特許 5984457 ガスメーター

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984457

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】ガスメーター

(51)【国際特許分類】

   G01F 3/22 20060101AFI20160823BHJP

   G01N 29/02 20060101ALI20160823BHJP

   G01N 29/07 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   G01F3/22 Z

   G01N29/02

   G01N29/07

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-82086(P2012-82086)

(22)【出願日】2012年3月30日

(65)【公開番号】特開2013-210344(P2013-210344A)

(43)【公開日】2013年10月10日

【審査請求日】2015年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107308

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 修一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100120352

【弁理士】

【氏名又は名称】三宅 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100128901

【弁理士】

【氏名又は名称】東 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】藤井 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】増田 雄大

(72)【発明者】

【氏名】山下 諒

【審査官】 岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−７９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３１５１１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３９４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１１−５１１２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８５８８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ １／００− ９／０２

Ｇ０１Ｎ２９／００−２９／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象ガスが流れる流路と、
前記測定対象ガスの音速を求める音速導出手段と、前記測定対象ガスの温度を計測する温度計測手段と、圧力を求める圧力導出手段と、前記測定対象ガスの瞬時熱量を導出する瞬時熱量導出手段と、
前記流路が設置された地域の大気圧情報を外部から取得し保持する大気圧情報保持手段とを備え、
前記圧力導出手段が、前記大気圧情報から前記測定対象ガスの圧力として熱量導出用圧力を求め、
前記瞬時熱量導出手段が、前記測定対象ガスの音速と熱量との関係として求まる音速−熱量関係指標と、前記音速導出手段により求められた音速と、前記温度計測手段により計測された温度と、前記熱量導出用圧力に基づいて前記瞬時熱量を導出するガスメーター。

【請求項2】

前記音速−熱量関係指標として、予め熱量の判明し組成の異なる複数の標準ガス各々の標準状態における音速に基づいて作成された音速−熱量関係指標を記憶する記憶手段と、
前記音速導出手段により求められた音速と、前記温度計測手段により計測された温度と、前記熱量導出用圧力とから、標準状態における標準音速を導出する標準音速導出手段とを備え、
前記瞬時熱量導出手段が、前記音速−熱量関係指標と前記標準音速とから前記瞬時熱量を導出する請求項１に記載のガスメーター。

【請求項3】

単位時間あたりに前記流路を通過する前記測定対象ガスの体積である単位時間通過体積を求める単位時間通過体積導出手段と、前記単位時間通過体積と、前記温度計測手段により計測された温度と、前記熱量導出用圧力とから、標準状態に換算した場合の前記単位時間あたりの通過体積である単位時間通過標準体積を求める単位時間通過標準体積導出手段を備え、
前記瞬時熱量と前記単位時間通過標準体積とから前記単位時間あたりに前記流路を通過する前記測定対象ガスの熱量である単位時間通過熱量を導出する単位時間通過熱量導出手段を備える請求項１又は２に記載のガスメーター。

【請求項4】

前記流路が設置される位置における標高情報を保持する標高情報保持手段を備え、
前記圧力導出手段が、前記大気圧情報と前記標高情報とから、前記測定対象ガスの前記熱量導出用圧力を求めるように構成される請求項１〜３の何れか一項に記載のガスメーター。

【請求項5】

一対の超音波送受信器と、
一方の超音波送受信機から他方の超音波送受信器へ前記測定対象ガスの流れ内を超音波が伝播する伝播時間を単位時間ごとに双方向で捉える超音波センサと、
前記超音波センサにより得られる前記一対の伝播時間から、前記測定対象ガスの流速を求める流速導出手段と、を備え、
前記音速導出手段が、前記超音波センサにより得られる前記一対の伝播時間から、前記測定対象ガスの音速を求め、
前記単位時間通過体積導出手段が、前記流速導出手段により求められる流速と前記流路の断面積および前記単位時間から、当該単位時間に前記流路を流れる前記測定対象ガスの流量を導出するように構成された請求項３に記載のガスメーター。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、各住戸などに設置され、ガス料金の課金のために用いられるガスメーターに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、各住戸に対するガス料金は、一定期間に各住戸で使用されたガス量（積算流量）に基づくものとされている。このようなシステムが採用されている理由は、国内においては、各住戸などに供給されるガスは、一定の熱量を備えるようにガスの供給側で厳密に調整されているため、使用されたガス量が分かれば使用されたガスの総熱量も明らかとなり、適切に課金を行うことができるためである。このような事情に基づき、現在普及している上述のガスメーターは、使用されるガス量のみを計測するように構成されている。

