(57)【要約】【課題】容易に実行可能であるとともに遮断に至るまで段階的に警報を出力する自己診断機能を備えたガスメータを提供する。【解決手段】ガスの流量を計測するための計測流路に一対の超音波送受信手段を対向させて設けたガスメータであって、超音波送受信手段から超音波を送信する場合の増幅率、または超音波送受信手段にて超音波を受信する場合の増幅率における少なくとも一方の増幅率を制御する増幅率変更手段を備え、増幅率変更手段による増幅率が、第１所定値を越えた場合または第１所定値よりも低い第３所定値を下回った場合、ガスの遮断を伴わない第１の警報を出力し、増幅率変更手段による増幅率が、第１所定値よりも高い第２所定値を越えた場合または第３所定値よりも低い第４所定値を下回った場合、ガスの遮断を伴う第２の警報を出力する。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流量を計測するための計測流路に一対の超音波送受信手段を対向させて設けたガスメータであって、
超音波送受信手段から超音波を送信する場合の増幅率、または超音波送受信手段にて超音波を受信する場合の増幅率における少なくとも一方の増幅率を制御する増幅率変更手段を備え、
増幅率変更手段による増幅率が、第１所定値を越えた場合または第１所定値よりも低い第３所定値を下回った場合、ガスの遮断を伴わない第１の警報を出力し、
増幅率変更手段による増幅率が、第１所定値よりも高い第２所定値を越えた場合または第３所定値よりも低い第４所定値を下回った場合、ガスの遮断を伴う第２の警報を出力する、
ことを特徴とするガスメータ。
【請求項２】
請求項１に記載のガスメータであって、
更に第１所定値から第２所定値までの間に１つ以上の所定値を設定して増幅率変更手段による増幅率が第１所定値を越えた後に当該１つ以上に設定した所定値を越える毎に、または第３所定値から第４所定値までの間に１つ以上の所定値を設定して増幅率変更手段による増幅率が第３所定値を下回った後に当該１つ以上に設定した所定値を下回る毎に、ガスの遮断を伴わない段階的な警報を出力する、
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、ガスの流量を検出するガスメータに関し、特に超音波を用いてガスの流量を計測する超音波式ガスメータにおける自己診断機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超音波送受信手段を用いて気体や液体等、流体の流量の計測を行う種々の超音波流量計測装置が提案されており、種々の自己診断方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１の例では、一対の超音波送受信手段における一方の超音波送受信手段と他方の超音波送受信手段との特性のずれによる誤差または異常等の検出を、流速ゼロ時における反射波を計測して比較することで自己診断を行っている。
【特許文献１】特開２００３−３２９５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の従来の技術では、自己診断用の専用の回路を必要とするためにコストが高くなる。また、診断時には流速をゼロにする（つまり一時的にガスの流路を遮断したり、計測専用の流路を遮断したりする）必要がある。ガスの流路を遮断した場合、その間は利用者がガスを利用できなくなり、計測専用の流路を遮断した場合、その間に利用されたガスの流量を計測できなくなる。
また、従来では、通常では発生しないようなダストや湿気（水分）の滞留により徐々に特性が劣化する可能性がある超音波送受信手段及びその関連部品に対し、ガスの遮断を伴う異常判定の閾値が１つしか設けられておらず、異常と判定された場合は直ちにガスが遮断されていた。このため利用者が超音波送受信手段及びその関連部品の劣化の進行に気づいたときにはガスが遮断されており、不便を強いられる可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、容易に実行可能であるとともに遮断に至るまで段階的に警報を出力する自己診断機能を備えたガスメータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのガスメータである。
請求項１に記載のガスメータは、ガスの流量を計測するための計測流路に一対の超音波送受信手段を対向させて設けたガスメータであって、超音波送受信手段から超音波を送信する場合の増幅率、または超音波送受信手段にて超音波を受信する場合の増幅率における少なくとも一方の増幅率を制御する増幅率変更手段を備え、増幅率変更手段による増幅率が、第１所定値を越えた場合または第１所定値よりも低い第３所定値を下回った場合、ガスの遮断を伴わない第１の警報を出力し、増幅率変更手段による増幅率が、第１所定値よりも高い第２所定値を越えた場合または第３所定値よりも低い第４所定値を下回った場合、ガスの遮断を伴う第２の警報を出力する。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのガスメータである。
