JP2001165728A - ガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際の消費に合致したガス使用量の積算が可
能になるガスメータを提供すること。 【解決手段】 ガス流路中の信号伝搬時間を測定する伝
搬時間測定手段Ａと、伝搬時間測定手段Ａからの伝搬時
間データに基づいて流量を求めると共に、求めた流量を
積算する流量演算手段１７と、ガスの信号伝搬時間を予
め記憶する伝搬時間記憶手段１８と、伝搬時間測定手段
Ａからの伝播時間データを伝搬時間記憶手段１８からの
伝搬時間値と比較して、伝搬時間データが伝搬時間値と
一致するか否かを判定する判定手段１９とからなり、流
量演算手段１７は、判定手段１９により伝搬時間データ
が上記伝搬時間値と一致すると判定された場合にのみ積
算を行うように動作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば超音波を
使用してガス流路を流れるガスの流量を計測するガスメ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のガスメータは、たとえば特
開平４−３２８２３号公報に開示されており、図４に示
す構成を備えている。

【０００３】図４において、ガスメータは、管路１、第
１超音波プローブ２、第２超音波プローブ３、切替器
４、受信回路５、送信回路６、伝搬時間差回路７および
流量演算回路８とからなる。

【０００４】切替器４は、超音波の管路１内伝搬方向を
切り替える。たとえば、送信回路６からの送信波により
第１超音波プローブ２を付勢し、管路１内ガスの流れ
（矢印方向）の逆方向へ伝搬した超音波は、第２超音波
プローブ３で受波され、再び切替器４を経て受信回路５
に加わり、受信波を得る。伝搬時間差回路７は、この受
信波に基づいて逆方向の超音波伝搬時間を計測する。次
いで、切替器４の切り替えによって、送信回路６からの
送信波により第２超音波プローブ２を付勢し、管路１内
ガスの流れ（矢印方向）の順方向へ伝搬した超音波は、
第１超音波プローブ３で受波され、再び切替器４を経て
受信回路５に加わり、受信波を得る。伝搬時間差回路７
は、この受信波に基づいて順方向の超音波伝搬時間を計
測する。伝搬時間差回路７は、逆方向超音波伝搬時間と
順方向超音波伝搬時間の差を求める。流量演算回路８
は、伝搬時間差回路７で求められた伝搬時間差に基づき
流量を算出する。

【０００５】また、同様に超音波を使用した流量計とし
て、特開平１０−３１８８１１号公報に開示されている
ものがあり、図５に示す構成を備えている。図５におい
て、流量計は、流速計測手段９、伝搬時間差計測手段１
６、流量演算手段１７、伝搬時間記憶手段１８、判定手
段１９および表示手段２０からなる。

【０００６】流速計測手段９は、第１の流速検出手段１
０、第２の流速検出手段１１、第１の受信手段１２、第
２の受信手段１３、第１の送信手段１４および第２の送
信手段１５から構成されている。

【０００７】第１の流速検出手段１０は、管路１の上流
側に設けられた第２超音波プローブ３に接続されるかま
たは直接管路１の上流側に設けられ、超音波信号を出力
または受信できる素子から構成され、第１の受信手段１
２および第１の送信手段１４が接続されている。

【０００８】第２の流速検出手段１１は、管路１の下流
側に設けられた第１超音波プローブ２に接続されるかま
たは直接管路１の上流側に設けられ、超音波信号を出力
または受信できる素子から構成され、第２の受信手段１
３および第２の送信手段１５が接続されている。

【０００９】第１の受信手段１２と第２の受信手段１３
の各出力は、伝搬時間差計測手段１６に接続されてい
る。流量演算手段１７は、伝搬時間差計測手段１６で求
められた伝搬時間差に基づいて管路１内を流れるガスの
流量を求める。

【００１０】伝搬時間記憶手段１８は、媒体内の超音波
信号の伝搬時間、たとえばＬＰガスの成分状態の伝搬時
間、特に空気等混入した場合の伝搬時間データを予め記
憶している。

