(57)【要約】【課題】当該流量計測装置の内部は何ら改造することなく、かつ当該流量計測装置がガスメータの場合にはユーザーに対してガスの供給を一旦停止させることなく、簡易で低コストに、機械式の流量計測装置の電子メータ化を実現する。【解決手段】機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波を検出してその音波の発生周期に基づいて流量計測値の信号を発生するマイクロホン３および流量信号発生装置４をガスメータのボディ２の表面などに付設するという簡易で低コストな手法によって、ユーザーの利便性を損なうことなしに、機械式のガスメータの電子メータ化を実現することができる。【選択図】　　　図１
2004125474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の流体の流れに対応した機械的な動作に基づいて前記流体の積算流量を計測する機械的積算流量計測手段と、
前記機械的積算流量計測手段の機械的な動作に伴って、前記流体の流量または流速に対応して周期的に生じる特有の音波または振動を検出する音波・振動検出手段と、
前記音波・振動検出手段によって検出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する流量計測信号発生手段と
を備えたことを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
前記流量計測信号発生手段が、前記音波・振動検出手段によって検出される音波または振動の基調周波数に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する
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】
前記流量計測信号発生手段が、前記音波・振動検出手段によって検出される音波または振動の波形に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の波形の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する
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】
前記流量計測信号発生手段が、１回の音波または振動が検出された後から、前記流体に想定される最大流量に対応した最短周期未満に設定された所定のマスク時間が終了するまでの間に、他の２回目以降の音波または振動が検出されても、その音波または振動についてはノイズとして除去または無視することで、ノイズ除去を行うマスク機能を備えている
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】
前記流量計測信号発生手段は、さらに、新たに最大流量が計測された場合には、それ以降、前記マスク時間を前記新たに計測された最大流量に対応した最短周期未満の時間に変更する機能を備えている
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】
前記音波・振動検出手段は、前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を他の周波数の音波または振動よりも有意に優先的に検出する周波数選択特性を備えたものである
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】
当該流量計測装置が、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えており、
前記音波・振動検出手段が、前記外装筐体の表面に付設される
ことを特徴とする請求項１ないし６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】
当該流量計測装置が、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えたものであり、
前記流量計測信号発生手段が、前記外装筐体の外側に付設される
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】
前記機械的積算流量計測手段が、前記特有の音波または振動を積極的に発生させる音波・振動発生手段をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項１０】
前記流量計測信号発生手段から出力された信号に基づいて、前記流体の流量または流速の計測値の情報を出力する計測値情報出力手段を、さらに備えた
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ガスであり、前記機械的積算流量計測手段が実質的にガスメータとして機能する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１０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】
計測対象の流体の流れに対応した機械的な動作に基づいて前記流体の積算流量を計測する機械的積算流量計測手段を有する流量計測装置における流量計測方法であって、
前記機械的積算流量計測手段の機械的な動作に伴って、前記流体の流量または流速に対応して周期的に生じる特有の音波または振動を検出する音波・振動検出プロセスと、
前記音波・振動検出プロセスによって検出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する流量計測信号発生プロセスと
を含むことを特徴とする流量計測方法。
【請求項１３】
前記流量計測信号発生プロセスが、前記音波・振動検出プロセスによって検出される音波または振動の基調周波数に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するものである
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】
前記流量計測信号発生プロセスが、前記音波・振動検出プロセスによって検出される音波または振動の波形に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の波形の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するものである
