JP2000314644A - 流量計測装置及び電子式ガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプリング周期を短くすることなく通過体
積に応じたパルスを出力できるようにして電力消費を小
さくした流量計測装置及び電力消費を小さくした流量計
測部と保安論理部とを有する電子式ガスメータを提供す
る。 【解決手段】 流量計測手段１４ａ−１がガスの流速に
応じて変化する物理量を間欠的に計測してガス流速を求
め、該流速と流路の断面積とによって瞬時流量を求め、
該瞬時流量に間欠時間を乗じて通過体積を求める。通過
体積格納手段１４ｃ−１が通過体積を積算して格納し、
出力パルス数算出手段１４ａ−２が格納されている通過
体積を単位通過体積によって除算して出力すべきパルス
数を算出し、パルス出力手段１４ａ−３が算出した数の
所定幅のパルスを予め定めた間隔で次のサンプリングの
開始までに出力する。保安監視手段２０において、ガス
流の異常を検出するための処理動作をサンプリング周期
の単位で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスの流速に応じ
て変化する物理量を間欠的に計測し、該計測した物理量
に基づいて求めた通過体積に応じたパルスを出力する流
量測定装置、及び通過体積に応じたパルスを入力してガ
ス流の異常を検出する保安論理部を有する電子式ガスメ
ータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の膜式のガスメータでは、ダイヤフ
ラムからなる隔膜によって仕切られた２つの部屋と、こ
の２つの部屋の各々をガス入口部及びガス出口部に交互
に接続する滑弁からなる切換弁と、隔膜と切換弁を連結
して隔膜の移動を切換弁に伝達して切換弁を駆動する連
結機構とを備えた構造を有している。このガスメータで
は、ガスメータの下流側においてガス消費などがあって
ガス出口部のガス圧が低下すると、ガス入口部とガス出
口部との間に差圧が生じ、ガス入口部につながっている
一方の部屋にガスが流入し、このガスの流入により隔膜
が移動してガス出口部につながっている他方の部屋のガ
スが排出される。一方の部屋に十分なガスが流入し、他
方の部屋のガスが十分に排出される程に隔膜が移動する
と、この隔膜の移動が連結機構を介して切換弁に伝達さ
れて切換弁を駆動し、それまでガス入口部に接続されて
いた一方の部屋をガス出口部に接続し、ガス出口部に接
続されていた他方の部屋をガス入口部に接続するように
なる。

【０００３】よって以後、他方の部屋にガスが流入し、
一方の部屋のガスが排出されるようになる。また、連結
機構の途中から得た動力によって駆動され、隔膜が一往
復して所定ガス量を排出したことに応じて１回転するＮ
Ｓ極の着磁されたマグネットが取付られており、このマ
グネットの１回転によってリードスイッチがオン、オフ
して流量パルスを発生するようになっている。すなわ
ち、隔膜の往復動に連動して回転するマグネットとリー
ドスイッチによって流量センサが構成されている。ま
た、ガスメータには、上述した流量センサからの流量パ
ルスに基づいてガス流を監視してその異常を検出し、ガ
ス事故を防止する各種の保安機能を実行する保安論理部
が内蔵されている。

【０００４】ところで、上述の流量センサがガス流量を
検出して発生する流量パルスは、隔膜が一往復して例え
ば０．７Ｌの単位計量体積を計量する毎に発生される２
つのパルスからなっており、その周期はガス流量が大き
くなると短くなり、小さくなると長くなる。この流量パ
ルスを利用する保安論理部は、図８に示すように、流量
パルスの各パルスが入力される毎に前回パルスからの周
期を計測処理してガス流量を求め、このガス流量に基づ
いて論理処理を行って保安のための機能を果たすように
なっている。

【０００５】最近、上述した膜式のガスメータは機械的
な動作を伴うため、構造が複雑でかつ小型化に制限があ
るほか、寿命の点でも問題があるので、膜式のガスメー
タに代えて完全に電子化した各種の電子ガスメータが提
案されている。これらに共通していることは、ガス流の
速度によって変化する物理量を計測することによってガ
ス流速を求め、この求めた流速と流路の断面積とによっ
て瞬時流量を求め、この瞬時流量を積分して通過体積を
計算し、この通過体積を積算して積算流量を求めるよう
にしている。例えば、超音波式流量センサでは、ガス流
の速度によって超音波の伝達時間が変化することを利用
し、ガス流中に超音波を間欠的に発射してその到達時間
を計測することによって、ガス流速を計測し、この計測
した流速に流路の面積を乗じて瞬時流量を求め、この瞬
時流量に間欠時間を乗じて通過流量を算出するようにな
っている。

