(57)【要約】【課題】容積流量計機構の１往復運動ぶんの容積流量よりも小さな流量値を所定の許容計測誤差の範囲内で精確に計測することができ、延いてはその小さな流量値の計測結果を用いて漏洩判定を正確に高い信頼性で行うことが可能であるような流量計測装置および流量計測方法を提供する。【解決手段】磁性体２０１の軌道上での運動の１周期当りに出力される複数のパルスのそれぞれに対してガス流量値演算部４００が流量演算の重み付けを各々行って流量値を算出することで、複数の磁気センサ２１１，２１２…から出力されるパルスのカウント数に基づいて、機構部１００の容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応した流量値を算出する。【選択図】　　　図１
2004028958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の管路を流れる計測対象の流体の流れによって容積が変化し、それを機械的な周期運動に変換する容積流量計機構と、
前記容積流量計機構の容積変化に対応した運動によって動かされて所定の軌道上を周期運動するように設けられた磁性体または電磁波発生手段と、前記軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されてその各々が前記磁性体または電磁波発生手段の通過ごとに信号を出力することで、前記磁性体または電磁波発生手段の前記軌道上における１周期の運動ごとに前記信号を複数回出力するように設定された複数の磁気センサまたは電磁波センサとを有する信号発生手段と、
前記信号発生手段から出力された信号数をカウントし、そのカウント数に対応して流量値を演算する流量値演算手段であって、前記信号発生手段から出力される１周期当りの複数の信号のそれぞれに対して流量演算の重み付けを行って前記流量値を算出する流量値演算手段と
を備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
前記重み付けを行って演算して得られた流量値を、前記１周期ごとに計測される流量値とは別に用いて、前記管路における漏洩発生の有無の判定を行う漏洩判定手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記漏洩判定手段が、所定のサンプリング周期ごとに前記流量値をサンプリングして、前記サンプリング周期よりも長い時間に設定された所定の期間に亘って前記流量値が検知され続ける状態が継続した場合には、漏洩発生有りと判定するものである
ことを特徴とする請求項１または２記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記流量値演算手段が、前記１周期ごとに、前記流量値を積算していくように設定されている
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記流量値演算手段における演算によって得られた前記１周期内の流量値またはその流量値を積算してなる積算流量値が、前記計測対象の流体の流量の真値よりも大きな値となって前記漏洩判定に際して安全側に誤差が振れるように設定されている
ことを特徴とする請求項２ないし４のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記流量値演算手段は、所定の単位計測時間当りに前記信号発生手段から出力された前記信号のカウント数を前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で割った値を整数化した値に前記容積流量計機構の前記１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数を乗算した値を整数化してなる値に対応した流量の積算値とを合算して、そのときの流量値を算出する
ことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項７】
前記流量値演算手段は、所定の単位計測時間当りに前記信号発生手段から出力された前記信号のカウント数を前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で割った値を整数化した値に前記容積流量計機構の前記１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に前記信号の１カウントに対応した重み付けのうちの最大値を乗算した値とを合算して、そのときの流量値を算出する
ことを特徴とする請求項２ないし５のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項８】
前記流量値演算手段は、所定のカウント数に亘って信号の出力タイミングを検出し、それによって、その所定のカウント数に亘る信号の検出が終了した直後の信号およびそれ以降の信号に対応した重み付けの係数の初期値を、予め定めておいた重み付けの係数のテーブルから選出して用いる
ことを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項９】
所定の管路を流れる計測対象の流体の流れによって容積が変化し、それを機械的な周期運動に変換する容積流量計機構と、
前記容積流量計機構の容積変化に対応した運動によって動かされて所定の軌道上を周期運動するように設けられた磁性体または電磁波発生手段と、前記軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されて、その各々が前記磁性体または電磁波発生手段の通過ごとに信号を出力することで、前記磁性体または電磁波発生手段の前記軌道上における１周期の運動ごとに前記信号を複数回出力するように設定された磁気センサまたは電磁波センサとを有する信号発生手段と、前記信号発生手段から出力された信号をカウントし、そのカウント数に対応して流量値を演算する流量値演算手段とを有する流量計測装置であって、
前記複数の磁気センサまたは電磁波センサが、前記容積流量計機構の容積変化に線形に対応して前記１周期を当該複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で分割する位置ごとに配設されている
ことを特徴とする流量計測装置。
【請求項１０】
前記計測対象の流体が燃料用または原料用のガスであり、前記流量値として前記ガスの流量値を計測する
ことを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項１１】
前記計測対象の流体が飲料用または工業用の水であり、前記流量値として前記水の流量値を計測する
