流量計測装置
【課題】結露による計測精度の悪化を早期に検出し回避すること。
【解決手段】信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、遮断部（弁駆動部１４及び弁１５）、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部１９とを備え、期間補正判定部１９が所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を判定して、増加があれば弁閉信号Ｃすることで、器差ズレの兆しを検出して許容量以上の器差ズレが発生することを回避することができる。
【解決手段】信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、遮断部（弁駆動部１４及び弁１５）、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部１９とを備え、期間補正判定部１９が所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を判定して、増加があれば弁閉信号Ｃすることで、器差ズレの兆しを検出して許容量以上の器差ズレが発生することを回避することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量計測装置内のガス通路内に結露が発生し、計測精度が悪化することを初期段階で検出する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流量計測装置は、特許文献１に記載するような構成として先行技術文献に記載されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の流量計測装置を示すものである。
【０００４】
図５に示すように、従来の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８とから構成されている。以下にその役割を記載する。
【０００５】
信号検出部１１は、流量信号ａを出力するのに加え、補正されたゲイン値ｆに基づきガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号ａとゲイン値が適正か否かを示すゲイン適正信号ｅを出力する。流量算出部１２は、信号検出部１１の流量信号ａを用いて流量ｂを算出する。異常流量判定部１３は、流量算出部１２の流量ｂと予め保持している判定値とを比較し異常であれば弁閉信号ｃを出力する。弁駆動部１４は、異常流量判定部１３またはセンサ異常判定部１７の弁閉信号ｃがあれば弁駆動信号ｄを出力する。弁１５は、弁駆動部１４の弁駆動信号ｄに基づきガス通路を閉栓する。センサ出力補正部１６では信号検出部１１のゲイン適正信号ｅが非適正の場合に超音波のゲイン値を制御（補正）しゲイン値ｆを出力する。センサ異常判定部１７では第１所定値を超えた場合または第３所定値を下回った場合に弁閉信号ｃの出力を伴わない第１の警報信号ｇ１を出力し、第１所定値よりも高い第２所定値を越えた場合または第３所定値よりも低い第４所定値を下回った場合に弁閉信号ｃの出力を伴う第２の警報信号ｇ２を出力する。報知部１８ではセンサ異常判定部１７の第１の警報信号ｇ１または第２の警報信号ｇ２に基づき外部に報知する。
【０００６】
また、超音波式流量計測装置の発信側センサから出力された超音波は受信側センサにおいて受信される。その受信波形を図７（ａ）に示す。図７（ａ）では、受信波形の信号レベルが閾値Ｖを超えた後の最初のゼロクロス点を受信点として測定している。そして、送信時から受信時までの時間を計測することで伝搬時間Ｔを測定している。また、受信波形の最大ピークが予め設定された値であるピーク上限値ＶＨ及びピーク下限値ＶＬの間に入るように都度ゲイン値を補正し、受信波形の３波目が常に初めてＶのレベルを超えるようにしている。
【０００７】
ここで、ゲイン値の補正を物理的に無制限には実施できないため、補正できる許容範囲の限界に近づくと警報を発して注意喚起を行う。そして、限界点に達するとこれ以上のゲイン値の補正ができないのでガス通路を閉栓して保安や計測性能を担保するように構成されている。
【０００８】
すなわち流量計測装置は、図７（ｄ）に示すようにガス通路の閉栓を伴わない警報レベル（第１所定値）と弁閉信号ｃによるガス通路の閉栓を行う遮断レベル（第２所定値）を設けてゲイン値の補正監視を行っている。ゲイン値が増加（上昇）する要因としては複数あるが、まずガス通路を流れるガスの通過速度（流速）が上がると受信波形（図７（ａ）の受信波形）が小さくなることは周知の事実である。また経年変化によるものもある。例えば、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すようにガスの配管工事中に混入した塵や埃等であ
るダスト（ｚ）がメッシュ（ｗ）に付着することで超音波の受信波形を減衰させる要因となっている。なお、メッシュ（ｗ）とは、図７（ｂ）に示すように、超音波センサ（ｖ）をガス通路の中心軸に対してθの角度で設置した際に超音波が流路側面を通過できるように設けられたガス流路側面の開口部に設置されているものである（このメッシュ（ｗ）は、ガスが開口部を通過することで発生する渦により測定精度が低下することを防止するために設置しているものである）。
【０００９】
一方、ガス通路内にはガスの流れを安定させるために図７（ｂ）または図７（ｃ）に示すように流路分割板（ｘ）が組み込まれている。流路分割板（ｘ）は図７（ｃ）に示すように超音波センサ（ｖ）の送受信を妨げないように設置され、複数枚の板を設けたもので構成されている。これによりガスの流れを滑らかにしかつ安定させる働きを持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３１５７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら冬場等においてガスの温度よりも流量計測装置の温度が低くなる場合、すなわち、流量計測装置よりも上流側に設置されているガス配管は地中に埋設されているため、冬場といえども比較的一定の暖かな環境にあるのに対して、流量計測装置は外気にさらされ冷え切っている場合がある。このような温度差が発生している環境下でガス内に水分が混入している場合、冷え切った流量計測装置に湿ったガスが流入することとなり結露が発生する。例えば、ガス配管工事時に抜き取り切れなかった雨水等が残り、本来乾いているガスが水分を吸収している場合等が挙げられる。図７（ｃ）に示すように結露水（ｙ）が流路分割板（ｘ）の各々の上下面で多数発生するとガス通路の通過面積が小さくなるため、同じガス使用量であってもガスの流速が増すこととなり、結果前述したようにゲイン値が上昇することになる。
【００１２】
図７（ｄ）に示すように、ダストは徐々にメッシュに付着していくために月（または年）単位で徐々にゲイン値が増加するのに対して、結露は湿ったガスの流入により発生するために時間（または日）単位でゲイン値が急激に増加し、通過面積が少なくなることで図７（ｅ）に示すように器差ズレ（計測精度の悪化）が発生する。なお、器差ズレとは、図８の左から右に向けてガスが流れて行く系において、加湿器によりガスに水分を含ませ、冷却装置内で十分に冷やした流量計測装置のガス通路内（流路分割板を含む）に結露を発生させ、除湿器で結露し切れなかったガスの水分を除去し、ガスの水分がなくなることで結露の影響を受けない基準器で正確なガスの使用量を計測するようにしたとき、基準器で計測したガスの使用量と流量計測装置が計測したガスの使用量との差分（ズレ）を比率化したものとする。
【００１３】
これは、流量計測装置がガスの使用量をカウントするにあたり、図７（ｂ）に示すように静止したガス中の音速をｃ、ガスの流速をｖとすると、流れの順方向の超音波の伝搬速度は（ｃ＋ｖ）となる。対向した超音波センサ間の距離をＬ、超音波伝搬軸とガス通路の中心軸とのなす角度θとすると、超音波が到達する時間Ｔは、
Ｔ＝Ｌ／（ｃ＋ｖＣＯＳθ） ・・・（１）
