JP4899142B2 - ガスメータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然ガス、プロパンガス（ＬＰＧ）等のガス流量を検出するガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲食店や工場等では、熱源としてガスが使用されている。このような飲食店や工場等では、ガス流量の最小値と最大値との差が非常に大きい。このため、ガス流量を検出するガスメータには、ガス流量を小流量から大流量まで広範囲にわたって検出可能であることが要求される。
ところで、飲食店や工場等のような広範囲にわたるガス流量を正確に検出することができる流量検出手段は大型で、非常に高価である。
そこで、従来のガスメータは、弁（流量調節手段）が設けられた大流量用（大口径）の主流路と、弁をバイパスするように設けられた小流量用（小口径）の副流路とを備えている。そして、主流路の、副流路でバイパスされない部分に大流量用の第１流量検出手段を設け、副流路に小流量用の第２流量検出手段を設けている。
また、ガスメータには、弁を開閉制御する制御手段が設けられている。この制御手段は、第１流量検出手段あるいは第２流量検出手段の出力に基づいて弁を開閉制御する。すなわち、大流量のガスを供給する場合（ガスの使用量が多い場合）には、弁を開制御してガスを主流路及び副流路に流す。小流量のガスを供給する場合（ガスの使用量が少ない場合）には、弁を閉制御してガスを副流路のみに流す。
また、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の出力に基づいてガス流量を検出している。
【０００３】
従来のガスメータでは、第１流量検出手段及び第２流量検出手段として電気的な流量検出手段を用いているため、電源が必要である。ここで、ガスメータは、外部電源に接続し難い場所に設置されることが多い。そこで、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の電源として内蔵電池が用いられている。
一方、第１流量検出手段及び第２流量検出手段を連続動作させると、内蔵電池の使用可能時間が短くなる。そこで、内蔵電池の使用可能時間を長くするために、第１流量検出手段及び第２流量検出手段の一方を選択的に動作させている。さらに、第１流量検出手段及び第２流量検出手段を動作させる時には、所定時間毎（例えば、２秒毎）に間欠動作させている。
ここで、ガス流量は脈動的に変動するため、流量検出手段を長い時間間隔（例えば、２秒毎）で間欠動作させて得た検出流量値に基づいて弁を制御すると、弁の制御が安定しない。そこで、第１流量検出手段あるいは第２流量検出手段を間欠動作させて得た検出流量値を補正処理し、補正処理した補正流量値により調節手段を制御している。
この場合、弁が閉制御されている時には、第２流量検出手段の検出流量値を補正処理した補正流量値が上限流量設定値に達すると、弁を開制御する。
また、弁が開制御されている時には、第１流量検出手段の検出流量値を補正処理した補正流量値が下限流量設定値に達すると、弁を閉制御する。
なお、上限流量設定値と下限流量設定値は、弁の制御特性にヒステリシスを持たせるための設定値である。
ところで、内蔵電池の出力電圧は、雰囲気温度及び累積消費電流に応じて変動する。一般的には、雰囲気温度が低いほど出力電圧が低下し、累積消費電流が多いほど出力電圧が低下する。従来は、使用期間内での最悪条件時（出力電圧が最低になった場合であり、使用期間のほぼ限界時期で、且つ使用温度範囲の下限温度の場合）の出力電圧で対処可能な制御特性で弁を駆動制御している。
そのため、電池の出力電圧に応じて制御特性を変更する装置が、種々開発されてきた。
例えば、特許第３０４００３１号公報では、電池の端子電圧を測定して端子電圧に応じて遮断弁を駆動するステップモータの制御特性を変更する装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガスメータは、内蔵電池の使用可能時間を長くするために、消費電流を極力低減できるように構成されている。第１流量検出手段及び第２流量検出手段の選択動作及び間欠動作も、消費電流を低減するためのものである。また、弁を開閉制御する際にも電流を消費する。例えば、弁を閉状態から開状態（全閉位置から全開位置）に動作させる際には、弁の全閉位置から全開位置までの弁の移動量にほぼ比例した、通電時間に対応する電流が消費される。また、消費電流を低減するために、保持電流が不要な弁を用いている。
しかし、使用期間内での最悪条件時（出力電圧が最低になった場合）の出力電圧で対処可能な制御特性で弁を駆動制御すると、想定した最低出力電圧よりも出力電圧が高い場合（使用期間のほとんどが相当する）は、不要な電流を消費することになる。そこで、電池の出力電圧を検出し、出力電圧に応じた制御特性で制御すれば、消費電流をより低減することができる。例えば、電池の出力電圧が高い場合は、パルス幅を短く（通電時間を短く）して消費電流を低減する。
また、ガスメータに使用する内蔵電池（例えば、リチウム電池）は、出力電圧を直接的に検出することが困難である。例えば、リチウム電池の場合、出力電圧を計測するための負荷を接続しても、電池からの出力電流が少ない場合は、正しい出力電圧を出力しない。正しい出力電圧を計測するためには、電池からの出力電流の多い負荷を接続する必要があるが、出力電圧の計測のために余計な電流を消費させるのは好ましくない。制御負荷を駆動している期間（電池からの出力電流が多い期間）に電池の出力電圧を直接計測することも考えられるが、制御に悪影響が発生する可能性がある。
