(57)【要約】【課題】流量の計測精度を低下させることなく、利用者の消費形態に適した流量の計測を行って消費電力の大幅な削減を図る。【解決手段】電力消費を低減する非活性状態と、前記非活性状態から遷移して、ガス流路５の流量を計測する活性状態と、を備えた流量計測手段を有する流量計測装置において、前記ガス流路５における圧力の変動を検出する圧力変動検出手段１１と、前記圧力変動検出手段１１による圧力の変動の検出に応じて、前記非活性状態から前記活性状態への遷移を前記流量計測手段に促すトリガ信号を出力するトリガ発生手段１２と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
2010032231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力消費を低減する非活性状態と、前記非活性状態から遷移して、ガス流路の流量を計測する活性状態と、を備えた流量計測手段を有する流量計測装置において、
前記ガス流路における圧力の変動を検出する圧力変動検出手段と、
前記圧力変動検出手段による圧力の変動の検出に応じて、前記非活性状態から前記活性状態への遷移を前記流量計測手段に促すトリガ信号を出力するトリガ発生手段と、
を有することを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
前記トリガ発生手段として、前記ガス流路の圧力が上昇したときに第１トリガ信号を出力する第１トリガ発生手段と、前記ガス流路の圧力が下降したときに第２トリガ信号を出力する第２信号出力手段と、を有し、
第１トリガ発生手段と第２トリガ発生手段がひとつの構造体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記トリガ発生手段として、前記ガス流路の圧力が上昇したときに第１トリガ信号を出力する第１トリガ発生手段と、前記ガス流路の圧力が下降したときに第２トリガ信号を出力する第２トリガ発生手段と、を有し、
第１トリガ発生手段と第２トリガ発生手段がそれぞれ独立していることを特徴とする請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項４】
マイクロコンピュータを内蔵し、
前記マイクロコンピュータに、前記トリガ発生装置で発生したトリガ信号が入力されるトリガ信号入力手段を有し、
前記トリガ信号入力手段における前記トリガ信号の入力に応じて、前記マイクロコンピュータが予め定められた処理を実行する処理実行手段を有する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の流量計測装置。
【請求項５】
１つもしくは複数ある前記トリガ信号入力手段の少なくとも一つが、割り込み入力ポートであることを特徴とする請求項４記載の流量計測装置。
【請求項６】
電力消費を低減する非活性状態と、前記非活性状態から遷移して、ガス流路の流量を計測する活性状態と、を備えた流量計測手段と、前記ガス流路における圧力の変動を検出する圧力変動検出手段と、前記圧力変動検出手段による圧力の変動の検出に応じてトリガ信号を出力するトリガ発生手段と、を有する流量計測装置の流量計測方法において、
前記圧力変動検出手段によって圧力変動を検出する圧力変動検出工程と、
前記圧力変動の検出に応じたトリガ信号の出力に応じて、前記非活性状態から前記活性状態に遷移して前記流量の計測を開始する流量計測工程と、
を有することを特徴とする流量計測方法。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１項に記載の流量計測装置を備えたガスメータにおいて、
前記ガス流路の流量に応じたセンサ信号を出力する流量センサを有し、
前記流量計測装置の流量計測手段が、前記流量センサによって出力されたセンサ信号に基づいて前記流量を計測する手段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、電力消費を低減する非活性状態と、予め定められたタイミングで前記非活性状態から遷移して、ガス流路の流量を計測する活性状態と、を備えた流量計測手段を有する流量計測装置、及び、流量計測方法、並びに、該流量計測装置を搭載したガスメータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子式ガスメータには、超音波式ガスメータ、フルイディック式ガスメータ、フローセンサ式ガスメータ等が知られている。また、マイクロコンピュータを搭載した膜式ガスメータ等も知られている。これらのガスメータには通常マイクロコンピュータ（以下、マイコン）を搭載しており、圧力や流量のデータを判断してガス漏れなどの異常を判断する機能がついている。
【０００３】
これら電子式ガスメータは電池を搭載しており、検定満期の１０年間を搭載電池のみで駆動しなければならず、低消費電力にいくつかの工夫がなされている。たとえば、超音波式ガスメータは、低消費電力のために連続的な計測は行わず、１〜６秒に１回の間欠的な計測しか行っていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、一般家庭での燃料ガスの使用は、１日のうち使用される時間は少なく、大半はガス未使用の状態となっている。そのような未使用状態でもいつガス使用状態になるかわからないため、間欠駆動ではあるが、常時流量計測を行っており、電力の消費を大きくしていた。