となり、（１）式より
ｖ＝（Ｌ／Ｔ−ｃ）／ＣＯＳθ ・・・（２）
となり、Ｌとθが既知ならＴを計測すれば流速ｖが求められる。
【００１４】
この流速ｖよりガス使用量Ｑは、通過面積をＳ、補正係数をＫとすれば、
Ｑ＝ＫＳｖ ・・・（３）
となる。流量計測装置はガス使用量Ｑを計測する都度、通過面積Ｓを求めるのではなく、一定の既知の値として保持している。このため、実際には結露水で通過面積Ｓが小さくなっていても流量計測装置は検出できない構成になっている。そのため一定の同じ大きさの通過面積Ｓに基づきガス使用量Ｑを求めることとなり、結果ガス使用量Ｑは流速ｖが速くなった分（通過面積Ｓが既知の一定値であるため）増加することとなり器差ズレが発生することになる。
【００１５】
上記より流路分割板に結露水が発生すると器差ズレを引き起こし、実際にガスを使用している量よりも多くガスの使用量をカウントするため、ガスユーザは本来のガス料金よりも多く徴収されるという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、冬場等に流量計測装置のガス通路内（流路分割板）に結露水が発生しても許容される器差ズレの範囲内で異常を検出することで、ガスユーザが常に自身が使用した量に基づく適正なガス料金を支払うことが可能となる流量計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、期間補正判定部で所定期間中に所定値以上のゲイン値の増加の有無を判定するようにしたものである。
【００１８】
これによってゲイン値が警報レベルや遮断レベルに至るまで異常状態になっていることを検出できなかったことを回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の流量計測装置は所定期間中に所定値以上のゲイン値の増加の有無を判定することが可能となり、短期間でのゲイン値の上昇の有無を判定することが可能となる。従って、結露水によるゲイン値の急上昇を警報レベルや遮断レベルに至る前に検出可能となることで、結露水による器差ズレの発生を初期段階で検出でき、許容される器差ズレの範囲内でのガス使用量の計測が可能となり、適正なガス料金を算出することができる。また警報レベルや遮断レベルを変更する必要がないので利便性と経済性を損なわずにシステムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１、２、３における流量計測装置の機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２におけるフローチャート
【図４】本発明の実施の形態３におけるフローチャート
【図５】従来の流量計測装置の機能ブロック図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１の期間補正判定部の判定概略図、（ｂ）本発明の実施の形態２の期間補正判定部の判定概略図、（ｃ）本発明の実施の形態３の期間補正判定部の判定概略図
【図７】（ａ）送受信される超音波の受信波形図、（ｂ）従来の流量計測装置における計測部の概要図、（ｃ）従来の流量計測装置における計測部の概要図、（ｄ）結露及びダスト発生時におけるゲイン値の時間特性図、（ｅ）結露発生時におけるゲイン値の時間特性図
【図８】器差ズレを測定するための実験装置のシステム図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、流路に設けられた一対の超音波センサにおいて送受信される伝搬波の受
信波形を検出し、その受信波形の最大ピークが予め定められた範囲に入るよう増幅させたときのゲイン値を出力する信号検出部と、前記信号検出部の前記伝搬波の伝搬時間を測定して流量を算出する流量算出部と、外部に対し、警報の報知を行う報知部と、前記ゲイン値が予め保持している警報レベルを超えたときに前記報知部に警報信号を出力するセンサ異常判定部と、前記センサ異常判定部において前記ゲイン値が前記警報レベルを超えていないときに予め定められた時間内における前記ゲイン値の増加率が所定値以上であるか否かの判定を行うことで異常の有無を判定する期間補正判定部と、を備えたものである。
【００２２】
これによれば前記期間補正判定部が前記警報レベルや前記遮断レベルに達する前に急激な前記ゲイン値の増加を検出することが可能となる。これによって、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないことが可能である。
【００２３】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記流路を遮断する遮断部を備え、前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記遮断部に前記流路を遮断させるものである。
【００２４】
第３の発明は、特に第１の発明において、前記流路を遮断する遮断部を備え、前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上である場合が所定回数連続で発生すれば前記流路を遮断させるものである。
【００２５】
第４の発明は、特に第１の発明において、前記流路を遮断する遮断部を備え、前記期間補正判定部は、前記判定を第１所定期間経過後と第２所定期間の経過毎に行い、所定値以上の前記ゲイン値の増加率が所定回数以上あれば、前記流路を遮断させるものである。
【００２６】
第５の発明は、特に第２から第４のいずれか一つの発明において、前記センサ異常判定部は、前記ゲイン値が前記警報レベルよりも高い遮断レベルを超えたときに前記遮断部に前記流路を遮断させるものである。
【００２７】
第６の発明は、特に第１の発明において、前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記報知部に警報報知を行わせるものである。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流量計測装置の機能ブロック図を示すものである。
【００３０】
図１において、実施の形態１の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部１９とから構成され、以下にその役割を記載する。
【００３１】
信号検出部１１は受信波形の最大ピークが予め設定された値であるピーク上限値ＶＨとピーク下限値ＶＬの間に入るような補正ゲイン値Ｆに基づき、ガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号Ａとゲイン値Ｆが適正か否かを示すゲイン適正信号Ｅを出力する。具体的には、受信波形の最大ピークがＶＨとＶＬの間に入っていれば適正であると判断する。
【００３２】
流量算出部１２は信号検出部１１の流量信号Ａを用いて流量Ｂを算出する。具体的には
、前述したように流速ｖに、通過面積Ｓや補正係数Ｋの係数を掛けてガス使用量Ｑを求める。
【００３３】
異常流量判定部１３は流量算出部１２の流量Ｂを用いて予め保持している判定値と比較し異常であれば弁閉信号Ｃを出力する。例えば、流量計測装置が許容している単位時間当たりの最大通過可能なガスの使用量Ｑ１を流量Ｂが上回った場合や、少量のガスの使用量Ｑ２が継続して流れ続けて許容時間を超えた場合がある。
【００３４】
弁駆動部１４は異常流量判定部１３またはセンサ異常判定部１７あるいは期間補正判定部１９からの弁閉信号Ｃを用いて弁駆動信号Ｄを出力する。そして弁１５は、その弁駆動信号Ｄを用いてガス通路を閉栓する。
【００３５】
センサ出力補正部１６は信号検出部１１のゲイン適正信号Ｅが適正であるか否かを判定し、ゲイン適正信号Ｅが適正でない場合にはゲイン値Ｆを適正な値に補正して出力する。例えば、前述したように受信波形の最大ピークがＶＨとＶＬの間に入るように補正を行うことが挙げられる。
【００３６】
センサ異常判定部１７はセンサ出力補正部１６のゲイン値Ｆが予め保持している警報レベルを超えていれば警報信号Ｇを出力する。これにより、遮断レベルに至る前にゲイン値Ｆの補正量が増加していることをガス供給者やガスユーザに報知することが可能となる。
