(57)【要約】流体流れ測定ボール弁が、ハウジングと、オリフィスを有するボールと、を含んでいる。ボールは、オリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で動かされる。ハウジングにはボールの上流に第１の超音波トランスデューサが配置されている。ハウジングにはボールの下流に第２の超音波トランスデューサが配置されており、両トランスデューサはパルスを送信及び受信するように整列されている。ボールが開位置にあるときに超音波信号を少なくとも１つの方向にボールオリフィスを通して送信するように及び反射するように、第１及び第２の音響反射器がトランスデューサと整列されている。制御器が、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、測定された流体速度と断面積に基づいてオリフィスを通る流体の体積を計算する。【選択図】図３
2020517969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口開口部及び出口開口部と、弁室と、を有するハウジングと、
前記弁室内に収容されているボールであって、オリフィスを有するボールと、
前記ハウジングによって支持されていて、前記ボールを前記ハウジング内で前記オリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるために前記ボールへ接続されている作動器と、
前記ハウジングの中で前記ボールの上流に配置されている第１の超音波トランスデューサと、
前記ハウジングの中で前記ボールの下流に配置されている第２の超音波トランスデューサと、
前記ハウジング内に配置されている第１の音響反射器及び第２の音響反射器と、
前記第１の超音波トランスデューサ及び前記第２の超音波トランスデューサへ接続されている制御器と、
を備えていて、
前記第１の超音波トランスデューサと前記第２の超音波トランスデューサ及び前記第１の音響反射器と前記第２の音響反射器は、前記ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向に前記ボールの前記オリフィスを通して送信するように及び反射するように整列されており、前記制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、前記測定された流体速度及び前記オリフィスの断面積に基づいて前記オリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されている、
流体流れ測定ボール弁。
【請求項２】
前記作動器は、前記ボール弁へ接続されたスピンドルと、前記スピンドルによって担持され前記制御器へ接続されていて流体温度を測定するように構成されている温度センサと、を含んでいる、請求項１に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項３】
前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、前記ハウジング内に取り付けられていて音響反射器表面を有している上流垂直支持体及び下流垂直支持体を備えており、前記音響反射器表面は、音響信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面のどちらかへ反射するように構成されている、請求項１に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項４】
前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、それぞれ、前記ハウジングの内側表面内に一体化されている機械加工表面であって、超音波信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面へ反射するように較正されている機械加工表面、を備えている、請求項１に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項５】
超音波信号を反射し複数の反射を提供するように前記第１の音響反射器表面及び前記第２の音響反射器表面と共に較正されている第３の音響反射器表面、を更に備えている請求項４に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項６】
前記第１の超音波トランスデューサ及び前記第２の超音波トランスデューサは、それぞれ、超音波信号を送信するように構成されている送信器回路及び超音波信号を受信するように構成されている受信器回路を備えており、前記制御器は、飛行時間又はドップラー効果に基づいて流体速度を求めるように構成されている、請求項１に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項７】
前記作動器は駆動機構を含み、前記制御器は、前記作動器内に一体化され前記駆動機構へ接続されていて前記ボールを開位置と閉位置と中間位置の間で旋回させるために前記駆動機構を作動させるように構成されている、請求項１に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項８】
前記制御器は、前記流体流れ測定ボール弁が取り付けられる給水システムを有する敷地内の各器具について構成されていて前記敷地内部での水の消費量を測定するように構成されている水使用シグネチャ、を有するメモリを含んでいる、請求項１に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項９】
一体に接続された弁本体及びエンドアダプタを備えていて、入口開口部及び出口開口部と弁室とを形成するように構成されているハウジングと、
前記弁室内に収容されている交換可能なボールであって、オリフィスを有するボールと、
前記弁本体によって支持されていて、前記ボールを前記ハウジング内で前記オリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるために前記ボールへ接続されている作動器と、
前記ハウジングの中で前記ボールの上流に配置されている第１の超音波トランスデューサと、
前記ハウジングの中で前記ボールの下流に配置されている第２の超音波トランスデューサと、
前記ハウジング内に配置されている第１の音響反射器及び第２の音響反射器と、
前記第１の超音波トランスデューサ及び第２の超音波トランスデューサへ接続されている制御器と、
を備え、
前記第１の超音波トランスデューサと前記第２の超音波トランスデューサ及び前記第１の音響反射器と前記第２の音響反射器は、前記ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向に前記ボールの前記オリフィスを通して送信するように及び受信するように整列されており、前記制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、前記測定された流体速度及び前記オリフィスの断面積に基づいて前記オリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されている、
流体流れ測定ボール弁。
【請求項１０】
前記本体及び前記エンドアダプタは、それぞれ、前記第１の超音波トランスデューサと前記第２の超音波トランスデューサ及び前記第１の音響反射器と前記第２の音響反射器を整列させるフランジ及び貫通孔を含んでいる、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１１】
