JP2004184308A

JP2004184308A - 流量計

Info

Publication number: JP2004184308A
Application number: JP2002353518A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hayashi; 均林; Tatsuo Fujimoto; 龍雄藤本
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2002-12-05
Filing date: 2002-12-05
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】流体の流量測定に関する信頼性を向上させることが可能な流量計を提供する。
【解決手段】クランク機構５０を構成する切替弁５１に反射板６３を取り付けると共に、この反射板６３に対応する位置に、検出用の光を受発光する光センサ２１（発光素子２１Ａ，受光素子２１Ｂ）を取り付ける。ガスの消費に応じてクランク機構５０がクランク運動し、切替弁板５１に取り付けられた反射板６３が位置Ｓ１，Ｓ２間を往復運動すると、反射板６３における光の反射角度が連続的に変化するため、光センサ２１から受光素子２１Ｂの受光強度に基づいて出力される光学信号の出力値が連続的に変化する。この光学信号の出力値の変化、すなわち切替弁５１の変位位置の変化に基づいて、動作特性が劣化しにくい光センサ２１を利用してガスの流量を演算可能になる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガスなどの流体の流量を測定する流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、消費者による燃料用ガス（以下、単に「ガス」という。）の消費量を測定するために、各消費者宅ごとにガスメータが設置されている。ガス事業者は、一定期間ごとにガスメータからガスの消費量を検針することにより、その検針値に基づいてガスの使用料金を算定している。
【０００３】
従来のガスメータとしては、例えば、ガスの消費に応じて所定の楕円軌道上を移動する磁石と、この楕円軌道上に配置され、磁石の通過時ごとに流量パルス信号を出力するリードスイッチとを備え、このリードスイッチから出力された流量パルス信号に基づいてガスの消費量を演算するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３５６５４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したように、ガスメータにより測定されるガスの消費量は、消費者に請求されることとなるガスの使用料金を算定するために利用されるものであるため、その測定に関する信頼性は可能な限り高いことが要求される。しかしながら、リードスイッチによる磁石の検出機構を利用した従来のガスメータでは、例えば、１つのリードスイッチが長期間に渡って使用された際、そのリードスイッチにおいて動作特性の劣化等に起因して接点不良が生じると、ガス消費量の測定時に誤作動し、消費量測定に関して信頼性の低下を招くおそれがあるという問題があった。
【０００６】
また、リードスイッチによる磁石の検出機構を利用した従来のガスメータでは、磁石がリードスイッチを通過するときごとにしか流量を取得できないため、ガスの瞬時流量を取得することができないという問題もあった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、流体の流量測定に関する信頼性を向上させることが可能な流量計を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、流体の瞬時流量を取得することが可能な流量計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の流量計は、流体の流れに応じて変位する変位手段と、この変位手段の変位位置を連続的に検出するために利用される検出手段と、この検出手段を利用して検出した変位手段の変位位置の変化に基づいて、流体の流量を演算する演算手段とを備えるようにしたものである。
【００１０】
本発明の流量計では、流体の流れに応じて変位手段が変位すると、演算手段が、検出手段を利用して変位手段の変位位置を連続的に検出すると共に、その変位手段の変位位置の変化に基づいて流体の流量を演算する。
【００１１】