【0003】

ところで、近年では、化石燃料に替わるエネルギー源として、バイオガスの活用が進められており、将来的には、各地に設立されたバイオガスプラントから各住戸などにガスの供給が行われることが予想される。一般的に、ガスの熱量の調整には多額のコストが必要となるため、従来行われてきたガスの熱量調整精度に対して、かなり弛めの熱量調整精度を採用し、各住戸に供給されるガスの熱量が、各地域で或は各日時で、変動する可能性がある。

【0004】

すなわち、将来的には、熱量の異なるガスが各住戸などに供給される可能性がある。この場合、ガス量のみを計測する現在のガスメーターでは、使用されたガスの総熱量を正しく把握することができず、適切に課金を行うことができない。一方で、高圧ガスの熱量を計測する装置としては特許文献１に記載のものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−１８５８８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載の熱量計測装置は、熱量の計測にあたり絶対圧を計測する圧力センサが必須となるなど、一般の各住戸に設置する装置としては大掛かりである。このため、仮に特許文献１に記載の構造を備えたガスの熱量を計測できるガスメーターを各住戸などに設置するとすれば、各ガスメーターに圧力センサが必要となりコストの増加を招く上、ガスメーターが大型化するという問題がある。

【0007】

すなわち、特許文献１に開示の構造では、適切にガスの総熱量を計測するために、圧力センサを備える必要があり、仮に当該構造をガスメーターに採用した場合、該ガスメーターは高価になってしまう上に、大型化してしまうという問題があった。

【0008】

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、個別に圧力センサを備えることなく精度よくガスの熱量を計測可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係るガスメーターの特徴構成は、測定対象ガスが流れる流路と、
前記測定対象ガスの音速を求める音速導出手段と、前記測定対象ガスの温度を計測する温度計測手段と、圧力を求める圧力導出手段と、前記測定対象ガスの瞬時熱量を導出する瞬時熱量導出手段と、
前記流路が設置された地域の大気圧情報を外部から取得し保持する大気圧情報保持手段とを備え、
前記圧力導出手段が、前記大気圧情報から前記測定対象ガスの圧力として熱量導出用圧力を求め、
前記瞬時熱量導出手段が、前記測定対象ガスの音速と熱量との関係として求まる音速−熱量関係指標と、前記音速導出手段により求められた音速と、前記温度計測手段により計測された温度と、前記熱量導出用圧力に基づいて瞬時熱量を導出する点にある。

【0010】

一般的に、大気圧はある程度の範囲（地域）においてほぼ一定である。このため、ガスメーターが設置された地域の大気圧情報は、当該ガスメーターにおける測定対象ガスの圧力（当該ガスメーター周囲の大気圧）と等価であるとみなすことができる。

【0011】

上記特徴構成によれば、外部から当該ガスメーターが設置された地域の大気圧情報を取得し、当該大気圧情報に基づいて熱量導出用圧力を求め、当該熱量導出用圧力を熱量の導出に使用する。すなわち、ガスメーターは、圧力センサにより測定対象ガスの圧力を直接計測することなく、瞬時熱量を導出することができる。このとき、測定対象ガスの温度と圧力に基づくため、瞬時熱量を正確に導出できる。よって、上記特徴構成によれば、個別に圧力センサを備えることなく、精度よくガスの熱量を計測可能なガスメーターを実現できる。

【0012】

なお、本発明における『音速』とは、気体（ガス）中での音波の伝播速度を意味する。

【0013】

ここで、前記音速−熱量関係指標として、予め熱量の判明し組成の異なる複数の標準ガス各々の標準状態における音速に基づいて作成された音速−熱量関係指標を記憶する記憶手段と、
前記音速導出手段により求められた音速と、前記温度計測手段により計測された温度と、前記熱量導出用圧力とから、標準状態における標準音速を導出する標準音速導出手段とを備え、
前記瞬時熱量導出手段が、前記音速―熱量関係指標と前記標準音速とから前記瞬時熱量を導出すると好適である。

