流量計測装置、流量計測システムおよび流量計測装置用プログラム
【課題】流量計測装置におけるゼロ点補正をより正確なものとし、かつユーザーの流体の不正使用を抑制する。
【解決手段】流量計測装置としてのガスメータ装置１００において、流路１３に沿って計測部１５の下流にバルブ１４が配置される。また、ガスメータ装置１００は、ガスの使用可能量に対応した度数を記憶したＩＣカード３００を読み取り可能なＩＣカードリーダライタ装置３００から度数を受信する。当該度数がゼロのときにおいて、ゼロでない流量を演算した場合、流量演算部２７はユーザーに対し、表示部３４またはブザー３６によって警告を行なう。
【解決手段】流量計測装置としてのガスメータ装置１００において、流路１３に沿って計測部１５の下流にバルブ１４が配置される。また、ガスメータ装置１００は、ガスの使用可能量に対応した度数を記憶したＩＣカード３００を読み取り可能なＩＣカードリーダライタ装置３００から度数を受信する。当該度数がゼロのときにおいて、ゼロでない流量を演算した場合、流量演算部２７はユーザーに対し、表示部３４またはブザー３６によって警告を行なう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスなどの流体の流量を測定する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気体や液体の如き流体の流量や流速を測定する装置には多くの方式が知られている。特にエレクトロニクス技術の進歩により信頼性の高い超音波を利用する流速・流量測定装置の開発が目覚しい。そして超音波を利用した流速・流量測定装置は燃料ガスのメータ（ガスメータ）、工業用計測器、医療用の血流計、海洋や大気中の流速の測定など多方面にわたる活用分野がある。この超音波を利用する流速・流量測定装置には直接超音波を利用する場合のみならず、他の測定原理に基づく測定装置の検出部として間接的に利用する場合がある。
【０００３】
また、超音波利用流速・流量測定装置に限らず流速・流量測定装置には流量センサ、抵抗値センサ、温度センサ、電圧センサなど多くのセンサが利用されている。そしてこれらの電気信号を発信するセンサは、外部の条件に影響されて感度が変化したりすることがある。そのため燃料ガスのメータ等に使用される流量測定装置は僅かな流量変化、例えば３リットル／時のような微小変化でもこれを測定することが要求されている。この様な微小変化を正確に把握することができる為には測定のゼロ点補正を行うことができる測定装置としなければならない。
【０００４】
以上の観点から、特許文献１、特許文献２には、ゼロ点補正実行の是非を所定時間間隔で判断する技術、複数の流路毎に弁を設け、当該弁が閉止されている流路のゼロ値補正を行なう技術が提示されている。
【０００５】
また、流量計測装置、特にガスメータの分野においては、ガスのユーザーから確実にガス料金を収受するためのプリペイドシステムが採用されている（特許文献３参照）。このシステムは、従来の検査、記録、請求という段取りのガス経営方法を改変し、ユーザー預金でガスを購入し自動計量を行い、有効的にガスの盗用、請求不当を防ぐシステムである。ガスを使用する場合、ユーザーはＩＣカード（プリペイドカード）を持ち、ガス経営部門から一定量のガスを購入する。コンピューターガス経営端末は暗証コードによる方法で予約で購入したガスの容量に対応した度数をＩＣカードに書き込む。ユーザーはこのカードをガスメータに挿入してガスを利用できる。予約で購入した度数が少なくなると、ガスメータは警報を鳴らしユーザーにガスの購入を知らせる。購入した度数が無くなると、メータは自動的にガスを遮断し、新たにガスの容量が残っているＩＣカードが挿入された時点で流路を開放しガスの供給を行う。
【特許文献１】特開平８−２７１３０７号公報
【特許文献２】特表００−７０３１２号公報
【特許文献３】特開平９−１８００５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゼロ点補正を行なうに際し、流量計測装置内の圧力を安定させることは正確な補正を行なうためにも重要である。従って、弁を閉止した後の圧力をより安定化させる技術が求められている。
【０００７】
また、プリペイドシステムを採用した流量計測装置においては、ＩＣカードの度数がゼロとなった後でもユーザーが無理にバルブをこじ開けたり、バルブを改造したりするなどしてガスを不正使用する事態が後を絶たない。このような不正使用を防止するための技術も求められている。
【０００８】
本発明はゼロ点補正を容易にかつ正確に実行することの可能な流量計測装置を提供する。また、本発明は流体の使用料金を確実に回収可能とする流量計測装置をも提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、流体が通過する流路と、前記流路内に配置され、前記流路を通過する流体の流速を計測する計測部と、前記流路に沿って前記計測部の下流に配置され、前記流路を開閉する開閉部と、前記計測部によって計測された流体の流速に基づき、流体の流量を演算する流量演算部と、前記開閉部によって前記流路が閉じられているときに、前記計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行うゼロ点補正部と、を備える流量計測装置を提供する。
【００１０】
上記構成においては、開閉部が、計測部の下流側に設けられているため、流量計測装置の内部が負圧になることが防止され得る。従って、当該流量計測装置においては、ゼロ点補正をより正確に実行することが可能となる。
【００１１】
また、流量計測装置には、流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、当該度数がゼロのときにおいて、前記流量演算部がゼロでない流量を演算した場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に設けてもよい。
【００１２】
上記構成において、度数がゼロとなった後にユーザーが流体を不正使用する場合、ユーザーに所定の通知を行なう。このような動作により、ユーザーの不正使用を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、流量計測装置には、流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、当該度数が所定の値になったときにおいて、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に設けてもよい。所定の値としてはゼロでも良い。
【００１４】
上記構成においては、所定の値がゼロでない場合、ユーザーが、度数がゼロになる前に度数を記憶した記憶媒体を購入でき、使用途中でガスの供給が停止されるという不具合を防止することが可能となる。所定の値がゼロである場合、もはやガス供給が不能であることをユーザーに通知することができる。
【００１５】
さらに、前記流路と、前記計測部と、前記開閉部を複数組備え、前記開閉部によって閉止される流路に対応する開閉部を選択する開閉駆動部を更に設け、前記ゼロ点補正部が、前記開閉駆動部によって選択された開閉部の流路が閉じられているときに、当該流路に対応する計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行なうようにしてもよい。
【００１６】
上記構成においては、流体の流れが途切れない装置においても、流体の流量の計測を行うことが可能になる。
【００１７】
また、本発明は、流体の流量を計測する流量計測装置と、流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置と、を備え、前記度数がゼロのときにおいて、前記流量計測装置がゼロでない流量を計測した場合、前記流量計測装置がユーザーに対し所定の通知を行なう流量計測システムを提供する。
【００１８】
上記構成においては、度数がゼロとなった後にユーザーが流体を不正使用する場合、ユーザーに所定の通知を行なう。このような動作により、ユーザーの不正使用を抑制することが可能となる。
【００１９】
前記記憶媒体は、例えばユーザーが予め購入したプリペイドカードである。この場合、本発明は、広く利用されている流体のプリペイドシステムに適用されることとなる。
【００２０】
さらに本発明は、流体の流量を計測する流量計測装置を作動するプログラムであって、流体の使用可能量に対応した度数を読み取る手順と、流体の流量を計測する手順と、読み取られた度数がゼロのときにおいてゼロでない流量が計測された場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう手順と、を前記流量計測装置に実行させるプログラムをも提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、流量計測装置におけるゼロ点補正をより正確にすることが可能になるとともに、ユーザーの流体の不正使用を抑制することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の流量計測装置の実施形態であるガスメータ装置及び当該ガスメータ装置を含むガス料金プリペイドシステムの概要を示すブロック図である。ガス料金プリペイドシステム（流量計測システム）は、ガスメータ装置１００と、ＩＣカード（プリペイドカード）３００を抜き差し可能なＩＣカードリーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置（記憶媒体読取装置）２００とを含む。
