JP2003075227A - ガスメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力電圧を直接的に検出できない電池であっ
ても、電池の出力電圧を間接的に推定し、推定した出力
電圧に基づいた制御特性で調節手段を最適に制御するこ
とで、調節手段を駆動するための消費電流を低減できる
ガスメータを提供する。 【解決手段】 流路の開度量を調節する調節手段が設け
られた主流路と、主流路の調節手段をバイパスする副流
路と、流量検出手段と、流量検出手段の検出流量値を補
正処理した補正流量値に基づいて調節手段を開閉制御す
る制御手段と、電源とを備えたガスメータであって、制
御手段は、流量検出手段で検出した検出値に基づいて温
度を推定し、推定した温度と、調節手段の累積作動量と
に基づいて電源の出力電圧を推定し、推定した出力電圧
に基づいて調節手段を最適に制御することで消費電流を
低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス、プロパ
ンガス（ＬＰＧ）等のガス流量を検出するガスメータに
関する。

【０００２】

【従来の技術】飲食店や工場等では、熱源としてガスが
使用されている。このような飲食店や工場等では、ガス
流量の最小値と最大値との差が非常に大きい。このた
め、ガス流量を検出するガスメータには、ガス流量を小
流量から大流量まで広範囲にわたって検出可能であるこ
とが要求される。ところで、飲食店や工場等のような広
範囲にわたるガス流量を正確に検出することができる流
量検出手段は大型で、非常に高価である。そこで、従来
のガスメータは、弁（流量調節手段）が設けられた大流
量用（大口径）の主流路と、弁をバイパスするように設
けられた小流量用（小口径）の副流路とを備えている。
そして、主流路の、副流路でバイパスされない部分に大
流量用の第１流量検出手段を設け、副流路に小流量用の
第２流量検出手段を設けている。また、ガスメータに
は、弁を開閉制御する制御手段が設けられている。この
制御手段は、第１流量検出手段あるいは第２流量検出手
段の出力に基づいて弁を開閉制御する。すなわち、大流
量のガスを供給する場合（ガスの使用量が多い場合）に
は、弁を開制御してガスを主流路及び副流路に流す。小
流量のガスを供給する場合（ガスの使用量が少ない場
合）には、弁を閉制御してガスを副流路のみに流す。ま
た、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の出力に基
づいてガス流量を検出している。

【０００３】従来のガスメータでは、第１流量検出手段
及び第２流量検出手段として電気的な流量検出手段を用
いているため、電源が必要である。ここで、ガスメータ
は、外部電源に接続し難い場所に設置されることが多
い。そこで、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の
電源として内蔵電池が用いられている。一方、第１流量
検出手段及び第２流量検出手段を連続動作させると、内
蔵電池の使用可能時間が短くなる。そこで、内蔵電池の
使用可能時間を長くするために、第１流量検出手段及び
第２流量検出手段の一方を選択的に動作させている。さ
らに、第１流量検出手段及び第２流量検出手段を動作さ
せる時には、所定時間毎（例えば、２秒毎）に間欠動作
させている。ここで、ガス流量は脈動的に変動するた
め、流量検出手段を長い時間間隔（例えば、２秒毎）で
間欠動作させて得た検出流量値に基づいて弁を制御する
と、弁の制御が安定しない。そこで、第１流量検出手段
あるいは第２流量検出手段を間欠動作させて得た検出流
量値を補正処理し、補正処理した補正流量値により調節
手段を制御している。この場合、弁が閉制御されている
時には、第２流量検出手段の検出流量値を補正処理した
補正流量値が上限流量設定値に達すると、弁を開制御す
る。また、弁が開制御されている時には、第１流量検出
手段の検出流量値を補正処理した補正流量値が下限流量
設定値に達すると、弁を閉制御する。なお、上限流量設
定値と下限流量設定値は、弁の制御特性にヒステリシス
を持たせるための設定値である。ところで、内蔵電池の
出力電圧は、雰囲気温度及び累積消費電流に応じて変動
する。一般的には、雰囲気温度が低いほど出力電圧が低
下し、累積消費電流が多いほど出力電圧が低下する。従
来は、使用期間内での最悪条件時（出力電圧が最低にな
った場合であり、使用期間のほぼ限界時期で、且つ使用
温度範囲の下限温度の場合）の出力電圧で対処可能な制
御特性で弁を駆動制御している。そのため、電池の出力
電圧に応じて制御特性を変更する装置が、種々開発され
てきた。例えば、特許第３０４００３１号公報では、電
池の端子電圧を測定して端子電圧に応じて遮断弁を駆動
するステップモータの制御特性を変更する装置が提案さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ガスメータは、内蔵電
池の使用可能時間を長くするために、消費電流を極力低
減できるように構成されている。第１流量検出手段及び
第２流量検出手段の選択動作及び間欠動作も、消費電流
を低減するためのものである。また、弁を開閉制御する
際にも電流を消費する。例えば、弁を閉状態から開状態
（全閉位置から全開位置）に動作させる際には、弁の全
閉位置から全開位置までの弁の移動量にほぼ比例した、
通電時間に対応する電流が消費される。また、消費電流
を低減するために、保持電流が不要な弁を用いている。
しかし、使用期間内での最悪条件時（出力電圧が最低に
なった場合）の出力電圧で対処可能な制御特性で弁を駆
動制御すると、想定した最低出力電圧よりも出力電圧が
高い場合（使用期間のほとんどが相当する）は、不要な
電流を消費することになる。そこで、電池の出力電圧を
検出し、出力電圧に応じた制御特性で制御すれば、消費
電流をより低減することができる。例えば、電池の出力
電圧が高い場合は、パルス幅を短く（通電時間を短く）
して消費電流を低減する。また、ガスメータに使用する
内蔵電池（例えば、リチウム電池）は、出力電圧を直接
的に検出することが困難である。例えば、リチウム電池
の場合、出力電圧を計測するための負荷を接続しても、
電池からの出力電流が少ない場合は、正しい出力電圧を
出力しない。正しい出力電圧を計測するためには、電池
からの出力電流の多い負荷を接続する必要があるが、出
力電圧の計測のために余計な電流を消費させるのは好ま
しくない。制御負荷を駆動している期間（電池からの出
力電流が多い期間）に電池の出力電圧を直接計測するこ
とも考えられるが、制御に悪影響が発生する可能性があ
る。そこで、本発明は、出力電圧を直接的に検出できな
い電池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定し、
推定した出力電圧に基づいた制御特性で調節手段を最適
に制御することで、調節手段を駆動するための消費電流
を低減できるガスメータを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第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では、
制御手段は、流量検出手段で検出した検出値に基づいて
温度を推定し、推定した温度と、調節手段の累積作動量
とに基づいて電源の出力電圧を推定し、推定した出力電
圧に基づいて調節手段を制御する。請求項１に記載のガ
スメータを用いれば、温度検出手段を追加することなく
流量検出手段で検出した検出値から雰囲気温度を推定で
きる。そして、電池の雰囲気温度と累積作動量（弁の駆
動回数等の累積量）に基づいて電池の出力電圧を推定で
きる。このように、出力電圧を直接的に検出できない電
池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定できる。
そして、推定した出力電圧が高い場合は調節手段の通電
時間を短くすることで（推定した出力電圧が低い場合
は、高い場合よりも調節手段の通電時間を長くするが、
この通電時間は従来と同等の通電時間である）不要な電
流の消費を抑え、消費電流を低減できる。

