JP2009128104A - 流量計測装置およびそのプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ガス器具が起動したときの流量を正確に算出し、起動したガス器具を正確に判別し、且つ、膨大な流量パターンを必要としない流量計測装置を提供する。
【解決手段】ガス流量を一定時間間隔Ｔで計測する流量計測手段５と、起動流量の登録値を予め記憶する器具起動情報記憶手段１６と、起動流量の実測値を流量計測手段５が計測するガス流量をもとに計算する計測流量演算手段１９と、起動流量の登録値と、実測値とを比較して実際に起動したガス器具を判別する器具判別手段１８とで構成される流量計測装置において、器具判別手段１８が特定のガス器具が動作したと判別した後、その特定のガス器具が停止した場合に、停止した時刻から所定時間が経過するまでの時間帯Ａと他の時間帯Ｂとで起動流量の実測値の計算方法が異なることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、都市ガスやＬＰガスのような可燃性ガスの瞬時流量値や積算流量値を計測するために用いられるガスメータのような流量計測装置に関するものである。

従来、この種の流量計測装置及びそのプログラムは、各家庭へのガス供給流路（計測流路）の入り口に、流量計測装置（ガスメータ）が取り付けられる。流量計測装置は、計測流路を通過するガス流量を計測し、計測したガス流量は定期的な請求ガス料金の算出に利用される。

かかる流量計測装置は、ガス流量の計測という基本的な機能に加えて、ガスを使用するガス器具を判別する器具判別機能を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。この器具判別機能によれば、ガスを使用するガス器具ごとにガス流量を算出することができるので、例えば、暖房用に使用したガスの料金を割り引くなど可能になり、ユーザへのサービスを多様化することができるとともに、ガス会社等はガスの使用量を高めるための販売戦略をとることができる。

図９は、前記従来のガスメータ（流量計測装置）を示すもので、計測流路に流れるガス流量を計測する流量計測手段１０１と、この流量計測手段１０１が計測するガス流量を記憶する流量記憶手段１０２と、流量計測手段１０１が計測するガス流量から現在ガスを使用しているガス器具を判別する器具判別手段１０３と、流量計測手段１０１が計測したガス流量を積算する流量積算手段１０４と、流量積算手段１０４が計算した値を表示する流量報知手段１０５と、各家庭で使用されるガス器具の総台数分について燃焼制御に伴って発生する一連のガス流量パターンを分割した部分流量パターンテーブル１０６と、複数種類のガス器具とそれに対応する部分流量パターンの組み合わせとを対応付けた器具テーブル１０７とで構成されている。

ここで、器具判別手段１０３は、検出したガス流量パターン（時間に対応する流量は波形）から各制御ステップを判定する制御ステップ判定モジュール１０３ａと、制御ステップ毎に分割されたガス流量パターンから部分流量パターンを抽出する部分流量パターン抽出モジュール１０３ｂと、その部分流量パターンを手がかりに、流量パターンテーブル１０６と器具テーブル１０７から一致するガス器具を抽出するマッチングモジュール１０３ｃとを有する。

上記構成によって、新たにガス器具の使用を開始した場合に、流量記憶手段１０２に使用開始時間とその後の流量計測手段１０１が計測する計測結果とを時間に対するガス流量の波形が特定可能にするために記憶する。

そして、制御ステップモジュール１０３ａが記憶されたガス流量の波形（ガス流量の時間変化）を解析し、このガス器具波形のどこからどこまでが燃焼制御のどの制御ステップに対応するか判定する。

更に、部分流量抽出モジュール１０３ｂが各このガス流量の波形を制御ステップ毎に分割し、分割された部分流量パターンの特徴データを抽出する。

最後にマッチングモジュール１０３ｃが抽出された特徴データと、流量パターンテーブル１０６に記憶される各制御ステップの流量パターンとを比較してマッチングするパター
ンを検索し、その３つの制御ステップの特徴データが流量パターンテーブル１０６とどのように一致するかによってガス器具使用を判別する。

ここでどのように一致するかの判別は、器具テーブル１０７使用して判別している。

これによって、現在使用しているガス器具を判別することができるので、この判別結果を利用してガス器具毎に最適な運転監視が行えるというものである。
特開２００３−１７９０２７号公報

しかしながら、前記従来のようにテーブルに登録される各種流量パターンとのマッチングの有無によって、動作しているガス器具を判別する構成では、次のような課題がある。

それは、同じガス器具を動作させた時の流量パターンは、ユーザが行う温度・動作設定や室温などによって若干異なる。

そのため、その差異に対応しつつガス器具の動作を逐次検知しようとすると、膨大にあるガス器具について、しかもその異なる点に対応した流量パターンを流量計測装置自身に記憶させておく必要がある。