本発明の流量計では、変位手段が、所定の位置間を往復運動する運動部材である場合には、検出手段が、光の反射強度の変化を検出可能な光センサであるようにしてもよいし、または超音波の反射強度の変化を検出可能な超音波センサであるようにしてもよい。あるいは、変位手段が磁石である場合には、検出手段が、磁界強度の変化を検出可能な磁気センサであるようにしてもよい。
【００１２】
本発明の流量計では、演算手段が、単位時間当たりの変位手段の変位位置の変化量に基づいて、流体の瞬時流量を演算するようにするのが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る流量計としてのガスメータの構成について説明する。図１は、ガスメータ１００のブロック構成を表すものである。
【００１５】
このガスメータ１００は、消費者宅ごとに設置され、消費者により消費された燃料用ガス（以下、単に「ガスＧ」という。）の消費量（流量）を測定するものであり、例えば鉄などの金属製の筐体１の内部に、ガスＧを収容して計量するための計量室１０と、ガスＧの計量等に必要な各種機器を収納するための機器室２０とを備えている。この筐体１には、一端が筐体１の上面を貫通して外部に導出され、他端が計量室１０に接続された２つの配管、すなわち導入配管３０および排出配管４０が取り付けられている。導入配管３０を通じてガスメータ１００内に導入されたガスＧは、計量室１０を経由したのち、排出配管４０を通じてガスメータ１００の外部に排出されるようになっている。
【００１６】
計量室１０には、ガスＧを計量するために利用される計量機構１１が配設されている。この計量機構１１は、例えば、計量室１０を通過するガスＧの流れに応じて伸縮運動可能な伸縮膜を含んで構成されている。この計量機構１１には、図中の回転軸Ｐを中心として回転可能な連動シャフト１２の一端が連結されており、その連動シャフト１２の他端は、機器室２０内に位置するクランク機構５０に連結されている。
【００１７】
機器室２０には、上記したクランク機構５０と共に、ガスＧの流量を測定するために利用される光センサ２１と、ガスＧの圧力を検出する圧力センサ２２と、メータ全体を制御する制御ユニット２３と、各種情報を記憶するためのメモリ２４と、メータ全体に電力供給を行うリチウムバッテリ２５と、揺れや振動を検出する感震器２６と、ガスメータ１００よりも下流側へのガスＧの供給状態を切り換えるための遮断弁２７とが配設されている。筐体１のうち、遮断弁２７に対応する箇所には、遮断弁２７によりガスＧの供給が遮断された際にその遮断状態を解除するための復帰ボタン２８が設けられている。
【００１８】
ここで、図２および図３を参照して、クランク機構５０の詳細な構成について説明する。図２および図３はクランク機構５０の平面構成を拡大して表しており、図２はクランク運動前（静止時）の状態、図３はクランク運動時の状態をそれぞれ示している。
【００１９】
クランク機構５０は、ガスＧの消費に伴う計量機構１１の伸縮運動に連動してクランク運動するものである。このクランク機構５０は、例えば、図２および図３に示したように、支持板６０に設けられた開口６０Ｋ上を横切るように組み合わされ、かつ、その支持板６０によりクランク運動可能に支持された複数の切替弁５１〜５９の集合体により構成されている。これらの切替弁５１〜５９は、例えば、切替弁５１，５２が長手の略Ｌ字型構造を有し、切替弁５３，５４，５６，５７が長手の短冊型構造を有し、切替弁５５が短手の略Ｌ字型構造を有し、切替弁５８，５９が短手の略扇型構造を有している。
【００２０】
これらの切替弁５１〜５９間の具体的な連結関係は、例えば、以下の通りである。すなわち、切替弁５１の一端は連動シャフト１２を介して支持板６０により回転可能に支持されていると共に、その他端は可動軸６２を介して切替弁５３の一端に連結されている。切替弁５２の一端は支持軸６１を介して支持板６０により回転可能に支持されていると共に、その他端は可動軸６２を介して切替弁５４の一端に連結されている。切替弁５３，５４のそれぞれの他端は１つの可動軸６２を介して切替弁５５の一端に連結されており、その切替弁５５の他端には、切替弁５６，５７のそれぞれの一端が１つの可動軸６２を介して連結されている。切替弁５６，５７の他端はいずれも可動軸６２を介して切替弁５８，５９の一端にそれぞれ連結されており、それらの切替弁５８，５９の他端はいずれも支持軸６１を介して回転可能に支持されている。
【００２１】
