JP5310240B2 - 器具判別ガスメータシステム - 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、ガス器具毎に応じた高度な保安機能やサービスを提供するために使用中のガス器具を判別検知する技術に関するものである。

従来、この種のガスメータの事例としては、以下に示すような構成がある。

一般的に各家庭には図７に示すように、ガス供給ラインの入り口２２にガスの流量計を内蔵したガスメータ２１が取り付けられている。

現状多くのガスメータ２１にはガス流量の計測という基本的な機能に付加して、異常時発生時にはガス供給を遮断する保安機能を有している。例えば、地震に対しては感震器を内蔵し、振動を検知し、ガスを遮断する。またガスの漏洩に対しては、ある所定量で所定時間以上ガスが流れている場合、異常と見なしてガスを遮断する仕組みを有している。

しかしながらこの保安機能をさらに進化させるためには、使用器具（ガス器具Ａ，Ｂ，Ｃ）の判別を行い、器具に応じた遮断条件を設定してやる必要があり、以下のような提案がなされている。すなわち計測されるガス流量に応じて、その流量変化から、使用されているガス器具を類推するアルゴリズムを提唱するものである（例えば、特許文献１参照）。

さらに、上記の使用器具の判別を具現化するために、種々の提案がなされており、例えば、家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測手段に加え、器具情報入力手段と器具情報入力手段により登録されたデータを記憶する登録記憶手段と登録記憶手段のデータをもとにガス流量計測手段で計測されるガス流量値と比較し、使用ガス器具を判断する器具判定手段を有する構成である。

そしてこれによれば、各家毎個別に、ガスメータにその家にあるガス器具の登録を行う構成とし、登録するデータとして各機器に特徴的な流量パターンを登録するため、判定する機器の数が個々の家庭内の登録機器に限られ比較するデータ数が少なくなると共に、判定基準となる各機器の流量パターンを比較基準データとして記憶させるため、器具判別の信頼性が向上し、器具判別が簡単なアルゴリズムで高い判定能力をもつことが可能となり、使用器具に対応した保安設定値を最適に変更することや、使用機器に対応したガス料金の設定など、新たなサービスの提供を可能とする（例えば、特許文献２参照）。

特開平３−２３６５１３号公報 特開２００６−２００８０２号公報

上記した使用ガス器具を判断する器具判定を行うには、各家毎個別に使用している使用ガス器具のガス流量を計測して、その特徴的なパターンを捉えて、ガスメータにその家にあるガス器具の登録を行い、この登録機器のデータと計測した使用ガス器具のガス流量を比較することで実現するようになっていて、器具判定を精度良く行うには、ガスメータに
使用ガス器具の登録を精度良く行わなければならないため、ガス器具のガス流量の特徴的なパターンを捉えるために、高精度で複雑な計測や、データ処理が必要になってしまう課題があった。

また、各家毎個別に使用している使用ガス器具は複数で種々のものがあり、ガスメータにその家にあるガス器具の判別を行うときに各機器の特徴的な流量パターンを計測しても、季節や時間帯などその時々の使われ方の違いや、各機器のばらつき、経年変化によって、ガスメータに使用ガス器具の登録を正確にできない危険性があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス器具に所定のステップ状の流量パターンを発生させ、これを数値化して、ガス器具を特定できるようにすることで、器具判定のための計測を簡素化するとともに、精度良く行い、使用ガス器具を特定して、この使用ガス器具に応じた保安機能を有する器具判別ガスメータシステム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、本発明の器具判別ガスメータシステムは、家庭用ガス供給管に接続されガス流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段に接続されるガス器具とからなり、前記ガス器具は、使用するガス流量を調整すると共に前記ガス器具を特定するための所定の流量パターンを発生させる流量調整手段を備え、前記流量計測手
段は、計測したガス流量から前記所定の流量パターンを判別して前記ガス器具を特定する器具判別手段を備え、前記所定の流量パターンは、流量の大小で表される２値と時間の関係をバーコード表示のナローバー、ワイドバー、ナロースペース、ワイドスペースに見立て、バーコード表示に準じて構成したことを特徴とするもので、バーコード表示に準じて構成された所定の流量パターンにより前記ガス器具を特定できるようになっているので、使用ガス器具のガス流量を計測して、その特徴的なパターンを捉える必要がなく、ガス器具を指定する所定の数値で扱えるようになり、器具判別が確実になるとともに容易になる。

例えば、流量調整手段で発生させる所定の流量パターンは、流量の大小を流量切替することで実現し、大を１、小、或いは流量ゼロを０として２値化して取扱い、それぞれを交互に、またそれぞれ継続時間を変化させることによって、ガス器具の指定を立ち上がりや流量変化などの特徴的な流量パターンでなく数値として表すことができるようになる。

