JP3204673B2 - 流体計測 - Google Patents
流体計測Info
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- JP3204673B2 JP3204673B2 JP53594697A JP53594697A JP3204673B2 JP 3204673 B2 JP3204673 B2 JP 3204673B2 JP 53594697 A JP53594697 A JP 53594697A JP 53594697 A JP53594697 A JP 53594697A JP 3204673 B2 JP3204673 B2 JP 3204673B2
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- fluid
- temperature
- heat
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は流体計測に関し、特に本発明は経路に沿って
流れる流体の体積流量を計測する方法に関し、また経路
に沿って流れる流体の体積流量を計測する流体メータに
関する。
流れる流体の体積流量を計測する方法に関し、また経路
に沿って流れる流体の体積流量を計測する流体メータに
関する。
流体は水でもよい。
在来型の水メータは様々な技術を用いている。それら
はタービン又は他の回転要素を用いていることがあり、
水の流れの体積に応答し、流量とタービンの回転速度と
の関係について既知の特性を有する。あるいは、それら
は超音波速度計測を用いていることもあり、超音波パル
スの発信と受信との間の「飛行時間」が水の流れの速度
に関連付けられる。あるいは、それらは電磁速度計測を
用いていることがあり、水中を浮遊する磁性粒子又はイ
オンの平均通過速度が全体の流れ計測に関連付けられ
る。
はタービン又は他の回転要素を用いていることがあり、
水の流れの体積に応答し、流量とタービンの回転速度と
の関係について既知の特性を有する。あるいは、それら
は超音波速度計測を用いていることもあり、超音波パル
スの発信と受信との間の「飛行時間」が水の流れの速度
に関連付けられる。あるいは、それらは電磁速度計測を
用いていることがあり、水中を浮遊する磁性粒子又はイ
オンの平均通過速度が全体の流れ計測に関連付けられ
る。
既存の低コストの流れメータ、特に家庭の水消費を計
測するための取付けられたものは、貧弱な信頼性及び貧
弱な精度を含む数多くの欠点に悩まされている。
測するための取付けられたものは、貧弱な信頼性及び貧
弱な精度を含む数多くの欠点に悩まされている。
信頼性の問題は主に、長期間にわたる水供給により堆
積する汚染物に対する既存の技術の感受性による。ター
ビンメータは特に、ベアリング／スピンドルの摩擦に影
響を及ぼすスケール付着に敏感であり、この問題は低い
速度の較正に影響を及ぼしそうである。
積する汚染物に対する既存の技術の感受性による。ター
ビンメータは特に、ベアリング／スピンドルの摩擦に影
響を及ぼすスケール付着に敏感であり、この問題は低い
速度の較正に影響を及ぼしそうである。
しかしながら、電磁メータもまた、計測原理が全く働
かない非常に清浄なイオン除去された水の使用によって
影響を受けることがある。
かない非常に清浄なイオン除去された水の使用によって
影響を受けることがある。
精度が貧弱であるのは、一部は汚染物から、一部は貧
弱な据付けから、一部は使用されている特定の技術から
起因することがある。
弱な据付けから、一部は使用されている特定の技術から
起因することがある。
スケール付着は、流路の寸法が変化するため、与えら
れた体積流量に対する流体の速度に影響が及び、タービ
ン、超音波、及び電磁メータの較正に影響を及ぼすだろ
う。
れた体積流量に対する流体の速度に影響が及び、タービ
ン、超音波、及び電磁メータの較正に影響を及ぼすだろ
う。
タービンインペラの特性もまた、スケールの堆積によ
って変化するだろう。
って変化するだろう。
