(57)【要約】【課題】ガス器具の起動時流量変化の特徴をとらえてガス器具の種類を判別するが、あらかじめ記憶されている判別条件に、当該器具が該当しない事態が生じるという課題がある。【解決手段】所定の時間間隔で流量を計る計量手段の計量値を基にして、動作している器具の種類を判別する器具判別手段において、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて前記判断閾値の設定や、論理演算ブロックと動作器具の判断とを関係づけを行う器具登録作業を行うようにする。この器具登録作業は実際に当該ガス器具を動作させて行う方法や、当該ガス器具の仕様書から必要な情報を入手して入力する方法をとる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内を流れる流体の流量を所定の時間間隔で計る計量手段と、前記計量手段の計量値を基にして前記配管に接続され動作している器具の種類を判別する器具判別手段とを有し、前記器具判別手段は、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて前記判断閾値を設定する流量計測装置。
【請求項２】
配管内を流れる流体の流量を所定の時間間隔で計る計量手段と、前記計量手段の計量値を基にして前記配管に接続され動作している器具の種類を判別する器具判別手段とを有し、前記器具判別手段は、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて論理演算ブロックと動作器具の判断とを関係づける流量計測装置。
【請求項３】
配管内を流れる流体の流量を所定の時間間隔で計る計量手段と、前記計量手段の計量値を基にして前記配管に接続され動作している器具の種類を判別する器具判別手段とを有し、前記器具判別手段は、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて判断閾値ブロックと論理演算ブロックとの交点とを関係づける流量計測装置。
【請求項４】
超音波を用いた計量手段を用い、計量の時間間隔は任意に設定できるようにした請求項１から３のいずれか１項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、家庭でのガス供給管の入り口部分に設置されるガス流量を計測する流量計を用いて、ガス器具別料金サービス等の提供や、安全性を向上するために使用中のガス器具の種類を判別する流量計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のガス器具判別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）。
【０００３】
一般的に家庭にはガス供給ラインの入り口にガスの流量計（ガスメータ）が取り付けられている。
【０００４】
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。
【０００５】
図１３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１３において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、器具の特定判断が曖昧であり、特定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、特定のガス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。
【０００６】
提案例の動作について説明する。ガスメータでは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。
【０００７】
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別値との比較を行っている。差分値が比較判別値を超えた場合、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あ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器具の状態の判別を行う。
【０００８】
流量値の差分により器具の起動判別を行うので、すでに他の器具が作動している状態で、別の器具が起動してもその器具の起動判別を比較的容易に判別できるものである。
【特許文献１】特開２００２−７１４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記の構成においては、ガス器具の起動時流量変化の特徴をとらえてガス器具の種類を判別するが、あらかじめ記憶されている判別条件に、当該器具が該当しない事態が生じることがある。これは、同じ種類のガス器具（例えばファンヒータ）であっても製造メーカの違いや、燃焼能力の大小などの違いによって起動時流量変化の仕方が異なるためである。
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するもので、あらかじめ使用されるガス器具の動作上の特
