JP7022891B2

JP7022891B2 - ガス器具判別装置

Info

Publication number: JP7022891B2
Application number: JP2018026990A
Authority: JP
Inventors: 裕介北野; 光男横畑
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-02-19
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2038-02-19
Also published as: JP2019144043A

Description

本発明は、ガスの流量の変化を検出することにより、使用が開始されたガス器具を判別し、判別した器具のガス使用量を積算する技術に関する。

配管内を流れるガスの流量変化に基づいて、使用が開始されたガス器具が何であるかを特定するガスメータ装置が提案されている。例えば下記の特許文献１は、一定時間間隔でガス流量を計測し、得られた流量パターンを計測毎の差分値として取得し、ガス器具ごとに予め登録されたガス器具の流量パターンに対応した差分値と比較することにより、使用が開始されたガス器具を判別するガスメータ装置を開示している。

また、ガス使用量を積算する方法として、例えば下記の特許文献２には、所定期間の流量値の平均で流量区分を算出し、該当器具の区分をその器具のガス流量とみなし積算するガスメータ装置が開示されている。

特開２０１０－１０７２０８号公報特開２００６－１３３１５８号公報

しかしながら、前記従来のガスメータ装置で給湯器、ファンヒータ、コンロ等のガス器具の種類を判別し、特定のガス器具のガス使用量を積算する場合、給湯器のように火力調整の為に小さな流量変化が頻繁に発生するようなガス器具の場合、流量変化が発生しているにも関わらず一定の流量として積算することで実際のガス使用量と差が生じるという課題があった。

また、給湯器のように大きな流量変化も発生するガス器具の場合、大きな流量変化を別のガス器具の立ち上がりと捉えてしまうことで、給湯器のみが稼動しているにもかかわらず、別のガス器具と判別した分のガス使用量が差し引かれて積算してしまうことから、給湯器のガス使用量を正確に積算することは困難であった。

このように、前記従来の構成では、ガス器具のガス使用量を精度よく積算することが困難であるという課題を有しており、特にガス器具が１台の場合は、全体流量とガス器具の積算値の乖離が顕著に現れることがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、給湯器のように小さな流量変化が頻繁に発生したり、大きな流量変化が発生したりするガス器具でも、そのガス器具の使用量を正確に算出することができ、精度よく積算することができるガス器具判別装置を提供することを目的とする。

本明細書にかかる例示的な流量計測装置は、流路に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測された流量データを積算する流量積算手段と、前記流量計測手段によって計測された流量データを所定個数集め、平均流量を算出する平均流量算出手段と、前記流量計測手段によって計測された流量データから
ガス器具を判別するガス器具判別手段と、前記ガス器具判別手段によって判別されたガス器具とガス器具数を記憶するガス器具記憶手段と、前記平均流量算出手段によって算出された平均流量と前記ガス器具判別手段による判別結果から該当ガス器具の流量を算出する器具流量算出手段と、前記ガス器具判別手段でガス器具が特定のガス器具と判別された場合に、前記器具流量算出手段によって前記特定のガス器具の流量を積算する器具流量積算手段とを備え、前記器具流量積算手段は、前記ガス器具記憶手段に記憶されているガス器具が前記特定のガス器具のみの場合は、前記流量積算手段により積算された積算値を、前記特定のガス器具の積算値とすることを特徴とするものである。
これにより、給湯器のように流量変化の多い器具でも精度よく積算することが可能となる。

本発明のガス器具判定装置によれば、給湯器のように小さな流量変化が頻繁に発生したり、別のガス器具の稼動開始と判別されるような大きな流量変化が発生するガス器具を使用した場合でも、当該ガス器具のガス使用量を精度よく積算することが可能となる。

