(57)【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のばらつきを検出する流量ばらつき検出手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量から器具の特徴を示す複数の器具特徴流量を抽出する器具特徴抽出手段と、
特定の器具の特徴的な流量状態を器具固有特徴流量として複数保持している器具固有特徴情報保持手段と、
前記器具特徴抽出手段が抽出した複数の前記器具特徴流量と、前記器具固有特徴情報保持手段に保持されている器具固有の複数の器具固有特徴流量とを比較し、前記特定の器具を判別する器具判別手段と、
を備え、
前記流量ばらつき検出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量が第１所定期間内で所定以上のばらつきを有していた場合、前記第１所定期間の平均流量値を器具特徴流量の第１特徴流量として求め、
前記器具特徴抽出手段は、前記流量ばらつき検出手段によって求められた第１特徴流量を保持し、前記流量計測手段によって計測された流量が第２所定範囲の流量で第２所定回数連続した場合に、その回数分の流量の平均値を器具特徴流量の第２特徴流量として保存する、流量計測装置。
【請求項２】
前記器具特徴抽出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量が第１所定範囲の流量で第１所定回数連続せず、前記第１所定期間内で所定以上のばらつきを有していた場合、前記第１所定期間の平均流量値を器具特徴流量の前記第１特徴流量として保存する、請求項１に記載の流量計測装置。
【請求項３】
前記器具特徴抽出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量が前記第１所定範囲の流量で前記第１所定回数連続した場合、その回数分の流量の平均値を器具特徴流量の前記第１特徴流量として保存する、請求項２に記載の流量計測装置。
【請求項４】
前記流量ばらつき検出手段は、前記流量計測手段が一定時間間隔で計測した流量のうちの特定の時間に計測された流量と、前記特定の時間より１つ前の時間に計測された流量と、前記特定の時間より２つ前の時間に計測された流量とを用いて、前記ばらつきを検出する、請求項１から３のいずれか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、流体の流量の変化を検出することにより、流体を使用している器具を判別する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体配管系における流体の流量の変化を検出し、流体を使用している器具を判別するガスメータ装置がある（例えば特許文献１）。ガス器具としては、ファンヒータ、ガステーブル、給湯器、床暖房等さまざまなものがあるが、点火時等のガス流量変化の特徴がそれぞれ異なるため、その流量変化の特徴を捉えることにより、使用中のガス器具を判別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９５２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガス器具の使用時は、そのときの手動操作や着火状態により、同じ器具でも流量の変化の仕方にばらつきがでるが、そのような場合でも精度よく器具を判別できることが望ましい。特許文献１が開示する装置では、例えば、安定流量や中間安定流量から器具動作途中の特徴を示す流量を取得することによって、器具使用時の手動操作や着火状態によるばらつきを吸収し、器具判別精度の向上を図っている。このようなガス器具の判別においては、さらなる精度の向上が求められている。
【０００５】
本発明は、流体の流量の揺れが大きい場合でも精度良く器具判別を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書にかかる例示的な流量計測装置は、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のばらつきを検出する流量ばらつき検出手段と、前記流量計測手段によって計測された流量から器具の特徴を示す複数の器具特徴流量を抽出する器具特徴抽出手段と、特定の器具の特徴的な流量状態を器具固有特徴流量として複数保持している器具固有特徴情報保持手段と、前記器具特徴抽出手段が抽出した複数の前記器具特徴流量と、前記器