前記本体及び前記エンドアダプタは、それぞれ、前記エンドアダプタを前記本体側へ組み付けるためのゲージ付きねじ部と、前記本体側及び前記エンドアダプタ側の整列マークであって、整列されると前記超音波トランスデューサ及び前記音響反射器が整列されたことを示唆する整列マークと、を含んでいる、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１２】
前記作動器は、前記ボール弁へ接続されたスピンドルと、前記スピンドルによって担持され前記制御器へ接続されていて流体温度を測定するように構成されている温度センサと、を含んでいる、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１３】
前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、前記ハウジング内に取り付けられていて音響反射器表面を有している上流垂直支持体及び下流垂直支持体を備えており、前記音響反射器表面は、音響信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面のどちらかへ反射するように構成されている、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１４】
前記第１の音響反射器と前記第２の音響反射器は、それぞれ、前記ハウジングの内側表面内に一体化されている機械加工表面であって、超音波信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器へ反射するように較正されている機械加工表面を備えている、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１５】
超音波信号を反射し複数の反射を提供するように前記第１の音響反射器表面及び前記第２の音響反射器表面と共に較正されている第３の音響反射器表面、を更に備えている請求項１４に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１６】
前記第１の超音波トランスデューサ及び前記第２の超音波トランスデューサは、それぞれ、超音波信号を送信するように構成されている送信器回路及び超音波信号を受信するように構成されている受信器回路を備えており、前記制御器は、飛行時間又はドップラー効果に基づいて流体速度を求めるように構成されている、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１７】
前記作動器は駆動機構を含み、前記制御器は、前記作動器内に一体化され前記駆動機構へ接続されていて前記ボールを開位置と閉位置と中間位置の間で旋回させるために前記駆動機構を作動させるように構成されている、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１８】
前記制御器は、前記流体流れ測定ボール弁が取り付けられる給水システムを有する敷地内の各器具について構成されていて前記敷地内部での水の消費量を測定するように構成されている水使用シグネチャ、を有するメモリを含んでいる、請求項９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項１９】
互いに接続された本体及びエンドアダプタを備えていて、入口開口部及び出口開口部と弁室とを形成するように構成されているハウジングと、
前記弁室内に収容されているボールであって、オリフィスを有するボールと、
前記ハウジングによって支持されていて、前記ボールを前記ハウジング内で前記オリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるために前記ボールへ接続されている作動器と、
前記ハウジングの中で前記ボールの上流に配置されている第１の超音波トランスデューサと、
前記ハウジングの中で前記ボールの下流に配置されている第２の超音波トランスデューサと、
前記第１の超音波トランスデューサ及び前記第２の超音波トランスデューサへ接続されている制御器と、
を備え、
前記第１の超音波トランスデューサと前記第２の超音波トランスデューサは、前記ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向に前記ボールの前記オリフィスを通して送信するように及び反射するように整列されており、前記制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、前記測定された流体速度及び前記オリフィスの断面積に基づいて前記オリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されており、前記本体及び前記エンドアダプタは、それぞれ、前記エンドアダプタを前記本体側へ組み付けるためのゲージ付きねじ部と、前記本体側及び前記エンドアダプタ側の整列マークであって整列されると前記第１の超音波トランスデューサと前記第２の超音波トランスデューサが整列されたことを示唆する整列マークと、を含んでいる、流体流れ測定ボール弁。
【請求項２０】
前記作動器は、前記ボール弁へ接続されたスピンドルと、前記スピンドルによって担持され前記制御器へ接続されていて流体温度を測定するように構成されている温度センサと、を含んでいる、請求項１９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項２１】
前記第１の超音波トランスデューサ及び前記第２の超音波トランスデューサは、それぞれ、超音波信号を送信するように構成されている送信器回路及び超音波信号を受信するように構成されている受信器回路を備えており、前記制御器は、飛行時間又はドップラー効果に基づいて流体速度を求めるように構成されている、請求項１９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項２２】
前記流体流れ測定ボール弁は第１の音響反射器及び第２の音響反射器を更に備えており、前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、前記ハウジング内に取り付けられていて音響反射器表面を有している上流垂直支持体及び下流垂直支持体を備えており、前記音響反射器表面は、音響信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面のどちらかへ反射するように構成されている、請求項１９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項２３】
前記流体流れ測定ボール弁は第１の音響反射器及び第２の音響反射器を更に備えており、前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、それぞれ、前記ハウジングの内側表面内に一体化されている機械加工表面であって、超音波信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器へ反射するように較正されている機械加工表面を備えている、請求項１９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項２４】
超音波信号を反射し複数の反射を提供するように前記第１の音響反射器表面及び前記第２の音響反射器表面と共に較正されている第３の音響反射器表面、を更に備えている請求項２３に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項２５】
敷地のための水流れ制御システムであって、前記敷地は給水システムと前記給水システムへ接続されている複数の器具とを含んでおり、
前記給水システムへは流体流れ測定ボール弁が接続されており、前記流体流れ測定ボール弁は、
入口開口部及び出口開口部と弁室とを有するハウジングと、