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】
前記流量計測信号発生プロセスが、１回の音波または振動が検出された後から、前記流体に想定される最大流量に対応した最短周期未満に設定された所定のマスク時間が終了するまでの間に、他の２回目以降の音波または振動が検出されても、その音波または振動についてはノイズとして除去または無視するマスク機能によって、ノイズ除去を行うプロセスを備えている
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】
前記流量計測信号発生プロセスは、さらに、新たに最大流量が計測された場合には、それ以降、前記マスク時間を前記新たに計測された最大流量に対応した最短周期未満の時間に変更する
ことを特徴とする請求項１５記載の流量計測方法。
【請求項１７】
前記音波・振動検出プロセスが、前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を他の周波数の音波または振動よりも有意に優先的に検出する周波数選択特性を備えた音波・振動検出手段によって行われるものである
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】
当該流量計測方法が行われる流量計測装置が、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えており、
前記外装筐体の表面に音波・振動検出手段を付設して、その付設された音波・振動検出手段によって前記音波・振動検出プロセスを行う
ことを特徴とする請求項１２ないし１７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】
当該該流量計測方法が行われる流量計測装置が、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えたものであり、
前記外装筐体の外側に流量計測信号発生手段を付設して、その付設された流量計測信号発生手段によって前記流量計測信号発生プロセスを行う
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】
前記機械的積算流量計測手段に、前記特有の音波または振動を積極的に発生させる音波・振動発生手段をさらに設けて、前記流体の流量または流速に対応した周期的な特有の音波または振動を積極的に発生させる
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】
前記流量計測信号発生プロセスによって出力された信号に基づいて、前記流体の流量または流速の計測値の情報を出力する計測値情報出力プロセスを、さらに備えた
ことを特徴とする請求項１２ないし２０のうちいずれか１つの項に記載の流量計測装置。
【請求項２２】
前記計測対象の流体がガスであり、前記機械的積算流量計測手段が実質的にガスメータとして機能するように設定されている
ことを特徴とする請求項１２ないし２１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】
ガスメータは、下流側のユーザーに供給される炭化水素系ガスを主成分とする燃料用ガスを計測対象として、そのガスの積算流量値をカウンタに表示するものである。ガスメータは、膜式流量計と呼ばれる容量計量方式の流量計測器によって、通過するガスの流量を計測してその積算値を機械式カウンタによって表示するものが、従来から一般に用いられて来た。
【０００３】
さらに詳細には、機械的計測方式の膜式ガスメータは、ガスが流れると容積が変化することを繰り返す吹子あるいはピストンのような機構の膜式流量計測器を備えており、その膜式流量計測器の往復運動を回転運動に変換し、その回転運動を機械式カウンタへと伝導することで、機械式カウンタの数値表示を積算流量値に対応して機械的に変化させて行くようにする、というものである。
【０００４】
また、ガスメータに用いられる流量計測器としては一般的ではないが、上記の膜式と同様に名がりによる容積変化によって機械的に流量または積算流量を計測する流量計測装置としては、その他にも、ケーシング中に楕円状または瓢箪状の回転子またはスクロールを備えており、計測対象の流体の流れによるケーシング中での容積変化に応じて回転子またはスクロールが機械的に回転運動すると、その回転運動を回転動力伝達機構を介して機械式カウンタへと機械的に伝達することで、機械式カウンタの数値表示を積算流量値に対応して機械的に変化させて行くようにしたものなどもある。
【０００５】
このような機械的な積算流量計測装置は、吹子のような膜またはピストンもしくは回転子が計測対象の流体の流れによって発生させた機械的な回転運動を、伝達機構等を介して機械式カウンタへと伝達してカウンタの数値を変更して行くことで積算流量値を表示するという、機械的あるいは機構的な構成が従来から一般に採られて来た。このような機械式の流量計測装置では、機械的な動作のみで積算流量値を表示することができるので、流量計測装置の主要部の全体的な構成を極めて簡易なものとすることができるというメリットがある。
【０００６】
ところで、近年では、例えば外部のガス管理会社から通信網等を介して、各ユーザーの住宅や店舗等に設置されているガスメータの使用状況や保安状態等をモニタリングすることや積算流量値を遠隔地から自動検針すること、あるいはガスメータに検針用端末装置を電気的に接続して、ガスメータの記憶素子などに格納されている積算流量値の情報を電子的に（自動的に）読み出すことなどへのニーズが高まっていることに対応して、膜式のような機械式（機械的流量計測方式）のガスメータにおいても、計測されるガスの流量または積算流量を電気信号に変換して出力または通信できるようにする技術が提案されている。これは、例えば膜式ガスメータにおける吹子の往復運動を変換してなる回転運動を機械式カウンタへと伝達するための伝達軸などと同軸上にその回転運動と連動して回転するマグネットを設置すると共に、そのマグネットの回転軌道の近傍に磁束変化に対応して開閉動作するリードスイッチを設けておき、そのマグネットの回転に応じて生じる磁束変化によってリードスイッチが開閉動作することで、ガスの流量に対応した発生周波数でパルス状の信号が出力される、というもので、その信号に基づいてガスの流量を計測することができる。