ことを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項１２】
所定の管路を流れる計測対象の流体の流れを機械的な容積変化の周期運動に変換し、前記容積変化に対応して磁性体または電磁波発生手段を動かして所定の軌道上を周期運動させ、前記軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されている複数の磁気センサまたは電磁波センサの各々から前記磁性体または電磁波発生手段の通過ごとにそれぞれ信号を出力させることで、前記磁性体または電磁波発生手段の前記軌道上における１周期の運動ごとに前記信号を複数回出力させ、その出力された信号数をカウントし、そのカウント数に対応した流量値を演算して前記計測対象の流体の流量値を計測する流量計測方法であって、
前記１周期当りに出力される複数の信号のそれぞれに対して流量演算の重み付けを行って前記流量値を算出する
ことを特徴とする流量計測方法。
【請求項１３】
前記重み付けを行って演算して得られた流量値を、前記１周期ごとに計測される流量値とは別に用いて、前記管路における漏洩発生の有無の判定を行う
ことを特徴とする請求項１２記載の流量計測方法。
【請求項１４】
前記流量値を所定のサンプリング周期ごとにサンプリングして、前記サンプリング周期よりも長い時間に設定された所定の期間に亘って前記流量値が検知され続ける状態が継続した場合には、漏洩発生有りと判定する
ことを特徴とする請求項１２または１３記載の流量計測方法。
【請求項１５】
前記１周期ごとに前記流量値を積算していく
ことを特徴とする請求項１２ないし１４のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【請求項１６】
前記演算によって得られた前記１周期内の流量値またはその流量値を積算してなる積算流量値を前記計測対象の流体の流量の真値よりも大きな値となって前記漏洩判定に際して安全側に誤差が振れるように、前記重み付けを設定する
ことを特徴とする請求項１３ないし１５のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【請求項１７】
所定の単位計測時間当りに出力された前記信号のカウント数を前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で割った値を整数化した値に前記１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数を乗算した値を整数化してなる値に対応した流量の積算値とを合算して、そのときの流量値を算出する
ことを特徴とする請求項１２ないし１６のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【請求項１８】
所定の単位計測時間当りに出力された前記信号のカウント数を前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で割った値を整数化した値に前記１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に前記信号の１カウントに対応した重み付けのうちの最大値を乗算した値とを合算して、そのときの流量値を算出する
ことを特徴とする請求項１３ないし１６のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【請求項１９】
所定のカウント数に亘って信号の出力タイミングを検出し、それによって、その所定のカウント数に亘る信号の検出が終了した直後の信号およびそれ以降の信号に対応した重み付けの係数の初期値を、予め定めておいた重み付けの係数のテーブルから選出して用いる
ことを特徴とする請求項１２ないし１８のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【請求項２０】
前記計測対象の流体が燃料用または原料用のガスであり、前記流量値として前記ガスの流量値を計測する
ことを特徴とする請求項１２ないし１９のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【請求項２１】
前記計測対象の流体が飲料用または工業用の水であり、前記流量値として前記水の流量値を計測する
ことを特徴とする請求項１２ないし１９のうちいずれか１つの項に記載の流量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流量計測装置および流量計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から広く一般に用いられているガスメータとして、いわゆる膜式ガスメータがある。この膜式ガスメータは、筐体内部にガス流の圧力によって振動を繰り返す膜（容積流量計機構）を有しており、この膜の振動（換言すれば膜の吹子のような周期的往復運動）による容積変化に対応してガスの流量を計測するという、いわばガスの流量に対応した膜の機械的な周期的容積変化の動作を用いて、ガスの流量を体積流量として機械的な手法で計測する方式のメータである。その簡易で実用的な構造と高い耐久性を備えているという特質から、膜式ガスメータは広く一般に利用されてきた。
【０００３】
このような膜式ガスメータでは、膜の振動を機械的な回転軸の回転に一旦変換し、その回転軸の回転に連動して、機械的なカウンタ装置によって回転式カウンタの数値を機械的にカウントアップしていくことにより、ガス流量の積算値をそのガスの使用量に対応してカウントし、またそれを前述の回転式カウンタで表示するようにしていた。
【０００４】
ところで、近年、ガスメータにおいては、ガス流量値の計測やその積算値の演算を、電子回路を用いて演算処理〜表示するという機能や、さらにはそのデータをガスメータ外部の情報管理システム等に伝送する機能、あるいはガスメータやその配管等に異常が発生したことを電子回路とセンサとを用いた自動検知装置で検知する機能など、種々の機能をマイクロコンピュータ（以下、マイコンと称する）およびそれを中心とする周辺機器を用いて構築する方式の、いわゆるマイコンメータと呼ばれる電子回路内蔵型のガスメータが盛んに開発され、また実用に供されるようになっている。
【０００５】
そのようなマイコンメータ化に対して、膜式ガスメータが対応するためには、前述のような機械的なカウンタ装置を用いて機械的にガス流量値をカウントアップしていくのではなく、膜の周期的往復動作を回転軸の回転またはリンク機構による所定の機械的運動に一旦変換し、その機械的な運動に連動して所定の軌道上を運動する磁性体と、その磁性体の軌道に沿った１か所に設けられたリードスイッチとを用いて、そのリードスイッチの電気的な開閉動作の回数を電気的にカウントすることによって、ガス流量値をカウントアップしていくといった技術が開発され、また実用に供されている。
