超音波式ガスメータ
【課題】安全性や計測性能について保護を図りつつ、誤遮断を減らし、無駄な工数や輸送費の発生を防止することが可能な超音波式ガスメータ及びその制御方法を提供する。
【解決手段】μＣＯＭ１４は、超音波信号が正常に送受信される正常状態であるかを判断する超音波受信エラー判断機能と、受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断するゲインエラー判断機能と、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する伝搬時間エラー判断機能とを有し、正常状態でないと判断した場合、ガス遮断弁１０を閉動作させる。
【解決手段】μＣＯＭ１４は、超音波信号が正常に送受信される正常状態であるかを判断する超音波受信エラー判断機能と、受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断するゲインエラー判断機能と、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する伝搬時間エラー判断機能とを有し、正常状態でないと判断した場合、ガス遮断弁１０を閉動作させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式ガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、超音波式流速センサを使用した超音波式ガスメータが提案されている（例えば、特許文献１）。上述した超音波式ガスメータは、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つの音響トランスジューサによって超音波式流速センサを構成している。
【０００３】
そして、一方のトランスジューサの発生する超音波信号を他方のトランスジューサに受信させる動作を行って超音波信号がトランスジューサ間で伝搬される伝搬時間を計測し、この計測した伝搬時間に基づいてガス流速を間欠的に求め、この流速にガス流路の断面積と間欠時間とを乗じて通過流量を求めている。さらに、この通過流量を積算して求めた積算流量を表示することによって、超音波式ガスメータを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超音波式ガスメータでは、超音波式流速センサや流量測定機能に関連する電子回路の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、及び、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態などが発生する。このような場合、超音波式ガスメータの安全性を保てず正確な計測ができなくなり、品質を保証できなくなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安全性や計測性能について保護を図ることが可能な超音波式ガスメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超音波式ガスメータは、ガス流路内に間欠的に超音波信号を送信する送信手段と、超音波信号を受信する受信手段と、送信手段により超音波信号が送信されてから、受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する第１機能と、受信手段により受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断する第２機能と、送信手段により超音波信号が送信されてから、受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する第３機能との少なくとも１つを有した判断手段と、判断手段により正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める遮断手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の超音波式ガスメータによれば、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する第１機能と、受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断する第２機能と、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する第３機能との少なくとも１つを有し、正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める。ここで、超音波式流速センサや流量測定機能に関連する電子回路の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、及び、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態などが発生した場合、超音波信号が所定時間以内に到達しなかったり、増幅度が所定範囲外となったりする。また、伝搬時間が所定時間範囲外になったりする。よって、上記３機能の少なくとも１機能を有し、且つ、エラー発生時に遮断弁を閉動作させることで、安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の超音波式ガスメータは、遮断手段は、判断手段により正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときには遮断弁を閉動作させず、判断後における圧力計測値が閾値以上であるときには遮断弁を閉動作させることが好ましい。
【００１０】
本発明の超音波式ガスメータによれば、正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときには遮断弁を閉動作させない。ここで、負圧状態である場合や超音波式ガスメータ自体が配管から取り外されて混ガス状態となる場合など、本質的なエラーでないにも拘わらずエラーであると誤認してしまうような状況においては、圧力計測値が閾値未満となっていることが多い。このため、エラーでないにも拘わらずエラーと誤認して遮断弁を復帰不可能に誤遮断してしまう頻度を低減し、工場等での点検などを回避することができる。一方、判断後における圧力計測値が所定値以上であるときには遮断弁を閉動作させるため、品質を保証できない場合にはガス遮断弁を復帰不可能に遮断することとなる。従って、安全性や計測性能について保護を図りつつ、誤遮断を減らし、工場等における点検などにより発生する無駄な工数や輸送費の発生を防止することができる。
【００１１】
また、本発明の超音波式ガスメータは、所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始する学習手段をさらに備え、判断手段は、学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行する。このため、早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００１３】
また、本発明の超音波式ガスメータは、所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始し、特定時間経過後に当該学習を終了する学習手段をさらに備え、判断手段は、学習手段による学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習手段による学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行する。ここで、ガスメータの設置直後などにおいては混ガス状態や異ガス状態が発生している。また、学習期間においては通常ガスが使用されることから、学習を経ることにより混ガス状態や異ガス状態が解消する。よって、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行することで、混ガス状態や異ガス状態が解消した状態で、正常状態であるか否かの判断を実行でき、誤った判断により遮断弁が閉動作されてしまう事態を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の超音波式ガスメータは、判断手段は、学習手段による学習中において、調整圧力を取得できた場合、学習手段による学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、学習中において調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行する。ここで、調整圧力は、ある程度ガスが流れた以降にしか取得されない。このため、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。よって、調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かを判断することで、より早期に品質を保証できないガスメータを判断することができる。
【００１７】