クランク機構５０がクランク運動すると、そのクランク機構５０を構成する各切替弁５１〜５９がそれぞれ独自の往復運動を行うようになっており、特に、例えば、略Ｌ字型構造を有する切替弁５１のうちの折れ曲がり近傍部分（後述する反射板６３が取り付けられている部分）は、切替弁５１が回転軸Ｐを中心として回転することにより、光センサ２１から遠い側の位置Ｓ１と光センサ２１に近い側の位置Ｓ２との間を変位するようになっている。この切替弁５１の側面には、光反射用の反射板６３が取り付けられており、反射板６３が位置Ｓ１，Ｓ２間を変位することにより、その反射板６３の反射角度が連続的に変化するようになっている。なお、図３に示した回転矢印（一点鎖線）は、クランク機構５０がクランク運動した際の連動シャフト１２や支持軸６１の回転方向の一例を示している。ここで、切替弁５１が本発明における「変位手段」としての「運動部材」の一具体例に対応する。
【００２２】
引き続き、図１を参照して、ガスメータ１００の構成について説明する。
【００２３】
光センサ２１は、切替弁５１の変位位置を連続的に検出するために利用されるものであり、支持板６０上のうち、切替弁５１に取り付けられた反射板７０に対応する位置に取り付けられている。この光センサ２１は、光の反射強度の変化を検出可能なものであり、例えば、反射板６３に対して発光し、検出用の光を放射する発光素子２１Ａと、反射板６３において反射した検出用の光を受光する受光素子２１Ｂとを含んで構成されている。この発光素子２１Ａは、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ；ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｏｎＤｉｏｄｅ）などにより構成されており、受光素子２１Ｂは、例えばフォトダイオード（ＰＤ；ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）などにより構成されている。発光素子２１Ａの発光強度を一定とした場合、受光素子２１Ｂの受光強度は、反射板６３の反射角度、すなわち切替弁５１の変位位置に基づいて連続的に変化するため、この光センサ２１を利用すれば、受光素子２１Ｂの受光強度に基づいて切替弁５１の変位位置を連続的に検出することが可能になるのである。
【００２４】
この光センサ２１は、所定の時間間隔ごとに、制御ユニット２３に対して受光素子２１Ｂの受光強度に対応した光学信号Ｓ１を出力するようになっている。なお、光センサ２１による光学信号Ｓ１の出力間隔は任意に設定可能であり、具体的には、例えば、ガスＧの流量に関わらず常に一定であってもよいし（例えば、数秒程度）、あるいはガスＧの流量に応じて変化するようにしてもよい（例えば、小流量（０ｍ^３／時間〜１００ｍ^３／時間）のときに数秒程度、大流量（＞１００ｍ^３／時間）のときに１秒）。ここで、光センサ２１が本発明における「検出手段」の一具体例に対応する。
【００２５】
圧力センサ２２は、導入配管３０中を流れるガスＧの圧力を検出し、制御ユニット２３に対して圧力信号を出力するようになっている。この圧力センサ２２は、例えば、圧力により生じた歪みに対応した電圧を発生する圧電膜センサなどにより構成されている。
【００２６】
制御ユニット２３は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などを含んで構成されており、主に、以下の機能を実行するものである。
【００２７】
（１）積算流量演算機能
すなわち、制御ユニット２３は、光センサ２１から出力される光学信号Ｓ１を取り込み、その光学信号Ｓ１に基づいてガスＧの積算流量を演算している。
【００２８】
ここで、図２〜図４を参照して、制御ユニット２３による積算流量の演算機構について説明する。図４は光センサ２１から出力される光学信号Ｓ１の出力値の変化パターンを表しており、「横軸」は時間Ｔ、「縦軸」は光学信号Ｓ１の出力値Ｌをそれぞれ示している。図２および図３に示したように、クランク機構５０のクランク運動に応じて、切替弁５１に取り付けられた反射板６３が位置Ｓ１，Ｓ２間を変位することにより、図４に示したように、光センサ２１から制御ユニット２３に対して出力される光学信号Ｓ１の出力値Ｌは、時間Ｔの経過に伴って連続的かつ周期的に増減を繰り返す。図４に示した出力値Ｌの変化パターン中、例えば、出力値Ｌが最大になる位置Ｎ１は位置Ｓ１に対応し、一方、出力値Ｌが最小になる位置Ｎ２は位置Ｓ２に対応しており、すなわち、光学信号Ｓ１の出力値Ｌは、切替弁５１の変位位置（または光センサ２１と切替弁５１との間の距離）に対応している。
