(57)【要約】【技術課題】１０ボルト未満の変調用電圧で動作できる家庭用ガスメータとして適したガスメータを提供する。【解決手段】ガスメータは、ガス流Ａを通過させる導管（１）と、導管（１）内のガス流をイオン化するために配置されたイオナイザ（２）とを備える。イオナイザの下流の変調電極構造（４）は、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調する。変調電極構造（４）の下流の第１の検出電極構造（８）および第２の電極構造（９）は、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出する。変調電極構造（４）および検出電極構造（８、９）は、少なくとも実質的成分がガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成できる。変調電極構造（４）および検出電極構造（８、９）は、ガス流を通過させる複数の開口がそれぞれ画成された一対の電極（５、６、１０、１１）を備えることができる。一方の極性のイオンを捕捉するように変調電極構造（４）を配置することによって、反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させることができる。この場合、検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極（１１）を少なくとも１つ備えることができる。イオン化ガス流がこの電極に対して移動すると電荷の再分布がこの電極において発生し、イオン分布を示す電流がこの電極（１１）と電荷発生源との間に発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスメータであって、
使用時にガス流を通過させる導管と、
使用時に前記導管内の前記ガス流をイオン化するために配置されたイオナイザと、
前記イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために配置された、前記イオナイザの下流の変調電極構造と、
前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の少なくとも第１の検出電極構造と、を備え、
前記変調電極構造および前記検出電極構造の少なくとも一方は、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成されることを特徴とするガスメータ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成されることを特徴とするガスメータ。
【請求項３】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記検出電極構造は、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成されることを特徴とするガスメータ。
【請求項４】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記発生した電界は前記ガス流の方向にほぼ平行であることを特徴とするガスメータ。
【請求項５】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は、前記ガス流の方向に対してほぼ直角に配置されたほぼ平らな電極を向かい合わせに一対備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項６】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記検出電極構造は、前記ガス流の方向に対してほぼ直角に配置されたほぼ平らな電極を向かい合わせに一対備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項７】
請求項５または６に記載のガスメータであって、前記電極は、前記ガス流の方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とするガスメータ。
【請求項８】
請求項５、６、または７に記載のガスメータであって、使用時に前記電極間に前記電界を発生させることを特徴とするガスメータ。
【請求項９】
請求項５乃至８の何れか１項に記載のガスメータであって、前記ガス流を通過させる複数の開口が前記電極のそれぞれに画成されていることを特徴とするガスメータ。
【請求項１０】
ガスメータであって、
使用時にガス流を通過させる導管と、
使用時に前記導管内の前記ガス流をイオン化するために配置されたイオナイザと、
前記イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために配置された、前記イオナイザの下流の変調電極構造と、
前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の少なくとも第１の検出電極構造と、を備え、
前記変調電極構造および前記検出電極構造の少なくとも一方は少なくとも１つの電極を備え、前記電極は前記ガス流の方向を横切って配置され、前記ガス流を通過させる複数の開口が前記電極に画成されていることを特徴とするガスメータ。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載のガスメータであって、前記電極がメッシュ形態であることを特徴とするガスメータ。
【請求項１２】
請求項９乃至１１の何れか１項に記載のガスメータであって、前記ガス流の方向を横切って配置され、前記ガス流を通過させる複数の開口が画成された一対の電極を備え、
前記対の一方の電極の前記開口は、前記対の他方の電極の前記開口に対して、前記ガス流の方向を横切る方向にずれていることを特徴とするガスメータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガスメータであって、前記対のそれぞれの電極の前記開口間の前記ずれは、前記電極の一方の隣接開口間の間隔の半分にほぼ等しいことを特徴とするガスメータ。
【請求項１４】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は上流の電極と下流の電極とを備え、前記イオン化ガス流における前記イオン分布を変調するために、使用時に各電極にそれぞれの変調用電位が印加され、
前記下流の電極に印加される前記変調用電位は、前記上流の電極に印加される前記変調用電位とは反対の極性であり、前記変調電極構造の下流において、前記上流の電極による前記電界が前記下流の電極による前記電界によって相殺されるように選択された大きさであることを特徴とするガスメータ。
【請求項１５】
ガスメータであって、
使用時にガス流を通過させる導管と、
使用時に前記導管内の前記ガス流をイオン化するために配置されたイオナイザと、
前記イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために配置された、前記イオナイザの下流の変調電極構造と、
前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の少なくとも第１の検出電極構造と、を備え、
前記変調電極構造は上流の電極と下流の電極とを備え、前記イオン化ガス流における前記イオン分布を変調するために、使用時に各電極にそれぞれの変調用電位が印加され、
前記下流の電極に印加される前記変調用電位は、前記上流の電極に印加される前記変調用電位とは反対の極性であり、前記変調電極構造の下流において、前記上流の電極による前記電界が前記下流の電極による前記電界によって相殺されるように選択された大きさであることを特徴とするガスメータ。