【0014】

上記特徴構成によれば、瞬時熱量の導出にあたり、記憶手段は標準状態における音速−熱量関係指標を記憶するだけでよいため、必要な記憶容量を抑えられることに加え、当該音速−熱量関係指標を用いて、標準音速を熱量に換算するだけで瞬時熱量が求まるため、ガスメーターの制御回路に要求される処理能力を抑えることができ、コスト面で優れたガスメーターを実現することができる。

【0015】

さらに、単位時間あたりに前記流路を通過する前記測定対象ガスの体積である単位時間通過体積を求める単位時間通過体積導出手段と、前記単位時間通過体積と、前記温度計測手段により計測された温度と、前記熱量導出用圧力とから、標準状態に換算した場合の前記単位時間あたりの通過体積である単位時間通過標準体積を求める単位時間通過標準体積導出手段を備え、
前記瞬時熱量と前記単位時間通過標準体積とから前記単位時間あたりに前記流路を通過する前記測定対象ガスの熱量である単位時間通過熱量を導出する単位時間通過熱量導出手段を備えると好適である。

【0016】

上記特徴構成によれば、単位時間通過体積導出手段により導出された単位時間通過体積を標準状態に換算した単位時間通過標準体積と、瞬時熱量とから単位時間通過熱量が導出されるため、より正確に単位時間ごとの熱量を導出することができる。すなわち、より精度よくガスの熱量を計測可能なガスメーターを実現できる。

【0017】

ここで、前記流路が設置される位置における標高情報を保持する標高情報保持手段を備え、
前記圧力導出手段が、前記大気圧情報と前記標高情報とから、前記測定対象ガスの前記熱量導出用圧力を求めるように構成されると好適である。

【0018】

上記特徴構成によれば、標高情報保持手段を備えるのでガスメーターが設置された位置における標高の影響で、当該ガスメーターにおける測定対象ガスの圧力が、当該ガスメーターが設置された地域の大気圧情報と異なる場合であっても、大気圧情報と標高情報とから発熱量導出用圧力を求め、より精度よくガスの熱量を計測可能なガスメーターを実現できる。

【0019】

また、一対の超音波送受信器と、一方の超音波送受信機から他方の超音波送受信器へ前記測定対象ガスの流れ内を超音波が伝播する伝播時間を前記単位時間ごとに双方向で捉える超音波センサと、前記超音波センサにより得られる前記一対の伝播時間から、前記測定対象ガスの流速を求める流速導出手段と、を備え、前記音速導出手段が、前記超音波センサにより得られる前記一対の伝播時間から、前記測定対象ガスの音速を求め、前記流量導出手段が、前記流速導出手段により求められる流速と前記流路の断面積および前記単位時間から、当該単位時間に前記流路を流れる前記測定対象ガスの流量を導出するように構成されると好適である。

【0020】

上記特徴構成によれば、超音波センサによって流速と音速との双方を求め、当該流速と音速とに基づいて測定対象ガスの単位時間通過体積と瞬時熱量との双方を求めることができる。よって、例えば流量導出手段として公知の流量測定計を別途備える場合に比べて、ガスメーターの大型化を抑制することができる。すなわち、よりコスト面で優れたガスメーターを実現することができる

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係るガスメーターの概略構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の実施形態に係るガスメーターの詳細構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る基礎物理量検出手段の配置を示す図である。

【図4】音速及び流速の測定原理を示す図である。

【図5】音速から熱量を導出する場合の音速−熱量関係指標を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

１．ガスメーターの概要
本発明の実施形態を、以下、図面に基づいて説明する。図１は、本願のガスメーター１の構成を模式的に描いたものである。このガスメーター１は、各住戸などに設置され、各住戸で使用されるガス２が流れる流路３を備えている。ここで、ガス２は、基礎物理量検出手段４の測定対象となるガスを意味し、ガス供給元（例えば都市ガス製造業者）から各住戸などに供給される。また、流路３はいわゆる低圧導管であり、その内部を流れるガス２の圧力は０．１ＭＰａ未満で、その太さはおおむね直径５ｃｍ〜３０ｃｍである。

