JP2017172974A - 流量測定装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流量変化が小さいガス器具の使用によるガスの流量変化を適切に検出することができる流量測定装置を提供する。【解決手段】流量測定装置１０は、流路１１に流れるガスの流量を所定の第１時間毎に計測する計測部１６と、所定の第２時間、離れた２つの流量の変化量を演算する第１演算部１９と、第２時間中における流量の変化率を演算する第２演算部２０と、流量の変化量が第１閾値以上であり、かつ、流量の変化率が第２閾値以上であるときに流量が変化したと判定する判定部２１と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、流路に流れるガスの流量を計測し、この流量の変化を検出する流量測定装置およびその運転方法に関する。

従来、ガスメータは、ガスの流量が所定の時間に亘って継続してほぼ一定であるときに、ガス漏洩などの異常が発生したとしてガスの流路を遮断する安全機能を備えている。この安全機能では、たとえば、ガスの流量を計測し、流量が増加すると、ガス器具の使用が開始されたと判定する。そして、その時点からの経過時間をガスの使用時間として計測し、ガスの使用時間が過度に長くなると、ガス漏れの疑いがあるとしてガス流路を遮断する。

また、計測したガスの流量から流量の変化率および／または変化量を求め、ガスの流量変化を監視する。たとえば、ガスの流量の変化率が３％以上である、または、ガスの流量の差が５１．８２Ｌ／ｈ以上であると、使用者の意図に応じたガスの流量変化があったと判定する。そして、計測していたガスの使用時間をリセットした上、ガスの使用時間の計測を再度、開始する。これにより、使用者の意図に反したガス流路の遮断が行われず、ガス器具の運転が継続される。

しかしながら、燃料電池など流量変化が小さいガス器具では、流量の変化量および変化率が小さい。このため、ガス器具が正常に運転されていても、そのガスの流量変化をガスメータは検知することができない。よって、ガスの使用時間がリセットされずに所定の時間に達し、使用者の意図に反してガス流路が遮断されてしまう。

このような不具合に対応するものとして、たとえば、特許文献１のガス遮断装置が知られている。このガス遮断装置では、予め設定されたしきい値として比例制御器具の流量変化の最低レベルを表す流量変化最低値（３０Ｌ／ｈ）を用いている。これにより、平均流量が変化前の流量から当該流量変化最低値以上変化した場合、流量変化を検出する。そして、この流量変化の回数をカウントし、これが予め設定された所定の回数に達した場合、実質的な流量変化ありと判定する。そして、継続時間計測用のタイマをリセットすることにより、継続時間計測のスタートポイントを更新し、ガス流路の遮断を回避している。

特開２００９−２９９９３１号公報

しかしながら、通常、ガスメータが設けられている測定対象のガス需要家へのガスの流路は、隣家などのガス需要家へのガスの流路とも接続されている。このため、他のガス需要家に供給されるガスの流量の変化を受けて、測定対象のガス需要家に供給されるガスの流量に脈動が発生する。この脈動によってガスメータが計測するガスの流量が変動してしまう。このため、特許文献１のように、流量変化のしきい値を下げただけでは、脈動によるガスの流量変化の影響により、流量変化が小さいガス器具の使用によるガスの流量変化を適切に検出することができない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、流量変化が小さいガス器具の使用によるガスの流量変化を適切に検出することができる流量測定装置およびその運転方法を提供することを目的としている。

本発明のある態様に係る流量測定装置は、流路に流れるガスの流量を所定の第１時間毎に計測する計測部と、所定の第２時間、離れて計測された２つの前記流量の差である対象流量差を演算する第１演算部と、前記第２時間中の前記流量の変化率である対象変化率を演算する第２演算部と、前記対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が第２閾値以上であるときに、前記流量が変化したと判定する判定部と、を備えている。

この流量測定装置では、前記計測部により計測された流量を蓄積する記憶部をさらに備え、前記第１演算部は、第１時点における前記流量の平均値である第１平均流量と、前記第１時点から前記第２時間前の第２時点における前記流量の平均値である第２平均流量との差を、前記対象流量差として求めてもよい。

また、流量測定装置では、前記第２演算部は、前記第１時点と前記第２時点との間の第３時点における前記流量の平均値と、前記第３時点と前記第２時点との間の第４時点における前記流量の平均値とを用いた、前記第３時点と前記第４時点との間の流量の変化率を、前記対象変化率として求め、前記判定部は、前記対象流量差が前記第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が前記第２閾値以上である、と連続で判定された回数が所定の複数回に達したときに、前記流量が変化したと判定してもよい。

流量測定装置では、前記第２演算部は、前記第１時点と前記第２時点との間の第５時点における前記流量の変化率を、前記対象変化率として求め、前記判定部は、前記対象流量差が前記第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が前記第２閾値以上である、と連続で判定された回数が所定の複数回に達したときに、前記流量が変化したと判定してもよい。