そこで、本発明は、出力電圧を直接的に検出できない電池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定し、推定した出力電圧に基づいた制御特性で調節手段を最適に制御することで、調節手段を駆動するための消費電流を低減できるガスメータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりのガスメータである。
請求項１に記載のガスメータでは、制御手段は、流量検出手段で検出した検出値に基づいてガスの温度を推定し、推定した温度と、調節手段の累積作動量と、出力電圧特性と、に基づいて電源の出力電圧を推定し、推定した出力電圧に基づいて調節手段を制御する。請求項１に記載のガスメータを用いれば、温度検出手段を追加することなく流量検出手段で検出した検出値から雰囲気温度を推定できる。そして、電池の雰囲気温度と累積作動量（弁の駆動回数等の累積量）に基づいて電池の出力電圧を推定できる。このように、出力電圧を直接的に検出できない電池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定できる。そして、推定した出力電圧が高い場合は調節手段の通電時間を短くする（例えば駆動速度を速くする）ことで（推定した出力電圧が低い場合は、高い場合よりも調節手段の通電時間を長くする（例えば駆動速度を遅くする）が、この通電時間は従来と同等の通電時間である）不要な電流の消費を抑え、消費電流を低減できる。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりのガスメータである。
請求項２に記載のガスメータでは、制御手段は、温度検出手段を備え、温度検出手段で検出した温度と、調節手段の累積作動量と、出力電圧特性と、に基づいて電源電圧を推定し、推定した出力電圧に基づいて調節手段を制御する。請求項２に記載のガスメータを用いれば、温度検出手段を用いて雰囲気温度を検出し、電池の雰囲気温度と累積作動量（弁の駆動回数等の累積量）に基づいて電池の出力電圧を推定できる。このように、出力電圧を直接的に検出できない電池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定できる。この場合、雰囲気温度を直接的に検出することで、より正確に出力電圧を推定できる。そして、推定した出力電圧が高い場合は調節手段の通電時間を短くする（例えば駆動速度を速くする）ことで不要な電流の消費を抑え、消費電流を低減できる。
【０００７】
また、請求項１、請求項２に記載のガスメータでは、記憶手段には、温度と累積作動量に基づいた電源の出力電圧特性が記憶されており、制御手段は、調節手段を制御した場合に記憶手段に記憶されている累積作動量を更新し、推定あるいは検出した温度と、記憶手段に記憶されている累積作動量と、記憶手段に記憶されている電源の出力電圧特性とに基づいて、電源の出力電圧を推定し、推定した出力電圧に基づいて調節手段を制御する。請求項１、請求項２に記載のガスメータを用いれば、温度と累積作動量と記憶手段に記憶されている電源の出力電圧特性から、電池の出力電圧を容易に推定できる。このように、出力電圧を直接的に検出できない電池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定できる。そして、推定した出力電圧が高い場合は調節手段の通電時間を短くすることで不要な電流の消費を抑え、消費電流を低減できる。
【０００８】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりのガスメータである。
請求項３に記載のガスメータでは、制御手段は、推定した電源の出力電圧に基づいてステップモータの目標ステップ位置までの駆動速度を変更する。請求項３に記載のガスメータを用いれば、推定した出力電圧が高い場合（調節手段を駆動するエネルギーが大きい場合）は調節手段の駆動速度を速くする（通電時間を短くする）ことで不要な電流の消費を抑え、消費電流を低減できる。
【０００９】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりのガスメータである。
請求項４に記載のガスメータでは、累積作動量は、累積作動回数である。請求項４に記載のガスメータを用いれば、累積作動量（累積作動時間、累積作動回数等）として、累積作動回数を扱う。通電時間（例えば駆動速度）を可変制御するため、累積作動時間を扱うより、累積作動回数を扱う方が、制御が容易になり、より実現し易い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のガスメータの一実施の形態のブロック図を示している。
