JP3016846B2 - ガスメータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、フルイディックガスメータ等、均一なガ
スの流れに基づいてそのガスの流量を計測するガスメー
タに関するものである。

＜従来の技術＞ 従来、均一なガスの流れに基づいてそのガスの流量を
計測するガスメータ、例えばフルイディックガスメータ
には、次のような構造のものがある。

ケーシングに設けられたガス入口から流入するガス
は、ガス通路，遮断弁を経てガス滞留室（以下、滞留室
とも略称する）に流入する。この遮断弁は、単位時間に
大量のガスが流れた場合、または長期間にわたって途切
れることなくガスが流れ続けた場合等に、マイクロコン
ピュータの制御の下にガスの流れを遮断する安全装置で
ある。滞留室は一定の容積を有する空間であって、ガス
圧の変動を吸収し、またガス流の乱れを緩和する役割を
果たす。

その後、ガスはノズル部を経て、フルイディック流量
センサ部（以下、流量センサ部とも略称する）に噴出さ
れ、ガスはそこに対称的に設けられた２つの側壁に交互
に沿うように流れ、いわゆるガス流の振動が生じる。こ
のように一側壁に沿って気体が流れることは、一般にコ
アンダ効果といわれている。

なお、滞留室における上流部分や、ノズル部の滞留側
開口部を取り囲む位置にメッシュ部材が取り付けられて
おり、ガスはこれらのメッシュ部材を通ることにより整
流されて流量センサ部に噴出される。そのため、流量セ
ンサ部でのガス流の振動数がガス流量にほぼ比例したも
のとなっている。そして、このガス流の振動に基づいて
ガス流量が計測される。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、このような従来のガスメータでは、滞
留室内に別個にメッシュ部材が取り付けられているた
め、その分部品点数が増え、かつ取付工数が余分にかか
り、従ってコストも高くなる。

本発明は、ガス流量測定の精度を下げることなく部品
点数，取付工数の軽減を達成したガスメータを提供する
ことを課題とする。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、上記の課題を解決するためになされたもの
であり、その特徴とするところは、均一なガスの流れに
基づいてそのガスの流量を計測するガスメータであっ
て、ケーシングと、そのケーシングに設けられたガス入
口と、そのケーシング内においてガス入口と連通して設
けられたガス滞留室と、そのケーシング内においてガス
滞留室の下流側に設けられた流量センサ部と、その流量
センサ部のさらに下流側においてケーシングに設けられ
たガス出口と、そのケーシング内においてガス入口の下
流側でありかつガス滞留室の上流側に設けられ、そのガ
ス滞留室とその上流側空間とを連通させる開口部を有
し、異常発生時に閉弁作動してその開口部を介しての前
記連通を遮断する遮断弁と、その遮断弁の前記開口部に
一体的に設けられ、その開口部を覆う多孔部材が設けら
れる点にある。

＜作 用＞ このガスメータにおいては、ガス入口からケーシング
内に流入したガスが、遮断弁の開口部およびその開口部
に一体的に設けられた多孔部材を通過して、ガス滞留室
を経て流量センサ部に流入し、流量が測定された後、ガ
ス出口からケーシング外へ流出する。

＜実施例＞ 以下、本発明の一実施例であるフルイディックガスメ
ータの一例を図面に基づいて説明する。

第３図の平面図に示すように、このガスメータ２のケ
ーシング３は、一方が開口した箱状のケーシング本体４
と、この開口部に気密に被せられた蓋体５とからなって
いる。

ケーシング本体４にはガス入口６が設けられ、ここか
ら流入したガスは、ガス通路８を経てガス滞留室10に流
入する。滞留室10は、所定の容積を有する空間であり、
流入するガスのガス圧が変動した場合、その変動を吸収
する作用がある。

滞留室10の下流側にはフルイディック流量センサ部20
が設けられている。この流量センサ部20の上流側部分に
は、小さな通路断面積を有するノズル部22が設けられて
おり、ガスはこのノズル部22を経て流量センサ部20に噴
出される。

流量センサ部20のさらに下流側にはガス出口11が設け
られ、流量センサ部20でガス流量が測定された後にその
ガスがガス出口11からケーシング３の外へ流出する。

流量センサ部20は次のような構造をしている。

センサ部壁面24によって、ノズル部22の通路断面積と
比較して急激に広がった容積の空間が形成されている。
ノズル部22のセンサ部側開口部26のすぐ下流側中央部に
は、小柱状のターゲット28が設けられている。ターゲッ
ト28の両側には円柱30a,30bが設けられており、円柱30
a,30bの互いに対向する側面部は、ノズル部22から噴出
したガス流を案内する側壁32a,32bを形成している。

流量センサ部20の下流側には、両側に対称的な弧状壁
面を有する後壁34が流量センサ部20をほぼ横断して設け
られており、その両端とセンサ部内壁面24との間には隙
間部38a,38bが形成されている。

