JP5103865B2 - ガスメータ装置 - 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検知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の事例としては、以下に示すような構成がある（例えば特許文献１参照）。

一般的に各家庭にはガス供給ラインの入り口にガスの流量計を内蔵したガスメータが取り付けられている。

従来のガスメータにおいて器具別料金を実施する場合、ガスメータに接続された複数の積算装置を用い、特定の時間使用された場合の積算流量や特定の範囲の流量が使用されている場合の積算値を求め、すなわち時間区分別流量や流量区分別流量を求め、その積算値でもって料金体系を決めるものである。図１１をもとに料金体系の１例について説明を加える。予め所定の割引流量区分、及び所定の割引時間帯を設定し、その割引流量区分かつ割引時間帯に該当する流量のガス料金を割引対象とする。すなわち図１１で斜線で区分された部分が対象となる。しかしながら、この方法では、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。そこで、特定の器具を判別するための方法として、以下に示すような提案がなされている（例えば特許文献２参照）。

提案例の動作について説明する。図１２には、あるガス器具の起動時のガス流量変化パターンとそのパターンをもとにパターンマッチングを行うための参照値（パターンテーブル）を示す。１つのガス器具についてこのパターンテーブルはガス器具の燃焼制御に伴って発生する一連のガスの流量変化パターン分用意する必要があり、また各家庭で使われているガス器具の総台数分必要になる。ガスメータの流量計測装置により計測された流量値の変化とこれらのパターンテーブルを常に比較しながらマッチングするものを抽出し、器具を特定するものである。
特開２００２−７１４２１号公報 特開２００３−１４９０２７号公報

前記の構成において、各ガス器具の判別に関わる器具判定値が登録時の配管ガス圧からガス圧が変化してしまった場合、ガス圧調整の付いていない器具の場合燃焼ガスの体積量が変わってしまい、登録データと異なる起動状態になり、器具の判別を間違ってしまう可能性が高くなるという課題を有している。

本発明は、前記の課題を解決するもので、ガス配管内の圧力変化があってそれにより登録データの器具判定値が変わってしまった場合でも、圧力測定手段を有し、圧力の変化があった場合、圧力変化に対応して器具判定値を変えることで、配管圧力が変化した場合でも器具の判別を誤らないようにし、また判別値のメンテナンスも容易に行えることを可能とする技術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、本発明のガスメータ装置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器具情報入力手段と情報入力手段により登録される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である器具判定値をもとに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とガス供給管内のガス圧を計測する圧力測定手段と、圧力測定手段の測定値により登録手段内の器具判定値登録データを変更する登録値変更手段を有する構成である。

本発明のガスメータ装置は、ガス配管内のガス圧が変化し登録してあった器具判別の判定値と実際の器具の起動特性が変わっても登録された器具判定値を見直すことで器具判別の精度を高めることができる。

またガス事業者が用意した新料金メニューなどを利用することができる。さらに器具判別機能の更新はガスメータの仕様を変えることなく行えるため、将来的な機器機能のメンテナンスも容易に行えることも可能とする。

本願発明は、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器具情報入力手段と情報入力手段により登録される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である器具判定値をもとに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とガス供給管内のガス圧を計測する圧力測定手段と、圧力測定手段の測定値により登録手段内の器具判定値を変更する登録値変更手段を有する構成により、ガス配管内のガス圧が変化し登録してあった器具判別の判定値と実際の器具の起動特性が変わっても登録された器具判定値を見直すことが可能となる。

また、流量計測手段から出力される流量値の差分値を求める演算手段と演算手段により算出された差分値と登録記憶手段内に登録された器具判定値との大きさを比較し、ガス器具の使用を判定する構成であり、簡便なアルゴリズムで、測定手段の計測時間に対応した速さでガス器具の使用状態の変化を判定することが可能となる。

また、登録値変更手段がガス圧に変動が生じた場合、ガス圧変動に比例し器具判定値を変える構成であり、ガス配管内のガス圧が変化し登録してあった器具判別の判定値と実際の器具の起動特性が変わっても登録された器具判定値を変動に対応して自動的に変更が可能となる。

また、器具判定値は所定のマージン幅を有し、マージンに対してもガス圧変動に比例して値を変更する登録値変更手段である構成であり、圧力変動時、器具判定値のみならずそれに付随する判定のマージン分もガス圧の変動に比例して変更することができより正確な器具判定をすることが可能となる。

