JP3494688B2 - 流量変化判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスの流量変化がどの
ような事象により生じたかを判別するための流量変化判
別装置に係り、特に流量変化がガス器具の点火または消
火により生じたものか、あるいは使用中の同一ガス器具
による流量変動（比例制御）に伴うものであるかを判別
するための流量変化判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、家庭用のガスメータとして、通過
するガスの流量を計測する機能の他に、マイクロコンピ
ュータを搭載して安全機能を付加したものが実用化され
ており、例えば所定量以上のガス流量を検出した場合や
所定のガス流量を所定時間以上検出した場合に、ガス遮
断弁を駆動してガス流路を遮断させるようになってい
る。これらの機能により配管中の漏洩や、不自然なガス
の流出などを検出して、事故を未然に防止し、安全性を
保証するものである。

【０００３】この種のガスメータでは、各ガス器具の個
別流量（個別ガス器具単位の流量）のうち最大の流量
（最大個別流量）のものを基準にしてガス遮断時間が設
定されており、ガス器具の点火または消火があると、そ
のガス器具およびその個別流量を推定し登録すると共
に、この登録により現在使用中のガス器具のうちの最大
個別流量が変化した場合にはガス遮断時間を再設定する
こととしている。従って、点火あるいは消火したガス器
具の推定、および個別流量の登録が正確に行われなけれ
ば、危険なガス使用状態と正常なガス使用状態の識別が
困難であり、上述の安全機能が有効に作動しない。

【０００４】従来、ガス器具が点火または消火されたこ
とは、次のようにして検出されている。すなわち、現在
の流量と１つ前の流量単位時点の流量との差（変化流
量）の絶対値が閾値以上であれば、必ずある１つの独立
した変化、すなわち新たなガス器具が点火され使用が開
始、あるいは使用中のガス器具が消火され使用が停止さ
れたと判断しており、その変化流量の大きさと各ガス器
具の個別の流量値の大きさとを比較して流量変化のあっ
たガス器具を推定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のガ
スメータでは、変化流量の大きさと、各ガス器具の個別
の流量値の大きさとを比較して流量変化のあったガス器
具を推定しているため、次のような問題点があった。す
なわち、ガス器具として例えばファンヒータおよび給湯
器を使用している場合に、ガスファンヒータの使用流量
と等しい流量変化（減少）が給湯器の比例制御によって
生じると、給湯器による流量減少がファンヒータが消さ
れたことに起因するものであると、誤って判断されるこ
とがある。このように流量変化の原因となるガス器具の
推定を誤ると、上述の安全機能が正確に作動しないとい
う問題があった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、流量変化があった場合に、その流量
変化がガス器具の点火または消火により生じたものか、
あるいは使用中の同一ガス器具による流量変動に伴うも
のであるかをより正確に判別することができ、安全性を
向上させることができる流量変化判別装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量変化
判別装置は、流体の瞬時流量を計測する流量計測手段
と、この流量計測手段によって計測された瞬時流量を、
一連の流量変化の途中に生じて誤差の要因となる脈動的
に急峻な流量変動を均すように設定された所定時間毎に
平均化して流量平均値を出力する平均値演算手段と、こ
の平均値演算手段から出力される流量平均値を記憶する
記憶手段と、前記平均値演算手段および前記記憶手段の
各出力信号を入力し、前記平均値演算手段から出力され
る現在の流量平均値とその現在の流量平均値の出力より
も一つ前の回に出力されて前記記憶手段に記憶された流
量平均値とを用いて変化流量を算出する変化流量演算手
段と、流量変化継続時間を計測する流量変化継続時間計
測手段と、前記変化流量演算手段により算出された変化
流量が所定の変化流量値以上である場合には、そのとき
の流量の変化が急峻なものであると判別し、さらに、そ
の流量の変化が継続する時間が前記所定時間以上に設定
されたしきい値よりも短い場合には、前記流量の変化が
ガス器具の点火または消火によって生じたものであると
判定し、前記変化流量演算手段により算出された変化流
量が前記所定の変化流量値未満の場合または流量の変化
が継続する時間が前記所定時間以上に設定されたしきい
値よりも長い場合には、前記流量の変化が一つのガス器
具の継続使用中における流量変動に伴うものであると判
定する判別手段とを備えたものである。