【００２３】
ガスメータ装置１００は、図示したように各家庭のガス供給管の入り口部分に設置され、家庭内のガス器具において使用される被計測流体たるガスの流量、使用量を計測するものである。ＩＣカードリーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置２００は、ガスメータ装置１００と有線又は無線通信によって接続され、ユーザーが予め購入したＩＣカード３００からその度数を読み取ると共に、ガスメータ装置１００からガスの使用量を読み取り、当該使用量に相当する度数をＩＣカード３００から差し引くものである。
【００２４】
図２に示されるように、ガスメータ装置１００は、流路１３と、バルブ１４と、計測部１５と、ゼロ点補正部４０と、流量演算部２７と、流量積算部３０と、送受信部３２と、通知部３８と、開閉駆動部４５とを備える。
【００２５】
流路１３は、各家庭のガス供給管に接続された流入路１と、家庭内のガス器具に接続された流出路２との間に設けられている。そして、流路１３の途中には、流路１３を流れるガスの速度（流速）を計測する計測部１５と、流路１３を開閉する開閉部を構成するバルブ１４とが接続されている。バルブ１４は電磁弁やモータ弁等通常の弁装置によって構成されうる。
【００２６】
ゼロ点補正部４０は、バルブ１４によって流路１３が閉じられているときに、計測部１５のゼロ値を検出しゼロ値補正を行う。流量演算部２７は、計測部１５によって計測されたガスの流速と、流路１３の断面積に基づき、ガスの流量を演算する。流量積算部３０は、所定の期間におけるガスの流量の積算値を算出し、蓄積する。送受信部３２は、ＩＣカードリーダライタ装置２００との間で、ケーブル３を介して積算流量等の情報の送受信を行なう。
【００２７】
通知部３８は表示部３４とブザー３６を含む。表示部３４は液晶表示装置等により構成され、種々の情報を視覚可能に表示する。ブザー３６は異常使用時に所定の警告音を発する。表示部３４、ブザー３６両方とも、後述するように、ＩＣカード３００の度数がゼロのときにおいて、流量演算部２７がゼロでない流量を演算したとき、ユーザーに対し所定の通知（警告）を行なう。開閉駆動部４５はバルブ１４を駆動し、流路１３を開閉する。特に開閉駆動部４５は、ゼロ点補正時のタイミングにおいて、バルブ１４を閉じ、流路１３中のガスの流れを遮断する。
【００２８】
図３は、ガスメータ装置１００の計測部１５の一部の構成を示す。図３の白抜矢印Ａは、流路１３においてガス（流体）が流れる方向を示す。計測部１５は、流路１３に設けられた第１振動子２１と第２振動子２２とを含む。第１振動子２１と第２振動子２２とは、流路１３を流れる流体を介して相対するように配置されている。第１振動子２１および第２振動子２２は、超音波信号を送受信する。
【００２９】
図４は、図２、図３に示される計測部１５および計測部１５に接続されたガスメータ装置１００の一部の構成を示すブロック図である。計測部１５は、第１振動子２１と第２振動子２２とに周期的な駆動信号を送出する送信部２３と、受信された超音波信号を増幅する増幅部２４と、増幅部２４から出力される信号と基準信号とを比較する比較部２９と、比較部２９から出力される信号を受け取り、基準信号以上の信号が検出されたとき繰り返し回数を設定し、その設定された繰り返し回数だけ第１振動子２１と第２振動子２２との間で超音波伝達を繰り返す繰り返し部４６と、その繰り返し時に超音波伝達を遅延させる遅延部１０と、計時部２５とを含む。
【００３０】
基準信号以上の信号が増幅部２４から出力されたことが比較部２９によって検出された場合には、比較部２９は、受信信号が到達したことを示す信号を繰り返し部４６に出力する。繰り返し部４６は、比較部２９から出力された信号を受け取り、この信号を受けた回数が予め設定された繰り返し回数に達したか否かを判定する。この信号を受けた回数が予め設定された繰り返し回数に達した場合には、繰り返し部４６は、信号を一定時間だけ遅延させる遅延部１０を介して、送信部２３から超音波信号が送信されるように送信手段２３を制御する。このようにして、送信部２３から超音波信号が繰り返し送信される。
【００３１】
切り替え部２６は、第１振動子２１および第２振動子２２の送受信を切り替える。すなわち、上流側の第１振動子２１が超音波信号を送信し、下流側の第２振動子２２がその超音波信号を受信するという超音波伝達が設定された回数だけ繰り返された後、下流側の第２振動子２２が超音波信号を送信し、上流側の第１振動子２１がその超音波信号を受信するという超音波伝達が設定された回数だけ繰り返される。
【００３２】
計時部２５は、第１振動子２１から第２振動子２２への超音波伝達を設定された回数だけ繰り返すのに要した時間（第１伝達時間）と、第２振動子２２から第１振動子２１への超音波伝達を設定された回数だけ繰り返すのに要した時間（第２伝達時間）とを求め、二つの時間の時間差を求める。計時部２５は、例えば、タイマカウンタである。
【００３３】
流量演算部２７は、計時部２５が求めた流体の速度と、流路１３の断面積に基づいて流量を求める。このように計測部に超音波を用いることにより流体の流れを乱すことなく流量を測定することができる。
【００３４】
バルブ１４が閉止している場合には、流路１３には流体が流れていない。この場合、計測部１５によって計測される流量（流速）は０のはずである。しかし、温度などの外部からの影響や流量演算部２７の温度変化、経年変化等によって計測部１５のゼロ点がずれていることもある。この場合には、計測部１５によって計測される流量は必ずしも０にはならない。
【００３５】
例えば、第１振動子２１、第２振動子２２は温度などの外部からの影響や経年変化などでオフセットが生じてしまうことがある。このため流体が流れていなくても受信信号によっては流れていると誤って検出してしまう場合も想定される。このような現象を防止するためにゼロ点補正部４０が流量の無い時に計測部１５のゼロ点を補正しておく。この操作を行なうことにより次にバルブ１４が開いた時に計測部１５ではすぐに計測操作を行なうことが可能となる。
【００３６】
ゼロ点補正部４０は、流量演算部２７の値に基づいてバルブ１４が閉止している流路１３に設けられている計測部１５のゼロ値を検出しゼロ値補正を行う。このセロ値補正は、例えば、バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値を基本値（流量ゼロの場合の値、すなわちゼロ値）とし、バルブ１４が次に開いた時に計測部１５によって計測された値に対してその基本値を増減することによって達成される。
【００３７】
この際、ゼロ点が大きくずれてしまっている場合等は表示部３４、ブザー３６を用いてユーザーにその異常を知らせることも有効である。さらに送受信部３２やその他外部機器との接続部を利用して外部の管理者に報知するとさらに異常状態の復旧を早く行うことが可能になり有用である。
【００３８】
ゼロ点補正部４０は、例えば、記憶部（図示せず）と増減部（図示せず）とを含む。バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値が基本値（流量ゼロの場合の値、すなわち、ゼロ値）として記憶部に記憶される。増減部は、バルブ１４が次に開き、流路１３に流体が実際に流れた時に計測部１５によって計測された値に対して記憶部に記憶された基本値を増減する。
【００３９】
例えば、バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値（ゼロ値）が５リットルであり、かつ、バルブ１４が次に開成し、流路１３に流体が実際に流れた時に計測部１５によって計測された値が１５リットルである場合には、増減部は、１５−５＝１０という減算を実行する。また、例えば、バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値（ゼロ値）が−５リットルであり、かつ、バルブ１４が次に開成し、流路１３に流体が実際に流れた時に計測部１５によって計測された値が１５リットルである場合には、増減部は、１５−（−５）＝１５＋５＝２０という加算を実行する。
【００４０】
このようにして、ゼロ点補正部４０は、計測部１５のゼロ値を検出し、検出されたゼロ値に基づいて計測部１５によって計測された値を補正するゼロ値補正を行う。
【００４１】
ところで、ゼロ点補正を行なうに際し、ガスメータ装置１００内の圧力を安定化させることは重要であり、バルブ１４を閉止した後の圧力はなるべく安定していることが好ましい。
【００４２】
しかしながら、ガスメータ装置１００内においてバルブ１４が上流側にある場合、残りの下流の空間部分に存在するガスは使用されるため、ガスメータ装置１００の内部は全体として負圧になりやすい。このような状況下ではガスメータ装置１００内部の圧力を安定化させることは難しくなる。そして、ガスの流量（流速）を計測する計測部１５がバルブ１４の下流にあると、ゼロ点補正を正確に実行することは難しくなる。
