(57)【要約】【課題】低消費電力を達成しつつ、流体を使用している器具を高速サンプリングにより高精度に判別する技術を提供すること。【解決手段】ガスメータ１６において、流路６に流れるガスの流量を超音波流量計７が、サンプリング信号を所定の発信間隔にて発信し、ガスの流量を計測する。発信間隔は制御部２２によって制御される。受動型の感圧センサ２１は、超音波流量計７とは別にガスの流量の変化を圧力変化として観測し、圧力変化を捉えた場合、制御部２２に対し、発信間隔を短縮する旨の命令信号を発する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
前記流量計測部が発信する、流体の流量計測のためのサンプリング信号の発信間隔を制御する制御部と、
前記流量計測部とは別に、前記流量の変化を所定の物理量の変化として観測し、前記物理量の変化を捉えた場合、前記制御部に対し、前記発信間隔を短縮する旨の命令信号を発する受動型センサと、
を備える流量計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の流量計測装置であって、
前記制御部は、前記発信間隔の短縮後所定時間の経過時、当該発信間隔を長くする流量計測装置。
【請求項３】
請求項１記載の流量計測装置であって、
前記制御部は、前記発信間隔の短縮後所定回数のサンプリング終了時、当該発信間隔を長くする流量計測装置。
【請求項４】
請求項１記載の流量計測装置であって、
前記制御部は、前記発信間隔の短縮後流体の流量が安定したとき、当該発信間隔を長くする流量計測装置。
【請求項５】
請求項１記載の流量計測装置であって、
前記制御部は、前記発信間隔の短縮後、所定時間の経過時と、流体の流量が安定したときのいずれか早い方のタイミングで、当該発信間隔を長くする流量計測装置。
【請求項６】
請求項１記載の流量計測装置であって、
前記制御部は、前記発信間隔の短縮後、流体を使用する器具が停止したときに、当該発信間隔を長くする流量計測装置。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項記載の流量計測装置であって、
前記制御部は、前記発信間隔を長くするとき、当該発信間隔を短縮する前の元の間隔に戻す流量計測装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の流量計測装置であって、
前記物理量が流体の圧力であり、前記受動型センサが感圧センサより構成される流量計測装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の流量計測装置であって、
前記受動型センサの命令信号の出力が所定の閾値以上の場合、前記制御部は、前記サンプリング信号の発信間隔を短縮する流量計測装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項記載の流量計測装置であって、
前記受動型センサが、前記命令信号を発した時刻を記録する記録部をさらに備える流量計測装置。
【請求項１１】
請求項１から９のいずれか１項記載の流量計測装置であって、
前記制御部が前記発信間隔を短縮したときの時刻を記録する記録部をさらに備える流量計測装置。
【請求項１２】
流路に流れる流体の流量を計測するステップと、
前記流体の流量計測のステップにおけるサンプリング信号の発信間隔を制御するステップと、
前記流体の流量計測のステップとは別に、前記流量の変化を所定の物理量の変化として観測し、前記物理量の変化を捉えた場合、前記発信間隔を短縮する旨の命令信号を発するステップと、
を備える流量計測方法。
【請求項１３】
流量計測装置を制御するコンピュータに、以下のステップを実行させるプログラムであって、
流路に流れる流体の流量を計測するステップと、
前記流体の流量計測のステップにおけるサンプリング信号の発信間隔を制御するステップと、
前記流体の流量計測のステップとは別に、前記流量の変化を所定の物理量の変化として観測し、前記物理量の変化を捉えた場合、前記発信間隔を短縮する旨の命令信号を発するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項記載の流量計測装置または流量計測方法またはコンピュータに実行させるプログラムを用いた流体供給システム。
【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捕らえることにより、流体を使用している器具を正しく判別するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流量計測装置を有する流体配管系において使用器具を特定するシステムとして、特許文献１に記載のものがある。このシステムにおいては、器具の使用開始をとらえる所定の検知部が、流体の流量増加などに対応した所定の信号を捕らえる。この信号を受けると、それまで行われていた通常の流量計測より高速の流量サンプリングが開始される。このようにして、器具の使用開始に合わせて高速測定を行うことにより、器具の特定が精度良く行われる。