【０００５】
このような問題は、ガスメータの他にもガスの流量を計測する流量計測装置にも同様に発生する問題である。
【０００６】
よって本発明の主たる目的は、上述した問題点に鑑み、流量の計測精度を低下させることなく、利用者の消費形態に適した流量の計測を行って消費電力の大幅な削減を図ることができる流量計測装置、及び、流量計測方法、並びに、該流量計測装置を搭載したガスメータを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の流量計測装置は、電力消費を低減する非活性状態と、前記非活性状態から遷移して、ガス流路の流量を計測する活性状態と、を備えた流量計測手段を有する流量計測装置において、前記ガス流路における圧力の変動を検出する圧力変動検出手段と、前記圧力変動検出手段による圧力の変動の検出に応じて、前記非活性状態から前記活性状態への遷移を前記流量計測手段に促すトリガ信号を出力するトリガ信号出力手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の流量計測装置において、前記トリガ発生手段として、前記ガス流路の圧力が上昇したときに第１トリガ信号を出力する第１トリガ発生手段と、前記ガス流路の圧力が下降したときに第２トリガ信号を出力する第２信号出力手段と、を有し、第１トリガ発生手段と第２トリガ発生手段がひとつの構造体で構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載の流量計測装置において、前記トリガ発生手段として、前記ガス流路の圧力が上昇したときに第１トリガ信号を出力する第１トリガ発生手段と、前記ガス流路の圧力が下降したときに第２トリガ信号を出力する第２トリガ発生手段と、を有し、第１トリガ発生手段と第２トリガ発生手段がそれぞれ独立していることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の流量計測装置において、マイクロコンピュータを内蔵し、前記マイクロコンピュータに、前記トリガ発生装置で発生したトリガ信号が入力されるトリガ信号入力手段を有し、前記トリガ信号入力手段における前記トリガ信号の入力に応じて、前記マイクロコンピュータが予め定められた処理を実行する処理実行手段を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項４に記載の流量計測装置において、１つもしくは複数ある前記トリガ信号入力手段の少なくとも一つが、割り込み入力ポートであることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項６記載の流量計測装置の流量計測方法は、電力消費を低減する非活性状態と、前記非活性状態から遷移して、ガス流路の流量を計測する活性状態と、を備えた流量計測手段と、前記ガス流路における圧力の変動を検出する圧力変動検出手段と、前記圧力変動検出手段による圧力の変動の検出に応じてトリガ信号を出力するトリガ発生手段と、を有する流量計測装置の流量計測方法において、前記圧力変動検出手段によって圧力変動を検出する圧力変動検出工程と、前記圧力変動の検出に応じたトリガ信号の出力に応じて、前記非活性状態から前記活性状態に遷移して前記流量の計測を開始する流量計測工程と、を有することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項７記載の流量計測装置を備えるガスメータは、前記ガス流路の流量に応じたセンサ信号を出力する流量センサを有し、前記流量計測装置の流量計測手段が前記流量センサによって出力されたセンサ信号に基づいて前記流量を計測する手段であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１，６に記載した本発明によれば、ガス流路における圧力変動の検出に応じてトリガ信号が出力されると、非活性状態から活性状態へ遷移するようにしたことから、圧力変動の検出に応じて消費者によるガスの消費開始を正確に検出して流量の計測を開始できるため、計測精度を低下することなく、利用者の消費形態に適した流量の計測を行って消費電力の大幅な削減を図ることができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ガス流路の圧力上昇に応じて第１トリガ信号を出力し、ガス流路の圧力下降に応じて第２トリガ信号を出力するようにしたことから、第１トリガ信号と第２トリガ信号に基づいて圧力の上昇と下降の両方を別々に検出することができるため、圧力の上昇と下降に応じた流量計測装置における個別処理を支援することができる。また、マイコンはトリガ信号の種類に応じた処理を実行するだけで良いため、圧力変動が上昇なのか下降なのかの判定等の各種処理を省略でき、処理の簡単化を図ることができるため、処理の簡単化によってさらなる省電力化を図ることができる。