流量測定装置では、前記第２演算部は、前記第２時間中の所定の期間に複数の前記対象変化率を演算し、前記判定部は、前記対象流量差が前記第１閾値以上であり、かつ、複数の前記対象変化率のうち連続して前記第２閾値以上である前記対象変化率が所定の複数回に達したときに、前記流量が変化したと判定してもよい。

さらに、流量測定装置では、前記第１時点は、前記判定部が判定する時点より所定の時間遡った時点であってもよい。流量測定装置では、前記第１平均流量が第５閾値以上であり、かつ、前記第２平均流量が第６閾値未満であるときに前記判定部は判定してもよい。

流量測定装置は、前記計測部により計測された流量が０から増加した時、または、前記判定部により前記流量が変化した判定された時からの経過時間を計測するタイマと、前記経過時間が第７閾値に達したときに前記流路を遮断する遮断部と、を備え、前記経過時間は、前記判定部により前記流量が変化したと判定した時にリセットされてもよい。

流量測定装置は、前記判定部とは別に、前記流量の変化を検出する検出部をさらに備え、前記流量が０であるとき、または、前記検出部により前記流量の変化が検出されたとき、前記記憶部に蓄積されていた前記流量を消去してもよい。

本発明のある態様に係る流量測定装置の運転方法では、流路に流れるガスの流量を所定の第１時間毎に計測し、所定の第２時間、離れて計測された２つの前記流量の差である対象流量差を演算し、前記第２時間中の前記流量の変化率である対象変化率を演算し、前記対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が第２閾値以上であるときに、前記流量が変化したと判定する。

本発明は、以上の構成を有し、流量変化が小さいガス器具の使用によるガスの流量変化を適切に検出することができる流量測定装置およびその運転方法を提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴および利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の実施の形態１に係る流量測定装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。 ガス器具の流量の変動パターンおよび第１演算部および第２演算部が対象とする時間を示すグラフである。 図１の流量測定装置の運転方法の一例を示すフローチャートである。 図１の流量測定装置の計測部により計測された流量を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る流量測定装置の第１演算部および第２演算部が対象とする時間およびガス器具の流量の変動パターンを示すグラフである。 本発明の実施の形態３に係る流量測定装置の第１演算部および第２演算部が対象とする時間およびガス器具の流量の変動パターンを示すグラフである。 本発明の実施の形態４および５に係る流量測定装置の構成を概略的に示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一または相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る流量測定装置１０の構成について、図１を参照して説明する。流量測定装置１０は、ガスの流路１１に設けられている。ガスの流路１１は、ガス供給源（図示せず）と消費者の需要家とを繋ぎ、ガス供給源から需要家に設けられたガス器具（図示せず）にガスを供給する管路である。

ガス器具としては、燃料電池などが挙げられる。この燃料電池は、正常に運転されているにも関わらず、ガスの流量変化が小さく、この流量変化が長時間に亘って検知されずに、ガスの流路１１が遮断されてしまうことを防止するため、ある時間（たとえば、１０時間）毎に所定の変動パターンでガスの消費量を一時的に変動させている。これにより、流路１１からガス器具に供給されるガスの流量が所定の変動パターンで変動する。

たとえば、図２に示すように、ガス器具は、流路１１から供給されるガスの流量を、所定の時間（第１増加時間）Ｔｉ１に亘って所定の変化率で基準流量から増加させてから、所定の時間Ｔｈ（たとえば、１分）に亘り一定の流量（高流量）に維持する。その後、ガスの流量を、所定の時間（減少時間）Ｔｄ（たとえば、３９秒）に亘って所定の変化率で減少させて、さらに、所定の時間Ｔｌ（たとえば、１１１秒）に亘り一定の流量（低流量）に維持してから、所定の時間（第２増加時間）Ｔｉ２に亘って所定の変化率で基準流量まで増加させる。これにより、流量が一定である２つの区間と、これに挟まれた、流量が所定の割合で変化する区間とを有する、流量の変動パターンが形成される。

以下、一般家庭に供給されるガスの使用量を求めるガスメータ１２に本発明に係る流量測定装置１０を適用した場合について説明する。ただし、流量測定装置１０はガスメータ１２に限定されない。ガスメータ１２は、遮断部１３、表示部１４、通信部１５および流量測定装置１０を備えている。

遮断部１３は、流量測定装置１０からの制御指示に基づきガスの流路１１を開放したり塞いだりする。たとえば、遮断部１３は、遮断弁を有し、流量測定装置１０からガス器具までの間でガス漏れなどの異常が検出された場合、遮断弁で流路１１を塞ぎ、ガスの流れを遮断する。