【００２９】
制御ユニット２３は、例えば、図４に示した光学信号Ｓ１の出力値Ｌの変化を追跡し、その出力値Ｌが１周期分変化したとき、具体的には最大出力値（位置Ｎ１）を検出したのちに再び最大出力値（位置Ｎ１）を検出したとき（または最小出力値（位置Ｎ２）を検出したのちに再び最小出力値（位置Ｎ２）を検出したとき）に、１カウント分だけガスＧが消費されたものと判断し、１カウント当たりの換算流量（ｍ^３／１カウント）をガスＧの流量として取得する。そして、制御ユニット２３は、ガスＧの消費に応じてカウント動作を繰り返し、カウント数に１カウント当たりの換算流量を乗じることによりガスＧの積算流量（ｍ^３）を演算している。
【００３０】
（２）瞬時流量演算機能
また、制御ユニット２３は、図４に示した光学信号Ｓ１の出力値Ｌの変化を追跡しながら、単位時間当たりの切替弁５１の変位位置の変化量に基づいてガスＧの瞬時流量を演算している。
【００３１】
ここで、図４および図５を参照して、制御ユニット２３による瞬時流量の演算機構について説明する。図５は切替弁５１の変位速度の変化パターンを表しており、「横軸」は時間Ｔ、「縦軸」は変位速度Ｖをそれぞれ示している。制御ユニット２３は、例えば、図４に示した光学信号Ｓ１の出力値Ｌの変化を追跡しながら、光学信号Ｓ１の取り込み時ごとに切替弁５１の変位速度Ｖを演算し、この変位速度ＶをガスＧの瞬時流量に換算している。具体的には、制御ユニット２３は、例えば、図４に示した光学信号Ｓ１の出力値Ｌの変化パターン中、位置αに対応する光学信号Ｓ１を取り込んだのち、位置βに対応する光学信号Ｓ１を取り込んだときに、位置α，β間の出力値Ｌの変化量ΔＬ（すなわち光学信号Ｓ１の取り込み間隔内における切替弁５１の変位位置の変化量）と、その変化量ΔＬだけ出力値が変化するために要した時間ΔＴとに基づいて、出力値Ｌの変化速度（すなわち切替弁５１の変位速度Ｖ）を演算し、その変位速度ＶをガスＧの単位時間当たりの流量変化、すなわち瞬時流量に換算している。この制御ユニット２３による演算処理が光学信号Ｓ１の取り込み時ごとに繰り返されることにより、切替弁５１の変位速度Ｖは、図５に示したように、連続的かつ周期的に増減を繰り返す。なお、制御ユニット２３が切替弁５１の変位速度ＶをガスＧの瞬時流量に換算するために利用する換算表データは、例えば、あらかじめメモリ２４内に記憶されている。ここで、制御ユニット２３が本発明における「演算手段」の一具体例に対応する。
【００３２】
（３）ガス消費機器特定機能
また、制御ユニット２３は、主にガスＧの瞬時流量の変化パターンを追跡することにより、消費者宅に設置されている複数のガス消費機器（例えば、ガスコンロ、ガス湯沸し器、ガス給湯器、ガス暖房器等）の中から、消費者により使用されているガス消費機器を特定するようになっている。具体的には、制御ユニット２３は、ガスＧが消費されると、ガスＧの消費状況に関するパラメータ、例えばガス消費機器の稼働直後の最大消費量、稼働したのちに最大消費量に至るまでの時間、稼働したのちに消費状態が安定した際の消費量、稼働したのちにその安定した消費量に至るまでの時間等に基づいて照合することにより、稼働中のガス消費機器を特定している。上記した一連のパラメータ値は各ガス消費機器ごとに異なるため、それらの一連のパラメータ値に基づいてガス消費機器を特定可能になるのである。なお、制御ユニット２３が一連のパラメータ値に基づいてガス消費機器を特定するために利用する対応表データは、例えば、あらかじめメモリ２４内に記憶されている。
【００３３】
（４）保安機能
また、制御ユニット２３は、所定のガスＧの消費状態を検知した場合や所定の処理が実行された場合に、消費者に危険を伴うガスＧの使用状態が生じているものと判断し、遮断弁２７に弁駆動信号Ｓ２を出力するようになっている。「所定のガスＧの消費状態を検知した場合」とは、例えば、ガスＧの過大な瞬時流量または過大な圧力を検知した場合や、ガスＧが消費されているにもかかわらず、稼働しているガス消費機器を特定できない場合などが挙げられる。また、「所定の処理が実行された場合」とは、例えば、感震器２６から警告信号Ｓ３が出力された場合などが挙げられる。
【００３４】
メモリ２４は、制御ユニット２３により瞬時流量演算時に利用される換算表データやガス消費機器特定時に利用される対応表データなどを記憶するものであり、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などにより構成されている。
【００３５】