据付けのエラーは速度を計測するあらゆる水メータの
精度に影響を及ぼし得る。メータの上流及び下流の両方
に十分な長さのまっすぐなパイプを据付けることを確実
にするように特別な注意が必要である。
精度に影響を及ぼし得る。メータの上流及び下流の両方
に十分な長さのまっすぐなパイプを据付けることを確実
にするように特別な注意が必要である。
多くの在来型の水メータにより提供される流れ計測の
限られた動作範囲は、特にメータが特定の据付けに対し
てオーバーサイズであるとき、又は実際の流量が広い範
囲にわたって変化するときに、大きなエラーの原因にな
り得る。
限られた動作範囲は、特にメータが特定の据付けに対し
てオーバーサイズであるとき、又は実際の流量が広い範
囲にわたって変化するときに、大きなエラーの原因にな
り得る。
容認と信頼性のために高いコストを払わなければなら
ない。＋又は−１％の精度のユーティリティ水メータ
は、ガス又は電気メータにより提供される同様なものと
比べて、価格は５乃至10倍になることが見積られた。そ
のような投資をしても、長期間の信頼性はガス又は電気
メータにより提供されるのほど良くはなさそうである。
貧弱なメータの信頼性の経験は、すべての水メータは課
金目的に使用する場合には再較正と点検のために５年毎
にサービスから取り除かなければならないというドイツ
の要求により示される。
ない。＋又は−１％の精度のユーティリティ水メータ
は、ガス又は電気メータにより提供される同様なものと
比べて、価格は５乃至10倍になることが見積られた。そ
のような投資をしても、長期間の信頼性はガス又は電気
メータにより提供されるのほど良くはなさそうである。
貧弱なメータの信頼性の経験は、すべての水メータは課
金目的に使用する場合には再較正と点検のために５年毎
にサービスから取り除かなければならないというドイツ
の要求により示される。
本発明の１の目的は、流体が水の場合には上述の欠点
を避けられる、流体の体積流量を計測する方法を提供す
ることである。他の目的は、水の体積流量を計測するの
に用いられる場合には上述の欠点を避けられる流体メー
タを提供することである。
を避けられる、流体の体積流量を計測する方法を提供す
ることである。他の目的は、水の体積流量を計測するの
に用いられる場合には上述の欠点を避けられる流体メー
タを提供することである。
本発明の第１の観点によれば、経路に沿って流れる流
体の体積流量計測する方法であって、前記経路内のある
位置で流体に熱出力値Ｐの熱を加え、前記位置の上流端
に隣接した第１の位置での前記経路内の流体の温度T1と
前記位置の下流端に隣接した第２の位置での前記経路内
の流体の温度T2との間の温度差値（T2−T1）を計測し、
上流及び下流は前記位置を通過する流体の流れの方向に
対するものであり、流体の体積流量Ｑを以下の式に従っ
て計算し、 ここで、ST1は前記第１の位置での流体の比熱容量であ
り、DT1は前記第１の位置での前記流体温度での流体の
密度であることを特徴とする方法が提供される。
体の体積流量計測する方法であって、前記経路内のある
位置で流体に熱出力値Ｐの熱を加え、前記位置の上流端
に隣接した第１の位置での前記経路内の流体の温度T1と
前記位置の下流端に隣接した第２の位置での前記経路内
の流体の温度T2との間の温度差値（T2−T1）を計測し、
上流及び下流は前記位置を通過する流体の流れの方向に
対するものであり、流体の体積流量Ｑを以下の式に従っ
て計算し、 ここで、ST1は前記第１の位置での流体の比熱容量であ
り、DT1は前記第１の位置での前記流体温度での流体の
密度であることを特徴とする方法が提供される。
本発明の第２の観点によれば、流体の体積流量を計測
する流体メータであって、流体が沿って流れるための経
路と、メータの使用中に前記経路内のある位置で前記流
体に熱出力値Ｐの熱を加えるための熱印加手段と、メー
タの使用中に前記位置の上流端に隣接した第１の位置で
の前記経路内の流体の温度T1の前記位置の下流端に隣接
した第２の位置での前記経路内の流体の温度T2との間の