【０００８】この流量変化判別装置では、流量計測手段
によってガスの瞬時流量が計測されると共に、平均値演
算手段によって瞬時流量が所定時間毎に平均化（階段近
似）されて流量平均値が出力され、この流量平均値が記
憶手段に記憶される。そして、変化流量演算手段におい
て、記憶手段に記憶された過去の流量平均値と、平均値
演算手段から出力される現在の流量平均値とから変化流
量が算出される。一方、流量変化継続時間計測手段によ
って流量変化の継続時間が計測される。判別手段では、
変化流量演算手段により算出された変化流量と流量変化
継続時間計測手段により計測された流量変化継続時間と
により、流量変化がどのような事象（点火または消火、
あるいは同一ガス器具の流量変動）により生じたかが判
別される。

【０００９】請求項２記載の流量変化判別装置は、請求
項１記載の判別手段を、前記変化流量演算手段により算
出された変化流量の絶対値が所定の変化流量値を超えて
おり、かつその流量の変化が継続する時間が前記所定時
間以上に設定されたしきい値よりも短い場合であって、
変化流量が時間的に増加するものである場合には、前記
流量の変化がガス器具の点火によって生じたものである
と判定し、変化流量が時間的に減少するものである場合
には、前記流量の変化がガス器具の消火によって生じた
ものであると判定するよう構成したものである。

【００１０】請求項３記載の流量変化判別装置は、請求
項１または２記載の流量変化判別装置において、前記流
体が燃料用ガスであり、前記流量計測手段として、超音
波を前記流体に伝播させたときの伝播時間または伝播速
度に基づいて前記瞬時流量を計測する超音波流量計、前
記流体中におけるフルイディック素子の発振に基づいて
前記瞬時流量を計測するフルイディック流量計、前記流
体によって奪取される熱量に基づいて前記瞬時流量を計
測する熱流量計のうち、すくなくともいずれか一つを用
いたものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例に係る流量変化判
別装置をガスメータに適用した例を表すものである。こ
のガスメータ１０は、マイクロコンピュータを用いた安
全機能を付加したものである。ガスメータ１０の内部に
は、ガス流入口１６およびガス流出口１７を有するガス
流路１１が設けられている。このガス流路１１には、図
示しない配管を通じて都市ガス等のガス２０が流入し、
このガス２０が図示しないガスコンロ等のガス器具に対
して供給されるようになっている。ガス流路１１にはガ
ス流入口１６側から順に、ガス流路１１を遮断するため
のガス遮断弁１２およびガス流路１１を通過するガスの
流量を計測するためのガス流量計１３が順次配設されて
いる。

【００１３】また、ガスメータ１０内には、ガス流量計
１３の出力信号を入力し、ガス遮断弁１２を制御するた
めの制御部１４が設けられている。

【００１４】図２は本実施例のガスメータ１０における
制御部１４とその周辺の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、制御部１４は、ＣＰＵ（中央処理
装置）３０、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）３１、
ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３２、時間計測
のためのクロック３３および入出力ポート３４を備え、
これらは互いにバス３５によって接続されている。入出
力ポート３４には前述のガス流量計１３の他に、ガス遮
断弁１２を駆動するための駆動回路３６が接続されてい
る。この制御部１４では、ＣＰＵ３０が、ＲＡＭ３２を
ワーキングエリアとして、ＲＯＭ３１に格納されたプロ
グラムを実行することによって、ガス流量変化原因とな
る事象（点火または消火、あるいは同一ガス器具の流量
変動）の判別、およびガス漏れの検査等の安全機能を実
現するようになっている。

【００１５】図３は本実施例の流量変化判別装置の機能
を示す機能ブロック図である。この図に示すように、流
量変化判別装置は、ガスの瞬時流量を計測するための流
量計測手段４１と、この流量計測手段４１によって計測
された瞬時流量を所定時間毎に平均化して流量平均値を
出力する平均値演算手段４２と、この平均値演算手段４
２から出力される流量平均値を記憶する記憶手段４３
と、平均値演算手段４２および記憶手段４３の各出力信
号を入力し、平均値演算手段４２から出力される現在の
流量平均値と記憶手段４３に記憶された過去の流量平均
値とを用いて変化流量を算出する変化流量演算手段４４
とを備えている。流量計測手段４１はガス流量計１３、
平均値演算手段４２は制御部１４、記憶手段４３はＲＡ
Ｍ３２、変化流量演算手段４４は制御部１４によりそれ
ぞれ実現される。

【００１６】平均値演算手段４２により階段近似を行い
平均値を算出する理由は、次の通りである。すなわち、
流量計測手段４１により計測されるガス流量には必ず誤
差が含まれるため常に変動している。従って、この流量
を変化流量演算手段４４による変化流量の算出に直接使
用すると、正確な変化流量を算出することができない。
そのため所定時間毎の流量平均値を算出することによ
り、変化流量の演算精度を上げるものである。

