JP3544600B2 - ガス流量計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のガス機器が使用されているガス配管系に１つ設置するだけで、個別のガス機器のガス積算流量を計測可能なガス流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ガスの積算流量（ガス消費量）の計測は、図７に示すように、消費者のガス配管１４の上流側にガス流量計１０１を配設して、消費者が消費するガス流量を計測し、そのガス流量からガス消費量を演算している。
一方、ガスエンジンヒートポンプ１２等のように冷暖房用に使用されるガス機器で消費されるガスについては、ガス料金の割引を行っている。これらのガス機器は、消費量が大きいから割り引きしても採算が採れるからである。
そして、割引料金となるガスエンジンヒートポンプ１２の消費量は、通常ガス機器１３で消費されるガス消費量とは別に計測する必要があるため、通常ガス機器用のガス流量計１０１のとは別にガスエンジンヒートポンプ専用ガス流量計１０２を設置している。
【０００３】
しかし、ガスエンジンヒートポンプ専用ガス流量計１０２と、通常ガス機器用のガス流量計１０１との２つを設置するのは、ガス会社としては、コストアップとなっていた。また、ガス流量計は、家の外側に配設されるが、都市部では２つのガス流量計１０１，１０２を取り付け、かつ検針可能なスペースを確保することが困難な場合があった。
また、取り付けた後でも、ガス流量計１０１，１０２の２箇所のガス流量計を検針しなければならないため、ガス検針の効率が低下する問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、すでに発明者らは、特願平７−１７６８０９号において、ガスエンジンヒートポンプ等の特定のガス機器がガス消費時にガス配管内に発生させる特定周波数のガス圧変動を利用して、一台で特定のガス機器の消費するガス流量と他のガス機器の消費するガス流量とを計測できるガス流量計を提案している。
【０００５】
しかしながら、上記ガス流量計では、特定のガス機器がガス消費している場合において、その他のガス機器への流量が変化したときなどに、いずれの機器へのガス流量が変化したのかを判別することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ガス流量の変化が生じた場合にいずれの機器の流量が変化したかを判別し、１つのガス流量計で個別のガス機器のガス消費量を計測可能なガス流量計を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための請求項１に記載の解決手段は、ガス配管に取り付けられてガスの積算流量を計測するガス流量計において、ガスを消費する際にガス配管内にガス圧変動を生じさせる特定のガス機器が前記ガス配管に接続されている場合に、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量から減算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器へのガス流量から減算するガス流量演算手段を有することを特徴とするガス流量計である。
【０００８】
上記構成を有する本発明のガス流量計は、下流に特定のガス機器およびその他のガス機器が接続されるガス配管に設置される。
ここで、特定のガス機器とは、ガスを消費する際に接続しているガス配管内においてガス圧に変動を生じさせるガス機器を指し、ガスエンジンや、これを用いたガスエンジンヒートポンプなどの機器が含まれる。
【０００９】
同じようにガス配管のガス流量が変化した場合であっても、特定のガス機器の流量が変化した場合と他のガス機器の流量が変化した場合では、ガス圧変動の変動幅の変化の傾向が異なる。従って、ガス圧変動の変動幅の変化をも併せて判断することにより、特定のガス機器へのガス流量が変化したのか、他のガス機器へのガス流量が変化したのかを判定することができる。さらに、それに応じてガス流量の増加分あるいは減少分をいずれかの機器のガス流量の増加分あるいは減少分として演算して、特定のガス機器へのガス積算流量とその他のガス機器へのガス積算流量との両者を計測することができる。
【００１０】
さらに、請求項２に記載の解決手段は、ガス配管に取り付けられてガスの積算流量を計測するガス流量計において、前記ガスの流量を計測するガス流量センサと、前記ガスの圧力を計測する圧力センサと、ガスを消費する際にガス配管内にガス圧変動を生じさせる特定のガス機器が、前記ガス配管内に発生させるガス圧変動の周波数範囲を記憶した特定機器変動周波数記憶手段と、前記圧力センサの出力からガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動周波数検出手段と、前記圧力センサの出力からガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出手段と、前記ガス圧変動周波数検出手段が検出した前記ガス圧変動の周波数と前記特定機器変動周波数記憶手段が記憶する前記ガス圧変動の周波数範囲とを比較し、この周波数範囲内に前記検出した周波数が入る場合には、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定する特定機器ガス消費判定手段と、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定されている場合において、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量から減算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器へのガス流量から減算するガス流量演算手段とを有することを特徴とするガス流量計である。
【００１１】
上記構成を有する本発明のガス流量計は、下流に特定のガス機器およびその他のガス機器が接続されるガス配管に設置される。
ここで、ガス流量センサは、ガス配管を流れるガスの単位時間当たりの流量を計測するもので、フルイディック式、膜式、熱線式等いずれのものでもよい。
また、圧力センサは、ガス配管を流れるガスの圧力を計測するもので、圧電式、静電容量式、ストレインゲージ式等いずれのものでも良い。
特定のガス機器とは、ガスを消費する際に接続しているガス配管内においてガス圧に変動を生じさせるガス機器を指し、ガスエンジンや、これを用いたガスエンジンヒートポンプなどの機器が含まれる。
【００１２】
特定機器変動周波数記憶手段は、上記特定のガス機器がガス配管内に発生させるガス圧変動の周波数範囲を記憶している。
ガス圧変動周波数検出手段は、圧力センサの出力（ガス圧力）からガス圧変動の周波数を検出するもので、フーリエ変換を用いて周波数分析して検出しても、電気的に特定範囲の周波数の有無や振幅を検出しても、あるいは他の手段によって検出しても良い。
【００１３】
ガス圧変動幅検出手段は、圧力センサの出力からガス圧変動の変動幅を検出するもので、ガス圧力において交流的に重畳されている圧力変動分の幅を検出する。
特定機器ガス消費判定手段は、ガス圧変動の周波数がガス圧変動の周波数範囲内にあるか否かを比較し、この周波数範囲内に前記検出した周波数が入る場合には、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定する
ガス流量演算手段は、特定のガス機器のガス消費が有ると判定されている場合において、ガス流量の増減とガス圧変動の変動幅の増減との組み合わせに従って、特定のガス機器またはこれ以外のガス機器への流量の加算または減算を行う。
【００１４】
特定のガス機器のガス消費があると判断されている場合は、ガス流量が変化した場合に、その流量変化が特定のガス機器の流量が変化したためであるのか、他のガス機器の流量が変化したためであるのかを判定しなければならない。ここで、特定のガス機器の流量が変化した場合と他のガス機器の流量が変化した場合では、ガス圧変動の変動幅の変化の傾向が異なり逆の傾向を示す。従って、ガス圧変動の変動幅の変化をも併せて判断することにより、特定のガス機器へのガス流量が変化したのか、他のガス機器へのガス流量が変化したのかを判定することができる。さらに、それに応じてガス流量の増加分あるいは減少分をいずれかの機器のガス流量の増加分あるいは減少分として演算して、特定のガス機器へのガス積算流量とその他のガス機器へのガス積算流量との両者を計測することができる。