これは、流量計測装置に記憶手段をたくさん搭載させることを意味し、流量計測装置の価格を上昇させてしまう要因になる。

図１０から図１２に流量計測装置の下流にガスオーブンを異なる動作設定で動作させた時に、流量計測手段１０１が計測するガス流量を示す。動作設定は、３５℃設定、１００℃設定、３００℃設定の３つである。

図１０が３５℃設定のガス流量の時間変化、図１１が１００℃設定のガス流量の時間変化、図１２が３００℃設定のガス流量の時間変化である。

図から理解できるように、動作設定を変えるとそのガス流量パターンも異なる。具体的には、ＯＮ（動作中）とＯＮの時間間隔やＯＮが継続する時間間隔等が異なる。

そのため、同じガス器具についても各設定にマッチングするパターンを予め準備する必要がある。設定は、例えば１０℃毎や５℃毎に設定できるので、各設定にマッチングするとは、それら設定に対応することを意味する。

なお、流量計測装置に記憶手段を搭載させることを回避するために、流量計測装置に外部サーバと通信するための通信手段を搭載してサーバから必要なデータを受信しながら検知しようとしても、ガス事業者若しくは、流量計測装置製造業者が前記外部サーバを構築・管理する必要があり、これも流量計測装置の価格を上昇させてしまう要因につながる。

また、同じ設定においても例えばオーバシュート（最大ガス流量値と流量が安定するガス流量値とが大きく異なること）が発生したりしなかったりするので、その波形にマッチングするパターンも予め準備する必要があり、膨大な記憶手段を必要とする。

そして、ガス器具は通常の家庭には、給湯器１台とガステーブル１台とガスファンヒータ２台とガスオーブン１台といった具合に複数台ある場合が多い。更に、同じ時刻に同時に起動するのは稀にしても、通常ユーザは、ガステーブルを使いながら、ガスオーブンも
使用するといった具体に、同じ時刻に複数台使用している場面が多い。

そのため、ガス器具動作中にオーブンが動作した時の流量パターン、オーブン動作中にガステーブルが動作した時の流量パターンといった具合にユーザが保有するガス器具の組み合わせに対応した流量パターンを考慮すると、ガス器具の種類、動作設定や室温などによる差異、組み合わせを考えると、流量パターンは膨大であり、膨大な記憶手段を必要とする。

このように、ガス器具を動作させるときの発生するガス流量パターンは、動作設定や動作環境、動作１回ごとのばらつきなどの影響を受けて流量パターンが膨大になり、たくさんの流量パターン記憶用の記憶手段を必要とする。

また一方で、ガス器具を起動させると起動直後の流量は、多少の変動があるもののオーバシュートがあったとしてもほぼ一定のガス流量（この流量を起動流量と呼ぶ）で安定する。例えば、ガスオーブンで言えば２３０[Ｌ/ｈ]近辺で一定になっていることが図１２をみると分かる。

ガス器具がガステーブルであっても、プッシュ式（ボタンをユーザが押下して着火するもの）であれば、着火直後に立ち消えにくくするために、ユーザが着火するために着火用のボタンを押下すると火力調節レバーが何処にあってもある程度大きいガスが流れるように火力調節レバーが自動で火力が最大の方向に動く機構になっている。

だから、ガステーブルの起動流量は最大ガス消費量に近いガス流量で安定したものになっている。ガス器具がファンヒータであっても、ファンヒータにはホットダッシュ機能（起動直後数分間は室温と無関係に最大ガス消費量でガスを消費し部屋を温める機能）を備えているので、ファンヒータの起動流量も最大ガス消費量に近いガス流量で安定したものになっている。

そのため、この起動流量の大きさでどのガス器具が動作したかある程度判別することができる。

しかし、ガス器具が起動した直後は、前述の実際にガス器具を動作させた時のガス流量の時間特性からも分かるように、オーバシュートがあったり、ガス流量が安定する部分がなかったり、短かったりするものがあるので、全ての場合において同じ方法で起動流量を求めていたのでは正確な起動流量を求めることが難しく、そうすると、起動したガス器具を誤って違うガス器具と判別する可能性が高くなってしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、膨大な流量パターンを必要としなくても自身の下流に接続されるガス器具の起動を判別する流量計測装置を提供する。そして更に、少なくとも短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返したり、ＯＮ時間が短かったりするガス器具が動作する可能性がある時間帯の起動流量の求める方法を異なるものとして動作しているガス器具を誤判別する確立を低くすることができる流量計測装置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、本発明の流量計測装置は、ガス流量を一定時間間隔Ｔで計測する流量計測手段と、ガス器具起動時の起動ガス流量の登録値を予め記憶する器具起動情報記憶手段と、前記起動流量の実測値を前記流量計測手段が計測するガス流量をもとに計算する流量演算手段と、前記起動ガス流量の登録値と、実測値とを比較して実際に起動したガス器具を判別する器具判別手段とで構成される流量計測装置において、前記
器具判別手段が特定のガス器具が動作したと判別した後、前記特定のガス器具が停止した場合に、停止した時刻から所定時間が経過するまでの時間帯Ａと他の時間帯Ｂとで前記流量演算手段が行う前記起動流量の実測値の計算方法が異なることを特徴とするとしたものである。