【0023】

ここで、流路３を流れるガス２の圧力Ｐは、平地などにおいては大気圧付近であるが、ガスメーター１が設置された標高によって、若干の違いが生じる。このような圧力の差異は、流路３を流れるガス２の熱量の導出において影響を及ぼすため、本実施形態におけるガスメーター１は、流路３を流れるガス２の圧力Ｐを求める圧力導出手段３１を備えている。なお、圧力導出手段３１は、流路３を流れるガスの圧力Ｐを直接計測するような圧力センサではなく、その他の情報から圧力を計算により導出するように構成されている。本実施形態においては、図１、図２に示されるように、圧力導出手段３１は、後述する大気圧情報保持手段３２及び標高情報保持手段３３が保持する情報から、ガス２の圧力Ｐを導出するように構成されている。

【0024】

ガスメーター１は、流路３を流れるガス２の流量及び熱量を測定するために必要なガス２に関する物理量を検出するための基礎物理量検出手段４を備えている。さらに、基礎物理量検出手段４で検出された物理量に基づき、単位時間あたりに流路３を通過するガス２の体積である単位時間通過体積ΔＶを導出する単位時間通過体積導出手段１３と、単位時間あたりに流路３を通過するガス２の熱量である単位時間通過熱量ΔＱを導出する単位時間通過熱量導出手段２３とを備えている。ここで、『単位時間』とは、ガス２の流量及び熱量の計測間隔を意味しており、予め定められた値である。単位時間としては、例えば、１〜５秒の間で設定すると良い。本実施形態においては、２秒と設定している。以下では、単位時間をΔｔと表す。また、ガスメーター１は、複数の単位時間Δｔに渡って、単位時間通過体積導出手段１３により導出されるガス２の単位時間通過体積ΔＶを積算する流量積算手段１４と、複数の単位時間Δｔに渡って、単位時間通過熱量導出手段２３により導出されるガス２の単位時間通過熱量ΔＱを積算する熱量積算手段２４とを備えている。これらの手段及び後述する各種手段は、マイクロプロセッサ及び半導体メモリを含むマイクロコンピュータ５を主要な機器として構築される。

【0025】

加えて、検針や保守点検などの作業の際に、作業者が目視にてガスメーター１の状態を確認できるように、ガスメーター１は少なくとも単位時間通過熱量導出手段２３により導出される単位時間通過熱量ΔＱを外部出力可能な外部出力手段６を備えている。外部出力手段６としては、例えば、ガスメーター１に備えられた液晶表示などを用いることができる他、遠隔に備えられたディスプレイなどを用いても構わない。本実施形態においては、外部出力手段６は、単位時間通過熱量導出手段２３により導出される単位時間通過熱量ΔＱ、熱量積算手段２４により積算される熱量の積算値ΣΔＱ、単位時間通過体積導出手段１３により導出される単位時間通過体積ΔＶ、及び流量積算手段１４により積算される単位時間通過体積の積算値である流量積算値ΣΔＶを表示可能に構成されている。

【0026】

２．ガスメーターの詳細構成
２−１．基礎物理量検出手段
図２は、本願のガスメーター１の詳細構成を示す。本実施形態においては、ガスメーター１は、基礎物理量検出手段４として、超音波センサ４１と、ガス２の温度Ｔを計測する温度センサ４２と、を備えている。超音波センサ４１は、一対の超音波送受信器５１（図３）を備え、一方の超音波送受信器５１から他方の超音波送受信器５１へガス２の流れ内を超音波が伝播する伝播時間を単位時間Δｔごとに双方向で捉えるように構成されている。

