JP2005214894A - 流体計測装置及びガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】計測精度の低下を防止することができる流体計測装置を提供する
【解決手段】流体の流れに応じた信号を出力する流量センサ５と、該流量センサ５が出力した信号を予め定められたゲインレベルで増幅する増幅手段５ａと、を備える流量計測装置において、増幅手段５ａのゲインレベルの異常を検出するために予め定められた異常レベルよりも低く設定され、増幅手段５ａの劣化を判定する劣化閾値を記憶する劣化閾値記憶手段９ａと、増幅手段５ａが信号を増幅したゲインレベルを検出するゲインレベル検出手段Ｐ２と、該検出したゲインレベルと劣化閾値記憶手段９ａの劣化閾値とを比較し、該比較結果に基づいて増幅手段５ａの劣化を検出する劣化検出手段Ｐ４と、劣化検出手段Ｐ４が検出した増幅手段５ａの劣化を警報する警報情報を生成する警報情報生成手段Ｐ５と、該生成した警報情報を警報のために出力する警報情報出力手段Ｐ６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体計測装置及びガスメータに関し、より詳細には、流量センサが出力した流体の流れに応じた信号を増幅手段により増幅し、その信号に基づいて流体の流量を計測する流体計測装置、及び、流体計測装置を備えるガスメータに関するものである。

ガスなどの流体の流量を計測する超音波式の流体計測装置は、ガス流路内に一定距離だけ離れ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つの音響トランスデューサを有し、一方のトランスデューサの発生する超音波信号を他方のトランスデューサに受信させる動作を交互に行い、超音波信号がトランスデューサ間でガス流方向と該逆方向に伝搬される時間をそれぞれ計測し、この計測した２つの伝搬時間に基づいてガス流路内を流れているガスの流速を間欠的に求め、この流速にガス流路の断面積を乗じて瞬時流量を求めている。

そして、ガスメータは、流体計測装置が求めた瞬時流量に間欠的な計測時間、すなわちサンプリング周期を乗じて通過流量を求め、さらにこの通過流量を積算して求めた積算流量を表示部に表示している。

また、超音波振動子の特性の変化による計測誤差や故障を自己診断によって検知することができる流体計測装置が開示されている（特許文献１）。この流体計測装置は、２つの超音波振動子の特性の経時変化や特性の温度変化、または、超音波振動子と配線とを接続する端子の腐食によるインピーダンス変化による測定精度の低下を自己診断し、この診断によって測定精度の低下を未然に防止してきた。
特開平２００３−３２９５０２号公報

流体計測装置は、従来より自己診断によって測定精度の低下を未然に防止してきたが、それでも年数を経ると測定精度が低下するという問題があった。この問題が生じた流体計測装置を調べてみると、受信した超音波信号をアンプにて増幅し、その波形に基づいて送信から受信までの伝搬時間を計測し、その結果から流速を算出して流量を算出する流体計測装置であることがわかった。

