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発明の名称 流量計測装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−24750(P2007−24750A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−209719(P2005−209719)
出願日 平成17年7月20日(2005.7.20)
代理人 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
発明者 梅景 康裕 / 宮田 肇
要約 課題
瞬時計測流量の流量情報を基に器具登録して、使用された時に使用されている器具を短時間で判別するものである。

解決手段
超音波流量計(流量計測手段)7の流量値と計測時間の流量情報を記憶する計測流量記憶部と、一定時間の間に計測された計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段9を備え、器具流量情報と計測流量情報とを比較して、使用器具を判別する器具判別手段11とを備えることで、流路6にどんなガス器具13,14,15が接続されているかを判別することが可能であり、複数の器具13,14,15が使用された場合でも、使用されている器具の台数や、流量情報から器具を特定すればどんな器具が使用されたかを知ることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
流路に流れる流体流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の流量値と計測時間の計測流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、一定時間の間に計測された計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段を備え、前記器具登録手段が登録した器具流量情報と、前記流量計測手段で計測した計測流量情報とを比較して、前記流量計測手段の下流側に接続された使用器具を判別する器具判別手段とを備えた流量計測装置。
【請求項2】
学習器具登録手段は、1つの器具が動作しているか否かを判別する台数判別手段と、前記台数判別手段が1つの器具が動作していると判断したときに、計測流量情報を所定の器具流量情報として登録する請求項1記載の流量計測装置。
【請求項3】
学習器具登録手段は必要に応じて動作させることができ、2回目以降の動作では、過去の登録データに追加または更新して学習することができる請求項1または2記載の流量計測装置。
【請求項4】
器具判別手段は、学習器具登録手段が登録した時系列の器具流量情報と計測された時系列の計測流量情報を比較して時系列流量パターンの整合性によって判別する請求項1から3のいずれか1項記載の流量計測装置。
【請求項5】
器具判別手段は、学習器具登録手段が登録した器具流量情報の時系列流量パターンと計測された時系列流量パターンとの2つの情報の相互相関係数を用いて整合性を判定する請求項4記載の流量計測装置。
【請求項6】
流量情報記憶手段は、流量値を時間軸方向に情報圧縮して記憶する情報圧縮手段を備えた請求項1から5のいずれか1項記載の流量計測装置。
【請求項7】
器具判別手段の結果に基づいて器具ごとの流量を算出する器具別流量算出手段を備えた請求項1から6のいずれか1項記載の流量計測装置。
【請求項8】
流量計測手段は、瞬時流量計測手段としての超音波流量計を用いた請求項1から7のいずれか1項記載の流量計測装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、流量情報を基に流路に接続された器具を判別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。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の流量計測装置は、図10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)。
【0003】
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るものである。
【特許文献1】特開2002−174542号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、前記従来の構成では、同じ器具が何回使用されているのか、異なった器具が使用されているのかなどが分からないという課題があった。
【0005】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複数の器具の使用状況を判別することができる流量計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、流路に流れる流体流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の流量値と計測時間の流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、一定時間の間に計測された計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段を備え、前記器具登録手段が登録した器具流量情報と、前記流量計測手段で計測した流量情報とを比較して、前記流量計測手段の下流側に接続された使用器具を判別する器具判別手段とを備えたものである。
【0007】
これによって、流路にどんな器具が接続されているかを判別することが可能であり、複数の器具が使用された場合でも、使用されている器具の台数や、流量情報から器具を特定すればどんな器具が使用されたかを知ることができるのである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の流量計測装置は、計測された計測流量情報を記憶登録することで、複数の器具の使用状況を判別することができるとともに、あらかじめどんな種類の器具(給湯器やガステーブルなど)であるかを登録しておけば、使用される器具も特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