【０００６】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
ガスメータでは、制御手段は、温度検出手段を備え、温
度検出手段で検出した温度と、調節手段の累積作動量と
に基づいて電源電圧を推定し、推定した出力電圧に基づ
いて調節手段を制御する。請求項２に記載のガスメータ
を用いれば、温度検出手段を用いて雰囲気温度を検出
し、電池の雰囲気温度と累積作動量（弁の駆動回数等の
累積量）に基づいて電池の出力電圧を推定できる。この
ように、出力電圧を直接的に検出できない電池であって
も、電池の出力電圧を間接的に推定できる。この場合、
雰囲気温度を直接的に検出することで、より正確に出力
電圧を推定できる。そして、推定した出力電圧が高い場
合は調節手段の通電時間を短くすることで不要な電流の
消費を抑え、消費電流を低減できる。

【０００７】また、本発明の第３発明は、請求項３に記
載されたとおりのガスメータである。請求項３に記載の
ガスメータでは、記憶手段には、温度と累積作動量に基
づいた電源の出力電圧特性が記憶されており、制御手段
は、調節手段を制御した場合に記憶手段に記憶されてい
る累積作動量を更新し、推定あるいは検出した温度と、
記憶手段に記憶されている累積作動量と、記憶手段に記
憶されている電源の出力電圧特性とに基づいて、電源の
出力電圧を推定し、推定した出力電圧に基づいて調節手
段を制御する。請求項３に記載のガスメータを用いれ
ば、温度と累積作動量と記憶手段に記憶されている電源
の出力電圧特性から、電池の出力電圧を容易に推定でき
る。このように、出力電圧を直接的に検出できない電池
であっても、電池の出力電圧を間接的に推定できる。そ
して、推定した出力電圧が高い場合は調節手段の通電時
間を短くすることで不要な電流の消費を抑え、消費電流
を低減できる。

【０００８】また、本発明の第４発明は、請求項４に記
載されたとおりのガスメータである。請求項４に記載の
ガスメータでは、制御手段は、推定した電源の出力電圧
に基づいて調節手段の通電時間を変更する。請求項４記
載のガスメータを用いれば、推定した出力電圧が高い場
合（調節手段を駆動するエネルギーが大きい場合）は調
節手段の通電時間を短くすることで不要な電流の消費を
抑え、消費電流を低減できる。

【０００９】また、本発明の第５発明は、請求項５に記
載されたとおりのガスメータである。請求項５に記載の
ガスメータでは、累積作動量は、累積作動回数である。
請求項５記載のガスメータを用いれば、累積作動量（累
積作動時間、累積作動回数等）として、累積作動回数を
扱う。通電時間を可変制御するため、累積作動時間を扱
うより、累積作動回数を扱う方が、制御が容易になり、
より実現し易い。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明のガスメータの一実
施の形態のブロック図を示している。本実施の形態のガ
スメータは、大流量（所定流量以上）のガスを供給可能
な主流路１０と、小流量（所定流量未満）のガスを供給
可能な副流路２０を備えている。副流路で流すことがで
きるガスの量が小流量であり、主流路で流さなければな
らないガスの量が大流量である。主流路１０には、調節
手段３０が設けられている。調節手段３０としては、例
えば、主流路１０の流路を開閉する弁が用いられる。副
流路２０は、主流路１０に設けられた調節手段３０をバ
イパスするように設けられている。第１流量検出手段４
０は、副流路２０でバイパスされていない主流路１０の
部分に設けられており、大流量検出用のものである。第
２流量検出手段５０は、副流路２０に設けられており、
小流量検出用のものである。制御手段１００は、第１流
量検出手段４０及び第２流量検出手段５０の検出出力に
基づいて、調節手段３０の制御や、ガス使用量の積算等
を行う。また、電源１２０は、制御手段１００に接続さ
れ、制御手段１００、第１流量検出手段４０、第２流量
検出手段５０、調節手段３０等に電源を供給する。

