JP5028989B2 - 流量計測装置及びそのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、各家庭でのガス供給管の入り口部分に設置され、ガス流量を計測するガスメータにおいて、ガス器具別料金等の使用器具やその使い方に合わせた新料金やサービスを提供するために使用中のガス器具を判別する技術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、ガスの流量範囲がガス器具によって限定されることを利用して、ガス器具別、及び時間帯別料金体系を設定することを可能ならしめるガスメータ（流量計測装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された従来の流量計測装置は、下記のようにしてガス器具（群）別、および時間帯別料金体系設定を可能にしている。一般的な家庭におけるガス器具において、例えば給湯に用いる湯沸器・風呂釜等は時間当たりのガス使用量（消費量）が大きく、台所のガステーブル、炊飯器、ガスストーブ及びガス冷暖房（ＧＨＰ）等はそのガス使用量（消費量）が小さい。上記のガス使用量（消費量）に対して中間的な消費量のガス器具は特殊な器具に限定されるため、ある範囲の流量区分毎に料金を設定して精算することにより、単位流量区分に該当するガス器具（群）別料金の設定を可能とすることができる。このときに、例えば、風呂釜等の特定の器具が含まれる単位流量区分に対して、時間帯別の料金体系を適用することにより、さらにユーザへのサービスを多様化することができ、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。

また、動作した器具の種類まで判別する仕組みとして次のような提案もされている（例えば、特許文献２参照）。

図１２は、特許文献２に記載された従来のガスメータ（流量計測装置）を示すものである。図１２に示すように従来の流量計測装置は、ガス流路に流れるガス流量を計測する流量計測手段１と、流量計測手段１が計測するガス流量を記憶する流量記憶手段２と、流量計測手段１が計測するガス流量から現在ガスを使用している器具を判別する器具判別手段３と、流量計測手段１が計測したガス流量を積算する流量積算手段４と、流量積算手段４が計算した値を表示する流量報知手段５と、各家庭で使われてい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を制御ステップ（点火時、初期過渡期、安定期の３つ）毎に分類した流量パターンテーブル６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７とで構成されている。

ここで、器具判別手段３は、検出したガス流量パターン（時間に対する流量波形）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３ａと，制御ステップ毎に分割されたガス流量波形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３ｂ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６と器具テーブル７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３ｃとを有する。

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、流量記憶手段２に使用開始時間とその後の流量計測手段１が計測する計測結果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３ａ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、このガス流量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を判定する。更に、部分流量抽出モジュール３ｂ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３ｃが抽出された特徴データと、流量パターンテーブル６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６とどのように一致するかによってガス器具の使用を判別する。ここでどのように一致するかの判別は、器具テーブル７を使って判断している。

これによって、現在使用している器具を判別することができるため、この判別結果を利用して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２００２−７１４２１号公報 特開２００３−１４９０２７号公報

前記従来の特許文献１における流量計測装置では、器具の特定判断が曖昧であり、特定器具に対して料金を課金する等のより消費者にわかりやすく利便性のある料金設定を行うことは困難である。例えば、ガスストーブが使用したガス流量を積算してその料金だけを割引使用とした場合に、従来の技術では器具の特定判断が曖昧で、ガステーブル，炊飯器など他の器具を含んだ低消費量器具群のガス使用量としてしか求めることができない。

また、従来の特許文献２における流量計測装置では、使用された器具を判別することができるが、予め流量パターンを登録しておく必要がある上、ガス器具は単独よりも複数で使用される機会の方が多いためパターンが常に単純な変化（比例制御、一定、ステップ制御）になっているわけではない。そのため、従来の構成で複数の器具が同時に使用されているときの各器具のガス流量を求めようとした場合には、器具の組み合わせを想定してガス流量パターンを用意する必要がある。だから、従来の流量計測装置では、その組み合わせの数が膨大になるため複数器具の判別にかかる時間は長く、且、非常に困難であるという課題を有していた。なお、判別（処理）に時間がかかるということは、その分だけ処理を行うことになるので、電力を必要とすることを意味する。

また、ガス器具は、動作開始、停止、制御を行われる時間は、任意であり、膨大な組み合わせの流量パターンを準備することは不可能で、限られたパターンで判別するとその分だけ誤差を生じさせてしまう。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、器具判別手段によって動作開始を判別された器具において、全ての波形のパターンを持たなくても、器具別のガス使用流量計算を精度よく行うことのできる流量計測装置を提供する。

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及びそのプログラムは、流路内を流れるガス流量を一定時間間隔で計測し流量値データとして出力する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量値データの差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求められる差分値に基づいて器具の使用を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段の判別結果によって計算方法を切り替えて前記器具毎の使用流量を求める器具流量計算手段とを備えたものである。

