JPH0772694B2 - リニア流量計による質量流量、エネルギー量測定方法およびその装置 - Google Patents

リニア流量計による質量流量、エネルギー量測定方法およびその装置

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JPH0772694B2
JPH0772694B2 JP4308779A JP30877992A JPH0772694B2 JP H0772694 B2 JPH0772694 B2 JP H0772694B2 JP 4308779 A JP4308779 A JP 4308779A JP 30877992 A JP30877992 A JP 30877992A JP H0772694 B2 JPH0772694 B2 JP H0772694B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パイプを通過する際の
ガスの質量流量およびエネルギー流量を実時間で測定す
るための方法およびその装置に関し、特に、パイプライ
ンを通過して流れるパイプラインガスと、装置を通過し
て流れるサンプルガスとの質量流量との比率を測定する
とともに、パイプラインを通過する際のエネルギー流量
を測定するための装置に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】通常、パイプラインを通過する際の質量
流量およびエネルギー流量は、幾つかのガスパラメータ
の同時測定に基づき、コンピュータによって算出され
る。一般には、質量流量を測定するために、パイプライ
ンの体積流量が測定されるとともに、ガス温度やガス圧
力、およびガス成分がガス密度を得るのに測定され、そ
の結果として、質量流量が前記体積流量から算出され
る。前記ガス成分は、通常ガスクロマトグラフィーによ
って測定される。また、ガス密度の測定において、ガス
の超圧縮率が無視され得ないような動作状態の場合に
は、この超圧縮率の特性がガスに対するビリアル状態方
程式、あるいはＮＸ−１９のような予め算出された相関
関係の一方から通常求められる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術におい
て、固有のガス成分におけるビリアル係数値を知ること
は、事実に技術的な限界があるため、前記ビリアル状態
方程式からガス密度を算出することが、常時可能である
とは限らない。さらに、ＮＸ−１９のような天然ガスに
対する相関関係はおおよそのものであり、こうした相関
関係からの補外精度には疑問がある。すなわち、今日の
知識では、パイプラインを通過して流れるガスの質量流
量の測定に対し、正確なガス密度の値を実時間で得るこ
とは困難である。
【０００４】質量流量に加えて、エネルギー流量が要求
された場合、ガスのエネルギー量も定められなければな
らない。このガスのエネルギー量（単位質量あるいは単
位体積当りのエネルギー）は、ガスの成分を間接的に測
定するか、あるいは、化学量論比の方法のような直接的
な測定を行うことで定められ得る。ガスのエネルギー量
が定められれば、パイプラインを通過する際のガスのエ
ネルギー流量が、ガスのエネルギー量（例えば、ＢＴＵ
／ｌｂ）と、ガスの質量流量（例えば、ｌｂｓ．／ｈ
ｒ）とを掛合わせることによって算出され得る。
【０００５】上述における体積流量、温度、圧力、成分
の各測定は独立して測定され、測定誤差に対する機会を
導き入れる。こうした測定誤差の総計が、実質的に質量
流量とエネルギー流量の計算を歪めることになる。測定
誤差を最小にするために、装置の各部分は定期的に管理
および調整されなければならない。さらに、この計算あ
るいは、不正確な式や相関関係から、付加的な誤差がコ
ンピュータに入り込み得る。
【０００６】クリングマン氏の米国特許第４，３９６，
２２９号公報には、ガス密度が直接的あるいは間接的に
測定される必要のないパイプラインを通過する際のガス
のエネルギー流量を測定する装置および方法が開示され
ている。この発明は、調整された毛細管を通過してサン
プルガスを流すものであるが、パイプラインにおける一
定の部分を抽出するとともに、最大燃焼温度でサンプル
ガスと燃焼させる空気の質量流量を測定することによっ
て、パイプラインガスのエネルギー流量を測定すること
ができる。すなわち、パイプラインを通過する際のガス
の質量流量に正比例して、サンプルガスの質量流量が変
化する。
【０００７】１９９１年１１月４日に出願の関連米国特
許出願第０７／７８７，１８８号「差圧計による質量流
量、エネルギー量測定方法およびその装置」において、
本件同一出願人は、サンプルガスの質量流量がパイプラ
インを通過する際のガスの質量流量で変化しない方法お
よび装置を提案している。
【０００８】前記米国特許第４，３９６，２２９号公
報、並びに本件同一出願人による同時係属特許出願「差
圧計による質量流量、エネルギー量測定方法およびその
装置」に記載された発明は、容積式差圧計を直列に接続
した場合にのみ用いられ得る。この差圧計は、パイプラ
イン内に取付けられ、かつ、パイプラインガスが通過す
る際にパイプラインの内部で圧力差を生じさせる装置で
あり、こうした装置は流速の二乗に比例した信号を出力
する。したがって、上記の各発明は、タービン、渦、ロ
ータリー、ダイヤフラムおよび超音波の各流量計に限定
されるものではないが、これらを含んだ多くのタイプの
リニア流量計が存在するにもかかわらず、こうした流速
に対してリニアに比例信号を出力する流量計を接続して
操作することはできない。
【０００９】本発明は上記問題点を解決して、リニア流
量計を接続しても動作し得るリニア流量計による質量流
量、エネルギー量測定方法およびその装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】また、本発明の目的は、サンプルガスが装
置から出力される際に変動を起こさずに、実時間で質量
流量の比率を測定することにある。
【００１１】また、本発明の目的は、単一のエネルギー
測定装置を有する計量部で、複雑なパイプラインのそれ
ぞれに通過する際のエネルギー流量を測定することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のリニア流量計に
よる質量流量測定装置は、パイプラインから引き出され
たサンプルガスの質量流量に対するパイプラインを通過
する際のパイプラインガスの質量流量の比率を測定する
ためのリニア流量計を用いた装置において、サンプルガ
スを収容する固定容積部を有し、かつこの収容時にサン
プルガスを前記パイプライン内のパイプラインガスと実
質的に同一温度に維持するチャンバと、前記サンプルガ
スをチャンバに送る手段と、前記チャンバへのサンプル
ガスの流れを制御する弁と、選択された割合で前記チャ
ンバからサンプルガスを流す流量制御装置と、前記チャ
ンバ内におけるサンプルガスの圧力を測定する圧力セン
サと、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイ
プライン内のパイプラインの圧力に達した時点で前記弁
を閉塞する手段と、前記選択された割合で前記チャンバ
から流れるサンプルガスに対して、前記チャンバ内のサ
ンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプライン
ガス圧力の略半分よりも高い第１の圧力以下に低下する
と計時を開始し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力
が前記パイプライン内のパイプラインガス圧力の略半分
よりも低い第２の圧力以下に低下すると計時を終了して
その時間を測定するタイマーと、前記タイマーおよび前
記パイプラインを通過するパイプラインの体積流量を測
定するリニア流量計からの信号を受取り、前記サンプル
ガスの質量流量に対するパイプラインを通過する際のパ
イプラインガスの質量流量の比率を求める制御手段とか
らなるものである。
【００１３】また、本発明のリニア流量計によるエネル
ギー量測定装置は、上記構成の質量流量測定装置に前記
サンプルガスのエネルギー流量を測定するサンプルガス
エネルギー流量計をさらに備えるとともに、前記タイマ
ー、リニア流量計およびサンプルガスエネルギー流量計
からの信号を受取り、前記パイプラインを通過する際の
パイプラインガスのエネルギー流量を求めるように前記
制御手段を構成したものである。
【００１４】また、本発明のリニア流量計による質量流
量測定方法は、リニア流量計によりパイプラインを通過
するパイプラインガスの体積流量を測定し、固定容積部
を有するチャンバに前記パイプラインから引き出された
サンプルガスを流し、前記サンプルガスがチャンバ内に
ある時にこのサンプルガスの温度を前記パイプライン内
のパイプラインガスの温度と実質的に同一に維持し、前
記チャンバ内における圧力が前記パイプライン内におけ
るパイプラインガスの圧力に達した時に前記チャンバへ
のサンプルガスの流れを止め、前記チャンバへのサンプ
ルガスの流れが停止した後にこのチャンバからサンプル
ガスを流すことでチャンバ内のサンプルガスの圧力を減
少させ、選択された割合で前記チャンバから流れるサン
プルガスに対して、前記チャンバ内のサンプルガスの圧
力が前記パイプライン内のパイプラインガス圧力の略半
分よりも高い第１の圧力以下に低下すると計時を開始
し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプ
ライン内のパイプラインガス圧力の略半分よりも低い第
２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間ｔ m
を測定し、前記パイプラインガスの体積流量に係わる前
記リニア流量計からの信号周波数ｆ t と前記時間ｔ m とに
基づき、前記サンプルガスに対するパイプラインガスの
質量流量の比率
【００１５】
【数１６】
【００１６】を求めるものである。
【００１７】また、本発明のリニア流量計によるエネル
ギー量測定方法は、上記の質量流量測定方法に前記サン
プルガスのエネルギー流量を測定する手順を加え、前記
パイプラインガスの体積流量に係わる前記リニア流量計
からの信号周波数ｆ t と、前記時間ｔ m と、前記サンプル
ガスのエネルギー流量とに基づき、前記パイプラインを
通過する際のパイプラインガスのエネルギー流量を求め
るものである。
【００１８】また、本発明のリニア流量計による質量流
量測定装置は、パイプラインを通過するパイプラインガ
スの体積流量を測定するリニア流量計と、前記パイプラ
インから引き出されたサンプルガスを収容する固定容積
部を有し、かつこの収容時にサンプルガスを前記パイプ
