(57)【要約】【課題】燃料電池のガス使用料を精度よく積算することが可能な流量計測装置を提供する。【解決手段】流路１０１に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段１０２と、流量計測手段１０２によって計測された流量値から使用されているガス器具を判別するガス器具判別手段１１０と、流量計測手段１０２によって計測された流量値から燃料電池で消費される燃料電池流量を算出する燃料電池流量算出手段１１３と、燃料電池流量算出手段１１３で算出された燃料電池流量を積算する燃料電池積算手段１１４と、を備え、燃料電池流量算出手段１１３は、ガス器具判別手段１１０で流量計測手段１０２によって計測された流量値の内、所定流量範囲に存在する所定個数の流量値で算出した平均流量を燃料電池流量とする。【選択図】図１
2019200057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量値から使用されているガス器具を判別するガス器具判別手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量値から燃料電池で消費される燃料電池流量を算出する燃料電池流量算出手段と、
前記燃料電池流量算出手段で算出された燃料電池流量を積算する燃料電池積算手段と、
を備え、
前記燃料電池流量算出手段は、前記ガス器具判別手段で前記流量計測手段によって計測された流量値の内、所定流量範囲に存在する所定個数の流量値で算出した平均流量を燃料電池流量とすることを特徴とする流量計測装置。
【請求項２】
前記所定個数の流量値は、前記流量計測手段で新たに計測された流量値が前記所定流量範囲である場合、一番古い流量値を削除して新たに計測された流量値を加えて構成されることを特徴とする請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記燃料電池流量算出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量値が前記所定流量範囲を逸脱した場合、直前の燃料電池流量を保持し、その後、前記所定流量範囲になってからの所定個数の流量値の平均流量を新たな燃料電池流量として更新することを特徴とする請求項１または２に記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記燃料電池流量算出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量値の今回値と前回値との差が第３所定流量以上の場合は、今回値を平均流量算出する際には含めないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項５】
前記燃料電池流量算出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量値の今回値が前回求めた燃料電池流量から第４所定流量以上増加した場合は前回求めた燃料電池流量を保持し、現在の平均流量に対して第５所定流量以上減少するまで燃料電池流量を更新しないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【請求項６】
前記燃料電池積算手段は、前記燃料電池流量算出手段による前記燃料電池流量の更新が行われない期間を計時し、燃料電池流量の更新が行われない期間に保持していた燃料電池流量と更新後の燃料電池流量の差分と前記計時手段で計時した時間から燃料電池流量の更新が行われない期間の燃料電池流量の積算値を補完することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の流量計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判別したガス器具で使用されるガスの使用量を積算する技術に関し、特にガス器具が燃料電池である場合の積算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管内を流れるガスの流量変化に基づいて、使用が開始されたガス器具が何であるかを特定するガスメータ装置が種々提案されている。そして、特定されたガス器具が家庭用の燃料電池である場合に、この燃料電池で使用されるガスの使用量を積算するガスメータが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、特許文献１に記載の方法によると、ガス器具を燃料電池と判別した場合、急峻な流量変化が発生する期間は燃料電池の流量を取得できない期間として、その間は、流量を取得できないと判断された直前の流量を用いて燃料電池のガス使用量として積算する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のガスメータでは燃料電池と判別し、この燃料電池のガス使用量を積算している時に他のガス器具が使用された場合、このガス器具の使用が停止されて燃料電池が使用されていることを再度判定できるまでは、流量を取得できないと判断された直前の流量を用いて燃料電池のガス使用量として積算することになる。