感震器２６は、ガスメータ１００の揺れや振動などを検出する感震センサを含んで構成されている。この感震器２６は、例えば地震等が発生した際に所定の強度以上の揺れや振動を検出すると、ガスＧの供給の遮断を促すために、制御ユニット２３に対して警告信号Ｓ３を出力するようになっている。
【００３６】
遮断弁２７は、導入配管３０内に設けられたガスＧの通過経路（通過口）３１を開閉可能なものである。この遮断弁２７は、制御ユニット２３から出力される弁駆動信号Ｓ２に応じて駆動し、導入配管３０内の通過口３１を塞いでガスＧの供給を遮断するようになっている。
【００３７】
復帰ボタン２８は、遮断弁２７により通過口３１が塞がれている状態において、ガス事業者や消費者等により押されると、遮断弁２７を押して後退させることにより通過口３１を開き、ガスＧの供給を再開させるものである。
【００３８】
なお、図１には示していないが、ガスメータ１００は、上記した一連の構成要素と共に、例えば、制御ユニット２３により演算されたガスＧの流量を表示するための表示パネルや、制御ユニット２３が時間を計測するために利用するクロックなども備えている。
【００３９】
次に、図１〜図６を参照して、ガスメータ１００の動作について説明する。図６は、ガスメータ１００の動作の流れを説明するためのものである。なお、以下では、主に、ガスＧの流量演算機構（積算流量演算機能，瞬時流量演算機能）について言及するものとする。
【００４０】
このガスメータ１００では、導入配管３０を通じて導入されたガスＧが計量室１０を経由したのち排出配管４０を通じて排出される際（図１参照）、光センサ２１が反射板６３との間で検出用の光を受発光した状態、すなわち、発光素子２１Ａから放射された検出用の光が反射板６３において反射され、その反射光が受光素子２１Ｂに取り込まれた状態（図２参照）において、まず、計量室１０に導入されたガスＧの流量に応じて計量機構１１が伸縮運動すると（ステップＳ１０１）、その計量機構１１の伸縮運動が連動シャフト１２を介してクランク機構５０に回転運動として伝達されることにより、クランク機構５０がクランク運動する（ステップＳ１０２；図２，図３参照）。このクランク機構５０のクランク運動に応じて、切替弁５１が反射板６３と共に位置Ｓ１，Ｓ２間を往復運動しながら変位することにより、反射板６３における検出用の光の反射強度が連続的に変化する。
【００４１】
続いて、光センサ２１が、受光素子２１Ｂの受光強度に基づいて光学信号Ｓ１を制御ユニット２３に対して出力すると（ステップＳ１０３）、制御ユニット２３が、光学信号Ｓ１の出力値変化を追跡する（ステップＳ１０４）。この光学信号Ｓ１の出力値Ｌは、切替弁５１の変位位置に対応しており、図４に示したように、時間Ｔの経過に伴って連続的かつ周期的に増減を繰り返す。
【００４２】
続いて、制御ユニット２３が、光学信号Ｓ１の出力値Ｌの変化を追跡しながら、その出力値Ｌが１周期分変化したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。光学信号Ｓ１の出力値Ｌが１周期分変化した場合（ステップＳ１０５Ｙ）には、制御ユニット２３が、１カウント分だけガスＧが消費されたものと判断し、１カウント当たりの換算流量（ｍ^３／１カウント）をガスＧの流量として取得する。このカウント動作がガスＧの消費に応じて繰り返されることにより、制御ユニット２３が、カウント数に１カウント当たりの換算体積を乗じることにより、ガスＧの積算流量（ｍ^３）を演算する（ステップＳ１０６）。なお、光学信号Ｓ１の出力値Ｌが１周期分変化していない場合（ステップＳ１０５Ｎ）には、制御ユニット２３が、１周期分変化するまで出力値変化の追跡を続行する。
【００４３】
また、制御ユニット２３は、ガスＧの積算流量を演算する一方で、光学信号Ｓ１の出力値変化に基づき、その出力値Ｌの変化量に基づいて切替弁５１の変位速度Ｖを演算する（ステップＳ１０７）。この切替弁５１の変位速度Ｖは、図５に示したように、時間Ｔの経過に伴って連続的かつ周期的に増減を繰り返す。続いて、制御ユニット２３が、あらかじめメモリ２４内に記憶されている換算表データを利用して、切替弁５１の変位速度ＶをガスＧの瞬時流量に換算する（ステップＳ１０８）。
【００４４】
