電子式ガスメータ
【課題】少量の水の浸入を判断することが可能な電子式ガスメータを提供する。
【解決手段】電子式ガスメータ１は、送信回路１２及び受信回路１３を備え、これらが音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２から超音波を送信させ、且つ受信させる。受信された信号は増幅器１３ａによって増幅される。また、μＣＯＭ１４のＣＰＵ１４ａは、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合、ガス流路内に所定量未満の少量の水が浸入したと判断する。また、ＣＰＵ１４ａは、ガス遮断弁１０を遮断させる。
【解決手段】電子式ガスメータ１は、送信回路１２及び受信回路１３を備え、これらが音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２から超音波を送信させ、且つ受信させる。受信された信号は増幅器１３ａによって増幅される。また、μＣＯＭ１４のＣＰＵ１４ａは、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合、ガス流路内に所定量未満の少量の水が浸入したと判断する。また、ＣＰＵ１４ａは、ガス遮断弁１０を遮断させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子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、電子式ガスメータを構成することができる。
【０００４】
また、従来の電子式ガスメータでは、ガス流路内に水が浸入することがある。例えば、都市ガス用のガスメータにおいて、水道管とガス管とが隣接しており、水道管が腐食して水が漏れた場合、漏れだした水がガス管を腐食させ、ガス管内に水が浸入し、結果として電子式ガスメータのガス流路内に水が浸入してしまう可能性がある。また、ＬＰガス用のガスメータにおいても、ガス中の水分などが蓄積してガス流路内に水が溜まってしまう可能性は否定できない。
【０００５】
そこで、従来、他方のトランスジューサで受信された超音波信号の増幅度が小さくなり、且つ、伝搬時間が小さくなる場合に、ガス流路内がほぼ満水状態となったと判断する電子式ガスメータが提案されている。
【特許文献１】特公平７−１１９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の電子式ガスメータでは、ガス流路内がほぼ満水状態とならない限り、水の浸入を検出することができず、少量の水の浸入については検出することができない。
【０００７】
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、少量の水の浸入を判断することが可能な電子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】
【０００８】
本発明の電子式ガスメータは、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、前記超音波信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号を所定の強さまで増幅する増幅手段と、前記増幅手段により前記受信された信号の増幅度に基づいて、ガス流路内に水が浸入したか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、判断手段は、前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する計測手段をさらに備え、判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、計測手段により計測された流量に基づいて現在のモードを決定するモード決定手段をさらに備え、モード決定手段は、前記計測手段による規定回数の計測において、特定量以上の流量の増加及び減少が特定回数だけ繰り返された場合に、現在のモードを限界モードであると決定し、判断手段は、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子式ガスメータによれば、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、本件発明者は、水浸入時において増幅度が以下のような傾向にあることを見出した。すなわち、ガス流路内に少量の水が浸入した場合、水とガスとの境界面において超音波が散乱、屈折及び減衰等し、伝搬が不安定となる。このため、受信された超音波信号は小さくなり易く、増幅度は増加する傾向にある。このような理由から、本件発明者は、増幅度は少量の水が浸入した場合に増加傾向にあること見出した。このため、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出することができる。
【００１５】
また、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内に多量の水が浸入し、満水に近い状態となった場合、送信手段から受信手段までが同じ媒質によって満たされることとなり、散乱、屈折及び減衰等が発生し難くなる。このため、多量の水が浸入した場合、増幅度は減少傾向にある。よって、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出できると共に、多量の水の検出についても検出できる電子式ガスメータを提供することができる。
【００１６】
また、超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内の多量の水が浸入した場合、伝搬時間は減少する傾向にある。このため、伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に水が満水状態で浸入したと判断することで、多量の水についての検出精度を向上させることができる。
【００１７】
また、所定回数計測された流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、電子式ガスメータには、増幅度に基づいて、ガスと水の混合状態である混合ガスを判定したり、ダストの侵入を判断したりする機能が搭載されることがある。このため、増幅度のみで水の浸入を判定することなく、流量の差を用いることで、誤判断の可能性を減じることができ、混合ガスやダストを判定する電子式ガスメータにおいても、少量の水の浸入を検出することができる。
【００１８】
また、所定回数計測された流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、ユーザがガスコンロ等を使用した場合、流量が増大して所定回数計測のうち最大流量と最小流量との差が大きくなってしまう。このため、流量が負の所定流量未満である場合にガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、ガス使用時においても誤判断することなく、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００１９】
また、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、少量の水が浸入した場合、計測される流量が増減する傾向にある。特に、限界モードは、脈動が発生しない限り、突入するモードではなく、限界モードの発生時のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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電子式ガスメータを示す構成図である。同図に示す電子式ガスメータ１は超音波方式ガスメータであって、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。
【００２１】
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１０が設けられている。
【００２２】
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。
【００２３】
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（増幅手段）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が接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