【００４３】
しかしながら、本発明においては、実施形態に示すようにバルブ１４が、計測部１５の下流側に設けられている。そのため、バルブ１４が閉じられても、計測部１５においてガスが多少なりとも残留することとなり、ガスメータ装置１００の内部が負圧になることが防止され得る。従って、本実施形態のガスメータ装置においては、ゼロ点補正をより正確に実行することが可能となる。
【００４４】
図５は、ＩＣカードリーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置２００のブロック図を示す。ＩＣカードリーダライタ装置２００は、信号送受信部２０９と、度数読み取り部２１０と、度数削減部２１１と、流量遮断判定部２１２と、ＩＣカード挿入部２１３と、制御部２１４とを含む。
【００４５】
信号送受信部２０９は、ガスメータ装置１００の送受信部３２と信号の送受信を行う。度数読み取り部２１０は、ＩＣカード（記憶媒体）３００に書き込まれている度数を読み取り、度数削減部２１１は、ガスの使用量に応じてＩＣカードの度数を削減する。流量遮断判定部２１２は、流量の遮断または開放の判定を行う。ＩＣカード挿入部２１３は、ＩＣカード３００が抜き差しされる部分である。制御部２１４はＩＣカードリーダライタ装置２００の全体制御を行なう。
【００４６】
次にガスのユーザーによる、ＩＣカード３００、ＩＣカードリーダライタ装置２００の使用態様を説明する。
【００４７】
まず、ガスのユーザーはガス会社のショールーム、その他の場所で販売されているＩＣカード３００を購入する。ＩＣカード３００は、予めガスの使用量に対応した度数が書き込まれた記憶媒体であり、いわゆるプリペイドカードである。この度数はガスをどれだけ利用できるかを表すもので、ＩＣカード３００の購入金額によって書き込まれている度数の大きさが異なる。ＩＣカード３００を購入したユーザーが、ＩＣカード３００を自分の家にあるＩＣカードリーダライタ装置２００に挿入することによってガスの利用が可能となる。
【００４８】
ユーザーがＩＣカード３００をＩＣカード挿入部２１３に挿入すると、そのＩＣカード３００に書き込まれている度数を度数読み取り部２１０が読み取る。そして、その読み取られた度数の情報を、信号送受信部２０９がガスメータ装置１００に送る。ガスメータ装置２００の送受信部３２は、度数の情報を受信する。当該受信した度数情報に基づき、開閉駆動部４５はバルブ１４を開け、ガスが流路１３を流れる。この一連の制御により、ガスの使用が可能となる。
【００４９】
上述したように、流路１３を流れるガスの流量はガスメータ装置１００内の流量演算部２７で演算される。そして、演算されたガスの流量は流量積算部３０に送られ、積算される。流量積算部３０で積算された流量は送受信部３２を通じてＩＣカードリーダライタ装置２００に送られる。ＩＣカードリーダライタ装置２００の信号送受信部２０９はガスメータ装置１００から送られてきた流量積算値を受信し、その積算値は度数削減部２１１に送られる。度数削減部２１１はその積算値に基づいて度数読み取り部２１０で読み取った度数を削減する。
【００５０】
つまり、度数削減部２１１は使用したガスの流量に応じて度数残高を減らす。このような動作を繰り返した結果、度数読み取り部２１０が読み取った度数が０になった場合、度数削減部２１１はその旨の信号を流量遮断判定部２１２に出力する。流量遮断判定部２１２は度数削減部２１１からの度数が０になった旨の信号を受け、さらにガスの流れを遮断する旨の信号を信号送受信部２０９がガスメータ装置１００に対して送信する。ガスメータ装置１００の送受信部３２は、ガスを遮断する旨を示す遮断信号をＩＣカードリーダ装置２００から受信すると、その信号を開閉駆動部４５に送る。開閉駆動部４５は、遮断信号を受けて流路１３を閉じ、ガスの流れを遮断する。ユーザーはガスが遮断されガス機器が停止したことを確認することにより、ＩＣカードの度数が０になったことを把握し、新しいＩＣカードをＩＣカードリーダライタ装置２００に挿入する。このようにＩＣカードに予め書き込まれている度数分だけガスを利用できるようにすることで、ガスの盗用を防ぐことができガスの安定供給をすることができる。
【００５１】
一方、ガスが遮断された後でも、ユーザーが無理にバルブをこじ開け、ガスを不正使用する場合がある。このような問題は、特にＩＣカードの如きプリペイドカードを利用したプリペイドシステムのガス供給システムにおいて見られる問題である。
【００５２】
このような不正使用下では、開閉駆動部４５が流路を閉じた後、度数が更新されていないにも拘わらず流量演算部２７が所定量（ゼロではない）のガスの流量を算出する。そこで、流量演算部２７は、警告通知信号を表示部２４及び／またはブザー３６に送る。このとき、表示部２４がガス使用不可である旨のメッセージを表示し、当該ユーザーにガスの使用を停止する旨を促す。また、表示部２４の代わりに、または表示部２４のこのような動作と共に、ブザー３６が、ガス使用不可である旨の警告音を発し、当該ユーザーにガスの使用を停止する旨を促す。このような動作により、ユーザーの不正使用を抑制することが可能となる。
【００５３】
図６は、ガスメータ装置１００及びＩＣカードリーダライタ装置２００を含むガス料金プリペイドシステムの動作を説明するフローチャート図である。ここでは、ＩＣカード３００の度数がゼロとなった後、バルブ１４が不正に開かれ（破壊され）、その後新しいＩＣカード３００がシステムに組み込まれた状況での動作を説明する。
【００５４】
まず、所定のタイミングにおいて、度数読み取り部２１０がＩＣカード３００に書き込まれている度数を読み取る（ステップＳ１０１）。所定のタイミングの例として、ユーザーがＩＣカード３００をＩＣカード挿入部２１３に挿入したときや、ガスメータ装置１００、ＩＣカードリーダライタ装置２００の電源がオンとなったときがある。また、所定の時間間隔で、度数読み取り部２１０がＩＣカード３００に書き込まれている度数を読み取ってもよい。
【００５５】
信号送受信部２０９、送受信部３２を介して送られた度数情報を、開閉駆動部４５が受信し、当該度数がゼロであるか否か判定する（ステップＳ１０２）。度数がゼロでない場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、開閉駆動部４５はバルブ１４の開閉を判定する（ステップＳ１０３）。バルブ１４が開いていると判定した場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、開閉駆動部４５はバルブの状態をそのまま維持し、再びステップＳ１０１に戻って度数情報が読み取られる。一方、バルブ１４が閉じていると判定した場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、開閉駆動部４５はバルブ１４を開き（ステップＳ１０４）、再びステップＳ１０１に戻って度数情報が読み取られる。
【００５６】
ステップＳ１０４で度数がゼロと判定された場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、開閉駆動部４５はバルブ１４の開閉を判定する（ステップＳ１０５）。バルブ１４が開いていると判定した場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、開閉駆動部４５はバルブ１４を閉じる（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０５でバルブ１４が閉じていると判定した場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、開閉駆動部４５はバルブの状態をそのまま維持する。
【００５７】
そして、バルブ１４が閉じられた後、ゼロ点補正部４０は計測部１５のゼロ点補正を行なう（ステップＳ１０７）。しかしながら、バルブ１４が閉じられているにも拘わらず、バルブ１４の破壊などユーザーの不正使用により、計測部１５が何らかのガスの速度（ゼロでない）を検出し、流量演算部２７がゼロでないガス流量を演算すると（ステップＳ１０８）、流量演算部２７は警告通知信号を表示部２４及びブザー３６に送る。そして表示部２４がガス使用不可である旨のメッセージを表示し、ブザー３６が、ガス使用不可である旨の警告音を発する（ステップＳ１０９）。ただし、表示部２４とブザー３６のいずれかのみを動作させてもよい。
【００５８】
ステップＳ１０９における警告通知を受けたにも拘わらず、ユーザーがガスの使用を停止せず、流量演算部２７がガス流量＝０を演算しない場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、表示部２４、ブザー３６は警告を続ける。一方、ステップＳ１０９における警告通知を受け、ユーザーがガス器具の停止などによりガスの使用を停止し、流量演算部２７がガス流量＝０を演算した場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、警告は停止される。
