JP4930001B2 - ガスメータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、各家庭でのガス供給管の入り口部分に設置され、ガス流量を計測するガスメータにおいて、ガス器具別料金等の使用器具やその使い方に合わせた新料金やサービスを提供するために使用中のガス器具を判別検知するガスメータ装置に関するものである。

従来、この種のガスメータ装置の事例としては、以下に示すような構成がある（例えば特許文献１参照）。

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複数の積算装置を用い、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、すなわち時間区分別流量や流量区分別流量を求め、その積算値でもって料金体系を決めるものである。図１２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１２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、ガス器具の特定判断が曖昧であり、特定ガス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。そこで、特定の器具を判別するための方法として、以下に示すような提案がなされている。

提案例の動作について説明する。ガスメータ装置では上記した様に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。

この差分データは逐次、判別手段に送られ、記憶手段に登録されている比較判定値との比較を行っている。差分値が比較判定値を超えた場合、ガス器具に状態変化があったと判断する。変化が検知されると、さらにどのガス器具がどのような状態なのか判断するため、判別手段は記憶手段に登録されている各ガス器具の比較変化値と比較し、ガス器具の判別とそのガス器具の状態の判別を行う。

流量値の差分によりガス器具の起動判別を行うので、すでに他のガス器具が作動している状態で、別のガス器具が起動してもそのガス器具の起動判別を比較的容易に判別できるものである。
特開２００２−７１４２１号公報

前記の構成において、例えば給湯器のような起動時直後の流量変動の大きいガス器具が立ち上がった場合、起動後しばらくは連続的に所定以上の差分値データが発生してしまうため、その変動を別器具の起動と誤検知する可能性を有すという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス器具起動直後のガス流量が安定しないときに発生する差分データで誤検知することをなくし、変動の大きい大流量器具使用時の判別をより確実に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、流路に流れる流体の流量を所定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流体の流量の差分値を求める演算手段と、起動初期の使用流量の変動が大きい器具を判別するための変動判定値と使用された器具を判別する比較判定値とを記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段の比較判定値との大きさを比較し使用される器具を判別検知する判別手段と、前記判別手段により器具が始動されたと判断された後、差分値の絶対値が所定回数連続して前記記憶手段の変動判定値以下であればその後の前記判別手段の器具判別を行い、差分値の絶対値が変動判定値以下にならなければその後の前記判別手段の器具判別動作を所定時間停止する制御手段を有する構成である。

本発明のガスメータ装置は、ガス器具の起動判別が行われた際、起動時直後に起こりやすい流量変動から発生する流量の差分値により、別器具の起動と誤検知することを防止するため起動後の流量変動が安定しているならばそのまま次の判別動作を行うが、安定していなければ流量変動が安定するまで一定期間、次の判別動作を一時的に停止し、誤検知が無いようにするものである。

第１の発明は、流路に流れる流体の流量を所定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流体の流量の差分値を求める演算手段と、起動初期の使用流量の変動が大きい器具を判別するための変動判定値と使用された器具を判別する比較判定値とを記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段の比較判定値との大きさを比較し使用される器具を判別検知する判別手段と、前記判別手段により器具が始動されたと判断された後、差分値の絶対値が所定回数連続して前記記憶手段の変動判定値以下であればその後の前記判別手段の器具判別を行い、差分値の絶対値が変動判定値以下にならなければその後の前記判別手段の器具判別動作を所定時間停止する制御手段を有する構成で、器具の起動判別が行われた際、起動直後に起こりやすい流量変動から発生する流量の差分値により、別器具の起動と誤検知することを防止するため起動後の流量変動が安定しているならばそのまま次の判別動作を行うが、安定していなければ流量変動が安定するまで一定期間、次の判別動作を一時的に停止し、誤検知が無いようにするものである。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段において、判別された器具に対応して停止時間を変更する機能を有することにより、起動した器具に対応した判別停止時間が設定できるので停止時間の設定を必要最小限にすることができる。

第３の発明は、特に、第１または２の発明において、前記判別手段は、器具の停止判別機能を有し、前記制御手段は、前記停止判別機能により器具が停止したと判別されるまでは他の器具の判別を停止することで、特に起動後流量変化の多い装置使用時は他器具の判別
機能を停止することで、不要な誤検知を無くすことができる。

第４の発明は、特に、第１または２の発明において、前記所定時間内であっても差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になった場合は、器具判別の停止を解除して器具判別を再開することで、判別動作の停止時間を必要最小限にすることができる。