【０００６】因みに、通過流量が１００（ｍ³ ／ｈ）で
４０（Ｌ／パルス）の流量パルスを出力する場合には、
流量パルスの信号周波数は０．６９４Ｈｚ（周期は１．
４４秒）となるが、流量パルスを精度良く出力するため
には、超音波式センサでは超音波を発射して流速を計測
する周期、すなわち、サンプリング周期を１．４４秒以
下にしなければならない。これは、ガス流速或いはガス
流量を反映した周期の流量パルスを出力しようとしたと
き、その出力周期がくる前に計測を終わっていなければ
ならないからである。このため、１００（ｍ³ ／ｈ）以
上の通過流量のものを考えたときには、流量計測部にお
けるサンプリング周期が限りなく短くなっていく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、流量
パルスを発生する毎にサンプリングを行うようにしたも
のにおいては、短い周期の流量パルスを発生する場合、
サンプリング周期をそれに伴って短くしておくことが必
要となる。例えば、超音波式の流量センサを用いた流量
計測部では、サンプリング毎に超音波を発射して信号処
理を行わなければならなくなって、電力消費が大きくな
るので、電源として電池を使用しているが、電池交換を
できるだけ避けたいガスメータとしては好ましくない。

【０００８】また、上述したように、流量パルスの各パ
ルスが入力される毎に前回パルスからの周期を計測処理
してガス流量を求め、このガス流量に基づいて論理処理
を行って保安のための機能を果たす保安論理部では、短
い周期の流量パルスの入力に伴って常時論理処理を行わ
なければならなくなって、電力消費が大きくなるので、
電源として電池を使用しているが、電池交換をできるだ
け避けたいガスメータとしては好ましくない。

【０００９】よって、本発明は、上述した点に鑑み、サ
ンプリング周期を短くすることなく通過体積に応じたパ
ルスを出力できるようにして電力消費を小さくした流量
計測装置を提供することを課題としている。

【００１０】本発明はまた、電力消費を小さくした流量
計測部と保安論理部とを有する電子式ガスメータを提供
することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
成された請求項１記載の発明は、図１の基本構成図に示
すように、ガスの流速に応じて変化する物理量を間欠的
に計測し、該計測した物理量によってガス流速を求め、
該流速と流路の断面積とによって瞬時流量を求め、該瞬
時流量に間欠時間を乗じて通過体積を求める流量計測手
段１４ａ−１と、該流量計測手段によって求めた通過体
積を積算して格納する通過体積格納手段１４ｃ−１と、
該通過体積格納手段に格納されている通過体積を単位通
過体積によって除算して出力すべきパルス数を算出する
出力パルス数算出手段１４ａ−２と、該出力パルス数算
出手段により算出した数の所定幅のパルスを予め定めた
間隔で次のサンプリングの開始までに出力するパルス出
力手段１４ａ−３とを備えることを特徴とする流量計測
装置に存する。

【００１２】請求項１記載の流量計測装置によれば、流
量計測手段１４ａ−１がガスの流速に応じて変化する物
理量を間欠的に計測し、該計測した物理量によってガス
流速を求め、該流速と流路の断面積とによって瞬時流量
を求め、該瞬時流量に間欠時間を乗じて通過体積を求め
るが、通過体積格納手段１４ｃ−１が流量計測手段によ
って求めた通過体積を積算して格納し、出力パルス数算
出手段１４ａ−２が通過体積格納手段に格納されている
通過体積を単位通過体積によって除算して出力すべきパ
ルス数を算出し、パルス出力手段１４ａ−３が出力パル
ス数算出手段により算出した数の所定幅のパルスを予め
定めた間隔で次のサンプリングの開始までに出力するよ
うになっている。したがって、通過体積が大きくなり、
出力すべきパルス数が多くなっても、次のサンプリング
の開始までにパルスを出力することができるようにな
り、間欠的な通過体積の算出周期を短くすることなく、
すなわち、サンプリング周期を短くすることなく、通過
体積に応じたパルスを発生できる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の流
量計測装置において、前記通過体積格納手段に格納され
た積算通過体積は、前記出力すべきパルス数を求める除
算の際、その余を残して減算されることを特徴とする流
量計測装置に存する。

【００１４】請求項２記載の流量計測装置によれば、出
力パルス数の算出の際に余りが生じたとき、これを次の
通過体積に加算するようにしたので、通過体積の全てを
パルスに変換して出力することができるようになる。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の流量計測装置において、前記パルス出力手段は、前
記予め定めた間隔に相当する時間を計時し前記パルスの
出力タイミングを決定するタイマ手段１４ｃ−２と、前
記出力パルス数算出手段により算出したパルス数を格納
するパルス数格納手段１４ｃ−３とを有し、前記タイマ
手段が前記予め定めた間隔に相当する時間を計時する毎
に、前記パルス数格納手段に格納されているパルス数を
デクリメントし、前記パルス数格納手段のパルス数が０
になるまで前記予め定めた間隔に相当する時間が経過毎
にパルスを出力する動作を繰り返すことを特徴とする流
量計測装置に存する。