【請求項１６】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は、一方の極性のイオンを捕捉し、それによって反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させるように配置されることを特徴とするガスメータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のガスメータであって、前記検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極を少なくとも１つ備え、一方の極性のイオンの大部分を有する前記イオン化ガス流が前記電極に対して移動することによって前記電極において電荷の再分布を引き起こし、イオン分布を示す電流を前記電極と前記電荷発生源との間に発生させることを特徴とするガスメータ。
【請求項１８】
ガスメータであって、
使用時にガス流を通過させる導管と、
使用時に前記導管内の前記ガス流をイオン化するために配置されたイオナイザと、
前記イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために配置された、前記イオナイザの下流の変調電極構造と、
前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の少なくとも第１の検出電極構造と、を備え、
前記変調電極構造は、一方の極性のイオンを優先的に捕捉し、これによって反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させるように配置され、
前記検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極を少なくとも１つ備え、使用時に一方の極性のイオンの大部分を有する前記イオン化ガス流が前記電極に対して移動することによって前記電極に電荷の再分布を引き起こし、イオン分布を示す電流を前記電極と前記電荷発生源との間に発生させることを特徴とするガスメータ。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載のガスメータであって、前記電荷発生源が地電位であることを特徴とするガスメータ。
【請求項２０】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記第１の検出電極構造の下流に第２の検出電極構造をさらに備え、各検出電極構造は、前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するように配置されることを特徴とするガスメータ。
【請求項２１】
ガスメータであって、
使用時にガス流を通過させる導管と、
使用時に前記導管内の前記ガス流をイオン化するために配置されたイオナイザと、
前記イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために配置された、前記イオナイザの下流の変調電極構造と、
前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の少なくとも第１の検出電極構造と、
前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の第２の検出電極構造と、
を備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項２２】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記第１の検出電極構造は一方の極性のイオンを優先的に捕捉するように配置され、前記第２の検出電極構造は反対極性のイオンを優先的に捕捉するように配置されることを特徴とするガスメータ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のガスメータであって、前記第１の検出電極構造は間隔を置いて配置された一対の電極を備え、前記イオン化ガス流からイオンを捕捉してイオン分布を示す電流を発生させるために、使用時に前記電極間に電界が印加されることを特徴とするガスメータ。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載のガスメータであって、前記第２の検出電極構造は間隔を置いて配置された一対の電極を備え、前記イオン化ガス流からイオンを捕捉してイオン分布を示す電流を発生させるために、使用時に前記電極間に電界が印加されることを特徴とするガスメータ。
【請求項２５】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造に印加される前記変調用電圧は、周波数が１０Ｈｚ未満であることを特徴とするガスメータ。
【請求項２６】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造に印加される前記変調用電圧は、交流１０ボルト未満であることを特徴とするガスメータ。
【請求項２７】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記イオナイザが放射線源を備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項２８】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記メータが電池式であることを特徴とするガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容積式ガス計量の分野に関する。本願明細書に記載のガス計量技術は、住宅用都市ガスメータでの使用に特に適している。
【背景技術】
【０００２】
住宅用の容積式ガスメータの殆どはダイアフラムガスメータである。これは、完全サイクルごとに固定容量のガスを通過させる容積移送原理で動作する機械式装置である。機械式メータは、平常動作中に摩耗するため、時間と共に精度が下がり、遂には完全に故障する可能性もある。自動計測（ＡＭＲ）の加速的普及は、消費量情報の自動読み取りを可能にするために、極めて多くの場合、何らかの形の符号化器を機械的な読みにインタフェースさせる必要があることを意味する。
【０００３】
ガス消費量の測定値を電子形態で直接入手できる、可動部を含まないガスメータ、すなわち静的ガスメータを提供することが望ましい。このような実装から得られる他の利点としては、使用時間、ピーク需要、またはガス価格設定の地理的格差に基づくより複雑な料金表を設定できること、あるいは他の住宅用エネルギー源、たとえば電気、石油、または再生可能エネルギー資源など、と情報を共有できることが挙げられる。
【０００４】
３種類の静的容積式ガスメータが開発されている。第１は、超音波による飛行時間型メータである。これは、この種のメータの高コストを負担できる隙間市場向けに市販されている。第２の公知技術は、熱式質量流量メータである。これは、当該分野に比較的最近加わったものであり、バイパス方式と微細加工されたセンサとを使用する。第３の種類は、１９５０年代に開発された流体振動子式メータである。これらの計量技術はどれも、機械式メータより高価であるという欠点があり、さらにかなりの電池電力を必要とし、このためコストがさらに増加する。
【０００５】
米国特許第３，６８８，１０６号（ブレイン（Ｂｒａｉｎ））明細書には、ダクト内のガスの速度を測定するためのメータが記載されている。このメータは、イオン発生源と２つのイオンコレクタとを有し、ダクト内のガスは最初にイオン化され、次にコレクタを通過する。電圧パルスを第１のコレクタに印加し、このパルスと第２のコレクタで収集されるイオン数に及ぼされた影響との間の隔たりを測定することによってガス速度を求める。第２のコレクタにおいてパルス間に収集されたイオン数を求めることによってガス密度を測定し、速度と密度の積から質量流量を求める。このシステムにおいては、第１のコレクタに印加される電圧パルスは１００Ｈｚの方形波であり、１２０ボルトの電圧が第２のコレクタの両端に印加される。高電圧および高変調周波数であるため、この設計は、家庭用ガスメータに必要な低電圧の電池式運転には適さない。米国特許第３，８４２，６７０号および米国特許第２，６３２，３２６号の明細書には、イオン化速度式ガスメータの他の構成が記載されている。