前記弁室内に収容されているボールであって、オリフィスを有するボールと、
前記ハウジングによって支持されていて、前記ボールを前記ハウジング内で前記オリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるために前記ボールへ接続されている作動器と、
前記ハウジングの中で前記ボールの上流に配置されている第１の超音波トランスデューサと、
前記ハウジングの中で前記ボールの下流に配置されている第２の超音波トランスデューサと、
前記第１の超音波トランスデューサ及び前記第２の超音波トランスデューサへ接続されている制御器と、を備え、前記第１の超音波トランスデューサと前記第２の超音波トランスデューサは、前記ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向に前記ボールの前記オリフィスを通して送信するように及び受信するように整列されており、前記制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、前記測定された流体速度及び前記オリフィスの断面積に基づいて前記オリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されており、前記制御器は、前記敷地の中の各器具について構成されていて前記敷地内部での水の消費量を測定するように構成されている水使用シグネチャを有するメモリと、前記給水システム及び前記器具の固有シグネチャの状態を表示し及びデータを入力するための、前記制御器へ接続されたグラフィカルユーザーインターフェースと、を備えている、
水流れ制御システム。
【請求項２６】
前記作動器は、前記ボール弁へ接続されたスピンドルと、前記スピンドルによって担持され前記制御器へ接続されていて流体温度を測定するように構成されている温度センサと、を含んでいる、請求項２５に記載の水流れ制御システム。
【請求項２７】
前記第１の音響トランスデューサ及び前記第２の音響トランスデューサは、それぞれ、超音波信号を送信するように構成されている送信器回路及び超音波信号を受信するように構成されている受信器回路を備えており、前記制御器は、飛行時間又はドップラー効果に基づいて速度を求めるように構成されている、請求項２５に記載の水流れ制御システム。
【請求項２８】
前記流体流れ測定ボール弁は第１の音響反射器及び第２の音響反射器を更に備えており、前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、前記ハウジング内に取り付けられていて音響反射器表面を有している上流垂直支持体及び下流垂直支持体を備えており、前記音響反射器表面は、音響信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面のどちらかへ反射するように構成されている、請求項２５に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項２９】
前記流体流れ測定ボール弁は第１の音響反射器及び第２の音響反射器を更に備えており、前記第１の音響反射器及び前記第２の音響反射器は、それぞれ、前記ハウジングの内側表面内に一体化されている機械加工表面であって、超音波信号を、当該超音波信号の送信方向に依存して、音響トランスデューサか又は音響反射器へ反射するように較正されている機械加工表面を備えている、請求項２５に記載の流体流れ測定ボール弁。
【請求項３０】
超音波信号を反射し複数の反射を提供するように前記第１の音響反射器表面及び前記第２の音響反射器表面と共に較正されている第３の音響反射器表面、を更に備えている請求項２９に記載の流体流れ測定ボール弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]（優先出願）
本ＰＣＴ出願は、２０１７年４月２５日出願の米国特許出願第１５／４９６，０７８号に基づいており、その開示をこれにより参考文献としてそっくりそのまま援用する。
【０００２】
[0002]本発明はボール弁の分野に関するものであり、より詳しくは、本発明は流量計を組み入れたボール弁に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]世界中で、飲用水及びガス配給システムは異なる型式の管、弁、及び管継手を使用している。殆どのシステムは、各々ばらつきはあっても、例えば住宅又は他の敷地にあるシステムへ接続された水又はガス流量計を含んでいるのが典型的である。流量計が流体の流れを経時的に測定し、そしてそれが敷地で消費された水及び／又はガスの使用の請求書を敷地所有者へ発行するために使用される。水又はガス配給システムには多くの異なる型式の管、弁、及び管継手が組み入れられていることもあるし、システムに依存して異なる水又はガス計量技術が水又はガスの消費量を測定するために使用されていることもある。水又はガス配給システムのそれぞれ異なる型式は個々に良い点と悪い点を有しており、或る敷地の何れかの特定の流量計についてなされる選定は、流量計の値段、流れ精度、製造プロセス、取り付けの容易さ、保守点検要件、及び流量計構成要素のサイズ、関連の管サイズ及び配置に基づく場合が多い。
【０００４】
[0004]通常、敷地のガス又は水配給システムは専用の流体流れ計量装置を含んでおり、流体流れ計量装置は、必要に応じて技術者が流体流れを遮断し流体流れ計量装置を保守点検及び／又は交換できるようにするために流体流れ計量装置の手前又は上流に位置する手動操作式遮断弁と連携して作動するようになっているのが典型的である。流体流れ計量装置に隣接して遮断弁を組み入れているガス又は水本管の多くの異なる実施例がある。通常、家庭敷地は、主要ガス又は水ラインにボール弁か又はゲート弁の何れかを含んでいる。ときには、ヨークボックスが、遮断弁及び／又は水又はガス流量計を保持していて、遮断弁及び／又は流量計にアクセスするために取り外される随意的な電子メーター読み出し鉄蓋を組み入れていることもある。家庭用水配給システムは、トイレ、蛇口、湯沸かし器、及び類似の装置の様な器具へ水を供給し、天然ガス配給システムは、遮断弁を有するガス本管と、家屋に隣接する又は家屋上のガス流量計と、を含んでいて、接続されているガス本管は、グリル、照明、プールヒーター、又は類似の構成要素の様な器具へガスを供給するように小さい管へ枝分かれしている。これらのより従来的なガス及び水配給システムには、様々な弁及び流体流量計のためのサイズ制約、受容され得ない流量計精度、及びガス又は水配給システムに起こる正確な流体流れ計量に影響する圧力降下、の様な問題が付きまとっている。
【０００５】
[0005]同一出願人による米国特許第６，９２３，０７４号は、ボール弁へ直接組み入れられた流量ゲージ付きのボール弁を開示している。ボール弁のボール部分は、較正されたボアホール又はオリフィスと、ボールの前と後それぞれに設置された２つの位置決め可能な圧力ポートと、を含み、ボール弁を通過する流体の流量を指示する測定値を提供するようになっている。このボール弁は、通常、水使用に限定される。それは、流体流れを、典型的により高い水流量で測定するには有効であるが、より低い水流量では幾分低下した精度を有する。
【０００６】