また、ＣＰＵ１４ａは、２つのトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を用いて、サンプリング時間毎にガス流速を計測し、計測したガス流速にガス流路の断面積を乗じて瞬時流量を計測する計測機能（計測手段）を備えている。さらに、ＣＰＵ１４ａは、計測機能によって計測される規定回数分の瞬時流量の値から、現在のモードを決定するモード決定機能（モード決定機能）を有している。
【００２６】
図３は、図２に示したＣＰＵ１４ａによって決定されるモードを示す状態遷移図である。なお、図３に示すモードは、電子式ガスメータ１のＣＰＵ１４ａによって決定されるモードの一部を示すものであり、電子式ガスメータ１には、他のモードが存在していてもよい。
【００２７】
図３に示す例において、電子式ガスメータ１は、小脈動モード、大脈動モード、及び限界モードの３モード間を遷移する構成となっている。小脈動モードとは、３モードのうち最もガスの脈動が小さいときのモードであり、大脈動モード及び限界モードとなるにつれて、ガスの脈動は大きくなる。ガスの脈動が大きくなると、ガス流量にバラツキが生じるため、正確な瞬時流量を計測し難くなる。そこで、電子式ガスメータ１は、脈動が大きくなるとモードを変化させ、計測間隔を長くしたり、計測回数を増やしたりして、より正確な瞬時流量を求めようとする。なお、計測間隔を長くしたり、計測回数を増やしたりすると、内蔵電池を消費しやすくなるため、電子式ガスメータ１は基本的に小脈動モードで動作し、電池消費量を少なくするようにしている。
【００２８】
具体的に説明する。まず、現在小脈動モードであるとする。この場合において、ＣＰＵ１４ａは、規定回数（例えば１５回）の計測において特定量（例えば１３ｌ／ｈ又は５％）以上の増加及び減少が特定回数（例えば３回）繰り返されたかを判断する。そして、繰り返されたと判断した場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを小脈動モードから大脈動モードに切り替える。
【００２９】
また、大脈動モードにおいて、ＣＰＵ１４ａは、規定回数（例えば１５回）の計測において特定量（例えば１５ｌ／ｈ又は５％）以上の増加及び減少が特定回数（例えば５回）繰り返されたかを判断する。そして、繰り返されたと判断した場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを大脈動モードから限界モードに切り替える。
【００３０】
さらに、限界モードにおいて、ＣＰＵ１４ａは、規定の複数回数（例えば５回）だけ連続して、瞬時流量の変化量が規定範囲内（５ｌ／ｈ又は５％）であったかを判断する。そして、この条件が成立する場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを限界モードから大脈動モードに切り替える。
【００３１】
また、大脈動モードにおいて、ＣＰＵ１４ａは、規定の複数回数（例えば７回）だけ連続して、瞬時流量の変化量が規定範囲内（３ｌ／ｈ又は５％）であったかを判断する。そして、この条件が成立する場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを大脈動モードから小脈動モードに切り替える。
【００３２】
再度、図１及び図２を参照する。本実施形態においてＣＰＵ１４ａは、受信された超音波信号の増幅度に基づいてガス流路内に水が浸入したか否かを判断する判断機能（判断手段）を備えている。特に、ＣＰＵ１４ａは、ガス流路内における水の所定量未満の浸入であるか、所定量以上の浸入であるかを区別して判断できるようになっている。
【００３３】
図４は、任意流量のガスを流したときの増幅度、瞬時流量及び伝搬時間を浸水量毎に計測した実験結果を示す図である。なお、図４に示す実験では、各それぞれの値について６４回の計測を行い、増幅度については６４回の計測のうちで最大値と最小値を示し、瞬時流量については最大値、最小値及びそれらの差を示し、伝搬時間に関しては正逆双方についての平均値を示している。
【００３４】
図４に示すように、浸水量が０ｃｃである場合、増幅度は最大値及び最小値の双方において「２０」となっている。この「２０」という値は、増幅度の初期値である。そして、浸水量が多くなり、浸水量２０ｃｃ〜７０ｃｃの範囲では、増幅度が最低でも「３５」以上となっている。このため、増幅度は、初期の増幅度に所定値（例えば「１０」）を加算した値以上となっている。
【００３５】
また、浸水量が８０ｃｃとなり、ガス流路内がほぼ満水状態となった場合、増幅度は最大で「１０」最小で「８」となっている。このため、増幅度は、初期の増幅度に規定値（例えば「１０」）を減算した値以下となっている。
【００３６】
このように増幅度が変化する理由は以下の通りである。ガス流路内に２０〜７０ｃｃなどの少量の水が浸入した場合、水とガスとの境界面において超音波が散乱、屈折及び減衰等し、伝搬が不安定となる。このため、受信された超音波信号は小さくなり易く、増幅度は増加する傾向にある。一方、ガス流路内に８０ｃｃなどの多量の水が浸入し、ほぼ満水状態となった場合、音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２間は同じ媒質によって満たされることとなる。このため、水とガスの境界面がなく、散乱、屈折及び減衰等が発生し難くなり、増幅度は減少傾向にある。このような理由から、増幅度は少量の水の浸入に対しては増加傾向にあり、多量の水の浸入に対しては減少傾向にある。
【００３７】
以上より、本実施形態においてＣＰＵ１４ａは、増幅度が、初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、所定量未満の水が浸入し、初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、所定量以上の水が浸入したと判断することができる。
【００３８】
また、５０ｃｃ以上の多量の水が浸入した場合、伝搬時間は短くなる傾向にある。すなわち、図４に示すように、浸水量が０ｃｃ〜４０ｃｃにおいて伝搬時間は正逆ともに、約２４８μｓ程度となっている。これに対して、浸水量が５０ｃｃから８０ｃｃでは、伝搬時間が１３４μｓ未満に低下する。これは、都市ガスやＬＰガスよりも水の方が光の伝搬が速くなる性質があるためである。
【００３９】
よって、ＣＰＵ１４ａは、初期の増幅度に規定値を減算した値以下であり、且つ、伝搬時間が所定時間（例えば１３４μｓ）以下である場合に、所定量以上の水が浸入したと判断することで、所定量以上の水が浸入したについて、判断精度を向上させることができる。
【００４０】
また、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、瞬時流量は以下のような傾向にある。すなわち、浸水量が０ｃｃであると、水とガスとの境界面における屈折、散乱等が発生しないため、瞬時流量はほぼ正確に測定される。このため、瞬時流量の最大値と最小値との差は、非常に小さくなる。ところが、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、水の影響を受けて瞬時流量の最大値と最小値との差は所定流量（例えば１７４ｌ／ｈ）以上となる。このように、瞬時流量の最大値と最小値との差は、水の浸入によって大きくなる傾向にある。
【００４１】
従って、ＣＰＵ１４ａは、増幅度が、初期の増幅度に所定値を加算した値以上であり、且つ、所定回数計測された瞬時流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合に、所定量未満の水が浸入したと判断する。これにより、所定量未満の水が浸入したについて、判断精度を向上させることができる。
【００４２】
特に、電子式ガスメータ１には、増幅度に基づいて、ガスと空気の混合状態である混合ガスを判定したり、ガス流路内にダストが侵入したことを判定したりするものがある。このため、増幅度のみで水の浸入を判断することなく、瞬時流量の差を用いることで、混合ガスやダストの侵入と誤判断してしまう可能性を減じることができ、混合ガスやダストを判定する電子式ガスメータにおいても、少量の水の浸入を検出することができる。
【００４３】