【０００６】
米国特許第３，６８８，１０６号（ブレイン）明細書に記載されている一般型ガスメータであって、標準の電池によって経済的に給電できるように数ボルトの動作電圧で機能できるガスメータを提供することが望ましいであろう。ただし、ブレインが説明している計量構造では、各コレクタからガス流へのインピーダンスを皆無にするか、または殆ど無くすために、各コレクタの電極間を十分に離す必要がある。したがって、このメータを機能させるために十分大きな電界を各コレクタに与えるには、１００ボルトを超える動作電圧を必要とする。この同じ電界を数ボルトの動作電圧で発生させるには、ブレイン式メータを取り付けるダクトの直径を１００分の１にする必要があり、家庭用のガス供給の流れを著しく妨げることになろう。
【０００７】
本発明は、少なくとも好適な複数の実施態様において、ガスの速度場とイオン化分布とが作用し合って被検出信号を変化させるという根本原理を用いた、イオン化ガス流の電気的操作および検出の原理に基づき動作する、改良された容積式ガスメータを提供しようとするものである。特定の実施態様において、本ガスメータは、全国または地域供給網からのガス使用量の計量に特に適している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、住宅用都市ガスメータとして特に適した、ガス消費量の測定値を電子形態で直接入手できる、可動部を含まないガスメータ、すなわち静的ガスメータを提供するのが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明においては、ガス流を通過させる導管と、使用時にこの導管内のガス流をイオン化するように配置されたイオナイザと、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するためにイオナイザの下流に配置された変調電極構造と、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するために変調電極構造の下流に配置された少なくとも第１の検出電極構造とを備えるガスメータにおいて、変調電極構造および前記検出電極構造の少なくとも一方は、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成されることを特徴とするものである。
【００１０】
更に、請求項２に記載の発明においては、少なくとも実質的成分がガス流の方向に平行な電界を発生させるように変調電極構造が構成されることを特徴とするものである。電界がガス流の方向に対して、従来技術のように直角ではなく、平行になるため、電極構造の電極間の間隔を変えることによって、この間隔の変更によって導管内のガス流に影響を及ぼすことなく、電界強度を調整することができる。このため、本ガスメータの流体力学要件を電気的要件から独立させることができるため、家庭用ガスメータ用として十分な低電圧で動作できるガスメータを作成できる。少なくとも実質的成分がガス流の方向に平行な電界を発生させるように変調電極構造を構成しうるので、たとえば下流のイオン化ガス流に特定の極性のイオンを選択しうる。
【００１１】
更に、請求項３に記載の発明においては、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように検出電極構造が構成されることを特徴とするものである。少なくとも実質的成分がガス流の方向に平行な電界を発生させるように検出電極構造を構成しうるので、たとえば特定の極性のイオンを選択的に検出しうる。
【００１２】
更に、請求項４に記載の発明においては、発生させた電界はガス流の方向にほぼ平行であることを特徴とするものである。ただし、電界がガス流の方向にほぼ平行であることは必須ではない。たとえば、電界は、ガス流の方向にほぼ平行な成分と、ガス流の方向にほぼ直角な成分とを含んでもよい。
【００１３】
更に、請求項５に記載の発明においては、変調電極構造は、ガス流の方向にほぼ直角に配置されたほぼ平らな電極を向かい合わせに一対備えることを特徴とするものである。「一対」の電極とは、これらの電極が同じであることを示唆するものではないが、両電極を同じにしてもよい。変調電極構造は何れか適切な形状および構成にしうる。たとえば、電極構造を弓状、半円筒、半球形などにしてもよい。
【００１４】
更に、請求項６に記載の発明においては、検出電極構造は、ガス流の方向にほぼ直角に配置されたほぼ平らな電極を向かい合わせに一対備えることを特徴とするものである。「一対」の電極とは、これらの電極が同じであることを示唆するものではないが、両電極を同じにしてもよい。検出電極構造は何れか適切な形状および構成にしうる。たとえば、電極構造を弓状、半円筒、半球形などにしてもよい。
【００１５】
更に、請求項７に記載の発明においては、電極はガス流の方向に間隔を置いて配置されることを特徴とするものである。通常、電極の間隔は１ｍｍ未満であり、０．２５ｍｍ未満であることが好ましい。
【００１６】
更に、請求項８に記載の発明においては、使用時に電極間に電界を発生させることを特徴とするものである。
【００１７】
更に、請求項９に記載の発明においては、ガス流を通過させる複数の開口が電極にそれぞれ画成されることを特徴とするものである。これは、本質的に新規構成であると考えられる。
【００１８】
更に、請求項１０に記載の発明においては、使用時にガス流を通過させる導管と、使用時にこの導管内のガス流をイオン化するように配置されたイオナイザと、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するためにイオナイザの下流に配置された変調電極構造と、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するために変調電極構造の下流に配置された少なくとも第１の検出電極構造とを備えるガスメータにおいて、変調電極構造および検出電極構造の少なくとも一方は、ガス流の方向を横切って配置された、ガス流を通過させる複数の開口が画成された電極を少なくとも１つ備えることを特徴とするものである。開口の数は、１０より多くてもよい。
【００１９】
更に、請求項１１に記載の発明においては、電極がメッシュ形態であることを特徴とするものである。したがって、ガス流が電極を通過できるように電極が構成される。このため、メータを通るガスの流れを損なうことなく、所期の電気または電磁効果が実現されるように電極を配置できる。
【００２０】
電極は、ガス流の方向を横切って配置される。つまり、電極は、ガス流の方向に平行ではない。したがって、ガス流は、電極にある程度にぶつかる。一般に、電極は、ガス流の方向に対して直角に配置される。このため、イオン化ガス流の電気的変調または検出は、ガスメータの空間分解能、ひいては検出精度、が最大になるように、導管に沿ってできる限り最短距離で行われる。さらに、直角に配置された電極は、ガス流を導管の壁に向けて偏向させにくい。
【００２１】
電極は、複数の導体を備え、隣接導体間の空間によって開口が設けられてもよい。これらの導体は、単一ユニットとして形成する必要はなく、複数の個別導体によって設けられてもよい。ただし、１つの電極の各導体は、使用時にすべて同じ電位に接続される。したがって、電極は、複数のワイヤの配置、たとえば複数の平行ワイヤ、の形態を取ってもよい。あるいは、電極は、複数の開口が形成された、一般には金属製の、単一体の形態を取ってもよい。これらの開口は、成形、切断、エッチング、打ち抜き、または他の方法によって金属に画成しうる。これらの開口は、穴、長穴、穿孔、または何れか適切な他の開口でもよい。