従って、常に流量変化の状態を監視しながら、燃料電池の流量変化かどうかを判定する必要が有り、判定処理を行うマイクロコンピュータの負荷が増大していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池のガス使用量を積算するに当たり、マイクロコンピュータの負荷を増大することなく、精度よく積算することができる流量計測装置を提供すること目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書にかかる流量計測装置は、流路に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測された流量値から使用されているガス器具を判別するガス器具判別手段と、前記流量計測手段によって計測された流量値から燃料電池で消費される燃料電池流量を算出する燃料電池流量算出手段と、前記燃料電池流量算出手段で算出された燃料電池流量を積算する燃料電池積算手段と、を備え、前記燃料電池流量算出手段は、前記ガス器具判別手段で前記流量計測手段によって計測された流量値の内、所定流量範囲に存在する所定個数の流量値で算出した平均流量を燃料電池流量とすることを特徴とするものである。
【０００８】
これにより、計測された流量の内、燃料電池の流量範囲（第１所定流量以上かつ第２所定流量未満）の流量のみで平均流量を算出することで、燃料電池のガス使用量を精度よく積算することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流量計測装置によれば、燃料電池のガス使用量を積算するに当たり、マイクロコンピュータの負荷を増大することなく、精度よく積算することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１によるガスメータ１００の例示的な構成を示すブロック図
【図２】（ａ）（ｂ）本発明の実施の形態１の動作を説明する為のグラフ
【図３】本発明の実施の形態１における処理フローチャート
【図４】（ａ）（ｂ）本発明の実施の形態２の動作を説明する為のグラフ
【図５】本発明の実施の形態２における処理フローチャート
【図６】本発明の実施の形態３の動作を説明する為のグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、流路に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測された流量値から使用されているガス器具を判別するガス器具判別手段と、前記流量計測手段によって計測された流量値から燃料電池で消費される燃料電池流量を算出する燃料電池流量算出手段と、前記燃料電池流量算出手段で算出された燃料電池流量を積算する燃料電池積算手段と、を備え、前記燃料電池流量算出手段は、前記ガス器具判別手段で前記流量計測手段によって計測された流量値の内、所定流量範囲に存在する所定個数の流量値で算出した平均流量を燃料電池流量とすることを特徴とするもので、これにより燃料電池のガス使用量を積算するに当たり、マイクロコンピュータの負荷を増大することなく、精度よく積算することが可能となる。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記所定個数の流量値は、前記流量計測手段で新たに計測された流量値が前記所定流量範囲である場合、一番古い流量値を削除して新たに計測された流量値を加えて構成されることを特徴とするものある。
【００１３】
第３の発明は、特に第１または２の発明において、前記燃料電池流量算出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量値が前記所定流量範囲を逸脱した場合、直前の燃料電池流量を保持し、その後、前記所定流量範囲になってからの所定個数の流量値の平均流量を新たな燃料電池流量として更新することを特徴とするものである。
【００１４】
第４の発明は、特に第１から３のいずれか１つの発明において、前記燃料電池流量算出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量値の今回値と前回値との差が第３所定流量以上の場合は、今回値を平均流量算出する際には含めないことを特徴とするものである。
【００１５】
第５の発明は、特に第１から４のいずれか１つの発明において、前記燃料電池流量算出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量値の今回値が前回求めた燃料電池流量から第４所定流量以上増加した場合は前回求めた燃料電池流量を保持し、現在の平均流量に対して第５所定流量以上減少するまで燃料電池流量を更新しないことを特徴とするものである。
【００１６】
第６の発明は、特に第１から３のいずれか１つの発明において、前記燃料電池積算手段は、前記燃料電池流量算出手段による前記燃料電池流量の更新が行われない期間を計時し、燃料電池流量の更新が行われない期間に保持していた燃料電池流量と更新後の燃料電池流量の差分と前記計時手段で計時した時間から燃料電池流量の更新が行われない期間の燃料電池流量の積算値を補完することを特徴とするものである。