表示部１４は、たとえば、ガスメータ１２の表面に設けられた表示盤であり、流量測定装置１０から出力された総消費量などの情報を表示する。通信部１５は、たとえば、通信器具であって、流量測定装置１０から出力された総消費量などの情報をガス供給事業者に通信回線を介して送信する。

流量測定装置１０は、計測部１６、制御器１７および記憶部１８を備えている。計測部１６は、ガスの流路１１に設けられ、流路１１を単位時間当たりに通過するガスの体積または質量（（瞬時）流量）を計測する流量計であり、その計測方法に超音波式が採用される。計測部１６は、制御部２２と通信可能に信号線により接続されている。計測部１６は、たとえば、２秒などの所定の第１時間毎にガスの流量を計測し、その計測した流量（計測流量）を制御部２２へ出力する。また、記憶部１８は、たとえば、バッファであって、計測部１６により計測された流量を蓄積する。

制御器１７は、第１演算部１９、第２演算部２０および判定部２１を備えている。さらに、制御器１７は、制御部２２および管理部２３を備えていてもよい。制御器１７は、演算処理機能を備え、たとえば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、論理回路、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller)等が例示される。なお、制御部２２は、集中制御を行う単独の制御器で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御器で構成されていてもよい。また、制御器１７は、実行するためのプログラムおよび各種データを記憶するメモリ（図示せず）を備えていてもよい。このメモリは、制御部２２からアクセス可能であれば、制御器１７に内蔵されていてもよいし、制御器１７の外に設けられていてもよい。

制御部２２は、計測部１６による計測流量に基づいて遮断部１３、表示部１４および通信部１５を制御する。たとえば、制御部２２は、計測流量を積算し、その積算値を需要家における消費量（総消費量）として表示部１４や通信部１５へ出力する。また、制御部２２は、経過時間を計測するタイマ３１を有している。制御部２２は、計測流量に基づいてガス器具の運転開始を検出し、運転開始からの経過時間をタイマ３１により計測する。また、制御部２２は、後述する判定部２１によりガス器具の運転継続が判定されたら、経過時間をリセットする。そして、経過時間が第７閾値に達したら、流路１１の遮断指示を遮断部１３へ出力する。

管理部２３は、計測部１６から入力された計測流量を管理する。たとえば、計測部１６から入力された計測流量を取得して記憶部１８に順次、記憶する。また、管理部２３は、記憶部１８に蓄積された計測流量を第１演算部１９および第２演算部２０に適宜、出力する。

第１演算部１９は、所定の第２時間ｐ１、離れて計測された２つの流量の差（対象流量差）を演算する。第１演算部１９は、２つの流量の一方を取得する第１流量取得部２４、および、他方を取得する第２流量取得部２５を備える。この２つの流量はそれぞれ、瞬時流量である計測流量であってもよいし、複数の計測流量の平均値であってもよい。

所定の第２時間ｐ１は、図２に示す流量の変動パターンのうち、高流量と低流量との差が最も大きいため、この流量の差を検出できるように設定することが好ましい。この場合、所定の第２時間ｐ１は、ガス器具に供給されるガスの流量を高流量から低流量に減少させる間の減少時間Ｔｄ以上であり、高流量から低流量までの間の時間（Ｔｈ＋Ｔｄ＋Ｔｌ）以下に設定される。ただし、所定の第２時間ｐ１は、ガス器具の特定の流量の変動パターンを検出できれば、これに限定されない。たとえば、基準流量と高流量との差を検出できるように、所定の第２時間ｐ１を第１増加時間Ｔｉ１以上に設定してもよい。または、低流量と基準流量との差を検出できるように、所定の第２時間ｐ１を第２増加時間Ｔｉ２以上に設定してもよい。

第２演算部２０は、所定の第２時間ｐ１中の流量の変化率（対象変化率）を演算する。対象変化率は、たとえば、ある時間離れて計測された２つの流量の平均変化率であり、（流量の差）／（時間の差）で表せる。時間の差は２つの流量をそれぞれ計測した時間の差である。第２演算部２０は、２つの流量の一方の取得する第３流量取得部２６、および、他方を取得する第４流量取得部２７を備える。この２つの流量はそれぞれ、瞬時流量である計測流量であってもよいし、複数の計測流量の平均値であってもよい。

判定部２１は、対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、対象変化率が第２閾値以上であるときに流量が変化したと判定する。たとえば、判定部２１は第１判定部２８、第２判定部２９および第３判定部３０を備える。

第１判定部２８は、対象流量差が第１閾値以上であると判定すると、判定結果を第３判定部３０へ出力する。第２判定部２９は、対象変化率が第２閾値以上であると判定すると、判定結果を第３判定部３０へ出力する。第３判定部３０は、第１判定部２８からの判定結果および第２判定部２９からの判定結果を得ると、ガス器具に供給されている流量が変化したと判定し、この判定結果を制御部２２に出力する。