このような流体計測装置の場合、波形受信を捉えるポイントは決まっているが、経年的なアンプの性能の劣化によって波形が安定していないと、本来捉えなければならないポイントから外れてしまい、結果として違う流速を算出していたことが測定精度の低下の原因となっていた。そこで、アンプが劣化したときに、計測を中止することも考えられるが、その場合は消費者がガスを使用できない等の問題が発生することから、実現することはできなかった。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、計測精度の低下を防止することができる流体計測装置及びガスメータを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の流体計測装置は、図１の基本構成図に示すように、流体の流れに応じた信号を出力する流量センサ５と、該流量センサ５が出力した信号を予め定められたゲインレベルで増幅する増幅手段５ａと、を備え、該増幅手段５ａが増幅した信号に基づいて前記流体の流量を計測する流量計測装置において、前記増幅手段５ａのゲインレベルの異常を検出するために予め定められた異常レベルよりも低く設定され、前記増幅手段５ａの劣化を判定する劣化閾値を記憶する劣化閾値記憶手段９ａと、前記増幅手段５ａが信号を増幅した前記ゲインレベルを検出するゲインレベル検出手段Ｐ２と、前記ゲインレベル検出手段Ｐ２が検出したゲインレベルと前記劣化閾値記憶手段９ａが記憶している劣化閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記増幅手段５ａの劣化を検出する劣化検出手段Ｐ４と、前記劣化検出手段Ｐ４が検出した前記増幅手段５ａの劣化を警報する警報情報を生成する警報情報生成手段Ｐ５と、前記警報情報生成手段Ｐ５が生成した警報情報を前記警報のために出力する警報情報出力手段Ｐ６と、を備えることを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明の流体計測装置によれば、増幅手段５ａのゲインレベルの異常を検出するために予め定められた異常レベルよりも低く設定された劣化閾値は劣化閾値記憶手段９ａに記憶される。そして、ゲインレベル検出手段Ｐ２によって検出された増幅手段５ａのゲインレベルは、劣化閾値記憶手段９ａが記憶している劣化閾値と比較され、該比較結果に基づいて増幅手段５ａの劣化が劣化検出手段Ｐ４によって検出される。そして、該検出に応じて警報情報生成手段Ｐ５によって生成された警報情報は、警報のために例えば表示装置、通信装置、警報装置等に警報情報出力手段Ｐ６によって出力される。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項２記載の流体計測装置は、図２の基本構成図に示すように、流体の流れに応じた信号を出力する流量センサ５と、該流量センサ５が出力した信号を任意に定められたゲインレベルで増幅する増幅手段５ａと、該増幅手段５ａが増幅した信号に基づいて前記流体の流量を計測する流量計測手段Ｐ１と、を備える流体計測装置において、前記流体計測手段Ｐ１が計測した流量に対応する前記増幅手段５ａのゲインレベルを検出するゲインレベル検出手段Ｐ２と、前記流量計測手段Ｐ１が計測した流量と該流量に対応して前記ゲインレベル検出手段Ｐ２が検出したゲインレベルを示す履歴情報を生成する履歴情報生成手段Ｐ３と、前記履歴情報生成手段Ｐ３が生成した履歴情報を時系列的に記憶する履歴情報記憶手段９ｂと、前記履歴情報記憶手段９ｂが記憶している前記流量が同一の履歴情報に基づいて、予め定められた前記ゲインレベルの劣化を検出する劣化検出手段Ｐ４と、前記劣化検出手段Ｐ４が検出した前記増幅手段５ａの劣化を警報する警報情報を生成する警報情報生成手段Ｐ５と、前記警報情報生成手段Ｐ５が生成した警報情報を前記警報のために出力する警報情報出力手段Ｐ６と、を備えることを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明の流体計測装置によれば、流体計測手段Ｐ１によって計測された流量に対応する増幅手段５ａのゲインレベルがゲインレベル検出手段Ｐ２によって検出されると、これらの流量とゲインレベルとを示す履歴情報が履歴情報生成手段Ｐ３によって生成されて履歴情報記憶手段９ｂに時系列的に記憶される。そして、履歴情報記憶手段９ｂが記憶している流量が同一の履歴情報に基づいて、予め定められたゲインレベルの劣化が劣化検出手段Ｐ４によって検出されると、警報情報生成手段Ｐ５によって生成された警報情報は、警報のために例えば表示装置、通信装置、警報装置等に警報情報出力手段Ｐ６によって出力される。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項３記載のガスメータは、図１又は図２の基本構成図に示すように、請求項１又は２に記載の流体計測装置を備え、該流体計測装置が計測したガスの流量に基づいて前記ガスの使用量を計測するガスメータであって、前記流体計測装置の警報情報出力手段Ｐ６が出力した警報情報に基づいて警報を行う警報手段４を備えることを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明のガスメータによれば、増幅手段の劣化の検出に応じて警報情報出力手段Ｐ６によって警報情報が出力されると、該警報情報に基づいて増幅手段５ａの劣化が、例えばガスメータの表示装置による表示、ガス事業者等への通報等による警報が警報手段４によって行われる。

以上説明したように請求項１に記載した本発明のガスメータによれば、増幅手段のゲインレベルの異常を検出するための異常レベルよりも低く設定された劣化閾値を記憶しておき、該劣化閾値と検出したゲインレベルとを比較し、該比較結果から増幅手段の劣化を検出したときに警報情報を出力するようにしたことから、流体の供給側に警報情報を参照させることで、増幅手段のゲインレベルが異常となる前にその劣化を認識させることができる。従って、流体の供給側は、増幅手段の劣化の影響による計測精度の低下を事前に確認することができるため、増幅手段の交換、レベル調整等の早期対応を行うことが可能となり、計測精度の低下を防止することができる。また、消費者にとっては、計測精度の低下による長期的な流体の不通期間の発生が回避される。

以上説明したように請求項２に記載した本発明の流体計測装置によれば、流量と該流量に対応するゲインレベルを示す履歴情報として記憶し、流量が同一の履歴情報に基づいてゲインレベルの劣化を監視し、劣化を検出したときに警報情報を出力するようにしたことから、流体の供給側に警報情報を参照させることで、増幅手段の劣化を認識させることができる。また、流量が小さいとゲインレベルも低いというようにゲインレベルが流量によって変化する構成であっても、同一の流量に対応するゲインレベルの履歴に基づいて劣化を判定するようにしているので、増幅手段のゲインレベルの経年的な変化を正確に捉えることができる。従って、流体の供給側は、増幅手段の劣化の影響による計測精度の低下を事前に確認することができるため、増幅手段の交換、レベル調整等の早期対応を行うことが可能となり、計測精度の低下を防止することができる。また、消費者にとっては、計測精度の低下による長期的な流体の不通期間の発生が回避される。

以上説明したように請求項３に記載した本発明のガスメータによれば、増幅手段の劣化が流体計測装置によって検出されると、警報を行うようにしたことから、ガス事業者等に増幅手段の劣化を迅速に認識させることができる。従って、ガス事業者等は増幅手段の劣化の影響による計測精度の低下を事前に確認することができるため、増幅手段の交換、レベル調整等の早期対応を行うことが可能となり、計測精度の低下を防止することができるため、ガスの正確な使用量を計測することができる。また、消費者にとっては、計測精度の低下による長期的なガスの不通期間の発生が回避される。