このような流量または積算流量の計測値の情報を電子的に信号化して出力したり保安機能のための使用することができるガスメータは一般に、マイコンメータと呼ばれている。マイコンメータでは、流量または積算流量の計測値の信号は、データ化されてマイコンで処理され、各種の保安機能に利用されたり、通信装置および通信網等を介して外部のガス管理会社等へと送信されたりすることができるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２４３５８１号公報（第３頁、第００３５段落）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような流量または積算流量の計測値の信号化、あるいはその信号化された流量または積算流量の計測値の情報を保安機能や自動検針に利用することが可能なマイコンメータ化のような、古い機械式のガスメータの電子メータ化を実現するためには、それまでユーザーの住宅や店舗等にそれまで設置されていた古い機械式のガスメータを一旦取り外して、上記のようなマグネットおよびリードスイッチならびにマイコン等が予め組み込まれている新しいガスメータに取り替えるか、あるいはそれまで設置されていた古い機械式のガスメータを一旦取り外して工場などに持ち帰って、その古いガスメータの内部に上記のようなマグネットおよびリードスイッチならびにマイコン等を組み込む改造を行って、再びそのガスメータをユーザーの住宅や店舗等に再設置することなどが必要となる。
【０００９】
いずれにしても、そのためには、一旦、古い機械式のガスメータを取り外さなければならないので、その間はユーザーへのガスの供給を停止しなければならず、本来、ユーザーにとっての利便性を向上するためガスメータの電子化を行う筈のものが、逆にそのようなガスメータの取り替えや改造を行うことに起因して、ユーザーのガス利用に支障をきたすという問題がある。
【００１０】
また、ガスメータの取り替え工事や古いガスメータの改造のための作業や手間は煩雑で時間の掛かるものであり、延いてはそのためのコストが高額なものになってしまう。
【００１１】
しかし、従来の技術では、機械式のガスメータが流量計測器の部分から積算流量値表示のための機械式カウンタまで一貫して機構部品を組み合わせてなる機械系による構成となっているので、本来、上記のようなマグネットやリードスイッチやマイコン（電子回路等）をその内部にさらに組み込むことには馴染み難い（あるいはそのような余分なスペースがガスメータの筐体内には少ない）ということとも相まって、ユーザーのガス利用を一旦停止させることや煩雑で時間の掛かる高コストな取り替え工事や改造を避けては、上記のような電子メータ化を実現することは困難あるいは不可能であった。
【００１２】
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、ユーザーのガス利用を一旦停止させることや煩雑で時間の掛かる高コストな取り替え工事や改造を行わなくても、流量または積算流量の計測値の情報を信号化して出力することが可能なガスメータのような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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による流量計測装置は、計測対象の流体の流れに対応した機械的な動作に基づいて前記流体の積算流量を計測する機械的積算流量計測手段と、前記機械的積算流量計測手段の機械的な動作に伴って、前記流体の流量または流速に対応して周期的に生じる特有の音波または振動を検出する音波・振動検出手段と、前記音波・振動検出手段によって検出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する流量計測信号発生手段とを備えている。
【００１４】
本発明による流量計測装置では、機械的積算流量計測手段の機械的な動作に伴って発生する、流体の流量または流速に対応した周期的な特有の音波または振動を音波・振動検出手段が検出し、その特有の音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を、流量計測信号発生手段が出力する。
【００１５】
すなわち、例えば膜式ガスメータに用いられている、いわゆる吹子のような機械的積算流量計測手段は、機械式の流量計測器であるが故に、それ自体を電子メータのような電子機器に改造することは馴染まない傾向にあるが、しかしその反面、機械的積算流量計測手段のような機械式の流量計測器は、機械（機構部品の集合）であるが故に、不可避的に、その機械的動作に伴って何らかの擦動（擦れ合う動き）が生じ、その擦動に起因した音波または振動が必ず生じる。そしてその擦動に起因した音波または振動は、多くの場合、その機械的積算流量計測手段の機構上の構造や材質等に対応した特有の基調周波数や波形（高調波波形）を有するものとなる。また、機械的積算流量計測手段から生じる特有の音波や振動の発生周期あるいは波形は、流量に対応した機械的積算流量計測手段のサイクリックな運動周期と比例したものとなる。そこで、本発明による流量計測装置では、上記のような、機械的積算流量計測手段における機械式の流量計測器であるが故に備えている特質を、逆に巧妙に利用して、機械的積算流量計測手段が機械的動作に伴った擦動に起因して発生させる特有の音波または振動を検出し、その特有の音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、計測対象の流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する。
【００１６】
このようにして、マグネットやリードスイッチ等を内部に取り付けるといった煩雑で高コストかつ計測を一旦停止させる必要のある改造等を行わずして、機械的積算流量計測手段を有する膜式ガスメータのような流量計測装置の電子メータ化を実現することができる。
【００１７】
さらに具体的には、本発明による流量計測装置は、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えており、例えばマイクロホンのような音波センサを前記音波・振動検出手段として用いて、前記外装筐体の表面に付設することなどが可能である。あるいはさらに、前記流量計測信号発生手段についても、外装筐体の外側に付設することが望ましい。
【００１８】