【００１６】請求項３記載の流量計測装置によれば、パ
ルスを出力するパルス出力手段において、予め定めた間
隔に相当する時間を計時しパルスの出力タイミングを決
定するタイマ手段１４ｃ−２が予め定めた間隔に相当す
る時間を計時する毎にパルス数格納手段に格納されてい
るパルス数ををデクリメントし、パルス数が０になるま
で予め定めた間隔に相当する時間が経過毎にパルスを出
力し続けるので、通過体積に応じたパルスを確実に発生
することができる。

【００１７】請求項４記載の発明は、一定の周期で間欠
的に算出した通過体積を積算して格納する通過体積格納
手段１４ｃ−１と、該通過体積格納手段に格納されてい
る通過体積を単位通過体積によって除算して出力すべき
パルス数を算出する出力パルス数算出手段１４ａ−２
と、該出力パルス数算出手段により算出した数の所定幅
のパルスを予め定めた間隔で次のサンプリングの開始ま
でに出力するパルス出力手段１４ａ−３とを有する流量
計測部１００と、前記パルス出力手段がサンプリング周
期毎に出力するパルスの数を計数し、該計数したパルス
数にパルス当たりの通過体積を乗じた値をサンプリング
周期で除算した上で単位時間当たりの通過体積を求め、
該求めた通過体積によりガス流の異常を検出する保安論
理部２０とを備えることを特徴とする電子式ガスメータ
に存する。

【００１８】請求項４記載の電子式ガスメータによれ
ば、流量計測部１００において、通過体積格納手段１４
ｃ−１が一定の周期で間欠的に算出した通過体積を積算
して格納し、出力パルス数算出手段１４ａ−２が通過体
積格納手段に格納されている通過体積を単位通過体積に
よって除算して出力すべきパルス数を算出し、パルス出
力手段１４ａ−３が出力パルス数算出手段により算出し
た数の所定幅のパルスを予め定めた間隔で次のサンプリ
ングの開始までに出力するので、通過体積が大きくな
り、出力すべきパルス数が多くなっても、次のサンプリ
ングの開始までにパルスを出力することができるように
なり、間欠的な通過体積の算出周期を短くすることな
く、すなわち、サンプリング周期を短くすることなく、
通過体積に応じたパルスを発生できる。また、保安論理
部２０において、パルス出力手段がサンプリング周期毎
に一定の間隔で出力するパルスの数を計数し、該計数し
たパルス数にパルス当たりの通過体積を乗じた値をサン
プリング周期で除算した上で単位時間当たりの通過体積
を求め、該求めた通過体積によりガス流の異常を検出す
るようにしているので、ガス流の異常を検出するための
処理動作をサンプリング周期の単位で行えばよい。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何
れかに記載の流量計測装置と、前記パルス出力手段がサ
ンプリング周期毎に出力するパルスの数を計数し、該計
数したパルス数にパルス当たりの通過体積を乗じた値を
サンプリング周期で除算した上で単位時間当たりの通過
体積を求め、該求めた通過体積によりガス流の異常を検
出する保安論理部２０とを備えることを特徴とする電子
式ガスメータに存する。

【００２０】請求項５記載の電子式ガスメータによれ
ば、流量計測装置において、通過体積が大きくなり、出
力すべきパルス数が多くなっても、次のサンプリングの
開始までにパルスを出力することができるようになり、
間欠的な通過体積の算出周期を短くすることなく、すな
わち、サンプリング周期を短くすることなく、通過体積
に応じたパルスを発生でき、また通過体積の全てをパル
スに変換して出力することができ、さらに通過体積に応
じたパルスを確実に発生することができる。また、保安
監視手段２０において、ガス流の異常を検出するための
処理動作をサンプリング周期の単位で行えばよくなって
いる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２は本発明による流量パルス発
生装置及び流量計測装置を組み込んだ電子式ガスメータ
１を示している。図示の電子式ガスメータ１は流量計測
部１００と保安論理部２０とを有する。

【００２２】流量計測部１００は、ガスの流速に応じて
変化する物理量を間欠的に、すなわち、サンプリング周
期にて計測し、この計測した物理量によってガス流速を
求め、この流速と流路の断面積とによって瞬時流量を求
め、この瞬時流量に間欠時間を乗じて通過体積を求める
と共に、この求めた通過体積によりガスの単位通過体積
に対応した流量パルスを発生し、この流量パルスを保安
論理部２０に供給するようになっている。保安論理部２
０は、流量計測部１００からの流量パルスによってガス
流の異常を検出する。