以下、本発明に係る、例えばガス、水等の流体の計測に用いられる流体計測装置をガスメータに組み込んだ場合の最良の形態を、図３〜図７の図面を参照して説明する。

ここで、図３は本発明のガスメータの概略構成の一例を示すブロック図であり、図４は図３に示すセンサ回路部及び超音波振動子の構成、並びに超音波振動子の作用を示す説明図であり、図５は図２に示すＣＰＵが実行する流量計測処理の一例を示すフローチャートであり、図６は図２のＣＰＵが実行するゲイン履歴生成処理の一例を示すフローチャートであり、図７は図２のＣＰＵが実行するがイン監視処理の一例を示すフローチャートである。

ガスが流れるガス流路に設けられて超音波を送信または受信する超音波振動子（送受波器）間の予め定められた所定時間における前記超音波の伝搬時間を抽出し、該抽出した伝搬時間に基づいてガスの流量を測定する流量計測装置が適用されたガスメータは、図２に示すように、マイクロ・プロセッサ（ＭＰＵ）１、操作部２、表示部３、警報部４、超音波流量センサ５、感震センサ６、通信部７、電磁遮断弁８、メモリ９及びリチウム電池等の電池Ｂを含んで構成される。

これらの操作部２、表示部３、警報部４、超音波流量センサ５、感震センサ６、通信部７、及びメモリ９は、基本的にＭＰＵ１とこれに接続される各構成要素２、３、４、６、７及び９との間の電圧変換機能を有するインタフェース部（図示せず）を介してＭＰＵ１に接続される。また、電磁遮断弁８は、遮断弁駆動部８１を介してＭＰＵ１に接続されている。

上記ＭＰＵ１は、周知のように、ＣＰＵ１ａ、ＲＯＭ１ｂ及びＲＡＭ１ｃを有して構成している。そして、ＣＰＵ１ａは、ＲＯＭ１ｂに格納される制御プログラムにしたがって、基本制御、流量計測及び圧力検出、電池電圧チェック、電池残容量監視並びに後述の本発明に係る設置環境の判定等の制御を行う。ＲＯＭ１ｂには、基本制御プログラム、流量計測検出、積算流量計算等のための制御プログラム、設置環境を監視するためのプログラム等の各種プログラムが予め格納される。ＲＡＭ１ｃは、基本的にＣＰＵ１ａが行う処理の過程で発生する変数やデータを一時的に格納するワークエリアとして機能する。

操作部２は、このガスメータを開始又は終了させたり、異常警報を停止させたり、表示部３の表示を変更させたりする指令を入力するためのスイッチ群から構成される。これらの指令は、操作部２が手動操作されてＭＰＵ１に入力される。

表示部３は、インターフェース部１１を介してＭＰＵ１からの指令を受信し、これに応答して積算流量表示や、感震、ガス漏洩、電池電圧低下等の各種異常警報表示を行う。この表示部３としては、例えば、公知のＬＥＤ等が想定される。表示部３として複数のＬＥＤが使用される場合、ＬＥＤ表示の組み合わせを変えることで異種の警報を表示することができる。

請求項中の警報手段に相当する警報部４は、警報ブザー等を有して構成しており、インターフェース部１１を介してＭＰＵ１からの警報情報等の各種データを受信し、これに応答して警報音を発する。なお、警報については、表示部３による警報画面の表示と、警報部４が発する警報音の組み合わせなど、ガスメータの仕様により種々異なる実施の形態とすることができる。

請求項中の流量センサに相当する超音波流量センサ５は、ガス流路に配設された一対の超音波振動子から構成される。この超音波流量センサ５は、センサ回路部５１を介してＭＰＵ１に接続される。ＭＰＵ１は超音波流量センサ５の一対の超音波振動子間の超音波信号伝搬時間に基づいて、ガス流路を通過するガスの流速、流量を算出する。これについては、図３を用いて後で追加説明する。

なお、流量センサについては、超音波流量センサ５に限定するもにではなく、フローセンサ等の他の各種センサを用いることも可能であり、本発明は、流量センサの信号を増幅手段にて増幅させてＭＰＵ１等に入力させる構成に有効である。

感震センサ６は、地震等による揺れに応じてオンオフ信号を生成して、インターフェース部１１を介してこれをＭＰＵ１に供給する公知の感震素子から構成される。ＭＰＵ１は、例えば、所定時間内に受信したオンオフ信号の回数から揺れ具合を判定して、この揺れが大きい場合には遮断弁の弁閉制御等の異常処理を行う。

通信部７は、例えば、電話回線等の公衆回線を用いて所定の電文発呼等を行う機能を有する。この通信部７は、電話回線等の公衆回線を介して、ガス販売会社の管理センタとの通信を制御するためのＮＣＵ（網制御ユニット）７１にも接続されている。

電磁遮断弁８は、弁駆動ソレノイドコイルを含み、このソレノイドコイルの駆動回路である遮断弁駆動部８１に接続される。遮断弁駆動部８１はＭＰＵ１に指令されて、リチウム電池Ｂを電源供給源としてソレノイドコイル駆動信号を生成して、これを電磁遮断弁８に供給する。これに応答して電磁遮断弁８は、弁開又は弁閉してガス流路が遮断制御される。