なお、前記流量計測信号発生手段は、前記音波・振動検出手段によって検出される音波または振動の基調周波数に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するようにしてもよい。
【００１９】
すなわち、音波・振動検出手段によって検出（ピックアップ）される音波または振動のうちには、いわゆるノイズも混在している場合がある。そこで、そのようなノイズと機械的積算流量計測手段が発する特有の音波または振動とを峻別するために、流量計測信号発生手段は、音波・振動検出手段によって検出された全ての音波または振動のうちから、機械的積算流量計測手段が発するものと想定される特有の基調周波数の音波または振動を抽出し、その他の周波数の音波または振動については例えばノイズフィルタによって除去するなどして、機械的積算流量計測手段から発せられた特有の音波または振動のみを用いるようにすることなども望ましい。
【００２０】
あるいは、前記流量計測信号発生手段は、前記音波・振動検出手段によって検出される音波または振動の波形に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の波形の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するようにしてもよい。
【００２１】
すなわち、流量計測信号発生手段は、音波・振動検出手段によって検出された全ての音波または振動のうちから、機械的積算流量計測手段が発するものと想定される特有の波形（高調波波形あるいは発生周期ごとの全体的な波形）の音波または振動を抽出し、それとは異なる波形の音波または振動についてはフィルタリング等によって除去して、機械的積算流量計測手段から発せられた特有の音波または振動のみを用いるようにしてもよい。
【００２２】
また、ノイズ対策としては、その他にも、前記流量計測信号発生手段が、１回の音波または振動が検出された後から、前記流体に想定される最大流量に対応した最短周期未満に設定された所定のマスク時間が終了するまでの間に、他の２回目以降の音波または振動が検出されても、その音波または振動についてはノイズとして除去または無視することでノイズ除去を行うという、マスク機能を備えているようにしてもよい。
【００２３】
このようなマスク機能によって、例えば機械的積算流量計測手段が発するものと想定される特有の波形の音波または振動の周期よりも短周期でスパイク状に混入するノイズなどを、効果的に除去することができる。
【００２４】
あるいはさらに、前記流量計測信号発生手段は、新たに最大流量が計測された場合には、それ以降、前記マスク時間を前記新たに計測された最大流量に対応した最短周期未満の時間に変更する機能を備えるようにしてもよい。
【００２５】
このようにすることにより、新たに最大流量が計測された場合には、それまで用いていたマスク時間を、その新たに計測された最大流量に対応した現時点で最も短い時間に変更することができるので、上記のマスク機能によるノイズ除去作用を、現状の最大流量に的確に対応した、さらに正確で効果的なものとすることができる。
【００２６】
ここで、前記音波・振動検出手段は、前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を他の周波数の音波または振動よりも有意に優先的に検出する周波数選択特性を備えたものとしてもよい。
【００２７】
このようにすることにより、例えば機械的積算流量計測手段が発するものと想定される特有の波形の音波または振動とは異なった周波数のノイズを、音波・振動検出手段それ自体からして実質的にフィルタリングすることが可能となる。
【００２８】
また、前記機械的積算流量計測手段は、特有の音波または振動を積極的に発生させる音波・振動発生手段を積極的にさらに備えたものとしてもよい。
【００２９】
このようにすることにより、機械的積算流量計測手段から流体の流量または流速に対応して発せられる音波または振動の音圧または振動エネルギをさらに大きくて明確なものとすることができるので、そのような明確な音波または振動に対するノイズのいわゆるＳ／Ｎ比（信号／雑音比率）を高くすることで相対的にノイズを減らして、機械的積算流量計測手段から発せられる特有の音波または振動の明確で良好な検出を行うことが可能となる。
【００３０】
また、前記流量計測信号発生手段から出力された信号に基づいて、前記流体の流量または流速の計測値の情報を出力する計測値情報出力手段を、さらに備えるようにしてもよい。ここで、計測対象の流体の流量または流速の計測値の情報を出力する態様としては、例えば、流量計測値の情報を文字または数値もしくは図形として印刷出力または表示出力すること、もしくは流量計測値の情報を信号化して、その信号を信号通信装置によって外部のガス管理会社等へと送信すること、あるいはその出力された信号を記憶素子に記憶させることなどが可能である。但し、出力の態様はこれのみには限定されないことは言うまでもない。
【００３１】
このような計測値情報出力手段をさらに備えることで、ユーザーまたは検針者もしくはガス管理会社の担当者等は、その計測値情報出力手段によって表示出力されたり通信出力（送信）されたりするなどした流量または流速の計測値の情報を簡易かつ確実に把握することができる。
【００３２】
なお、本発明は特に膜式のような機械式のガスメータに好適なものである。すなわち、計測対象の流体をガスとし、機械的積算流量計測手段が実質的にガスメータとして機能するように設定することは、望ましい態様である。
【００３３】
ここで、上記の「計測対象の流体の流れに対応した機械的な動作に基づいて前記流体の積算流量を計測する機械的積算流量計測手段」としては、例えば、ガスが流れると容積が変化することを繰り返す吹子あるいはピストンのような機構のもの、ケーシング中に楕円状または瓢箪状の回転子またはスクロールを備えており、計測対象の流体の流れによるケーシング中での容積変化に応じて回転子またはスクロールが機械的に回転運動するようにしたものなどが可能である。但しこれらのみには限定されないことは言うまでもなく、これらの他にも、電子メータ化することが容易でない機械式の積算流量計測手段を有する流量計測装置（積算流量計測装置）であって、かつ流体の流量または流速に対応した特有の音波または振動を発生するものであれば、どのようなものにも本発明は適用可能である。
【００３４】