【００２３】流量計測部１００として、図３に示す超音
波式のものを例にして以下説明する。超音波式の流量計
測部１００は、ガスを流すガスメータ中の流路としての
ガス流路１０内にガス流方向において距離Ｌだけ離され
互いに対向して配置された超音波周波数で作動する例え
ば圧電式振動子からなる２つの音響トランスジューサＴ
Ｄ１及びＴＤ２と、ガス流路１０に連通した空所１０ａ
内に距離ｌだけ離れた管壁１０ｂに対向して配置された
音響トランスジューサＴＤ３とを有する。ガス流路１０
には、両音響トランスジューサＴＤ１、ＴＤ２の上流側
に弁閉によってガス流路１０を遮断する遮断弁１０ｃが
設けられている。

【００２４】各トランスジューサＴＤ１及びＴＤ２、Ｔ
Ｄ３はトランスジューサインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路
１１ａ及び１１ｂをそれぞれ介して送信回路１２及び受
信回路１３に接続されている。送信回路１２は、マイク
ロコンピュータ（μＣＯＭ）１４の制御の下で、トラン
スジューサＴＤ１、ＴＤ２の一方を駆動して超音波信号
を発生させる信号をパルスバーストの形で送信し、この
ための発振回路（図示せず）を内蔵している。受信回路
１３は、ガス流路１０を通過した超音波信号を受信した
他方のトランスジューサＴＤ１、ＴＤ２からの信号を入
力して超音波信号を処理する前置増幅器（図示せず）を
内蔵している。トランスジューサＴＤ３については、ト
ランスジューサＴＤ１及びＴＤ２に対するとは別のタイ
ミングでμＣＯＭ１４が送信回路１２と受信回路１３を
制御し、トランスジューサＴＤ３を駆動して超音波信号
を発生させるように送信回路１２を制御するとともに、
同じトランスジューサＴＤ３が管壁１０ｂから反射され
てくる超音波信号を受信して発生する信号を入力させる
ように受信回路１３を制御する。

【００２５】μＣＯＭ１４はまた、ＭＯＤＥＭ（変復調
回路）１８、ＮＣＵ（網制御ユニット）１９を介して公
衆通信網である電話回線に接続され、遠隔の管理センタ
との間で通信を行う通信処理も行うようになっている。

【００２６】なお、μＣＯＭ１４は、図４に示すよう
に、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニ
ット（ＣＰＵ）１４ａ、ＣＰＵ１４ａが行う処理のプロ
グラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯ
Ｍ１４ｂ、ＣＰＵ１４ａでの各種の処理過程で利用する
ワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリア
などを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡ
Ｍ１４ｃなどを内蔵し、これらがバスライン１４ｄによ
って相互接続されている。

【００２７】μＣＯＭ１４内のＣＰＵ１４ａは、送信回
路１２から信号を供給するトランスジューサと受信回路
１３で超音波信号を受信するトランスジューサとを交互
に切り替える制御を行うと共に、２つのトランスジュー
サ間で交互に送受信した超音波信号の伝搬時間を測って
ガス流路１０内を流れているガスの流速を間欠的に求め
るための流速算出処理の他に、この算出した流速とガス
流路１０の断面積とに基づいて瞬時流量を求める流量算
出処理、算出した瞬間流量に間欠時間を乗じて通過体積
を算出する通過体積算出処理、算出した通過体積を積算
して積算通過体積を求める通過体積積算処理、この通過
体積積算処理によって求めた通過体積積算値を表示器１
５に表示させる表示処理を行う。これらはガスメータと
しての本来の機能にかかわるものである。この他、μＣ
ＯＭ１４内のＣＰＵ１４ａは、算出した通過体積を利用
してガスの単位通過体積に対応した流量パルスを出力ポ
ートＯに発生する流量パルス発生処理を行うようになっ
ている。

【００２８】上述したガスメータとして働くための流量
計測の原理を以下に説明する。μＣＯＭ１４の内蔵する
ＣＰＵ１４ａは、送信回路１２にトリガ信号を出力して
パルスバースト信号を発生させ、これを一方のトランス
ジューサＴＤ１、ＴＤ２に供給させて、この一方のトラ
ンスジューサに超音波信号を発生させる。また、一方の
トランスジューサから送信された超音波信号を受信する
他方のトランスジューサからの信号を受信回路１３に受
信させ、これに応じて受信回路１３が発生する信号を取
り込む。その後、μＣＯＭ１４の内蔵するＣＰＵ１４ａ
は、超音波信号を発生するトランスジューサと超音波信
号を受信するトランスジューサを逆にして同じ動作をも
う一度繰り返す制御を行う。そして、μＣＯＭ１４のＣ
ＰＵ１４ａは、送信回路１２にトリガ信号を出力して一
方のトランスジューサに超音波信号を発生させて、この
超音波信号を受信する他方のトランスジューサが発生す
る信号を受信回路１３を介して取り込むまでの時間Ｔ
１、Ｔ２をそれぞれ測り、この測った時間Ｔ１、Ｔ２か
らガス流の流速を後述のようにして求める。