【０００６】
すなわち、このようなマイコンメータ化された膜式ガスメータにおいては、図７にその一例を模式的に示したように、膜（図示省略）の振動は一旦、機械的な回転軸１の回転に変換されて、その回転軸１に付設されたアーム２の先端に支持されているフェライト永久磁石のような磁性体３を回転させる。すると、そのような磁性体３の回転運動に伴って、その回転軌道４の周囲に磁界変化（図示省略）が生じ、この磁界変化によってリードスイッチ５の開閉動作が繰り返される。そのリードスイッチ５の開閉動作を信号（パルス波形）として電気的に検出し、その信号の出力回数（あるいは周波数）を電気的にカウントし、そのカウント数に対応してガス流量値を算出することができる。あるいは、回転運動以外にも、膜の往復運動に連動して動くリンク機構によって例えば楕円あるいはそれに近似した所定の軌道上を磁性体３が運動するように設定されているものもある。このようにして、従来の膜式ガスメータにおいては、マイコンメータ化に対応していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような従来の流量計測装置では、膜の１往復運動分の容積流量が計測可能な最小単位の流量値となるので、例えばいわゆる微少流量のような膜の１往復運動分の容積流量未満の流量については正確に計測することができない。
【０００８】
このため、例えば微少流量を所定のサンプリングタイミングごとにサンプリングすることでガス漏洩の有無を判定するという、いわゆるガス漏洩発生判定（検知）を微少流量の計測に基づいて正確に行うことが極めて困難あるいは不可能という問題があった。しかも、近年では２４時間連続して間欠的な運転が継続される床暖房システムや壁暖房システムのようなガス器具がますます利用される傾向にあるが、そのようなガス器具を用いる場合、いわゆる誤判定に起因した誤遮断のような不都合な事態の発生を確実に解消するためには、微少流量変化の精確な検出（計測）に基づいてガス漏洩の有無の判定を正確に行うことが強く要請される。
【０００９】
あるいは、そのような微少流量の計測に基づいてガス漏洩発生判定を正確に行うためには、上記のような膜（容積流量計機構）や磁性体や磁気センサとは別に、微少流量の計測を専用で行う微少流量計測装置を別段に付設しなければならないので、流量計測装置や流量計測方法の全体的な構成が煩雑なものとなってしまうという新たな問題が生じてしまう。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来の計測可能な最小単位の流量値であった容積流量計機構の１往復運動分の容積流量よりも小さな流量値を所定の許容計測誤差の範囲内で精確に計測することができ、延いてはその小さな流量値の計測結果を用いて漏洩判定を正確に高い信頼性で行うことが可能である、あるいは、より精確な流量計測を行うことが可能である、流量計測装置および流量計測方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の流量計測装置は、所定の管路を流れる計測対象の流体の流れによって容積が変化し、それを機械的な周期運動に変換する容積流量計機構と、前記容積流量計機構の容積変化に対応した運動によって動かされて所定の軌道上を周期運動するように設けられた磁性体または電磁波発生手段と、前記軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されてその各々が前記磁性体または電磁波発生手段の通過ごとに信号を出力することで、前記磁性体または電磁波発生手段の前記軌道上における１周期の運動ごとに前記信号を複数回出力するように設定された複数の磁気センサまたは電磁波センサとを有する信号発生手段と、前記信号発生手段から出力された信号数をカウントし、そのカウント数に対応して流量値を演算する流量値演算手段であって、前記信号発生手段から出力される１周期当りの複数の信号のそれぞれに対して流量演算の重み付けを行って前記流量値を算出する流量値演算手段とを備えている。
【００１２】
また、本発明による第１の流量計測方法は、所定の管路を流れる計測対象の流体の流れを機械的な容積変化の周期運動に変換し、前記容積変化に対応して磁性体または電磁波発生手段を動かして所定の軌道上を周期運動させ、前記軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されている複数の磁気センサまたは電磁波センサの各々から前記磁性体または電磁波発生手段の通過ごとにそれぞれ信号を出力させることで、前記磁性体または電磁波発生手段の前記軌道上における１周期の運動ごとに前記信号を複数回出力させ、その出力された信号数をカウントし、そのカウント数に対応した流量値を演算して前記計測対象の流体の流量値を計測する流量計測方法であって、前記１周期当りに出力される複数の信号のそれぞれに対して流量演算の重み付けを行って前記流量値を算出する、というものである。
【００１３】
すなわち、本発明による第１の流量計測装置または第１の流量計測方法では、磁性体または電磁波発生手段の軌道上での運動の１周期当りに出力される複数の信号のそれぞれに対して流量演算の重み付けを各々行って、流量値を算出するようにしている。このようにすることにより、複数の磁気センサまたは電磁波センサが、磁性体または電磁波発生手段の１周期の軌道に沿って、容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応しておらず非線形に分割した位置ごとに配設されていても、複数の磁気センサまたは電磁波センサから出力される信号のカウント数に基づいて、容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応した流量値を算出することが可能となる。
【００１４】
なお、上記の重み付けを行って演算して得られた流量値を、前記１周期ごとに計測される流量値とは別に用いて、前記管路における漏洩発生の有無の判定を行うようにしてもよい。すなわち、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値に関しては、容積流量計機構の容積変化の１周期以上の流量計測値とは別の計測として（但し、同じ容積流量計機構および信号発生手段を用いて）実行し、その計測結果を容積流量計機構の容積変化の１周期以上の流量計測値とは別の流量計測値として取り扱うようにしてもよい。
【００１５】