また、本発明の超音波式ガスメータは、判断手段は、初期状態から正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、初期状態から正常状態か否かの判断を実行するため、工場出荷時から正常状態か否かを判断されることとなり、例えば工場から出荷された超音波式ガスメータの輸送中に超音波式センサやその内部回路が故障した場合、遮断弁を遮断してガスメータ設置時に故障を知らせることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波式ガスメータによれば、安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波式ガスメータを示す構成図である。
【図２】図１に示したμＣＯＭの内部を示す構成図である。
【図３】本実施形態に係る超音波式ガスメータの制御方法を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す処理において有効と判断された場合における超音波式ガスメータの制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る超音波式ガスメータを示す構成図である。同図に示す超音波式ガスメータ１は、ガス流路内に距離Ｌだけ離され、かつ、ガス流方向Ｙに対して角度θをなすように、互いに対向して配置された２つの音響トランスジューサ（送信手段，受信手段）ＴＤ１，ＴＤ２を有している。
【００２２】
２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２は、超音波周波数で作動する例えば圧電式振動子から構成されている。ガス流路には、両音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の上流側に弁閉によってガス流路を遮断するガス遮断弁（遮断弁）１０が設けられている。
【００２３】
各トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２はトランスジューサインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１ａ，１１ｂをそれぞれ介して送信回路１２及び受信回路１３に接続されている。送信回路１２は、マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）１４の制御の下で、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の一方を駆動して超音波信号を発生させる信号をパルスバーストの形で送信する。
【００２４】
受信回路１３は、ガス流路を通過した超音波信号を受信した他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２からの信号を入力して超音波信号を所定の強さまで増幅する増幅器１３ａを内蔵している。この増幅器１３ａの増幅度は、μＣＯＭ１４によって調整することができる。また、μＣＯＭ１４には、表示器１５及び復帰ボタン１６が接続されている。
【００２５】
図２は、図１に示したμＣＯＭ１４の内部を示す構成図である。μＣＯＭ１４は、図２に示すように、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４ａ、ＣＰＵ１４ａが行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１４ｂ、及び、ＣＰＵ１４ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１４ｃなどを内蔵している。また、これらはバスライン１４ｄによって互いに接続されている。
【００２６】
また、ＣＰＵ１４ａは、判断機能（判断手段）、エラー遮断機能（遮断手段）、及び、学習機能（学習手段）を有している。
【００２７】
判断機能は、超音波受信エラー判断機能（第１機能）、ゲインエラー判断機能（第２機能）、及び伝搬時間エラー判断機能（第３機能）の３機能からなっている。これらのエラーは、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、並びに、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態などにおいて発生する。
【００２８】
超音波受信エラー判断機能は、一方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が送信されてから、他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する機能である。超音波受信エラー判断機能は、到達時間が所定時間以内でない場合、異常状態であると判断し、到達時間が所定時間以内である場合、正常状態であると判断する。ここで所定時間とは本実施形態において初期値４００ｍｓである。
【００２９】
ゲインエラー判断機能は、他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により受信された超音波信号を増幅する増幅度（ゲイン値）が所定範囲内であるか否かを判断する機能である。ゲインエラー判断機能は、ゲイン値が所定範囲内でない場合、異常状態であると判断し、ゲイン値が所定範囲内である場合、正常状態であると判断する。ここで、所定範囲とは、本実施形態において初期値２０以上７７以下である。
【００３０】
伝搬時間エラー判断機能は、一方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が送信されてから、他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内であるか否かを判断する機能である。伝搬時間エラー判断機能は、伝搬時間が所定時間範囲内でない場合、異常状態であると判断し、伝搬時間が所定時間範囲内である場合、正常状態であると判断する。ここで、所定時間範囲とは、本実施形態において１３５μｓ以上３３０μｓ以下である。
【００３１】
エラー遮断機能は、ガス遮断弁１０を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める機能である。このエラー遮断機能は、上記判断機能により正常状態でないと判断された場合、超音波式ガスメータ１の品質を保証できないという理由から、ガス遮断弁１０を復帰不可能な状態に遮断する。これにより、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１は安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【００３２】
しかし、エラー遮断機能は、ガス遮断弁１０を誤遮断してしまう可能性がある。本実施形態に係る超音波式ガスメータ１では、このような誤遮断の頻度についても低減するようにしている。以下、詳細に説明する。例えば、配管にゴムホースを使用している場合や昼夜の気温差によっては、超音波式ガスメータ１内において負圧状態が発生する。具体的に説明すると、新築住居のガス配管の一部にゴムホースが使用されていた場合、一度ガスが供給された後に元栓が閉じられて、しばらくガスが供給されないと、配管内に残留したガスがゴムホースに吸収されて負圧状態となってしまう場合がある。また、ガス圧力は１℃の温度変化によって０．４ｋＰａ程度変化してしまうため、日中から夜間にかけての温度変化によって負圧状態となってしまう。より詳しく説明すると、夏の日中にゴムホースを使用した配管にてガスを使用後に元栓を閉じて数日間放置した場合、夜間に気温が下がると、大気圧よりも圧力が低下して−４０〜−６０ｋＰａ程度となってしまう場合がある。
【００３３】
このような場合、超音波式ガスメータ自体には問題がないにも拘わらず、負圧状態の影響によってガス遮断弁が復帰不可能状態に誤遮断されてしまう。その場合、ガス事業者はガスメータを工場へ送り、再検査を実施することになり、無駄な工数や輸送費が発生してしまう。
【００３４】
同様に、超音波式ガスメータ１が取り外されている状態においては、測定対象となるガスと空気との混ガス状態が発生する。これらの場合、上記エラーが発生してしまい、超音波式ガスメータ１は工場へ送られ再点検されることとなる。
【００３５】
そこで、誤遮断を防止するべく、エラー遮断機能は、上記判断機能により正常状態でないと判断された場合、圧力センサ（不図示）から圧力計測値を読み込む。そして、エラー遮断機能は、その圧力計測値が閾値未満である場合、負圧状態又は超音波式ガスメータ１が取り外されて混ガス状態となっていると判断して、ガス遮断弁１０を閉動作させない。一方、エラー遮断機能は、その圧力計測値が閾値未満でない場合、負圧状態や混ガス状態と判断せず、本質的なエラーと判断し、ガス遮断弁１０を閉動作させる。
【００３６】
学習機能は、ガスの使用状態を学習する機能である。この学習機能は、超音波式ガスメータ１が設置され、所定値（例えば２１Ｌ／ｈ）以上の流量を初回検出してから規定時間（例えば１時間）経過後に実行される。ここで学習される内容は、ガス消費の傾向を示すガス消費パターンや流量区分毎のガス使用時間である。
【００３７】
この学習機能は、学習時において１４日間（特定時間）ガス流量を監視し、この１４日間を前期３日と後期１１日とに分け、ガス遮断弁１０を弁閉動作させるための流量遮断値をガス消費パターンに応じて設定する。なお、上記流量遮断値には、合計流量の遮断値と、増加流量の遮断値とがある。また、学習機能は、流量区分毎のガス使用時間を監視し、ガス遮断弁１０を弁閉動作させるための連続使用遮断時間を流量区分毎に設定する。また、学習機能は、１４日間経過後に学習を終了する。