[0006]過去６年の間に、ガス及び水計量業界は、トランジットタイム測定又はドップラー効果測定を使用する超音波流量計の値ごろ感、性能、及び精度を向上させてきた。これらの超音波流量計は、超音波信号例えば発せられる「ピング（ping）」が流量計内部の２つ又はそれ以上の固定点を通過するのに要する時間量を測定する。超音波流量計がガス用及び水用に適正に較正されているとき、それらは両方の流動媒体を測定するのに使用されることができる。超音波流量計は、典型的には、流体の速度を求めるために流体を通して超音波を発する１つ又はそれ以上の超音波トランスデューサを組み入れている。流量計本体の断面積は固定値であり既知値であるので、流体の速度が検知されると、流量計を通過する流体の体積は極めて高い精度まで計算されることができる。更に、流体密度は温度と共に変化するので、殆どの流量計は、体積計算の一成分として流体温度を測定し、変数としての温度に基づいて流体流れを求める。ボール弁と共に使用されるとき、超音波流量計は既存のボール弁へ直接接続されるか、又はボール弁が接続されているガス管又は給水管へ接続される。これは、ボール弁及びその近接に接続される超音波流量計のフットプリントを増加させることになり、つまり、この組み合わせを実効性のある解としては大きすぎるものにしてしまい、流量計及び弁を、取り付け、保守点検、及び交換するのが困難なものにしてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願第１５／４９６，０７８号
【特許文献２】米国特許第６，９２３，０７４号
【発明の概要】
【０００８】
[0007]この概要は、精選された概念を紹介するために提供されており、それら概念は以下にて「発明を実施するための形態」の中で更に説明される。この「発明の概要」は、特許請求の範囲に記載されている主題の要となる特徴又は本質的な特徴を識別することを意図するものでもなければ、特許請求の範囲に記載されている主題の範囲を限定するための補助として使用されることを意図するものでもない。
【０００９】
[0008]流体流れ測定ボール弁が、入口開口部及び出口開口部と、弁室と、を有するハウジングを備えている。弁室内には流体流れを通過させるためのオリフィスを有するボールが収容されていて、ボールは、超音波流量計が最も厳格な国際標準に準拠して水又はガスを測定するためにトランスデューサの「ピング」が正しく跳ね返るのを支援する較正された反射器を有している。作動器が、ハウジングによって支持されていて、ボールをハウジング内でオリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるためにボールへ接続されている。ハウジングにはボールの上流に第１の超音波トランスデューサが配置されている。ハウジングにはボールの下流に第２の超音波トランスデューサが配置されている。ハウジング内には第１の音響反射器及び第２の音響反射器が配置されている。制御器、好適には作動器へ一体化されている制御器が、第１の超音波トランスデューサ及び第２の超音波トランスデューサへ接続されている。
【００１０】
[0009]第１の超音波トランスデューサと第２の超音波トランスデューサ及び第１の音響反射器と第２の音響反射器は、ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向にボールのオリフィスを通して且つ１つの実施例では較正された反射器を用いて一方のトランスデューサからもう一方のトランスデューサへ送信するように及び反射するように整列されている。制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、測定された流体速度及びオリフィスの断面積に基づいてオリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されている。
【００１１】
[0010]更に別の実施例では、作動器はボール弁へ接続されたスピンドルを含んでおり、スピンドルによって担持されている温度センサが制御器へ接続され流体温度を測定するように構成されていてもよい。温度感知は、温度に基づく流体密度変化を勘案するのを支援し、流体の体積を求めることができる。第１の音響反射器及び第２の音響反射器のそれぞれは、ハウジング内に取り付けられていて音響反射器表面を有している上流垂直方向支持体及び下流垂直方向支持体を備えており、音響反射器表面は、音響信号を、超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面のどちらかへ反射するように構成されている。第１の音響反射器及び第２の音響反射器は、それぞれ、ハウジングの内側表面内に一体化されている機械加工表面であって、超音波信号を、超音波信号の送信方向に依存して音響トランスデューサか又は音響反射器表面へ反射するように較正されている表面を備えていてもよい。第３の音響反射器表面が、超音波信号を反射し、複数の反射を提供するようになっていてもよい。
【００１２】
[0011]更に別の実施例では、第１の超音波トランスデューサと第２の超音波トランスデューサは、それぞれ、超音波信号を送信するように構成されている送信器回路及び超音波信号を受信するように構成されている受信器回路を備えていてもよい。制御器は、作動器内に一体化され駆動機構へ接続されていて、飛行時間又はドップラー効果に基づいて流体速度を求めるように構成されていてもよい。一実施例では流体の測定体積は、液体又は気体の測定体積を含んでいる。作動器は駆動機構を含み、制御器は、ボールを開位置と閉位置と中間位置の間で旋回させるために駆動機構を作動させるように構成されていてもよい。制御器は、流体流れ測定ボール弁が取り付けられる給水システムを（water system）有する敷地内の各器具について構成されていて敷地内部での水の消費量を測定するように構成されている水使用シグネチャ、を有するメモリを含んでいる。
【００１３】
[0012]更に別の実施例では、流体流れ測定ボール弁が、一体に接続された弁本体及びエンドアダプタを備えていて入口開口部及び出口開口部と弁室とを形成するように構成されているハウジング、を備えている。弁室内にはオリフィスを有する交換可能なボールが収容されている。作動器が、弁本体によって支持されていて、ボールをハウジング内でオリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるためにボールへ接続されている。ハウジングにはボールの上流に第１の超音波トランスデューサが配置されている。ハウジングにはボールの下流に第２の超音波トランスデューサが配置されている。ハウジング内には第１の音響反射器及び第２の音響反射器が配置されており、制御器が第１の超音波トランスデューサ及び第２の超音波トランスデューサへ接続されている。
【００１４】
[0013]第１の超音波トランスデューサと第２の超音波トランスデューサ及び第１の音響反射器と第２の音響反射器は、ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向にボールのオリフィスを通して送信するように及び反射するように整列されている。制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、測定された流体速度及びオリフィスの断面積に基づいてオリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されている。
【００１５】
[0014]更に別の実施例では、本体及びエンドアダプタは、それぞれ、締結具を受け入れ第１の超音波トランスデューサと第２の超音波トランスデューサ及び第１の音響反射器と第２の音響反射器を整列させるフランジ及び貫通孔を含んでいる。本体及びエンドアダプタは、それぞれ、エンドアダプタを本体側へ固定するためのそれらの間の組み付けに供されるゲージ付きねじ部と、本体側及びエンドアダプタ側の整列マークであって整列されると超音波トランスデューサ及び音響反射器が整列されたことを示唆する整列マークと、を含んでいてもよい。
【００１６】