本発明の器具判別ガスメータシステムは、ガス器具の流量を２値化して取扱い、それぞれを交互に、またそれぞれ継続時間を変化させることによって、ガス器具の特定を立ち上がりや流量変化などの特徴的な流量パターンでなく数値として表すことで、ガス器具の指定を所定の数値として扱えることができ、多数の器具に簡単に対応でき、器具判別が確実になるとともに容易になり、使用ガス器具に応じた保安機能を付加することができるようになる。

本発明の実施の形態１におけるガスメータの構成図 本発明の実施の形態１におけるガスメータの流量計測手段の構成図 （ａ）本発明の実施の形態１における流量パターンを示す図（ｂ）同流量パターンのバーコード表示を示す図 本発明の実施の形態１におけるガスメータの器具判別のフローチャート 本発明の実施の形態２におけるガスメータの器具判別のフローチャート 本発明の実施の形態２における流量パターンを示す図 従来のガスメータの配置図

第１の発明は、家庭用ガス供給管に接続されガス流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段に接続されるガス器具とからなり、前記ガス器具は、使用するガス流量を調整すると共に前記ガス器具を特定するための所定の流量パターンを発生させる流量調整手段を備え、前記流量計測手段は、計測したガス流量から前記所定の流量パターンを判別して前記ガス器具を特定する器具判別手段を備え、前記所定の流量パターンは、流量の大小で表される２値と時間の関係をバーコード表示のナローバー、ワイドバー、ナロースペース、ワイドスペースに見立て、バーコード表示に準じて構成したことを特徴とするもので、バーコード表示に準じて構成された所定の流量パターンにより前記ガス器具を特定できるようになっているので、使用ガス器具のガス流量を計測して、その特徴的なパターンを捉える必要がなく、ガス器具を指定する所定の数値で扱えるようになり、器具判別が確実になるとともに容易になる。

また、国コード、メーカコード、商品アイテムコードなどのガス器具を特定するデータを数値化でき、従来のように使用開始時の立ち上がり特性や流量変化などの特徴的な流量パターン判別する必要が無い。

そして、流量計測手段で所定の流量パターンを計測することで、ガス器具を指定する数値が得られ、その数値に対応する機器を、例えば流量計測手段を制御する制御部に設けたテーブルより、対応するガス器具を抽出することで、使用器具を特定でき、使用ガス器具に応じた保安機能を付加することができるようになる。

このように、所定の流量パターン例えばＨｉ−Ｌｏ（流量の大小）あるいはＨｉ−ＯＦＦ（流量の有無）等の流量ステップに時間を組み合わせて２値化して、ガス器具を指定ことで、ガス器具の指定を数値として表して扱えることができ、また、その組合せをバーコード表示に合わせることによってガス器具の指定情報量を標準化することができ、多数の器具に簡単に対応できるようになる。

第２の発明は、特に第１の発明の所定の流量パターンを、開始の為の流量パターンと前記ガス器具を特定する為の流量パターンで構成し、前記ガス器具は、定期的に前記所定の
流量パターンで流量制御を行うようにしたもので、例えば単純なガス器具のガス使用量のＨｉ−Ｌｏ（流量の大小）の繰り返しを所定時間および所定回数繰り返したのちＬｏを所定時間の倍の時間とするような通常流れる流量パターンではありえない流量パターンで他と区別しやすい流量パターンを、器具判別開始の流量パターンとすることで、流量計測手段で使用されているガス器具の流量を計測中に器具判別を開始して、ガス器具を指定する数値が得られることができるようになる。

また、ガス器具の流量計測手段で計測する所定の流量パターンは、定期的に実施するようにした構成としてあるので、他のガス器具が使用中などの理由により、流量計測手段でガス器具の所定の流量パターンを見逃しても、定期的に何回か実施することによって、何れは流量計測手段でガス器具の特定のステップ状の流量パターンを計測して、器具判別を開始して、ガス器具を指定する数値が得られることができるようになる。