【００３７】
また、ゲイン値Ｆが予め保持している遮断レベルを超えていれば弁閉信号Ｃを出力する。遮断レベルとしては、保安や計測性能を担保できる範囲内で利便性や経済性を考慮し可能な限り遮断レベルの判定値を高く設定しても良い。例えば、通常の正常なゲイン値の補正量が４０とすると、遮断レベルの判定値を１００と設定することも可能である。
【００３８】
報知部１８はセンサ異常判定部１７の警報信号Ｇを受けると外部に警報報知する。報知部１８は、例えば、流量計測装置にＬＣＤやＬＥＤを設けて表示する構成でも良いし、ガスユーザやガス供給者に有線通信や無線通信、インターネット回線等により通報を行う構成でも良い。
【００３９】
期間補正判定部１９は、図６（ａ）に示すように所定期間内のセンサ出力補正部１６のゲイン値Ｆの増加量を調べ、その増加量が所定値以上であるか否かを判定する。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば弁閉信号Ｃを出力し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加判定をやり直す。所定期間については、定期的に起点を変える方法でもよい。また流量計測装置を制御しているマイコンがリセット後起動した時点から所定期間の監視をしてもよいし、ある程度のゲイン値に達した時点から所定期間の監視を始めてもよい。また、基準値は監視を始めた時点のゲイン値としている。次に、ガスの使用量が所定値以内の場合において、一定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を判定する。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば弁閉信号Ｃを出力し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加判定をやり直す。なお、弁閉信号Ｃを出力する代わりに通信手段や表示手段を用いて報知を行う構成としても良い。また、ガスが使用されていない場合のゲイン値Ｆに一定値以上の増加があるか否かで増加判定を実施しても良い。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては期間補正判定部１９で警報レベルや遮断レベルに達する前に急激なゲイン値Ｆの増加を検出することが可能となり、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないようにすることができる。
【００４１】
図２に実施の形態１のフロー図を記載する。期間補正判定部１９は、流量計測装置を制御しているマイコンにリセットが掛かり起動した時のゲイン値Ｆを初期の基準値として取得する（処理Ｓ０１）。なお、起動時から一定時間経過後のゲイン値を基準値としてもよい。
【００４２】
次に、信号検出部１１において取得されたガス流量信号を用いて、流量算出部１２が流量を算出する（処理Ｓ０２）。なお、流量算出部１２は処理Ｓ０２において算出した流量からガス使用量を求める（処理Ｓ０３）。
【００４３】
次に、異常流量判定部１３において、流量算出部１２で算出された流量と予め保持している判定値との比較を行い異常の有無を判定する（処理Ｓ０４）。そして、異常有りと判定すれば処理Ｓ１３へ移行し、異常無しと判定すれば処理Ｓ０５に移行する。判定値としては、流量計測装置が許容している単位時間当たりの最大通過可能なガスの使用量Ｑを用いることが望ましい。なお、処理Ｓ０４はこの構成に限られたものではなく、一定値以上の流量が継続して流れた時間を計測し、その測定された時間が予め定めた許容時間を超えた場合を異常として判定する構成としてもよい。
【００４４】
処理Ｓ０４において異常無しと判定された場合、センサ出力補正部１６は、ゲイン値Ｆを補正する（処理Ｓ０５）。例えば、前述したように受信波形の最大ピークをＶＨとＶＬの間に入れるように補正する。
【００４５】
次に、センサ異常判定部１７は、ゲイン値Ｆが予め定められた遮断レベル（例えば、１００）を超えているかを判定し、ゲイン値Ｆが遮断レベルを超えていれば処理Ｓ１３に移行し、ゲイン値Ｆが遮断レベルを超えていなければ処理Ｓ０７に移行する（処理Ｓ０６）。
【００４６】
また、センサ異常判定部１７は、ゲイン値Ｆが予め定められた警報レベル（例えば、８０）を超えているかを判定し（処理Ｓ０７）、ゲイン値Ｆが警報レベルを超えていれば処理Ｓ０８に移行し、ゲイン値Ｆが警報レベルを超えていなければ処理Ｓ０９に移行する。
【００４７】
報知部１８は、センサ異常判定部１７より異常があると判定された場合、外部に警報報知し（処理Ｓ０８）、処理Ｓ０９に移行する。なお、報知部１８は、流量計測装置にＬＣＤやＬＥＤを設けて表示する形態でも良いし、ガスユーザやガス供給者に公共通信手段や専用の通信手段による通報（有線／無線問わず）を行う形態でも良い。また、インターネット回線等により通報しても良い。
【００４８】
期間補正判定部１９は、予め定められた起点から所定期間（例えば、１週間）が経過したかを判定する（処理Ｓ０９）。そして、所定期間が経過していれば処理Ｓ１０に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。また、定期的に起点を変える方法でもよい。また、起点は流量計測装置を制御しているマイコンがリセット後起動した時点としても良いし、ある程度のゲイン値に達した時点としてもよい。
【００４９】
処理Ｓ０９において所定期間の経過があった場合、期間補正判定部１９は、所定値以上のゲイン値Ｆの増加を判定する（処理Ｓ１０）。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば処理Ｓ１３に移行し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ処理Ｓ１１に移行する。なお、処理Ｓ０９から処理Ｓ１０では、所定期間内において所定値以上のゲイン増加が有るか否かを調べる構成としているが、ガスの使用量が所定値以内の場合やガスが使用されていない場合にゲイン値Ｆに所定値以上の増加が有るか否かを調べる構成としても良い。
【００５０】
処理Ｓ０９において所定期間の経過がなかった場合、所定期間の計時カウンタをクリアして処理Ｓ１２に移行する（処理Ｓ１１）。そして、基準値を更新し（処理Ｓ１２）、処理Ｓ０２に移行する。
【００５１】
処理Ｓ１３においては、弁駆動部１４が弁駆動信号Ｄを出力し、弁１５がガス通路を閉栓する。なお、なお、本実施の形態では弁を駆動する構成としたが、通信手段や表示手段を用いて報知を行う構成としても良い。
【００５２】
なお、上記フローでは所定期間経過後に所定値以上のゲイン値の増加を判定するようになっているが処理Ｓ０９と処理Ｓ１０の処理の順番を入れ替えれば、所定値のゲイン増加があった場合に所定期間以上の時間が経過しているか否かを判定する構成とすることができるようになる。
【００５３】
（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２における流量計測装置の機能ブロック図を示すものである。
【００５４】
図１において、実施の形態２の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部２９とから構成される。期間補正判定部２９以外は実施の形態１と同一のため説明は省略する。以下に期間補正判定部２９の役割を記載する。
【００５５】
