JP2004517313A

JP2004517313A - フルイディックガス計量システム

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Publication number: JP2004517313A
Application number: JP2002554475A
Authority: JP
Inventors: クラシルチコブ，イエヘズケル; リトバク，アンナ
Original assignee: ジエツト・センサー・リミテツド
Priority date: 2001-01-08
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2004-06-10
Also published as: CA2434075A1; US20020124659A1; RU2003124507A; WO2002054019A1; PL362059A1; IL156754A0; EP1352218A1; CN1488069A; US6477900B2

Abstract

広い流量範囲であり、該範囲の下端の低流量バンドと、該範囲の中部の中バンドとそしてその上端の高バンドとにより規定される該広い流量範囲でユーザーに供給されるガス流れを計量するためにガス源からユーザーサイトまで走るライン内に介在するフルイディックガス計量システム。該システムは該源から加圧ガス流れを受ける入力室と該ガスがそこから該ユーザーへ供給される出力室とを含む。該室を３つのガス流れチャンネルが相互接続する。第１チャンネルは、該ガスの流量が該低バンドにある時のみ周波数が該流量に比例する周期的パルスを発生するよう動作する第１フルイディックジェネレーターにより規定される。第２チャンネルは、該ガスの流量が該中バンドにある時のみ周波数が該流量に比例する周期的パルスを発生するよう動作する第２フルイディックジェネレーターにより規定される。該第３チャンネルは該流れが該高バンドにある時のみ動作するバイパス通路により規定され、該バイパスは該ガス流れを該第２と第３チャンネルの間に分けるよう作用し、それにより該第２ジェネレーターは該中バンド内で流量を計量する。該第１及び第２ジェネレーターにより発生される周期的パルスは、該全範囲を通して該ユーザーにより消費されるガスの精確な読み値を提供するために処理され合計される。

Description

【０００１】
［発明の分野］
本発明は一般的にユーザーに供給されるガス流れ（ｇａｓｓｔｒｅａｍ）の流量（ｆｌｏｗｒａｔｅ）を計量（ｍｅｔｅｒｉｎｇ）するためのフルイディック（ｆｌｕｉｄｉｃ）ガス計量システム（ｇａｓｍｅｔｅｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ）に関し、特に広い範囲に亘り精確で、なおこの範囲に亘り低い圧力降下（ｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅｄｒｏｐ）を示すこの種のシステムに関する。
【０００２】
［本発明の背景（従来技術の状況）］
住宅用、商業用又は産業用ユーザーへの天然ガスの供給は彼の消費したガス量に対し該ユーザーに課されるべき精確な課金を計算出来るように精確に計量されねばならない。該計量システムの範囲は該ユーザーのガス要求を受け入れるに充分でなければならず、該システムは該ガスライン（ｇａｓｌｉｎｅ）に過剰な圧力降下を生じてはならない。低い圧力降下が重要な絶対必要事項（ｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｓｉｄｅｒａｔｕｍ）である理由は該計量システムがガス供給源から該ユーザーのサイトまで延びるガスライン内に介在（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｄ）し、従ってガス流れに抵抗する該ライン内インピーダンス（ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）として作用するからである。
【０００３】
ガス計量システムの好ましい種類は、カング他（Ｋａｎｇｅｔａｌ．）への米国特許第５，２３９、６９５号（１９９４年）で開示された”大きな流れ計量範囲を有するフルイディック流量計（ＦｌｕｉｄｉｃＦｌｏｗｍｅｔｅｒｗｉｔｈＬａｒｇｅＦｌｏｗＭｅｔｅｒｉｎｇＲａｎｇｅ）”の様に広い範囲を有するフルイディック流量計を利用する。フルイディック流量計の主な部品は、計量される流体の流量に比例する繰り返しレート（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎｒａｔｅ）で周期的流体パルス（ｐｅｒｉｏｄｉｃｆｌｕｉｄｐｕｌｓｅｓ）を発生するフルイディック発振器（ｆｌｕｉｄｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）である。
【０００４】
又下記米国特許がフルイディックガス流量計（ｆｌｕｉｄｉｃｇａｓｆｌｏｗｍｅｔｅｒｓ）を開示している：
Ａ．オカバヤシ（Ｏｋａｂｙａｓｈｉ）への特許第５、３０９、７７０号（１９９４年）
Ｂ．ウエキ他（Ｕｅｋｉｅｔａｌ．）への特許第５，３３５，５５３号（１９９４年）
Ｃ．フアング（Ｈｕａｎｇ）への特許第５、３５３、７０４号（１９９４年）
フルイディックガス流量計の多くの利点の中には下記がある：
１）該メーターはその動作範囲に亘り線形（ｌｉｎｅａｒ）である。従って該メーターの出力パルスの繰り返しレート又は周波数は計量される流量に比例する。