ライン内のパイプラインガスと実質的に同一温度に維持
するチャンバと、このチャンバ内におけるサンプルガス
の圧力を測定する圧力センサと、前記サンプルガスをチ
ャンバに送るために前記パイプラインに接続された第１
の管路と、前記チャンバへのサンプルガスの流れを制御
するために前記第１の管路に取り付けられた弁と、選択
された割合で前記チャンバからサンプルガスを流す流量
制御装置と、前記チャンバから前記流量制御装置にサン
プルガスを送る第２の管路と、前記チャンバ内のサンプ
ルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプラインの圧
力に達した時点で前記弁を閉塞する制御部と、前記選択
された割合で前記チャンバから流れるサンプルガスに対
して、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイ
プライン内のパイプラインガス圧力の略半分よりも高い
第１の圧力以下に低下すると計時を開始し、前記チャン
バ内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパイ
プラインガス圧力の略半分よりも低い第２の圧力以下に
低下すると計時を終了してその時間を測定するタイマー
と、前記流量制御装置からサンプルガスを送る第３の管
路と、前記圧力センサ、タイマーおよびリニア流量計か
らの信号を受信し、前記サンプルガスの質量流量に対す
るパイプラインを通過する際のパイプラインガスの質量
流量の比率を算出する制御装置とからなるものである。
【００１９】また、本発明のリニア流量計によるエネル
ギー量測定装置は、パイプラインを通過するパイプライ
ンガスの体積流量を測定するリニア流量計と、サンプル
ガスを収容する固定容積部を有し、かつこの収容時にサ
ンプルガスを前記パイプライン内のパイプラインガスと
実質的に同一温度に維持するチャンバと、このチャンバ
内におけるサンプルガスの圧力を測定する圧力センサ
と、前記サンプルガスをチャンバに送るために前記パイ
プラインに接続された第１の管路と、前記チャンバへの
サンプルガスの流れを制御するために前記第１の管路に
取り付けられた弁と、選択された割合で前記チャンバか
らサンプルガスを流す流量制御装置と、前記チャンバか
ら前記流量制御装置にサンプルガスを送る第２の管路
と、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプ
ライン内のパイプラインの圧力に達した時点で前記弁を
閉塞する制御部と、前記選択された割合で前記チャンバ
から流れるサンプルガスに対して、前記チャンバ内のサ
ンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプライン
ガス圧力の略半分よりも高い第１の圧力以下に低下する
と計時を開始し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力
が前記パイプライン内のパイプラインガス圧力の略半分
よりも低い第２の圧力以下に低下すると計時を終了して
その時間を測定するタイマーと、空気中で前記サンプル
ガスを火炎状態に燃焼させるバーナと、前記流量制御装
置から前記バーナにサンプルガスを送る第３の管路と、
火炎温度を測定する温度センサと、空気を前記バーナに
送るエア導管と、このエア導管に配置されエア導管から
の空気の流量を調節するエアバルブと、前記エア導管を
通過する際の空気の質量流量を測定するエア流量計と、
前記圧力センサ、タイマー、リニア流量計、エア流量計
および温度センサからの信号を受信して、最大温度で火
炎が燃焼するように空気の流量を調節するエアバルブに
伝送し、かつ前記パイプラインを通過する際のパイプラ
インガスのエネルギー流量を算出する制御装置とからな
るものである。
【００２０】また、本発明のリニア流量計による質量流
量測定装置は、パイプラインから引き出されたサンプル
ガスを収容する固定容積Ｖの部分を有し、かつこの収容
時にサンプルガスを前記パイプライン内のパイプライン
ガスと実質的に同一温度に維持するチャンバと、前記サ
ンプルガスをチャンバに送る手段と、前記チャンバへの
サンプルガスの流れを制御する弁と、選択された割合で
前記チャンバからサンプルガスを流す流量制御装置と、
前記チャンバ内におけるサンプルガスの圧力を測定する
圧力センサと、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が
前記パイプライン内のパイプラインの圧力に達した時点
で前記弁を閉塞する手段と、前記チャンバ内における圧
力が前記パイプライン内におけるパイプラインガスの圧
力Ｐ L の略半分となる状態で、次の数式に示すある時間
における前記チャンバ内の圧力の変化を求めるための手
段と、
【００２１】
【数１７】
【００２２】前記パイプラインを通過する際の体積流量
を示す前記リニア流量計からの信号周波数ｆ t と前記圧
力センサからの信号とを受信し、次の関係式
【００２３】
【数１８】
【００２４】（但し、Ｋ t は前記リニア流量計の校正定
数、ｂはガス圧力の第２ビリアル係数、ｃはガス圧力の
第３ビリアル係数である。）に基づいて前記サンプルガ
スの質量流量に対する前記パイプラインを通過する際の
パイプラインガスの質量流量の比率
【００２５】
【数１９】
【００２６】を算出する制御装置とからなるものであ
る。
【００２７】また、本発明のリニア流量計による質量流
量測定方法は、リニア流量計によりパイプラインを通過
するパイプラインガスの体積流量を測定し、固定容積Ｖ
の部分を有するチャンバに前記パイプラインから引き出
されたサンプルガスを流し、前記サンプルガスがチャン
バ内にある時にこのサンプルガスの温度を前記パイプラ
イン内のパイプラインガスの温度と実質的に同一に維持
し、前記チャンバ内における圧力が前記パイプライン内
におけるパイプラインガスの圧力Ｐ L に達した時に前記
チャンバへのサンプルガスの流れを止め、前記チャンバ
へのサンプルガスの流れが停止した後にこのチャンバか
らサンプルガスを流すことでチャンバ内のサンプルガス
の圧力を減少させ、前記チャンバ内における圧力が前記
パイプライン内におけるパイプラインガスの圧力Ｐ L の
略半分となる状態で、次の数式に示すある時間における
前記チャンバ内の圧力の変化を求め、
【００２８】
【数２０】
【００２９】次の関係式
【００３０】
【数２１】
【００３１】（但し、ｆ t は前記パイプラインを通過す
る際の体積流量を示す前記リニア流量計からの信号周波
数、Ｋ t は前記リニア流量計の校正定数、ｂはガス圧力
の第２ビリアル係数、ｃはガス圧力の第３ビリアル係数
である。）を解くことによって、前記サンプルガスに対
する前記パイプラインを通過する際のパイプラインガス
の質量流量の比率
【００３２】
【数２２】
【００３３】を求めるものである。
【００３４】また、本発明のリニア流量計によるエネル
ギー量測定方法は、リニア流量計によりパイプラインを
通過するパイプラインガスの体積流量を測定し、固定容
積部を有するチャンバに前記パイプラインから引き出さ
れたサンプルガスを流し、前記サンプルガスがチャンバ
内にある時にこのサンプルガスの温度を前記パイプライ
ン内のパイプラインガスの温度と実質的に同一に維持
し、前記チャンバ内における圧力が前記パイプライン内
におけるパイプラインガスの圧力に達した時に前記チャ
ンバへのサンプルガスの流れを止め、前記チャンバへの
サンプルガスの流れが停止した後にこのチャンバから選
択された割合でサンプルガスを流すことでチャンバ内の
サンプルガスの圧力を減少させ、前記選択された割合で
前記チャンバから流れるサンプルガスに対して、前記チ
ャンバ内のサンプルガスの圧力が第１の圧力以下に低下
すると計時を開始し、前記チャンバ内のサンプルガスの
圧力が第２の圧力以下に低下すると計時を終了してその
時間ｔ m を測定し、前記サンプルガスのエネルギー流量
を測定し、前記サンプルガスの単位容積当りのエネルギ
ー量を測定し、前記リニア流量計により測定された前記
パイプラインガスの体積流量と、前記時間ｔ m と、前記
サンプルガスのエネルギー流量と、前記サンプルガスの
単位容積当りのエネルギー量とに基づいて前記パイプラ
インを通過する際の調整されたパイプラインガスの体積
流量を求め、決められた圧力と温度における体積流量に
対応する前記調整された体積流量によって、前記パイプ
ラインを通過する際のパイプラインガスのエネルギー流
量を監視し、かつこのパイプラインガスの流量を示すも
のである。
【００３５】また、本発明のリニア流量計によるエネル
ギー量測定装置は、リニア流量計と、サンプルガスを収
容する固定容積部を有し、かつこの収容時にサンプルガ
スをパイプライン内のパイプラインガスと実質的に同一
温度に維持するチャンバと、前記サンプルガスをチャン
バに送る手段と、前記チャンバへのサンプルガスの流れ
を制御する弁と、選択された割合で前記チャンバからサ
ンプルガスを流す流量制御装置と、前記チャンバ内にお
けるサンプルガスの圧力を測定する圧力センサと、前記
チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内
のパイプラインの圧力に達した時点で前記弁を閉塞する
手段と、前記選択された割合で前記チャンバから流れる
サンプルガスに対して、前記チャンバ内のサンプルガス
の圧力が第１の圧力以下に低下すると計時を開始し、前
記チャンバ内のサンプルガスの圧力が第２の圧力以下に
低下すると計時を終了してその時間を測定するタイマー
と、前記サンプルガスのエネルギー流量を測定するサン
プルガスエネルギー流量計と、前記サンプルガスの単位
体積当りのエネルギー量を測定する手段と、前記リニア
流量計によって測定された体積流量、前記時間、前記サ
ンプルガスのエネルギー流量、および前記サンプルガス
の単位容積当りのエネルギー量に基づいて前記パイプラ
インを通過する際の調整されたパイプラインガスの体積
流量を算出する制御装置とからなり、決められた圧力と
温度における体積流量に対応する前記調整された体積流
量によって、前記パイプラインを通過する際のパイプラ
インガスのエネルギー流量を監視し、かつこのパイプラ
インガスの流量を示すように構成したものである。
【００３６】また、本発明のリニア流量計による質量流
量測定装置は、パイプラインを通過するパイプラインガ
スの体積流量を測定するリニア流量計と、前記パイプラ
インから引き出されたサンプルガスを収容する固定容積
部を有し、かつこの収容時にサンプルガスを前記パイプ
ライン内のパイプラインガスと実質的に同一温度に維持
するチャンバと、前記サンプルガスをチャンバに送る手
段と、前記チャンバへのサンプルガスの流れを制御する
弁と、選択された割合で前記チャンバからサンプルガス