【００１１】判定手段１９は、伝搬時間記憶手段１８と
第１の受信手段１２および第２の受信手段１３とから計
測しようとする媒体内の伝搬時間より、他媒体の混入判
定、たとえばＬＰガス中の空気混入等の判定を行う。

【００１２】表示手段２０は、判定手段１９で他媒体混
入と判定されれば、警告表示を行う。

【００１３】次に、上記構成の動作を説明する。管路１
内で、流速検出手段９は、第１の流速検出手段１０と第
２の流速検出手段１１とが対向して取り付けられる。ま
ず、第１の流速検出手段１０に接続された第１の受信手
段１２が、第２の流速手段を介し第２の送信手段１５よ
り発射された信号を受信する。送信開始後受信までの信
号の伝搬時間を伝搬時間差計測手段１６で求める。次
に、第２の流速検出手段１１に接続された第２の受信手
段１３が、第１の流速検出手段１０を介し第１の送信手
段１４より発射された信号を受信する。同様に、送信開
始後受信までの信号の伝搬時間を伝搬時間差計測手段１
６で求める。

【００１４】通常、流量がない状態では、伝搬時間差は
ゼロである。計測媒体、たとえばガス等が流れ流量が多
くなるにつれて、下流側の第２の流速検出手段１１から
上流側の第１の流速検出手段１０へ送出した信号の伝搬
時間が長くなる。逆に、上流側の第１の流速検出手段１
０から第２の流速検出手段１１への信号伝搬時間は短く
なる。すなわち、流量値の大きさは、信号伝搬時間差に
比例する。

【００１５】対向し合う流速検出手段１０，１１より超
音波信号を受信すると、伝搬時間差計測手段１６は、伝
搬時間差を演算し、求めた伝搬時間差に基づいて流量演
算手段１７で流量を求める。

【００１６】一方、伝搬時間記憶手段１８は、水や機械
油等の液体中での伝搬時間、ＬＰガスや都市ガス等の気
体中の伝搬時間、さらに、ＬＰガス、都市ガス等に空気
等の異媒体が混入した時の伝搬時間が予め記憶されてい
る。空気とガスの混合比率に応じた伝搬時間、また空気
１００％時の伝搬時間も記憶されている。

【００１７】そこで、判定手段１９は、伝搬時間記憶手
段１８に記憶されている各種媒体中での伝搬時間値と、
第１の受信手段１２および第２の受信手段１３で得た伝
搬時間値とを比較判定し、記憶時間値よりも受信した時
間の方が遅い場合、計測媒体中に他の異媒体、たとえば
ＬＰガスや都市ガス等の中に空気等の混入があることを
検出する。その結果、判定手段１９が混入と判定した場
合、表示手段２０で警告表示を行う。

【００１８】特に、ガスメータとして流量計を設置した
場合、管路１中に多量の空気が残存している。使用開始
時、空気が残ったままガス器具が使用されると、異常燃
焼、あるいはガス器具の未着火状態より派生して未燃ガ
スの排出という危険な状態が発生するが、通常使用の媒
体すなわちＬＰガスや都市ガス中に混入した空気を伝搬
時間値の差で検出し、利用者あるいはガスメータの設置
業者に報知でき、安全性が向上し、かつガスメータとし
ての流量計の設置が早くなる。このようにして異媒体の
混入を検出し、かつ警告することによりガス販売業者ま
たはガス利用者に通知し、ガス器具の使用での異常状態
を素早く判別できるようにしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス配管を
新設したりガスメータを交換したりする場合は、ガスを
使用する前に配管またはガスメータ内に存在する空気を
供給ガス（ＬＰガス、都市ガス等）に置換するエアーパ
ージ作業を行う必要がある。

【００２０】しかしながら、図４の構成例のようなガス
メータは、通常、ガス種類の区別をせずに、単に流れた
ガス流量を積算するだけである。したがって、エアーパ
ージの間は、実際にはガスを使用していないにもかかわ
らず、ガスを消費した場合と同様にガス流量を積算す
る。その結果、エアーパージの間に流れた空気量もガス
料金として課金してしまうという問題がある。