具固有特徴情報保持手段に保持されている器具固有の複数の器具固有特徴流量とを比較し、前記特定の器具を判別する器具判別手段とを備え、前記流量ばらつき検出手段は、前記流量計測手段によって計測された流量が第１所定期間内で所定以上のばらつきを有していた場合、前記第１所定期間の平均流量値を器具特徴流量の第１特徴流量として求め、前記器具特徴抽出手段は、前記流量ばらつき検出手段によって求められた第１特徴流量を保持し、前記流量計測手段によって計測された流量が第２所定範囲の流量で第２所定回数連続した場合に、その回数分の流量の平均値を器具特徴流量の第２特徴流量として保存する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の流量計測装置によれば、流体の流量の揺れが大きい場合でも精度良く器具判別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態における流量計測装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における流量計測手段の概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるガス器具使用時の流量変化とばらつきの度合いを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるガス器具使用時の流量特性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるガス器具使用時の流量変化とばらつきの度合いを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるガス器具使用時の流量特性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における流量計測装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、本願発明者らがなした発明は以下のとおりである。
【００１０】
本願の第１の発明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、流量計測手段によって計測された流量のばらつきを検出する流量ばらつき検出手段と、流量計測手段によって計測された流量から器具の特徴を示す複数の器具特徴流量を抽出する器具特徴抽出手段と、特定の器具の特徴的な流量状態を器具固有特徴流量として複数保持している器具固有特徴情報保持手段と、器具特徴抽出手段が抽出した複数の器具特徴流量と、器具固有特徴情報保持手段に保持されている器具固有の複数の器具固有特徴流量とを比較し、特定の器具を判別する器具判別手段とを備え、流量ばらつき検出手段は、流量計測手段によって計測された流量が第１所定期間内で所定以上のばらつきを有していた場合、第１所定期間の平均流量値を器具特徴流量の第１特徴流量として求め、器具特徴抽出手段は、流量ばらつき検出手段によって求められた第１特徴流量を保持し、流量計測手段によって計測された流量が第２所定範囲の流量で第２所定回数連続した場合に、その回数分の流量の平均値を器具特徴流量の第２特徴流量として保存する。
【００１１】
本願の第２の発明にかかる流量計測装置において、器具特徴抽出手段は、流量計測手段によって計測された流量が第１所定範囲の流量で第１所定回数連続せず、第１所定期間内で所定以上のばらつきを有していた場合、第１所定期間の平均流量値を器具特徴流量の第１特徴流量として保存する。
【００１２】
本願の第３の発明にかかる流量計測装置において、器具特徴抽出手段は、流量計測手段によって計測された流量が第１所定範囲の流量で第１所定回数連続した場合、その回数分の流量の平均値を器具特徴流量の第１特徴流量として保存する。
【００１３】
本願の第４の発明にかかる流量計測装置において、流量ばらつき検出手段は、流量計測手段が一定時間間隔で計測した流量のうちの特定の時間に計測された流量と、特定の時間より１つ前の時間に計測された流量と、特定の時間より２つ前の時間に計測された流量とを用いて、ばらつきを検出する。