【００１１】図２は、本発明のガスメータの一実施の形
態の概略構成図を示している。本実施の形態では、第１
流量検出手段４０及び第２流量検出手段５０として、超
音波式流量検出手段を用いている。超音波式流量検出手
段は、例えば、一対の超音波の発信受信器を有し、所定
距離だけ離して設けられている。超音波の発信受信器
は、発信器と受信器に切り替え可能であり、一方の発信
受信器から発信された超音波が、他方の発信受信器で受
信されるまでの時間に基づいて流量を検出する。第１流
量検出手段４０は、第１発信受信器（上流）４１と第２
発信受信器（下流）４２で構成され、第２流量検出手段
５０は、第３発信受信器（上流）５１と第４発信受信器
（下流）５２で構成されている。超音波の発信受信器で
ガス流量を検出する場合は、上流側から発信して下流側
で受信する動作と、下流側から発信して上流側で受信す
る動作とを交互に実施する。そして、双方の検出時間を
使用して演算することで音速の影響を無くし、演算精度
を向上させている。そして、検出時間からガスの速度を
算出し、ガス速度と流路面積等を用いて単位時間当りの
流量（体積）を算出する。また、本実施の形態では、調
節手段３０は、固定部材３３と、可動部材３２と、ステ
ップモータ３１を用いている。ステップモータ３１を駆
動することで、可動部材３２を摺動させ、固定部材３３
に設けられた開口部３３ａと可動部材３２に設けられた
開口部３２ａとの相対位置を制御して、主流路１０を開
閉制御する。また、電源１２０は、長期間の継続動作を
内蔵電池で行うために、複数の電池１２１を並列に接続
している。

【００１２】次に、図３、図４、図５を用いて調節手段
３０の構造を説明する。固定部材３３は、複数の開口部
３３ａが設けられ、主流路１０内に固定される。図３、
図４に示す例では、固定部材３３の開口部３３ａは、６
箇所設けられ、開口部３３ａと閉口部３３ｂが交互に配
置される。この例では、開口部３３ａと閉口部３３ｂの
角度θは、ほぼ３０°に設定されている。また、同様に
可動部材３２は、図３、図５に示すように、開口部３２
ａが、６箇所設けられ、開口部３２ａと閉口部３２ｂが
交互に配置され、開口部３２ａと閉口部３２ｂの角度θ
は、ほぼ３０°に設定されている。そして、ステップモ
ータ３１のロータ３１ａが、可動部材３２の中心に固定
される。可動部材３２と固定部材３３は、互いの中心が
重なるように、また、可動部材３２の当接部３２ｃが固
定部材３３のストッパ３３ｃとストッパ３３ｄの間に位
置するように組み合わされる。当接部３２ｃがストッパ
３３ｃに当接するまでステップモータ３１により可動部
材３２を反時計方向に駆動すると、調節手段３０は全開
位置に制御される。また、逆に当接部３２ｃがストッパ
３３ｄに当接するまでステップモータ３１により可動部
材３２を時計方向に駆動すると、調節手段３０は全閉位
置に制御される。

【００１３】次に、図６に制御手段１００の構成図の例
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、ＲＡＭ１３
０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、ＥＥＰＲ
ＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等が用いられるが、これに限定
されない。また、ＲＡＭ１３０には、ＤＲＡＭ、ＳＲＡ
Ｍ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＯ
Ｍ１４０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、発信受信器４１、４
２、５１、５２、ステップモータ３１、ＬＣＤ表示器８
１、ＬＥＤ８２等にも電源を供給する。

【００１４】切替回路３１０は、バス１１５にてＣＰＵ
１１０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、第１発信受信器（上流）４１か
ら超音波を発信させ第２発信受信器（下流）４２で受信
する動作と、第２発信受信器（下流）４２から超音波を
発信させ第１発信受信器（上流）４１で受信する動作と
を切り替える。同様に、切替回路３３０は、バス１１５
にてＣＰＵ１１０に接続され、入出力切替器３３２を切
り替える。入出力切替器３３２は、第３発信受信器（上
流）５１から超音波を発信させ第４発信受信器（下流）
５２で受信する動作と、第４発信受信器（下流）５２か
ら超音波を発信させ第３発信受信器（上流）５１で受信
する動作とを切り替える。出力回路３２０は、バス１１
５にてＣＰＵ１１０に接続され、発信信号を入出力切替
器３１２を経由させて一方の発信受信器に伝える。入力
回路２１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続さ
れ、他方の発信受信器が受信した信号をＣＰＵ１１０に
伝える。同様に、出力回路３４０は、バス１１５にてＣ
ＰＵ１１０に接続され、発信信号を入出力切替器３３２
を経由させて一方の発信受信器に伝える。入力回路２２
０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、他方の
発信受信器が受信した信号をＣＰＵ１１０に伝える。