以上の計量動作が繰り返されることにより、光センサ２１を利用して制御ユニット２３によりガスＧの積算流量および瞬時流量が継続的に演算される。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態に係るガスメータ１００では、光の反射強度の変化を検出可能な光センサ２１（発光素子２１Ａ，受光素子２１Ｂ）を備え、この光センサ２１から出力される光学信号Ｓ１の出力値Ｌの変化、すなわちクランク機構５０のクランク運動に伴う切替弁５１の変位位置の変化に基づいてガスＧの流量を演算するようにしたので、従来使用されていたリードスイッチに代えて、光センサ２１を利用してガスＧの流量を演算可能になる。しかも、光センサ２１は、動作時に物理的な接触を伴うため、長期間に渡って使用された際に接点不良等に起因して動作特性が劣化するおそれがあるリードスイッチとは異なり、動作時に物理的な接触を伴わず、長期間に渡って使用された場合においても動作特性が劣化しにくいものである。したがって、本実施の形態では、光センサ２１の動作特性が確保され、これによりガスＧの流量測定時に誤作動する可能性が低くなるため、リードスイッチを備えた従来のガスメータよりも、ガスＧの流量測定に関する信頼性を向上させることができる。
【００４６】
特に、本実施の形態では、光学信号Ｓ１の出力値変化に基づいて切替弁５１の変位速度Ｖを演算した上、この切替弁５１の変位速度Ｖに基づいてガスＧの瞬時流量を演算するようにしたので、伸縮膜よりなる計量機構１１を利用しているにもかかわらず、簡単な演算処理を経てガスＧの瞬時流量を取得することができる。これにより、以下の２つの利点が得られる。
【００４７】
第１に、以下の理由により、ガスＧの消費に関する異常を早期に発見し、保安動作を迅速に実行することができる。すなわち、リードスイッチを使用した従来のガスメータでは、磁石がリードスイッチを通過するときごと、すなわち磁石が楕円軌道上を１周移動するときごとにガスＧの流量を取得していたため、磁石が１周移動する間にガスＧの消費に関して異常が生じたとしても、その異常を磁石が１周移動するまで発見することができず、結果として、保安動作を迅速に実行することが困難であった。これに対して、本実施の形態では、瞬時流量に基づいてガスＧの消費量変化をほぼ連続的に追跡しているため、ガスＧの消費に関する異常を早期に発見し、保安動作を迅速に実行することが可能になるのである。
【００４８】
第２に、以下の理由により、ガス消費機器の特定に関する信頼性を向上させることもできる。すなわち、従来のガスメータでは、上記したように、磁石が１周移動するときごとにガスＧの流量を取得していたため、例えば、あるガス消費機器（例えばガス湯沸し器）が稼働している状態において、磁石が１周移動する間にさらに他のガス消費機器（例えばガス暖房器）が稼働した場合には、ガスＧの流量を取得した際、最初に稼働していたガス消費機器（ガス湯沸し器）によるガスＧの消費量が増加したのか、あるいは、最初のガス消費機器（ガス湯沸し器）の稼働中に新たなガス消費機器（ガス暖房器）が稼働したことにより結果としてガスＧの消費量が増加したのかを区別するのが困難であった。これに対して、本実施の形態では、瞬時流量に基づいてガスＧの消費量変化をほぼ連続的に追跡しているため、新たなガス消費機器（ガス暖房器）の稼働に伴うガスＧの消費量変化を正確に認識し、ガス消費機器の特定に関する信頼性を向上させることが可能になるのである。
【００４９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施の形態において説明したものに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５０】
具体的には、例えば、上記実施の形態では、クランク機構５０を構成する複数の切替弁５１〜５９のうち、切替弁５１に反射板６３を取り付けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、切替弁５１に代えて、他の切替弁５２〜５９に反射板６３を取り付けるようにしてもよい。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。もちろん、反射板６３の取り付け位置を変更した場合には、その反射板６３の取り付け位置に応じて光センサ２１の取り付け位置も変更する必要がある。
【００５１】
また、例えば、上記実施の形態では、支持板６０上に発光素子２１Ａおよび受光素子２１Ｂを含む光センサ２１を取り付けると共に、切替弁５１に反射板６３を取り付けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、支持板６０上に反射板６３を取り付けると共に、切替板５１に発光素子２１Ａおよび受光素子２１Ｂを含む光センサ２１を取り付けるようにしてもよい。この場合においても、光センサ２１を利用して光の反射強度の変化を通じて切替弁５１の変位位置を検出することが可能な限り、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
