(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス圧を大きく変動させる特定ガス機器とガス圧を小さく変動させる通常ガス機器とが接続されているガス配管に取り付けられ、前記特定ガス機器のガス消費が有るとの判断に基づいて、前記特定ガス機器のガス消費量と前記通常ガス機器のガス消費量とを個別に積算するガス流量計において、
前記ガス配管内のガス圧変動に対応してアナログ信号を出力するアナログ出力部と、
前記ガス配管内のガス圧変動に対応してデジタル信号を出力するデジタル出力部と、
前記アナログ出力部のアナログ信号から取得するガス配管のガス圧変動の変動幅が第１規定値以上であるとともに、前記デジタル出力部のデジタル信号の周期が第２規定値以下であるときは、特定ガス機器のガス消費が有ると判断する特定ガス機器消費判定手段とを備えることを特徴とするガス流量計。
【請求項２】
ガス圧を大きく変動させる特定ガス機器とガス圧を小さく変動させる通常ガス機器とが接続されているガス配管に取り付けられ、前記特定ガス機器のガス消費が有るとの判断に基づいて、前記特定ガス機器のガス消費量と前記通常ガス機器のガス消費量とを個別に積算するガス流量計において、
前記ガス配管内のガス圧変動に対応してアナログ信号を出力するアナログ出力部と、
前記アナログ出力部のアナログ信号から取得するガス配管のガス圧変動の変動幅が第１規定値以上であるとともに、前記アナログ出力部のアナログ信号の周期が第２規定値以下であるときは、特定ガス機器のガス消費が有ると判断する特定ガス機器消費判定手段とを備えることを特徴とするガス流量計。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するガス流量計において、
前記特定ガス機器がガスエンジンヒートポンプであることを特徴とするガス流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のガス機器が接続されているガス配管系に１つ取り付けるだけで、ガス機器のガス消費量を個別に積算するガス流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既に、本発明者らは、特願平８−１９８９９２号において、ガスエンジンヒートポンプ（以下、「ＧＨＰ」という）のガス消費により発生するガス配管内の特定周波数のガス圧変動を利用して、ＧＨＰのガス消費量とバーナー等の通常ガス機器のガス消費量とを個別に積算するガス流量計を提案している。
【０００３】
ここで、特願平８−１９８９９２号のガス流量計（以下、「従来技術のガス流量計」という）の概要を説明する。図５は、従来技術のガス流量計１１１が取り付けられたガス配管系を示す。かかるガス配管系においては、ガスＧのガス配管１４の流路の途中に、従来技術のガス流量計１１１が取り付けられており、このガス流量計１１１よりも下流のガス配管１４には、ＧＨＰ１２と通常ガス機器１３とが接続されている。
【０００４】
図４は、従来技術のガス流量計１１１の構成を示した図である。従来技術のガス流量計１１１は、従来技術のガス流量計１１１を通過するガス流量を検出するガス流量センサ２０と、ガス配管１４内のガス圧を計測する圧力センサ１２１とを有している。ガス流量センサ２０と圧力センサ１２１の出力は、演算部２２に入力されるように接続されており、この演算部２２には、さらに、制御プログラムを記憶するＲＯＭ２３、データ等を一時的に記憶するＲＡＭ２４、及び通常ガス機器用２５ａとＧＨＰ用２５ｂのガス消費量を別個に記憶できる消費量記憶部２５が接続されている。また、消費量記憶部２５には、ガス消費量を表示するための表示部２６が接続されている。
【０００５】
ＲＯＭ２３には、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０、ガス圧変動周波数検出プログラム３１、ガス変動幅検出プログラム３２、ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３、ガス流量演算プログラム３４が記憶されている。ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０には、ＧＨＰ１２がガスを消費する際にガス配管１４内に発生させるガス圧変動の特定周波数として、１０〜２１Ｈｚの範囲の周波数が記憶されている。
【０００６】
また、ガス圧変動周波数検出プログラム３１は、圧力センサ１２１の出力からガス圧変動の周波数を算出するものであり、圧力センサ１２１の出力を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数分析し、ガス圧変動の周波数を算出するプログラムである。ガス変動幅検出プログラム３２は、圧力センサ１２１の出力からガス圧変動の変動幅を検出するものであり、圧力センサ１２１の出力のうち交流成分の振幅（変動幅）の大きさを検出するプログラムである。