【００１５】
さらに請求項３に記載の解決手段は、前記特定のガス機器がガスエンジンヒートポンプであることを特徴とする請求項１または２に記載のガス流量計である。一般にガスエンジンヒートポンプは、運転時に特有の周波数を持つガス圧変動をガス配管内に生じさせる。その周波数は１０〜２１Ｈｚとなることが実験的に確かめられている。
従って、通常のガス機器のガス消費量と、ガスエンジンヒートポンプのガス消費量を別々に算出できるため、通常のガス機器については通常ガス料金で処理し、ガスエンジンヒートポンプについては割引ガス料金で処理することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるガス流量計１１の実施態様について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１はガス流量計１１を使用するガス配管系を示す。
ガスＧのガス配管１４の流路の途中には、ガス流量計１１が配設されている。さらに、このガス流量計１１よりも下流のガス配管１４には、ガスエンジンヒートポンプ（以下ＧＨＰともいう。）１２及びバーナー等の通常ガス機器１３が直接接続しており、これらのガス機器のガス使用量をガス流量計１１で計測できるようになっている。
【００１７】
次に、ガス流量計１１の構成を図２のブロック図で示す。ガス配管１４および流量計１１を通過するガス流量を検出するガス流量センサ２０およびガス配管１４内のガス圧力を計測する圧力センサ２１がガス配管１４に接続されている。これらのセンサ２０、２１の出力は、演算部２２に入力されるように接続されており、この演算部２２には、さらに、制御プログラムを記憶するＲＯＭ２３、データ等を一時的に記憶するＲＡＭ２４、および通常ガス機器用２５ａとＧＨＰ用２５ｂのガス消費量を別個に記憶できる消費量記憶部２５が接続している。また、消費量記憶部２５には、ガス消費量を表示するための表示部２６が接続している。ガス流量センサ２０は、膜式流量センサやフルイディック流量センサ等広く使用されているいずれの流量計を使用しても同じなので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１８】
ＲＯＭ２３には、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０、ガス圧変動周波数検出プログラム３１、ガス変動幅検出プログラム３２、ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３、およびガス流量演算プログラム３４が記憶・格納されている。
ここで、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０は、ＧＨＰ１２がガスを消費する際にガス配管１４内に発生させるガス圧変動の周波数範囲、即ち、後述するように１０〜２１Ｈｚの周波数範囲を記憶する。
【００１９】
また、ガス圧変動周波数検出プログラム３１は、圧力センサ２１の出力からガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動周波数検出手段であり、圧力センサ２１の出力を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数分析し、ガス圧変動の主は数を検出するプログラムである。
ガス変動幅検出プログラム３２は、圧力センサ２１の出力からガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出手段であり、圧力センサ２１の出力のうち交流成分の振幅（変動幅）の大きさを検出するプログラムである。
【００２０】
ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３は、ガス圧変動周波数検出プログラム３１によって検出されたガス圧変動の周波数と、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０が記憶する１０〜２１Ｈｚのガス圧変動の周波数範囲とを比較し、この周波数範囲内に検出したガス圧変動の周波数が入る場合には、ＧＨＰのガス消費が有ると判定するＧＨＰガス消費判定手段である。
【００２１】
さらに、ガス流量演算プログラム３４は、ＧＨＰガス消費判定プログラム３３によりＧＨＰのガス消費があると判定されている場合において、
▲１▼ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分をＧＨＰ１２へのガス流量に加算し、
▲２▼ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を通常ガス機器１３へのガス流量に加算し、
▲３▼ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を通常ガス機器１３へのガス流量から減算し、
▲４▼ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分をＧＨＰ１２へのガス流量から減算する
ガス流量演算手段である。
【００２２】
ここで、ガスエンジンヒートポンプ１２を使用することによりガス配管１４内に発生するガス変動の周波数は、次の式で計算できる。
Ｖ＝Ｒ×Ｓ／６０／２
ここで、Ｖは発生するガス圧変動周波数であり、単位はＨｚである。Ｒはガスエンジンヒートポンプ１２の回転数であり、単位はｒｐｍである。Ｓはガスエンジンヒートポンプ１２の気筒数である。６０は１分間の秒数であり、２で割っているのは、４サイクルエンジンの場合、エンジン２回転毎に吸気弁が１回開閉するからである。
【００２３】
現在広く使用されているガスエンジンヒートポンプ１２のデータに基づいて算出したガス圧変動周波数および実測した周波数を図３に示す。ＧＨＰ１２としては、単気筒、３馬力のものを使用している。
計算値は、上記式より算出した値であり、実験により計測した実験値とほぼ一致している。このＧＨＰの回転数Ｒを横軸に、ガス圧変動の周波数Ｖを縦軸にして、この実測値をプロットしたグラフを図４に示す。両者は直線上に並び上記の式をほぼ満足することが判る。また、ＧＨＰ１２で通常使用される回転数は、１２００〜２５００ｒｐｍであり、これに対応するガス圧変動周波数は、１０〜２１Ｈｚである。従って、この周波数範囲のガス圧変動を生じた場合には、ＧＨＰ１２が運転されてガスを消費していると判断できる。
そこで、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０は、ＧＨＰ１２がガス配管１４内に発生させるガス圧変動周波数範囲として、１０〜２１Ｈｚを記憶している。
【００２４】
次に、上記構成を有するガス流量計１１の処理動作を図５に示すフローチャートによって説明する。
先ず、ステップＳ１において、ガス圧変動周波数検出プログラム３１により、圧力センサ２１で計測したガス圧力（圧力センサ出力）をフーリエ変換してガス圧変動周波数ｆｐ を求め、それがＧＨＰ変動周波数記憶手段３０に記憶している周波数範囲１０〜２１Ｈｚ内に入るか否か（１０≦ｆｐ ≦２１）、即ち、ＧＨＰ１２が運転されているか否かを判断する。なお、フーリエ変換等の手法は、周知であるのでここでは説明を省略する。また、フーリエ変換等の複雑な数学的手法以外の簡便な方法でもガス圧変動周波数を求めることができるが、本願では省略する。
【００２５】
ｆｐ がこの周波数範囲に入らない場合（ｆｐ＜１０またはｆｐ＞２１の場合）、即ちＳ１；ＮＯの場合には、ＧＨＰ１２は運転されていないと考えられ、続くステップＳ９においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ ＝０とし、ガス流量Ｑが△Ｑだけ変化した場合には、通常ガス機器へのガス流量ＱＢ に△Ｑを増減したものを新たなＱＢとする。
一方、ｆｐがこの周波数範囲に入る場合（１０≦ｆｐ≦２１の場合）、即ち、Ｓ１；ＹＥＳの場合には、ＧＨＰ１２は運転されていると考えられ、次のステップＳ２に進む。以下、ステップＳ２〜Ｓ８までが、ガス流量演算プログラム３４によって場合分けされて演算される。
【００２６】
ステップＳ２では、ガス流量センサ２０の出力からガス流量Ｑが増加したか否か、即ち、ガス流量Ｑの変化量△Ｑが、正（△Ｑ≧０）か負（△Ｑ＜０）かを判断する。