さらに、圧力変動検出手段が同一であるため圧力の上昇と下降を遅れ時間無く検出するので、極めて短時間に変化する圧力変動のようすを正確に捉えることができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ガス流路の圧力上昇に応じて第１トリガ信号を出力し、ガス流路の圧力下降に応じて第２トリガ信号を出力するようにしたことから、第１トリガ信号と第２トリガ信号に基づいて圧力の上昇と下降の両方を別々に検出することができるため、圧力の上昇と下降に応じた流量計測装置における個別処理を支援することができる。また、マイコンはトリガ信号の種類に応じた処理を実行するだけで良いため、圧力変動が上昇なのか下降なのかの判定等の各種処理を省略でき、処理の簡単化を図ることができるため、処理の簡単化によってさらなる省電力化を図ることができる。さらに、圧力上昇を検出する圧力変動検出手段と圧力下降を検出する圧力変動検出手段を別々にすることで圧力変動検出手段を簡素化でき、比較的安価に作製することができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３に記載の発明の効果に加え、流量計測装置に搭載したマイクロコンピュータ（以下、マイコン）にトリガ信号が入力した時に、消費電力なし又は低消費電力で非活性状態であった流量計測装置をマイコンからの出力信号で活性状態に遷移させることができる。さらに、マイコンは流量計測装置の活性状態を任意に制御することができるので、測定時間や測定感度等を同時に制御することができる。
【００１８】
また、マイコンにより、流量計測装置以外の装置、たとえば圧力測定装置等も非活性状態から活性状態に遷移させる等の任意の制御を同時に開始させることができる。
【００１９】
一方、マイコン自身も非活性状態にさせることができる。たとえば、マイコンには低消費電力モードの機能があり、割り込みポートからの信号により通常動作モードに遷移させる機能が知られている。それ以外にも、マイコンの電源を切っておき、電源を瞬時に起動させる機能も知られている。
【００２０】
そこで、請求項４に記載した本発明によれば、さらにまた、マイコンの非活性状態をトリガ信号の入力に応じて活性状態に遷移して、所定の処理を開始するようにできる。
【００２１】
以上のような作用を実現させることができるようになることから、請求項４に記載した本発明によれば、電力消費を極力抑制して圧力変動の発生に応じた所定の処理を行うことができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明の効果に加え、入力手段を割り込み入力ポートとしたことから、流量計測手段が入力ポート等でトリガ信号を受けるよりも、入力監視処理等を省略できるため、さらなる省電力化を図ることができる。
【００２３】
以上説明したように請求項７に記載した本発明によれば、請求項１〜５記載の効果を備えた流量計測装置をガスメータに搭載することによる請求項１〜５記載の効果に加え、流量計測手段に流量センサを用いたことから、より簡潔な構成のガスメータを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る流量計測装置と該流量計測装置を有するガスメータの一実施の形態を、図１〜図７の図面を参照して説明する。
【００２５】
図１において、トリガ発生装置１０は、ガス流路５における圧力変動を検出する圧力変動検出手段１１と、前記圧力変動検出手段１１による圧力変動の検出に応じて、第１トリガ信号と第２トリガ信号を発生するトリガ発生手段１２と、を有している。そして、トリガ発生装置１０は、電力消費を低減する非活性状態と、予め定められたタイミングで前記非活性状態から遷移して、前記ガス流路５の圧力を測定する活性状態と、を有する図示していない流量計測装置（ガスメータ）１に第１トリガ信号と第２トリガ信号を発信する。
【００２６】
圧力変動検出手段（本体）１１は、ガス流路５の圧力変動により変位する変位手段として、膜状部材で形成されたダイヤフラム１３を有している。ダイヤフラム１３の上面側（正対側）は、ガス流路５の圧力が直接かかる構成となっている。ダイヤフラム１３の下面側（他方側）にもバイパス流路１６を通してガスの圧力がかかる構成になっている。ダイヤフラム１３の上面側と下面側との差圧によって、図１中の上下方向Ｘにダイヤフラム１３が変位する構成となっている。
【００２７】
トリガ発生手段１２は、３つの接点１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有している。ここで２つの接点１４ａと１４ｂは可動せず、ダイアフラム１３上にある接点１４ｃのみが可動し、各々のスイッチ（開閉手段）１４１、１４２を開閉する。可動接点１４ｃは、ダイヤフラム１３の上面及び下面に位置するように設けられるともに、接地されている。
【００２８】
即ち、ダイアフラム１３の上面側の圧力が上昇したときには、可動接点１４ｃが下降し、スイッチ１４１は閉じて（電気的に接続して）第１トリガ信号を出力する。また、ダイアフラム１３の上面側の圧力が下降したときに、可動接点１４ｃが上昇し、スイッチ１４２が閉じて第２トリガ信号を出力する。
【００２９】