【００２９】また、μＣＯＭ１４のＣＰＵ１４ａは、ト
ランスジューサＴＤ１、ＴＤ２についての制御とは別の
タイミングで、トランスジューサＴＤ３についての制御
を行い、送信回路１２にトリガ信号を出力してパルスバ
ースト信号を発生させ、これをトランスジューサＴＤ３
に印加させて、このトランスジューサＴＤ３に超音波信
号を発生させる。また、トランスジューサＴＤ３から送
信され管壁１０ｂで反射された超音波信号を受信する同
じトランスジューサＴＤ３からの信号を受信回路１３に
受信させ、これに応じて受信回路１３が発生する信号を
取り込む。そして、ＣＰＵ１４ａは、送信回路１２にト
リガ信号を出力してトランスジューサＴＤ３に超音波信
号を発生させて、この超音波信号の反射の第１波と第２
波を受信する同じトランスジューサＴＤ３が発生する信
号を受信回路１３を介して取り込むまでの時間Ｔｒ１、
Ｔｒ２をそれぞれ測り、この測った時間Ｔｒ１、Ｔｒ２
からガス流路１０内と同じ温度、圧力、ガス種である
が、ガス流のない雰囲気における音速を後述のようにし
て求める。

【００３０】今、静止ガス中での音の伝搬速度（音速）
をｃ、ガス流の流速をｖとすると、ガス流の順方向の超
音波信号の伝搬速度は（ｃ＋ｖ）となる。トランスジュ
ーサＴＤ１及びＴＤ２間の距離をＬとすると、トランス
ジューサＴＤ１からの超音波信号がガス流と同じ方向に
進んでトランスジューサＴＤ２に到達する時間Ｔ１と、
トランスジューサＴＤ２からの超音波信号がガス流と逆
方向に進んでトランスジューサＴＤ１に到達する時間Ｔ
２とは、 Ｔ１=Ｌ／（ｃ＋ｖ） （１） Ｔ２=Ｌ／（ｃ−ｖ） （２） となる。（１）、（２）式より ｖ=（Ｌ／２）・（１／Ｔ１−１／Ｔ２） =（Ｌ／２）・（（Ｔ２−Ｔ１）／（Ｔ２・Ｔ１）） （３） となり、Ｌが既知であるときには、Ｔ１及びＴ２を計測
することによって流速ｖを求めることができる。

【００３１】なお、Ｔ２・Ｔ１=Ｌ／（ｃ＋ｖ）・（ｃ
−ｖ）=Ｌ／（ｃ² −ｖ² ）であり、流速ｖは音速ｃに
比べて極めて小さな数値であるので、式中のｖ² はｃ²
に比べて極めて小さく無視でき、Ｔ２・Ｔ１=Ｌ／ｃ²と
することができる。そして、上式（３）は最終的には、 ｖ=（（Ｔ２−Ｔ１）・ｃ² ）／２ =（Ｔ２−Ｔ１）・（ｃ² ）・（１／２） と書き直すことができる。ここで、Ｔｄ=（Ｔ２−Ｔ
１）とすると、 ｖ=Ｔｄ・（ｃ²／２） =Ｔｄ・ｋ （４） ただし、ｋ=ｃ²／２となる。

【００３２】流速ｖが求められたときには、瞬時流量Ｑ
ｉはガス流路１０の既知の断面積をＳ、物の構造その他
によって変化する補正係数をαとすると、 Ｑｉ=Ｔｄ・α・Ｓ・ｋ =Ｋ・Ｔｄ （５） となり、瞬時流量Ｑｉが求められる。ただし、 Ｋ=α・Ｓ・ｋ （６） とする。なお、Ｋは上述の説明から明らかなように、音
速、ガス温度、ガス圧力など多くの要素を含んだ補正の
ための係数である。

【００３３】なお、式（６）中の静止ガス中の音速ｃに
ついては、図２に示したように、ガス流路１０に連通し
ているが、ガス流路１０中のガス流に影響されない静止
ガスの空所１０ａ中において、第３の音響トランスジュ
ーサＴＤ３から発した超音波信号が管壁１０ｂの内表面
で反射してトランスジューサに戻ってくるまでの時間を
計測し、この時間によってトランスジューサＴＤ３から
管壁１０ｂまでの往復距離２ｌを割ることによって求め
ることができるので、この計測を適宜行って求めた音速
ｃを用いるようにすればよい。

【００３４】従って、瞬時流量Ｑｉを求める毎に、すな
わち、サンプリングする毎に、この流量Ｑｉに前回求め
た（サンプリングした）時点からの経過時間（サンプリ
ング間隔の時間）を乗じることによって通過体積Ｑｔが
求まり、これを積算することによって、積算した積算体
積Ｑｓ、すなわち、ガス供給量（ガス使用量）を求める
ことができるようになる。そして、この積算通過体積Ｑ
ｓを表示器１５に表示させることによって電子式ガスメ
ータを構成することができる。