【００３８】
また、本実施形態において伝搬時間エラー判断機能は、学習機能による学習が開始されて最初に規定値（例えば２１Ｌ／ｈ）以上の流量が検出される前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が開始されて最初に規定値（例えば２１Ｌ／ｈ）以上の流量が検出された後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。このため、伝搬時間については早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では伝搬時間エラー判断機能のみについて、上記のようにしているが、これに限らず、超音波受信エラー判断機能や、ゲインエラー判断機能についても同様にしてもよい。
【００４０】
さらに、本実施形態においてゲインエラー判断機能は、学習機能による学習が終了する前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が終了した後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。ここで、超音波式ガスメータ１の設置後などでは、混ガス状態や異ガス状態が発生している可能性がある。しかし、超音波式ガスメータ１内のガス等は、その後のガスの使用によりガス器具を通じて抜けることとなる。すなわち、混ガス状態や異ガス状態はガスの使用により解消する。そこで、１４日間の学習が終了するまでゲインエラー判断機能は正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習終了後に正常状態であるか否かの判断を実行することで、混ガス状態や異ガス状態が解消した段階でエラー判断できることとなり、誤った判断により遮断弁が閉動作されてしまう事態を防止することができる。
【００４１】
加えて、本実施形態においてゲインエラー判断機能は、学習中において調整圧力（例えば３ｋＰａ程度）を圧力センサからの信号により取得できた場合、学習中であっても正常状態か否かの判断を実行する。ここで、調整圧力は、ある程度ガスが流れた以降にしか取得されない。このため、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。よって、上記場合に、正常状態か否かを判断することで、より早期に品質を保証できないガスメータを判断することができる。
【００４２】
なお、本実施形態ではゲインエラー判断機能のみについて、上記のようにしているが、これに限らず、超音波受信エラー判断機能や、伝搬時間エラー判断機能についても同様にしてもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態において超音波受信エラー判断機能は、初期状態から正常状態であるか否かの判断を実行する。このため、工場出荷時から正常状態であるか否かの判断が実行されることとなり、例えば工場から出荷された超音波式ガスメータ１の輸送中にトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等が故障して超音波受信エラーが発生した場合、ガス遮断弁１０が遮断される。これにより、ガス事業者がガスメータ設置時にガスメータ１が故障していることを知らせることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では超音波受信エラー判断機能のみについて、上記のようにしているが、これに限らず、ゲインエラー判断機能や、伝搬時間エラー判断機能についても同様にしてもよい。
【００４５】
次に、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１の詳細な動作を、フローチャートを参照して説明する。図３は、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
図３に示すように、まずＣＰＵ１４ａは超音波受信エラー判断機能を有効とする（Ｓ１）。これにより、超音波受信エラー判断機能は初期状態から有効となり、工場出荷時及び超音波式ガスメータ１の運搬中においても正常状態であるか否かの判断を実行することとなる。よって、輸送中にトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等が故障して超音波受信エラーが発生した場合、ガス遮断弁１０が遮断されることとなる。これにより、ガス事業者はガスメータ設置時にガスメータが故障していることを知ることができる。
【００４７】
次いで、ＣＰＵ１４ａは、学習が開始されたか否かを判断する（Ｓ２）。学習が開始されていないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、開始されたと判断するまで、この処理が繰り返される。一方、学習が開始されたと判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは学習開始後規定値以上の流量が発生済みか否かを判断する（Ｓ３）。
【００４８】
学習開始後規定値以上の流量が発生済みでないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、規定値以上の流量が発生済みであると判断されるまで、この処理が繰り返される。学習開始後規定値以上の流量が発生済みと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、伝搬時間エラー判断機能を有効とする（Ｓ４）。これにより、伝搬時間については早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００４９】
次に、ＣＰＵ１４ａは、調整圧力を取得できたか否かを判断する（Ｓ５）。調整圧力を取得できたと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ある程度ガスが流れたといえ、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。このため、ＣＰＵ１４ａは、ゲインエラー判断機能を有効とする（Ｓ７）。そして、図３に示す処理は終了する。
【００５０】
調整圧力を取得できなかったと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａは学習が終了したか否かを判断する（Ｓ６）。学習が終了していないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はステップＳ５に移行する。一方、学習が終了したと判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、混ガス状態や異ガス状態が解消されていると推察されることから、ＣＰＵ１４ａは、ゲインエラー判断機能を有効とする（Ｓ７）。そして、図３に示す処理は終了する。
【００５１】
図４は、図３に示す処理において有効と判断された場合における超音波式ガスメータ１の制御方法を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、エラー判断機能は、正常状態であるか否か判断する（Ｓ１１）。この処理においては、超音波受信エラー判断機能、ゲインエラー判断機能、及び伝搬時間エラー判断機能のそれぞれのうち、有効となったものがエラー判断を実行する。
【００５２】
すなわち、超音波受信エラー判断機能は超音波信号を正常に送受信できるかを判断して正常状態であるか否かを判断すると共に、ゲインエラー判断機能は、超音波信号のゲイン値が所定範囲内であるかを判断して正常状態であるか否かを判断する。さらに、伝搬時間エラー判断機能は、超音波信号の伝搬時間が所定時間範囲内であるかを判断して正常状態であるか否かを判断する。
【００５３】
正常状態でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａはカウンタ値をインクリメントさせ（Ｓ１２）、カウンタ値がエラー判断値以上であるか否かを判断する（Ｓ１３）。ここで、エラー判断値は、超音波受信エラーの場合に「１００」であり、ゲインエラー及び伝搬時間エラーの場合に「１８００」である。なお、これらの値は可変であることが望ましい。
【００５４】
カウンタ値がエラー判断値以上でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。一方、カウンタ値がエラー判断値以上であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、エラー遮断機能は、圧力計測値が閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ１４）。
【００５５】
圧力計測値が閾値未満でないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、エラー遮断機能は、ガス遮断弁１０を復帰不可能に遮断する（Ｓ１５）。そして、図４に示す処理は終了する。
【００５６】