【０００７】
ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３は、ガス圧変動周波数検出プログラム３１によって算出されたガス圧変動の周波数と、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０が記憶する１０〜２１Ｈｚのガス圧変動の周波数範囲とを比較し、この周波数範囲内に検出したガス圧変動の周波数が入る場合には、ＧＨＰのガス消費が有ると判定するプログラムである。
【０００８】
さらに、ガス流量演算プログラム３４は、ＧＨＰガス消費判定プログラム３３によりＧＨＰのガス消費が有ると判定されている場合において、
▲１▼ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分をＧＨＰ１２へのガス流量に加算し、
▲２▼ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を通常ガス機器１３へのガス流量に加算し、
▲３▼ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を通常ガス機器１３へのガス流量から減算し、
▲４▼ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分をＧＨＰ１２へのガス流量から減算するプログラムである。
【０００９】
このような構成を有する従来技術のガス流量計１１１は、大量のガスを消費するＧＨＰ１２が稼働している際において、ＧＨＰ１２のガス消費量あるいは通常ガス機器１３のガス消費量が変化しても、いずれのガス消費量が増減したかをガス流量演算プログラム３４より把握して、ＧＨＰ１２のガス消費量と通常ガス機器１３のガス消費量とを個別に積算することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術のガス流量計１１１においては、ガス圧変動周波数検出プログラム３１で算出したガス配管１４内のガス圧変動の周波数が、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０に記憶している特定周波数の範囲内（１０〜２１Ｈｚ）に入る場合に、ＧＨＰ１２のガス消費が有るとの判断を行っていたため、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複雑な数学的手法を用いて、ガス配管１４内のガス圧変動の周波数を算出しなければならなかった。
【００１１】
このような問題点に対しては、ＧＨＰ１２のガス消費が有るとの判断において、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複雑な数学的手法の高精度さを必ずしも必要としないことに鑑み、圧力センサ１２１の出力から直接的に取得できるガス圧変動の周期に基づいてＧＨＰ１２のガス消費が有るとの判断を行えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複雑な数学的手法を用いてガス圧変動の周波数を算出する必要はなくなるので、大変に有効である。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ＧＨＰのような特定ガス機器のガス消費が有るとの判断に基づいて、特定ガス機器の消費量と通常ガス機器のガス消費量とを個別に積算するガス流量計であって、簡便な方法で特定ガス機器のガス消費が有るとの判断を行うガス流量計を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために成された請求項１に係るガス流量計は、ガス圧を大きく変動させる特定ガス機器とガス圧を小さく変動させる通常ガス機器とが接続されているガス配管に取り付けられ、前記特定ガス機器のガス消費が有るとの判断に基づいて、前記特定ガス機器のガス消費量と前記通常ガス機器のガス消費量とを個別に積算するガス流量計であって、前記ガス配管内のガス圧変動に対応してアナログ信号を出力するアナログ出力部と、前記ガス配管内のガス圧変動に対応してデジタル信号を出力するデジタル出力部と、前記アナログ出力部のアナログ信号が第１規定値以上であるとともに、前記デジタル出力部のデジタル信号の周期が第２規定値以下であるときは、特定ガス機器のガス消費が有ると判断する特定ガス機器消費判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に係るガス流量計は、ガス圧を大きく変動させる特定ガス機器とガス圧を小さく変動させる通常ガス機器とが接続されているガス配管に取り付けられ、前記特定ガス機器のガス消費が有るとの判断に基づいて、前記特定ガス機器のガス消費量と前記通常ガス機器のガス消費量とを個別に積算するガス流量計であって、前記ガス配管内のガス圧変動に対応してアナログ信号を出力するアナログ出力部と、前記アナログ出力部のアナログ信号が第１規定値以上であるとともに、前記アナログ出力部のアナログ信号の周期が第２規定値以下であるときは、特定ガス機器のガス消費が有ると判断する特定ガス機器消費判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に係るガス流量計は、請求項１又は請求項２に記載するガス流量計であって、前記特定ガス機器がガスエンジンヒートポンプであることを特徴とする。