【００１４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態における流量計測装置を説明する。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。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態におけるガスメータ１００のブロック図である。ガスメータ１００は、ガス流路１０２と、流量計測手段１０４と、流量ばらつき検出手段１０６と、器具特徴抽出手段２１４と、器具判別手段１１６と、器具固有特徴情報保持手段２１８とを備える。さらにガスメータ１００は、ガス流路１０２に配置され、緊急時などにガスを遮断する遮断手段１２２を含む。
【００１６】
ガスメータ１００は、上流側においてガス管路１９に接続されるとともに、下流側にてガステーブル、ファンヒータ、床暖房等の種々のガス器具１３、１４、１５に接続されている。
【００１７】
流量計測手段１０４は例えば超音波流量計である。超音波流量計は、流路１０２に流れる流体としてのガスに対し、一定時間間隔で超音波を発射してその流量を計測する。図２は、流量計測手段１０４の概略構成図である。流量計測手段１０４は、ガス流路１０２に連通する矩形断面を持つ計測流路３０を有する。計測流路３０の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波送受信器３１、３２が配置されている。これらの超音波送受信器３１、３２は、超音波伝播経路が計測流路３０を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行う。なお、ガス流の方向は図２中の矢印によって示されている。
【００１８】
このとき、超音波送受信器３１、３２間の距離、すなわち測定距離をＬ、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波送受信器３１、３２の上流から下流への超音波伝播時間をｔ１、下流から上流への超音波伝播時間をｔ２、音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式により求められる。
【００１９】
超音波送受信器３１から送信された超音波が超音波送受信器３２に到達するまでの伝搬時間ｔ１は、下式にて示される。
ｔ１ ＝ Ｌ ／（Ｃ＋Ｖｃｏｓφ）        （１）
【００２０】
また、超音波送受信器３２から送信された超音波が超音波送受信器３１に到達するまでの伝搬時間ｔ２は、下式にて示される。
ｔ２ ＝ Ｌ ／（Ｃ−Ｖｃｏｓφ）        （２）
【００２１】
式（１）と式（２）から流体の音速Ｃを消去すると、下式が得られる。
Ｖ ＝（ Ｌ ／（２ｃｏｓφ）） × （（１／ｔ１）−（１／ｔ２））        （３）
【００２２】
この流速Ｖと計測流路３０の断面積とからガス流の瞬時流量を算出する。瞬時流量の計測の時間間隔は任意である。例えば、０．５秒間隔でもよいし、１秒間隔や２秒間隔でもよい。
【００２３】
流量ばらつき検出手段１０６は、流量計測手段１０４によって計測された流量のばらつきを検出する。器具特徴抽出手段２１４は、流量計測手段１０４によって計測されたガスの流量を監視し、流量の推移から例えばファンヒータの緩点火流量のように器具の特徴を示す複数の器具特徴流量を抽出し、必要に応じて図示せぬメモリに記録する。
【００２４】
器具固有特徴情報保持手段２１８は、ガス器具固有の複数の器具特徴流量を、器具固有特徴流量としてガス器具ごとに予め記憶している。器具判別手段１１６は、器具特徴抽出手段２１４が抽出した複数の器具特徴流量と、器具固有特徴情報保持手段２１８に保持されている器具固有の複数の器具固有特徴流量とを比較し、流体としてのガスを使用しているガス器具を判別する。また、器具判別手段１１６は、計測されたガス流量と器具固有特徴情報保持手段２１８に記憶された器具固有特徴流量との比較を行い、その類似関係等からガスを使用しているガス器具を判別する。
【００２５】
以上のように構成された流量計測装置における器具の特徴抽出処理について説明する。
【００２６】
流量ばらつき検出手段１０６は、流量計測手段１０４が一定時間間隔（例えば０．５秒など）で計測した流量（絶対流量）のうちの特定の時間に計測された流量Ｑ（ｎ）と、その特定の時間より１つ前の時間に計測された流量Ｑ（ｎ−１）と、その特定の時間より２つ前の時間に計測された流量Ｑ（ｎ−２）とを用いて、ばらつきの度合いを検出する。例えば、ばらつきＶａは下式にて示される。
Ｖａ ＝ （Ｑ（ｎ） − Ｑ（ｎ−１）） − （Ｑ（ｎ−１） − Ｑ（ｎ−２））
＝ Ｑ（ｎ） ＋ Ｑ（ｎ−２） − （Ｑ（ｎ−１） × ２）              （４）
【００２７】
