JP2009052897A - 流量計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体を使用する器具を、流量値の変化幅と総積算流量値の観点から正確に判定する技術を提供する。
【解決手段】流量計測部で計測された計測流量値を記憶する流量情報記憶部と、計測流量値が変化した量に対応する計測流量値変化幅を所定期間内に算出する計測流量値変化幅算出部と、計測流量値変化幅が所定の閾値以下であるか否かを判定し流体を使用する器具もしくは漏れを判別する器具判別部と、流量計測部で計測された瞬時流量に基づき流量値及び積算流量値を算出する流量演算部と、ガス漏れ判別用の流量特性情報を保持する流量特性記憶部と、流量値を含む流量特性値と積算流量値とに基づき流量特性情報によりガス漏れを判定する漏れ判定部とを備え、器具判別部の計測流量値変化幅が所定の閾値以下で、かつ漏れ判定部が漏れと判定した総積算流量値が所定容量以上の場合に漏れと特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体の流量の変化を利用することにより、流体を使用している器具もしくは漏れを判別するための技術に関する。

従来、この種の流量計測装置は、図６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判定手段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２「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し、新たなガス燃焼器具の使用によるガス増加分を登録することができるものである。

しかしながら、前記従来の構成では、流量の増加が同じ器具の使用によるものなのか、新たなガス燃焼器具の使用によるものか分からないという課題があった。

この点を解決するため、図７に示す流量計測装置は、流路６に流れる流量を計測する流量計測部としての超音波流量計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計測流量情報記憶部８と、一定時間の間に計測された計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段２１と、前記計測流量情報を登録記憶する器具流量情報記憶部２２とを備え、前記計測流量情報記憶部８の計測流量情報と器具流量情報記憶部２２の器具流量情報とを比較して器具を判別する器具判別部１１とを備えたものである。ここで、１２は台数判別手段、１３から１５はガス器具、１６は流量計測装置としてのガスメータ、１７は流路遮断弁、１８は操作部、１９はガス管路、２０は器具別流量算出手段である（例えば、特許文献２参照）。

上記流量計測装置によれば、計測された計測流量情報を記憶登録し、複数の器具の使用状況を判別することができるとともに、あらかじめどんな種類の器具（給湯器やガステーブルなど）であるかを登録しておけば、使用される器具も特定することができる。その際、立ち上がり流量の変化や絶対流量値が判断基準として利用されていた。
特開２００２−１７４５４２号公報 特開２００７−０２４７５０号公報

しかしながら、上記の構成においては、ガス器具が流体たるガスを使用開始した際の流量の立ち上がりの波形や、流量値そのものを用いて器具判別が行われている。従って、同一形状の立ち上がり波形や、同一の流量値の波形が得られた場合、器具の判別が困難になるという問題がある。また、器具の運転状態や、まして、器具使用とガス漏れの判別を行うことができるものではなかった。

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、流体の流量の
変化を利用することにより、流体を使用している器具もしくは漏れを高精度に判別する技術を提供することである。

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、流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部と、前記流量計測部で計測された計測流量値を記憶する流量情報記憶部と、前記計測流量値が変化した量に対応する計測流量値変化幅を、所定期間内において算出する計測流量値変化幅算出部と、前記計測流量値変化幅が所定の閾値以下であるか否かを判定することにより、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する器具判別部と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値及び積算流量値を算出する流量演算部と、ガス漏れの判別に用いる流量特性情報を保持する流量特性記憶部と、前記流量値を含む流量特性値と前記積算流量値とに基づき、前記流量特性情報によってガス漏れを判定する漏れ判定部とを備え、前記器具判別部の前記計測流量値変化幅が所定の閾値以下であって、かつ前記漏れ判定部が漏れと判定した総積算流量値が所定容量以上の場合に漏れと特定することを特徴としたものである。

本発明によれば、流体を使用する器具を、計測流量値の変化幅の観点から判別することが可能となり、器具判別等の新規な方法が提供される。また、本発明を既存の方法と組み合わせることにより、より精度の高い器具判別方法等が提供される。