【0027】

ここで、本実施形態における「温度センサ４２」は、本発明における「温度計測手段」に相当する。

【0028】

超音波センサ４１は、一対の伝播時間ｔ１、ｔ２が得られるように構成されている。超音波センサ４１の詳細構成について、図３、図４に基づいて説明する。超音波センサ４１は、一対の超音波送受信器５１を、流路３の流れに沿って上流と下流との二箇所に配置した構成で備えている。ここで、一対の超音波送受信器５１は、流路３の軸Ｚ方向で異なった位置に配設されるため、両者間を渡る超音波はガス２の流速ｖの影響を受け、上流側から下流側に伝播される超音波の伝播時間は加速され、逆の場合は減速される。

【0029】

本実施形態における超音波センサ４１においては、一方の超音波送受信器５１から他方の超音波送受信器５１へ超音波が前記製品ガスの流れ内を伝播する伝播時間を双方向で捕らえることができる。（ここでは、上流側にあるものから下流側にあるものへの超音波の伝播時間（順方向伝播時間）をｔ１と、逆方向で伝播する超音波の伝播時間（逆方向伝播時間）をｔ２とする。）

【0030】

２−２．単位時間通過体積ΔＶの導出
単位時間通過体積ΔＶを導出するために、ガスメーター１は、超音波センサ４１により得られる一対の伝播時間ｔ１、ｔ２から、ガス２の流速ｖを求める流速導出手段１１を備えている。前述の単位時間通過体積導出手段１３は、流速導出手段１１により求められる流速ｖと流路３の断面積Ｓおよび単位時間Δｔから単位時間通過体積ΔＶを求めるように構成されている。

【0031】

より具体的には、ガスメーター１は、流速導出手段１１により求められる流速ｖと流路３の断面積Ｓとの積である瞬時流量ｖＳ（超音波センサ４１による計測タイミングにおける流量の瞬時値）を求める瞬時流量導出手段１２を備えている。単位時間通過体積導出手段１３は、単位時間通過体積ΔＶとして、瞬時流量導出手段１２により求められた瞬時流量ｖＳと単位時間Δｔとの積であるｖＳΔｔを求めるように構成されている。

【0032】

ここで、流速導出手段１１が、一対の伝播時間ｔ１、ｔ２からガス２の流速ｖを導出する過程は次のようになる。図４に示すように、前述の超音波センサ４１に備えられる一対の超音波送受信器５１は、位置関係が固定されているため、相互に超音波送受信器５１間を伝播する伝播時間ｔ１、ｔ２は、図４中に示す式１、式２で表される。ここで、Ｌは図４に示す伝播経路の距離であり、Ｚは管状の流路３の軸方向であり、Ｃはガス２の流速を、ｖはガス２中での音速を示している。

【0033】

式１、式２は、２元連立方程式であるため、式３、式４に示すように、音速Ｃ及び流速ｖを、一対の伝播時間ｔ１、ｔ２から求めることができる。即ち、前述の流速導出手段１１は、式３の処理を行うことにより、一対の伝播時間ｔ１、ｔ２から流速ｖを求める。

【0034】

２−３．圧力の導出
単位時間通過熱量導出手段２３による単位時間通過熱量ΔＱの導出にあたっては、上述のように、ガス２の圧力情報が必要となる。以下では、ガス２の圧力を求める圧力導出手段３１について、図１及び図２に基づいて詳細に説明を行う。

【0035】

２−３−１．圧力の導出のための構成
圧力導出手段３１でガス２の圧力を導出するため、ガスメーター１は、少なくとも、ガスメーター１が設置された地域の大気圧情報を保持する大気圧情報保持手段３２を備えている。ここで、ガスメーター１が設置された地域とは、当該地域内の各地点における大気圧が同一であるとみなせる程度の領域を意味する。大気圧情報としては、例えば、国内であれば気象庁が提供している国際地点番号ごとの気圧データ（海面更正気圧）を用いることができる。

【0036】

また、大気圧情報保持手段３２は、外部から取得した大気圧情報（上記した「ガスメーター１が設置された地域の大気圧情報」であり、本実施例では大気圧情報が後述する海面更正気圧Ｐ₀の状態で得られる）を保持するように構成されている。本実施形態においては、図１に示すように、ガスメーター１は、外部のサーバー６１と通信を行うための通信手段３４を備えている。通信手段３４は、有線、無線を問わず、少なくともサーバー６１からガスメーター１へと一方向に通信可能なネットワークを構成できるものであれば良い。このような構成によりガスメーター１は、外部のサーバー６１から送信された大気圧情報を受信し、大気圧情報保持手段３２に保持することができる。