【００１７】図５は流量計測手段４１によって計測され
た、風呂釜使用中のガステーブルの点火および消火波形
を示し、図６はこの波形を平均値演算手段４２によって
平均化（階段近似）した状態を示している。

【００１８】本実施例の流量変化判別装置は、更に流量
変化継続時間を計測するための流量変化継続時間計測手
段４５と、変化流量演算手段４４により算出された変化
流量と流量変化継続時間計測手段４５により計測された
流量変化継続時間とにより、流量変化がどのような事象
により生じたかを判別するための判別手段４６とを備え
ている。流量変化継続時間計測手段４５はクロック３
３、判別手段４６は制御部１４によりそれぞれ実現され
る。

【００１９】判別手段４４では、具体的には、以下のよ
うな判断を行うようになっている。

【００２０】まず、変化流量演算手段４４により算出さ
れた変化流量の絶対値が所定の範囲より大きく、かつ流
量変化継続時間計測手段４５により計測された流量変化
継続時間が所定時間より短い場合には、流量変化は新た
なガス器具の点火または使用中のガス器具の消火のいず
れかにより生じたものであるとする。ここで、流量が増
加した場合には新たなガス器具の点火であるとし、流量
が減少した場合には使用中のガス器具の消火により生じ
たものであるとする。一方、変化流量演算手段４４によ
り算出された変化流量の絶対値が所定の範囲以下、また
は流量変化継続時間計測手段４５により計測された流量
変化継続時間が所定時間以上である場合には、流量変化
は使用中の同一ガス器具による流量変動（比例制御）に
伴うものであるとする。すなわち、給湯器等のガス器具
の比例制御により流量が変化する場合には、複数の流量
単位にわたって緩やかに変化し、一方、ガス器具が点火
あるいは消火されるときには、流量変化の立ち上がりは
急峻であり、少ない流量単位の間で流量変化が生ずるも
のであり、このような特性を利用して判別を行うもので
ある。

【００２１】次に、本実施例の流量変化判別装置の判別
動作について図４に示す流れ図を参照して具体的に説明
する。

【００２２】本実施例では、流量計測手段４１によって
ガス２０の瞬時流量が計測されると共に、平均値演算手
段４２により瞬時流量が所定時間毎に平均化（階段近
似）され流量平均値が出力され、この流量平均値が記憶
手段４３に記憶される。そして、変化流量演算手段４４
では、記憶手段４３に記憶された過去の流量平均値と、
平均値演算手段４２から出力される現在の流量平均値と
から変化流量ΔＱｔが算出される。一方、流量変化継続
時間計測手段４５によって、流量変化継続時間ΔＴが計
測される（ステップＳ１００）。

【００２３】次に、判別手段４６では、変化流量演算手
段４４により算出された変化流量ΔＱｔの絶対値が所定
の値αより大きいか否かを判断する（ステップＳ１０
１）。ここで、ΔＱｔの絶対値がα以下の場合（Ｎ）に
は、流量変化が小さいため、同一ガス器具（例えば給湯
器）の比例制御による流量変動によるものであると判断
する（ステップＳ１０４）。一方、ΔＱｔの絶対値がα
より大きい場合（ステップＳ１０１；Ｙ）には、判別手
段４６は、次に流量変化継続時間ΔＴが所定時間βより
短いか否かを判断する（ステップＳ１０２）。そして、
ΔＴがβ以上である場合（Ｎ）には、流量変化が緩やか
であるため、同一ガス器具（例えば給湯器）の比例制御
による流量変動によるものであると判断する。一方、Δ
Ｔがβ以下である場合（ステップＳ１０２；Ｙ）には、
更に、変化流量ΔＱｔが増加であるか否かを判断する
（ステップＳ１０３）。変化流量ΔＱｔが増加により生
じたものである場合（Ｙ）には、新たなガス器具が点火
されたと判断する（ステップＳ１０５）。また、変化流
量ΔＱｔが減少により生じたものである場合（Ｎ）に
は、使用中のガス器具が消火されたと判断する（ステッ
プＳ１０６）。

【００２４】なお、所定量以上のガス流量を検出した場
合や所定のガス流量を所定時間以上検出した場合等に、
ガス遮断弁１２を駆動してガス流路１１を遮断させるこ
とは従来と同様であるので、その説明は省略する。