【０００５】
２）該メーターは可動部品を有さず、従って衝撃（ｓｈｏｃｋ）及び振動する力により影響されない。
【０００６】
３）該メーターは高度のレンジアビリテイ（ｒａｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ）を有する。
【０００７】
４）該メーターは密度の変化により影響されない容積流れの条件（ｔｅｒｍ）で校正されることが可能である。
【０００８】
５）該メーターは修理又は保守を要しない。
【０００９】
標準的フルイディック流量計の形状は、該メーターの動作を始動するために２つの傾斜した側壁間の空間内にガスの流れが噴射されると、コアナダ効果のために、該流れはこれらの壁の１つにそれ自身を付け、該流れの１部分はフイードバック通路を通り制御ポートへ逸らされる。このフイードバック流れは、それが付けられた該壁から離れるよう該流れをはがす分離バブル（ｓｅｐａｒａｔｉｏｎｂｕｂｂｌｅ）を拡大し、該拡大は、同様なフイードバック作用が起こる反対壁上へ該流れがロックする迄拡大する。従って該流れは該壁間で発振し、そしてその流量に比例する周波数で発振する。
【００１０】
このフルイディック発振器に変換器（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）が付随し、該変換器は該フルイディックパルスを、その繰り返しレートが該ガスの瞬時流量（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗｒａｔｅ）に比例する周期的電気パルスに変換する。これらのパルスを合計（ｔｏｔａｌｉｚｉｎｇ）することにより、該ユーザーにより消費されたガスのリッター換算で通常表される全流れの精確な指示を得る。
【００１１】
該システムにより計量されたガスの量は、毎時リットル（ｌｉｔｅｒｓｐｅｒｈｏｕｒ）で表した時、指定された周期（ｐｅｒｉｏｄ）内に該フルイディック発振器により発生されたパルスの数と、１つのパルス内に含まれるガス量を掛け算したものに等しい。
【００１２】
ガス計量システムが広い流量範囲に亘り線形であることが重要であるのみならず、該ガスをユーザーサイトへ供給するラインで該システムにより作られる圧力降下が該全範囲に亘り低いことも重要である。かくして、もしシステムが該範囲の上部領域を除いて低い圧力降下を示すとしても、それは、それがその顧客に供給する該ガスを精確に計量し測らねばならずそして高い圧力降下を許容出来ないガス供給会社にとっては受入可能ではないであろう。
【００１３】
計量システムが広い流量範囲に亘り精確であると言う該基本的要求はフルイディック発振器を使用するメーターで満足させることは難しくない。しかし同じシステムがその全範囲を通して低い圧力降下を示す要求は難しい。現在のフルイディックメーターは広い流量範囲で動作する時大体は（ｍｏｒｅｏｒｌｅｓｓ）低い圧力降下を有するが該範囲の上部領域では例外であり、そこでは該圧力降下は受入可能なレベルを超える。
【００１４】
本発明のフルイディック計量システムがバイパス通路（ｂｙｐａｓｓｐａｓｓａｇｅ）を含むので、従来技術の中でオカバヤシ他（Ｏｋａｂａｙａｓｈｉｅｔａｌ．）への米国特許第５、６１０、１６２号（１９８６年）に関心がある。この特許で開示されたフルイディック計量システムは上流及び下流フルイディック要素（ｕｐｓｔｒｅａｍａｎｄｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｆｌｕｉｄｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓ）を有し、１つは、その開口部面積（ｏｐｅｎｉｎｇａｒｅａ）がもう１つの要素内のジェットノズル（ｊｅｔｎｏｚｚｌｅ）のそれより小さいジェットノズルを有する。その中にバルブを有するバイパス通路が小さな面積のノズルを有する該要素と並列に配置される。この特許は該ジェットノズル開口部の面積が小さい程、該メーターの感度は高くなるがその圧力降下が大きくなることを指摘している。
【００１５】
［本発明の概要］
前記事項を考えて、本発明の主目的はユーザーのサイトへ供給されるガス流れの流量を広い範囲全体に亘り精確に測定するフルイディックガス計量システムで、かつ該システムがその全体範囲を通して低い圧力降下を作る該システムを提供することである。
【００１６】
特に、本発明の目的は流量範囲が低、中及び高流量バンド（ｌｏｗ，ｍｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｆｌｏｗｒａｔｅｂａｎｄｓ）に分けられ、各バンドが別々のチャンネルにより取り扱われ、これらのチャンネルの２つのみがその中にフルイディックジェネレーター（ｆｌｕｉｄｉｃｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を有する様な、上記種類のシステムを提供することである。該チャンネルの配置がその様であるので該２つのジェネレーターの１つは該中及び高の両流量バンドでの流量を測定する。
【００１７】
又本発明の目的は、動作が効率的で信頼性があるコンパクトな、自己充足的（ｓｅｌｆ−ｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ）ユニットを作るのに比較的低コストで製造出来る、上記種類の計量システムを提供することである。
【００１８】