また、圧力計測値が閾値未満であると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、及び、正常状態であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、カウンタ値をリセットする（Ｓ１６）。その後、図４に示す処理は終了する。
【００５７】
このようにして、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１によれば、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する超音波受信エラー判断機能と、受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断するゲインエラー判断機能と、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する伝搬時間エラー判断機能との少なくとも１つを有し、正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める。ここで、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、及び、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態が発生した場合、超音波信号が所定時間以内に到達しなかったり、増幅度が所定範囲外となったりする。また、伝搬時間が所定時間範囲外になったりする。よって、上記３機能の少なくとも１機能を有し、且つ、エラー発生時にガス遮断弁１０を閉動作させることで、安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【００５８】
また、正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときにはガス遮断弁１０を閉動作させない。ここで、負圧状態である場合や超音波式ガスメータ１自体が配管から取り外されて混ガス状態となる場合など、本質的なエラーでないにも拘わらずエラーであると誤認してしまうような状況においては、圧力計測値が閾値未満となっていることが多い。このため、エラーでないにも拘わらずエラーと誤認してガス遮断弁１０を復帰不可能に誤遮断してしまう頻度を低減し、工場等での点検などを回避することができる。一方、判断後における圧力計測値が所定値以上であるときにはガス遮断弁１０を閉動作させるため、品質を保証できない場合にはガス遮断弁１０を復帰不可能に遮断することとなる。従って、安全性や計測性能について保護を図りつつ、誤遮断を減らし、工場等における点検などにより発生する無駄な工数や輸送費の発生を防止することができる。
【００５９】
また、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行する。このため、早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００６０】
また、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行する。ここで、ガスメータ１の設置直後などにおいては混ガス状態や異ガス状態が発生している。また、学習期間においては通常ガスが使用されることから、学習を経ることにより混ガス状態や異ガス状態が解消する。よって、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行することで、混ガス状態や異ガス状態が解消した状態で、正常状態であるか否かの判断を実行でき、誤った判断によりガス遮断弁１０が閉動作されてしまう事態を防止することができる。
【００６１】
また、学習中において調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行する。ここで、調整圧力は、ある程度ガスが流れた以降にしか取得されない。このため、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。よって、調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かを判断することで、より早期に品質を保証できないガスメータを判断することができる。
【００６２】
また、初期状態から正常状態か否かの判断を実行するため、工場出荷時から正常状態か否かを判断されることとなり、例えば工場から出荷された超音波式ガスメータ１の輸送中に超音波式センサやその内部回路が故障した場合、ガス遮断弁１０を遮断してガスメータ設置時に故障を知らせることができる。
【００６３】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態において各値は上記した値に限らず、適宜変更可能である。
【００６４】
さらに、本実施形態において判断機能は、超音波受信エラー判断機能、ゲインエラー判断機能、及び伝搬時間エラー判断機能の３機能からなっているが、これに限らず、いずれか１機能のみであってもよい。すなわち、３機能のうちいずれか少なくとも１機能を実行するようになっていればよい。
【００６５】
また、本実施形態において伝搬時間エラー判断機能は、学習機能による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。しかし、伝搬時間エラー判断機能に限らず、超音波受信エラー判断機能、及び、ゲインエラー判断機能について適用してもよい。
【００６６】
同様に、ゲインエラー判断機能は、学習機能による学習が終了する前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が終了した後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。しかし、ゲインエラー判断機能に限らず、超音波受信エラー判断機能、及び、伝搬時間エラー判断機能について適用してもよい。
【００６７】
加えて、超音波受信エラー判断機能は、初期状態から正常状態であるか否かの判断を実行する。しかし、超音波受信エラー判断機能に限らず、ゲインエラー判断機能、及び、伝搬時間エラー判断機能について適用してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…超音波式ガスメータ
１０…ガス遮断弁
１１ａ，１１ｂ…トランスジューサＩ／Ｆ回路
１２…送信回路
１３…受信回路
１３ａ…増幅器
１４…μＣＯＭ
１４ａ…ＣＰＵ（判断手段、遮断手段、学習手段）
１４ｂ…ＲＯＭ
１４ｃ…ＲＡＭ
１４ｄ…バスライン
１５…表示器
１６…復帰ボタン
ＴＤ１，ＴＤ２…音響トランスジューサ（送信手段、受信手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波式ガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、超音波式流速センサを使用した超音波式ガスメータが提案されている（例えば、特許文献１）。上述した超音波式ガスメータは、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つの音響トランスジューサによって超音波式流速センサを構成している。
【０００３】
そして、一方のトランスジューサの発生する超音波信号を他方のトランスジューサに受信させる動作を行って超音波信号がトランスジューサ間で伝搬される伝搬時間を計測し、この計測した伝搬時間に基づいてガス流速を間欠的に求め、この流速にガス流路の断面積と間欠時間とを乗じて通過流量を求めている。さらに、この通過流量を積算して求めた積算流量を表示することによって、超音波式ガスメータを構成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４２６５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、超音波式ガスメータでは、超音波式流速センサや流量測定機能に関連する電子回路の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、及び、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態などが発生する。このような場合、超音波式ガスメータの安全性を保てず正確な計測ができなくなり、品質を保証できなくなってしまう。