【特許文献１】特開平１１−２８７６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の構成においては、精度判別向上のみが考慮され、電力消費については何ら考慮されていない。高速サンプリングは消費電力を増加させるため、省エネルギー化や、外部から電力の供給されないバッテリーを用いた流量計測装置の使用性向上の観点からは問題がある。
【０００４】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたもので、その目的は、低消費電力を達成しつつ、流体を使用している器具を高精度に判別する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の流量計測装置は、流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部と、前記流量計測部が発信する、流体の流量計測のためのサンプリング信号の発信間隔を制御する制御部と、前記流量計測部とは別に、前記流量の変化を所定の物理量の変化として観測し、前記物理量の変化を捉えた場合、前記制御部に対し、前記発信間隔を短縮する旨の命令信号を発する受動型センサと、を備える。
【０００６】
本発明によれば、流量の変化を捉えるためにいわゆる受動型センサが使用される。従って、いわゆる高速サンプリングを行う流量計測装置においても、必要なときに高速サンプリングを行うことが可能となり、低消費電力を達成することができる。
【０００７】
また、本発明の流量計測装置において、前記制御部は、前記発信間隔の短縮後、１）所定時間の経過時か、２）所定回数のサンプリング終了時か、３）流体の流量が安定したときに、当該発信間隔を長くする。
【０００８】
上記構成によれば、より電力を節約することが可能となる。
【０００９】
さらに本発明の流量計測装置においては、前記制御部は、前記発信間隔の短縮後所定時間の経過時と、流体の流量が安定したときのいずれか早い方のタイミングで、当該発信間隔を長くする。
【００１０】
上記構成によっても、さらに電力を節約することが可能となる。
【００１１】
前記制御部は、前記発信間隔の短縮後、流体を使用する器具が停止したときに、当該発信間隔を長くする。
【００１２】
上記構成によっても、さらに電力を節約することが可能となる。
【００１３】
また、上記構成において、前記制御部は、前記発信間隔を長くするとき、当該発信間隔を短縮する前の元の間隔に戻すようにしてもよい。
【００１４】
前記物理量が流体の圧力の場合、前記受動型センサは簡易な感圧センサより構成することができる。また、前記受動型センサの命令信号の出力が所定の閾値以上の場合、前記制御部は、前記サンプリング信号の発信間隔を短縮するようにしてもよい。
【００１５】
さらに本発明の流量計測装置においては、前記受動型センサが前記命令信号を発した時刻を記録する記録部をさらに設けることができる。また、記録部は、前記制御部が、前記発信間隔を短縮したときの時刻を記録するようにしてもよい。
【００１６】
さらに本発明は、上記流量計測装置によって実行される流量計測方法、及び流量計測装置を制御するコンピュータが提供される。さらにこれらの装置、方法、プログラムを使用した流体供給システムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高速サンプリングを用いる場合であっても、低消費電力を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態における流量計測装置としてのガスメータのブロック図を示すものである。
【００２０】
図１においてガスメータ１６は、流路６と、流量計測部としての超音波流量計７と、計測流量情報記憶部８と、器具判別部１１と、器具別流量算出部２０とを備えたものである。さらにガスメータ１６は、流路６に配置され、緊急時などにガスを遮断する流路遮断弁１７と、感圧センサ２１と、制御部２２と、記録部２３とを含む。
【００２１】
超音波流量計７は、流路６に流れる流体としてのガスに対し、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。計測流量情報記憶部８は、超音波流量計７で計測された計測流量値と、当該計測流量値を計測した計測時間が対応付けられて記述された対象データを記憶する。
【００２２】
器具判別部１１は、上述の対象データに基づいて、流体を使用するガス器具を判別する。ここで器具判別部１１は、検出された対象データのパターンと、予めガス器具ごとに図示せぬメモリに記憶されたガス器具固有の流量パターンを比較し、その相関関係等からガスを使用するガス器具を判別する。
【００２３】