次に、流量測定装置１０の運転方法を、図２〜図４を参照して説明する。図３に示す流量測定装置１０の運転方法は、制御器１７により実行される。まず、制御器１７の制御部２２は、計測部１６から計測流量を所定の第１時間毎に取得する（ステップＳ１）。たとえば、図２に示す現時点ｔ０において最新の計測流量が計測部１６により計測されて制御部２２へ出力される。制御部２２は、計測流量を積算し、この積算値をガスの総消費量として表示部１４および通信部１５へ出力する。これにより、ガスの総消費量が表示部１４に表示されると共に、通信部１５によりガス供給事業者に報知される。

また、制御部２２は、計測流量に基づきガス器具の運転を監視する（ステップＳ２）。たとえば、計測流量が０であれば、制御部２２はガス器具が停止していると判定する（ステップＳ２：ＮＯ）。この場合、ステップＳ１の処理に戻り、ガス器具の運転の監視を継続する。

一方、計測流量が０から増加すると、制御部２２はガス器具が運転を開始したと判定する（ステップＳ２）。これにより、制御部２２は、この開始時点からの経過時間をタイマ３１によりカウントし、経過時間をガス器具の運転時間として記憶する（ステップＳ３）。

さらに、計測部１６からの計測流量は、管理部２３により記憶部１８に格納される。これにより、記憶部１８には、最新の計測流量およびこれから遡って取得された一定期間または一定個数の複数の計測流量が蓄積される。また、管理部２３は、第１演算部１９および第２演算部２０のそれぞれが必要な計測流量を記憶部１８から取得して、各演算部１９、２０に出力する。

第１演算部１９は、管理部２３から出力された計測流量により対象流量差を演算する（ステップＳ４）。たとえば、第１演算部１９の第１流量取得部２４が、図２の第１区間時間ｂ１に蓄積された計測流量を管理部２３から取得し、この平均値（第１平均流量）を演算する。この第１区間時間ｂ１は、第１時点ｔ１とこの第１時点ｔ１から第１区間時間ｂ１遡った第１’時点ｔ１’との間の時間である。第１時点ｔ１は、判定部２１が判定する現時点ｔ０より所定の時間ｄ１遡った時点である。なお、第１時点ｔ１は、現時点ｔ０であってもよい。

第２流量取得部２５が、第２区間時間ｂ２に蓄積された計測流量を管理部２３から取得し、この平均値（第２平均流量）を演算する。この第２区間時間ｂ２は、第２時点ｔ２とこの第２時点ｔ２から第２区間時間ｂ２遡った第２’時点ｔ２’との間の時間である。第２時点ｔ２は、現時点ｔ０より所定の時間ｄ２遡った時点であり、第１時点ｔ１から所定の第２時間ｐ１前の時点である。つまり、所定の第２時間ｐ１は、第１時点ｔ１と第２時点ｔ２との間の時間である。

第１演算部１９は、第１流量所得部からの第１平均流量と、第２流量所得部からの第２平均流量との差を演算し、この差を対象流量差として判定部２１へ出力する。なお、第１流量所得部による第１平均流量の演算、第２流量所得部による第２平均流量の演算、ならびに、第１演算部１９による対象流量差の演算および出力は、所定の第１時間毎に行われる。

また、第２演算部２０は、管理部２３から出力された計測流量により対象変化率を演算する（ステップＳ５）。たとえば、第２演算部２０の第３流量取得部２６は、第３区間時間ｂ３に蓄積された計測流量を管理部２３から取得し、この平均値（第３平均流量）を演算する。この第３区間時間ｂ３は、たとえば、３０秒であって、第３時点ｔ３とこの第３時点ｔ３から第３区間時間ｂ３遡った第３’時点ｔ３’との間の時間である。第３時点ｔ３は、計測部１６により流量が計測された現時点ｔ０より所定の時間ｄ３遡った時点であり、第１時点ｔ１と第２時点ｔ２との間の時点である。

第４流量取得部２７は、第４区間時間ｂ４に蓄積された計測流量を管理部２３から取得し、この平均値（第４平均流量）を演算する。この第４区間時間ｂ４は、たとえば、３０秒であって、第４時点ｔ４とこの第４時点から第４区間時間ｂ４遡った第４’時点ｔ４’との間の時間である。第４時点ｔ４は、現時点ｔ０より所定の時間ｄ４遡った時点であり、第３時点ｔ３と第２時点ｔ２との間の時点である。なお、第４時点ｔ４が第２時間ｐ１にあれば、第４’時点ｔ４’が第２時間ｐ１の中になくても、第４時点ｔ４と第４’時点ｔ４’との間の第４平均流量に基づく流量の変化率は、所定の第２時間ｐ１中における対象変化率に含まれる。