ガス流量Ｑが増加した場合（△Ｑ≧０の場合）、即ち、Ｓ２；ＹＥＳの場合には、ステップＳ３に進む。一方、ガス流量Ｑが減少した場合（△Ｑ＜０の場合）、即ち、Ｓ２；ＮＯの場合には、ステップＳ４に進む。
【００２７】
ステップＳ３では、ガス変動幅検出プログラム３２により検出したガス変動幅ＰＷが大きくなったか否か、即ち、ガス変動幅ＰＷの変化幅△ＰＷが正（△ＰＷ≧０）か負（△ＰＷ＜０）かを判断する。
【００２８】
ここで、ガス変動幅ＰＷが大きくなった場合（△ＰＷ≧０の場合）、即ち、Ｓ３；ＹＥＳの場合には、ステップＳ５に進み、ステップＳ５において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰに△Ｑを加算したものを新たなＱＧＨＰとして用いる。また、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、従来の値を用いる。
一方、ガス変動幅ＰＷが小さくなった場合（△ＰＷ＜０の場合）、即ち、Ｓ３；ＮＯの場合には、ステップＳ６に進み、ステップＳ６において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰには、従来の値を用い、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、△Ｑを加算したものを新たなＱＢとして用いる。
【００２９】
また、ステップＳ４でも、ステップＳ３と同様にガス変動幅検出プログラム３２により検出したガス変動幅ＰＷが大きくなったか否か、即ち、ガス変動幅ＰＷの変化幅△ＰＷが、△ＰＷ≧０か否かを判断する。
【００３０】
ここで、ガス変動幅ＰＷが大きくなった場合（△ＰＷ≧０の場合）、即ち、Ｓ４；ＹＥＳの場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰには、従来の値を用い、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、△Ｑを減算したものを新たなＱＢとして用いる。
一方、ガス変動幅ＰＷが小さくなった場合（△ＰＷ＜０の場合）、即ち、Ｓ４；ＮＯの場合には、ステップＳ８に進み、ステップＳ８において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰに△Ｑを減算したものを新たなＱＧＨＰとして用いる。また、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、従来の値を用いる。
【００３１】
そして、ステップＳ１０において、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のいずれかに次いで、ＱＧＨＰ をＧＨＰ１２のガス使用量として積算し、これとは別に、通常ガス機器１３のガス使用量ＱＢ を積算する。また、ステップＳ９に続いて、同様に積算する。但し、この場合には、通常ガス機器１３のガス使用量ＱＢ のみ積算される。ＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ ＝０であるので、積算しても変化しないからである。
このようにして、各場合についてガス流量を積算した後、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
このような処理が可能である理由は、以下のような実験結果の基づいている。即ち、図１に示す配管において、ＧＨＰ１２の回転数を１４００ｒｐｍとし、当初のＧＨＰ１２の使用流量ＱＧＳ１ ＝４５０ｌ／ｈ、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＳ１＝０ｌ／ｈとしたとき、ガス圧変動幅ＰＷＳ１ ＝４５．５ｍｍＨ２Ｏで、ガス圧変動周波数ｆＰＳ１ ＝１１．６２５Ｈｚであった。ついで、同じ回転数で、ＧＨＰへの使用流量ＱＧＥ１＝４６０ｌ／ｈとする一方、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＥ１＝０＝ＱＢＳ１として変化させなかった場合に、ガス圧変動幅ＰＷＥ１＝４６．４ｍｍＨ２Ｏに上昇した。即ち、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰが増加すると、ガス圧変動幅ＰＷも増加することが判る。
【００３３】
一方、同じく図１に示す配管において、ＧＨＰ１２の回転数を１２００ｒｐｍとし、当初のＧＨＰ１２の使用流量ＱＧＳ２ ＝３３０ｌ／ｈ、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＳ２＝０ｌ／ｈとしたとき、ガス圧変動幅ＰＷＳ２ ＝４８．６ｍｍＨ２Ｏで、ガス圧変動周波数ｆＰＳ２ ＝１０．０Ｈｚであった。ついで、同じ回転数で、ＧＨＰへの使用流量ＱＧＥ２＝３３０ｌ／ｈ（＝ＱＧＳ２）として変化させない一方、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＥ２ ＝３６０ｌ／ｈに増加した場合に、ガス圧変動幅ＰＷＥ２＝４６．４ｍｍＨ２Ｏに下降した。即ち、通常ガス機器１３のガス流量ＱＢ が増加すると、逆にガス圧変動幅ＰＷ は減少することが判る。つまり、ガス圧変動幅ＰＷ は、ＧＨＰ１２へのガス流量が増減した場合と、通常ガス機器１３へのガス流量が増減した場合には、その傾向が逆である。従って、ガス流量Ｑの増減とガス圧変動幅ＰＷ の増減との２つの事象から場合分けすれば、ＧＨＰ１２へのガス流量の増減および通常ガス機器１３へのガス流量の増減を分離して計測できる。
【００３４】
次に、上記フローチャートに従った処理を具体例で説明する。図６（ａ）（ｂ）（ｃ） は、それぞれＧＨＰへのガス流量の時間的変化、通常ガス機器へのガス流量の時間的変化、およびガス配管１４のガス流量の時間的変化を示す。当然のことながら、図６（ａ）および（ｂ）のガス流量の和は、図６（ｃ） のガス配管のガス流量になる。
ここで、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ は図６（ａ）に示すように、時間ｔ１でＱＧ１からＱＧ２に増加させ、時間ｔ２でＱＧ２からＱＧ１に減少させる。なお、ＱＧ２とＱＧ１の差を△Ｑとする（ＱＧ２−ＱＧ１＝△Ｑ）。
【００３５】
また、通常ガス機器１３へのガス流量ＱＢ を、図６（ｂ）に示すように、時間ｔ３でＱＢ１からＱＢ２に増加させ、時間ｔ４ でＱＢ２からＱＢ１に減少させる。なお、簡単のためＱＢ２とＱＢ１の差も△Ｑとする（ＱＢ２−ＱＢ１＝△Ｑ）。
すると、この両者の和であるガス配管１４のガス流量Ｑは、当初Ｑ１ （＝ＱＧ１＋ＱＢ１）であるが、時間ｔ１でＱ１からＱ２に増加し、時間ｔ２でＱ２からＱ１に減少する。さらに、時間ｔ３で再びＱ１からＱ２に増加し、時間ｔ４で再度Ｑ２ から減少して当初の流量Ｑ１ に戻る。なお、Ｑ２とＱ１の差は△Ｑである（Ｑ２−Ｑ１＝△Ｑ＝ＱＧ２−ＱＧ１＝ＱＢ２−ＱＢ１）。
【００３６】
このような流量変化は、ｔ１〜ｔ２においてＧＨＰ１２に負荷を掛けてガス使用量（消費量）を多くし、ｔ３〜ｔ４において通常ガス機器１３のガス使用量を多くした場合に生じるが、ガス配管１４のガス流量Ｑからだけでは、ＧＨＰ１２か通常ガス機器１３のいずれのガス流量が増減したかを判別できない。
【００３７】
かかるガス流量変化を生じた場合において、上述のガス流量計１１における処理は以下のようになる。即ち、先ず時間ｔ１ 以前では、ＧＨＰ１２へのガス流量はＱＧ１であり、通常ガス機器１３へのガス流量はＱＢ１である（ＱＧＨＰ＝ＱＧ１、ＱＢ＝ＱＢ１）。
時間ｔ１〜ｔ２においては、ガス流量Ｑは、Ｑ１からＱ２に△Ｑだけ増加し（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅も大きくなる（ステップＳ３；ＹＥＳ）。そこでステップＳ５に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰをＱＧ１に△Ｑだけ加算すると、ＱＧ２ となる。ついで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰとしてＱＧ２ を用いて積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢは変化させないで積算する。
【００３８】