【0037】

さらに、本実施形態においては、ガスメーター１は、ガスメーター１が設置される位置における標高情報を保持する標高情報保持手段３３を備えている。ここで、ガスメーター１が設置される位置における標高情報は、基本的に設置後に変動することはないため、ガスメーター１の設置時にあらかじめ入力できるように構成されていると好適である。具体的には、ガスメーター１の設置時に、作業者が標高情報取得手段８を用いて、標高情報を取得し、標高情報保持手段３３にその情報を入力すると好適である。ここで、標高情報取得手段８としては、例えば、ＧＰＳを用いることができる。

【0038】

２−３−２．圧力の導出方法
ガスメーター１の流路３におけるガス２の圧力Ｐは以下のようにして導出する。ガスメーター１が設置された標高ｈの位置における大気圧Ｐｈは、平均海水面での気圧（海面更正気圧）をＰ₀、気温を２８８Ｋと仮定すれば、国際民間航空機関（ＩＣＡＯ）が定めたＩＣＡＯ標準大気では、次式
Ｐｈ＝Ｐ₀×｛（２８８−０．００６５・ｈ）／２８８｝^5.25
で求められる。よって、圧力導出手段３１は、上式を用いて大気圧情報保持手段３２に保持された大気圧情報（Ｐ₀）と、標高情報保持手段３３に保持された標高情報（ｈ）とから、ガス２の圧力（Ｐｈ）を求めるように構成されている。

【0039】

ここで、圧力導出手段３１により求められるガス２の圧力（Ｐｈ）が、本発明における「熱量導出用圧力」に相当する。なお、ガスメーター１内を流れるガス２の圧力は、通常、大気圧に対して数十ｈＰａ程度の幅をもって供給されるので、その分を適宜補正しても構わない。

【0040】

３．単位時間通過熱量ΔＱの導出
ガスメーター１は、単位時間通過熱量ΔＱを導出するために、超音波センサ４１により得られる一対の伝播時間ｔ１、ｔ２から、ガス２中での音速Ｃを求める音速導出手段２１、及び流路３を通過するガス２の温度Ｔを計測する温度センサ４２を備えている。さらに、ガスメーター１は、ガス２の標準状態における音速Ｃ₀と熱量との関係として求まる音速−熱量関係指標ｆ（Ｃ₀）、及び音速導出手段２１により求められた音速Ｃに基づいてガス２の瞬時熱量Ｑを導出する瞬時熱量導出手段２２を備えている。

【0041】

より詳しくは、音速導出手段２１により求められた音速Ｃは、標準音速導出手段２１ｘにより温度センサ４２により取得されたガス２の温度Ｔ及び、圧力導出手段３１により求められるガス２の圧力（Ｐｈ）を用いて標準状態における音速Ｃ₀に換算され、瞬時熱量導出手段２２は、音速Ｃ₀に基づいて音速−熱量関係指標ｆ（Ｃ₀）から瞬時熱量Ｑを導出する。

【0042】

さらに、単位時間通過熱量導出手段２３が、瞬時熱量導出手段２２により導出された瞬時熱量Ｑと、単位時間通過体積導出手段１３により導出された単位時間通過体積ΔＶとに基づいて、単位時間通過熱量ΔＱを求めるように構成されている。

【0043】

より詳しくは、単位時間通過体積導出手段１３により導出された単位時間通過体積ΔＶは、単位時間通過標準体積導出手段１３ｘにより温度センサ４２により取得されたガス２の温度Ｔと、圧力導出手段３１により求められるガス２の圧力（Ｐｈ）を用いて標準状態における単位時間通過体積ΔＶ０に換算され、単位時間通過熱量導出手段２３は、単位時間通過体積ΔＶ０と瞬時熱量Ｑとから単位時間通過熱量ΔＱを導出する。