【００３５】次に、算出した通過体積に対応したパルス
をＣＰＵ１４ａが出力ポートＯに出力する処理を以下説
明する。

【００３６】流量計測処理において、ＣＰＵ１４ａがサ
ンプリング時間の経過毎にサンプリングして計測した物
理量であるガスの流速に流路の断面積を乗じて求めた瞬
時流量にサンプリング間隔の時間を乗じる計算を行うこ
とによって、サンプリング間隔の間に通過したガス体積
を通過体積として算出する。この算出した通過体積を、
ＲＡＭ１４ｃの所定エリアに形成した通過体積格納手段
に格納している前回のサンプリング迄の通過体積に加算
して格納する。この格納した通過体積に見合った数のパ
ルスを出力するため、格納通過体積を単位通過体積によ
って除算し、出力すべきパルス数を算出する。なお、パ
ルスは整数であるので、上記除算の結果、０のときには
反転回数は０とし、格納通過体積は前回迄の通過体積と
してそのまま格納しておく。また、上記除算の結果、余
りが生じたときにも、これを前回迄の通過体積として通
過体積格納手段に格納しておく。

【００３７】上述のような除算の結果求まった数のパル
スを、次のサンプリングのタイミング以前に、予め定め
た比較的短い例えば１０ミリ秒という間隔でかつ小さな
幅で発生する。このために、１０ミリ秒という予め定め
た時間でタイマを起動し、タイマ時間が経過するのを待
つ。タイマ時間が経過したら直ちに出力ポートＯに狭い
幅のパルスを出力するとともに、上記算出したパルス数
をデクリメント、すなわち、パルス数を算出し、この算
出の結果、パルス数が０でないときには、上記タイマ起
動を行ってパルス数が０になるまで上述の動作を繰り返
す。

【００３８】以上により、一定周期のサンプリング毎
に、前回迄の通過体積に今回の通過体積を加算して求め
た通過体積を単位通過体積で除算して求めた数のパルス
を出力することができるようになる。

【００３９】上述のパルス出力処理によって発生される
パルスは、保安論理部２０に入力される。保安論理部２
０は、図４の流量計測部１００のμＣＯＭ１４と同様
に、図５に示すように、プログラムに従って各種の処理
を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）２１ａ、ＣＰＵ２１
ａが行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用
のメモリであるＲＯＭ２１ｂ、ＣＰＵ２１ａでの各種の
処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納す
るデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在
のメモリであるＲＡＭ２１ｃなどがバスライン２１ｄに
よって相互接続されているを有するμＣＯＭ２１によっ
て形成されている。

【００４０】保安論理部２０を形成しているμＣＯＭ２
１内のＣＰＵ１４ａは、流量計測部１００がサンプリン
グ周期毎に出力するパルを入力してその数を計数し、こ
の計数したパルス数に基づいて処理を行う。具体的に
は、計数したパルス数Ｎとサンプリング周期ｔとによっ
て、通過体積Ｑを以下のようにして求める。すなわち、
Ｑ＝（Ｎ・単位通過体積・３６００）／ｔなる計算を行
って通過体積を求め、この求めた通過体積により保安論
理処理を行う。

【００４１】保安論理処理によって実行される機能の１
つ、例えば合計流量遮断機能において、ガスメータの設
置先の燃焼器具の合計ガス消費量が学習により自動設定
された遮断値を越えた場合、元栓の誤開放やゴムホース
の抜けなどによる大量のガス漏れと判断して遮断弁１０
ｃを弁閉しガスを遮断する。また、増加流量遮断機能に
おいて、ガスの流量が増大したとき、設置先の燃焼器具
のうち、最大消費のガス器具に比べて異常に大きな流量
の増加があった場合、元栓の誤開放やゴムホースの抜け
などによるガス漏れと判断して遮断弁１０ｃを弁閉しガ
スを遮断するなどの保安動作を行わせる。

【００４２】以上、電子式ガスメータの概略動作を説明
したが、ＣＰＵ１４ａが行うパルス出力処理を示す図６
のフローチャートを参照して、以下、流量パルス発生装
置としての動作の詳細を説明する。

【００４３】ＣＰＵ１４ａは流量計測処理の一環として
パルス出力処理を行い、その最初のステップＳ１におい
てサンプリング時間が経過したか否かを判定し、サンプ
リング時間が経過するのを待つ。そして、サンプリング
時間が経過すると、ステップＳ２に進んでサンプリング
を実行する。このサンプリングは、上述した超音波式の
流量計測処理では超音波の発射処理、受信処理及び超音
波の伝搬時間を算出する処理等が含まれる。次に、ステ
ップＳ３に進み、ここでサンプリングの実行によって得
られるガス流速の計測の結果に流路の断面積を乗じて瞬
時流量を得、この瞬時流量にサンプリング時間を乗じる
計算を行うことによって通過体積を算出する。

