JP4844005B2

JP4844005B2 - 流量計測装置

Info

Publication number: JP4844005B2
Application number: JP2005138036A
Authority: JP
Inventors: 康裕梅景; 肇宮田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: JP2006317205A

Description

本発明は、流路に接続された器具を判別して器具別の使用流量を計測する器具判別手段を備えた流量計測装置に関するものである。

従来、この種の流量計測装置は、図６に示すように、ガス流路に流れるガス流量を計測するガス流量計測手段１と、この計測結果より流量の増加を検出する流量増加検出手段２と、この流量増加に伴うガス流量の瞬時増減変化を検出する流量増減検出手段３と、前記瞬時増減変化検出時に新たなガス燃焼器具の使用開始を判定する器具判定手段４と、前記流量増加検出手段で検出されたガス流量の増加分を、前記新たなガス燃焼器具の使用開始に伴うガス流量の増加分として登録する流量登録手段５とを備えていた（例えば、特許文献１参照）。

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ガス流量は瞬時に増減変化して安定したガス流量になる事に着目し、増減変化を判定時に新たなガス燃焼器具の使用開始を判定することで、簡易な方法で新たなガス燃焼器具の使用開始を判定し、新たなガス燃焼器具の使用によるガス増加分を登録することができ、また流量の減少変化に基づいて使用停止を判定するものである。
特開２００２−１７４５４２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ひとつの器具の使用開始と使用停止を判定することしかできず、その器具が使用したガス流量を計測することはできないし、２台の器具が使用されたときには判別が困難で、かつそれぞれの器具の使用流量は到底計測することができないという課題があった。

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、流路に流れる流体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した流量値と時間情報の少なくともいずれかを記憶情報として記憶する流量情報記憶手段と、前記流量情報記憶手段に記憶された前記記憶情報を基に前記流量計測手段の下流側流路に接続された器具を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段が判別した器具が使用した流体流量を、前記流量情報記憶手段に記憶された前記記憶情報を基に算出する器具別流量計測手段とを備え、前記器具別流量計測手段は、前記器具判別手段によって使用開始と判別された器具の、使用開始時の流量値と使用停止時の流量値の平均値を用いて器具別流量を算出するものである。

これによって、記憶された流量値と時間情報を基に使用された器具を判別すると共に器具が使用した流量を算出することが可能である。

本発明の流量計測装置は、流量情報記憶手段の記憶情報を基に前記流量計測手段の下流側流路に接続された器具を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段が判別した器具が使用した流体流量を前記流量情報記憶手段の記憶情報を基に算出する器具別流量計測手段とを備えることで、記憶された流量値と時間情報を基に使用された器具を判別すると共に器具が使用した流量を算出することができ器具別の流量積算が可能とできるのである。

第１の発明は、流路に流れる流体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した流量値と時間情報の少なくともいずれかを記憶情報として記憶する流量情報記憶手段と、前記流量情報記憶手段に記憶された前記記憶情報を基に前記流量計測手段の下流側流路に接続された器具を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段が判別した器具が使用した流体流量を、前記流量情報記憶手段に記憶された前記記憶情報を基に算出する器具別流量計測手段とを備え、前記器具別流量計測手段は、前記器具判別手段によって使用開始と判別された器具の、使用開始時の流量値と使用停止時の流量値の平均値を用いて器具別流量を算出することにより、記憶された流量値と時間情報を基に使用された器具を判別すると共に、使用中に流量が変化した場合や他の器具が使用されて計測流量値があいまいになっても流量を推定算出することができるのである。

第２の発明は、前記器具判別手段が、前記流量情報記憶手段の記憶情報を基に前記器具の特定および前記器具の使用開始と使用停止の使用状態を判別する構成とすることにより、例えば使用開始の流量値と使用停止の流量値の使用状態、またはその前後の流量値差分の使用状態から器具を判別することができ、それぞれの流量値や使用状態の時間から器具別の流量を算出することができる。