ついで、時間ｔ２〜ｔ３においては、ガス流量Ｑは、Ｑ２からＱ１に△Ｑだけ減少する（ステップＳ２；ＮＯ）し、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅は小さくなる（ステップＳ４；ＮＯ）。そこでステップＳ８に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ をＱＧ２から△Ｑだけ減算すると、ＱＧ１となる。次いで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ としてＱＧ１を用いて積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢは変化させないで積算する。
【００３９】
時間ｔ３〜ｔ４においては、ガス流量Ｑは、Ｑ１からＱ２に△Ｑだけ増加する（ステップＳ２；ＹＥＳ）し、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅は小さくなる（ステップＳ３；ＮＯ）。そこでステップＳ６に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ はＱＧ１のままとしつつ、通常ガス機器１３へのガス流量ＱＢをＱＢ１に△Ｑだけ加算するとＱＢ２ になる。次いで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ は変化させないで積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢにはＱＢ２を用いて積算する。
【００４０】
時間ｔ４ 以降においては、ガス流量Ｑは、Ｑ２からＱ１に△Ｑだけ減少する（ステップＳ２；ＮＯ）し、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅は大きくなる（ステップＳ４；ＹＥＳ）。そこでステップＳ７に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ はＱＧ１のままとしつつ、通常ガス機器１３へのガス流量ＱＢをＱＢ２から△Ｑだけ減算するとＱＢ１ になる。次いで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ は変化させないで積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢにはＱＢ１を用いて積算する。
これにより、ガスエンジンヒートポンプ１２の稼働中に、ＧＨＰ１２のガス使用量あるいは通常ガス機器１３のガス使用量が変化しても、いずれのガス使用量が増減したかを把握して、ＧＨＰ１２のガス消費量を正確に積算することができ、また、通常ガス機器１３のガス消費量も正確に積算することができる。
【００４１】
以上詳細に説明したように、本実施例のガス流量計１１によれば、ガス流量の増減△Ｑおよびガス圧変動幅の増減△ＰＷ の関係から、ＧＨＰ１２へのガス流量（ガス消費量）が増減したのか、通常ガス機器１３へのガス流量（ガス消費量）が増減したのかを知ることができ、１つのガス流量計１１を用いてガスエンジンヒートポンプ１２のガス消費量と通常ガス機器１３のガス消費量とを個別に算出し表示することができる。
【００４２】
また、上記実施態様のガス流量計１１は、ガスの流量を計測するガス流量センサ２０と、ガスの圧力を計測する圧力センサ２１と、ＧＨＰがガス配管に生じさせるガス圧変動の周波数範囲１０〜２１Ｈｚを記憶するＧＨＰ変動周波数記憶手段３０と、圧力センサ２１のガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動検出プログラム３１と、ガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出プログラム３２と、ガス圧変動検出プログラム３１で検出したガス圧変動周波数が、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０が記憶するガス圧変動周波数範囲１０〜２１Ｈｚ内に入る場合に、ＧＨＰがガスを消費していると判定するＧＨＰガス消費判定プログラム３３と、ＧＨＰガス消費判定プログラム３３によってＧＨＰがガスを消費している（稼働している）と判断された場合に、上述のようなガスの変化流量ΔＱとガス圧変動幅ＰＷの変化量△ＰＷとの関係から、ガスの変化流量△ＱがＧＨＰあるいは通常ガス機器のいずれの消費量の変化によって生じたかを判定し、ＧＨＰ１２および通常ガス機１３器のガス消費量を算出するガス流量演算プログラム３４とを有しているので、１つのガス流量計１１を用いてガスエンジンヒートポンプ１２のガス消費量と通常ガス機器１３のガス消費量とを個別に算出し表示することができる。
【００４３】
なお、前記実施例は本発明を何ら限定するものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、改良が可能であることは勿論である。
例えば、本実施例では、ガスエンジンヒートポンプ１２のガス圧変動として１０〜２１Ｈｚを用いているが、気筒数や回転数などガスエンジンヒートポンプ１２の種類や運転条件に応じて変化させれば良いことは言うまでもない。また、ガスエンジンヒートポンプ１２に限らず、ガス配管１４内のガス圧に変動を発生させるガス機器であれば、応用できることも当然である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように本発明のガス流量計によれば、ガスの変化流量およびガス圧変動幅の変化から、特定ガス機器および通常ガス機器のガス消費量を別々に算出するガス消費量演算手段とを有しているので、１つのガス流量計を用いて特定ガス機器のガス消費量と通常ガス機器のガス消費量とを個別に算出し表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス流量計１１が使用されるガス配管系の構成を示すブロック図である。
【図２】ガス流量計１１の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図３】ガスエンジンヒートポンプ１２の回転数Ｒとガス圧変動周波数Ｖとの関係についての実測値及び計算値を示す図である。
【図４】ガスエンジンヒートポンプ１２の回転数とガス圧変動周波数との関係を示すグラフである。
【図５】ガス流量計１１の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】処理の具体例におけるガス流量の経時的変化を表す説明図である。（ａ）はＧＨＰのガス流量、（ｂ）は通常ガス機器のガス流量、（ｃ）はガス配管１４のガス流量を示す。
【図７】従来のガス流量計が使用されるガス配管系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ ガス流量計
１２ ガスエンジンヒートポンプ（ＧＨＰ）
１３ 通常ガス機器
２０ ガス流量センサ
２１ 圧力センサ
３０ ＧＨＰ変動周波数記憶手段
３１ ガス圧変動周波数検出プログラム
３２ ガス変動幅検出プログラム
３３ ＧＨＰガス消費判定プログラム
３４ ガス流量演算プログラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のガス機器が使用されているガス配管系に１つ設置するだけで、個別のガス機器のガス積算流量を計測可能なガス流量計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、都市ガスの積算流量（ガス消費量）の計測は、図７に示すように、消費者のガス配管１４の上流側にガス流量計１０１を配設して、消費者が消費するガス流量を計測し、そのガス流量からガス消費量を演算している。
一方、ガスエンジンヒートポンプ１２等のように冷暖房用に使用されるガス機器で消費されるガスについては、ガス料金の割引を行っている。これらのガス機器は、消費量が大きいから割り引きしても採算が採れるからである。
そして、割引料金となるガスエンジンヒートポンプ１２の消費量は、通常ガス機器１３で消費されるガス消費量とは別に計測する必要があるため、通常ガス機器用のガス流量計１０１のとは別にガスエンジンヒートポンプ専用ガス流量計１０２を設置している。
【０００３】