上記発明によれば、器具判別手段の判別結果から現在動作している器具の台数、種類、複数動作している場合はその組み合わせを解析し、その解析結果に依存して器具別使用流量の計算方法を適時最も精度のよい計算方法を採用するので、器具判別手段の判別結果（
動作している器具）に無関係に流量パターンの比較だけで器具の使用流量を求めるよりも、器具別のガス使用流量計算を精度よく行うことができる。

本発明の流量計測装置及びそのプログラムは、器具判別手段の判別結果から現在動作している器具の台数、種類、複数動作している場合はその組み合わせを解析し、その判別結果によって器具別使用流量の計算方法を適時に変更するので、器具判別手段の判別結果（動作している器具）に無関係に流量パターンの比較だけで器具の使用流量を求めるよりも器具別のガス使用流量計算を精度よく行うことができる。

第１の発明は、流路内を流れるガス流量を一定時間間隔で計測し流量値データとして出力する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量値データの差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求められる差分値に基づいて器具の使用を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段の判別結果によって計算方法を切り替えて前記器具毎の使用流量を求める器具流量計算手段とを備えたことを特徴とするものである。

そして、器具判別手段の判別結果から現在動作している器具の台数、種類、複数動作している場合はその組み合わせを解析し、その解析結果に依存して器具別使用流量の計算方法を適時最も精度のよい計算方法を採用するので、器具判別手段の判別結果（動作している器具）に無関係に流量パターンの比較だけで使用流量を求めるよりも、使用流量計算を精度よく行うことができる。

第２の発明は、器具流量計算手段は、予め定めたステップで流量計算を実行する計算処理手段を複数個有し、器具判別手段が演算手段で求められる差分値を検出したとき、あるいは器具判別状態に遷移してから同状態を抜けるまでに流量計測手段が流量計測を行った回数、さらには使用ガス器具の台数によって、前記計算処理手段を切り替えて器具毎の使用流量を求めるようにしたことを特徴とするものである。

そして、２台以上の器具が動作した場合において、従来例のように器具毎の波形を求めることは、必ず前記流量計測手段が計測する流量の変化（ここでいう流量差）を使って求める必要があり、本発明は、この波形を求める作業を行わない分だけ、無駄な処理を省くことができ電力消耗を低減することができる。

第３の発明は、器具流量計算手段は、複数の器具が起動中にどの器具から順番に流量計算を実行するかを、所定の条件下で予め設定した流量計算優先度記憶手段に基づいて決定し、優先度の高い器具から使用流量を計算するようにしたことを特徴とするものである
そして、例えばユーザの使用しているガステーブルとファンヒータで、ガステーブルがファンヒータよりも優先度が高いとした場合に、ガステーブルは一度動作すると使用流量の変化はなく、逆にファンヒータは使用流量の変化があるので、先にガステーブルの使用流量を計算して、前記流量計測手段が計測する計測値からその値を減算すれば流量パターンを見なくてもファンヒータの使用流量を計算することができるので、精度よく使用流量計算を行うことができる。

第４の発明は、流量使用が小さいほど優先度を高く設定することを特徴とするものである。

そして、大流量器具と小流量器具が動作している場合、変化のレンジ（割合）は大流量器具の方が大きいので、両者が動作している間の小流量器具の流量変化（制御）は、大流量の流量変化（制御）によって波形には現れなくなり、器具判別手段は小流量のそれを判
別できない。つまり、誤って大流量器具への制御を小流量器具の制御として認識しないように優先度を用いることのないようにすることができる。

第５の発明は、動作後に使用流量の変更が行われる頻度の低い器具ほど優先度を高く設定することを特徴とするものである。

そして、例えばユーザの使用しているガステーブルとファンヒータで、動作後に使用流量の変更が行われる頻度がファンヒータよりも低いガステーブルがファンヒータよりも優先度が高いとした場合に、ガステーブルは一度動作すると使用流量の変化はなく、逆にファンヒータは使用流量の変化があるので、先にガステーブルの使用流量を計算して、前記流量計測手段が計測する計測値からその値を減算すれば流量パターンを見なくてもファンヒータの使用流量を計算することができるので、精度よく使用流量計算を行うことができる。

第６の発明は、器具流量計算手段は、小流量使用器具が動作中に大流量使用器具が動作し始めた場合に、前記大流量使用器具が動作する直前、直後の流量計測手段が計測する流量の両者を比較して、前記大流量使用器具が動作している間の前記小流量使用器具の使用流量を計算することを特徴とするものである。

そして、大流量器具と小流量器具が動作している場合、変化のレンジ（割合）は大流量器具の方が大きいので、両者が動作している間の小流量器具の流量変化（制御）は、大流量の流量変化（制御）によって波形には現れなくなり、器具判別手段は小流量のそれを判別できない。だから、前記大流量使用器具が動作する直前、直後の前記流量計測手段が計測する流量の両者を基に前記大流量使用器具が動作している間の前記小流量使用器具の使用流量を求めることによって、器具判別手段の判別結果（動作している器具）に無関係に流量パターンの比較だけで使用流量を求めるよりも、使用流量計算を精度よく行うことができる。