そしてそのように容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を１周期以上の流量計測値とは別のものとして取り扱うようにして、その流量値を所定のサンプリング周期ごとにサンプリングし、前記サンプリング周期よりも長い時間に設定された所定の期間に亘って前記流量値が検知され続ける状態が継続した場合には漏洩発生有りと判定する、という漏洩発生判定用に用いることなどが可能である。
【００１６】
また、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を、前記１周期ごとに積算していくようにしてもよい。このようにすることにより、１周期未満の小さな流量値計測値をも含んだ積算流量値を計測することなども可能となる。
【００１７】
また、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を１周期以上の流量値とは別に計測する場合には、前記演算によって得られた前記１周期内の流量値またはその流量値を積算してなる積算流量値を前記計測対象の流体の流量の真値よりも大きな値となって前記漏洩判定に際して安全側に誤差が振れるように、前記重み付けを設定するようにしてもよい。このようにすることにより、安全性をさらに高く設定した漏洩判定を行うことが可能となる。なお、このとき算出される容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を１周期以上の流量値と単純に合算して当該流量計測装置の本来の計測目的である流量計測値を算出すると、その結果得られた流量計測値には、本来の計測目的である流量計測値としての許容誤差範囲を超えた誤差が混入する可能性があるので、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値は、１周期以上の流量値とは別に計測することが望ましいのである。
【００１８】
また、上記の演算としては、さらに詳細には、所定の単位計測時間当りに出力された前記信号のカウント数を前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で割った値を整数化した値に前記１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数を乗算した値を整数化してなる値に対応した流量の積算値とを合算して、そのときの流量値を算出するようにしてもよい。
【００１９】
あるいは、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を１周期以上の流量値とは別に計測する場合には、所定の単位計測時間当りに出力された前記信号のカウント数を前記複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で割った値を整数化した値に前記１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に前記信号の１カウントに対応した重み付けのうちの最大値を乗算した値とを合算して、そのときの流量値を算出するようにしてもよい。このようにすることにより、安全性をさらに高く設定した漏洩判定を行うことが可能となる。なお、このとき算出される容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を１周期以上の流量値と単純に合算して当該流量計測装置の本来の計測目的である流量計測値を算出すると、その結果得られた流量計測値には、本来の計測目的である流量計測値としての許容誤差範囲を超えた誤差が混入する可能性があるので、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値は、１周期以上の流量値とは別に計測することが望ましいのである。
【００２０】
また、所定のカウント数に亘って信号の出力タイミングを検出し、それによって、その所定のカウント数に亘る信号の検出が終了した直後の信号およびそれ以降の信号に対応した重み付けの係数の初期値を、予め定めておいた重み付けの係数のテーブルから選出して用いるようにしてもよい。
【００２１】
本発明による第２の流量計測装置は、所定の管路を流れる計測対象の流体の流れによって容積が変化し、それを機械的な周期運動に変換する容積流量計機構と、前記容積流量計機構の容積変化に対応した運動によって動かされて所定の軌道上を周期運動するように設けられた磁性体または電磁波発生手段と、前記軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されて、その各々が前記磁性体または電磁波発生手段の通過ごとに信号を出力することで、前記磁性体または電磁波発生手段の前記軌道上における１周期の運動ごとに前記信号を複数回出力するように設定された磁気センサまたは電磁波センサとを有する信号発生手段と、前記信号発生手段から出力された信号をカウントし、そのカウント数に対応して流量値を演算する流量値演算手段とを有する流量計測装置であって、前記複数の磁気センサまたは電磁波センサが、前記容積流量計機構の容積変化に線形に対応して前記１周期を当該複数の磁気センサまたは電磁波センサの個数で分割する位置ごとに配設されている。
【００２２】
すなわち、本発明による第２の流量計測装置では、複数の磁気センサまたは電磁波センサが、磁性体または電磁波発生手段の１周期の軌道に沿って、容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応した位置ごとに配設されているので、そのような複数の磁気センサまたは電磁波センサから出力される信号のカウント数に基づいて、容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応した流量値を算出することが可能となる。
【００２３】
なお、上記の流量計測装置または流量計測方法は、前記計測対象の流体が燃料用または原料用のガスであり、前記流量値として前記ガスの流量値を計測するように設定することにより、例えばガスメータのような流量計測装置またはそれが行う流量計測方法に好適なものとして用いることなどが可能である。
【００２４】
あるいは、前記計測対象の流体が飲料用または工業用の水であり、前記流量値として前記水の流量値を計測するように設定することにより、例えば水道メータのような流量計測装置またはそれが行う流量計測方法に好適なものとして用いることなどが可能である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の一実施の形態に係る流量計測装置としてのガスメータの概要構成を表したものである。図２は特にその磁性体およびリードスイッチを備えたパルス発生部の構造の概要を模式的に表した図である。なお、本発明の実施の形態に係る流量計測方法は、このガスメータにおける容積変化の１周期未満の流量計測または漏洩判定の機能（動作）によって具現化されるものであるから、以下、それらを併せて説明する。