温度差値（T2−T1）を計測するための温度差計測手段と
を備え、上流及び下流はメータの使用中の前記位置を通
過する流体の流れの方向に対するものであり、流体の体
積流量Ｑを以下の式に従って計算するための手段を備
え、 ここで、ST1は前記第１の位置での流体の比熱容量であ
り、DT1は前記第１の位置での前記流体温度での流体の
密度であることを特徴とする流体メータが提供される。
する流体メータであって、流体が沿って流れるための経
路と、メータの使用中に前記経路内のある位置で前記流
体に熱出力値Ｐの熱を加えるための熱印加手段と、メー
タの使用中に前記位置の上流端に隣接した第１の位置で
の前記経路内の流体の温度T1の前記位置の下流端に隣接
した第２の位置での前記経路内の流体の温度T2との間の
温度差値（T2−T1）を計測するための温度差計測手段と
を備え、上流及び下流はメータの使用中の前記位置を通
過する流体の流れの方向に対するものであり、流体の体
積流量Ｑを以下の式に従って計算するための手段を備
え、 ここで、ST1は前記第１の位置での流体の比熱容量であ
り、DT1は前記第１の位置での前記流体温度での流体の
密度であることを特徴とする流体メータが提供される。
本発明のそれぞれの観点は以下に添付図面を参照して
さらに説明される。
さらに説明される。
図１は、本発明の第２の観点による流体の体積流量を
計測する流体メータの実施形態であって、第１の観点に
よる方法を実行できるものの概略を一部破断して示す図
である。
計測する流体メータの実施形態であって、第１の観点に
よる方法を実行できるものの概略を一部破断して示す図
である。
図２は、水温の摂氏℃に対する水の密度DT1（kg/m3）
の変化と、水温℃に対する水の比熱ST1（Joule/kg/℃）
の変化を示すグラフである。
の変化と、水温℃に対する水の比熱ST1（Joule/kg/℃）
の変化を示すグラフである。
図３は、水温℃に対するファクターＫ（J/m3℃）の変
化を示すグラフであり、ここで、 Ｋ＝ST1×DT1 である。
化を示すグラフであり、ここで、 Ｋ＝ST1×DT1 である。
添付図面を参照すると、体積流体流量メータ２は、良
好な断熱材６により囲まれた経路又はパイプ４を備え、
両端は例えばスクリューネジ８及び10によって流体が供
給される供給ラインに適当に結合される。
好な断熱材６により囲まれた経路又はパイプ４を備え、
両端は例えばスクリューネジ８及び10によって流体が供
給される供給ラインに適当に結合される。
流体は水であることがあり、前記供給ラインは水道本
管であることがあり、従って、メータ２は水メータとな
る。水道本管は家庭の構内のような構内に導かれてお
り、この場合にはメータ１は家庭用の水メータである。
管であることがあり、従って、メータ２は水メータとな
る。水道本管は家庭の構内のような構内に導かれてお
り、この場合にはメータ１は家庭用の水メータである。
計測される流体は矢印Ａの方向にパイプ４に入り、矢
印Ｂの方向に出る。
印Ｂの方向に出る。
パイプ４内には電気ヒータ12が設けられ、好ましくは
例えば５ワットのオーダーの定格の低出力ヒータであ
る。ヒータ12には適当な電力源14から電力が供給され、
電力源14は制御装置18からの信号経路16の信号に応じて
動作し、制御装置18は計算手段として働くコンピュータ
手段を備えた電気又は電子機器である。パイプ４内のヒ
ータ12の上流側には温度センサ19が取付けられ、パイプ
内のヒータの下流側には他の温度センサ20が取付けられ
る。従って、ヒータ12はパイプ４内において２つの温度
センサ19及び20の間の位置に取付けられ、ヒータが液体
に熱を加える位置の相対する端に隣接して２つの温度セ
ンサ19及び20が配置されている。
例えば５ワットのオーダーの定格の低出力ヒータであ
る。ヒータ12には適当な電力源14から電力が供給され、
電力源14は制御装置18からの信号経路16の信号に応じて
動作し、制御装置18は計算手段として働くコンピュータ
手段を備えた電気又は電子機器である。パイプ４内のヒ
