JP3179950B2 - 流量変化判別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスの流量変化がどの
ような事象により生じたかを判別するための流量変化判
別装置に係り、特に流量変化がガス器具の点火または消
火により生じたものか、あるいは使用中の同一ガス器具
による流量変動（比例制御）に伴うものであるかを判別
するための流量変化判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、家庭用のガスメータとして、通過
するガスの流量を計測する機能の他に、マイクロコンピ
ュータを搭載して安全機能を付加したものが実用化され
ており、例えば所定量以上のガス流量を検出した場合や
所定のガス流量を所定時間以上検出した場合に、ガス遮
断弁を駆動してガス流路を遮断させるようになってい
る。これらの機能により配管中の漏洩や、不自然なガス
の流出などを検出して、事故を未然に防止し、安全性を
保証するものである。

【０００３】この種のガスメータでは、各ガス器具の個
別流量（個別ガス器具単位の流量）のうち最大の流量
（最大個別流量）のものを基準にしてガス遮断時間が設
定されており、ガス器具の点火または消火があると、そ
のガス器具およびその個別流量を推定し登録すると共
に、この登録により現在使用中のガス器具のうちの最大
個別流量が変化した場合にはガス遮断時間を再設定する
こととしている。従って、点火あるいは消火したガス器
具の推定、および個別流量の登録が正確に行われなけれ
ば、危険なガス使用状態と正常なガス使用状態の識別が
困難であり、上述の安全機能が有効に作動しない。

【０００４】従来、ガス器具が点火または消火されたこ
とは、次のようにして検出されている。すなわち、現在
の流量と１つ前の流量単位時点の流量との差（変化流
量）の絶対値が閾値以上であれば、必ずある１つの独立
した変化、すなわち新たなガス器具が点火され使用が開
始、あるいは使用中のガス器具が消火され使用が停止さ
れたと判断しており、その変化流量の大きさと各ガス器
具の個別の流量値の大きさとを比較して流量変化のあっ
たガス器具を推定している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のガ
スメータでは、変化流量の大きさと、各ガス器具の個別
の流量値の大きさとを比較して流量変化のあったガス器
具を推定しているため、次のような問題点があった。す
なわち、ガス器具として例えばファンヒータおよび給湯
器を使用している場合に、ガスファンヒータの使用流量
と等しい流量変化（減少）が給湯器の比例制御によって
生じると、給湯器による流量減少がファンヒータが消さ
れたことに起因するものであると、誤って判断されるこ
とがある。このように流量変化の原因となるガス器具の
推定を誤ると、上述のガス遮断安全機能が正確に働かな
いという問題があった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、流量変化があった場合に、その流量
変化がガス器具の点火または消火により生じたものか、
あるいは使用中の同一ガス器具による流量変動に伴うも
のであるかをより正確に判別することができ、安全性を
向上させることができる流量変化判別装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の流量変化
判別装置は、ガスの瞬時流量を計測する流量計測手段
と、この流量計測手段によって計測された瞬時流量を単
位時間毎に記憶する第１の記憶手段と、前記流量計測手
段および第１の記憶手段の各出力信号を入力し、前記流
量計測手段によって計測された現在の流量値と前記第１
の記憶手段に記憶された過去の流量値とを用いて変化流
量を算出する変化流量算出手段と、前記第１の記憶手段
に記憶された単位時間毎の瞬時流量の分散値を求める分
散演算手段と、この分散演算手段により求められた所定
の時間内の複数の分散値を記憶する第２の記憶手段と、
この第２の記憶手段に記憶された前記複数の分散値の時
間推移のなす形状の類型から、前記変化流量算出手段に
より算出された変化流量がどのような種類の事象により
生じたかを判別する判別手段とを備えたものである。

【０００８】この流量変化判別装置では、流量計測手段
によってガスの瞬時流量が計測されると共に、この瞬時
流量が単位時間毎に第１の記憶手段に記憶される。そし
て、変化流量演算手段において、第１の記憶手段に記憶
された過去の流量値と、流量計測手段から出力される現
在の流量値とから変化流量が算出される。一方、分散演
算手段によって第１の記憶手段に記憶された単位時間毎
の瞬時流量の分散値が求められ、第２の記憶手段に記憶
される。そして、判別手段によって、第２の記憶手段に
記憶された分散値の時間推移のなす形状から、変化流量
算出手段により算出された変化流量が、どのような事象
（点火または消火、あるいは同一ガス器具の流量変動）
により生じたかが判別される。

