JP5109636B2 - 流量計測装置とこれを用いたガス供給システム - 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適用される流量計測装置に関する。特にこのようなガスメータを応用して、ガス器具別料金など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する技術に関する。

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測装置を内蔵したガスメータが取り付けられている。またガス器具別に料金を設定する料金体系が実施されている。従来のガスメータを用いてこのような料金体系に対応する場合、ガスメータに接続された複数の積算装置を用いる。そして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る。すなわち時間区分別流量や流量区分別流量を求める。その積算値により料金体系が決められる。

料金体系の一例について図２０を用いて説明する。ガス器具別料金体系では予め所定の割引流量区分と所定の割引時間帯が設定され、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が割引対象となる。すなわち図２０において斜線で区分された部分が割引対象となる（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この方法では、器具の特定判断が曖昧である。そのため、特定器具に対して料金を課金するなどの、消費者により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、以下に示すような方法が提案されている。

図２１は、あるガス器具の起動時のガス流量変化プロファイルとそのプロファイルをもとにプロファイルマッチングを行うための参照値（プロファイルテーブル）を示す。このプロファイルテーブルを用い、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プロファイル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することで、ガス器具が特定される（例えば、特許文献２参照）。すなわちこのプロファイルテーブルは１つの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プロファイル分用意する必要がある。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。
特開２００２−７１４２１号公報 特開２００３−１４９０２７号公報

上記従来の構成においてガス器具の停止を判定する場合、流量変化があったことを検知してガス器具の停止の有無が判別される。しかしながら、ガス器具が複数台動いている場合、どのガス器具が停止したのかを判別することは、場合によっては困難である。すなわち一般的には各ガス器具の動作流量が正確に把握されていれば、停止により減少した流量と動作流量とを比較すればどのガス器具が停止したのかを判別することができる。しかしながら、たまたま２台のガス器具の動作流量がほぼ同じ場合、停止を誤判定する可能性が高くなる。そのためそのガス器具で使われた流量の判別精度が低下する。このように、ガス器具判別の信頼性に不透明さが残ってしまうという課題を有している。

本発明は、上記の課題を解決するもので、複数台のガス器具が動作中に１台の器具が停止し、その器具の判定が困難であった場合でも、流量の判定精度を極力高くすることを可
能とした流量計測装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明の流量計測装置は、流量計測部と器具登録部と演算部と判定部と第１器具判別部と第２器具判別部とを有する。流量計測部は流路内を流れるガス流量を計測する。器具登録部はこの流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する。演算部は流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める。判定部は演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、差分値が変化判定値より大きいとき、第１ガス器具、第２ガス器具の状態が変化したと判定する。第１器具判別部は流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している第１ガス器具、第２ガス器具を特定する。また流量計測部の計測したガス流量の変化から演算部は差分値を求め、算出された差分値から判定部は第１ガス器具と第２ガス器具のいずれか一方の停止を検知する。すると、第２器具判別部は停止検知時点以降のガス流量変化プロファイルを器具登録部に記憶された制御に基づくガス流量変化プロファイルと比較する。これにより、使用中のガス器具を特定するとともに、第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち停止したガス器具を特定する。

また本発明の流量計測装置は、上述と同様の流量計測部と器具登録部と第１器具判別部と、流量記憶部と第２器具判別部とを有する。流量記憶部は総ガス流量変化プロファイルを記憶する。流量計測部が、ガス流量がなくなったことを検知すると、第２器具判別部はガス流量がなくなった時点から遡って流量記憶部が記憶している総ガス流量変化プロファイルと器具登録部に記憶された制御に基づくガス流量変化プロファイルとを比較することで、後から停止したガス器具を特定する。そして第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち先に停止したガス器具を特定する。

本発明の流量計測装置は、複数のガス器具が動作中に１台のガス器具が停止し、その器具の判定が停止時のガス流量変化だけでは困難な場合でも、ガス器具を特定することできる。

また、ガス器具判別を精度よく行うことができるためガス事業者など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。また、ガス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うことも可能である。

