JP6712721B2

JP6712721B2 - 流量計測装置

Info

Publication number: JP6712721B2
Application number: JP2016157161A
Authority: JP
Inventors: 光男横畑; 裕介北野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-08-10
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-08-10
Also published as: WO2018030130A1; EP3499195A1; JP2018025460A; EP3499195A4; CN109313052A; US20190219420A1

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、得られた流量値の変化のパターンと、ガス器具ごとに予め求めておいた流量値の変化のパターンとを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。特許文献１は、ガス器具の特徴を示す流量をガス器具の判別に利用することによって、判別の精度を向上させることを提案している。

特許文献１は、ガス器具の特徴を示す流量の１つとして中間安定流量を例示している。中間安定流量は、一定時間間隔で取得される流量の変化のパターンにおいて、ガス器具の使用開始直後の流量の立ち上がりから流量がほぼ一定の値に安定するまでの間に現れる、流量の増加率が相対的に小さい領域に対応した流量を指す。換言すれば、中間安定流量は、流量の変化のパターンにおいて流量の増加の途中に現れるフラットな部分に対応した流量である。例えばガスファンヒータなど、緩点火動作を行うガス器具は、典型的には、このような流量変化のパターンを示す。緩点火とは、爆発的な着火を防止するためにガス圧力が抑制された状態での点火動作である。

なお、ガスの流量がゼロ流量の状態だけでなく、他のガス器具が稼動している状態においても使用が開始されたガス器具の判別を行う必要があることから、この流量変化のパターンを検出するには、流量が安定した状態における流量をオフセット流量（以下、基準流量と称す）として流量の変化を求める必要があり、この基準流量を求める方法も開示されている。

具体的な方法として、一定時間間隔でガス流量の差分値が所定範囲内かつ所定回数連続した場合に、再度、基準流量を算出し、保存し直すものである。

特開２０１１−０９５２００号公報

しかしながら、ガス給湯器等で、使用が開始された後に、ガス流量が一時的に安定し、その後、ガスファンヒータと類似したガスの流量変化を起こすものがある。従来のガスメータ装置では、このようなガス器具がある場合、使用が開始されたときのガスの流量変化でガス給湯器の使用が開始されたと判断し、その後この一時的に安定したときの流量を新たな基準流量として更新してしまい、以降のガスファンヒータと類似したガスの流量変化でガスファンヒータの使用が開始されたと判断するといった誤判定の課題があった。

本発明は、ガス給湯器のような特定のガス器具の使用が検出された場合に、基準流量の更新条件を変更することで基準流量の誤った更新を防止し、ガス器具判定の誤判定を防止することが可能な流量計測装置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、本発明の流量計測装置は、ガスの流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量を基準流量と比較したときの流量変化により使用されているガス器具を判別する器具判別手段と、前記流量計測手段で計測された流量が所定条件を満たす場合に、この流量を基に前記基準流量を更新する基準流量設定手段と、を備え、前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記所定条件を変更することを特徴とするものである。

これによって、ガス給湯器のような特定のガス器具の使用が検出された場合に、基準流量の更新条件を変更することで基準流量の誤った更新を防止し、ガス器具判定の誤判定を防止することが可能となる。

本発明の流量計測装置によれば、ガス器具判定における誤判定を防止できる。

本実施の形態１におけるガスメータの構成を示すブロック図同実施の形態における基準流量設定手段の動作説明のフローチャート（ａ）特定のガス器具の流量特性の一例を示すグラフ、（ｂ）同ガス器具の使用時に計測された流量の計測回数と計測された流量の表を示す図本実施の形態１の差分値変換テーブルを示す図図３（ｂ）の測定回１〜１６で得られた流量と差分値と差分値で得られたコードとを示す図図３（ｂ）の測定回２１〜６０で得られた流量と差分値と差分値で得られたコードとを示す図