しかし、ガスエンジンヒートポンプ専用ガス流量計１０２と、通常ガス機器用のガス流量計１０１との２つを設置するのは、ガス会社としては、コストアップとなっていた。また、ガス流量計は、家の外側に配設されるが、都市部では２つのガス流量計１０１，１０２を取り付け、かつ検針可能なスペースを確保することが困難な場合があった。
また、取り付けた後でも、ガス流量計１０１，１０２の２箇所のガス流量計を検針しなければならないため、ガス検針の効率が低下する問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、すでに発明者らは、特願平７−１７６８０９号において、ガスエンジンヒートポンプ等の特定のガス機器がガス消費時にガス配管内に発生させる特定周波数のガス圧変動を利用して、一台で特定のガス機器の消費するガス流量と他のガス機器の消費するガス流量とを計測できるガス流量計を提案している。
【０００５】
しかしながら、上記ガス流量計では、特定のガス機器がガス消費している場合において、その他のガス機器への流量が変化したときなどに、いずれの機器へのガス流量が変化したのかを判別することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ガス流量の変化が生じた場合にいずれの機器の流量が変化したかを判別し、１つのガス流量計で個別のガス機器のガス消費量を計測可能なガス流量計を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するための請求項１に記載の解決手段は、ガス配管に取り付けられてガスの積算流量を計測するガス流量計において、ガスを消費する際にガス配管内にガス圧変動を生じさせる特定のガス機器が前記ガス配管に接続されている場合に、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量から減算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器へのガス流量から減算するガス流量演算手段を有することを特徴とするガス流量計である。
【０００８】
上記構成を有する本発明のガス流量計は、下流に特定のガス機器およびその他のガス機器が接続されるガス配管に設置される。
ここで、特定のガス機器とは、ガスを消費する際に接続しているガス配管内においてガス圧に変動を生じさせるガス機器を指し、ガスエンジンや、これを用いたガスエンジンヒートポンプなどの機器が含まれる。
【０００９】
同じようにガス配管のガス流量が変化した場合であっても、特定のガス機器の流量が変化した場合と他のガス機器の流量が変化した場合では、ガス圧変動の変動幅の変化の傾向が異なる。従って、ガス圧変動の変動幅の変化をも併せて判断することにより、特定のガス機器へのガス流量が変化したのか、他のガス機器へのガス流量が変化したのかを判定することができる。さらに、それに応じてガス流量の増加分あるいは減少分をいずれかの機器のガス流量の増加分あるいは減少分として演算して、特定のガス機器へのガス積算流量とその他のガス機器へのガス積算流量との両者を計測することができる。
【００１０】
さらに、請求項２に記載の解決手段は、ガス配管に取り付けられてガスの積算流量を計測するガス流量計において、前記ガスの流量を計測するガス流量センサと、前記ガスの圧力を計測する圧力センサと、ガスを消費する際にガス配管内にガス圧変動を生じさせる特定のガス機器が、前記ガス配管内に発生させるガス圧変動の周波数範囲を記憶した特定機器変動周波数記憶手段と、前記圧力センサの出力からガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動周波数検出手段と、前記圧力センサの出力からガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出手段と、前記ガス圧変動周波数検出手段が検出した前記ガス圧変動の周波数と前記特定機器変動周波数記憶手段が記憶する前記ガス圧変動の周波数範囲とを比較し、この周波数範囲内に前記検出した周波数が入る場合には、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定する特定機器ガス消費判定手段と、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定されている場合において、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量に加算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量から減算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器へのガス流量から減算するガス流量演算手段とを有することを特徴とするガス流量計である。
【００１１】
上記構成を有する本発明のガス流量計は、下流に特定のガス機器およびその他のガス機器が接続されるガス配管に設置される。
ここで、ガス流量センサは、ガス配管を流れるガスの単位時間当たりの流量を計測するもので、フルイディック式、膜式、熱線式等いずれのものでもよい。
また、圧力センサは、ガス配管を流れるガスの圧力を計測するもので、圧電式、静電容量式、ストレインゲージ式等いずれのものでも良い。
特定のガス機器とは、ガスを消費する際に接続しているガス配管内においてガス圧に変動を生じさせるガス機器を指し、ガスエンジンや、これを用いたガスエンジンヒートポンプなどの機器が含まれる。
【００１２】
特定機器変動周波数記憶手段は、上記特定のガス機器がガス配管内に発生させるガス圧変動の周波数範囲を記憶している。
ガス圧変動周波数検出手段は、圧力センサの出力（ガス圧力）からガス圧変動の周波数を検出するもので、フーリエ変換を用いて周波数分析して検出しても、電気的に特定範囲の周波数の有無や振幅を検出しても、あるいは他の手段によって検出しても良い。
【００１３】
ガス圧変動幅検出手段は、圧力センサの出力からガス圧変動の変動幅を検出するもので、ガス圧力において交流的に重畳されている圧力変動分の幅を検出する。
特定機器ガス消費判定手段は、ガス圧変動の周波数がガス圧変動の周波数範囲内にあるか否かを比較し、この周波数範囲内に前記検出した周波数が入る場合には、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定する
ガス流量演算手段は、特定のガス機器のガス消費が有ると判定されている場合において、ガス流量の増減とガス圧変動の変動幅の増減との組み合わせに従って、特定のガス機器またはこれ以外のガス機器への流量の加算または減算を行う。
【００１４】
特定のガス機器のガス消費があると判断されている場合は、ガス流量が変化した場合に、その流量変化が特定のガス機器の流量が変化したためであるのか、他のガス機器の流量が変化したためであるのかを判定しなければならない。ここで、特定のガス機器の流量が変化した場合と他のガス機器の流量が変化した場合では、ガス圧変動の変動幅の変化の傾向が異なり逆の傾向を示す。従って、ガス圧変動の変動幅の変化をも併せて判断することにより、特定のガス機器へのガス流量が変化したのか、他のガス機器へのガス流量が変化したのかを判定することができる。さらに、それに応じてガス流量の増加分あるいは減少分をいずれかの機器のガス流量の増加分あるいは減少分として演算して、特定のガス機器へのガス積算流量とその他のガス機器へのガス積算流量との両者を計測することができる。
【００１５】
さらに請求項３に記載の解決手段は、前記特定のガス機器がガスエンジンヒートポンプであることを特徴とする請求項１または２に記載のガス流量計である。一般にガスエンジンヒートポンプは、運転時に特有の周波数を持つガス圧変動をガス配管内に生じさせる。その周波数は１０〜２１Ｈｚとなることが実験的に確かめられている。
従って、通常のガス機器のガス消費量と、ガスエンジンヒートポンプのガス消費量を別々に算出できるため、通常のガス機器については通常ガス料金で処理し、ガスエンジンヒートポンプについては割引ガス料金で処理することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるガス流量計１１の実施態様について、図１〜図５を参照しつつ説明する。図１はガス流量計１１を使用するガス配管系を示す。