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、安全性や計測性能について保護を図ることが可能な超音波式ガスメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の超音波式ガスメータは、ガス流路内に間欠的に超音波信号を送信する送信手段と、超音波信号を受信する受信手段と、送信手段により超音波信号が送信されてから、受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する第１機能と、受信手段により受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断する第２機能と、送信手段により超音波信号が送信されてから、受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する第３機能との少なくとも１つを有した判断手段と、判断手段により正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める遮断手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の超音波式ガスメータによれば、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する第１機能と、受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断する第２機能と、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する第３機能との少なくとも１つを有し、正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める。ここで、超音波式流速センサや流量測定機能に関連する電子回路の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、及び、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態などが発生した場合、超音波信号が所定時間以内に到達しなかったり、増幅度が所定範囲外となったりする。また、伝搬時間が所定時間範囲外になったりする。よって、上記３機能の少なくとも１機能を有し、且つ、エラー発生時に遮断弁を閉動作させることで、安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【０００９】
また、本発明の超音波式ガスメータは、遮断手段は、判断手段により正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときには遮断弁を閉動作させず、判断後における圧力計測値が閾値以上であるときには遮断弁を閉動作させることが好ましい。
【００１０】
本発明の超音波式ガスメータによれば、正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときには遮断弁を閉動作させない。ここで、負圧状態である場合や超音波式ガスメータ自体が配管から取り外されて混ガス状態となる場合など、本質的なエラーでないにも拘わらずエラーであると誤認してしまうような状況においては、圧力計測値が閾値未満となっていることが多い。このため、エラーでないにも拘わらずエラーと誤認して遮断弁を復帰不可能に誤遮断してしまう頻度を低減し、工場等での点検などを回避することができる。一方、判断後における圧力計測値が所定値以上であるときには遮断弁を閉動作させるため、品質を保証できない場合にはガス遮断弁を復帰不可能に遮断することとなる。従って、安全性や計測性能について保護を図りつつ、誤遮断を減らし、工場等における点検などにより発生する無駄な工数や輸送費の発生を防止することができる。
【００１１】
また、本発明の超音波式ガスメータは、所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始する学習手段をさらに備え、判断手段は、学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行する。このため、早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００１３】
また、本発明の超音波式ガスメータは、所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始し、特定時間経過後に当該学習を終了する学習手段をさらに備え、判断手段は、学習手段による学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習手段による学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行する。ここで、ガスメータの設置直後などにおいては混ガス状態や異ガス状態が発生している。また、学習期間においては通常ガスが使用されることから、学習を経ることにより混ガス状態や異ガス状態が解消する。よって、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行することで、混ガス状態や異ガス状態が解消した状態で、正常状態であるか否かの判断を実行でき、誤った判断により遮断弁が閉動作されてしまう事態を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の超音波式ガスメータは、判断手段は、学習手段による学習中において、調整圧力を取得できた場合、学習手段による学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１６】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、学習中において調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行する。ここで、調整圧力は、ある程度ガスが流れた以降にしか取得されない。このため、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。よって、調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かを判断することで、より早期に品質を保証できないガスメータを判断することができる。
【００１７】
また、本発明の超音波式ガスメータは、判断手段は、初期状態から正常状態か否かの判断を実行することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の超音波式ガスメータによれば、初期状態から正常状態か否かの判断を実行するため、工場出荷時から正常状態か否かを判断されることとなり、例えば工場から出荷された超音波式ガスメータの輸送中に超音波式センサやその内部回路が故障した場合、遮断弁を遮断してガスメータ設置時に故障を知らせることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波式ガスメータによれば、安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る超音波式ガスメータを示す構成図である。
【図２】図１に示したμＣＯＭの内部を示す構成図である。
【図３】本実施形態に係る超音波式ガスメータの制御方法を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す処理において有効と判断された場合における超音波式ガスメータの制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る超音波式ガスメータを示す構成図である。同図に示す超音波式ガスメータ１は、ガス流路内に距離Ｌだけ離され、かつ、ガス流方向Ｙに対して角度θをなすように、互いに対向して配置された２つの音響トランスジューサ（送信手段，受信手段）ＴＤ１，ＴＤ２を有している。
【００２２】
２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２は、超音波周波数で作動する例えば圧電式振動子から構成されている。ガス流路には、両音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の上流側に弁閉によってガス流路を遮断するガス遮断弁（遮断弁）１０が設けられている。
【００２３】
各トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２はトランスジューサインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路１１ａ，１１ｂをそれぞれ介して送信回路１２及び受信回路１３に接続されている。送信回路１２は、マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）１４の制御の下で、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の一方を駆動して超音波信号を発生させる信号をパルスバーストの形で送信する。
【００２４】
受信回路１３は、ガス流路を通過した超音波信号を受信した他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２からの信号を入力して超音波信号を所定の強さまで増幅する増幅器１３ａを内蔵している。この増幅器１３ａの増幅度は、μＣＯＭ１４によって調整することができる。また、μＣＯＭ１４には、表示器１５及び復帰ボタン１６が接続されている。
【００２５】
図２は、図１に示したμＣＯＭ１４の内部を示す構成図である。μＣＯＭ１４は、図２に示すように、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）１４ａ、ＣＰＵ１４ａが行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ１４ｂ、及び、ＣＰＵ１４ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ１４ｃなどを内蔵している。また、これらはバスライン１４ｄによって互いに接続されている。