第５の発明は、流路に流れる流体の流量を所定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流体の流量の差分値を求める演算手段と、起動初期の使用流量の変動が大きい器具を判別するための変動判定値と使用された器具を判別する比較判定値とを記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段の比較判定値との大きさを比較し使用される器具を判別検知する判別手段と、前記判別手段により器具が始動されたと判断された後、差分値の絶対値が所定回数連続して前記記憶手段の変動判定値以下であればその後の前記判別手段の器具判別を行い、差分値の絶対値が変動判定値以下にならなければ、その後の差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になるまで、その後の前記判別手段の器具判別動作を停止する制御手段を有することにより、判別した器具に関係無く、起動した器具に対応した判別停止を自動的に対応することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の流量計測手段が超音波流量計を用いることで、計測時間を一定時間間隔で測定できる。さらには超音波の送受信の制御を変えることで測定時間間隔を変えることも容易に実現できる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態におけるガスメータ装置の構成を示すものである。
図１において、１はガスメータ装置であり、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台以上のガス器具が接続されている。

ガスメータ装置内部はガス管に接続されたガスの流路内に設けられたガス遮断弁２とガス流量計測手段３とガス流量計測手段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、また地震などの振動を検出する感震器５、及び本発明に係るガス器具判別を行うため、流量計測手段からの所定時間（例えば２秒間隔）ごとに今回計測流量と前回計測流量との差分値を求める演算手段６、起動初期の使用ガス流量の変動が大きいガス器具を判別するための変動判定値と使用されたガス器具を判別する比較判定値とを記憶する記憶手段７及びガス器具の使用開始，使用停止及び使用器具の判別を行う判別手段８、感震器５の作動や保安機能その他を統括制御処理する制御手段９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。

記憶手段７には、流量変化が起こったかどうかの比較判定値が記録されている。記録されたデータを記憶保持する記憶手段は本発明では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、本発明の流量計測手段３に関しては、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、他の瞬時流量計測方式でもフルディック方式、熱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。

まず超音波方式の流速計測に関して図２をもとに説明する。計測流路１０は矩形断面を持っており、計測流路１０のガスの流れる方向と直角方向にある壁面には計測流路１０を挟んで一対の超音波送受信器１１、１２が流路の上流側と下流側で角度φを有して斜めに対向して装着されている。超音波送受信器１１、１２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の伝搬時間の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。演算式を下記に示す。

図２において Ｌは測定距離であり、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
式（１） Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））
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。ガス器具により起動や制御により変化する時間がガス器具ごとに異なるため、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、本発明の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る。本発明の実施の形態では後述するように、通常ガス器具が使われていない時は２秒間隔の計測を行い、その差分値をとりガス器具の起動を判別し、ガス器具起動後は測定間隔時間を短くする制御を行っている。なお更に時間間隔を小さくすることも可能である。

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。

ガスメータ装置では上記した様に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。

この差分データは逐次判別手段８に送られ、記憶手段７に登録されている比較判定値との比較を行っている。差分値が比較判定値を超えた場合、ガス器具が起動したと判断し、その状態を記憶手段７に登録する。さらにガス器具が停止した場合には、負の値の差分値が発生し、起動を登録されているガス器具の停止の比較判定値に一致する場合、動作していたガス器具が停止したと判断する。

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のグラフにおいて実線が流量計測手段３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。

上記したように本手法は、ガス器具の起動、停止を判断するのに有効な手段であるが、例えば図５に示すように給湯器のような大流量で起動初期のガス流量の変動振幅が大きくそれが安定するまで所定時間かかる場合は、その変動振幅の差分値が図６に示すように判別のための比較判定値を超えてしまい、器具判別の誤検知となる場合がある。

そのため本発明の実施の形態では、図７に示すように差分データにより前記したようにガス器具が起動したと判別された時には、流量の差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になる場合は起動後の流量変動は安定していると判断してそのまま続いて次の判別動作を行うが、給湯器のように流量変動が大きく、差分値の絶対値が所定回数連続して所定の変動判定値以下にならないような場合には、予め記憶手段７内に設定保持された流量変動が安定するまでのマージン分の停止時間だけ判別するロジックを停止するように制御されており、給湯器のように流量変動が大きいガス器具の起動初期の流量変動の振幅により発生する差分データを他のガス器具と誤検知することを防止している。なお、連続して所定値以下になる回数については装置に対応して変えることは可能である。