さらに本発明の流量計測装置において、前記計測流量値変化幅が、前記流量計測部による計測毎に計測流量値が変化した量に対応する計測毎計測流量値変化幅とすることができ、前記器具判別部は、前記計測毎計測流量値変化幅が前記閾値以下である頻度に基づき、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する。

上記構成によれば、計測毎に計測流量値が変化した量を用いるため、器具判別等の新規な方法が提供されるとともに、より精度の高い器具判別方法等が提供される。

さらに本発明の流量計測装置において、前記計測流量値変化幅が、前記流量計測部による計測毎に計測流量値が変化した量に対応する計測毎計測流量値変化幅とすることができ、前記器具判別部は、前記閾値以下である前記計測毎計測流量値変化幅が連続して算出された回数に基づき、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する。

上記構成によっても、計測毎に計測流量値が変化した量を用いるため、器具判別等の新規な方法が提供されるとともに、より精度の高い器具判別方法等が提供される。

さらに本発明の流量計測装置において、前記計測流量値変化幅が、前記所定期間の全期間に渡って、前記計測流量値が変化した量に対応する全期間計測流量値変化幅とすることができ、前記器具判別部は、前記全期間計測流量値変化幅が前記閾値以下であるか否かに基づき、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する。

上記構成によれば、所定期間に渡って計測流量値が変化した量を用いるため、器具判別等の新規な方法が提供されるとともに、より精度の高い器具判別方法等が提供される。

さらに本発明の流量計測装置において、前記所定期間は、前記器具の動作開始から動作停止までの期間、または前記器具の動作開始から動作停止までの一部の期間に設定することができる。この一部の期間としては、前記器具の安定動作中の時間としてもよい。

上記構成によれば、器具の種類に応じて最適な流量計測の時間、タイミング等を選択することができる。

本発明によれば、器具判別および器具使用とガス漏れとの判別の新規な方法が提供されるとともに、より精度の高い器具判別方法、器具使用とガス漏れとの判別方法が提供される。

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。

（実施の形態１）
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１６のブロック図を示すものである。

図１においてガスメータ１６は、流路６と、超音波流量計７と、計測流量情報記憶部８と、計測流量値変化幅算出部９と、器具判別部１１と、流量演算部２３と、流量特性記憶部２４と、漏れ判別部２５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、器具別流量算出部２０を含む。

流量計測部である超音波流量計７は、流路６を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されて記述された対象データを記憶する。

計測流量値変化幅算出部９は、後述するように、計測流量情報記憶部８に記憶された対象データの計測流量値の変化に対応する変化幅（計測流量値変化幅）を算出する。後述するように、変化幅としては、１）超音波流量計７による計測毎に計測流量値が変化した量に対応する計測毎計測流量値変化幅や、２）所定期間の全期間に渡って、計測流量値が変化した量（絶対値変化量）に対応する全期間計測流量値変化幅等がある。

器具判別部１１は、後述するように、上述の変化幅が所定の閾値以下である頻度に基づいて、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する。器具別流量算出部２０は、器具別流量算出部２０により判別されたガス器具毎の流量を算出する。流量演算部２３は、前記超音波流量計７により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値及び積算流量値を算出する。流量特性記憶部２４は、ガス漏れの判別に用いる流量特性情報を保持する。漏れ判別部２５は、前記流量値を含む流量特性値と前記積算流量値とに基づき、前記流量特性情報によってガス漏れを判定する。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。

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、特に計測流量値変化幅算出部９、器具判別部１１の動作、作用を中心として説明する。

図２は、ガス器具の使用による、超音波流量計７によって計測されたガスメータ１６を流れるガスの流量の変化を概念的に示すグラフであり、流量は計測時間と対応付けられた対象データの形式で（すなわちこのグラフの形式で）、計測流量情報記憶部８に記憶される。例えば、超音波流量計７で計測された流量が、ゼロ流量から、所定流量の変化があった時、器具が１台動作したと判別する。そして、計測流量情報記憶部８は、この時の計測流量の時間変化を計測流量値として記憶を開始する。すなわち、計測流量情報記憶部８は、所定の計測時間間隔（例えば２秒間など）で計測された流量値を変化があった時を起点とする計測時間と対応付け、対象データとして記憶する。