【００２６】
また、ＣＰＵ１４ａは、判断機能（判断手段）、エラー遮断機能（遮断手段）、及び、学習機能（学習手段）を有している。
【００２７】
判断機能は、超音波受信エラー判断機能（第１機能）、ゲインエラー判断機能（第２機能）、及び伝搬時間エラー判断機能（第３機能）の３機能からなっている。これらのエラーは、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、並びに、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態などにおいて発生する。
【００２８】
超音波受信エラー判断機能は、一方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が送信されてから、他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する機能である。超音波受信エラー判断機能は、到達時間が所定時間以内でない場合、異常状態であると判断し、到達時間が所定時間以内である場合、正常状態であると判断する。ここで所定時間とは本実施形態において初期値４００ｍｓである。
【００２９】
ゲインエラー判断機能は、他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により受信された超音波信号を増幅する増幅度（ゲイン値）が所定範囲内であるか否かを判断する機能である。ゲインエラー判断機能は、ゲイン値が所定範囲内でない場合、異常状態であると判断し、ゲイン値が所定範囲内である場合、正常状態であると判断する。ここで、所定範囲とは、本実施形態において初期値２０以上７７以下である。
【００３０】
伝搬時間エラー判断機能は、一方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が送信されてから、他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内であるか否かを判断する機能である。伝搬時間エラー判断機能は、伝搬時間が所定時間範囲内でない場合、異常状態であると判断し、伝搬時間が所定時間範囲内である場合、正常状態であると判断する。ここで、所定時間範囲とは、本実施形態において１３５μｓ以上３３０μｓ以下である。
【００３１】
エラー遮断機能は、ガス遮断弁１０を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める機能である。このエラー遮断機能は、上記判断機能により正常状態でないと判断された場合、超音波式ガスメータ１の品質を保証できないという理由から、ガス遮断弁１０を復帰不可能な状態に遮断する。これにより、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１は安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【００３２】
しかし、エラー遮断機能は、ガス遮断弁１０を誤遮断してしまう可能性がある。本実施形態に係る超音波式ガスメータ１では、このような誤遮断の頻度についても低減するようにしている。以下、詳細に説明する。例えば、配管にゴムホースを使用している場合や昼夜の気温差によっては、超音波式ガスメータ１内において負圧状態が発生する。具体的に説明すると、新築住居のガス配管の一部にゴムホースが使用されていた場合、一度ガスが供給された後に元栓が閉じられて、しばらくガスが供給されないと、配管内に残留したガスがゴムホースに吸収されて負圧状態となってしまう場合がある。また、ガス圧力は１℃の温度変化によって０．４ｋＰａ程度変化してしまうため、日中から夜間にかけての温度変化によって負圧状態となってしまう。より詳しく説明すると、夏の日中にゴムホースを使用した配管にてガスを使用後に元栓を閉じて数日間放置した場合、夜間に気温が下がると、大気圧よりも圧力が低下して−４０〜−６０ｋＰａ程度となってしまう場合がある。
【００３３】
このような場合、超音波式ガスメータ自体には問題がないにも拘わらず、負圧状態の影響によってガス遮断弁が復帰不可能状態に誤遮断されてしまう。その場合、ガス事業者はガスメータを工場へ送り、再検査を実施することになり、無駄な工数や輸送費が発生してしまう。
【００３４】
同様に、超音波式ガスメータ１が取り外されている状態においては、測定対象となるガスと空気との混ガス状態が発生する。これらの場合、上記エラーが発生してしまい、超音波式ガスメータ１は工場へ送られ再点検されることとなる。
【００３５】
そこで、誤遮断を防止するべく、エラー遮断機能は、上記判断機能により正常状態でないと判断された場合、圧力センサ（不図示）から圧力計測値を読み込む。そして、エラー遮断機能は、その圧力計測値が閾値未満である場合、負圧状態又は超音波式ガスメータ１が取り外されて混ガス状態となっていると判断して、ガス遮断弁１０を閉動作させない。一方、エラー遮断機能は、その圧力計測値が閾値未満でない場合、負圧状態や混ガス状態と判断せず、本質的なエラーと判断し、ガス遮断弁１０を閉動作させる。
【００３６】
学習機能は、ガスの使用状態を学習する機能である。この学習機能は、超音波式ガスメータ１が設置され、所定値（例えば２１Ｌ／ｈ）以上の流量を初回検出してから規定時間（例えば１時間）経過後に実行される。ここで学習される内容は、ガス消費の傾向を示すガス消費パターンや流量区分毎のガス使用時間である。
【００３７】
この学習機能は、学習時において１４日間（特定時間）ガス流量を監視し、この１４日間を前期３日と後期１１日とに分け、ガス遮断弁１０を弁閉動作させるための流量遮断値をガス消費パターンに応じて設定する。なお、上記流量遮断値には、合計流量の遮断値と、増加流量の遮断値とがある。また、学習機能は、流量区分毎のガス使用時間を監視し、ガス遮断弁１０を弁閉動作させるための連続使用遮断時間を流量区分毎に設定する。また、学習機能は、１４日間経過後に学習を終了する。
【００３８】
また、本実施形態において伝搬時間エラー判断機能は、学習機能による学習が開始されて最初に規定値（例えば２１Ｌ／ｈ）以上の流量が検出される前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が開始されて最初に規定値（例えば２１Ｌ／ｈ）以上の流量が検出された後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。このため、伝搬時間については早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では伝搬時間エラー判断機能のみについて、上記のようにしているが、これに限らず、超音波受信エラー判断機能や、ゲインエラー判断機能についても同様にしてもよい。
【００４０】
さらに、本実施形態においてゲインエラー判断機能は、学習機能による学習が終了する前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が終了した後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。ここで、超音波式ガスメータ１の設置後などでは、混ガス状態や異ガス状態が発生している可能性がある。しかし、超音波式ガスメータ１内のガス等は、その後のガスの使用によりガス器具を通じて抜けることとなる。すなわち、混ガス状態や異ガス状態はガスの使用により解消する。そこで、１４日間の学習が終了するまでゲインエラー判断機能は正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習終了後に正常状態であるか否かの判断を実行することで、混ガス状態や異ガス状態が解消した段階でエラー判断できることとなり、誤った判断により遮断弁が閉動作されてしまう事態を防止することができる。
【００４１】
加えて、本実施形態においてゲインエラー判断機能は、学習中において調整圧力（例えば３ｋＰａ程度）を圧力センサからの信号により取得できた場合、学習中であっても正常状態か否かの判断を実行する。ここで、調整圧力は、ある程度ガスが流れた以降にしか取得されない。このため、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。よって、上記場合に、正常状態か否かを判断することで、より早期に品質を保証できないガスメータを判断することができる。
【００４２】
なお、本実施形態ではゲインエラー判断機能のみについて、上記のようにしているが、これに限らず、超音波受信エラー判断機能や、伝搬時間エラー判断機能についても同様にしてもよい。
【００４３】
さらに、本実施形態において超音波受信エラー判断機能は、初期状態から正常状態であるか否かの判断を実行する。このため、工場出荷時から正常状態であるか否かの判断が実行されることとなり、例えば工場から出荷された超音波式ガスメータ１の輸送中にトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等が故障して超音波受信エラーが発生した場合、ガス遮断弁１０が遮断される。これにより、ガス事業者がガスメータ設置時にガスメータ１が故障していることを知らせることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では超音波受信エラー判断機能のみについて、上記のようにしているが、これに限らず、ゲインエラー判断機能や、伝搬時間エラー判断機能についても同様にしてもよい。