本実施の形態のガスメータは、大流量（所定流量以上）のガスを供給可能な主流路１０と、小流量（所定流量未満）のガスを供給可能な副流路２０を備えている。副流路で流すことができるガスの量が小流量であり、主流路で流さなければならないガスの量が大流量である。主流路１０には、調節手段３０が設けられている。調節手段３０としては、例えば、主流路１０の流路を開閉する弁が用いられる。副流路２０は、主流路１０に設けられた調節手段３０をバイパスするように設けられている。第１流量検出手段４０は、副流路２０でバイパスされていない主流路１０の部分に設けられており、大流量検出用のものである。第２流量検出手段５０は、副流路２０に設けられており、小流量検出用のものである。制御手段１００は、第１流量検出手段４０及び第２流量検出手段５０の検出出力に基づいて、調節手段３０の制御や、ガス使用量の積算等を行う。
また、電源１２０は、制御手段１００に接続され、制御手段１００、第１流量検出手段４０、第２流量検出手段５０、調節手段３０等に電源を供給する。
【００１１】
図２は、本発明のガスメータの一実施の形態の概略構成図を示している。本実施の形態では、第１流量検出手段４０及び第２流量検出手段５０として、超音波式流量検出手段を用いている。超音波式流量検出手段は、例えば、一対の超音波の発信受信器を有し、所定距離だけ離して設けられている。超音波の発信受信器は、発信器と受信器に切り替え可能であり、一方の発信受信器から発信された超音波が、他方の発信受信器で受信されるまでの時間に基づいて流量を検出する。
第１流量検出手段４０は、第１発信受信器（上流）４１と第２発信受信器（下流）４２で構成され、第２流量検出手段５０は、第３発信受信器（上流）５１と第４発信受信器（下流）５２で構成されている。
超音波の発信受信器でガス流量を検出する場合は、上流側から発信して下流側で受信する動作と、下流側から発信して上流側で受信する動作とを交互に実施する。そして、双方の検出時間を使用して演算することで音速の影響を無くし、演算精度を向上させている。そして、検出時間からガスの速度を算出し、ガス速度と流路面積等を用いて単位時間当りの流量（体積）を算出する。
また、本実施の形態では、調節手段３０は、固定部材３３と、可動部材３２と、ステップモータ３１を用いている。ステップモータ３１を駆動することで、可動部材３２を摺動させ、固定部材３３に設けられた開口部３３ａと可動部材３２に設けられた開口部３２ａとの相対位置を制御して、主流路１０を開閉制御する。
また、電源１２０は、長期間の継続動作を内蔵電池で行うために、複数の電池１２１を並列に接続している。
【００１２】
次に、図３、図４、図５を用いて調節手段３０の構造を説明する。固定部材３３は、複数の開口部３３ａが設けられ、主流路１０内に固定される。図３、図４に示す例では、固定部材３３の開口部３３ａは、６箇所設けられ、開口部３３ａと閉口部３３ｂが交互に配置される。この例では、開口部３３ａと閉口部３３ｂの角度θは、ほぼ３０°に設定されている。また、同様に可動部材３２は、図３、図５に示すように、開口部３２ａが、６箇所設けられ、開口部３２ａと閉口部３２ｂが交互に配置され、開口部３２ａと閉口部３２ｂの角度θは、ほぼ３０°に設定されている。
そして、ステップモータ３１のロータ３１ａが、可動部材３２の中心に固定される。可動部材３２と固定部材３３は、互いの中心が重なるように、また、可動部材３２の当接部３２ｃが固定部材３３のストッパ３３ｃとストッパ３３ｄの間に位置するように組み合わされる。当接部３２ｃがストッパ３３ｃに当接するまでステップモータ３１により可動部材３２を反時計方向に駆動すると、調節手段３０は全開位置に制御される。また、逆に当接部３２ｃがストッパ３３ｄに当接するまでステップモータ３１により可動部材３２を時計方向に駆動すると、調節手段３０は全閉位置に制御される。
【００１３】
次に、図６に制御手段１００の構成図の例を示す。
制御手段１００は、ＣＰＵ１１０を中心に構成され、バス１１５にて、各回路及び素子と接続されている。
記憶手段は、ＲＯＭ１４０とＲＡＭ１３０で構成され、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続されている。制御プログラムは、ＲＯＭ１４０に記憶され、ＲＡＭ１３０には、ＣＰＵ１１０の処理結果等を一時的に記憶する。ここで、ＲＯＭ１４０には、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＡＭ１３０には、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等が用いられるが、これに限定されない。また、ＲＯＭ１４０とＲＡＭ１３０は、ＣＰＵ１１０の内部にあってもよい。
電源１２０は、制御手段１００内の回路及び素子に電源を供給するとともに、発信受信器４１、４２、５１、５２、ステップモータ３１、ＬＣＤ表示器８１、ＬＥＤ８２等にも電源を供給する。
【００１４】
切替回路３１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、入出力切替器３１２を切り替える。入出力切替器３１２は、第１発信受信器（上流）４１から超音波を発信させ第２発信受信器（下流）４２で受信する動作と、第２発信受信器（下流）４２から超音波を発信させ第１発信受信器（上流）４１で受信する動作とを切り替える。
同様に、切替回路３３０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、入出力切替器３３２を切り替える。入出力切替器３３２は、第３発信受信器（上流）５１から超音波を発信させ第４発信受信器（下流）５２で受信する動作と、第４発信受信器（下流）５２から超音波を発信させ第３発信受信器（上流）５１で受信する動作とを切り替える。