【００２２】
好適な配置において、電極はメッシュまたは格子の形態である。一般に、格子は、隣接導体間に画成された開口の規則的配列である。この配列は、一次元に延在する、たとえば平行長穴の格子でも、または二次元に延在する、たとえば水平および垂直導体の格子でもよい。
【００２３】
このメッシュのピッチは、電極の電気効率を最大化するように選択しうる。本発明の複数の実施態様において、メッシュのピッチは５ｍｍ未満であり、３ｍｍ未満であることが好ましい。メッシュの充填率は、最大のガス流を保証するために、できる限り小さいことが望ましい。本発明の複数の実施態様において、メッシュの充填率は３０％未満であり、２０％未満であることが好ましい。通常、変調電極構造および検出電極構造用の電極の構成は、変調または検出効率を最大化するように選択される。ただし、たとえば製造上の便宜のために、各電極を同じにしてもよい。
【００２４】
更に、請求項１２に記載の発明においては、ガス流の方向を横切って配置された、ガス流を通過させる複数の開口が画成された一対の電極を備えるガスメータにおいて、電極対の一方の電極の開口は、この電極対の他方の電極の開口に対して、ガス流の方向を横切る方向にずれていることを特徴とするものである。一般に、これらの電極は同じであるが、このことは必須ではない。この配置にすると、電極間の電界が各電極の面に直角な方向の成分を含むことができるので特に好都合である。これは、これらの電極が変調電極である場合に特に好都合である。その理由は、各電極の面に直角な方向の電界成分によってイオンがこれらの電極に向けて導かれて捕捉されやすくなるため、電極構造の変調効果が増すからである。
【００２５】
この一対の電極は、ガス流の方向に間隔を置いて配置される。あるいは、これらの電極はほぼ共面であってもよい。たとえば、一方の電極の各導体を他方の電極の導体間の空間（開口）に配置してもよい。言い換えると、両電極を互いに噛み合わせてもよい。この種の配置によって、電極構造が発生させる電界をガス流の方向に完全に直角にしてもよい。
【００２６】
更に、請求項１３に記載の発明においては、対を構成するそれぞれの電極の開口間のずれは、これらの電極の一方の隣接開口間の間隔の半分にほぼ等しいことを特徴とするものである。このため、各電極の面に直角な方向の如何なる電界成分も最大化される。
【００２７】
更に、請求項１４に記載の発明においては、変調電極構造は、上流の電極と下流の電極とを備え、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために、使用時に各電極にそれぞれの変調用電位が印加され、下流の電極に印加される変調用電位は、上流の電極に印加される変調用電位とは反対の極性でありし、変調電極構造の下流において上流の電極による電界が下流の電極による電界によって相殺されるように選択された大きさであることを特徴とするものである。これは、本質的に新規構成であると考えられる。
【００２８】
更に、請求項１５に記載の発明においては、使用時にガス流を通過させる導管と、使用時にこの導管内のガス流をイオン化するように配置されたイオナイザと、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するためにイオナイザの下流に配置された変調電極構造と、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するために変調電極構造の下流に配置された少なくとも第１の検出電極構造とを備えるガスメータにおいて、変調電極構造は上流の電極と下流の電極とを備え、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するために使用時に各電極にそれぞれの変調用電位が印加され、下流の電極に印加される変調用電位は、上流の電極に印加される変調用電位とは反対の極性であり、変調電極構造の下流において上流の電極による電界が下流の電極による電界によって相殺されるように選択された大きさであることを特徴とするものである。この配置により、これらの変調用電位を用いることによって、変調電極構造に対応する電界が検出電極構造の動作に直接影響しないことが保証される。
【００２９】
更に、請求項１６に記載の発明においては、一方の極性のイオンを優先的に捕捉するように変調電極構造を配置することによって、反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させることを特徴とするものである。変調用交番電位をこの変調電極構造に印加することによって、変調電極構造が一方の極性のイオンとこれに続く反対極性のイオンとを順次捕捉することによって交番極性のイオンの大部分を有する領域の連なりを含むイオン化ガス流を発生させるようにしてもよい。このため、ガス流は交番信号によって符号化される。変調用電位と検出電極構造で受信された信号間の遅延の比較によって、導管を通るガスの流速が示される。
【００３０】
更に、請求項１７に記載の発明においては、検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極を少なくとも１つ備え、一方の極性のイオンの大部分を有するイオン化ガス流がこの電極に対して移動することによってこの電極に電荷の再分布を引き起こし、イオン分布を示す電流をこの電極と電荷発生源との間に発生させることを特徴とするものである。これは、本質的に新規構成であると考えられる。
【００３１】
更に、請求項１８に記載の発明においては、使用時にガス流を通過させる導管と、使用時にこの導管内のガス流をイオン化するように配置されたイオナイザと、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するためにイオナイザの下流に配置された変調電極構造と、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するために変調電極構造の下流に配置された少なくとも第１の検出電極構造とを備えるガスメータにおいて、一方の極性のイオンを捕捉することによって反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させるように変調電極構造が配置され、検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極を少なくとも１つ備え、使用時に一方の極性のイオンの大部分を有するイオン化ガス流がこの電極に対して移動することによって電荷の再分布をこの電極に引き起こし、イオン分布を示す電流をこの電極と電荷発生源との間に発生させることを特徴とするものである。
【００３２】
更に、請求項１９に記載の発明においては、電荷発生源が地電位であることを特徴とするものである。
【００３３】
本発明のこの局面によると、検出電極構造は、電極構造における電荷の再分布によって発生した電流によって、通過するイオン化ガス流を検出する。このガス流は交番極性でもよい。これは、検出電極構造の電極間に電界を必要としないという重要な利点を有する。さらに、イオンを捕捉せずに検出が行われるので、このような検出電極構造の連なりを導管に沿って配置しうる。
【００３４】
この配置では、検出電極構造に備える電極を１つだけにし、通過するイオン化ガス流に対してこの電極を反応させることが可能である。ただし、特定の一実施態様においては、検出電極構造は、電荷発生源にそれぞれ接続された上流の電極および下流の電極を備える。上流の電極が下流の電極をイオン化ガス流の接近から遮蔽するため、より明確な検出信号が下流の電極から提供される。
【００３５】
更に、請求項２０に記載の発明においては、第２の検出電極構造を第１の検出電極構造の下流に備え、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するように各検出電極構造が配置されることを特徴とするものである。これは、本質的に新規構成であると考えられる。