これによって、起動流量で起動したガス器具を特定することで膨大な流量パターンを必要としなくても自身の下流に接続されるガス器具の起動を判別できるとともに、少なくとも短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返したり、ＯＮ時間が短かったりするガス器具が動作する可能性がある時間帯の起動流量の求める方法を他の時間帯と異なる方法にすることで、動作しているガス器具を誤判別する確率を低くすることができる。

なお、時間帯Ａでの前記起動流量の実測値の計算方法を時間帯Ｂで適用しないのは、オーバシュートがあるガス器具があったりするので、ガス流量が安定した時のガス流量を起動流量としたほうが精度よく起動した器具を判別することができるからである。

本発明の流量計測装置は、膨大な流量パターンを必要としなくても自身の下流に接続されるガス器具の起動を判別できるとともに、少なくとも短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返したり、ＯＮ時間が短かったりするガス器具が動作する可能性がある時間帯の起動流量の求める方法を他の時間帯と異なる方法にすることで、動作しているガス器具を誤判別する確率を低くすることができる。

第１の発明は、ガス流量を一定時間間隔Ｔで計測する流量計測手段と、ガス器具起動時の起動ガス流量の登録値を予め記憶する器具起動情報記憶手段と、前記起動ガス流量の実測値を前記流量計測手段が計測するガス流量をもとに計算する流量演算手段と、前記起動ガス流量の登録値と、実測値とを比較して実際に起動したガス器具を判別する器具判別手段とで構成される流量計測装置において、前記器具判別手段が特定のガス器具が動作したと判別した後、前記特定のガス器具が停止した場合に、停止した時刻から所定時間が経過するまでの時間帯Ａと他の時間帯Ｂとで前記流量演算手段が行う前記起動流量の実測値の計算方法が異なることを特徴とするものである。

これによって、起動流量で起動したガス器具を特定することで膨大な流量パターンを必要としなくても自身の下流に接続されるガス器具の起動を判別できるとともに、少なくとも短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返したり、ＯＮ時間が短かったりするガス器具が動作する可能性がある時間帯の起動流量の求める方法を他の時間帯と異なる方法にすることで、動作しているガス器具を誤判別する確率を低くすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の流量計測装置の前記流量演算手段が、前記特定のガス器具の動作時間によって前記所定時間を変更することにより、例えばガス器具がガスオーブンだった場合に、最初の庫内温度はほぼ室温で設定温度との差が大きいなので、設定温度が高ければ長時間温めないといけないし、その設定温度を維持するためには頻繁にＯＮ状態になっていないといけない。特に一番初めの動作では長くＯＮ状態になっていないといけない。

逆に設定温度が低ければ、最初の庫内温度と設定温度との差が小さいので、設定温度が高いときより短時間の温めで済し、温度維持のための再加熱も頻繁に行う必要がない。

だから、一番初めの動作時間が長さによって前記時間帯Ａを決めることによって、時間帯Ａを最適な時間に設定することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の流量計測装置の前記流量演算手段とは、前記流量計測手段から出力される流量値と所定の時間Ｎ前の差分値を前記計測の度に計算する第１の演算手段と、前記差分値が予め定めた正の閾値より大きくなった時刻ａより前記時間Ｎ前の流量Ｑａとその後前記差分値の絶対値が前記正の閾値より小さくなった時刻ｂの流量Ｑｂとの流量差（Ｑｂ−Ｑａ）を前記起動流量の実測値として計算する第２の演算手段とで構成され、前記時間帯Ａと前記時間帯Ｂとの前記実測値の計算方法の違いとは、前記所定の時間Ｎが異なることであることにより、ガス流量安定が長時間持続されればされるほど、ガス器具が完全に起動したという確率が高くなり、起動流量をより確実に求めることができる。

逆に、短いとガス器具には緩点火して起動するものもあるので、ガス流量がその点火に最適なガス流量値（起動の途中）である時のガス流量を起動流量としてしまう可能性が高くなる。