【０００９】請求項２記載の流量変化判別装置は、請求
項１記載の判別手段を、第２の記憶手段に記憶された複
数の分散値の時間推移のなす形状が釣り鐘型の類型であ
るときには、前記変化流量は新たなガス器具の点火ある
いは使用中のガス器具の消火という事象により生じたも
のであると判断し、前記第２の記憶手段に記憶された複
数の分散値の時間推移のなす形状がなだらかな山型の類
型であるときには、前記変化流量は使用中の同一ガス器
具の流量変動という事象に伴って生じたものであると判
断するよう構成したものである。

【００１０】請求項３記載の流量変化判別装置は、請求
項２記載の流量変化判別装置において、判別手段を、更
に、全体流量が増加した場合には、流量変化が新たなガ
ス器具の点火により生じたと判断し、全体流量が減少し
た場合には、流量変化が使用中のガス器具の消火により
生じたものであると判断するよう構成したものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施例に係る流量変化判
別装置をガスメータに適用した例を表すものである。こ
のガスメータ１０は、マイクロコンピュータを用いた安
全機能を付加したものである。ガスメータ１０の内部に
は、ガス流入口１６およびガス流出口１７を有するガス
流路１１が設けられている。このガス流路１１には、図
示しない配管を通じて都市ガス等のガス２０が流入し、
このガス２０が図示しないガスコンロ等のガス器具に対
して供給されるようになっている。ガス流路１１にはガ
ス流入口１６側から順に、ガス流路１１を遮断するため
のガス遮断弁１２およびガス流路１１を通過するガスの
流量を計測するためのガス流量計１３が順次配設されて
いる。

【００１３】また、ガスメータ１０内には、ガス流量計
１３の出力信号を入力し、ガス遮断弁１２を制御するた
めの制御部１４が設けられている。

【００１４】図２は本実施例のガスメータ１０における
制御部１４とその周辺の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、制御部１４は、ＣＰＵ（中央処理
装置）３０、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）３１、
ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３２、時間計測
のためのクロック３３および入出力ポート３４を備え、
これらは互いにバス３５によって接続されている。入出
力ポート３４には、前述のガス流量計１３の他に、ガス
遮断弁１２を駆動するための駆動回路３６が接続されて
いる。この制御部１４では、ＣＰＵ３０が、ＲＡＭ３２
をワーキングエリアとして、ＲＯＭ３１に格納されたプ
ログラムを実行することによって、ガス流量変化原因と
なる事象（点火または消火、あるいは同一ガス器具の流
量変動）の判別、およびガス漏れの検査等の安全機能を
実現するようになっている。

【００１５】図３は本実施例の流量変化判別装置の機能
を示す機能ブロック図である。この図に示すように、流
量変化判別装置は、ガスの瞬時流量を計測するための流
量計測手段４１と、この流量計測手段４１によって計測
された瞬時流量を所定時間毎に平均化して流量平均値を
出力する平均値演算手段４２と、この平均値演算手段４
２から出力される流量平均値を記憶する第１の記憶手段
４３と、平均値演算手段４２および第１の記憶手段４３
の各出力信号を入力し、平均値演算手段４２から出力さ
れる現在の流量平均値と第１の記憶手段４３に記憶され
た過去の流量平均値とを用いて変化流量を算出する変化
流量演算手段４４とを備えている。流量計測手段４１は
ガス流量計１３、平均値演算手段４２は制御部１４、第
１の記憶手段４３はＲＡＭ３２、変化流量演算手段４４
は制御部１４によりそれぞれ実現される。

【００１６】本実施例において、平均値演算手段４２に
より階段近似を行い平均値を算出する理由は、次の通り
である。すなわち、流量計測手段４１により計測される
ガス流量には必ず誤差が含まれるため常に変動してい
る。従って、この流量を変化流量演算手段４４による変
化流量の算出に直接使用すると、正確な変化流量を算出
することができない。そのため所定時間毎の流量平均値
を算出することにより、変化流量の演算精度を上げるも
のである。