なお、本実施形態では、開閉手段が２つのスイッチ１４１及び１４２を有する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、製品の仕様等に応じてスイッチ１４１と１４２の何れか一方を設けるなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００３０】
バイパス流路１６は、ダイアフラム１３の他方側のガス溜まり１６ｂに、前記ガス流路５の急激な圧力変動を伝達させないようにオリフィス（圧力抑制部に相当）１６ａを有している。
【００３１】
バイパス流路１６は、オリフィス１６ａを抵抗、ガス溜まり１６ｂをコンデンサとみなして、電気回路のＣＲ回路と同様に設計することができる。このようなバイパス流路１６のような流路を流体ＣＲ回路と呼ぶことにする。
【００３２】
上述したトリガ発生装置１０の構成の作用の特徴、特にオリフィス１６ａを有するバイパス流路１６のような流体ＣＲ回路を設けたときの作用の特徴を、図２乃至図３の図面を参照して以下に説明する。
【００３３】
ガス流路５の圧力変動が急激で、例えば図２に示すようにパルス状のとき、バイパス流路１６によってダイアフラム１３の下面側の圧力、すなわち、ガス溜まり１６ｂの圧力はほとんど変動せず、ダイアフラム１３の上面の圧力はパルス状の圧力変動を正確に捉える。ダイアフラム１３は上面と下面の差圧で変位するため、ダイアフラム１３は図２にしめすパルス状の圧力変動をほとんどそのまま差圧として検知して、下降（または上昇）の変位を起こす。そして、スイッチ１４１（または１４２）を閉じて第１（または第２）トリガ信号を出力することができる。
【００３４】
一方で、ガス流路５の圧力が、例えば図３に示すガス供給圧力のように、穏やかに変動するときは、バイパス流路１６のオリフィス１６ａの効果はほとんどなく、ダイアフラム１３の下面側の圧力、すなわち、ガス溜まり１６ｂの圧力はダイアフラム１３の上面側の圧力にほぼ等しくなる。よって、圧力変動の値が大きくても、時間的に穏やかな変動であれば、ダイヤフラム１３等は変位しないため、無意味なトリガ信号を出力することはない。
【００３５】
ここで、図１に示す流体ＣＲ回路におけるオリフィス１６ａの算出例の一例を以下に説明する。なお、流体ＣＲ回路のガス溜まり１６ｂの容積をＶｏ、圧力をＰ（ｔ）、ガス溜まり１６ｂの中にあるガス量をＶｎ（ｔ）とする。ガス量Ｖｎは、標準圧力Ｐｏのときのガスの体積であり、Ｐ・Ｖｏ＝Ｐｏ・Ｖｎ  ・・・（式１）となる。
【００３６】
また、オリフィス１６ａの流体抵抗をＲｆとし、オリフィス１６ａを流れるガスの流量をＱ（ｔ）（図１の上から下への流れ方向が＋）とする。ガス流路５の圧力をＰｓとした場合、圧力Ｐｓが初期一定圧力Ｐａのときは、部分圧力Ｐも一定圧力Ｐａで安定している。そして、圧力Ｐｓが瞬時にＰｂに変化した場合、オリフィス１６ａを流れるガスの流量は、次式で表すことができる。
Ｐｂ−Ｐ（ｔ）＝Ｒｆ・Ｑ（ｔ）  ・・・（式２）
なお、時間ｔは圧力Ｐｓが変化した瞬間を０として、それ以降だけを考える。つまり、Ｐ（０）＝Ｐａで、以降は圧力Ｐｂに近づいていく。
【００３７】
オリフィス１６ａを流れるガスのために、ガス溜まり１６ｂに入っている部分ガス量Ｖｎも変化する。その関係式は式３で表すことができる。
【００３８】
【数１】
2010032231.tif 000003
【００３９】
これらの３つの式１，２，３をまとめると、式４で表すことができる。
ｄｔ／ｄｐ＝−ω／ｐ  ・・・（式４）
ただし、ｐはＰ−Ｐｂで、ダイアフラム１３の上面と仮面の差圧であり、ωはＰｏ／（Ｖｏ・Ｒｆ）の定数になる。
【００４０】
電子回路のＣＲ回路の式と同様に、式４は解くことができ（解き方は省略）、差圧ｐは式５で表すことができる。
ｐ＝ｐｏ・ｅ-ωt  ・・・（式５）
ただし、ｐｏ＝Ｐａ−Ｐｂ
【００４１】
この式５を解析すると、差圧ｐが初期状態差圧ｐｏからｐｏ／ｅになるまでの時間である時定数τは、τ＝１／ω＝Ｖｏ・Ｒｆ／Ｐｏ となる。そして、標準圧力Ｐｏを１００ｋＰａ、ガス溜まり１６ｂ容積Ｖｏを１０ｃｍ3とし、時定数τを０．１ｓｅｃに設定したいときは、オリフィス１６ａの流体抵抗Ｒｆは、Ｒｆ＝Ｐｏ・τ／Ｖｏ＝１ＭＰａ・ｓｅｃとなる。
【００４２】
従って、流体抵抗Ｒｆになるようにオリフィス１６ａの孔径を調整することになり、上記環境下でオリフィス１６ａの孔径を算出すると、直径約０．０３３ｍｍとなる。
【００４３】
トリガ発生装置１０は、ダイアフラム１３、スイッチ１４１、１４２、圧力変動検出手段１１、及び、バイパス流路１６のうち、少なくとも１つがＭＥＭＳ（メムス、Micro Electro Mechanical Systems）により形成することもできる。なお、ＭＥＭＳは、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路を一つの半導体基板上に集積化したデバイスを指しており、本実施形態では、後述する圧力検出ユニット３の半導体基板上に集積化されることもできる。
【００４４】
さらに本実施形態を図５に基づいて説明する。なお、本実施形態において、流量計測装置（ガスメータ）１の流量計測手段は流量計測装置１に内蔵されたマイコン２０で実現する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、流量計測装置1とは別体のマイコン、ＬＳＩ、ＤＳＰ等で実現するなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００４５】