【００１６】
このような構成を有する本発明のガス流量計では、特定ガス機器のガス消費が有るとの判断を、特定ガス機器消費判定手段で行う。かかる特定ガス機器消費判定手段においては、先ず、特定ガス機器のガス消費が有るか否かの判断をする前に、ガス配管内にガス圧変動が有るか否かの判断を行う。ガス配管のガス圧変動の変動幅が第１規定値以上になるときに、ガス配管内にガス圧変動が有ると判断する。ガス配管のガス圧変動の変動幅は、アナログ出力部のアナログ信号から取得する。第１規定値は、特定ガス機器消費判定手段が特定ガス機器のガス消費が有るか否かの判断を行うものであることを考慮すれば、特定ガス機器のガス消費が有る際に発生し得るガス配管のガス圧変動の最低変動幅より小さい値が選ばれる。さらに、通常ガス機器のみのガス消費がある際は特定ガス機器消費判定手段の動作は不要であることを考慮すれば、通常ガス機器のみのガス消費が有る際に発生し得るガス配管のガス圧変動の最大変動幅より大きい値が選ばれる。
【００１７】
ガス配管内にガス圧変動が有ると判断された場合には、ここで、特定ガス機器のガス消費が有るか否かを判断を行う。ガス配管内のガス圧変動の周期が第２規定値以下になるときに、特定ガス機器のガス消費が有ると判断する。ガス配管内のガス圧変動の周期は、デジタル出力部を備える場合にはデジタル出力部のデジタル信号の周期から取得する。例えば、隣り合う２つのパルス幅の和を求めてもよいし、一つのパルス幅を２倍にして求めてもよい。また、、デジタル出力部を備えない場合にはアナログ出力部のアナログ信号のゼロクロス幅から取得する。例えば、隣り合う２つのゼロクロス幅の和を求めてもよいし、一つのゼロクロス幅を２倍にして求めてもよい。
【００１８】
第２規定値は、特定ガス機器のガス消費が有る際に発生し得るガス配管のガス圧変動の周波数が特定範囲にあることを考慮すれば、特定ガス機器のガス消費が有る際に発生し得るガス配管のガス圧変動の最低周波数の逆数が選ばれる。また、いわゆる安全率を考慮すれば、最低周波数の逆数より大きい値を選んでもよい。さらに、デジタル信号のパルス幅やアナログ信号のゼロクロス幅を２倍することによりガス配管のガス圧変動の周期となるので、デジタル信号のパルス幅やアナログ信号のゼロクロス幅をそのまま使うときは、選んだ値を半分にする。
【００１９】
尚、ガス配管内のガス圧変動の変動幅が第１規定値以上でないときや、ガス配管内のガス圧変動の周期が第２規定値以下でないときは、特定ガス機器のガス消費がないと判断する。
【００２０】
すなわち、本発明のガス流量計では、従来技術の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複雑な数学的手法を用いてガス圧変動の周波数を算出する必要はなく、特定ガス機器消費判定手段において、アナログ出力部の出力から直接的に取得できるガス圧変動の変動幅の第１規定値に対する比較と、デジタル出力部やアナログ出力部の出力から直接的に取得できるガス圧変動の周期の第２規定値に対する比較という簡便な方法を用いることにより、特定ガス機器のガス消費が有るとの判断を行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図１は、本実施の形態のガス流量計１１を使用するガス配管系を示す。従来技術のガス流量計１１１（図５）と同様であり、ガスＧのガス配管１４の流路の途中に、本実施の形態のガス流量計１１が取り付けられており、このガス流量計１１よりも下流のガス配管１４には、特定ガス機器であるＧＨＰ１２と通常ガス機器１３とが接続されている。
【００２２】
次に、本実施の形態のガス流量計１１の構成を図２のブロック図で示す。本実施の形態のガス流量計１１は、以下に記述する点を除いて、従来技術のガス流量計１１１（図４参照）と同様である。従って、本実施の形態のガス流量計１１の主な概要は、従来技術の欄や特願平８−１９８９９２号に記載されているので、その詳細な説明は省略し、従来技術のガス流量計１１１（図４参照）と異なる点について説明する。
【００２３】
本実施の形態のガス流量計１１の圧力センサ２１は、従来技術のガス流量計１１１の圧力センサ１２１とは異なり、ガス配管１４内のガス圧の変動に対応してアナログ信号を出力するアナログ出力部２１Ａと、ガス配管１４内のガス圧の変動に対応してデジタル信号を出力するデジタル出力部２１Ｂとを備えている。また、本実施の形態のガス流量計１１のＲＯＭ２３には、従来技術において確保されていたＧＨＰ変動周波数記憶手段３０（図４参照）や、従来技術において記憶されていたガス圧変動周波数検出プログラム３１、ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３（図４参照）は存在せず、規定値記憶手段３５が新たに確保され、特定ガス機器消費判定手段であるＧＨＰ消費判定プログラム３６が新たに記憶されている。
