JPH11511260A - ガス値を測定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エネルギ・メータ（２）は、可燃物ガス入口（４８）、燃料ガス出口（５０）および中央チューブ（１２）を含み、この中央チューブを通ってガスが入口から出口まで移動する。超音波トランスジューサ（５２、５４）およびコンピュータ手段を含む制御器（５６）が、トランスジューサ間でガスを通して移動している超音波信号の速度を測定することができ、また、制御器で利用してメータを通過するガスの体積量を計算することができるシステムを構成する。超音波信号は、トランスジューサを収容しているチャンバ（３２、３４）の壁（２４、２６）に設けた開口（３３、３８）を通過する。チャンバ（３２）内で、制御器（５６）に接続した別の超音波トランスジューサ（６６）が、反射体（６８、７０）による反射された超音波信号の発信・受信機として作用する。これらの信号は、チャンバ（３２）内で燃料ガスを通って移動し、そして、信号がトランスジューサ（６６）によって受信されたときに、これらの信号の減衰量が制御器によって観測、測定される。測定された減衰量は制御器（５６）によって使用されて、ガスの発熱量及び／又はウォッベ指標を導き出し、そして、制御器はガスの体積量および発熱量及び／又はウォッベ指標を使用してガスの供給によって与えられるエネルギ量を導き出す。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス値を測定するための装置 本発明は、ガス値を測定する装置、特に、可燃性燃料ガスの発熱量またはウォ ッベ指標あるいはこれら両方を測定する装置に関するものであり、また、可燃性 燃料ガスの形で提供されるエネルギ量を測定する装置に関する。 本発明によれば、可燃性燃料ガスの発熱量またはウォッベ指標あるいはこれら 両方を測定する装置は、前記ガスを通る経路をたどるように超音波信号を発し、 この経路をたどってきた前記信号を受け取る超音波発信・受信手段と、発信と受 信の間の信号の減衰量を測定する手段と、前記測定された減衰量から発熱量また はウォッベ指標あるいはこれら両方を導く手段とを含む。 可燃性ガスの供給源によって提供されるエネルギ供給量を測定するメータは、 本発明に従って形成された前記装置を備えていてもよく、供給されたガスの体積 量を測定する手段と、この体積量および前記発熱量またはウォッベ指標あるいは これら両方を使用して供給されたエネルギ量の値を導く手段とを更に含んでいて もよい。 以下、添付図面を参照しながら実施例によって本発明を説明する。添付図面は 、通過する可燃性燃料ガスの体積測定を行い、本発明に従って形成された装置を 含むガス・メータの概略横断面図である。 図面を参照して、ここには、体積測定用ガス・メータあるいはエネルギ・メー タとして考えてもよいメータ２が示してあり、これは、端壁６、８を備えた外部 ケーシング４と、外部ケーシング４に囲まれている内部ケーシング１０と、内部 ケーシング１０に囲まれている端部開放の中央チューブ１２とを含む。不透過性 の仕切り壁１４が中央チューブ１２の中間部を囲んでおり、仕切り壁１４は中央 チューブ1２に気密状態で取付けられており、内部ケーシング１０および外部ケ ーシング４と気密状態にある。外部ケーシング４は内部ケーシング１０を囲む空 間を形成している。この空間は、仕切り壁１４によって、内部ケーシング１０を 囲む２つの別個のチャンバ１６、１８に分けられている。内部ケーシング１０は 中央チューブ1２を囲む空間を形成している。この空間は、仕切り壁１４によっ て２つの別個のチャンバ２０、２２に分割されている。各チャンバ２０、２２は 、チューブ１２の端２８、３０に対面した壁２４、２６によって画成されている 。この壁２４、２６は、端壁６、８及び内部ケーシング１０と共に、チャンバ３ ２、３４を画成している。チャンバ３２、３４の壁２４、２６の各々は、少なく とも１つの開口つまり窓３６、３８を有し、各窓３６、３８は中央チューブ１２ の開放端２８、３０に対面している。所望に応じて、開口３６、３８は、透明な 超音波透過性・ガス透過性のゲージまたは膜４０、４２によって覆ってもよい。 チャンバ３２、３４は吸音材で裏張りして超音波周波数での不必要な反射を回避 するようにしてもよい。チャンバ１６は複数の開口４４を通してチャンバ２０に 通じており、そして、チャンバ２２は複数の開口４６を通してチャンバ１８に通 じている。