徴を登録することにより、器具判別の判別精度を高める登録方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、配管内を流れる流体の流量を所定の時間間隔で計る計量手段と、前記計量手段の計量値を基にして前記配管に接続され動作している器具の種類を判別する器具判別手段とを有し、前記器具判別手段は、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて前記判断閾値の設定や、論理演算ブロックと動作器具の判断とを関係づけを行う器具登録作業を行うようにする。この器具登録作業は実際に当該ガス器具を動作させて行う方法や、当該ガス器具の仕様書から必要な情報を入手して入力する方法をとる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の流量計測装置は、器具判別手段において、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて前記判断閾値の設定や、論理演算ブロックと動作器具の判断とを関係づけを行う器具登録作業を行うことにより、その家庭で使用される当該ガス器具に整合した判別条件を選択することができ、器具判別精度を向上することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、所定の時間間隔で流量を計る計量手段の計量値を基にして、動作している器具の種類を判別する器具判別手段において、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて前記判断閾値を設定する。これにより、当該ガス器具に適した判断閾値を採用することができ判別精度を向上することができる。
【００１４】
第２の発明は、所定の時間間隔で流量を計る計量手段の計量値を基にして、動作している器具の種類を判別する器具判別手段において、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて論理演算ブロックと動作器具の判断とを関係づけるようにする。これにより、当該ガス器具に適した判断のための論理演算ブロックを選択することができ判別精度を向上することができる。
【００１５】
第３の発明は、所定の時間間隔で流量を計る計量手段の計量値を基にして、動作している器具の種類を判別する器具判別手段において、判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組み、器具登録作業にて判断閾値ブロックと論理演算ブロックとの交点とを関係づけるようにする。これにより、当該ガス器具に適した判断のための論理演算ブロックを選択することができ判別精度を向上することができる。
【００１６】
第４の発明は、超音波を用いた計量手段を用いて、計量の時間間隔を任意に設定できるようにする。これにより、当該ガス器具の流量変化をとらえるために適した時間間隔での計量が可能となり判別精度を向上することができる。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、この実施の形態において本発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、一般家庭にあるガス器具と、ガス供給ラインの入り口に設けられた本発明の器具判別手段を有する流量計測装置の接続状態を示す接続図である。ガス供給ラインの入り口１に本発明の器具判別手段を有する流量計測装置２が接続され、各ガス器具にガスが供給される。ガス器具には給湯器３があり、これは湯を台所の蛇口４、浴室のシャワー５、バスタブ６、浴室暖房機７、床暖房装置８にそれぞれ供給している。また、他のガス器具
としてはガスコンロ９、ファンヒータ１０が用いられている。
【００１９】
本発明の器具判別手段を有する流量計測装置２は超音波式流量計で、その測定原理は図２に示されるように、流体管路１３の途中に超音波を発信する超音波センサＡ１１と受信する超音波センサＢ１２が流れ方向に配置されている。ガスの流れが矢印の向きの場合、超音波センサＡから発振された超音波は追い風となり、速度が速くなって流れの中を伝幡して、超音波センサＢ１２で受信される。
【００２０】
静止流体中の音をｃ、流体の流れの速さをｖとすると、流れに対して順方向の超音波の伝幡速度は（ｃ＋ｖ）となる。超音波センサＡ１１と超音波センサＢ１２との間の距離をＬ、超音波伝幡軸と管路の中心軸とがなす角度をφとすると、超音波が到達する時間Ｔ１は、
Ｔ１＝Ｌ／（ｃ＋ｖＣＯＳφ）                        （１）
となる。しかる後、今度は超音波センサＢ１２から超音波センサＡ１１に向かって超音波を発信する。超音波センサＢから発振された超音波は向かい風となり超音波の伝幡速度は（ｃ−ｖ）となる。前述と同様に到達時間を求めると、
Ｔ２＝Ｌ／（ｃ−ｖＣＯＳφ）                        （２）
となり、（１）、（２）式より
ｖ＝（Ｌ／２ＣＯＳφ）（１／Ｔ１−１／Ｔ２）        （３）