図２に示される流量の波形は一般的にガス器具ごとに異なるものである。そこでこのような波形を基にガス器具を判別する方法が知られている。判別方法には種々のものがあるが、例えば、Ａの部分で示された流量の立ち上がりの波形や、Ｂで示されたガス器具の安定動作（対上がり動作後流量値がほぼ一定となる時期での動作）中の流量値そのものを用いてガス器具を判別する方法が知られている。しかしながら、ガス器具によっては、ほぼ同一形状の立ち上がり波形や、ほぼ同一の流量値の波形が得られる場合があり、このような場合、ガス器具の判別は困難となる。また、器具とほぼ同一流量のガス漏れがある場合、器具使用とガス漏れとの判別は困難となる。

本発明は、波形形状や流量値とは異なる点に注目している。すなわち、本発明のガスメータにおいては、ガスの流量値が変化した量である流量値の変化幅（計測流量値変化幅）に基づき、使用されているガス器具もしくは漏れを判別することとしている。以下、本実施形態では、図２のＣの部分、すなわち、ガス器具の安定動作中における変化幅（流量値の変化）を観察し、ガス器具もしくは漏れを判別する例を紹介する。

図３、図４は、超音波流量計７による計測毎に計測流量値が変化した量に対応する計測毎計測流量値変化幅を用いてガス器具を判別する例を示す。図３は、このような計測毎計測流量値変化幅が、（所定の閾値より）小さい例を示している。図４は、このような計測毎計測流量値変化幅が、（所定の閾値より）大きい例を示している。

図３（ａ）は、超音波流量計７による計測毎の計測時間と得られた計測流量値のグラフを示している。このような計測時間と計測流量値の組み合わせのデータ（対照データ）は、所定のメモリである計測流量情報記憶部８に記憶される。

計測流量値変化幅算出部９は、計測流量値が変化した量に対応する計測流量値変化幅を所定時間内において算出する。特に、本例では、計測流量値変化幅算出部９は、計測流量値変化幅として、超音波流量計７による計測毎に計測流量値が変化した量（計測毎計測流量値変化幅）を、Ｃで示された所定期間内において算出する。図３（ａ）において、計測毎計測流量値変化幅はΔｑ１、Δｑ２、・・・、Δｑｉである。

そして、器具判別部１１は、計測流量値変化幅が所定の閾値Δｑｍ以下であるか否かを判定する。本例では、器具判別部１１は、上記した計測毎計測流量値変化幅（Δｑ１、Δｑ２、・・・、Δｑｉ）が、所定の閾値Δｑｍ以下として、連続して計測流量値変化幅算出部９により算出された回数に基づき、である。閾値Δｑｍはガス器具毎に固有の変化幅として与えられるものであり、図示せぬメモリ（閾値記憶部）に記憶されている。

図３（ｂ）は、器具判別部１１が得る、所定の閾値Δｑｍより小である計測毎計測流量値変化幅が算出された連続回数を積算度数として示すグラフである。図３（ｂ）では、所定期間Ｃにおいて、５回連続して、計測毎計測流量値変化幅が閾値Δｑｍ以下であったことが示されている。（｜Δｑｉ｜＜Δｑｍ）。そして、器具判別部１１は、このように５回連続した閾値以下の計測毎計測流量値変化幅が得られた場合、使用しているガス器具（例えばファンヒータ）として判別する。

図４は図３と同様の図であるが、図４（ａ）に示すように、計測流量値変化幅算出部９によって算出された計測毎計測流量値変化幅Δｑ１’、Δｑ２’、・・・、Δｑｉ’が図３（ａ）のΔｑ１、Δｑ２、・・・、Δｑｉより大きい例、すなわちガス流量値の変動が大きい例を示す。計測毎計測流量値変化幅Δｑ１’、Δｑ２’、・・・、Δｑｉ’は総て閾値Δｑｍより大きいため（｜Δｑｉ｜≧Δｑｍ）、図４（ｂ）に示すように、積算度数は０のままである。そして、器具判別部１１は、このように、５回連続した閾値以上の計
測毎計測流量値変化幅が得られた場合、使用しているガス器具（例えば給湯器）として判別する。