第１の発明は、ガスの流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量を基準流量と比較したときの流量変化により使用されているガス器具を判別する器具判別手段と、前記流量計測手段で計測された流量が所定条件を満たす場合に、この流量を基に前記基準流量を更新する基準流量設定手段と、を備え、前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記所定条件を変更することを特徴とするものであり、給湯器のような特定のガス器具の使用が検出された場合に、基準流量の更新条件を変更することで基準流量の誤った更新を防止し、ガス器具判定の誤判定を防止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、前記所定条件は、前記流量計測手段で計測された流量が安定していると判断できる判定変化流量範囲と判定時間であり、前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記判定時間を変更することを特徴とするものである。

第３の発明は、特に第２の発明において、発明前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記判定時間を延長することを特徴とするものである。

第４の発明は、特に第１の発明において、前記所定条件は、前記流量計測手段で計測された流量が安定していると判断できる判定変化流量範囲と判定時間であり、前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記変化流量範囲を変更することを特徴とするものである。

第５の発明は、特に第１から４のいずれかの発明において、前記所定条件の変更後、前記器具判別手段で特定のガス器具の停止が判定された場合、前記所定条件を変更前に戻すことを特徴とするものである。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかる流量計測装置の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態では、流量計測装置の例として、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形態によって限定されることはない。

（流量計測装置の例示的な構成）
図１は、本発明の実施形態によるガスメータ１００の構成例を示す。ガスメータ１００は、その内部に流路１０２を有し、ガスを供給するガス管１０ａに接続された状態で使用される。ガスメータ１００は、ガス管１０ａと、１以上のガス器具（ガスコンロ、ガスファンヒータ、ガス給湯器など）との間に配置される。図１は、ガスメータ１００の流路１０２の一端が上流側のガス管１０ａに接続され、流路１０２の他端が下流側のガス管１０ｂに接続された状態を示しており、ここでは、ガス管１０ｂにガス器具１３、１４および１５が接続されている。

図１に例示する構成において、ガスメータ１００は、概略的には、流路の途中に配置された流量計測手段１０４と、制御手段１０５とを有する。流量計測手段１０４は、流路１０２に流れるガスの流量を一定時間間隔（以下、「サンプリング間隔」ということがある。）で計測する。サンプリング間隔は、例えば、０．５秒である。流量計測手段１０４としては、例えば超音波流量計を適用することができる。超音波流量計は、流路１０２に流れるガスに対して一定時間間隔で超音波を発射し、ガス流によって生じる伝搬時間差を求めることにより、ガスの瞬時流量を計測する。流量計測手段１０４によって検出される一定時間間隔の流量を示すデータを取得することにより、ガスの使用量の変動を検出することができる。

図１に例示する構成において、制御手段１０５は、計測流量情報記憶手段１０６と、演算手段１０８と、差分値変換手段１１２と、器具特徴抽出手段１１４と、器具固有特徴情報保持手段１１８と、器具判別手段１１６とを有する。さらに、基準流量設定手段１１０、差分値変換テーブル保持手段１２０とを有しており、基準流量設定手段１１０は、基準流量を更新する為の条件である基準流量更新条件１１０ｔを保持している。ガスメータ１００の動作の典型例は、後述する。

この例では、ガスメータ１００は、ガス管１０ａと流量計測手段１０４との間に配置された遮断手段１２２を有している。遮断手段１２２は、ガス流量の異常な増加が検出されたときなどに、制御手段１０５の制御に基づき、ガス管１０ｂに接続されたガス器具１３、１４および１５へのガスの供給を停止する。遮断手段１２２としては、例えば遮断弁を用いることができる。

演算手段１０８は、流量計測手段１０４によって取得される流量値に基づき、サンプリング間隔ごとの差分値を算出する。すなわち、ある計測タイミングにおける流量値をＱ（ｎ）、その１つ前の計測タイミングにおける流量値をＱ（ｎ−１）としたとき、演算手段１０８は、各計測タイミングに対応した差分値Ｄ（ｎ）＝Ｑ（ｎ）−Ｑ（ｎ−１）を算出する。