本発明の実施の形態１によるガスメータ１００の例示的な構成を示すブロック図本発明の実施の形態１における処理フローチャート（ａ）給湯器使用時の流量変化の一例を示すグラフ、（ｂ）（ａ）図の流量における器具流量算出手段により算出された器具流量の一例を示すグラフ本発明の実施の形態２によるガスメータ２００の例示的な構成を示すブロック図本発明の実施の形態２における処理フローチャート本実施の形態１、２ガスメータのハードウェア構成の一例を示すブロック図

第１の発明は、流路に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測された流量データを積算する流量積算手段と、前記流量計測手段によって計測された流量データを所定個数集め、平均流量を算出する平均流量算出手段と、前記流量計測手段によって計測された流量データからガス器具を判別するガス器具判別手段と、前記ガス器具判別手段によって判別されたガス器具とガス器具数を記憶するガス器具記憶手段と、前記平均流量算出手段によって算出された平均流量と前記ガス器具判別手段による判別結果からガス器具の流量を算出する器具流量算出手段と、前記ガス器具判別手段でガス器具が特定のガス器具と判別された場合に、前記器具流量算出手段によって前記特定のガス器具の流量を積算する器具流量積算手段とを備え、前記器具流量積算手段は、前記ガス器具記憶手段に記憶されているガス器具が前記特定のガス器具のみの場合は、前記流量積算手段により積算された積算値を、前記特定のガス器具の積算値とすることを特徴とするもので、これにより小さな流量変化が頻繁に発生するようなガス器具でもガス使用量を精度よく積算することが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記特定のガス器具を使用中か否かを判別するガス器具使用中判別手段を備え、前記ガス器具記憶手段は、前記ガス器具判別手段によるガス器具の判別が行われた場合に、前記ガス器具使用中判別手段で特定のガス器具を使用中であると判別され、且つ前記ガス器具判別手段による判別結果が所定の結果の場合は、ガス器具数をカウントしないことを特徴とするもので、これにより、大きな流量変化が発生するようなガス器具でもガス使用量を精度よく積算することが可能となる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかるガス器具判別装置の実施形態を説明
する。以下に説明する実施の形態では、ガス器具判別装置の例として、ガスメータを挙げ、その処理を説明する。図面において、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、既に説明した構成要素については再度の説明を省略する。なお、本発明は、以下で説明する実施の形態によって限定されることはない。

（実施の形態１）
（流量計測装置の例示的な構成）
図１は、本発明の実施の形態１におけるガスメータのブロック図である。

図１において、ガスメータ１００は、流路１０１と、流量計測手段１０２と、ガス器具判別手段１１０と、ガス器具記憶手段１１１と、流量積算手段１２０と、平均流量算出手段１２１と、器具流量算出手段１２２と、器具流量積算手段１２３とを備えたものである。さらにガスメータ１００は、ガス配管１に接続され、ガスメータ１００の下流側には、ガス配管２を介してガス器具１０～１２が接続されている。

流量計測手段１０２としての超音波流量計は、流路１０１に流れる流体としてのガスに対し、一定時間間隔（例えば０．５秒や２秒ごと）で超音波を発射してその流量を計測するものであり、一般的なものを使用することができる。

ガス器具判別手段１１０は、流量計測手段１０２によって取得される流量値に基づき、ガス器具１０～１２の稼動開始時に得られた流量変化パターンに基づいて、使用開始されたガス器具の種類（給湯器、ファンヒータ、コンロ等）を判別する。なお、ガス器具の使用開始が検知されたものの、ガス器具を判別できない場合は、何らかの器具の使用が開始されたものとし、判別結果として不明器具とする。

ガス器具記憶手段１１１は、ガス器具判別手段１１０により判別された結果を記憶するものである。この設置情報の中には、所定の条件下で特定のガス器具が判別された回数（例えば、流量無し状態からの給湯器判別回数や給湯器使用中の不明器具判別回数）などを記憶する構成でもよい。

流量積算手段１２０は、流量計測手段１０２で計測された計測流量値を積算するものである。

平均流量算出手段１２１は、流量計測手段１０２で計測された計測流量値を所定個数集め、平均流量として算出するものである。従って、平均流量は流量計測手段１０２における計測間隔である一定時間間隔×所定個数で計算される時間毎に算出される。