第1の発明は、流路に流れる流体流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段の流量値と計測時間の計測流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、一定時間の間に計測さ
れた計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段を備え、前記学習器具登録手段が登録した器具流量情報と、前記流量計測手段で計測した計測流量情報とを比較して、前記流量計測手段の下流側に接続された使用器具を判別する器具判別手段とを備えた構成とすることにより、計測された計測流量情報を記憶登録することで、複数の器具の使用状況を判別することができるとともに、あらかじめどんな種類の器具(給湯器やガステーブルなど)であるかを登録しておけば、使用される器具も特定することができるのである。
【0010】
第2の発明は、特に、第1の発明の流量計測装置の学習器具登録手段は、1つの器具が動作しているか否かを判別する台数判別手段と、前記台数判別手段が1つの器具が動作していると判断したときに、計測流量情報を所定の器具流量情報として登録する構成とすることにより、1台だけが動作しているときの流量情報を測定することができ、正確な情報を登録することができるので器具判別精度も向上することができる。
【0011】
第3の発明は、特に、第1の発明の流量計測装置の学習器具登録手段は必要に応じて動作させることができ、2回目以降の動作では、過去の登録データに追加または更新して学習することができる構成とすることで、登録データが追加、更新できることで新しい器具が使用されても器具判別することができる。
【0012】
第4の発明は、特に、第1の発明の流量計測装置の器具判別手段は、学習器具登録手段が登録した時系列の器具流量情報と計測された時系列の計測流量情報を比較して時系列流量パターンの整合性によって判別する構成とすることで、使用開始時の流量パターンに再現性のあるガス器具の場合、時系列の流量パターンを直接比較することで器具の判別精度を向上させることができる。
【0013】
第5の発明は、特に、第1の発明の流量計測装置の器具判別手段は、学習器具登録手段が登録した器具流量情報の時系列流量パターンと計測された時系列流量パターンとの2つの情報の相互相関解析を用いて整合性を判定する構成とすることで、相互相関解析を用いることで判別処理が統一でき、いろいろな器具を一つの処理方法によって判別できるのでマイコンなどのソフト負荷を少なくすることができる。
【0014】
第6の発明は、特に、第1の発明から第5の発明の流量計測装置の流量情報記憶手段は、流量値を時間軸方向に情報圧縮して記憶する情報圧縮手段を備えた構成とすることにより、安定時の流量変動が少ないとき、流量変化に器具の特徴が表れていないときなどの情報は割愛して圧縮保存することでデータ量を少なくすることができマイコンなどの処理負荷を軽減することができるので、電池で動かす場合にも適している。
【0015】
第7の発明は、特に、第1の発明から第6の発明の流量計測装置は、器具判別手段の結果に基づいて器具ごとの流量を算出する器具別流量算出手段を備えた構成とすることにより、器具判別した結果を用いて器具別流量を算出することで、ガス器具のように場合は器具別料金体系を構築することができるし、プラントのような場合は器具ごとに流量管理が可能となる。
【0016】
第8の発明は、特に、第1の発明から第7の発明の流量計測装置は、瞬時流量計測手段としての超音波流量計を用いた構成とすることにより、流量が変化した瞬間に器具判別動作や学習動作を作動させることができ細かく流量変化を捉えることで器具判別精度を向上することができる。
【0017】
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。
【0018】
(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。
【0019】
図1において流量計測装置は、流路6に流れる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の流量値と時間情報を記憶する計測流量記憶部8と、一定時間の間に計測された計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段9と、前記計測流量情報を登録記憶する器具流量情報記憶部10とを備え、前記計測流量記憶部8の計測流量情報と器具流量情報記憶部10の器具流量情報とを比較して器具を判別する器具判別手段11とを備えたものである。ここで、12は台数判別手段、13から15はガス器具、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はガス管路、20は器具別流量算出手段である。
【0020】
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。
【0021】
まず、台数判別手段12の動作について説明する。台数判別手段12は、超音波流量計7の瞬時計測流量値を監視しながら、動作器具の台数を判別するものである。本実施例では、1台だけが動作していることを判別する内容について説明する。
【0022】
例えば、超音波流量計7で計測した流量が、ゼロ流量(ゼロ流量付近を含むので、ゼロ±3L/h)から、所定流量(例えば、10L/h以上)の変化があった時、器具が1台動作したと判別する。そして、この時の計測流量の時間変化を計測流量情報として記憶を開始する。この記憶動作は、所定時間(例えば、30秒)の間、記憶を続けるものとして、記憶されたデータは時系列の流量パターンデータとして利用することとする。記憶された流量パターンデータを図2に示す。ここで、ゼロからの変化と説明したが、ゼロ流量がしばらく継続した状態(例えば、10秒以上)からの変化であることを付記しておく。
【0023】
そして、この台数判別手段12は、ガスメータ16を設置した直後から、1日から1週間程度(設定変更可能)の所定期間、自動的に動作を続けることとした。この期間は、学習期間として位置づけ、台数判別手段12がこの学習期間に1台だけ器具が使用されたことを判別したとき、学習器具登録手段9がガス器具の計測流量情報を記憶し、器具流量情報として登録するものとした。
【0024】