請求項２に記載のガスメータは、請求項１に記載のガスメータであって、更に第１所定値から第２所定値までの間に１つ以上の所定値を設定して増幅率変更手段による増幅率が第１所定値を越えた後に当該１つ以上に設定した所定値を越える毎に、または第３所定値から第４所定値までの間に１つ以上の所定値を設定して増幅率変更手段による増幅率が第３所定値を下回った後に当該１つ以上に設定した所定値を下回る毎に、ガスの遮断を伴わない段階的な警報を出力する。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載のガスメータを用いれば、予め備えている増幅率変更手段による増幅率の値を用いて自己診断を行うため、コストの増加を抑制することができるとともに容易に実現することができる。
また、増幅率が異常に大きな第２所定値を越えた場合は警報とガスの遮断を行い、その手前の段階の第１所定値を越えた場合はガスを遮断せずに警報を行うため（または増幅率が異常に小さな第４所定値を下回った場合は警報とガスの遮断を行い、その手前の段階の第３所定値を下回った場合はガスを遮断せずに警報を行うため）、前ぶれも無く突然ガスの供給が停止されることがなく、利用者にとって便利である。
【０００７】
また、請求項２に記載のガスメータによれば、更に第１所定値（ガスの遮断を伴わない警報）を越えてから更に増幅率が増加して第２所定値（ガスの遮断を伴う警報）に到達するまでの間に（または第３所定値（ガスの遮断を伴わない警報）を下回ってから更に増幅率が減少して第４所定値（ガスの遮断を伴う警報）に到達するまでの間に）、段階的な警報を発生させることで、利用者に注意を促したり、利用者がガスの遮断のタイミングを予測することができるようにしているので便利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のガスメータ１の概略外観図である。
●［ガスメータの外観（図１）］
図１を用いて、本実施の形態のガスメータ１の外観を説明する。図１（Ａ）は正面を含む斜視図を示しており、図１（Ｂ）は背面を含む斜視図を示している。なお、各図のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸が水平方向を示す軸であり、Ｚ軸が垂直方向を示す軸である。また、表示手段１ｃを含む面が正面である。
ガスメータ１の上部には、ガスの供給元（ガス会社等）から供給されるガスが流入する供給元流入口１ａと、ガスを使用する設備等にガスを流出する設備流出口１ｂを備えている。また、ガスメータ１の内部には、ガスの流量を計測するための計測流路５０を備えており（図２を参照）、供給元流入口１ａから流入して設備流出口１ｂから流出されるガスの流量を計測する。
【０００９】
ガスメータ１の正面には表示手段１ｃが設けられており、ガスの積算値等を表示させることが可能である。なお、表示手段１ｃの近傍に表示内容を切替えるための表示操作部（表示切替えスイッチ等）を設け、表示操作部を操作することで、表示手段１ｃへの表示内容を切替え可能とすることもできる。
また、端子カバー１ｅを取り外すと、通信装置を接続可能な通信端子（図示せず）が現れる。この通信端子に通信回線及び通信装置を接続すれば、ガスメータ１と通信装置との間で通信を行うことが可能になる。
【００１０】
●［内部構造（図２）］
次に、図２を用いて、ガスメータ１の内部構造について説明する。供給元流入口１ａから流入するガスは、例えば供給元流入口１ａ−第１流路形成部材４０（遮断弁６０を含む）−計測流路５０−第２流路形成部材４８（圧力センサ６２を含む）−設備流出口１ｂ、の経路を通過する。
計測流路５０には、１対の超音波送受信センサ（超音波送受信手段）が設けられており、計測流路５０内を通過するガスの流量は、当該超音波送受信センサの信号に基づいて検出される。なお、計測流路５０内のガスの流路ＧＲは、ガスの流れる方向（図２中では左から右の方向）に対して垂直な断面Ｓ（図３参照）が矩形に形成されており、当該断面Ｓの面積の誤差が非常に小さくなるように高精度に形成されている。これは、ガスの流量は超音波送受信センサによって計測されたガスの速度と当該断面Ｓの面積に基づいて算出されるためである。
また、圧力センサ６２は、第２流路形成部材４８を通過するガスの圧力を検出する。例えば、検出した圧力が所定圧力範囲から逸脱した場合、制御手段（ガスメータ１の内部に設けられ、図示しないがＣＰＵ等を備えた制御手段であり、図５の説明にて後述する）は、遮断弁６０を駆動して、第１流路形成部材４０の内部を閉鎖し、供給元流入口１ａから流入するガスを遮断する。
【００１１】
第１流路形成部材４０は供給元流入口１ａと計測流入口５０ａとを連通しており、第２流路形成部材４８は設備流出口１ｂと計測流出口５０ｂとを連通している。