また、制御手段１０５は、差分値変換テーブル保持手段１２０を有している。差分値変換テーブル保持手段１２０は、上述の差分値Ｄ（ｎ）の大きさに応じた複数の区分ごとに
異なるコードが記述された差分値変換テーブル１２０ｔを保持する。

そして、以下に説明するように、ガス器具の判別において、差分値Ｄ（ｎ）に基づいて得られるコードの列をさらに利用してもよい。

例えば、差分値変換手段１１２は、差分値変換テーブル１２０ｔを参照することにより、各計測タイミングにおける差分値Ｄ（ｎ）を、対応するコードに変換することができる。これにより、複数の計測タイミングに対応したコード列が得られる。このコード列を用いた器具判別の方法については、後述する。

次に、基準流量設定手段１１０における基準流量更新方法について、図２（ａ）のフローチャートを用いて説明する。

基準流量設定手段１１０においては、まず、器具判別手段１１６において判定された使用器具を確認し、現在特定のガス器具（本実施の形態ではガス給湯器）が稼動しているかどうかをチェックし（Ｓ１０１）、もしも、ガス給湯器が使用されていなければ（Ｎｏ）、基準流量更新条件１１０ｔに保持されている第１更新条件を更新条件として選択する（Ｓ１０２）。

また、ガス給湯器が使用されていれば、基準流量更新条件１１０ｔに保持されている第２更新条件を更新条件として選択する（（Ｓ１０３）。

従って、ガス給湯器の使用が一旦判定された後は、常に、第２更新条件が選択され、ガス給湯器の使用が停止されたと判定された場合には、再び、第１更新条件を更新条件として選択することになる。

その後、更新条件を満たしているかを判定し（Ｓ１０４）、もし満たしていれば（Ｙｅｓ）、基準重量を所定の方法、例えば、判定期間に流量計測手段１０４で得られた流量の平均値で更新する。満たしていなければ（Ｎｏ）、更新処理は行わない。

図２（ｂ）は、２つの更新条件を示すテーブルで、基準流量更新条件１１０ｔに保持されている。

図３（ａ）は、本発明が対象とする特定のガス器具であるガス給湯器の流量特性の一例を示すグラフで、（ｂ）は、使用開始前からの０．５秒毎に計測された流量の計測回数と計測された流量の表を示している。

図に示すように、このガス給湯器は、燃焼開始に伴い期間Ａにおいて流量が急激に増加した後、減少する流量パターンを示す。そして、ガスメータはこの立ち上がりの流量パターンや最大流量に基づいてガス給湯器の使用が開始されたことを検出されることになる。その後、期間Ｂにおいて流量が一時的に安定した後、期間Ｃにおいて再度流量が増加する様子を示す。

図４は、差分値変換テーブル１２０ｔの一例を示すもので、流量Ｑ（ｎ）の有無と差分値Ｄ（ｎ）の範囲毎に０〜Ｆのコードが割り当てられている。

図５は、図３に示したガス器具の測定回１〜１６の流量を基に求めた流量差分値と、この差分値を図４の差分値変換テーブルで変換したコードを一覧としたものである。

測定回１〜１６で得られたコードより、［０９ＥＦＣ１５７７７９Ｂ７２６７］のコー
ド列が得られる（ただし、ここでは、計測タイミング０におけるコードを０としている。）。このコード列は、使用が開始されたガス器具の稼働時における流量変化のパターンを擬似的に表現しているといえる。

そして、得られたコード列は、使用が開始されたガス器具の判別に利用可能である。器具特徴抽出手段１１４は、生成されたコード列を器具特徴量の１つとして差分値変換手段１１２から取得することができる。ガス器具ごとにコード列を予め求めておき、それらのコード列を器具固有特徴量として器具固有特徴情報保持手段１１８に格納しておけば、差分値変換手段１１２から取得されたコード列と器具固有特徴情報保持手段１１８に保持されているコード列とを比較することが可能である。