メモリ９は、電池Ｂからの電力供給が断たれた場合でも、格納された各種データの保持が可能であり、ＣＰＵ１ａの処理作業に必要な各種格納エリアを有する電気的消去／書き換え可能な読み出し専用のメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）であり、ＭＰＵ１が読み書き可能に接続している。このメモリ９には、ガスの使用量の計測に必要な各種カウンタと、ガスメータ１０の識別が可能な識別情報等を記憶している。

電池Ｂは、このガスメータの電源供給源となるものである。電池Ｂは、長期使用可、汎用性の高さ等からこの種のガスメータに多用されるが、一方で、低温時には不活性状態になり、電池残量があるにもかかわらず電池電圧が低下することもある。

このような構成のガスメータは、例えば、ＬＰＧ供給設備に適用される。この場合、ガスメータは、ＬＰＧ容器に収容されている高圧ガスを調圧する圧力調整器とこの調圧されたガスが供給されるガス燃焼器とをつなぐ配管に介設される。

そして、このガスメータは通常、超音波流量センサ５を利用してガス流路を通過するガスの流量を検出し、この流量を積算して表示部３に表示する。また、ガスメータは、感震センサ６により異常な揺れを検出すると、表示部３にその旨表示すると共に、電磁遮断弁８を弁閉する。更に、ガスメータは、これと同時に、異常状態を示す電文を、通信部７、ＮＣＵ７１、及び電話回線等の公衆回線を介して、ガス販売会社、ガス事業者等の管理センタに送信する。また更に、このガスメータでは定期的に電池電圧チェックが行われており、電池電圧低下時には、その旨表示部３に表示される。

次に図３を用いて、図２に示した超音波流量センサ５及びセンサ回路部５１の構成、並びに超音波流量センサ５を用いた温度検出の原理について説明する。

図３に示すように、センサ回路部５１は、送信回路５１１、受信回路５１２及び切替回路５１３、アンプ５１４、ピークホールド回路５１５、ゲイン監視部５１６を含んで構成される。切替回路５１３はＭＰＵ１に指令されて、図２で示した超音波流量センサ５としての超音波振動子５ａ及び５ｂを交互に送信回路５１１及び受信回路５１２に切替接続させる。

受信回路５１２にはアンプ５１４を接続し、該アンプ５１４にはピークホールド回路５１５を接続し、該ピークホールド回路５１５にはＭＰＵ１を接続している。そして、受信回路５１２が出力信号はアンプ５１４にて増幅され、ＭＰＵ１はピークホールド回路５１５によるピークホールド値をＲＡＭ１ｃ等に取り込む。

アンプ５１４は、例えば０〜１２８の範囲などでゲインレベルを段階的に設定することが可能な構成となっており、ＭＰＵ１から指示されるゲインレベルで信号を増幅する。なお、ゲインレベルの設定手段の一例としては、電文によって任意の値が外部からガスメータに取り込ませ、その値がアンプ５１４に設定される。

ピークホールド回路５１５は、例えば、Ａ／Ｄ変換器により変換されたデジタル信号のピークホールド値を検出し、ＭＰＵ１に出力する。また、ゲイン監視部５１６は、アンプ５１４のゲインレベルをチェックし、ＭＰＵ１からの要求に応じてゲインレベルに応じたゲインレベルデータを出力する。

センサ回路部５１における動作については、送信回路５１１に超音波振動子５ａが接続された場合、超音波信号は超音波振動子５ａから超音波振動子５ｂに向けて送信する。この超音波信号は、被測定ガス中を伝搬し、受信回路５１２に接続された超音波振動子５ｂによって受信される。超音波信号を受信した超音波振動子５ｂは、この超音波信号に応じた信号を発生し、これを受信回路５１２、アンプ５１４、ピークホールド回路５１５を介してＭＰＵ１に供給する。一方、送信回路５１１に超音波振動子５ｂが接続された場合、上記と逆の方向で超音波信号の送受が行われる。ＭＰＵ１は、両方向の超音波信号の伝搬時間に基づいて、被測定ガスの流速及び流量を算出することができる。

すなわち、ガス流路５２に対して一対の超音波振動子５ａ及び５ｂは、角度θ傾斜し対向して配設されているとする。ここで、図中、矢印で示す方向に流れる被測定ガスの平均流速をＶ、超音波振動子５ａ及び５ｂ間距離をＬ、両超音波振動子５ａ及び５ｂを結ぶ線とガス流路５２の中心軸とがなす角度をθ、超音波信号の上り及び下りの伝搬時間をそれぞれｔｕ及びｔｄとすると、
平均流速Ｖは既に知られているように、
Ｖ＝Ｌ／２ＣＯＳθ（１／ｔｄ−１／ｔｕ）となる。…（式１）
そして、流量をＱ、通過面積をＳ、補正計数をＫとすると、
Ｑ＝ＫＳＶ…（式２）
と表せるので、これによりガス流路５２を通過する流体の流量Ｑが算出されることになる。