第７の発明は、特に、第１から第６のいずれか１つの発明の流量計測の機能の少なくとも一部をコンピュータで実現するプログラムである。そして、プログラムであるのでＣＰＵ（マイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の流量測定器の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。

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は、本発明の実施の形態１における流量計測装置としてのガスメータの構成図である。

図１において、１０は流量計測装置であり、ガス供給管の途中に設けられ、その下流側の配管には各ユーザ宅内に設置された１台以上のガス器具１１が接続されている。

流量計測装置１０内部は、ガス管に接続された流路１２内にガス遮断弁１３とガス流量計測手段１が設けられ、流量計測手段１で検出される流量信号を演算処理して使用ガス流量を求めるようにしている。

また、地震などの振動を検出する感震器１４が内蔵されており、所定値以上の振動を検
知するとガス遮断弁１３を作動させガス流路１２を遮断するようになっている。

さらに、流量計測手段１で検出される流量信号を用いてガス流路１２に接続されたガス器具１１のうち、どのガス器具が使用されたかを特定するガス器具判別手段３と、流量計測手段１が計測したガス流量を積算する流量積算手段４と、流量計測手段１が一定時間間隔で計測し出力する流量値データの流量差を計算する演算手段１５と、器具１１が使用するガス流量を算出する器具流量計算手段１６と、流量計算優先度記憶手段１７と、器具流量計算手段１６で計算されるガス器具１１のガス流量を器具別に積算する器具流量積算手段１８と、流量積算手段４と器具流量積算手段１８とで求められる全体と器具１１別のガス使用量を報知する流量報知部５と、及び感震器１４の作動や器具判別、保安機能その他の統括制御処理を行う制御回路１９と、そしてそれら手段の動力源となる電池（図示せず）を内蔵している。

ここで、流量計算優先度記憶手段１７には、図２のように器具の名称と、数値で表された器具流量計算優先度と、対象器具を使用し始めたときのガス使用量［Ｌ／時間］の目安がテーブル化されて記憶されている。ちなみに本実施の形態においては、ガステーブルは優先度１０、ファンヒータは２０、床暖房は３０、給湯器は４０と優先度が予め決められていて数の小さい器具の方が優先度の高いガス器具とする。なお優先度は、ガス器具の制御の頻度にも関係している。例えば、ガステーブルは、ユーザによって炎の大きさを調節するためだけにガス流量の制御が行われる頻度が低い（基本的に動作開始直後に行われると制御が行われる確率が低い）ので、ファンヒータよりも優先度が高いと決めている。

更に、ガス器具は上記に限定するものではなく、ガスストーブやガス炊飯器など上記以外のガス器具を扱う場合には、この流量計算優先度記憶手段１７のこのテーブルにガス器具名と数値で表される優先度を追加するものとする。

なお、本発明の流量計測手段１に関しては、超音波方式の計測手段を使用しているが、計測方式としては、他の流量計測方式でも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。

以下、本実施の形態１における流量計測装置の動作について説明する。

まず、流量計測手段１が行う超音波方式の流速計測に関して図３を用いて説明する。ガス流路１２内に設けられた計測流路３０は矩形断面を持っており、計測流路３０のガスの流れる方向と直角方向にある壁面には計測流路３０を挟んで一対の超音波送受信器３１、３２が流路の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。そして、流量計測手段１の計測制御手段（図示せず）により超音波送受信器３１、３２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の超音波の伝搬時間の差を一定間隔を置いて計測し、伝搬時間差信号として出力する。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。演算式を下記に示す。

図３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、流速Ｖは下式で求めることができる。

式（１） Ｖ＝（Ｌ／２ｃｏｓφ）・（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））
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、本実施の形態では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り、ガス器具によっては２秒より短時間で起動する器具もあるため、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、計測間隔を短くすると電池の消耗が大き
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、本発明における器具判別手段３がガス器具１１の判別（器具判別）を行うことが困難になり、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発明では２秒間隔計測で行っている。

次に、器具判別手段３が行うガス器具１１の使用判別について図４、図５を用いて説明する。

まず、流量計測手段１は、２秒間隔で計測流路３０に流れるガス流量を計測する。図４は、本実施の形態における流量計測手段１が計測した流量の時間変化をプロットした図である。時刻ｔ２からガステーブルが使用され、時刻ｔ５からファンヒータが使用され、時刻ｔ９から時刻ｔ１６までファンヒータに対してガス流量の制御が行われて、時刻ｔ１９にガステーブルが停止したというものである。