ガスＧのガス配管１４の流路の途中には、ガス流量計１１が配設されている。さらに、このガス流量計１１よりも下流のガス配管１４には、ガスエンジンヒートポンプ（以下ＧＨＰともいう。）１２及びバーナー等の通常ガス機器１３が直接接続しており、これらのガス機器のガス使用量をガス流量計１１で計測できるようになっている。
【００１７】
次に、ガス流量計１１の構成を図２のブロック図で示す。ガス配管１４および流量計１１を通過するガス流量を検出するガス流量センサ２０およびガス配管１４内のガス圧力を計測する圧力センサ２１がガス配管１４に接続されている。これらのセンサ２０、２１の出力は、演算部２２に入力されるように接続されており、この演算部２２には、さらに、制御プログラムを記憶するＲＯＭ２３、データ等を一時的に記憶するＲＡＭ２４、および通常ガス機器用２５ａとＧＨＰ用２５ｂのガス消費量を別個に記憶できる消費量記憶部２５が接続している。また、消費量記憶部２５には、ガス消費量を表示するための表示部２６が接続している。ガス流量センサ２０は、膜式流量センサやフルイディック流量センサ等広く使用されているいずれの流量計を使用しても同じなので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１８】
ＲＯＭ２３には、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０、ガス圧変動周波数検出プログラム３１、ガス変動幅検出プログラム３２、ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３、およびガス流量演算プログラム３４が記憶・格納されている。
ここで、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０は、ＧＨＰ１２がガスを消費する際にガス配管１４内に発生させるガス圧変動の周波数範囲、即ち、後述するように１０〜２１Ｈｚの周波数範囲を記憶する。
【００１９】
また、ガス圧変動周波数検出プログラム３１は、圧力センサ２１の出力からガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動周波数検出手段であり、圧力センサ２１の出力を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって周波数分析し、ガス圧変動の主は数を検出するプログラムである。
ガス変動幅検出プログラム３２は、圧力センサ２１の出力からガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出手段であり、圧力センサ２１の出力のうち交流成分の振幅（変動幅）の大きさを検出するプログラムである。
【００２０】
ＧＨＰガス消費量判定プログラム３３は、ガス圧変動周波数検出プログラム３１によって検出されたガス圧変動の周波数と、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０が記憶する１０〜２１Ｈｚのガス圧変動の周波数範囲とを比較し、この周波数範囲内に検出したガス圧変動の周波数が入る場合には、ＧＨＰのガス消費が有ると判定するＧＨＰガス消費判定手段である。
【００２１】
さらに、ガス流量演算プログラム３４は、ＧＨＰガス消費判定プログラム３３によりＧＨＰのガス消費があると判定されている場合において、
▲１▼ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分をＧＨＰ１２へのガス流量に加算し、
▲２▼ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を通常ガス機器１３へのガス流量に加算し、
▲３▼ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を通常ガス機器１３へのガス流量から減算し、
▲４▼ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分をＧＨＰ１２へのガス流量から減算する
ガス流量演算手段である。
【００２２】
ここで、ガスエンジンヒートポンプ１２を使用することによりガス配管１４内に発生するガス変動の周波数は、次の式で計算できる。
Ｖ＝Ｒ×Ｓ／６０／２
ここで、Ｖは発生するガス圧変動周波数であり、単位はＨｚである。Ｒはガスエンジンヒートポンプ１２の回転数であり、単位はｒｐｍである。Ｓはガスエンジンヒートポンプ１２の気筒数である。６０は１分間の秒数であり、２で割っているのは、４サイクルエンジンの場合、エンジン２回転毎に吸気弁が１回開閉するからである。
【００２３】
現在広く使用されているガスエンジンヒートポンプ１２のデータに基づいて算出したガス圧変動周波数および実測した周波数を図３に示す。ＧＨＰ１２としては、単気筒、３馬力のものを使用している。
計算値は、上記式より算出した値であり、実験により計測した実験値とほぼ一致している。このＧＨＰの回転数Ｒを横軸に、ガス圧変動の周波数Ｖを縦軸にして、この実測値をプロットしたグラフを図４に示す。両者は直線上に並び上記の式をほぼ満足することが判る。また、ＧＨＰ１２で通常使用される回転数は、１２００〜２５００ｒｐｍであり、これに対応するガス圧変動周波数は、１０〜２１Ｈｚである。従って、この周波数範囲のガス圧変動を生じた場合には、ＧＨＰ１２が運転されてガスを消費していると判断できる。
そこで、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０は、ＧＨＰ１２がガス配管１４内に発生させるガス圧変動周波数範囲として、１０〜２１Ｈｚを記憶している。
【００２４】
次に、上記構成を有するガス流量計１１の処理動作を図５に示すフローチャートによって説明する。
先ず、ステップＳ１において、ガス圧変動周波数検出プログラム３１により、圧力センサ２１で計測したガス圧力（圧力センサ出力）をフーリエ変換してガス圧変動周波数ｆｐ を求め、それがＧＨＰ変動周波数記憶手段３０に記憶している周波数範囲１０〜２１Ｈｚ内に入るか否か（１０≦ｆｐ ≦２１）、即ち、ＧＨＰ１２が運転されているか否かを判断する。なお、フーリエ変換等の手法は、周知であるのでここでは説明を省略する。また、フーリエ変換等の複雑な数学的手法以外の簡便な方法でもガス圧変動周波数を求めることができるが、本願では省略する。
【００２５】
ｆｐ がこの周波数範囲に入らない場合（ｆｐ＜１０またはｆｐ＞２１の場合）、即ちＳ１；ＮＯの場合には、ＧＨＰ１２は運転されていないと考えられ、続くステップＳ９においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ ＝０とし、ガス流量Ｑが△Ｑだけ変化した場合には、通常ガス機器へのガス流量ＱＢ に△Ｑを増減したものを新たなＱＢとする。
一方、ｆｐがこの周波数範囲に入る場合（１０≦ｆｐ≦２１の場合）、即ち、Ｓ１；ＹＥＳの場合には、ＧＨＰ１２は運転されていると考えられ、次のステップＳ２に進む。以下、ステップＳ２〜Ｓ８までが、ガス流量演算プログラム３４によって場合分けされて演算される。
【００２６】
ステップＳ２では、ガス流量センサ２０の出力からガス流量Ｑが増加したか否か、即ち、ガス流量Ｑの変化量△Ｑが、正（△Ｑ≧０）か負（△Ｑ＜０）かを判断する。
ガス流量Ｑが増加した場合（△Ｑ≧０の場合）、即ち、Ｓ２；ＹＥＳの場合には、ステップＳ３に進む。一方、ガス流量Ｑが減少した場合（△Ｑ＜０の場合）、即ち、Ｓ２；ＮＯの場合には、ステップＳ４に進む。
【００２７】
ステップＳ３では、ガス変動幅検出プログラム３２により検出したガス変動幅ＰＷが大きくなったか否か、即ち、ガス変動幅ＰＷの変化幅△ＰＷが正（△ＰＷ≧０）か負（△ＰＷ＜０）かを判断する。
【００２８】
ここで、ガス変動幅ＰＷが大きくなった場合（△ＰＷ≧０の場合）、即ち、Ｓ３；ＹＥＳの場合には、ステップＳ５に進み、ステップＳ５において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰに△Ｑを加算したものを新たなＱＧＨＰとして用いる。また、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、従来の値を用いる。