【００３６】
更に、請求項２１に記載の発明においては、使用時にガス流を通過させる導管と、使用時にこの導管内のガス流をイオン化するように配置されたイオナイザと、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調するためにイオナイザの下流に配置された変調電極構造と、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するように配置された、変調電極構造の下流の第１の検出電極構造と、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するように配置された、変調電極構造の下流の第２の検出電極構造とを備えることを特徴とするものである。
【００３７】
第２の検出電極構造を設けることによって、ガスメータのダイナミックレンジを大きくすることができる。したがって、第１の検出電極構造は、相対的に低流速のイオン分布を検出するように配置し、第２の検出電極構造は、イオン雲が同じ時間の間にさらに移動する場合に、より高流速のイオン分布を検出するように配置してもよい。特定の実施態様において、変調電極構造から第１の検出電極構造までの距離は、１０ｍｍ未満でもよい。特定の実施態様において、変調電極構造から第２の検出電極構造までの距離は、５０ｍｍより大きくてもよい。一般に、変調電極構造から第２の検出電極構造までの距離は、１００ｍｍ未満である。
【００３８】
更に、請求項２２に記載の発明においては、第１の検出電極構造は、一方の極性のイオンを優先的に捕捉するように配置され、第２の検出電極構造は、反対極性のイオンを優先的に捕捉するように配置されることを特徴とするものである。この配置において、第１の検出電極構造は一方の極性のイオンを選択的に捕捉し、第２の検出電極構造は、もう一方の極性を選択的に捕捉する。このため、各検出電極構造は、それぞれ独立した固有のイオン流を検出対象として受け取るため、第２の検出電極構造における信号は第１の検出電極構造の動作によって弱められない。このため、両検出電極構造は、同一のイオン流で動作できる。
【００３９】
更に、請求項２３に記載の発明においては、第１の検出電極構造は、間隔を置いて配置された一対の電極を備え、イオン化ガス流からイオンを捕捉してイオン分布を示す電流を発生させるために使用時にこれらの電極間に電界が印加されることを特徴とするものである。
【００４０】
更に、請求項２４に記載の発明においては、第２の検出電極構造は、間隔を置いて配置された一対の電極を備え、イオン化ガス流からイオンを捕捉してイオン分布を示す電流を発生させるために使用時にこの電極間に電界が印加されることを特徴とするものである。
【００４１】
本ガスメータは、３つ以上の検出電極構造を備えることが望ましい場合は、そうすることもできる。
【００４２】
更に、請求項２５に記載の発明においては、変調電極構造に印加される変調用電圧の周波数が１０Ｈｚ未満であることを特徴とするものである。
【００４３】
更に、請求項２６に記載の発明においては、変調電極構造に印加される変調用電圧が交流１０ボルト未満であることを特徴とするものである。さらに、検出電極構造がある場合に、この検出電極構造に印加される電圧は、通常、直流１０ボルト未満である。これらの動作パラメータを有する本ガスメータは、電池駆動の動作に適している。
【００４４】
本発明によるガスメータは、家庭用都市ガスメータとしての使用に適している。これは、利用者の敷地において全国、地域、または多国間ガス供給網に接続でき、利用者のガス使用量に関する情報を課金用に十分な精度で網運用者に提供するガスメータであることを意味する。ただし、本発明によるガスメータは、ガスの量、流速、および／または速度を測定するために他の状況でも使用しうる。
【００４５】
更に、請求項２７に記載の発明においては、イオナイザが放射線源であることを特徴とするものである。ただし、他のイオナイザ、たとえば放電によって動作するイオナイザ、を使用することもできる。
【００４６】
更に、請求項２８に記載の発明においては、ガスメータが電池式であることを特徴とするものである。
【００４７】
導管は、一般には管であり、断面は円形でもよい。本発明の複数の実施態様において、管の幅（直径）は３０ｍｍ未満である。
【００４８】
本発明をガスメータとして定義してきたが、本発明は、本願明細書に記載されているようなガス計量手段およびガス計量方法にも及ぶ。
【００４９】
以下に、本発明の実施形態を単なる例示として添付図面を参照しながら説明する。
【００５０】
本発明のさまざまな実施形態において、対応する部分には対応する参照数字が使用されている。
【発明の効果】
【００５１】
本発明は以上のように、電界がガス流の方向に対して、従来技術のように直角ではなく、平行になるため、電極構造の電極間の間隔を変えることによって、導管内のガス流に影響を及ぼすことなく、電界強度を調整することができる。このため、流体力学要件を電気的要件から独立させることができるため、家庭用ガスメータ用として十分な低電圧で動作できるガスメータを作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
図１は、本発明の第１の実施形態によるガスメータを模式的に示す。ガスメータは、矢印Ａで示すガス流を通過させる導管１を備える。この実施形態において、導管は、内径２３ｍｍの円筒状の管である。導管内のガス流をイオン化するために、管１の側面にイオナイザ２が配置されている。この実施形態において、イオナイザ２は、家庭用煙探知機に使用される種類の、銀フォイルまたは金フォイル内に閉じ込められた１μＣｉアメリシウム２４１放射線源である。線源２の放出率は、一般に秒当たり３７，０００アルファ粒子であり、空気中での範囲は３ｃｍである。イオン化効率は、アルファ粒子当たり２００，０００イオン対であり、１００ｍｓ以内での再結合は５０％である。放射線源２は、その直近のガスをイオン化してイオン化雲３を形成する。イオン化雲３は、ガス流によって管１内を運ばれる。
【００５３】
変調電極構造４は、放射線源２の下流の管１内に設けられる。変調電極構造４は、イオン化雲が変調電極構造４の下流において識別可能であるように、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調する。この実施形態において、変調電極構造４は、上流の電極５と下流の電極６とを備える。図２に示すように、各電極５、６は、金属板から適切な方法で切り取られたメッシュ（または格子）である。電極５、６の直径は、管１の内径に対応する。電極５、６は、管１の軸、ひいてはガス流の方向、に直角に配置されている。電極５、６の厚みは０．２ｍｍ、ピッチｐは１ｍｍ以下である。電極の充填率（メッシュ材料の面積率）は、２０％以下である。
【００５４】
この実施形態において、上流の変調電極５と下流の変調電極６との間の間隔は、０．１２５ｍｍである。図１に示すように、変調電極５、６の間に印加される変調用電圧は可変である。変調用電圧は、振幅が最大１０ボルト、周波数が１ヘルツから４ヘルツの方形波である。印加された変調用電圧によって、変調電極５、６間に電界が発生する。図１に示すように、上流の変調電極５および下流の変調電極６のメッシュは、一方の電極の隙間の間の導体７が他方の電極の隙間に位置合わせされるように、またこの逆の関係でも位置合わせされるように、メッシュのピッチの半分に等しい量だけ相対的にずれている。このため、変調電極５、６間の電界の最大成分は、ガス流の方向（管１の軸）に対して直角である。２つの電極５、６間の電界がガス流の方向に完全に直角になるように、各電極５、６の各導体７がガス流の方向に直角な同一面において交互に配置されて他方の電極の導体間に挟まれると理想的である。ただし、このような配置は、変調電極構造４が極めて複雑になるため、製造が困難かつ高コストになる。電極５、６をガス流の方向に間隔を置いて配置し、メッシュをずらすことによって、製造の容易さと動作効率との間の妥協点に達する。
