JP2010181356A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】料金施策のニーズの高い器具に対応し、かつ器具の登録の簡略化及び複数台器具が動作中に、その器具の判定が困難であった場合でも、流量の判定精度を極力高くすることを目的とする。
【解決手段】流量計測装置１は、流量計測手段３と、その下流側に接続された器具の流量計測手段３からの使用流量の測定値をもとに少なくともひとつ以上の特定用途の器具を判別する用途判別手段９と、その判別結果により用途別に積算流量を求める流量積算手段１０を有する構成とし、ガス器具の用途別に複数の判別手段で流量の積算を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の器具用途判別機能を有する流量計測装置に関するものである。

一般的に各家庭にはガス供給ラインの入り口にガスの流量計を内蔵したガスメータが取り付けられている。

従来のガスメータにおいて器具別料金を実施する場合、ガスメータに接続された積算装置を用い、特定の時間使用された場合の積算流量や特定の範囲の流量が使用されている場合の積算値を求め、その積算値でもって料金体系を決めるものである。

図９をもとに料金体系の１例について説明を加える。

予め所定の割引流量区分、及び所定の割引時間帯を設定し、その割引流量区分かつ割引時間帯に該当する流量のガス料金を割引対象とする。すなわち、図９で斜線で区分された部分が対象となる。

しかしながら、この方法では、器具の特定判断が曖昧であり、特定器具に対して料金を課金する等のより消費者にわかりやすく利便性のある料金設定を行うことは困難である（例えば、特許文献１参照）。

そこで、特定の器具を判別するための方法として、図１０に示すように、あるガス器具の起動時のガス流量変化パターンと、そのパターンをもとにパターンマッチングを行うための参照値（パターンテーブル）とをもち、１つのガス器具についてこのパターンテーブルにガス器具の燃焼制御に伴って発生する一連のガスの流量変化パターン分用意したものがあり、また各家庭で使われているガス器具の総台数分用意したものがある。

そして、ガスメータの流量計測装置により計測された流量値の変化とこれらのパターンテーブルを常に比較しながらマッチングするものを抽出し、器具を特定するものである（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−７１４２１号公報 特開２００３−１４９０２７号公報

しかしながら、前述の構成においては、すべての器具の流量パターンの登録が必要となり、現実的には実現困難である。

また、流量変化パターンのマッチングで器具の判別を行うのであるが、器具が複数台同時に動いた場合判定することが困難になる。

そのような場合器具の判別に失敗する確立が高くなるが、判定を誤ったままその部分は放置されてしまい、その器具の使われた流量の判別精度が落ちることになり、器具判別の信頼性に不透明さが残ってしまうという課題を有していた。

本発明は、前記の課題を解決するもので、料金施策のニーズの高い器具に対応し、かつ器具の登録の簡略化及び複数台器具が動作中に、その器具の判定が困難であった場合でも
、流量の判定精度を極力高くすることを可能とする技術を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の流量計測装置は、流量計測手段と、前記流量計測手段からの測定値より下流側に接続された器具の中で特定した用途の器具の使用を判別する複数の器具用途判別手段とを具備し、前記いずれかの器具用途判別手段の判別結果により用途別に積算流量を求める流量積算手段を有するもので、ガス器具の用途別に複数の判別手段で流量の積算を行うものである。

本発明の流量計測装置は、何らかの理由で第１の用途別判別手段における判別のロジックで判断不能な場合、用途別の流量積算ができなくなった場合、第２の判別のロジックで補間するため、想定外の流量波形が発生しても用途別積算流量の一定の保障は担保できるものである。

第１の発明は、流量計測手段と、前記流量計測手段からの測定値より下流側に接続された器具の中で特定した用途の器具の使用を判別する複数の器具用途判別手段とを具備し、前記いずれかの器具用途判別手段の判別結果により用途別に積算流量を求める流量積算手段を有する構成により、用途という区分でガス使用流量を積算するため複数の器具の使用であっても同一用途間の器具の判別は曖昧でも判別精度において大きな誤差を生じることが無くなる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、器具の用途別判別において、優先的に第１の判別方法を用い、第１の判別方法が何らかの理由で有効でない場合、第２の判別方法でもって判別を行う構成である構成であり、第１の判断方法で判定困難な場合でも第２の判定方法で補完することができるので、間違いによる判別誤差が大きくなってしまうことを防ぐことができる。

第３の発明は、特に、第２の発明において、用途別判別手段において第２の判別方法は使用流量の時間と流量値で所定の区分を設けその区分と用途を対応させた構成であり、波形の変化では判断が困難な場合でも用途に対応した区分わけで用途別流量積算が可能となる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の流量計測手段が瞬時流量計測手段としての超音波流量計を用いた構成により、一定時間毎の瞬時計測を容易に行うことができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の流量計測手段が家庭用ガス供給管に接続された流量計測装置を用いたガス供給システムを構築することで、ガス事業者が用意した新料金メニューなどを利用することができ、ガス拡販やガス器具拡販を図ることが可能となる。