ータ12の上流側には温度センサ19が取付けられ、パイプ
内のヒータの下流側には他の温度センサ20が取付けられ
る。従って、ヒータ12はパイプ４内において２つの温度
センサ19及び20の間の位置に取付けられ、ヒータが液体
に熱を加える位置の相対する端に隣接して２つの温度セ
ンサ19及び20が配置されている。
温度センサ19及び20は、パイプ４内で測定した流体の
温度を表す信号を信号経路22及び24にそれぞれ出力する
電気又は電子デバイスである。温度センサ19及び20は好
ましくは精密でまた好ましくは高い分解能を有し、例え
ば、0.001℃の小さな増加を精密に計測する能力を有す
る。
温度を表す信号を信号経路22及び24にそれぞれ出力する
電気又は電子デバイスである。温度センサ19及び20は好
ましくは精密でまた好ましくは高い分解能を有し、例え
ば、0.001℃の小さな増加を精密に計測する能力を有す
る。
センサ19により測定された流体の温度は摂氏T1（℃）
で、センサ20により測定された温度はT2℃である。ヒー
タ12により流体に入力された熱はＰワットである。セン
サ19の箇所で流体の密度はDT1kg/m3で、比熱容量はST1J
/kg/℃である。制御装置18は流体の毎秒の立方メートル
（m3）の体積流量Ｑを以下の式により計算する。
で、センサ20により測定された温度はT2℃である。ヒー
タ12により流体に入力された熱はＰワットである。セン
サ19の箇所で流体の密度はDT1kg/m3で、比熱容量はST1J
/kg/℃である。制御装置18は流体の毎秒の立方メートル
（m3）の体積流量Ｑを以下の式により計算する。
制御装置18は計測された温度T1の変化に対する変数ST
1×DT1を計算できる式とともにプログラムされている
か、又は、制御装置は異なるT1の測定値に対するST1×D
T1のそれぞれの値を与える索引テーブルを備えていても
よい。どのようにして制御装置18に与えるためのそのよ
うな情報が得られるかは、計測する流体としての水に関
する図２及び図３から理解できるだろう。図２には、温
度T1に対する水の密度DT1の変化と、温度T1に対する比
熱容量ST1の変化とが示されている。Ｋ＝ST1×DT1とす
ると、図２からそれぞれのT1の値に対するＫの値は計算
でき、図３のグラフに示されている。例えば、水温T1が
10℃のとき、Ｋは約4200×103J/m3/℃の値を有する。
1×DT1を計算できる式とともにプログラムされている
か、又は、制御装置は異なるT1の測定値に対するST1×D
T1のそれぞれの値を与える索引テーブルを備えていても
よい。どのようにして制御装置18に与えるためのそのよ
うな情報が得られるかは、計測する流体としての水に関
する図２及び図３から理解できるだろう。図２には、温
度T1に対する水の密度DT1の変化と、温度T1に対する比
熱容量ST1の変化とが示されている。Ｋ＝ST1×DT1とす
ると、図２からそれぞれのT1の値に対するＫの値は計算
でき、図３のグラフに示されている。例えば、水温T1が
10℃のとき、Ｋは約4200×103J/m3/℃の値を有する。
制御装置18はその瞬間の流体の流量を記録し又は表示
するレコーダ及び／又は表示手段28への経路26に信号を
送り、制御装置は時間に対する体積流量の連続した計算
値Ｐを積分して、時間期間の間に供給された流体の量の
記録又は表示のために経路26に信号を送る。また、制御
装置18はコストデータを入力されて有しており、期間の
間に供給された流体の金銭コスト、及び／又は、流体が
供給される金銭レートを計算し、そしてこのコスト及び
／又は金銭レートはレコーダ及び／又は表示手段28によ
り記録及び／又は表示される。ヒータ12により供給され
る電力出力Ｐは実質的に一定であると仮定され、又は、
制御装置18は、ヒータに印加される電圧をｖ、ヒータを
通って流れる電流をｉとして、Ｐ＝ｉ×ｖの式からＰの
値を計算してもよい。例えば、ｖ及びｉの瞬間値を表す
信号は経路30により電力供給源14から制御装置に供給さ