【００１５】入力回路２３０は、バス１１５にてＣＰＵ
１１０と接続され、入力スイッチ２００の操作状態をＣ
ＰＵ１１０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、ＣＰＵ１
１０からの出力信号をステップモータ３１の駆動信号に
変換する。ステップモータ３１は、制御手段１００から
の駆動信号に基づいて、主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
８１の表示信号に変換する。ＬＣＤ表示器８１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ＬＥＤ８２の駆動信号に変換する。ＬＥＤ８２
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、
温度検出手段６１の検出値をＣＰＵ１１０に伝える。そ
して、ＣＰＵ１１０にて、温度に換算される。ここで、
雰囲気温度を第１及び第２流量検出手段の検出値から推
定する場合は、温度検出手段６１及び入力回路２４０は
省略してもよい。

【００１６】次に、図７に、第１流量検出手段４０と第
２流量検出手段５０を用いた検出流量の静特性図の例を
示す。この図７は、検出した時間からガス速度を求め、
さらにガス速度から流量（Ｌ／ｓｅｃ）を求めた特性図
である。横軸に、実際に流れた流量（実流量）を設定
し、縦軸に流量検出手段で検出した流量（検出流量）を
設定している。この図７で、オーバーラップしている第
１流量検出手段の検出流量と、第２流量検出手段の検出
流量の部分は、実際には隙間なく重なっている。この図
７では説明上、隙間をあけて記載している。ここで、流
路面積の大きい主流路１０に設けられている第１流量検
出手段４０は、大流量検出用のものを用いているため、
小流量を検出できない。図７の例に示すように、流量Ｑ
１が第１流量検出手段４０を用いた場合の検出下限にな
る。なお、流量Ｑｍａｘが、第１流量検出手段４０の検
出上限になる。また、流路面積の小さい副流路２０に設
けた第２流量検出手段５０は、小流量検出用のものを用
いているため、大流量を検出できない。図７に示すよう
に、流量Ｑ４が第２流量検出手段５０の検出上限にな
る。

【００１７】また、第１及び第２流量検出手段で検出し
た検出値に基づいてガスの温度を算出する方法は、既存
の技術が種々存在する。例えば、気体の状態方程式よ
り、ガス内での音波の速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、温度をｔ
（℃）とすると、Ｖ＝α＋βｔ（α、βはガスに固有の
定数）の式で表され、温度により変化する。本実施の形
態では、温度検出手段を持たない構成の場合は、流量検
出手段で検出した検出値（この場合は、ガス速度）と、
この演算式を用いて、制御装置１００内で演算させて温
度を推定した。

【００１８】ガスメータ内に流れるガスは、配管の長さ
等の影響で共振し、種々の周波数成分を持ち、脈動して
いる。検出流量値に基づいて調節手段を制御するとハン
チングが発生するので、脈動成分を除去するために、補
正処理を実施する。補正処理としては、例えば、移動平
均処理を用いる。移動平均処理は、過去ｎ回のサンプル
値の平均値である。例えば、サンプル数をｎ＝１０に設
定すると、時間１０ｔの補正流量値は、時間ｔから時間
１０ｔの期間に検出された１０個の検出流量値の平均値
である。また、補正処理は、種々の方法が可能であり、
本実施の形態に示した補正処理に限定されるものではな
い。

【００１９】図８に、ガス流量の補正流量値に基づいて
調節手段３０を制御する制御特性を示す。第１流量検出
手段４０の検出下限Ｑ１と、第２流量検出手段５０の検
出上限Ｑ４の間に、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４の関係にな
る流量Ｑ２（下限流量設定値）と流量Ｑ３（上限流量設
定値）を設ける。流量が０から徐々に増加してＱ３（上
限流量設定値）に達するまでの間は調節手段３０を閉制
御しておき、流量がＱ３（上限流量設定値）を超えた時
点で調節手段３０を開制御する。そして、流量がＱ３
（上限流量設定値）より大きい状態から徐々に減少し、
流量がＱ２（下限流量設定値）まで減少した時点で調節
手段３０を閉制御する。このように調節手段３０の制御
特性に、ヒステリシスを持たせることで、閉鎖と開通を
繰り返すハンチングを避け、制御を安定化させることが
できる。

【００２０】図９に、従来の制御方法（通電時間一定）
でステップモータ３１を駆動した場合の出力電圧特性図
の例を示す。図９の出力電圧特性図の測定条件を以下に
示す。 ・被測定電池は、ステップモータ３１の駆動のみに使
用。 ・被測定電池は、１個使用（製品化されるガスメータ
は、複数個の電池を並列に接続して使用）。 ・ステップモータ３１の最低作動電圧は２Ｖであり、そ
の場合のステップモータの駆動速度は５０ＰＰＳ（２０
ｍｓ／１パルス）。 ・ステップモータ３１は、１７ｓｔｅｐで全閉位置から
全開位置（あるいは全開位置から全閉位置）に移動。 ・駆動時間（通電時間に相当）は、３４０ｍｓ（２０
［ｍｓ］＊１７［ｓｔｅｐ］）に固定。 ・電池の雰囲気温度を一定に保った状態で、所定時間毎
（例えば、１０ｓｅｃ毎）に1回駆動（全閉位置から全
開位置、あるいは全開位置から全閉位置に駆動）。 ・各温度毎に実施し、電池は各温度毎に新品を使用。