この例では、流量の変曲点（２回差分）を計算してばらつきＶａを求めている。このばらつきＶａが所定以上（例えば３５以上）のときに、流量のばらつきが大きいと判断する。
【００２８】
図３はガス器具使用時の流量変化とばらつきの度合いを示す図であり、図４はガス器具使用時の流量特性を示す図である。
【００２９】
図１のガス器具１３、１４、１５のいずれかに相当するガス器具Ａ（例えばファンヒータ）が起動を開始し、ガス流量が発生すると、計測される流量は、図３の「流量値」、図４のグラフで示されるように、流量Ｑ（ｎ）＝０から流量Ｑ（ｎ）≠０となり、ガス使用量に応じて流量が変化する。流量計測手段１０４による流量の計測と同時に、流量ばらつき検出手段１０６は、ばらつきＶａを計算する。計算したばらつきＶａを図４の「ばらつきの度合い」列に示している。
【００３０】
器具特徴抽出手段２１４は、流量計測手段１０４が計測した流量が、所定範囲内（例えば４０Ｌ／ｈ以上６０Ｌ／ｈ以下の範囲内）に、第１所定回数（例えば３回以上５回以下）連続した場合に、その時の流量の平均値を算出し、中間安定流量として保存する。図３および図４に示す例において、４０Ｌ／ｈ以上６０Ｌ／ｈ以下となる流量が、３回から５回連続する部分は、時間２から時間５が当てはまり、時間２の流量４８Ｌ／ｈと時間３の流量５４Ｌ／ｈと時間４の流量５０Ｌ／ｈと時間５の流量５２Ｌ／ｈとの平均値５１Ｌ／ｈを中間安定流量として保存する。
【００３１】
また、器具特徴抽出手段２１４は、流量計測手段１０４が計測した流量が、所定範囲内（例えば１７０Ｌ／ｈ以上１９０Ｌ／ｈ以下の範囲内）に、第２所定回数（例えば６回）連続した場合に、その時の流量の平均値を算出し、安定流量として保存する。図３および図４に示す例において、１７０Ｌ／ｈ以上１９０Ｌ／ｈ以下となる流量が６回連続する部分は、時間１０から時間１５が当てはまる。時間１０の流量１８４Ｌ／ｈ、時間１１の流量１８０Ｌ／ｈ、時間１２の流量１８４Ｌ／ｈ、時間１３の流量１８２Ｌ／ｈ、時間１４の流量１８０Ｌ／ｈ、時間１５の流量１８０Ｌ／ｈの平均値１８１．６７Ｌ／ｈを安定流量として保存する。
【００３２】
図４のグラフからわかるように、保存された中間安定流量は緩点火流量（グラフの変化点Ｉから変化点ＩＩ間）に相当し、安定流量は点火直後の安定した流量（グラフの変化点ＩＩＩ以降）に相当し、器具特徴流量が抽出されていることがわかる。
【００３３】
ガス器具毎の個別の立ち上り特性である器具固有の中間安定流量、安定流量を予め器具固有特徴情報保持手段２１８に記憶しておき、使用されたガス器具の中間安定流量、安定流量を比較、判定することにより、使用されたガス器具が複数の登録済器具のうちのいずれかであるのか、あるいは新規器具であるのかを判別することができる。
【００３４】
例えば、器具固有特徴情報保持手段２１８には、特定のファンヒータとして、中間安定流量５０〜６０Ｌ／ｈ、安定流量１７５〜１８５Ｌ／ｈという情報が予め記憶されている場合、上記の検出結果はこの情報の内容と一致するため、使用している器具はその特定のファンヒータであることを判別することができる。
【００３５】
図３および図４の例では、流量計測手段１０４によって計測された流量が第１所定範囲内（例えば４０Ｌ／ｈ以上６０Ｌ／ｈ以下の範囲内）の流量で第１所定回数（例えば３回以上５回以下）連続する部分が存在したため、その回数分の流量の平均値を器具特徴流量の中間安定流量として保存することができた。このため、図３および図４の例では、ばらつきＶａを用いなくても、中間安定流量を安定して取得することができている。
【００３６】
次に、中間安定流量を安定して取得できなかった場合にガス器具を判別する方法を説明する。ガス器具の使用状況によっては、流量の揺れにより中間安定流量が取得できないことも考えられる。そのような場合でも、ガス器具を精度良く判別できることが望ましい。本実施の形態では、流量の揺れにより中間安定流量が取得できない場合、ばらつきＶａを用いて中間安定流量を特定する。
【００３７】
図５はガス器具使用時の流量変化とばらつきの度合いを示す図であり、図６はガス器具使用時の流量特性を示す図である。
【００３８】
図１のガス器具１３、１４、１５のいずれかに相当するガス器具Ａ（例えばファンヒータ）が起動を開始し、ガス流量が発生すると、計測される流量は、図５の「流量値」、図６のグラフで示されるように、流量Ｑ（ｎ）＝０から流量Ｑ（ｎ）≠０となり、ガス使用量に応じて流量が変化する。流量計測手段１０４による流量の計測と同時に、流量ばらつき検出手段１０６は、ばらつきＶａを計算する。計算したばらつきＶａを図５の「ばらつきの度合い」列に示している。