れる。
するレコーダ及び／又は表示手段28への経路26に信号を
送り、制御装置は時間に対する体積流量の連続した計算
値Ｐを積分して、時間期間の間に供給された流体の量の
記録又は表示のために経路26に信号を送る。また、制御
装置18はコストデータを入力されて有しており、期間の
間に供給された流体の金銭コスト、及び／又は、流体が
供給される金銭レートを計算し、そしてこのコスト及び
／又は金銭レートはレコーダ及び／又は表示手段28によ
り記録及び／又は表示される。ヒータ12により供給され
る電力出力Ｐは実質的に一定であると仮定され、又は、
制御装置18は、ヒータに印加される電圧をｖ、ヒータを
通って流れる電流をｉとして、Ｐ＝ｉ×ｖの式からＰの
値を計算してもよい。例えば、ｖ及びｉの瞬間値を表す
信号は経路30により電力供給源14から制御装置に供給さ
れる。
オプション的な特徴として、メータの電気的要素は充
電可能なバッテリー32により電力を供給されてもよく、
流体の流れで駆動されるタービン33がパイプ４内に設け
られて、発電機34を駆動して、バッテリーを充電するバ
ッテリーチャージャ36に電気出力を供給する。
電可能なバッテリー32により電力を供給されてもよく、
流体の流れで駆動されるタービン33がパイプ４内に設け
られて、発電機34を駆動して、バッテリーを充電するバ
ッテリーチャージャ36に電気出力を供給する。
計測精度が長期間にわたって維持され、低い加熱電力
を使用できることを確実にするために、ヒータ12への電
気供給は制御装置18により繰返し且つ規則的にある期間
シャットオフされ、その後ある期間回復する。例えば、
ヒータオンの期間とヒータオフの期間は実質的に同じで
よく、例えば、それぞれ５秒の持続時間である。ヒータ
18をオンとオフとにスイッチングすることで温度センサ
19及び20を較正できる。ヒータ12がスイッチオフのと
き、センサ19及び20の温度読み値は同一、すなわちT1で
あるべきで、従って、式T2−T1はゼロであるべきであ
る。しかし、センサ18と20とは全く同じ出力は与えない
ので、値T1と値T2との間には差異又はエラーｅがあり得
て、T2＝T1±ｅである。制御装置18はT2からT1を減算し
てエラーｅを与え、エラーはT2の値がT1よりも小さいと
きには＋ｅとなり（センサ20はセンサ19に比べて低い読
み取り）、T2の値がT1よりも大きいときには−ｅとなる
（センサ20はセンサ19に比べて高い読み取り）。
を使用できることを確実にするために、ヒータ12への電
気供給は制御装置18により繰返し且つ規則的にある期間
シャットオフされ、その後ある期間回復する。例えば、
ヒータオンの期間とヒータオフの期間は実質的に同じで
よく、例えば、それぞれ５秒の持続時間である。ヒータ
18をオンとオフとにスイッチングすることで温度センサ
19及び20を較正できる。ヒータ12がスイッチオフのと
き、センサ19及び20の温度読み値は同一、すなわちT1で
あるべきで、従って、式T2−T1はゼロであるべきであ
る。しかし、センサ18と20とは全く同じ出力は与えない
ので、値T1と値T2との間には差異又はエラーｅがあり得
て、T2＝T1±ｅである。制御装置18はT2からT1を減算し
てエラーｅを与え、エラーはT2の値がT1よりも小さいと
きには＋ｅとなり（センサ20はセンサ19に比べて低い読
み取り）、T2の値がT1よりも大きいときには−ｅとなる
（センサ20はセンサ19に比べて高い読み取り）。
ヒータ12がスイッチオンされた次の時点で、センサ19
及び20の温度読み値がそれぞれT1及びT2とすると、制御
装置18は２つのセンサの間のヒータの前後にわたる温度
を、センサ20の読取りが低いときにはT2−T1＋ｅと、セ
ンサ20の読取りが高いときにはT2−T1−ｅと計算する。
及び20の温度読み値がそれぞれT1及びT2とすると、制御
装置18は２つのセンサの間のヒータの前後にわたる温度
を、センサ20の読取りが低いときにはT2−T1＋ｅと、セ
ンサ20の読取りが高いときにはT2−T1−ｅと計算する。