【００５９】
その後、（バルブを破壊した場合はバルブを修理した上で）ユーザーが度数が充填された新しいＩＣカード３００を購入し、ＩＣカード挿入部２１３に挿入すると、当該度数の情報が、度数読み取り部２１０、制御部２１４、信号送受信部２０９を介してガスメータ装置１００に送られ、度数情報を受信した送受信部３２が、当該受信した度数情報をゼロ点補正部４０に送る（ステップＳ１１１）。ゼロでない度数を受信したゼロ点補正部４０は再び計測部１５のゼロ点補正を行う（ステップＳ１１２）。その後、開閉駆動部４５がバルブ１４を開く（ステップＳ１０４）。これによりガスが再び流路１３を流れるようになる。その後ステップＳ１０１以降の制御が再び続行される。
【００６０】
上述した手順をガスメータ装置１００に実行させるプログラムも本発明に含まれる。このようなプログラムは、ガスメータ装置１００の全体を制御する図示せぬ制御部の記憶領域などに記憶されている。
【００６１】
また、上述の実施形態では、単一の流路１３に対し、単一の計測部１５、バルブ１４が設けられている。ただし、ガスメータ装置１００には複数組の流路、計測部、バルブを設けることができる。図７はそのような例を示し、ガスメータ装置１００は、３本の流路１３（１３ａ〜１３ｃ）と流路１３に設けられているバルブ１４（１４ａ〜１４ｃ）と計測部１５（１５ａ〜１５ｃ）とを有している。流路１３ａにはバルブ１４ａと計測部１５ａとが取り付けられている。流路１３ｂにはバルブ１４ｂと計測部１５ｂとが取り付けられている。流路１３ｃにはバルブ１４ｃと計測部１５ｃとが取り付けられている。そして、開閉駆動部４５は、バルブ１４ａ〜１４ｃを各々個別に開閉することが可能である。尚、流量演算部２７、ゼロ点補正部４０、開閉駆動部４５以外の部分の図示は省略されている。
【００６２】
複数の流路１３ａ〜１３ｃのすべてを開くことにより大流量の流体を流すことが可能となり、かつそれを計測することが可能となる。複数の流路１３ａ〜１３ｃのうち１つの流路のみを開くことにより小流量の流体を流すことが可能である。このように、開閉駆動部４５により個々に開閉することが可能な複数のバルブ１４ａ〜１４ｃを用いることによって流量等に応じた流路選択を容易にし流量域の広い範囲で計測を可能にできる。
【００６３】
なお、流路１３は均等な断面積の流路を複数本組み合わせることで汎用性を高めメンテナンスを容易にしてもよいし、また断面積を異なるようにし流量等によってその流路の最適な選択を行う構成としてもよい。本発明では流路を３本としているが別に取りたてて数字に意味があるわけでもない。２本以上であれば何本でも良い。
【００６４】
流量演算部２７は、計測部１５ａ〜１５ｃによって流路ごとに計測された流量を合計する演算を行う。流量演算部２７によって求められる総合流量をＱ、バルブ１４が開成している流路１３ａ、１３ｂ、１３ｃに設置した計測部１５ａ、１５ｂ、１５ｃによって求められる流量をそれぞれｑa、ｑb、ｑcとすると、Ｑ＝ｑa＋ｑb＋ｑc＝Σｑである。
【００６５】
閉止される流路１３、及び対応するバルブ１４の選択は、開閉駆動部４５が行なう。開閉駆動部４５がバルブ１４ａを閉止している場合には、流路１３ａには流体が流れていない。このため計測部１５ａで流体流量を計測しても本来の流量計測に支障はない。従って、ガスなどの流体の流れが途切れない装置においても、流体の流量の計測を行うことが可能になる。このためこの流路を開放するときには測定系の安定度が良く、ゼロ点のずれのない計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００６６】
尚、上記説明では計測部に超音波素子を用いているが、これに限定するものでは無い。たとえば計測部として、流路に設けられた電力を駆動源とする発熱部と流量によって生じる温度変化を検出する少なくとも１つ以上の感温部と、前記感温部の信号変化に基づいて流量を算出する流量演算部とを備えるようにしても同様の流量計測が可能である。
【００６７】
また、図６の制御の例では、ＩＣカード３００の度数がゼロとなり（ステップＳ１０２）、かつ流量がゼロでない場合（ステップＳ１０８）、所定の警告通知を行なうこととした（ステップＳ１０９）。しかしながら、度数がゼロでかつ流量がゼロでないときに初めて通知を行なうことは必須ではなく、単に度数が所定の値（以下）になったときにおいて、ユーザーに対し所定の通知を行なってもよい。所定の値がゼロでない場合、ユーザーは、度数がゼロになる前に度数を記憶した記憶媒体を購入でき、使用途中でガスの供給が停止されるという不具合を防止することが可能となる。所定の値がゼロである場合、もはやガス供給が不能であることをユーザーに通知することができる。
【００６８】
上述した流量計測装置の実施形態としてガスメータ装置を例に挙げたが、本発明は、ガス以外の他の流体の流量計測装置にも適用可能である。また、実施形態ではガスメータ装置とＩＣカードリーダライタ装置は各々別体の装置として構成したが、両者を一体の装置に構成することも可能である。この場合ケーブル３は不要となる。また、ケーブル３を用いた有線通信のかわりに、各種方式の無線通信を用いることもできる。
【００６９】
本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ゼロ点補正を容易にかつ正確に実行することが可能であり、流体の使用料金を確実に回収可能とする流量計測装置の実現を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態のガスメータ装置を含むガス料金プリペイドシステムの概要を示すブロック図
【図２】ガスメータ装置の構成を示すブロック図
【図３】ガスメータ装置の計測部の構成を模式的に示す図
【図４】ガスメータ装置の計測部および他の部分の構成を示すブロック図
【図５】ＩＣカードリーダライタ装置の構成を示すブロック図。
【図６】ガス料金プリペイドシステムの動作を説明するフローチャート図
【図７】複数の流路をもつガスメータ装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７２】
１３ 流路
１４ バルブ
１５ 計測部
２７ 流量演算部
３０ 流量積算部
３２ 送受信部
３４ 表示部
３６ ブザー
４０ ゼロ点補正部
４５ 開閉駆動部
１００ ガスメータ装置
２００ ＩＣカードリーダライタ装置
２０９ 信号送受信部
２１０ 度数読み取り部
２１１ 度数削減部
２１２ 流量遮断判定部
２１３ ＩＣカード挿入部
２１４ 制御部
３００ ＩＣカード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスなどの流体の流量を測定する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気体や液体の如き流体の流量や流速を測定する装置には多くの方式が知られている。特にエレクトロニクス技術の進歩により信頼性の高い超音波を利用する流速・流量測定装置の開発が目覚しい。そして超音波を利用した流速・流量測定装置は燃料ガスのメータ（ガスメータ）、工業用計測器、医療用の血流計、海洋や大気中の流速の測定など多方面にわたる活用分野がある。この超音波を利用する流速・流量測定装置には直接超音波を利用する場合のみならず、他の測定原理に基づく測定装置の検出部として間接的に利用する場合がある。
【０００３】
また、超音波利用流速・流量測定装置に限らず流速・流量測定装置には流量センサ、抵抗値センサ、温度センサ、電圧センサなど多くのセンサが利用されている。そしてこれらの電気信号を発信するセンサは、外部の条件に影響されて感度が変化したりすることがある。そのため燃料ガスのメータ等に使用される流量測定装置は僅かな流量変化、例えば３リットル／時のような微小変化でもこれを測定することが要求されている。この様な微小変化を正確に把握することができる為には測定のゼロ点補正を行うことができる測定装置としなければならない。
【０００４】
以上の観点から、特許文献１、特許文献２には、ゼロ点補正実行の是非を所定時間間隔で判断する技術、複数の流路毎に弁を設け、当該弁が閉止されている流路のゼロ値補正を行なう技術が提示されている。
【０００５】
また、流量計測装置、特にガスメータの分野においては、ガスのユーザーから確実にガス料金を収受するためのプリペイドシステムが採用されている（特許文献３参照）。このシステムは、従来の検査、記録、請求という段取りのガス経営方法を改変し、ユーザー預金でガスを購入し自動計量を行い、有効的にガスの盗用、請求不当を防ぐシステムである。ガスを使用する場合、ユーザーはＩＣカード（プリペイドカード）を持ち、ガス経営部門から一定量のガスを購入する。コンピューターガス経営端末は暗証コードによる方法で予約で購入したガスの容量に対応した度数をＩＣカードに書き込む。ユーザーはこのカードをガスメータに挿入してガスを利用できる。予約で購入した度数が少なくなると、ガスメータは警報を鳴らしユーザーにガスの購入を知らせる。購入した度数が無くなると、メータは自動的にガスを遮断し、新たにガスの容量が残っているＩＣカードが挿入された時点で流路を開放しガスの供給を行う。
【特許文献１】特開平８−２７１３０７号公報