出力回路３２０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、発信信号を入出力切替器３１２を経由させて一方の発信受信器に伝える。入力回路２１０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、他方の発信受信器が受信した信号をＣＰＵ１１０に伝える。
同様に、出力回路３４０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、発信信号を入出力切替器３３２を経由させて一方の発信受信器に伝える。入力回路２２０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、他方の発信受信器が受信した信号をＣＰＵ１１０に伝える。
【００１５】
入力回路２３０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、入力スイッチ２００の操作状態をＣＰＵ１１０に伝える。入力スイッチ２００は、ガスメータに備えられ、ガスの積算量表示の切り替え、自己診断の実施を要求する場合等に使用される。
出力回路３５０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をステップモータ３１の駆動信号に変換する。ステップモータ３１は、制御手段１００からの駆動信号に基づいて、主流路を閉鎖あるいは開通させる。
出力回路３６０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をＬＣＤ表示器８１の表示信号に変換する。ＬＣＤ表示器８１は、制御手段１００からの表示信号に基づいて、表示部分にガスの積算量等を表示する。
出力回路３７０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０に接続され、ＣＰＵ１１０からの出力信号をＬＥＤ８２の駆動信号に変換する。ＬＥＤ８２は、制御手段１００からの駆動信号に基づいて、制御手段１００の自己診断等の結果を表示する。例えば、正常である場合は点灯、異常である場合は点滅する。
入力回路２４０は、バス１１５にてＣＰＵ１１０と接続され、温度検出手段６１の検出値をＣＰＵ１１０に伝える。そして、ＣＰＵ１１０にて、温度に換算される。ここで、雰囲気温度を第１及び第２流量検出手段の検出値から推定する場合は、温度検出手段６１及び入力回路２４０は省略してもよい。
【００１６】
次に、図７に、第１流量検出手段４０と第２流量検出手段５０を用いた検出流量の静特性図の例を示す。この図７は、検出した時間からガス速度を求め、さらにガス速度から流量（Ｌ／ｓｅｃ）を求めた特性図である。横軸に、実際に流れた流量（実流量）を設定し、縦軸に流量検出手段で検出した流量（検出流量）を設定している。この図７で、オーバーラップしている第１流量検出手段の検出流量と、第２流量検出手段の検出流量の部分は、実際には隙間なく重なっている。この図７では説明上、隙間をあけて記載している。
ここで、流路面積の大きい主流路１０に設けられている第１流量検出手段４０は、大流量検出用のものを用いているため、小流量を検出できない。図７の例に示すように、流量Ｑ１が第１流量検出手段４０を用いた場合の検出下限になる。なお、流量Ｑｍａｘが、第１流量検出手段４０の検出上限になる。
また、流路面積の小さい副流路２０に設けた第２流量検出手段５０は、小流量検出用のものを用いているため、大流量を検出できない。図７に示すように、流量Ｑ４が第２流量検出手段５０の検出上限になる。
【００１７】
また、第１及び第２流量検出手段で検出した検出値に基づいてガスの温度を算出する方法は、既存の技術が種々存在する。例えば、気体の状態方程式より、ガス内での音波の速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、温度をｔ（℃）とすると、Ｖ＝α＋βｔ（α、βはガスに固有の定数）の式で表され、温度により変化する。
本実施の形態では、温度検出手段を持たない構成の場合は、流量検出手段で検出した検出値（この場合は、ガス速度）と、この演算式を用いて、制御装置１００内で演算させて温度を推定した。
【００１８】
ガスメータ内に流れるガスは、配管の長さ等の影響で共振し、種々の周波数成分を持ち、脈動している。検出流量値に基づいて調節手段を制御するとハンチングが発生するので、脈動成分を除去するために、補正処理を実施する。補正処理としては、例えば、移動平均処理を用いる。移動平均処理は、過去ｎ回のサンプル値の平均値である。例えば、サンプル数をｎ＝１０に設定すると、時間１０ｔの補正流量値は、時間ｔから時間１０ｔの期間に検出された１０個の検出流量値の平均値である。
また、補正処理は、種々の方法が可能であり、本実施の形態に示した補正処理に限定されるものではない。
【００１９】