【0044】

以下では、本実施形態における単位時間通過熱量導出手段２３による単位時間通過熱量ΔＱの導出について、より詳しく説明する。まず、単位時間通過熱量ΔＱの導出について説明する前に、瞬時熱量Ｑの導出について説明する。

【0045】

ガスメーター１は、複数の予め熱量が判明し組成の異なるガス各々の標準状態における音速と熱量との関係として求まる音速−熱量関係指標ｆ（Ｃ₀）を記憶する記憶手段２５を備えている。ここで、「複数の予め熱量が判明し組成の異なるガス」としては、流路３を通過するガス２となり得るものを選択すると良い。本実施形態においては、熱量が４０〜４６ＭＪ／Ｎｍ³のガスを選択している。これらのガスの標準状態における音速Ｃ₀は以下の通りである。

【表1】

【0046】

図５に、縦軸に標準状態における熱量を、横軸に標準状態（０℃、１気圧）における音速をとったグラフに、表１の値をプロットしたときの各点と、記憶手段２５が記憶する音速−熱量関係指標ｆ（Ｃ₀）の一例を示す。同図において、実線で示されている相関線が、関係指標ｆ（Ｃ₀）に相当する。本実施形態においては、図５に示す相関線は、１次相関式で表されている。ここでは、この１次相関式を、表１の値から最小二乗法によって求めている。

【0047】

また、ガスメーター１が備える標準音速導出手段２１ｘは、音速導出手段２１が求めた音速Ｃを、数１を用いて標準状態（０℃、１気圧）での音速Ｃ₀に換算する。

【数1】

【0048】

ここで、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度［Ｋ］、Ｍは気体の分子量、γは比熱比である。ある瞬間におけるガス２は、Ｒ、Ｍ、γは一定の値をとるので、ある瞬間においては、ガス２の音速ＣはＴ^1/2に比例すると考えられる。以上より、標準音速導出手段２１ｘは、数１よりある瞬間における音速Ｃとそのときの温度Ｔから、標準状態（０℃）での音速Ｃ₀を導出することができる。

【0049】

以上の構成により、図２に示すように、瞬時熱量導出手段２２が、記憶手段２５が記憶する音速−熱量関係指標ｆ（Ｃ₀）と標準音速導出手段２１ｘが導出した音速Ｃ₀から、瞬時熱量Ｑを求めている。

【0050】

次に、単位時間通過熱量ΔＱの導出について説明する。単位時間通過熱量ΔＱの導出にあたり、単位時間通過標準体積導出手段１３ｘが、単位時間通過体積導出手段１３により導出された単位時間通過体積ΔＶを、数２（理想気体の状態方程式）を用いて標準状態（０℃、１気圧）における単位時間通過体積ΔＶ₀に換算する。

【数2】

【0051】

ここで、流路３内の圧力Ｐには、上述したように圧力導出手段３１により求められるガス２の圧力（Ｐｈ）が相当し、Ｖが単位時間通過体積ΔＶに相当する。なお、Ｔは絶対温度である。また、ｎはガス２のモル数、Ｒは気体定数を表す。よって、温度センサ４２が計測したガス２の温度Ｔを用いることで、単位時間通過標準体積導出手段１３ｘは、標準状態における単位時間通過体積ΔＶ₀を導出することができる。

【0052】

単位時間通過熱量導出手段２３は、単位時間通過標準体積導出手段１３ｘが求めた標準状態における単位時間通過体積ΔＶ₀に、瞬時熱量導出手段２２が導出した瞬時熱量Ｑを乗じることにより、単位時間通過熱量ΔＱを導出する。

【0053】

４．その他の構成
図２に示すように、ガスメーター１は、単位時間通過体積導出手段１３により求めた単位時間通過体積ΔＶの積算値である流量積算値ΣΔＶを保持する流量積算手段１４と、単位時間通過熱量導出手段２３により求めた単位時間通過熱量ΔＱの積算値である熱量積算値ΣΔＱを保持する熱量積算手段２４とを備えている。流量積算手段１４及び熱量積算手段２４は、長期間にわたり、単位時間通過体積ΔＶの積算値及び単位時間通過熱量ΔＱの積算値を保持できるように構成されている。ここでの期間は、例えば１０年間に設定される。