本発明における第１の発明は、流路内を流れるガス流量を計測する流量計測部と、前記流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する器具登録部と、前記流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める演算部と、前記演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、前記差分値が前記変化判定値より大きいとき、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する判定部と、前記流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、前記器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している前記第１ガス器具、前記第２ガス器具を特定する第１器具判別部と、前記流量計測部の計測したガス流量の変化から前記演算部が差分値を求め、算出された差分値から前記判定部が前記第１ガス器具と前記第２ガス器具のいずれか一方の停止を検知すると、停止検知時点以降のガス流量変化プロファイルを前記器具登録部に記憶された制御に基づく前記ガス流量変化プロファイルとを比較することで、使用中のガス器具を特定するとともに、前記第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち停止したガス器具を特定する第２器具判別部と、前記第１器具判別部により判別された前記第１ガス器具、前記第２ガス器具ごとに使用流量を求める器具流量積算部と、前記器具流量積算部で求めたそれぞれの積算流量を記憶する流量記憶部と、を備え、前記流量記憶部は、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具が同時に使用されているときに、前記判定部が前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のいずれかの停止を判定した時点で、前記器具流量積算部が起動したと判定していた前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれの積算流量を確定値として記憶する確定流量記憶部と、前記停止判定時点から継続して前記流量計測部の計測値が所定流量以上の場合、その積算流量を未確定値として記憶する未確定流量記憶部と、を有し、前記第２器具判別部は、前記流量計測部が前記未確定値を計測した場合に、前記未確定値に起因するガス器具を特定するものである。器具流量積算部は第１器具判別部により判別された第１ガス器具、第２ガス器具ごとに使用流量を求める。流量記憶部は器具流量積算部で求めたそれぞれの積算流量を記憶する。さらに流量記憶部は、確定流量記憶部と未確定流量記憶部とを有する。確定流量記憶部は第１ガス器具、第２ガス器具が同時に使用されているときに、判定部がガス器具のいずれかの停止を判定した時点で、第１器具判別部が起動したと判定していたガス器具のそれぞれの積算流量を確定値として記憶する。未確定流量記憶部は停止判定時点から継続して流量計測部の計測値が所定流量以上の場合、その流量積算値を未確定値として記憶する。そして第２器具判別部は、流量計測部が未確定値を計測した場合に、未確定値に起因するガス器具を特定する。このように停止判定時点までのガス器具別の使用流量を一旦確定値として記憶する。そのためガス器具ごとの積算ガス流量の測定精度が向上する。

本発明における第２の発明は、第１の発明において、未確定流量記憶部に所定量以上の値が記憶されている場合、第２器具判別部は未確定値に起因するガス器具を特定する流量計測装置である。未確定値がガス器具の使用によるものであることを判定できるため、第２器具判別部によるガス器具特定の誤判定を防止することができる。

本発明における第３の発明は、第１の発明において、制御部をさらに有する流量計測装置である。制御部は未確定流量記憶部に未確定値が記憶され、第２器具判別部が使用中のガス器具を特定した場合、未確定値を確定流量記憶部における使用中のガス器具の積算流量に加算する。このようにガス器具の一方の停止が判定され、かつそれ以降、まだ継続して器具が使われていると判断した場合、再度使用流量を積算する。そして使用しているガス器具が再度、確認されれば改めて計測していた流量を元の確定した流量に加算する。このように誤判別が起こる可能性のある停止の判定部分でそれまで判っていた使用流量を順次確定していくため、ガス器具ごとの積算ガス流量の測定精度が向上する。また停止判別を誤認して判断不能の流量値も記憶させて残せるため、システムとしての信頼性を向上することができる。

本発明における第４の発明は、流路内を流れるガス流量を計測する流量計測部と、前記流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する器具登録部と、前記流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、前記器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している前記第１ガス器具、前記第２ガス器具を特定する第１器具判別部と、総ガス流量変化プロファイルを記憶する流量記憶部と、前記流量計測部が、ガス流量がなくなったことを検知すると、ガス流量がなくなった時点から遡って前記流量記憶部が記憶している総ガス流量変化プロファイルと前記器具登録部に記憶された制御に基づく前記ガス流量変化プロファイルとを比較することで、後から停止したガス器具を特定するとともに、前記第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち先に停止したガス器具を特定する第２器具判別部と、前記流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める演算部と、前記演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、前記差分値が前記変化判定値より大きいとき、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する判定部と、を備え、判定部がガス器具のいずれか一方が停止したことを判定した場合、流量記憶部はその時点以降の総ガス流量変化プロファイルを記憶する流量計測装置である。この構成では判定部がいずれかのガス器具の停止を判定できる。そのため、流量記憶部はその前後で総ガス流量変化プロファイルを記憶していればよく、必ずしもガス流量がなくなるまで総ガス流量変化プロファイルを記憶する必要がなくなる。そのため流量記憶部の記憶容量を小さくすること
ができる。

本発明における第５の発明は、流路内を流れるガス流量を計測する流量計測部と、前記流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する器具登録部と、前記流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、前記器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している前記第１ガス器具、前記第２ガス器具を特定する第１器具判別部と、総ガス流量変化プロファイルを記憶する流量記憶部と、前記流量計測部が、ガス流量がなくなったことを検知すると、ガス流量がなくなった時点から遡って前記流量記憶部が記憶している総ガス流量変化プロファイルと前記器具登録部に記憶された制御に基づく前記ガス流量変化プロファイルとを比較することで、後から停止したガス器具を特定するとともに、前記第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち先に停止したガス器具を特定する第２器具判別部と、前記流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める演算部と、前記演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、前記差分値が前記変化判定値より大きいとき、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する判定部と、前記第１器具判別部により判別された前記第１ガス器具、前記第２ガス器具ごとに使用流量を求める器具流量積算部と、を備えた流量計測装置である。器具流量積算部は第１器具判別部により判別された第１ガス器具、第２ガス器具ごとに使用流量を求める。また、流量記憶部は器具流量積算部で求めたそれぞれの積算流量を記憶する。さらに流量記憶部は、確定流量記憶部と未確定流量記憶部とを有する。確定流量記憶部は第１ガス器具、第２ガス器具が同時に使用されているときに、判定部がガス器具のいずれかの停止を判定した時点で、器具流量積算部が起動したと判定していたガス器具のそれぞれの積算流量を確定値として記憶する。未確定流量記憶部は停止判定時点から継続して流量計測部の計測値が所定流量以上の場合、その流量積算値を未確定値として記憶する。そして第２器具判別部は、流量計測部が未確定値を計測した場合に、未確定値に起因するガス器具を特定する。このように停止判定時点までのガス器具別の使用流量を一旦確定値として記憶する。そのためガス器具ごとの積算ガス流量の測定精度が向上する。