第２演算部２０は、第３平均流量と第４平均流量との差を、第３時点ｔ３と第４時点ｔ４との差で割って、この商を対象変化率として判定部２１へ出力する。なお、第３流量所得部による第３平均流量の演算、第４流量所得部による第４平均流量の演算、ならびに、第２演算部２０による対象変化率の演算および出力は、所定の第１時間毎に行われる。

判定部２１は、第１演算部１９からの対象流量差および第２演算部２０からの対象変化率に基づいて、流量が変化したか否かを判定する（ステップＳ６）。具体的には、判定部２１の第１判定部２８は、対象流量差が第１閾値以上であるか否かを判定する。そして、対象流量差が第１閾値以上であれば、この判定結果を第３判定部３０に出力する。

第１閾値は、たとえば、図２に示す高流量と低流量との流量の差を検出できるようにこの差以下に設定されたり、基準流量と高流量との流量の差を検出できるようにこの差以下に設定されたり、基準流量と低流量との流量の差を検出できるようにこの差以下に設定されたりする。なお、図２に示す流量の変動パターンでは、高流量と低流量との流量の差が、基準流量と高流量とおよび基準流量と低流量との流量の差より大きい。このため、基準流量と高流量または低流量との差以下に第１閾値を設定すれば、高流量と低流量との流量の差も検出することができる。

第２判定部２９は、対象変化率が第２閾値以上であるか否かを判定する。そして、対象変化率が第２閾値以上であれば、この判定結果を第３判定部３０に出力する。第２閾値は、高流量と低流量との間の流量の変化率を検出できるようにこの変化率以下に設定されたり、基準流量と高流量との流量の変化率を検出できるようにこの変化率以下に設定されたり、基準流量と低流量との流量の変化率を検出できるようにこの変化率以下に設定されたりする。なお、図２に示す流量の変動パターンでは、高流量から低流量へ減少する流量の変化率は、基準流量から高流量へおよび低流量から基準流量へ増加する流量の変化率より小さい。このため、減少する流量の変化率以下に第２閾値を設定すれば、増加する流量の変化率を検出することができる。

第３判定部３０は、第１判定部２８からの判定結果および第２判定部２９からの判定結果が連続で出力された回数が第３閾値に達したときに流量が変化したと判定する。つまり、対象流量差および対象変化率は第１時間毎に連続して判定部２１に出力され、第１判定部２８および第２判定部２９は対象流量差または対象変化率に基づいて第１時間毎に連続して判定する。これに対して、第１判定部２８および第２判定部２９の判定結果は条件を満たしたときのみ出力される。この両方の判定結果が出力され、かつ、その連続回数が第３閾値に達すると、第３判定部３０は流量変化があったと判定する。

たとえば、図４に示す計測流量では、ガス器具から出力される流量の変動パターンに加えて、周りの環境により影響される流量の脈動が見られる。この図４では、丸印で示す第１判定部２８の判定結果のように、時間ｍ１から時間ｍ３までの間、および、時間ｍ４から時間ｍ８までの間では、対象流量差が第１閾値以上であるとの判定結果が第１判定部２８から連続的に出力されている。この時間ｍ１から時間ｍ３までの間は、基準流量から高流量へ流量が増加している際の対象流量差が第１閾値以上になり、この判定結果が第１時間毎に出力されている。時間ｍ４から時間ｍ８までの間は、高流量から低流量へ流量が減少している際の対象流量差が第１閾値以上になり、この判定結果が第１時間毎に出力されている。このように、脈動により流量が変化しているため、広い範囲に亘って流量の変化が検出されている。

また、三角印で示す第２判定部２９の判定結果のように、時間ｍ２から時間ｍ３までの間、および、時間ｍ５から時間ｍ７までの間、対象変化率が第２閾値以上であるとの判定結果が第２判定部２９から連続的に出力されている。この時間ｍ２から時間ｍ３までの間は、基準流量から高流量へ流量が増加している際の対象変化率が第２閾値以上になり、この判定結果が第１時間毎に出力されている。時間ｍ５から時間ｍ７までの間は、高流量から低流量へ流量が減少している際の対象変化率が第２閾値以上になり、この判定結果が第１時間毎に出力されている。

このように、時間ｍ２から時間ｍ３までの間、および、時間ｍ５から時間ｍ７までの間では、第１判定部２８および第２判定部２９から共に判定結果が連続的に出力されている。たとえば、第３閾値が７回に設定されている場合、時間ｍ５から時間ｍ７までの間の時間ｍ６で連続回数が７回になる。ここで、第３判定部３０は、第１判定部２８および第２判定部２９の判定結果の連続回数が第３閾値に達したとし、流量が変化したと判定する（ステップＳ６：Ｙｅｓ）。