そうすると、誤った起動流量で動作したガス器具を判別することになるので、誤判別してしまう。

なお緩点火とは、点火時に最大のガス流量（消費量）よりも小さい点火に最適なガス流量にある所定の時間なったあとに、最大のガス流量（起動流量）になる点火方法である。

しかし、特定のガス器具の中には、短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すものがあり、そういうガス器具について他のガス器具と同じ時間流量の安定を待っていたのでは、ガス器具がＯＦＦしてしまう可能性がある。

だから、前記のようなガス器具が動作する可能性がある時間帯だけガス流量が安定する時間を短くすることで安定時間が短いガス器具にも対応することができ、そのときの起動ガス流量を使って起動したガス器具を判別することができる。

第４の発明は、特に、第１から第３の発明の流量計測装置の前記流量演算手段とは、前記第１の演算手段と、前記第２の演算手段とで構成され、前記時間帯Ａと前記時間帯Ｂとの前記実測値の計算方法の違いとは、前記正の閾値の大きさが異なることであることにより、前記流量計測手段は、前記一定時間間隔Ｔで前期流量計測装置に流れるガスの瞬時流量を計測するので、この時間間隔の影響を受ける場合があり、それに対処できることである。

例えばガス流量が安定する時間が前記一定時間間隔Ｔより若干長い場合を例にする。この時、安定する時間の中に２回前記流量計測手段による計測が行われる場合もあれば、安定する直前（ガス流量が安定するガス流量値より若干小さい値）で１回計測が行われて安定している時間の計測は１回のみの場合もある。

この後者の場合に対応するために、短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すガス器具が動作する可能性のある時間帯には、前記正の閾値を他の時間帯より大きくすることによって、安定時間が短いガス器具にも対応することができ、そのときの起動流量を使って起動したガス器具を判別することができる。

第５の発明は、特に、第３または第４の流量計測装置の前記第２の演算手段は、時間帯Ａにおける前記流量差（Ｑｂ−Ｑａ）が０に近い場合には、時刻ａから時刻ｂの間における前記計測流量とＱａとの差の中で一番大きいものを前記起動流量の実測値とすることにより、安定時間が前記一定時間間隔Ｔより短かった場合や無い場合に起動流量を求め、そ
のガス流量を元に起動したガス器具を判別できることである。

第６の発明は、特に、第１から第５の発明の流量計測装置の下流に接続される前記ガス器具とは、短時間でＯＮ（起動）とＯＦＦ（停止）を繰り返すことで調理若しくは暖房を行うガス器具であることにより、ガス器具を限定することによって、例えば、ガステーブルなどはユーザによっていかようにでも起動・停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を操作することができるので、ユーザの特殊な使われ方によって、誤ったガス器具が起動したと判断する確率を低下することができる。

第７の発明は、請求項第１から６の何れか１項に記載の流量計測装置の流量計測手段は、瞬時流量計測手段としての超音波流量計を用いた構成により流量が変化した瞬間に器具判別動作や学習動作を作動させることができ、細かく流量変化を捉えることで器具判別精度を向上することができる。

第８の発明は、請求項第１から７の何れか１項に記載の流量計測装置の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムとすることにより、パソコンなどで容易に実現することができ、そのプログラムを記録した記録媒体を用いることでソフトウェアを各利用者の家庭でインストールする作業も容易になる。

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、この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において、流量計測装置１の内部には、複数のガス器具Ａ，Ｂ，Ｃ（例えば、ファンヒータ、ガステーブル、ストーブ、ガスオーブン）に対してガス供給を行うための計測流路２が配設されている。

この計測流路２には、主に異常時に計測流路自身を遮断するガス遮断弁３と、ユーザに対して視覚的な報知を行う表示部４と、計測流路に流れるガス流量を検出する流量計測手段５が配置されている。

また、流量計測手段４の出力を入力するとともに、ガス遮断弁３を制御するコントロール部６が設けられている。

そして、コントロール部６は、ＣＰＵ（中央処理装置）７、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）８、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）９、および入出力ポート１０を備え、これらは互いにバス１１によって接続されている。

入出力ポート１０には、流量計測手段５と、ガス遮断弁３を駆動する駆動回路１２と表示部４を駆動する駆動回路１３が接続されている。

このコントロール部６では、ＣＰＵ７がＲＡＭ９をワーキングエリアとして、ＲＯＭ８に格納されてプログラムを実行することによって、流量計測装置１としての機能を実現するようになっている。

ここで、流量計測手段５の動作について図２を用いて説明する。

図２において、計測流路２は矩形断面を持っており、ガスの流れる方向と直角方向にある壁面には計測流路２を挟んで一対の超音波送受信器１４、１５が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。つまり、超音波送受信器１４、１５間を伝搬
する超音波が計測流路２を斜めに横切るように設定されている。