【特許文献２】特表００−７０３１２号公報
【特許文献３】特開平９−１８００５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゼロ点補正を行なうに際し、流量計測装置内の圧力を安定させることは正確な補正を行なうためにも重要である。従って、弁を閉止した後の圧力をより安定化させる技術が求められている。
【０００７】
また、プリペイドシステムを採用した流量計測装置においては、ＩＣカードの度数がゼロとなった後でもユーザーが無理にバルブをこじ開けたり、バルブを改造したりするなどしてガスを不正使用する事態が後を絶たない。このような不正使用を防止するための技術も求められている。
【０００８】
本発明はゼロ点補正を容易にかつ正確に実行することの可能な流量計測装置を提供する。また、本発明は流体の使用料金を確実に回収可能とする流量計測装置をも提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、流体が通過する流路と、前記流路内に配置され、前記流路を通過する流体の流速を計測する計測部と、前記流路に沿って前記計測部の下流に配置され、前記流路を開閉する開閉部と、前記計測部によって計測された流体の流速に基づき、流体の流量を演算する流量演算部と、前記開閉部によって前記流路が閉じられているときに、前記計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行うゼロ点補正部と、を備える流量計測装置を提供する。
【００１０】
上記構成においては、開閉部が、計測部の下流側に設けられているため、流量計測装置の内部が負圧になることが防止され得る。従って、当該流量計測装置においては、ゼロ点補正をより正確に実行することが可能となる。
【００１１】
また、流量計測装置には、流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、当該度数がゼロのときにおいて、前記流量演算部がゼロでない流量を演算した場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に設けてもよい。
【００１２】
上記構成において、度数がゼロとなった後にユーザーが流体を不正使用する場合、ユーザーに所定の通知を行なう。このような動作により、ユーザーの不正使用を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、流量計測装置には、流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、当該度数が所定の値になったときにおいて、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に設けてもよい。所定の値としてはゼロでも良い。
【００１４】
上記構成においては、所定の値がゼロでない場合、ユーザーが、度数がゼロになる前に度数を記憶した記憶媒体を購入でき、使用途中でガスの供給が停止されるという不具合を防止することが可能となる。所定の値がゼロである場合、もはやガス供給が不能であることをユーザーに通知することができる。
【００１５】
さらに、前記流路と、前記計測部と、前記開閉部を複数組備え、前記開閉部によって閉止される流路に対応する開閉部を選択する開閉駆動部を更に設け、前記ゼロ点補正部が、前記開閉駆動部によって選択された開閉部の流路が閉じられているときに、当該流路に対応する計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行なうようにしてもよい。
【００１６】
上記構成においては、流体の流れが途切れない装置においても、流体の流量の計測を行うことが可能になる。
【００１７】
また、本発明は、流体の流量を計測する流量計測装置と、流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置と、を備え、前記度数がゼロのときにおいて、前記流量計測装置がゼロでない流量を計測した場合、前記流量計測装置がユーザーに対し所定の通知を行なう流量計測システムを提供する。
【００１８】
上記構成においては、度数がゼロとなった後にユーザーが流体を不正使用する場合、ユーザーに所定の通知を行なう。このような動作により、ユーザーの不正使用を抑制することが可能となる。
【００１９】
前記記憶媒体は、例えばユーザーが予め購入したプリペイドカードである。この場合、本発明は、広く利用されている流体のプリペイドシステムに適用されることとなる。
【００２０】
さらに本発明は、流体の流量を計測する流量計測装置を作動するプログラムであって、流体の使用可能量に対応した度数を読み取る手順と、流体の流量を計測する手順と、読み取られた度数がゼロのときにおいてゼロでない流量が計測された場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう手順と、を前記流量計測装置に実行させるプログラムをも提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、流量計測装置におけるゼロ点補正をより正確にすることが可能になるとともに、ユーザーの流体の不正使用を抑制することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の流量計測装置の実施形態であるガスメータ装置及び当該ガスメータ装置を含むガス料金プリペイドシステムの概要を示すブロック図である。ガス料金プリペイドシステム（流量計測システム）は、ガスメータ装置１００と、ＩＣカード（プリペイドカード）３００を抜き差し可能なＩＣカードリーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置（記憶媒体読取装置）２００とを含む。
【００２３】
ガスメータ装置１００は、図示したように各家庭のガス供給管の入り口部分に設置され、家庭内のガス器具において使用される被計測流体たるガスの流量、使用量を計測するものである。ＩＣカードリーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置２００は、ガスメータ装置１００と有線又は無線通信によって接続され、ユーザーが予め購入したＩＣカード３００からその度数を読み取ると共に、ガスメータ装置１００からガスの使用量を読み取り、当該使用量に相当する度数をＩＣカード３００から差し引くものである。
【００２４】
図２に示されるように、ガスメータ装置１００は、流路１３と、バルブ１４と、計測部１５と、ゼロ点補正部４０と、流量演算部２７と、流量積算部３０と、送受信部３２と、通知部３８と、開閉駆動部４５とを備える。
【００２５】
流路１３は、各家庭のガス供給管に接続された流入路１と、家庭内のガス器具に接続された流出路２との間に設けられている。そして、流路１３の途中には、流路１３を流れるガスの速度（流速）を計測する計測部１５と、流路１３を開閉する開閉部を構成するバルブ１４とが接続されている。バルブ１４は電磁弁やモータ弁等通常の弁装置によって構成されうる。
【００２６】
ゼロ点補正部４０は、バルブ１４によって流路１３が閉じられているときに、計測部１５のゼロ値を検出しゼロ値補正を行う。流量演算部２７は、計測部１５によって計測されたガスの流速と、流路１３の断面積に基づき、ガスの流量を演算する。流量積算部３０は、所定の期間におけるガスの流量の積算値を算出し、蓄積する。送受信部３２は、ＩＣカードリーダライタ装置２００との間で、ケーブル３を介して積算流量等の情報の送受信を行なう。
【００２７】
通知部３８は表示部３４とブザー３６を含む。表示部３４は液晶表示装置等により構成され、種々の情報を視覚可能に表示する。ブザー３６は異常使用時に所定の警告音を発する。表示部３４、ブザー３６両方とも、後述するように、ＩＣカード３００の度数がゼロのときにおいて、流量演算部２７がゼロでない流量を演算したとき、ユーザーに対し所定の通知（警告）を行なう。開閉駆動部４５はバルブ１４を駆動し、流路１３を開閉する。特に開閉駆動部４５は、ゼロ点補正時のタイミングにおいて、バルブ１４を閉じ、流路１３中のガスの流れを遮断する。
【００２８】
図３は、ガスメータ装置１００の計測部１５の一部の構成を示す。図３の白抜矢印Ａは、流路１３においてガス（流体）が流れる方向を示す。計測部１５は、流路１３に設けられた第１振動子２１と第２振動子２２とを含む。第１振動子２１と第２振動子２２とは、流路１３を流れる流体を介して相対するように配置されている。第１振動子２１および第２振動子２２は、超音波信号を送受信する。
【００２９】
図４は、図２、図３に示される計測部１５および計測部１５に接続されたガスメータ装置１００の一部の構成を示すブロック図である。計測部１５は、第１振動子２１と第２振動子２２とに周期的な駆動信号を送出する送信部２３と、受信された超音波信号を増幅する増幅部２４と、増幅部２４から出力される信号と基準信号とを比較する比較部２９と、比較部２９から出力される信号を受け取り、基準信号以上の信号が検出されたとき繰り返し回数を設定し、その設定された繰り返し回数だけ第１振動子２１と第２振動子２２との間で超音波伝達を繰り返す繰り返し部４６と、その繰り返し時に超音波伝達を遅延させる遅延部１０と、計時部２５とを含む。