第３の発明は、前記器具の器具情報を登録する器具登録手段と、前記器具情報と前記記憶情報を基に器具の使用状態を判別する器具判別手段とを備えた構成とすることで、例えば器具登録された流量値情報から器具を判別して、登録された平均流量などから使用流量を算出することができる。

第４の発明は、前記器具判別手段が、通算の積算流量の多い器具に使用流量を積算する成とすることにより、曖昧な場合の器具別流量値の計測精度を比率的に極力小さくすることができる。

第５の発明は、前記器具判別手段が特定時間間隔ごとの流量計測前後の差分流量を用いて器具の特定を行う構成としたことにより、使用器具の特定と使用器具の使用流量を算出することができる。

第６の発明は、前記流量計測手段は、瞬時流量計測手段として超音波流量計を用いた構成とすることにより、短い時間間隔で、かつ所定時間間隔ごとに流量を計測することができるので、精度の高い器具判別と器具別流量算出を可能とすることができる。

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、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、本発明の第１の実施の形態における流量計測装置としてのガスメータのブロック図を示すものである。

図１において流量計測装置は、流路６に流れる瞬時流量を計測する流量計測手段としての超音波流量計７と、前記超音波流量計７の瞬時流量値や差分流量などの流量情報とその開始時刻や停止時刻または継続時間などの時間情報の少なくともいずれかを記憶情報として記憶する流量情報記憶手段としての記憶メモリー８と、前記流路６の下流に接続されたガス器具９から１１の器具情報を登録する器具登録手段１２を備えた構成とした。そして、前記超音波流量計７で計測した流量情報と時間情報を基に、登録した器具情報の流量情報に適合する器具を検索して所定の器具と判別する器具判別手段１３を備え、前記流量情報や時間情報を基に使用される器具の流量値を積算する器具別流量算出手段１４を備えたものである。ここで、１５はガス管路、１６は流量計測装置としてのガスメータ、１７は流路遮断弁、１８は操作部、１９は瞬時流量値や積算流量値などを切り替え表示する表示部である。

以上のように構成された流量計測装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、図２を用いてガス器具９の器具判別と器具別流量計測の動作、方法について説明する。

器具の動作開始や動作停止の判定は、２秒間隔で計測された瞬時流量値の前後の差分流量を用いて行なう。差分流量値が所定流量値より大きくプラス値の場合、なんらかの器具が動作開始、差分流量が所定流量値より大きくマイナス値の場合、器具が動作停止と判定する。そして、差分流量が登録流量値と等しいか、またはそれに該当する場合は、その差分流量値から器具ａと特定して器具判別を行なう。また、２秒前後の差分流量だけでなく器具が使用する絶対流量も参照しながら器具を判別することでより精度の高い判別を行なうことができる。

例えば、１０００Ｌ以上の大流量が使用されれば給湯器、２００Ｌから４００Ｌの間なら暖房器具などと特定することも可能である。また、２秒間隔の差分ではなく４秒間隔の差分や６秒間隔の差分を用いて行なうことで、より差分流量を大きな値にして判別を容易にする方法なども適用していくことができる。さらに、それらの２秒、４秒、６秒の差分流量と絶対流量のパラメータを必要に応じて利用させながら、器具を判別していくこともできるものである。利用させながらとは、合致する流量がなかった場合には、順次パラメータを変更して適用する流量値を検索して器具判別していくものである。

ここで、器具登録手段は、接続されるガス器具の使用流量値と器具名などを登録しておくもので、上記のように器具判別に使用するためのデータである。例えば、使用流量値情報は、ガス器具９を着火させた時の動作開始流量値と、器具が使用されるときの平均流量値のことである。そしてそれらを登録することで、使用開始時の計測流量値と着火時の流量値を参照して器具判別が可能となり、平均流量値から使用流量を推定算出することができるのである。

そして、器具別流量算出手段は、判別された器具の情報として登録された平均使用流量値と、器具が使用された時間、すなわちＴ２−Ｔ１の時間帯を掛け合わせることで、使用流量を求めることができる。図２にあるように流量値が途中で変化しても、登録された平均値を使用することで、トータルの積算値の計測は大きな誤差なく推定算出することができる。