超音波送受信器４、５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との超音波の伝搬時間差を一定間隔おいて測定し、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。

算出式を下記に示す。

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、計測ポイントの時刻Ｔでの流速Ｖは
Ｖ＝（Ｌ／２cosφ）(（１／ｔ１）−（１／ｔ２）) （１）
である。

更に、流速を計測するポイントによって計測流路２に流れるガスは突発的に変化するので、流路全体からみた流速よりも大きかったり、小さかったりする場合があり、その影響を小さくするために前回計測した流速Ｖ'との平均を計測流速としている。

なお、流量計測手段５に関しては、超音波方式の計測手段を使用しているが、他の流量計測方式、例えば、フル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。

本実施の形態における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が、例えば２秒間隔の計測を行っている。

更に、時間間隔を小さくすることは測定原理上可能であるが、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、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、流量変化の差分値を見て動作しているガス器具を判別することが困難になり、コストや器具判別の性能面からバランスの良い時間として本実施の形態では２秒間隔で計測を行っている。

図３は、実施の形態１における流量計測装置１の機能を示すものである。この図で示すように、本実施の形態の流量計測装置１は、先ずガス流量を計測する流量計測手段５と、少なくとも起動判別を行うために予め登録しておく各種器具情報を記憶する器具情報記憶手段１６と、流量計測手段５が計測する計測流量の履歴を記憶する計測流量履歴記憶手段１７と、少なくともガス器具が使用された場合にそのガス器具を特定する器具判別手段１８と、計測流量に流量変化が発生しているか監視するとともに、器具判別手段１８が判別を行うために必要な各種情報を計測流量履歴情報から算出する流量演算手段１９とを備えている。

流量計測手段５は、流量計測部とコントロール部６によって実現される。そして、流量計測手段５は、２秒毎に計測する計測流路２に流れるガス流量を計測流量履歴記憶手段１７に記憶する。

計測流量履歴記憶手段１７は、ＲＡＭ９によって実現され、器具判別手段１８が動作し
ているガス器具を特定できるために計測したガス流量を履歴情報として数分間分記憶している。

なお、本実施の形態において計測流量履歴記憶手段１７は、３０秒前まで履歴情報として計測したガス流量を記憶している。

器具情報記憶手段１６は、ＲＡＭ９によって実現され、図４に示すように器具を起動したときのガス流量、すなわち起動ガス流量と制御パターンとが器具毎に登録値として記憶する。

なお、起動ガス流量（登録値）は、ガス器具の起動判別に用いる情報なので、器具起動情報記憶手段１６ａに記憶され、制御パターンはガス器具の制御判別に用いる情報なので、器具制御情報記憶手段１６ｂに記憶されるものとする。

この情報は、ガス事業者が事前に端末等を使用して登録するなどして器具情報記憶手段１６に記憶させておくものとする。

また、制御パターンの急・緩とは、本実施の形態においていえば、流量変化が発生している期間において８秒以上連続して制御によるガス流量変化が発生する（８秒以上連続して前回の計測ガス流量値と現計測ガス流量値の差（絶対値）が３[Ｌ／ｈ]以上である）パターンは「緩」で、８秒未満でガス流量変化が終了するパターンは「急」とする。８秒は、変更可能とする。

そして、図１０から図１２のようにＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことで温度調節を行う器具については、「ＯＮ／ＯＦＦ」とする。

ただし、対象としている期間における全ての第１の演算手段（後述）が算出する差分値が８０[Ｌ／ｈ]未満である場合に限定する。

この８０[Ｌ／ｈ]という境界値は、可変で５０[Ｌ／ｈ]、６０[Ｌ／ｈ]、７０[Ｌ／ｈ]、１００[Ｌ／ｈ]などユーザ毎に保有しているガス器具の組み合わせによって設定可能であるものとする。

流量演算手段１９は、第１の演算手段１９ａと第２の演算手段１９ｂとで構成され、両者は、コントロール部６によって実現される。

第１の演算手段１９ａとは、計測流量履歴記憶手段１７を参照して、現在の流量値と２回（４秒）前の計測流量値との差分を計算する演算手段である。

第２の演算手段１９ｂとは、計測流量履歴記憶手段１７を参照して第１の演算手段１９ａが計算する差分値が予め定めた正の閾値より大きくなった時刻ａより４秒前の計測流量Ｑａと、時刻ａ後、第１の演算手段１９ａが計算する差分値の絶対値が前記した正の閾値より小さくなった時刻ｂの計測流量Ｑｂとの流量差（Ｑｂ−Ｑａ）を起動流量の実測値として計算する処理部である。