期間補正判定部２９は、センサ出力補正部１６のゲイン値Ｆを用いて図６（ｂ）に示すように所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を判定する。そして、所定値以上のゲイン増加が有った場合、その回数をカウントする。そして、所定値以上のゲイン増加が所定回数連続発生すれば異常であると判定して弁閉信号Ｃを出力し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加が所定回数連続発生しなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の連続判定をやり直す。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては期間補正判定部２９で連続した所定回数のゲイン値Ｆの増加を検出することにより、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないで所定期間の途中で発生した結露の検出を早めることができる。なお、所定期間およびゲイン増加有無判定値の大きさを小さくすることで、より安全性を高めた判定を行うことができる。
【００５７】
図３に実施の形態２のフロー図を記載する。下記記載以外の実施の形態１のフロー図と同じ処理の番号のものは動作が同じであるため説明は省略する。
【００５８】
期間補正判定部２９は、予め定められた起点から所定期間（例えば、１週間）が経過したかを判定する（処理Ｓ０９）。そして、所定期間が経過していれば処理Ｓ１０に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。
【００５９】
処理Ｓ０９において所定期間の経過があった場合、期間補正判定部２９は、所定値以上のゲイン値Ｆの増加を判定する（処理Ｓ１０）。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば処理Ｓ１４に移行し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ処理Ｓ１１に移行する。
【００６０】
処理Ｓ１０において、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があると判定された場合、期間補正判定部２９は、所定値以上のゲイン値Ｆの増加の回数をカウントする。そして、そのカウント数が所定回数に達しているか否かを判定し（処理Ｓ１４）、所定回数目に達してい
れば処理Ｓ１３に移行し、所定回数目に達していなければ処理Ｓ１１に移行する。
【００６１】
処理Ｓ１１は所定期間の計時カウンタと所定回数目のカウンタをクリアして処理Ｓ１２に移行する。
【００６２】
なお、上記フローでは所定期間経過後に所定値以上のゲイン値の増加を判定するようになっているが処理Ｓ０９と処理Ｓ１０の処理の順番を入れ替えれば、所定値のゲイン増加があった場合に所定期間以上の時間が経過しているか否かを判定する構成とすることができるようになる。
【００６３】
（実施の形態３）
図１は、本発明の実施の形態３における流量計測装置の機能ブロック図を示すものである。
【００６４】
図１において、実施の形態３の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部３９とから構成される。期間補正判定部３９以外は実施の形態１と同一のため説明は省略する。以下に期間補正判定部３９の役割を記載する。
【００６５】
期間補正判定部３９は、センサ出力補正部１６のゲイン値Ｆを用いて図６（ｃ）に示すように第１の所定期間（例えば、１週間）経過後と第２の所定期間（例えば、１日）の経過毎に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を所定回数判定する（例えば、３回）。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加が所定回数あれば弁閉信号Ｃを出力する。１回でも所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し第１の所定期間後と第２の所定期間の経過毎に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の所定回数判定をやり直す。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては期間補正判定部３９が第１の所定期間経過後と第２の所定期間経過後の組合せで所定回数判定することで実施の形態２の連続判定期間をさらに短縮することができる。
【００６７】
図４に実施の形態３のフロー図を記載する。実施の形態１のフロー図と同じ処理の番号のものは動作が同じため説明は省略する。
【００６８】
期間補正判定部３９は、予め定められた起点から所定期間（例えば、１週間）が経過したかを判定する（処理Ｓ０９）。そして、所定期間が経過していれば処理Ｓ１５に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。処理Ｓ０９は所定期間が経過したかを判定し、所定期間が経過していれば処理Ｓ１５に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。
【００６９】
処理Ｓ１５は第２の所定時間（例えば、１日）が経過したかを判定し、第２の所定時間が経過していれば処理Ｓ１０に移行し、第２の所定時間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。なお、第２の所定時間の計測起点を第１の所定時間が経過した時点としてもよい。
【００７０】
以上、実施の形態１〜３においてゲイン値Ｆを監視することで、結露による計測精度の悪化である器差ズレを許容される初期段階で検出することが可能となり、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないようにすることができる。さらに実施の形態２〜３では所定期間中に結露が発生した場合、結露の有無をより早期に検出することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本願発明は、超音波を用いたガス流量計測において、結露によるゲイン値の変化に特化したものであるが、これに限られたものではなくゲイン値の変化により判定できる現象があれば適用が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１１ 信号検出部
１２ 流量算出部
１３ 異常流量判定部
１４ 弁駆動部
１５ 弁（遮断部）
１６ センサ出力補正部
１７ センサ異常判定部
１８ 報知部
１９，２９，３９ 期間補正判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量計測装置内のガス通路内に結露が発生し、計測精度が悪化することを初期段階で検出する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の流量計測装置は、特許文献１に記載するような構成として先行技術文献に記載されている。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の流量計測装置を示すものである。
【０００４】
図５に示すように、従来の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８とから構成されている。以下にその役割を記載する。
【０００５】
信号検出部１１は、流量信号ａを出力するのに加え、補正されたゲイン値ｆに基づきガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号ａとゲイン値が適正か否かを示すゲイン適正信号ｅを出力する。流量算出部１２は、信号検出部１１の流量信号ａを用いて流量ｂを算出する。異常流量判定部１３は、流量算出部１２の流量ｂと予め保持している判定値とを比較し異常であれば弁閉信号ｃを出力する。弁駆動部１４は、異常流量判定部１３またはセンサ異常判定部１７の弁閉信号ｃがあれば弁駆動信号ｄを出力する。弁１５は、弁駆動部１４の弁駆動信号ｄに基づきガス通路を閉栓する。センサ出力補正部１６では信号検出部１１のゲイン適正信号ｅが非適正の場合に超音波のゲイン値を制御（補正）しゲイン値ｆを出力する。センサ異常判定部１７では第１所定値を超えた場合または第３所定値を下回った場合に弁閉信号ｃの出力を伴わない第１の警報信号ｇ１を出力し、第１所定値よりも高い第２所定値を越えた場合または第３所定値よりも低い第４所定値を下回った場合に弁閉信号ｃの出力を伴う第２の警報信号ｇ２を出力する。報知部１８ではセンサ異常判定部１７の第１の警報信号ｇ１または第２の警報信号ｇ２に基づき外部に報知する。