本発明における第６の発明は、第５の発明において、未確定流量記憶部に所定量以上の値が記憶されている場合、第２器具判別部は未確定値に起因するガス器具を特定する流量計測装置である。未確定値がガス器具の使用によるものであることを判定できるため、第２器具判別部によるガス器具特定の誤判定を防止することができる。

本発明における第７の発明は、第５の発明において、制御部をさらに有する流量計測装置である。制御部は未確定流量記憶部に未確定値が記憶され、第２器具判別部が使用中のガス器具を特定した場合、未確定値を確定流量記憶部における使用中のガス器具の積算流量に加算する。このようにガス器具の一方の停止が判定され、かつそれ以降、まだ継続して器具が使われていると判断した場合、再度使用流量を積算する。そして使用しているガス器具が再度、確認されれば改めて計測していた流量を元の確定した流量に加算する。このように誤判別が起こる可能性のある停止の判定部分でそれまで判っていた使用流量を順次確定していくため、ガス器具ごとの積算ガス流量の測定精度が向上する。また停止判別を誤認して判断不能の流量値も記憶させて残せるため、システムとしての信頼性を向上することができる。

本発明における第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、流量計測部が超音波流量計を含む流量計測装置である。流量計測部が瞬時流量計測器としての超音波流量計を含むことにより、一定時間ごとの瞬時計測を容易に行うことができる。

本発明における第９の発明は、家庭用ガス供給管と、このガス供給管に接続された第１から８のいずれか１つの発明の流量計測装置とを有するガス供給システムである。このようにガス供給システムを構築することで、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、ガス拡販やガス器具拡販を図ることが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。しかしながら本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における流量計測装置の構成を示す機能ブロック図である。流量計測装置１はガス供給管２０の途中に設けられ、その下流側の流路１５である配管には各需要家宅内に設置された２台以上のガス器具である器具３１〜３３が接続されている。器具３１〜３３はそれぞれ流路１５に接続された第１ガス器具、第２ガス器具、第３ガス器具である。

流量計測装置１内部には、流路１５内に設けられたガス遮断弁２、流量計測部３、表示部４、感震器５、演算部６、制御部１１が設けられている。流量計測部３は流路１５内を流れるガス流量を計測し検出した流量信号を制御部１１へ送る。制御部１１は演算部６へ流量信号を送り、演算部６はこの流量信号を演算処理して使用ガス流量を求める。また演算部６は流量計測部３から出力される流量値データの差分値を求める。そして制御部１１は、求められた使用ガス流量は月別使用量あるいは積算総使用量など、任意の表示形態で
表示部４を介して表示する。感震器５は地震などの振動を検出し、感震器５が所定値以上の振動を検知すると制御部１１はガス遮断弁２を作動させ流路１５を遮断する。

さらに流量計測装置１は、器具登録部７、判定部１６、第１器具判別部８Ａ、第２器具判別部８Ｂを内蔵している。器具登録部７は器具３１、３２、３３のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと各ガス器具に特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する。ここでガス流量変化プロファイルとは、後述するガス流量の差分値、絶対流量の変化量、流量を時間軸に対してプロットした場合の流量変化形状、あるいは流量変化の周期性などを含む。そして流量変化形状は、短時間における形状と長時間における形状を含む。短時間における流量変化形状は、オーバーシュート、傾き（変化率）や制御値などを含む。またガス器具に特有の制御の具体例については後述する。

判定部１６は演算部６で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、差分値が変化判定値より大きいとき、器具３１〜３３の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する。第１器具判別部８Ａは流量計測部３が計測したガス流量変化プロファイルと、器具登録部７に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動しているガス器具を特定する。また演算部６の求めた差分値から、判定部１６は器具３１〜３３のいずれかが停止したことを検知する。第２器具判別部８Ｂはこの停止検知時点以降のガス流量変化プロファイルを器具登録部７に記憶された各ガス器具に特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルと比較する。これにより、使用中のガス器具が器具３１〜３３のいずれであるかを特定する。そして第１器具判別部８Ａが起動していると判断したガス器具のうち停止したガス器具がどれであるかを特定する。すなわち器具３１と器具３２が起動すれば第１器具判別部８Ａはこれらの器具が起動したことを特定する。そして先に器具３１が停止すれば、第２器具判別部８Ｂは、例えば器具３２が使用中であることを特定するとともに、停止したのが器具３１であることを特定する。