また、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、瞬時流量の最低値は以下のような傾向にある。すなわち、浸水量が０ｃｃであると、水とガスとの境界面における屈折、散乱等が発生しないため、瞬時流量はほぼ正確に測定される。このため、瞬時流量の最小値は、ガスが流れている場合に正の値となり、ガスが流れていなかったとしてもゼロ近傍の値となる。ところが、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、水の影響を受けて瞬時流量の最小値は、負の規定流量（例えば−８０ｌ／ｈ）未満となる。このように、瞬時流量の最小値は、水の浸入によって負側にある程度大きな値となる傾向にある。
【００４４】
従って、ＣＰＵ１４ａは、上記の条件に加えて、所定回数計測された瞬時流量のうち、最小のものが負の規定流量未満である場合に、所定量未満の水が浸入したと判断する。これにより、所定量未満の水が浸入したについて、判断精度を向上させることができる。
【００４５】
特に、ユーザがガスコンロ等を使用した場合、瞬時流量が増大して所定回数計測のうち最大流量と最小流量との差が大きくなってしまうことがある。このため、瞬時流量が負の規定流量未満である場合にガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、ガス使用時においても誤判断することなく、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
また、水が浸入した場合、上記したように超音波の屈折、散乱等により瞬時流量の乱れが生じてしまう。このため、電子式ガスメータ１は、限界モードに突入しやすくなってしまう。よって、ＣＰＵ１４ａは、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満の水が浸入したと判断することで、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る電子式ガスメータ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５は、本実施形態に係る電子式ガスメータ１の水検出に関わる処理を示すフローチャートである。
【００４８】
図５に示すように、ＣＰＵ１４ａは、まずタイマをスタートさせる（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ１４ａは、タイマスタートから所定期間経過したか否かを判断する（Ｓ２）。所定期間経過していないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａは、増幅度が初期の増幅度から規定値を減算した値以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。
【００４９】
そして、初期の増幅度から規定値を減算した値以下でないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａは、現在のモードが限界モードであるか否かを判断する（Ｓ４）。限界モードでないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、限界モードであると判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。
【００５０】
初期の増幅度に所定値を加算した値以上でないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、初期の増幅度に所定値を加算した値以上であると判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、所定回数計測された瞬時流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上であるか否かを判断する（Ｓ６）。ここで、電子式ガスメータ１にはＧＨＰ（ガスヒートポンプ）が接続され、ＧＨＰによる振動によって脈動が生じ、瞬時流量が変動してしまう可能性がある。よって、所定流量は、ＧＨＰによって生じる脈動以上の値としておくことが望ましい。これにより、ＧＨＰによって最大瞬時流量と最小瞬時流量との差が所定流量以上となってしまうことを防止できるからである。
【００５１】
最大の瞬時流量と最小の瞬時流量との差が所定流量以上でないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、最大の瞬時流量と最小の瞬時流量との差が所定流量以上であると判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、最小の瞬時流量が負の規定流量未満であるか否かを判断する（Ｓ７）。ここで、負の規定流量は、ＧＨＰの脈動による下限値未満の値としておくことが望ましい。これにより、ＧＨＰによって最小瞬時流量が負の規定流量未満となってしまうことを防止できるからである。
【００５２】
最小の瞬時流量が負の規定流量未満でないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、最小の瞬時流量が負の規定流量未満であると判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値をインクリメントする（Ｓ８）。そして、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値が特定の値（特定の値は２以上の整数であって例えば「１５」）に達したか否かを判断する（Ｓ９）。
【００５３】
特定の値に達していないと判断した場合（Ｓ９：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、特定の値に達したと判断した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、所定量未満の少量の水を検出したと判断する（Ｓ１０）。その後、ＣＰＵ１４ａは、ガス遮断弁１０を駆動させて、遮断を行う（Ｓ１１）。そして、図５に示す処理は終了する。このように、本実施形態では、１回だけ所定量未満の水を検出しただけでガス遮断弁１０を駆動させず、複数回所定量未満の水を検出した場合に、ガス遮断弁１０を駆動させている。これにより、誤判断によってガス遮断弁１０を駆動されて遮断されてしまう事態を防止している。
【００５４】
特に、水の浸入時にはガスを使用すべきではない。このため、水の浸入時にはガス遮断弁１０を容易に弁開すべきではなく、ユーザによって容易に弁開できないように構成される可能性がある。このため、誤判断により遮断されてしまうと、ユーザは自ら弁開できず非常に不利益となる。よって、上記の如く複数回所定量未満の水を検出した場合にガス遮断弁１０を駆動させることで、水の検出時における遮断という極めて誤判断による影響が大きい場合に、誤判断による遮断を防止できる。
【００５５】
ところで、ステップＳ３において、初期の増幅度から規定値を減算した値以下であると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、伝搬時間が所定時間以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。伝搬時間が所定時間以下でないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。
【００５６】
一方、伝搬時間が所定時間以下であると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値をインクリメントする（Ｓ１３）。そして、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値が特定の値（特定の値は２以上の整数であって例えば「１５」）に達したか否かを判断する（Ｓ１４）。特定の値に達していないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、特定の値に達したと判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、所定量以上の多量の水を検出したと判断する（Ｓ１５）。
【００５７】
その後、ＣＰＵ１４ａは、ガス遮断弁１０を駆動させて、遮断を行う（Ｓ１１）。そして、図５に示す処理は終了する。このように、本実施形態では、所定量以上の水を検出した場合においても、複数回所定量未満の水を検出してガス遮断弁１０を駆動させ、誤判断による遮断を防止している。同様に、複数回所定量以上の水を検出した場合にガス遮断弁１０を駆動させることで、水の検出時における遮断という極めて誤判断による影響が大きい場合に、誤判断による遮断を防止している。