各センサ19及び20からの出力信号は制御装置18により
記録され、センサ間の温度差は、ヒータ12がオンのとき
に、所定の時間期間にわたって計算され、ヒータオン期
間中の連続的に記録された温度差はすべて所定の公差内
におさまる。これらの連続的に記録された温度差は平均
化され、平均値が上記式（１）の差（T2−T1）として用
いられる。
記録され、センサ間の温度差は、ヒータ12がオンのとき
に、所定の時間期間にわたって計算され、ヒータオン期
間中の連続的に記録された温度差はすべて所定の公差内
におさまる。これらの連続的に記録された温度差は平均
化され、平均値が上記式（１）の差（T2−T1）として用
いられる。
センサ20による高い温度測定値の結果により過剰に高
い電気信号を生じることなしに流体の流量の広いターン
ダウンに適応できるようにするため、ヒータの出力Ｐは
高い信号が生じるのを防ぐように制御装置18によりコン
トロールしてもよい。ヒータの出力強度Ｐとオン／オフ
の持続時間との両方を、ヒータ12の両側のセンサ19及び
20の間での安定した液温度の達成に従って、ヒータ動作
の各オン／オフサイクルで変更することができる。ヒー
タ出力Ｐの強度は、比較的高い所定の流量における比較
的高い（それでもわずか数ワットの）所定の値から、比
較的低い所定の流量における比較的低い所定の値へと小
さく変化して、温度差（T2−T1）が流れの両極端におい
て実質的に同じになるようにする。下流のセンサ20によ
り測定される温度T2は、流量が高いときに比べて短い時
間で高い値に到達するので、ヒータオンの持続時間は低
い流量において減少させてよい。
い電気信号を生じることなしに流体の流量の広いターン
ダウンに適応できるようにするため、ヒータの出力Ｐは
高い信号が生じるのを防ぐように制御装置18によりコン
トロールしてもよい。ヒータの出力強度Ｐとオン／オフ
の持続時間との両方を、ヒータ12の両側のセンサ19及び
20の間での安定した液温度の達成に従って、ヒータ動作
の各オン／オフサイクルで変更することができる。ヒー
タ出力Ｐの強度は、比較的高い所定の流量における比較
的高い（それでもわずか数ワットの）所定の値から、比
較的低い所定の流量における比較的低い所定の値へと小
さく変化して、温度差（T2−T1）が流れの両極端におい
て実質的に同じになるようにする。下流のセンサ20によ
り測定される温度T2は、流量が高いときに比べて短い時
間で高い値に到達するので、ヒータオンの持続時間は低
い流量において減少させてよい。
上述した体積流メータ２は数多くの利点を有する。そ
れらは、 A.流れの広いターンダウンを精密に計測できる。在来の
メーター技術と比較して、メータ２の精度は低い流れで
向上する。この精度が向上する理由は、流れが減少する
と与えられた一定のヒータ出力Ｐの値に対して温度差
（T2−T1）は大きくなるためである。
れらは、 A.流れの広いターンダウンを精密に計測できる。在来の
メーター技術と比較して、メータ２の精度は低い流れで
向上する。この精度が向上する理由は、流れが減少する
と与えられた一定のヒータ出力Ｐの値に対して温度差
（T2−T1）は大きくなるためである。
B.長期間にわたるメータ２の内部への流体汚染物の堆積
は計測の精度に影響しない。この理由は内面が汚染され
たときでも、放出された熱は、熱伝達に要する時間は増
加するものの、依然として流体に達し、従って下流のセ
ンサ20に達するからである。加えて、関係式、 は流量及びパイプ４の断面積とは独立で、これゆえスケ
ールの付着はＱの決定に影響を持たない。
は計測の精度に影響しない。この理由は内面が汚染され
たときでも、放出された熱は、熱伝達に要する時間は増
加するものの、依然として流体に達し、従って下流のセ
ンサ20に達するからである。加えて、関係式、 は流量及びパイプ４の断面積とは独立で、これゆえスケ
ールの付着はＱの決定に影響を持たない。
C.メータ２は温度変化による水の比熱容量及び密度の変
化を修正することができる。
化を修正することができる。