チューブ４８が可燃性燃料ガスの入口となっており、チューブ５０が ガスの出口となっている。入口４８から導入されたガスは、中央チューブ１２の 入口端２８まで入り組んだ経路をたどって移動し、次に出口端３０まで中央チュ ーブ１２に沿って流れ、入り組んだ経路を経て出口５０に至る。開口３６、３８ によって、ガスはチャンバ３２、３４も満たす。制御手段５６で制御される超音 波トランスジューサ５２、５４（コンピュータ手段からなる計算手段を含む）が 、開口３６、３８を通して、中央チューブ１２の内部に沿って移動する超音波信 号を発信、受信する。 トランスジューサ５２、５４間の信号は、制御手段５６でガスの音速を計算す るために公知の方法で用いられる。この音速は、単位時間、すなわち、容積流量 でメータ２を通過するガスの量を計算するために公知の方法で用いられる。制御 手段５６は、公知の方法で、時間に関して流量を積分し、これにより、レコーダ 手段５８が或る時間にわたってメータ２を通過したガスの全体積の記録または示 度を生成することができる。ガスの温度が変化する場合、メータ２においてガス に晒される温度検知手段６０を設け、音速および体積流量計算を行う際に制御手 段５６によって公知の方法で使用するためのガス温度を表す信号を与えてもよい 。また、ガスが可変圧力でメータ２に供給される場合、圧力センサ６２を設けて 、音速および体積流量の計算を行う際に制御手段５６によって使用するためにガ ス圧力を表す信号を与えてもよい。 温度センサ６０または圧力センサ６２あるいはこれら両方は、メータ内の入り 組んだガス流路にあってもよいし、比較的動かないガス領域（たとえば図面では チャンバ３２内）にあってもよい。後者の場合、ガスの動きは少しかあるいは全 くない。 制御手段５６は、トランスジューサ５２、５４間を通過した結果として生じる 超音波信号の減衰量を観測するように構成してもよい。減衰量を観測される超音 波信号は、メータ２が体積流量を測定しているときにガス内の超音波速度を測定 するのに使用される信号と同じであってもよいし、あるいは、異なった時点で発 せられるという意味で異なった信号であってもよい。後者の場合、超音波信号は 超音波測定値速度において使用される周波数から減衰量を測定するのに使用され るとき異なった周波数で発せられてもよい。 所与の燃料ガスについて種々のセットの所定基準データが制御手段５６に記憶 される。各セットのデータは、ガス値における超音波の減衰量およびガス値にお ける超音波の速度（すべて、基準温度、圧力に訂正され得る）を含む。そして、 各セットは、特定の発熱量及び／又はウォッベ指標と相関している。超音波信号 減衰量および超音波速度の測定値は、制御手段５６において、温度センサ６０及 び／又は圧力センサ６２によって観測された温度及び／又は圧力を用いて標準の 温度及び／又は圧力に訂正され得る。それによって、測定値に最も近い基準セッ トに合わされる。こうして、基準セットに相関する発熱量及び／又はウォッベ指 標がメータ２を通過する燃料ガスの発熱量及び／又はウォッベ指標であるという ことが制御手段５６によって推定される。そして、制御手段５６は、発熱量及び ／又はウォッベ指標の記録を適当な形で行うレコーダ手段５８へ推定された発熱 量及び／又はウォッベ指標を運ぶ経路６４に信号を送ることができる。 変形例として、又は、燃料ガスの発熱量及び／又はウォッベ指標を測定する目 的で超音波信号減衰量及び／又は超音波速度を測定する際にトランスジューサ５ ２、５４を使用することに加えて、別の超音波トランスジューサ６６が、超音波 反射体６８、７０と関連してチャンバ３２に配置される。制御手段５６の制御の 下にトランスジューサ６６から発せられる超音波信号は反射体７０から反射して 戻ってきた後この同じトランスジューサで受信される。トランスジューサの発し た信号とこのトランスジューサで受信された信号の信号強度差は、制御手段５６ によって観測される信号減衰量の示度であり、標準の温度及び／又は圧力に訂正 され、そして、どんな発熱量及び／又はウォッベ指標であるかについて推定する 際に用いるための基準データを比較されることになる。制御手段５６によって決 定される種々の周波数の超音波信号は、トランスジューサによって発せられ、そ れぞれの減衰量が観測され、発熱量及び／又はウォッベ指標の判定に使用されて もよい。 ガスにおける超音波の速度を測定するために装置５６、６６、６８、７０も使 用し得る。