[0015]更に別の実施例では、敷地のための水流れ制御システムが、給水システムと、給水システムへ接続されている複数の器具と、を含んでいる。流体流れ測定ボール弁が、給水システムへ接続されていて、入口開口部及び出口開口部と弁室とを有するハウジングを備えている。ボールは、オリフィスを有していて弁室内に収容されている。作動器が、ハウジングによって支持されていて、ボールをハウジング内でオリフィスを通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるためにボールへ接続されている。ハウジングにはボールの上流に第１の超音波トランスデューサが配置されている。ハウジングにはボールの下流に第２の超音波トランスデューサが配置されている。
【００１７】
[0016]制御器が、第１の超音波トランスデューサ及び第２の超音波トランスデューサへ接続されており、第１の超音波トランスデューサと第２の超音波トランスデューサは、ボールが開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向にボールのオリフィスを通して送信するように及び受信するように整列されている。制御器は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、測定された流体速度及びオリフィスの断面積に基づいてオリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されている。制御器は、敷地の中の各器具について構成されていて敷地内部での水の消費量を測定するように構成されている水使用シグネチャ、を有するメモリを含んでいる。給水システム及び特定の器具の状態を表示し及びデータを入力するためのグラフィカルユーザーインターフェースが制御器へ接続されている。
【００１８】
[0017]別の実施例では、第１のトランスデューサと第２のトランスデューサは互いに整列され、反射器を使用すること無しに超音波パルスを送信し及び受信することができる。
[0018]次に続く発明の詳細な説明が添付図面に照らして考察されれば、本発明の他の目的、特徴、及び利点が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】[0019]或る非限定的な実施例による流体流れ測定ボール弁の等角投影図である。
【図２】[0020]或る非限定的な実施例による、図１の矢印１の方向に取られた流体流れ測定ボール弁の底面図である。
【図３】[0021]或る非限定的な実施例による流体流れ測定ボール弁の細部を示す側面断面図である。
【図４】[0022]図３の４−４線に沿って取られた端面断面図であり、或る非限定的な実施例による音響反射器を示している。
【図５】[0023]或る非限定的な実施例による、機械加工された音響反射器を使用する流体流れ測定ボール弁の別の実施形態の断面図である。
【図６】[0024]或る非限定的な実施例による、音響反射器無しの流体流れ測定ボール弁の更に別の実施形態の断面図である。
【図７】[0025]或る非限定的な実施例による、スピンドルを作動器の一部として含み流体の温度感知を可能にした流体流れ測定ボール弁の断面図である。
【図８】[0026]或る非限定的な実施例による、図３と同様の流体流れ測定ボール弁の断面図であり、作動器の一部であるスピンドルを示している。
【図９】[0027]或る非限定的な実施例による、図５及び図６に示されているものと同様の本体及びエンドアダプタを含んでいるがスピンドル付きの作動器を使用している流体流れ測定ボール弁の断面図である。
【図１０】[0028]図９に示されている流体流れ測定ボール弁の部分平面図である。
【図１１】[0029]或る非限定的な実施例による、機械加工表面としての第１の音響反射器及び第２の音響反射器を示す図９の流体流れ測定ボール弁の断面図である。
【図１２】[0030]図１１の流体流れ測定ボール弁の一部分の部分拡大断面図であり、音響反射器の更なる細部を示している。
【図１３】[0031]住宅の様な敷地の部分環境図であり、或る非限定的な実施例による流体流れ測定ボール弁を組み入れた水流れ制御システムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[0032]これより、好適な実施形態が示されている添付図面を参照しながら異なる実施形態をより詳しく以下に説明する。多くの異なる形態が提示される余地があり、説明される実施形態はここに提示されている実施形態に限定されると解釈されてはならない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が綿密で完全なものとなるように、そして当業者へ範囲を十分に伝えることができるように提供されている。
【００２１】
[0033]これより図１−図４を参照すると、全体を２０で表された流体流れ測定ボール弁の第１の実施形態が例示されており、ボール弁２０は全体を２２で表されたハウジングを含み、ハウジング２２は、入口開口部２４及び出口開口部２６と、図３の模式断面図に示されている様にハウジング２２内に形成されている弁室２８と、を有している。この流体流れ測定ボール弁２０は、ボール弁と呼称されることもあれば、一体型流量計又は一体型超音波流量計を有するボール弁と呼称されることもあり、どの語句も流体流れ測定ボール弁２０をさす。この実施例では、ハウジング２２は、一体に固定された２つの構成要素、つまり本実施例では弁室２８の大部分を形成している弁本体３０と弁本体３０へ接続するエンドアダプタ３２である２つの構成要素から形成されている。２つの構成要素３０、３２は、一体に接続されたとき、ハウジング２２と入口開口部２４及び出口開口部２６と弁室２８を形成する。この実施例の弁本体３０とエンドアダプタ３２は、それぞれ、締結具３７を受け入れるように互いと整列する貫通孔３６（図１、図２、及び図４）を有する延長部又はフランジ３４を含んでいて、以下に解説されている様に、流体流れ測定ボール弁２０へ一体化される異なる超音波流量計構成要素の整列を確約する。弁本体３０とエンドアダプタ３２が、以下にいっそう詳しく解説されている様にねじで留め合わされる場合、流量計構成要素の様々な構成要素を整列させるのに整列マークが使用されてもよい。
【００２２】
[0034]ボール弁２０は、技術者が配管システム（図示せず）からボール弁を挿入したり取り出したりすることができるように、そして説明される様にボール又は一体型流量計の他の構成要素を必要に応じて修理したり交換したりすることができるように、ハウジング２２がフランジ状をしている互いに反対側の外側端部を有する、という構成を含んでいてもよい。ボール４０が弁室２８に配置されており、ボール４０は交換可能なボールとして形成されていてもよい。ボールは、ボール弁２０の軸に平行である、ボールを通る流体流れ経路を提供するオリフィス又はボアホール４２を含んでいる。１つの実施例では、オリフィス４２は、ボール弁２０を通って走る流体の通路に対して較正される流れ絞り部を得るように構築されることができる。更に、断面積は以下に解説されている様に分っているはずなので、ボール弁２０と一体化されている流量計を使用して水の体積が計算できるようになる。水弁２０は、様々な断面のものが入手可能であるが、一般的な構成は、１．２５インチ（３．１７５ｃｍ）構成、１．０インチ（２．５４ｃｍ）構成、及び０．７５インチ（１．９０５ｃｍ）構成を含む。
【００２３】
[0035]例示されている様に、作動器４４がハウジング２２によって支持されていて、ボール４０をハウジング２２内でオリフィス４２を通る流体流れを許容する開位置と流体流れを阻止する閉位置の間で旋回させるためにボールへ接続されている。この作動器４４は、手動式又は自動式とすることができ、工具を接続させることのできるハウジング４６又はより大きな水圧とより広い断面積のせいでボール回転が困難になり得るより大型のボール弁２０では特にハンドルがボール４０のハウジング２２内での回転にてこ作用を働かせられるようにするハウジング４６を有することができる。ボール弁２０を自動的に作動させること及びボール４０をボール弁２０内で自動的に旋回させることを可能にするように自動駆動部組立体４８が作動器４４へ接続されていてもよいだろう。自動駆動部組立体４８は、ギヤボックス、電気モーター、及びハウジング４６内に収容されている付属の構成要素と、以下により詳しく解説されている一体型制御器７０と、を含むことができる。別の実施例として、作動器４４は、後段で図７−図１２を参照して解説されている様に温度センサ機能を有するスピンドル４５を含んでいる。