一方、ガス変動幅ＰＷが小さくなった場合（△ＰＷ＜０の場合）、即ち、Ｓ３；ＮＯの場合には、ステップＳ６に進み、ステップＳ６において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰには、従来の値を用い、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、△Ｑを加算したものを新たなＱＢとして用いる。
【００２９】
また、ステップＳ４でも、ステップＳ３と同様にガス変動幅検出プログラム３２により検出したガス変動幅ＰＷが大きくなったか否か、即ち、ガス変動幅ＰＷの変化幅△ＰＷが、△ＰＷ≧０か否かを判断する。
【００３０】
ここで、ガス変動幅ＰＷが大きくなった場合（△ＰＷ≧０の場合）、即ち、Ｓ４；ＹＥＳの場合には、ステップＳ７に進み、ステップＳ７において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰには、従来の値を用い、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、△Ｑを減算したものを新たなＱＢとして用いる。
一方、ガス変動幅ＰＷが小さくなった場合（△ＰＷ＜０の場合）、即ち、Ｓ４；ＮＯの場合には、ステップＳ８に進み、ステップＳ８において、ＧＨＰへの流量ＱＧＨＰに△Ｑを減算したものを新たなＱＧＨＰとして用いる。また、通常ガス機器１３への流量ＱＢは、従来の値を用いる。
【００３１】
そして、ステップＳ１０において、ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８のいずれかに次いで、ＱＧＨＰ をＧＨＰ１２のガス使用量として積算し、これとは別に、通常ガス機器１３のガス使用量ＱＢ を積算する。また、ステップＳ９に続いて、同様に積算する。但し、この場合には、通常ガス機器１３のガス使用量ＱＢ のみ積算される。ＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ ＝０であるので、積算しても変化しないからである。
このようにして、各場合についてガス流量を積算した後、ステップＳ１に戻る。
【００３２】
このような処理が可能である理由は、以下のような実験結果の基づいている。即ち、図１に示す配管において、ＧＨＰ１２の回転数を１４００ｒｐｍとし、当初のＧＨＰ１２の使用流量ＱＧＳ１ ＝４５０ｌ／ｈ、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＳ１＝０ｌ／ｈとしたとき、ガス圧変動幅ＰＷＳ１ ＝４５．５ｍｍＨ２Ｏで、ガス圧変動周波数ｆＰＳ１ ＝１１．６２５Ｈｚであった。ついで、同じ回転数で、ＧＨＰへの使用流量ＱＧＥ１＝４６０ｌ／ｈとする一方、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＥ１＝０＝ＱＢＳ１として変化させなかった場合に、ガス圧変動幅ＰＷＥ１＝４６．４ｍｍＨ２Ｏに上昇した。即ち、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰが増加すると、ガス圧変動幅ＰＷも増加することが判る。
【００３３】
一方、同じく図１に示す配管において、ＧＨＰ１２の回転数を１２００ｒｐｍとし、当初のＧＨＰ１２の使用流量ＱＧＳ２ ＝３３０ｌ／ｈ、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＳ２＝０ｌ／ｈとしたとき、ガス圧変動幅ＰＷＳ２ ＝４８．６ｍｍＨ２Ｏで、ガス圧変動周波数ｆＰＳ２ ＝１０．０Ｈｚであった。ついで、同じ回転数で、ＧＨＰへの使用流量ＱＧＥ２＝３３０ｌ／ｈ（＝ＱＧＳ２）として変化させない一方、通常ガス機器１３の使用流量ＱＢＥ２ ＝３６０ｌ／ｈに増加した場合に、ガス圧変動幅ＰＷＥ２＝４６．４ｍｍＨ２Ｏに下降した。即ち、通常ガス機器１３のガス流量ＱＢ が増加すると、逆にガス圧変動幅ＰＷ は減少することが判る。つまり、ガス圧変動幅ＰＷ は、ＧＨＰ１２へのガス流量が増減した場合と、通常ガス機器１３へのガス流量が増減した場合には、その傾向が逆である。従って、ガス流量Ｑの増減とガス圧変動幅ＰＷ の増減との２つの事象から場合分けすれば、ＧＨＰ１２へのガス流量の増減および通常ガス機器１３へのガス流量の増減を分離して計測できる。
【００３４】
次に、上記フローチャートに従った処理を具体例で説明する。図６（ａ）（ｂ）（ｃ） は、それぞれＧＨＰへのガス流量の時間的変化、通常ガス機器へのガス流量の時間的変化、およびガス配管１４のガス流量の時間的変化を示す。当然のことながら、図６（ａ）および（ｂ）のガス流量の和は、図６（ｃ） のガス配管のガス流量になる。
ここで、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ は図６（ａ）に示すように、時間ｔ１でＱＧ１からＱＧ２に増加させ、時間ｔ２でＱＧ２からＱＧ１に減少させる。なお、ＱＧ２とＱＧ１の差を△Ｑとする（ＱＧ２−ＱＧ１＝△Ｑ）。
【００３５】
また、通常ガス機器１３へのガス流量ＱＢ を、図６（ｂ）に示すように、時間ｔ３でＱＢ１からＱＢ２に増加させ、時間ｔ４ でＱＢ２からＱＢ１に減少させる。なお、簡単のためＱＢ２とＱＢ１の差も△Ｑとする（ＱＢ２−ＱＢ１＝△Ｑ）。
すると、この両者の和であるガス配管１４のガス流量Ｑは、当初Ｑ１ （＝ＱＧ１＋ＱＢ１）であるが、時間ｔ１でＱ１からＱ２に増加し、時間ｔ２でＱ２からＱ１に減少する。さらに、時間ｔ３で再びＱ１からＱ２に増加し、時間ｔ４で再度Ｑ２ から減少して当初の流量Ｑ１ に戻る。なお、Ｑ２とＱ１の差は△Ｑである（Ｑ２−Ｑ１＝△Ｑ＝ＱＧ２−ＱＧ１＝ＱＢ２−ＱＢ１）。
【００３６】
このような流量変化は、ｔ１〜ｔ２においてＧＨＰ１２に負荷を掛けてガス使用量（消費量）を多くし、ｔ３〜ｔ４において通常ガス機器１３のガス使用量を多くした場合に生じるが、ガス配管１４のガス流量Ｑからだけでは、ＧＨＰ１２か通常ガス機器１３のいずれのガス流量が増減したかを判別できない。
【００３７】
かかるガス流量変化を生じた場合において、上述のガス流量計１１における処理は以下のようになる。即ち、先ず時間ｔ１ 以前では、ＧＨＰ１２へのガス流量はＱＧ１であり、通常ガス機器１３へのガス流量はＱＢ１である（ＱＧＨＰ＝ＱＧ１、ＱＢ＝ＱＢ１）。
時間ｔ１〜ｔ２においては、ガス流量Ｑは、Ｑ１からＱ２に△Ｑだけ増加し（ステップＳ２；ＹＥＳ）、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅も大きくなる（ステップＳ３；ＹＥＳ）。そこでステップＳ５に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰをＱＧ１に△Ｑだけ加算すると、ＱＧ２ となる。ついで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰとしてＱＧ２ を用いて積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢは変化させないで積算する。
【００３８】
ついで、時間ｔ２〜ｔ３においては、ガス流量Ｑは、Ｑ２からＱ１に△Ｑだけ減少する（ステップＳ２；ＮＯ）し、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅は小さくなる（ステップＳ４；ＮＯ）。そこでステップＳ８に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ をＱＧ２から△Ｑだけ減算すると、ＱＧ１となる。次いで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ としてＱＧ１を用いて積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢは変化させないで積算する。
【００３９】
時間ｔ３〜ｔ４においては、ガス流量Ｑは、Ｑ１からＱ２に△Ｑだけ増加する（ステップＳ２；ＹＥＳ）し、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅は小さくなる（ステップＳ３；ＮＯ）。そこでステップＳ６に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ はＱＧ１のままとしつつ、通常ガス機器１３へのガス流量ＱＢをＱＢ１に△Ｑだけ加算するとＱＢ２ になる。次いで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ は変化させないで積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢにはＱＢ２を用いて積算する。
