(57)【要約】【解決手段】簡単でパッシブで頑丈な液体の流量を測定する装置である。面積の変化する閉塞弁、差圧センサ、および密度計が一つの筐体内で組み合わされ、質量流量の非常に正確かつ精密な測定を実現する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流量計を通る液体の体積流量に比例する信号を生成可能である体積流量計と、
流量計を流れる液体の密度に比例する信号を生成可能である密度計と、
体積流量信号と密度信号の関数として質量流量を計算するプロセッサと、
を備えることを特徴とする質量流量計。
【請求項２】
前記プロセッサにより計算された質量流量を補正するために、前記液体の温度に比例する信号を生成可能である温度センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の質量流量計。
【請求項３】
前記体積流量計は、閉塞弁と、前記閉塞弁を越える圧力低下を測定するセンサとを備えることを特徴とする請求項１に記載の質量流量計。
【請求項４】
前記閉塞弁が面積の変化するベンチュリ計を備えることを特徴とする請求項３に記載の質量流量計。
【請求項５】
前記面積の変化するベンチュリ計は、たわみ可能なペタル弁により覆われたオリフィスを備えており、前記ペタル弁は液体の流量の関数としてたわみ流量面積を増大させることを特徴とする請求項４に記載の質量流量計。
【請求項６】
前記ペタル弁の損傷を防止するためにたわみ時に前記ペタル弁を支持する構造をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の質量流量計。
【請求項７】
前記密度計が静電容量プローブを備えることを特徴とする請求項１に記載の質量流量計。
【請求項８】
前記静電容量プローブは、前記液体がその中を流れる複数の同心のチューブを備え、これらのチューブを横切る静電容量が測定されることを特徴とする請求項７に記載の質量流量計。
【請求項９】
前記静電容量プローブ内の液体流の中に配置される温度センサをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の質量流量計。
【請求項１０】
前記温度センサが低熱量温度プローブを備えることを特徴とする請求項９に記載の質量流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００７年１０月１２日に出願された米国仮特許出願第６０／９７９，４７６号の優先権を主張し、その全体が参照により援用される。
【０００２】
本発明は、一般に流量計に関し、より詳細には質量流量計に関する。本装置は、体積流量（volumetric flow）と密度の両方を測定して質量流量（mass flowr）を求める。
【背景技術】
【０００３】
航空機のエンジンや機体の設計者は、エンジン制御を目的として燃料（ジェット燃料）に基づく炭化水素の流量を測定するために、非常に精度が高く、流量範囲が広く、応答が速くかつ頑丈な流量計を探している。従来用いられている体積流量計は測定範囲が限られており、また最新のエンジン制御システムが利用できるような精度を提供することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
必要とされているものは、簡単でパッシブで正確で信頼性の高い質量流量の測定方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、密度計（densitometer）と組み合わせて質量流量測定を行う体積流量計を提供する。体積流量計は、アクティブな制御機構を用いることなく拡大された下降率を生み出すための面積可変の閉塞計と、閉塞物を越える圧力差を測定するための差圧センサとに依存する。密度計は、チューブを通る流体の密度計測を生み出す静電容量（capacitance）チューブに依存する。燃料温度センサは、圧力ブリッジ信号と密度信号の両方を補正して、非常に正確かつ精密な質量流量計算を実行できるように機能する。
【０００６】
本発明のこれらのおよび他の特徴は、本発明の原理の例を図解する添付の図面とともに、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明のシステムを全体的に図解するブロック図である。
【図２】本発明の流量計の好適な実施形態の断面図である。
【図３】別の好適な実施形態の断面図である。
【図４】図３に示した実施形態の斜視図である。