器具別流量算出部２０は、器具判別部１１により判別されたガス器具毎の流量を算出する。また、ガスメータ１６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、種々のガス器具１３，１４，１５に接続されている。
【００２４】
図２は、流路６に配置された超音波流量計７、感圧センサ２１の説明図である。流路６は例えば矩形断面を有し、流路６中のガスＧ１の流れる方向と直角方向にある壁面には流路６を挟んで一対の超音波送受信器７ａ、７ｂ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７ａ、７ｂ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、伝搬時間差信号を生成する。この伝播時間差信号に基づき、ガスの瞬時流量が検知される。
【００２５】
図２においてＬは超音波送受信器間において定義された測定距離であり、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（流量）Ｖは、
（式１）  Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））により求められる。
【００２６】
上述の流量の計測は例えば２秒間隔に瞬時の流量を計測する、すなわちサンプリング計測によって行われる。超音波流量計７により計測されたガスの流量は、例えば図３のような対象データのパターンで計測流量情報記憶部８に記憶され、器具判別部１１がガスを使用しているガス器具を判別する。一般的に、図３に示したガス器具起動時の立ち上がり波形や、安定運転時の安定流量等を観測し、予めガス器具ごとに記憶されたガス器具固有の流量パターンを比較することにより、器具判別部１１は使用ガス器具を判別することができる。
【００２７】
しかしながら、２秒間隔のサンプリングでは、得られる流量のデータは緻密なものとならず、２秒以下の短い時間に生じる流量パターンの特徴はとらえられない。また、元来流量パターンが類似したガス器具同士では判別が困難となる。このような問題を解決するため、本発明では、図４に示すように、サンプリング間隔を短縮する高速サンプリングを行う。高速サンプリングによれは、緻密な流量データが得られるため、使用ガス器具を正確に判別することが可能となる。
【００２８】
このような高速サンプリングを常時行うこととすると、超音波流量計７での測定回数が増大し、超音波流量計７の消費電力を増加させることとなる。従って、省エネルギー化の観点からは問題である。また、電池で駆動されるガスメータの場合、電池の本数が増加することとなり、コスト、サイズの面での課題を生じるものとなる。
【００２９】
そこで、本発明においては、上述の高速サンプリングの概念のみならず、高速サンプリングを必要なときのみ適切なタイミングにて行う概念を導入し、省電力化を図ることとしている。例えば、図４に示すような緩点火時や、立ち上がり時等、所定のガス流量変化時のタイミングにおいて、高速サンプリングを開始することにしている。そして、このような制御を行うため、本実施形態においては、流体たるガスの流量の変化をいわゆる受動型のセンサである感圧センサ２１により観測、検知することとしている。
【００３０】
感圧センサ２１は、ピエゾ素子などによって構成され、ガスの流量変化を、圧力変化の形式で、素子自体の撓み、変形などに基づき電圧を発生させ、この電圧を直接検出するものである。このような感圧センサ２１は市販のものを使用することができ、容易に管路６に取り付けることができる。図２の例では、感圧センサ２１は超音波流量計７の下流側の管路６の内壁に取り付けられているが、取り付け場所、取り付け態様等は特に限定されない。
【００３１】
感圧センサ２１に代表される受動型のセンサとは、超音波流量計７とは別に、ガスの流量の変化を所定の物理量（例えば圧力）の変化として観測するものであり、超音波流量計７のように自ら能動的にサンプリング信号を発信する能動型のセンサではない。受動型センサは、所定の物理量の変化をトリガーとして起動し、信号を発するものであり、超音波流量計７のような能動型センサとは異なり常時サンプリング信号を発するものではなく、ガスの流量の変化が生じたとき初めて起動するものであるため、消費電力が小さい。
【００３２】
感圧センサ２１は、ガスの流量変化を捉えると、制御部２２に対し、超音波流量計７のサンプリング信号の発信間隔を短縮する旨の命令信号を発する。制御部２２は、超音波流量計７のサンプリング信号の発信間隔を制御する役割を果たす。制御部２２は、通常発信間隔を２秒程度に設定しているが、上記命令信号を受け取ると、１０００ｍｓ、５００ｍｓ、２００ｍｓのごとき、短縮された発信間隔を設定し、そのような発信間隔になるよう超音波流量計７を制御する。
【００３３】