図８に、ガス流量の補正流量値に基づいて調節手段３０を制御する制御特性を示す。第１流量検出手段４０の検出下限Ｑ１と、第２流量検出手段５０の検出上限Ｑ４の間に、Ｑ１＜Ｑ２＜Ｑ３＜Ｑ４の関係になる流量Ｑ２（下限流量設定値）と流量Ｑ３（上限流量設定値）を設ける。流量が０から徐々に増加してＱ３（上限流量設定値）に達するまでの間は調節手段３０を閉制御しておき、流量がＱ３（上限流量設定値）を超えた時点で調節手段３０を開制御する。そして、流量がＱ３（上限流量設定値）より大きい状態から徐々に減少し、流量がＱ２（下限流量設定値）まで減少した時点で調節手段３０を閉制御する。このように調節手段３０の制御特性に、ヒステリシスを持たせることで、閉鎖と開通を繰り返すハンチングを避け、制御を安定化させることができる。
【００２０】
図９に、従来の制御方法（通電時間一定）でステップモータ３１を駆動した場合の出力電圧特性図の例を示す。図９の出力電圧特性図の測定条件を以下に示す。
・被測定電池は、ステップモータ３１の駆動のみに使用。
・被測定電池は、１個使用（製品化されるガスメータは、複数個の電池を並列に接続して使用）。
・ステップモータ３１の最低作動電圧は２Ｖであり、その場合のステップモータの駆動速度は５０ＰＰＳ（２０ｍｓ／１パルス）。
・ステップモータ３１は、１７ｓｔｅｐで全閉位置から全開位置（あるいは全開位置から全閉位置）に移動。
・駆動時間（通電時間に相当）は、３４０ｍｓ（２０［ｍｓ］＊１７［ｓｔｅｐ］）に固定。
・電池の雰囲気温度を一定に保った状態で、所定時間毎（例えば、１０ｓｅｃ毎）に1回駆動（全閉位置から全開位置、あるいは全開位置から全閉位置に駆動）。
・各温度毎に実施し、電池は各温度毎に新品を使用。
【００２１】
図１０に、本発明の制御方法（通電時間最適化）でステップモータ３１を駆動した場合の出力電圧特性図の例を示す。図１０の出力電圧特性図の測定条件の中で、図９と異なる点を以下に示す。
・ステップモータ３１は、出力電圧に応じた許容最大駆動速度で駆動（５０ＰＰＳ〜約７０ＰＰＳ）。
図１０に示す出力電圧特性図（本発明）は、図９に示す出力電圧特性図（従来）と比較して、不要な電源の消費を抑えているため、駆動回数が向上している。また、より出力電圧が高いグラフ（より高温時のグラフ）の方が、出力電圧が低いグラフよりも駆動回数が、より向上していることがわかる。
図９と図１０を比較すると、例えば、０℃の場合、図９では出力電圧が２Ｖ以上を保持できる回数は約１０万回であるが、図１０では約１１．５万回であり、１５％も駆動可能な回数が向上している。例えば、内蔵電池で８０万回の駆動が必要なガスメータの場合では、従来方法（通電時間一定）で制御する場合では電池は８本（８０万回／１０万回＝８）必要であるが、本発明の制御方法（通電時間最適化）で制御する場合では電池は７本（８０万回／１１．５万回＝６．９５）でよい。
【００２２】
次に、推定あるいは検出した温度と、調節手段の累積作動量とに基づいて電源の出力電圧を推定し、調節手段を最適に制御する方法について、［第１の実施の形態］〜［第３の実施の形態］を説明する。
温度と累積作動量に基づいた電源の出力電圧特性の求め方が、［第１の実施の形態］〜［第３の実施の形態］で異なる。
【００２３】
◆［第１の実施の形態］
第１の実施の形態では、温度と累積作動量に基づいた電源の出力電圧特性を、通電時間を最適に制御するように構成された実際のステップモータ３１を駆動して、実測することで出力電圧特性を求める。
図１１に、ステップモータ３１の許容最大駆動速度特性表４００（駆動時の電圧と、その電圧における許容最大駆動速度）の例を示す。「許容最大駆動速度」は、ステップモータ毎に異なり、ステップモータの製造元がカタログ等に提示している値から転記している。「１７ｓｔｅｐの駆動に要する時間」には、各許容最大駆動速度で、１７ｓｔｅｐ（全閉位置から全開位置、あるいはその逆に移動するために必要なｓｔｅｐ数）駆動するために必要な時間を計算して記載してある。
【００２４】
次に、図１２に、実際のステップモータ３１を駆動して、実測するための構成例を示す。
ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ１４０、ＲＡＭ１３０には電源１２０ｂから電源を供給する。電源１２０ｂは、ステップモータの駆動に必要なもの以外に電源を供給し、計測対象でない電池である。
出力回路３６０（ステップモータを駆動する回路）には電源１２０ａから電源を供給する。ステップモータ３１は、出力回路３６０を介して電源１２０ａから電源が供給される。電源１２０ａが計測対象の電池である。
電圧計測回路３８０は、ステップモータ３１に接続されるとともに、ＣＰＵ１１０に接続され、ステップモータ３１に供給される電圧に基づいた信号をＣＰＵ１１０に伝える。
ＣＰＵ１１０は、ステップモータ３１を駆動している時に、電圧計測回路３８０から入力される信号に基づいて、電源１２０ａの出力電圧を直接的に検出する。この場合は、出力電圧の特性検出であるので、ステップモータ３１を駆動中に出力電圧を計測しても、特に問題ない。そして、ＣＰＵ１１０は、検出した出力電圧と許容最大駆動速度特性表４００から、その時点での許容最大駆動速度を選択（通電時間を最適化）して、駆動パルスを出力する。そして、出力回路３６０は、駆動パルスに基づいて、ステップモータ３１に駆動信号を出力（電源１２０ａからの電源の供給を含む）する。計測対象であるステップモータ３１の累積駆動回数と電源１２０ａの出力電圧は、ＣＰＵ１１０から読み出して計測してもよいし、別の計測装置（電圧計、パルスカウンタ等）を接続して計測してもよい。
【００２５】
以上の方法により、各温度毎（例えば、−３０℃〜６０℃まで、１０℃毎）にデータを取り、グラフ化することで、図１０に示した出力電圧特性図（本発明）を得ることができる。