本発明による流量計測方法は、計測対象の流体の流れに対応した機械的な動作に基づいて前記流体の積算流量を計測する機械的積算流量計測手段を有する流量計測装置における流量計測方法であって、前記機械的積算流量計測手段の機械的な動作に伴って、前記流体の流量または流速に対応して周期的に生じる特有の音波または振動を検出する音波・振動検出プロセスと、前記音波・振動検出プロセスによって検出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力する流量計測信号発生プロセスとを含んでいる。
【００３５】
なお、前記流量計測信号発生プロセスが、前記音波・振動検出プロセスによって検出される音波または振動の基調周波数に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するものであるようにしてもよい。
【００３６】
また、前記流量計測信号発生プロセスが、前記音波・振動検出プロセスによって検出される音波または振動の波形に基づいて、前記音波または振動のうちから前記機械的積算流量計測手段が発する特有の波形の音波または振動を抽出し、その抽出された音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するものであるようにしてもよい。
【００３７】
また、前記流量計測信号発生プロセスが、１回の音波または振動が検出された後から、前記流体に想定される最大流量に対応した最短周期未満に設定された所定のマスク時間が終了するまでの間に、他の２回目以降の音波または振動が検出されても、その音波または振動についてはノイズとして除去または無視するマスク機能によって、ノイズ除去を行うプロセスを備えているようにしてもよい。
【００３８】
前記流量計測信号発生プロセスは、さらに、新たに最大流量が計測された場合には、それ以降、前記マスク時間を前記新たに計測された最大流量に対応した最短周期未満の時間に変更するものであるようにしてもよい。
【００３９】
また、前記音波・振動検出プロセスが、前記機械的積算流量計測手段が発する特有の基調周波数の音波または振動を他の周波数の音波または振動よりも有意に優先的に検出する周波数選択特性を備えた音波・振動検出手段によって行われるものであるようにしてもよい。
【００４０】
また、当該流量計測方法が行われる流量計測装置が、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えており、前記外装筐体の表面に音波・振動検出手段を付設して、その付設された音波・振動検出手段によって前記音波・振動検出プロセスを行うようにしてもよい。
【００４１】
また、当該該流量計測方法が行われる流量計測装置が、前記機械的積算流量計測手段を収容する外装筐体を備えたものであり、前記外装筐体の外側に流量計測信号発生手段を付設して、その付設された流量計測信号発生手段によって前記流量計測信号発生プロセスを行うようにしてもよい。
【００４２】
また、前記機械的積算流量計測手段に、前記特有の音波または振動を積極的に発生させる音波・振動発生手段をさらに設けて、前記流体の流量または流速に対応した周期的な特有の音波または振動を積極的に発生させるようにしてもよい。
【００４３】
また、前記流量計測信号発生プロセスによって出力された信号に基づいて、前記流体の流量または流速の計測値の情報を出力する計測値情報出力プロセスを、さらに備えるようにしてもよい。
【００４４】
また、前記計測対象の流体がガスであり、前記機械的積算流量計測手段が実質的にガスメータとして機能するように設定することは望ましい態様である。
【００４５】
ここで、本発明による流量計測方法は、本発明による流量計測装置と同様の趣旨で課題を解決するものである。なお、本発明による流量計測装置または流量計測方法の計測対象の流体がガスであり、ガスメータとして機能するものが好ましいことは上記の通りであるが、これ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、例えば水道メータ、液体燃料メータなどの各種メータに本発明を適用することも可能である。
【００４６】
また、一般に流量と流速との関係は、流速に流体の断面積を乗算したものが流量なのであるから、本発明による流量計測装置は、流量値を計測することのみならず、流速値を計測することなども可能であることは言うまでもない。
【００４７】
また、本発明に係る流量計測装置における流量計測信号発生手段の構成の主要部は、例えば専用ＬＳＩまたはプリント配線回路基板上で構築される回路系などにも利用可能であって、例えばそのような回路系や音波・振動検出手段を流量計測装置本体とは独立した工業製品として製造・販売することなども可能であることは言うまでもない。
【００４８】
【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。
【００４９】
図１は、本発明の一実施の形態に係るガスメータ（流量計測装置）の概要構成を表したものである。なお、本発明の実施の形態に係る流量計測方法は、このガスメータの流量計測の動作あるいは作用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。また、以下の説明では、図示および説明の繁雑化を避けるために、ガスメータとしては一般に備えているが本発明の主要構成とは直接的な関係性が薄い例えば保安機能のための遮断弁のような部位などについての詳述は省略する。
【００５０】
このガスメータは、いわゆる膜式のガスメータとして機械的積算流量計測器１をダイキャスト製のボディ（外装筐体）２の内部に備えており、そのボディ２の表面には、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波を検出するためのマイクロホン（音波・振動検出手段）３と、そのマイクロホン３から出力される信号を処理してガスの流量の情報を電子化してなる信号を出力する流量信号発生装置（流量計測信号発生手段）４とが、付設されている。
【００５１】
さらに詳細には、機械的積算流量計測器１は、計測対象のガスの流れに対応して内部容積が変化して往復運動を行う、いわゆる膜と呼ばれる吹子状の容量流量計１１と、その容量流量計１１の往復運動を機械的に変換してなる回転運動が伝導されて積算流量対応した数値表示を機械的に行う機械式カウンタ１２とからその主要部が構成されており、実質的に、機械式カウンタ１２に表示される積算流量値が、商用計量機器であるガスメータとしての正式な計測値となっている。