【０００６】
また、超音波式流量計測装置の発信側センサから出力された超音波は受信側センサにおいて受信される。その受信波形を図７（ａ）に示す。図７（ａ）では、受信波形の信号レベルが閾値Ｖを超えた後の最初のゼロクロス点を受信点として測定している。そして、送信時から受信時までの時間を計測することで伝搬時間Ｔを測定している。また、受信波形の最大ピークが予め設定された値であるピーク上限値ＶＨ及びピーク下限値ＶＬの間に入るように都度ゲイン値を補正し、受信波形の３波目が常に初めてＶのレベルを超えるようにしている。
【０００７】
ここで、ゲイン値の補正を物理的に無制限には実施できないため、補正できる許容範囲の限界に近づくと警報を発して注意喚起を行う。そして、限界点に達するとこれ以上のゲイン値の補正ができないのでガス通路を閉栓して保安や計測性能を担保するように構成されている。
【０００８】
すなわち流量計測装置は、図７（ｄ）に示すようにガス通路の閉栓を伴わない警報レベル（第１所定値）と弁閉信号ｃによるガス通路の閉栓を行う遮断レベル（第２所定値）を設けてゲイン値の補正監視を行っている。ゲイン値が増加（上昇）する要因としては複数あるが、まずガス通路を流れるガスの通過速度（流速）が上がると受信波形（図７（ａ）の受信波形）が小さくなることは周知の事実である。また経年変化によるものもある。例えば、図７（ｂ）及び図７（ｃ）に示すようにガスの配管工事中に混入した塵や埃等であ
るダスト（ｚ）がメッシュ（ｗ）に付着することで超音波の受信波形を減衰させる要因となっている。なお、メッシュ（ｗ）とは、図７（ｂ）に示すように、超音波センサ（ｖ）をガス通路の中心軸に対してθの角度で設置した際に超音波が流路側面を通過できるように設けられたガス流路側面の開口部に設置されているものである（このメッシュ（ｗ）は、ガスが開口部を通過することで発生する渦により測定精度が低下することを防止するために設置しているものである）。
【０００９】
一方、ガス通路内にはガスの流れを安定させるために図７（ｂ）または図７（ｃ）に示すように流路分割板（ｘ）が組み込まれている。流路分割板（ｘ）は図７（ｃ）に示すように超音波センサ（ｖ）の送受信を妨げないように設置され、複数枚の板を設けたもので構成されている。これによりガスの流れを滑らかにしかつ安定させる働きを持っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３１５７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら冬場等においてガスの温度よりも流量計測装置の温度が低くなる場合、すなわち、流量計測装置よりも上流側に設置されているガス配管は地中に埋設されているため、冬場といえども比較的一定の暖かな環境にあるのに対して、流量計測装置は外気にさらされ冷え切っている場合がある。このような温度差が発生している環境下でガス内に水分が混入している場合、冷え切った流量計測装置に湿ったガスが流入することとなり結露が発生する。例えば、ガス配管工事時に抜き取り切れなかった雨水等が残り、本来乾いているガスが水分を吸収している場合等が挙げられる。図７（ｃ）に示すように結露水（ｙ）が流路分割板（ｘ）の各々の上下面で多数発生するとガス通路の通過面積が小さくなるため、同じガス使用量であってもガスの流速が増すこととなり、結果前述したようにゲイン値が上昇することになる。
【００１２】
図７（ｄ）に示すように、ダストは徐々にメッシュに付着していくために月（または年）単位で徐々にゲイン値が増加するのに対して、結露は湿ったガスの流入により発生するために時間（または日）単位でゲイン値が急激に増加し、通過面積が少なくなることで図７（ｅ）に示すように器差ズレ（計測精度の悪化）が発生する。なお、器差ズレとは、図８の左から右に向けてガスが流れて行く系において、加湿器によりガスに水分を含ませ、冷却装置内で十分に冷やした流量計測装置のガス通路内（流路分割板を含む）に結露を発生させ、除湿器で結露し切れなかったガスの水分を除去し、ガスの水分がなくなることで結露の影響を受けない基準器で正確なガスの使用量を計測するようにしたとき、基準器で計測したガスの使用量と流量計測装置が計測したガスの使用量との差分（ズレ）を比率化したものとする。
【００１３】
これは、流量計測装置がガスの使用量をカウントするにあたり、図７（ｂ）に示すように静止したガス中の音速をｃ、ガスの流速をｖとすると、流れの順方向の超音波の伝搬速度は（ｃ＋ｖ）となる。対向した超音波センサ間の距離をＬ、超音波伝搬軸とガス通路の中心軸とのなす角度θとすると、超音波が到達する時間Ｔは、
Ｔ＝Ｌ／（ｃ＋ｖＣＯＳθ） ・・・（１）
となり、（１）式より
ｖ＝（Ｌ／Ｔ−ｃ）／ＣＯＳθ ・・・（２）
となり、Ｌとθが既知ならＴを計測すれば流速ｖが求められる。
【００１４】
この流速ｖよりガス使用量Ｑは、通過面積をＳ、補正係数をＫとすれば、
Ｑ＝ＫＳｖ ・・・（３）
となる。流量計測装置はガス使用量Ｑを計測する都度、通過面積Ｓを求めるのではなく、一定の既知の値として保持している。このため、実際には結露水で通過面積Ｓが小さくなっていても流量計測装置は検出できない構成になっている。そのため一定の同じ大きさの通過面積Ｓに基づきガス使用量Ｑを求めることとなり、結果ガス使用量Ｑは流速ｖが速くなった分（通過面積Ｓが既知の一定値であるため）増加することとなり器差ズレが発生することになる。
【００１５】
上記より流路分割板に結露水が発生すると器差ズレを引き起こし、実際にガスを使用している量よりも多くガスの使用量をカウントするため、ガスユーザは本来のガス料金よりも多く徴収されるという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、冬場等に流量計測装置のガス通路内（流路分割板）に結露水が発生しても許容される器差ズレの範囲内で異常を検出することで、ガスユーザが常に自身が使用した量に基づく適正なガス料金を支払うことが可能となる流量計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、期間補正判定部で所定期間中に所定値以上のゲイン値の増加の有無を判定するようにしたものである。
【００１８】
これによってゲイン値が警報レベルや遮断レベルに至るまで異常状態になっていることを検出できなかったことを回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の流量計測装置は所定期間中に所定値以上のゲイン値の増加の有無を判定することが可能となり、短期間でのゲイン値の上昇の有無を判定することが可能となる。従って、結露水によるゲイン値の急上昇を警報レベルや遮断レベルに至る前に検出可能となることで、結露水による器差ズレの発生を初期段階で検出でき、許容される器差ズレの範囲内でのガス使用量の計測が可能となり、適正なガス料金を算出することができる。また警報レベルや遮断レベルを変更する必要がないので利便性と経済性を損なわずにシステムの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１、２、３における流量計測装置の機能ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１におけるフローチャート
【図３】本発明の実施の形態２におけるフローチャート
【図４】本発明の実施の形態３におけるフローチャート
【図５】従来の流量計測装置の機能ブロック図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１の期間補正判定部の判定概略図、（ｂ）本発明の実施の形態２の期間補正判定部の判定概略図、（ｃ）本発明の実施の形態３の期間補正判定部の判定概略図