実際に製品化されるガスメータでは電圧計測回路３８０は省略されており、ＣＰＵ１１０は、点線で示した雰囲気温度（検出あるいは推定した温度）とＲＡＭ１３０に記憶している累積駆動回数（ステップモータ３１を駆動する毎に更新）とＲＯＭ１４０に記憶している出力電圧特性（図１０に示した出力電圧特性図（本発明）に基づいたデータ）から出力電圧を推定する。
図１３に、出力電圧特性図（本発明）に基づいたデータの例（出力電圧特性表（本発明）４１０）を示す。この出力電圧特性表（本発明）４１０において、例えば、「２０℃以上３０℃未満」の行の出力電圧は、図１０に示した出力電圧特性図の２０℃のグラフから読み取った値である。
表の形式にすることで、ＣＰＵ１１０が扱い易いデータにできる。なお、この例では、出力電圧特性表（本発明）４１０は、１０℃毎にデータを計測した出力電圧特性図（本発明）に基づいて作成している。
【００２６】
次に、実際に製品化されるガスメータの動作例について説明する。
ＣＰＵ１１０は、温度検出手段を持たない場合は、流量検出手段の検出値からガス温度を推定し、電池の雰囲気温度を間接的に検出する。温度検出手段を持つ場合は、温度検出手段を用いて電池の雰囲気温度を直接的に検出する。この雰囲気温度と、ＲＡＭ１３０に記憶されている累積駆動回数を用いて、ＲＯＭ１４０に記憶されている出力電圧特性図（本発明）に基づいたデータ（例えば、出力電圧特性表（本発明）４１０）から電源の出力電圧を推定し、推定した出力電圧と許容最大駆動速度特性表４００からステップモータ３１の駆動速度を選択する。また、ステップモータ３１を駆動する毎に、累積駆動回数を更新する。
【００２７】
例えば、温度が１５℃であり、累積駆動回数が８５０００回であった場合、ＣＰＵ１１０は、図１３に示した出力電圧特性表（本発明）４１０から、現在の出力電圧は２．４［Ｖ］（図１３中に「４１０ａ」で示した部分）であると推定する（間接的に検出する）。そして、ＣＰＵ１１０は、図１１に示した許容最大駆動速度特性表４００から６０［ＰＰＳ］を選択し、６０［ＰＰＳ］でステップモータ３１を駆動することで、駆動時間（通電時間）を最適に制御する。
つまり、過去から現在（現在の累積駆動回数の時点）まで、ずっと現在の温度でステップモータ３１を駆動してきた、と見なして出力電圧を推定し、ステップモータ３１を最適に制御する。
【００２８】
◆［第２の実施の形態］
第１の実施の形態は、実測に基づいた最も精度の高いデータを得られるが、実測するための機器及び実際の計測が必要なため、非常に手間がかかる。
従来の制御方法（通電時間一定）による出力電圧特性図（図９の特性図）を既に持っている場合は、実測を省略して、従来の制御方法による特性図から換算することで、より簡単に、本発明による出力電圧特性図（図１０の特性図）に近い出力電圧特性図を得ることができる。
第２の実施の形態で、その手順を説明する。
【００２９】
まず、図９に示した出力電圧特性（従来）から、図１４に示した出力電圧特性表（従来方法）４２０を作成する。なお、この例では、出力電圧特性表（従来方法）４２０は、１０℃毎にデータを計測した出力電圧特性図（従来）に基づいて作成している。例えば、「２０℃以上３０℃未満」の行の出力電圧は、図９に示した出力電圧特性図の２０℃のグラフから読み取った値である。
第２の実施の形態では、出力電圧特性表（従来方法）４２０の累積駆動回数を、一旦、累積駆動時間に換算し、この累積駆動時間を本発明による通電時間に基づいて、本発明による累積駆動回数に変換する。
図９に示した出力電圧特性図の各温度毎のグラフを１本づつ換算し、すべてのグラフを、換算したグラフに変換することで、図１０の特性図に近い出力電圧特性図を得る。
ここで、１０℃のグラフを変換する例を説明する。１０℃のグラフを変換するために、出力電圧特性表（従来方法）４２０の「１０℃以上２０℃未満」の行について換算する。
【００３０】
換算の例として、図１５に、累積駆動回数換算表４３０を示す。
「累積駆動回数」には、出力電圧特性表（従来方法）４２０の累積駆動回数から転記する。
「動作時間」には、累積駆動回数の範囲（この場合は、１万回）と通電時間（この場合は、３４０ｍｓ）を乗じた値を記載する。この場合は、全て３４００ｓｅｃ（１００００（回）＊０．３４ｓｅｃ＝３４００ｓｅｃ）になる。
「出力電圧」には、出力電圧特性表（従来方法）４２０の「１０℃以上２０℃未満」の欄から転記する。
「許容最大駆動速度［ＰＰＳ］」には、「出力電圧」に対応する許容最大駆動速度を、許容最大駆動速度特性表４００から選択して記載する。
「１回の駆動時間」には、許容最大駆動速度で必要なｓｔｅｐ数（この場合は１７ｓｔｅｐ）を駆動した場合の時間を計算して記載する。
「許容最大駆動速度での駆動可能回数」には、「動作時間」を「１回の駆動時間」で除した値を記載する。例えば、図１５中の４３０ａの部分の計算は、３４００／０．２５２＝１３４９２である。
「許容最大駆動速度での累積駆動回数」には、「許容最大駆動速度での駆動可能回数」の累積値を計算して記載する。
以上の手順により得られた累積駆動回数換算表４３０の「許容最大駆動速度での累積駆動回数」と「出力電圧」の関係をグラフに表すことで、「変換された１０℃のグラフ」を得ることができる。この作業を各温度毎に実施して、図１０の特性図に近い、出力電圧特性図（従来から本発明相当に変換）（図示せず）を得ることができる。