D.メータ２の製造の最終コストは既存の技術と競争で
き、可動部品なしに（タービン32及び発電機34は無視、
これらを用いることは必ずしも必要ではない。）簡単な
電子回路、センサ及び機械要素を用いることができる。
き、可動部品なしに（タービン32及び発電機34は無視、
これらを用いることは必ずしも必要ではない。）簡単な
電子回路、センサ及び機械要素を用いることができる。
E.可動部品を用いる必要がないので信頼性を高めること
ができる。
ができる。
F.＋又は−１％の要求精度に対して特別な較正を行う必
要がない。予め決定されたセンサ較正、ヒータ出力の計
測、及び予めプログラムされた係数（ST1×DT1）の値は
既に提供され、著しくコストを削減する。
要がない。予め決定されたセンサ較正、ヒータ出力の計
測、及び予めプログラムされた係数（ST1×DT1）の値は
既に提供され、著しくコストを削減する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プライス バリー レナード イギリス レスターシャー エルイー12 ８アールジェイ クウォーン スウィ ンフィールド ロード ４ (56)参考文献 特開 昭50−118753（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−126863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−84517（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−43152（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−39496（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−21487（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平４−505211（ＪＰ，Ａ) Ａ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓ ｔｅｍｓ ｆｏｒ ｃａｌｏｒｉｍｅｔ ｒｉｃ ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｄｅｖｉ ｃｅｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙ ｓｉｃｓ Ｅ，Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ｖｏｌ．Ｌ ５，Ｎｏ．２，Ｆｅｂ．1982，ｐ213− 220 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 1/68 - 1/699
Claims (15)
- 【請求項１】経路に沿って流れる流体の体積流量を計測
する方法であって、前記経路内のある位置で流体に熱出
力値Ｐの熱を加え、前記ある位置の上流端に隣接した第
１の位置における前記経路内の流体の温度T1と前記ある
位置の下流端に隣接した第２の位置における前記経路内
の流体の温度T2との間の温度差値（T2−T1）を計測し、
ここで上流及び下流は前記ある位置を通過する流体の流
れの方向に対するものであり、次いで、流体の体積流量
Ｑを以下の式に従って計算し、 ただし、ST1は前記第１の位置における流体の比熱容量
であり、DT1は前記第１の位置及び前記流体温度におけ
る流体の密度であり、 温度T1は前記ある位置の上流の第１の温度検出手段を用
いて計測され、温度T2は前記ある位置の下流の第２の温
度検出手段を用いて計測され、熱は間欠的に加えられ、
熱の印加の中断中、第１の温度検出手段の温度計測値と
第２の温度検出手段の温度計測値とのすべての差が較正
によって補償されることを特徴とする方法。 - 【請求項２】Ｑは、前記ある位置において熱を加えてい
る間に計算され、前記式に用いられている項（T2−T1）