この測定値は、標準の温度及び／又は圧力に訂正され、発熱量及び／ 又はウォッベ指標について推定するのに用いられる。超音波測速度測定において 使用される超音波信号の周波数は、信号減衰量測定において使用される周波数と 異なっていてもよい。 発熱量及び／又はウォッベ指標と相関している前述の基準データは、各セット で、データにおいて熱伝導率及び／又はガス比熱値を含むデータを含んでいても よい。ガスの熱伝導率及び／又はガスの比熱の値は、熱伝導率センサ７２（それ 自体公知である）、Hartmann & Braunの販売するＴＣＳ２０熱伝導率センサから の信号に応答して制御手段５６によって測定される。センサ７２は、動かないガ ス領域（図面に示すようなもの）に設けるのが好ましい。ガス熱伝導率値及び／ 又はガス比熱の観測値は、標準の温度及び／又は圧力に訂正され、ガスの発熱量 及び／又はウォッベ指標を推定するプロセスで前記の基準データ・セットと比較 するのに使用してもよい。 メータ２は、エネルギ・メータとしても使用することができる。制御手段５６ は、燃料ガスの供給に与えられるエネルギ量を導く計算または方法において体積 流量および発熱量及び／又はウォッベ指標の値を使用してもよい。エネルギはガ スが燃やされたときに感知可能な熱となる。供給されるエネルギは、適当な形式 においてレコーダ手段５８に記録され得る。このレコーダ手段５８は、メータ２ からいくらか距離を隔てるのがよく、制御手段５６は供給されるエネルギの瞬間 値を導き出す計算を行うように構成してもよい。この瞬間値は適当な形式におい て前記レコーダ手段に記録してもよい。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年１０月２１日 【補正内容】 請求の範囲 １．可燃性燃料ガスの発熱量及び／又はウォッベ指標を測定する装置であって、 前記ガスを通る経路をたどるように超音波信号を発し、前記経路をたどった 後に前記信号を受信する超音波発信・受信手段と、 発信と受信の間の前記信号の減衰量を測定する手段と、 発熱量またはウォッベ指標及び／又はを前記測定した減衰量から導き出す手 段とを含む装置。 ２．前記ガス内における超音波信号の速度特性値を測定するシステムを備え、 また、 前記発熱量及び／又はウォッベ指標を導き出す手段が、前記発熱量及び／又 はウォッベ指標を導き出す際に速度の測定値を使用するように構成されている、 請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．ガスの熱伝導率の特性値およびガスの比熱の特性値のうち少なくとも１つの 値を測定する検知手段を有し、また、 前記発熱量及び／又はウォッベ指標を導き出す手段が、前記発熱量及び／又 はウォッベ指標を導き出す際に熱伝導率の特性値および比熱の特性値のうちの少 なくとも１つを使用するように構成されている、請求の範囲第２項に記載の装置 。 ４．前記減衰量の測定値及び／又は前記特性値のうちの少なくとも１つの測定値 が、減衰量および特定の発熱量及び／又はウォッベ指標に各々相関する特性から なる複数の予め導かれた値と比較され、この比較から、発熱量及び／又はウォッ ベ指標が推定される、請求の範囲第３項に記載の装置。 ５．前記検知手段が、ほとんどガスの移動が無いガス静止領域でガスに晒されて いるセンサを有する、請求の範囲第３項又は第４項に記載の装置。 ６．ガスの温度値を観測する温度検知手段が設けられ、該温度値が、減衰量の測 定値と速度特性値との少なくとも１つの値を訂正するのに用いられる、請求の範 囲第１項又は第２項に記載の装置。 ７．温度検知手段および圧力検知手段が、ガスの温度値および圧力値を観測する ように配置され、また、 前記温度および圧力の値が、減衰量の測定値および前記特性値のうちの少な くとも１つの特定値のうちの少なくとも１つの測定値を標準の温度および圧力に 訂正するのに用いられる、請求の範囲第３項又は第４項に記載の装置。 ８．異なる周波数で発せられる超音波信号の減衰量を測定する、請求の範囲第１ 〜７項のいずれか一項に記載の装置。 ９．測定されるべき減衰量について発せられた超音波信号が、測定されるべき信 号の速度特性の値について発せられた超音波信号とは別の周波数を有する、請求 の範囲第２〜５項、第７項のいずれか一項又は請求の範囲第２項に従属する請求 の範囲第６項に記載の装置。 10．