器具流量算出手段１２２は、平均流量算出手段１２１で算出された平均流量の増減分とガス器具判別手段１１０により判別された結果から該当ガス器具の流量（器具流量）を算出するものである。

器具流量積算手段１２３は、器具流量算出手段１２２で算出された器具流量、或いは流量積算手段１２０で積算された積算値を、ガス器具判別手段１１０で判別されたガス器具の内、特定のガス器具或いは全てのガス器具毎に積算するものである。

以下、ガス器具判別手段１１０、ガス器具記憶手段１１１、流量積算手段１２０、器具流量算出手段１２２、器具流量積算手段１２３の処理の流れを図２のフローチャートを用いて説明する。

処理Ｓ１０では、ガス器具判別手段１１０によって、ガス器具の使用開始の検知と共に
、使用開始が検知された場合はガス器具の判別を行い、ガス器具の判別が行われた場合は、処理Ｓ２０に移行し、全体器具数Ｋ１をカウントアップし、処理Ｓ３０に移行する。処理Ｓ１０でガス器具の判別が行われなかった場合は、処理Ｓ５０に移行する。

処理Ｓ３０では、ガス器具判別手段１１０によって判別された結果がガス器具Ａか否かの判別を行う。ガス器具Ａの場合は、処理Ｓ４０に移行し、ガス器具Ａ数Ｋ２をカウントアップする。

処理Ｓ５０では、流量計測手段１０２で計測された流量から流量積算手段１２０によって、全体積算量Ｑ１の算出を行う。

処理Ｓ６０では、平均流量算出手段１２１で算出された平均流量とガス器具判別手段１１０の判別結果から器具流量算出手段１２２によって、ガス器具Ａの積算量Ｑ２の算出を行う。

ここで、器具流量算出手段１２２は、ガス器具ごとの流量（器具流量）を算出するもので、平均流量算出手段１２１によって算出された平均流量を記憶し、平均流量に前回値に比べて判定流量以上の流量変化があった場合に、現在設定されている器具流量に対して流量変化量を増減して新たな器具流量として更新する構成としている。従って、平均流量と器具流量とは必ずしも一致しない。

本実施の形態ではガス器具のガス消費に伴う流量変化で器具判別を行う為に、流量計測手段１０２としては瞬時流量が計測可能な超音波流量計を採用しているが、計測されるガス流量はガス器具自体の燃焼制御に伴う流量変動や、外部（メータよりも上流）で発生する圧力変動の影響を受ける為に常に変動している。従って、平均流量算出手段１２１で算出される平均流量も変動しており、この平均流量に応じて器具流量を更新すると処理が煩雑になることから予め定めた判定流量以上の流量変化が発生した場合に器具流量を更新するようにしている。

また、この器具流量はガス器具に応じて定めた継続使用時間を監視する為にも利用されており、流量変化により更新されると継続使用時間計測用のタイマが初期化される構成となっている為、頻繁な更新は好ましくなく、このような条件を設けている。

なお、この判定流量は所定の流量値でも良いが、現在の器具流量の所定比率で求めた流量値でも良い。

処理Ｓ７０では、全体器具数Ｋ１とガス器具Ａ数Ｋ２の比較を行い、Ｋ１＝Ｋ２の場合は処理Ｓ８０に移行し、処理Ｓ５０にて、器具流量積算手段１２３によって、算出した全体積算量Ｑ１をガス器具Ａの積算値Ｍに加算する。Ｋ１≠Ｋ２の場合は、処理Ｓ８１に移行し、処理Ｓ６０にて、器具流量積算手段１２３によって、算出したガス器具Ａの積算量Ｑ２をガス器具Ａの積算値Ｍに加算する。