器具判別手段１８は、第１の演算手段１９ａが算出する差分値の絶対値が予め定めた閾値（例えば、３[Ｌ／ｈ]）以上になった場合に流量変化が発生したと判別し、同差分値の絶対値が３[Ｌ／ｈ]未満になると流量変化が収束したと判別し、この流量変化を発生させたガス器具を特定するものである。

そして、起動判別手段１８ａと制御判別手段（図示せず）と停止判別手段（図示せず）とで構成される。これら手段は、コントロール部６によって実現される。

起動判別手段１８ａは、第２の演算手段１９ｂが計算する起動流量の実測値との流量差を器具起動情報記憶手段１６ａに登録される起動流量の登録値と比較して、例えば、両者が±５[Ｌ／ｈ]の誤差であるもの（複数ある場合は、最も近いもの）を対象としている流量変化がガス器具の起動によるものだと判別する。

なお、誤差を考慮する理由は、外気温や使用されるガス器具の台数などに計測流路２でのガス圧が若干変化するためである。

次に図５にファンヒータを動作させた時の流量計測手段５が計測するガス流量の時間特性を示す。

図５から分かるように起動直後はホットダッシュ機能によってある一定のガス流量が流れ（起動ガス流量が一定である期間があって）、その後外気温と動作設定によってガス流量（時間特性）が変化する１３０[Ｌ／ｈ]くらいから４０[Ｌ／ｈ]辺りまである程度長いの時間（７０秒目から１１６秒目までの間）をかけながらガス流量が変化している。

なお、この流量変化発生するタイミングは外気温・動作設定によって変わるので、流量変化が発生するタイミングを予め推測できるものではない。

更に、図６にガステーブルを動作させた時の流量計測手段５が計測するガス流量の時間特性である。

この時ガステーブルを着火後、火力調節レバーを「強」→「中」→「弱」→「中」→「強」→「弱」→「強」と変化させている。

図６から分かるように火力調節レバーによってユーザはいかようにもユーザがガス流量を変化させることができるとともに、その制御のタイミングも変えることができる。

そして、ファンヒータの場合と異なり、ユーザが火力調節レバーを操作することによってガス流量変化が発生するので比較的短時間にガス流量が変化していることがわかる。

なお、プッシュ式のガステーブルの多くは、着火直後に立ち消えにくくするために、ユーザが着火するために着火用のボタンを押下すると火力調節レバーが何処にあってもある程度大きいガスが流れるように火力調節レバーが自動で火力が最大の方向に動く機構になっている。

だから、ガステーブルの着火直後は最大ガス消費量に近い起動流量になっている。

そして、本実施の形態における流量計測装置の動作について説明する。ここでは、図７のフローチャートを用いて説明する。

本実施の形態では、図１１に示すガスオーブンを１００℃設定で動作させるものとする。時刻０[ｓ]の時点から始まるものとする。

なお、後述する特定のガス器具とは本実施の形態においてはガスオーブンのことをいう。また、特定のガス器具は、ガスオーブンに限定するものでなく、床暖房であってもよく、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返しながら設定温度に対象物（庫内やパネル）を温めるガス器具を
指し示すものとする。

先ず、流量計測手段５が計測流路２に流れるガス流量を２秒おきに計測する（Ｓ７０１）。また、ガスグリルが起動するまでは、流量変化は発生していないので、流量変化が発生するまで何もしないで次の計測する時間まで待機する。

そして、ガスオーブンが動作を始めて第１の演算手段１９ａが計算する４秒前の計測流量との差分値が３[Ｌ／ｈ]以上になることで流量変化を検知すると（Ｓ７０２）、ガス流量が安定するまで待機する（Ｓ７０８）。

ガス流量が安定するとは、時間帯Ａでは２秒前の計測流量との差分値が３[Ｌ／ｈ]未満になると安定したと見なし、時間帝Ａ以外の時間帯（時間帯Ｂ）では、４秒前の計測流量との差分値が３[Ｌ／ｈ]未満になると安定したと見なす。

時間帯Ａとは、特定のガス器具であるガスオーブンをユーザが動作させて初めてＯＮ状態（ガスが流れる状態）になった時のＯＮ状態継続時間（動作時間）により時間帯Ａの長さが決まる。

図８に動作時間と時間帯Ａの長さとの対応を示すテーブルを示す。このテーブルのことを本実施の形態では、時間帯決定テーブルと呼ぶ。

そして、時間帯Ａの起点は、ガスオーブンがＯＦＦ状態になった点から始まる。

ガスオーブンは、図１１に示すようにユーザがガスオーブンを動作させると自身の制御によってＯＮ／ＯＦＦする。そのため、時間帯Ａの起点はＯＦＦになった各々の時点である。