制御部２２は、サンプリング信号の発信間隔を上述したように短縮した後、所定のタイミングにて、再び間隔を長くする（通常は短縮前の元の間隔に戻す）。例えば制御部２２は、発信間隔の短縮後、予め定められた所定時間の経過時か、所定回数のサンプリング終了時に、発信間隔を長くする（元に戻す）。また、制御部２２は、図３の安定流量で表されるように、ガスの流量が安定したときに、発信間隔を長くすることもできる。このように制御することにより、消費電力をさらに節約することが可能となる。
【００３４】
また、制御部２２は、発信間隔の短縮後所定時間の経過時と、ガスの流量が安定したときのいずれか早い方のタイミングで、発信間隔を長くするようにしてもよい。また、制御部２２は、発信間隔の短縮後、ガスを使用するガス器具１３，１４，１５のいずれかが停止したときに、発信間隔を長くするようにしてもよい。
【００３５】
また、感圧センサ２１の命令信号の出力が所定の閾値以上の場合のみ、制御部２２は、サンプリング信号の発信間隔を短縮するようにしてもよい。
【００３６】
さらに本実施形態のガスメータ１６には、高速サンプリング開始の時刻にほぼ相当する時刻を記録する記録部２３が設けられている。記録部２３は、感圧センサ２１が命令信号を発した時刻、または、制御部２２が発信間隔を短縮したときの時刻を記録する。
【００３７】
高速サンプリングが開始されるガスの流量の変化時の例としては、図４に示すような、緩点火時や、ガス器具の起動立ち上がり時等が考えられるが、器具の制御が行われた時も制御波形の特徴を詳しくとらえられるため対象となり、特に限定はされない。このようなタイミングにおいて通常のサンプリングのままで流量計測を行うと、詳細な流量波形が得られず、正確な器具判別が行われない可能性がある。例えば予め得られている二つのガス器具の流量パターンの立ち上がり波形が類似する場合、立ち上がり波形のサンプリング間隔が大きいと、微細な変化が検出できず、二つの器具の判別を誤る可能性がある。そこで、高速サンプリングにより詳細な立ち上がり波形を取得することにより、二つのガス器具のいずれの流量パターンに相当するかを正確に判別することが可能となる。
【００３８】
尚、緩点火はファンヒータ、瞬間式給湯器などにおいて急激なバーナへの点火を抑制し、緩やかな点火を行うための技術である（例えば特開平５−９９４２６）。図４に示されているように、感圧センサ２１は、流量の増加率の減少または流量自体の減少を捕らえることにより、緩点火を検知することができる。また、感圧センサ２１は、ゼロ流量から少しでも流量が増加したとき、ガス器具の立ち上がりを検知することができる。
【００３９】
以上のような流量計測方法を実施するため、ガスメータ１６の器具判別部１１や図示せぬコンピュータ（演算装置）には、流量計測方法の各ステップを実行させるプログラムが記憶されている。また、本発明の流量計測装置、流量計測方法、コンピュータに実行させるプログラムを用いた流体（ガス）の供給源も含む流体供給システムも本発明に含まれる。
【００４０】
なお、以上の説明は超音波流量計を用いた場合について説明したが、サンプリング信号を用いる他の瞬間式の流量計測装置でも、同様の効果が得られることは明白である。器具判別後の処理は説明を省略したが、ガスメータでは、登録器具ごとあるいは分類分けされたグループごとの積算流量の計測による器具別料金や、登録器具ごとあるいは分類分けされたグループごとに安全管理（保安機能）処理の器具別保安機能を設定することも可能であることは明白である。また、ガスメータとガス器具に無線機のような送受信手段を装備させることができれば、より器具判別の精度が向上することは明白である。さらに、ガスメータおよびガス器具で説明したが、工業用流量計や水道メータにおいても同様に、流量計測装置の下流側に接続された使用器具の特定やそのグルーピングに使用することができる。
【００４１】
以上、本発明の各種実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明によれば流体を使用する器具を、高速サンプリングを用いる場合であっても、低消費電力のまま達成することが可能となるため。省エネルギーを達成するとともに、バッテリーを用いた流量計測装置の使用性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態におけるガスメータのブロック図
【図２】ガスメータの管路における超音波流量計、感圧センサ近傍の図
【図３】ガス器具の使用によるガスの流量変化の例を示す図
【図４】高速サンプリングを行う場合の例を示す図
【符号の説明】
【００４４】
７  超音波流量計（流量計測部）
８  計測流量情報記憶部
１１  器具判別部
１３、１４、１５  ガス器具
１６  ガスメータ（流量計測装置）
１７  流路遮断弁
２１  感圧センサ
２２  制御部
２３  記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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