そして、第３判定部３０はこの判定結果を制御部２２へ出力する。制御部２２は、流量が変化したとの判定結果により、使用者の意図に沿ったガス器具の運転が継続されているものとして、記憶されているガス器具の運転時間をクリアして０に設定する（ステップＳ７）。その後、制御部２２は、この運転継続の判定時点からの経過時間を再びタイマ３１によりカウントし直し、経過時間をガス器具の運転時間として記憶する（ステップＳ３）。以下、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を行う。

一方、制御部２２は、第３判定部３０から流量が変化したとの判定結果が出力されない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ガス器具の運転時間が第７閾値に達したか否かを判定する（ステップＳ８）。運転時間が第７閾値に達していない間（ステップＳ８：ＮＯ）、流量の変化を監視する（ステップＳ４〜Ｓ６）。

これに対して、運転時間が第７閾値に達すると（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御部２２は遮断部１３によりガスの流路１１を遮断する（ステップＳ９）。ステップＳ１の処理に戻る。これにより、ガス漏れなどの異常事態を的確に判断して安全が確保される。

上記実施の形態によれば、対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、対象変化率が第２閾値以上であるときに流量が変化したと判定する。これにより、ガスの流量が脈動していても、燃料電池のようなガスの流量変化が小さなガス器具の使用によるガスの流量変化を適切に検出することができる。

また、第１演算部１９は、対象流量差に第１平均流量および第２平均流量を用いている。また、第２演算部２０は、対象変化率に第３平均流量および第４平均流量を用いている。さらに、判定部２１は、第１判定部２８による判定結果および第２判定部２９による判定結果が複数回、連続で得られた場合に流量が変化したと判定している。よって、脈動による誤判定を低減し、ガス器具によるガスの流量変化をより精度良く検出することができる。

さらに、判定部２１により流量が変化したと判定した時にガス器具の運転時間がリセットされる。これにより、使用者の意図に沿ってガス器具が正常に運転されているにかかわらず、小さなガスの流量変化が検出されずにガスの流路１１が遮断されることを防止することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る流量測定装置１０の構成および運転方法について、図５を参照して説明する。第２演算部２０は、第５時点ｔ５における流量の変化率を対象変化率として演算している。この第５時点ｔ５は第１時点ｔ１と第２時点ｔ２との間の時点である。

たとえば、対象変化率は、第５時点ｔ５における計測流量と、第５’時点ｔ５’における計測流量との平均変化率である。第５’時点ｔ５’は第５時点ｔ５から第１時間後の時点である。なお、第５時点ｔ５と第５’時点ｔ５’との間は第１時間より長くてもよい。

具体的には、第２演算部２０の第３流量取得部２６は第５時点ｔ５の計測流量を管理部２３から取得し、第４流量取得部２７は第５’時点ｔ５’の計測流量を管理部２３から取得する。そして、第２演算部２０は、第５時点ｔ５の計測流量と第５’時点ｔ５’の計測流量との差を、第５時点ｔ５と第５’時点ｔ５’との差（第１時間）で割って、この商を対象変化率として判定部２１へ出力する。判定部２１は、対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、対象変化率が第２閾値以上であると連続で判定された回数が第３閾値に達したときに流量が変化したと判定する。

上記実施の形態によれば、第２演算部２０は対象変化率に第５時点ｔ５および第５’時点ｔ５’の計測流量を用い、これに基づき判定部２１は流量の変化を判定している。よって、より迅速に流量変化の判定を行うことができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る流量測定装置１０の構成および運転方法について、図６を参照して説明する。第２演算部２０は、第２時間ｐ１中の所定の期間における複数の対象変化率を演算する。この所定の期間は、第１時点ｔ１と第２時点ｔ２との間の第６時点ｔ６と第６’時点ｔ６’との間の期間であって、第１時間より長い。

具体的には、第２演算部２０の第３流量取得部２６は第６時点ｔ６の計測流量を管理部２３から取得し、第４流量取得部２７は第６時点ｔ６から第１時間後の第７時点ｔ７の計測流量を管理部２３から取得する。そして、第２演算部２０は、これらの計測流量の差を第１時間で割って、この商を対象変化率として判定部２１へ出力する。また、第３流量取得部２６は第７時点ｔ７の計測流量を管理部２３から取得し、第４流量取得部２７は第７時点ｔ７から第１時間後の第８時点ｔ８の計測流量を管理部２３から取得する。そして、第２演算部２０は、これらの計測流量の差を第１時間で割って、この商を対象変化率として判定部２１へ出力する。

この対象変化率の演算および出力を、第６時点ｔ６から第６’時点ｔ６’までの所定の期間における計測流量について実行する。この実施の形態では、５つの対象変化率が演算されて、判定部２１へ出力される。なお、第６時点ｔ６と第７時点ｔ７との差、および、第７時点ｔ７と第８時点ｔ８との差など、対象変化率に用いられる計測流量の時間間隔は第１時間より長くてもよい。