本発明のなおもう１つの目的は、周囲温度、大気圧（ｂａｒｏｍｅｔｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ）又は補償無しではそのメーター読み値（ｍｅｔｅｒｒｅａｄｉｎｇｓ）を幾分不正確にする他の変動要素（ｖａｒｉａｂｌｅｓ）、の変動に対し補償されるガス計量システムを提供することである。
【００１９】
本発明のなおもう１つの目的は、ユーザーにより消費されたガスの、広い範囲に亘り精確である読み値（ｒｅａｄｉｎｇ）を提供するために、２つのフルイディックジェネレーターによりそれに供給されるパルスデータを処理するよう作用するマイクロプロセサーにより、その動作が制御されるフルイディック計量システムを提供することである。
【００２０】
マイクロプロセサーを有する本発明のシステムの重要な特徴は該マイクロプロセサーにより取得されたデジタルデータが顧客請求ステーション、インターネットウエブサイト又はこのデータの必要な何等かの外部ステーションへマイクロ波伝送（ｍｉｃｒｏｗａｖｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ）され得ることである。
【００２１】
簡潔に述べると、これらの目的は、その範囲の下端（ｌｏｗｅｒｅｎｄｏｆｔｈｅｒａｎｇｅ）での低流量バンド（ｌｏｗｆｌｏｗｒａｔｅｂａｎｄ）と、その範囲の中部（ｍｉｄｄｌｅｏｆｔｈｅｒａｎｇｅ）での中バンド（ｍｅｄｉｕｍｂａｎｄ）とそしてその上端（ｕｐｐｅｒｅｎｄｏｆｔｈｅｒｅｏｆ）での高バンド（ｈｉｇｈｂａｎｄ）と、により規定される広い流量範囲でユーザーに供給されるガス流れを計量するためにガス源からユーザーサイトまで走るライン内に介在（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｄ）するフルイディックガス計量システムで達成される。該システムは該源から加圧ガスの流れを受ける入力室（ｉｎｐｕｔｃｈａｍｂｅｒ）とそこから該ガスが該ユーザーへ供給される出力室（ｏｕｔｐｕｔｃｈａｍｂｅｒ）とを有する。
【００２２】
３つのガス流れチャンネル（ｇａｓｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｓ）が該室を相互接続（ｉｎｔｅｒｃｏｕｐｌｉｎｇ）する。該第１チャンネルは、ガスの流量が該低バンドにある時のみ、周波数が該流量に比例する周期的パルス（ｐｅｒｉｏｄｉｃｐｕｌｓｅｓ）を発生するよう動作するフルイディックジェネレーターにより規定される。該第２チャンネルは、ガスの流量が中バンドにある時のみ、周波数が該流量に比例する周期的パルスを発生するよう動作するフルイディックジェネレーターにより規定される。該第３チャンネルは、該流れが該高バンドにある時のみ動作するバイパス通路により規定され、該バイパスは該ガス流れを該第２と第３チャンネルの間で分けるよう作用しそれにより該第２ジェネレーターが流量を該中バンド内で計量する。該第１及び第２ジェネレーターにより発生される該周期的パルスは該ユーザーにより消費されたガスの精確な読みを該全範囲を通して提供するよう処理される。
【００２３】
本発明のみならずその更に進んだ特徴と目的のより良い理解のために、付属する図面を参照する。
【００２４】
［本発明の詳細な記述］
計量システム図１に示す様に、広い範囲を通してガス流れ（ｇａｓｓｔｒｅａｍ）の流量を精確に計量するために本発明のシステムは３つの流れチャンネル（ｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｓ）Ａ、ＢそしてＣを含む。チャンネルＡは計量されるべき全範囲の下端（ｌｏｗｅｒｅｎｄｏｆｔｈｅｆｕｌｌｒａｎｇｅ）の低流量バンド（ｌｏｗｆｌｏｗｒａｔｅｂａｎｄ）の流量用に確保されている。チャンネルＢは該範囲の中部部分（ｍｉｄ−ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｎｇｅ）の中流量バンド（ｍｅｄｉｕｍｆｌｏｗｒａｔｅｂａｎｄ）の流量用に確保されている。そしてチャンネルＣは該範囲の上端（ｕｐｐｅｒｅｎｄｏｆｔｈｅｒａｎｇｅ）の高流量バンド（ｈｉｇｈｆｌｏｗｒａｔｅｂａｎｄ）の流量用に確保されている。この後これらのバンドは低、中そして高バンド（ｌｏｗ，ｍｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｂａｎｄｓ）と参照される。
【００２５】
例に依れば、我々は計量されるべき流量の広い範囲が毎時１ｌから毎時９０ｌまでに亘ると仮定する。この範囲は該範囲の底部端部の低バンド（毎時１から３０ｌ）、該範囲の中部（ｍｉｄｄｌｅ）の中バンド（毎時２８から６０ｌ）、そして該範囲の上端の高バンド（毎時５８から９０ｌ）から成る。該バンドの接続部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）での重なり合いの理由は１つのバンドからもう１つへの移行を後らせるためにヒステレシスを提供するためである。
【００２６】
１つのバンドからもう１つへの移行をもたらすために別のバルブを含む該ガス計量システムの状況では、該ヒステレシスの目的は該バルブの過剰に急激な閉じと開きを防止することであり、結果的なバルブ変動（ｖａｌｖｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ）は該システムの動作を損なう。
【００２７】