を流す流量制御装置と、前記チャンバ内におけるサンプ
ルガスの圧力を測定する圧力センサと、前記チャンバ内
のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプラ
インの圧力に達した時点で前記弁を閉塞する手段と、前
記選択された割合で前記チャンバから流れるサンプルガ
スに対して、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前
記パイプライン内のパイプラインガス圧力の半分に等し
い第１の圧力以下に低下すると計時を開始し、前記チャ
ンバ内のサンプルガスの圧力が前記第１の圧力よりも低
い第２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間
を測定するタイマーと、前記タイマーおよびリニア流量
計からの信号を受取り、前記サンプルガスの質量流量に
対するパイプラインを通過する際のパイプラインガスの
質量流量の比率を求める制御手段とからなるものであ
る。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して説明す
る。図１において、本発明はリニア流量計たるタービン
流量計10を備えている。タービン流量計10は、パイプラ
イン14を通過して矢印15の方向に流れるパイプラインガ
ス12の体積流量を測定するものであり、パイプラインガ
ス12の体積流量をタービン流量計係数Ｋ t に対するター
ビン周波数ｆ t の比率として伝送する。通常、タービン
流量計係数Ｋ t は制御装置16内に記憶されており、一
方、タービン周波数ｆ t は制御装置16を周期的に経由す
る。好ましい実施様態としては、本発明の手順に基づい
た計測装置を操作するために、制御装置16が従来型のス
イッチング技術を利用した電気的なシステムであること
が望ましい。もし所望ならば、制御装置16が、電気的な
タイミング装置あるいはクロック装置、アナログ−デジ
タル変換器、出力信号増幅器、プログラム制御用のスト
レージメモリ、分周演算装置などにより構成される従来
型の半導体マイクロプロセッサを利用したものでもよ
い。
【００３８】サンプルガス18は、分岐点19において流量
計10の上流で引き出され、第１の固定容積チャンバ20に
流れ込む。このチャンバ20の容積は小さく、約２０立方
センチメートル程度である。サンプルガス18が第１のチ
ャンバ20内にある場合、サンプルガス18はパイプライン
ガス12と実質的に同一の温度に維持されなければならな
い。仮に、サンプルガス18の温度がパイプラインガス12
の温度と実質的に同一に維持されるならば、後述するよ
うに、超圧縮性における影響を補償する必要性が回避さ
れ得る。
【００３９】前記第１のチャンバ20内におけるサンプル
ガス18の流量は、第１の電磁弁22によって制御される。
すなわち、図２に示すように、第１の電磁弁22はサンプ
リング周期24の開始地点で開放し、サンプルガス18が第
１のチャンバ20に流れ込む。次いで、第１のチャンバ20
内の圧力がパイプライン12内におけるパイプラインガス
12の圧力Ｐ L に到達した時点で、第１の電磁弁22は閉塞
し、かつ、第１のチャンバ20へのサンプルガス18の流れ
込みが終了する。サンプルガス18はパイプライン圧力Ｐ
L で第１のチャンバ20に保持され、これによって、サン
プルガス18がパイプラインガス12と実質的に同一温度
で、かつ、同一密度になることが保証される。
【００４０】再度図１を参照すると、第１のチャンバ20
からのサンプルガス18の流量を維持する流量制御装置26
は、この第１のチャンバ20の下流に配置される。流量制
御装置26は技術的に公知であり、毛細管30を伴う電気的
に調整可能な圧力調整器、あるいは、Ｉ／Ｐ（流速対圧
力）コンバータ28が、この場合には好適である。Ｉ／Ｐ
コンバータ28は、制御装置16からの電気信号32に応答し
て（典型的には、直流で４乃至２０ｍＡの範囲であ
る。）、サンプルガス18の圧力を正確に求め、これによ
って、毛細管30を通過する際のサンプルガス18の流量を
求める。
【００４１】再び図２を参照すると、流量制御装置26に
よって、サンプルガス18は選択された割合で第１のチャ
ンバ20から流れ出る。そして、第１の電磁弁22が閉塞し
た後に第１のチャンバ20からサンプルガスが流れると、
第１のチャンバ20内の圧力は低下する。このチャンバの
圧力が測定開始圧力Ｐ 1 に達すると、図１に示すタイマ
ー34が作動する。また、第１のチャンバ20内の圧力が測
定停止圧力Ｐ 2 にまで低下すると、タイマー34の動作は
停止し、その間の時間ｔ m が記録される。チャンバ20の
圧力は、第１の電磁弁22が開放し、かつ、新たなサンプ
リング周期24が開始する初期圧力Ｐ o に達するまで低下
し続ける。この種の装置は、１９８１年８月２５日ケネ
ディー氏による米国特許第４，２８５，２４５号公報に
開示された発明に類似するものである。
【００４２】再度図１において、圧力センサ36は第１の
チャンバ20内における圧力を感知するものである。この
圧力センサ36は、圧力変換器のような電気的な出力を有
するひずみゲージ型センサが望ましいが、もし所望なら
ば、他のタイプの圧力センサあるいは圧力変換器を用い
てもよい。そして、好ましくは前記制御装置16を介し
て、圧力センサ36が第１の電磁弁22およびタイマ34とと
もに連動することが望ましい。この圧力センサ36によっ
て、第１のチャンバ20内の圧力がパイプライン圧力Ｐ L
に達したことを感知すると、第１の電磁弁22は閉塞す
る。また、圧力センサ36により第１のチャンバ20内の圧
力が測定開始圧力Ｐ 1 以下に低下したことを感知する
と、タイマー34は計時を開始する。さらに、第１のチャ
ンバ20内の圧力が測定停止圧力Ｐ 2 以下に低下すると、
圧力センサ36を介してタイマー34の計時が停止するとと
もに、第１のチャンバ20内の圧力が初期圧力Ｐ o に達す
ると、圧力センサ36により第１の電磁弁22は開放する。
【００４３】全てのものに適応する必要はないが、圧力
調整器38は第１のチャンバ20と流量制御装置26間に直列
に取付けられてもよい。この圧力調整器38は、例えばパ
イプラインガス12の圧力Ｐ L が高い場合に必要となる。
本発明の正確度を得るのに、パイプライン12における超
圧縮性と実質的に独立するためには、２つの条件が第１
のチャンバ20内に存在しなければならない。すなわち、
（１）第１のチャンバ20内におけるサンプルガス18の温
度および圧力は、第１の電磁弁22が閉塞された時に、パ
イプライン14内におけるパイプラインガス12の温度およ
び圧力と実質的に等しくならなければならない。また、
（２）測定開始圧力Ｐ 1 は、パイプライン14内における
パイプラインガス12の圧力Ｐ L の約半分でなければなら
ない。
【００４４】図３に示された本発明の実施様態では、上
述２つの条件の実現を促進するために、波状中空コイル
20´が前記第１の固定容積チャンバ20として用いられて
いる。この図３を参照すると、波状中空コイル20´は第
１の電磁弁22の下流より直接配置されており、第２の電
磁弁42が波状中空コイル20´の下流に配置される。電磁
弁22，42によって囲まれる中空コイル20´の容積が、第
１のチャンバ20における第１の部分43を形成する。さら
に、第２の電磁弁42から流量制御装置26に至る中空コイ
ル20´の容積が、第１のチャンバ20における第２の部分
44を形成する。サンプルガス18は、流量制御装置26によ
る選択された割合で、連続的に第２の部分44から流れ出
る。
【００４５】中空コイル20´はパイプライン14に密接し
て取付けられ、かつ、このパイプライン14の外周面に沿
って前後方向に蛇行するように配設される。また、中空
コイル20´、各電磁弁22，42およびパイプライン14の周
りに、断熱材45を設けることが望ましく、さらに、温度
の均一化を促進するために、伝熱用コンパウンドを用い
てもよい。本構成によって、第１のチャンバ20における
第１の部分43内のサンプルガス18の温度が、パイプライ
ン14を通過して流れるパイプラインガス12の温度と実質
的に等しく維持されることになる。
【００４６】サンプルガス18がパイプライン圧力Ｐ L に
達するように中空コイル20´の第１の部分43に流入して
いる時には、第２の電磁弁42は閉塞される。そして、こ
の第１の部分43におけるサンプルガス18の圧力がパイプ
ライン圧力Ｐ L に達すると、第１の電磁弁22は閉塞し、
かつ、第２の電磁弁42は開放する。この瞬間に、第２の
部分におけるサンプルガス18の圧力が第１の部分におけ
るサンプルガス18の圧力よりも低くなるために、この第
１の部分43内のサンプルガス18の圧力は急速に減少す
る。また、第２の部分の体積によって、双方の部分の圧
力が測定開始圧力Ｐ 1 よりも僅かに高い圧力で安定化す
る。その後、この双方の部分43，44を合わせた圧力は、
タイマー34が作動開始する時点で測定開始圧力Ｐ 1 に低
下し、双方の部分43，44における圧力が、測定開始圧力
Ｐ 1 から測定停止圧力Ｐ 2 に至るまでの時間ｔ m を測定す
る。
【００４７】第１のチャンバ20が第１の部分43および第
２の部分44を備えた本実施例においては、第１の部分43
におけるサンプルガスの圧力が、パイプラインガス12と
実質的に同一の温度に維持されている状態で、測定開始
圧力Ｐ 1 に達することが必要であり、第２の部分44にお
けるサンプルガスの圧力が測定開始圧力Ｐ 1 に達するこ
とは必要としない。
【００４８】本構成は、中空コイル20´の第１の部分43
の固定容積内でサンプルガス18を急速に封じ込み、か
つ、サンプルガス18の圧力が測定開始圧力Ｐ 1 に緩やか
に減少するのを待機する必要性を和らげる。さらに、中
空コイル20´の第２の部分44は第１の部分43よりも大き
な容積を有するため（約１２倍程度）、第２の部分44内
におけるサンプルガス18の圧力が実質的に変動しなくな
る。この結果、流量制御装置26を通過する流量は、定め
られた割合でより簡単に維持される。
【００４９】引き続き図３を参照すると、サンプルガス
18が中空コイル20´に流れる前に、弁48および弁50とと
もにアーチ状のサンプルガス供給路46が、サンプルガス
18からの廃棄物を除去するために設けられる。弁48を含
む上側の部分における低速度化によって、粒子がアーチ
状のサンプルガス供給路46のアーチ部に到達することを
予め排除する。代わりに、粒子は弁50を含む管部の下側
部に落下する。集められた粒子を管部の下側部から噴出
孔67に吹出すために、弁50は定期的に開放され得る。ま
た、フィルタ54も同様に、サンプルガス18の管路から粒
子を取除くために、アーチ状のサンプルガス供給路46に
取付けられる。