【００３１】
この出力電圧特性図（従来から本発明相当に変換）から、出力電圧特性表（従来から本発明相当に変換）（図示せず）を作成する。
そして、出力電圧特性表（従来から本発明相当に変換）をＲＯＭ１４０に記憶しておき、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＵ１１０は、温度と累積駆動回数と出力電圧特性から、電池の出力電圧を推定（この場合は、選択）し、推定した出力電圧に応じたステップモータ３１の駆動速度を選択して、ステップモータ３１を最適に制御する。
第１の実施の形態と同様に、過去から現在（現在の累積駆動回数の時点）まで、ずっと現在の温度でステップモータ３１を駆動してきた、と見なして出力電圧を推定し、ステップモータ３１を最適に制御する。
【００３２】
◆［第３の実施の形態］
第２の実施の形態は、すべてのグラフについて変換するので手間がかかる。第２の実施の形態から、更に簡単に、本発明による出力電圧特性図（図１０の特性図）に近い出力電圧特性図を得る方法について、第３の実施の形態で、その手順を説明する。ただし、第３の実施の形態では、ガスメータを設置する環境の、平均気温（年間平均気温）が必要である。
【００３３】
第３の実施の形態は、第２の実施の形態と同様に、図９に示した出力電圧特性図のグラフを換算するが、年間平均気温に相当するグラフのみを、累積駆動回数換算表に基づいて変換する。この変換結果を、他のグラフにも流用する方法である。年間平均気温に対応する「変換されたグラフ」の誤差が最も小さくなり、年間平均気温に対する温度の高／低で、誤差が＋／−されて、ほぼ相殺されるので、この方法でも結果的には誤差が小さいことが判明した。
ここで、「年間平均気温が１０℃以上２０℃未満の環境」を例にして説明する。
【００３４】
第２の実施の形態と同様に、まず、図９に示した出力電圧特性（従来）から、図１４に示した出力電圧特性表（従来方法）４２０を作成する。
そして、「年間平均気温が１０℃以上２０℃未満の環境」に相当する、出力電圧特性表（従来方法）４２０の「１０℃以上２０℃未満」の行について換算する。
換算の例として、図１５に、累積駆動回数換算表４３０を示す。これは、第２の実施の形態と同じであるので、説明を省略する。
そして、得られた累積駆動回数換算表４３０の「許容最大駆動速度での累積駆動回数」を、図１４に示した出力電圧特性表（従来方法）４２０の駆動回数と置き換える。置き換えた結果の表を、図１６の出力電圧特性表４４０に示す。
図１６の、出力電圧特性表４４０の累積駆動回数（図１６中の４４０ａ）が、累積駆動回数換算表４３０の「許容最大駆動速度での累積駆動回数」である。この出力電圧特性表４４０の累積駆動回数は、「１０℃以上２０℃未満」の行について、最も誤差が小さい。
他の年間平均気温の環境で使用するガスメータに対しては、改めて換算する必要がある。
【００３５】
この出力電圧特性表４４０をＲＯＭ１４０に記憶しておき、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＵ１１０は、温度と累積駆動回数と出力電圧特性から、電池の出力電圧を推定（この場合は、選択）し、推定した出力電圧に応じたステップモータ３１の駆動速度を選択して、ステップモータ３１を最適に制御する。
第１の実施の形態と同様に、過去から現在（現在の累積駆動回数の時点）まで、ずっと現在の温度でステップモータ３１を駆動してきた、と見なして出力電圧を推定し、ステップモータ３１を最適に制御する。
【００３６】
本発明のガスメータは、本実施の形態で説明した構成、制御方法、手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、本発明のガスメータの構成は、本実施の形態に示す図２に限定されるものではない。
流量検出手段４０、５０及び調節手段３０は、本実施の形態に示した超音波の発信受信器及びステップモータに限定されるものではない。また、調節手段３０の構造及び形状については、本実施の形態に示した図２、図３、図４、図５に限定されるものではない。
開口部３２ａ、３３ａ及び閉口部３２ｂ、３３ｂの個数及び形状については、本実施の形態に限定されるものではない。
また、可動部材３２及び固定部材３３の形状及び構造については、本実施の形態に限定されるものではない。
制御手段１００の構成は、本実施の形態に示した図６に限定されるものではない。
流量検出手段４０、５０を用いた検出流量特性は、本実施の形態に示した図７に限定されるものではない。また、流量検出手段は、１つでもよい。
調節手段３０の制御特性は、本実施の形態に示した図８に限定されるものではない。
電池の出力電圧と調節手段の累積駆動回数と温度の関係は、図９、図１０に示した出力電圧特性に限定されるものではない。また、温度と累積作動量から電源の出力電圧を推定する方法は、本実施の形態に示した方法以外にも種々の方法が可能である。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、ガスの検出流量値から雰囲気温度を推定する場合、電池をガスが流れる流路の近傍に配置すれば、より正確に電池の雰囲気温度を検出することができる。
また、ガスの検出流量値から雰囲気温度を推定する方法は、本実施の形態に示した方法以外にも種々の方法が可能である。