バッテリーで給電され、自己充足的な全体システムはケーシング１０内に封じられるが、該ケーシングはパーテション壁１１と１２により高圧室１３，低圧室１４そしてデータ処理室１５に区画分け（ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌｉｚｅｄ）される。
【００２８】
計量されるべきガスは供給源１６からユーザーサイト１７へ走るガスラインを通って流れ、該ユーザーにより消費されるガス量は該ライン内に介在する該システムにより計量される。従って該システムが該ユーザーへ供給される該ガスを精確に計量することのみならず、該ライン内の該システムにより導入される圧力降下が該全計量範囲の該低、中そして高バンド内で低いことも重要である。
【００２９】
チャンネルＡ、ＢそしてＣは該高圧及び低圧室１３及び１４を相互接続するので、これらのチャンネルの何れかが開き動作している時、ガスの流れは該高圧室から該低圧室へ該動作チャンネルを通して流れる。
【００３０】
チャンネルＡはフルイディック発振器（ｆｌｕｉｄｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１８により規定されるが、該発振器は、流量が該低バンドにあるガス流れが該ユーザーに供給されつつある時、繰り返しレートが該流量に比例する周期的流体パルス（ｐｅｒｉｏｄｉｃｆｌｕｉｄｐｕｌｓｅｓ）を作る。これらの流体パルスは、該流体パルスを対応する電気パルスに変換する、ピエゾ電気変換器（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）１９の様な、圧力応答変換器（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）に印加される。発振器１８と組み合わされた変換器１９はフルイディックジェネレーター（ｆｌｕｉｄｉｃｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を形成する。このジェネレーターにより発生される脈動信号（ｐｕｌｓａｔｉｎｇｓｉｇｎａｌ）はデータ処理区画１５内に配置されたマイクロプロセサー２０に印加されるが、それは該ユーザーにより消費されつつあるガス量を処理しリットルに換算して（ｉｎｔｅｒｍｓｏｆｌｉｔｅｒｓ）合計（ｔｏｔａｌｉｚｅ）するよう作用する。該ジェネレーターにより発生されるパルスの周波数は該ガスの瞬時流量（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗｒａｔｅ）を表し、これらのパルスはリットル読み値を得るために該プロセサーで合計されねばならない。
【００３１】
この読み値はマイクロプロセサー２０に接続された液晶デバイス（ＬＣＤｄｅｖｉｃｅ）２１又は英数字用語でデータを表示出来る同様な表示手段により示される。チャンネルＢは該ガス流れの流量が該中バンド内にある時繰り返しレートが該ガスの流量に比例する周期的流体パルスを作るため動作するフルイディック発振器２２により規定される。これらの流体パルスはピエゾ電気変換器２３に印加され、該変換器はこれらのパルスを、処理用にマイクロプロセサー２０に供給される脈動信号に変換する。該変換器２３と組み合わされたこの第２発振器は第２フルイディックジェネレーターを構成する。
【００３２】
チャンネルＣはバイパス通路２４により規定されるが、該通路は、該ユーザーに供給されつつある流量が該高バンドにある時、該ガス流れの小さい方の成分（ｍｉｎｏｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）を高圧室１３から低圧室１４へ導き、その大きい方の成分（ｍａｊｏｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）はチャンネルＢを通って流れるが、そこでそれは該第２フルイディックジェネレーターにより計量される。
【００３３】
ガス源１６に接続された入り口ポート２５を通して高圧室１３内へ供給されるのは公称ガス圧力、普通水柱２００ｍｍの天然ガス（ｎａｔｕｒａｌｇａｓ）である。該ガスにより運ばれる粒子物質が該計量システムに入ることを防止するために、フイルター２５がポート２８内に置かれる。チャンネルＡ、ＢそしてＣを通って低圧力室１４内へ流れるガスはガス出口２６へ放出され、そこからそれはユーザーサイト１７へ供給される。従って該計量システムは源１６からユーザーサイト１７へ走るライン内に介在し、このサイトへ供給されるガスの量を計量するよう動作する。
【００３４】
チャンネルＡ及びＢ内へのガスの流れは高圧室１３内に設置された双安定ソレノイドジユアルバルブ（ｄｕａｌｖａｌｖｅ）２７により制御される。マイクロプロセサー２０によりそれに印加される直流電圧により電磁的に駆動されるバルブ２７は、チャンネルＡへの入り口のシール可能なポート２７Ａと、チャンネルＢへの入り口のシール可能なポート２７Ｂと、を備える。バルブ２７に印加される該直流電圧は、１つの極性での時は、ポート２７Ａを開かせ、ポート２７Ｂを閉じさせるが、反対の極性での時は、ポート２７Ｂを開かせ、ポート２７Ａを閉じさせる。従って該双安定バルブはチャンネルＡかチャンネルＢか何れかを動作させるが、同時に両チャンネル共動作させることは決してない。
【００３５】