【００２１】図１０に、本発明の制御方法（通電時間最
適化）でステップモータ３１を駆動した場合の出力電圧
特性図の例を示す。図１０の出力電圧特性図の測定条件
の中で、図９と異なる点を以下に示す。 ・ステップモータ３１は、出力電圧に応じた許容最大駆
動速度で駆動（５０ＰＰＳ〜約７０ＰＰＳ）。図１０に
示す出力電圧特性図（本発明）は、図９に示す出力電圧
特性図（従来）と比較して、不要な電源の消費を抑えて
いるため、駆動回数が向上している。また、より出力電
圧が高いグラフ（より高温時のグラフ）の方が、出力電
圧が低いグラフよりも駆動回数が、より向上しているこ
とがわかる。図９と図１０を比較すると、例えば、０℃
の場合、図９では出力電圧が２Ｖ以上を保持できる回数
は約１０万回であるが、図１０では約１１．５万回であ
り、１５％も駆動可能な回数が向上している。例えば、
内蔵電池で８０万回の駆動が必要なガスメータの場合で
は、従来方法（通電時間一定）で制御する場合では電池
は８本（８０万回／１０万回＝８）必要であるが、本発
明の制御方法（通電時間最適化）で制御する場合では電
池は７本（８０万回／１１．５万回＝６．９５）でよ
い。

【００２２】次に、推定あるいは検出した温度と、調節
手段の累積作動量とに基づいて電源の出力電圧を推定
し、調節手段を最適に制御する方法について、［第１の
実施の形態］〜［第３の実施の形態］を説明する。温度
と累積作動量に基づいた電源の出力電圧特性の求め方
が、［第１の実施の形態］〜［第３の実施の形態］で異
なる。

【００２３】◆［第１の実施の形態］第１の実施の形態
では、温度と累積作動量に基づいた電源の出力電圧特性
を、通電時間を最適に制御するように構成された実際の
ステップモータ３１を駆動して、実測することで出力電
圧特性を求める。図１１に、ステップモータ３１の許容
最大駆動速度特性表４００（駆動時の電圧と、その電圧
における許容最大駆動速度）の例を示す。「許容最大駆
動速度」は、ステップモータ毎に異なり、ステップモー
タの製造元がカタログ等に提示している値から転記して
いる。「１７ｓｔｅｐの駆動に要する時間」には、各許
容最大駆動速度で、１７ｓｔｅｐ（全閉位置から全開位
置、あるいはその逆に移動するために必要なｓｔｅｐ
数）駆動するために必要な時間を計算して記載してあ
る。

【００２４】次に、図１２に、実際のステップモータ３
１を駆動して、実測するための構成例を示す。ＣＰＵ１
１０、ＲＯＭ１４０、ＲＡＭ１３０には電源１２０ｂか
ら電源を供給する。電源１２０ｂは、ステップモータの
駆動に必要なもの以外に電源を供給し、計測対象でない
電池である。出力回路３６０（ステップモータを駆動す
る回路）には電源１２０ａから電源を供給する。ステッ
プモータ３１は、出力回路３６０を介して電源１２０ａ
から電源が供給される。電源１２０ａが計測対象の電池
である。電圧計測回路３８０は、ステップモータ３１に
接続されるとともに、ＣＰＵ１１０に接続され、ステッ
プモータ３１に供給される電圧に基づいた信号をＣＰＵ
１１０に伝える。ＣＰＵ１１０は、ステップモータ３１
を駆動している時に、電圧計測回路３８０から入力され
る信号に基づいて、電源１２０ａの出力電圧を直接的に
検出する。この場合は、出力電圧の特性検出であるの
で、ステップモータ３１を駆動中に出力電圧を計測して
も、特に問題ない。そして、ＣＰＵ１１０は、検出した
出力電圧と許容最大駆動速度特性表４００から、その時
点での許容最大駆動速度を選択（通電時間を最適化）し
て、駆動パルスを出力する。そして、出力回路３６０
は、駆動パルスに基づいて、ステップモータ３１に駆動
信号を出力（電源１２０ａからの電源の供給を含む）す
る。計測対象であるステップモータ３１の累積駆動回数
と電源１２０ａの出力電圧は、ＣＰＵ１１０から読み出
して計測してもよいし、別の計測装置（電圧計、パルス
カウンタ等）を接続して計測してもよい。

【００２５】以上の方法により、各温度毎（例えば、−
３０℃〜６０℃まで、１０℃毎）にデータを取り、グラ
フ化することで、図１０に示した出力電圧特性図（本発
明）を得ることができる。実際に製品化されるガスメー
タでは電圧計測回路３８０は省略されており、ＣＰＵ１
１０は、点線で示した雰囲気温度（検出あるいは推定し
た温度）とＲＡＭ１３０に記憶している累積駆動回数
（ステップモータ３１を駆動する毎に更新）とＲＯＭ１
４０に記憶している出力電圧特性（図１０に示した出力
電圧特性図（本発明）に基づいたデータ）から出力電圧
を推定する。図１３に、出力電圧特性図（本発明）に基
づいたデータの例（出力電圧特性表（本発明）４１０）
を示す。この出力電圧特性表（本発明）４１０におい
て、例えば、「２０℃以上３０℃未満」の行の出力電圧
は、図１０に示した出力電圧特性図の２０℃のグラフか
ら読み取った値である。表の形式にすることで、ＣＰＵ
１１０が扱い易いデータにできる。なお、この例では、
出力電圧特性表（本発明）４１０は、１０℃毎にデータ
を計測した出力電圧特性図（本発明）に基づいて作成し
ている。