【００４４】ステップＳ３においてサンプリング間隔の
間に通過するガスの通過体積が算出されたら次にステッ
プＳ４に進んで、ＲＡＭ１４ｃの所定エリアに形成した
通過体積格納手段に格納されている前回迄の通過体積に
今回の通過体積を加算した通過体積を算出し、これを前
回迄の通過体積に代えて通過体積格納手段に格納する。
その後、ステップＳ５に進んで、通過体積格納手段に格
納されている通過体積を１パルス当たりの通過体積であ
る単位通過体積によって除算して出力すべきパルス数を
算出する。そして、この算出したパルス数をＲＡＭ１４
ｃの所定エリアに形成したパルス数格納手段に格納する
とともに、上記除算の結果得られる余り、すなわち、
［格納されている通過体積−（単位通過体積・パルス
数）］を通過体積格納手段に前回迄の通過体積として格
納してからステップＳ６に進む。

【００４５】ステップＳ６においては、予め定めた短
い、例えば１０ミリ秒のタイマ時間を計時するタイマを
起動する。このタイマはＲＡＭ１４ｃの所定エリアを利
用して形成され、この所定エリアにタイマ時間に相当す
る数値をセットし、これを単位時間毎にデクリメント
し、セットした数値が０になることによってタイマ時間
の計時を行うことができる。タイマにタイマ時間に相当
する数値をセットすることによってタイマを起動したら
ステップＳ７に進んで起動したタイマの計時しているタ
イマ時間が経過したか否かを判定し、タイマ時間の経過
を待ってステップＳ８に進む。

【００４６】ステップＳ８においては出力ポートＯに比
較的は幅の狭いパルスを出力してからステップＳ９に進
んでパルス数格納手段に格納しているパルス数をデクリ
メント、すなわち−１する。このデクリメントの結果パ
ルス数が０になったか否かをステップＳ１０において判
定し、判定の結果がＮＯのとき、すなわち、ステップＳ
９のデクリメントによってパルス数が０になっていない
ときには、通過体積に見合ったパルスを出力し終わって
いないとして上記ステップＳ６に戻ってタイマを再度起
動し、ステップＳ６からの処理を繰り返す。ステップＳ
１０の判定がＹＥＳのときには、通過体積に見合った流
量パルスを出力し終わったとして上記ステップＳ１に戻
って上述の処理を繰り返す。

【００４７】図６のフローチャートに従って行った説明
から明らかなように、ＣＰＵ１４ａは、通過体積格納手
段に格納されている通過体積を予め定めた所定の通過体
積によって除算して出力すべきパルス数を算出する出力
パルス数算出手段１４ａ−２として、算出したパルス数
が２以上のとき、一定の周期を反転回数によって除算し
て反転周期を算出する反転周期算出手段１４ａ−２とし
て、算出した数の所定幅のパルスを予め定めた間隔で次
のサンプリングの開始までに出力するパルス出力手段１
４ａ−３として働いている。この他、ＣＰＵ１４ａは、
フローチャートに示していないが、ガスの流速に応じて
変化する物理量を間欠的に計測し、該計測した物理量に
よってガス流速を求め、該流速と流路の断面積とによっ
て瞬時流量を求め、該瞬時流量に間欠時間を乗じて通過
体積を求める流量計測手段１４ａ−１としても働いてい
る。

【００４８】以上説明した流量計測装置によれば、例え
ば０．２Ｌ／パルスで、６秒のサンプリング間隔で流量
が６００Ｌ／ｈの流量のとき、６秒間の通過体積は６０
０／３６００・６＝１Ｌとなるので、１／０．２＝５と
なって、図７に示すように、サンプリング期間に２５Ｈ
ｚのパルスが５個出力されるようになる。

【００４９】このパルスを入力する保安論理部２０は、
この入力されたパルスを計数し、サンプリングのタイミ
ング毎にこの計数したパルス数と０．２Ｌ／パルス、サ
ンプリング時間ｔを用いて通過流量を算出する処理を行
い、この算出した通過体積によりガス流の異常を判定
し、危険なときには警報などの処置をとる。

【００５０】なお、上述の実施の形態では流量センサと
して超音波式のものを例示したが、本発明はガス流量に
応じて変化する物理量をサンプリングによって計測する
超音波式以外のものにも等しく適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、通過体積が大きくなり、出力すべきパルス数
が多くなっても、次のサンプリングの開始までにパルス
を出力することができるようになり、間欠的な通過体積
の算出周期を短くすることなく、すなわち、サンプリン
グ周期を短くすることなく、通過体積に応じたパルスを
発生できるので、電力消費の小さな流量計測装置が得ら
れる。

【００５２】また、請求項２記載の発明によれば、通過
体積の全てを流量パルスに変換して出力することがで
き、通過流量に対応する精度の良いパルスを発生する流
量計測装置が得られる。