【００５５】
変調電極５、６間に印加される変調用電圧がゼロ以外であると、発生した電界によってイオン雲３内の陽および陰のイオンがそれぞれ変調電極５、６に向かって導かれ、変調電極５、６で捕捉される。電界の高成分がガス流の方向に直角であると、変調電極５、６にそれぞれ向かうイオンの逸脱が最大になる。周期的な変調用電圧の作用により、高イオン密度および低イオン密度の領域が変調電極構造４の下流のガス流に順次発生する。これらの領域を検出することによって、以下に説明するように、各領域の飛行時間、ひいてはガスの流速、を求めることができる。
【００５６】
図１のガスメータは、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するために、変調電極構造４の下流の管１内に第１の検出電極構造８と第２の検出電極構造９とを備える。第２の電極構造９は、第１の検出電極構造８の下流に位置付けられている。この実施形態において、第１および第２の検出電極構造８、９は、上流の電極１０と下流の電極１１とをそれぞれ備える。各電極１０、１１は、図２に示すように、金属板から適切な方法で切り取られたメッシュ（または格子）を一般的な形態として有する。電極１０、１１の直径は管１の内径に対応する。電極１０、１１は、管１の軸、ひいてはガス流の方向、に直角に配置されている。電極１０、１１の厚みは０．２ｍｍ、ピッチｐは２ｍｍである。電極の充填率（メッシュ材料の面積率）は、１０％以下である。
【００５７】
この実施形態において、上流の検出電極１０と下流の検出電極１１との間の間隔は、０．１２５ｍｍである。図１に示すように、上流の検出電極１０および下流の検出電極１１のメッシュは位置合わせされている。このため、検出電極１０、１１間の電界の最大の成分は、ガス流（管１の軸）の方向に平行である。このため、電極１０、１１の間隔を変えることによって、導管１内の流体の流れに影響を及ぼさずに、検出電極１０、１１間の電界強度を変えることができる。
【００５８】
図１に示すように、検出用電圧が検出電極１０、１１の間に印加される。この実施形態において、検出用電圧は直流＋３ボルトの定電圧であり、電界を検出電極１０、１１間に発生させる。第１の検出電極構造８の場合、上流の検出電極１０は地電位に接続され、下流の検出電極１１は直流＋３ボルトに接続される。第２の検出電極構造９の場合、下流の検出電極１１は地電位に接続され、上流の検出電極１０は直流＋３ボルトに接続される。したがって、第２の検出電極構造９の検出電極１０、１１間の電界の方向は、第１の検出電極構造８の電界の方向の逆になる。
【００５９】
第１の検出電極構造８の下流の電極１１と第２の検出電極構造９の上流の電極１０とは、同一電位であることが分かるであろう。この結果、これらの２つの電極間には電界が存在しないので、これらの電極間のイオン輸送は、ガス流によるものに限られ、電気的効果によるものはないため、高精度のガス流測定に役立つ。さらに、変調電極構造４の下流の電極６および第１の検出電極構造９の上流の電極１０をどちらも同一（地）電位にすることによって、これらの２つの電極間に電界を一切発生させないことも可能である。
【００６０】
第１の検出電極構造８は、陽イオンを優先的に捕捉する。この陽イオンは、下流の陽電極１１と上流の接地電極１０との間の電界によって減速される。この同じ電界は、第１の検出電極構造８を通過する陰イオンを加速するために働く。減速される陽イオンは、上流の接地電極１０に到達すると、接地から電流として引き込まれた電子によって中和される。この電流を電流計１２または他の電流測定装置で測定できる。
【００６１】
第２の電極構造９は、陰イオンを捕捉する。この陰イオンは、上流の陽電極１０と下流の接地電極１１との間の電界によって減速される。減速される陰イオンは上流の陽電極１０によって捕捉され、電流を発生させる。この電流を電流計１２または他の電流測定装置によって測定できる。このため、本ガスメータは、実質上、２つの独立した測定チャネルを有する。すなわち、第１の検出電極構造８における陽イオン、および第２の検出電極構造９における陰イオンである。
【００６２】
変調電極構造４の下流の電極６と第１の検出電極構造８の上流の電極１０との間の距離は、８ｍｍである。変調電極構造４の下流の電極６と第２の検出電極構造９の上流の電極１０との間の距離は、７０ｍｍである。２つの検出電極構造８、９を離して設けると、ガスメータのダイナミックレンジが大きくなる。家庭用の場合、所定の精度を必要とする一般的なガス流測定範囲は、１時間当たり４０リットルと１時間当たり６，０００リットルとの間であり、このダイナミックレンジは１５０：１である。本発明のこの実施形態によると、第１の検出電極構造８は、低流速を求めるために使用される。ここでは、変調されたイオン雲から再結合により多くのイオンが失われる前に、変調されたイオン雲を検出する必要がある。第２の検出電極構造９は、高流速を求めるために使用される。ここでは、変調されたイオン雲がメータ全体を通過する前に、変調されたイオン雲を検出する必要がある。両方の検出電極構造８、９からの信号を用いることによって、メータの精度を測定範囲全体にわたって最大化できる。
【００６３】
図３は、本発明の第２の実施形態によるガスメータを模式的に示す。本ガスメータは、矢印Ａで示すガス流を通過させる導管１を備える。この実施形態において、この導管は、内径２３ｍｍの円筒状の管である。この導管内のガス流をイオン化するために、管１の側面にイオナイザ２が配置されている。この実施形態において、イオナイザ２は、家庭用煙探知機に使用される種類の、銀フォイルまたは金フォイル内に閉じ込められた１μＣｉアメリシウム２４１放射性線源である。線源２の放出率は、一般に、秒当たり３７、０００アルファ粒子であり、空気中での範囲は３ｃｍである。イオン化効率は、アルファ粒子当たり２００，０００イオン対であり、１００ｍｓ以内での再結合は５０％である。放射線源２は、その直近のガスをイオン化してイオン化雲３を形成する。イオン化雲３は、ガス流によって管１内を運ばれる。
【００６４】
放射線源２の下流の管１内に変調電極構造４が設けられている。変調電極構造４は、イオン化雲が変調電極構造４の下流において識別可能であるように、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調する。この実施形態において、変調電極構造４は、上流の電極５と下流の電極６とを備える。図２に示すように、各電極５、６は、金属板から適切な方法で切り取られたメッシュ（または格子）である。電極５、６の直径は、管１の内径に対応する。電極５、６は、管１の軸、ひいてはガス流の方向、に直角に配置されている。電極５、６の厚みは０．２ｍｍ、ピッチｐは１ｍｍ以下である。電極の充填率（メッシュ材料の面積率）は、２０％以下である。
【００６５】
この実施形態において、上流の変調電極５と下流の変調電極６との間の間隔は０．１２５ｍｍである。図３に示すように、上流の変調電極５および下流の変調電極６のメッシュは位置合わせされている。このため、変調電極５、６間の電界の最大成分は、ガス流の方向（管１の軸）に平行である。このため、変調電極５、６の間隔を変えることによって、導管１内の流体の流れに影響を及ぼさずに、検出電極５、６間の電界強度を変えることができる。
【００６６】