【００５０】以下に示す解析は、
【００５１】
【数２３】
【００５２】なる関係の重要性をもって、しかも、好ま
しい実施様態における付加的な特徴を説明するために詳
述されるものである。時間に対する圧力の全導関数は、
モル流量のみならず密度の変化にも依存し、次の数式２
４にて与えられる。
【００５３】
【数２４】
【００５４】但し、
【００５５】
【数２５】
【００５６】は一定温度Ｔにおける時間に対する圧力の
全導関数、Ｒは実在のガス定数、Ｖは第１の固定容積チ
ャンバ20の容積（あるいは、図３における実施様態の場
合には、中空コイル20´の第１の部分43の容積）、Ｍ w
はサンプルガス18の分子量、ω m はサンプルガス18の質
量流量、Ｚはガスの超圧縮定数、
【００５７】
【数２６】
【００５８】は一定温度Ｔにおけるガス密度ρに対する
Ｚの偏導関数である。
【００５９】前記ガスの超圧縮定数Ｚは超圧縮性ガスの
力学特性を示すものであり、次の数式２７に示すよう
に、ビリアル状態方程式を初めの第３項まで拡張するこ
とによって近似され得る。
【００６０】
【数２７】
【００６１】但し、ρはガス密度、Ｐはガスの絶対圧
力、ＢおよびＣはガス密度の第２，第３ビリアル係数、
ｂおよびｃはガス圧力の第２，第３ビリアル係数であ
る。このビリアル係数は、ガス温度と成分に依存する。
ガス密度のビリアル係数は、一般に次の数式２８および
数式２９に示す混合法則に基づいて、ガス圧力のビリア
ル係数と関係する。
【００６２】
【数２８】
【００６３】
【数２９】
【００６４】但し、Ｒは実在のガス定数、Ｔはガスの絶
対温度である。前記数式２４，数式２７，数式２８およ
び数式２９により、サンプルガスの全導関数
【００６５】
【数３０】
【００６６】は次の数式３１で表わされる。
【００６７】
【数３１】
【００６８】本発明では、この全導関数
【００６９】
【数３２】
【００７０】は、次の数式３３により表わされる。
【００７１】
【数３３】
【００７２】但し、ｔ m は第１のチャンバ20内における
サンプルガスの圧力が、測定開始圧力Ｐ 1 から測定停止
圧力Ｐ 2 に低下するまでの時間である。測定停止圧力Ｐ 2
は測定開始圧力Ｐ 1 よりも低く、かつ、適当に次の数式
３４の値を測定するために選定されれば、他に圧力を特
定する必要はなくなる。
【００７３】
【数３４】
【００７４】図２に示すように、測定開始圧力Ｐ 1 はパ
イプライン内のパイプラインガスの圧力の略半分よりも
高く、一方、測定停止圧力Ｐ 2 はパイプライン内のパイ
プラインガスの圧力の略半分よりも低い。前記数式３１
に数式３３を代入すると、サンプルガス18の質量流量ω
m が求められ、その結果は、次の数式３５のように表わ
される。
【００７５】
【数３５】
【００７６】今、パイプラインガス12における質量流量
は次の数式３６で与えられる。
【００７７】
【数３６】
【００７８】但し、ｆ t はタービン流量計10が制御装置1
6に伝送する信号周波数、Ｋ t はタービン周波数ｆ t と体
積流量とを関連づける（周期／単位体積）ためのタービ
ン流量計10の校正定数である。実在のガスにおける法則
とビリアル状態方程式とを用いることで、前記数式３６
は次の数式３７のように書き換えられる。
【００７９】
【数３７】
【００８０】但し、Ｐ L はパイプラインガス12の絶対圧
力である。この数式３７を前記数式３３で割り算する
と、その結果は、次の数式３８のように表わされる。
【００８１】
【数３８】
【００８２】この数式３８によれば、測定開始圧力Ｐ 1
が
【００８３】
【数３９】
【００８４】に略等しければ、ガス圧力の第２ビリアル
係数で最も示される超圧縮性の影響が最小となることが
わかる。このガス圧力の第２ビリアル係数ｂは１０のマ
イナス３乗オーダーであるため、本発明における精度は
妥協することなく、測定開始圧力Ｐ 1 がパイプライン圧
力Ｐ L の半値に対して数％以内となるようにして与えら
れる。
【００８５】図４を参照すると、測定開始圧力Ｐ 1 およ
び測定停止圧力Ｐ 2 は、抵抗列56によって求められる。
圧力センサ36は第１のチャンバ20内（あるいは、図３に
おける実施様態では、中空コイル20´の第１の部分内）
の圧力を感知し、そのデータを結合されたサンプルホー
ルド回路58と制御装置16に伝送する。制御装置16は、第
１のチャンバ20におけるサンプルガス18の圧力が、いつ
最大の圧力で安定するかをパイプラインガス12の圧力Ｐ
L で求め、この最大の圧力を示す信号45をサンプルホー
ルド回路58に伝送する。サンプルホールド回路58は、第
１のチャンバ20における最大の圧力を各サンプリング周
期24毎に記憶する。そして、第１の電磁弁22を開放した
信号を受取ると、サンプルホールド回路58に記憶された
データは各サンプリング周期24の終了時にクリアされ
る。
【００８６】サンプルホールド回路58からの出力電圧60
は最大チャンバ圧力を表わすものであり、接地された抵
抗列56に導かれる。出力電圧60は各抵抗62，64，66によ
って分割されるが、この出力電圧60は抵抗62間で測定開
始圧力Ｐ 1 の基準電圧68に低下し、さらに、抵抗64間で
測定停止圧力Ｐ 2 の基準電圧70に低下する。抵抗62の抵
抗値Ｒ１は抵抗64，66の抵抗値の合計
【００８７】
【数４０】
【００８８】に等しく、これによって、測定開始圧力Ｐ
1 は
【００８９】
【数４１】
【００９０】となり、かつ、比率
【００９１】
【数４２】
【００９２】は、
【００９３】
【数４３】
【００９４】として示される。
【００９５】測定開始圧力Ｐ 1 および測定停止圧力Ｐ 2 の
基準電圧68，70は、これらの値と圧力センサ36からの信
号とを比較する比較器72に記憶される。第１のチャンバ
20の圧力である圧力センサ36からの信号が測定開始圧力
Ｐ 1 よりも低下したならば、比較器72によりタイマー34
を作動する。一方、圧力センサ36からの信号が測定停止
圧力Ｐ 2 よりも低下したならば、比較器72はタイマー34
を停止する信号を供給する。
【００９６】前記数式３８は次の数式４４のように書き
換えられ得る。
【００９７】
【数４４】
【００９８】さらに、高次における項が非常に小さい値
のため、数式４４は、次の数式４５のように書き換えら
れる。
【００９９】
【数４５】
【０１００】但し、Ｓは分割比である。当業者において
知られているように、数式４５は次の数式４６のように
書き換えられる。
【０１０１】
【数４６】
【０１０２】Ｋ p として再度
【０１０３】
【数４７】
【０１０４】を代入し、数式３３において、次の数式４
８を代入する。
【０１０５】
【数４８】
【０１０６】この結果、数式４５は、次の数式４９のよ
うに簡略化することができる。
【０１０７】
【数４９】
【０１０８】但し、Ｋ x は
【０１０９】
【数５０】
【０１１０】と等しい定数、Ｃ f はパイプラインガスの
圧力と、温度および成分に依存する校正係数である。前
記数式４５における第２項は、誤差校正項であり、高圧
状態において重要なものとなる。この数式４５の第２項
は、次の数式５１にて示される。
【０１１１】
【数５１】
【０１１２】メタンガスに関しては、圧力がバールで測
定された場合、前記ｂの値は約０．００２４、ｃの値は
約３．１×１０-6となる。仮に、パイプライン圧力Ｐ L
が３０バール（この場合、４４０ｐｓｉａとなる。）の
場合、数式４５の第２項に伴う誤差は約０．２５％とな
る。この数式４５の第２項に伴う誤差は、ｂおよびｃの
各値を求めることによって減少され得る。便宜的に、前
記ガス密度の第３ビリアル係数内において、数式４５の
第２項は次の数式５２のように書き換えられる。
【０１１３】
【数５２】
【０１１４】前記ｂの値は、低い絶対圧力で別の測定に
よって求められ得る。低い絶対圧力に対して、時間に対
する圧力の全導関数
【０１１５】
【数５３】
【０１１６】は、第３ビリアル係数ｃを無視すると、数
式３１より次の数式５４に書き換えられ得る。
【０１１７】
【数５４】
【０１１８】但し、Ｐ Y1 は低圧力である。数式３１およ
び数式５４におけるサンプルガス18の質量流量ω m は、
流量制御装置26によって選ばれたものと同一である。第
２ビリアル係数ｂは、数式３１および数式５４を組合わ
せて簡略化することによって、次の数式５５のように算
出され得る。
【０１１９】
【数５５】
【０１２０】但し、上部に・の記されたＰ 1 は、測定開
始圧力Ｐ 1 における圧力の全導関数を示し、かつ、上部
に・の記されたＰ Y1 は、低圧状態における圧力の全導関
数を示すものである。この数式５５は、圧力および時間
の測定によって、次の数式５６に書き換えられ得る。
【０１２１】
【数５６】
【０１２２】但し、ｔ Y は低圧状態での圧力低下（すな
わち、
【０１２３】
【数５７】
【０１２４】）に要する時間であり、前記時間ｔ m と同
様の手法によって求められるものである。また、測定停
止圧力Ｐ Y2 が測定開始圧力Ｐ Y1 よりも低ければ、これら
Ｐ Y1 あるいはＰ Y2 が特定の圧力である必要はない。
【０１２５】前記数式５５および数式５６によれば、こ
うした
【０１２６】
【数５８】
【０１２７】および
【０１２８】
【数５９】
【０１２９】の圧力低下が起こる際において、その容積
は一定であるものと推測される。仮に、この圧力低下
が、異なる時間ではあるが、双方とも第１のチャンバ20
内（あるいは、図３における実施様態では、中空コイル
20´の第１の部分43内）で測定されれば、上記の推測は
正しいものとなる。
【０１３０】図５を参照すると、第１のチャンバ20の下
流に第２の固定容積チャンバ73を設け、かつ、この第２
のチャンバ73において前記
【０１３１】
【数６０】
【０１３２】なる圧力低下を測定することが、いくつか
の状況の中で好ましいものとなる。図５において、サン
プルガス18が第１のチャンバ20から第２のチャンバ73に
流れる際に、その途中の管路にある圧力調整器38によっ
て、サンプルガス18の圧力は減少する。また、圧力調整
器38と第２のチャンバ73間の管路の途中には、第３の電
磁弁71が配置される。圧力センサ69は第２のチャンバ73
内におけるサンプルガス18の圧力を測定するとともに、
タイマー34はこの第２のチャンバ73内の圧力がＰ Y1 から
Ｐ Y2 に低下するまでの時間ｔ Y を測定する。この図５に
示す構成の利点は、サンプルガス18の圧力が低圧力Ｐ Y1
に低下する間の待機時間において減少することにある。
仮に、図５に示す構成が適用され、かつ、第２のチャン
バ73の容積が第１のチャンバ20の容積（あるいは、図３
における実施様態が用いられた場合には、中空コイル20
´における第１の部分43の容積）と異なる場合には、前
記数式５５および数式５６は、それぞれ次の数式６１お