【００２７】
このガスメータは、ガス流量を容積計量する機構を備えた機構部１００と、その機構部１００によって所定の軌道上を運動するように設定された磁性体２０１およびその磁性体２０１の運動で生じる磁界の変化によって電気的な開閉動作を行う複数の（ここでは一例として１０個の）リードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０とを有するパルス発生部２００と、このパルス発生部２００から出力されたパルス（信号）を検出し、そのカウント数に対応してガス流量値を演算するガス流量値演算部４００と、このガスメータの計測対象である家庭用ガスの配管（管路）に漏洩が発生しているか否かを判定する漏洩判定部５００と、この漏洩判定部５００による判定結果に対応した警報を発する警報部６００とを、その主要部として備えている。
【００２８】
なお、この他にも、図１に示したような一般的なガス使用量の積算値を表示するガス使用量積算値表示部３００や、図示しない遮断弁装置や、このガスメータの全体的な動作を制御するためのマイコンなどを、一般的なガスメータ同様に備えていることが望ましいことは言うまでもない。その場合には、遮断弁装置などの制御用にいわゆるマイコンメータ用として一般に用いられているマイコンを中心とした電子回路系を、ガス流量値演算部４００や漏洩判定部５００の電子回路系としても兼用することができ、延いては装置全体の繁雑化を引き起こすことなくガス流量値演算部４００や漏洩判定部５００を構築することができるという利点がある。
【００２９】
機構部１００は、膜式と呼ばれる、ガス流量を容積計量する吹子のような機構（図示省略）を備えている。機構部１００の吹子機構にガスが流れ込むと、吹子は容積変化を繰り返して反復（周期）運動する。吹子機構の容積変化の反復運動は例えばリンク機構１０１を用いた機械的伝達系を介して、そのリンク機構１０１の先端部に設けられた、フェライトのような磁性体２０１の運動に変換されて、その磁性体２０１が、例えば楕円のような所定の軌道上を周期運動する。
【００３０】
パルス発生部２００は、前述のようにガスの流れに対応した機構部１００の機械的な運動によって所定の軌道上を周期運動する磁性体２０１と、その磁性体２０１が運動して近傍を通過すると、それに伴う磁界変化によって電気的な開閉動作を行ってパルス状の信号をそれぞれ出力する複数のリードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０とを備えている。複数のリードスイッチ２１１，２１２，…２２０は、例えば磁性体２０１の軌道に沿って、隣り合ったものどうしが互いにほぼ等間隔ずつ隔てて、合計１０か所ごとにそれぞれ１個ずつ配置されている。このリードスイッチ２１１，２１２，…２２０の個々の構造については一般的なものを用いて構わない。ここで、これらのリードスイッチ２１１…の代りに、これらと同様に磁性体２０１の回転に伴う磁界変化によってパルス状の信号を出力する、例えばホールセンサのような磁気センサ等を用いることも可能であることは言うまでもない。
【００３１】
あるいは、磁性体の代りに、例えばレーザー光源などの点光源や、周囲に所定の強さの電界を生じさせる電界発生素子のような電磁波発生手段（電磁気的な場を周囲に発生または放散させる手段；なお、電界は厳密には電磁波ではないが、電磁波を構成する電界と磁界という２つの要素のうちの一つであるから、ここでは磁界と共に電磁波の一種類と見做すものとする）を用いると共に、電磁波発生手段の周囲に生じる（放散される）レーザー光のような電磁波や電界が電磁波発生手段の通過によって変化すると、それを検出してパルスを出力する電磁波センサを、磁気センサの代りに用いることなども可能である。
【００３２】
ガス流量値演算部４００、漏洩判定部５００、警報部６００の、それぞれ電気的な動作を行う主要部は、その動作を実行するためのソフトウェアによって構築されるシステムを含めて、マイコン１１００を用いた電子回路系によって構築されている。
【００３３】
ガス流量値演算部４００は、複数のリードスイッチ２１１，２１２…，２２０のそれぞれの開閉動作によって出力されるパルスを検出して、そのパルス数をカウントすると共に、それらのパルスがリードスイッチ２１１，２１２…のうちのどれから出力されたものであるのかを判別する。このガス流量値演算部４００によるパルスのカウントおよびその出力の順番の検出は、例えばリードスイッチ２１１，２１２…からそれぞれ検出されるパルスの立ち上がりまたは立ち下がりを検出することによって行うことができる。このガス流量値演算部４００は、カウントしたパルスの数およびそのパルスがリードスイッチ２１１，２１２…のうちのどれから出力されたものであるのかを判別し、その各パルスに対応して予め定められた係数による重み付けを行いながら、ガスの流量値を算出する。
【００３４】
さらに詳細には、このガス流量値演算部４００では、機構部１００の容積流量計機構の容積変化の１周期以上の流量計測値については、一般的な膜式のマイコンメータと同様に流量値を算出し、さらにその流量値を積算する演算を行って、その演算によって得られた流量積算値を、例えば液晶表示パネルを用いたガス使用量積算値表示部３００の表示画面に表示出力する。他方、機構部１００の容積流量計機構の容積変化の１周期未満の流量計測値については、前記の１周期ごとに計測される流量値とは別に、所定のサンプリング周期でサンプリングし、前記サンプリング周期よりも長い時間に設定された所定の期間に亘って前記流量値が検知され続ける状態が継続した場合には漏洩発生有りと判定する、というようにして、このガスメータに接続されている配管におけるガス漏洩発生の有無の判定を行うために、漏洩判定部５００で用いられる。
【００３５】
このときの機構部１００の容積流量計機構の容積変化の１周期未満の流量計測値を算出するために行われる演算は、さらに詳細には、所定のカウント数に亘ってパルスの出力タイミングを検出し、それによって、その所定のカウント数に亘る信号の検出が終了した直後の信号およびそれ以降の信号に対応した重み付けの係数の初期値を、予め定めておいた重み付けの係数のテーブルから選出して用いる。
【００３６】