【００５２】
この機械的積算流量計測器１については、一般的な膜式のガスメータと同様のものであるから、これ以上に詳細な機構上の説明および図示は省略するが、ここで特記すべきは、一般にこのような機械的積算流量計測器１からは、ガスの流れに対応した発生周期で特有の動作音が生じるということである。その動作音とは、例えば吹子状の容量流量計１１が往復運動する際の擦動に伴って周期的に生じる音、あるいは吹子状の容量流量計１１の往復運動を回転運動に変換するためのリンク機構などの擦動に伴って周期的に生じる音、あるいは吹子状の容量流量計１１が往復運動してガスの吸排気運動を行う際に流体機械的に生じる吸気音や排気音などがあり得る。それらのうち、最も顕著に生じる音を、後述するマイクロホン３で検出して流量信号発生装置４による流量の情報の電子化に利用することが望ましい。
【００５３】
ボディ２は、例えばアルミニウム合金を所定の形状にダイキャスト成形してなるもので、一般に、その内部から発せられた音波または振動が表面にまで伝達されやすい材質となっている。また、このガスメータの外殻筐体としてのボディ２は一般に、内部が容量流量計１１や機械式カウンタ１２を収容するために空洞になっており、またその前面は比較的広い面積のパネル部分となっているので、内部で発せられた音波は、ボディ２の表面に音響として発せられやすい傾向にある。従って、このようなボディ２の表面にマイクロホン３を付設することで、ボディ２の内部で発せられた音波を効果的に検出することが可能なものとなっている。
【００５４】
マイクロホン３は、機械的積算流量計測器１の機械的な動作に伴ってガスの流量（または流速）に対応して周期的に生じる特有の音波または振動を検出するものである。このマイクロホン３としては、機械的積算流量計測器１が発する特有の基調周波数の音波を他の周波数の音波よりも有意に優先的に検出する周波数選択特性を備えたものとすることが望ましい。これは、例えば機械的積算流量計測器１が発する特有の波形の音波とは異なった周波数のノイズをこのマイクロホン３自体が実質的にフィルタリングすることで、マイクロホン３による音波の検出の段階から（換言すれば計測の初期段階から既に）、より効果的にノイズ除去を行うようにすることができるからである。
【００５５】
このマイクロホン３は、ボディ２の表面に、いわゆる後付け部品として付設することなどが可能である。なお、このマイクロホン３をボティに貼着する場合には、そのマイクロホン３の表面とボディ２の表面との間に介挿されて貼着に用いられる接着剤または接着用シート（いずれも図示省略）は、機械的積算流量計測器１が発する特有の波形の音波をマイクロホン３へと良好に伝達することが可能な材質のものであることが望ましいことは言うまでもない。
【００５６】
流量信号発生装置４は、マイクロホン３によって検出された音波の発生周期（または発生周波数）に基づいて、計測対象のガスの流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を出力するものである。さらに具体的には、この流量信号発生装置４は、図２に模式的に示したように、増幅器４１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４２と、積分器４３と、コンパレータ４４と、マスク回路４５と、通信ユニット５０とを備えており、ボディ２の外側に付設される。
【００５７】
増幅器４１は、マイクロホン３によって検出された音波のアナログ信号を増幅するもので、入力される信号を所定のゲインで増幅して出力するという一般的なアンプとしての機能を備えたものである。あるいは、この増幅器４１自体が、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波の周波数帯域での増幅率がその他の周波数帯域での増幅率よりも高いという増幅特性を備えたものであるようにすることなども望ましい。
【００５８】
バンドパスフィルタ４２は、マイクロホン３によって検出された音波をアナログ信号化してなる波形のうちから、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波の波形を、その音波の基調周波数に基づいて選択的に抽出し、他の周波数の信号についてはノイズとして除去するように設定されたものである。このバンドパスフィルタ４２としては、例えば、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波の波形の基調周波数が他のノイズ等の波形の周波数よりも有意に高いものである場合には、いわゆるハイパスフィルタを用いればよく、逆に、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波の波形の基調周波数が他のノイズ等の波形の周波数よりも有意に低いものである場合には、いわゆるローパスフィルタを用いればよい。あるいは、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波の波形の基調周波数が他のノイズ等の波形とは異なった特定の周波数帯域にある場合には、その特定の周波数帯域の波形のみを抽出可能な上限および下限を有する帯域パスフィルタを用いればよい。なお、ここでは、上記のハイパスフィルタおよびローパスフィルタならびに帯域パスフィルタを総称して、「バンドパスフィルタ（バンドパスフィルタ４２）」と呼ぶものとする。
【００５９】
マイクロホン３によって検出（ピックアップ）される音波のうちには、いわゆるノイズも混在している場合がある。そこで、そのようなノイズと機械的積算流量計測器１が発する特有の音波とを峻別するために、このバンドパスフィルタ４２で検出された全ての音波の波形のうちから、機械的積算流量計測器１が発する特有の基調周波数の音波を選択的に抽出し、その他の周波数の音波または振動については除去することで、いわゆるＳ／Ｎ比（信号／雑音比率）をさらに向上させることができる。
【００６０】
積分器４３は、機械的積算流量計測器１からガスの流れに対応して周期的に発せられる特有の音波の波形の１パルスの立ち上がりからそのパルスの波高を積分して出力するものである。
【００６１】
コンパレータ４４は、積分器４３から出力された波形の立ち上がりを捕えて、その時点から所定のデューティの明確な矩形波を発生して出力するものである。
【００６２】
