(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求めた流量の差分値を記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、使用されるガス器具を判別検知する判別手段と、ガス器具が始動されたと判断された場合前記流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有し、前記制御手段は、前記記憶手段に予め登録されている特定のガス器具が使用中と判断された時のみ、測定間隔時間を短くするガスメータ装置。
【請求項２】
家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求めた流量の差分値を記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、使用されるガス器具を判別検知する判別手段と、ガス器具が始動されたと判断された場合前記流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有し、前記制御手段は、ガス器具の使用開始が検知された時点よりガス器具起動時の流量変化の大きい時間は省いて、安定期に入ってから流量計測手段の計測間隔を短くするガスメータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各家庭でのガス供給管の入り口部分に設置され、ガス流量を計測するガスメータにおいて、ガス器具別料金等の使用器具やその使い方に合わせた新料金やサービスを提供するために使用中のガス器具を判別検知する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のガスメータ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】
一般的に各家庭にはガス供給ラインの入り口にガスの流量計を内蔵した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。図１１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１１で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。
【０００５】
提案例の動作について説明する。ガスメータ装置では上記した様に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。
【０００６】
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定値との比較を行っている。差分値が比較判定値を超えた場合、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登録されている各ガス器具の比較変化値と比較し、器具の判別とその器具の状態の判別を行う。
【０００７】
流量値の差分により器具の起動判別をおこなうので、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】
【０００８】
前記の構成において、差分による器具判別を行うため、瞬間的な器具のガス流量の変化を見るためには計測間隔は短い方が良い。しかしながらガス器具が使われていないときも常に高速でサンプリングするのは電池の消耗が激しくなるなどの課題がある。
【０００９】
また、ガス流量の変動が大きくガス器具の使用状態が変化していなくても差分値が所定以上となって誤認識してしまう可能性がある。特に大流量器具使用中に小流量器具の起動を判別する場合、大流量器具の種類によっては定常運転時であっても、流量変化幅が大きく、小流量器具の起動流量変化値と大差なく、小流量器具の立ち上がりの判別が困難となる場合も想定されるという課題も有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、必要なときにサンプリング時間を早くし、電池の消耗を少なくするとともに、変動の大きい大流量器具使用時でも小流量器具の判別をより確実にする技術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、本発明のガスメータ装置は、家庭用ガス供給管に接
続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求めた流量の差分値を記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、使用されるガス器具を判別検知する判別手段と、ガス器具が始動されたと判断された場合前記流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有し、前記制御手段は、前記記憶手段に予め登録されている特定のガス器具が使用中と判断された時のみ、測定間隔時間を短く変更する構成である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のガスメータ装置は、計測手段から出力される瞬時流量の計測間隔をガス器具使用時には、より時間間隔を短くすることで、常に高速サンプリングする必要がなく、無駄な電池の消耗を減らせるとともに、高速にサンプリングすることによりその流量データを平滑化処理したのちの差分値の変化でもってガス器具の使用状態の変化を判定することが可能となり、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求めた流量の差分値を記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、使用されるガス器具を判別検知する判別手段と、ガス器具が始動されたと判断された場合前記流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有し、前記制御手段は、前記記憶手段に予め登録されている特定のガス器具が使用中と判断された時のみ、測定間隔時間を短くすることにより、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくするものである。
