JP2008164430A - 流量計測装置および流体供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】限られた記憶容量で、瞬時計測流量の流量情報を基に器具判別して、使用された器具を特定するものである。
【解決手段】流量情報を基に所定の判定基準に基づいて流量計測手段１４の下流側に接続された器具１０，１１，１２の使用状態を判別する器具状態判別手段１３と、流量情報記憶手段８の記憶量に応じて器具状態判別手段１３の判別を処理していく構成とすることで、同じ時刻に器具が動作した場合など、増減変化した時の情報だけでは判別し難い場合でも、器具の状態を判別することで判別精度を向上することができるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量情報を基に流路に接続された器具を判別する器具判別手段を備えた流量計測装置とこの流量計測装置として超音波流量計を用いた流体供給システムに関するものである。

従来、この種の流量計測装置は、図９に示すように、ガス流路に流れるガス流量を計測するガス流量計測手段１と、この計測結果より流量の増加を検出する流量増加検出手段２と、この流量増加に伴うガス流量の瞬時増減変化を検出する流量増減検出手段３と、前記瞬時増減変化検出時に新たなガス燃焼器具の使用開始を判定する器具判定手段４と、前記流量増加検出手段で検出されたガス流量の増加分を、前記新たなガス燃焼器具の使用開始に伴うガス流量の増加分として登録する流量登録手段５とを備えていた（例えば、特許文献１参照）。

上記構成によって、新たにガス燃焼器具の使用を開始した場合にガス流量は瞬時に増減変化して安定したガス流量になる事に着目し、増減変化を判定時に新たなガス燃焼器具の使用開始を判定することで、簡易な方法で新たなガス燃焼器具の使用開始を判定することができるものである。
特開２００２−１７４５４２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、同じ時刻に器具が動作した場合など、増減変化した時の情報だけでは判別し難い場合、判定が困難であるという課題があった。

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、流路に流れる流体流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の流量値と時間情報を合わせた流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、前記流量情報を基に所定の判定基準に基づいて前記流量計測手段の下流側に接続された器具の使用状態を判別する器具状態判別手段とを備え、前記流量情報記憶手段の記憶量に応じて器具状態判別手段の判別を処理していく構成としたものである。

これによって、同じ時刻に器具が動作した場合など、増減変化した時の情報だけでは判別し難い場合でも、その時からの情報を流量情報記憶手段に記憶していくことで、その時には判別できなくても、次の増減変化した情報と記憶した情報との組合せによって器具の状態を判別することで判別精度を向上するとともに、記憶容量の限界を考慮して記憶量に応じて判別処理を行っていくことで、器具の台数や流量情報の多さなどに影響を受けずに器具状態判別を行うことができるものである。

本発明の流量計測装置は、判別し難い場合には、流量情報記憶手段に記憶した情報と、次の増減変化した情報との組合せによって器具の状態を判別することで判別精度を向上するとともに、記憶容量の限界を考慮して記憶量に応じて判別処理を行っていくことで、少ない記憶量でも器具の台数や流量情報の多さなどに影響を受けずに器具状態判別を行うことができる。

第１の発明は、流路に流れる流体流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の流量値と時間情報を合わせた流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、前記流量情報を基に所定の判定基準に基づいて前記流量計測手段の下流側に接続された器具の使用状態を判別する器具状態判別手段とを備え、前記流量情報記憶手段の記憶量に応じて器具状態判別手段の判別処理を行う構成とすることにより、判別し難い場合には、流量情報記憶手段に記憶した情報と、次の増減変化した情報との組合せによって器具の状態を判別することで判別精度を向上するとともに、記憶容量の限界を考慮して記憶量に応じて判別処理を行っていくことで、少ない記憶量でも器具の台数や流量情報の多さなどに影響を受けずに器具状態判別を行うことができるのである。

第２の発明は、特に、第１の発明の流量計測装置の器具状態判別手段は、流量情報を基に器具の使用状態を記憶量内で所定時間記憶した情報を基に、器具の判別または器具ごとの流量の算出を行うことにより、流量情報記憶手段の記憶量が容量を超えてしまうことを防止でき、器具状態判別手段の動作を安定して行うことができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の流量計測装置の器具状態判別手段は、流量情報記憶手段の記憶量が所定量になれば、器具の判別または器具ごとの流量の算出を行うことで、流量情報記憶手段の記憶量の限界を決めておき、その所定記憶量になれば器具状態判別手段を動作することで、記憶容量を超えてしまうことを防止でき、器具状態判別手段の動作を安定して行うことができる。