器具判別手段３は、演算手段１５が計算する流量計測手段１が計測した現在と２秒前とのガス流量の差（変化量：Δ２）と、この変化量が０から変化した時から再び０になるまでの流量の増加（減少）量とを元にして動作を開始したガス器具を判別する。図５は、この変化量の時間変化である。

具体的にいうと上記変化量が０以外になると（時刻ｔ２に）判別状態になって、上記変化量が再び０になる（時刻ｔ３）まで上記変化量を解析し、且つ、上記変化量の最大値と時刻ｔ２からｔ３までに変化した流量（Ｑａ）と図２の目安流量とを比較して、使用されたガス器具１１を判別する。

なお、器具判別手段３は、Δ２が、０［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺→１００［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺→０［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺という特性を示したとき、ガステーブルが使用されたと認識するように設定されている。また、Δ２が、０［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺→６０［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺→６０［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺→０［Ｌ／ｈｏｕｒ］近辺という特性を示したとき、ファンヒータが使用されたと認識するように設定されている。その他の器具についても、ガス器具１１別のΔ２の特性が予め組み込まれているものとする。ここでいう近辺とは、例えば誤差が１０％以内に有る場合をいう。

この基準時刻と任意時間前とのガス流量差のガス器具別の特性が器具判別手段３に予め組み込まれていて、動作器具を判別することは、本発明と直接関係が無いので、これ以上の説明は省略する。更に、器具判別手段３は、使用開始と判別したガス器具１１について時刻ｔ２に流量Ｑａで使用開始したとも判別し、判別状態から抜ける。

なお、器具判別手段３は、変化量を求める時間の間隔は、２秒に限定しなくてもよく、４秒前、６秒前、…（流量計測時間間隔）×（任意の整数）秒前であってもよい。また、器具判別手段３が判別状態になって器具を判別するまでは、上記変化量の時間間隔の値や、上記変化量自体が再び０に戻るまでのかかる時間の関係で数秒かかる。だから、使用開始判別にかかる時間（Ｔ１と呼ぶ）がガス器具１１毎に異なる。

次に、ガス器具１１が、ユーザにより使用された時に、器具流量計算手段１６が行う器具別のガス使用流量の計算方法について説明を行う。図６〜１０は、本実施の形態における流量計測装置１０の動作を示したフローチャートである。

説明を行う前にまず以下のことを前提条件とする。１つ目は、ガス器具１１の動作開始・停止が同時に発生しないことである。２つ目は、器具判別手段３は、流量計測手段１が計測する流量を解析することによって、必ず器具の使用開始、使用停止を正確に判別する
ものとし、前記２つに該当しない流量変化については全て、使用中の器具への制御と判別する。

なお、停止の判別については、次のように扱っている。器具判別手段３は、減少した流量Ｑａが、ガス器具１１の現在使用している流量と例えば誤差の絶対値が５［Ｌ／ｈｏｕｒ］以内にある場合に、そのガス器具１１が停止したと判別する。

それでは、以下に器具流量計算手段１６の動作を説明する。

時刻ｔ１（動作している器具がない状態）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１０４）。

ここで、変数Ｔｃｎｔは、器具判別状態に遷移してから同状態を抜けるまでに、流量計測手段１が、流量計測を行った回数（遷移した時の計測もカウントする）である。初期値は０で、時刻ｔ１では初期値であるとする。Ｔｃｎｔは０なので流量計算Ｘの処理を行い（Ｓ１０５）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１０５で求めた使用中のガス器具１１の使用流量を積算し（Ｓ１０５ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ここで、流量計算Ｘは、図７のフローチャートであり、現在動作中のガス器具がないので（Ｓ２００）、なにも処理を行わないで終了する。Ｓ１０５ａの使用流量積算についても動作しているガス器具がないので積算しない。

時刻ｔ２（ガステーブル動作開始）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０ではないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは０なので判別状態に遷移して（Ｓ１１４）、Ｔｃｎｔをカウントアップして（Ｓ１１５）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ３（ガステーブル動作中）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。

Ｔｃｎｔは、１なので判別処理を行い（Ｓ１０６）、Δ２の時間変化と判別状態に遷移する直前と直後（＝現在）の流量計測部１が計測する流量Ｑａｌｌの変化量（Ｑａ）とで、器具判別手段３は、ガステーブルが使用され始めたとして判別する（動作中の台数を１にする）。そして、判別状態を抜ける（Ｓ１０７）。そして、開始判別をしたので（Ｓ１０８）、流量計算Ｙを行い（Ｓ１０９）、Ｔｃｎｔのカウント値を次の判別を行えるようにクリアし（Ｓ１１０）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１０９で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１１０ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ここで、流量計算Ｙとは、図８のフローチャートであり、現在の動作中のガス器具数を確認して（Ｓ３００）、動作中のガス器具数は１台なので、Ｔｃｎｔ＋１回ループを回して、且つ、古い時間の方から（ここでは、ｔ２、ｔ３という順で）、対象時刻での対象器具（ここでは、ガステーブルだけ）の器具別の流量を求める（Ｓ３０１）。この時、動作中の台数は１台しかないので、ｔ２、ｔ３それぞれにおける流量計測手段１の計測値Ｑａｌｌを対象器具（ガステーブル）のｔ２、ｔ３における流量とする。