より具体的には、さらに器具流量積算部９と流量記憶部１０が設けられている。器具流量積算部９は第１器具判別部８Ａにより判別されたガス器具ごとに使用流量を求める。流量記憶部１０は、確定流量記憶部１０Ａと未確定流量記憶部１０Ｂを有する。これらの機能については後述する。なお制御部１１は各部を有機的に関連付けて制御することでガス器具判別機能を有効に作用させたり、各種異常処理を実行したりする。また、それらの動力源となる電池（図示せず）も内蔵されている。

器具登録部７には、流量変化が起こったかどうかの判定基準となる変化判定値と各器具の一連の燃焼状態の変化点（起動、制御、停止）での判定値がガス流量変化プロファイルとして記録されている。器具登録部７には半導体メモリ以外に、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構成可能である。

流量計測部３は、瞬時流量計測器としての超音波流量計を含んでいる。超音波流量計を含むことにより、一定時間ごとの瞬時計測を容易に行うことができる。しかしながら流量計測部３はこれに限定されない。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。

ここで、流量計測部３を構成する超音波方式の流速計測に関して図２を用いて説明する。図２は本実施の形態による流量計測装置の流量計測部の構成図である。流路１５内に設けられた計測流路１２は矩形断面を有し、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が設けられている。超音波送受信器１３、１４は計測流路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。そして、流量計測部３の計測制御部（図示せず）は、超音波送受信器１３、１４間で交互に超音波を送受信させる。これにより計測制御部は、流体の流れに
対して順方向の超音波の伝搬時間と逆方向の超音波の伝搬時間との差を、一定時間間隔を置いて計り、伝搬時間差信号として出力する。この伝搬時間差信号を受けて流量計測部３は被計測流体の流速及び流量を算出する。

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（１）式で求めることができる。

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、本実施の形態では２秒間隔で計測を行っている。さらに時間間隔を小さくすることは測定原理上可能である。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。例えば従来のガスメータで使用している膜式方式では、計測間隔が２桁オーダーの秒数間隔である。一方、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。また計測間隔が２桁オーダーの秒数間隔になると、以下に説明するアルゴリズムにおいて流量変化の差分からガス器具の状態変化を判断することが困難になる。このような理由を考慮し、コストや器具判別の性能面からバランスのよい時間として本実施の形態では２秒間隔で計測を行っている。

次に、ガス器具の動作の判別手順について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の実施の形態による流量計測装置におけるガス器具の起動判別動作のフローチャートである。

流量計測装置１は上述のように２秒間隔でガス流量を計測し、そのデータを演算部６に送る（Ｓ０１）。演算部６は２秒ごとの流量の差分データを出力する（Ｓ０２）。この差分データは逐次、制御部１１に設けられた比較判定部（図示せず）に送られ、器具登録部７に登録されている変化判定値との比較を行っている（Ｓ０３）。この比較結果において差分値が略０の状態から変化判定値を超えた場合、制御部１１はいずれかの器具３１〜３３が起動したと判断する。

図４に具体的な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。実線が流量計測部３により測定されたガスの流量値を示し、破線がそのときの微分値、すなわち、２秒ごとの差分値を示す。ガス器具の起動時には、差分値はプラス側にピークをもって表現され、停止時にはマイナス側にピークをもって表現される。そして図１０に示すように差分値の変化がある変化判定値以上の場合、第１器具判別部８Ａはガス器具の起動判定値と差分値の変化の大きさを比較し（Ｓ０４）、一致した起動判定値に対応するガス器具が起動したと特定する（Ｓ０５）。

器具登録部７に登録されている起動判定値の参照テーブルの例を図５に示す。器具Ａは、例えばファンヒータであり、器具Ｂは、例えばガスコンロである。また器具Ｃは、例えば床暖房であり、器具Ｄは、例えば給湯器である。

次にガスの燃焼量変化に伴う状態変化の判定について説明する。ガス器具において、ガスの燃焼量を変化させる制御動作があった場合、ガス流量が変化する。図６に示すようにその変化プロファイルはガス器具により、それぞれ特徴を有する。特に変化時間はガス器具の制御の方式により異なるため、その変化時間を特定することで器具の特定も可能となる。なお図６（ａ）は図５における器具Ａの変化プロファイル、図６（ｂ）は器具Ｂの変化プロファイルを示している。

図７は図６のデータの差分値を示す。なお図７における▽マークはカウント発生ポイントを示し、２秒ごとに差分値の絶対量が所定以上ある箇所を指す。制御部１１は▽の数をカウントする。

図８のフローチャートに示すように上記した差分値のデータは順次、第１器具判別部８Ａに送られ、第１器具判別部８Ａはこの差分データを器具登録部７に登録されている判定値と比較する（Ｓ１３）。差分値が負の値で、かつ判定値ＱＢより大きいか、または正の値で、かつ判定値ＱＡより小さい場合（Ｙｅｓ）、制御部１１の図示しないカウンタが作動する（Ｓ１４）。そして制御はＳ１２に戻り、次回以降の差分値も判定値を連続して超えている間は２秒ごとにカウンタの計測数が増分される。

