計測可能なガス流量の最大流量が大きな超音波式ガスメータを提供できる。
また、本発明の第1特徴構成によれば、流路形成部材の一端側に、フランジ付接続部が設けられて、そのフランジ付接続部が、入口側室形成部材又出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して、フランジ付接続用筒部におけるフランジ部と周壁部との間に第1シール材を位置させかつフランジ部を周壁部に接近させるように締付ける締付手段にて締付けた状態で接続される。
また、流路形成部材の他端側に、接続用筒部が設けられ、その接続用筒部が、出口側室形成部材又は入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して、接続用筒部の外周面と差込用孔部の内周面との間に第2シール材を位置させた状態で差込接続される。
つまり、流路形成部材の一端側を、締付手段によって、入口側室形成部材又出口側室形成部材の壁部に形成した接続孔部の周囲の周壁部に対して固定する締付固定形態で接続するようにし、流路形成部材の他端側を、出口側室形成部材又は入口側室形成部材の壁部に形成した差込用孔部に対して差込接続する差込接続形態で接続するものであるから、流路形成部材の装着作業、つまり、流量計測ユニットの装着作業の容易化を図ることができるのである。
説明を加えると、流路形成部材の両端側について締付固定形態を採用すると、流路形成部材の両端側の夫々について、面倒な締付作業を必要とするために、流量計測ユニットの装着作業が手間の掛かる面倒な作業となるが、流路形成部材の一端側については、締付固定形態を採用するものの、流路形成部材の他端側については、作業が容易な差込接続形態を採用することにより、流路形成部材の装着作業、つまり、流量計測ユニットの装着作業の容易化を図ることができるのである。
要するに、本発明の第1特徴構成によれば、上記作用効果に加えて、流量計測ユニットの装着作業の容易化を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。
【0022】
本発明の超音波式ガスメータの第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
複数の前記流量計測ユニットが、互いに同一となる状態に構成されている点を特徴とする。
【0023】
すなわち、複数の流量計測ユニットが、互いに同一となる状態に構成されるものであるから、流量計測ユニットとしては、一つの種類の流量計測ユニットを構成すればよいものとなるため、例えば、流量計測部分の横断面積を異ならせる等により、複数種類の流量計測ユニットを構成するようにする場合に較べて、製作の容易化を図ることができる。
【0024】
要するに、本発明の第2特徴構成によれば、上記第1特徴構成による作用効果に加えて、製作の容易化を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。
【0025】
本発明の超音波式ガスメータの第3特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
前記計測用流路における前記流量計測部分の上流側に隣接する上流側隣接部分及び下流側に隣接する下流側隣接部分が、前記流路長手方向に沿う方向視において、前記流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成されている点を特徴とする。
【0026】
すなわち、計測用流路における流量計測部分の上流側には、流路長手方向に沿う方向視において、流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成された上流側隣接部分が存在し、そして、計測用流路における流量計測部分の下流側には、流路長手方向に沿う方向視において、流量計測部分と同じ形状でかつ同じ大きさとなるように構成された下流側隣接部分が存在するものとなるから、上流側隣接部分及び下流側隣接部分の整流作用によって、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上できるため、ガス流量の計測精度の向上を図ることができるものとなる。
【0027】
つまり、通常、ガスが消費されると、ガスは計測用流路を上流側から下流側に流動することになるが、例えば、ガスの非消費時において、温度や圧力の変化に伴う呼吸作用によって、ガスが計測用流路を逆流する場合がある等、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流することもある。
【0028】
本第3特徴構成によれば、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するときには、ガスが上流側隣接部分を流動するときの整流作用によって、ガスの流速の分布が均等化されることにより、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上させることができものとなる。
また、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するときには、ガスが下流側隣接部分を流動するときの整流作用によって、ガスの流速の分布が均等化されることにより、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上させることができものとなる。
【0029】
このように、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するとき、及び、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するときのいずれにおいても、流量計測部分の複数層の流路部分を流動するガスの流速の均等化を向上できるものとなるから、一対の超音波センサの計測結果が、流量計測部分を流動するガスの流速を的確に示すものとなるため、ガス流量の計測精度の向上を図ることができる。
【0030】
要するに、本発明の第3特徴構成によれば、上記第1又は第2特徴構成による作用効果に加えて、ガス流量の計測精度の向上を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。
【0031】
本発明の超音波式ガスメータの第4特徴構成は、上記第3特徴構成に加えて、
前記計測用流路における前記上流側隣接部分の上流側に連なる上流側部分が、前記上流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有する上流側円筒状流路部分と、その上流側円筒状流路部分の下流側端部と前記上流側隣接部分の上流側端部とを接続する前記上流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる上流側接続流路部分とから構成され、
前記計測用流路における前記下流側隣接部分の下流側に連なる下流側部分が、前記下流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有する下流側円筒状流路部分と、その下流側円筒状流路部分の上流側端部と前記下流側隣接部分の下流側端部とを接続する前記下流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる下流側接続流路部分とから構成されている点を特徴とする。