【００４５】
次に、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１の詳細な動作を、フローチャートを参照して説明する。図３は、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１の動作を示すフローチャートである。
【００４６】
図３に示すように、まずＣＰＵ１４ａは超音波受信エラー判断機能を有効とする（Ｓ１）。これにより、超音波受信エラー判断機能は初期状態から有効となり、工場出荷時及び超音波式ガスメータ１の運搬中においても正常状態であるか否かの判断を実行することとなる。よって、輸送中にトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等が故障して超音波受信エラーが発生した場合、ガス遮断弁１０が遮断されることとなる。これにより、ガス事業者はガスメータ設置時にガスメータが故障していることを知ることができる。
【００４７】
次いで、ＣＰＵ１４ａは、学習が開始されたか否かを判断する（Ｓ２）。学習が開始されていないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、開始されたと判断するまで、この処理が繰り返される。一方、学習が開始されたと判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは学習開始後規定値以上の流量が発生済みか否かを判断する（Ｓ３）。
【００４８】
学習開始後規定値以上の流量が発生済みでないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、規定値以上の流量が発生済みであると判断されるまで、この処理が繰り返される。学習開始後規定値以上の流量が発生済みと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、伝搬時間エラー判断機能を有効とする（Ｓ４）。これにより、伝搬時間については早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００４９】
次に、ＣＰＵ１４ａは、調整圧力を取得できたか否かを判断する（Ｓ５）。調整圧力を取得できたと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ある程度ガスが流れたといえ、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。このため、ＣＰＵ１４ａは、ゲインエラー判断機能を有効とする（Ｓ７）。そして、図３に示す処理は終了する。
【００５０】
調整圧力を取得できなかったと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａは学習が終了したか否かを判断する（Ｓ６）。学習が終了していないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はステップＳ５に移行する。一方、学習が終了したと判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、混ガス状態や異ガス状態が解消されていると推察されることから、ＣＰＵ１４ａは、ゲインエラー判断機能を有効とする（Ｓ７）。そして、図３に示す処理は終了する。
【００５１】
図４は、図３に示す処理において有効と判断された場合における超音波式ガスメータ１の制御方法を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、エラー判断機能は、正常状態であるか否か判断する（Ｓ１１）。この処理においては、超音波受信エラー判断機能、ゲインエラー判断機能、及び伝搬時間エラー判断機能のそれぞれのうち、有効となったものがエラー判断を実行する。
【００５２】
すなわち、超音波受信エラー判断機能は超音波信号を正常に送受信できるかを判断して正常状態であるか否かを判断すると共に、ゲインエラー判断機能は、超音波信号のゲイン値が所定範囲内であるかを判断して正常状態であるか否かを判断する。さらに、伝搬時間エラー判断機能は、超音波信号の伝搬時間が所定時間範囲内であるかを判断して正常状態であるか否かを判断する。
【００５３】
正常状態でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａはカウンタ値をインクリメントさせ（Ｓ１２）、カウンタ値がエラー判断値以上であるか否かを判断する（Ｓ１３）。ここで、エラー判断値は、超音波受信エラーの場合に「１００」であり、ゲインエラー及び伝搬時間エラーの場合に「１８００」である。なお、これらの値は可変であることが望ましい。
【００５４】
カウンタ値がエラー判断値以上でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。一方、カウンタ値がエラー判断値以上であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、エラー遮断機能は、圧力計測値が閾値未満であるか否かを判断する（Ｓ１４）。
【００５５】
圧力計測値が閾値未満でないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、エラー遮断機能は、ガス遮断弁１０を復帰不可能に遮断する（Ｓ１５）。そして、図４に示す処理は終了する。
【００５６】
また、圧力計測値が閾値未満であると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、及び、正常状態であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、カウンタ値をリセットする（Ｓ１６）。その後、図４に示す処理は終了する。
【００５７】
このようにして、本実施形態に係る超音波式ガスメータ１によれば、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する超音波受信エラー判断機能と、受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断するゲインエラー判断機能と、超音波信号が送信されてから受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する伝搬時間エラー判断機能との少なくとも１つを有し、正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させてガス流路におけるガスの流れを止める。ここで、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２、Ｉ／Ｆ回路１１ａ，１１ｂ、送信回路１２及び受信回路１３等の故障、メータ流路内の圧力が負圧になる負圧状態、メータ流路内に空気が混入する混ガス状態、及び、メータ流路内に検出対象と異なるヘリウムガスなどの異ガスが侵入する異ガス状態が発生した場合、超音波信号が所定時間以内に到達しなかったり、増幅度が所定範囲外となったりする。また、伝搬時間が所定時間範囲外になったりする。よって、上記３機能の少なくとも１機能を有し、且つ、エラー発生時にガス遮断弁１０を閉動作させることで、安全性や計測性能について保護を図ることができる。
【００５８】
また、正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときにはガス遮断弁１０を閉動作させない。ここで、負圧状態である場合や超音波式ガスメータ１自体が配管から取り外されて混ガス状態となる場合など、本質的なエラーでないにも拘わらずエラーであると誤認してしまうような状況においては、圧力計測値が閾値未満となっていることが多い。このため、エラーでないにも拘わらずエラーと誤認してガス遮断弁１０を復帰不可能に誤遮断してしまう頻度を低減し、工場等での点検などを回避することができる。一方、判断後における圧力計測値が所定値以上であるときにはガス遮断弁１０を閉動作させるため、品質を保証できない場合にはガス遮断弁１０を復帰不可能に遮断することとなる。従って、安全性や計測性能について保護を図りつつ、誤遮断を減らし、工場等における点検などにより発生する無駄な工数や輸送費の発生を防止することができる。
【００５９】
また、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行する。このため、早期に正常状態か否かの判断が開始されることとなり、例えば流路内に水が浸入した場合など品質を保証できないガスメータを早期に判断することができる。
【００６０】
また、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行する。ここで、ガスメータ１の設置直後などにおいては混ガス状態や異ガス状態が発生している。また、学習期間においては通常ガスが使用されることから、学習を経ることにより混ガス状態や異ガス状態が解消する。よって、学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行することで、混ガス状態や異ガス状態が解消した状態で、正常状態であるか否かの判断を実行でき、誤った判断によりガス遮断弁１０が閉動作されてしまう事態を防止することができる。