ガスメータ１に内蔵されたマイコン２０には、前記トリガ発生手段１２と電気的に接続されて、前記トリガ信号が入力される入力手段２０ｉを有している。そして、マイコン２０は、予め定められた流量計測処理プログラムを実行することで、流量計測手段として機能する。
【００４６】
トリガ発生装置１０は、前記ガス流路５内のガス圧が上昇した場合、第１トリガ信号を出力し、トリガ信号入力手段２０ｉ１に入力される。そして、マイコン２０は、第１トリ
ガ信号の入力に基づいて流量計測を含めた第１処理を開始する。
【００４７】
また、トリガ発生装置１０は、前記ガス流路５内のガス圧が下降した場合、第２トリガ信号を出力し、トリガ信号入力手段２０ｉ２に入力される。そして、マイコン２０は、第
２トリガ信号の入力に基づいて流量計測を含めた第２処理を開始する。
【００４８】
流量計測の第１および第２処理は、流量が０になるまではガスの使用が継続されているものと判断し、活性状態として流量の計測を継続する。流量が０になるとガスの使用が終了したと判断して、非活性状態に遷移して流量の計測を終了する。
【００４９】
流量の計測が継続されている活性状態で第１トリガ信号が入力された場合でも、マイコン２０は第１処理を開始する。具体的にはたとえば、ガス器具で使用する流量が減少したか、使用していたガス器具の少なくても１つが停止したか、のいずれかだと判断して、対応する処理を実施する。流量が０に変化すればガスの使用が終了したと判断して、非活性状態に遷移して流量の計測を終了する。
【００５０】
流量の計測が継続されている活性状態で第２トリガ信号が入力された場合でも、マイコン２０は第２処理を開始する。具体的にはたとえば、ガス器具で使用する流量が増加したか、新たなガス器具の使用が開始したか、ガス漏れが発生したか、のいずれかだと判断して、対応する処理を実施する。
【００５１】
このように構成したトリガ発生装置１０によれば、ガス流路５における圧力変動の検出に応じてトリガ信号が出力されると、流量計測手段１が非活性状態から活性状態へ遷移して流量の計測を開始するようにしたことから、圧力変動の検出に応じて消費者によるガスの消費開始を正確に検出して流量の計測を開始できるため、計測精度を低下することなく、利用者の消費形態に適した流量の計測を行って電力消費を大幅に抑えることができる。
【００５２】
また、トリガ発生装置１０は、機械的な構成部品のみで構成されており、スイッチ１４１または１４２が閉じられた場合のみ電力を消費するので、さらに電力消費を抑えることができる。
【００５３】
これらのように電力消費を大幅に抑えられるため、たとえばマイコンメータ等で長期間内臓電池電源のみで駆動させることもできるようになる。
【００５４】
さらに、バイパス流路１６によってダイアフラム（変位手段）１３の下面側に緩やかな圧力変動が伝達されるため、緩やかな圧力変動を検出せずに、急激な圧力変動を検出することができる。従って、トリガ発生装置１０は急激な圧力変動の検出に応じてトリガ信号を発生するので、流量測定装置１は急激な圧力変動の発生に応じて活性状態に遷移して流量の計測を行うことができる。
【００５５】
さらに、バイパス流路１６に圧力変動を抑制するオリフィス１６ａを設けるようにしたことから、そのオリフィス１６ａの孔径を変化させることで、ダイアフラム１３の下面側伝わる圧力変化の時間遅れの時定数を調整することができるため、ガス漏れやガス器具等の計測すべき圧力変動を確実に検出し、誤検出を極めて少なくすることができる。
【００５６】
さらに、変位手段にダイヤフラム１３を用いるようにしたことから、簡単な構造で圧力変動による変位を検出することができるため、装置のコストダウンを図ることができる。
【００５７】
さらに、ガス流路５内に部材を設けずにトリガ発生装置１０を構成できたことから、ガス流路５に余計な圧力損失を設けることがなく、ガスの流れを阻害することがない。
【００５８】
また、ガス流路５の圧力上昇に応じて第１トリガ信号を出力し、ガス流路５の圧力下降に応じて第２トリガ信号を出力するようにしたことから、第１トリガ信号と第２トリガ信号に基づいて圧力の上昇又は下降を判別することができるため、圧力の上昇または下降に応じたマイコンメータ等における個別処理を支援することができる。さらに、同一の圧力変動検出手段１１によって圧力の上昇及び下降を検出するので、極めて短時間に変化する圧力上下動を、時間的に正確に捉えることができる。
【００５９】
しかし、圧力変動検出手段１１は、検出時に繰り返しの開閉動作（以下チャタリングという。）を伴うことがある。例えば、第１の上昇を検出しても、チャタリングによる下降があり、同一の圧力変動検出手段１１によると第１の下降として誤って捉えてしまう虞がある。そこで、圧力変動検出手段１１を図○のように圧力上昇検出手段１１１と圧力下降検出手段１１２と別々にすることも考えられる。このようにすると、圧力上昇検出手段１１１と圧力下降検出手段１１２とが別々に変動を検出するため、チャタリングを抑えることができる。さらに、圧力上昇検出手段１１１と圧力下降検出手段１１２の圧力感度や時定数τ等を別々に設定することも容易である。