第４の発明は、特に、第１の発明の流量計測装置の器具状態判別手段は、流量情報記憶手段の記憶量の空き容量が所定量になれば、器具の判別または器具ごとの流量の算出を行うことで、流量情報記憶手段の空き容量を検出しながら記憶容量を超えないように器具状態判別手段を動作させることで、記憶容量を超えてしまうことを防止でき、器具状態判別手段の動作を安定して行うことができる。

第５の発明は、特に、第１の発明から第４の発明の器具状態判別手段は、流量情報記憶手段の記憶量を管理する記憶量管理手段の管理の下で器具ごとの流量推定を行う構成とすることで、記憶容量を超えてしまうことを防止でき、記憶量の範囲内で流量推定の演算を行うことができ、器具状態判別手段の動作を安定化するとともに、器具状態判別を高精度に行うことができる。

第６の発明は、特に、第１の発明から第５の発明の流量計測装置としての超音波流量計を用いた流体供給システムとすることで、流量が変化した流量情報を的確に計測することができ、細かく流量変化を捉えることで器具状態判別を高精度に行うとともに、器具ごとの流量管理ができるシステムとして、ガスメータに利用することで、器具別料金サービスや器具別保安サービスを行うガス供給システムとして、他のエネルギー供給サービスよりサービス向上を訴えることができる。

第７の発明は、特に、第６の発明の流体供給システムは、流体の器具別使用量に課金する課金システムならびに器具別安全管理を行う保安システムとすることで、器具ごとの流量管理ができるので、ガスメータに利用することで器具別料金サービスや器具別保安サービスを行うことができる。

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。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の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。

図１において流量計測装置は、流路６に流れるガスの流量を計測する流量計測手段としての瞬時流量を計測する超音波流量計７と、前記超音波流量計７の流量値と時間情報を記憶する流量情報記憶手段としての記憶メモリー８と、前記流量情報を基に所定の判定基準に基づいて前記超音波流量計７の下流側に接続された器具としてのガス器具１０、ガス器具１１，ガス器具１２のうち、どの器具がどのように使用されたかを判別する器具状態判別手段１３とを備えたものである。ここで、９は操作部、１４は流路遮断弁、１５は器具別流量算出手段、１６は記憶量管理手段としてのメモリー容量管理手段、１７は計測した流量などを表示する表示部、１８はガスメータ、１９は流路に接続されたガス管路である。

以上のように構成された流量計測装置について、以下その動作、作用を図２から図７を用いて説明する。

図２は、２台のガス器具が使用された場合の流量パターンを示す。まず、ガス器具１０が時間Ｔａ１で、ガス器具１１が時間Ｔｂ１で動作を開始する。そして、ガス器具１０は時間Ｔａ２で動作状態を変更して流量をＱ１からＱ２にする。そして、ガス器具１１が時間Ｔｂ２で、ガス器具１０が時間Ｔａ３で停止するものである。そして、超音波流量計７を用いて瞬時流量を計測することで、このような流量変化を正確に捉え分析することができるのである。

このような流量パターンの場合、器具状態判別手段１３は、時間Ｔａ１の時の流量変化と、あらかじめ登録されている流量パターンと比較することで器具ａがガス器具１０であることが特定できる。そして、時間Ｔｂ１においては、流量が重なっているので差分流量を求めることで、器具ｂがガス器具１１であると判別することができるものである。判別のルールはいろいろあるが、代表的なものとして、変化時の差分流量とその変化時間の２つのパラメータの組合せによって判別することができるのである。それでも判別が困難な場合は、他のパラメータも用いることがある。また、器具を判別するだけでなく、ガス器具の運転状態、例えば、給湯器の運転として、風呂給湯を行っているのか、シャワー給湯を行っているのかなどの状態判別も判別することができることを付記しておく。

そして、それぞれの流量を求める場合、ガス器具１０とガス器具１１が同時に動作している時間Ｔｂ１からＴｂ２の間の２台のガス器具の流量予測が問題になる。ひとつの方法として、この時間帯においては、ガス器具１０とガス器具１１の流量が重なる直前の流量Ｑ１でガス器具１０は維持されているものとして、ガス器具１１が停止するまで推定することができる。しかし、実際には、時間Ｔａ２においてガス器具１０は流量が変化しているので、器具別の積算流量に誤差を生じることになる。