ガス流量の変化がなくなり差分値が判定値以下になれば（Ｎｏ）、制御部１１はＳ１５でカウント数が０でないことを確認して、それまでカウントされた数を出力する。第１器具判別部８Ａはその数を器具登録部７に登録された参照テーブルと比較し（Ｓ１６）、どのガス器具に状態変化であったか判断する（Ｓ１７）。器具登録部７には例えば図９に示すような値が記憶されている。なお、図８におけるＱＡ、ＱＢは流量変化を起動、停止と制御とを区分するためのしきい値であり、その値は使用器具により決まっている。

このように、一旦、ガス器具の起動が確認されると、流量変化があった場合でも流量変化したガス器具を特定できる。しかも流量変化前後の流量変化量を求めることができる。そのため、演算部６により判定されたガス器具の変化前のガス流量に対して、器具流量積算部９は特定した変化流量を加減算し、特定器具の流量を常に確定させる（Ｓ１８）。したがって、使用しているガス器具が複数台あってもどのガス器具がどれだけガス量を使っているかを正確に求めることが可能である。すなわちガス器具ごとの使用ガス量は、瞬時の使用流量値を演算部６が計算する差分値の加算により求めている。

次に停止時の判別について図３のフローチャートを用いて説明する。差分値が負の値で、停止判別の基準値ＱＢ以下になった場合、ステップＳ０３を経て、第２器具判別部８Ｂはガス器具の停止判定値と差分値の大きさを比較する（Ｓ２４）。そしてその差分値の絶対量に近い値で動作していたとされるガス器具を停止候補とし（Ｓ２５）、停止判定値に対応する器具が停止したと特定する（Ｓ２６）。このような停止判定値は器具登録部７に記憶されている。

例えば図１１の特性図は、器具３１、３２、３３を同時に使用したときの流量値と差分値を示す。このように複雑な流量変化プロファイルでも第１器具判別部８Ａ、第２器具判別部８Ｂは、器具３１、３２、３３の起動時と停止時の変化を読み取ることができる。なお第１器具判別部８Ａ、第２器具判別部８Ｂは一体に構成してもよい。

なお、制御部１１は判別結果の情報を表示部４に表示する。あるいは、制御部１１は、外部の端末機（図示せず）へこの情報を転送し表示してもよい。また、外部の端末機への情報転送の通信は有線、無線いずれの構成も可能である。

しかしながら、２つのガス器具の停止判定値が近い場合、第２器具判別部８Ｂはどちらのガス器具が停止したか、誤判断する可能性がある。図１２は本実施の形態による流量計測装置における２つのガス器具が動作しているときに測定される流量変化の概念図を示す。なお、各ガス器具の起動判別動作の説明は上述のとおりであるので省略する。

２つの器具３１、３２が動作していて図１２に示すように器具３２が停止した場合に、Ａ時点での動作中の器具３１、３２の流量がほぼ等しく、どちらが停止したか判断しづら
い場合がある。このような場合、第２器具判別部８Ｂは上述の方法とは異なる方法で停止したガス器具を特定する。その一例を、図１３のフローチャートを用いて説明する。

第２器具判別部８ＢはＡ時点以降のガス流量変化プロファイルを器具登録部７に記憶された停止時におけるガス流量変化プロファイルと比較する。まず第２器具判別部８Ｂは制御判定において説明したように、器具登録部７に記憶された制御に基づくガス流量プロファイルの有無を調べる（Ｓ４１）。具体例を、図１４を用いて説明する。図１４では器具３１がファンヒータ、器具３２がガスコンロである。ファンヒータである器具３１のガス使用流量は、例えば部分４０のように、なだらかに変化する。このようにガス器具特有のガスの燃焼制御に伴うガス流量プロファイルが現れた場合、第２器具判別部８Ｂはそのガス流量プロファイルを有するガス器具が動作していると判断する。具体的には器具登録部７にガス器具ごとのガス流量の制御登録値を記憶させておき、第２器具判別部８Ｂはそれを実際のガス流量変化と比較する。

次にこのような制御に基づくガス流量プロファイルが現れない場合、第２器具判別部８Ｂはその時点のガス流量を器具登録部７に記憶されたガス器具ごとの使用流量範囲と比較する（Ｓ４２）。そして一致する使用流量範囲に対応するガス器具が動作していると判断する。器具登録部７には図１５に示す参照テーブルが記憶されている。このように、ガス器具の種類によって使用流量範囲は決っている。

例えば流量計測部３の計測流量が３０Ｌ／ｈであった場合、ガスコンロ単体での使用しか有り得ない流量であるので、この場合もガス器具を特定できる。

しかしながら、流量計測部３の計測流量が１００Ｌ／ｈであった場合、第２器具判別部８Ｂは動作中のガス器具が器具Ａであるか器具Ｂであるか判断できない。このような場合、第２器具判別部８Ｂは、図１６に示すような各ガス器具の使用流量範囲と連続使用時間で区分されるテーブルを、図１７に示す各ガス器具が起動してから停止するまでの時間とを比較する（Ｓ４３）。このように各ガス器具が起動してから停止するまでの時間を計測するために、図１に示す計時部１７を設けることが好ましい。すなわち計時部１７は第１器具判別部８Ａにより各ガス器具が起動したと判断した時点から、それらのガス器具の使用継続時間を計測する。