【００１７】本実施例の流量変化判別装置は、更に、第
１の記憶手段４３に記憶された単位時間毎の瞬時流量の
分散値を求める分散演算手段４５と、この分散演算手段
４５により求められた分散値を記憶する第２の記憶手段
４６と、この第２の記憶手段４６に記憶された分散値の
時間推移のなす形状から、変化流量算出手段４４により
算出された変化流量がどのような事象により生じたかを
判別するための判別手段４７とを備えている。分散演算
手段４５は制御部１４、第２の記憶手段４６はＲＡＭ３
２、判別手段４７は制御部１４によりそれぞれ実現され
る。

【００１８】判別手段４７では、具体的には以下のよう
な判断を行うようになっている。

【００１９】まず、第２の記憶手段４６に記憶された分
散値の時間推移のなす形状が釣り鐘型であるときには、
変化流量演算手段４４により算出された変化流量は、新
たな新たなガス器具の点火あるいは使用中のガス器具の
消火のいずれかにより生じたものであると判断する。こ
こで、全体流量が増加した場合には新たなガス器具が点
火されたとし、全体流量が減少した場合には使用中のガ
ス器具が消火されたとする。一方、第２の記憶手段４６
に記憶された分散値の時間推移なす形状がなだらかな山
型であるときには、変化流量演算手段４４により算出さ
れた変化流量は使用中の同一ガス器具（例えば給湯器）
の流量変動（比例制御）に伴って生じたものであると判
断する。

【００２０】このように分散値の時間推移のなす形状に
より判別を行うのは次の考察に基づくものである。すな
わち、ガス器具が点火あるいは消火されるときには、流
量変化の立ち上がりは急峻であり、少ない流量単位の間
で流量変化が終了する。従って、分散値の時間推移のな
す形状は例えば図５に示したように急峻な釣り鐘型にな
る。一方、給湯器等のガス器具の比例制御により流量が
変化する場合には、複数の流量単位にわたって緩やかに
変化し、分散値の時間推移のなす形状は例えば図６に示
したようになだらかな山型になるので、このような時間
推移のなす形状の差をもって判別するものである。な
お、分散値の代わりに標準偏差の推移を比較しても同様
の差異があるので、本明細書においては「分散値」には
標準偏差の意味も含むものとする。

【００２１】分散値の時間推移のなす形状を識別する具
体的な方法としては、（１）予め点火および消火の分散
値の時間推移の波形パターンを求めておき、これと第２
の記憶手段４６に記憶された実際の分散値の時間推移の
波形パターンとを比較することにより、その誤差量から
適合度の大小を算出して識別する方法や、（２）分散値
の変化量（分散値の変化がない状態から始まって、変化
しなくなった時点もしくは逆の変化に転じた時点までの
総和量）と、分散値の変化に要した時間（変化継続時
間）とにそれぞれしきい値を設けて識別する方法が考え
られる。

【００２２】次に、本実施例の流量変化判別装置の判別
動作について図４に示す流れ図を参照して具体的に説明
する。

【００２３】本実施例では、流量計測手段４１によって
ガス２０の瞬時流量が計測されると共に、平均値演算手
段４２により瞬時流量が所定時間毎に平均化（階段近
似）され流量平均値が出力され、この流量平均値が第１
の記憶手段４３に記憶される。そして、変化流量演算手
段４４では、第１の記憶手段４３に記憶された過去の流
量平均値と、平均値演算手段４２から出力される現在の
流量平均値とから変化流量が算出される。一方、分散演
算手段４５によって、第１の記憶手段４３に記憶された
単位時間毎の瞬時流量の分散値が求められ、これが第２
の記憶手段４６に記憶される。そして、判別手段４７で
は、図４に示したように、第２の記憶手段４３に記憶さ
れた分散の時間推移が釣り鐘型であるか否かを判断する
（ステップＳ１００）。ここで、分散の時間推移のなす
形状が釣り鐘型ではなく、なだらかな山型である場合
（Ｎ）には、流量変化が小さいため、同一ガス器具（例
えば給湯器）の比例制御による流量変動によるものであ
ると判断する（ステップＳ１０２）。一方、分散値の時
間推移のなす形状が釣り鐘型である場合（Ｙ）には、次
に、全体流量が増加しているか否かを判断し（ステップ
Ｓ１０１）、増加している場合（Ｙ）には、新たなガス
器具が点火されたと判断する（ステップＳ１０３）。逆
に、全体流量が減少している場合（Ｎ）には、使用中の
ガス器具が消火されたと判断する（ステップＳ１０
４）。