また、計測流路５０はほぼ水平に配置され、第１流路形成部材４０と第２流路形成部材４８はほぼ垂直に配置されている。そして、第１流路形成部材４０と計測流路５０と第２流路形成部材４８にて略Ｕ字型に構成されている。
【００１２】
●［計測流路の構造（図２、図３、図４）］
図２及び図３に示すように計測流路５０は、外側の本体ケース５１（本体ケース部材５１ａ及び５１ｂ）と、当該本体ケース５１内に収容された流量測定用のストレート形状を有する測定管５２との二重構造にて構成されており、本体ケース５１は例えばダイキャスト等の高い剛性を有する部材で形成されている。なお本体ケース５１には１対の超音波送受信センサが、ガスの流れる方向に対して所定の角度θをもって対向するように組み付けられる（図４中のセンサ孔５１ｃに組み付けられる）。
測定管５２は、少なくとも一部が本体ケース５１の内壁に密着するように本体ケース５１内に組み付けられる。これにより、流量を計測すべき全てのガスが、測定管５２の計測流入口５０ａから流入して測定管５２の内部を通過し、計測流出口５０ｂから流出する。なお測定管５２の内部には、ガスの流れる方向（図２中の左から右に向かう方向）に平行、且つ超音波送受信センサから送信する超音波の方向（図２中の紙面表（あるいは裏）から紙面裏（あるいは表）に向かう方向）に平行な整流板５３が設けられている。
【００１３】
次に、図３に計測流路５０の構造の例を示す。計測流路５０は、本体ケース部材５１ａ及び５１ｂにて構成される本体ケース５１の内部に略直方体の測定管５２が収容されている。
また、図４に計測流路５０を水平面（ＸＹ平面）で切断した面を下側から見た場合の断面図を示す。本体ケース部材５１ａの側面には、超音波送受信センサを挿入するセンサ孔５１ｃが設けられている。更に、測定管５２において、対向する超音波送受信センサが臨む場所には、超音波を通過させるための開口部５２ｃが設けられている。
また、図４に示すように、測定管５２の開口部５２ｃには、測定管５２の内壁とほぼ面一となり、且つ超音波を通過させる微細孔が設けられた乱流抑制部材５４が設けられている。
【００１４】
●［制御手段の構成（図５）］
次に、図５に制御手段１００のブロック図の例を示す。
制御手段１００は、ＣＰＵ１１０を中心に構成され、バス１１５にて、各回路及び素子と接続されている。
記憶手段は、ＲＯＭ１４０とＲＡＭ１３０で構成され、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続されている。制御プログラムは、ＲＯＭ１４０に記憶され、ＲＡＭ１３０には、ＣＰＵ１１０の処理結果等を一時的に記憶する。ここで、ＲＯＭ１４０には、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＡＭ１３０には、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＯＭ１４０とＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１１０の内部にあってもよい。
電源１２０は、制御手段１００内の回路及び素子に電源を供給するとともに、超音波送受信センサ４１及び４２、遮断弁６０、ＬＣＤ表示器１ｃ（表示手段）、ＬＥＤ１ｚ等にも電源を供給する。
【００１５】
切替回路３１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、入出力切替器３１２を切り替える。入出力切替器３１２は、超音波送受信センサ（上流）４１から超音波を発信させ超音波送受信センサ（下流）４２で受信する動作と、超音波送受信センサ（下流）４２から超音波を発信させ超音波送受信センサ（上流）４１で受信する動作とを切り替える。
出力回路３２０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、超音波の発信信号を入出力切替器３１２を経由させて一方の超音波送受信センサに伝える。入力回路２１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、他方の超音波送受信センサが受信した信号をＣＰＵ１１０に伝える。
なお、本実施の形態では、この入力回路２１０内に受信した信号を増幅する回路を備えており、増幅率の変更はＣＰＵ１１０から行うことができる。ＣＰＵ１１０及び増幅回路が増幅率変更手段に相当する。
また、出力回路３１０内に発信する信号を増幅する回路を備えて増幅率をＣＰＵ１１０から変更できるようにしてもよい。発信する信号、または受信した信号の少なくとも一方の増幅率を変更可能に構成されていればよい。
【００１６】
入力回路２３０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、入力スイッチ２００の操作状態をＣＰＵ１１０に伝える。入力スイッチ２００は、ガスメータに備えられ、ガスの積算量表示の切り替え、自己診断の実施を要求する場合等に使用される。