このような構成により第２器具判別部８Ｂはガス器具停止検知時点以降のガス流量変化プロファイルを器具登録部７に記憶されたガス器具特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルと比較する。そして使用中のガス器具が器具３１、３２のいずれであるかを特定する。すなわち、図１４に示す制御プロファイルや図１５、図１６に示す参照テーブルは器具登録部７に記憶されたガス器具特有の制御に基づくガス流量変化プロファイル（制御登録値）である。なお、上記の判別方法は一例であり、例えば順序を入れ替えてもよい。またどれか１つだけを実施してもよい。

なお上述の構成では、流量計測部３の計測したガス流量の変化から演算部６が差分値を求め、算出された差分値から判定部１６がガス器具の停止を検知する。そして第２器具判別部８Ｂは、判定部１６による停止検知時点以降のガス流量変化プロファイルを器具登録部に記憶されたガス器具特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルと比較する。しかしながら本発明はこの構成に限定されない。図１のように流量記憶部１０を設け、流量記憶部１０が総ガス流量変化プロファイルを記憶する構成でもよい。この場合、流量計測部３が、ガス流量がなくなったことを検知すると、第２器具判別部８Ｂはガス流量がなくなった時点から遡って流量記憶部１０が記憶している総ガス流量変化プロファイルと器具登録部７に記憶された制御に基づくガス流量変化プロファイルとを比較することで、後から停止したガス器具を特定する。そして第１器具判別部８Ａが起動していると判断したガス
器具のうち先に停止したガス器具を特定する。なお起動判別には、演算部６がガス流量の差分値を求め、判定部１６がいずれかのガス器具が起動したことを検知するとしたが、必ずしもこの構成は不可欠ではない。図１１に示すように大幅な流量増加があった場合に起動判別をすることもできる。

この構成でもガス器具が１台だけ使用されている状況においてガス流量変化プロファイルから使用中のガス器具を特定し、その前に停止したガス器具を特定する。そのため、誤判別が起こる可能性のある停止の判定部分でも確実に各ガス器具の使用と停止とを判別することができる。

しかしながら演算部６がガス流量の差分値を求め、判定部１６を設け、いずれかのガス器具が起動したことを検知することが好ましい。この構成により判定部１６がいずれかのガス器具の停止を判定できる。そのため、さらに精度よく各ガス器具の使用と停止とを判別することができる。また流量記憶部１０はその前後で総ガス流量変化プロファイルを記憶していればよくなる。すなわち流量記憶部１０は必ずしもガス流量がなくなるまで総ガス流量変化プロファイルを記憶する必要がなくなる。そのため流量記憶部１０の記憶容量を小さくすることができる。

次に上述のように停止時のガス器具判別が困難な場合に、各ガス器具の使用ガス量（積算流量）を確定する方法を説明する。

ガス器具の停止判別を間違った場合、ガス器具ごとの使用した流量の判定を誤ることになる。そのため本実施の形態では、一旦、図１８に示すように、全ての動作中のガス器具の積算流量をいずれかのガス器具が停止したＡ時点で確定させる。そしてＡ時点以降さらに流量が計測されている場合はいずれかの器具が作動中であるためその積算流量を未確定値とする。そして上述のように別のロジックで未確定値がどのガス器具で使用されているガス量なのかを後で確定する。

このようにすることで、少なくともＡ時点までの各ガス器具の使用積算流量は正確に担保できる。さらにはＡ時点以降の使用ガス器具についても第２器具判別部８Ｂにより確定させることができる。そのため停止によるガス器具の誤判別による使用積算流量の判別精度低下を防ぐことが可能となる。

次に、未確定流量の確定方法について図１９のフローチャートを参照しながら説明する。複数のガス器具動作中に流量変化が起こり、演算部６により計算されている差分値が停止の判別に合致し、器具停止が発生した場合、まず器具の停止候補を決める必要がある。これには前述のとおり、第２器具判別部８Ｂが発生した差分値の大きさと各ガス器具の停止判定値とを比較する（Ｓ２４）。この時点で器具候補が複数なければ器具を特定して制御は終了する（Ｓ３６）。器具候補が複数ある場合、差分値の大きさに近い停止判定値に対応するガス器具が停止したと判断し、それ以外のガス器具は継続して使用されていると見なす。それらのガス器具については、器具流量積算部９が引き続き流量を加算（積算）し続ける。停止した器具については、その時点で流量を積算しなくなる。

停止時の差分値の大きさとほぼ同一の停止判定値が２つある場合、どちらのガス器具を停止候補とするか判定するのは差分値だけでは困難である。そのため、判定部１６がガス器具のいずれかの停止を判定した時点で、一旦、その２つのガス器具のその時点までの積算流量を確定させる（確定値）。そして確定流量記憶部１０Ａがガス器具ごとの積算流量を確定値として記憶する（Ｓ３７）。未確定流量がなければ全器具が停止したと判断する（Ｓ３９）。