また、例えば、上記実施の形態では、支持板６０上に発光素子２１Ａを取り付けると共に、切替弁５１に受光素子２１Ｂを取り付けることにより、反射板６３を利用せずに受光素子２１Ｂの受光強度の変化に基づいて切替弁５１の変位位置を検出するようにしてもよい。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、例えば、上記実施の形態では、クランク機構５０のクランク運動に伴う切替弁５１の変位位置の変化を検出するために、光の反射強度の変化を検出可能な光センサ２１を利用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、以下の図７〜図９に列挙するように、光センサ２１に代えて、光の反射強度以外の他の物理量変化を検出可能な各種センサを利用するようにしてもよい。これらの場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図７〜図９に示した変形例に関し、以下で説明する特徴部分以外の構成は上記実施の形態の場合と同様である。
【００５４】
第１に、例えば、図７に示したように、光センサ２１に代えて、超音波の反射強度を検出可能な超音波センサ７１を利用するようにしてもよい。この超音波センサ７１は、例えば、検出用の超音波を発信する発信素子７１Ａと、切替弁５１に取り付けられた超音波反射用の反射板８３において反射された超音波を受信する受信素子７１Ｂとを含んで構成されている。この場合においても、光センサ２１を利用した上記実施の形態と同様の作用により、受信素子７１Ｂにおいて受信される超音波の反射強度の変化に基づいて、切替弁５１の変位位置の変化を検出可能となる。
【００５５】
第２に、例えば、図８に示したように、光センサ２１に代えて、磁界強度の変化を検出可能な磁気センサ９１を利用するようにしてもよい。この場合には、例えば、切替弁５４のほぼ中央部に取り付けられた磁石受け９２により磁石９３が保持されており、この磁石９３は、クランク機構５０のクランク運動に応じて楕円軌道Ｅ上を移動するようになっている。磁気センサ９１は、例えば、磁石９３に基づいて生じる磁界強度を検出可能なホール素子であり、楕円軌道Ｅのほぼ中央部に配置され、支持板６０に対向する図示しない他の支持板に取り付けられている。この場合においても、磁気センサ９１と磁石９３との間の距離に応じて磁界強度が連続的かつ周期的に変化するため、磁気センサ９１において検出される磁界強度の変化に基づいて、切替弁５１の変位位置の変化を検出可能となる。
【００５６】
第３に、磁気センサを利用する場合には、例えば、図９に示したように、特定の方向に指向性を有するホール素子よりなる２つの磁気センサ９１Ａ，９１Ｂを利用し、これらの磁気センサ９１Ａ，９１Ｂを楕円軌道Ｅのほぼ中央部に互いに直交するように配置するようにしてもよい。磁気センサ９１Ａ，９１Ｂの配置方向は、例えば、磁気センサ９１Ａが楕円軌道Ｅの短軸方向、磁気センサ９１Ｂが楕円軌道Ｅの長軸方向となるようにする。磁石９３が楕円軌道Ｅ上を移動した際に磁気センサ９１Ａ，９１Ｂにより検出される磁界強度Ｈは、図１０に示したように、磁気センサ９１Ａにおいて検出される磁界強度ＨＡ（実線）と磁気センサ９１Ｂにおいて検出される磁界強度ＨＢ（破線）とが、時間Ｔの経過に伴って互いに異なる位相で連続的かつ周期的に増減する。この場合においても、磁気センサ９１Ａ，９１Ｂと磁石９３との間の距離に応じて磁界強度が連続的かつ周期的に変化するため、磁気センサ９１Ａ，９１Ｂにおいて検出される磁界強度の変化に基づいて、切替弁５１の変位位置の変化を検出可能となる。
【００５７】
また、例えば、上記実施の形態では、反射板６３における光の反射強度を変化させるための変位機構として、ガスＧの消費に応じてクランク運動するクランク機構５０を利用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、クランク機構５０に代えて、他の変位機構を利用するようにしてもよい。
【００５８】