となる。Ｌとφは既知なので、Ｔ１とＴ２を測定すれば流速ｖが求められる。
この流速より流量Ｑは、通過面積をＳ、補正計数をＫとすれば、
Ｑ＝ＫＳｖ                                          （４）
となる。
【００２１】
流路の大きさや、流体の音速によるが一般家庭で用いられるガスであれば、Ｔ１とＴ２を求めるのに要する時間は数１０−３秒程度である。従って、数１０−３秒程度以上であれば任意に計量間隔を設定することができる。一般的なガス器具の使用時の流量変化はおよそ２秒毎に計量すれば十分その変化を求めることができる。図３はファンヒータが動作を開始したときの流量変化を超音波式の流量計測装置で２秒ごとに計量してプロットした流量特性図で、黒丸が２秒ごとの計量値である。縦軸が流量、横軸が２秒ごとのデータＮｏ．を表している。実線は１０−１秒ごとに測定した計量値を線で結んだもので、これと比べると２秒ごとでも十分流量変化を捉えることができている。
【００２２】
このようなガス器具の動作開始時の流量変化は、ガス器具により特徴があるので、この特徴からどのような種類のガス器具が動作を開始したかを判別するため、流量計測装置の器具判別手段は判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組む構造の判別方法を有している。
【００２３】
図４はマトリクス示す概念図である。１４は判断機能とその閾値を有する判断閾値ブロック、１５は論理演算ブロックで、判断閾値ブロック１４からは判断した結果がＹＥＳかＮＯを出力する２本のラインがある。ＹＥＳの場合は実線に１が、破線に０が出力される。反対にＮＯの場合は実線に０が、破線に１が出力される。論理演算ブロック１５と判断閾値ブロック１４の２本のラインの交点１６は黒丸で示される。さらに論理演算ブロック１５の演算結果と動作器具の判断１７とが太実線１８で関係づけられる。判断閾値ブロック１４の閾値、論理演算ブロックと動作器具の判断との関係づけ、判断閾値ブロック１４と論理演算ブロック１５との交点との関係づけは器具登録作業において設定される部分がある。
【００２４】
図５は図４のマトリクスを示す概念図をより具現化した概念図で、判断閾値ブロック１４には具体的に判断条件と閾値を入れている。また、論理演算ブロック１５はＡＮＤ回路
で構成している。判断閾値ブロック１４の図５における各ブロックの中に表示している記号で、Ｑ（ｎ）はｎ番目の流量値をあらわしており、Δ４Ｑ（ｎ）はｎ番目の差分流量を示している。ｎ番目の差分流量Δ４Ｑ（ｎ）とは、Δ４Ｑ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−２）で表される。Δ６Ｑ（ｎ）はΔ６Ｑ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−３）である。Δ４Ｑ（ｘ〜ｎ）ｍａｘはｘ番目の差分流量Δ４Ｑ（ｘ）からｎ番目の差分流量Δ４Ｑ（ｎ）のなかでの最大値を表す。Δ６Ｑ（ｘ〜ｎ）ｍａｘも同様な意味合いがある。また、使われている数値は閾値を示しており、単位が示されていない数値はリッター毎時間である。このような判断閾値ブロック１４と論理演算ブロック１５の機能を図６に示すファンヒータの流量特性図を基にして説明する。図６（ａ）は２秒毎の流量値（単位リッター毎時間）と差分流量Δ４Ｑ（ｎ）とΔ６Ｑ（ｎ）の数値表、図６（ｂ）は２秒毎の流量値をグラフ化したもの、図６（ｃ）は差分流量Δ４Ｑ（ｎ）をグラフ化したものである。
【００２５】
流量変化が起きた時点のｎをｘとするので、図６（ａ）の表ではｘ＝３となる。また流量が安定したｎ＝９の時点でみると、Δ４Ｑ（９）からΔ４Ｑ（３）のなかで最大値はΔ４Ｑ（ｘ〜ｎ）ｍａｘ＝６５である。同様にΔ６Ｑ（ｘ〜ｎ）ｍａｘ＝６７である。ここで図５に戻って、２秒毎の流量値は各判断閾値ブロックを通り、その判断によってそれぞれの２本のラインに１か０を出力する。例えば判断閾値ブロック２０でＮＯのラインに１が、判断閾値ブロック１９でＮＯのラインに１が、判断閾値ブロック２１でＹＥＳのラインに１が立つ。論理演算ブロック２２はこれらのＡＮＤをとりその出力が１であれば、動作器具の判断２３と関係づけられる。動作器具の判断２３は「ファンヒータの動作開始」である。
【００２６】
次に、図７に示す流量特性図を基にして説明する。この流量特性もファンヒータのものであるが、図６のファンヒータとはメーカが異なる。図７（ａ）は２秒毎の流量値（単位リッター毎時間）と差分流量Δ４Ｑ（ｎ）とΔ６Ｑ（ｎ）の数値表、図７（ｂ）は２秒毎の流量値をグラフ化したもの、同図（ｃ）は差分流量Δ４Ｑ（ｎ）をグラフ化したものである。流量変化が起きた時点のｎをｘとするので、図７（ａ）の表ではｘ＝４となる。また流量が安定したｎ＝８の時点でみると、Δ４Ｑ（７）からΔ４Ｑ（４）のなかで最大値はΔ４Ｑ（ｘ〜ｎ）ｍａｘ＝１２０である。同様にΔ６Ｑ（ｘ〜ｎ）ｍａｘ＝１２０である。
【００２７】