時刻ｔ４（ガステーブル依然動作中）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。Ｔｃｎｔは、０なので流量計算処理Ｘの処理を行い（Ｓ１０５）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１０５で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１０５ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ここで、流量計算Ｘは、図７のフローチャートであり、現在動作中のガス器具数を確認して（Ｓ２００）、動作中の台数は１台なので、ｔ４における流量計測手段１の計測値Ｑａｌｌを対象器具（ガステーブル）のｔ４における流量とする。

時刻ｔ５（ガステーブル依然動作中でファンヒータが動作開始）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは０なので判別状態に遷移して（Ｓ１１４）、Ｔｃｎｔをカウントアップして（Ｓ１１５）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ６（ガステーブル、ファンヒータともに動作中）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは１なので、更にＴ１ｍａｘと比較を行う（Ｓ１１６）。Ｔ１ｍａｘとは、ガス器具１１毎に異なる器具判別手段３が器具判別を行うために必要な時間（Ｔ１）の中で最も長い時間を指す。本実施の形態においては、ガステーブルのＴ１は４［ｓ］であり、ファンヒータでは６［ｓ］であることからＴ１ｍａｘは６［ｓ］とする。またこのことによって次のことが成り立つ。器具判別状態に遷移してからＴ１ｍａｘ経っても器具判別手段３がガス器具１１の動作開始・停止を判別しなかったならば、その間のガス流量変化は、現在動作している器具に対して流量制御が行われたことを示している。

現時点でＳ１１６の判別で、動作開始・停止判別を行うための最大の時間経過していないので、この流量変化が動作器具に対しての流量制御と断定できないので、Ｔｃｎｔを更にカウントアップして（Ｓ１２０）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ｔ７（ガステーブル、ファンヒータともに動作中）において、計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。

Ｔｃｎｔは、２なので判別処理を行い（Ｓ１０６）、Δ２の時間変化と判別状態に遷移する直前と直後（＝現在）の流量計測部１が計測する流量Ｑａｌｌの変化量（Ｑａ）とで、器具判別手段３は、ファンヒータが使用され始めたと判別する（動作中の台数を２にする）。そして、判別状態を抜ける（Ｓ１０７）。そして、開始判別をしたので（Ｓ１０８）、流量計算Ｙを行い（Ｓ１０９）、Ｔｃｎｔのカウント値を次の判別を行えるようにクリアし（Ｓ１１０）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１０９で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１１０ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ここで、流量計算Ｙとは、図８のフローチャートであり、現在の動作中のガス器具数を確認して（Ｓ３００）、動作中のガス器具数は２台なので、動作中の器具を器具判別手段３に問い合わせ、現在ガステーブルとファンヒータが１台ずつ動作していることと、更に今し方判別を行った器具が２台の内でファンヒータであるということを把握し（Ｓ３０２）、２重のループ（Ｔｃｎｔ＋１回ループと動作中器具の台数回のループ）のなかで、対象時刻での対象器具（ガステーブルとファンヒータ）の器具別の流量を求める（Ｓ３０４，Ｓ３０５）。

Ｔｃｎｔ＋１回ループは、古い時間の方から（ここでは、ｔ５、ｔ６、ｔ７という順で）流量の計算を行うループとし、器具の台数回のループは、今し方動作開始の判別を行った器具（ファンヒータ）が最後になるループにする。

また、既に動作していたガステーブルから先に流量を計算し、且つ、常に２［ｓ］前の流量を継承させたか（流量に変化がないという近似式を用いたか）というと、まずガス器具の動作開始・停止の判別を優先するためである。そして、使用流量積算は、例えば１ヶ月位の長い時間で計算するため、動作開始・停止の判別にかかる時間は、１ヶ月と比べると極短時間で精度にさほど影響しないと考えたためである。そして、従来例のように、波形のパターンで使用流量を計算しようとすると、ガス器具全てについて、全ての組み合わせの動作パターンを持っていないといけないので、現実的ではない。