【図７】（ａ）送受信される超音波の受信波形図、（ｂ）従来の流量計測装置における計測部の概要図、（ｃ）従来の流量計測装置における計測部の概要図、（ｄ）結露及びダスト発生時におけるゲイン値の時間特性図、（ｅ）結露発生時におけるゲイン値の時間特性図
【図８】器差ズレを測定するための実験装置のシステム図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
第１の発明は、流路に設けられた一対の超音波センサにおいて送受信される伝搬波の受
信波形を検出し、その受信波形の最大ピークが予め定められた範囲に入るよう増幅させたときのゲイン値を出力する信号検出部と、前記信号検出部の前記伝搬波の伝搬時間を測定して流量を算出する流量算出部と、外部に対し、警報の報知を行う報知部と、前記ゲイン値が予め保持している警報レベルを超えたときに前記報知部に警報信号を出力するセンサ異常判定部と、前記センサ異常判定部において前記ゲイン値が前記警報レベルを超えていないときに予め定められた時間内における前記ゲイン値の増加率が所定値以上であるか否かの判定を行うことで異常の有無を判定する期間補正判定部と、を備えたものである。
【００２２】
これによれば前記期間補正判定部が前記警報レベルや前記遮断レベルに達する前に急激な前記ゲイン値の増加を検出することが可能となる。これによって、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないことが可能である。
【００２３】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記流路を遮断する遮断部を備え、前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記遮断部に前記流路を遮断させるものである。
【００２４】
第３の発明は、特に第１の発明において、前記流路を遮断する遮断部を備え、前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上である場合が所定回数連続で発生すれば前記流路を遮断させるものである。
【００２５】
第４の発明は、特に第１の発明において、前記流路を遮断する遮断部を備え、前記期間補正判定部は、前記判定を第１所定期間経過後と第２所定期間の経過毎に行い、所定値以上の前記ゲイン値の増加率が所定回数以上あれば、前記流路を遮断させるものである。
【００２６】
第５の発明は、特に第２から第４のいずれか一つの発明において、前記センサ異常判定部は、前記ゲイン値が前記警報レベルよりも高い遮断レベルを超えたときに前記遮断部に前記流路を遮断させるものである。
【００２７】
第６の発明は、特に第１の発明において、前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記報知部に警報報知を行わせるものである。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における流量計測装置の機能ブロック図を示すものである。
【００３０】
図１において、実施の形態１の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部１９とから構成され、以下にその役割を記載する。
【００３１】
信号検出部１１は受信波形の最大ピークが予め設定された値であるピーク上限値ＶＨとピーク下限値ＶＬの間に入るような補正ゲイン値Ｆに基づき、ガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号Ａとゲイン値Ｆが適正か否かを示すゲイン適正信号Ｅを出力する。具体的には、受信波形の最大ピークがＶＨとＶＬの間に入っていれば適正であると判断する。
【００３２】
流量算出部１２は信号検出部１１の流量信号Ａを用いて流量Ｂを算出する。具体的には
、前述したように流速ｖに、通過面積Ｓや補正係数Ｋの係数を掛けてガス使用量Ｑを求める。
【００３３】
異常流量判定部１３は流量算出部１２の流量Ｂを用いて予め保持している判定値と比較し異常であれば弁閉信号Ｃを出力する。例えば、流量計測装置が許容している単位時間当たりの最大通過可能なガスの使用量Ｑ１を流量Ｂが上回った場合や、少量のガスの使用量Ｑ２が継続して流れ続けて許容時間を超えた場合がある。
【００３４】
弁駆動部１４は異常流量判定部１３またはセンサ異常判定部１７あるいは期間補正判定部１９からの弁閉信号Ｃを用いて弁駆動信号Ｄを出力する。そして弁１５は、その弁駆動信号Ｄを用いてガス通路を閉栓する。
【００３５】
センサ出力補正部１６は信号検出部１１のゲイン適正信号Ｅが適正であるか否かを判定し、ゲイン適正信号Ｅが適正でない場合にはゲイン値Ｆを適正な値に補正して出力する。例えば、前述したように受信波形の最大ピークがＶＨとＶＬの間に入るように補正を行うことが挙げられる。
【００３６】
センサ異常判定部１７はセンサ出力補正部１６のゲイン値Ｆが予め保持している警報レベルを超えていれば警報信号Ｇを出力する。これにより、遮断レベルに至る前にゲイン値Ｆの補正量が増加していることをガス供給者やガスユーザに報知することが可能となる。
【００３７】
また、ゲイン値Ｆが予め保持している遮断レベルを超えていれば弁閉信号Ｃを出力する。遮断レベルとしては、保安や計測性能を担保できる範囲内で利便性や経済性を考慮し可能な限り遮断レベルの判定値を高く設定しても良い。例えば、通常の正常なゲイン値の補正量が４０とすると、遮断レベルの判定値を１００と設定することも可能である。
【００３８】
報知部１８はセンサ異常判定部１７の警報信号Ｇを受けると外部に警報報知する。報知部１８は、例えば、流量計測装置にＬＣＤやＬＥＤを設けて表示する構成でも良いし、ガスユーザやガス供給者に有線通信や無線通信、インターネット回線等により通報を行う構成でも良い。
【００３９】
期間補正判定部１９は、図６（ａ）に示すように所定期間内のセンサ出力補正部１６のゲイン値Ｆの増加量を調べ、その増加量が所定値以上であるか否かを判定する。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば弁閉信号Ｃを出力し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加判定をやり直す。所定期間については、定期的に起点を変える方法でもよい。また流量計測装置を制御しているマイコンがリセット後起動した時点から所定期間の監視をしてもよいし、ある程度のゲイン値に達した時点から所定期間の監視を始めてもよい。また、基準値は監視を始めた時点のゲイン値としている。次に、ガスの使用量が所定値以内の場合において、一定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を判定する。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば弁閉信号Ｃを出力し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加判定をやり直す。なお、弁閉信号Ｃを出力する代わりに通信手段や表示手段を用いて報知を行う構成としても良い。また、ガスが使用されていない場合のゲイン値Ｆに一定値以上の増加があるか否かで増加判定を実施しても良い。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては期間補正判定部１９で警報レベルや遮断レベルに達する前に急激なゲイン値Ｆの増加を検出することが可能となり、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないようにすることができる。
【００４１】
図２に実施の形態１のフロー図を記載する。期間補正判定部１９は、流量計測装置を制御しているマイコンにリセットが掛かり起動した時のゲイン値Ｆを初期の基準値として取得する（処理Ｓ０１）。なお、起動時から一定時間経過後のゲイン値を基準値としてもよい。
【００４２】
次に、信号検出部１１において取得されたガス流量信号を用いて、流量算出部１２が流量を算出する（処理Ｓ０２）。なお、流量算出部１２は処理Ｓ０２において算出した流量からガス使用量を求める（処理Ｓ０３）。