ただし、時間帯Ａの長さは、ユーザが動作させて初めてＯＮ状態（ガスが流れる状態）になった時のＯＮ状態継続時間によってのみ決定される。

つまり、ユーザがガスオーブンを手動でＯＦＦするか調理が終了するなど行うことによって、定義された時間帯Ａ内にガスオーブンの起動流量を検出しなかった時点で初期化される。

なお初期化とは、時間帯Ａが無い状態（全てが時間帯Ｂ）であることをさし、ガスオーブンの動作がないと流量計測装置１が認識するということである。

流量変化を検知すると（Ｓ７０２）、特定のガス器具（ガスオーブン）の初めてＯＮ状態になった時のＯＮ状態継続時間（動作時間）を参照し（Ｓ７０３）、そして、時間帯決定テーブルを参照する（Ｓ７０４）。

今の場合では、ガスオーブンは動作していなかったので時間帯は時間帯Ｂに決定する。そして時間帯が時間帯Ｂであるので（Ｓ７０５）、安定条件を４秒安定と決定する（Ｓ７０７）。

計測流量に流量変化が発生してからステップＳ７０７で決めた安定条件が成立するまでは次の流量計測まで何もしないで（Ｓ７０８）、安定条件が成立すると第２の演算手段１０３ｂが計算する（Ｓ７０９）。

それから、起動判別手段１８ａは、起動流量の実測値と器具起動情報記憶手段１６ａに
予め登録されている起動流量と比較して、起動した可能性があるガス器具を判別する（Ｓ７１０）。

本実施の形態では、起動流量の実測値は、２３０[Ｌ／ｈ]付近であるので、ガスオーブンが起動したと判別する。

そして、時間帯Ｂでガスオーブンが起動したと判別したので、ＯＮ状態が継続した時間を流量計測装置は記憶しておく。なおこの時間は、本実施の形態では２分とする。

その後、ガスオーブンがＯＮ状態になる流量変化が生じた場合には（Ｓ７０２）、特定のガス器具であるガスオーブンの動作時間（２分）を参照して、時間帯決定テーブルを参照し（Ｓ７０４）、時間帯Ａの長さ（１分）を決定する。

本実施の形態では、対象としている流量変化は、前回のガスオーブンの停止時点から約３０秒後に発生しているので、流量変化が発生した時点は時間帯Ａにあると見なすことができる（Ｓ７０５）。そうすると、安定条件を２秒安定と決定する（Ｓ７０６）。

計測流量に流量変化が発生してからステップＳ７０６で決めた安定条件が成立するまでは次の流量計測まで何もしないで（Ｓ７０８）、安定条件が成立すると第２の演算手段１９ｂが計算する（Ｓ７０９）。

それから、起動判別手段１８ａは、起動流量の実測値と器具起動情報記憶手段１６ａに予め登録されている起動流量と比較して、起動した可能性があるガス器具を判別する（Ｓ７１０）。

なお、本実施の形態においては、安定条件を時間帯Ａでは２秒前の計測流量と現在の計測流量との差分値の絶対値が３[Ｌ/ｈ]未満になることとし、時間帯Ｂでは４秒前の計測流量と現在の計測流量との差分値の絶対値が３[Ｌ/ｈ]未満になることとした。

但し、ガス流量が安定している時間の長さを変えてもよい。また、時間帯Ａでは４秒前の計測流量と現在の計測流量との差分値の絶対値が６[Ｌ/ｈ]未満になることとし、時間帯Ｂでは４秒前の計測流量と現在の計測流量との差分値の絶対値が３[Ｌ/ｈ]未満になることとするように差分値の大きさを変更するようにしても構わない。

そして、更に図１０のガスオーブンの３５℃設定に対応するために、次のように第２の演算手段１９ｂがある条件が成立するときにのみ以下のように起動流量を再計算するようにしてもよい。

ある条件とは、時間帯Ａで流量変化が発生して、且つ、決定された安定条件で算出した起動流量がほぼ０[Ｌ／ｈ]である場合のことである。

その場合において、発生した流量変化の過程において最も大きいガス流量値と流量変化発生直前のガス流量の流量差を起動流量として再計算する。

これによって、安定する流量が無い程短い間にＯＮ／ＯＦＦする場合にも対応することができる。

なお、起動時のガス流量変化にオーバシュートをともなうガス器具があるので、この方法は、短時間でＯＮ／ＯＦＦするガス器具以外には効果的ではない。

以上のように、本実施の形態においては、ガス器具が起動したときに消費する起動ガス流量によって動作したガス器具を判別することによって、膨大な流量パターンを必要としなくても自身の下流に接続され、且つ、ユーザによって使用された（起動した）ガス器具を判別できる。