（実施の形態１）
図１において、１は流量計測装置であり、ガス供給管の途中に設けられ、その下流側の配管には各顧客宅内に設置された１台以上のガス器具Ａ，Ｂ，Ｃが接続されている。

流量計測装置１は，ガス管に接続されたガス遮断弁２と、流量計測手段３と、この流量計測手段３からの信号を演算処理して使用ガス流量を表示する表示部４と、地震などの振動を検出する感震器５と、ガス器具の判別を行うための、演算手段６、器具用途登録手段
７、差分検知手段８、および用途判別手段９と、流量積算手段１０と、これらの機能その他を統括制御処理する制御回路１１、及びそれらの動力源となる電池（図示せず）を内蔵している。

器具用途登録手段７には、流量変化が起こったかどうかの判別基準となる起動器具判別値と判別必要な用途に属するガス器具の一連の燃焼状態の判別値、及び後述する用途別区分するための区分基準が記録されている。

記録されたデータを記憶保持する器具登録手段は、例えば半導体メモリを使用しているが、記録の追加、書き換えができるものであれば、磁気記録媒体その他でも可能である。

なお、流量計測手段３は、超音波方式の計測手段を使用しているが、計測方式としては、他の流量計測方式でもフルディック方式などの短時間に一定サイクルで連続計測可能であれば使用可能である。

以下、動作について説明する。

先ず、超音波方式による計測例を図２にもとづき説明する。

計測流路１２の上流側と下流側には一対の超音波送受信器１３、１４が配置してあり、流れを斜めに横切るように超音波が伝播されるように設定してある。

そして、超音波送受信器１３、１４間で交互に超音波を送受信させて流体の流れに対して順方向と逆方向の超音波伝搬時間差を一定間隔を置いて計り、伝搬時間差信号として出力する働きを持つ。この伝搬時間差信号を受けて計算手段（図示せず）により被計測流体の流速及び流量を算出するものである。

さらに述べると、演算式は次の通りである。

図２において、Ｌは測定距離であり、流体の流れ方向に対する超音波伝播路のなす角度をφ、ｔ１を上流からの伝達時間、ｔ２を下流からの伝達時間、Ｃを音速とすると、流速Ｖは、Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ（１／ｔ１−１／ｔ２）で求められ、これに計測流路１２の断面積、および、ある種の補正係数を乗じることで流量を演算できるものである。

計測の時間間隔は超音波の送受信が可能な範囲で設定できるが、本実施の形態では２秒間隔の計測を行っている。

さらに、時間間隔を小さくすることは測定原理上可能であり、ガス器具によっては２秒より短時間で起動する器具もあるため、測定時間間隔を小さくすることは器具判別を瞬時に行う点では有利となるが、計測間隔を短くすると電池の消耗が大きくなるなどの課題がある、また計測時間を従来のガスメータで使用している膜式方式と同等の計測間隔が２桁オーダーの秒数間隔になると、アルゴリズムの流量変化の差分を見て判断することが困難になり、コストや器具判別の性能面からバランスの良い時間として秒間隔計測で行っている。

次に、ガス器具の動作状態の判別手順について図３をもとに説明する。

上記したように２秒間隔毎にガス流量を計測し、そのデータを演算手段に送り流量値を微分して２秒毎の流量の差分データとして出力している。

この差分データは差分検知手段に送られ、器具用途登録手段に登録されている動作判別の閾値との比較を行っている。

差分値が閾値を超えた場合、器具が起動したと判断する。変化が検知されると、さらにどのガス器具が起動したのか判断するため、用途判別手段は器具用途登録手段に登録されているガス器具の起動器具判別値と比較し、起動器具の判別を行う。

図４に、実際のガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す。

図４において、実線が流量計測手段により測定されたガスの流量値と破線がそのときの微分値、すなわち、２秒毎の差分値を示す。

ガス器具の起動時には差分値はプラス側にピークを持って表現され、停止時にはマイナス側にピークをもって表現される。

なお、上記実施の形態では、まず差分値の変化がある所定の値以上の場合、図４に示すように変化があったとして次のステップでその器具の特定と状態の変化の判別を行っているが、予め登録された限定器具についての判別の場合や処理速度が速く、演算手段からの差分値データをそのまま、全ての各ガス器具の変化点判別値データとの比較を２秒以内に可能であれば、差分値から直接、変化したガス器具や状態の判別をすることも可能である。