【００２４】
規定値記憶手段３５には、特定ガス機器消費判定プログラム３６で使用する第１規定値と第２規定値が記憶されている。第１規定値は、ＧＨＰ１２のガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の最低変動幅より小さい値であり、さらに、通常ガス機器１３のみのガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の最大変動幅より大きい値である。また、第２規定値は、ＧＨＰ１２のガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の最低周波数の逆数が選ばれる。具体的には、ＧＨＰ１２のガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の特定周波数範囲が１０〜２１Ｈｚであるときは、最低周波数１０Ｈｚの逆数である１００ｍｓｅｃが選ばれる。尚、いわゆる安全率を考慮して、１００ｍｓｅｃより大きい値を選んでもよい。
【００２５】
ＧＨＰ消費判定プログラム３３は、圧力センサ２１のアナログ出力部２１Ｂのアナログ信号が第１規定値以上であるとともに、圧力センサ２１のデジタル出力部２１Ａのデジタル信号のパルス幅の２倍の値が第２規定値以下であるときは、ＧＨＰ１２のガス消費が有ると判断するプログラムである。
【００２６】
ここで、ＧＨＰ消費判定プログラム３６の処理を図３のフローチャートを用いて説明する。先ず、ステップ（以下、「Ｓ」と略記する）１において、圧力センサ２１のアナログ出力部２１Ｂのアナログ信号が、規定値記憶手段３０に記憶された第１規定値以上であるか否かを判断する。アナログ出力部２１Ｂのアナログ信号が第１規定値以上であるときは（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ガス配管１４内にガス圧変動が有ると判断し、Ｓ２に進む。一方、アナログ出力部２１Ｂのアナログ信号が第１規定値以上でないときは（Ｓ１：Ｎｏ）、ガス配管１４内にガス圧変動がないと判断し、ＧＨＰ消費判定プログラム３６を終了する。その結果、ＧＨＰ１２のガス消費がないと判断する。
【００２７】
次のＳ２においては、圧力センサ２１のデジタル出力部２１Ａのデジタル信号において隣り合う２つのパルス幅の和が、規定値記憶手段３０に記憶された１００ｍｓｅｃ以下であるか否かを判断する。隣り合う２つのパルス幅の和が１００ｍｓｅｃ以下であるときは（Ｓ２：Ｙｅｓ）、ＧＨＰ１２のガス消費が有ると判断して、Ｓ３に進み、ガス流量センサ２０でガス流量を検出し、ＧＨＰ消費判定プログラム３６を終了する。一方、隣り合う２つのパルス幅の和が１００ｍｓｅｃより大きいときは（Ｓ２：Ｎｏ）、ＧＨＰ１２のガス消費がないと判断して、ＧＨＰ消費判定プログラム３６を終了する。
【００２８】
このようにして、ＧＨＰ消費判定プログラム３６でＧＨＰ１２のガス消費が有ると判断された場合に、ガス流量演算プログラム３４とガス変動幅検出プログラム３２を用いることにより、大量のガスを消費するＧＨＰ１２が稼働している際において、ＧＨＰ１２のガス消費量あるいは通常ガス機器１３のガス消費量が変化しても、いずれのガス消費量が増減したかを把握し、ＧＨＰ１２のガス消費量と通常ガス機器１３のガス消費量とを個別に積算することができる。
【００２９】
以上詳細に説明したように、本実施の形態のガス流量計１１では、ＧＨＰ１２のガス消費が有るとの判断を、ＧＨＰ消費判定プログラム３６で行っている。かかるＧＨＰ消費判定プログラム３６においては、先ず、ＧＨＰ１２のガス消費が有るか否かの判断を行う前に、ガス配管１４内にガス圧変動が有るか否かの判断を行っている（Ｓ１）。ガス配管１４のガス圧変動の変動幅が第１規定値以上になるときに（Ｓ１；Ｙｅｓ）、ガス配管１４内にガス圧変動が有ると判断する。ガス配管１４のガス圧変動の変動幅は、圧力センサ２１のアナログ出力部２１Ａのアナログ信号から取得する。
【００３０】
第１規定値は、ＧＨＰ消費判定プログラム３６がＧＨＰ１２のガス消費が有るか否かの判断を行うものであることを考慮することにより、ＧＨＰ１２のガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の最低変動幅より小さい値である。さらに、通常ガス機器１３のみのガス消費がある際はＧＨＰ消費判定プログラム３６の動作は不要であることを考慮することにより、通常ガス機器１３のみのガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の最大変動幅より大きい値である。