請求の範囲第１〜９項のいずれか一項に記載の装置からなるガス・メータで あって、 前記超音波発信・受信手段が第１の超音波発信・受信手段であり、また、 前記メータが、該メータを通過するガスの体積量を導き出す、該メータを通 過するガスの体積流量を導き出す手段で使用するためにガス内の超音波信号の速 度を測定する際に使用される第２の超音波発信・受信手段を更に有するガス・メ ータ。 11．請求の範囲第２〜５項のいずれか一項、請求の範囲第２項に従属する請求の 範囲第６項又は第８項、請求の範囲第７項又は請求の範囲第９項に記載のガス・ メータであって、 前記超音波発信・受信手段が第１超音波発信・受信手段であり、この第１超 音波発信・受信手段が、発熱量及び／又は前記ウォッベ指標を導き出す際に使用 するための、前記ガス内の超音波信号の速度の特性値の測定において使用するよ うに配置してあり、また、 前記メータが、該メータを通るガスの体積量を導き出す、該メータを通るガ スの体積流量を導き出す手段によって使用するために、ガス内の超音波信号の速 度を測定する際に使用するように配置された第２の超音波発信・受信手段を更に 有するガス・メータ。 12．請求の範囲第１〜９項のいずれか一項に記載の装置からなるガス・メータで あって、 前記超音波発信・受信手段が、前記メータを通過するガスの体積量を導き出 す、前記メータを通るガスの体積流量を導き出す手段で使用するためにガス内の 超音波信号の速度を測定する際に使用できるように配置されているガス・メータ 。 13．請求の範囲第２〜５項のいずれか一項、請求の範囲第２項に従属する請求の 範囲第６項又は第８項、請求の範囲第７項又は請求の範囲第９項に記載のガス・ メータであって、 前記超音波発信・受信手段が、発熱量またはウォッベ指標あるいはこれら両 方を導き出す際に使用するために、前記ガス内の超音波信号の速度の特性値を測 定する際に使用できるように配置されており、そして、前記超音波発信・受信手 段が、前記メータを通過するガスの体積量を導き出す、前記メータを通るガスの 体積流量を導く手段によって使用するためにガス内の超音波信号の速度を測定す る際に使用できるように配置されているガス・メータ。 14．請求の範囲第１０〜１３項のいずれか一項に記載のメータであって、可燃性 燃料ガスの供給によって与えられるエネルギの供給量を測定するメータであり、 供給されたガスの前記体積量および発熱量及び／又はウォッベ指標から供給 されるエネルギを導き出す手段を有するメータ。 15．請求の範囲第１項に記載の装置からなり、可燃性ガスの供給によって与えら れるエネルギの供給量を測定するメータであって、 供給されるガスの体積量を測定する手段と、 前記体積量ならびに前記発熱量及び／又はウォッベ指標を使用して供給され たエネルギ量の値を導き出す手段とを更に有するメータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サーストン ロバート リチャード イギリス ダービシャー ディーイー73 １ビーゼット メルボーン パックホース ロード 79 【要約の続き】 ウォッベ指標を導き出し、そして、制御器はガスの体積 量および発熱量及び／又はウォッベ指標を使用してガス の供給によって与えられるエネルギ量を導き出す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．可燃性燃料ガスの発熱量及び／又はウォッベ指標を測定する装置であって、 前記ガスを通る経路をたどるように超音波信号を発し、前記経路をたどった 後に前記信号を受信する超音波発信・受信手段と、 発信と受信の間の前記信号の減衰量を測定する手段と、 発熱量またはウォッベ指標及び／又はを前記測定した減衰量から導き出す手 段とを含む装置。 ２．前記ガス内における超音波信号の速度特性値を測定するシステムを備え、 また、 前記発熱量及び／又はウォッベ指標を導き出す手段が、前記発熱量及び／又 はウォッベ指標を導き出す際に速度の測定値を使用するように構成されている、 請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．ガスの熱伝導率の特性値およびガスの比熱の特性値のうち少なくとも１つの 値を測定する検知手段を有し、また、 前記発熱量及び／又はウォッベ指標を導き出す手段が、前記発熱量及び／又 はウォッベ指標を導き出す際に熱伝導率の特性値および比熱の特性値のうちの少 なくとも１つを使用するように構成されている、請求の範囲第２項に記載の装置 。 ４．前記減衰量の測定値及び／又は前記特性値のうちの少なくとも１つの測定値 が、減衰量および特定の発熱量及び／又はウォッベ指標に各々相関する特性から なる複数の予め導かれた値と比較され、この比較から、発熱量及び／又はウォッ ベ指標が推定される、請求の範囲第３項に記載の装置。 ５．前記検知手段が、ほとんどガスの移動が無いガス静止領域でガスに晒されて いるセンサを有する、請求の範囲第３項又は第４項に記載の装置。 ６．ガスの温度値を観測する温度検知手段が設けられ、該温度値が、減衰量の測 定値と速度特性値との少なくとも１つの値を訂正するのに用いられる、請求の範 囲第１項又は第２項に記載の装置。 ７．温度検知手段および圧力検知手段が、ガスの温度値および圧力値を観測す るように配置され、また、 前記温度および圧力の値が、減衰量の測定値および前記特性値のうちの少な くとも１つの特定値のうちの少なくとも１つの測定値を標準の温度および圧力に 訂正するのに用いられる、請求の範囲第３項又は第４項に記載の装置。 ８．異なる周波数で発せられる超音波信号の減衰量を測定する、請求の範囲第１ 〜７項のいずれか一項に記載の装置。 ９．測定されるべき減衰量について発せられた超音波信号が、測定されるべき信 号の速度特性の値について発せられた超音波信号とは別の周波数を有する、請求 の範囲第２〜５項、第７項のいずれか一項又は請求の範囲第２項に従属する請求 の範囲第６項に記載の装置。 10．請求の範囲第１〜９項のいずれか一項に記載の装置からなるガス・メータで あって、 前記超音波発信・受信手段が第１の超音波発信・受信手段であり、また、 前記メータが、該メータを通過するガスの体積量を導き出す、該メータを通 過するガスの体積流量を導き出す手段で使用するためにガス内の超音波信号の速 度を測定する際に使用される第２の超音波発信・受信手段を更に有するガス・メ ータ。 11．請求の範囲第２〜５項のいずれか一項、請求の範囲第２項に従属する請求の 範囲第６項又は第８項、請求の範囲第７項又は請求の範囲第９項に記載のガス・ メータであって、 前記超音波発信・受信手段が第１超音波発信・受信手段であり、この第１超 音波発信・受信手段が、発熱量及び／又は前記ウォッベ指標を導き出す際に使用 するための、前記ガス内の超音波信号の速度の特性値の測定において使用するよ うに配置してあり、また、 前記メータが、該メータを通るガスの体積量を導き出す、該メータを通るガ スの体積流量を導き出す手段によって使用するために、ガス内の超音波信号の速 度を測定する際に使用するように配置された第２の超音波発信・受信手段を更に 有するガス・メータ。 12．請求の範囲第１〜９項のいずれか一項に記載の装置からなるガス・メータ であって、 前記超音波発信・受信手段が、前記メータを通過するガスの体積量を導き出 す、前記メータを通るガスの体積流量を導き出す手段で使用するためにガス内の 超音波信号の速度を測定する際に使用できるように配置されているガス・メータ 。 13．請求の範囲第２〜５項のいずれか一項、請求の範囲第２項に従属する請求の 範囲第６項又は第８項、請求の範囲第７項又は請求の範囲第９項に記載のガス・ メータであって、 前記超音波発信・受信手段が、発熱量またはウォッベ指標あるいはこれら両 方を導き出す際に使用するために、前記ガス内の超音波信号の速度の特性値を測 定する際に使用できるように配置されており、そして、前記超音波発信・受信手 段が、前記メータを通過するガスの体積量を導き出す、前記メータを通るガスの 体積流量を導く手段によって使用するためにガス内の超音波信号の速度を測定す る際に使用できるように配置されているガス・メータ。 14．請求の範囲第１０〜１３項のいずれか一項に記載のメータであって、可燃性 燃料ガスの供給によって与えられるエネルギの供給量を測定するメータであり、 供給されたガスの前記体積量および発熱量及び／又はウォッベ指標から供給 されるエネルギを導き出す手段を有するメータ。 15．請求の範囲第１項に記載の装置からなり、可燃性ガスの供給によって与えら れるエネルギの供給量を測定するメータであって、 供給されるガスの体積量を測定する手段と、 前記体積量ならびに前記発熱量及び／又はウォッベ指標を使用して供給され たエネルギ量の値を導き出す手段とを更に有するメータ。 16．実質的に添付図面を参照しながら先に説明したエネルギ・メータ。