上記ＲＯＭ１ｂは、上述した（式１）及び（式２）の算術式を示すプログラムなどの各種プログラムを記憶している。また、上記ＲＡＭ１ｃは、サンプリング回数、通電時間、電池残量等の各種データを格納する格納エリアを有する。そして、サンプリング回数には、超音波振動子間の伝搬時間の抽出を行ったそれぞれのサンプリング時間の回数の合計が格納される。

［第１の最良の形態］
次に、上述した構成における第１の最良の形態を以下に説明する。この場合、上記ＲＯＭ１ｂは、上述した（式１）及び（式２）の算術式を示すプログラムと、ＣＰＵ１ａを請求項中のゲインレベル検出手段、劣化検出手段、警報情報生成手段、及び、警報情報出力手段としてＣＰＵ１ａを機能させるための各種プログラムを記憶している。

また、メモリ９には、アンプ（増幅手段）５１４のゲインレベルの異常を検出するために予め定められた異常レベルよりも低く設定され、アンプ５１４の劣化を判定する劣化閾値が記憶される。例えば、ゲイン調整の設定可能が０〜１２８までの場合、通常のガス使用状態では流量によって多少レベルは違うものの５０以下となる。よって、５１〜１２８の間で閾値を設定する必要があり、５０に対して何割増し、若しくは、上限値である１２８の何割という値を、信頼性評価等の結果から適正値が劣化閾値として設定される。以上の説明から、第１の最良の形態では、メモリ９が特許請求の範囲に記載の劣化閾値記憶手段として機能している。

次に、上述した構成のガスメータのＣＰＵ１ａが実行する流量計測処理の処理概要の一例を、図５のフローチャートを参照して以下に説明する。

ＣＰＵ１ａの起動に応じて図５に示す流量計測処理が実行されると、ステップＳ１１において、予め定められたサンプリング時間が経過するとタイムアウトするタイマがスタートされ、その後ステップＳ１２において、サンプリング処理が実行され、その処理が終了するとステップＳ１３に進む。

サンプリング処理は、上述したように、送信回路５１１を超音波振動子５ｂが接続されるようにセンサ回路部５１が制御され、送信回路５１１が通電されることで、超音波信号は被測定ガス中を伝搬し、受信回路５１２に接続された超音波振動子５ｂによって受信される。そして、超音波信号を受信した超音波振動子５ｂは、この超音波信号に応じた信号を発生し、これが受信回路５１２を介してアンプ５１４にて増幅され、そのピークホールド値がピークホールド回路５１５によって検出され、該ピークホールド値がＭＰＵ１に取り込まれることで、ＣＰＵ１ａによって上りの伝搬時間が測定される。この処理が複数回行われ、それらの上りの伝搬時間がＲＡＭ１ｃに格納される。その後、送信回路５１１を超音波振動子５ａが接続されるようにセンサ回路部５１が制御され、上述した上りと同様に複数回の下りの伝搬時間の測定が行われ、それらの下りの伝搬時間もＲＡＭ１ｃに格納される。

ステップＳ１３において、今回のサンプリング時間にサンプリングされた上り及び下りの伝搬時間の平均が上り及び下りの伝搬時間ｔｕ、ｔｄとして算出されてＲＡＭ１ｃに格納され、その後ステップＳ１４において、ＲＡＭ１ｃの伝搬時間ｔｕ及びｔｄと上記（式１）の算術式とに基づいて流速が算出され、その後ステップＳ１５において、算出された流速と上記（式２）の算出式とに基づいて流量（瞬時流量）が算出され、この流量がＲＡＭ１ｃに格納され、その後ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６（ゲインレベル検出手段）において、ゲイン監視部５１６からゲインレベルデータをＲＡＭ１ｃに取り込むことで、アンプ５１４のゲインレベルが検出され、その後、ステップＳ１７において、検出されたゲインレベルがメモリ９の劣化閾値よりも大きいか否かが判定される。ゲインレベルが劣化閾値よりも大きくないと判定された場合は（Ｓ１７でＮ）、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、タイマがタイムアウトしているか否かが判定される。タイムアウトしていないと判定された場合は（Ｓ１８でＮ）、ステップＳ１２に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、タイムアウトしていると判定された場合は（Ｓ１８でＹ）、ステップＳ１１に戻り、一連の処理が繰り返される。

また、ステップＳ１７でゲインレベルが劣化閾値よりも大きいと判定された場合は（Ｓ１７でＹ）、ステップＳ１９（警報情報生成手段）において、アンプ５１４の劣化を警報する警報情報がＲＡＭ１ｃに生成され、ステップＳ２０（警報情報出力手段）において、生成された警報情報は表示部３及び警報部４に出力されることで、表示部３にアンプ５１４の劣化を警報する警報画面が表示されると共に、警報音、音声等による警報が警報部４によって行われ、その後処理を終了する。

以上の説明からも明らかなうように、ガスメータのＣＰＵ１ａが、特許請求の範囲に記載のゲインレベル検出手段、劣化検出手段、警報情報生成手段、及び、警報情報出力手段として機能している。