【００２４】
[0036]この実施例では、ボースガスケット５０（図３）が、ボール４０をハウジング２２内に支持するのを手助けし、一対のボールガスケット凹部にてアダプタ３２に係合し、別の一対のボールガスケット凹部にて弁本体３０に係合している。アクチュエータ４４は、ボール４０の溝又はノッチ５６の中へ接続する遠位端を有するステム５４を含んでいて、アクチュエータ４０を介してステム５４を回転させればボール４０を弁室２８内で回転させられるようにしている。ステム５４はこの実施例ではスラスト座金に乗っていてＯリングを含んでおり、Ｏリングは、ステムを受け入れ、ステムをハウジング２２に形成されている垂直内腔６２内で、より厳密には弁本体３０に形成されている垂直内腔６２内で、遠位端がボール４０のノッチ５６の中へ精度よく接続できるように案内するのを手助けする。
【００２５】
[0037]図３の断面図に例示されている様に、ボールオリフィス４２並びにエンドアダプタ３２及び弁本体３０のボールの上流側及び下流側のボール近傍部分は、ボールのオリフィス４２と同じ直径を有する直線状チャネルとして構成されているが、弁本体３０とエンドアダプタ３２のどちら側でもボールから離れるにつれ外方へテーパしてハウジング２２の両端に端部分及び同じ直径を有する流れチャネルを形成している。この構成は、ボールオリフィス４２及びその上流及び下流の隣接区域についての同じ断面積と、オリフィスより僅かに大きい直径を有する入口開口部２４及び出口開口部２６と、を確立している。
【００２６】
[0038]図１−図４の第１の実施形態に例示されている様に、第１の超音波トランスデューサ６６がハウジング２２の中でボール４０の上流に配置され、第２の超音波トランスデューサ６８がハウジングの中でボールの下流に配置されている。描かれている実施例では、超音波トランスデューサ６６、６８は、作動器４４と一体化されている各個の制御器７０へ接続されており、アクチュエータ４４の駆動部組立体又は駆動機構４８へ接続されていてもよいだろう。この実施例では、流体流れの方向についての設計に依存して、第１の超音波トランスデューサはエンドアダプタ３２側に配置され、他方のトランスデューサ６８即ち第２のトランスデューサ６８は弁本体３０側に配置されている。エンドアダプタ３２と弁本体３０はどちらも、超音波トランスデューサ６６、６８を受け入れるトランスデューサポートを含んでいてもよい。或る実施例では、各超音波トランスデューサ６６、６８は、当業者には知られている様に、超音波パルスを生成する圧電素子を含んでいてもよい。この実施例では、各超音波トランスデューサ６６、６８は、当業者に知られている技法によって各個のトランスデューサポートへ圧入され又はねじ込まれることができる。
【００２７】
[0039]この型式の超音波トランスデューサは、一例として圧電素子を含んでいる送信器回路７４と、受信器回路７６としての超音波センサと、を含んでいる。それらの回路７４、７６は、超音波信号を送信及び受信するように構成されている。一部の超音波流量計は、超音波パルスを音波として発する１つ、２つ、又はそれ以上の超音波トランスデューサを使用していて、パルスを受信するが送信しない他のセンサを含んでいるというものもある。また他のシステムは、超音波信号を感知することと超音波信号を送信することの両方のために送信器回路７４及び受信器回路７６を含む超音波トランスデューサを使用し、限定するわけではないが一例として飛行時間測定又はドップラー効果測定を使用するようになっているものもある。
【００２８】
[0040]この実施例では、第１の音響反射器８４及び第２の音響反射器８６がハウジング２２内に配置されている。この実施例では、第１の超音波トランスデューサ６６と第２の超音波トランスデューサ６８及び第１の音響反射器８４と第２の音響反射器８６は、ボール４０が開位置にあるときに、超音波信号を少なくとも１つの方向にボール４０のオリフィス４２を通して送信するように及び反射するように整列されている。制御器７０は、測定された音の速さに基づいて流体速度を求め、測定された流体速度とオリフィス４２及び流体チャネル全体の断面積に基づいてオリフィスを通過する流体の体積を計算するように構成されている。温度センサ８２が、制御器７０へ接続されていて、流体温度を測定し温度と求められた流体の体積とに基づく流体密度変化を勘案するように構成されている。その場合、流体温度は、オリフィスを通過する流体の体積を求めるときに考慮に入れられてもよい。この第１の実施形態では、ハウジング２２内に配置されている第１及び第２の音響反射器８４、８６は、それぞれ、図３及び図４に示されている様に各個の音響トランスデューサ６６、６８に向かい合って取り付けられている垂直支持体８４ａ、８６ｂを含んでいる。各垂直支持体８４ａ、８６ａは音響信号を反射する音響反射器表面８４ｂ、８６ｂを含んでおり、音響反射器表面８６ａ、９６ｂは、超音波信号の送信方向に依存して、同じ下流側又は同じ上流側に配置されている各個の音響トランスデューサか又はもう一方の音響反射器表面のどちらかへ実質的に９０度で音響信号を反射する。
【００２９】
[0041]図４に最もよく示されている様に、各垂直支持体８４ａ、８４ｂは、それら垂直支持体が弁本体３０及びエンドアダプタ３２によって形成されている流体チャネルの中へ上向きに延びているので、流体が各垂直支持体を通過できるようにし流体流れへの抵抗を少なくするよう中ぐりされた貫通孔８４ａ、８６ｃを含んでいる。この実施例の音響反射器表面８４ｂ、８６ｂは、ハウジング２２内に形成されている流れチャネルの長手方向軸に対して４５度の平面状の表面であり、超音波信号を受信し、超音波信号を実質的に９０度で他方の音響反射器へ反射するか、又は超音波信号を受信すれば、超音波信号を実質的に９０度で同じ下流側又は上流側の超音波トランスデューサへ反射する。垂直支持体８４ａ、８６ｂは、ハウジング２２内に各個の音響トランスデューサに向かい合ってそれぞれ形成されているポートへの押圧嵌め又はねじ込みによって固定されることができる。
【００３０】
[0042]第２の実施形態の一体型ボール弁及び超音波流量計１２０が図５に示されている。説明目的で、共通の構成要素で細部は異なるが共通の機能性を有している構成要素は１００番台の番号で始まっている。この実施形態は、本実施例ではナット２２３によって固定された長手方向ハンドル２２１を採用している。それは、更に、エンドアダプタ１３２及び弁本体１３０を含んではいるが、図１−図４の第１の実施形態に示されているものとは異なる構成になっている。より具体的には、弁本体１３０及びエンドアダプタ１３２は、より短いし、よりコンパクトなボール弁及び一体型超音波流量計１２０を形成している。ボール弁１２０は、第１及び第２の超音波トランスデューサ１６６、１６８並びに送信器回路１７４及び受信器回路１７６を含んでいる。トランスデューサ１６６、１６８は、本実施例ではボール１４０により近接して配置されている。この実施形態では何が異なるかというと、第１及び第２の音響反射器１８４、１８６が、それぞれ、ハウジング１２２の内側表面へ一体化される機械加工表面として形成されていることであり、この特定の実施例では、ボールオリフィス１４２内の内側表面に一体化され、超音波信号の送信方向に依存して各個の音響トランスデューサか又はもう一方の音響反射器へ超音波信号を反射するように超音波トランスデューサ１６６、１６８と整列されている。