チャンネルＡで、このチャンネルが動作している時該ジェネレーターにより発生される該周期的パルスは該低バンドのガスの流量に比例する周波数を有するので、これらのパルスはマイクロプロセサー２０により合計され、液晶デバイス２１により表示されるリットル読み値を作る。チャンネルＢでフルイディックジェネレーターにより発生される該周期的パルスは該中バンドのガス流量に比例する周波数を有し、チャンネルＢが動作している時、液晶２１は該範囲の該中バンドで該ユーザーにより消費されたガスの量を示す。
【００３６】
又バイパスチャンネルへの入り口にシール可能なポート２８Ａを有するシングルアクションソレノイドバルブ２８が高圧室１３内に設置されている。従って、このポートがマイクロプロセサー２０によりバルブ２８へ印加される直流電圧により開かされた時だけ、高圧室１３からのガスがチャンネルＣに入ることが出来て、それを通って低圧室１４へ流れる。バルブ２７及び２８の該直流制御は、バルブ２８の該ポート２８Ａが開いた時、バルブ２７のポート２７Ｂも又開くようになっている。
【００３７】
システムの動作：最初に、バルブ２７のポート２７ＡはチャンネルＡ内へガスを受け入れるために開き、ポート２７ＢはガスがチャンネルＢに入るのを防止するために閉じる。そしてチャンネルＣのバルブポート２８Ａが次いで閉じるのでガスはバイパスされ得ない。
【００３８】
ユーザーへ供給されつつある該ガスの流量が該範囲の該低バンドにある時、入力室１３内の全てのガスはチャンネルＡ内へ流れ該チャンネルのフルイディックジェネレーターは該流量に比例する繰り返しレートを有するパルスを発生する。これらのパルスはマイクロプロセサー２０へ運ばれ、該プロセサーのリットル読み値は液晶デバイス２１上に表示される。
【００３９】
しかしながら、チャンネルＡ内の該フルイディックジェネレーターのパルスに応答するマイクロプロセサー２０が該低バンドの上にある流量を検出すると、それがマイクロプロセサー２０に供給する脈打ち信号（ｐｕｌｓａｔｏｒｙｓｉｇｎａｌ）は該マイクロプロセサーにソレノイドバルブ２１に直流電圧を印加させ、該電圧はポート２７Ａを閉じポート２７Ｂを開く。従ってチャンネルＡ及びＣは閉じられ、今や流量が該範囲の中バンド内にあるガス流れはチャンネルＢを通って流れる。この流量はチャンネルＢ内の該フルイディックジェネレーターにより計量され、該マイクロプロセサーにより処理されるので、今度は液晶２１のスクリーン上には該範囲の中バンドのリットル読み値が表示される。
【００４０】
チャンネルＢからのパルスに応答するマイクロプロセサー２０が該ガス流れの流量が該中バンドの上に昇ったことを検出すると、それはバイパスチャンネルＣの入り口内のポート２８Ａを開くようバルブ２８を駆動するために直流電圧を印加する。この状態は該流量が該範囲の高バンドにある時のみ起こり、その状態ではチャンネルＢ及びＣは共に開き、チャンネルＡは閉じる。該バイパスチャンネルのオリフイスは、小さな方の成分がチャンネルＣを通って流れる一方大きな方の成分はチャンネルＢを通るよう該計量されつつあるガス流れを分けるように寸法決めされている（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｅｄ）。
【００４１】
チャンネルＢを通って流れる該大きい方の成分は該範囲の中バンドにある。従って、ユーザーに供給されつつある該ガス流れが例え高バンドにあっても、この流れを計量しているフルイディックジェネレーターは該中バンドで計量している。
【００４２】
マイクロプロセサー２０の動作は、それに印加される脈動信号が流量周波数が隣接バンドの境界にあることを示す時バルブ駆動電圧を作るようなものである。
【００４３】
流量が該高バンドにある時該システムが適当な読み値を提供するように、流量が該中バンドの上に昇る時チャンネルＢ内の変換器２３によりアドバイス（ａｄｖｉｓｅｄ）されるマイクロプロセサー２０はチャンネルＢのフルイディックジェネレーターにより発生されるパルスの数学的重みを修正するよう作用するので、該パルスは該高バンドの流量を示す。かくしてチャンネルＡのみが動作する時（モードＩ）、液晶２１は該低バンドで該ユーザーにより消費されるガスのリットルを表示する。チャンネルＢのみが動作している時（モードＩＩ）、該範囲の中バンドで消費されるガスのリットルが表示される。そしてチャンネルＡが不動作で、チャンネルＢ及びＣの両方が動作している時（モードＩＩＩ）該範囲の高バンドで消費されるガスのリットルが該液晶上に表示される。
【００４４】
該システムに含まれる該フルイディックジェネレーターにより発生されるパルスを合計するために、各パルスに含まれるガスの容積はこれらのパルスの周波数又は繰り返しレートにより掛け算されねばならない。この周波数は計量されつつあるガスの瞬時の流れレート（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｆｌｏｗｒａｔｅ）を示す。該計算を行うマイクロプロセサー２０は、該ガスを計量するコースで下記の条件のどの１つが行われているかに適合した１パルスのリットル値に換算して与えねばならない（ｍｕｓｔｇｉｖｅｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｏｎｅｐｕｌｓｅｉｎｌｉｔｅｒｓｔｈａｔａｒｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｏｗｈｉｃｈｏｎｅｏｆｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｉｓｉｎｅｆｆｅｃｔｉｎｔｈｅｃｏｕｒｃｅｏｆｍｅｔｅｒｉｎｇｔｈｅｇａｓ）。
【００４５】