【００３９】
器具特徴抽出手段２１４は、流量計測手段１０４が計測した流量が、所定範囲内（例えば４０Ｌ／ｈ以上６０Ｌ／ｈ以下の範囲内）に、第１所定回数（例えば３回以上５回以下）連続した場合に、その時の流量の平均値を算出し、中間安定流量として保存する。しかし、図５および図６に示す例では、流量の揺れが大きく、流量が４０Ｌ／ｈ以上６０Ｌ／ｈ以下の範囲内に３回以上５回以下連続する部分が無く、中間安定流量が取得できない。この場合、流量ばらつき検出手段１０６は、所定期間内（時間間隔が３以上から５以下）、所定以上（例えば３５以上）のばらつきＶａが存在する部分を特定し、その所定期間の平均流量値を器具特徴流量の中間安定流量として計算する。図５および図６に示す例においては、時間３から時間６が当てはまり、時間３の流量４８Ｌ／ｈと時間４の流量６８Ｌ／ｈと時間５の流量４０Ｌ／ｈと時間６の流量６６Ｌ／ｈとの平均値５５．５Ｌ／ｈを中間安定流量として求める。器具特徴抽出手段２１４は、流量ばらつき検出手段１０６によって求められた中間安定流量を保存する。
【００４０】
また、器具特徴抽出手段２１４は、流量計測手段１０４が計測した流量が、所定範囲内（例えば１７０Ｌ／ｈ以上１９０Ｌ／ｈ以下の範囲内）に、第２所定回数（例えば６回）連続した場合に、その時の流量の平均値を算出し、安定流量として保存する。図５および図６に示す例において、１７０Ｌ／ｈ以上１９０Ｌ／ｈ以下となる流量が６回連続する部分は、時間１０から時間１５が当てはまる。時間１０の流量１８６Ｌ／ｈ、時間１１の流量１８０Ｌ／ｈ、時間１２の流量１８４Ｌ／ｈ、時間１３の流量１７８Ｌ／ｈ、時間１４の流量１８４Ｌ／ｈ、時間１５の流量１８０Ｌ／ｈの平均値１８２Ｌ／ｈを安定流量として保存する。
【００４１】
器具固有特徴情報保持手段２１８には、特定のファンヒータとして、中間安定流量５０〜６０Ｌ／ｈ、安定流量１７５〜１８５Ｌ／ｈという情報が予め記憶されている場合、上記の検出結果はこの情報の内容と一致するため、使用している器具はその特定のファンヒータであることを判別することができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態においては、流量の揺れが大きくても器具動作途中の特徴を示す流量および安定時の特徴を示す流量を特定することが可能となり、精度の良い器具判別が可能となる。
【００４３】
図７は、ガスメータ１００のハードウェア構成例を示す図である。ガスメータ１００は、中央演算回路（ＣＰＵ）２１０と、メモリ２２０と、流量計測手段１０４と、遮断手段１２２とを有している。
【００４４】
ＣＰＵ２１０は、メモリ２２０に格納されたコンピュータプログラム２３０を実行する。コンピュータプログラム２３０は、上述した各種処理が記述されている。ＣＰＵ２１０は、図１に示した流量ばらつき検出手段１０６、器具特徴抽出手段２１４、器具判別手段１１６の各種処理を実行する。メモリ２２０は、ＣＰＵ２１０によって制御され、器具固有特徴情報保持手段２１８として動作する。このように、ＣＰＵ２１０とメモリ２２０を用いて上述した各種処理を実行し、精度良く器具を判別することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態を説明した。上述の実施の形態の説明は、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、上述の実施の形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施の形態も可能である。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】
【００４６】
本発明は、流体を使用している器具を判別する技術分野において特に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１３、１４、１５  ガス器具
１９  ガス管路
１００  ガスメータ
１０２  ガス流路
１０４  流量計測手段
１０６  流量ばらつき検出手段
１１６  器具判別手段
１２２  遮断手段
２１４  器具特徴抽出手段
２１８  器具固有特徴情報保持手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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