出力回路３５０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号を遮断弁６０の駆動信号に変換する。遮断弁６０は、制御手段１００からの駆動信号に基づいて、ガスの流路を閉鎖あるいは開通させる。
出力回路３６０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をＬＣＤ表示器１ｃの表示信号に変換する。ＬＣＤ表示器１ｃは、制御手段１００からの表示信号に基づいて、表示部分にガスの積算量、自己診断の結果等を表示する。
出力回路３７０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をＬＥＤ１ｚの駆動信号に変換する。ＬＥＤ１ｚは、制御手段１００からの駆動信号に基づいて、制御手段１００の自己診断等の結果を表示する。例えば、正常である場合は点灯、異常である場合は点滅する。
入力回路２４０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、圧力センサ６２の検出値をＣＰＵ１１０に伝える。検出値はＣＰＵ１１０にて圧力に換算される。
【００１７】
●［受信信号の例（図６）］
次に、図６に超音波送受信センサが受信した超音波の波形の例を示す。図６の例は、ＣＰＵ１１０から入力回路２１０の増幅率を所定値に設定した状態にて、超音波の送受信を複数回行い、受信した超音波の振幅が最大であった場合の波形と、受信した超音波の波形の振幅が最小であった場合の波形とを示している。また、本実施の形態では比較電圧を固定値にしており、受信した信号における「３波、４波、５波」の振幅が比較電圧を越えるようにＣＰＵ１１０が増幅率を自動的に調整している。なお、増幅率の調整方法は既存の技術を用いているため、説明を省略する。
【００１８】
●［異常の判定と異常時の処置（図７）］
［増幅率が異常に増加した場合］
まず、図７（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、増幅率が異常に増加した場合の処置について説明する。
図７（Ａ）に示すグラフは、受信電圧（受信信号のピーク電圧等）に対してＣＰＵ１１０が自動的に変更する増幅率を示している。ＣＰＵ１１０は、例えば受信電圧がｖ（０）の場合は増幅率をｇ（０）に変更し、受信電圧がｖ（１）の場合は増幅率をｇ（１）に変更する。
ここで、ガスメータ１にて計量するガスに、ダストや湿気（ミスト）が比較的多量に混入しているような通常でない状態の場合、ダストや湿気が計測に影響を及ぼす部分に滞留（堆積）する可能性がある。この場合、ダストや湿気（結露による水滴等）が滞留する量に応じて受信電圧のレベルが低下していく。すると受信電圧のレベルの低下に伴い、増幅率は徐々に大きく変更されていく。この状態の例を示すグラフが図７（Ｂ）である。
増幅率を必要以上に大きくすると、信号とノイズの区別が困難となり、ガスの流量を正しく計測できなくなる可能性がある。漏れ等の異常検出の信頼性の確保の観点等から、増幅率が所定値を越えた場合は遮断弁６０にてガスを遮断することが好ましい。
【００１９】
従来は増幅率が所定値（この場合、第２所定値）を越えた場合に警報を出力（図５におけるＬＣＤ表示器１ｃ、ＬＥＤ１ｚ等から出力）するとともに、遮断弁６０を駆動してガスの流路を遮断していた。しかし、予告することなく警報と遮断を行っていたため、利用者にとっては前ぶれもなくいきなりガスの供給が停止され、非常に不便な場合があった。
そこで、遮断に至るまでの間に、段階的に警報を出力する。例えば図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、最終的に遮断を伴う警報の出力を行う閾値を第２所定値に設定し、最初の警報（遮断を伴わない警報）を出力する第１所定値から第２所定値までの間に任意の閾値を設定する（０〜ｎ個の任意の閾値）。本実施の形態では、第１所定値から第２所定値の間に２個の閾値（第１ａ所定値と第１ｎ所定値）を設定した。
例えばＣＰＵ１１０は、増幅率が第１所定値（例えば９０倍）を越えると、軽度の警報を出力して遮断は行わない。そして増幅率が第１ａ所定値（例えば２５０倍）を越えると、中度の警報を出力して遮断は行わない。更に増幅率が第１ｎ（例えば５００倍）を越えると、重度の警報を出力して遮断は行わない。そしてとうとう増幅率が第２所定値（例えば７５０倍）を越えると、遮断する警報を出力してガスを遮断する。
なお、正常な場合の増幅率の範囲は、例えば約２９〜３５倍である。
【００２０】
例えば、軽度、中度、重度の警報の出力をＬＥＤ１ｚとＬＣＤ表示器１ｃとで行う場合、軽度ではＬＥＤ１ｚの点滅周期を１［ｓｅｃ］、ＬＣＤ表示器１ｃに「軽度の異常」と表示し、中度ではＬＥＤ１ｚの点滅周期を０．５［ｓｅｃ］、ＬＣＤ表示器１ｃに「中度の異常」と表示し、重度ではＬＥＤ１ｚの点滅周期を０．２［ｓｅｃ］、ＬＣＤ表示器１ｃに「重度の異常」と表示する。