は、所定の公差内にあるべきとみなされる第１の位置と
第２の位置との間の、前記ある位置において熱が加えら
れている間の、温度差の連続する複数の計測値の平均値
である請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】流体の流量が低いとき、流体の流量がより
速いときに熱が加えられる時間期間の長さよりも短い時
間期間、熱が加えられる請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】流体の流量Ｑを時間に関して積分し、時間
期間内に経路に沿って通過した流体の体積を得る請求項
１に記載の方法。 - 【請求項５】流量Ｑのデータと金額コストデータとを用
いて、前記時間期間内に経路に沿って通過した流体の金
額値を計算する請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】流体は水である請求項１に記載の方法。
- 【請求項７】流体の体積流量を計測する流体メータであ
って、流体が沿って流れるための経路と、メータの使用
中に前記流体に熱出力値Ｐの熱を前記経路内のある位置
で加えるための熱印加手段と、メータの使用中、前記あ
る位置の上流端に隣接した第１の位置における前記経路
内の流体の温度T1と前記なる位置の下流端に隣接した第
２の位置における前記経路内の流体の温度T2との間の温
度差値（T2−T1）を計測するための温度差計測手段とを
備え、上流及び下流はメータの使用中の前記ある位置を
通過する流体の流れの方向に対するものであり、更に、
流体の体積流量Ｑを以下の式に従って計算するための計
算手段を備え、 ただし、ST1は前記第１の位置における流体の比熱容量
であり、DT1は前記第１の位置及び前記流体温度におけ
る流体の密度であり、制御手段が、前記計算手段を備
え、前記温度差計測手段は前記第１の位置の第１の温度
検知手段と前記第２の位置の第２の温度検知手段とを備
え、熱が間欠的に加えられ、熱の印加の中断中、第１の
温度検出手段の温度計測値と第２の温度検出手段の温度
計測値とのすべての差が較正によって補償されることを
特徴とする流体メータ。 - 【請求項８】熱印加手段は電気ヒータを前記経路内に備
えている請求項７に記載の流体メータ。 - 【請求項９】Ｑは、前記ある位置において熱が加えられ
ている間に計算され、前記制御手段は、この制御手段に
よって所定の公差内であるべきとみなされた第１の位置
と第２の位置との間の、熱印加手段が熱を加えている間
の、温度差の連続する複数の計測値の平均値を導くこと
によって、前記式に用いられている項（T2−T1）を導く
ように構成されている請求項８に記載の流体メータ。 - 【請求項１０】前記制御手段は、流体の流量が低いと
き、流体の流量がより速いときに熱が加えられる時間期
間の長さよりも短い時間期間だけ熱が加えられるように
熱印加手段の動作を制御するように構成されている、請
求項７に記載の流体メータ。 - 【請求項１１】前記制御手段は、時間期間内に経路に沿
って通過した流体の体積を得るために、流体の流量Ｑを
時間に関して積分するように構成されている請求項７に
記載の流体メータ。 - 【請求項１２】前記制御手段は、前記時間期間内に経路
に沿って通過した流体の金額値を計算するために、流量
Ｑのデータと金額コストデータを用いるように構成され
ている請求項11に記載の流体メータ。 - 【請求項１３】前記経路は外部断熱材を有している、請
求項７に記載の流体メータ。 - 【請求項１４】前記流体メータは、電力を供給するため
の再充電可能なバッテリーを有し、このバッテリーは、
経路に沿った流体の流れに応じて駆動するように構成さ
れた発電手段によって電力が供給されるバッテリー充電
手段によって再充電できる請求項７に記載の流体メー
タ。 - 【請求項１５】流体は水である請求項７に記載の流体メ
ータ。
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