【００１４】
第２の発明は、家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求めた流量の差分値を記憶する記憶手段と、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、使用されるガス器具を判別検知する判別手段と、ガス器具が始動されたと判断された場合前記流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有し、前記制御手段は、ガス器具の使用開始が検知された時点よりガス器具起動時の流量変化の大きい時間は省いて、安定期に入ってから流量計測手段の計測間隔を短くする制御手段を有することで、ガス器具起動時の流量変化の大きい時間は省いて、安定期に入ってから計測時間を短くするため、より効率的に流量計測手段を動かすことができ、計測器を駆動する電池の容量も小さくできる。
【００１５】
（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装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１はガスメータ装置であり、ガス供給管の途中に設けられ、その下流側の配管には各顧客宅内に設置された１台以上のガス器具が接続されている。
【００１７】
ガスメータ装置内部はガス管に接続されたガスの流路内に設けられたガス遮断弁２とガス流量計測手段３とガス流量計測手段３からの信号を演算処理して使用ガス流量を表示する表示部４、また地震などの振動を検出する感震器５、及び本発明に係わるガス器具判別を行うため、演算手段６、記憶手段７及び判別手段８と感震器５の作動や器具判断、保安
機能その他を統括制御処理する制御回路９及びそれらの動力源となる電池（図示せず）を内蔵している。
【００１８】
記憶手段７には、流量変化が起こったかどうかの比較判定値が記録されている。記録されたデータを記憶保持する記憶手段は本発明では半導体メモリを使用しているが、記録の追加、書き換えができるものであれば、磁気記録媒体その他でも可能である。
【００１９】
なお、本発明の流量計測手段３に関しては、超音波方式の計測手段を使用しているが、計測方式としては、他の流量計測方式でもフルイディック方式などの短時間に一定サイクルで連続計測可能であれば使用可能である。
【００２０】
以下、動作について説明する。
【００２１】
まず超音波方式の流速計測に関して図２をもとに説明する。計測流路１０は矩形断面を持っており、計測流路１０のガスの流れる方向と直角方向にある壁面には計測流路１０を挟んで一対の超音波送受信器１１、１２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１１、１２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、伝搬時間差信号として出力する働きを持つ。この伝搬時間差信号を受けて計算手段（図示せず）により被計測流体の流速及び流量を算出するものである。
【００２２】
演算式を下記に示す。
【００２３】
図２においてＬは測定距離であり、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Ｖは
（式１）  Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））
計測の時間間隔は超音波の送受信が可能な範囲で設定できる。ガス器具により起動や制御により変化する時間が器具ごとに異なるため、測定時間間隔を小さくすることは器具判別を瞬時に行う点では有利となるが、計測間隔を短くすると電池の消耗が大きくなるなどの課題がある、また計測時間を従来のガスメータで使用している膜式方式と同等の計測間隔が２桁オーダーの秒数間隔になると、本発明のアルゴリズムの流量変化の差分を見て判断することが困難になる。本発明の実施例では後述するように、通常ガス器具が使われていない時は２秒間隔の計測を行い、その差分値をとりガス器具の起動を判別し、ガス器具起動後は測定間隔時間を短くする制御を行っている。なお更に時間間隔を小さくすることも可能である。
【００２４】
次に、ガス器具の動作状態の判別手順について図３をもとに説明する。
【００２５】
ガスメータ装置では上記した様に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。
【００２６】
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定値との比較を行っている。差分値が比較判定値を超えた場合、ガス器具が起動した判断する。
【００２７】
図４に実際のガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す。
【００２８】
図４のグラフにおいて実線が流量計測手段により測定されたガスの流量値と破線がそのときの微分値、すなわち、２秒毎の差分値を示す。ガス器具の起動時には差分値はプラス側にピークを持って表現され、停止時にはマイナス側にピークをもって表現される。
【００２９】
なお、図５に３つの器具（Ａ．Ｂ．Ｃ）を同時に使用した時の流量値と差分値をグラフに示すが、３つの器具の起動時と停止時の変化を読み取ることが確認できる。
【００３０】