第３の発明は、特に第１の発明の所定の流量パターンを、ガス器具を運転開始してから所定時間経過後に開始するようにしたもので、ガス器具の前記流量計測手段で計測する所定の流量パターンは、前記ガス器具を運転開始してから所定時間経過後に実施するようにした構成としてあるので、流量計測手段で計測中にガス流量が立ち上がり、ガス器具が運転開始されたことを検知することが容易なガス器具の運転開始を捉え、そこから所定時間経過後に、流量計測手段で器具判別開始をするようになり、容易に、また確実に流量計測手段でガス器具の所定の流量パターンを計測して、器具判別を開始し、ガス器具を指定する数値を得ることができるようになる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の流量計測手段を超音波を用いた計測手段で構成したもので、超音波による計測手段は、流量値の計測範囲も広く、かつ瞬時流量計測も可能であるため、より正確な流量計測が行え、器具判別に対する信頼性向上も図るガスメータを構成することが可能となる。

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、本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におけるガスメータの概略構成図、図２は同流量計測手段の構成図、図３は同器具判別フローチャートを示すものである。

図１において、ガスメータ１は、ガス供給管の途中に設けられ、その下流側の配管には各顧客宅内に設置された複数のガス器具２ａ〜２ｄが接続されており、それぞれ流量調整手段３ａ〜３ｄを有している。

ガスメータ１内部はガス管に接続されたガスの流路内に設けられたガス遮断弁１５と流量計測手段４と制御部１６からなり、制御部１６は、流量計測手段４からの信号を演算処理して使用ガス流量を表示する表示部５、また地震などの振動を検出する感震器６、そして感震器６の作動や器具判断、保安機能その他を統括制御処理する計測制御部７及びそれらの動力源となる電池（図示せず）からなる。また、制御部１６は、本発明に係わるガス器具判別を行うため、使用ガス器具のガス流量を計測して得られる流量パターンから器具判別を開始させる器具判別開始手段８と、器具判別を開始すると流量パターンを２値化して数値化し器具判別を行う器具判別手段９と、器具判別手段９で数値化されたデータに対応する複数のガス器具の情報を有する機器テーブル１０と、器具判別手段９で数値化されたデータを登録データとする登録手段１１とを備えている。

まず、超音波方式の流速計測に関して図２をもとに説明する。計測流路１２は矩形断面を持っており、計測流路１２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１２を挟んで一対の超音波送受信器１３、１４が計測流路１２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。超音波送受信器１３、１４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り、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演算手段（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、流速Ｖは、
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、器具判別を行うためには０．１秒の分解能があれば充分である。

このように、超音波による計測構成とすることで、流量値の計測範囲も広く、かつ瞬時流量計測も可能であるため、より正確な流量計測が行え、器具判別に対する信頼性向上も図るガスメータを構成することが可能となる。

また、ガス器具２ａ〜２ｄは、それぞれ流量調整手段３ａ〜３ｄでガス器具２ａ〜２ｄを運転開始してから所定時間経過後にガス器具２ａ〜２ｄ毎に異なる所定の流量パターン（以後、器具判別流量パターンという）で運転を実施するようにしてあり、この器具判別流量パターンは、ガス器具２のガス使用量のＨｉ−Ｌｏの流量ステップを組み合わせてステップを２値化して、前記２値と時間の関係をバーコード表示のナローバー、ワイドバー、ナロースペース、ワイドスペースに見立て、バーコード表示に準じて、ガス器具を指定できるようにした構成としてある。

例えば、図３（ａ）に示す様に、使用開始から所定時間Ｔ後に開始される器具判別流量パターンを、ガス器具のガス使用量のＨｉの時間が２．５秒間のときナローバー（Ａ）、５秒間のときワイドバー（Ｃ）、ガス使用量のＬｏの時間が２．５秒間のときナロースペース（Ｂ）、５秒間のときワイドスペース（Ｄ）として、見立てるようにして、ガス器具２のガス使用量のＨｉとＬｏの組合せを行うことで、バーコード表示（図３（ｂ））に相当する表し方ができるようになる。なお、最後のナローバー（Ｅ）は、最後のワイドスペースの識別のためのもので、時間は任意である。

尚、ガス使用量のＨｉの時間が２．５秒間のときナローバー、５秒間のときワイドバー、ガス使用量のＬｏの時間が２．５秒間のときナロースペース、５秒間のときワイドスペースとして、見立てるようにしたが、これは、それぞれの時間をガス器具の流量調整手段の流量調整分解能、あるいは、流量計測手段の計測分解能に応じて、設定すれば良い。また、この例では流量開始時の流量をＬｏとしているが、逆に流量開始時の流量をＨｉとしてもよく、ガス器具の特性及び使用状況に応じて決定すれば良い。