ノズル部22から噴出したガス流（本流）は、一定流量
ごとに、ターゲット28の補助を受けて各円柱30a,30bの
側壁32a,32bに交互に沿うように偏向して流れ、ガス流
にいわゆる振動が生じる。ここで、まず図中左側に偏向
するものとすれば、そのガス流の大半は図中の矢印Ａの
ように隙間部38aを通り、ガス出口11からガスメータ２
外へ流出する。そして、本流の一部はフィードバック流
として、図中の矢印Ｂのようにノズル部22のセンサ部側
開口部26の付近へ流れる。その際、図中左側に偏向して
流れる本流を図中右側に押しやるため、本流が図中左側
から右側に振れることを助勢し、本流が円柱30b側に偏
向すれば、上述とは左右対称的な流れが生じる。

ケーシング本体４の裏側には、圧電膜センサが設けら
れている（第３図では図示省略）。その圧電膜センサは
容器状をなし、各導入路により、ノズル部22のセンサ部
側開口部26の近傍の小孔54a,54bと各々連通している。
そして、その中央に設けられた圧電膜が、小孔54a,54b
のガス圧の差異によって変位する。このような変位が電
気信号に変換され、その振動数によりガスメータ２を通
るガス流量が測定される。

以上のようなフルイディック流量センサ部20の測定流
量範囲は、一定流量以上の大流量域であるため、補助的
に小流量域用の熱式流量センサ（以下、熱式センサと略
称する）70が、第３図に示すように、ノズル部22の底部
の凹所に嵌合固定されている。この熱式センサ70の上面
（ガス流に触れる面）には上流側から順に第１温度セン
サ，ヒータ，第２温度センサが配置されている。そし
て、そのヒータの加熱下においてガス流量に応じて第1,
第２センサに生じた温度の差異が電気信号に変換されて
ガス流量が測定される。なお、熱式センサ70の上面はノ
ズル部22,流量センサ部20の底面と同じ高さにあり、熱
式センサ70によってガス流の乱れが生じないようにされ
ている。

圧電膜センサ50,熱式センサ70からの電気信号は、と
もに、図示しないマイクロコンピュータに入力され、ガ
ス流量が大流量の場合は圧電膜センサ50からの電気信号
に基づいて、また、小流量の場合は熱式センサ70からの
電気信号に基づいてそれぞれガス流量が測定される。こ
の測定されたガス流量が積算されて、ケーシング本体４
または蓋体５の外側に取り付けられた流量表示部（図示
省略）でガス流量が表示される。

ガス通路８の下流側でかつ滞留室10の上流側には、第
１図，第２図に示すような遮断弁（電磁弁）80が設けら
れている。これは、単位時間に大量のガスが流れた場
合、または長期間にわたって途切れることなくガスが流
れ続けた場合等の異常発生時にガスの流れを遮断する安
全装置である。

バルブケーシング82の一端には平板84が固定され、平
板84には３本の脚86を介して円環状のシートプレート88
が固定されている。シートプレート88の中央には円形の
開口90が形成され、その内周部には円環状の突出する弁
座92が形成されている。また、シートプレート88の弁座
92とは反対側の板面には短い円筒部材110が固定されて
おり、その側面に装着されたＯリング112により、この
円筒部材110が第３図に示すケーシング本体４の滞留室
入口部114に気密に嵌め込まれている。

平板84を貫通して弁軸96が軸方向に移動可能に設けら
れ、その先端には円形の弁板98が固定されている。弁軸
96の突起97と平板84との間には圧縮バネ100が予圧縮状
態で装着され、弁軸96が図中左側に付勢されている。そ
のため第２図のように、通常は弁板98は弁座92から離れ
て開弁状態にあり、ガス通路８（第３図）を流れるガス
は、各脚86の間，弁板98とシートプレート88との間，シ
ートプレート88の開口90を経て滞留室10（第３図）側へ
流れる。

第２図に示すように、バルブケーシング82内には弁駆
動用のソレノイド102が設けられ、それのコア104にはボ
ビン106を介してコイル107が巻かれている。そのコア10
4を弁軸96が貫通し、弁軸96の後端にはアーマチュア108
が固定されている。そして、コイル107に通電されてソ
レノイド102が励磁されると、アーマチュア108がコア10
4側に移動し、弁軸96が図中右側に移動する結果、弁板9
8が弁座92に密着した開口90が塞がれて閉弁状態とな
り、前述のガスの流れが遮断される。この閉弁作動は、
前述のような異常発生時に図示しないマイクロコンピュ
ータの制御の下になされる。なお、弁板98は金属板にゴ
ム板が固定されたもので、そのゴム板において弁座92は
着座する。