【００５８】
また、ステップＳ２において、タイマスタートから所定期間経過したと判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａはカウンタの値をクリアする（Ｓ１６）。その後、処理はステップＳ１に移行する。このように、本実施形態では、所定期間経過毎にカウンタの値がクリアされる。ここで、カウンタの値をクリアしない場合、水の浸入を誤判断する毎にカウンタがインクリメントされてガス遮断弁１０が遮断されてしまう事態が生じ得る。ところが、カウンタの値をクリアするため、誤判断の蓄積による遮断を防止することができる。
【００５９】
なお、所定期間は、１週間（１６８時間）としておくことが望ましい。ガスの使用パターンは一般的に１週間で１サイクルする。よって、所定期間を１週間とすることで、誤判定することなく確実に水の浸入を検出できる。
【００６０】
このようにして、本実施形態に係る電子式ガスメータ１によれば、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、本件発明者は、水浸入時において増幅度が以下のような傾向にあることを見出した。すなわち、ガス流路内に少量の水が浸入した場合、水とガスとの境界面において超音波が散乱、屈折及び減衰等し、伝搬が不安定となる。このため、受信された超音波信号は小さくなり易く、増幅度は増加する傾向にある。このような理由から、本件発明者は、増幅度は少量の水が浸入した場合に増加傾向にあること見出した。このため、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出することができる。
【００６１】
また、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内に多量の水が浸入し、満水に近い状態となった場合、一方の音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２から他方の一方の音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２までが同じ媒質によって満たされることとなり、散乱、屈折及び減衰等が発生し難くなる。このため、多量の水が浸入した場合、増幅度は減少傾向にある。よって、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出できると共に、多量の水の検出についても検出できる電子式ガスメータ１を提供することができる。
【００６２】
また、超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内の多量の水が浸入した場合、伝搬時間は減少する傾向にある。このため、伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に水が満水状態で浸入したと判断することで、多量の水についての検出精度を向上させることができる。
【００６３】
また、所定回数計測された瞬時流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、電子式ガスメータには、増幅度に基づいて、ガスと水の混合状態である混合ガスを判定したり、ダストの侵入を判断したりする機能が搭載されることがある。このため、増幅度のみで水の浸入を判定することなく、瞬時流量の差を用いることで、誤判断の可能性を減じることができ、混合ガスやダストを判定する電子式ガスメータ１においても、少量の水の浸入を検出することができる。
【００６４】
また、所定回数計測された瞬時流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、ユーザがガスコンロ等を使用した場合、瞬時流量が増大して所定回数計測のうち最大流量と最小流量との差が大きくなってしまう。このため、瞬時流量が負の所定流量未満である場合にガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、ガス使用時においても誤判断することなく、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００６５】
また、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、少量の水が浸入した場合、計測される瞬時流量が増減する傾向にある。特に、限界モードは、脈動が発生しない限り、突入するモードではなく、限界モードの発生時のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００６６】
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。また、水の浸入を判断する各値に関しては、電子式ガスメータ１において可変とできることが望ましい。これにより、例えばＧＨＰが接続されないガスメータにおいては、脈動が少ないと考えられるため、例えば瞬時流量の最大値と最小値との差が所定流量以上であるかを判断するにあたり、所定流量の値を小さくすることもできるからである。
【００６７】
さらに、本実施形態では、水を検出してガス遮断弁１０を遮断させた場合、各種表示を行ってもよく、遮断復帰についてもユーザにより容易に復帰できないように、センタ側のみにおいて復帰できるようにしておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る電子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】図２に示したＣＰＵによって決定されるモードを示す状態遷移図である。
【図４】任意流量のガスを流したときの増幅度、瞬時流量及び伝搬時間を浸水量毎に計測した実験結果を示す図である。
【図５】本実施形態に係る電子式ガスメータの水検出に関わる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１…電子式ガスメータ
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（増幅手段）
１４…μＣＯＭ
１４ａ…ＣＰＵ（判断手段，計測手段，モード決定手段）
１４ｂ…ＲＯＭ
１４ｃ…ＲＡＭ
１４ｄ…バスライン
１５…表示器
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、電子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、電子式ガスメータを構成することができる。
【０００４】
また、従来の電子式ガスメータでは、ガス流路内に水が浸入することがある。例えば、都市ガス用のガスメータにおいて、水道管とガス管とが隣接しており、水道管が腐食して水が漏れた場合、漏れだした水がガス管を腐食させ、ガス管内に水が浸入し、結果として電子式ガスメータのガス流路内に水が浸入してしまう可能性がある。また、ＬＰガス用のガスメータにおいても、ガス中の水分などが蓄積してガス流路内に水が溜まってしまう可能性は否定できない。
【０００５】
そこで、従来、他方のトランスジューサで受信された超音波信号の増幅度が小さくなり、且つ、伝搬時間が小さくなる場合に、ガス流路内がほぼ満水状態となったと判断する電子式ガスメータが提案されている。
【特許文献１】特公平７−１１９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の電子式ガスメータでは、ガス流路内がほぼ満水状態とならない限り、水の浸入を検出することができず、少量の水の浸入については検出することができない。
【０００７】
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、少量の水の浸入を判断することが可能な電子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】
【０００８】