【００２１】また、図５の構成例のようなガスメータ
は、ガス種類を判定することができるが、異媒体混入時
に警告表示を行うだけであり、エアーパージの間に不要
な流量積算が行われるという上述の問題点が解決されて
いない。

【００２２】さらに、特開平１１−５１７２７号公報に
は、ガス種類判別手段を備え、他種類のガス流量を計測
することができるガスメータが開示されているが、同様
に、上述の問題点が解決されていない。

【００２３】そこで、本発明の目的は、上記問題点を解
決し、実際の消費に合致したガス使用量の積算が可能に
なるガスメータを提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記した目的にかんがみ
て、請求項１記載の発明のガスメータは、図１の基本構
成図に示すように、ガス流路中の信号伝搬時間を測定す
る伝搬時間測定手段Ａと、上記伝搬時間測定手段Ａから
の伝搬時間データに基づいて流量を求めると共に、求め
た流量を積算する流量演算手段１７と、上記ガスの信号
伝搬時間を予め記憶する伝搬時間記憶手段１８と、上記
伝搬時間測定手段Ａからの伝播時間データを上記伝搬時
間記憶手段１８からの伝搬時間値と比較して、上記伝搬
時間データが上記伝搬時間値と一致するか否かを判定す
る判定手段１９とからなり、上記流量演算手段１７は、
上記判定手段１９により上記伝搬時間データが上記伝搬
時間値と一致すると判定された場合にのみ積算を行うよ
うに動作する、ことを特徴とする。

【００２５】請求項１記載の発明においては、伝搬時間
測定手段Ａは、ガス流路中の信号伝搬時間を測定する。
流量演算手段１７は、伝搬時間測定手段Ａからの伝搬時
間データに基づいて流量を求めると共に、求めた流量を
積算する。伝搬時間記憶手段１８は、ガスの信号伝搬時
間を予め記憶する。判定手段１９は、伝搬時間測定手段
Ａからの伝播時間データを伝搬時間記憶手段１８からの
伝搬時間値と比較して、伝搬時間データが伝搬時間値と
一致するか否かを判定する。そして、流量演算手段１７
は、判定手段１９により伝搬時間データが伝搬時間値と
一致すると判定された場合にのみ積算を行うように動作
する。

【００２６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のガスメータにおいて、前記伝搬時間測定手段Ａは、
ガス流路の上流側に設けられ、超音波信号を出力または
受信する第１の流速検出手段１０と、ガス流路の下流側
に設けられ、超音波信号を出力または受信する第２の流
速検出手段１１と、上記第１の流速検出手段１０に接続
され、上記第２の流速検出手段より発せられる超音波信
号を受信する第１の受信手段１２と、上記第２の流速検
出手段１１に接続され、上記第１の流速検出手段より発
せられる超音波信号を受信する第２の受信手段１３と、
上記第１の流速検出手段１０に超音波信号を供給する第
１の送信手段１４と、上記第２の流速検出手段１１に超
音波信号を供給する第２の送信手段１５と、上記第１の
受信手段１２で受信した超音波信号の伝搬時間と上記第
２の受信手段１３で受信した超音波信号の伝搬時間との
伝搬時間差を求める伝搬時間差計測手段１６とからなる
ことを特徴とする。

【００２７】請求項２記載の発明においては、伝搬時間
測定手段Ａは、第１の流速検出手段１０と、第２の流速
検出手段１１と、第１の受信手段１２と、第２の受信手
段１３と、第１の送信手段１４と、第２の送信手段１５
と、伝搬時間差計測手段１６とからなる。第１の流速検
出手段１０は、ガス流路の上流側に設けられ、超音波信
号を出力または受信する。第２の流速検出手段１１は、
ガス流路の下流側に設けられ、超音波信号を出力または
受信する。第１の受信手段１２は、第１の流速検出手段
１０に接続され、第２の流速検出手段より発せられる超
音波信号を受信する。第２の受信手段１３は、第２の流
速検出手段１１に接続され、第１の流速検出手段より発
せられる超音波信号を受信する。第１の送信手段１４
は、第１の流速検出手段１０に超音波信号を供給する。
第２の送信手段１５は、第２の流速検出手段１１に超音
波信号を供給する。伝搬時間差計測手段１６は、第１の
受信手段１２で受信した超音波信号の伝搬時間と第２の
受信手段１３で受信した超音波信号の伝搬時間との伝搬
時間差を求める。