【００１７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかる流量計測装置の実施形態を説明する
。以下に説明する実施の形態では、流量計測装置の例として、ガスメータを挙げ、その処理を説明する。図面において、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、既に説明した構成要素については再度の説明を省略する。なお、本発明は、以下で説明する実施の形態によって限定されることはない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるガスメータのブロック図である。
【００１９】
図１において、ガスメータ１００は、流路１０１と、流量計測手段１０２と、ガス器具判別手段１１０と、区間平均流量算出手段１１１と、燃料電池稼動判定手段１１２と、燃料電池流量算出手段１１３と、燃料電池積算手段１１４とを備えたものである。さらにガスメータ１００は、ガス配管１に接続され、ガスメータ１００の下流側には、ガス配管２を介して燃料電池を含むガス器具１０〜１２が接続されている。
【００２０】
流量計測手段１０２としての超音波流量計は、流路１０１に流れる流体としてのガスに対し、一定時間間隔（例えば０．５秒や２秒ごと）で超音波を発射してその流量を計測するものであり、一般的なものを使用することができる。
【００２１】
ガス器具判別手段１１０は、流量計測手段１０２によって取得される流量値に基づき、ガス器具１０〜１２の稼動開始時に得られた流量変化パターンに基づいて、使用開始されたガス器具の種類（燃料電池、給湯器、ファンヒータ、コンロ等）を判別する。なお、ガス器具の使用開始が検知されたものの、ガス器具を判別できない場合は、何らかの器具の使用が開始されたものとし、判別結果として不明器具とする。
【００２２】
燃料電池稼動判定手段１１２は、ガス器具判別手段１１０による判別結果に基づき、燃料電池が現在稼働中かを判定するものある。
【００２３】
燃料電池流量算出手段１１３は、燃料電池稼動判定手段１１２で燃料電池が稼働中と判定された場合に、区間平均流量算出手段１１１で演算された平均流量を基づいて燃料電池の流量を算出するもので詳細は後述する。
【００２４】
区間平均流量算出手段１１１は、流量計測手段１０２で計測された流量値の所定の条件を満たす複数個の流量値で平均流量を算出する為に利用されるもので、詳細は後述する。
【００２５】
燃料電池積算手段１１４は、燃料電池流量算出手段１１３で算出された燃料電池流量を積算するものである。
【００２６】
なお、ガス器具判別手段１１０、区間平均流量算出手段１１１、燃料電池稼動判定手段１１２、燃料電池流量算出手段１１３、燃料電池積算手段１１４は、記載していないマイクロコンピュータ及びメモリー等で構成された制御手段１３０により実現される。
【００２７】
次に、区間平均流量算出手段１１１の動作を説明する。
【００２８】
図２（ａ）は、燃料電池が稼動している状態において、コンロが使用された場合の流量の変化を示すもので、コンロ稼動中の一部期間は省略している。
【００２９】
燃料電池のガス使用流量の変化は緩やかであり、流量範囲は所定流量範囲（例えば、第１所定流量２０Ｌ／ｈ〜第２所定流量７５Ｌ／ｈ）で変化するところに特徴を有しており、図２（ａ）では、流量が徐々に増加している状態を示しており、合わせて、燃料電池が稼動している最中に、コンロが使用された状態を示しており、コンロの使用開始と共に合
計流量は所定の流量範囲の上限（第２所定流量）を超えて推移し、コンロの使用停止と共に燃料電池のみの流量に戻る。
【００３０】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の時間軸を拡大して、コンロの稼動開始と停止時の流量変化と流量計測手段１０２で一定時間毎に計測される流量値（黒丸）を示している。
【００３１】
ここで、区間平均流量算出手段１１１は、計測された流量値を所定個数（ここでは８個）毎の区間を形成して、この所定個数の流量値で平均流量を算出する。その際に燃料電池の流量範囲の流量値のみを用いる。従って、図２（ｂ）に示す流量値の場合、区間３、区間４、区間５は除かれることになる。
【００３２】
なお、上記の区間平均流量算出手段１１１における区間形成の方法では、計測値が８個求められる毎に新たな区間としたが、流量計測手段１０２で新たに計測された流量値が所定流量範囲である場合、一番古い流量値を削除して新たに計測された流量値（今回値）を加える方法により区間に属する流量値を入れ替えながら逐次平均流量（以下、移動平均流量と称す。）を求める方法でも良い。この場合、一時的な流量変動により所定範囲を逸脱した流量値を除外した平均流量を求めることができる。
【００３３】