本発明の電子式ガスメータは、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、前記超音波信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号を所定の強さまで増幅する増幅手段と、前記増幅手段により前記受信された信号の増幅度に基づいて、ガス流路内に水が浸入したか否かを判断する判断手段と、を備え、前記判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１０】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、判断手段は、前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する計測手段をさらに備え、判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の電子式ガスメータにおいて、計測手段により計測された流量に基づいて現在のモードを決定するモード決定手段をさらに備え、モード決定手段は、前記計測手段による規定回数の計測において、特定量以上の流量の増加及び減少が特定回数だけ繰り返された場合に、現在のモードを限界モードであると決定し、判断手段は、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電子式ガスメータによれば、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、本件発明者は、水浸入時において増幅度が以下のような傾向にあることを見出した。すなわち、ガス流路内に少量の水が浸入した場合、水とガスとの境界面において超音波が散乱、屈折及び減衰等し、伝搬が不安定となる。このため、受信された超音波信号は小さくなり易く、増幅度は増加する傾向にある。このような理由から、本件発明者は、増幅度は少量の水が浸入した場合に増加傾向にあること見出した。このため、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出することができる。
【００１５】
また、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内に多量の水が浸入し、満水に近い状態となった場合、送信手段から受信手段までが同じ媒質によって満たされることとなり、散乱、屈折及び減衰等が発生し難くなる。このため、多量の水が浸入した場合、増幅度は減少傾向にある。よって、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出できると共に、多量の水の検出についても検出できる電子式ガスメータを提供することができる。
【００１６】
また、超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内の多量の水が浸入した場合、伝搬時間は減少する傾向にある。このため、伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に水が満水状態で浸入したと判断することで、多量の水についての検出精度を向上させることができる。
【００１７】
また、所定回数計測された流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、電子式ガスメータには、増幅度に基づいて、ガスと水の混合状態である混合ガスを判定したり、ダストの侵入を判断したりする機能が搭載されることがある。このため、増幅度のみで水の浸入を判定することなく、流量の差を用いることで、誤判断の可能性を減じることができ、混合ガスやダストを判定する電子式ガスメータにおいても、少量の水の浸入を検出することができる。
【００１８】
また、所定回数計測された流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、ユーザがガスコンロ等を使用した場合、流量が増大して所定回数計測のうち最大流量と最小流量との差が大きくなってしまう。このため、流量が負の所定流量未満である場合にガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、ガス使用時においても誤判断することなく、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００１９】
また、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、少量の水が浸入した場合、計測される流量が増減する傾向にある。特に、限界モードは、脈動が発生しない限り、突入するモードではなく、限界モードの発生時のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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電子式ガスメータを示す構成図である。同図に示す電子式ガスメータ１は超音波方式ガスメータであって、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。
【００２１】
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１０が設けられている。
【００２２】
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。
【００２３】
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（増幅手段）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が接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
また、ＣＰＵ１４ａは、２つのトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を用いて、サンプリング時間毎にガス流速を計測し、計測したガス流速にガス流路の断面積を乗じて瞬時流量を計測する計測機能（計測手段）を備えている。さらに、ＣＰＵ１４ａは、計測機能によって計測される規定回数分の瞬時流量の値から、現在のモードを決定するモード決定機能（モード決定機能）を有している。
【００２６】
図３は、図２に示したＣＰＵ１４ａによって決定されるモードを示す状態遷移図である。なお、図３に示すモードは、電子式ガスメータ１のＣＰＵ１４ａによって決定されるモードの一部を示すものであり、電子式ガスメータ１には、他のモードが存在していてもよい。
【００２７】
図３に示す例において、電子式ガスメータ１は、小脈動モード、大脈動モード、及び限界モードの３モード間を遷移する構成となっている。小脈動モードとは、３モードのうち最もガスの脈動が小さいときのモードであり、大脈動モード及び限界モードとなるにつれて、ガスの脈動は大きくなる。ガスの脈動が大きくなると、ガス流量にバラツキが生じるため、正確な瞬時流量を計測し難くなる。そこで、電子式ガスメータ１は、脈動が大きくなるとモードを変化させ、計測間隔を長くしたり、計測回数を増やしたりして、より正確な瞬時流量を求めようとする。なお、計測間隔を長くしたり、計測回数を増やしたりすると、内蔵電池を消費しやすくなるため、電子式ガスメータ１は基本的に小脈動モードで動作し、電池消費量を少なくするようにしている。
【００２８】
具体的に説明する。まず、現在小脈動モードであるとする。この場合において、ＣＰＵ１４ａは、規定回数（例えば１５回）の計測において特定量（例えば１３ｌ／ｈ又は５％）以上の増加及び減少が特定回数（例えば３回）繰り返されたかを判断する。そして、繰り返されたと判断した場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを小脈動モードから大脈動モードに切り替える。
【００２９】
また、大脈動モードにおいて、ＣＰＵ１４ａは、規定回数（例えば１５回）の計測において特定量（例えば１５ｌ／ｈ又は５％）以上の増加及び減少が特定回数（例えば５回）繰り返されたかを判断する。そして、繰り返されたと判断した場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを大脈動モードから限界モードに切り替える。
【００３０】
さらに、限界モードにおいて、ＣＰＵ１４ａは、規定の複数回数（例えば５回）だけ連続して、瞬時流量の変化量が規定範囲内（５ｌ／ｈ又は５％）であったかを判断する。そして、この条件が成立する場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを限界モードから大脈動モードに切り替える。
【００３１】