ｔ８（ガステーブル、ファンヒータともに動作中）において、計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。Ｔｃｎｔは、０なので流量計算処理Ｘの処理を行い（Ｓ１０５）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１０５で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１０５ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ここで、流量計算Ｘは、図７のフローチャートであり、現在動作中のガス器具数を確認して（Ｓ２００）、動作中の台数は２台なので、動作中の器具を器具判別手段３に問い合わせ、現在ガステーブルとファンヒータが１台ずつ動作しているということを把握し（Ｓ２０２）、更に流量計算優先度記憶手段１７を参照し、どのガス器具１１の流量計算を優先して行うか確認して（Ｓ２０３）、台数回のループのなかで、ガス器具毎に付与されている優先度を比較しながら（Ｓ２０４）、時刻ｔ８での対象器具（ガステーブルとファンヒータ）の器具別の流量を求める（Ｓ２０５，Ｓ２０６）。

なお、優先度の高い流量から計算したかというと、２台のガス器具に同時に制御が行われた場合、Δ２から２台に対して正確に制御による変化量を分配することは困難である。そのため、優先的に制御される頻度の多いガス器具へΔ２を反映させる方が、器具別の流量が合っている確率も高いので、このことより、使用流量の計算を精度よく行うことができる。

ｔ９（ガステーブル、ファンヒータともに動作中で、ファンヒータの制御開始）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは０なので判別状態に遷移して（Ｓ１１４）、Ｔｃｎｔをカウントアップして（Ｓ１１５）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ１０（ガステーブル、ファンヒータともに動作中で、ファンヒータは制御中）に
おいて、計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは１なので、更にＴ１ｍａｘと比較を行う（Ｓ１１６）。現時点でＳ１１６の判別で、動作開始・停止判別を行うための最大の時間経過していないので、この流量変化が動作器具に対しての流量制御と断定できないので、Ｔｃｎｔを更にカウントアップして（Ｓ１２０）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ１１（ガステーブル、ファンヒータともに動作中で、ファンヒータは制御中）において、計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは２なので、更にＴ１ｍａｘと比較を行う（Ｓ１１６）。現時点でＳ１１６の判別で、動作開始・停止判別を行うための最大の時間経過しているので、この流量変化が動作器具に対しての流量制御と断定できない。そのため、流量計算Ｚの処理を行い（Ｓ１１８）、Ｔｃｎｔのカウント値を次の判別を行えるようにクリアし（Ｓ１１９）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１１８で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１１９ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

ここで、流量計算Ｚは、図９のフローチャートであり、現在動作中のガス器具数を確認して（Ｓ４００）、動作中の台数は２台なので、判別状態になってからのΔ２の特徴を解析してこの流量の変化がどの器具のものか解析して（Ｓ４０２）、動作中の器具を器具判別手段３に問い合わせ、現在ガステーブルとファンヒータが１台ずつ動作しているということを把握し（Ｓ４０３）、更に流量計算優先度記憶手段１７を参照し、どのガス器具１１の流量計算を優先して行うか確認する（Ｓ４０４）。

そして、２重のループ（Ｔｃｎｔ＋１回ループと動作中器具の台数回のループ）のなかで、ガス器具毎に付与されている優先度を比較し（Ｓ４０５）、更にＳ４０２での解析結果を反映させて（Ｓ４０６）、対象時刻での対象器具（ガステーブルとファンヒータ）の器具別の流量を求める（Ｓ４０７，Ｓ４０８，Ｓ４０９）。

Ｔｃｎｔ＋１回ループは、古い時間の方から（ここでは、ｔ９、ｔ１０、ｔ１１という順で）流量の計算を行うループとし、器具の台数回のループは、優先度の高い順に流量の計算を行うループとする。

また、Ｓ４０２でΔ２の特徴からその変化がどの器具の流量制御か判別する方法は、例えば、｜Δ２｜が１０［Ｌ／ｈｏｕｒ］以内にある状態をＴ１ｍａｘ以上継続してある場合は、ファンヒータに対しての流量制御であるというように、ガス器具毎に予め決めていて、器具流量計算手段に設定されているものとする。

ｔ１２からｔ１４については、ｔ９からｔ１１までの処理と同じなので説明は省略する。

ｔ１５（ガステーブル、ファンヒータともに動作中で、ファンヒータは制御中）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは０なので判別状態に遷移して（Ｓ１１４）、Ｔｃｎｔをカウントアップして（Ｓ１１５）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ１６（ガステーブル、ファンヒータともに動作中で、ファンヒータは制御中）において、計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０でないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは１なので、更にＴ１ｍａｘと比較を行う（Ｓ１１６）。現時点でＳ１１６の判別で、動作開始・停止判別を行うための最大の時間経過していないので、この流量変化が動作器具に対しての流量制御と断定できないので、Ｔｃｎｔを更にカウントアップして（Ｓ１２０）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ１７（ガステーブル、ファンヒータともに動作中で、ファンヒータは制御終了）において、計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なのでΔ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。