【００６０】
次に、上述した流量計測装置１０を有するガスメータ１の一実施形態を、図４乃至図６の図面を参照して以下に説明する。なお、説明を簡単化するために、本発明に関係しないガスメータ１の構成、機能等については説明を省略する。
【００６１】
図４において、ガスメータ１は、公知であるように、ガス供給設備におけるガス供給元の調整器（図示せず）等から延びるガス流路５に組み込まれている。ガスメータ１は、ガス供給元からのガスを、ガス流路５を介して複数のガス器具７に供給している。ガスメータ１は、流量測定機能及び圧力測定機能を有している。
【００６２】
ガスメータ１は、図５に示すように、コントロールユニット２と、圧力検出ユニット３と、流量センサ４と、を有して構成している。そして、ガスメータ１は、その内部にガス流路５の一部が組み込まれている。
【００６３】
コントロールユニット２は、マイコン（マイクロコンピュータ）２０を有している。そして、マイコン２０、トランジスタ２５、４５等の各種電子機器は基板２ａに実装されている。
【００６４】
マイコン２０は、周知のように、予め定めたプログラムに従って各種の処理や制御などを行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）２１、ＣＰＵ２１のためのプログラム等を格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ２２、各種のデータを格納するとともにＣＰＵ２１の処理作業に必要なエリアを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ２３等を有して構成している。
【００６５】
ＣＰＵ２１は、ガスメータ１に内蔵された電池の電力消費を低減する非活性状態と、予め定められたタイミングで非活性状態から遷移して、ガス流路の圧力、流量等を測定する活性状態と、を有している。なお、予め定められたタイミングとは、圧力、流量等の測定を行うサンプリング時間、間隔、周期等を意味している。
【００６６】
ＲＯＭ２２は、ＣＰＵ２１を上述した図１に示す請求項中の流量計測手段として機能させるための流量計測処理プログラム、割込時流量計測処理プログラム等の各種プログラムを記憶している。また、ＲＯＭ２２に記憶している割込時流量計測処理プログラムは、流量計測装置１０からの前記第１信号の入力に応じて予め定められた上昇圧力変動発生時の第１処理プログラムと、前記第２信号の入力に応じて前記第１処理とは異なる下降圧力変動発生時の第２処理プログラムと、を有している。
【００６７】
即ち、ＣＰＵ２１が第１処理プログラムと第２処理プログラムを実行することから、その実行によってＣＰＵ２１が請求項中の第１処理実行手段と第２処理実行手段として機能することになる。
【００６８】
また、マイコン２０は、出力ポート２０ａ，ｄと、入力ポート２０ｂ，ｃと、２つの割り込みポート２０ｉ等の各種ポートを有している。そして、本実施形態では、割り込みポート２０ｉが、上述した流量計測装置１における入力手段２０ｉに相当している。
【００６９】
出力ポート２０ａには、トランジスタ２５のベースが電気的に接続されている。そして、トランジスタ２５のエミッタにはガスメータ１の電池、そのコレクタには圧力検出ユニット３の圧力センサ３０の電源入力にそれぞれ電気的に接続されている。よって、マイコン２０が出力ポート２０ａを制御してトランジスタのＯＮ／ＯＦＦすることで、圧力センサ３０への電力供給を制御する構成となっている。
【００７０】
同様に、出力ポート２０ｄには、トランジスタ４５のベースが電気的に接続されている。そして、トランジスタ４５のエミッタにはガスメータ１の電池、そのコレクタには流量センサ４の電源入力にそれぞれ電気的に接続されている。よって、マイコン２０が出力ポート２０ｄを制御してトランジスタのＯＮ／ＯＦＦすることで、流量センサ４への電力供給を制御する構成となっている。
【００７１】
入力ポート２０ｂには、圧力センサ３０のアナログ出力が電気的に接続されている。マイコン２０には、入力ポート２０ｂを介して圧力信号が圧力センサ３０から入力される。そして、圧力センサ３０は基板２ａに接地されている。
【００７２】
入力ポート２０ｃには、流量センサ４の出力が電気的に接続されている。そして、流量センサ４は、例えば、ガス流路５に配設された一対の超音波振動子から構成され、センサ回路部（図示せず）を介してマイコン２０の入力ポート２０ｃと電気的に接続される。そして、マイコン２０のＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２等の流量計測処理プログラム又は割込時流量計測処理プログラムを実行することで、流量センサ４の一対の超音波振動子間の超音波信号伝搬時間に基づいて、ガス流路を通過するガスの流速、流量を算出する。これにより、ＣＰＵ２１は、流量計測手段として機能することになる。
【００７３】
なお、流量センサ４については、流量センサ４がガスメータ１の内部の可動部（膜）の動きに応じて流量信号を発生し、該流量信号をデジタル変換してマイコン２０に出力したり、フローセンサを用いたりするなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００７４】