また、圧力測定手段が計測したガス圧値を記憶するガス圧記憶手段を有することで、測定したガス圧の履歴を残すことが可能となり、ガス圧変動を明確にすることができる。

また、計測ガス圧がガス圧記憶手段内に記憶されている値と所定量以上の変動が有った場合、器具判定値を変更する登録値変更手段である構成であり、ガス圧変化があったことが履歴により明確にすることができる。

また、登録記憶手段に器具情報登録時にガス圧情報も登録する構成であり、器具判定値が登録された時の圧力情報も同時に登録されるため、器具判定値と圧力の関係は常に一義的に決められる。

また、圧力測定手段が所定時間毎にガス圧を測定する構成により、定期的な器具判定値の構成が可能となり、圧力変動による器具判別誤りを極力減らすことが可能となる。

また、圧力測定手段が器具の起動時に計測手段の計測流量が器具判定値に該当しない場合、ガス圧を測定する構成であり、判別の失敗がガス圧変化である場合、次回の失敗を未然に防ぐことができる。

また、登録記憶手段において、ガス圧が変化した時に器具判定値を変更する器具を登録する構成とすることにより、ガス圧により器具起動時のガス流量が変化する器具のみ器具判定値の変更を行えばよく、効率よく器具判定値の更新作業を行える。

また、ガス供給管へのガス供給がボンベ方式である場合、ボンベ交換時に圧力測定手段がガス圧の測定を行う構成であり、ガスボンベ交換時に圧力変動があった場合でも、圧力の変動に対応して器具判定値を更新するため、器具判別を誤作動させることが無い。

また、流量計測手段が超音波計測方式より構成されており、瞬時計測が行えるため、時間経過による流量変化の詳細を計測することが可能で、より精度の高い器具の判別を行うことが可能である。

また、超音波方式である流量計測手段が、配管内の温度計測機能を有し、温度変化によるガスの体積変化を検知し器具判別値を見直す登録値変更手段であり、温度変化によりガスの体積膨張が起こることによる起動流量変化に対しても器具判別値を見直すことが可能となる。

（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装置の構成を示すものである。

図１において、１はガスメータ装置であり、ガス供給管の途中に設けられ、その下流側の配管には各顧客宅内に設置された１台以上のガス器具が接続されている。

ガスメータ装置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２とガス流量計測手段３とガス流量計測手段３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４、また地震などの振動を検出する感震器５と管内の圧力を計測する圧力測定手段６及び本発明に係わるガス器具判別を行うため、演算手段７、器具情報入力手段８、その情報を登録する登録記憶手段９及び器具判定手段１０と圧力測定手段６により計測したガス圧を記録するガス圧記録手段１１と登録記憶手段９内の登録内容を変更する登録値変更手段１２と感震器５や圧力計測手段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制御回路１３及びそれらの動力源となる電池（図示せず）を内蔵している。

登録記憶手段７には、流量変化が起こったかどうかの比較判定値となる器具判定値が記録されている。記録されたデータを記憶保持する記憶手段は本発明では半導体メモリを使用しているが、記録の追加、書き換えができるものであれば、磁気記録媒体その他でも可能である。

なお、本発明の流量計測手段３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、動作について説明する。

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１４は矩形断面を持っており、計測流路１４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１０を挟んで一対の超音波送受信器１５、１６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。超音波送受信器１５、１６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
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、本発明では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、本発明のアルゴリズムの流量変化の差分を見て判断することが困難になり、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。

なお超音波測定方式では、温度変化により伝達時間が変化するため、その時間差より温度の変化を検出することが可能である。

次に、ガス器具の動作状態の判別手順について図３をもとに説明する。

ガスメータ装置では上記した様に２秒間隔毎にガス流量を計測し、そのデータを演算手段に送り流量値を微分して２秒毎の流量の差分データとして出力している。

この差分データは逐次比較判定手段に送られ、記憶手段に登録されている変化判定値との比較を行っている。差分値が比較判定値を超えた場合、ガス器具に状態変化があったと判断する。変化が検知されると、さらにどのガス器具がどのような状態なのか判断するため、比較判定手段は記憶手段に登録されている各ガス器具の状態別変化値と比較し、器具の判別とその器具の状態の判別を行う。

図４に実際のガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す。

図４のグラフにおいて実線が流量計測手段により測定されたガスの流量値と破線がそのときの微分値、すなわち、２秒毎の差分値を示す。ガス器具の起動時には差分値はプラス側にピークを持って表現され、停止時にはマイナス側にピークをもって表現される。