【００３０】
基準信号以上の信号が増幅部２４から出力されたことが比較部２９によって検出された場合には、比較部２９は、受信信号が到達したことを示す信号を繰り返し部４６に出力する。繰り返し部４６は、比較部２９から出力された信号を受け取り、この信号を受けた回数が予め設定された繰り返し回数に達したか否かを判定する。この信号を受けた回数が予め設定された繰り返し回数に達した場合には、繰り返し部４６は、信号を一定時間だけ遅延させる遅延部１０を介して、送信部２３から超音波信号が送信されるように送信手段２３を制御する。このようにして、送信部２３から超音波信号が繰り返し送信される。
【００３１】
切り替え部２６は、第１振動子２１および第２振動子２２の送受信を切り替える。すなわち、上流側の第１振動子２１が超音波信号を送信し、下流側の第２振動子２２がその超音波信号を受信するという超音波伝達が設定された回数だけ繰り返された後、下流側の第２振動子２２が超音波信号を送信し、上流側の第１振動子２１がその超音波信号を受信するという超音波伝達が設定された回数だけ繰り返される。
【００３２】
計時部２５は、第１振動子２１から第２振動子２２への超音波伝達を設定された回数だけ繰り返すのに要した時間（第１伝達時間）と、第２振動子２２から第１振動子２１への超音波伝達を設定された回数だけ繰り返すのに要した時間（第２伝達時間）とを求め、二つの時間の時間差を求める。計時部２５は、例えば、タイマカウンタである。
【００３３】
流量演算部２７は、計時部２５が求めた流体の速度と、流路１３の断面積に基づいて流量を求める。このように計測部に超音波を用いることにより流体の流れを乱すことなく流量を測定することができる。
【００３４】
バルブ１４が閉止している場合には、流路１３には流体が流れていない。この場合、計測部１５によって計測される流量（流速）は０のはずである。しかし、温度などの外部からの影響や流量演算部２７の温度変化、経年変化等によって計測部１５のゼロ点がずれていることもある。この場合には、計測部１５によって計測される流量は必ずしも０にはならない。
【００３５】
例えば、第１振動子２１、第２振動子２２は温度などの外部からの影響や経年変化などでオフセットが生じてしまうことがある。このため流体が流れていなくても受信信号によっては流れていると誤って検出してしまう場合も想定される。このような現象を防止するためにゼロ点補正部４０が流量の無い時に計測部１５のゼロ点を補正しておく。この操作を行なうことにより次にバルブ１４が開いた時に計測部１５ではすぐに計測操作を行なうことが可能となる。
【００３６】
ゼロ点補正部４０は、流量演算部２７の値に基づいてバルブ１４が閉止している流路１３に設けられている計測部１５のゼロ値を検出しゼロ値補正を行う。このセロ値補正は、例えば、バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値を基本値（流量ゼロの場合の値、すなわちゼロ値）とし、バルブ１４が次に開いた時に計測部１５によって計測された値に対してその基本値を増減することによって達成される。
【００３７】
この際、ゼロ点が大きくずれてしまっている場合等は表示部３４、ブザー３６を用いてユーザーにその異常を知らせることも有効である。さらに送受信部３２やその他外部機器との接続部を利用して外部の管理者に報知するとさらに異常状態の復旧を早く行うことが可能になり有用である。
【００３８】
ゼロ点補正部４０は、例えば、記憶部（図示せず）と増減部（図示せず）とを含む。バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値が基本値（流量ゼロの場合の値、すなわち、ゼロ値）として記憶部に記憶される。増減部は、バルブ１４が次に開き、流路１３に流体が実際に流れた時に計測部１５によって計測された値に対して記憶部に記憶された基本値を増減する。
【００３９】
例えば、バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値（ゼロ値）が５リットルであり、かつ、バルブ１４が次に開成し、流路１３に流体が実際に流れた時に計測部１５によって計測された値が１５リットルである場合には、増減部は、１５−５＝１０という減算を実行する。また、例えば、バルブ１４を閉止した状態において計測部１５によって計測された値（ゼロ値）が−５リットルであり、かつ、バルブ１４が次に開成し、流路１３に流体が実際に流れた時に計測部１５によって計測された値が１５リットルである場合には、増減部は、１５−（−５）＝１５＋５＝２０という加算を実行する。
【００４０】
このようにして、ゼロ点補正部４０は、計測部１５のゼロ値を検出し、検出されたゼロ値に基づいて計測部１５によって計測された値を補正するゼロ値補正を行う。
【００４１】
ところで、ゼロ点補正を行なうに際し、ガスメータ装置１００内の圧力を安定化させることは重要であり、バルブ１４を閉止した後の圧力はなるべく安定していることが好ましい。
【００４２】
しかしながら、ガスメータ装置１００内においてバルブ１４が上流側にある場合、残りの下流の空間部分に存在するガスは使用されるため、ガスメータ装置１００の内部は全体として負圧になりやすい。このような状況下ではガスメータ装置１００内部の圧力を安定化させることは難しくなる。そして、ガスの流量（流速）を計測する計測部１５がバルブ１４の下流にあると、ゼロ点補正を正確に実行することは難しくなる。
【００４３】
しかしながら、本発明においては、実施形態に示すようにバルブ１４が、計測部１５の下流側に設けられている。そのため、バルブ１４が閉じられても、計測部１５においてガスが多少なりとも残留することとなり、ガスメータ装置１００の内部が負圧になることが防止され得る。従って、本実施形態のガスメータ装置においては、ゼロ点補正をより正確に実行することが可能となる。
【００４４】
図５は、ＩＣカードリーダライタ（Ｒ／Ｗ）装置２００のブロック図を示す。ＩＣカードリーダライタ装置２００は、信号送受信部２０９と、度数読み取り部２１０と、度数削減部２１１と、流量遮断判定部２１２と、ＩＣカード挿入部２１３と、制御部２１４とを含む。
【００４５】
信号送受信部２０９は、ガスメータ装置１００の送受信部３２と信号の送受信を行う。度数読み取り部２１０は、ＩＣカード（記憶媒体）３００に書き込まれている度数を読み取り、度数削減部２１１は、ガスの使用量に応じてＩＣカードの度数を削減する。流量遮断判定部２１２は、流量の遮断または開放の判定を行う。ＩＣカード挿入部２１３は、ＩＣカード３００が抜き差しされる部分である。制御部２１４はＩＣカードリーダライタ装置２００の全体制御を行なう。
【００４６】
次にガスのユーザーによる、ＩＣカード３００、ＩＣカードリーダライタ装置２００の使用態様を説明する。
【００４７】
まず、ガスのユーザーはガス会社のショールーム、その他の場所で販売されているＩＣカード３００を購入する。ＩＣカード３００は、予めガスの使用量に対応した度数が書き込まれた記憶媒体であり、いわゆるプリペイドカードである。この度数はガスをどれだけ利用できるかを表すもので、ＩＣカード３００の購入金額によって書き込まれている度数の大きさが異なる。ＩＣカード３００を購入したユーザーが、ＩＣカード３００を自分の家にあるＩＣカードリーダライタ装置２００に挿入することによってガスの利用が可能となる。
【００４８】
ユーザーがＩＣカード３００をＩＣカード挿入部２１３に挿入すると、そのＩＣカード３００に書き込まれている度数を度数読み取り部２１０が読み取る。そして、その読み取られた度数の情報を、信号送受信部２０９がガスメータ装置１００に送る。ガスメータ装置２００の送受信部３２は、度数の情報を受信する。当該受信した度数情報に基づき、開閉駆動部４５はバルブ１４を開け、ガスが流路１３を流れる。この一連の制御により、ガスの使用が可能となる。
【００４９】
上述したように、流路１３を流れるガスの流量はガスメータ装置１００内の流量演算部２７で演算される。そして、演算されたガスの流量は流量積算部３０に送られ、積算される。流量積算部３０で積算された流量は送受信部３２を通じてＩＣカードリーダライタ装置２００に送られる。ＩＣカードリーダライタ装置２００の信号送受信部２０９はガスメータ装置１００から送られてきた流量積算値を受信し、その積算値は度数削減部２１１に送られる。度数削減部２１１はその積算値に基づいて度数読み取り部２１０で読み取った度数を削減する。
【００５０】
つまり、度数削減部２１１は使用したガスの流量に応じて度数残高を減らす。このような動作を繰り返した結果、度数読み取り部２１０が読み取った度数が０になった場合、度数削減部２１１はその旨の信号を流量遮断判定部２１２に出力する。流量遮断判定部２１２は度数削減部２１１からの度数が０になった旨の信号を受け、さらにガスの流れを遮断する旨の信号を信号送受信部２０９がガスメータ装置１００に対して送信する。ガスメータ装置１００の送受信部３２は、ガスを遮断する旨を示す遮断信号をＩＣカードリーダ装置２００から受信すると、その信号を開閉駆動部４５に送る。開閉駆動部４５は、遮断信号を受けて流路１３を閉じ、ガスの流れを遮断する。ユーザーはガスが遮断されガス機器が停止したことを確認することにより、ＩＣカードの度数が０になったことを把握し、新しいＩＣカードをＩＣカードリーダライタ装置２００に挿入する。このようにＩＣカードに予め書き込まれている度数分だけガスを利用できるようにすることで、ガスの盗用を防ぐことができガスの安定供給をすることができる。