そして、判定部２１は、対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、複数の対象変化率のうち連続して第２閾値以上である対象変化率が複数回（第４閾値）に達したときに、流量が変化したと判定する。すなわち、判定部２１の第１判定部２８は、対象流量差が第１閾値以上であるか否かを判定する。そして、対象流量差が第１閾値以上であれば、この判定結果を第３判定部３０に出力する。

第２判定部２９は、複数の対象変化率のそれぞれが第２閾値以上であるか否かを判定する。この実施の形態では、５つの対象変化率が第２演算部２０から出力される。このため、この各対象変化率のそれぞれが第２閾値以上であるか否かを判定する。このうち、連続している第２閾値以上の対象変化率の個数を求め、この個数が第４閾値に達したら、この判定結果を第３判定部３０に出力する。第３判定部３０は、第１判定部２８から判定結果が出力され、かつ、第２判定部２９から判定結果が出力されると、流量が変化したと判定する。

上記実施の形態によれば、対象流量差が第１閾値以上である場合に、所定期間における第４閾値以上の対象変化率が連続して第２閾値以上であると、流量が変化したと判定する。よって、より迅速に流量の判定を行うことができる。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る流量測定装置１０では、第１平均流量が第５閾値以上であり、かつ、第２平均流量が第６閾値未満であるときに判定部２１は判定する。この判断基準は、実施の形態１〜３の流量測定装置１０に採用することができる。また、この判定部２１以外に、流量測定装置１０は、図７に示すように、通常の流量の変化の検出部３２を備えていてもよい。検出部３２は、たとえば、ガスの流量の変化率が３％以上である場合、または、ガスの流量の差が５１．８２Ｌ／ｈ以上である場合、ガスの流量変化を検出する。

たとえば、流量変化が小さい燃料電池などの対象のガス器具が運転している際に、流量変化が大きい他のガス器具が運転している。この場合、他のガス器具によるガスの流量の変化は、第２平均流量が第６閾値以上になり、対象のガス器具によるガスの流量の変化より大きく変化する。このため、検出部３２が流量変化を検出可能なガスの流量範囲では、判定部２１は流量の変化の判定を行わない。

また、流量変化が小さい対象のガス器具であっても運転していれば、第１平均流量が第５閾値以上になる。このため、対象のガス器具に供給されていないガスの流量範囲では、判定部２１は流量の変化の判定を行わない。

一方、第１平均流量が第５閾値以上であり、かつ、第２平均流量が第６閾値未満である場合、対象のガス器具が運転しているが、他のガス器具は運転していない。このような場合に、判定部２１は、第１演算部１９からの対象流量差および第２演算部２０からの対象変化率に基づいて対象のガス器具のガスの流量変化を判定する。

上記実施の形態によれば、他のガス器具が運転せず、対象のガス器具が運転している場合に、判定部２１が対象のガス器具のガスの流量変化を検出する。よって、判定部２１および検出部３２から共にガスの流量変化が検出されることがなく、ガスの流量変化に対する処理を簡素がすることができる。

（実施の形態５）
実施の形態５に係る流量測定装置１０では、判定部２１とは別に、図７に示す流量の変化を検出する検出部３２をさらに備えている。また、計測部１６により計測された流量が０であるとき、または、検出部３２により流量の変化が検出されたとき、記憶部１８に蓄積されていた流量を消去する。これは、実施の形態１〜４の流量測定装置１０に採用することができる。

検出部３２は、判定部２１が対象としている流量の変化より大きな流量変化を検出する。たとえば、ガスの流量の変化率が３％以上である、または、ガスの流量の差が５１．８２Ｌ／ｈ以上である場合、流量変化であると検出する。

記憶部１８は、管理部２３により順次記憶された計測流量を蓄えている。これに対し、制御部２２は、計測流量を監視し、計測流量が０になったら、記憶部１８に蓄えられている複数の計測流量のデータを管理部２３により消去する。この消去は、計測流量が０になった時と０から増加する時との間の計測流量が０である期間に行われればよい。これにより、ガス器具の運転が終了した後にこれとは別のガス器具が運転を開始した場合、別のガス器具の流量の判定に、この前に運転していた別のガス器具の計測流量が用いられることが防がれる。よって、より精度良く流量の変化を検出することができる。

また、検出部３２が流量の変化を検出するまでに記憶部１８に蓄えられた計測流量は、検出部３２の検出対象のデータである。このため、このデータを消去することにより、判定部２１の判定対象のガス器具の流量の変化判定に検出部３２の検出対象のデータが含まれない。よって、より精度良く流量の変化を検出することができる。