なお、上記説明における全体積算量Ｑ１、ガス器具Ａの積算量Ｑ２は所定時間間隔毎に得られる積算量であり、ガス器具Ａの積算値Ｍはガス器具Ａの稼働中の全体のガス使用量である。

次に、図３を用いて、図２に示すフローチャートに基づく動作を説明する。

図３（ａ）は、給湯器（特定のガス器具Ａ）のみが使用されたときの流量変化の一例とガス器具判別手段１１０による器具判別のタイミングを示すグラフであり、図３（ｂ）は
その時の平均流量とガス器具の判別結果で得られたガス器具毎の流量値（器具流量）の一例を示すグラフである。

なお、グラフの縦軸は流量［Ｌ／ｈ］、横軸は流量計測手段１０２によって一定時間間隔（本実施の形態では、０．５秒）で計測された流量データに付与した連番である。

図３に示す給湯器（特定のガス器具Ａ）の場合、ガス器具判別手段１１０による使用開始時のガス器具の判別では、給湯器と判別し、平均流量が算出された時点で図３（ｂ）に示すようにその時の平均流量ｑ１が給湯器の器具流量の初期値として登録され、この器具流量が給湯器のガス使用量として器具流量積算手段１２３で積算される。

しかし、器具流量算出手段１２２の判定流量以下の流量で徐々に流量が低下する場合には、器具流量の更新が行われない為に、急激な流量減少Ｃ１が発生して平均流量が新たな平均流量ｑ２に更新されるまでは、この平均流量ｑ１が器具流量として積算されてしまう。従って、実際の積算流量に対して大きな積算流量となる。

しかし、本実施の形態においては、図２に示すフローチャートの処理において、Ｋ１＝０，Ｋ２＝０の初期状態から、処理Ｓ１０において特定のガス器具Ａである給湯器が使用開始されたと判別されると、処理Ｓ２０でＫ１がカウントアップされてＫ１＝１，処理Ｓ４０でＫ２がカウントアップされてＫ２＝１となる。

そして、流量増加Ｃ２が発生するまでは、給湯器が稼働中の状態で新たな器具判別を行わないことからＫ１，Ｋ２のカウントアップは行われないのでＫ１＝Ｋ２が継続することになり、給湯器のガス使用量の積算値Ｍには全体積算量Ｑ１が加算されることになる。

従って、特定のガス器具Ａである給湯器のみが稼動している場合には、ガス器具毎の平均流量を積算せず、全体積算量Ｑ１を積算することで流動変動による誤差が生じることなく、正確な積算値を得ることができる。

なお、給湯器が稼動していている場合に２台目以降の器具流量の登録を行うためには、平均流量の増加分を監視して、平均流量の増加分を２台目以降の器具として登録する必要がある。そのため、器具流量の更新条件としては、平均流量の増加分が所定値以上の場合に更新するといった条件を設ける必要がある。すると、給湯器のように流量変化の多い器具で平均流量の増加分が所定値に満たない場合は、器具流量を更新しないため、流量積算手段１２０によって積算される値と差が生じてくる。給湯器のみを使用している場合は、平均流量を給湯器流量として登録する必要がなく、流量積算手段１２０により積算される全体の流量が給湯器流量となり、本実施の形態ではそれが可能になる。

以上に説明したように、本発明の実施形態によれば、給湯器のように流量変化の頻度の高いガス器具でもそのガス使用量を精度よく積算することが可能になることから、特定のガス器具Ａの積算流量の誤差が大きくなることを防ぐことができる。

なお、本実施の形態において、特定のガス器具Ａを給湯器として説明したが、流量変化の多い他のガス器具、例えば、燃料電池でも同様にして誤差の少ない積算流量を求めることができることは言うまでも無い。

（実施の形態２）
次に、図４に示すブロック図、図５に示すフローチャートに基づき、実施の形態２の動作を説明する。

図４は、実施の形態２のブロック図を示しており、実施の形態１と異なるのは、ガス器具使用中判定手段１１２を設けた点である。

図５は、実施の形態２の動作を説明するフローチャートで有り、実施の形態１の動作説明で用いた図２に示すフローチャートと異なる点は、処理Ｓ１０と処理Ｓ２０の間に処理Ｓ１１と処理Ｓ１２を追加した点であり、他の処理については説明を省略する。