条件（１）この条件はフルイディックのパルスが、該システムの該チャンネルＡの低周波数バンド内で該フルイディックジェネレーター（Ｇ１）により発生されている時もたらされる。
【００４６】
条件（２）この条件はフルイディックのパルスが、該チャンネルＢの中周波数バンド内で該フルイディックジェネレーター（Ｇ２）により発生されている時もたらされ、該チャンネルＣのバイパス通路は閉じられているので該ガスの全部がチャンネルＢを通って流れる。
【００４７】
条件（３）この条件はチャンネルＣ内の該バイパス通路が開いているので該ガスの１部分だけがチャンネルＢを通って流れることを除けば、効果的には条件（２）と同じである。
【００４８】
下表では、ユーザーにより消費され、該システムにより計量されつつあるガスのリットルを計算するために、マイクロプロセサー２０で処理される１パルスのリットル値（ＯｎｅＰｕｌｓｅｉｎＬｉｔｅｒｓ）に関するデータの例が与えられる。
【００４９】
【表１】

【００５０】
モードＩでは該システムの圧力降下はチャンネルＡによってのみ作られたものである一方モードＩＩでは該圧力降下はチャンネルＢによって作られたもののみであり、両方の場合該降下が低いことを注意しておく。そして、高流量バンドにあると、フルイディック流量計は通常はより高い圧力降下を有するが、モードＩＩＩでは、該圧力降下はバイパスチャンネルＣと連携するチャンネルＢにより決定され、従って低い。
【００５１】
構造的特徴：チャンネルＡのフルイディック発振器１８は全範囲の低バンドの流量を計量せねばならぬのみである。従ってそれは１つがもう１つの上に設置された別々のモールドされたプラスチックボード（ｐｌａｓｔｉｃｂｏａｒｄｓ）で形成された２つの双安定フルイディック要素（ｂｉ−ｓｔａｂｌｅｆｌｕｉｄｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓ）から成ってもよい。このスタック（ｓｔａｃｋｅｄ）された配置では、１つの要素の出力チャンネルは中間通信ボード（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｏａｒｄ）を経由してそれぞれのもう１つの要素の制御入力に接続される。
【００５２】
チャンネルＢのフルイディック発振器２２は該中バンドのガス流れを計量する必要があり、１つの要素のそれぞれの出力チャンネルがもう１つの要素の制御入力に接続されるように、１つがもう１つの上にある、別々のボード上に形成された３つの双安定要素から成るのが好ましい。１つのこの様な３要素の配置が図２に示され、後で説明される。
【００５３】
チャンネルＣのバイパス通路２４は層に配置されたプレートにより創られ、中央の供給チャンネル（ｃｅｎｔｒａｌｆｅｅｄｉｎｇｃｈａｎｎｅｌ）を有する。バルブ２７と２８は、内径が該バルブシート（ｖａｌｖｅｓｅａｔ）のそれに対応する環状溝を有するデイスク層（ｄｉｓｃｌａｙｅｒ）により創られたストライク要素（ｓｔｒｉｋｅｅｌｅｍｅｎｔ）により各々が形成されている。
【００５４】
マイクロプロセサー２０はソフトウエアを備えるが、該ソフトウエアは下記式により該フルイディックメーターを通って流れるガスの量を計算するよう機能しており、
Ｑ＝ｆ×ｑ、ここで
Ｑは該メーターを通って流れる毎時リットル値のガス量であり、
ｆは該フルイディック発振器により発生される流体パルス数であり、そして
ｑは１パルスでのガス量である。
補償（Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）：
該計量システムの精度（ａｃｃｕｒａｃｙ）を高めるために、該ガスメーターが曝される周囲温度の変動を補償するため、又は該読み値の精度に影響する何等かの他の変動要素を補償するための手段が提供されてもよい。
【００５５】
かくして該システムに温度センサーＴが付随するが、それは支配的な温度（ｐｒｅｖａｉｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を検出するために該メーターへ行くガスラインに隣接して設置され、該センサー信号はそれへの温度の影響を補償するため計算された流量を修正するよう作用するマイクロプロセサー２０に印加される。もしセンサーＴがアナログ信号を発生するならば、それはＡ−Ｄ変換器を通して該マイクロプロセサーに印加されるのでそれはデジタル式に処理され得る。
【００５６】
或る場合には、該ガスメーターが海面より上の又は下のサイトに設置されるかも知れず、これは計量されるガスのエネルギー値の計算に有害に影響するかも知れない。該メーターへの大気圧変動（ｂａｒｏｍｅｔｒｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｓ）の影響を解消するために、出力がマイクロプロセサー２０に供給される大気圧センサー（ｂａｒｏｍｅｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒ）Ｖが備えられ、該マイクロプロセサーは大気圧の変動（ｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎｂａｒｏｍｅｔｒｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅ）に対しその読み値を補償する。
【００５７】
又計量されるガスのカロリー含有量（ｃａｌｏｒｉｃｃｏｎｔｅｎｔ）の変化が該システムの計量精度に影響する。天然ガスは種々のカロリー含有量を有する種々の源から来るので、出力がその読み値を調整するために該マイクロプロセサーに供給されるカロリーセンサー（ｃａｌｏｒｉｃｓｅｎｓｏｒ）Ｋが備えられる。