また、例えばスピーカ等の音声出力手段を備え、軽度、中度、重度の警報の出力を音声出力手段で行う場合、軽度ではチャイムの音色を出力し、中度ではブザーの音色を出力し、重度ではサイレンの音色で出力するようにしてもよい。このように、段階的な警報の出力方法には、種々の出力方法が考えられる。
このように、ガスの遮断に至るまでに段階的に警報を出力するため、前ぶれもなくいきなりガスの供給が停止されることなく、利用者はガスが遮断されるタイミングをある程度予測することも可能である。例えば利用者は軽度、中度、または重度の警報を認識した場合、ガスの供給元に連絡して状況の改善の要求等を行う機会を得ることができる。
【００２１】
［増幅率が異常に減少した場合］
次に、増幅率が異常に減少した場合の処置について、上記に説明した異常に増加した場合の処置との相違点について説明する。増幅率の異常について、適正範囲を越える可能性を考慮するとともに、適正範囲を下回る可能性も考慮することが好ましい。
図示しないが、増幅率が異常に増加した場合と同様に、最終的に遮断を伴う警報の出力を行う閾値を第４所定値（適正範囲を大きく下回る値）に設定し、最初の警報（遮断を伴わない警報）を出力する第３所定値（第１所定値及び適正範囲より低い値）から第４所定値（第３所定値よりも更に低い値）までの間に任意の閾値を設定する（０〜ｎ個の任意の閾値）。例えば第３所定値から第４所定値の間に２個の閾値（第３ａ所定値と第３ｎ所定値）を設定する。
例えばＣＰＵ１１０は、増幅率が第３所定値（例えば２０倍）を下回ると、軽度の警報を出力して遮断は行わない。そして増幅率が第３ａ所定値（例えば１５倍）を下回ると、中度の警報を出力して遮断は行わない。更に増幅率が第３ｎ（例えば１０倍）を下回ると、重度の警報を出力して遮断は行わない。そしてとうとう増幅率が第４所定値（例えば８倍）を下回ると、遮断する警報を出力してガスを遮断する。
このように、図７（Ｃ）と同様に、各閾値に対して警報レベル、警報内容等を設定し、各閾値に対応した警報及び遮断等を段階的に行う。
【００２２】
本発明のガスメータ１は、本実施の形態で説明した構成、構造、外観、形状、材質等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きいまたは越える（＞）、未満または下回る（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
本実施の形態の説明では、増幅率の増加側において第１所定値と第２所定値との間に２個の所定値（閾値）を設定したが、第１所定値と第２所定値のみを閾値にしてもよく、第１所定値と第２所定値の間に設定する閾値は０〜ｎ個の任意の閾値を設定することができる。また同様に、増幅率の減少側において第３所定値と第４所定値との間に２個の所定値（閾値）を設定したが、第３所定値と第４所定値のみを閾値にしてもよく、第３所定値と第４所定値の間に設定する閾値は０〜ｎ個の任意の閾値を設定することができる。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明のガスメータ１は、業務用ガスメータ及び一般家庭用ガスメータの他にも、種々の流体の流量を計測する流量計測装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のガスメータ１の一実施の形態の概略外観図である。
【図２】ガスメータ１の内部構造を説明する図である。
【図３】計測流路５０の構造を説明する図である。
【図４】計測流路５０の断面（水平方向の断面）を示す図である。
【図５】制御手段１００のブロック図の例を示す図である。
【図６】超音波送受信センサが受信した超音波の波形の例を示す図である。
【図７】異常の判定と異常時の処置について説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１        ガスメータ
１ａ      供給元流入口
１ｂ      設備流出口
４０      第１流路形成部材
４１、４２    超音波送受信センサ（超音波送受信手段）
４８      第２流路形成部材
５０      計測流路
５１      本体ケース
５１ａ、５１ｂ    本体ケース部材
５１ｃ    センサ孔
５２      測定管
５２ａ、５２ｂ    測定管部材
５２ｃ    開口部
５３      整流板
５４      乱流抑制部材
６０      遮断弁
１００    制御手段
１１０    ＣＰＵ
【図１】
2005315717.tif 000003
【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】
2005315717.tif 000008
【図７】
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