次に、上述したガスメータの本発明に係る第１の最良の形態における動作（作用）の一例を、以下に説明する。

ガスメータが起動されると、サンプリング時間毎に上り及び下りの伝搬時間を複数回測定し、その平均をサンプリング時間における伝搬時間ｔｕ及びｔｄとなり、その伝搬時間ｔｕ及びｔｄに基づいて流速、流量が算出される。そして、流速、流量を算出した際のアンプ５１４のゲインレベルが検出され、該ゲインレベルと劣化閾値とが比較され、該比較結果に基づいてアンプ５１４の劣化が検出されると、その劣化が表示部３、警報部４等によって警報される。

以上説明したようにガスメータは、アンプ（増幅手段）５１４のゲインレベルの異常を検出するための異常レベルよりも低く設定された劣化閾値をメモリ９に記憶しておき、該劣化閾値と検出したゲインレベルとを比較し、該比較結果からアンプ５１４の劣化を検出したときに警報情報に基づいた警報を行うようにしたことから、ガス事業者等に警報情報を参照させることで、アンプ５１４のゲインレベルが異常となる前にその劣化を認識させることができる。

従って、ガス事業者等は、アンプ（増幅手段）５１４の劣化の影響による計測精度の低下を事前に確認することができるため、アンプ５１４の交換、レベル調整等の早期対応を行うことが可能となり、計測精度の低下を防止することができる。また、消費者にとっては、計測精度の低下による長期的なガスの不通期間の発生が回避される。

［第２の最良の形態］
次に、上述した構成における第２の最良の形態を以下に説明する。この場合、上記ＲＯＭ１ｂは、上述した（式１）及び（式２）の算術式を示すプログラムと、ＣＰＵ１ａを請求項中の流量計測手段、ゲインレベル検出手段、履歴情報生成手段、劣化検出手段、警報情報生成手段、及び、警報情報出力手段としてＣＰＵ１ａを機能させるための各種プログラムを記憶している。

また、メモリ９は、計測した流量と該流量に対応するゲインレベルを示す履歴情報が時系列的に格納される履歴情報格納エリア、予め定められたサンプリング時間内における最大ゲインレベルが格納される最大ゲインレベル格納エリア等の各種エリアを有する。よって、第２の最良の形態では、メモリ９が特許請求の範囲に記載の履歴情報記憶手段として機能している。

次に、上述した構成のガスメータのＣＰＵ１ａが実行するゲイン履歴生成処理の処理概要の一例を、図６のフローチャートを参照して以下に説明する。

ＣＰＵ１ａの起動に応じて図６に示すゲイン履歴生成処理が実行されると、ステップＳ３１において、予め定められたサンプリング時間が経過するとタイムアウトするタイマがスタートされ、その後ステップＳ３２において、サンプリング処理が実行され、その処理が終了するとステップＳ３３に進む。

サンプリング処理は、上述したように、送信回路５１１を超音波振動子５ｂが接続されるようにセンサ回路部５１が制御され、送信回路５１１が通電されることで、超音波信号は被測定ガス中を伝搬し、受信回路５１２に接続された超音波振動子５ｂによって受信される。そして、超音波信号を受信した超音波振動子５ｂは、この超音波信号に応じた信号を発生し、これが受信回路５１２を介してアンプ５１４にて増幅され、そのピークホールド値がピークホールド回路５１５が検出され、ピークホールド値がＭＰＵ１に取り込まれることで、ＣＰＵ１ａによって上りの伝搬時間が測定される。この処理が複数回行われ、それらの上りの伝搬時間がＲＡＭ１ｃに格納される。その後、送信回路５１１を超音波振動子５ａが接続されるようにセンサ回路部５１が制御され、上述した上りと同様に複数回の下りの伝搬時間の測定が行われ、それらの下りの伝搬時間もＲＡＭ１ｃに格納される。

ステップＳ３３において、今回のサンプリング時間にサンプリングされた上り及び下りの伝搬時間の平均が上り及び下りの伝搬時間ｔｕ、ｔｄとして算出されてＲＡＭ１ｃに格納され、その後ステップＳ３４において、ＲＡＭ１ｃの伝搬時間ｔｕ及びｔｄと上記（式１）の算術式とに基づいて流速（瞬時流量）が算出され、その後ステップＳ３５において、算出された流速と上記（式２）の算出式とに基づいて流量が算出され、この流量がＲＡＭ１ｃに格納され、その後ステップＳ３６に進む。よって、ステップＳ３２〜Ｓ３５の一連の処理が請求項中の流量計測手段に相当する。

ステップＳ３６（ゲインレベル検出手段）において、ゲイン監視部５１６からゲインレベルデータをＲＡＭ１ｃに取り込むことで、アンプ５１４のゲインレベルがＲＡＭ１ｃに検出され、その後、ステップＳ３７において、算出した流量は予め定められた規定流量であるか否かが判定される。規定流量ではないと判定された場合は（Ｓ３７でＮ）、ステップＳ４０に進む。一方、規定流量であると判定された場合は（Ｓ３７でＹ）、ステップＳ３８に進む。