【００４３】
次に、異常流量判定部１３において、流量算出部１２で算出された流量と予め保持している判定値との比較を行い異常の有無を判定する（処理Ｓ０４）。そして、異常有りと判定すれば処理Ｓ１３へ移行し、異常無しと判定すれば処理Ｓ０５に移行する。判定値としては、流量計測装置が許容している単位時間当たりの最大通過可能なガスの使用量Ｑを用いることが望ましい。なお、処理Ｓ０４はこの構成に限られたものではなく、一定値以上の流量が継続して流れた時間を計測し、その測定された時間が予め定めた許容時間を超えた場合を異常として判定する構成としてもよい。
【００４４】
処理Ｓ０４において異常無しと判定された場合、センサ出力補正部１６は、ゲイン値Ｆを補正する（処理Ｓ０５）。例えば、前述したように受信波形の最大ピークをＶＨとＶＬの間に入れるように補正する。
【００４５】
次に、センサ異常判定部１７は、ゲイン値Ｆが予め定められた遮断レベル（例えば、１００）を超えているかを判定し、ゲイン値Ｆが遮断レベルを超えていれば処理Ｓ１３に移行し、ゲイン値Ｆが遮断レベルを超えていなければ処理Ｓ０７に移行する（処理Ｓ０６）。
【００４６】
また、センサ異常判定部１７は、ゲイン値Ｆが予め定められた警報レベル（例えば、８０）を超えているかを判定し（処理Ｓ０７）、ゲイン値Ｆが警報レベルを超えていれば処理Ｓ０８に移行し、ゲイン値Ｆが警報レベルを超えていなければ処理Ｓ０９に移行する。
【００４７】
報知部１８は、センサ異常判定部１７より異常があると判定された場合、外部に警報報知し（処理Ｓ０８）、処理Ｓ０９に移行する。なお、報知部１８は、流量計測装置にＬＣＤやＬＥＤを設けて表示する形態でも良いし、ガスユーザやガス供給者に公共通信手段や専用の通信手段による通報（有線／無線問わず）を行う形態でも良い。また、インターネット回線等により通報しても良い。
【００４８】
期間補正判定部１９は、予め定められた起点から所定期間（例えば、１週間）が経過したかを判定する（処理Ｓ０９）。そして、所定期間が経過していれば処理Ｓ１０に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。また、定期的に起点を変える方法でもよい。また、起点は流量計測装置を制御しているマイコンがリセット後起動した時点としても良いし、ある程度のゲイン値に達した時点としてもよい。
【００４９】
処理Ｓ０９において所定期間の経過があった場合、期間補正判定部１９は、所定値以上のゲイン値Ｆの増加を判定する（処理Ｓ１０）。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば処理Ｓ１３に移行し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ処理Ｓ１１に移行する。なお、処理Ｓ０９から処理Ｓ１０では、所定期間内において所定値以上のゲイン増加が有るか否かを調べる構成としているが、ガスの使用量が所定値以内の場合やガスが使用されていない場合にゲイン値Ｆに所定値以上の増加が有るか否かを調べる構成としても良い。
【００５０】
処理Ｓ０９において所定期間の経過がなかった場合、所定期間の計時カウンタをクリアして処理Ｓ１２に移行する（処理Ｓ１１）。そして、基準値を更新し（処理Ｓ１２）、処理Ｓ０２に移行する。
【００５１】
処理Ｓ１３においては、弁駆動部１４が弁駆動信号Ｄを出力し、弁１５がガス通路を閉栓する。なお、なお、本実施の形態では弁を駆動する構成としたが、通信手段や表示手段を用いて報知を行う構成としても良い。
【００５２】
なお、上記フローでは所定期間経過後に所定値以上のゲイン値の増加を判定するようになっているが処理Ｓ０９と処理Ｓ１０の処理の順番を入れ替えれば、所定値のゲイン増加があった場合に所定期間以上の時間が経過しているか否かを判定する構成とすることができるようになる。
【００５３】
（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２における流量計測装置の機能ブロック図を示すものである。
【００５４】
図１において、実施の形態２の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部２９とから構成される。期間補正判定部２９以外は実施の形態１と同一のため説明は省略する。以下に期間補正判定部２９の役割を記載する。
【００５５】
期間補正判定部２９は、センサ出力補正部１６のゲイン値Ｆを用いて図６（ｂ）に示すように所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を判定する。そして、所定値以上のゲイン増加が有った場合、その回数をカウントする。そして、所定値以上のゲイン増加が所定回数連続発生すれば異常であると判定して弁閉信号Ｃを出力し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加が所定回数連続発生しなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し所定期間中に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の連続判定をやり直す。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては期間補正判定部２９で連続した所定回数のゲイン値Ｆの増加を検出することにより、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないで所定期間の途中で発生した結露の検出を早めることができる。なお、所定期間およびゲイン増加有無判定値の大きさを小さくすることで、より安全性を高めた判定を行うことができる。
【００５７】
図３に実施の形態２のフロー図を記載する。下記記載以外の実施の形態１のフロー図と同じ処理の番号のものは動作が同じであるため説明は省略する。
【００５８】
期間補正判定部２９は、予め定められた起点から所定期間（例えば、１週間）が経過したかを判定する（処理Ｓ０９）。そして、所定期間が経過していれば処理Ｓ１０に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。
【００５９】
処理Ｓ０９において所定期間の経過があった場合、期間補正判定部２９は、所定値以上のゲイン値Ｆの増加を判定する（処理Ｓ１０）。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があれば処理Ｓ１４に移行し、所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ処理Ｓ１１に移行する。
【００６０】
処理Ｓ１０において、所定値以上のゲイン値Ｆの増加があると判定された場合、期間補正判定部２９は、所定値以上のゲイン値Ｆの増加の回数をカウントする。そして、そのカウント数が所定回数に達しているか否かを判定し（処理Ｓ１４）、所定回数目に達してい
れば処理Ｓ１３に移行し、所定回数目に達していなければ処理Ｓ１１に移行する。
【００６１】
処理Ｓ１１は所定期間の計時カウンタと所定回数目のカウンタをクリアして処理Ｓ１２に移行する。
【００６２】
なお、上記フローでは所定期間経過後に所定値以上のゲイン値の増加を判定するようになっているが処理Ｓ０９と処理Ｓ１０の処理の順番を入れ替えれば、所定値のゲイン増加があった場合に所定期間以上の時間が経過しているか否かを判定する構成とすることができるようになる。
【００６３】
（実施の形態３）
図１は、本発明の実施の形態３における流量計測装置の機能ブロック図を示すものである。
【００６４】
図１において、実施の形態３の流量計測装置は信号検出部１１、流量算出部１２、異常流量判定部１３、弁駆動部１４、弁１５、センサ出力補正部１６、センサ異常判定部１７、報知部１８、期間補正判定部３９とから構成される。期間補正判定部３９以外は実施の形態１と同一のため説明は省略する。以下に期間補正判定部３９の役割を記載する。
【００６５】