この例では、差分値の各区分に０〜９の数字またはＡ〜Ｆのアルファベットを対応させているので、コード列を１６進数として扱うことができ、差分値Ｄ（ｎ）の値をそのまま判別に用いる場合と比較して、メモリの節約、演算速度の向上などの効果が得られる。

計測流量情報記憶手段１０６は、上述の差分値Ｄ（ｎ）の計算において一時的なメモリとして利用される。計測流量情報記憶手段１０６は、制御手段１０５内に配置されていてもよいし、制御手段１０５外に配置されていてもよい。

器具判別手段１１６は、器具特徴抽出手段１１４によって抽出された器具特徴量と、特定のガス器具の特徴的な流量状態を示す器具固有特徴量との比較により、使用が開始されたガス器具を判別する。器具固有特徴量は、例えば、器具使用開始時の流量変化パターンを図４に示す変換テーブルで変換したコード列として器具固有特徴情報保持手段１１８に予め格納される。

従って、器具判別手段１１６は、今回得られたコード列［０９ＥＦＣ１５７７７９Ｂ７２６７］を、器具固有特徴情報保持手段１１８に保持されているガス給湯器のコード列と比較し、一致すれば、使用開始されたガス器具はガス給湯器であると判断することができる。

実際には、コード列のみでなく、ガス器具毎の最大流量等を加味して判断することでガス器具判別の精度を向上することが出来る。

また、器具特徴抽出手段１１４は、基準流量設定手段１１０で設定された基準流量に基づいて、器具特徴量を抽出する。即ち、ガス器具が使用されていない状態でガス器具が使用開始されれば、流量はゼロから増加するが、既にガス器具が稼動している状態において、別のガス器具が使用開始された場合には、ある程度の流量が流れている状態からさらに増加することになり、器具判別においては、このときに使用開始されたガス器具を判別することが要求されている。

従って、器具判別した後、次に使用が開始されるガス器具の器具判別を開始できるように基準流量を再設定して、器具判別の準備を行う必要がある。

そして、特許文献１に記載された従来例では、０．５秒毎に計測される流量の差分値のコードが１以下で５回連続した場合に、基準流量を更新するように構成されていた。

図６は、ガスメータがガス給湯器の使用が開始されたことを検出した後の測定回２１〜６０の流量を基に求めた流量差分値と、この差分値を図４の差分値変換テーブルで変換したコードを一覧としたものである。

図に示すように、測定回２８〜３４において、コード１が７回連続している。従って、この従来の判定方法では、測定回２８〜３４で得られた流量Ｑ（ｎ）の平均流量を基準流量として再設定し、次の器具判別を行うことになる。

その後、測定回３５で流量の上昇により、器具判別が開始されると、測定回３５〜４９のコードから［２１１２３１１１１１１２１１２］のコード列が得られる。ここで、器具固有特徴情報保持手段１１８に保持されているコード列は、流量ゼロを基準としているので、基準流量を器具判別の開始とみなし、この時の流量を便宜上、ゼロとして最初のコードを０とすると［０２１１２３１１１１１１２１１２］のコード列となる。

そして、このコード列が器具固有特徴情報保持手段１１８に保持されているガスファンヒータのコード列と一致する為にガスファンヒータが使用開始されたと判別することになる。

これに対し、本実施の形態においては、図２（ｂ）に示すように基準流量の更新条件を２つ有しており、第１更新条件は、差分値変換手段１１２で得られたコードが１で５回連続した場合であり、第２更新条件は、差分値変換手段１１２で得られたコードが１で１０回連続した場合に設定している。

従って、本願発明のガスメータでは、特定のガス器具であるガス給湯器が判別された後は、基準流量の更新条件は、図２に示したように第２更新条件、即ち、差分値変換手段１１２で得られたコードが１で、１０回連続した場合に設定されるので基準流量の更新が行われることがない。従って、器具判別が開始されず、図３（ａ）の期間Ｃはガス給湯器の流量変化として扱いことができ、ガスファンヒータの使用が開始されたと誤った判別を行うことも無い。