図３、図４の例では、器具判別部１１は、閾値以下の計測毎計測流量値変化幅が得られた連続回数に基づき、使用ガス器具を判別することとしている。上記においては連続回数は５としたが、連続回数自体は任意である。なお、実際の器具の運転時間、すなわち所定時間は長く、図３と図４のケースが混在する場合もあるので、その場合は両者の割合で判断してもよい。

また、連続回数のみならず、他の指標を適用することも可能である。例えば器具判別部１１は、所定の閾値以下である計測毎計測流量値変化幅が出現する頻度に基づき、判別してもよい。例えば１０個の変化幅のうち６個が閾値以下ならばファンヒータ、２個だけが閾値以下の場合は給湯器、などのような指標を用いてもよい。

図５は、図３、図４の例とは異なり、ガス器具の安定動作中における計測流量値の、所定期間の全期間における変化した量（絶対的変化量）に対応する全期間計測流量値変化幅を用いる例である。すなわち、本例では所定期間Ｂの全部における計測流量値が計測流量情報記憶部８に記憶された後、総ての計測流量値の変化幅である全期間計測流量値変化幅Δｑが計測流量値変化幅算出部９によって算出される。

図５（ａ）のように、全期間計測流量値変化幅Δｑが所定の閾値Δｑｍより小さい場合、例えば器具判別部１１は、使用しているガス器具を特定のガス器具（例えばファンヒータ）として判別する。

一方、図５（ｂ）のように、全期間計測流量値変化幅Δｑが所定の閾値Δｑｍより大きい場合、例えば器具判別部１１は、使用しているガス器具を特定のガス器具（例えば給湯器）として判別する。

なお、実際の器具の運転時間、すなわち所定時間は長く、図５（ａ）、（ｂ）のケースが混在する場合もあるので、その場合は両者の割合で判断してもよい。

図３から図５の例では、変化幅を求める基礎となる計測流量値を取得する所定期間は、ガス器具の安定動作中の時間であるＣとした。しかしながら、所定期間としては、ガス器具の動作開始から動作停止までの他の一部の期間であってもよい。さらに、所定期間としては、ガス器具の動作開始から動作停止までの期間としてもよい。

上述の実施形態では、計測流量値変化幅を用いて使用ガス器具を判別することとしている。しかしながら、本発明を応用することにより、ガス器具の判別のみならず、ガス器具の使用とガス漏れを判別することも可能である。例えば、ガス器具が正常に燃焼している場合と、その器具とほぼ同じ流量のガス漏れが生じている場合とでは、図３と図４のように変化幅が変わることがある。また、図５の（ａ）と（ｂ）のように変化幅が変わることがある。このような変化幅の変動を捕捉することにより、ガス器具が使用されているのか、ガス漏れなのかを判断することが可能となる。一般的には変化幅の小さい場合が漏れに相当する。この場合、器具判別部１１が器具使用とガス漏れとの判別を行う。このような判別は、例えばガス漏れの保安検査に応用することができる。

なお、上述の実施形態では、器具判別部１１が得る、所定の閾値Δｑｍより小である計測毎計測流量値変化幅が算出された連続回数を積算度数としたが、所定の閾値Δｑｍ以上である計測毎計測流量値変化幅が算出された連続回数を積算度数としてもよい。

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。

なお、以上の発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装置でも、同様の効果が得られることは明白である。器具もしくは漏れ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、また、ガス漏れの場合は、通報、ガス遮断もしくはこれらの組合せ等の保安処理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、より器具もしくは漏れ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グルーピングに使用することができる。

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。

以上のように、本発明によれば流体を使用する器具を、流量値の変化幅の観点から判別することが可能となり、器具判別等の新たな方法を提供するとともに、より精度の高い器具判別方法等の基礎となる技術を提供する。