よび数式６２に書き換えられる。
【０１３３】
【数６１】
【０１３４】
【数６２】
【０１３５】但し、Ｖは第１のチャンバ20の容積（ある
いは、図３における実施様態が用いられた場合には、中
空コイル20´における第１の部分43の容積）、Ｖ Y は第
２のチャンバ73の容積である。通常、８０％あるいはそ
れ以上の成分を有する天然ガスの場合、前記数式５２に
おける
【０１３６】
【数６３】
【０１３７】の値は、ＫＰ2なる関係に近似され得る。
但し、Ｋは定数、Ｐは圧力である。次の表１には、純粋
なメタンと、４５°Ｆおよび８１°Ｆにおけるメタンを
８０％含む混合物に対するｃおよび
【０１３８】
【数６４】
【０１３９】の値がそれぞれ記されている。表１の各値
は、例えば、テキサスＡ＆Ｍ社のブラッジデータ（Ｂｒ
ｕｇｇｅ Ｄａｔａ）のような刊行物のデータと、この
刊行物のデータをビリアル係数に対する熱力学的混合法
則を用いて書き換えることから入手されたものである。
【０１４０】
【表１】
【０１４１】分割比
【０１４２】
【数６５】
【０１４３】は、前記数式４５に基づいて、制御装置16
によって実時間で算出される。この計算において、前述
のＫ p ，Ｋ t およびＶは、いずれも制御装置16内に記憶さ
れた定数であり、かつ、タービン周波数ｆ t と時間ｔ
m は、各サンプリング周期24間に制御装置16に伝送され
る。第２のビリアル係数ｂは、低圧状態で圧力が低下す
る間の時間ｔ Y を測定し、前記数式５６あるいは数式６
２のどちらか一方を適当に用いることで求められる。ま
た、第３のビリアル係数ｃは、前記表１のデータを用い
ることで求められる。さらに、パイプライン圧力Ｐ L は
圧力センサ36によって、制御装置16を介して測定され
る。
【０１４４】図６を全体的に参照すると、上述の方法お
よび装置は、例えば、１９７８年１１月１４日に刊行の
クリングマン氏の米国特許第４，１２５，１２３号公報
に記載された、パイプラインガス12の流れにおけるエネ
ルギー量を求めるための方法およびその装置のような、
以下に述べる方法および装置とともに用いられ得る。飽
和炭化水素ガスに対して、大量の空気が最大火炎温度で
完全にガスを燃やすのに必要であり、化学量論的な燃焼
は、燃焼中に放出されるエネルギーと正確に比例する。
仮に、可燃性のガスが飽和炭化水素である場合、サンプ
ルガス18のエネルギー流量は、次の数式６６によって示
される。
【０１４５】
【数６６】
【０１４６】但し、Ｋ sto は化学量論的な比例定数、ω
air は空気の流量である。また、パイプライン14を通過
するパイプラインガス12のエネルギー流量は、次の数式
６７によって示される。
【０１４７】
【数６７】
【０１４８】但し、Ｓは前記数式４５で定義される分割
比である。この数式６７は、次の数式６８のように簡略
化される。
【０１４９】
【数６８】
【０１５０】但し、Ｋ x は
【０１５１】
【数６９】
【０１５２】と等しい定数、Ｃ f はパイプラインガスの
圧力と、温度および成分に依存する校正係数である。
【０１５３】数式６７に基づいて、図６において示され
る装置は、パイプライン14を通過するパイプラインガス
12のエネルギー流量を求めるものである。特に、この図
６を参照すると、サンプルガス18は、流量制御装置40に
よって維持された流量で、バーナ74に流れる。空気がエ
アホース76によってバーナ74に供給され、サンプルガス
18はバーナ74上で燃焼する。制御装置16に伝送する温度
センサ50が火炎温度を監視する。エアホース76を通過し
て流れる空気は、エア質量流量計80によって監視され
る。このエア質量流量計は技術的に古いものであり、周
囲の条件において正確である。サンプルガス24が最大の
火炎温度で燃焼するまで、同様に制御装置36と連結する
エアバルブ82によって、空気の流れが調節される。炎が
最大火炎温度で燃えている時に、パイプライン12のエネ
ルギー流量を求めることが可能となる。
【０１５４】パイプライン12のエネルギー流量は、前記
数式６７に基づいて、制御装置16において算出される。
この数式６７のＫ sto なる値は定数であり、制御装置16
に記憶される。また、分割比Ｓは上述のように、各サン
プリング周期24の間に算出される。さらに、空気の質量
流量ω air はエア質量流量計80によって測定されるとと
もに、各サンプリング周期24の間に制御装置16に伝達さ
れる。
【０１５５】クリングマン氏の米国特許第４，１２５，
１２３号公報は、標準動作状態でのパイプラインガスの
エネルギー量（エネルギー／容量）を求める方法であ
る。この標準動作状態に対して調整された体積流量が、
エネルギー流量（エネルギー／時間）をエネルギー量
（エネルギー／容量）で割り算して求められるのは、技
術的に公知である。
【０１５６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の精神および範囲を有する好ましい
実施様態において、修正や変更を行えることは技術的に
明白である。例えば、パイプラインを通過するガスの体
積流量を測定するリニア流量計として、実施例中におけ
るタービン流量計の他に、流速に比例した信号を直接出
力する同一クラスの渦流量計などを用いることも可能で
ある。なお、このリニア流量計は、差圧流量計のような
他のクラスの体積流量計とは異なるものである。すなわ
ち、こうした差圧流量計は流速の二乗に比例する圧力差
に比例した信号を出力するものであり、流速には比例し
ないことから、本発明に適用することはできない。ま
た、単独のみならず複数のリニア流量計を用いること
も、本発明では可能である。
【０１５７】
【発明の効果】本発明は、パイプラインから引き出され
たサンプルガスの質量流量に対するパイプラインを通過
する際に流れるパイプラインガスの質量流量の比率を求
めるための、リニア流量計を接続しても動作し得る方法
および装置である。また、本発明は、実時間でこの比率
を求めることが可能である。
【０１５８】サンプルガスはパイプラインガスから引き
出され、かつ、固定容積部を有するチャンバに流れる。
このサンプルガスが固定容積チャンバ内にある間に、サ
ンプルガスはパイプラインガス内のガスと実質的に同一
温度に維持される。
【０１５９】弁は、チャンバに対するサンプルガスの流
量を制御するものである。この弁が開放された場合に、
チャンバ内におけるガスの圧力がパイプライン内におけ
るガスの圧力と等しくなるまで、サンプルガスはチャン
バ内に流れ込む。その後、弁は閉塞され、チャンバへの
サンプルガスの流れ込みは停止するとともに、この弁の
閉塞後に、チャンバからサンプルガスが流れ出す。（但
し、このチャンバからは、弁が閉塞される前において
も、僅かな割合でサンプルガスが流れ出しても構わな
い。）チャンバ内のサンプルガスの圧力が開始圧力以下
に低下すると、タイマーは計時を開始する。この開始圧
力は、パイプラインガスの圧力と数学的に関連付けられ
ている。前記タイマーは、チャンバ内におけるサンプル
ガスの圧力が開始圧力から停止圧力に降下するまでの時
間ｔ m を測定する。この時間ｔ m の間、チャンバの下流に
配置された流量制御装置によって制御されながら、サン
プルガスは選択された割合でチャンバより流れ出す。
【０１６０】前記時間ｔ m と、比例定数と、例えば、タ
ービンあるいは渦流量計などの流量計からの出力とに基
づいて、サンプルガスの質量流量に対するパイプライン
を通過する際のパイプラインガスの質量流量の比率が、
例えばコンピュータのような制御装置において求められ
得る。なお、流量計はパイプラインを通過する際のパイ
プラインガスの流速にリニアな信号を伝送するものであ
る。
【０１６１】本発明は、単に時間ｔ m とリニア流量計か
らの信号とを測定するだけで、前記質量流量の比率を簡
単に求めることができる。また、本発明では、サンプル
ガスの状態がパイプラインの状態と関連しているとき
に、時間ｔ m などの微妙な測定が行われるため、超圧縮
性の影響や、温度、圧力、密度あるいは成分を考慮する
必要性が緩和される。
【０１６２】本発明は、制御装置により設定された割合
に基づき、出力されるサンプルガスの流量を維持する流
量制御装置を用いることによって、サンプルガスが装置
から出力される際に変動を起こさずに、質量流量の比率
を測定するという目的を達成できる。
【０１６３】本発明では、パイプラインを通過する際の
燃焼性ガスのエネルギー流量を求めるために、上述の装
置にサンプルガスのエネルギー量を測定する装置を備え
るようにして用いることも考えられる。
【０１６４】本発明がエネルギー流量を測定するのに用
いられる場合、サンプルガスが流量制御装置から流れ出
た後に、サンプルガスがバーナに供給され、かつ、最大
燃焼温度で空気とともに燃焼されることが好ましい。そ
れは、サンプルガスが最大燃焼温度で燃焼している時に
は、サンプルガスのエネルギー流量は燃焼に必要な空気
の量に比例するからである。そして、空気の質量流量
と、前記時間ｔ m と、パイプラインガスの流量を監視す
るリニア流量計からの信号とを伴う計算から、パイプラ
インを通過する際のパイプラインガスのエネルギー流量
が求められる。すなわち、本発明においては、バーナへ
の空気の質量流量と、上述のチャンバの圧力が低下する
時間ｔ m と、リニア流量計からのパイプラインガスの流
量データとの測定に基づいて、一定の精度でパイプライ
ンガスのエネルギー流量を求めることが可能となる。
【０１６５】本発明は、ガス温度や、圧力、密度、成
分、および超圧縮性の影響に対する補正の必要性をなく
して、パイプラインを通過する際のパイプラインガスに
おけるエネルギー流量を、実時間で正確に求めることが
可能になる。また、実質的にパイプラインの流れを妨げ
ることなく、パイプラインガスのエネルギー流量を正確
に監視することが可能となる。
【０１６６】さらに、本発明は火炎温度の測定安定度を
与えるものであり、これによって、確実に火炎温度を最
大にすることができる。つまり、飽和炭化水素ガスに対
しては、サンプルガスに燃焼する空気の流量がサンプル
ガスのエネルギー量に比例するように、火炎温度を最大
にしなければならないため、これは極めて重要なことで
ある。また、選択された流量で流量制御装置からバーナ
にサンプルガスが流れることから、炎が一定の高さで燃
焼するように促進される。この結果、火炎温度を測定す
る熱電対は、火炎内部の一定位置に設けられ得るととも
に、相対的に火炎温度はより正確に測定される。
【０１６７】また、本発明は、それぞれの流出量を時間
内に連続してシステム的に抽出することによって、単一
のエネルギー測定装置を有する計量部で、複雑なパイプ
ラインのそれぞれに通過する際のエネルギー流量を測定
するという目的を達成できる。但し、この方法で操作す
るためには、単独のリニア流量計を各流路毎に取付ける