【００５８】
又他の変動要素（ｖａｒｉａｂｌｅｓ）を検出し補償するために、該システム内にガス圧力センサーＰ又は何等かの他のセンサーＮを含んでもよい。該メーターはこれらの外部センサーが無くても受入可能な程精確であることそして該センサーの目的はより高い桁の精度を実現するためであることは注意せねばならない。
【００５９】
広い範囲を通してガス流量を計量するために、ここに開示した該フルイディックガス計量システムはこの範囲を、低、中、高の３つのバンドに分けるが、各々は別々のチャンネルを割り当てられる。該低バンドチャンネルでは、そのフルイディックジェネレーターはこのバンドでガス流量を計量するよう動作し、そして該中バンドチャンネルでは第２フルイディックジェネレーターがそのバンドでガス流量を計量するよう動作する。バイパス通路により形成される該高バンドチャンネルは、該第２チャンネルの該フルイディックジェネレーターが該高バンドの該流量を計量するよう動作するように、該ガス流れの１部分を逸らす。
【００６０】
実際には、該システムは、低流量バンド、低中バンド（ｌｏｗｍｅｄｉｕｍｂａｎｄ）、高中バンド（ｈｉｇｈｍｅｄｉｕｍｂａｎｄ）そして高バンドを有する４チャンネルシステムの様な、３より多いバンドに該範囲を分けるよう配備されてもよい。この配備では、該低、低中そして高中チャンネルの各々には別々のフルイディックジェネレーターが含まれ、該第４チャンネルはバイパス通路用に確保されるだろう。
読み取り器（Ｒｅａｄｅｒ）：該計量システムには、予め決められた時間間隔用の公衆ローンダリー機械（ｐｕｂｌｉｃｌａｕｎｄｒｙｍａｃｈｉｎｅ）又は公衆電話を動作させるために使用されるカードと同様なプリペイドカード（ｐｒｅ−ｐａｉｄｃａｒｄ）を走査するための読み取り器（ｒｅａｄｅｒ）２９が付随してもよい。この場合、該カードはその購入者に、該カードについて支払われた量に左右されるガスエネルギーの予め決められた量の権利を与えるだろう。
【００６１】
かくしてもし該カードが２５ドルのコストで、そのユーザーに１０００リットルのガスの権利を与えるなら、該カード保持者が該カードを挿入する度毎に、彼は、彼が買いたいガス量、例えば１００リットル、をキーイン（ｋｅｙｉｎ）出来て、その時該カードはこの量だけ減額される（ｄｏｗｎｇｒａｄｅｄ）。該ユーザーが彼のガスの権利を使い切ると、該カードは最早有効でない。
【００６２】
該カード読み取り器２９には可視又は可聴警報器（ｖｉｓｉｂｌｅｏｒａｕｄｉｂｌｅａｌａｒｍ）（示されてない）が付随しており、それは彼が彼のカードを挿入した時、それは間もなく使い切ること、そして彼が新カードを購入するのが最良であること、を該カード保持者に警告する。該プリペイドカード読み取り器は、該プリペイドカードが使い切られた時、該ガス源を閉じ、そして新カードが挿入された時該源を再開するマスターバルブと連携して動作する。
【００６３】
プリペイドカードの利点は、ガス供給会社がその顧客に請求すること、そして彼が支払いを滞納している時顧客に通知すること、そして支払いが受けられなかった時ガスの供給を閉じること、のニーヅを解消することである。プリペイドカードを用いると、顧客は決して支払いに後れず、彼に供給されるガスは既に支払い済みである。
【００６４】
又該システムはモデムによりインターネットハイウエイ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔｈｉｇｈｗａｙ）にリンクされてもよいので該マイクロプロセサーに記憶されたデジタルデータはガス請求ステーションとして機能するウエブサイト（ｗｅｂｓｉｔｅ）、又は該データを要する何等かの他のウエブサイトに伝送されることが可能である。該データを送り出している計量システムを識別するために、該データは識別用のデジタル形式のシンボル（ｓｙｍｂｏｌ）又はコードにより先行される。
【００６５】
３要素フルイディックジェネレーター（Ｔｈｒｅｅ−ＥｌｅｍｅｎｔＦｌｕｉｄｉｃＧｅｎｅｒａｔｏｒ）：チャンネルＢで３要素フルイディックジェネレーターを使う理由はそれが２要素ジェネレーターより速い応答を有すること、そして従って流量が該範囲の該中バンドにある時ガス流れの流量を計量するのにより好適であることである。
【００６６】
図２に示す様に、チャンネルＢ用の該３要素ジェネレーターは各々が第１ガス入力３０を有する要素Ｅ１、Ｅ２、そしてＥ３から形成される。該３要素への入力は並列に接続されるのでそれらは同時刻に被計量ガスを受ける。各第１入力は１対の第２入り口３０Ａと１対の第２出口３０Ｂに流れ込む。各要素の該第２入り口３０Ａはもう１つの要素の第２出口に接続される。
【００６７】
各要素は又１対の第１出口Ｘ、ＹそしてＺを備える。これらはユーザーのサイトへ計量されたガスを供給するため並列に接続される。
【００６８】
該フルイディック発振器により発生された周期的パルスはピエゾ電気変換器３４により検出され、該変換器は繰り返しレートが計量されるガスの流量に比例する脈動信号を発生する。
【００６９】
該システムに含まれる該フルイディック発振器はここで開示されるものである必要はなく、計量される流量バンドのガスの流量を計量出来るどんなフルイディック発振器により構成されてもよいことは理解されるべきである。
【００７０】