また、給湯器のように流量変動が大きいガス器具以外のガス器具においても起動時の初期流量は不安定になりやすいため、停止マージンを設けることは有効な手段であるが、ガス器具により安定するまでの時間が異なる。そこで、図８に示すように判別されたガス器具に対応した停止時間を予め記憶手段７に保持しておき、判別されたガス器具に対応した停止時間を使用することで、判別動作の停止時間を必要最小限にすることができる。

また、図９に示すようにガス器具が判別された後、求められた差分値が連続して所定回数、変動判定値以下になるまで、器具判別をしない制御とすることで、停止時間を予め設定しなくても自動的に起動初期流量が安定するまでの時間、判別を停止するようにすることが可能である。なお、連続して比較判定値以下になる回数については装置に対応して変えることは可能である。

なお、図１０に示すように、判別手段８は停止判断機能も有するため、給湯器のように比較的燃焼が安定時においても使用ガス流量値の変動は大きく、比較判定値を小さく設定するとこの変動による差分値データを他のガス器具の変化と判定してしまう可能性もわずかではあるが想定されるそのために、給湯器の起動が判定されてから停止が判定されるまでは、他のガス器具の起動判定を停止する制御とすることでその誤検知を防止することができる。

また、図１１に示すように器具判別の停止時間中であっても差分値の絶対値が所定回数連続して所定の変動判定値以下になった場合は、器具判別動作の停止を解除して器具判別動作を再開する制御とすることで、判別動作の停止時間を必要最小限にすることができる。なお、判別停止するかどうかを判断するための変動判定値と、判別停止を解除するかどうかを判断するための変動判定値については個別に設定することは可能である。

以上のように、本発明にかかるガスメータ装置は、使用されているガス器具を精度よく判別できるので、使用器具の使い方に合わせた新料金体系の適用やサービス提供以外にも、継続して使用できる時間等使用されているガス器具に適する安全基準を設定できる。

本発明の実施の形態におけるガスメータ装置の構成図 本発明の実施の形態における流量計測部構成図 本発明の実施の形態における判別動作の流れ図 本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図 本発明の実施の形態における流量の特性図 本発明の実施の形態における流量の差分演算値の特性図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 従来のガスメータ装置の判別方法概念図

符号の説明

１ ガスメータ装置
２ ガス遮断弁
３ 流量計測手段
４ 表示部
５ 感震器
６ 演算手段
７ 記憶手段
８ 判別手段
９ 制御手段
１０ 計測流路
１１，１２ 超音波送受信器

Claims (6)

1. 流路に流れる流体の流量を所定時間間隔で計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段から出力される流体の流量の差分値を求める演算手段と、
   起動初期の使用流量の変動が大きい器具を判別するための変動判定値と使用された器具を判別する比較判定値とを記憶する記憶手段と、
   前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段の比較判定値との大きさを比較し使用される器具を判別検知する判別手段と、
   前記判別手段により器具が始動されたと判断された後、差分値の絶対値が所定回数連続して前記記憶手段の変動判定値以下であればその後の前記判別手段の器具判別を行い、差分値の絶対値が変動判定値以下にならなければその後の前記判別手段の器具判別動作を所定時間停止する制御手段を有する流量計測装置。
2. 前記制御手段は、判別された器具に対応して停止時間を変更する請求項１に記載の流量計測装置。
3. 前記判別手段は、器具の停止判別機能を有し、
   前記制御手段は、前記停止判別機能により器具が停止したと判別されるまでは他の器具の判別を停止する請求項１または２に記載の流量計測装置。
4. 前記所定時間内であっても差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になった場合は、器具判別の停止を解除して器具判別を再開する請求項１または２に記載の流量計測装置。
5. 流路に流れる流体の流量を所定時間間隔で計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段から出力される流体の流量の差分値を求める演算手段と、
   起動初期の使用流量の変動が大きい器具を判別するための変動判定値と使用された器具を判別する比較判定値とを記憶する記憶手段と、
   前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段の比較判定値との大きさを比較し使用される器具を判別検知する判別手段と、
   前記判別手段により器具が始動されたと判断された後、差分値の絶対値が所定回数連続し
   て前記記憶手段の変動判定値以下であればその後の前記判別手段の器具判別を行い、差分値の絶対値が変動判定値以下にならなければ、その後の差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になるまで、その後の前記判別手段の器具判別動作を停止する制御手段を有する流量計測装置。
6. 流量計測手段として超音波流量計を用いる請求項１〜５のいずれか１項に記載の流量計測装置。

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