【００２８】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載のガスメータにおいて、前記伝搬時間記憶手
段１８は、ＬＰガスまたは都市ガスの信号伝搬時間を予
め記憶していることを特徴とする。

【００２９】請求項３記載の発明においては、伝搬時間
記憶手段１８は、ＬＰガスまたは都市ガスの信号伝搬時
間を予め記憶している。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図２は、本発明によるガス
メータの実施の形態を示すブロック図である。図２にお
いて、ガスメータは、伝搬時間測定手段Ａ、流量演算手
段１７、伝搬時間記憶手段１８、判定手段１９および表
示手段２０からなる。

【００３１】伝搬時間測定手段Ａは、流速計測手段９お
よび伝搬時間差計測手段１６からなる。

【００３２】流速計測手段９は、第１の流速検出手段１
０、第２の流速検出手段１１、第１の受信手段１２、第
２の受信手段１３、第１の送信手段１４および第２の送
信手段１５から構成されている。

【００３３】第１の流速検出手段１０は、管路１の上流
側に設けられた第２超音波プローブ３に接続されるかま
たは直接管路１の上流側に設けられ、超音波信号を出力
または受信できる素子から構成され、第１の受信手段１
２および第１の送信手段１４が接続されている。

【００３４】第２の流速検出手段１１は、管路１の下流
側に設けられた第１超音波プローブ２に接続されるかま
たは直接管路１の上流側に設けられ、超音波信号を出力
または受信できる素子から構成され、第２の受信手段１
３および第２の送信手段１５が接続されている。

【００３５】第１の受信手段１２と第２の受信手段１３
の各出力は、伝搬時間差計測手段１６に接続されてい
る。流量演算手段１７は、伝搬時間差計測手段１６で求
められた伝搬時間差に基づいて管路１内を流れるガスの
流量を求める。

【００３６】伝搬時間記憶手段１８は、ガス内の超音波
信号の伝搬時間、たとえばＬＰガスおよび都市ガスの伝
搬時間値を予め記憶している。

【００３７】判定手段１９は、伝搬時間記憶手段１８か
らの伝搬時間値と第１の受信手段１２および第２の受信
手段１３で受信した超音波信号の伝搬時間データとを比
較し、伝搬時間データが伝搬時間値と一致するか否かを
判定する。

【００３８】表示手段２０は、判定手段１９で伝搬時間
データが伝搬時間値と一致していないと判定されれば、
警告表示を行う。

【００３９】次に、上記構成の動作を説明する。まず、
第１の流速検出手段１０に接続された第１の受信手段１
２が、第２の流速手段を介し第２の送信手段１５より発
射された信号を受信する。送信開始後受信までの信号の
伝搬時間ｔ１を伝搬時間差計測手段１６で求める。

【００４０】ここで、管路１において対向する第１の流
速検出手段１０と第２の流速検出手段１１間の距離をＬ
とし、音速をＣとし、ガスの流速をＶとし、超音波伝搬
方向（すなわち、第１の流速検出手段１０と第２の流速
検出手段１１とを結ぶ線）と管路１の中心軸とのなす角
度をθとすれば、伝搬時間ｔ１は次式で求められる。 ｔ１＝Ｌ／（Ｃ−Ｖｃｏｓθ） （１）

【００４１】次に、第２の流速検出手段１１に接続され
た第２の受信手段１３が、第１の流速検出手段１０を介
し第１の送信手段１４より発射された信号を受信する。
同様に、送信開始後受信までの信号の伝搬時間ｔ２を次
式に基づいて伝搬時間差計測手段１６で求める。 ｔ２＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓθ） （２）