また、登録された平均流量以外にも、動作開始時の流量Ｑ１と動作停止時の流量Ｑ４の２つの流量値の平均流量を用いて使用時間を掛けることで使用流量を算出することもできる。そして、１台の器具しか使用していない場合は、全積算流量をその判別された器具の使用流量とすることは当然のことである。

また、器具判別手段は、器具の特定や使用状況の判別が曖昧な場合には曖昧動作として判別し、器具別流量計測手段は、曖昧動作の器具の使用流量は、通算の積算流量の多い器具に使用流量を積算する構成とすることにより、曖昧な場合の器具別流量値の計測精度を比率的に極力小さくすることができる。通算流量の多い器具とは、瞬間的に使用流量の多い器具であり、通常の場合は給湯器となる。

このように、使用開始の流量値と使用停止の流量値の使用状態、またはその前後の流量値差分の使用状態から器具を判別することができ、それぞれの流量値や使用状態の時間から器具別の流量を算出することができる。その結果、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。

（実施の形態２）
図３から図６は、本発明の第２の実施の形態である器具判別と器具別流量計測手段を説明する流量パターンの特性図である。実施の形態１と異なる点について説明する。

図３に示すように、２台の器具が途中から同時に使用されたときの流量パターンの場合、器具判別手段は、流量がプラス方向に大きく変化した時を器具の使用開始時Ｔ１として記憶し、登録された器具の流量情報の中から計測した差分流量や絶対流量を用いて特定の器具ａを参照し１台目の器具を判別する。そして、時刻Ｔ２において再びプラス方向に大きな流量変化があった時、再度器具判別動作が行なわれ、直前流量Ｑ１と直後流量Ｑ２の差分流量を用いて２台目の器具判別が行なわれる。すなわち、この差分流量によって２台目の器具ｂがどんな器具か否かを判別するのである。このときに絶対流量も参照しながら判別することは言うまでもない。

さらに、時刻Ｔ３において再度大きな流量変化が発生しているが、この場合も変化の前後差分流量を用いて器具を判別する。この場合は、差分流量が減少してマイナス値となるので器具の停止として判別する。そして、その差分流量から器具ａか器具ｂのいずれが停止したかを判別する。ここでは、差分流量が大きくマイナスに変化したことで器具ｂが停止した例について示している。そして、再び時刻Ｔ４に流量がゼロになる事象が発生しており、この時もどの器具が停止したかを判別する。ここでは、すでに器具ｂが停止しているので器具ａのみが動作していることになっているので、器具ａの停止と判別するが、その時の差分流量が器具ａの流量値と適合しない場合は、先に判別した器具ｂの停止判別まで遡って判別を見直すことができる。

このように２台の器具が同時に使用される時間帯が発生しても、その時刻ごとの前後の差分流量値や絶対流量値、すなわち瞬時流量計の計測流量値を用いることで、動作した器具を多少の時間遅れはあるものの、ほぼ使用している時々に器具を判別することができるのである。よって、器具別に使用流量の管理、使用時間の管理などを行う器具別保安も実現することができる。

また、器具別流量算出手段は、図３に示す流量パターンの流量領域を４つの領域に分けて流量を算出する。領域１については、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間の流量であり、Ｔ１からＴ２までの積算流量を持って器具ａの流量へ加算する。

領域２については、時刻Ｔ２の直前に計測された瞬時流量値Ｑ２と時刻Ｔ３の直後に計測された瞬時流量値Ｑ３を用いて算出する。すなわち、（Ｑ２＋Ｑ３）／２＊（Ｔ３−Ｔ２）＊３６００を積算流量として器具ａの流量に加算する。

領域３については、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までの積算流量をそのまま器具ａの流量値として器具ａの流量に加算する。

そして、領域４の流量は、ガスメータのトータル積算流量Ｑｔから器具ａの積算流量を差し引いて求めることとした。

このようにそれぞれの流量域を個別に求めて器具別流量とすることができる。また、図３のような流量パターン以外の流量パターンを図４から図６に示すが、同様に同じ原理で、それぞれの領域の流量を求めて、特定器具の器具別流量として求めることができる。