これは、図２に一例を模式的に示したように、パルス発生部２００に設けられた複数個のリードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０からの出力が、１本のバス配線２４０にまとめて接続されているので、この１本のバス配線２４０がワイヤードＯＲとなって、リードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０から出力されたパルスはその出力の順番でシーケンシャルにガス流量値演算部４００へと出力されることになる。このため、それら出力される個々のパルスの到達をガス流量値演算部４００で検出するだけでは、そのとき検出されたパルスが複数のリードスイッチ２１１，２１２…のうちのどれから出力されたのかを判別することができないからである。そこで、短時間のうちに複数個のパルスが出力される場合、その短時間の間にはガスの流量変動はほとんど０に近いものとして無視することができるから、そのようなガス流量が有る所定の短時間内でカウント可能なカウント数に亘ってパルスの出力タイミングを検出し、その出力タイミングのパターンに基づいて、そのときのリードスイッチからパルスが出力されているのかを判別することができる。
【００３７】
これはすなわち、リードスイッチからのパルスの出力タイミングが吹子機構の容積変化に対して線形に対応していない（非線形である）からこそ、流量が一定の際に個々のリードスイッチどうしの間でのパルスの出力タイミングにばらつきが生じるということを、むしろ逆手に取って、そのタイミングのばらつきのパターンに基づいて、どのリードスイッチからパルスが出力されたのかを判別することを可能とするという手法である。
【００３８】
あるいは、個々のリードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０からの出力を１本のバス配線２４０にまとめて接続するのではなく、個々のリードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０の１本ごとに１対１に対応するようにそれぞれ個々に別の出力ラインを介してパルスをガス流量値演算部４００へと出力するようにすれば、リードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２２０の個数と同じ本数の出力ラインが必要になるが、上記のような、どのリードスイッチからパルスが出力されているのかを判別する、というプロセスは省略しても、どのリードスイッチからパルスが出力されているのかを確実かつ簡易に判別することが可能となる。
【００３９】
より具体的な一例に則して説明すると、１０個のリードスイッチ２１１，２１２，…２２０は磁性体２０１の軌道に沿ってほぼ等間隔に配置されているが、磁性体２０１の運動は吹子機構の容積変化に対して線形には対応していない。このため、１０個のリードスイッチ２１１，２１２，…２２０から出力されるパルスの出力タイミングは、吹子機構の容積変化に対して線形には対応しない（非線形である）。例えば図３に一例を示したように、ガスの流量が一定のときであって、１０個のリードスイッチ２１１，２１２，…２２０から次々と出力されるパルスの出力タイミングの間隔は、隣り合う個々のリードスイッチ２１１，２１２，…２２０どうしの間でそれぞれｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４…のように互いにばらついたものとなっている。そこで、このような出力タイミングの間隔ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４…のばらつきから逆算して、ガスの流量が一定であるときの１つのパルス当りの重み付けを行うことで、磁性体２０１の軌道上での周期運動の１周期未満で出力される各パルスのカウントに基づいた流量値を精確に計測することが可能となる。
【００４０】
図４は、そのような重み付けのために、一定流量時のパルス出力タイミングの間隔から逆算して予め設定された１パルスごとの「みなし流量」の一例を表したものである。なお、この図４では、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を、１周期内ごとで積算していくようにした場合の一例を示している。この一例では、容積流量計機構の１周期当りの容積変化が２．０１［Ｌ］（Ｌ；リットル，以下同様）の場合で、リードスイッチ２１１から出力される第１のパルス（ｐ＝１）が検出されたときには＋０．２４［Ｌ］で積算流量値は０．２４［Ｌ］、リードスイッチ２１２から出力される第２のパルス（ｐ＝２）が検出されたときには＋０．２４［Ｌ］で積算流量値は０．４８［Ｌ］、リードスイッチ２１３から出力される第３のパルス（ｐ＝３）が検出されたときには＋０．１５［Ｌ］で積算流量値は０．６３［Ｌ］、リードスイッチ２１４から出力される第４のパルス（ｐ＝４）が検出されたときには＋０．２８［Ｌ］で積算流量値は０．９１［Ｌ］、リードスイッチ２１５から出力される第５のパルス（ｐ＝５）が検出されたときには＋０．１７［Ｌ］で積算流量値は１．０８［Ｌ］、リードスイッチ２１６から出力される第６のパルス（ｐ＝６）が検出されたときには＋０．１７［Ｌ］で積算流量値は１．２５［Ｌ］、リードスイッチ２１７から出力される第７のパルス（ｐ＝７）が検出されたときには＋０．２７［Ｌ］で積算流量値は１．５２［Ｌ］、リードスイッチ２１８から出力される第８のパルス（ｐ＝８）が検出されたときには＋０．１５［Ｌ］で積算流量値は１．６７［Ｌ］、リードスイッチ２１９から出力される第９のパルス（ｐ＝９）が検出されたときには＋０．２２［Ｌ］で積算流量値は１．８９［Ｌ］、リードスイッチ２２０から出力される第１０のパルス（ｐ＝１０）が検出されたときには＋０．１２［Ｌ］で積算流量値は２．０１［Ｌ］となり、この第１０のパルスの検出で１周期内の全パルスの検出が完了して、次周期のパルスの出力〜検出が開始される。よってこの第１０のパルスが検出されると、積算流量値は２．０１［Ｌ］から０にリセットされると共に、その１周期分の流量値２．０１［Ｌ］がガス使用量積算値に加算（積算）される。このような「みなし流量」のテーブルを予め設定しておくようにすればよい。
【００４１】
あるいは、上記のような演算方法の他にも、例えば、所定の単位計測時間当りに出力されたパルスのカウント数を複数の磁気センサの個数で割った値を整数化した値に、１周期当りの容積変化量を乗算してなる値と、その整数化の際に切り捨てられた小数点以下の値に複数の磁気センサの個数を乗算した値を整数化してなる値に対応した流量の積算値とを合算して、そのときの流量値を算出することが可能である。
【００４２】
これはさらに詳細には、単位サンプリング時間当りに検出（カウント）されたパルス数をｐ，整数化処理の演算を　ｉｎｔ，１周期当りの容積変化をΔＶｍａｘ，磁気センサの個数（１周期の分割数）をｎ，重み付けの係数のうちの最大値をＬｍａｘ，演算によって算出される１周期未満の流量値をＱとすると、