【００６１】
また、学習中において調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行する。ここで、調整圧力は、ある程度ガスが流れた以降にしか取得されない。このため、ガスの使用により混ガス状態や異ガス状態が解消されているといえる。よって、調整圧力を取得できた場合、学習が終了する前においても正常状態か否かを判断することで、より早期に品質を保証できないガスメータを判断することができる。
【００６２】
また、初期状態から正常状態か否かの判断を実行するため、工場出荷時から正常状態か否かを判断されることとなり、例えば工場から出荷された超音波式ガスメータ１の輸送中に超音波式センサやその内部回路が故障した場合、ガス遮断弁１０を遮断してガスメータ設置時に故障を知らせることができる。
【００６３】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態において各値は上記した値に限らず、適宜変更可能である。
【００６４】
さらに、本実施形態において判断機能は、超音波受信エラー判断機能、ゲインエラー判断機能、及び伝搬時間エラー判断機能の３機能からなっているが、これに限らず、いずれか１機能のみであってもよい。すなわち、３機能のうちいずれか少なくとも１機能を実行するようになっていればよい。
【００６５】
また、本実施形態において伝搬時間エラー判断機能は、学習機能による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。しかし、伝搬時間エラー判断機能に限らず、超音波受信エラー判断機能、及び、ゲインエラー判断機能について適用してもよい。
【００６６】
同様に、ゲインエラー判断機能は、学習機能による学習が終了する前において、正常状態であるか否かの判断を実行せず、学習機能による学習が終了した後に、正常状態であるか否かの判断を実行する。しかし、ゲインエラー判断機能に限らず、超音波受信エラー判断機能、及び、伝搬時間エラー判断機能について適用してもよい。
【００６７】
加えて、超音波受信エラー判断機能は、初期状態から正常状態であるか否かの判断を実行する。しかし、超音波受信エラー判断機能に限らず、ゲインエラー判断機能、及び、伝搬時間エラー判断機能について適用してもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１…超音波式ガスメータ
１０…ガス遮断弁
１１ａ，１１ｂ…トランスジューサＩ／Ｆ回路
１２…送信回路
１３…受信回路
１３ａ…増幅器
１４…μＣＯＭ
１４ａ…ＣＰＵ（判断手段、遮断手段、学習手段）
１４ｂ…ＲＯＭ
１４ｃ…ＲＡＭ
１４ｄ…バスライン
１５…表示器
１６…復帰ボタン
ＴＤ１，ＴＤ２…音響トランスジューサ（送信手段、受信手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路内に間欠的に超音波信号を送信する送信手段と、
前記超音波信号を受信する受信手段と、
前記送信手段により超音波信号が送信されてから、前記受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する第１機能と、前記受信手段により受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断する第２機能と、前記送信手段により超音波信号が送信されてから、前記受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する第３機能との少なくとも１つを有した判断手段と、
前記判断手段により正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させて前記ガス流路におけるガスの流れを止める遮断手段と、
を備えることを特徴とする超音波式ガスメータ。
【請求項２】
前記遮断手段は、前記判断手段により正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときには遮断弁を閉動作させず、判断後における圧力計測値が閾値以上であるときには遮断弁を閉動作させる
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項３】
所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始する学習手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、前記学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項４】
所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始し、特定時間経過後に当該学習を終了する学習手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記学習手段による学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、前記学習手段による学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項５】
前記判断手段は、前記学習手段による学習中において、調整圧力を取得できた場合、前記学習手段による学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項６】
前記判断手段は、初期状態から正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項１】
ガス流路内に間欠的に超音波信号を送信する送信手段と、
前記超音波信号を受信する受信手段と、
前記送信手段により超音波信号が送信されてから、前記受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間を監視し、所定時間以内に信号が到達する正常状態かを判断する第１機能と、前記受信手段により受信された超音波信号を増幅する増幅度が所定範囲内である正常状態かを判断する第２機能と、前記送信手段により超音波信号が送信されてから、前記受信手段により超音波信号が受信されるまでの伝搬時間が所定時間範囲内である正常状態かを判断する第３機能との少なくとも１つを有した判断手段と、
前記判断手段により正常状態でないと判断された場合、遮断弁を閉動作させて前記ガス流路におけるガスの流れを止める遮断手段と、
を備えることを特徴とする超音波式ガスメータ。
【請求項２】
前記遮断手段は、前記判断手段により正常状態でないと判断された場合、判断後における圧力計測値が閾値未満であるときには遮断弁を閉動作させず、判断後における圧力計測値が閾値以上であるときには遮断弁を閉動作させる
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項３】
所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始する学習手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出される前において、正常状態か否かの判断を実行せず、前記学習手段による学習が開始されて最初に規定値以上の流量が検出された後に、正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項４】
所定値以上の流量を初回検出してから規定時間経過後にガス消費の傾向を示すガス消費パターン、及び、流量区分毎の使用時間の少なくとも１つについて学習を開始し、特定時間経過後に当該学習を終了する学習手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記学習手段による学習が終了する前において、正常状態か否かの判断を実行せず、前記学習手段による学習が終了した後に、正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項５】
前記判断手段は、前記学習手段による学習中において、調整圧力を取得できた場合、前記学習手段による学習が終了する前においても正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項４に記載の超音波式ガスメータ。
【請求項６】
前記判断手段は、初期状態から正常状態か否かの判断を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波式ガスメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１０３０６０（Ｐ２０１２−１０３０６０Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０５９３（Ｐ２０１０−２５０５９３）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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