【００２４】なお、ガスメータ１０において、所定量以
上のガス流量を検出した場合や所定のガス流量を所定時
間以上検出した場合等に、ガス遮断弁１２を駆動してガ
ス流路１１を遮断させることは従来と同様であるので、
その説明は省略する。

【００２５】図７は０．１秒毎の流量サンプリングデー
タ（点火、消火波形）について、サンプリング間隔
（０．１秒）毎に、サンプリング時点以前の２秒間の分
散をとったものである。点火および消火波形と流量変動
それぞれに対応して、分散値差の時間推移のなす形状が
異なっていることが分かる。

【００２６】このように本実施例では、分散演算手段４
５により単位時間毎の瞬時流量の分散値が求められ、そ
の時間推移のなす形状から、変化流量算出手段により算
出された変化流量が、どのような事象（点火または消
火、あるいは同一ガス器具の流量変動）により生じたか
を容易に判別することができる。よって、ガス器具およ
び個別流量の推定の精度が高まり、ガスメータ１０にお
ける安全性が向上する。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１乃至３記載
の流量変化判別装置によれば、単位時間毎の瞬時流量の
分散値を求め、この分散値の時間推移のなす形状から、
変化流量がどのような事象により生じたかを判別するよ
うにしたので、ガス器具の点火または消火、あるいは同
一ガス器具の流量変動であるかの判別を容易に行うこと
ができ、よってガス器具および個別流量の推定の精度が
向上し、更にはガスメータ等における安全機能を向上さ
せることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流量変化判別装置を適
用したガスメータの概略の構成を表す断面図である。

【図２】図１における制御部とその周辺の構成を表すブ
ロック図である。

【図３】図１の流量変化判別装置の機能構成を表すブロ
ック図である。

【図４】図１の流量変化判別装置における判別動作を説
明するための流れ図である。

【図５】ガス器具の点火（消火）波形および流量の標準
偏差の推移を表す図である。

【図６】同一ガス器具の比例制御による流量波形および
流量の標準偏差の推移を表す図である。

【図７】実データによる点火（消火）波形および流量の
分散値の推移を表す図である。

【符号の説明】

１０ ガスメータ １２ ガス遮断弁 １３ ガス流量計（流量計測手段） １４ 制御部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスの瞬時流量を計測する流量計測手段
   と、 この流量計測手段によって計測された瞬時流量を単位時
   間毎に記憶する第１の記憶手段と、 前記流量計測手段および第１の記憶手段の各出力信号を
   入力し、前記流量計測手段によって計測された現在の流
   量値と前記第１の記憶手段に記憶された過去の流量値と
   を用いて変化流量を算出する変化流量算出手段と、 前記第１の記憶手段に記憶された単位時間毎の瞬時流量
   の分散値を求める分散演算手段と、 この分散演算手段により求められた所定の時間内の複数
   の分散値を記憶する第２の記憶手段と、この第２の記憶
   手段に記憶された前記複数の分散値の時間推移のなす形
   状の類型から、前記変化流量算出手段により算出された
   変化流量がどのような種類の事象により生じたかを判別
   する判別手段とを具備することを特徴とする流量変化判
   別装置。
2. 【請求項２】 前記判別手段は、第２の記憶手段に記憶
   された複数の分散値の時間推移のなす形状が釣り鐘型の
   類型であるときには、前記変化流量は新たなガス器具の
   点火あるいは使用中のガス器具の消火という事象により
   生じたものであると判断し、前記第２の記憶手段に記憶
   された複数の分散値の時間推移のなす形状がなだらかな
   山型の類型であるときには、前記変化流量は使用中の同
   一ガス器具の流量変動という事象に伴って生じたもので
   あると判断することを特徴とする請求項１記載の流量変
   化判別装置。
3. 【請求項３】 前記判別手段は、全体流量が増加した場
   合には、流量変化が新たなガス器具の点火により生じた
   と判断し、全体流量が減少した場合には、流量変化が使
   用中のガス器具の消火により生じたものであると判断す
   ることを特徴とする請求項２記載の流量変化判別装置。