また、移動平均流量を求める場合に、新たに計測された流量値（今回値）が所定流量範囲である場合であっても、今回値と前回計測された流量値（前回値）とを比較し、所定流量（第３所定流量）以上の差があった場合には、今回値を除外することで、一時的な流量変動を除外でき、正確な平均流量を求めることができる。
【００３４】
次に、燃料電池流量算出手段１１３の動作と共に、燃料電池積算手段１１４における積算処理を説明する。
【００３５】
図３は、本実施の形態の燃料電池積算処理のフローチャートを示している。
まず、燃料電池流量算出手段１１３は、燃料電池稼動判定手段１１２で燃料電池が稼働中かどうかの判定結果を確認（Ｓ１０１）し、稼働中でなければ（Ｓ１０１でＮｏ）、燃料電池の流量積算を行うことなく終了する。稼働中であれば（Ｓ１０１でＹｅｓ）、区間平均流量算出手段１１１で平均流量が更新されたかどうか、即ち、区間平均流量算出手段１１１で新たな平均流量が求められたかを確認し（Ｓ１０２）、更新されていれば（Ｓ１０２で有り）、区間平均流量算出手段１１１で更新された平均流量を燃料電池の流量として設定（Ｓ１０３）し、もし、更新されていなければ（Ｓ１０２で無し）、更新された最後の平均流量を燃料電池の流量として設定する。
【００３６】
そして、燃料電池積算手段１１４は、処理Ｓ１０３または処理Ｓ１０４で燃料電池の流量として積算する。即ち、図２（ｂ）に示す流量変化の場合は、区間１、区間２までは、それぞれの区間の平均流量を用いて積算し、区間３、区間４ないし区間５では、区間２で求めた平均流量をそれぞれの区間の燃料電池の流量として積算することになる。
【００３７】
その後、区間６では平均流量が更新されるので、区間６の平均流量が燃料電池流量として設定されて、燃料電池のガス使用量として積算される。
【００３８】
以上のようにして、所定の流量範囲にある流量値により燃料電池のガス使用量としての積算流量を求めることができる。なお、移動平均流量を用いる場合でも同様の処理を行うことが出来る。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２について、図４を用いて説明する。なお、本実施の形態におけるガ
スメータの構成は実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
【００４０】
図４（ａ）は、燃料電池が稼動している状態において、あるガス器具がある期間使用された状態を示しているが、ある器具のガス消費量が少ない為に、第２の所定流量を超えない場合を示すもので、この場合、実施の形態１によると、合計流量を全て燃料電池のガス使用量として積算してしまう。特に、燃料電池の起動開始直後はガス流量が小さい為に、この傾向が見られる。この対策として、本実施の形態では、以下の方法で、燃料電池のガス使用量を正確に積算することができる。
【００４１】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の時間軸を拡大して、あるガス器具の稼動開始と停止時の流量変化と流量計測手段１０２で一定時間毎に計測される流量値（黒丸）を示している。
【００４２】
ここで、区間平均流量算出手段１１１は、流量計測手段１０２で新たに計測された流量値が所定流量範囲である場合、一番古い流量値を削除して新たに計測された流量値を加える方法により区間に属する流量値を入れ替えながら平均流量（移動平均流量）を求める方法を用いている。従って、計測された流量値が所定の流量範囲である間は、流量計測の度に新たな平均流量が求められて更新される。
【００４３】
以下、図４（ｂ）用いて、本実施の形態における燃料電池流量算出手段１１３の動作を説明する。
【００４４】
燃料電池流量算出手段１１３は、流量計測手段１０２で計測された今回値がＶ（ｎ）である区間ｎでは、前回値Ｖ（ｎ）と今回値Ｖ（ｎ＋１）と差が小さく、第４所定流量未満である場合を示しており、前回値Ｖ（ｎ−１）と今回値Ｖ（ｎ）を含めた８個の流量値で求めた平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）を燃料電池流量とする。
【００４５】
次に、今回値がＶ（ｎ＋１）である区間ｎ＋１では、今回値Ｖ（ｎ＋１）と前回の平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）との差分ΔＶａ（増加流量）を算出し、この差分ΔＶａが所定流量（第４所定流量）以上か否かを判断する。ここでは、第４所定流量以上ある場合を示しており、この場合、燃料電池流量算出手段１１３は燃料電池の流量として今回値Ｖ（ｎ＋１）を含めて演算された平均流量Ｖａｖｅ（ｎ＋１）は採用せず、前回求めた平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）を採用し、この平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）を記憶部（記載せず）に保持する。
【００４６】
以降、燃料電池流量算出手段１１３は、保持している平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）に対する今回値Ｖ（ｘ）の差分ΔＶｘが第４所定流量以上ある場合は、燃料電池流量として保持している平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）を採用する。