図３に示すように、変調用交番電圧が変調電極５、６の間に印加される。この変調用電圧は、振幅が最大１０ボルト、周波数が１ヘルツから４ヘルツの方形波である。印加された変調用電圧によって、変調電極５、６間に電界が発生する。上流の変調電極５が下流の変調電極６に対して陽であると、上流の変調電極５はイオン雲３から陰イオンを捕捉し、変調電極構造４を通る陽イオンを加速する。このため、変調電極構造４の下流のイオン雲は、主に陽イオンを含む。上流の変調電極５が下流の変調電極６に対して陰であると、上流の変調電極５はイオン雲３から陽イオンを捕捉し、変調電極構造４を通る陰イオンを加速する。このため、変調電極構造４の下流のイオン雲は、主に陰イオンを含む。変調用交番電圧の作用により、陽イオン密度の領域と陰イオン密度の領域とが変調電極構造４の下流のガス流に順次発生する。これらの領域を検出することによって、以下に説明するように、各領域の飛行時間、ひいてはガスの流速、を求めることができる。
【００６７】
図３のガスメータは、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出するために、変調電極構造４の下流の管１内に第１の検出電極構造８と第２の電極構造９とを備える。第２の電極構造９は、第１の検出電極構造８の下流に位置付けられている。この実施形態において、第１および第２の検出電極構造８、９は、上流の電極１０と下流の電極１１とをそれぞれ備える。各電極１０、１１は、図２に示すように、金属板から適切な方法で切り取られたメッシュ（または格子）を一般的な形態として有する。電極１０、１１の直径は、管１の内径に対応する。電極１０、１１は、管１の軸、ひいてはガス流の方向に直角に配置されている。電極１０、１１の厚みは０．２ｍｍ、ピッチｐは２ｍｍである。電極の充填率（メッシュ材料の面積率）は、１０％以下である。
【００６８】
この実施形態において、上流の検出電極１０と下流の検出電極１１との間の間隔は０．１２５ｍｍである。図３に示すように、上流の検出電極１０および下流の検出電極１１のメッシュは位置合わせされている。このため、電極１０、１１の相対的電気特性を変えることによって、導管１内の流体の流れに影響を及ぼさずに、検出電極１０、１１間の電界強度を変えることができる。
【００６９】
図３に示すように、検出電極１０、１１はそれぞれ地電位に接続される。陽イオン密度の領域と陰イオン密度の領域とが順次検出電極構造８、９に近づいて通り過ぎてゆくとき、上流の検出電極１０内でゼロ電位を維持するために、電荷の再分布が電極１０内で発生する。この電荷の再分布によって、電極１０と地電位との間に電流が流れる。同様に、下流の検出電極１１内でゼロ電位を維持するために、電荷の再分布が電極１１内で発生する。この電荷の再分布によって、下流の検出電極１１と地電位との間に電流が流れる。この電流を電流計１２または他の電流測定装置で測定できる。この電流は交番信号の形態を取るので、変調用電圧との比較によってイオン雲の飛行時間を求めることができる。下流の検出電極１１は、再分布電流の測定のために選択される。その理由は、上流の検出電極１０が下流の検出電極１１をイオン分布の接近から電磁的に遮蔽するため、陽イオン分布と陰イオン分布との間の遷移は、上流の検出電極１０に比べ、下流の検出電極１１においてより顕著であるからである。
【００７０】
変調電極構造４の下流の電極６と第１の検出電極構造８の上流の電極１０との間の距離は、８ｍｍである。変調電極構造４の下流の電極６と第２の検出電極構造９の上流の電極１０との間の距離は、７０ｍｍである。２つの検出電極構造８、９を離して設けると、ガスメータのダイナミックレンジが大きくなる。家庭用の場合、所定の精度を必要とする一般的なガス流測定範囲は、１時間当たり４０リットルと１時間当たり６，０００リットルとの間であり、このダイナミックレンジは１５０：１である。本発明のこの実施形態によると、第１の検出電極構造８は、低流速を求めるために使用される。ここでは、変調されたイオン雲から再結合により多くのイオンが失われる前に、変調されたイオン雲を検出する必要がある。第２の検出電極構造９は高流速を求めるために使用される。ここでは、変調されたイオン雲がメータ全体を通過する前に、変調されたイオン雲を検出する必要がある。両方の検出電極構造８、９からの信号を用いることによって、メータの精度を測定範囲全体にわたって最大化できる。
【００７１】
上記の実施形態の改良版においては、上流の変調用電位Ｕおよび下流の変調用電位Ｄを変調電極構造の上流および下流の変調電極５、６にそれぞれ印加することによって、電極５、６間に変調用電圧を与えうる。図４に示すように、下流の変調用電位Ｄは、上流の変調用電位Ｕに対して逆位相になるように選択し、上流の変調電極５に対応する電界の遠方界効果を補償するように選択された振幅を有してもよい。言い換えると、上流および下流の変調電極５、６の組み合わされた電磁効果は、変調電極構造４の下流において下流の変調用電位Ｄによって相殺される。このため、変調電極構造４自体は、発生させたイオン分布とは対照的に、第１および第２の検出電極構造８、９によって生成された信号に影響しない。
【００７２】
本ガスメータは、さらなる変調および検出電極構造をイオナイザのもう一方の側、つまり上記の変調電極構造および検出電極構造とは反対の側、に設けることによって、導管内の逆方向のガス流を測定することも可能である。追加する変調および検出電極構造は、上記の変調電極構造および検出電極構造の鏡像として配置してもよい。ただし、家庭用の計量の場合は、逆方向の流れは検出のみが必要とされ、測定は必要ないこともある。したがって、イオナイザの上流において（逆方向の流れに起因する）イオン化されたガスの存在を検出できる電極構造の提供のみが必要とされうる。たとえば、ガス流のインピーダンスを測定するために、この電極構造を配置してもよい。
【００７３】
要約すると、本ガスメータは、ガス流Ａを通過させる導管１と、導管１内のガス流をイオン化するように配置されたイオナイザ２とを備える。このイオナイザ２の下流の変調電極構造４は、イオン化ガス流におけるイオン分布を変調する。変調電極構造４の下流の第１の検出電極構造８および第２の電極構造９は、イオン化ガス流において変調されたイオン分布を検出する。変調電極構造４および検出電極構造８、９は、少なくとも実質的成分がガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成できる。変調電極構造４および検出電極構造８、９は、ガス流を通過させる複数の開口がそれぞれ画成された一対の電極５、６、１０、１１を備えることができる。一方の極性のイオンを捕捉するように変調電極構造４を配置することによって、反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させることができる。この場合、検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極１１を少なくとも１つ備えることができる。イオン化ガス流が電極に対して移動することによって、電荷の再分布が電極に発生するため、イオン分布を示す電流が電極１１と電荷発生源との間に発生する。
【００７４】
これらのさまざまな配置により提供されるガスメータは、１０ボルト未満の変調用電圧で動作できるため、家庭用ガスメータとして適切である。このガスメータは、既存の計量方式に比べ、重要な利点を多数有する。既存の計量方式は、自立型容積式ガスメータのコスト、電力消費、または性能要件を満たすためにはそのままでは使用できないからである。その代表的な理由を以下に示す。
【００７５】
（ａ）電極にバイアスをかけるために高電圧を必要とするため、電力を使用し、潜在的に安全上の問題がある。
【００７６】
（ｂ）全国規格団体によって規定された計測要件を満たす十分なダイナミックレンジまたは直線性を有していない。
【００７７】
（ｃ）使用される放射線源の活量が住宅用に通常許容されるレベルより大きい。
【００７８】
（ｄ）容積式ガスメータに必要な一般的な測定帯域幅および信号対雑音比向けに最適化されていない。
【００７９】
本発明の特定の実施形態は、これらの問題を克服するか、または少なくとも低減する。
【００８０】