【００３１】
[0043]図５に示されている第２の実施形態では、オリフィス内側表面は、第１及び第２の音響反射器１８４、１８６を機械加工表面として、また第３の音響反射器１８７を第１及び第２の音響反射器１８４、１８６と整列される機械加工表面として含み、超音波信号を反射し複数の反射を提供するようになっており、本実施例では４つの横断又は反射を提供する。この実施例では、機械加工表面は、オリフィス１４２の内側表面に形成されているが、或る非限定的な実施例では図９−図１２に関連付けて示され後段で解説されている様に弁本体１２０又はエンドアダプタ１３２の内側表面に形成されることもできるだろう。超音波トランスデューサはパルスを音響反射器の方向に向かわせるように構成され及び調節されるものであり、したがって整列はより重大なものとなり、整列は以下に解説される精密ねじ部と整列マークを介して行われる。ハウジングを機械加工するのと他の部材例えば機械加工反射器などを機械加工するのに、トランスファーマシン、ＣＮＣ工作機械、シングルスピンドル又はマルチスピンドル工作機械を含む異なる機械が使用されてもよい。異なる構成要素毎に異なる機械が使用されてもよいが、典型的には、弁本体１３０とエンドアダプタ１３２はニッケルめっき鍛造ボールから作られる。作動器１４４及びステム１５４は機械加工真鍮バーから形成されることができるだろう。この構築は図１−図６のすべての実施形態に適用され得る。
【００３２】
[0044]トランスデューサと何れかの反射器の整列は精密でなければならないとはいえ、超音波トランスデューサ１６６、１６８と音響反射器１８４、１８６、１８７が、超音波信号を送ったり音響反射器で受けたりするのに軸整合又は整列していることを保証するのは難しく、これが理由で、弁本体１３０とエンドアダプタ１３２は、２つの構成要素を一体に固定しトランスデューサと反射器の間の整列を確約するためにゲージ付きねじ部１９０を使用している。フランジ３４及び貫通孔３６と共にナットとボルトを使用することが図１−図４に示されており、それは整列を確約するであろうが、図５のこの特定の実施例では、トランスデューサと反射器の整列は、エンドアダプタ１３２側と弁本体１３０側の整列を確約するゲージ付きねじ部１９０及び整列マーク１９２の使用によってなされることができる。上述の様に異なる機械が構成要素とねじ部の製造に使用されることができるが、１つの実施例では、ＣＮＣ制御を有する自動化された機械なら、弁本体１３０とエンドアダプタ１３２がねじ合わされて固定され整列マーク１９２に関して整列されたボール弁１２０を有するのに必要な特定のねじ巻き数のために用を果たすことができる。こうして、両トランスデューサは何れかの反射器と整列しているはずである。弁本体１３０及びエンドプレート１３２に沿った整列マーク１９２を一列にし、流体流れの無いときに試験することによって、正確な組み立てを試験することができる。
【００３３】
[0045]２００番台の符号を有する図６に示されている第３の実施形態では、第１の超音波トランスデューサ２６６と第２の超音波トランスデューサ２６８は音響反射器の使用無しに互いと整列されていて、一方のトランスデューサが他方のトランスデューサをめがけてパルスを発するようになっている。整列は、特定の巻き数を有するねじ２９０の適正なゲージねじ部測定と弁本体２３０及びエンドアダプタ２３２に沿った整列マーク２９２の使用によって確約され、整列マーク２９２が整列したとき、２つの超音波トランスデューサ２６６と２６８は互いと直接整列しているはずである。
【００３４】
[0046]図５に示されている実施形態を再度参照して、機械加工された音響反射器を介して弁１２０を横断する複数の超音波パルスを生成することが実施可能あり、反射器は、２つ、３つ、又は４つの横断となるように設計され構成されるものであり、図５の実施形態には４つの横断が示されている。例えば、オリフィス１４２は、前に説明されている内側表面と、内側表面に一体化されていて第１及び第２の音響反射器１８４、１８６と整列される第３の音響反射器１８７を形成している更に別の機械加工表面と、を有している。これらの機械加工表面はオリフィス内に示されているが、それらはハウジング１２２内部の弁本体１３０側又はエンドアダプタ１３２側の他の部分に機械加工されることもできるだろう。ボール１４０は、ボールガスケット１５０及びノッチ１５６を介した接続を使用する精密整列の様に精密に整列されることになる。何れかの反射器がボール１４０の内側表面に機械加工されている場合、ノッチ１５６を介したボールの整列及び弁本体１３０とエンドアダプタ１３２の整列はより欠かせないものとなる。
【００３５】
[0047]作動時、超音波トランスデューサ６６、６８及び何れかの音響反射器８４、８６を使用する超音波流量計を有するボール弁２０は、複数の経路に亘って音の速さを平均化するようになっていてもよいが、典型的にはトランスデューサで「ピング」を生成することによって機能し、他方のトランスデューサ（又はセンサ）が超音波パルスを受信するまでに経過した時間を測定する。超音波経路は、或る実施例では上流をめざしているので、超音波パルスの飛行時間の合計を飛行リンクの合計で割れば上流方向の音の平均速さを提供することができる。
【００３６】
[0048]解説されているように一体型超音波流量計を有するボール弁２０は、更に、弁を通過する水の速度を求めるのにドップラー効果測定を使用することができ、又は別の実施例では、ボール弁２０内部の２つ又はそれ以上の固定点の間を超音波信号が通過するのに要する時間量を測定するトランジットタイムを使用することができる。他方で、ドップラー効果を使用するとき、反射波の周波数はドップラー効果のせいで異なる。流体がより速く動くとき、周波数シフトは直線状に増加し、制御器７０は送信波とその反射からの信号を処理して流量を求める。トランジットタイムシステムを使用するとき、トランスデューサは、トランスデューサ間で上流方向と下流方向の両方向に超音波を送信及び受信することになる。流れのない条件では、トランスデューサ６６と６８の間では上流に進むのも下流に進むのも同じ時間となるが、流れのある条件下では、上流のパルスはより低速で進み、高速の下流パルスより多くの時間がかかるはずである。流体がより速く動くにつれ、上流パルス時間と下流パルス時間の間の差は増加し、制御器７０は上流パルス時間と下流パルス時間を処理して流量を求める。
【００３７】
[0049]例えば図１−図４に示されている第１の音響反射器８４と第２の音響反射器８８６を介する第１のトランスデューサ６６と第２のトランスデューサ６８の間の経路は単一経路であり単一の経路センサを形成しているが、一体型超音波流量計付きのボール弁２０は複数経路向けに設計されることもできるだろう。通常、第１のパルスが超音波トランスデューサ６６から生成されると、「飛行時間」測定の始まりを印すためにスタート信号が制御器７０によって生成される。第２の超音波トランスデューサ６８にて、パルスが受信されると、制御器７０は超音波パルスが受信された時刻を印すためにストップ信号を生成する。パルスが一方のトランスデューサから次のトランスデューサへ進むのにかかった時間、即ちスタートパルスと最初のストップパルスの間の時間、が飛行時間である。パルス信号が、図１−図５の場合がそうであるように反射によってか又は図６の場合がそうである様に他方のトランスデューサへの直接パルス生成によって、他方のトランスデューサに受信されると、当該受信側のトランスデューサは一組の超音波パルスを送信する側に切り替わり、それら超音波パルスが反射式又は直接式を介して他方のトランスデューサによって受信され新たな飛行時間を形成する。２つの飛行時間の間の差は、弁の中の中央値、流体、又は気体の流れの速度に比例する。機械加工の型式及びボール弁構成の型式に依存する較正因子が存在することもある。この較正は、早期に、それが流体を流すよう接続される前に達成されることができる。流体流れの平均速度が考慮に入れられ、オリフィス及びボール弁の他の部分の断面積が考慮に入れられる。