なお、上記実施例では、まず差分値の変化がある所定の値（変化判定値）以上の場合、図３に示すように変化があったとして次のステップでその器具の特定と状態の変化の判定
を行っているが、予め登録された限定器具についての判定の場合や処理速度が速く、演算手段からの差分値データをそのまま、全ての各ガス器具の変化点判定値データとの比較を２秒以内に可能であれば、図５に示すように差分値から直接、変化したガス器具や状態の判別をすることも可能である。

なお、図５に３つの器具（Ａ．Ｂ．Ｃ）を同時に使用した時の流量値と差分値をグラフに示すが、３つの器具の起動時と停止時の変化を読み取ることが確認できる。

なお、判別された情報としては記憶手段内からの情報を制御回路を介して表示部への表示または、外部の端末機（図示していない）へのデータ転送など確認できる手段であればいずれも使用可能である。

図６に配管ガス圧の変化とガス器具の起動流量の変化を示す。

図６に示すように、配管ガス圧が変化した際、ガス器具（器具Ａ、Ｂ、Ｃ）によってはその起動流量が変わるため前述した判別方法において登録した器具判定値と実際の起動時の流量が変化してしまい誤判別する要因となる。

そこで本発明においては、ガス圧変化があった場合器具の判定値を変更する構成を有している。その構成について以下に説明する。

まず、本発明に関わるガス圧の測定方法について説明する。

図７のフローに示すように、まずガスの流量変化が無いことを確認し、流量変化が無かった場合、圧力測定に入り、測定した値をガス圧記憶手段に記憶させる。

次にガス圧変動を調べる手順について図８を用いて説明する。

ガス圧の測定を行い、ガス圧記憶手段に登録された値と比較し、両者の間に所定さ以上の違いがあれば、ガス圧に差があるとして新たなガス圧を登録する。

新たに登録する器具判定値としては、例えば圧力変化に比例させて式（２）で示すように器具判定値を決める方法がある。

新しい器具判別値をＱｎｅｗ 以前の器具判別値をＱｏｌｄ 新規に計測したガス圧Ｐｎｅｗ 以前のガス圧Ｐｏｌｄとすると
式（２） Ｑｎｅｗ＝Ｑｏｌｄ ×（Ｐｎｅｗ／Ｐｏｌｄ）
で計算できる。

なお、器具を判別する際にその判定値に所定のマージンを持つことで、判定の結果に安定性を持たせることが可能となるが、そのマージンに関しても圧力変化に応じた値にするのが理想的であり、器具判別値と同様に式（３）にて求めることができる。

器具判別値のマージンを改定前Ｍｏｌｄ、変更後をＭｎｅｗとすると、
式（３） Ｍｎｅｗ ＝ Ｍｏｌｄ ×（Ｐｎｅｗ／Ｐｏｌｄ）
で計算される。

なお上記例では、新規に登録する判定値を圧力の変化分に比例させて計算して求めたが、予め用意された、圧力値と判別値の相関テーブルより決める方法でも可能である。

なお、器具判別を行うためには器具情報を登録手段に記録する必要があるが、機器を設置し現場で登録する際に、機器登録設定ボタン（図示せず）を操作するが、その動作が行われた際、制御手段の働きにより、ガス圧測定を行いガス圧値も同時に記録することで、一度の操作で器具判定値と圧力の関係は常に一義的に決められるため、登録ミスで器具の誤判別することが無くなる。

なお、装置内に時間計測手段（図示せず）を有し、この圧力計測を一定時間毎に行うことで、定期的な器具判定値の構成が可能となり、圧力変動が生じた場合でも定期的な補正が入るので器具判別誤りを極力減らすことが可能となる。

なお、ガス器具が起動し、使用ガス流量に変化が見られ、何らかの器具が起動してはいるが器具判別時に登録された器具判定値に該当する器具がなく未判定検知となった場合、本装置は、ガス圧変動が生じたと判断し、ガス圧の測定を行い、前回の登録の値と差があればガス圧変動があったとして、その変動分に応じて前述したように器具判定値を登録しなおす構成を持つことで、誤判別の際の自動修正機能を持たせることが可能となる。

なお、ガス圧が変化した際に、器具の使用ガス流量が変化するのはガス器具側にガス圧調整装置が付いていない機器であり、逆にガス圧調整機構が付いている器具（図６における器具Ｄ）はガス圧が変動しても、器具判定値を変える必要がないので器具の登録情報として器具判定値見直しの必要性の是非を登録しておけば変更必要ないものまで再登録の処理をしてしまうことなく、再登録の処理の効率を上げることが可能となる。