必要がある。
【０１６８】本発明には、パイプラインから引き出され
たサンプルガスの質量流量に対するパイプラインを通過
する際のパイプラインガスの質量流量の比率を測定する
方法と、パイプラインを通過する際のパイプラインガス
のエネルギー流量を測定する方法も含まれている。こう
した方法は、いずれもリニア流量計でパイプラインを通
過する際におけるパイプラインガスの質量流量を測定す
る手順を伴い、さらに、固定容積部を有し、かつ、サン
プルガスが固定容積チャンバ内にある間に、このサンプ
ルガスをパイプラインガス内のガスと実質的に同一温度
に維持するチャンバにサンプルガスを流す手順をも伴
う。そして、チャンバ内の圧力がパイプラインガスの圧
力に達すると、チャンバへのサンプルガスの流れは停止
する。開始圧力は、パイプラインガスの圧力の関数とし
て求められる。そして、選択された割合でチャンバから
流れるサンプルガスに対して、チャンバ内のサンプルガ
スの圧力が開始圧力以下に低下した場合すると計時を開
始し、チャンバ内のサンプルガスの圧力が停止圧力以下
に低下すると計時を終了してその時間を測定する。この
時間と、リニア流量計からの信号とに基づいて、質量流
量の比率が制御装置内において算出される。また、パイ
プラインを通過する際におけるパイプラインガスのエネ
ルギー流量を測定する方法は、サンプルガスのエネルギ
ー量を測定する手順を加える以外は、上述の方法と略同
一である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す基本的な装置の概略説
明図である。
【図２】同上図１の動作時における、時間関数に対する
固定容積チャンバ内のサンプルガス圧力のプロットを示
すグラフ図である。
【図３】同上固定容積チャンバ内におけるサンプルガス
の圧力が、より急速に開始圧力に減少し、かつ、固定容
積チャンバ内におけるサンプルガスの温度が、パイプラ
インを通過して流れるパイプラインガスの温度と実質的
に等しくなるように維持され得る要部の概略説明図であ
る。
【図４】同上タイマーの計時開始および停止を制御する
回路図である。
【図５】同上第２のチャンバが圧力調整器と流量制御装
置間に直列に配置された状態を示す概略説明図である。
【図６】同上パイプラインを通過する際のパイプライン
ガスのエネルギー流量を測定する装置を付加した状態の
概略説明図である。
【符号の説明】
10 タービン流量計（リニア流量計） 16 制御装置（弁を閉塞する手段、制御手段） 19 分岐路（サンプルガスをチャンバに送る手段） 20 チャンバ 27 第１の電磁弁（弁） 34 タイマー 36 圧力センサ 40 流量制御装置

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パイプラインから引き出されたサンプル
    ガスの質量流量に対するパイプラインを通過する際のパ
    イプラインガスの質量流量の比率を測定するためのリニ
    ア流量計を用いた装置において、サンプルガスを収容す
    る固定容積部を有し、かつこの収容時にサンプルガスを
    前記パイプライン内のパイプラインガスと実質的に同一
    温度に維持するチャンバと、前記サンプルガスをチャン
    バに送る手段と、前記チャンバへのサンプルガスの流れ
    を制御する弁と、選択された割合で前記チャンバからサ
    ンプルガスを流す流量制御装置と、前記チャンバ内にお
    けるサンプルガスの圧力を測定する圧力センサと、前記
    チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内
    のパイプラインの圧力に達した時点で前記弁を閉塞する
    手段と、前記選択された割合で前記チャンバから流れる
    サンプルガスに対して、前記チャンバ内のサンプルガス
    の圧力が前記パイプライン内のパイプラインガス圧力の
    略半分よりも高い第１の圧力以下に低下すると計時を開
    始し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイ
    プライン内のパイプラインガス圧力の略半分よりも低い
    第２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間を
    測定するタイマーと、前記タイマーおよび前記パイプラ
    インを通過するパイプラインの体積流量を測定するリニ
    ア流量計からの信号を受取り、前記サンプルガスの質量
    流量に対するパイプラインを通過する際のパイプライン
    ガスの質量流量の比率を求める制御手段とからなること
    を特徴とするリニア流量計による質量流量測定装置。
  2. 【請求項２】 前記チャンバ内のサンプルガスの圧力を
    前記パイプラインガスの圧力から第１の圧力に急速に減
    少させる手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１
    に記載のリニア流量計による質量流量測定装置。
  3. 【請求項３】 前記チャンバ内のサンプルガスの圧力を
    前記パイプラインガスの圧力から第１の圧力に急速に減
    少させる手段はチャンバ内の第２の部分からなることを
    特徴とする請求項２に記載のリニア流量計による質量流
    量測定装置。
  4. 【請求項４】 前記サンプルガスが前記流量制御装置に
    流れる前にこのサンプルガスの圧力を減少させる圧力調
    整器をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の
    リニア流量計による質量流量測定装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は次に示す関数 【数１】 （但し、Ｋ x は定数、ｆ t は前記リニア流量計からの信号
    周波数、ｔ m は時間、Ｃ f は前記パイプラインガスの圧力
    と、温度および成分に依存する校正係数である。）に基
    づいて質量流量の比率を算出するものであることを特徴
    とする請求項１に記載のリニア流量計による質量流量測
    定装置。
  6. 【請求項６】 前記サンプルガスが前記流量制御装置に
    流れる前にこのサンプルガスが通過するように配置され
    た第２のチャンバをさらに備えたことを特徴とする請求
    項５に記載のリニア流量計による質量流量測定装置。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の質量流量測定装置に前記
    サンプルガスのエネルギー流量を測定するサンプルガス
    エネルギー流量計をさらに備えるとともに、前記タイマ
    ー、リニア流量計およびサンプルガスエネルギー流量計
    からの信号を受取り、前記パイプラインを通過する際の
    パイプラインガスのエネルギー流量を求めるように前記
    制御手段を構成したパイプラインを通過する際のパイプ
    ラインガスのエネルギー流量を測定するリニア流量計に
    よるエネルギー量測定装置。
  8. 【請求項８】 前記サンプルガスエネルギー流量計は、
    空気中で前記サンプルガスを火炎状態に燃焼させるバー
    ナと、火炎温度を最大にする手段とにより構成されるも
    のであることを特徴とする請求項７に記載のリニア流量
    計によるエネルギー量測定装置。
  9. 【請求項９】 前記サンプルガスの燃焼時における空気
    の質量流量を測定するエア質量流量計をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項８に記載のリニア流量計によるエ
    ネルギー量測定装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御手段は次の数式に示す関数 【数２】 （但し、Ｋ x は定数、ｆ t は前記リニア流量計からの信号
    周波数、ｔ m は時間、ω air は空気の質量流量、Ｃ f は前
    記パイプラインガスの圧力と、温度および成分に依存す
    る校正係数である。）に基づいてエネルギー流量を算出
    するものであることを特徴とする請求項９に記載のリニ
    ア流量計によるエネルギー量測定装置。
  11. 【請求項１１】 リニア流量計によりパイプラインを通
    過するパイプラインガスの体積流量を測定し、固定容積
    部を有するチャンバに前記パイプラインから引き出され
    たサンプルガスを流し、前記サンプルガスがチャンバ内
    にある時にこのサンプルガスの温度を前記パイプライン
    内のパイプラインガスの温度と実質的に同一に維持し、
    前記チャンバ内における圧力が前記パイプライン内にお
    けるパイプラインガスの圧力に達した時に前記チャンバ
    へのサンプルガスの流れを止め、前記チャンバへのサン
    プルガスの流れが停止した後にこのチャンバからサンプ
    ルガスを流すことでチャンバ内のサンプルガスの圧力を
    減少させ、選択された割合で前記チャンバから流れるサ
    ンプルガスに対して、前記チャンバ内のサンプルガスの
    圧力が前記パイプライン内のパイプラインガス圧力の略
    半分よりも高い第１の圧力以下に低下すると計時を開始
    し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプ
    ライン内のパイプラインガス圧力の略半分よりも低い第
    ２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間ｔ m
    を測定し、前記パイプラインガスの体積流量に係わる前
    記リニア流量計からの信号周波数ｆ t と前記時間ｔ m とに
    基づき、前記サンプルガスに対するパイプラインガスの
    質量流量の比率 【数３】 を求めることを特徴とするリニア流量計による質量流量
    測定方法。
  12. 【請求項１２】 前記質量流量の比率は制御装置によっ
    て求められることを特徴とする請求項１１に記載のリニ
    ア流量計による質量流量測定方法。
  13. 【請求項１３】 前記制御装置は次に示す関数 【数４】 （但し、Ｋ x は定数、ｆ t は前記リニア流量計からの信号
    周波数、ｔ m は時間、Ｃ f は前記パイプラインガスの圧力
    と、温度および成分に依存する校正係数である。）に基
    づいて質量流量の比率を算出することを特徴とする請求
    項１２に記載のリニア流量計による質量流量測定方法。
  14. 【請求項１４】 前記サンプルガスを固定容積部を有す