そこで、図３に示すように、時間Ｔｂ１からＴｂ２の間の流量を、ガス器具１０とガス器具１１の流量が重なる直前の流量Ｑ１と、ガス器具１１が停止した直後の流量Ｑ２を用いて直線補間近似することによって流量を求めると誤差を小さくすることが出来る。すなわち、ガス器具１０の瞬時流量は、
Ｑａ（ｔ）＝Ｑ１＋（Ｑ１−Ｑ２）／（Ｔｂ２−Ｔｂ１）＊（ｔ−Ｔｂ１） （式１）として時間関数として求めることが出来る。

同様に、ガス器具１１の流量Ｑｂを求めるためには、時間Ｔｂ１からＴｂ２の間に超音波流量計７で計測した時々刻々の瞬時流量ＱＴ（ｔ）を記憶しておき、ＱＴ（ｔ）から（式１）で求めた瞬時Ｑａ（ｔ）を差し引くことで求めることができる。
Ｑｂ（ｔ）＝ＱＴ（ｔ）−Ｑａ（ｔ） （式２）
しかし、瞬時流量ＱＴ（ｔ）を記憶するためには書き換え可能なメモリーが必要で、時間Ｔｂ１からＴｂ２の時間間隔がどれだけになるかは、ガスの使用者の使用条件によって変わる。よって、限られた記憶メモリー８の容量で、重なり時間がどれだけの時間になっても対応できるようにしておく必要がある。ここで、図３の例は、重なり時間がメモリー容量の許容値以下の場合を示したもので、図３の下図はメモリー使用量の増加の様子を示す状態遷移図である。

そこで、図４に示すように、２台のガス器具が動作している時間が所定時間経過したら、記憶メモリー８の容量が限界近くになることを想定して、一旦、各ガス器具の流量を算出することにした。すなわち、所定時間となる時間Ｔａ２’になれば、図２の例と同じく、ガス器具１０は、Ｑ１の流量で推移したと推定して時間Ｔａ２’までを算出する。同様にして、ガス器具１１の流量Ｑｂも時間Ｔａ２’までを求める。そして、記憶メモリー８をクリアして、再び必要な流量情報を記憶していく。そして、Ｔｂ２になったときに、図３の例と同じく、ガス器具１０の流量Ｑａ（ｔ）を、時間Ｔａ２’からＴｂ２までの間を直線補間近似によって求めることとした。そして、記憶された流量からＱｂ（ｔ）を求めることで、記憶メモリー８の範囲内で直線補間近似によって、器具ごとの推定流量を求め精度をあげるものである。

また、図５では、メモリー容量管理手段１６がメモリー容量を管理して、所定容量になれば、図４の例と同様に、その時間までの流量を一旦算出してから、記憶メモリー８をクリアして、再び必要な流量情報を記憶していき、Ｔｂ２となった時点で、図３の例と同じく、ガス器具１０の流量Ｑａ（ｔ）を、時間Ｔａ２’からＴｂ２までの間を直線補間近似によって求めることとした。そして、記憶された流量からＱｂ（ｔ）を求めることで、この方法でも記憶メモリー８の範囲内で、器具ごとの推定流量の精度をあげることができるものである。

さらに、図６では、メモリー容量管理手段１６がメモリー容量を管理して、メモリーの空き容量が所定容量になれば、図４の例と同様に、その時間までの流量を一旦算出してから、記憶メモリー８をクリアして、再び必要な流量情報を記憶していき、Ｔｂ２となった時点で、図３の例と同じく、ガス器具１０の流量Ｑａ（ｔ）を、時間Ｔａ２’からＴｂ２までの間を直線補間近似によって求めることとした。そして、記憶された流量からＱｂ（ｔ）を求めることで、この方法でも記憶メモリー８の範囲内で、器具ごとの推定流量の精度をあげることができるものである。

なお、推定流量は、直線補間近似で説明したが、図７のように周期性のある流量パターンを繰り返している場合は、その流量パターンを重なり合っている時間帯に当てはめて、ガス器具１２の流量を推定することもできる。この場合でも、２台のガス器具が重なって動作している時間帯の流量を記憶しておくことで、周期性の流量パターンを補間して他の器具の流量を求めることができるものである。

また、ガス器具が２台の時で説明したが、ガス器具の台数が増加すれば、重なり時間も、記憶していく流量値も増加するので、更に記憶メモリーが必要になる。このように、メモリー容量管理手段１６は、動作器具の台数を考慮しながら、空き容量を管理することで、メモリーオーバーとならずに、所定の各数器具の流量を算出していくことができる。