割り込みポート２０ｉは、請求項中のトリガ信号入力手段に相当し、マイコン２０のＣＰＵ２１が非活性状態のときにトリガ発生装置１０から前記トリガ信号が入力されると、ＣＰＵ２１に割り込みをかける。これにより、ＣＰＵ２１は非活性状態から活性化状態に遷移することになる。即ち、トリガ発生装置１０のトリガ信号が割り込み信号に相当している。
【００７５】
割り込みポート２０ｉは、第１トリガ信号入力ポート２０ｉ１と、第２トリガ信号入力ポート２０ｉ２と、を有している。なお、本実施形態では、第１トリガ信号入力ポート２０ｉ１と第２トリガ信号入力ポート２０ｉ２の双方を割り込みポート２０ｉとする場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、何れか一方を割り込みポート２０ｉとし、その他を入力ポートとするなど種々異なる実施形態とすることができる。
【００７６】
第１トリガ信号入力ポート２０ｉ１は、上述した図１に示すトリガ発生装置１０の接点１４ａと電気的に接続されている。第２トリガ信号入力ポート２０ｉ２は、前記トリガ発生装置１０の接点１４ｂと電気的に接続されている。また、前記トリガ発生装置１０の可動接点１４ｃはコントロールユニット２の基板２ａに接地されている。トリガ信号入力ポートはマイコン２０の内部で固定抵抗を介してプルアップされており、スイッチ１４１または１４２が閉じられると、接地電位に変化し、割り込みを発生する。そして、ＣＰＵ２１は、第１トリガ信号入力ポート２０ｉ１と第２トリガ信号入力ポート２０ｉ１の何れかの割り込みによって状態が遷移したかをＲＡＭ２３等に記憶する。
【００７７】
次に、圧力検出ユニット３は、圧力センサ３０と、上述したトリガ発生装置１０と、を有している。圧力検出ユニット３は、圧力センサ３０とトリガ発生装置１０を半導体基板上に集積化されたデバイスとして一体に形成されている。
【００７８】
圧力センサ３０は、ガスメータ１の内部又は外部のガス流路５における圧力を検出する各種センサが任意に用いられる。圧力センサ３０は、マイコン２０の制御によってコントロールユニット２０から電力の供給によって圧力を検出し、該検出した圧力に応じた圧力信号を前記マイコン２０の入力ポート２０ｂに出力する。
【００７９】
このようにガスメータ１が有する圧力検出ユニット３にトリガ発生装置１０を内蔵させるようにしたことから、ガスメータ１に複数部品を設ける必要がなくなるため、ガスメータ１を小型軽量化でき、組み立て工数も削減することができる。
【００８０】
次に、ガスメータ１におけるコントロールユニット２のＣＰＵ２１によって行われる本発明に係る割込時流量計測処理の一例を、図６のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００８１】
ガス未使用時、ガスメータ１のＣＰＵ２１は、通常、非活性状態となっており、流量センサ４から流量信号をサンプリングする一定時間が経過するたびに、非活性状態から活性状態に遷移して流量の計測を行っている。そして、ＣＰＵ２１が非活性状態のときに割り込みが発生すると、ＣＰＵ２１は図６に示す割込時流量計測処理プログラムを実行する。
【００８２】
ステップＳ１１において、割り込みポート２０ｉにトリガ信号が入力されたことを検知し、ステップＳ１２において、ＣＰＵ２１を活性状態に遷移させる。
【００８３】
次に、ステップＳ１３で入力されたトリガ信号が第１トリガ信号であると判定された場合（Ｓ１３でＹ）、ステップＳ１４（第１処理実行手段）において、上昇圧力変動発生時に対応した第１処理プログラムが実行される。
【００８４】
ステップＳ１４における第１処理プログラムの例として、まず、図７に示すステップＳ２１で流量計測を実施し、次に、ステップＳ２２で計測された流量がある決められた一定時間の間０であるかないかを判断する。
【００８５】
ステップＳ２２で、流量がある決められた一定時間の間０であった場合、ステップＳ２３でガスの使用が終了したと判断して、ＣＰＵ２１を非活性状態へ遷移させ、割り込み処理を終了させる。そして、新たなトリガ信号の入力や定期的な流量計測実施等の割り込み処理が実施されるまで非活性状態を保つ。
【００８６】
一方、ステップＳ２２で、流量がある決められた一定時間の間０ではなかった場合、ガスの使用は何らかの形で継続していると判断して、ステップＳ２１の流量計測処理を繰り返す。ステップＳ２１の流量計測処理を繰り返している間、新たなトリガ信号を入力した時は、改めて割込時流量計測処理プログラムをステップＳ１１から開始する。
【００８７】
また、図６に示すステップＳ１３で第１トリガ信号ではない、つまり、トリガ信号が第２トリガ信号であると判定された場合（Ｓ１３でＮ）、ステップＳ１５（第２処理実行手段）において、下降圧力変動発生時に対応した第２処理プログラムが実行される。
【００８８】
ステップＳ１５における第２処理プログラムの例としては、流量計測のほかに、別のガス器具の使用開始、ガス器具のガス使用量の増加、ガス漏れ、のいずれかが発生したと判断し、圧力信号や流量信号に基づいて安全か否か等を判断する。
【００８９】