Ｔｃｎｔは、２なので判別処理を行う（Ｓ１０６）。しかし、この場合は、器具判別手段３は、予め登録されているΔ２の時間変化ではないので、器具の動作開始と判別しない。また、この間の流量の変化は、現在動作している器具の流量とも異なるので、動作停止とも判断しない。そして、それまでの流量変化が流量制御によるものだと判明したので判別状態を抜ける（Ｓ１０７）。

次に、動作開始・停止判別を実行しなかったので（Ｓ１０８）、流量計算Ｚの処理を行い（Ｓ１１１）、Ｔｃｎｔのカウント値を次の判別を行えるようにクリアし（Ｓ１１２）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１１１で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１１２ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。時刻ｔ１８については、ｔ８と同じなので説明を省略する。

時刻ｔ１９（ファンヒータは動作中で、ガステーブルは停止）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０ではないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは０なので判別状態に遷移して（Ｓ１１４）、Ｔｃｎｔをカウントアップして（Ｓ１１５）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ１９（ファンヒータは動作中）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。

Ｔｃｎｔは、１なので判別処理を行い（Ｓ１０６）、Δ２の時間変化と判別状態に遷移する直前と直後（＝現在）の流量計測部１が計測する流量Ｑａｌｌの変化量（Ｑａ）とで、器具判別手段３は、ガステーブルが停止したと判別する（動作中の台数を１にする）。停止したと判別するのは、例えば、Δ２が負でＱａと動作している器具の２［ｓ］前の流量とが誤差１０％以内にある場合に行うものとする。

そして、判別状態を抜け（Ｓ１０７）、停止判別をしたので（Ｓ１０８）、流量計算Ｙを行い（Ｓ１０９）、Ｔｃｎｔのカウント値を次の判別を行えるようにクリアし（Ｓ１１
０）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１０９で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１１０ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ２０については、動作しているガス器具１１は異なるものの処理ついてはｔ３と同じなので省略する。

時刻ｔ２１（ファンヒータは動作中で、制御開始）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０ではないので、変数Ｔｃｎｔの値を確認する（Ｓ１１３）。

Ｔｃｎｔは０なので判別状態に遷移して（Ｓ１１４）、Ｔｃｎｔをカウントアップして（Ｓ１１５）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

時刻ｔ２２（ファンヒータは動作中で、制御終了）において、流量計測手段１に流量Ｑａｌｌを計測し（Ｓ１０１）、変化量（Δ２）を計算して（Ｓ１０２）、その値を分析し（Ｓ１０３）、Δ２が０なので、変数Ｔｃｎｔを確認する（Ｓ１０４）。

Ｔｃｎｔは、１なので判別処理を行い（Ｓ１０６）、Δ２の時間変化と判別状態に遷移する直前と直後（＝現在）の流量計測部１が計測する流量Ｑａｌｌの変化量（Ｑａ）とで、器具判別手段３は、以下の判別を下す。それは、Ｑａが現在のファンヒータの流量と異なるのでファンヒータが停止したのではなく、制御が行われたと判別する。動作開始・停止の判別を行わなかったので（Ｓ１０８）、流量計算Ｚの処理を行い（Ｓ１１１）、Ｔｃｎｔのカウント値を次の判別を行えるようにクリアし（Ｓ１１２）、そして、器具流量積算手段１８がＳ１１１で求めた動作中のガス器具の使用流量を積算し（Ｓ１１２ａ）、次の２秒（流量計測の時間）が来るまで待ち状態になる（Ｓ１００）。

以上のように、器具判別手段３の判別内容によって、ガス器具毎の流量計算を精度よく行うため、その計算方法を変える。また、Ｓ１０３で行っているΔ２が０付近であるという判別は、｜Δ２｜が２［Ｌ／ｈｏｕｒ］以下である場合に０付近であると判別する。そして、動作しているガス器具１１が１台の時は、無条件に流量計測手段１の計測値を動作中のガス器具１１の流量とすることは、流量パターンで器具別使用流量を求めるよりも短時間に且、高い精度に器具別使用流量を求めることができるためである。

（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における流量計測手段１が計測した流量の時間変化をプロットした図である。なお、流量計測装置の構成図は、実施の形態１のものと同じである。

図１０は、ファンヒータが動作中に、給湯器が時刻ｔ４の時に動作を開始して、ｔ１８に停止したものである。ここで、給湯器は一般的にファンヒータと比べて使用するガスの流量も大きく、使用する流量も大きいので、制御によって変動する値も大きい。そのため、一旦給湯器が動作してしまうと、他の動作しているガス器具１１への制御は、流量計測手段１が計測する計測値の波形上で見えなくなってしまい、制御が行われた時刻とその変化量を特定することもできない。更に、規則性があるわけでもない。