【0032】
すなわち、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するとき、換言すれば、入口側室形成部材を流動するガスが計測用流路に流動するときには、入口側室形成部材を流動するガスが、計測用流路における上流側隣接部分の上流側に連なる上流側部分を流動したのち、つまり、上流側円筒状流路部分及び上流側接続流路部分を順次流動したのち、上流側隣接部分に流動することになる。
【0033】
上流側円筒状流路部分は、上流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有するものであるから、入口側室形成部材を流動するガスが、上流側円筒状流路部分の内部に適切に流動し易いものとなり、そして、上流側円筒状流路部分の内部に流動したガスは、上流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる上流側接続流路部分を通して整流されながら、上流側隣接部分に流動することになる。
ちなみに、上流側接続流路部分は、横断面形状が円筒状の上流側円筒状流路部分を流動するガスの流れの形状を、横断面形状が矩形状の上流側隣接部分を流れる状態に漸次変化させることなる。
【0034】
したがって、入口側室形成部材から出口側室形成部材に向けて流動するガスの流量が大きいときはもちろんのこと、ガスの流量が小さいときにも、入口側室形成部材の内部を流動するガスを計測用流路における上流側隣接部分に適切に流動させることができるため、入口側室形成部材から出口側室形成部材に向けて流動するガスの流量の多少に拘わらず良好に計測できる。
【0035】
また、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するとき、換言すれば、出口側室形成部材の内部のガスが計測用流路に逆流するときには、出口側室形成部材の内部のガスが、通常のガス流動時においては下流側隣接部分の下流側に位置することになる下流側部分を流動したのち、つまり、下流側円筒状流路部分及び下流側接続流路部分を順次流動したのち、下流側隣接部分に流動することになる。
【0036】
下流側円筒状流路部分は、下流側隣接部分の横断面積よりも大きな横断面積を有するものであるから、出口側室形成部材の内部のガスが、下流側円筒状流路部分の内部に適切に流動し易いものとなり、そして、下流側円筒状流路部分の内部に流動したガスは、下流側隣接部分に近づくほど横断面積が漸次小さくなる下流側接続流路部分を通して整流されながら、下流側隣接部分に流動することになる。
ちなみに、下流側接続流路部分は、横断面形状が円筒状の下流側円筒状流路部分を流動するガスの流れの形状を、横断面形状が矩形状の下流側隣接部分を流れる状態に漸次変化させることなる。
【0037】
したがって、出口側室形成部材から入口側室形成部材に向けて逆流するガスの流量が大きいときはもちろんのこと、ガスの流量が小さいときにも、出口側室形成部材の内部を流動するガスを計測用流路における下流側隣接部分に適切に流動させることができるため、出口側室形成部材から入口側室形成部材に向けて逆流するガスの流量の多少に拘わらず良好に計測することができる。
【0038】
要するに、本発明の第4特徴構成によれば、上記第3特徴構成による作用効果に加えて、入口側室形成部材から出口側室形成部材に向けてガスが流動するとき、及び、出口側室形成部材から入口側室形成部材に向けてガスが逆流するときの夫々において、ガスの流量の多少に拘わらず良好に計測できる超音波式ガスメータを提供できる。
【0039】
本発明の超音波式ガスメータの第5特徴構成は、上記第4特徴構成に加えて、
前記流路形成部材が、上流側端部分を前記入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、下流側端部分を前記出口側室形成部材の内部に突出させる状態で設けられている点を特徴とする。
【0040】
すなわち、流路形成部材の上流側端部分を入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、流路形成部材の下流側端部分を出口側室形成部材の内部に突出させるものであるから、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくして、計測精度の向上を図るようにしながらも、全体構成の小型化を図ることができる。
【0041】
説明を加えると、流動するガスは、種々の要因により、脈動するものであるから、その脈動に拘わらず、計測用流路を流動するガス流量の安定化を図るために、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくすることが望まれるものとなり、特に、ガスが計測用流路を下流側から上流側に逆流するときの流量に較べて、ガスが計測用流路を上流側から下流側に流動するときには、多量のガスが流動する状態が存在するものであるから、計測精度の向上のために、入口側室形成部材の大容量化が望まれるものとなる。
【0042】
そして、計測用流路は、上流側円筒状流路部分と上流側接続部分からなる上流側部分、上流側隣接部分、流量計測部分、下流側隣接部分、及び、下流側円筒状流路部分と下流側接続部分からなる下流側部分を備えるものであるから、その計測用流路を形成する流路形成部材の流路長手方向に沿う長さは、相当長くなる。
【0043】
したがって、そのように長くなる流路形成部材を、入口側室形成部材と出口側室形成部材との間に配設するにあたり、一端部を入口側室形成部材に当て付け且つ他端部を出口側室形成部材に当て付けた状態で流路形成部材を配設するようにすると、大容量の入口側室形成部材と大容量の出口側室形成部材とが、流路形成部材の長さ分だけ離れた状態となるため、全体構成が大型化する不都合がある。
【0044】
本第5特徴構成によれば、流路形成部材の上流側端部分を入口側室形成部材の内部に突出させ、かつ、流路形成部材の下流側端部分を出口側室形成部材の内部に突出させるものであるから、入口側室形成部材と出口側室形成部材とを、流路形成部材の長さよりも短い小さな間隔を隔てた状態で設けることができるため、全体構成の小型化を図ることができる。
【0045】
つまり、複数の流量計測ユニットにおける流路形成部材の上流側端部分を入口側室形成部材の内部に突出させると、複数の流路形成部材の上流側端部分同士の間に存在する空間が、入口側室形成部材の内部空間として機能し、同様に、複数の流量計測ユニットにおける流路形成部材の下流側端部分を出口側室形成部材の内部に突出させると、複数の流路形成部材の下流側端部分同士の間に存在する空間が、入口側室形成部材の内部空間として機能するため、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくしながらも、入口側室形成部材と出口側室形成部材とを小さな間隔を隔てた状態で位置させるようにして、全体構成の小型化を図ることができるのである。
【0046】
要するに、本発明の第5特徴構成によれば、上記第4特徴構成による作用効果に加えて、入口側室形成部材や出口側室形成部材の容量を大きくして、計測精度の向上を図るようにしながらも、全体構成の小型化を図ることができる超音波式ガスメータを提供できる。