【００２６】次に、実際に製品化されるガスメータの動
作例について説明する。ＣＰＵ１１０は、温度検出手段
を持たない場合は、流量検出手段の検出値からガス温度
を推定し、電池の雰囲気温度を間接的に検出する。温度
検出手段を持つ場合は、温度検出手段を用いて電池の雰
囲気温度を直接的に検出する。この雰囲気温度と、ＲＡ
Ｍ１３０に記憶されている累積駆動回数を用いて、ＲＯ
Ｍ１４０に記憶されている出力電圧特性図（本発明）に
基づいたデータ（例えば、出力電圧特性表（本発明）４
１０）から電源の出力電圧を推定し、推定した出力電圧
と許容最大駆動速度特性表４００からステップモータ３
１の駆動速度を選択する。また、ステップモータ３１を
駆動する毎に、累積駆動回数を更新する。

【００２７】例えば、温度が１５℃であり、累積駆動回
数が８５０００回であった場合、ＣＰＵ１１０は、図１
３に示した出力電圧特性表（本発明）４１０から、現在
の出力電圧は２．４［Ｖ］（図１３中に「４１０ａ」で
示した部分）であると推定する（間接的に検出する）。
そして、ＣＰＵ１１０は、図１１に示した許容最大駆動
速度特性表４００から６０［ＰＰＳ］を選択し、６０
［ＰＰＳ］でステップモータ３１を駆動することで、駆
動時間（通電時間）を最適に制御する。つまり、過去か
ら現在（現在の累積駆動回数の時点）まで、ずっと現在
の温度でステップモータ３１を駆動してきた、と見なし
て出力電圧を推定し、ステップモータ３１を最適に制御
する。

【００２８】◆［第２の実施の形態］第１の実施の形態
は、実測に基づいた最も精度の高いデータを得られる
が、実測するための機器及び実際の計測が必要なため、
非常に手間がかかる。従来の制御方法（通電時間一定）
による出力電圧特性図（図９の特性図）を既に持ってい
る場合は、実測を省略して、従来の制御方法による特性
図から換算することで、より簡単に、本発明による出力
電圧特性図（図１０の特性図）に近い出力電圧特性図を
得ることができる。第２の実施の形態で、その手順を説
明する。

【００２９】まず、図９に示した出力電圧特性（従来）
から、図１４に示した出力電圧特性表（従来方法）４２
０を作成する。なお、この例では、出力電圧特性表（従
来方法）４２０は、１０℃毎にデータを計測した出力電
圧特性図（従来）に基づいて作成している。例えば、
「２０℃以上３０℃未満」の行の出力電圧は、図９に示
した出力電圧特性図の２０℃のグラフから読み取った値
である。第２の実施の形態では、出力電圧特性表（従来
方法）４２０の累積駆動回数を、一旦、累積駆動時間に
換算し、この累積駆動時間を本発明による通電時間に基
づいて、本発明による累積駆動回数に変換する。図９に
示した出力電圧特性図の各温度毎のグラフを１本づつ換
算し、すべてのグラフを、換算したグラフに変換するこ
とで、図１０の特性図に近い出力電圧特性図を得る。こ
こで、１０℃のグラフを変換する例を説明する。１０℃
のグラフを変換するために、出力電圧特性表（従来方
法）４２０の「１０℃以上２０℃未満」の行について換
算する。

【００３０】換算の例として、図１５に、累積駆動回数
換算表４３０を示す。「累積駆動回数」には、出力電圧
特性表（従来方法）４２０の累積駆動回数から転記す
る。「動作時間」には、累積駆動回数の範囲（この場合
は、１万回）と通電時間（この場合は、３４０ｍｓ）を
乗じた値を記載する。この場合は、全て３４００ｓｅｃ
（１００００（回）＊０．３４ｓｅｃ＝３４００ｓｅ
ｃ）になる。「出力電圧」には、出力電圧特性表（従来
方法）４２０の「１０℃以上２０℃未満」の欄から転記
する。「許容最大駆動速度［ＰＰＳ］」には、「出力電
圧」に対応する許容最大駆動速度を、許容最大駆動速度
特性表４００から選択して記載する。「１回の駆動時
間」には、許容最大駆動速度で必要なｓｔｅｐ数（この
場合は１７ｓｔｅｐ）を駆動した場合の時間を計算して
記載する。「許容最大駆動速度での駆動可能回数」に
は、「動作時間」を「１回の駆動時間」で除した値を記
載する。例えば、図１５中の４３０ａの部分の計算は、
３４００／０．２５２＝１３４９２である。「許容最大
駆動速度での累積駆動回数」には、「許容最大駆動速度
での駆動可能回数」の累積値を計算して記載する。以上
の手順により得られた累積駆動回数換算表４３０の「許
容最大駆動速度での累積駆動回数」と「出力電圧」の関
係をグラフに表すことで、「変換された１０℃のグラ
フ」を得ることができる。この作業を各温度毎に実施し
て、図１０の特性図に近い、出力電圧特性図（従来から
本発明相当に変換）（図示せず）を得ることができる。