次に、器具判別した結果をもとに用途別にガス使用流量の積算方法について説明する。

積算流量手段で予め、用途別に積算流量する際、どの器具の流量がどこに積算されるかグルーピングが行われている。

例えば、図５に示すように暖房用途の積算流量に着目した場合、暖房系の器具として、ファンヒータ、ストーブがグルーピングされる。

その場合は暖房系にグルーピングされた器具の判別のみすればよいので、その他の器具は特定する必要がなくなる。

特に、料金施策でニーズの高い給湯器と暖房系の器具を判別する場合は起動のプロファイルは多数あるわけではないので、あらかじめ設定すべきパラメータは少なく記録させておくことは容易である。

すなわち、用途別で積算流量を求めることで器具の判別をするためのあと付けの登録作業は必要なくなる。

なお、２台の器具が同時に起動された場合など、流量変化が登録通りの動きをしなかった場合、装置が流量の変化状態は認知してもその後の処理ができず、判別が不能の状態が想定できる。

本実施の形態では流量に変化があったのに器具の認識ができない場合、図６のフロー上で示すように、上記で説明した第１のロジックと異なる第２のロジックを用いて用途を判別する。

図７、８を参照して説明する。

ある流量以上の変化があった場合器具の動作と見るのは第１のロジックと同じであるが第２のロジックでは起動時の波形パターンを参照しない。

したがって、前述したような同時の起動などの変化であっても判定には支障がない。

第２のロジックでは図７に示すように使用されている流量の絶対値とその流量の継続時間で器具を区別し、その器具の用途に当てはまる流量の状態変化が対応する用途の積算流量として加算さする。

図８に一例として器具Ａと器具Ｂが同時に起動して第１のロジックでは判別できない場合の第２ロジックでの区分け方法を描いている。

器具Ａの起動流量ＱａはＱａ１とＱａ２の範囲にあり、その継続時間Ｔａは第２の判断ロジックで規定されている継続時間を越えているため、器具Ａの流量とみなされず、網掛け部分の積算流量が求められる。

第１のロジックに比較して、器具を特定するのではないため、単独で器具を使用した時の判別精度は劣るが起動で判別できなかったので、流量の積算ができなくなるとういことは回避でき、第１のロジックでの補完として使用される。

なお、本実施の形態においては、個別の料金が課金できるように個別流量に対する料金演算手段（図示せず）を設けることで、ガス事業者の設定により用途別の任意の料金を算出することも可能である。

また、提供しうるサービスの例として、一つに新たなガス料金体系として、暖房器具だけに割引制度を適用することが考えられ、消費者にとってはガス料金に割安感が出、暖房機の長時間使用によりガス事業社のガス拡販及び更には機器の増販に繋げることもできる。

以上のように、本発明の流量計測装置は流量計測手段と、流量計測手段の下流側に接続された器具の使用を流量計測手段からの測定値により判別し、その判別結果により予め想定した器具の用途別の積算流量を求める少なくとも２つ流量積算手段を有する構成とし、複数の手段で流量の積算を行っているもので何らかの理由で第１の流量積算手段における判別のロジックで判断不能な場合、用途別の流量積算ができなくなった場合、第２の流量積算手段で補間するため、想定外の流量波形が発生しても用途別積算流量の一定の保障は担保できるものである。

本発明の実施の形態１における流量計測装置の構成図 同実施の形態１における流量計測部構成図 同実施の形態１における判別動作の流れ図 同実施の形態１における流量及び演算値の説明図 同実施の形態１における用途別流量積算の概念図 同実施の形態１における判別動作の流れ図 同実施の形態１における判別動作の流れ図 同実施の形態１における流量波形概念図 従来の流量計測装置の判別方法概念図 従来の流量計測装置の判別方法データ構成図

１ 流量計測装置
３ 流量計測手段
６ 演算手段
７ 器具用途登録手段
９ 用途判別手段
１０ 流量積算手段
１２ 計測流路
１３，１４ 超音波送受信器

Claims (5)

1. 流量計測手段と、前記流量計測手段からの測定値より下流側に接続された器具の中で特定した用途の器具の使用を判別する複数の器具用途判別手段とを具備し、前記いずれかの器具用途判別手段の判別結果により用途別に積算流量を求める流量積算手段を有する流量計測装置。
2. 流量積算手段が有する器具用途別判別において、優先的に第１の判別方法を用い、第１の判別方法が何らかの理由で有効でない場合、第２の判別方法でもって判別を行う構成である請求項１記載の流量計測装置。
3. 流量積算手段が有する用途別判別方法において、第２の判別方法は使用流量の時間と流量値で所定の区分を設けその区分と用途を対応させた構成である請求項２記載の流量計測装置。
4. 超音波を用いた流量計測手段である請求項１〜３いずれか１項に記載の流量計測装置。
5. 請求項１〜４記載の流量積算手段の積算流量情報に基づきガス料金を算出するようにしたガス料金算出システム。