相異なる具体的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、これは本開示の範囲の限定を意図するものではない。したがって、当業者は、明示的には言及されていなくても、１つの実施形態の特徴を別の実施形態の特徴と組み合わせて使用しうることを理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるガスメータの概略図である。
【図２】本発明によるガスメータで使用されるメッシュ電極を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態によるガスメータの概略図である。
【図４】図３のガスメータの変調電極構造に印加される変調用電圧の概略表現である。
【符号の説明】
【００８２】
１  導管
２  イオナイザ
３  イオン雲
４  変調電極構造
５  変調電極
６  変調電極
８  第１の検出電極構造
９  第２の検出電極構造
１０  電極
１１  電極
１２  電流計
【図１】
2009519456.tif 000003
【図２】
2009519456.tif 000004
【図３】
2009519456.tif 000005
【図４】
2009519456.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月20日(2008.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスメータであって、  使用時にガス流を通過させる導管と、  使用時に前記導管内の前記ガス流をイオン化するために配置されたイオナイザと、  前記イオン化ガス流における前記イオン分布を変調するために配置された変調電極構造と、  前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するために配置された、前記変調電極構造の下流の少なくとも第１の検出電極構造と、を備えるガスメータにおいて、  前記変調電極構造は、前記イオナイザの下流に配置され、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成されることを特徴とするガスメータ。
【請求項２】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記検出電極構造は、少なくとも実質的成分が前記ガス流の方向に平行な電界を発生させるように構成されることを特徴とするガスメータ。
【請求項３】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記発生した電界は前記ガス流の方向にほぼ平行であることを特徴とするガスメータ。
【請求項４】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は、前記ガス流の方向に対してほぼ直角に配置されたほぼ平らな電極を向かい合わせに一対備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項５】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記検出電極構造は、前記ガス流の方向に対してほぼ直角に配置されたほぼ平らな電極を向かい合わせに一対備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項６】
請求項４または５に記載のガスメータであって、前記電極は、前記ガス流の方向に間隔を置いて配置されていることを特徴とするガスメータ。
【請求項７】
請求項４、５、または６に記載のガスメータであって、使用時に前記電極間に前記電界を発生させることを特徴とするガスメータ。
【請求項８】
請求項４乃至７の何れか１項に記載のガスメータであって、前記ガス流を通過させる複数の開口が前記電極にそれぞれ画成されていることを特徴とするガスメータ。
【請求項９】
請求項８に記載のガスメータであって、前記電極がメッシュ形態であることを特徴とするガスメータ。
【請求項１０】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は上流の電極と下流の電極とを備え、前記イオン化ガス流における前記イオン分布を変調するために、使用時に各電極にそれぞれの変調用電位が印加され、  前記下流の電極に印加される前記変調用電位は、前記上流の電極に印加される前記変調用電位とは反対の極性であり、前記変調電極構造の下流において、前記上流の電極による前記電界が前記下流の電極による前記電界によって相殺されるように選択された大きさであることを特徴とするガスメータ。
【請求項１１】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造は、一方の極性のイオンを捕捉し、それによって反対極性のイオンの大部分を含むイオン化ガス流を発生させるように配置されることを特徴とするガスメータ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスメータであって、前記検出電極構造は、電荷発生源に接続された電極を少なくとも１つ備え、一方の極性のイオンの大部分を有する前記イオン化ガス流が前記電極に対して移動することによって前記電極に電荷の再分布を発生させ、イオン分布を示す電流を前記電極と前記電荷発生源との間に発生させることを特徴とするガスメータ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガスメータであって、前記電荷発生源が地電位であることを特徴とするガスメータ。
【請求項１４】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記第１の検出電極構造の下流に第２の検出電極構造をさらに備え、各検出電極構造は、前記イオン化ガス流において前記変調されたイオン分布を検出するように配置されることを特徴とするガスメータ。
【請求項１５】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記第１の検出電極構造は一方の極性のイオンを優先的に捕捉するように配置され、前記第２の検出電極構造は反対極性のイオンを優先的に捕捉するように配置されることを特徴とするガスメータ。
【請求項１６】
請求項１５に記載のガスメータであって、前記第１の検出電極構造は間隔を置いて配置された一対の電極を備え、前記イオン化ガス流からイオンを捕捉してイオン分布を示す電流を発生させるために、使用時に前記電極間に電界が印加されることを特徴とするガスメータ。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載のガスメータであって、前記第２の検出電極構造は間隔を置いて配置された一対の電極を備え、前記イオン化ガス流からイオンを捕捉してイオン分布を示す電流を発生させるために、使用時に前記電極間に電界が印加されることを特徴とするガスメータ。
【請求項１８】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造に印加される前記変調用電圧は、周波数が１０Ｈｚ未満であることを特徴とするガスメータ。
【請求項１９】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記変調電極構造に印加される前記変調用電圧は、交流１０ボルト未満であることを特徴とするガスメータ。
【請求項２０】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記イオナイザが放射線源を備えることを特徴とするガスメータ。
【請求項２１】
先行請求項の何れか１項に記載のガスメータであって、前記メータが電池式であることを特徴とするガスメータ。  
【国際調査報告】
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