【００５１】
一方、ガスが遮断された後でも、ユーザーが無理にバルブをこじ開け、ガスを不正使用する場合がある。このような問題は、特にＩＣカードの如きプリペイドカードを利用したプリペイドシステムのガス供給システムにおいて見られる問題である。
【００５２】
このような不正使用下では、開閉駆動部４５が流路を閉じた後、度数が更新されていないにも拘わらず流量演算部２７が所定量（ゼロではない）のガスの流量を算出する。そこで、流量演算部２７は、警告通知信号を表示部２４及び／またはブザー３６に送る。このとき、表示部２４がガス使用不可である旨のメッセージを表示し、当該ユーザーにガスの使用を停止する旨を促す。また、表示部２４の代わりに、または表示部２４のこのような動作と共に、ブザー３６が、ガス使用不可である旨の警告音を発し、当該ユーザーにガスの使用を停止する旨を促す。このような動作により、ユーザーの不正使用を抑制することが可能となる。
【００５３】
図６は、ガスメータ装置１００及びＩＣカードリーダライタ装置２００を含むガス料金プリペイドシステムの動作を説明するフローチャート図である。ここでは、ＩＣカード３００の度数がゼロとなった後、バルブ１４が不正に開かれ（破壊され）、その後新しいＩＣカード３００がシステムに組み込まれた状況での動作を説明する。
【００５４】
まず、所定のタイミングにおいて、度数読み取り部２１０がＩＣカード３００に書き込まれている度数を読み取る（ステップＳ１０１）。所定のタイミングの例として、ユーザーがＩＣカード３００をＩＣカード挿入部２１３に挿入したときや、ガスメータ装置１００、ＩＣカードリーダライタ装置２００の電源がオンとなったときがある。また、所定の時間間隔で、度数読み取り部２１０がＩＣカード３００に書き込まれている度数を読み取ってもよい。
【００５５】
信号送受信部２０９、送受信部３２を介して送られた度数情報を、開閉駆動部４５が受信し、当該度数がゼロであるか否か判定する（ステップＳ１０２）。度数がゼロでない場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、開閉駆動部４５はバルブ１４の開閉を判定する（ステップＳ１０３）。バルブ１４が開いていると判定した場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、開閉駆動部４５はバルブの状態をそのまま維持し、再びステップＳ１０１に戻って度数情報が読み取られる。一方、バルブ１４が閉じていると判定した場合（ステップＳ１０３；ＮＯ）、開閉駆動部４５はバルブ１４を開き（ステップＳ１０４）、再びステップＳ１０１に戻って度数情報が読み取られる。
【００５６】
ステップＳ１０４で度数がゼロと判定された場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、開閉駆動部４５はバルブ１４の開閉を判定する（ステップＳ１０５）。バルブ１４が開いていると判定した場合（ステップＳ１０５；ＮＯ）、開閉駆動部４５はバルブ１４を閉じる（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０５でバルブ１４が閉じていると判定した場合（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、開閉駆動部４５はバルブの状態をそのまま維持する。
【００５７】
そして、バルブ１４が閉じられた後、ゼロ点補正部４０は計測部１５のゼロ点補正を行なう（ステップＳ１０７）。しかしながら、バルブ１４が閉じられているにも拘わらず、バルブ１４の破壊などユーザーの不正使用により、計測部１５が何らかのガスの速度（ゼロでない）を検出し、流量演算部２７がゼロでないガス流量を演算すると（ステップＳ１０８）、流量演算部２７は警告通知信号を表示部２４及びブザー３６に送る。そして表示部２４がガス使用不可である旨のメッセージを表示し、ブザー３６が、ガス使用不可である旨の警告音を発する（ステップＳ１０９）。ただし、表示部２４とブザー３６のいずれかのみを動作させてもよい。
【００５８】
ステップＳ１０９における警告通知を受けたにも拘わらず、ユーザーがガスの使用を停止せず、流量演算部２７がガス流量＝０を演算しない場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、表示部２４、ブザー３６は警告を続ける。一方、ステップＳ１０９における警告通知を受け、ユーザーがガス器具の停止などによりガスの使用を停止し、流量演算部２７がガス流量＝０を演算した場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、警告は停止される。
【００５９】
その後、（バルブを破壊した場合はバルブを修理した上で）ユーザーが度数が充填された新しいＩＣカード３００を購入し、ＩＣカード挿入部２１３に挿入すると、当該度数の情報が、度数読み取り部２１０、制御部２１４、信号送受信部２０９を介してガスメータ装置１００に送られ、度数情報を受信した送受信部３２が、当該受信した度数情報をゼロ点補正部４０に送る（ステップＳ１１１）。ゼロでない度数を受信したゼロ点補正部４０は再び計測部１５のゼロ点補正を行う（ステップＳ１１２）。その後、開閉駆動部４５がバルブ１４を開く（ステップＳ１０４）。これによりガスが再び流路１３を流れるようになる。その後ステップＳ１０１以降の制御が再び続行される。
【００６０】
上述した手順をガスメータ装置１００に実行させるプログラムも本発明に含まれる。このようなプログラムは、ガスメータ装置１００の全体を制御する図示せぬ制御部の記憶領域などに記憶されている。
【００６１】
また、上述の実施形態では、単一の流路１３に対し、単一の計測部１５、バルブ１４が設けられている。ただし、ガスメータ装置１００には複数組の流路、計測部、バルブを設けることができる。図７はそのような例を示し、ガスメータ装置１００は、３本の流路１３（１３ａ〜１３ｃ）と流路１３に設けられているバルブ１４（１４ａ〜１４ｃ）と計測部１５（１５ａ〜１５ｃ）とを有している。流路１３ａにはバルブ１４ａと計測部１５ａとが取り付けられている。流路１３ｂにはバルブ１４ｂと計測部１５ｂとが取り付けられている。流路１３ｃにはバルブ１４ｃと計測部１５ｃとが取り付けられている。そして、開閉駆動部４５は、バルブ１４ａ〜１４ｃを各々個別に開閉することが可能である。尚、流量演算部２７、ゼロ点補正部４０、開閉駆動部４５以外の部分の図示は省略されている。
【００６２】
複数の流路１３ａ〜１３ｃのすべてを開くことにより大流量の流体を流すことが可能となり、かつそれを計測することが可能となる。複数の流路１３ａ〜１３ｃのうち１つの流路のみを開くことにより小流量の流体を流すことが可能である。このように、開閉駆動部４５により個々に開閉することが可能な複数のバルブ１４ａ〜１４ｃを用いることによって流量等に応じた流路選択を容易にし流量域の広い範囲で計測を可能にできる。
【００６３】
なお、流路１３は均等な断面積の流路を複数本組み合わせることで汎用性を高めメンテナンスを容易にしてもよいし、また断面積を異なるようにし流量等によってその流路の最適な選択を行う構成としてもよい。本発明では流路を３本としているが別に取りたてて数字に意味があるわけでもない。２本以上であれば何本でも良い。
【００６４】
流量演算部２７は、計測部１５ａ〜１５ｃによって流路ごとに計測された流量を合計する演算を行う。流量演算部２７によって求められる総合流量をＱ、バルブ１４が開成している流路１３ａ、１３ｂ、１３ｃに設置した計測部１５ａ、１５ｂ、１５ｃによって求められる流量をそれぞれｑa、ｑb、ｑcとすると、Ｑ＝ｑa＋ｑb＋ｑc＝Σｑである。
【００６５】
閉止される流路１３、及び対応するバルブ１４の選択は、開閉駆動部４５が行なう。開閉駆動部４５がバルブ１４ａを閉止している場合には、流路１３ａには流体が流れていない。このため計測部１５ａで流体流量を計測しても本来の流量計測に支障はない。従って、ガスなどの流体の流れが途切れない装置においても、流体の流量の計測を行うことが可能になる。このためこの流路を開放するときには測定系の安定度が良く、ゼロ点のずれのない計測を可能にし、精度が不安定になることを防止することができる。
【００６６】
尚、上記説明では計測部に超音波素子を用いているが、これに限定するものでは無い。たとえば計測部として、流路に設けられた電力を駆動源とする発熱部と流量によって生じる温度変化を検出する少なくとも１つ以上の感温部と、前記感温部の信号変化に基づいて流量を算出する流量演算部とを備えるようにしても同様の流量計測が可能である。
【００６７】