【００３８】
[0050]ボール弁及び一体型超音波流量計２０は、廃水用途で又は導電性又は水ベースの汚れた液体で使用される様な、流れ中に微粒子又は泡を要する非侵入型ドップラー流量計として形成されることも実施可能である。周波数シフト又はドップラー効果は、物理的音波を使用することができ、物理的音波は、流れている液体中の移動する不連続点によって反射されて周波数を変化させるものであり、不連続点は液体の流量に比例する僅かに異なる周波数で超音波パルスを反射する。１つの実施例では、流体は、１００ミクロンの１００万分の１００（ｐｐｍ）又はそれより大きい懸濁粒子又は泡を含有するものとする。送信器回路と反射器回路の両方を有する１つの超音波トランスデューサが２つの超音波トランスデューサによって使用されることもできるだろう。
【００３９】
[0051]以上に指摘されている様に、スピンドル４５は作動器４４の一部であってもよい。スピンドル４５は、スピンドルがハウジング２２内で回転できるようにするＯリング４５ａを含んでいてもよい。スピンドル４５の遠位端の突起４５ｂがボール４０のノッチの中へ接続しており、よって、スピンドルが回転させられると、ボールも回転する。スピンドル４５は、温度感知を可能にするようスピンドルを貫いて延びている温度センサ８２を含んでいてもよい。それは、作動器及び一体型制御器７０により近接した温度感知を可能にするために流体を流れ上らせるチャネルを含むこともできるだろう。
【００４０】
[0052]図８は、ハウジング２２内に受け入れられているスピンドル４５を示している。図９及び図１０は、或る実施形態での弁本体１３０内に受け入れられているスピンドル１４５を示しており、当該実施形態は図１１及び図１２により詳しく示されている機械加工音響反射器表面１８４、１８６を含んでいる。機械加工音響反射器表面１８４、１８６は、３０％、４５％、又はトランスデューサからの「ピング」が正しく跳ね返るのを確約する他の角度の様な角度に較正され配置されている。この実施形態では、第１及び第２の音響反射器表面１８４、１８６は本体のボール区域の外に機械加工されており、第３の音響反射器表面１８７は、一実施例ではスピンドルの端に、又はオリフィス内壁に、機械加工されていてもよい。
【００４１】
[0053]図１３は、住宅４０２の様な敷地向けの水流れ制御システム４００(符号は４００番台で始まる)のハイレベル線図であり、敷地は、上述のボール弁４２０を含んでいて給水本管４０６を有している給水システム４０４と、給水システムへ接続されている複数の器具４０８、例えば洗濯機、トイレ、シャワー、湯沸かし器、及び他の水使用器具などと、を含んでいる。制御器４７０は、流体流れ測定ボール弁４２０が取り付けられる各器具４０８について構成されていて敷地内部での水の消費量を測定するように構成されている水使用シグネチャ、を有するメモリ４７１を含んでいてもよい。この実施例では、グラフィカルユーザーインターフェース４７３が制御器４７０へ接続されていて、給水システムについて状態を表示しデータの入力を可能にする。それは更に器具の固有シグネチャを含んでいる。システム４００は、移動体電話の様な携帯式通信デバイス４１０へ接続していてもよいだろう。電話側には、状態を表示し又はデータを入力するためにＧＵＩ４１１が配置されていてもよいだろう。
【００４２】
[0054]例えば、一体型流量計４２０付きのボール４２０弁は、集合住宅、戸建て、又は住宅の内部での水の消費量を１つの単一点から測定することができるだろう。特定の敷地のために特注仕様化され得る固有のアルゴリズムを用いて、構成及び水（又は、ガスボール弁及び流量計として使用される場合はガス）の消費量が各特定の器具についての「シグネチャ」として登録され、システムは敷地内部での水又はガスの消費量を登録及び分類することができるようになる。制御器４７０は、各器具又は給排水栓のために分割されるリアルタイム水／ガス使用に関して自己学習式であってもよいだろう。このシステムは、事実上、水収支及びウォーターフットプリントを見込んだものである。こうして、消費量に対するより優れた制御が整備されることができ、器具は然るべく調節されることができる。
【００４３】
[0055]これまでの説明及び関連の図面に提示されている教示の恩恵を有する当業者には、発明の多くの修正及び他の実施形態が想起されるであろう。したがって、理解される様に、発明は開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、修正及び実施形態は付随の特許請求の範囲による範囲内に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４４】
２０  流体流れ測定ボール弁
２２  ハウジング
２４  入口開口部
２６  出口開口部
２８  弁室
３０  弁本体
３２  エンドアダプタ
３４  延長部又はフランジ
３６  貫通孔
３７  締結具
３８  フランジ状の端部
４０  ボール
４２  オリフィス
４４  作動器
４５  スピンドル
４５ａ  Ｏリング
４５ｂ  突起
４６  ハウジング
４８  自動駆動部組立体
５０  ボールガスケット
５４  ステム
５６  溝又はノッチ
６２  垂直内腔
６６、６８  超音波（音響）トランスデューサ
７０  制御器
７４  送信器回路
７６  受信器回路
８２  温度センサ
８４、８６  音響反射器
８４ａ、８６ａ  垂直支持体
８４ｂ、８６ｂ  音響反射器表面
８４ｃ、８６ｃ  貫通孔
１２０  一体型ボール弁及び超音波流量計
１２１  長手方向ハンドル
１２２  ハウジング
１２３  ナット
１３０  弁本体
１３２  エンドアダプタ
１４０  ボール
１４２  オリフィス
１４４  作動器
１４５  スピンドル
１５０  ボールガスケット
１５４  ステム
１５６  ノッチ
１６６、１６８  超音波（音響）トランスデューサ
１７４  送信器回路
１７６  受信器回路
１８２  温度センサ
１８４、１８６、１８７  音響反射器
１９０  ゲージ付きねじ部
１９２  整列マーク
２２１  長手方向ハンドル
２２３  ナット
２３０  弁本体
２３２  エンドアダプタ
２６６、２６８  超音波（音響）トランスデューサ
２９０  ねじ
２９２  整列マーク
４００  水流れ制御システム
４０２  住宅
４０４  給水システム
４０６  給水本管
４０８  器具
４１０  携帯式通信デバイス
４１１  ＧＵＩ
４２０  一体型流量計付きボール弁
４７０  制御器
４７１  メモリ
４７３  グラフィカルユーザーインターフェース
【図１】
2020517969.tif 000003
【図２】
2020517969.tif 000004
【図３】
2020517969.tif 000005
【図４】
2020517969.tif 000006
【図５】
2020517969.tif 000007
【図６】
2020517969.tif 000008
【図７】
2020517969.tif 000009
【図８】
2020517969.tif 000010
【図９】
2020517969.tif 000011
【図１０】
2020517969.tif 000012
【図１１】
2020517969.tif 000013
【図１２】
2020517969.tif 000014
【図１３】
2020517969.tif 000015
【国際調査報告】
2020517969.tif 000016
2020517969.tif 000017