【００４０】
時間ｔ４ 以降においては、ガス流量Ｑは、Ｑ２からＱ１に△Ｑだけ減少する（ステップＳ２；ＮＯ）し、ＧＨＰ１２が配管１４内に発生するガス圧変動の変動幅は大きくなる（ステップＳ４；ＹＥＳ）。そこでステップＳ７に従って、ＧＨＰ１２へのガス流量ＱＧＨＰ はＱＧ１のままとしつつ、通常ガス機器１３へのガス流量ＱＢをＱＢ２から△Ｑだけ減算するとＱＢ１ になる。次いで、ステップＳ１０においてＧＨＰへのガス流量ＱＧＨＰ は変化させないで積算し、一方、通常ガス機器へのガス流量ＱＢにはＱＢ１を用いて積算する。
これにより、ガスエンジンヒートポンプ１２の稼働中に、ＧＨＰ１２のガス使用量あるいは通常ガス機器１３のガス使用量が変化しても、いずれのガス使用量が増減したかを把握して、ＧＨＰ１２のガス消費量を正確に積算することができ、また、通常ガス機器１３のガス消費量も正確に積算することができる。
【００４１】
以上詳細に説明したように、本実施例のガス流量計１１によれば、ガス流量の増減△Ｑおよびガス圧変動幅の増減△ＰＷ の関係から、ＧＨＰ１２へのガス流量（ガス消費量）が増減したのか、通常ガス機器１３へのガス流量（ガス消費量）が増減したのかを知ることができ、１つのガス流量計１１を用いてガスエンジンヒートポンプ１２のガス消費量と通常ガス機器１３のガス消費量とを個別に算出し表示することができる。
【００４２】
また、上記実施態様のガス流量計１１は、ガスの流量を計測するガス流量センサ２０と、ガスの圧力を計測する圧力センサ２１と、ＧＨＰがガス配管に生じさせるガス圧変動の周波数範囲１０〜２１Ｈｚを記憶するＧＨＰ変動周波数記憶手段３０と、圧力センサ２１のガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動検出プログラム３１と、ガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出プログラム３２と、ガス圧変動検出プログラム３１で検出したガス圧変動周波数が、ＧＨＰ変動周波数記憶手段３０が記憶するガス圧変動周波数範囲１０〜２１Ｈｚ内に入る場合に、ＧＨＰがガスを消費していると判定するＧＨＰガス消費判定プログラム３３と、ＧＨＰガス消費判定プログラム３３によってＧＨＰがガスを消費している（稼働している）と判断された場合に、上述のようなガスの変化流量ΔＱとガス圧変動幅ＰＷの変化量△ＰＷとの関係から、ガスの変化流量△ＱがＧＨＰあるいは通常ガス機器のいずれの消費量の変化によって生じたかを判定し、ＧＨＰ１２および通常ガス機１３器のガス消費量を算出するガス流量演算プログラム３４とを有しているので、１つのガス流量計１１を用いてガスエンジンヒートポンプ１２のガス消費量と通常ガス機器１３のガス消費量とを個別に算出し表示することができる。
【００４３】
なお、前記実施例は本発明を何ら限定するものでなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形、改良が可能であることは勿論である。
例えば、本実施例では、ガスエンジンヒートポンプ１２のガス圧変動として１０〜２１Ｈｚを用いているが、気筒数や回転数などガスエンジンヒートポンプ１２の種類や運転条件に応じて変化させれば良いことは言うまでもない。また、ガスエンジンヒートポンプ１２に限らず、ガス配管１４内のガス圧に変動を発生させるガス機器であれば、応用できることも当然である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明かなように本発明のガス流量計によれば、ガスの変化流量およびガス圧変動幅の変化から、特定ガス機器および通常ガス機器のガス消費量を別々に算出するガス消費量演算手段とを有しているので、１つのガス流量計を用いて特定ガス機器のガス消費量と通常ガス機器のガス消費量とを個別に算出し表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス流量計１１が使用されるガス配管系の構成を示すブロック図である。
【図２】ガス流量計１１の制御手段の構成を示すブロック図である。
【図３】ガスエンジンヒートポンプ１２の回転数Ｒとガス圧変動周波数Ｖとの関係についての実測値及び計算値を示す図である。
【図４】ガスエンジンヒートポンプ１２の回転数とガス圧変動周波数との関係を示すグラフである。
【図５】ガス流量計１１の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】処理の具体例におけるガス流量の経時的変化を表す説明図である。（ａ）はＧＨＰのガス流量、（ｂ）は通常ガス機器のガス流量、（ｃ）はガス配管１４のガス流量を示す。
【図７】従来のガス流量計が使用されるガス配管系の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１ ガス流量計
１２ ガスエンジンヒートポンプ（ＧＨＰ）
１３ 通常ガス機器
２０ ガス流量センサ
２１ 圧力センサ
３０ ＧＨＰ変動周波数記憶手段
３１ ガス圧変動周波数検出プログラム
３２ ガス変動幅検出プログラム
３３ ＧＨＰガス消費判定プログラム
３４ ガス流量演算プログラム
Claims (3)
- ガスを消費する際にガス配管内にガス圧変動を生じさせる特定のガス機器が接続されているガス配管に取り付けられて、ガスの積算流量を計測するガス流量計において、
ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器へのガス流量に加算し、
ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量に加算し、
ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量から減算し、ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器へのガス流量から減算するガス流量演算手段を有することを特徴とするガス流量計。 - ガスを消費する際にガス配管内にガス圧変動を生じさせる特定のガス機器が接続されているガス配管に取り付けられて、ガスの積算流量を計測するガス流量計において、
前記ガスの流量を計測するガス流量センサと、
前記ガスの圧力を計測する圧力センサと、
前記特定のガス機器が、前記ガス配管内に発生させるガス圧変動の周波数範囲を記憶した特定機器変動周波数記憶手段と、
前記圧力センサの出力からガス圧変動の周波数を検出するガス圧変動周波数検出手段と、
前記圧力センサの出力からガス圧変動の変動幅を検出するガス圧変動幅検出手段と、
前記ガス圧変動周波数検出手段が検出した前記ガス圧変動の周波数と前記特定機器変動周波数記憶手段が記憶する前記ガス圧変動の周波数範囲とを比較し、この周波数範囲内に前記検出した周波数が入る場合には、前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定する特定機器ガス消費判定手段と、
前記特定のガス機器のガス消費が有ると判定されている場合において、
ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器へのガス流量に加算し、
ガス流量が増加し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の増加分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量に加算し、
ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が大きくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器以外のガス機器へのガス流量から減算し、
ガス流量が減少し、かつガス圧変動の変動幅が小さくなったときには、このガス流量の減少分を前記特定のガス機器へのガス流量から減算するガス流量演算手段とを有することを特徴とするガス流量計。 - 前記特定のガス機器がガスエンジンヒートポンプであることを特徴とする請求項１または２に記載のガス流量計。
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