JP2007024806A - ガスメータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量計測手段から出力される瞬時流量の差分値の変化を逐次演算し、その変化量でもってガス器具の使用状態の変化を判定するものであり、器具が判別された直後の流量値が安定するまでは判別手段の判別を停止し、器具起動直後の不安定領域での判別誤検知を防止するガスメータ装置である。
【解決手段】家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段３と流量計測手段３から出力される流量の差分値を求める演算手段６と記憶手段７と演算手段６により算出された差分値と記憶手段７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８とガス器具が始動されたと判断された場合、続いて差分値による判別を一定時間停止する制御手段９を有する構成である。
【選択図】図１

Description

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。
特開２００２−７１４２１号公報

前記の構成において、例えば給湯器のような起動時直後の流量変動の大きいガス器具が立ち上がった場合、起動後しばらくは連続的に所定以上の差分値データが発生してしまうため、その変動を別器具の起動と誤検知する可能性を有すという課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス器具起動直後のガス流量が安定しないときに発生する差分データで誤検知することをなくし、変動の大きい大流量器具使用時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。

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、流量計測手段から出力される流量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、続いて差分値による判別を一定時間停止する制御手段によりガス器具が起動し、器具判別された場合そのガス器具が初期起動時の流量変化が安定するまで次の判別動作を一時的に停止する制御手段を有する構成である。

本発明のガスメータ装置は、ガス器具の起動判別が行われた際、起動時直後に起こりやすい流量変動から発生する流量の差分値により、別器具の起動と誤検知することを防止するため起動後の流量変動が安定するまで一定期間、判別することを一時的に停止し、誤検知が無いようにするものである。

第１の発明は、家庭用ガス供給管に接続され、ガス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から出力される流量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、続いて差分値による判別を一定時間停止する制御手段を有する構成で、ガス器具の起動判別が行われた際、起動直後に起こりやすい流量変動から発生する流量の差分値により、別器具の起動と誤検知することを防止するため起動後の流量変動が安定するまで一定期間判別することを停止し、誤検知が無いようにするものである。

第２の発明は、特に、第１の発明の制御手段において、判別された器具に対応して停止時間を変更する機能を有することにより、起動した器具に対応した判別停止時間が設定できるので停止時間の設定を必要最小限にすることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の制御手段において、差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になるまで判別を停止する機能を有することで、判別した器具に関係無く、起動した器具に対応した判別停止を自動的に対応することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の制御手段において、判別手段がガス器具の停止判別機能を有し、判定された器具が給湯器などの特定器具である場合、その器具の作動中は他器具の判別を停止する機能を有することで、特に起動後流量変化の多い装置使用時は他器具の判別機能を停止することで、不要な誤検知を無くすことができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の流量計測手段が超音波流量計を用いることで、計測時間を一定時間間隔で測定できる。さらには超音波の送受信の制御を変えることで測定時間間隔を変えることも容易に実現できる。

（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ものである。

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。

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手段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。

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。

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。

以下、動作について説明する。

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。

演算式を下記に示す。

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。

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。

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。

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し、その状態を記憶手段に登録する。さらにガス器具が停止した場合には、負の値の差分値が発生し、起動を登録されている器具の停止の比較判定値に一致する場合、動作していた器具が停止したと判断する。

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。

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
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、例えば図５に示すように給湯器のような大流量で起動初期のガス流量の変動振幅が大きくそれが安定するまで所定時間かかる場合は、その変動振幅の差分値が図６に示すように判別のための比較判定値を超えてしまい、器具判別の誤検知となる場合がある。

そのため本発明の実施例では、図７に示すように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、予め記憶手段内に設定保持された給湯器が安定するまでのマージン分の停止時間だけ判別するロジックを停止するように制御されており、給湯器起動初期の流量変動の振幅により発生する差分データを他の器具と誤検知することを防止している。

なお、給湯器以外のガス器具においても起動時の初期流量は不安定になりやすいため、停止マージンを設けることは有効な手段であるが、器具により安定するまでの時間が異なる。そこで、図８に示すように判別された器具に対応した停止時間を予め記憶手段に保持しておき、判別された器具に対応した停止時間を使用することで、判別動作の停止時間を必要最小限にすることができる。

また、図９に示すように器具の器具が判別された後、発生する差分値が連続して所定回数、比較判定値以下になるまで、器具判別をしない制御とすることで、停止時間を予め設定しなくても自動的に起動初期流量があんていするまでの時間、判別を停止するようにすることが可能である。なお、本実施例は、前述した連続して比較判定値以下になる回数を５回としているが、この回数は装置に対応して変えることは可能である。

なお、図１０に示すように、判別手段は停止判断機能も有するため、給湯器のように比較的燃焼が安定時においても使用ガス流量値の変動は大きく、比較判定値を小さく設定するとこの変動による差分値データを他の器具の変化と判定してしまう可能性もわずかではあるが想定されるそのために、給湯器の起動が判定されてから停止が判定されるまでは、他の器具の起動判定を停止する制御とすることでその誤検知を防止することができる。

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から出力される流量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、続いて差分値による判別を一定時間停止する制御手段を有する構成である。

ガス器具の起動判別が行われた際、起動時に起こりやすい流量変動から発生する流量の差分値により、別器具の起動と誤検知することを防止するため起動後の流量変動が安定するまで一定期間、判別することを一時的に停止し、誤検知が無いようにするものである。

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 本発明の実施の形態における流量計測部構成図 本発明の実施の形態における判別動作の流れ図 本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図 本発明の実施の形態における流量の特性図 本発明の実施の形態における流量の差分演算値の特性図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 本発明の実施の形態における判別停止の流れ図 従来のガスメータ装置の判別方法概念図

符号の説明

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 制御手段
１０ 計測流路
１１，１２ 超音波送受信器

Claims (5)

1. 家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と、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、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、続いて差分値による判別を一定時間停止する制御手段を有するガスメータ装置。
2. 判別された器具に対応して停止時間を変更する機能を有する制御手段である請求項１に記載のガスメータ装置。
3. 差分値の絶対値が所定回数連続して所定値以下になるまで判別を停止する機能を有する制御手段である請求項１または２に記載のガスメータ装置。
4. 判別手段がガス器具の停止判別機能を有し、特定器具が判別された場合、その器具の作動中は他器具の判別を停止する機能を有する制御手段である請求項１から３のいずれか１項に記載のガスメータ装置。
5. 流量計測手段には超音波流量計を用いる請求項１から４のいずれか１項に記載のガスメータ装置。

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