また、例えば、上記実施の形態では、本発明をガスメータに適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、水道メータなどの他のメータに適用するようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の流量計によれば、流体の流れに応じて変位手段が変位した際、演算手段が、検出手段を利用して検出した変位手段の変位位置の変化に基づいて、流体の流量を演算するようにしたので、例えば、長期間に渡って使用された場合においても動作特性が劣化しにくい光センサ、超音波センサまたは磁気センサなどを検出手段として利用すれば、接点不良等に起因して動作特性が劣化するおそれがあるリードスイッチを使用していた従来の場合とは異なり、流量測定に際して誤作動する可能性が低くなる。したがって、流体の流量測定に関する信頼性を向上させることができる。
【００６０】
特に、請求項５に記載の流量計によれば、変位手段の単位時間当たりの変位位置の変化量に基づいて、流体の瞬時流量を演算するようにしたので、流体の流量変化を追跡しながら、簡単な演算処理を経て瞬時流量を取得することができる。これにより、例えば、ガスの瞬時流量を取得するようにすれば、瞬時流量の取得が困難な従来の場合とは異なり、ガスの消費に関する異常を早期に発見し、保安動作を迅速に実行することができると共に、ガス消費機器の特定に関する信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガスメータのブロック構成を表す図である。
【図２】図１に示したクランク機構のクランク運動前（静止時）の平面構成を拡大して表す平面図である。
【図３】図１に示したクランク機構のクランク運動時の平面構成を拡大して表す平面図である。
【図４】光学信号の出力値の変化パターンを表す図である。
【図５】切替弁の変位速度の変化パターンを表す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係るガスメータの動作の流れを説明するための流れ図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係るガスメータの構成に関する第１の変形例を表す平面図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係るガスメータの構成に関する第２の変形例を表す平面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係るガスメータの構成に関する第３の変形例を表す平面図である。
【図１０】図９に示したガスメータにおいて検出される磁界強度の変化パターンを表す図である。
【符号の説明】
１…筐体、１０…計量室、１１…計量機構、１２…連動シャフト、２０…機器室、２１…光センサ、２１Ａ…発光素子、２１Ｂ…受光素子、２２…圧力センサ、２３…制御ユニット、２４…メモリ、２５…リチウムバッテリ、２６…感震器、２７…遮断弁、２８…復帰ボタン、３０…導入配管、３１…通過口、４０…排出配管、５０…クランク機構、５１〜５９…切替弁、６０…支持板、６１…支持軸、６２…可動軸、６３，８３…反射板、７１…超音波センサ、７１Ａ…発信素子、７１Ｂ…受信素子、９１（９１Ａ，９１Ｂ）…磁気センサ、９２…磁石受け、９３…磁石、１００…ガスメータ、Ｇ…ガス、Ｐ…回転軸、Ｓ１…光学信号、Ｓ２…弁駆動信号、Ｓ３…警告信号、Ｅ…楕円軌道。

Claims

流体の流れに応じて変位する変位手段と、
この変位手段の変位位置を連続的に検出するために利用される検出手段と、
この検出手段を利用して検出した前記変位手段の変位位置の変化に基づいて、流体の流量を演算する演算手段と
を備えたことを特徴とする流量計。
前記変位手段が、所定の位置間を往復運動する運動部材であり、
前記検出手段が、光の反射強度の変化を検出可能な光センサである
ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
前記変位手段が、所定の位置間を往復運動する運動部材であり、
前記検出手段が、超音波の反射強度の変化を検出可能な超音波センサである
ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
前記変位手段が磁石であり、
前記検出手段が、磁界強度の変化を検出可能な磁気センサである
ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
前記演算手段が、単位時間当たりの前記変位手段の変位位置の変化量に基づいて、流体の瞬時流量を演算するものである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の流量計。