円筒部材110の内壁面には、適切な網目間隔を有する
メッシュ部材116が多孔部材として、固定されている。
このメッシュ部材116は円形の底部118と円筒形の側面部
120とを有する有底円筒形状をなし、金属等の網で形成
されている。このメッシュ部材116はここを通過するガ
ス流を整流する作用をなすが、目が粗すぎると整流効果
がほとんど得られず、他方、目が細かすぎると、これを
通過する際のガスの圧力損失が大きくなり、ガスメータ
としての定格値を満足できなくなるため、適当な粗さが
選択される。

また、仮に、通路断面積の小さいシートプレート88の
開口90に平面状のメッシュ部材が取り付けられると、ガ
スの圧力損失が大きく、流量センサ部20への噴出力が不
足して、流量センサ部20でのガス流の振動が生じにくく
なる。そのためメッシュ部材116は、ガスの通る部分と
して底部118と側面部120とを有している。

そして、遮断弁80の開弁状態において、ガス通路８か
らのガスが、メッシュ部材116の底部118または側面部12
0を通過することにより整流作用を浮け、滞留室10を経
てノズル部22から流量センサ部20に噴出するため、流量
センサ部20でのガス流の振動が安定し、かつその振動数
がガス流量によく比例したものとなり、測定精度が上が
る。

遮断弁80は、安全確保のため、この種のガスメータに
内蔵されるのが普通であり、メッシュ部材116は、その
遮断弁80のシートプレート88に一体的に設けられてい
る。そのため、このガスメータ２への遮断弁80の組付け
によって同時にメッシュ部材110の組付けも完了し、ガ
スメータ２の製造の際の部品点数，取付工数が少なくて
済む。

第４図に別の実施例を示す。遮断弁80のシートプレー
ト88には、下流側に向かって断面積が増大するラッパ状
の通路130が設けられ、その下流側開口端に平面状のメ
ッシュ部材132が取り付けられている。その他の部分は
第１図，第２図に示した先の実施例と同じであり、同一
符号を付して対応関係を示す。

この実施例では、ガスの通過するメッシュ部材132が
一平面状のため、先の実施例よりもガス流に対してほぼ
一様な整流作用が生じる。また、シートプレート88の開
口90より大きな通路断面積の部分にメッシュ部材132が
存在するため、ガスの圧力損失も小さい。

なお、遮断弁80へのメッシュ部材の取付けは上述の実
施例に限らず種々の態様が適用され得る。

また、多孔部材としては、網形態のメッシュ部材に限
らず、多孔板，整流格子，複数の筒を集合させたもの
等、種々のものを用いることができる。

また、滞留室10内に、メッシュ部材等の多孔部材がさ
らに別個に設けられてもよい。

また、本発明は、フルイディックガスメータに限ら
ず、均一なガスの流れに基づいてそのガスの流量を計測
するガスメータであれば、他のガスメータ（例えば渦流
量計等）にも適用することができる。

その他、当業者の知識に基づき種々の変更を加えた態
様で本発明を実施できることはもちろんである。

＜発明の効果＞ 本発明に係るガスメータでは、多孔部材をガスが通過
することによりガスの流れが整流されることはもちろ
ん、その多孔部材がガスメータに通常内蔵される遮断弁
に一体的に設けられているため、ガスメータへ遮断弁を
取り付けることは、とりもなおさず多孔部材がガスメー
タに組み付けられることになり、部品点数，取付工数が
少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるガスメータにおける、
メッシュ部材を有する遮断弁の斜視図であり、第２図は
その断面図である。第３図はそのガスメータの全体を示
す平面断面図である。第４図は別の実施例の要部を示す
平面図（一部断面図）である。 ２……ガスメータ ４……ケーシング本体 ６……ガス入口 10……ガス滞留室 20……フルイディック流量センサ部 80……遮断弁 88……シートプレート 90……開口 116……メッシュ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 富士雄 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメ ーター株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−50724（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01F 1/20 G01F 3/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】均一なガスの流れに基づいてそのガスの流
   量を計測するガスメータであって、 ケーシングと、 そのケーシングに設けられたガス入口と、 そのケーシング内において前記ガス入口と連通して設け
   られたガス滞留室と、 そのケーシング内において前記ガス滞留室の下流側に設
   けられた流量センサ部と、 その流量センサ部のさらに下流側において前記ケーシン
   グに設けられたガス出口と、 そのケーシング内において前記ガス入口の下流側であり
   かつ前記ガス滞留室の上流側に設けられ、そのガス滞留
   室とその上流側空間とを連通させる開口部を有し、異常
   発生時に閉弁作動してその開口部を介しての前記連通を
   遮断する遮断弁と、 その遮断弁の前記開口部に一体的に設けられ、その開口
   部を覆う多孔部材と を有することを特徴とするガスメータ。