図１０に器具登録の例として登録テーブルを示す。

なお、ガスの供給がボンベ方式の場合、ボンベを取り替えることで、供給されるガス圧が変わる場合があるので、ボンベを取り替え操作時に、ボンベ取替え時操作ボタン（図示せず）を有し、そのボタンを操作するか、あるいは別の何らかの手段でボンベを取り替えたことをガスメータ装置に知らせることで、圧力の再測定を行い前回と差があれば器具判別値を見直すことを自動的に行うことを可能とでき、ボンベ交換時に生じる可能性のある不具合を防ぐことができる。

また、前述したように流量計測手段の方式が超音波計測である場合、供給管内のガスの温度変化の計測が可能であるため、ガスの体積膨張によるガス流量変化を知ることが可能であるので、温度変化による体積膨張などで登録されている器具判別値と違う流量で器具が起動する場合でもその器具判別値の見直しが可能であるので、誤判別を防ぐことができる。

以上のように、本発明にかかわる流量計測装置は、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器具情報入力手段と情報入力手段により登録される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である器具判定値をもとに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とガス供給管内のガス圧を計測する圧力測定手段と、圧力測定手段の測定値により登録手段内の器具判定値登録データを変更する登録値変更手段を有する構成で、ガス配管内のガス圧が変化し登録してあった器具判別の判定値と実際の器具の起動の特性が変わっても登録判定値を見直すことで器具判別の精度を高めることができる。

またガス事業者が用意した新料金メニューなどを利用することができる。さらに器具判別機能の更新はガスメータの仕様を変えることなく行えるため、将来的な機器機能のメンテナンスも容易に行えることも可能とする。

本発明の実施の形態における流量計測装置の構成図 本発明の実施の形態における流量計測部構成図 本発明の実施の形態における判別動作（１）の流れ図 本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図 本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図 本発明の実施の形態における圧力変化とガス流量の相関図 本発明の実施の形態における機能説明図 本発明の実施の形態における機能説明図 本発明の実施の形態における機能説明図 本発明の実施の形態における登録データ構成図 従来の流量計測装置の判別方法概念図 従来の流量計測装置の判別方法データ構成図

符号の説明

１ ガスメータ装置
２ ガス遮断弁
３ 流量計測手段
４ 表示部
５ 感震器
６ 圧力測定手段
７ 演算手段
８ 器具情報入力手段
９ 登録記憶手段
１０ 器具判定手段
１１ ガス圧記憶手段
１２ 登録値変更手段
１３ 制御回路
１４ 計測流路
１５，１６ 超音波送受信器

Claims (9)

1. 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、
   器具判定値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に登録された器具判定値と前記流量計測手段で計測されるガス流量値とを比較し使用ガス器具を判断する判定手段と、
   前記ガス供給管内のガス圧を計測する圧力測定手段と、
   前記器具判定値を変更する変更手段とを有し、
   前記変更手段は、前記圧力測定手段が計測したガス圧値と予め登録されているガス圧値との間に所定値以上の差がある場合、前記器具判定値を変更するガスメータ装置。
2. 前記流量計測手段で計測されるガス流量値の差分値を算出する演算手段を備え、
   前記判定手段は、前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段に記憶された器具判定値とを比較し、使用ガス器具を判断する請求項１記載のガスメータ装置。
3. 前記変更手段は、ガス圧変動に比例した値に前記器具判定値を変更する請求項１または２記載のガスメータ装置。
4. 前記器具判定値は所定幅を有し、前記変更手段は前記所定幅もガス圧変動に比例した値に変更する請求項３記載のガスメータ装置。
5. 前記圧力測定手段が計測したガス圧値を記憶するガス圧記憶手段を有する請求項１〜４のうちいずれか１項に記載のガスメータ装置。
6. 前記圧力測定手段は、所定時間毎にガス圧を計測する請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のガスメータ装置。
7. 前記圧力測定手段は、前記流量計測手段が計測した器具起動時の流量値に該当する値が前記器具判定値にない場合、ガス圧を測定する請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のガスメータ装置。
8. ガス供給管へのガス供給はボンベ方式であり、ボンベ交換時に前記圧力測定手段がガス圧の計測を行う請求項１〜５のうちいずれか１項に記載のガスメータ装置。
9. 前記流量計測手段は、超音波計測方式からなる請求項１〜８のうちいずれか１項に記載のガスメータ装置。