つぎに、器具判別を行う手順について、ガス器具２ａの判別を例として図４を用いて説明する。

ガス器具２ａが運転開始される（ステップ１）と、流量計測手段４で計測されるガス流量が立ち上がり、器具判別開始手段８でガス器具２ａ〜２ｄの何れかが運転開始されたことを検知する（ステップ２）。そして、所定時間後にガス器具２ａは器具判別のための所定の流量パターンで運転を実施（ステップ３）し、これを流量計測手段４で計測（ステップ４）し、器具判別手段９で流量パターンを２値化してバーコード表示から数値化し器具判別を行う（ステップ５）ようになっている。

つぎに、器具判別手段９で数値化されたデータに対応する複数のガス器具２ａ〜２ｄの情報を有する機器テーブル１０から抽出（ステップ６）し、使用開始されたガス器具がガス器具２ａであることを特定することで、ガス器具２ａに応じた保安機能をガスメータに付加することができるようになる。そして、登録手段１１で器具判別手段９で数値化されたデータを登録データとする（ステップ７）ようになっていて、この器具判別手段９で使用ガス器具２２の使用状況を把握することで、ガス料金の設定や機器の使用状態に応じた効率よくガス器具を使えるようにするマネイジメントサービスなど種々の利用方法が可能である。

ここで、流量計測手段で計測する器具判別流量パターンは、ガス器具２ａのガス使用量のＨｉ−Ｌｏの流量ステップに時間を組み合わせて２値化して、この２値と時間の関係をバーコード表示のナローバー、ワイドバー、ナロースペース、ワイドスペースに見立て、バーコード表示に準じて、前記ガス器具を表現するようにした構成としてあるので、ガス
器具２ａの流量調整手段３ａの精度があまり良くない場合や、流量調整手段３ａが１段階のみの場合でも、対応できるとともに、ガス器具２の最大使用ガス流量を確認する必要もないので、器具判別がより確実になるとともに容易になる。

また、バーコード表示に準じた方式を用いることで、標準化が容易であるとともに、国コード、メーカコード、商品アイテムコードなどのガス器具の多くの情報を、ガス器具の立ち上がりや流量変化などの特徴的な流量パターンでなく数値として表すことができるようになり、取扱も非常に簡単となる。さらに、ガス器具２ａのガス使用量の切替もＨｉ−Ｌｏの２段階で、ガス器具２ａの流量調整手段３ａの流量調整分解能、あるいは、流量計測手段４の計測分解能もさほど精度を必要とせず、器具判別がより確実になるとともに容易になる。

また、扱うデータも数値であり、ガス器具の立ち上がりや流量変化などの特徴的なパターンを捉える必要もないので、登録手段１１に登録するデータも数値で簡素化でき、その容量等も小さくすることができる。

そして、ガス器具の流量計測手段４で計測する器具判別流量パターンは、ガス器具を運転開始してから所定時間経過後に実施するようにした構成としてあるので、流量計測手段４で計測中にガス流量が立ち上がり、ガス器具２が運転開始されたことを検知することが容易なガス器具２の運転開始を捉え、そこから所定時間経過後に、流量計測手段４で器具判別開始をするようになり、容易に、また確実に流量計測手段４でガス器具２の器具判別流量パターンを計測して、器具判別を開始して、ガス器具２を指定する数値を得ることができるようになる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２による器具判別のフローチャートである。なお、本実施の形態は、ガス器具の器具判別に用いる器具判別流量パターンは同じであるが、図６に示す様に、器具判別流量パターンの前に特定の流量パターンが付加された点が実施の形態１と異なるだけで、異なる部分についてのみ説明を行う。

図５において、流量計測手段４で計測する所定の流量パターンは、器具判別開始の流量パターンとガス器具を指定する器具判別流量パターンで構成し、定期的に実施するようにした構成としてある。

つぎに、器具判別を行う手順について、ガス器具２ａの判別を例として図５を用いて説明する。

器具判別を行う手順としては、図５に示すようにガス器具２ａが運転中に器具判別用の流量パターンの開始とガス器具２ａを指定する流量パターンで形成される器具判別流量パターンで構成される所定の流量パターンで運転を実施（ステップ８）する。そして、流量計測手段４で計測されるガス流量が開始の流量パターンのとき（ステップ９）、器具判別開始手段８で器具判別を開始させ、開始の流量パターンに続いてガス器具２は器具判別のためのガス器具２を指定する器具判別流量パターンを計測（ステップ１０）し、器具判別手段９で流量パターンを２値化して数値化し器具判別を行う（ステップ１１）ようになっている。つぎに、器具判別手段９で数値化されたデータに対応する複数のガス器具の情報を有する機器テーブル１０から抽出（ステップ１２）し、使用していると判別されたガス器具２ａに応じた保安機能をガスメータに付加することができるようになる。そして、登録手段１１で器具判別手段９で数値化されたデータを登録データとする（ステップ１３）ようになっていて、このように、この器具判別手段１１で使用ガス器具２ａの使用状況を把握することで、ガス料金の設定や機器の使用状態に応じて効率よくガス器具を使えるよ
うにするマネイジメントサービスなど種々の利用方法が可能である。