以上のように、本実施の形態によると、ガス給湯器のような特定のガス器具の使用が判別された場合に、基準流量の更新条件として差分値コードの一致回数を変更することで、基準流量の誤った更新を防止し、ガス器具判定の誤判定を防止することが可能となる。

なお、上記実施の形態では、前回と今回の流量の差分値から変換されたコードの連続一致回数を変更するように構成して説明したが、流量の差分値そのものを用いた流量差の範囲として設定し、例えば、−１０〜１０Ｌ／ｈの範囲の流量差が連続する回数を変更する構成でも実現することは可能である。

このように、上記実施の形態では、差分値コードの一致回数や、所定の流量範囲の連続回数を変更すること、即ち、流量変化の判定条件を同じとして、判定に要する時間を変更することで基準流量の更新条件を変更するように構成している。

また、ガス給湯器のようにガス流量が比較的大きなガス器具の場合は、安定時の変動流量も相対的に大きくなるので、一致回数を変更する代わりに、流量範囲を変更することも可能である。

例えば、ガス給湯器が稼動していない場合の基準流量の更新条件は、−１０〜１０Ｌ／ｈの範囲の流量差が連続する回数とし、ガス給湯器が稼動している場合の基準流量の更新条件は、それより狭い−５〜５Ｌ／ｈの範囲の流量差が連続する回数とすることができる。この場合、通常に比べて厳しくすることで、基準流量の更新はし難くなるが、誤判定防止の効果が得られる。

更に、ガスヒートポンプ等のように脈流を発生させるガス器具が使用されるような場合
には、脈動の影響で基準流量の更新が行われず、新たなガス器具を判別することができなくなるが、この場合には、流量範囲を広くすることで基準流量の更新を行うようにすることも可能である。なお、この場合は、流量範囲を広くするだけでなく、合わせて判定時間を長くすることで、前述のガス給湯器のようなガス器具による基準流量の更新を防止することが出来る。

更に、今回、基準流量の更新条件として、第１更新条件と第２更新条件の２つを設けたが、特定のガス器具の使用の有無及び現在のガス流量などのガス器具の使用状態に応じて、コード或いは流量範囲と、一致回数或いは判定時間を組み合わせ、３つ以上の更新条件を持つことも可能であり、種々の条件を設定することもできる。

本発明の実施形態によれば、複数のガス器具が使用される場合でも器具判別のご判別を防止し、確実な器具判別が可能であるので、ガス器具の判別機能を有するガスメータなどに有用である。

１３〜１５ガス器具
１００ガスメータ（流量計測装置）
１０４流量計測手段
１１０基準流量設定手段
１１０ｔ基準流量更新条件（所定条件）
１１６器具判別手段

Claims

ガスの流量を計測する流量計測手段と、
前記流量計測手段で計測された流量を基準流量と比較したときの流量変化により使用されているガス器具を判別する器具判別手段と、
前記流量計測手段で計測された流量が所定条件を満たす場合に、この流量を基に前記基準流量を更新する基準流量設定手段と、
を備え、
前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記所定条件を変更することを特徴とする流量計測装置。
前記所定条件は、前記流量計測手段で計測された流量が安定していると判断できる判定変化流量範囲と判定時間であり、前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記判定時間を変更することを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記判定時間を延長することを特徴とする請求項２記載の流量計測装置。
前記所定条件は、前記流量計測手段で計測された流量が安定していると判断できる判定変化流量範囲と判定時間であり、前記基準流量設定手段は、前記器具判別手段で特定のガス器具が判定された場合、前記変化流量範囲を変更することを特徴とする請求項１記載の流量計測装置。
前記所定条件の変更後、前記器具判別手段で特定のガス器具の停止が判定された場合、前記所定条件を変更前に戻すことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の流量計測装置。