【0054】

以上のような構成により、本願発明に係るガスメーター１は、ガス料金の課金のために用いられるガスメーターとして用いることができる。

【0055】

〔その他の実施形態〕
（１）上記実施形態においては、ガスメーター１が、標高情報保持手段３３を備える場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、圧力導出手段３１が、大気圧情報保持手段３２のみに基づいて、ガス２の圧力を求めるように構成されても構わない。このように構成されたガスメーター１は、例えば、外部から取得する大気圧情報（大気圧）の値が、そのままガス２の圧力として用いることができる場所（例えば、海面更正気圧に更正されておらず、標高も含めた意味での大気圧情報となっている場合）においてのみ使用すると良い。

【0056】

（２）上記実施形態においては、大気圧情報保持手段３２が、外部から海面更正気圧を取得するように構成されている場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、大気圧情報保持手段３２が、ガスメーター１が設置された地域における特定の標高での大気圧値を取得するように構成されても構わない。この場合でも、ＩＣＡＯ標準大気を用いて、ガスメーター１が設置された位置での圧力に換算可能である。

【0057】

（３）上記実施形態においては、大気圧情報保持手段３２が、外部のサーバーから大気圧情報を取得する場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、ガスメーター１が外部のサーバーと直接通信し難い場所に設置されている場合には、周囲のガスメーター１から、近距離無線通信技術を用いてＰ２Ｐ通信により大気圧情報を取得するように構成されていても構わない。

【0058】

（４）上記実施形態においては、超音波センサ４１が一対の伝播時間ｔ１、ｔ２を得るように構成され、音速導出手段２１が伝播時間逆数差分法を用いて音速Ｃを導出するように構成されている場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されない。例えば、超音波センサ４１が超音波送受信器５１間での一対の周波数を得るように構成され、音速導出手段２１がシングアラウンド法を用いて音速Ｃを導出するように構成されても構わない。

【0059】

（５）上記実施形態においては、記憶手段２５が、予め熱量の判明し組成の異なる複数の標準ガス各々の標準状態における音速に基づいて作成された音速−熱量関係指標を記憶する構成の場合の例を説明した。しかし、本発明の実施形態にはこれに限定されない。すなわち、瞬時熱量導出手段２２は、音速−熱量関係指標と、音速導出手段２１により導出された音速Ｃと、温度センサ４２により取得されたガス２の温度Ｔと、圧力導出手段３１により求められるガス２の圧力（Ｐｈ）とから、瞬時熱量Ｑを導出できれば良く、その導出方法は上記実施形態に記載したものに限定されない。

【0060】

具体的には、例えば、あらかじめ用意された複数の圧力・温度の条件下における標準ガス各々の音速−熱量関係指標（または関係式）のうち、温度センサ４２により取得されたガス２の温度Ｔと、圧力導出手段３１により求められるガス２の圧力（Ｐｈ）とに一致する音速−熱量関係指標（または関係式）を用い、音速Ｃから瞬時熱量Ｑを導出しても構わない。

【0061】

この場合、記憶手段２５が、複数の圧力・温度の条件下における標準ガス各々の音速−熱量関係指標を記憶しても構わない。もしくは、記憶手段２５を備えず、複数の音速−熱量関係指標関係式から直接、ガス２の温度Ｔ、圧力（Ｐｈ）、音速Ｃに基づいて瞬時熱量Ｑを導出するように構成しても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0062】

本発明は、各住戸などに設置され、ガス料金の課金のために用いられるガスメーターに適応可能である。

【符号の説明】

【0063】

１ ：ガスメーター
２ ：ガス
３ ：流路
６ ：外部出力手段
１１ ：流速導出手段
１３ ：単位時間通過体積導出手段
１４ ：流量積算手段
２１ ：音速導出手段
２２ ：瞬時熱量導出手段
２３ ：単位時間通過熱量導出手段
２４ ：熱量積算手段
２５ ：記憶手段
４１ ：超音波センサ
４２ ：温度センサ
５１ ：超音波送受信器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】