    る第２のチャンバに流し、この第２のチャンバ内のサン
    プルガスの圧力が第３の圧力よりも大きいかあるいは等
    しい時に第２のチャンバへのサンプルガスの流れを止
    め、前記選択された割合で前記第２のチャンバから流れ
    るサンプルガスに対して、前記第２のチャンバ内のサン
    プルガスの圧力が前記第３の圧力以下に低下すると計時
    を開始し、前記第２のチャンバ内のサンプルガスの圧力
    が第４の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間
    を測定し、次の数式５に示す関数 【数５】 （但し、上記数式５において、Ｐ L は前記パイプライン
    ガスの圧力、ｃは前記制御装置に記憶されたデータを用
    いて求められる値、ｂは次の数式６に示す関数に基づい
    て求められる値である。） 【数６】 （但し、上記数式６において、Ｖ 1 は前記チャンバの容
    積、Ｖ 2 は前記第２のチャンバの容積、Ｐ 1 は前記第１の
    圧力、Ｐ 2 は前記第２の圧力、Ｐ 3 は前記第３の圧力、Ｐ
    4 は前記第４の圧力、ｔ m は前記チャンバ内の圧力が第１
    の圧力Ｐ 1 から第２の圧力Ｐ 2 に低下するまでの時間、ｔ
    Y は前記第２のチャンバ内の圧力が第３の圧力Ｐ 3 から第
    ４の圧力Ｐ 4 に低下するまでの時間である。）に基づい
    て前記補正係数Ｃ f の値を求める手順をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項１３に記載のリニア流量計による
    質量流量測定方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１１記載の質量流量測定方法に
    前記サンプルガスのエネルギー流量を測定する手順を加
    え、前記パイプラインガスの体積流量に係わる前記リニ
    ア流量計からの信号周波数ｆ t と、前記時間ｔ m と、前記
    サンプルガスのエネルギー流量とに基づき、前記パイプ
    ラインを通過する際のパイプラインガスのエネルギー流
    量を求めることを特徴とするリニア流量計によるエネル
    ギー量測定方法。
  16. 【請求項１６】 前記サンプルガスのエネルギー流量
    は、空気中で前記チャンバからのサンプルガスを燃焼さ
    せ、サンプルガスが最大火炎温度で燃焼するように空気
    の流量を調整することで測定されることを特徴とする請
    求項１５に記載のリニア流量計によるエネルギー量測定
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記パイプラインガスのエネルギー流
    量は制御装置において求められることを特徴とする請求
    項１５に記載のリニア流量計によるエネルギー量測定方
    法。
  18. 【請求項１８】 前記サンプルガスを燃焼する際の空気
    の質量流量を測定する手順をさらに備えたことを特徴と
    する請求項１７に記載のリニア流量計によるエネルギー
    量測定方法。
  19. 【請求項１９】 前記制御装置は次の数式に示す関数 【数７】 （但し、Ｋ x は定数、ｆ t は前記リニア流量計からの信号
    周波数、ｔ m は時間、ω air は空気の質量流量、Ｃ f は前
    記パイプラインガスの圧力と、温度および成分に依存す
    る校正係数である。）に基づいてエネルギー流量を算出
    する請求項１８に記載のリニア流量計によるエネルギー
    量測定方法。
  20. 【請求項２０】 前記サンプルガスを固定容積部を有す
    る第２のチャンバに流し、この第２のチャンバ内のサン
    プルガスの圧力が第３の圧力よりも大きいかあるいは等
    しい時に第２のチャンバへのサンプルガスの流れを止
    め、前記選択された割合で前記第２のチャンバから流れ
    るサンプルガスに対して、前記第２のチャンバ内のサン
    プルガスの圧力が前記第３の圧力以下に低下すると計時
    を開始し、前記第２のチャンバ内のサンプルガスの圧力
    が第４の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間
    を測定し、次の数式８に示す関数 【数８】 （但し、上記数式８において、Ｐ L は前記パイプライン
    ガスの圧力、ｃは前記制御装置に記憶されたデータを用
    いて求められる値、ｂは次の数式９に示す関数に基づい
    て求められる値である。） 【数９】 （但し、上記数式９において、Ｖ 1 は前記チャンバの容
    積、Ｖ 2 は前記第２のチャンバの容積、Ｐ 1 は前記第１の
    圧力、Ｐ 2 は前記第２の圧力、Ｐ 3 は前記第３の圧力、Ｐ
    4 は前記第４の圧力、ｔ m は前記チャンバ内の圧力が第１
    の圧力Ｐ 1 から第２の圧力Ｐ 2 に低下するまでの時間、ｔ
    Y は前記第２のチャンバ内の圧力が第３の圧力Ｐ 3 から第
    ４の圧力Ｐ 4 に低下するまでの時間である。）に基づい
    て前記補正係数Ｃ f の値を求める手順をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項１９に記載のリニア流量計による
    エネルギー量測定方法。
  21. 【請求項２１】 パイプラインを通過するパイプライン
    ガスの体積流量を測定するリニア流量計と、前記パイプ
    ラインから引き出されたサンプルガスを収容する固定容
    積部を有し、かつこの収容時にサンプルガスを前記パイ
    プライン内のパイプラインガスと実質的に同一温度に維
    持するチャンバと、このチャンバ内におけるサンプルガ
    スの圧力を測定する圧力センサと、前記サンプルガスを
    チャンバに送るために前記パイプラインに接続された第
    １の管路と、前記チャンバへのサンプルガスの流れを制
    御するために前記第１の管路に取り付けられた弁と、選
    択された割合で前記チャンバからサンプルガスを流す流
    量制御装置と、前記チャンバから前記流量制御装置にサ
    ンプルガスを送る第２の管路と、前記チャンバ内のサン
    プルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプラインの
    圧力に達した時点で前記弁を閉塞する制御部と、前記選
    択された割合で前記チャンバから流れるサンプルガスに
    対して、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パ
    イプライン内のパイプラインガス圧力の略半分よりも高
    い第１の圧力以下に低下すると計時を開始し、前記チャ
    ンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパ
    イプラインガス圧力の略半分よりも低い第２の圧力以下
    に低下すると計時を終了してその時間を測定するタイマ
    ーと、前記流量制御装置からサンプルガスを送る第３の
    管路と、前記圧力センサ、タイマーおよびリニア流量計
    からの信号を受信し、前記サンプルガスの質量流量に対
    するパイプラインを通過する際のパイプラインガスの質
    量流量の比率を算出する制御装置とからなることを特徴
    とするリニア流量計による質量流量測定装置。
  22. 【請求項２２】 前記サンプルガスが前記流量制御装置
    に流れる前にこのサンプルガスが通過するように前記第
    ２の管路に配置された固定容積部を有する第２のチャン
    バをさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載の
    リニア流量計による質量流量測定装置。
  23. 【請求項２３】 前記第２の管路に配置され、前記サン
    プルガスが前記第２のチャンバを流れる前にこのサンプ
    ルガスの圧力を減少させる圧力調整器をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項２２に記載のリニア流量計による
    質量流量測定装置。
  24. 【請求項２４】 前記チャンバは固定容積部の下流に配
    置された第２の部分を有し、かつ前記固定容積部から第
    ２の部分へのサンプルガスの流れを制御する第２の弁を
    さらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載のリニ
    ア流量計による質量流量測定装置。
  25. 【請求項２５】 パイプラインを通過するパイプライン
    ガスの体積流量を測定するリニア流量計と、サンプルガ
    スを収容する固定容積部を有し、かつこの収容時にサン
    プルガスを前記パイプライン内のパイプラインガスと実
    質的に同一温度に維持するチャンバと、このチャンバ内
    におけるサンプルガスの圧力を測定する圧力センサと、
    前記サンプルガスをチャンバに送るために前記パイプラ
    インに接続された第１の管路と、前記チャンバへのサン
    プルガスの流れを制御するために前記第１の管路に取り
    付けられた弁と、選択された割合で前記チャンバからサ
    ンプルガスを流す流量制御装置と、前記チャンバから前
    記流量制御装置にサンプルガスを送る第２の管路と、前
    記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン
    内のパイプラインの圧力に達した時点で前記弁を閉塞す
    る制御部と、前記選択された割合で前記チャンバから流
    れるサンプルガスに対して、前記チャンバ内のサンプル
    ガスの圧力が前記パイプライン内のパイプラインガス圧
    力の略半分よりも高い第１の圧力以下に低下すると計時
    を開始し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が前記
    パイプライン内のパイプラインガス圧力の略半分よりも
    低い第２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時
    間を測定するタイマーと、空気中で前記サンプルガスを
    火炎状態に燃焼させるバーナと、前記流量制御装置から
    前記バーナにサンプルガスを送る第３の管路と、火炎温
    度を測定する温度センサと、空気を前記バーナに送るエ
    ア導管と、このエア導管に配置されエア導管からの空気
    の流量を調節するエアバルブと、前記エア導管を通過す