（その他の実施の形態）
上記全ての実施の形態の流量測定装置１０が、判定部２１とは別に、流量の変化を検出する検出部３２をさらに備えていてもよい。この場合、この検出部３２が流量の変化を検出したときに、判定部２１が流量の変化を判定すると、判定部２１の判定を不成立と処理してもよい。これにより、流量変化の判定結果を一本化することにより、処理の効率化が図られる。

また、上記全ての実施の形態では、第３判定部３０は、第１判定部２８からの判定結果および第２判定部２９からの判定結果を得ると、ガス器具に供給されている流量が変化したと判定し、この判定結果を制御部２２に出力した。この判定のタイミングまたは判定結果を出力するタイミングを他の任意の処理タイミングに合わせてもよい。たとえば、流量測定装置１０の他の部の動作タイミングが第１時間とは異なる時間間隔で行われている場合、この異なる時間間隔で第３判定部３０は判定結果を出力してもよい。これにより、流量変化の判定を他の動作と連動させることができる。

なお、上記全実施の形態は、互いに相手を排除しない限り、互いに組み合わせてもよい。上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の流量測定装置およびその運転方法は、流量変化が小さいガス器具の使用によるガスの流量変化を適切に検出することができる流量測定装置およびその運転方法等として有用である。

１０ ：流量測定装置
１１ ：流路
１３ ：遮断部
１６ ：計測部
１８ ：記憶部
１９ ：第１演算部
２０ ：第２演算部
２１ ：判定部
３１ ：タイマ
３２ ：検出部

Claims (10)

1. 流路に流れるガスの流量を所定の第１時間毎に計測する計測部と、
   所定の第２時間、離れて計測された２つの前記流量の差である対象流量差を演算する第１演算部と、
   前記第２時間中の前記流量の変化率である対象変化率を演算する第２演算部と、
   前記対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が第２閾値以上であるときに、前記流量が変化したと判定する判定部と、を備えた、流量測定装置。
2. 前記計測部により計測された流量を蓄積する記憶部をさらに備え、
   前記第１演算部は、第１時点における前記流量の平均値である第１平均流量と、前記第１時点から前記第２時間前の第２時点における前記流量の平均値である第２平均流量との差を、前記対象流量差として求める、請求項１に記載の流量測定装置。
3. 前記第２演算部は、前記第１時点と前記第２時点との間の第３時点における前記流量の平均値と、前記第３時点と前記第２時点との間の第４時点における前記流量の平均値とを用いた、前記第３時点と前記第４時点との間の流量の変化率を、前記対象変化率として求め、
   前記判定部は、前記対象流量差が前記第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が前記第２閾値以上である、と連続で判定された回数が所定の複数回に達したときに、前記流量が変化したと判定する、請求項２に記載の流量測定装置。
4. 前記第２演算部は、前記第１時点と前記第２時点との間の第５時点における前記流量の変化率を、前記対象変化率として求め、
   前記判定部は、前記対象流量差が前記第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が前記第２閾値以上である、と連続で判定された回数が所定の複数回に達したときに、前記流量が変化したと判定する、請求項２に記載の流量測定装置。
5. 前記第２演算部は、前記第２時間中の所定の期間に複数の前記対象変化率を演算し、
   前記判定部は、前記対象流量差が前記第１閾値以上であり、かつ、複数の前記対象変化率のうち連続して前記第２閾値以上である前記対象変化率が所定の複数回に達したときに、前記流量が変化したと判定する、請求項１または２に記載の流量測定装置。
6. 前記第１時点は、前記判定部が判定する時点より所定の時間遡った時点である、請求項２〜５のいずれか一項に記載の流量測定装置。
7. 前記第１平均流量が第５閾値以上であり、かつ、前記第２平均流量が第６閾値未満であるときに前記判定部は判定する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の流量測定装置。
8. 前記計測部により計測された流量が０から増加した時、または、前記判定部により前記流量が変化した判定された時からの経過時間を計測するタイマと、
   前記経過時間が第７閾値に達したときに前記流路を遮断する遮断部と、を備え、
   前記経過時間は、前記判定部により前記流量が変化したと判定した時にリセットされる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の流量測定装置。
9. 前記判定部とは別に、前記流量の変化を検出する検出部をさらに備え、
   前記流量が０であるとき、または、前記検出部により前記流量の変化が検出されたとき、前記記憶部に蓄積されていた前記流量を消去する、請求項２〜８のいずれか一項に記載の流量測定装置。
10. 流路に流れるガスの流量を所定の第１時間毎に計測し、
    所定の第２時間、離れて計測された２つの前記流量の差である対象流量差を演算し、
    前記第２時間中の前記流量の変化率である対象変化率を演算し、
    前記対象流量差が第１閾値以上であり、かつ、前記対象変化率が第２閾値以上であるときに、前記流量が変化したと判定する、流量測定装置の運転方法。

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