また、短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことによって制御対象物の温度をコントロールするガス器具は、動作設定によって流量パターンも様々で、且つ、流量が安定している時間が短い。そのため、ＯＮ時間が短かったりするガス器具が動作する可能性がある時間帯の起動流量の求める方法を他の時間帯と異なる方法にすることで、オーバシュートがあるガス器具の特性を考慮し、更に、ＯＮ時間の短いガス器具の特性にも対応して起動ガス流量を算出することができる。

これによって、動作しているガス器具を誤判別する確率を低くすることができる。

以上で説明した手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバ等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。

プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信したりすることで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以上のように、本発明にかかる流量計測装置及びそのプログラムは、ガスメータの下流に接続されたガス器具が各時刻におけるガス使用量（流量）の計算を精度よく行うことができる。そのため、ガス器具と特定できない場合にはガス漏れ等の可能性を疑うことができ、結果的にはガス器具が適正に使用されているか監視することにつながる。つまりはガス使用者に対しての保安サービス等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における流量計測装置の構成図 本発明の実施の形態１における流量計測手段の構成図 本発明の実施の形態１における流量計測装置の機能ブロック図 本発明の実施の形態１における器具情報記憶手段に記憶される情報を示す図 本発明の実施の形態１におけるファンヒータ動作時に流れるガス流量の時間特性を示す図 本発明の実施の形態１におけるガステーブル動作時に流れるガス流量の時間特性を示す図 本発明の実施の形態１における流量計測装置のフローチャート 本発明の実施の形態１における時間帯決定テーブルの内容を示す図 従来の流量計測装置の構成図 ガスオーブン動作時（３５℃設定）に流れるガス流量の時間特性を示す図 ガスオーブン動作時（１００℃設定）に流れるガス流量の時間特性を示す図 ガスオーブン動作時（３００℃設定）に流れるガス流量の時間特性を示す図

符号の説明

１ 流量計測装置
５ 流量計測手段
１８ 器具判別手段
１８ａ 起動判別手段
１６ 器具情報記憶手段
１６ａ 器具起動情報記憶手段
１９ 流量演算手段
１９ａ 第１の演算手段
１９ｂ 第２の演算手段

Claims (8)

1. ガス流量を一定時間間隔Ｔで計測する流量計測手段と、ガス器具起動時の起動ガス流量の登録値を予め記憶する器具起動情報記憶手段と、前記起動ガス流量の実測値を前記流量計測手段が計測するガス流量をもとに計算する計測流量演算手段と、前記起動ガス流量の登録値と、実測値とを比較して実際に起動したガス器具を判別する器具判別手段とで構成される流量計測装置において、前記器具判別手段が特定のガス器具が動作したと判別した後、前記特定のガス器具が停止した場合に、停止した時刻から所定時間が経過するまでの時間帯Ａと他の時間帯Ｂとで前記流量演算手段が行う前記起動ガス流量の実測値の計算方法が異なることを特徴とする流量計測装置。
2. 流量演算手段は、特定のガス器具の動作時間によって所定時間を変更するようにした請求項１に記載の流量計測装置。
3. 流量演算手段とは、前記流量計測手段から出力される流量値と所定の時間Ｎ前の差分値を前記計測の度に計算するようにした第１の演算手段と、前記差分値が予め定めた正の閾値より大きくなった時刻ａより前記時間Ｎ前の流量Ｑａとその後前記差分値の絶対値が前記正の閾値より小さくなった時刻ｂの流量Ｑｂとの流量差（Ｑｂ−Ｑａ）を前記起動流量の実測値として計算する第２の演算手段とで構成され、前記時間帯Ａと前記時間帯Ｂとの前記実測値の計算方法の違いとは、前記所定の時間Ｎが異なることである請求項１または２に記載の流量計測装置。
4. 流量演算手段とは、第１の演算手段と、第２の演算手段とで構成され、前記時間帯Ａと前記時間帯Ｂとの実測値の計算方法の違いとは、前記正の閾値の大きさが異なることである請求項１から３の何れか１項に記載の流量計測装置。
5. 第２の演算手段は、時間帯Ａにおける前記流量差（Ｑｂ−Ｑａ）が０に近い場合には、時刻ａから時刻ｂの間における前記計測流量と時間Ｎ前の流量Ｑａとの差の中で一番大きいものを前記起動ガス流量の実測値とする請求項３または４に記載の流量計測装置。
6. ガス器具とは、短時間でＯＮ（起動）とＯＦＦ（停止）を繰り返すことで調理若しくは暖房を行うガス器具である請求項１記載の流量計測装置。
7. 流量計測手段は、超音波流量計を用いた請求項１に記載の流量計測装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の流量計測装置の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラム。

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