    る際の空気の質量流量を測定するエア流量計と、前記圧
    力センサ、タイマー、リニア流量計、エア流量計および
    温度センサからの信号を受信して、最大温度で火炎が燃
    焼するように空気の流量を調節するエアバルブに伝送
    し、かつ前記パイプラインを通過する際のパイプライン
    ガスのエネルギー流量を算出する制御装置とからなるこ
    とを特徴とするリニア流量計によるエネルギー量測定装
    置。
  26. 【請求項２６】 前記サンプルガスが前記流量制御装置
    に流れる前にこのサンプルガスが通過するように前記第
    ２の管路に配置された固定容積部を有する第２のチャン
    バをさらに備えたことを特徴とする請求項２５に記載の
    リニア流量計によるエネルギー量測定装置。
  27. 【請求項２７】 前記第２の管路に配置され、前記サン
    プルガスが前記第２のチャンバを流れる前にこのサンプ
    ルガスの圧力を減少させる圧力調整器をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項２６に記載のリニア流量計による
    エネルギー量測定装置。
  28. 【請求項２８】 前記チャンバは固定容積部の下流に配
    置された第２の部分を有し、かつ前記固定容積部から第
    ２の部分へのサンプルガスの流れを制御する第２の弁を
    さらに備えたことを特徴とする請求項２５に記載のリニ
    ア流量計によるエネルギー量測定装置。
  29. 【請求項２９】 リニア流量計と、パイプラインから引
    き出されたサンプルガスを収容する固定容積Ｖの部分を
    有し、かつこの収容時にサンプルガスを前記パイプライ
    ン内のパイプラインガスと実質的に同一温度に維持する
    チャンバと、前記サンプルガスをチャンバに送る手段
    と、前記チャンバへのサンプルガスの流れを制御する弁
    と、選択された割合で前記チャンバからサンプルガスを
    流す流量制御装置と、前記チャンバ内におけるサンプル
    ガスの圧力を測定する圧力センサと、前記チャンバ内の
    サンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプライ
    ンの圧力に達した時点で前記弁を閉塞する手段と、前記
    チャンバ内における圧力が前記パイプライン内における
    パイプラインガスの圧力Ｐ L の略半分となる状態で、次
    の数式に示すある時間における前記チャンバ内の圧力の
    変化を求めるための手段と、 【数１０】 前記パイプラインを通過する際の体積流量を示す前記リ
    ニア流量計からの信号周波数ｆ t と前記圧力センサから
    の信号とを受信し、次の関係式 【数１１】 （但し、Ｋ t は前記リニア流量計の校正定数、ｂはガス
    圧力の第２ビリアル係数、ｃはガス圧力の第３ビリアル
    係数である。）に基づいて前記サンプルガスの質量流量
    に対する前記パイプラインを通過する際のパイプライン
    ガスの質量流量の比率 【数１２】 を算出する制御装置とからなることを特徴とするリニア
    流量計による質量流量測定装置。
  30. 【請求項３０】 リニア流量計によりパイプラインを通
    過するパイプラインガスの体積流量を測定し、固定容積
    Ｖの部分を有するチャンバに前記パイプラインから引き
    出されたサンプルガスを流し、前記サンプルガスがチャ
    ンバ内にある時にこのサンプルガスの温度を前記パイプ
    ライン内のパイプラインガスの温度と実質的に同一に維
    持し、前記チャンバ内における圧力が前記パイプライン
    内におけるパイプラインガスの圧力Ｐ L に達した時に前
    記チャンバへのサンプルガスの流れを止め、前記チャン
    バへのサンプルガスの流れが停止した後にこのチャンバ
    からサンプルガスを流すことでチャンバ内のサンプルガ
    スの圧力を減少させ、前記チャンバ内における圧力が前
    記パイプライン内におけるパイプラインガスの圧力Ｐ L
    の略半分となる状態で、次の数式に示すある時間におけ
    る前記チャンバ内の圧力の変化を求め、 【数１３】 次の関係式 【数１４】 （但し、ｆ t は前記パイプラインを通過する際の体積流
    量を示す前記リニア流量計からの信号周波数、Ｋ t は前
    記リニア流量計の校正定数、ｂはガス圧力の第２ビリア
    ル係数、ｃはガス圧力の第３ビリアル係数である。）を
    解くことによって、前記サンプルガスに対する前記パイ
    プラインを通過する際のパイプラインガスの質量流量の
    比率 【数１５】 を求めることを特徴とするリニア流量計による質量流量
    測定方法。
  31. 【請求項３１】 リニア流量計によりパイプラインを通
    過するパイプラインガスの体積流量を測定し、固定容積
    部を有するチャンバに前記パイプラインから引き出され
    たサンプルガスを流し、前記サンプルガスがチャンバ内
    にある時にこのサンプルガスの温度を前記パイプライン
    内のパイプラインガスの温度と実質的に同一に維持し、
    前記チャンバ内における圧力が前記パイプライン内にお
    けるパイプラインガスの圧力に達した時に前記チャンバ
    へのサンプルガスの流れを止め、前記チャンバへのサン
    プルガスの流れが停止した後にこのチャンバから選択さ
    れた割合でサンプルガスを流すことでチャンバ内のサン
    プルガスの圧力を減少させ、前記選択された割合で前記
    チャンバから流れるサンプルガスに対して、前記チャン
    バ内のサンプルガスの圧力が第１の圧力以下に低下する
    と計時を開始し、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力
    が第２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時間
    ｔ m を測定し、前記サンプルガスのエネルギー流量を測
    定し、前記サンプルガスの単位容積当りのエネルギー量
    を測定し、前記リニア流量計により測定された前記パイ
    プラインガスの体積流量と、前記時間ｔ m と、前記サン
    プルガスのエネルギー流量と、前記サンプルガスの単位
    容積当りのエネルギー量とに基づいて前記パイプライン
    を通過する際の調整されたパイプラインガスの体積流量
    を求め、決められた圧力と温度における体積流量に対応
    する前記調整された体積流量によって、前記パイプライ
    ンを通過する際のパイプラインガスのエネルギー流量を
    監視し、かつこのパイプラインガスの流量を示すことを
    特徴とするリニア流量計によるエネルギー量測定方法。
  32. 【請求項３２】 リニア流量計と、サンプルガスを収容
    する固定容積部を有し、かつこの収容時にサンプルガス
    をパイプライン内のパイプラインガスと実質的に同一温
    度に維持するチャンバと、前記サンプルガスをチャンバ
    に送る手段と、前記チャンバへのサンプルガスの流れを
    制御する弁と、選択された割合で前記チャンバからサン
    プルガスを流す流量制御装置と、前記チャンバ内におけ
    るサンプルガスの圧力を測定する圧力センサと、前記チ
    ャンバ内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内の
    パイプラインの圧力に達した時点で前記弁を閉塞する手
    段と、前記選択された割合で前記チャンバから流れるサ
    ンプルガスに対して、前記チャンバ内のサンプルガスの
    圧力が第１の圧力以下に低下すると計時を開始し、前記
    チャンバ内のサンプルガスの圧力が第２の圧力以下に低
    下すると計時を終了してその時間を測定するタイマー
    と、前記サンプルガスのエネルギー流量を測定するサン
    プルガスエネルギー流量計と、前記サンプルガスの単位
    体積当りのエネルギー量を測定する手段と、前記リニア
    流量計によって測定された体積流量、前記時間、前記サ
    ンプルガスのエネルギー流量、および前記サンプルガス
    の単位容積当りのエネルギー量に基づいて前記パイプラ
    インを通過する際の調整されたパイプラインガスの体積
    流量を算出する制御装置とからなり、決められた圧力と
    温度における体積流量に対応する前記調整された体積流
    量によって、前記パイプラインを通過する際のパイプラ
    インガスのエネルギー流量を監視し、かつこのパイプラ
    インガスの流量を示すように構成したことを特徴とする
    リニア流量計によるエネルギー量測定装置。
  33. 【請求項３３】 パイプラインを通過するパイプライン
    ガスの体積流量を測定するリニア流量計と、前記パイプ
    ラインから引き出されたサンプルガスを収容する固定容
    積部を有し、かつこの収容時にサンプルガスを前記パイ
    プライン内のパイプラインガスと実質的に同一温度に維
    持するチャンバと、前記サンプルガスをチャンバに送る
    手段と、前記チャンバへのサンプルガスの流れを制御す
    る弁と、選択された割合で前記チャンバからサンプルガ
    スを流す流量制御装置と、前記チャンバ内におけるサン
    プルガスの圧力を測定する圧力センサと、前記チャンバ
    内のサンプルガスの圧力が前記パイプライン内のパイプ
    ラインの圧力に達した時点で前記弁を閉塞する手段と、
    前記選択された割合で前記チャンバから流れるサンプル
    ガスに対して、前記チャンバ内のサンプルガスの圧力が
    前記パイプライン内のパイプラインガス圧力の半分に等
    しい第１の圧力以下に低下すると計時を開始し、前記チ
    ャンバ内のサンプルガスの圧力が前記第１の圧力よりも
    低い第２の圧力以下に低下すると計時を終了してその時
    間を測定するタイマーと、前記タイマーおよびリニア流
    量計からの信号を受取り、前記サンプルガスの質量流量
    に対するパイプラインを通過する際のパイプラインガス
    の質量流量の比率を求める制御手段とからなることを特
    徴とするリニア流量計による質量流量測定装置。
JP4308779A 1991-11-18 1992-11-18 リニア流量計による質量流量、エネルギー量測定方法およびその装置 Expired - Lifetime JPH0772694B2 (ja)

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