この時点でどのガス器具の流量かわからない未確定流量が１つ発生すると、この流量についてはどの器具のものか判定できるまでその積算値を未確定流量記憶部１０Ｂが未確定値として記憶する。そして未確定値がどのガス器具の使用ガス量であるか判定するための再判別が開始される。すなわち第２器具判定部８Ｂが上述のように使用中のガス器具、すなわち未確定値に起因するガス器具を特定する（Ｓ４０）。

確定流量記憶部１０Ａには、流路１５に接続されたガス器具の数だけ記憶領域が確保されている。そして各記憶領域は各ガス器具に帰属された確定値を記憶する。未確定値は未確定流量記憶部１０Ｂに保持される。再判別により未確定値の帰属するガス器具が特定された後、制御部１１は、確定流量記憶部１０Ａで既に確定されているガス器具の確定値に未確定値を加算する。すなわち流量記憶部１０の確定流量記憶部１０Ａの中身を書き換える。

このようにして、本実施の形態においては、機器別、機能別のガス使用量を算出することが可能である。さらには機器・機能別の使用ガス流量に対して個別の料金が課金できるように個別流量に対する料金演算部（図示せず）を設けることでガス事業者の設定により器具・機能別の任意の料金を算出することも可能である。

また、提供しうるサービスの例として、一つに新たなガス料金体系として、暖房器具だけに割引制度を適用することが考えられ、消費者にとってはガス料金に割安感が出て、暖房機の長時間使用によりガス事業社のガス拡販及びさらには機器の増販に繋げることもできる。

なお未確定流量記憶部１０Ｂに所定量以上の値が記憶されている場合に、第２器具判別部８Ｂが未確定値に起因するガス器具を特定することが好ましい。このようにすれば未確定値が微小なガスの漏洩やノイズによるものではなくガス器具の使用によるものであることを判定できる。そのため、第２器具判別部８Ｂによるガス器具特定の誤判定を防止することができる。

なお起動判定には図６、図７を用いて説明した差分のカウント数を用いてもよい。

本発明の流量計測装置とこれを用いたガス供給システム、ガス器具特定方法は、複数のガス器具が動作中に少なくとも１台の器具が停止し、その器具の判定が困難であった場合でも、流量の判定精度を極力高くすることができる。そのため、器具判別情報を用いた保安機能や各種サービスに利用することができる。

本発明の実施の形態における流量計測装置の構成を示す機能ブロック図 同流量計測装置の流量計測部の構成図 同流量計測装置におけるガス器具の停止判別のフローチャート 同流量計測装置における計測流量値と差分値の関係を示す特性図 同流量計測装置における起動判定値の一例を示す図 同流量計測装置におけるガス流量波形の概念図 同流量計測装置におけるガス流量の差分波形の概念図 同流量計測装置におけるガス器具の流量制御判別のフローチャート 同流量計測装置における流量制御判別の判定値の一例を示す図 同流量計測装置におけるガス器具の起動判別のフローチャート 同流量計測装置における計測流量値と差分値の関係を示す特性図 同流量計測装置における複数器具動作における流量概念図 同流量計測装置における引き続き使用中のガス器具を特定するためのフローチャート 同流量計測装置におけるガス器具特定の一例を示す流量波形概念図 同流量計測装置におけるガス器具特定の一例を示す図 同流量計測装置におけるガス器具特定の他の例を示す図 同流量計測装置におけるガス器具特定の他の例を示す流量波形概念図 同流量計測装置における、複数ガス器具動作時の流量区分概念図 同流量計測装置における、複数ガス器具の停止時の積算流量算出のフローチャート 従来の流量計測装置のガス器具ごとの積算流量判別方法を説明するための概念図 従来の流量計測装置のガス器具ごとの積算流量判別方法におけるデータ構成の一例を示す図

符号の説明

１ 流量計測装置
２ ガス遮断弁
３ 流量計測部
４ 表示部
５ 感震器
６ 演算部
７ 器具登録部
８Ａ 第１器具判別部
８Ｂ 第２器具判別部
９ 器具流量積算部
１０ 流量記憶部
１０Ａ 確定流量記憶部
１０Ｂ 未確定流量記憶部
１１ 制御部
１２ 計測流路
１３，１４ 超音波送受信器
１５ 流路
１６ 判定部
１７ 計時部
２０ ガス供給管
３１，３２，３３ 器具
４０ 部分

Claims (9)