期間補正判定部３９は、センサ出力補正部１６のゲイン値Ｆを用いて図６（ｃ）に示すように第１の所定期間（例えば、１週間）経過後と第２の所定期間（例えば、１日）の経過毎に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の有無を所定回数判定する（例えば、３回）。そして、所定値以上のゲイン値Ｆの増加が所定回数あれば弁閉信号Ｃを出力する。１回でも所定値以上のゲイン値Ｆの増加がなければ弁閉信号Ｃは出力しないで基準値を更新し第１の所定期間後と第２の所定期間の経過毎に所定値以上のゲイン値Ｆの増加の所定回数判定をやり直す。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては期間補正判定部３９が第１の所定期間経過後と第２の所定期間経過後の組合せで所定回数判定することで実施の形態２の連続判定期間をさらに短縮することができる。
【００６７】
図４に実施の形態３のフロー図を記載する。実施の形態１のフロー図と同じ処理の番号のものは動作が同じため説明は省略する。
【００６８】
期間補正判定部３９は、予め定められた起点から所定期間（例えば、１週間）が経過したかを判定する（処理Ｓ０９）。そして、所定期間が経過していれば処理Ｓ１５に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。処理Ｓ０９は所定期間が経過したかを判定し、所定期間が経過していれば処理Ｓ１５に移行し、所定期間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。
【００６９】
処理Ｓ１５は第２の所定時間（例えば、１日）が経過したかを判定し、第２の所定時間が経過していれば処理Ｓ１０に移行し、第２の所定時間が経過していなければ処理Ｓ０２に移行する。なお、第２の所定時間の計測起点を第１の所定時間が経過した時点としてもよい。
【００７０】
以上、実施の形態１〜３においてゲイン値Ｆを監視することで、結露による計測精度の悪化である器差ズレを許容される初期段階で検出することが可能となり、安全性を担保すると同時に流量計測装置の利便性と経済性を損なわないようにすることができる。さらに実施の形態２〜３では所定期間中に結露が発生した場合、結露の有無をより早期に検出することができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本願発明は、超音波を用いたガス流量計測において、結露によるゲイン値の変化に特化したものであるが、これに限られたものではなくゲイン値の変化により判定できる現象があれば適用が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１１ 信号検出部
１２ 流量算出部
１３ 異常流量判定部
１４ 弁駆動部
１５ 弁（遮断部）
１６ センサ出力補正部
１７ センサ異常判定部
１８ 報知部
１９，２９，３９ 期間補正判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に設けられた一対の超音波センサにおいて送受信される伝搬波の受信波形を検出し、その受信波形の最大ピークが予め定められた範囲に入るよう増幅させたときのゲイン値を出力する信号検出部と、
前記信号検出部の前記伝搬波の伝搬時間を測定して流量を算出する流量算出部と、
外部に対し、警報の報知を行う報知部と、
前記ゲイン値が予め保持している警報レベルを超えたときに前記報知部に警報信号を出力するセンサ異常判定部と、
前記センサ異常判定部において前記ゲイン値が前記警報レベルを超えていないときに予め定められた時間内における前記ゲイン値の増加率が所定値以上であるか否かの判定を行うことで異常の有無を判定する期間補正判定部と、を備えたことを特徴とした流量計測装置。
【請求項２】
前記流路を遮断する遮断部を備え、
前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記遮断部に前記流路を遮断させる請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記流路を遮断する遮断部を備え、
前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上である場合が所定回数連続で発生すれば前記流路を遮断させる請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記流路を遮断する遮断部を備え、
前記期間補正判定部は、前記判定を、予め定められた起点からの第１所定期間経過後及び第２の所定期間の経過毎に行い、所定値以上の前記ゲイン値の増加率が所定回数以上あれば、前記流路を遮断させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記センサ異常判定部は、前記ゲイン値が前記警報レベルよりも高い遮断レベルを超えたときに前記遮断部に前記流路を遮断させる請求項２から４のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記報知部に警報報知を行わせる請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項１】
流路に設けられた一対の超音波センサにおいて送受信される伝搬波の受信波形を検出し、その受信波形の最大ピークが予め定められた範囲に入るよう増幅させたときのゲイン値を出力する信号検出部と、
前記信号検出部の前記伝搬波の伝搬時間を測定して流量を算出する流量算出部と、
外部に対し、警報の報知を行う報知部と、
前記ゲイン値が予め保持している警報レベルを超えたときに前記報知部に警報信号を出力するセンサ異常判定部と、
前記センサ異常判定部において前記ゲイン値が前記警報レベルを超えていないときに予め定められた時間内における前記ゲイン値の増加率が所定値以上であるか否かの判定を行うことで異常の有無を判定する期間補正判定部と、を備えたことを特徴とした流量計測装置。
【請求項２】
前記流路を遮断する遮断部を備え、
前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記遮断部に前記流路を遮断させる請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記流路を遮断する遮断部を備え、
前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上である場合が所定回数連続で発生すれば前記流路を遮断させる請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記流路を遮断する遮断部を備え、
前記期間補正判定部は、前記判定を、予め定められた起点からの第１所定期間経過後及び第２の所定期間の経過毎に行い、所定値以上の前記ゲイン値の増加率が所定回数以上あれば、前記流路を遮断させる請求項１記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記センサ異常判定部は、前記ゲイン値が前記警報レベルよりも高い遮断レベルを超えたときに前記遮断部に前記流路を遮断させる請求項２から４のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記期間補正判定部は、前記判定において前記ゲイン値の増加率が所定値以上であれば、前記報知部に警報報知を行わせる請求項１に記載の流量計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９３９６６（Ｐ２０１２−１９３９６６Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６１２９（Ｐ２０１１−５６１２９）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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