また、本実施の形態では、累積作動量を累積駆動回数とした例を示したが、累積駆動時間としてもよく、累積作動量には種々の内容を対応させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４のいずれかに記載のガスメ−タを用いれば、出力電圧を直接的に検出できない電池であっても、電池の出力電圧を間接的に推定し、推定した出力電圧に基づいた制御特性で調節手段を最適に制御することで、調節手段を駆動するための消費電流を低減できるガスメータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ガスメータの一実施の形態のブロック図である。
【図２】 ガスメータの一実施の形態の概略構成図である。
【図３】 調節手段３０の構成の例を示す図である。
【図４】 固定部材３３の例を示す図である。
【図５】 可動部材３２の例を示す図である。
【図６】 制御手段１００の構成図の例である。
【図７】 流量検出手段による検出流量の静特性図の例である。
【図８】 調節手段３０の制御特性の例である。
【図９】 ステップモータ３１を従来方法（通電時間一定）で制御した場合の、累積駆動回数と電池の出力電圧を示す、出力電圧特性図の例である。
【図１０】 ステップモータ３１を本発明の制御方法（通電時間最適化）で制御した場合の、累積駆動回数と電池の出力電圧を示す、出力電圧特性図の例である。
【図１１】 ステップモータ３１を駆動する場合の、駆動電圧と許容最大駆動速度を示す、許容最大駆動特性表の例である。
【図１２】 実際のステップモータ３１を駆動して、図１０に示す出力電圧特性を得るための接続例である。
【図１３】 図１０に基づいて作成した、出力電圧特性表（本発明）の例である。
【図１４】 図９に基づいて作成した、出力電圧特性表（従来方法）の例である。
【図１５】 図１４及び図１１に基づいて作成した、累積駆動回数換算表の例である。
【図１６】 図１４及び図１５に基づいて作成した、出力電圧特性表（従来方法から本発明相当に換算。基準：年間平均気温１０℃以上２０℃未満）の例である。
【符号の説明】
１０ 主流路
２０ 副流路
３０ 調節手段
４０ 第１流量検出手段
５０ 第２流量検出手段
１００ 制御手段
１２０ 電源

Claims (4)

1. 流路の開度量を調節する調節手段及び第１流量検出手段が設けられた主流路と、
   前記主流路の前記調節手段をバイパスし、第２流量検出手段が設けられた副流路と、
   前記第１流量検出手段及び前記第２流量検出手段の検出流量値に基づいて求めたガスの流量値に基づいて前記調節手段を開閉制御する制御手段と、
   電源と、
   記憶手段と、を備えたガスメータにおいて、
   前記第１流量検出手段は、前記主流路における前記副流路にてバイパスされない部分である合流部に設けられており、
   前記記憶手段には、温度と累積作動量に基づいた前記電源の出力電圧特性が記憶されており、
   前記制御手段は、
   前記調節手段を制御した場合に、前記記憶手段に記憶されている前記累積作動量を更新し、
   前記第１流量検出手段及び前記第２流量検出手段を用いて検出したガスの速度に基づいて検出流量値を求め、更に検出したガスの速度に基づいてガスの温度を推定し、
   推定した温度と、前記累積作動量と、前記出力電圧特性と、に基づいて前記電源の出力電圧を推定し、
   推定した出力電圧に基づいて前記調節手段を制御する、
   ことを特徴とするガスメータ。
2. 流路の開度量を調節する調節手段及び第１流量検出手段が設けられた主流路と、
   前記主流路の前記調節手段をバイパスし、第２流量検出手段が設けられた副流路と、
   前記第１流量検出手段及び前記第２流量検出手段の検出流量値に基づいて求めたガスの流量値に基づいて前記調節手段を開閉制御する制御手段と、
   電源と、
   記憶手段と、
   温度検出手段と、を備えたガスメータにおいて、
   前記第１流量検出手段は、前記主流路における前記副流路にてバイパスされない部分である合流部に設けられており、
   前記記憶手段には、温度と累積作動量に基づいた前記電源の出力電圧特性が記憶されており、
   前記制御手段は、
   前記調節手段を制御した場合に、前記記憶手段に記憶されている前記累積作動量を更新し、
   前記第１流量検出手段及び前記第２流量検出手段を用いて検出したガスの速度に基づいて検出流量値を求め、
   前記温度検出手段を用いて検出した雰囲気温度と、前記累積作動量と、前記出力電圧特性と、に基づいて前記電源の出力電圧を推定し、
   推定した出力電圧に基づいて前記調節手段を制御する、
   ことを特徴とするガスメータ。
3. 請求項１または２に記載のガスメータであって、
   前記調節手段はステップモータであり、
   前記制御手段は、前記調節手段を制御する際、推定した電源の出力電圧に基づいて目標ステップ位置までの駆動速度を変更する、
   ことを特徴とするガスメータ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のガスメータであって、
   前記累積作動量は、累積作動回数である、
   ことを特徴とするガスメータ。

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