Ｑ＝　ｉｎｔ（ｐ／１０）×ΔＶｍａｘ＋｛ｐ−　ｉｎｔ（ｐ／１０）×ｎ｝×Ｌｍａｘ　　という演算を行うことで、計測対象のガスの流量の真値よりも大きな流量計測値を算出することができるようにしてもよい。
【００４３】
このようにすることにより、漏洩判定に際して安全側に誤差が振れることになるので、安全性がさらに高い漏洩判定を行うことが可能となる。なお、この場合には、算出される容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を１周期以上の流量値と単純に合算して当該ガスメータの本来の計測目的であるガス使用量積算値を算出すると、その結果得られた値には、ガスメータとしての本来の計測目的であるガス使用量積算値に許容誤差範囲を超えた誤差が混入する可能性があるので、この場合には、容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値は、１周期以上の流量値とは別に計測して、別に別けて（合算しないで）取り扱うようにすることが望ましい。
【００４４】
漏洩判定部５００は、上記のようにしてガス流量値演算部４００によって計測されたガスの流量値に基づいて、ガスメータの計測対象である家庭用ガスの配管（管路）に漏洩が発生しているか否かを判定するものである。さらに詳細には、この漏洩判定部５００では、所定のサンプリング周期ごとにガス流量値演算部４００によって計測された流量値をサンプリングして、そのサンプリング周期よりも長い時間に設定された所定の判定期間に亘って所定の微少流量以上の流量値のガスの流れが検出され続ける状態が継続した場合には、漏洩が発生したものと判定する。
【００４５】
警報部６００は、ガスの微少流量漏洩が発生していることが漏洩判定部５００によって判定されると、それを発光ダイオード素子の光の点滅などによって視覚的に、あるいは音声発生装置の発する警報音などによって聴覚的に、報知する警報装置６０１と、それを駆動する駆動回路６０２とから、その主要部が構成されている。この警報部６００は、当該ガスメータに接続されているガス配管に微少流量漏洩が発生していることが漏洩判定部５００によって判定されると、その旨をユーザやガス管理会社等に報知するための警報を、前述のような視覚的な情報あるいは聴覚的な情報等によって報知する。
【００４６】
次に、この第１の実施の形態に係るガスメータの動作について説明する。
【００４７】
図５は、このガスメータの特にガス流量値演算部および漏洩判定部における主要な動作の流れを表したものである。ガス流量値演算部４００は、パルス発生部２００から出力されたパルスを検出すると（Ｓ１）、所定の単位サンプリング時間当りにカウントされたパルス数に基づいて、そのときのガスの流量が所定の微少流量範囲にあるか否かを判別する（Ｓ２）。
【００４８】
このときガスの流量が所定の微少流量範囲内に無い場合には（Ｓ２のＮ）、ガス流量値演算部４００は一般的なガス使用量の算出〜積算を行う（Ｓ３）。
【００４９】
あるいはこのときガスの流量が所定の微少流量範囲内にある場合には（Ｓ２のＹ）、ガス流量値演算部４００が上記のようにして１周期未満の流量値の計測を開始あるいは継続すると共に、漏洩判定部５００が漏洩判定動作を開始する（Ｓ４）。
【００５０】
そしてそのような１周期未満の流量値が検出され続ける状態が継続していたが、それが例えば３０日のような所定の判定期間が経過する以前に、ある時点から例えば所定の微少流量範囲を逸脱する流量に変動した場合や０流量となった場合には（Ｓ５のＹ）、漏洩判定部５００は微少漏洩が発生していないものと判定する（Ｓ６）。
【００５１】
あるいはそのような１周期未満の流量値が３０日のような所定の判定期間に亘って検出され続ける状態が継続した場合には（Ｓ５のＮ）、漏洩判定部５００は微少漏洩が発生しているものと判定する（Ｓ７）。
【００５２】
このようにして、第１の実施の形態に係るガスメータによれば、複数の磁気センサ２１１，２１２…から出力される信号のカウント数に基づいて、機構部１００における容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応したその容積変化の１周期未満の流量値をガス流量値演算部４００によって算出することが可能となり、その結果、容積流量計機構の１周期の容積流量よりも小さな流量値を所定の許容計測誤差の範囲内で精確に計測することができ、延いてはその小さな流量値の計測結果を用いて漏洩判定部５００が漏洩判定を正確に高い信頼性で行うことが可能となる。あるいは、ガス使用量積算値を、より精確に計測することが可能となる。
【００５３】
［第２の実施の形態］
図６は、第２の実施の形態に係る流量計測装置としてのガスメータの概要構成のうち、特にその特徴的な部分である磁性体およびリードスイッチを備えたパルス発生部および機構部の構造の概要を模式的に表したものである。なお、この第２の実施の形態では、第１の実施の形態における説明との重複を避けるために、第１の実施の形態と同様の部位についての詳細な説明および図示は省略し、特にその特徴的な部分である磁性体およびリードスイッチを備えたパルス発生部についてを中心として説明する。
【００５４】
本発明による第２の実施の形態に係るガスメータは、所定の配管を流れる計測対象のガスの流れによって容積が変化し、それを機械的な周期運動に変換する容積流量計機構を備えた機構部１００と、その機構部１００の容積流量計機構の容積変化に対応した運動によって動かされて所定の軌道上を周期運動するように設けられた磁性体２０１と、その軌道に沿った複数の異なる箇所ごとに少なくとも１個ずつ配設されて、その各々が磁性体２０１の通過ごとにパルスを出力することで、磁性体２０１の軌道上における１周期の運動ごとパルスを複数回出力するように設定された磁気センサである合計６個のリードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２１６とを有するパルス発生部２００と、そのパルス発生部２００から出力されたパルスをカウントしてそのカウント数に対応した流量値を演算するガス流量値演算部４００とを有するガスメータであって、６個のリードスイッチ２１１，２１２…が、一定流量のガスが流れている状態でその流量値に対して機構部１００の容積流量計機構の容積変化に線形に対応して当該６個のリードスイッチ２１１，２１２…のそれぞれから出力されるパルスの間隔が一定になるように磁性体２０１の運動軌道上の１周期を６分割する位置ごとに１個ずつ配設されている。
【００５５】