マスク回路４５は、１回の音波が検出されると、その直後から、ガスに想定される最大流量に対応した最短周期未満に設定された所定のマスク時間が終了するまでの間に、他の２回目以降の音波が検出されても、その音波についてはノイズとして除去または無視することでノイズ除去を行うものである。このマスク回路４５によるマスク機能によって、例えば機械的積算流量計器が発するものと想定される特有の波形の音波の周期よりも短周期でスパイク状に混入するノイズなどを、効果的に除去することができる。
【００６３】
また、このマスク回路４５は、新たに最大流量が計測された場合には、それまで用いていたマスク時間を、そのとき新たに計測された最大流量に対応した最短周期未満の時間に変更する機能を備えるようにしてもよい。これにより、新たに最大流量が計測された場合には、それまで用いられていたマスク時間を、その新たに計測された最大流量に対応した現時点で最も短い時間に変更することができるので、上記のマスク機能によるノイズ除去作用を、現状の最大流量に的確に対応した、さらに正確で効果的なものとすることができる。
【００６４】
すなわち、例えばそれまでの間には発生することが想定されていなかった最大流量が新たに生じた場合、それに対応して機械的積算流量計器から生じる特有の音波の周期は、それまで用いられて来たマスク時間よりも短いものとなる場合がある（あるいはその確率が高い）から、マスク回路４５のマスク機能が誤って作用して、その特有の音波の波形がノイズではないにも関わらずノイズとして除去されてしまう場合がある。そこで、そのような新たな最大流量が計測された場合には、それまで用いられていたマスク時間を、その新たに計測された最大流量に対応した現時点で最も短い時間に変更することによって、マスク回路４５のマスク機能が誤って作用してしまうという不都合を回避することができる。
【００６５】
通信ユニット５０は、例えば電話回線または専用回線などのような通信回線を介してガス会社の管理センターとの間で、流量信号発生装置４から出力される流量計測値の情報を信号化してなるデータなどを送受信する通信機能を行うものである。この通信ユニット５０は、例えば、図示しないガスメータ専用に設けられた端末モデム装置であるＴ−ＮＣＵ（Ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｎｉｔ　）を含んで構成され、このＴ−ＮＣＵを介して通信回線（図示せず）にアクセスすることが可能となっている。また、この通信ユニット５０は、ガス会社の管理センタ側からガスメータにアクセスし、遮断弁（図示省略）の開閉動作やガス使用量計測動作などを遠隔操作的に制御したり、ガスメータの状態を監視したりすることが可能に設定されているものを流用してもよい。
【００６６】
次に、本発明の一実施の形態に係るガスメータにおける、特に流量計測値の情報の電子化（電気信号化）の動作について説明する。
【００６７】
膜式ガスメータに用いられている吹子状の機械的積算流量計測器１は、機械式の容量流量計器（機械式流量計測器）であるが故に、それ自体を電子メータのような電子機器に改造することは馴染まない傾向にあるが、しかしその反面、機構部品の集合体であるが故に、その機械的動作に伴って何らかの擦動（擦れ合う動き）が不可避的に生じ、その擦動に起因した音波や振動が生じる。その擦動に起因した音波または振動は、ほとんどの場合、機械的積算流量計測器１の機構上の構造や材質等に対応した特有の基調周波数あるいは波形（高調波波形）を有するものとなる。また、機械的積算流量計測器１から生じる特有の音波や振動の発生周期あるいは波形は、計測対象のガスの流量または流速に対応したサイクリックな運動周期に比例したものとなる。
【００６８】
そこで、そのような機械的積算流量計測器１における機械式の流量計測器であるが故に備えている特質を巧妙に利用して、機械的積算流量計測器１がガスの流れに対応した機械的動作に伴った擦動に起因して発生させる特有の音波をマイクロホン３によって検出し、その特有の音波の発生周期（または発生周波数）に基づいて、計測対象のガスの流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を、流量信号発生装置４が出力する。このようにして、マグネットやリードスイッチ等を内部に取り付けるといった煩雑で高コストかつ計測を一旦停止させる必要のある改造等を行うことなく、マイクロホン３および流量信号発生装置４をガスメータのボディ２の表面などに付設するだけで、機械式のガスメータの内部は何ら改造することなく、かつそのガスメータのユーザーに対してガスの供給を一旦停止させる必要もなく、簡易で低コストに、かつユーザーの利便性を損なうことなしに、膜式ガスメータのような機械式のガスメータの電子メータ化を実現することができる。
【００６９】
さらに詳細には、まず、ボディ２の表面に付設されたマイクロホン３が、機械的積算流量計器から生じる特有の音波を検出し、それを電気信号化して、図３に一例を示したような波形のアナログ信号を出力する。但しこのとき幾分かのノイズ等が混入している可能性があることは言うまでもない。
【００７０】
マイクロホン３から出力されたアナログ信号は、例えばハイパスフィルタのようなバンドパスフィルタ４２を通されることによってノイズが除去されて、図４に一例を示したように、機械的積算流量計器１から生じる特有の基調周波数帯域の音波のみが抽出される。なお、このバンドパスフィルタ４２から出力される波形は、さらに、信号波形の波高に対応した電圧信号波形を出力する図示しない絶対値回路に通されることで、図５に一例を示したような波形となって出力されるようにしてもよい。
【００７１】
続いて、バンドパスフィルタ４２から（場合によってはさらに絶対値回路を通って出力された信号波形は、積分器４３によって積分されて、図６に一例を示したような明確なパルス状の立ち上がりを有する信号波形となって出力される。
【００７２】
続いて、コンパレータ４４は、積分器４３から出力された信号波形を受けると、図７に一例を示したように、その波形の立ち上がりを捕えて、その立ち上がりの時点から所定のデューティ期間に亘って所定の電圧レベルを保つ形状の明確な矩形波を発生して出力する。
そのコンパレータ４４からの出力を受けて、マスク回路４５は、図８に一例を示したように、機械的積算流量計器が発するものと想定される特有の波形の音波の周期よりも短周期で例えばスパイク状などに混入するノイズを、マスク機能によって除去する。例えば図９に一例を示したように、一つのマスク（マスク時間）９０内に、２つの矩形波９１，９２が存在しているが、このような場合には、２つの矩形波９１，９２のうちのいずれか一方がノイズであるものとして除去される。通常は、最初の１つ目の矩形波９１が検出すべき正規の音波に対応したパルスであるものとして抽出され、それ以降、すなわち同じマスク時間内に存在している２つ目以降の矩形波９２はノイズであるものとしてターミネート（除去）される。