本発明の好ましい実施例が示されたが、その中では本発明の精神から離れることなく多くの変更と変型が行われてもよいことは理解されるべきである。かくして該システムに含まれるバルブはソレノイド型である必要はなく、実際には、該マイクロプロセサーによりそれに印加される制御電圧に応答する、モーター駆動されるボールであっても、又は何等かの他の種類であってもよい。そして該２つのジェネレーターは共通のセンサーを共有してもよいので、各フルイディックジェネレーター用に別々のピエゾ電気センサーを提供する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施例のフルイディックガス流量計量システムのブロック線図である。
【図２】
該システムに含まれる３要素フルイディック発振器の線図の略図である。

Claims

ガス源からユーザーサイトまで走るライン内に介在させられた時低い圧力降下しか発生しないフルイディックガス計量システムであるが、該ガスが、広い流量範囲であり、該範囲の下部部分の低流量バンドと、中部部分の中バンドとそしてその上部部分の高バンドと、により規定される該広い流量範囲で該システムを経由して該サイトに供給されており、前記システムが、
Ａ．前記源から導かれた加圧ガスの流れが中に供給される入力室と、
Ｂ．該ガス流れがそこから前記サイトへ供給される出力室と、
Ｃ．該ガス流れが該低バンドの流量を有する時のみ、該流量に比例する繰り返しレートを有する周期的パルスを発生するよう動作する第１フルイディックジェネレーターにより規定され、該室を相互接続する第１チャンネルと、
Ｄ．該ガス流れが該中バンドの流量を有する時のみ、該流量に比例する繰り返しレートを有する周期的パルスを発生するよう動作する第２フルイディックジェネレーターにより規定され、該室を相互接続する第２チャンネルと、
Ｅ．該ガス流れの流量が該高バンドにある時のみ動作し、バイパス通路により規定され、該室を相互接続する第３チャンネルと、を具備しており、該第３チャンネルは、該ガス流れを、それによりバイパスされる小さい方の成分と、該第２チャンネルを通って流れそして該中バンド内にある流量を有する大きい方の成分と、に分けるよう作用しており、前記システムは又、
Ｆ．該第１及び第２ジェネレーターに接続され、それらにより該低、中そして高バンドでの該システムの動作中発生されるパルスを処理するための、そして該全範囲を通して該ユーザーにより消費されるガスの精確な読み値を提供するよう該パルスを合計するための手段と、そして
Ｇ．前記読み値を示すための手段とを具備することを特徴とするシステム。
前記第１及び第２ジェネレーターの各々が、フルイディック発振器と、対応する電気パルスを作るために該発振器により発生されるフルイディックパルスに応答する変換器と、を有することを特徴とする請求項１のシステム。
該変換器がピエゾ電気要素であることを特徴とする請求項２のシステム。
該第１ジェネレーターが２つのフルイディック要素から構成されることを特徴とする請求項２のシステム。
該第２ジェネレーターが３つのフルイディック要素を有することを特徴とする請求項２のシステム。
該処理手段が該パルスの周波数に１パルスに含まれるガスの容積を掛け算することによりリットルに換算して消費されたガス量を計算するマイクロプロセサーであることを特徴とする請求項１のシステム。
該流量が該低バンドにある時該第１チャンネルを開き、該第２チャンネルを閉じるよう動作し、該流量が該中バンドにある時該第１チャンネルを閉じ、該第２チャンネルを開くよう動作するジユアルバルブを更に具備することを特徴とする請求項１のシステム。
該流れの流量が該高バンドにある時のみこの流れの小さい方の成分に該第３チャンネルを開くよう動作するシングルバルブを更に具備しており、それにより該中バンドにある大きい方の成分が該第２チャンネルを通って流れることを特徴とする請求項７のシステム。
計量される該ガス流れの流量が該低バンドにある時は、該流れは該ジュアルバルブにより該第１チャンネルを通って流れさせられ、該流量が該中バンドにある時は、該ジュアルバルブは該流れに該第２チャンネルを通って流れさせ、そして該流量が該高バンドにある時は、該シングルバルブが該流れの小さい方の成分に該第３チャンネル内に流れさせる様な、シーケンスの駆動電圧で該ジュアル及び該シングルバルブを駆動する手段を更に具備することを特徴とする請求項８のシステム。
該流量読み値を表示する液晶デバイスを更に具備することを特徴とする請求項１のシステム。
前記マイクロプロセサーに含まれる流量データを遠隔のステーションへ伝送する手段を更に具備することを特徴とする請求項６のシステム。
周囲温度の変化に対して該メーター読み値を補償するために温度応答センサーを備えた手段を更に具備することを特徴とする請求項１のシステム。
大気圧の変化に対して該メーター読み値を補償するために大気圧センサーを備えた手段を更に具備することを特徴とする請求項１のシステム。
計量されるガスの圧力の変化に対して該メーター読み値を補償するためにガス圧力センサーを備えた手段を更に具備することを特徴とする請求項１のシステム。
計量されるガスの熱量測定値の変化に対して該メーター読み値を補償するために熱量測定センサーを備えた手段を更に具備することを特徴とする請求項１のシステム。
プリペイドカード読み取り器であるが、該カードを該読み取り器内に挿入した該ユーザーに予め決められた量のガスを供給するよう適合された該プリペイドカード読み取り器が該システムに付随することを特徴とする請求項１のシステム。
流量に関してその中に記憶されたデジタルデータを遠隔のステーションへ送るための該マイクロプロセサーに接続された手段を更に具備することを特徴とする請求項６のシステム。