【００３１】この出力電圧特性図（従来から本発明相当
に変換）から、出力電圧特性表（従来から本発明相当に
変換）（図示せず）を作成する。そして、出力電圧特性
表（従来から本発明相当に変換）をＲＯＭ１４０に記憶
しておき、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＵ１１０
は、温度と累積駆動回数と出力電圧特性から、電池の出
力電圧を推定（この場合は、選択）し、推定した出力電
圧に応じたステップモータ３１の駆動速度を選択して、
ステップモータ３１を最適に制御する。第１の実施の形
態と同様に、過去から現在（現在の累積駆動回数の時
点）まで、ずっと現在の温度でステップモータ３１を駆
動してきた、と見なして出力電圧を推定し、ステップモ
ータ３１を最適に制御する。

【００３２】◆［第３の実施の形態］第２の実施の形態
は、すべてのグラフについて変換するので手間がかか
る。第２の実施の形態から、更に簡単に、本発明による
出力電圧特性図（図１０の特性図）に近い出力電圧特性
図を得る方法について、第３の実施の形態で、その手順
を説明する。ただし、第３の実施の形態では、ガスメー
タを設置する環境の、平均気温（年間平均気温）が必要
である。

【００３３】第３の実施の形態は、第２の実施の形態と
同様に、図９に示した出力電圧特性図のグラフを換算す
るが、年間平均気温に相当するグラフのみを、累積駆動
回数換算表に基づいて変換する。この変換結果を、他の
グラフにも流用する方法である。年間平均気温に対応す
る「変換されたグラフ」の誤差が最も小さくなり、年間
平均気温に対する温度の高／低で、誤差が＋／−され
て、ほぼ相殺されるので、この方法でも結果的には誤差
が小さいことが判明した。ここで、「年間平均気温が１
０℃以上２０℃未満の環境」を例にして説明する。

【００３４】第２の実施の形態と同様に、まず、図９に
示した出力電圧特性（従来）から、図１４に示した出力
電圧特性表（従来方法）４２０を作成する。そして、
「年間平均気温が１０℃以上２０℃未満の環境」に相当
する、出力電圧特性表（従来方法）４２０の「１０℃以
上２０℃未満」の行について換算する。換算の例とし
て、図１５に、累積駆動回数換算表４３０を示す。これ
は、第２の実施の形態と同じであるので、説明を省略す
る。そして、得られた累積駆動回数換算表４３０の「許
容最大駆動速度での累積駆動回数」を、図１４に示した
出力電圧特性表（従来方法）４２０の駆動回数と置き換
える。置き換えた結果の表を、図１６の出力電圧特性表
４４０に示す。図１６の、出力電圧特性表４４０の累積
駆動回数（図１６中の４４０ａ）が、累積駆動回数換算
表４３０の「許容最大駆動速度での累積駆動回数」であ
る。この出力電圧特性表４４０の累積駆動回数は、「１
０℃以上２０℃未満」の行について、最も誤差が小さ
い。他の年間平均気温の環境で使用するガスメータに対
しては、改めて換算する必要がある。

【００３５】この出力電圧特性表４４０をＲＯＭ１４０
に記憶しておき、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＵ１
１０は、温度と累積駆動回数と出力電圧特性から、電池
の出力電圧を推定（この場合は、選択）し、推定した出
力電圧に応じたステップモータ３１の駆動速度を選択し
て、ステップモータ３１を最適に制御する。第１の実施
の形態と同様に、過去から現在（現在の累積駆動回数の
時点）まで、ずっと現在の温度でステップモータ３１を
駆動してきた、と見なして出力電圧を推定し、ステップ
モータ３１を最適に制御する。

【００３６】本発明のガスメータは、本実施の形態で説
明した構成、制御方法、手順等に限定されず、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。例えば、本発明のガスメータの構成は、本実施
の形態に示す図２に限定されるものではない。流量検出
手段４０、５０及び調節手段３０は、本実施の形態に示
した超音波の発信受信器及びステップモータに限定され
るものではない。また、調節手段３０の構造及び形状に
ついては、本実施の形態に示した図２、図３、図４、図
５に限定されるものではない。開口部３２ａ、３３ａ及
び閉口部３２ｂ、３３ｂの個数及び形状については、本
実施の形態に限定されるものではない。また、可動部材
３２及び固定部材３３の形状及び構造については、本実
施の形態に限定されるものではない。制御手段１００の
構成は、本実施の形態に示した図６に限定されるもので
はない。流量検出手段４０、５０を用いた検出流量特性
は、本実施の形態に示した図７に限定されるものではな
い。また、流量検出手段は、１つでもよい。調節手段３
０の制御特性は、本実施の形態に示した図８に限定され
るものではない。電池の出力電圧と調節手段の累積駆動
回数と温度の関係は、図９、図１０に示した出力電圧特
性に限定されるものではない。また、温度と累積作動量
から電源の出力電圧を推定する方法は、本実施の形態に
示した方法以外にも種々の方法が可能である。また、以
上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）
等は、等号を含んでも含まなくてもよい。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。また、ガスの検出流量値から雰
囲気温度を推定する場合、電池をガスが流れる流路の近
傍に配置すれば、より正確に電池の雰囲気温度を検出す
ることができる。また、ガスの検出流量値から雰囲気温
度を推定する方法は、本実施の形態に示した方法以外に
も種々の方法が可能である。また、本実施の形態では、
累積作動量を累積駆動回数とした例を示したが、累積駆
動時間としてもよく、累積作動量には種々の内容を対応
させることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜５のい
ずれかに記載のガスメ−タを用いれば、出力電圧を直接
的に検出できない電池であっても、電池の出力電圧を間
接的に推定し、推定した出力電圧に基づいた制御特性で
調節手段を最適に制御することで、調節手段を駆動する
ための消費電流を低減できるガスメータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスメータの一実施の形態のブロック図であ
る。