【００３１】
ガス配管１４内にガス圧変動が有ると判断された場合には（Ｓ１；Ｙｅｓ）、ここで、ＧＨＰ１２のガス消費が有るか否かを判断を行っている（Ｓ２）。ガス配管１４内のガス圧変動の周期が第２規定値以下になるときに、ＧＨＰ１２のガス消費が有ると判断する（Ｓ２；Ｙｅｓ）。ガス配管１４内のガス圧変動の周期は、圧力センサ２１のデジタル出力部２１Ｂを備えているので、デジタル出力部２１Ｂのデジタル信号のパルス幅から取得する。
【００３２】
第２規定値は、ＧＨＰ１２のガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の周波数が特定範囲にあることを考慮することにより、ＧＨＰ１２のガス消費が有る際に発生し得るガス配管１４のガス圧変動の最低周波数の逆数である。
【００３３】
尚、ガス配管１４内のガス圧変動の変動幅が第１規定値以上でないとき（Ｓ１：Ｎｏ）や、ガス配管１４内のガス圧変動の周期が第２規定値以下でないとき（Ｓ２：Ｎｏ）は、ＧＨＰ１２のガス消費がないと判断する。
【００３４】
すなわち、本実施の形態のガス流量計１１では、従来技術の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複雑な数学的手法を用いてガス圧変動の周波数を算出する必要はなく、ＧＨＰ消費判定プログラム３６において、アナログ出力部２１Ａの出力から直接的に取得できるガス圧変動の変動幅の第１規定値に対する比較と（Ｓ１）、デジタル出力部２１Ｂの出力から直接的に取得できるガス圧変動の周期の第２規定値に対する比較（Ｓ２）という簡便な方法を用いることにより、ＧＨＰ１２のガス消費が有るとの判断を行うことができる。
【００３５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態のガス流量計１１では、ガス配管１４内のガス圧変動の周期を、圧力センサ２１のデジタル出力部２１Ｂのデジタル信号のパルス幅から取得しているが、デジタル出力部２１Ｂを備えない場合にはアナログ出力部２１Ａのアナログ信号のゼロクロス幅から取得してもよい。
【００３６】
また、本実施の形態のガス流量計１１では、ガス配管１４内のガス圧変動の変動幅を、圧力センサ２１のアナログ出力部２１Ａのアナログ信号から取得しているが、ガス変動幅検出プログラム３２で算出してもよい。
【００３７】
また、本実施の形態のガス流量計１１では、デジタル信号の隣り合う２つのパルス幅の和をガス配管１４のガス圧変動の周期としているが（Ｓ２）、デジタル信号のパルス幅を２倍にしてガス配管１４のガス圧変動の周期にしてもよい。尚、デジタル出力部２１Ｂのデジタル信号のパルス幅やアナログ出力部２１Ａのアナログ信号のゼロクロス幅をそのまま使用するときは、ＧＨＰ消費判定プログラム３６で用いる第２規定値は半分の５０ｍｓｅｃにする。
【００３８】
また、ＧＨＰ１２のガス圧変動の周波数の範囲として１０〜２１Ｈｚを用いているが、気筒数や回転数などＧＨＰ１２の種類や運転条件に応じて、周波数の範囲が変化することは言うまでもない。また、特定ガス機器はＧＨＰ１２に限らず、ガス配管１４内のガス圧を大きく変動させる特定ガス機器であれば、応用できることも当然である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のガス流量計では、従来技術の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の複雑な数学的手法を用いてガス圧変動の周波数を算出する必要はなく、特定ガス機器消費判定手段において、アナログ出力部の出力から直接的に取得できるガス圧変動の変動幅の第１規定値に対する比較と、デジタル出力部やアナログ出力部の出力から直接的に取得できるガス圧変動の周期の第２規定値に対する比較という簡便な方法を用いることにより、特定ガス機器のガス消費が有るとの判断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＨＰ消費判定プログラムのフローチャート図である。
【図２】ガス流量計の構成を示すブロック図である。
【図３】ガス流量計が取り付けられたガス配管系を示す図である。
【図４】従来技術のガス流量計の構成を示すブロック図である。
【図５】従来技術のガス流量計が取り付けられたガス配管系を示す図である。
【符号の説明】
１１    ガス流量計
１２    ガスエンジンヒートポンプ（特定ガス機器）
１３    通常ガス機器
１４    ガス配管
２１Ａ  アナログ出力部
２１Ｂ  デジタル出力部
３６    ＧＨＰ消費判定プログラム（特定ガス機器消費判定手段）
【図１】
0003665694.tif 000002
【図２】
0003665694.tif 000003
【図３】
0003665694.tif 000004
【図４】
0003665694.tif 000005
【図５】
0003665694.tif 000006