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、他の瞬間式の流量計測手段でも、同様の効果が得られることは明白である。そして、瞬時流量を記憶する記憶メモリーとして説明したが、瞬時流量だけでなく多くの器具別や時間区分別流量など、より複雑な区分流量を分析しようとした場合に、記憶メモリーが不足する事態になるが、
そのような場合にも適応できることは明白である。マイコンに内蔵されたメモリーだけでは、大容量のデータを取り扱うことが困難であり、上記のような処理を行う方法を説明したのであるが、外部メモリーをつけて大容量のデータを取り扱う場合においても、同様な考え方で、より多くのデータ処理が行えるようにできる。

また、器具状態判別した後の処理は説明を省略したが、ガスメータでは、登録器具ごとの積算流量の計測による器具別料金や、登録器具ごとに安全管理（保安機能）処理の器具別保安機能を設定することが考えられる。

図８に、このようなガスメータを使用したガス供給システムの構成図を示す。ここで、２０はガス供給装置、２１はガス事業者の営業所、２２はガス事業者、２３は、データを送信する無線通信装置である。

このように、器具状態判別手段を備えたガスメータ１８を用いてガスを供給することで、器具ごとのガス料金設定を可能とし、家庭でのエネルギーコスト低減に役立たせることができる。また、他のエネルギーとの価格競争にも対抗することができ、ガス事業を継続発展させることができる。さらに、器具ごとの使用状態を管理することができるので、器具の安全基準を更に細かく設定することが出来、より安全なガス器具の使用環境を整えることができる。例えば、ガスファンヒータは連続的に使用されるが、最大燃焼が連続して続けば、石油ファンヒータと同様３時間で警報する仕組みも考えられる。

さらに、ガスメータで説明したが、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状態判別に使用することができる。

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。

以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、流量情報記憶手段の記憶量に応じて器具状態判別手段の判別処理を行うことで、同じ時刻に器具が動作した場合など、増減変化した時の情報だけでは判別し難い場合でも、判別精度を向上することができるので、使用器具、器具の使用状態を判別した上で料金を算出することが可能となり、使用者の種々の要求に答えることが可能となり、ガス、水道の利用促進が図られるとともに、器具に応じた安全基準を設定し、安全確保することにも適用できる。

本発明の実施形態１における流量計測装置のブロック図 同流量計測装置で計測される流量パターン図 同流量計測装置で計測される流量パターン及びメモリー容量の状態遷移を示す図 同流量計測装置で計測される流量パターン及びメモリー容量の状態遷移を示す図 同流量計測装置で計測される流量パターン及びメモリー容量の状態遷移を示す図 同流量計測装置で計測される流量パターン及びメモリー容量の状態遷移を示す図 同流量計測装置で計測される流量パターン図 本発明の流量計測装置を用いたガス供給システムを示す構成図 従来の流量計測装置のブロック図

符号の説明

７ 超音波流量計（流量計測手段）
８ 記憶メモリー（計測情報記憶手段）
１０、１１、１２ ガス器具
１３ 器具状態判別手段
１６ 記憶メモリー管理手段
１８ ガスメータ
１９ ガス管路

Claims (7)

1. 流路に流れる流体流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の流量値と時間情報を合わせた流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、前記流量情報を基に所定の判定基準に基づいて前記流量計測手段の下流側に接続された器具の使用状態を判別する器具状態判別手段とを備え、前記流量情報記憶手段の記憶量に応じて器具状態判別手段の判別処理を行う流量計測装置。
2. 器具状態判別手段は、流量情報を基に器具の使用状態を流量情報記憶手段の記憶量内で所定時間記憶した情報を基に、器具の判別または器具ごとの流量の算出を行う請求項１記載の流量計測装置。
3. 器具状態判別手段は、流量情報記憶手段の記憶量が所定量になれば、器具の判別または器具ごとの流量の算出を行う請求項１または２記載の流量計測装置。
4. 器具状態判別手段は、流量情報記憶手段の記憶量の空き容量が所定量になれば、器具の判別または器具ごとの流量の算出を行う請求項１または２記載の流量計測装置。
5. 器具状態判別手段は、流量情報記憶手段の記憶量を管理する記憶量管理手段の管理の下で器具ごとの流量推定を行う請求項１から４のいずれか１項記載の流量計測装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載の流量計測装置としての超音波流量計を用いた流体供給システム。
7. 流体の器具別使用量に課金する課金システムならびに器具別安全管理を行う保安システムである請求項６記載の流体供給システム。