処理Ｓ１０では、ガス器具判別手段１１０によって、ガス器具の使用開始の検知と共に、使用開始が検知された場合はガス器具の判別を行い、ガス器具の判別が行われた場合は、処理Ｓ１１にて、ガス器具使用中判定手段１１２により、現在ガス器具Ａ（本実施の形態では給湯器とする）が使用中か否か判定し、使用中の場合は処理Ｓ１２にて今回の判別結果が所定結果（本実施の形態では不明器具の判定とする）か否かの判定をし、所定結果（不明器具）の場合は処理Ｓ２０を実行せず、処理Ｓ３０に移行する。

処理Ｓ１１にて、現在ガス器具Ａが使用中でないと判定された場合は、処理Ｓ２０に移行し、全体器具数Ｋ１をカウントアップし、処理Ｓ３０に移行する。処理Ｓ１０でガス器具の判別が行われなかった場合は、処理Ｓ５０に移行する。

なお、実施の形態１において、器具流量算出手段１２２は、平均流量に判定流量以上の流量変化があった場合に、現在設定されている器具流量に対して流量変化量を増減して新たな器具流量として更新する構成するとしたが、ガス器具使用中判定手段１１２によりガス器具Ａの使用中と判定された場合に計測された増加又は減少流量は、ガス器具Ａによるものと認識し、この増加流量をガス器具Ａの流量として算出する構成でも良い。

次に、図３を用いて、図５に示すフローチャートに基づく動作を説明する。

その後、急激な流量減少Ｃ１が発生して平均流量が新たな平均流量ｑ２に更新されると、この平均流量ｑ２が給湯器の器具流量として登録される。

一方、図３（ａ）に示すように、その後に急激な流量増加Ｃ２、Ｃ３が発生し、ガス器具判別手段１１０による器具判別の結果が不明器具と判別された場合、この時の増加流量は図３（ｂ）に示す不明器具流量として登録され、給湯器の器具流量としては、平均流量ｑ２がそのまま器具流量（給湯器流量）として登録されたままとなる。

従って、給湯器のガス使用量としては平均流量ｑ２が積算されるので不明器具流量分が少なく積算されてしまう。

しかし、本実施の形態においては、特定のガス器具である給湯器が使用中（全体器具数Ｋ１＝１、ガス器具Ａ数Ｋ２＝１）の場合に、何らかのガス器具の使用開始が判別されたそれが不明器具であった場合は、処理Ｓ２０は行われないので全体器具数Ｋ１＝１のままである。また、不明器具であるので処理Ｓ４０の処理も行われないのでガス器具Ａ数Ｋ２＝１のままとなる。

従って、Ｋ１＝Ｋ２＝１となり、処理Ｓ７０の判定に基づき、処理Ｓ８０が実行されることになり、実施の形態１と同様に給湯器のガス使用量の積算値Ｍとして全体積算量Ｑ１
を積算することで流動変動による誤差が生じることなく、正確な積算値を得ることができる。

つまり、全体器具数Ｋ１と大きな流量変化が発生するような特定のガス器具Ａ数Ｋ２が一致する場合、即ち、特定のガス器具のみが稼動している場合には、ガス器具判別手段１１０により不明器具と判別されたのは特定のガス器具Ａの流量変化に伴う増加流量によるものと見做すことで、正確な積算値を得ることができるのである。

（ハードウェア構成）
図６は、ガスメータ１００、２００のハードウェア構成の一例を示す。図６に例示する構成において、ガスメータ１００、２００は、中央演算回路（ＣＰＵ）２１０と、メモリ２２０と、流量計２０４とを有している。流量計２０４は、図１に示す流量計測手段１０２の一例であり、公知の流量計、例えば、超音波流量計であり得る。