ここで、器具判別開始の流量パターンとしては、図６に示す様に、ガス使用量のＨｉ−Ｌｏの繰り返しを所定時間（Ｔ２）および所定回数繰り返した後Ｌｏを所定時間の倍の時間（Ｔ３）とするような通常流れる流量パターンではありえない流量パターンで他と区別しやすい流量パターンとすることで、ガスメータは、流量計測手段４で流量を計測中にこの器具判別開始の流量パターンを検知することで、器具判別を開始して、ガス器具を特定する器具判別流量パターンを検出することができるようになる。

また、ガス器具２ａの流量計測手段４で計測する所定の流量パターンは、定期的に実施するようにした構成としてあるので、他のガス器具２ｂ〜２ｄが使用中などの理由により、流量計測手段４でガス器具２ａの所定の流量パターン（器具判別流量パターン）を見逃しても、定期的に何回か実施することによって、何れは流量計測手段４でガス器具２ａの器具判別流量パターンを計測して、器具判別を開始して、ガス器具２を指定する数値を得ることができるようになる。

なお、本発明の実施の形態では流量計測手段４に関しては、超音波方式の計測部で説明したが、計測方式としては、他の流量計測方式でも短時間のサイクルで連続計測可能であれば使用可能である。また、器具判別流量パターンは、ガス器具２のガス使用量のＨｉ−Ｌｏの流量ステップを組み合わせてステップを２値化して、ＨｉとＬｏの時間を組み合わせて、時間を数値として、ＨｉとＬｏの切替を数値の区切りとして組み合わせるようにしてもよい。これによれば、例えば、Ｈｉの時間を７秒、Ｌｏに切替えて３秒というように組み合わせるだけで、７３という数値が表せるようになり、切替が少なくできる利点がある。

さらに、器具判別流量パターンは、ガス器具２のガス使用量のＨｉ−Ｌｏの流量ステップを組み合わせてステップを２値化するようにしたが、これは、Ｈｉ−ＯＦＦや、Ｌｏ−ＯＦＦなど、２段階のガス器具２のガス使用量であればよく、その他各部の構成も本発明の目的を達成する範囲であればその構成はどのようなものであってもよい。

以上のように、本発明にかかるガスメータは、ガス器具の流量を２値化して取扱い、それぞれを交互に、またそれぞれ継続時間を変化させることによって、ガス器具の指定を立ち上がりや流量変化などの特徴的な流量パターンでなく数値として表すことで、ガス器具の指定を数値として扱えることができ、また、その組合せをバーコード表示に合わせることによってガス器具の指定情報量を標準化することができ、多数の器具に簡単に対応でき、器具判別が確実になるとともに容易になり、使用ガス器具に応じた保安機能を付加することができるようになるため、その信頼性も高くなり、器具判別が簡単なアルゴリズムで高い判定能力をもつことが可能となり、使用器具に対応した保安設定値を最適に変更することや、使用機器に対応したガス料金の設定など、ガスメータに新たなサービスの提供を可能とする。

１ ガスメータ
２ａ〜２ｄ ガス器具
３ａ〜３ｄ 流量調整手段
４ 流量計測手段
９ 器具判別手段

Claims (4)

1. 家庭用ガス供給管に接続されガス流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段に接続されるガス器具とからなり、前記ガス器具は、使用するガス流量を調整すると共に前記ガス器具を特定するための所定の流量パターンを発生させる流量調整手段を備え、前記流量計測手段は、計測したガス流量から前記所定の流量パターンを判別して前記ガス器具を特定する器具判別手段を備え、
   前記所定の流量パターンは、流量の大小で表される２値と時間の関係をバーコード表示のナローバー、ワイドバー、ナロースペース、ワイドスペースに見立て、バーコード表示に準じて構成したことを特徴とする器具判別ガスメータシステム。
2. 所定の流量パターンを、開始の為の流量パターンとガス器具を特定する為の流量パターンで構成し、前記ガス器具は、定期的に前記所定の流量パターンで流量制御を行うようにした請求項１に記載の器具判別ガスメータシステム。
3. 所定の流量パターンを、ガス器具を運転開始してから所定時間経過後に開始するようにした請求項１に記載の器具判別ガスメータシステム。
4. 流量計測手段を超音波を用いた計測手段で構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の器具判別ガスメータシステム。
   

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