【００４２】次いで、伝搬時間差計測手段１６は、上述
の（１）および（２）式に基づいて伝搬時間ｔ１と伝搬
時間ｔ２の伝搬時間差を演算し、求めた伝搬時間差に基
づいて流量演算手段１７で流速を求め、続いて流量を演
算する。すなわち、上述の（１）および（２）式より、
流速Ｖは、 Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓθ（１／ｔ１−１／ｔ２） （３） となる。

【００４３】したがって、流量Ｑは、管路１の断面積を
Ｓとすると、 Ｑ＝ＳＶ （４） となり、瞬時流量が求められる。次いで、流量演算手段
１７は、求められた瞬時流量を積算し、課金の対象とな
る積算流量を求める。

【００４４】一方、伝搬時間記憶手段１８は、ＬＰガス
および都市ガス中の超音波信号の伝搬時間が予め記憶さ
れている。

【００４５】そこで、判定手段１９は、伝搬時間記憶手
段１８に記憶されている伝搬時間値と、第１の受信手段
１２および第２の受信手段１３で受信した超音波信号に
基づいて得た伝搬時間データとを比較し、伝搬時間デー
タが伝搬時間値と一致するか否かを判定する。

【００４６】たとえば、使用するガスがＬＰガスの場合
は、判定手段１９は、伝搬時間記憶手段１８に記憶され
ているＬＰガスの伝搬時間値（たとえば、Ｔとする）
と、第１の受信手段１２および第２の受信手段１３で実
測して得た伝搬時間データｔとを比較し、伝搬時間デー
タが伝搬時間値と一致する（Ｔ＝ｔ）か否かを判定す
る。

【００４７】伝搬時間データｔが伝搬時間値Ｔと一致し
ていないと判定した場合、判定手段１９は、流量演算手
段１７に制御信号を供給しその流量積算処理を禁止す
る。

【００４８】一方、伝搬時間データｔが伝搬時間値Ｔと
一致していると判定した場合は、判定手段１９は、流量
演算手段１７に制御信号を供給せず、流量演算手段１７
は、流量積算処理を継続する。

【００４９】このようにして、流量演算手段１７は、判
定手段１９により伝搬時間データｔが伝搬時間値Ｔと一
致すると判定された場合にのみ積算を行うように動作す
る。したがって、たとえばガスメータの設置時のエアー
パージ作業時等において、判定手段１９にて完全にＬＰ
ガスに置換したことを検出するまでは、管路１内に流れ
が生じてもガス流量を積算せず、ＬＰガスを検出以後ガ
ス流量を積算するので、実際の消費に合致したＬＰガス
使用量の積算が可能となる。

【００５０】次に、上述の動作を図３に示すフローチャ
ートで説明する。まず、ステップＳ１で、第１の受信手
段１２および第２の受信手段１３で受信した超音波信号
に基づいてＬＰガスの伝搬時間データｔを得る。次いで
ステップＳ２で、判定手段１９は、伝搬時間記憶手段１
８に記憶されているＬＰガスの伝搬時間値Ｔと、上述の
伝搬時間データｔとを比較し、伝搬時間データが伝搬時
間値と一致する（Ｔ＝ｔ）か否かを判定する。

【００５１】Ｔ＝ｔでなければステップＳ１に戻り、Ｔ
＝ｔならばステップＳ３に進む。ステップＳ３で、流量
演算手段１７は、流量積算処理を行う。

【００５２】一方、使用するガスが都市ガスの場合は、
判定手段１９は、伝搬時間記憶手段１８に記憶されてい
る都市ガスの伝搬時間値（たとえば、Ｔ′とする）と、
第１の受信手段１２および第２の受信手段１３で実測し
て得た伝搬時間データｔとを比較し、伝搬時間データが
伝搬時間値と一致する（Ｔ′＝ｔ）か否かを判定する。