【図５】図４の一部の拡大斜視図であり、閉塞弁（obstruction valve）の詳細を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明のシステム１２の全体を説明するブロック図である。液体の流路内に配置された閉塞物を横切る圧力差が圧力ブリッジ１３を介して測定され１４で処理されて体積流量に比例する圧力信号を生成する一方、流動液体の静電容量が１５で測定され１６で処理されて密度信号を生成する。液体の温度が１８で測定され、圧力ブリッジ信号および密度計信号の両方の補正時に使用される。圧力ブリッジ信号は、圧力差センサ自身の温度の関数としてさらに補正２０される。ダイヤフラム温度は液体温度すなわち環境温度と異なっていてもよいので、温度センサはセンサのダイヤフラム内部に一体化されている。質量流量の最終的な計算は２２で行われる。
【０００９】
図２は、本発明の流量計２４の好適な実施形態の断面図である。流量計の筐体２６は内部に画成された内腔２８を有しており、内腔２８は近位端３０から遠位端３２へと筐体を通って延びる。筐体は、体積流量計３４と密度計３６とを収容する。体積流量計は、流路内に配置された面積可変の閉塞弁３８を備える。差圧センサ４４は、閉塞弁の両側から延びる圧力測定通路４０、４２によって閉塞物を越えた圧力低下を測定することができる。流量が増加しそれによって閉塞物の面積が徐々に減少して流量面積（flow area）が増大すると、閉塞物から延びる柔軟なペタル弁（petal valve）４６がたわむ限度において、閉塞物の面積が変化する。ペタル弁の剛性は、流量の予測範囲に対応するように選択される。これにより得られる、所与の流量範囲にわたり差圧の変化が減少することで、流量計はより広い流量範囲において有用なものになる。可変のベンチュリスロート（venturi throat）設計は自己調整的であるので流量対流量面積の関係は再現可能であり、したがって圧力低下に対する流量は予測可能である。その結果、３０対１の範囲能力が実現可能であり、例えば２００から６０００ｐｐｈの流量範囲に容易に対応することができる。閉塞弁は、下流側に配置された支持構造４８をさらに備える。支持構造はペタル弁が折れたり（creasing）固定されたり（taking a set）することを防ぐ役割を有し、またストップとして機能する。ペタル弁の損傷を防ぐことで、流量測定の再現性が向上し、耐用年数が増加する。
【００１０】
密度計３６は、その中を燃料が流れる一組の同心チューブ５０、５２、５４、５６で形成される静電容量プローブで構成される。燃料がチューブを通るときに燃料の誘電率（dielectric constant）が測定される。燃料密度は誘電率と相互に関連しうるので、信号が燃料温度によって補正されるときに密度センサとして使用することができる。燃料温度の測定は、密度計の表面にフィルム状の温度センサ５８を接着することによって実現される。この温度信号を用いて、密度の測定値および燃料特性に依存する質量流量計算を補正するが、これらは温度とともに予測可能に変化する。燃料タイプは変化するが限度内であることが知られているので、燃料密度は既知の限度の範囲内の確率変数（random variable）である。密度センサによってこの確率変数に起因するシステム誤差をかなり減らすことができるが、その理由はそれが質量流量測定の誤差と直接に関係しているからである。燃料温度により補正された体積流量と密度の積をとることで、正確な質量流量の測定が可能になる。
【００１１】
図３は、オリフィス６９を通る流れを測定するための本発明の流量計６０の別の好適な実施形態の断面図である。一部の改良形態は、圧力差センサの内部に温度センサ６２を組み込むこと、ペタル弁支持構造として機能するオリフィス弁調整器６４を組み込むこと、および燃料流の内部に低熱量温度プローブ６６を配置することを含む。オリフィス弁調整器は、弁がたわんで開くときに弁の長さおよび剛性を変更する役割をする。これによって、調整器は、流体流量の関数としてオリフィスの有効面積を制御する。このような特徴は、弁の変形に至る過度のたわみを防止する。
【００１２】
図４は、図３に示した流量計の斜視図である。
【００１３】
図５は、図４および図４に示した流量計の閉塞弁６８の拡大図であり、ペタル弁７０の構成および向きを示す。流れは複数のオリフィス６４を通して向かい、体積流量に比例する圧力低下を生み出す。柔軟なペタル弁はオリフィスをゼロ流量に密閉し、流量が増加すると徐々にたわんで流量面積を増加させる。
【００１４】
本発明の特定の形態を例示し説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく様々な修正をなしうることは当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲によるものを除き、本発明を限定することは意図していない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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