上記したように本手法は、器具の起動、停止を判断するのに有効な手段であるが、大流量のガス機器使用時に小流量のガス機器が起動する場合は、その流量差の違いが大きいので大流量ガス機器の使用流量変動が小流量ガス機器の使用流量と同等の場合があり、その時は大流用ガス機器の変動を小流量ガス機器の作動と判断してしまう可能性があるため、差分による比較判定値の閾値を大流用ガス機器の変動幅より大きくとる必要があるが、その場合は起動が判定できない小流量ガス機器がでてくる可能性が大きくなる。それを防ぐためには大流量ガス機器の変動成分を取り除くことで、差分による判別が効果的に行える。本発明はそのための流量値の不要変動分を平滑処理するものであるが、ただ単に出力された流量値を平均化して差分を行うと器具の起動時の流量変化も鈍ってしまうため、差分による判別が難しくなる。
【００３１】
本発明の平滑処理の動作の実施例について図６をもとに説明する。
【００３２】
本発明の実施例では通常は２秒おきに流量計測を行っているが、その差分データにより前記したように器具が起動したと判別されたときは、０．２秒置きの流量計測に切り替わる。ガス給湯器などは、図７に示すようにコンマ数秒単位で弁を駆動して細かな流量制御を行っているため０．２秒間隔で流量計測を行った場合、通常計測している２秒間の間にも実際には幾つもの波形の山谷ができている。ただし前述したように起動するガス器具の種別を見るのには２秒毎の差分データで把握できるため、この高速サンプリングした場合２秒間の中にあるデータを平滑処理した後の２秒毎のデータを抽出することで２秒間隔で流量計測したデータに比較して、図８に示すように細かな弁制御による流量の変化を平滑除去できるため、給湯器の流量変化分に埋もれてしまう可能性のある小流量ガス機器の起動変化がこの平滑処理により機種の特定が容易になる。
【００３３】
なお、平滑処理の方法としては、図９に示すように０．２秒毎の時系列流量データＱｎ１０個を平均して２秒毎のデータＱＡｎとして使うことも可能であるし、図１０に示すようにグラフ中の単位期間内のデータの中から大きいものと小さい物を所定個づつ間引いて図１０の下のグラフのように使うという手段でも可能である。あるいは両者を組み合わせた形のものでも可能である。
【００３４】
なお、前記したように判別に用いる比較判定値により器具の状態変化の判別を行っているが起動している器具によってその流量値のばらつきが異なる。本発明の実施例による比較判定値はこの機種の違いによる流量ばらつきを考慮して決定しているが、判別された機種により、予め機種ごとに指定された値にこの比較判定値を変更することで、起動しているガス器具の流量変動に合わせて最適化できるので、誤判別する可能性をより少なくできる。
【００３５】
また、流量計測手段の計測間隔を変えることで、器具の状態変化による差分値の大きさがかわるため、予め複数の比較判定値を用意しておき、流量計測手段の計測間隔の変更に対応して比較判定値を変更することで、計測時間の変更により、判別の誤認をすることを極力少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明にかかるガスメータ装置は、家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と流量計測手段から出力される流量値の差分値を求める演算手段と記憶手段と演算手段により算出された差分値と記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、ガス器具の使用されるガス器具を判別検知する判
別手段とガス器具が始動されたと判断された場合流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有する構成である。
【００３７】
計測手段から出力される瞬時流量の計測間隔をガス器具使用時には、より時間間隔を短くすることで、常に高速サンプリングする必要がなく、無駄な電池の消耗を減らせるとともに、高速にサンプリングすることによりその流量データを平滑化処理したのちの差分値の変化でもってガス器具の使用状態の変化を判定することが可能となり、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態におけるガスメータ装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態における流量計測部構成図
【図３】本発明の実施の形態における判別動作（１）の流れ図
【図４】本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図
【図５】本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図
【図６】本発明の実施の形態における判別動作（２）の流れ図
【図７】本発明の実施の形態におけるガス器具流量波形の特性図
【図８】本発明の実施の形態におけるガス器具流量波形の特性図
【図９】本発明の実施の形態における流量平滑方法の模式図
【図１０】本発明の実施の形態における流量平滑方法の模式図
【図１１】従来のガスメータ装置の判別方法概念図
【符号の説明】
【００３９】
１  ガスメータ装置
２  ガス遮断弁
３  流量計測手段
４  表示部
５  感震器
６  演算手段
７  記憶手段
８  判別手段
９  制御回路
１０  計測流路
１１，１２  超音波送受信器
【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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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１０】
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