また、大脈動モードにおいて、ＣＰＵ１４ａは、規定の複数回数（例えば７回）だけ連続して、瞬時流量の変化量が規定範囲内（３ｌ／ｈ又は５％）であったかを判断する。そして、この条件が成立する場合、ＣＰＵ１４ａは現在のモードを大脈動モードから小脈動モードに切り替える。
【００３２】
再度、図１及び図２を参照する。本実施形態においてＣＰＵ１４ａは、受信された超音波信号の増幅度に基づいてガス流路内に水が浸入したか否かを判断する判断機能（判断手段）を備えている。特に、ＣＰＵ１４ａは、ガス流路内における水の所定量未満の浸入であるか、所定量以上の浸入であるかを区別して判断できるようになっている。
【００３３】
図４は、任意流量のガスを流したときの増幅度、瞬時流量及び伝搬時間を浸水量毎に計測した実験結果を示す図である。なお、図４に示す実験では、各それぞれの値について６４回の計測を行い、増幅度については６４回の計測のうちで最大値と最小値を示し、瞬時流量については最大値、最小値及びそれらの差を示し、伝搬時間に関しては正逆双方についての平均値を示している。
【００３４】
図４に示すように、浸水量が０ｃｃである場合、増幅度は最大値及び最小値の双方において「２０」となっている。この「２０」という値は、増幅度の初期値である。そして、浸水量が多くなり、浸水量２０ｃｃ〜７０ｃｃの範囲では、増幅度が最低でも「３５」以上となっている。このため、増幅度は、初期の増幅度に所定値（例えば「１０」）を加算した値以上となっている。
【００３５】
また、浸水量が８０ｃｃとなり、ガス流路内がほぼ満水状態となった場合、増幅度は最大で「１０」最小で「８」となっている。このため、増幅度は、初期の増幅度に規定値（例えば「１０」）を減算した値以下となっている。
【００３６】
このように増幅度が変化する理由は以下の通りである。ガス流路内に２０〜７０ｃｃなどの少量の水が浸入した場合、水とガスとの境界面において超音波が散乱、屈折及び減衰等し、伝搬が不安定となる。このため、受信された超音波信号は小さくなり易く、増幅度は増加する傾向にある。一方、ガス流路内に８０ｃｃなどの多量の水が浸入し、ほぼ満水状態となった場合、音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２間は同じ媒質によって満たされることとなる。このため、水とガスの境界面がなく、散乱、屈折及び減衰等が発生し難くなり、増幅度は減少傾向にある。このような理由から、増幅度は少量の水の浸入に対しては増加傾向にあり、多量の水の浸入に対しては減少傾向にある。
【００３７】
以上より、本実施形態においてＣＰＵ１４ａは、増幅度が、初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、所定量未満の水が浸入し、初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、所定量以上の水が浸入したと判断することができる。
【００３８】
また、５０ｃｃ以上の多量の水が浸入した場合、伝搬時間は短くなる傾向にある。すなわち、図４に示すように、浸水量が０ｃｃ〜４０ｃｃにおいて伝搬時間は正逆ともに、約２４８μｓ程度となっている。これに対して、浸水量が５０ｃｃから８０ｃｃでは、伝搬時間が１３４μｓ未満に低下する。これは、都市ガスやＬＰガスよりも水の方が光の伝搬が速くなる性質があるためである。
【００３９】
よって、ＣＰＵ１４ａは、初期の増幅度に規定値を減算した値以下であり、且つ、伝搬時間が所定時間（例えば１３４μｓ）以下である場合に、所定量以上の水が浸入したと判断することで、所定量以上の水が浸入したについて、判断精度を向上させることができる。
【００４０】
また、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、瞬時流量は以下のような傾向にある。すなわち、浸水量が０ｃｃであると、水とガスとの境界面における屈折、散乱等が発生しないため、瞬時流量はほぼ正確に測定される。このため、瞬時流量の最大値と最小値との差は、非常に小さくなる。ところが、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、水の影響を受けて瞬時流量の最大値と最小値との差は所定流量（例えば１７４ｌ／ｈ）以上となる。このように、瞬時流量の最大値と最小値との差は、水の浸入によって大きくなる傾向にある。
【００４１】
従って、ＣＰＵ１４ａは、増幅度が、初期の増幅度に所定値を加算した値以上であり、且つ、所定回数計測された瞬時流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合に、所定量未満の水が浸入したと判断する。これにより、所定量未満の水が浸入したについて、判断精度を向上させることができる。
【００４２】
特に、電子式ガスメータ１には、増幅度に基づいて、ガスと空気の混合状態である混合ガスを判定したり、ガス流路内にダストが侵入したことを判定したりするものがある。このため、増幅度のみで水の浸入を判断することなく、瞬時流量の差を用いることで、混合ガスやダストの侵入と誤判断してしまう可能性を減じることができ、混合ガスやダストを判定する電子式ガスメータにおいても、少量の水の浸入を検出することができる。
【００４３】
また、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、瞬時流量の最低値は以下のような傾向にある。すなわち、浸水量が０ｃｃであると、水とガスとの境界面における屈折、散乱等が発生しないため、瞬時流量はほぼ正確に測定される。このため、瞬時流量の最小値は、ガスが流れている場合に正の値となり、ガスが流れていなかったとしてもゼロ近傍の値となる。ところが、２０ｃｃ以上の水が浸入した場合、水の影響を受けて瞬時流量の最小値は、負の規定流量（例えば−８０ｌ／ｈ）未満となる。このように、瞬時流量の最小値は、水の浸入によって負側にある程度大きな値となる傾向にある。
【００４４】
従って、ＣＰＵ１４ａは、上記の条件に加えて、所定回数計測された瞬時流量のうち、最小のものが負の規定流量未満である場合に、所定量未満の水が浸入したと判断する。これにより、所定量未満の水が浸入したについて、判断精度を向上させることができる。
【００４５】
特に、ユーザがガスコンロ等を使用した場合、瞬時流量が増大して所定回数計測のうち最大流量と最小流量との差が大きくなってしまうことがある。このため、瞬時流量が負の規定流量未満である場合にガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、ガス使用時においても誤判断することなく、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００４６】
また、水が浸入した場合、上記したように超音波の屈折、散乱等により瞬時流量の乱れが生じてしまう。このため、電子式ガスメータ１は、限界モードに突入しやすくなってしまう。よって、ＣＰＵ１４ａは、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満の水が浸入したと判断することで、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００４７】
次に、本実施形態に係る電子式ガスメータ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５は、本実施形態に係る電子式ガスメータ１の水検出に関わる処理を示すフローチャートである。
【００４８】
図５に示すように、ＣＰＵ１４ａは、まずタイマをスタートさせる（Ｓ１）。次に、ＣＰＵ１４ａは、タイマスタートから所定期間経過したか否かを判断する（Ｓ２）。所定期間経過していないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａは、増幅度が初期の増幅度から規定値を減算した値以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。
【００４９】
そして、初期の増幅度から規定値を減算した値以下でないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ１４ａは、現在のモードが限界モードであるか否かを判断する（Ｓ４）。限界モードでないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、限界モードであると判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。
【００５０】