なお、２台に限らず３台や４台の器具が同時に使用されても、それぞれ流量値が大きく変化した時の差分流量、例えば動作開始時の差分流量ＱＳと動作停止時の差分流量ＱＴの平均流量を用いてそれぞれの領域に区分して算出することが可能で、（ＱＳ＋ＱＴ）／２＊使用時間のような算出式から求めることができる。また、器具別流量の計測精度を向上させるためには、ＱＳやＱＴの流量をどれだけ正しく計測するかが鍵であるが、２秒差分流量や４秒差分流量そのものの値だけでなく、２秒差分流量がゼロになり絶対流量が安定した時を平均流量として使用することができる。

このように、器具判別によって運転されているガス器具を特定して、ガスが使用される流量を器具別に特定することで、どの器具がどれだけ使用され、どれだけのガス量を消費したかが可能となり、器具別料金などの料金体系を構築することができる。また、器具別の流量を器具の使用タイミングに近い時間帯で算出することができ、器具別の保安もタイムリーに行うことができ、保安機能の充実に役立たせることができる。

なお、以上の説明は超音波流量計を用いた場合について説明したが、他の瞬間式の流量計測手段でも、同様の効果が得られることは明白である。そして、瞬時流量計を用いることで、流量に関係なく等間隔に計測タイミングが設定できるので、どんな流量の器具でもタイミングよく器具を判別することができる。また、ガスメータで説明したが、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判別や器具の保安に使用することができる。

以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、流量情報記憶手段の記憶情報を基に前記流量計測手段の下流側流路に接続された器具を判別する器具判別手段と、前記器具判別手段が判別した器具が使用した流体流量を前記流量情報記憶手段の記憶情報を基に算出する器具別流量計測手段とを備えることで、記憶された流量値と時間情報を基に使用された器具を判別すると共に器具が使用した流量を算出することができ器具別の流量積算が可能とできるのである。

本発明の実施形態１における流量計測装置のブロック図同流量計測装置で計測される流量パターン図本発明の実施の形態２における流量計測装置で計測される流量パターン図同流量計測装置で計測される他の流量パターン図同流量計測装置で計測される他の流量パターン図同流量計測装置で計測される他の流量パターン図従来の流量計測装置のブロック図

符号の説明

６流路
７超音波流量計
８記憶メモリー
９ガス器具ａ
１０ガス器具ｂ
１２器具登録手段
１３器具判別手段
１４器具別流量計測手段
１６ガスメータ（流量計測装置）

Claims

流路に流れる流体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した流量値と時間情報の少なくともいずれかを記憶情報として記憶する流量情報記憶手段と、
前記流量情報記憶手段に記憶された前記記憶情報を基に前記流量計測手段の下流側流路に接続された器具を判別する器具判別手段と、
前記器具判別手段が判別した器具が使用した流体流量を、前記流量情報記憶手段に記憶された前記記憶情報を基に算出する器具別流量計測手段とを備え、
前記器具別流量計測手段は、前記器具判別手段によって使用開始と判別された器具の、使用開始時の流量値と使用停止時の流量値の平均値を用いて器具別流量を算出する流量計測装置。
前記器具判別手段は、
前記流量情報記憶手段の記憶情報を基に前記器具の特定および前記器具の使用開始と使用停止の使用状態を判別する請求項１記載の流量計測装置。
前記器具の器具情報を登録する器具登録手段と、
前記器具情報と前記記憶情報を基に器具の使用状態を判別する器具判別手段とを備えた請求項１記載の流量計測装置。
前記器具判別手段は、通算の積算流量の多い器具に使用流量を積算する請求項１から３のいずれか１項記載の流量計測装置。
前記器具判別手段は特定時間間隔ごとの流量計測前後の差分流量を用いて器具の特定を行う請求項１から３のいずれか１項記載の流量計測装置。
前記流量計測手段は、瞬時流量計測手段として超音波流量計を用いた請求項１から５のいずれか１項記載の流量計測装置。