また、図６の制御の例では、ＩＣカード３００の度数がゼロとなり（ステップＳ１０２）、かつ流量がゼロでない場合（ステップＳ１０８）、所定の警告通知を行なうこととした（ステップＳ１０９）。しかしながら、度数がゼロでかつ流量がゼロでないときに初めて通知を行なうことは必須ではなく、単に度数が所定の値（以下）になったときにおいて、ユーザーに対し所定の通知を行なってもよい。所定の値がゼロでない場合、ユーザーは、度数がゼロになる前に度数を記憶した記憶媒体を購入でき、使用途中でガスの供給が停止されるという不具合を防止することが可能となる。所定の値がゼロである場合、もはやガス供給が不能であることをユーザーに通知することができる。
【００６８】
上述した流量計測装置の実施形態としてガスメータ装置を例に挙げたが、本発明は、ガス以外の他の流体の流量計測装置にも適用可能である。また、実施形態ではガスメータ装置とＩＣカードリーダライタ装置は各々別体の装置として構成したが、両者を一体の装置に構成することも可能である。この場合ケーブル３は不要となる。また、ケーブル３を用いた有線通信のかわりに、各種方式の無線通信を用いることもできる。
【００６９】
本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ゼロ点補正を容易にかつ正確に実行することが可能であり、流体の使用料金を確実に回収可能とする流量計測装置の実現を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態のガスメータ装置を含むガス料金プリペイドシステムの概要を示すブロック図
【図２】ガスメータ装置の構成を示すブロック図
【図３】ガスメータ装置の計測部の構成を模式的に示す図
【図４】ガスメータ装置の計測部および他の部分の構成を示すブロック図
【図５】ＩＣカードリーダライタ装置の構成を示すブロック図。
【図６】ガス料金プリペイドシステムの動作を説明するフローチャート図
【図７】複数の流路をもつガスメータ装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７２】
１３ 流路
１４ バルブ
１５ 計測部
２７ 流量演算部
３０ 流量積算部
３２ 送受信部
３４ 表示部
３６ ブザー
４０ ゼロ点補正部
４５ 開閉駆動部
１００ ガスメータ装置
２００ ＩＣカードリーダライタ装置
２０９ 信号送受信部
２１０ 度数読み取り部
２１１ 度数削減部
２１２ 流量遮断判定部
２１３ ＩＣカード挿入部
２１４ 制御部
３００ ＩＣカード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が通過する流路と、
前記流路内に配置され、前記流路を通過する流体の流速を計測する計測部と、
前記流路に沿って前記計測部の下流に配置され、前記流路を開閉する開閉部と、
前記計測部によって計測された流体の流速に基づき、流体の流量を演算する流量演算部と、
前記開閉部によって前記流路が閉じられているときに、前記計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行うゼロ点補正部と、
を備える流量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量計測装置であって、
流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、
当該度数がゼロのときにおいて、前記流量演算部がゼロでない流量を演算した場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に備える流量計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の流量計測装置であって、
流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、
当該度数が所定の値になったときにおいて、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に備える流量計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流量計測装置であって、
前記所定の値がゼロである流量計測装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の流量計測装置であって、
前記流路と、前記計測部と、前記開閉部を複数組備え、
前記開閉部によって閉止される流路に対応する開閉部を選択する開閉駆動部を更に備え、
前記ゼロ点補正部は、前記開閉駆動部によって選択された開閉部の流路が閉じられているときに、当該流路に対応する計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行う流量計測装置。
【請求項６】
流体の流量を計測する流量計測装置と、
流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置と、を備え、
前記度数がゼロのときにおいて、前記流量計測装置がゼロでない流量を計測した場合、前記流量計測装置がユーザーに対し所定の通知を行なう流量計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載の流量計測システムであって、
前記記憶媒体が、ユーザーが予め購入したプリペイドカードである流量計測システム。
【請求項８】
流体の流量を計測する流量計測装置を作動するプログラムであって、
流体の使用可能量に対応した度数を読み取る手順と、
流体の流量を計測する手順と、
読み取られた度数がゼロのときにおいてゼロでない流量が計測された場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう手順と、
を前記流量計測装置に実行させるプログラム。
【請求項１】
流体が通過する流路と、
前記流路内に配置され、前記流路を通過する流体の流速を計測する計測部と、
前記流路に沿って前記計測部の下流に配置され、前記流路を開閉する開閉部と、
前記計測部によって計測された流体の流速に基づき、流体の流量を演算する流量演算部と、
前記開閉部によって前記流路が閉じられているときに、前記計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行うゼロ点補正部と、
を備える流量計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流量計測装置であって、
流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、
当該度数がゼロのときにおいて、前記流量演算部がゼロでない流量を演算した場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に備える流量計測装置。
【請求項３】
請求項１に記載の流量計測装置であって、
流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置から、前記度数を受信する送受信部と、
当該度数が所定の値になったときにおいて、ユーザーに対し所定の通知を行なう通知部を更に備える流量計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流量計測装置であって、
前記所定の値がゼロである流量計測装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の流量計測装置であって、
前記流路と、前記計測部と、前記開閉部を複数組備え、
前記開閉部によって閉止される流路に対応する開閉部を選択する開閉駆動部を更に備え、
前記ゼロ点補正部は、前記開閉駆動部によって選択された開閉部の流路が閉じられているときに、当該流路に対応する計測部のゼロ値を検出しゼロ値補正を行う流量計測装置。
【請求項６】
流体の流量を計測する流量計測装置と、
流体の使用可能量に対応した度数を記憶した記憶媒体を読み取り可能な記憶媒体読取装置と、を備え、
前記度数がゼロのときにおいて、前記流量計測装置がゼロでない流量を計測した場合、前記流量計測装置がユーザーに対し所定の通知を行なう流量計測システム。
【請求項７】
請求項６に記載の流量計測システムであって、
前記記憶媒体が、ユーザーが予め購入したプリペイドカードである流量計測システム。
【請求項８】
流体の流量を計測する流量計測装置を作動するプログラムであって、
流体の使用可能量に対応した度数を読み取る手順と、
流体の流量を計測する手順と、
読み取られた度数がゼロのときにおいてゼロでない流量が計測された場合、ユーザーに対し所定の通知を行なう手順と、
を前記流量計測装置に実行させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−８２７９９（Ｐ２００８−８２７９９Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６１７２９（Ｐ２００６−２６１７２９）
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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