ここで図５に戻って、判断閾値ブロック２０でＮＯのラインに１が、判断閾値ブロック１９でＮＯのラインに１が、判断閾値ブロック２１でＹＥＳのラインが０になる。論理演算ブロック２２はこれらのＡＮＤをとりその出力が０であるので、動作器具の判断２３と関係づけられない。動作器具の判断２３は「ファンヒータの動作開始」である。一方、論理演算ブロック２４は１を出力するために、動作器具の判断２５の「一旦、ガステーブルの動作開始と判断する」に誤って関係づけられてしまう。図８は図５の該当する部分を抜き出して、動作器具の判断２５が関係づけられていることを示している。
【００２８】
このような場合は器具登録作業によって問題の解決を行う。器具登録作業は以下のような要領で行う。まず、器具判別手段を有する流量計測装置にファンヒータを動作させることを認識させ、図７に示した流量特性のファンヒータを動作させる。通常の判断では、動作器具の判断２５の「一旦、ガステーブルの動作開始と判断する」が選択されるが、あらかじめこのような流量変化はファンヒータとの認識を与えているため、論理演算ブロック２４と、動作器具の判断２５との関係づけを遮断して、ファンヒータを認識するために別に用意されている判断閾値ブロック２６と、それに接続されている論理演算ブロック２７、２８を自動的に選択する。
【００２９】
判断閾値ブロック２６は「連続動作時間≧３０分」で、３０分以上の連続動作の場合はファンヒータと判断する。図９は図５の該当する部分を抜き出して、論理演算ブロック２
７、２８が選択され、それぞれに動作器具の判断２９「ファンヒータの動作と判断し、ガステーブルの動作開始の判断を訂正する」と、動作器具の判断３０「ガステーブルの動作開始であったと確定する」に関係づけられていることを示している。
【００３０】
次に別の種類の器具判別について述べる。例えば給湯器を取り上げると、この器具は使用ガス量が大きく、かつ、急激な流量変化を行うので、差分流量Δ４Ｑは大きな値となる。この場合、図５に示す、判断閾値ブロック３１「Δ４Ｑ（ｎ）≧３００」のＹＥＳに１が立ち、論理演算ブロック３２を通して、動作器具の判断３３「給湯器の動作と判断」に関係づけられる。しかしながら給湯器の給湯能力は器具により大きな幅がある。そこで、使用する給湯器の能力によっては、判断閾値ブロック３１「Δ４Ｑ（ｎ）≧３００」の閾値３００リッター毎時間の値は適切でないことが、生じることがある。このためあらかじめ給湯器の能力から判断して適切な値になるように、この閾値を器具登録作業によって行うようにする。図１０は図５の該当する部分を抜き出して、器具登録作業によって判断閾値ブロック３１の閾値を２５０リッター毎時間に書き換えている。
【００３１】
また、別の方法として図１１に示すように、あらかじめ別の閾値を有する判断閾値ブロック３２を準備しておき、論理演算ブロック３２を接続する接続点３５を、判断閾値ブロック３１から判断閾値ブロック３２へ変更することを器具登録作業によって行う。
【００３２】
以上、述べたような判断閾値ブロックと論理演算ブロックとでマトリックスを組むことは、図１２に示すようなフローチャートでも表現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる器具判別手段を有する流量計測装置は器具登録作業により、家庭で使用される当該ガス器具に整合した判別条件を選択することができるので、器具別流量が精度よく算定でき、器具別料金サービスや、ガステーブルが長時間使用されている場合は、流量計測装置でガスの供給を遮断するなど安全性を向上させる用途に展開できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の器具判別手段を有する流量計測装置の接続状態を示す接続図
【図２】本発明の器具判別手段を有する超音波式流量計の流量計測装置の流路構成図
【図３】ファンヒータが動作を開始したときの流量変化を超音波式の流量計測装置で２秒ごとに計量してプロットした流量特性図
【図４】本発明の流量計測装置の器具判別手段を示すマトリクスの概念図
【図５】図４のマトリクス示す概念図をより具現化した概念図
【図６】（ａ）ファンヒータの流量特性を示した相関図（ｂ）ファンヒータの流量特性を示した特性グラフ（ｃ）ファンヒータの流量特性を示した特性グラフ
【図７】（ａ）他のファンヒータの流量特性を示した相関図（ｂ）他のファンヒータの流量特性を示した特性グラフ（ｃ）他のファンヒータの流量特性を示した特性グラフ
【図８】図５の概念図の一部を取り出した概念図
【図９】図５の概念図の一部を取り出した概念図
【図１０】図５の概念図の一部を取り出した概念図
【図１１】図５の概念図の一部を取り出した概念図
【図１２】図５の概念図を表したフローチャート
【図１３】従来の流量計測装置の判別方法概念図
【符号の説明】
【００３５】
２  器具判別手段を有する流量計装置
１４  判別閾値ブロック
１５  論理演算ブロック
１６  交点
１７  動作器具の判断
１８  動作器具と演算結果の関係づけ
【図１】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図２】
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