【００５３】伝搬時間データｔが伝搬時間値Ｔ′と一致
していないと判定した場合、判定手段１９は、流量演算
手段１７に制御信号を供給しその流量積算処理を禁止す
る。

【００５４】一方、伝搬時間データｔが伝搬時間値Ｔ′
と一致していると判定した場合は、判定手段１９は、流
量演算手段１７に制御信号を供給せず、流量演算手段１
７は、流量積算処理を継続する。

【００５５】このようにして、流量演算手段１７は、判
定手段１９により伝搬時間データｔが伝搬時間値Ｔ′と
一致すると判定された場合にのみ積算を行うように動作
する。したがって、たとえばガスメータの設置時のエア
ーパージ作業時等において、判定手段１９にて完全に都
市ガスに置換したことを検出するまでは、管路１内に流
れが生じてもガス流量を積算せず、都市ガスを検出以後
ガス流量を積算するので、実際の消費に合致した都市ガ
ス使用量の積算が可能となる。

【００５６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、使用する
ガス以外の流れがあっても流量積算せず、実際のガス消
費に合致したガス使用量の積算が可能となる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、記憶伝搬時
間値と比較すべき伝搬時間データを、ガス流路内を順方
向および逆方向に伝搬する超音波信号に基づいて得るこ
とができる。

【００５８】請求項３記載の発明によれば、ＬＰガスま
たは都市ガスの実際の消費に合致したガス使用量の積算
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガスメータの基本構成図を示す。

【図２】本発明によるガスメータの実施の形態を示すブ
ロック図である。

【図３】図２のガスメータの動作を説明するフローチャ
ートである。

【図４】従来の超音波式ガスメータの構成例を示す。

【図５】従来の超音波式ガスメータの他の構成例を示
す。

【符号の説明】

Ａ 伝搬時間測定手段 １７ 流量演算手段 １８ 伝搬時間記憶手段 １９ 判定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 功 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 原田 鋭博 静岡県天竜市二俣町南鹿島23 矢崎計器株 式会社内 (72)発明者 新村 紀夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浅野 一高 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 植木 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤井 裕史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F035 DA14 DA19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス流路中の信号伝搬時間を測定する伝
   搬時間測定手段と、 上記伝搬時間測定手段からの伝搬時間データに基づいて
   流量を求めると共に、 求めた流量を積算する流量演算手段と、 上記ガスの信号伝搬時間を予め記憶する伝搬時間記憶手
   段と、 上記伝搬時間測定手段からの伝播時間データを上記伝搬
   時間記憶手段からの伝搬時間値と比較して、上記伝搬時
   間データが上記伝搬時間値と一致するか否かを判定する
   判定手段とからなり、 上記流量演算手段は、上記判定手段により上記伝搬時間
   データが上記伝搬時間値と一致すると判定された場合に
   のみ積算を行うように動作する、ことを特徴とするガス
   メータ。
2. 【請求項２】 前記伝搬時間測定手段は、 ガス流路の上流側に設けられ、超音波信号を出力または
   受信する第１の流速検出手段と、 ガス流路の下流側に設けられ、超音波信号を出力または
   受信する第２の流速検出手段と、 上記第１の流速検出手段に接続され、上記第２の流速検
   出手段より発せられる超音波信号を受信する第１の受信
   手段と、 上記第２の流速検出手段に接続され、上記第１の流速検
   出手段より発せられる超音波信号を受信する第２の受信
   手段と、 上記第１の流速検出手段に超音波信号を供給する第１の
   送信手段と、 上記第２の流速検出手段に超音波信号を供給する第２の
   送信手段と、 上記第１の受信手段で受信した超音波信号の伝搬時間と
   上記第２の受信手段で受信した超音波信号の伝搬時間と
   の伝搬時間差を求める伝搬時間差計測手段とからなるこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスメータ。
3. 【請求項３】 前記伝搬時間記憶手段は、ＬＰガスまた
   は都市ガスの信号伝搬時間を予め記憶していることを特
   徴とする請求項１または２記載のガスメータ。