ステップＳ３８において、ＲＡＭ１ｃのゲインレベルがメモリ９の最大ゲインレベルよりも大きいか否かが判定される。最大ゲインレベルよりも大きくないと判定された場合は（Ｓ３８でＮ）、ステップＳ４０に進む。一方、最大ゲインレベルよりも大きいと判定された場合は（Ｓ３８でＹ）、ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９において、メモリ９の最大ゲインレベルにＲＡＭ１ｃのゲインレベルが設定されることで最大ゲインレベルが更新され、その後ステップＳ４０において、タイマがタイムアウトしたか否かが判定される。タイムアウトしていないと判定された場合は（Ｓ４０でＮ）、ステップＳ３２に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、タイムアウトしていると判定された場合は（Ｓ４０でＹ）、ステップ４１に進む。

ステップＳ４１（履歴情報生成手段）において、上記規定流量と該規定流量に対応するメモリ９の最大ゲインレベルとを示す履歴情報がＲＡＭ１ｃに生成され、ステップＳ４２において、メモリ９の履歴情報格納エリアに時系列的に追加されて記憶されることで履歴情報が登録され、ステップＳ４３において、メモリ９の最大ゲインレベルがリセットされ、その後ステップＳ４４に進む。

ステップＳ４４において、終了要求を受けたか否かが判定される。終了要求を受けていないと判定された場合は（Ｓ４４でＮ）、ステップＳ３１に戻り、一連の処理が繰り返される。一方、終了要求を受けていると判定された場合は（Ｓ４４でＹ）、処理を終了する。

次に、上述した構成のガスメータのＣＰＵ１ａが実行するゲイン監視処理の処理概要の一例を、図７のフローチャートを参照して以下に説明する。なお、該ゲイン監視処理は上述したゲイン履歴生成処理と実行されている。

ＣＰＵ１ａの起動に応じて図６に示すゲイン監視処理が実行されると、ステップＳ５１において、メモリ９の履歴情報格納エリアに履歴情報が登録されたか否かが判定される。登録されていないと判定された場合は（Ｓ５１でＮ）、この判定処理を繰り返すことで、履歴情報の登録が待たれる。一方、登録されたと判定された場合は（Ｓ５１でＹ）、ステップＳ５２に進む。

ステップＳ５２において、今回登録された履歴情報と前回履歴情報とのゲインレベルの比に基づいて、ゲインレベルが予め定められた変化を検出したか否かが判定される。例えば、ゲインレベルの比が判定値（１．０５等）よりも大きいか否かが判定される。ゲインレベルの変化を検出していないと判定された場合は（Ｓ５２でＮ）、ステップＳ５５に進む。一方、ゲインレベルの変化を検出したと判定された場合は（Ｓ５２でＹ）、ステップＳ５３に進む。

ステップＳ５３において、ＲＡＭ１ｃのゲイン異常カウンタがインクリメントされることで更新され、その後ステップＳ５４において、ゲイン異常カウンタが予め定められた劣化判定値よりも大きいか否かが判定される。劣化判定値よりも大きくないと判定された場合は（Ｓ５４でＮ）、ステップＳ５５において、今回登録された履歴情報が前回履歴情報として設定され、その後ステップＳ５１に戻り、一連の処理が繰り返される。

また、ステップＳ５４で劣化判定値よりも大きい、つまり、アンプ５１４が劣化していると判定された場合は（Ｓ５４でＹ）、ステップＳ５６において、アンプ５１４の劣化を警報する警報情報がＲＡＭ１ｃに生成され、ステップＳ５７（警報情報出力手段）において、生成された警報情報は表示部３及び警報部４に出力されることで、表示部３にアンプ５１４の劣化を警報する警報画面が表示されると共に、警報音、音声等による警報が警報部４によって行われ、その後処理を終了する。

以上の説明からも明らかなように、ステップＳ５２〜Ｓ５４の一連の処理が請求項中の劣化検出手段に相当する。よって、ＣＰＵ１ａが特許請求の範囲に記載の流量計測手段、ゲインレベル検出手段、履歴情報生成手段、劣化検出手段、警報情報生成手段、及び、警報情報出力手段として機能している。

次に、上述したガスメータの本発明に係る第２の最良の形態における動作（作用）の一例を、以下に説明する。

ガスメータが起動されると、サンプリング時間毎に上り及び下りの伝搬時間を複数回測定し、その平均をサンプリング時間における伝搬時間ｔｕ及びｔｄとなり、その伝搬時間ｔｕ及びｔｄに基づいて流速、流量が算出される。そして、流速、流量を算出した際のアンプ５１４のゲインレベルが検出され、該ゲインレベルと対応する流量とを示す履歴情報が生成されてメモリ９の履歴情報格納エリアに記憶される。

そして、今回の履歴情報と前回の履歴情報とのゲインレベルを比較することで、ゲインレベルが変化したか否かが判定される。そして、ゲインレベルが変化していると、ゲイン異常カウンタが更新され、該ゲイン異常カウンタの値よりも大きくなると、警報情報が生成されて出力されることで、アンプ５１４の劣化が表示部３、警報部４等によって警報される。