1. 流路内を流れるガス流量を計測する流量計測部と、
   前記流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する器具登録部と、
   前記流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める演算部と、
   前記演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、前記差分値が前記変化判定値より大きいとき、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する判定部と、
   前記流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、前記器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している前記第１ガス器具、前記第２ガス器具を特定する第１器具判別部と、
   前記流量計測部の計測したガス流量の変化から前記演算部が差分値を求め、算出された差分値から前記判定部が前記第１ガス器具と前記第２ガス器具のいずれか一方の停止を検知すると、停止検知時点以降のガス流量変化プロファイルを前記器具登録部に記憶された制御に基づく前記ガス流量変化プロファイルとを比較することで、使用中のガス器具を特定するとともに、前記第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち停止したガス器具を特定する第２器具判別部と、前記第１器具判別部により判別された前記第１ガス器具、前記第２ガス器具ごとに使用流量を求める器具流量積算部と、
   前記器具流量積算部で求めたそれぞれの積算流量を記憶する流量記憶部と、を備え、
   前記流量記憶部は、
   前記第１ガス器具、前記第２ガス器具が同時に使用されているときに、前記判定部が前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のいずれかの停止を判定した時点で、前記器具流量積算部が起動したと判定していた前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれの積算流量を確定値として記憶する確定流量記憶部と、
   前記停止判定時点から継続して前記流量計測部の計測値が所定流量以上の場合、その積算流量を未確定値として記憶する未確定流量記憶部と、を有し、
   前記第２器具判別部は、前記流量計測部が前記未確定値を計測した場合に、前記未確定値に起因するガス器具を特定する流量計測装置。
2. 前記未確定流量記憶部に所定量以上の値が記憶されている場合、前記第２器具判別部は前記未確定値に起因するガス器具を特定する、請求項１記載の流量計測装置。
3. 前記未確定流量記憶部に未確定値が記憶され、前記第２器具判別部が使用中のガス器具を特定した場合、前記未確定値を前記確定流量記憶部における前記使用中のガス器具の積算流量に加算する制御部をさらに備えた、
   請求項１記載の流量計測装置。
4. 流路内を流れるガス流量を計測する流量計測部と、
   前記流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する器具登録部と、
   前記流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、前記器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している前記第１ガス器具、前記第２ガス器具を特定する第１器具判別部と、
   総ガス流量変化プロファイルを記憶する流量記憶部と、
   前記流量計測部が、ガス流量がなくなったことを検知すると、ガス流量がなくなった時点から遡って前記流量記憶部が記憶している総ガス流量変化プロファイルと前記器具登録部に記憶された制御に基づく前記ガス流量変化プロファイルとを比較することで、後から停止したガス器具を特定するとともに、前記第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち先に停止したガス器具を特定する第２器具判別部と、前記流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める演算部と、
   前記演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、前記差分値が前記変化判定値より大きいとき、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する判定部と、を備え、前記判定部が、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のいずれか一方が停止したことを判定した場合、前記流量記憶部はその時点以降の総ガス流量変化プロファイルを記憶する流量計測装置。
5. 流路内を流れるガス流量を計測する流量計測部と、
   前記流路に接続された第１ガス器具、第２ガス器具のそれぞれの、少なくとも起動時のガス流量変化プロファイルと、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれに特有の制御に基づくガス流量変化プロファイルとを記憶する器具登録部と、
   前記流量計測部が計測したガス流量変化プロファイルと、前記器具登録部に記憶された起動時のガス流量変化プロファイルとを比較することで、起動している前記第１ガス器具、前記第２ガス器具を特定する第１器具判別部と、
   総ガス流量変化プロファイルを記憶する流量記憶部と、
   前記流量計測部が、ガス流量がなくなったことを検知すると、ガス流量がなくなった時点から遡って前記流量記憶部が記憶している総ガス流量変化プロファイルと前記器具登録部に記憶された制御に基づく前記ガス流量変化プロファイルとを比較することで、後から停止したガス器具を特定するとともに、前記第１器具判別部が起動していると判断したガス器具のうち先に停止したガス器具を特定する第２器具判別部と、前記流量計測部から出力される流量値データの差分値を求める演算部と、
   前記演算部で求めた差分値と予め設定した変化判定値とを比較し、前記差分値が前記変化判定値より大きいとき、前記第１ガス器具、前記第２ガス器具の少なくともいずれかの状態が変化したと判定する判定部と、
   前記第１器具判別部により判別された前記第１ガス器具、前記第２ガス器具ごとに使用流量を求める器具流量積算部と、を備え、
   前記流量記憶部は、前記器具流量積算部で求めたそれぞれの積算流量を記憶するとともに、
   前記第１ガス器具、前記第２ガス器具が同時に使用されているときに、前記判定部が前記
   第１ガス器具、前記第２ガス器具のいずれかの停止を判定した時点で、前記器具流量積算部が起動したと判定していた前記第１ガス器具、前記第２ガス器具のそれぞれの積算流量を確定値として記憶する確定流量記憶部と、
   前記停止判定時点から継続して前記流量計測部の計測値が所定流量以上の場合、その流量積算値を未確定値として記憶する未確定流量記憶部と、を有し、
   前記第２器具判別部は、前記流量計測部が前記未確定値を計測した場合に、未確定値に起因するガス器具を特定する流量計測装置。
6. 前記未確定流量記憶部に所定量以上の値が記憶されている場合、前記第２器具判別部は前記未確定値に起因するガス器具を特定する、
   請求項５記載の流量計測装置。
7. 前記未確定流量記憶部に未確定値が記憶され、前記第２器具判別部が使用中のガス器具を特定した場合、前記未確定値を前記確定流量記憶部における前記使用中のガス器具の積算流量に加算する制御部をさらに備えた、
   請求項５記載の流量計測装置。
8. 前記流量計測部は、超音波流量計を含む、
   請求項１から７のいずれか一項記載の流量計測装置。
9. ガス供給管と、
   前記ガス供給管に接続された請求項１から８のいずれか一項記載の流量計測装置と、を備えたガス供給システム。

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