なお、この第２の実施の形態では、説明を簡潔化してその理解を容易なものとするために、機構部１００の構造として、ガスの流れによってピストン１７０がシリンダ１７１内で往復（周期）運動を繰り返すように設定されていると共に、そのピストン１７０の動きをロッド１７２を介して円盤状（真円状）のディスク１７３に伝達して、そのディスク１７３を回転運動させるように設定されている容積流量計機構を備えたものとし、そのディスク１７３の外周縁部の表面に、合計６個のリードスイッチを配設した場合についてを一例として掲げて説明する。
【００５６】
上記のピストン１７０とシリンダ１７１とロッド１７２とを組み合わせてなる機械的構造の容積流量計機構を備えた機構部１００の場合の、ピストン１７０の往復直線運動とディスク１７３の回転運動との関係の概要を考えると、まずピストン１７０が上死点または下死点に位置しているときには、同じディスクの単位回転角度に対して、ピストン１７０の直線移動距離は、ピストン１７０が他の位置にある場合と比較して最小となる（理論的には０である）。他方、ピストン１７０がシリンダ１７１の中央部付近に位置しているときには、同じディスクの単位回転角度に対して、ピストン１７０の直線移動距離は、ピストン１７０が他の位置にある場合と比較して最大となる（理論的にはロッド１７２がディスク１７３の外周に対して接線位置にある状態で最大となる）。従って、この場合には、例えば４個のリードスイッチ２１１，２１２，２１３，２１４をそれら上死点、下死点、右側の接線位置、左側の接線位置にそれぞれ１個ずつ配置して１周期を４分割すると、１周期未満の間に各リードスイッチから出力されるパルスの間隔のばらつきは最大となって、パルスの検出に基づいた流量値の計測にとっては最悪の設定となる。
【００５７】
しかし、図６に模式的に示したように、ピストン１７０の最大行程（これをＶとする）である下死点と上死点との間を３分割した位置のそれぞれにピストン１７０が位置している状態で、ロッド１７２の先端のディスク１７３にリンクされている点が停止している位置ごとに、それぞれ１個ずつリードスイッチ２１１，２１２，２１３，…２１６を配置すれば、それら合計６個のリードスイッチから出力されるパルスの間隔は、ピストン１７０の直線的移動量すなわち容積変化量に対して線形に（一次比例的に）対応したものとすることができる。
【００５８】
このようにすることにより、この第２の実施の形態に係るガスメータによれば、複数の磁気センサ２１１，２１２，…２１６から出力される信号のカウント数に基づいて、機構部１００における容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応したその容積変化の１周期未満の流量値をガス流量値演算部４００によって算出することが可能となり、その結果、容積流量計機構の１周期の容積流量よりも小さな流量値を所定の許容計測誤差の範囲内で精確に計測することができ、延いてはその小さな流量値の計測結果を用いて漏洩判定部５００が漏洩判定を正確に高い信頼性で行うことが可能となる。あるいは、ガス使用量積算値を、より精確に計測することが可能となる。
【００５９】
すなわち、第１の実施の形態に係るガスメータでは、機構部１００およびパルス発生部２００のハードウェア構成についてはリードスイッチ２１１，２１２…を複数個設けることの他は一般的なハードウェアを用いて、そのパルス発生部２００から出力されるパルスに基づいた１周期未満の流量値の演算手法についてを言わばソフトウェア的に工夫することで、１周期未満の流量値の精確な計測値を得ることができるようにした。これに対して、第２の実施の形態に係るガスメータでは、機構部１００およびパルス発生部２００のハードウェア構成についてを言わばハードウェア的に工夫することで、１周期未満の流量値の精確な計測値を得ることができるようにしたものである。
【００６０】
なお、上記の第１または第２の実施の形態に係る流量計測装置または流量計測方法の適用は、ガスメータのみには限定されないことは言うまでもない。この他にも、例えば計測対象の流体を飲料用または工業用の水とし、その流量値として水の流量値を計測するように設定することにより、例えば水道メータのような流量計測装置またはそれが行う流量計測方法などにも適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし１１のいずれかに記載の流量計測装置または請求項１２ないし２１のいずれかに記載の流量計測方法によれば、複数の磁気センサまたは電磁波センサから出力される信号のカウント数に基づいて、容積流量計機構の容積変化に対して線形に対応した流量値を算出することが可能となり、その結果、容積流量計機構の１往復運動分の容積流量よりも小さな流量値を所定の許容計測誤差の範囲内で精確に計測することができ、延いてはその小さな流量値の計測結果を用いて漏洩判定を正確に高い信頼性で行うことが可能となる、あるいは、より精確な流量計測を行うことが可能となる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流量計測装置としてのガスメータの概要構成を表した図である。
【図２】図１に示したガスメータにおける磁性体およびリードスイッチを備えたパルス発生部の構造の概要を模式的に表した図である。
【図３】複数のリードスイッチから出力されるパルスの出力タイミングの間隔のばらつきの一例を表した図である。
【図４】容積流量計機構の容積変化の１周期未満の小さな流量値計測値を、１周期内ごとで積算していくようにした場合の一例を表した図である。
【図５】第１の実施の形態に係るガスメータにおける特にガス流量値演算部および漏洩判定部の主要な動作の流れを表した図である。
【図６】第２の実施の形態に係る流量計測装置としてのガスメータの概要構成のうち、特にその特徴的な部分である磁性体およびリードスイッチを備えたパルス発生部および機構部の構造の概要を模式的に表した図である。
【図７】従来のマイコンメータ化された膜式ガスメータにおけるパルスを出力する機構部分を模式的に表した図である。
【符号の説明】
１００…機構部、２００…パルス発生部、３００…ガス使用量積算値表示部、４００…ガス流量値演算部、５００…漏洩判定部、６００…警報部
【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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【図６】
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【図７】
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