ステップＳ１５の第２処理プログラムにおいて、流量計測は繰り返し実施されながら、新たなトリガ信号の入力により、改めて割込時流量計測処理プログラムがステップＳ１１から開始されるまで繰り返される。
【００９０】
例えば、従来のガスメータは、住人が不在でガス器具７が仕様されていない状態であっても、流量のデータサンプリングは行われていたが、本発明の流体計測装置１をガスメータに適用することで、ガス器具７が全く仕様されていない状況下での流量の計測を回避することができる。
【００９１】
住人の在宅／不在に係わらず、一般的な家庭において、ガス器具７が使用されているのは、１日（２４時間）のうち、ほんの２〜３時間のみであり、残りの２１〜２２時間はガスが全く使われていない。これは、暖房用のガス器具７が使われない夏場等に、特に顕著となる。
【００９２】
よって、ガス流路５における圧力変動が発生したときに、活性化状態に遷移して流量の計測等を確実に行うようにすれば、ガス器具７が使用されている２〜３時間に対応した時間帯だけＣＰＵ２１を活性化状態に遷移させ、その他の２１〜２２時間に対応した不要時間帯では活性化状態に遷移させる必要がないため、ガスメータ１の内蔵電池の消費電力を大幅に削減することが可能となる。
【００９３】
以上説明したガスメータ１によれば、ＣＰＵ２１が非活性状態の場合にトリガ信号がマイコン２０に出力されると、ＣＰＵ２１はそのトリガ信号の入力に応じて活性状態に遷移して、流量計測を開始するようにしたことから、圧力変動の検出に応じてＣＰＵ２１を活性状態に遷移させることができるため、電力消費の増加を抑制して圧力変動の発生に応じた流量計測を行うことができる。よって、計測精度を低下することなく、利用者の消費形態に適した流量の計測を行って消費電力の大幅な削減を図ることができる。
【００９４】
また、ガスメータ１によれば、ガス流路５の圧力上昇に応じて第１トリガ信号をマイコン２０に出力し、かつ、ガス流路５の圧力下降に応じて第２トリガ信号をマイコン２０に出力するようにしたことから、第１トリガ信号と第２トリガ信号に基づいて圧力の上昇と下降に応じた流量の計測をマイコン２０のＣＰＵ２１が開始することができるため、ガスの使用開始を正確に判断して消費電力のさらなる削減に貢献することができる。
【００９５】
なお、上述した実施形態では、前記流体計測装置がガスメータ１である場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、ガス漏れ警報器、ガス器具判別装置、等の各種機器に上述した流体計測装置１を適用することができる。
【００９６】
例えば、従来のガス器具判別装置では、２秒に１回流量データをサンプリングして、その流量データで器具判別をしなくてはならず、精度良く器具を判別することが難しかったが、本発明の流量計測装置１を適用することで、流量データを高速にサンプリングできるため、精度良く器具判別ででき、電池の消耗も抑制することができる。
【００９７】
さらになお、上述した実施形態では、前記トリガ発生装置１０で発生したトリガ信号でマイコンを活性状態に遷移する方法を説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、前記トリガ発生装置１０で発生したトリガ信号を直接圧力測定装置（圧力センサ）や流量センサの電源スイッチに用いることもできる。この時用いる電源スイッチはトリガ信号入力により電源をオンにするのみで、電源のオフはマイコンからの制御信号によることが望ましい。
【００９８】
このような構成の場合、マイコンで一端数行のプログラムを処理する時間も短縮でき、流量計測の開始をより早く実施できる可能性がある。
【００９９】
なお、上述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る流体計測装置の概略構成を示す構成図である。
【図２】図１中の流路側及び反流路側の圧力変化の例１を示すグラフである。
【図３】図１中の流路側及び反流路側の圧力変化の例２を示すグラフである。
【図４】本発明に係るガスメータが設けられるガス供給設備の一例を示す図である。
【図５】図４中のガスメータの概略構成の一例を示す構成図である。
【図６】図５中のＣＰＵが実行する割込時流量計測処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図６中の割込時流量計測処理から呼び出される第１処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１    ガスメータ
５    ガス流路
１０    トリガ発生装置
１１    圧力変動検出手段（本体）
１２    トリガ信号出力手段
１３    ダイヤフラム
１４１    スイッチ
１４２    スイッチ
１６    バイパス流路
１６ａ    圧力抑制部（オリフィス）
２０    マイコン（マイクロコンピュータ）
２１    ＣＰＵ
【図１】
2010032231.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010032231.tif 000009
【図７】
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