【００７３】
このようにしてノイズを除去された矩形波状のパルスが、計測対象のガスの流量または流速もしくは積算流量に対応した周波数（または周期）で、流量信号発生装置４から出力される。
【００７４】
通信ユニット５０は、流量信号発生装置４から出力される電気信号を、通信網等を介して外部の管理会社等へと送出する。
【００７５】
このように、本実施の形態に係るガスメータによれば、煩雑で高コストが掛かり、かつ計測を一旦停止させる必要のある改造等を行うことなく、マイクロホン３および流量信号発生装置４をガスメータのボディ２の表面などに付設するという簡易で低コストな手法によって、ガスメータのユーザーに対してガスの供給を一旦停止させる必要もなく、従ってユーザーの利便性を損なうことなしに、機械式のガスメータの電子メータ化を実現することができる。
【００７６】
なお、流量計測信号発生装置は、マイクロホン３によって検出される音波の全体的な波形（換言すれば高調波波形）に基づいて、検出された全ての音波のうちから機械的積算流量計測器１が発する特有の波形の音波のみを抽出し、それとは異なる波形の音波については除去するようにしてもよい。
【００７７】
また、特有の音波を積極的に発生させる音波・振動発生手段を、積極的に機械的積算流量計測器１に付設してもよい。このようにすることにより、機械的積算流量計測器１からガスの流量または流速に対応して発せられる音波または振動の音圧または振動エネルギが、さらに大きくて明確なものとなり、そのような明確な音波または振動に対するノイズのいわゆるＳ／Ｎ比（信号／雑音比率）を高くして相対的にノイズを減らして、機械的積算流量計測器１から発せられる特有の音波または振動をさらに明確に検出可能なものとすることができる。
【００７８】
また、図示は省略したが、流量計測信号発生装置４から出力された信号に基づいて、計測対象のガスの流量または流速の計測値の情報を、例えば印刷出力または表示出力もしくは通信出力（伝送送出）する機能を備えた計測値情報出力装置を、当該ガスメータに、さらに付設するようにしてもよい。このような計測値情報出力装置をさらに備えることで、ユーザーまたは検針者もしくはガス管理会社の担当者等は、その計測値情報出力装置によって表示出力されたり通信出力されたりした流量または流速の計測値の情報を、簡易かつ確実に、当該ガスメータの設置されている現場や管理会社などで把握することができる。
【００７９】
また、機械的積算流量計測器１としては、吹子状のもの以外にも、例えばガスが流れると容積が変化することを繰り返すピストンのような機構のもの、ケーシング中に楕円状または瓢箪状の回転子またはスクロールを備えており計測対象の流体の流れによるケーシング中での容積変化に応じて回転子またはスクロールが機械的に回転運動するようにしたものなども可能である。但し、これらのみには限定されないことは言うまでもなく、これらの他にも、電子メータ化することが容易でない機械式の積算流量計測手段を有する流量計測装置であって、かつ流体の流量または流速に対応した特有の音波または振動を発生するものであれば、どのようなものにも本発明は適用可能であることは言うまでもない。
【００８０】
また、一般に流量と流速との関係は、流速に流体の断面積を乗算したものが流量なのであるから、本発明は流量値を計測する計測装置のみならず、流速値を計測する計測装置などにも適用可能であることは言うまでもない。
【００８１】
また、本発明に係る流量計測装置における流量計測信号発生装置の構成の主要部は、例えば専用ＬＳＩまたはプリント配線回路基板上で構築される回路系などにも利用可能であって、例えばそのような回路系や音波・振動検出手段を流量計測装置本体とは独立した工業製品として製造・販売することなども可能であることは言うまでもない。
【００８２】
【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２２のいずれかに記載の流量計測方法によれば、機械的積算流量計測手段の機械的な動作に伴って発生する、流体の流量または流速に対応した周期的な特有の音波または振動を音波・振動検出手段が検出し、その特有の音波または振動の発生周期または発生周波数に基づいて、前記流体の流量または流速もしくは積算流量に対応した信号を、流量計測信号発生手段が出力するようにしたので、マイクロホンなどのような音波・振動検出手段を当該流量計測装置の表面などに付設するだけで、当該流量計測装置の内部は何ら改造することなく、かつ当該流量計測装置がガスメータの場合にはユーザーに対してガスの供給を一旦停止させることなく、簡易で低コストに、機械式の流量計測装置の電子メータ化を実現することができ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ガスメータの概要構成を表した図である。
【図２】流量信号発生装置の主要部の構成をさらに詳細に表した図である。
【図３】マイクロホンの出力波形の一例を表した図である。
【図４】バンドパスフィルタの出力波形の一例を表した図である。
【図５】絶対値回路の出力波形の一例を表した図である。
【図６】積分器の出力波形の一例を表した図である。
【図７】コンパレータの出力波形の一例を表した図である。
【図８】マスク回路で用いられるマスクの一例を模式的に表した図である。
【図９】マスク回路におけるマスク機能の一例を模式的に表した図である。
【符号の説明】
１…機械的積算流量計測器、２…ボディ、３…マイクロホン、４…流量信号発生装置、４１…増幅器、４２…バンドパスフィルタ、４３…積分器、４４…コンパレータ、４５…マスク回路、５０…通信ユニット
【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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【図８】
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【図９】
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