だから、図２の器具流量計算優先度記憶手段１７において、給湯器の優先度を低くし、給湯器動作中の器具の流量は、基本的には一定と近似する。その理由は、給湯器の流量制御を他ガス器具への制御と判別してしまうと、他ガス器具の使用流量の誤差は大きなってしまい、逆に給湯器以外のガス器具の流量制御を給湯器の流量制御としても誤差は小さい
という考えを根拠としている。

しかし、給湯器の動作期間前後（ｔ４、ｔ１７）で、流量計測手段１が計測する流量Ｑａｌｌに差があった場合には、給湯器が動作中に動作中の他ガス器具に対して流量制御が行われたことは明白であるので、次のように動作中の他のガス器具（ここでは、ファンヒータ）の流量を計算する。なお、この期間の給湯器の流量は、停止判別された器具であるので、流量計測手段１の計測値Ｑａｌｌから他ガス器具の使用流量和を減算して求める。

図１１は、本実施の形態における器具流量計算手段１６の動作を示すフローチャートであり、実施の形態１の流量計算Ｙの処理のＳ３０２以降の処理（処理群Ｘ）を置き換えるものである。

時刻ｔ１７で給湯器が停止すると（Ｓ５００）、ｄＱ（給湯器動作前後の流量計測手段１が計測する計測値の差）を計算して（Ｓ５０１）、ｄＱが０でない場合には（Ｓ５０２）、２重のループ（給湯器の動作時間分のループと動作中器具の台数回のループ）のなかで、ファンヒータの流量計算は、対象時刻２秒前の流量にφ足したもの（Ｓ５０４）を、給湯器の流量計算は、流量計測手段１の計測値Ｑａｌｌから他ガス器具の使用流量和を減算して求める（Ｓ５０５）。なお、φとはｄＱを給湯器が動作中の時間で除算した値とする。

なお、Ｓ５００で停止判別でない場合は、実施の形態１と同様に処理群Ｘの処理を行う。

このように、ガス器具が動作した全てのパターンにおける流量Ｑａｌｌの波形も持っていなくても、器具判別手段３の判別結果を元に動作ガス器具の使用流量計算方法を変更することによって、使用流量計算の精度よく行うことができる。そして、使用ガス器具の判別を超音波流量計の計測流量を基にして行うことで、それぞれのガス器具の器具別の流量を算出することができ、器具別料金などの顧客サービスを実現することができるものである。

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、サーバー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ので、ガス器具が適正に使用されているか監視する保安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における流量計算優先度記憶手段のデータ構成図 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における流量計測手段が計測する流量のプロット図 本発明の実施の形態１における演算手段が計算する変化量のプロット図 本発明の実施の形態１における流量計測装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における流量計測装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における流量計測装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における流量計測装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１における流量計測手段が計測する流量のプロット図 本発明の実施の形態２における流量計測装置の動作を示すフローチャート 従来の流量計測装置の構成図

符号の説明

１ 流量計測手段
２ 流量記憶手段
３ 器具判別手段
４ 流量積算手段
５ 流量報知手段
６ 流量パターンテーブル
７ 器具テーブル
１０ 流量計測装置
１１ ガス器具
１５ 演算手段
１６ 器具流量計算手段
１７ 流量計算優先度記憶手段
１８ 器具流量積算手段
１９ 制御回路

Claims (7)

1. 流路内を流れるガス流量を一定時間間隔で計測し流量値データとして出力する流量計測手段と、前記流量計測手段から出力される流量値データの差分値を求める演算手段と、前記演算手段で求められる差分値に基づいて器具の使用を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段の判別結果によって計算方法を切り替えて前記器具毎の使用流量を求める器具流量計算手段とを備えた流量計測装置。
2. 器具流量計算手段は、予め定めたステップで流量計算を実行する計算処理手段を複数個有し、器具判別手段が演算手段で求められる差分値を検出したとき、あるいは器具判別状態に遷移してから同状態を抜けるまでに流量計測手段が流量計測を行った回数、さらには使用ガス器具の台数によって、前記計算処理手段を切り替えて器具毎の使用流量を求めるようにした請求項１記載の流量計測装置。
3. 器具流量計算手段は、複数の器具が起動中にどの器具から順番に流量計算を実行するかを、所定の条件下で予め設定した流量計算優先度記憶手段に基づいて決定し、優先度の高い器具から使用流量を計算するようにした請求項１または２記載の流量計測装置。
4. 流量使用が小さいほど優先度を高く設定する請求項３記載の流量計測装置。
5. 動作後に使用流量の変更が行われる頻度の低い器具ほど優先度を高く設定する請求項３記載の流量計測装置。
6. 器具流量計算手段は、小流量使用器具が動作中に大流量使用器具が動作し始めた場合に、前記大流量使用器具が動作する直前、直後の流量計測手段が計測する流量の両者を比較して、前記大流量使用器具が動作している間の前記小流量使用器具の使用流量を計算する請求項１〜５のいずれか１記載の流量計測装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項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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