以上説明したようにガスメータは、流量と該流量に対応するゲインレベルを示す履歴情報としてメモリ９に記憶し、流量が同一の履歴情報に基づいてゲインレベルの劣化を監視し、劣化を検出したときに警報情報を出力するようにしたことから、ガス事業者等に警報情報を参照させることで、アンプ（増幅手段）５１４の劣化を認識させることができる。また、流量が小さいとゲインレベルも低いというように、ゲインレベルは流量によって変化するが、同一の流量に対応するゲインレベルの履歴に基づいて劣化を判定するようにしているので、アンプ５１４のゲインレベルの経年的な変化を正確に捉えることができる。

さらに、履歴情報同士を比較し、ゲインレベルが上昇している場合は、超音波の感度が悪くなっていると判断できることから、この状態が連続して発生している場合に、ガスメータの性能が悪くなる傾向にあると判断して警告することで、計測精度の低下の可能性があることをガス事業者等に認識させることができる。

従って、ガス事業者等は、アンプ（増幅手段）５１４の劣化の影響による計測精度の低下を事前に確認することができるため、アンプ５１４の交換、レベル調整等の早期対応を行うことが可能となり、計測精度の低下を防止することができる。また、消費者にとっては、計測精度の低下による長期的なガスの不通期間の発生が回避される。

なお、上述した第２の最良の形態では、予め定められた流量に対応する前回と今回の履歴情報に基づいてアンプ５１４の劣化を検出する場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、過去の複数の履歴情報と今回の履歴情報に基づいてゲインレベルの変化量、変化パターンを解析して劣化を検出するなど種々異なる実施の形態とすることができる。

本発明に係る流体計測装置及びガスメータの第１基本構成を示す図である。 本発明に係る流体計測装置及びガスメータの第２基本構成を示す図である。 本発明のガスメータの概略構成の一例を示すブロック図である。 図３に示すセンサ回路部及び超音波振動子の構成、並びに超音波振動子の作用を示す説明図である。 図２に示すＣＰＵが実行する流量計測処理の一例を示すフローチャートである。 図２のＣＰＵが実行するゲイン履歴生成処理の一例を示すフローチャートである。 図２のＣＰＵが実行するがイン監視処理の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

４ 警報手段（警報部）
５ 流量センサ（超音波流量センサ）
５ａ 増幅手段（アンプ）
Ｐ１ 流量計測手段（ＣＰＵ）
Ｐ２ ゲインレベル検出手段（ＣＰＵ）
Ｐ３ 履歴情報生成手段（ＣＰＵ）
Ｐ４ 劣化検出手段（ＣＰＵ）
Ｐ５ 警報情報生成手段（ＣＰＵ）
Ｐ６ 警報情報出力手段（ＣＰＵ）

Claims (3)

1. 流体の流れに応じた信号を出力する流量センサと、該流量センサが出力した信号を予め定められたゲインレベルで増幅する増幅手段と、を備え、該増幅手段が増幅した信号に基づいて前記流体の流量を計測する流量計測装置において、
   前記増幅手段のゲインレベルの異常を検出するために予め定められた異常レベルよりも低く設定され、前記増幅手段の劣化を判定する劣化閾値を記憶する劣化閾値記憶手段と、
   前記増幅手段が信号を増幅した前記ゲインレベルを検出するゲインレベル検出手段と、
   前記ゲインレベル検出手段が検出したゲインレベルと前記劣化閾値記憶手段が記憶している劣化閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記増幅手段の劣化を検出する劣化検出手段と、
   前記劣化検出手段が検出した前記増幅手段の劣化を警報する警報情報を生成する警報情報生成手段と、
   前記警報情報生成手段が生成した警報情報を前記警報のために出力する警報情報出力手段と、
   を備えることを特徴とする流体計測装置。
2. 流体の流れに応じた信号を出力する流量センサと、該流量センサが出力した信号を任意に定められたゲインレベルで増幅する増幅手段と、該増幅手段が増幅した信号に基づいて前記流体の流量を計測する流量計測手段と、を備える流体計測装置において、
   前記流体計測手段が計測した流量に対応する前記増幅手段のゲインレベルを検出するゲインレベル検出手段と、
   前記流量計測手段が計測した流量と該流量に対応して前記ゲインレベル検出手段が検出したゲインレベルを示す履歴情報を生成する履歴情報生成手段と、
   前記履歴情報生成手段が生成した履歴情報を時系列的に記憶する履歴情報記憶手段と、
   前記履歴情報記憶手段が記憶している前記流量が同一の履歴情報に基づいて、予め定められた前記ゲインレベルの劣化を検出する劣化検出手段と、
   前記劣化検出手段が検出した前記増幅手段の劣化を警報する警報情報を生成する警報情報生成手段と、
   前記警報情報生成手段が生成した警報情報を前記警報のために出力する警報情報出力手段と、
   を備えることを特徴とする流体計測装置。
3. 請求項１又は２に記載の流体計測装置を備え、該流体計測装置が計測したガスの流量に基づいて前記ガスの使用量を計測するガスメータであって、
   前記流体計測装置の警報情報出力手段が出力した警報情報に基づいて警報を行う警報手段を備える
   ことを特徴とするガスメータ。

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