本発明の実施形態における流量計測装置のブロック図 ガス器具の流量の変化を概念的に示すグラフ ガス器具の安定動作中において、計測毎に得られる計測流量値の変化幅が、所定の閾値以下であるか否かを判別する概念図であり、流量値の変化幅が小さい場合の図 ガス器具の安定動作中において、計測毎に得られる計測流量値の変化幅が、所定の閾値以下であるか否かを判別する概念図であり、流量値の変化幅が大きい場合の図 ガス器具の安定動作中における計測流量値の所定時間の全期間における変化幅が、所定の閾値以下であるか否かを判別する概念図 従来の流量計測装置のブロック図 従来の他の流量計測装置のブロック図

符号の説明

１ ガス流量判定手段
２ 流量増加検出手段
３ 流量増減検出手段
４ 器具判定手段
５ 流量登録手段
６ 流路
７ 超音波流量計（流量計測部）
８ 計測流量情報記憶部
９ 計測流量値変化幅算出部
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
１８ 操作部
１９ ガス管路
２０ 器具別流量算出部
２１ 学習器具登録手段
２２ 器具流量情報記憶部
２３ 流量演算部
２４ 流量特性記憶部
２５ 漏れ判別部

Claims (10)

1. 流路に流れる流体の流量を計測する流量計測部と、
   前記流量計測部で計測された計測流量値を記憶する流量情報記憶部と、
   前記計測流量値が変化した量に対応する計測流量値変化幅を、所定期間内において算出する計測流量値変化幅算出部と、
   前記計測流量値変化幅が所定の閾値以下であるか否かを判定することにより、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する器具判別部と、
   前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値及び積算流量値を算出する流量演算部と、
   ガス漏れの判別に用いる流量特性情報を保持する流量特性記憶部と、
   前記流量値を含む流量特性値と前記積算流量値とに基づき、前記流量特性情報によってガス漏れを判定する漏れ判定部とを備え、
   前記器具判別部の前記計測流量値変化幅が所定の閾値以下であって、かつ前記漏れ判定部が漏れと判定した総積算流量値が所定容量以上の場合に漏れと特定することを特徴とした流量計測装置。
2. 請求項１記載の流量計測装置であって、前記計測流量値変化幅が、前記流量計測部による計測毎に計測流量値が変化した量に対応する計測毎計測流量値変化幅であり、前記器具判別部は、前記計測毎計測流量値変化幅が前記閾値以下である頻度に基づき、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する流量計測装置。
3. 請求項１記載の流量計測装置であって、前記計測流量値変化幅が、前記流量計測部による計測毎に計測流量値が変化した量に対応する計測毎計測流量値変化幅であり、前記器具判別部は、前記閾値以下である前記計測毎計測流量値変化幅が連続して算出された回数に基づき、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する流量計測装置。
4. 請求項１記載の流量計測装置であって、前記計測流量値変化幅が、前記所定期間の全期間に渡って、前記計測流量値が変化した量に対応する全期間計測流量値変化幅であり、前記器具判別部は、前記全期間計測流量値変化幅が前記閾値以下であるか否かに基づき、流体を使用する器具もしくは漏れを判別する流量計測装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載の流量計測装置であって、前記所定期間が、前記器具の動作開始から動作停止までの期間である流量計測装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項記載の流量計測装置であって、前記所定期間が、前記器具の動作開始から動作停止までの一部の期間である流量計測装置。
7. 請求項６記載の流量計測装置であって、前記一部の期間が、前記器具の安定動作中の時間である流量計測装置。
8. 流路に流れる流体の流量を計測するステップと、計測された計測流量値を記憶するステップと、前記計測流量値が変化した量に対応する計測流量値変化幅を、所定期間内において算出するステップと、前記計測流量値変化幅が所定の閾値以下であるか否かを判定することにより、流体を使用する器具もしくは漏れを判別するステップとを備える流量計測方法。
9. 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、計測された計測流量値を記憶するステップと、前記計測流量値が変化した量に対応する計測流量値変化幅を、所定期間内にお
   いて算出するステップと、前記計測流量値変化幅が所定の閾値以下であるか否かを判定することにより、流体を使用する器具もしくは漏れを判別するステップと、をコンピュータに実行させるプログラム。
10. 請求項１から９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。