ＣＰＵ２１０は、メモリ２２０に格納されたコンピュータプログラム２２１を実行する。コンピュータプログラム２２１には、上述した各種の処理が記述されている。ＣＰＵ２１０は、例えば、図１または図２に示すガス器具判別手段１１０、ガス器具記憶手段１１１、ガス器具使用中判定手段１１２、流量積算手段１２０、平均流量算出手段１２１、器具流量算出手段１２２、器具流量積算手段１２３の各種処理を実行する。メモリ２２０は、典型的には、ＲＡＭおよびＲＯＭを含み、例えば、ガス器具数、器具使用中情報に対応する。ガス器具判別手段１１０、ガス器具記憶手段１１１、ガス器具使用中判定手段１１２、流量積算手段１２０、平均流量算出手段１２１、器具流量算出手段１２２、器具流量積算手段１２３が、メモリ２２０をその一部に含んでいても構わない。

ガス器具判別手段１１０、ガス器具記憶手段１１１、ガス器具使用中判定手段１１２、流量積算手段１２０、平均流量算出手段１２１、器具流量算出手段１２２、器具流量積算手段１２３は、単一のプロセッサ（ＣＰＵ２１０）の一部であってもよい。制御手段１３０が、複数のプロセッサの集合によって実現されてもよい。制御手段１３０は、１以上のメモリ、周辺回路などを含んでいてもよい。制御手段１３０の外部に、１以上のメモリが配置されてもよい。例えば、ガス器具判別手段１１０が、制御手段１３０の外部に配置されていてもよい。ＣＰＵ２１０とメモリ２２０を用いて上述した各種処理を実行することにより、精度良く器具を判別することができる。

以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。

以上のように、本発明にかかるガス器具判別装置は、流量変化の多い器具の積算量を性格に算出することができることから、工業用流量計や水道メータにおいても同様に、流量計測装置の下流側に接続された使用器具の特定や、そのグルーピングに対しても適用できる。

１０～１２ガス器具
１００、２００ガスメータ（ガス器具判別装置）
１０１流路
１０２流量計測手段
１１０ガス器具判別手段
１１１ガス器具記憶手段
１１２ガス器具使用中判定手段
１２０流量積算手段
１２１平均流量算出手段
１２２器具流量算出手段
１２３器具流量積算手段
１３０制御手段

Claims

流路に流れる流体の流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量データを積算して全体積算量を算出する流量積算手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量データを所定個数集め、平均流量を算出する平均流量算出手段と、
前記流量計測手段によって計測された流量データからガス器具を判別するガス器具判別手段と、
前記ガス器具判別手段によって判別されたガス器具とガス器具数を記憶するガス器具記憶手段と、
前記平均流量算出手段によって算出された平均流量と前記ガス器具判別手段による判別結果からガス器具の流量を算出する器具流量算出手段と、
前記ガス器具判別手段でガス器具が特定のガス器具と判別された場合に、前記器具流量算出手段によって前記特定のガス器具の流量を積算する器具流量積算手段とを備え、
前記器具流量積算手段は、
前記ガス器具記憶手段に記憶されているガス器具が前記特定のガス器具のみの場合は、前記流量積算手段により積算された全体積算量を、前記特定のガス器具の積算値とし、
前記特定のガス器具のみでない場合は、前記器具流量算出手段で算出されたガス器具の流量を、前記特定のガス器具の積算値とすることを特徴とするガス器具判別装置。
前記特定のガス器具を使用中か否かを判別するガス器具使用中判別手段を備え、
前記ガス器具記憶手段は、
前記ガス器具判別手段によるガス器具の判別が行われた場合に、前記ガス器具使用中判別手段で特定のガス器具を使用中であると判別され、且つ前記ガス器具判別手段による判別結果が所定の結果の場合は、ガス器具数をカウントしないことを特徴とする請求項１に記載のガス器具判別装置。