【００４７】
同時に、燃料電池流量算出手段１１３は、ガス器具が稼動している期間で求めた平均流量をＶａｖｅ（ｘ）と今回値Ｖ（ｘ）とを比較し、第５所定流量以上の減少の有無を確認し、確認できるまでは、保持している平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）を燃料電池流量として採用を継続する。
【００４８】
そして、Ｖａｖｅ（ｘ）に対する今回値Ｖ（ｍ−７）の減少量ΔＶｂが第５所定流量以上の場合、今回値Ｖ（ｍ−７）以降、Ｖ（ｍ）までに計測された区間ｍの８個の流量値の平均流量Ｖａｖｅ（ｍ）を新たな燃料電池流量として更新する。
【００４９】
次に、以上の動作を図５のフローチャートを用いて、燃料電池積算手段１１４における積算処理と共に説明する。
【００５０】
まず、燃料電池流量算出手段１１３は、燃料電池稼動判定手段１１２で燃料電池が稼働
中かどうかの判定結果を確認（Ｓ２０１）し、稼働中でなければ（Ｓ２０１でＮｏ）、燃料電池の流量積算を行うことなく終了する。稼働中であれば（Ｓ２０１でＹｅｓ）、流量計測手段１０２で計測された流量値を今回値ＶＴとして取得し（Ｓ２０２）、前回の平均流量ＶａｖｅＬとの差分ΔＶａを算出する（Ｓ２０３）と共に、今回の平均流量ＶａｖｅＴを算出する（Ｓ２０４）。
【００５１】
次に、ΔＶａが第４所定流量以上かどうかを確認し（Ｓ２０５）、第４所定流量以上であれば、平均流量ＶａｖｅＬを保存する（Ｓ２０６）すると共に、燃料電池以外の他のガス器具の稼動有りを示すフラグをセットし（Ｓ２０７）、燃料電池の流量として前回の平均流量ＶａｖｅＬを設定する（Ｓ２０８）。第４所定流量未満であれば、新たに求めた平均流量ＶａｖｅＴを燃料電池流量として更新する（Ｓ２０９）。
【００５２】
次に、他のガス器具が稼動しているかどうかを確認し（Ｓ２１０）し、他のガス器具が稼動していなければ、燃料電池積算処理（Ｓ２１７）に移行する。他のガス器具が稼動していれば、今回求めた平均流量ＶａｖｅＴと今回値ＶＴとの差分ΔＶｂ（減少量）を求め（Ｓ２１１）、差分ΔＶｂが第５所定流量以上かどうかを確認し（Ｓ２１２）、第５所定流量未満であれば、燃料電池の流量として前回の平均流量ＶａｖｅＬを設定し（Ｓ２１３）すると共に、平均流量ＶａｖｅＴを保存する。
【００５３】
処理Ｓ２１２で、差分ΔＶｂが第５所定流量以上と判定されれば、燃料電池の流量として更新平均流量である今回の平均流量ＶａｖｅＴを設定する（Ｓ２１５）と共に、燃料電池以外の他のガス器具の稼動有りを示すフラグをリセットする（Ｓ２１６）。
【００５４】
そして、燃料電池積算手段１１４は、処理Ｓ２１７において、処理Ｓ２０８，Ｓ２０９，Ｓ２１４，Ｓ２１５のいずれかで設定された燃料電池の流量を積算する。
【００５５】
以上の処理により、第２の所定流量を超えないようなガス器具が稼動した場合でも、燃料電池のガス使用量を正確に積算することが出来る。
【００５６】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３について、図６を用いて説明する。なお、本実施の形態におけるガスメータの構成は実施の形態１と同様であり、説明は省略する。図６は、図４（ｂ）に実施の形態２における燃料電池の積算に用いる燃料電池流量を示したものであり、実施の形態２による積算では、ガス器具が稼動してから停止し、新たな平均流量Ｖａｖｅ（ｍ）で更新されるまで、区間ｎの平均流量Ｖａｖｅ（ｎ）（点線Ａ）が積算される。
【００５７】
しかしながら、図に示すように燃料電池の流量が徐々に増加するような場合は、実際の積算値と差異が生じてしまう。この対策として、本実施の形態では、この期間を補完することを目的としている。
【００５８】
具体的には、燃料電池流量をＶａｖｅ（ｎ）からＶａｖｅ（ｍ）に増加する期間で直線近似するものであり、この間の燃料電池流量を点線Ｂで示す流量とすることで燃料電池のガス使用量を正確に行うことが出来る。
【００５９】
以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、燃料電池のガス使用量を正確に算出することができることから、都市ガス、ＬＰガスのガス流量を積算するガスメータ等に適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１０〜１２  ガス器具
１００  ガスメータ（流量計測装置）
１０１  流路
１０２  流量計測手段
１１０  ガス器具判別手段
１１１  区間平均流量算出手段
１１２  燃料電池稼動判定手段
１１４  燃料電池積算手段
１３０  制御手段
【図１】
2019200057.tif 000003
【図２】
2019200057.tif 000004
【図３】
2019200057.tif 000005
【図４】
2019200057.tif 000006
【図５】
2019200057.tif 000007
【図６】
2019200057.tif 000008