【図２】ガスメータの一実施の形態の概略構成図であ
る。

【図３】調節手段３０の構成の例を示す図である。

【図４】固定部材３３の例を示す図である。

【図５】可動部材３２の例を示す図である。

【図６】制御手段１００の構成図の例である。

【図７】流量検出手段による検出流量の静特性図の例で
ある。

【図８】調節手段３０の制御特性の例である。

【図９】ステップモータ３１を従来方法（通電時間一
定）で制御した場合の、累積駆動回数と電池の出力電圧
を示す、出力電圧特性図の例である。

【図１０】ステップモータ３１を本発明の制御方法（通
電時間最適化）で制御した場合の、累積駆動回数と電池
の出力電圧を示す、出力電圧特性図の例である。

【図１１】ステップモータ３１を駆動する場合の、駆動
電圧と許容最大駆動速度を示す、許容最大駆動特性表の
例である。

【図１２】実際のステップモータ３１を駆動して、図１
０に示す出力電圧特性を得るための接続例である。

【図１３】図１０に基づいて作成した、出力電圧特性表
（本発明）の例である。

【図１４】図９に基づいて作成した、出力電圧特性表
（従来方法）の例である。

【図１５】図１４及び図１１に基づいて作成した、累積
駆動回数換算表の例である。

【図１６】図１４及び図１５に基づいて作成した、出力
電圧特性表（従来方法から本発明相当に換算。基準：年
間平均気温１０℃以上２０℃未満）の例である。

【符号の説明】

１０ 主流路 ２０ 副流路 ３０ 調節手段 ４０ 第１流量検出手段 ５０ 第２流量検出手段 １００ 制御手段 １２０ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 博 大阪府大阪市平野町４−１−２ 大阪瓦斯 株式会社内 (72)発明者 南 忠幸 大阪府大阪市平野町４−１−２ 大阪瓦斯 株式会社内 (72)発明者 藤井 泰宏 大阪府大阪市平野町４−１−２ 大阪瓦斯 株式会社内 (72)発明者 田川 滋 大阪府大阪市平野町４−１−２ 大阪瓦斯 株式会社内 (72)発明者 木村 幸雄 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦瓦斯株 式会社総合研究所内 (72)発明者 廣山 徹 愛知県東海市新宝町507−２ 東邦瓦斯株 式会社総合研究所内 (72)発明者 水越 二郎 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメー ター株式会社内 (72)発明者 堀 富士雄 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメー ター株式会社内 (72)発明者 森井 信好 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメー ター株式会社内 (72)発明者 中村 暢宏 富山県新湊市本江2795番地 東洋ガスメー ター株式会社内 Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CC13 CD04 CD08 CD13 CD15 CD20 CE22 CE25 CE27 CE32 CF08 CF09 CF20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路の開度量を調節する調節手段が設け
   られた主流路と、主流路の調節手段をバイパスする副流
   路と、流量検出手段と、流量検出手段の検出流量値を補
   正処理した補正流量値に基づいて調節手段を開閉制御す
   る制御手段と、電源とを備えたガスメータであって、 制御手段は、流量検出手段で検出した検出値に基づいて
   温度を推定し、推定した温度と、調節手段の累積作動量
   とに基づいて電源の出力電圧を推定し、推定した出力電
   圧に基づいて調節手段を制御する、ことを特徴とするガ
   スメータ。
2. 【請求項２】 流路の開度量を調節する調節手段が設け
   られた主流路と、主流路の調節手段をバイパスする副流
   路と、流量検出手段と、流量検出手段の検出流量値を補
   正処理した補正流量値に基づいて調節手段を開閉制御す
   る制御手段と、電源とを備えたガスメータであって、 制御手段は、温度検出手段を備え、温度検出手段で検出
   した温度と、調節手段の累積作動量とに基づいて電源の
   出力電圧を推定し、推定した出力電圧に基づいて調節手
   段を制御する、ことを特徴とするガスメータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のガスメータで
   あって、更に、記憶手段を備え、 記憶手段には、温度と累積作動量に基づいた電源の出力
   電圧特性が記憶されており、 制御手段は、調節手段を制御した場合に記憶手段に記憶
   されている累積作動量を更新し、推定あるいは検出した
   温度と、記憶手段に記憶されている累積作動量と、記憶
   手段に記憶されている電源の出力電圧特性とに基づいて
   電源の出力電圧を推定し、推定した出力電圧に基づいて
   調節手段を制御する、ことを特徴とするガスメータ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のガスメ
   ータであって、 制御手段は、推定した電源の出力電圧に基づいて調節手
   段の通電時間を変更する、ことを特徴とするガスメー
   タ。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のガスメ
   ータであって、 累積作動量は、累積作動回数である、ことを特徴とする
   ガスメータ。