【００２５】このように本実施例では、流量計測手段４
１によってガスの瞬時流量が計測されると共に、平均値
演算手段４２によって瞬時流量が所定時間毎に平均化
（階段近似）されて流量平均値が出力され、この流量平
均値が記憶手段４３に記憶される。そして、変化流量演
算手段４４において、記憶手段４３に記憶された過去の
流量平均値と、平均値演算手段４２から出力される現在
の流量平均値とから変化流量ΔＱｔが算出される。一
方、流量変化継続時間計測手段４５によって、流量変化
の継続時間ΔＴが計測される。そして判別手段４６にお
いて、変化流量ΔＱｔと流量変化継続時間ΔＴとによ
り、流量変化がどのような事象（点火または消火、ある
いは同一ガス器具の流量変動）により生じたかが判別さ
れる。よって、ガス器具および個別流量の推定の精度が
高まり、ガスメータ１０における安全機能が向上する。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１乃至３記載
の流量変化判別装置によれば、ガスの瞬時流量を計測す
ると共に、瞬時流量を所定時間毎に平均化して流量平均
値を出力し、この流量平均値を記憶手段に記憶させ、更
に、記憶手段に記憶された過去の流量平均値と現在の流
量平均値とから変化流量を算出すると共に、流量変化の
継続時間を計測し、変化流量と流量変化継続時間とによ
り、流量変化がどのような事象により生じたかを判別す
るようにしたので、ガス器具の点火または消火、あるい
は同一ガス器具の流量変動であるかの判別を容易に行う
ことができ、よってガス器具および個別流量の推定の精
度が向上し、更にはガスメータ等における安全機能を向
上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流量変化判別装置を適
用したガスメータの概略の構成を示す説明図である。

【図２】図１における制御部とその周辺の構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図１の流量変化判別装置の機能を表すブロック
図である。

【図４】図１の流量変化判別装置における判別動作を説
明するための流れ図である。

【図５】流量計測手段によって計測された、風呂釜使用
中のガステーブルの点火（消火）波形図である。

【図６】図５の波形を平均値演算手段によって平均化
（階段近似）した後の波形図である。

【符号の説明】 １０ ガスメータ １２ ガス遮断弁 １３ ガス流量計（流量計測手段） １４ 制御部（判別手段） ３０ ＣＰＵ（中央処理装置） ３２ ＲＡＭ（記憶手段）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−107096（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−266229（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−71713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−25513（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の瞬時流量を計測する流量計測手段
   と、 この流量計測手段によって計測された瞬時流量を、一連
   の流量変化の途中に生じて誤差の要因となる脈動的に急
   峻な流量変動を均すように設定された所定時間毎に平均
   化して流量平均値を出力する平均値演算手段と、 この平均値演算手段から出力される流量平均値を記憶す
   る記憶手段と、 前記平均値演算手段および前記記憶手段の各出力信号を
   入力し、前記平均値演算手段から出力される現在の流量
   平均値とその現在の流量平均値の出力よりも一つ前の回
   に出力されて前記記憶手段に記憶された流量平均値とを
   用いて変化流量を算出する変化流量演算手段と、 流量変化継続時間を計測する流量変化継続時間計測手段
   と、 前記変化流量演算手段により算出された変化流量の絶対
   値が所定の変化流量値を超えており、かつその流量の変
   化が継続する時間が前記所定時間以上に設定されたしき
   い値よりも短い場合には、前記流量の変化がガス器具の
   点火または消火によって生じたものであると判定し、前
   記変化流量演算手段により算出された変化流量が前記所
   定の変化流量値以下の場合または流量の変化が継続する
   時間が前記所定時間以上に設定されたしきい値以上に長
   い場合には、前記流量の変化が一つのガス器具の継続使
   用中における流量変動に伴うものであると判定する判別
   手段とを具備することを特徴とする流量変化判別装置。
2. 【請求項２】 前記判別手段は、前記変化流量演算手段
   により算出された変化流量の絶対値が所定の変化流量値
   を超えており、かつその流量の変化が継続する時間が前
   記所定時間以上に設定されたしきい値よりも短い場合で
   あって、変化流量が時間的に増加するものである場合に
   は、前記流量の変化がガス器具の点火によって生じたも
   のであると判定し、変化流量が時間的に減少するもので
   ある場合には、前記流量の変化がガス器具の消火によっ
   て生じたものであると判定することを特徴とする請求項
   １記載の流量変化判別装置。
3. 【請求項３】 前記流体が燃料用ガスであり、 前記流量計測手段が、超音波を前記流体に伝播させたと
   きの伝播時間または伝 播速度に基づいて前記瞬時流量を
   計測する超音波流量計、前記流体中におけるフルイディ
   ック素子の発振に基づいて前記瞬時流量を計測するフル
   イディック流量計、前記流体によって奪取される熱量に
   基づいて前記瞬時流量を計測する熱流量計のうち、すく
   なくともいずれか一つを用いたものである ことを特徴と
   する請求項１または２記載の流量変化判別装置。