初期の増幅度に所定値を加算した値以上でないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、初期の増幅度に所定値を加算した値以上であると判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、所定回数計測された瞬時流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上であるか否かを判断する（Ｓ６）。ここで、電子式ガスメータ１にはＧＨＰ（ガスヒートポンプ）が接続され、ＧＨＰによる振動によって脈動が生じ、瞬時流量が変動してしまう可能性がある。よって、所定流量は、ＧＨＰによって生じる脈動以上の値としておくことが望ましい。これにより、ＧＨＰによって最大瞬時流量と最小瞬時流量との差が所定流量以上となってしまうことを防止できるからである。
【００５１】
最大の瞬時流量と最小の瞬時流量との差が所定流量以上でないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、最大の瞬時流量と最小の瞬時流量との差が所定流量以上であると判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、最小の瞬時流量が負の規定流量未満であるか否かを判断する（Ｓ７）。ここで、負の規定流量は、ＧＨＰの脈動による下限値未満の値としておくことが望ましい。これにより、ＧＨＰによって最小瞬時流量が負の規定流量未満となってしまうことを防止できるからである。
【００５２】
最小の瞬時流量が負の規定流量未満でないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、最小の瞬時流量が負の規定流量未満であると判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値をインクリメントする（Ｓ８）。そして、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値が特定の値（特定の値は２以上の整数であって例えば「１５」）に達したか否かを判断する（Ｓ９）。
【００５３】
特定の値に達していないと判断した場合（Ｓ９：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、特定の値に達したと判断した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、所定量未満の少量の水を検出したと判断する（Ｓ１０）。その後、ＣＰＵ１４ａは、ガス遮断弁１０を駆動させて、遮断を行う（Ｓ１１）。そして、図５に示す処理は終了する。このように、本実施形態では、１回だけ所定量未満の水を検出しただけでガス遮断弁１０を駆動させず、複数回所定量未満の水を検出した場合に、ガス遮断弁１０を駆動させている。これにより、誤判断によってガス遮断弁１０を駆動されて遮断されてしまう事態を防止している。
【００５４】
特に、水の浸入時にはガスを使用すべきではない。このため、水の浸入時にはガス遮断弁１０を容易に弁開すべきではなく、ユーザによって容易に弁開できないように構成される可能性がある。このため、誤判断により遮断されてしまうと、ユーザは自ら弁開できず非常に不利益となる。よって、上記の如く複数回所定量未満の水を検出した場合にガス遮断弁１０を駆動させることで、水の検出時における遮断という極めて誤判断による影響が大きい場合に、誤判断による遮断を防止できる。
【００５５】
ところで、ステップＳ３において、初期の増幅度から規定値を減算した値以下であると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、伝搬時間が所定時間以下であるか否かを判断する（Ｓ１２）。伝搬時間が所定時間以下でないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。
【００５６】
一方、伝搬時間が所定時間以下であると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値をインクリメントする（Ｓ１３）。そして、ＣＰＵ１４ａは、カウンタの値が特定の値（特定の値は２以上の整数であって例えば「１５」）に達したか否かを判断する（Ｓ１４）。特定の値に達していないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、特定の値に達したと判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａは、所定量以上の多量の水を検出したと判断する（Ｓ１５）。
【００５７】
その後、ＣＰＵ１４ａは、ガス遮断弁１０を駆動させて、遮断を行う（Ｓ１１）。そして、図５に示す処理は終了する。このように、本実施形態では、所定量以上の水を検出した場合においても、複数回所定量未満の水を検出してガス遮断弁１０を駆動させ、誤判断による遮断を防止している。同様に、複数回所定量以上の水を検出した場合にガス遮断弁１０を駆動させることで、水の検出時における遮断という極めて誤判断による影響が大きい場合に、誤判断による遮断を防止している。
【００５８】
また、ステップＳ２において、タイマスタートから所定期間経過したと判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１４ａはカウンタの値をクリアする（Ｓ１６）。その後、処理はステップＳ１に移行する。このように、本実施形態では、所定期間経過毎にカウンタの値がクリアされる。ここで、カウンタの値をクリアしない場合、水の浸入を誤判断する毎にカウンタがインクリメントされてガス遮断弁１０が遮断されてしまう事態が生じ得る。ところが、カウンタの値をクリアするため、誤判断の蓄積による遮断を防止することができる。
【００５９】
なお、所定期間は、１週間（１６８時間）としておくことが望ましい。ガスの使用パターンは一般的に１週間で１サイクルする。よって、所定期間を１週間とすることで、誤判定することなく確実に水の浸入を検出できる。
【００６０】
このようにして、本実施形態に係る電子式ガスメータ１によれば、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、本件発明者は、水浸入時において増幅度が以下のような傾向にあることを見出した。すなわち、ガス流路内に少量の水が浸入した場合、水とガスとの境界面において超音波が散乱、屈折及び減衰等し、伝搬が不安定となる。このため、受信された超音波信号は小さくなり易く、増幅度は増加する傾向にある。このような理由から、本件発明者は、増幅度は少量の水が浸入した場合に増加傾向にあること見出した。このため、増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出することができる。
【００６１】
また、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内に多量の水が浸入し、満水に近い状態となった場合、一方の音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２から他方の一方の音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２までが同じ媒質によって満たされることとなり、散乱、屈折及び減衰等が発生し難くなる。このため、多量の水が浸入した場合、増幅度は減少傾向にある。よって、増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断することで、少量の水の浸入を検出できると共に、多量の水の検出についても検出できる電子式ガスメータ１を提供することができる。
【００６２】
また、超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する。ここで、ガス流路内の多量の水が浸入した場合、伝搬時間は減少する傾向にある。このため、伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に水が満水状態で浸入したと判断することで、多量の水についての検出精度を向上させることができる。
【００６３】
また、所定回数計測された瞬時流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、電子式ガスメータには、増幅度に基づいて、ガスと水の混合状態である混合ガスを判定したり、ダストの侵入を判断したりする機能が搭載されることがある。このため、増幅度のみで水の浸入を判定することなく、瞬時流量の差を用いることで、誤判断の可能性を減じることができ、混合ガスやダストを判定する電子式ガスメータ１においても、少量の水の浸入を検出することができる。