【００５３】請求項３記載の発明によれば、流量パルス
を通過体積に応じた正確な周期で発生することのできる
流量計測装置が得られる。

【００５４】請求項４及び５記載の発明によれば、通過
体積が大きくなり、出力すべきパルス数が多くなって
も、次のサンプリングの開始までにパルスを出力するこ
とができるようになり、間欠的な通過体積の算出周期を
短くすることなく、すなわち、サンプリング周期を短く
することなく、通過体積に応じたパルスを発生できるの
で、流量計測手段における電力消費を小さくできるとと
もに、ガス流の異常を検出するための処理動作をサンプ
リング周期の単位で行えばよくなるので、保安論理手段
における電力消費も小さくでき、トータルな消費電力の
低減を図ることができる電子式ガスメータが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明による流量計測装置及び電子式ガスメータ
の基本構成をそれぞれ示す図である。

【図２】本発明による電子式ガスメータの一実施の形態
を示す図である。

【図３】図２中の各部の具体的な構成を示す図である。

【図４】図３中の一部分の具体的な構成を示す図であ
る。

【図５】図３中の他の一部分の具体的な構成を示す図で
ある。

【図６】図３中の流量計測部のμＣＯＭのＣＰＵが行う
パルス出力処理を示すフローチャートである。

【図７】図６の処理によって出力される流量パルスとサ
ンプリング間隔との関係を示すタイミングチャート図で
ある。

【図８】従来のガスメータの保安論理部が行っている処
理を示す説明図である。

【符号の説明】

１００ 流量計測部 ２０ 保安論理部 １４ａ−１ 流量計測手段（ＣＰＵ） １４ａ−２ 出力パルス数算出手段（ＣＰ
Ｕ） １４ａ−３ パルス出力手段（ＣＰＵ） １４ｃ−１ 通過体積格納手段（ＲＡＭ） １４ｃ−２ タイマ手段（ＲＡＭ） １４ｃ−３ パルス数格納手段（ＲＡＭ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスの流速に応じて変化する物理量を間
   欠的に計測し、該計測した物理量によってガス流速を求
   め、該流速と流路の断面積とによって瞬時流量を求め、
   該瞬時流量に間欠時間を乗じて通過体積を求める流量計
   測手段と、 該流量計測手段によって求めた通過体積を積算して格納
   する通過体積格納手段と、 該通過体積格納手段に格納されている通過体積を単位通
   過体積によって除算して出力すべきパルス数を算出する
   出力パルス数算出手段と、 該出力パルス数算出手段により算出した数の所定幅のパ
   ルスを予め定めた間隔で次のサンプリングの開始までに
   出力するパルス出力手段とを備えることを特徴とする流
   量計測装置。
2. 【請求項２】 前記通過体積格納手段に格納された積算
   通過体積は、前記パルス数を求める除算の際、その余を
   残して減算されることを特徴とする請求項１記載の流量
   計測装置。
3. 【請求項３】 前記パルス出力手段は、前記予め定めた
   間隔に相当する時間を計時し前記パルスの出力タイミン
   グを決定するタイマ手段と、前記出力パルス数算出手段
   により算出したパルス数を格納するパルス数格納手段と
   を有し、前記タイマ手段が前記予め定めた間隔に相当す
   る時間を計時する毎に、前記パルス数格納手段に格納さ
   れているパルス数をデクリメントし、前記パルス数格納
   手段のパルス数が０になるまで前記予め定めた間隔に相
   当する時間が経過毎にパルスを出力する動作を繰り返す
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の流量計測装置。
4. 【請求項４】 一定の周期で間欠的に算出した通過体積
   を積算して格納する通過体積格納手段と、該通過体積格
   納手段に格納されている通過体積を単位通過体積によっ
   て除算して出力すべきパルス数を算出する出力パルス数
   算出手段と、該出力パルス数算出手段により算出した数
   の所定幅のパルスを予め定めた間隔で次のサンプリング
   の開始までに出力するパルス出力手段とを有する流量計
   測手段と、 前記パルス出力手段がサンプリング周期毎に出力するパ
   ルスの数を計数し、該計数したパルス数にパルス当たり
   の通過体積を乗じた値をサンプリング周期で除算した上
   で単位時間当たりの通過体積を求め、該求めた通過体積
   によりガス流の異常を検出する保安論理部とを備えるこ
   とを特徴とする電子式ガスメータ。
5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れかに記載の流量計測
   装置と、 前記パルス出力手段がサンプリング周期毎に出力するパ
   ルスの数を計数し、該計数したパルス数にパルス当たり
   の通過体積を乗じた値をサンプリング周期で除算した上
   で単位時間当たりの通過体積を求め、該求めた通過体積
   によりガス流の異常を検出する保安論理部とを備えるこ
   とを特徴とする電子式ガスメータ。