【００６４】
また、所定回数計測された瞬時流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、ユーザがガスコンロ等を使用した場合、瞬時流量が増大して所定回数計測のうち最大流量と最小流量との差が大きくなってしまう。このため、瞬時流量が負の所定流量未満である場合にガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、ガス使用時においても誤判断することなく、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００６５】
また、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する。ここで、少量の水が浸入した場合、計測される瞬時流量が増減する傾向にある。特に、限界モードは、脈動が発生しない限り、突入するモードではなく、限界モードの発生時のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断することで、少量の水の検出精度を向上させることができる。
【００６６】
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。また、水の浸入を判断する各値に関しては、電子式ガスメータ１において可変とできることが望ましい。これにより、例えばＧＨＰが接続されないガスメータにおいては、脈動が少ないと考えられるため、例えば瞬時流量の最大値と最小値との差が所定流量以上であるかを判断するにあたり、所定流量の値を小さくすることもできるからである。
【００６７】
さらに、本実施形態では、水を検出してガス遮断弁１０を遮断させた場合、各種表示を行ってもよく、遮断復帰についてもユーザにより容易に復帰できないように、センタ側のみにおいて復帰できるようにしておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態に係る電子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】図２に示したＣＰＵによって決定されるモードを示す状態遷移図である。
【図４】任意流量のガスを流したときの増幅度、瞬時流量及び伝搬時間を浸水量毎に計測した実験結果を示す図である。
【図５】本実施形態に係る電子式ガスメータの水検出に関わる処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１…電子式ガスメータ
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（増幅手段）
１４…μＣＯＭ
１４ａ…ＣＰＵ（判断手段，計測手段，モード決定手段）
１４ｂ…ＲＯＭ
１４ｃ…ＲＡＭ
１４ｄ…バスライン
１５…表示器
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、
前記受信手段により受信された信号を所定の強さまで増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により前記受信された信号の増幅度に基づいて、ガス流路内に水が浸入したか否かを判断する判断手段と、を備え、
前記判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする電子式ガスメータ。
【請求項２】
前記判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子式ガスメータ。
【請求項３】
前記判断手段は、前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子式ガスメータ。
【請求項４】
前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する計測手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子式ガスメータ。
【請求項５】
前記判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項４に記載の電子式ガスメータ。
【請求項６】
前記計測手段により計測された流量に基づいて現在のモードを決定するモード決定手段をさらに備え、
前記モード決定手段は、前記計測手段による規定回数の計測において、特定量以上の流量の増加及び減少が特定回数だけ繰り返された場合に、現在のモードを限界モードであると決定し、
前記判断手段は、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載の電子式ガスメータ。
【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、
前記受信手段により受信された信号を所定の強さまで増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により前記受信された信号の増幅度に基づいて、ガス流路内に水が浸入したか否かを判断する判断手段と、を備え、
前記判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に所定値を加算した値以上である場合に、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする電子式ガスメータ。
【請求項２】
前記判断手段は、前記増幅度が初期の増幅度に規定値を減算した値以下である場合に、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の電子式ガスメータ。
【請求項３】
前記判断手段は、前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間が所定時間以下である場合、ガス流路内に所定量以上の水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項２に記載の電子式ガスメータ。
【請求項４】
前記送信手段から送信されて前記受信手段により受信された超音波信号の伝搬時間に基づいて、ガス流路内を流れるガスの流量を計測する計測手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最大のものと最小のものとの差が所定流量以上である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電子式ガスメータ。
【請求項５】
前記判断手段は、前記計測手段により所定回数計測された流量のうち、最小のものの流量が負の規定流量未満である場合、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項４に記載の電子式ガスメータ。
【請求項６】
前記計測手段により計測された流量に基づいて現在のモードを決定するモード決定手段をさらに備え、
前記モード決定手段は、前記計測手段による規定回数の計測において、特定量以上の流量の増加及び減少が特定回数だけ繰り返された場合に、現在のモードを限界モードであると決定し、
前記判断手段は、現在のモードが限界モードである場合のみに、ガス流路内に所定量未満水が浸入したと判断する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５のいずれか１項に記載の電子式ガスメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２５８５１（Ｐ２０１０−２５８５１Ａ）
【公開日】平成２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９７１５（Ｐ２００８−１８９７１５）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【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２２年２月４日（２０１０．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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