また、1台だけが動作している時間帯の計測流量情報を記憶して器具流量情報とするのであるが、同じ器具の流量情報を何回も記憶しないように、器具使用開始の立上り流量の変化や絶対流量値などから判断しながら学習し、2重登録を防止している。ここで、自動的に学習器具登録手段9が動作して登録した場合は、その登録された器具がどんな器具なのかの判断が難しく、器具の種類(例えば、給湯器かガステーブルかなど)との対応は未実施とする。ただし、その後の動作で実際に器具判別手段10が動作したときに、器具の種類と対応をとるようにしている。
【0025】
また、学習器具登録手段9は、必要に応じて動作させることができ、動作している器具が何かがわかっている時には、計測された計測流量情報が、何の器具(例えば、給湯器かガステーブルかなど)かを登録することができる。例えば、ガステーブル(小口、大口、グリル)、ガス給湯器の順に、順次、着火、停止を繰り返すことで、動作した器具を順に特定していくことができ、計測流量情報である器具流量情報の対応ガス器具は、それぞれ動作した順に対応付けしていくこととした。そして、自動的に学習期間を設けて登録する方法と、所定のガス器具を順に手動で動作させている方法を併用して学習して、登録データの追加、更新を行うことも可能である。
【0026】
なお、1台のみが動作している場合について説明したが、1台が動作している状態で、大きな流量変化を検出すれば2台目のガス器具が動作したことがわかることは明白である。よって、本台数判別手段12は、ガスが流れているときに何台のガス器具が動作しているかも、容易に推定することができるものである。
【0027】
次に、器具判別手段10の器具判別方法について説明する。
【0028】
登録された器具流量情報と、計測された計測流量情報を重ねて記述した特性図を図3に示す。ここで、2つの流量を比較する場合、2つの流量の大きさの差は、計測流量情報の流量データに補正係数を掛けて流量値である振幅を変更することで補正できる。例えば、補正係数は、器具流量情報と計測流量情報それぞれの流量データの最大値を求めて、その比率に応じて計測流量情報の流量値を補正することができる。補正した特性図を図4に示す。このようにして振幅を合わせた状態で、2つの流量情報である流量データの相互相関係数を計算することで、器具が判別できる。すなわち、登録された器具流量情報との相関係数が大きければ(例えば、0.8以上)、その登録された器具であると判別することができる。
【0029】
また、この図3と図4では説明のために、時間軸を大きく異ならせて記述しているが、前述のようにゼロ流量からの変化を瞬時に検出しているので、データの時間軸は比較的揃っている状態である。図5に振幅補正後で時間軸が揃っている場合の特性図を示す。ただし、時間軸が近い状態でも離れている状態でも、相互相関係数の演算のように時間軸をシフトしてたたき込み演算を行えば相関係数の最大値に及ぼす影響は少ない。また、時間軸が近い場合は、相互相関係数などを用いなくとも、登録された器具流量情報と計測流量情報との同一時間でのデータ差の2乗和を積算したような情報で整合性を判別しても同様に判別できると考える。
【0030】
また、図3に示すような器具流量情報と計測流量情報を比較してパターンの合致を判別する方法は、様々な方法が想定され、どの方法を用いても同様の効果が得られるが、相関係数による方法は、演算が容易で、データ長にも拘束されず、いろいろな流量波形データに対応できる特長がある。その結果、判別処理が統一でき、いろいろな器具を一つの処理方法によって判別できるのでマイコンなどのソフト負荷、メモリーなどのハード負荷を少なくすることができる。そして、消費電力も少なく抑えることができ、電池で動作するガスメータにも使用できるのである。
【0031】
そして、器具判別手段が判別した器具について、器具別流量算出手段20は、登録された流量算出手段に従って器具ごとの流量値を算出する。通常2台以上のガス器具が同時に使用されるので、器具ごとの算出が困難であるが、本実施例では、図6に示すようなブロックごとの流量を求め、そのブロックの変化流量幅を基にガス器具と対応付けて器具別に流量加算することとした。例えば、図6のようなパターンの場合、ブロック1は、開始時の流量変化からガスファンヒータとして判別したら、ブロック1とブロック2とブロック3は、ガスファンヒータの流量として算出する。そして、残ったブロック4の流量は、全流量からガスファンヒータの流量、すなわちブロック1から3の流量を差し引いて求めることとした。また、他の方法としては、使用時間から所定の計算式に基づいて流量を推定する推定方式などがあるが、どの方法においても測定精度に差はあるものの、器具判別手段により器具を特定して器具ごとの流量を求めることができる。
【0032】
なお、流量の使用開始の流量パターンデータによる比較判別方法を説明したが、器具の停止前後の流量パターンを使用しても同様の器具判別を行うことができる。また、2台以上が同時に動作している場合は、所定時間間隔の差分流量を求めて、その変化パターンを
比較検証することで、器具の判別が可能となる。差分流量を用いるか否かは、使用する家庭のガス器具の種類や数などの条件を考慮しながら設定できるものとする。
【0033】
そして、流量が所定流量幅以上変化した時に器具判別を行うことで、無駄な処理動作を低減でき、消費電力を低減することができる。例えば、電池で駆動されるガスメータでは、無駄な処理を軽減することができるので電池の長寿命化を実現することができる。
【0034】
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、流量変化を瞬時に判別することができるので、器具判別する計測タイミングは変更することもできる。また、器具判別した後の処理は説明を省略したが、ガスメータでは、登録器具ごとの積算流量の計測による器具別料金や、登録器具ごとに安全管理(保安機能)処理の器具別保安機能を設定することも可能であることは明白である。また、ガスメータとガス器具に無線機のような送受信手段を装備させることができれば、より器具判別の精度が向上することは明白である。さらに、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に使用することができる。
【0035】
(実施の形態2)
図7は、本発明の第2の実施の形態である器具判別手段のデータ記憶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のみ説明する。
【0036】
図8に流量計測装置であるガスメータのブロック図を示す。情報圧縮手段21は、図7に示すような流量パターンデータの場合、流量が安定して流れている領域は、省略して時間軸方向に圧縮する。図9に圧縮後の流量パターンを示す。実施の形態1では流量の立上りパターンを相互相関係数で判別する方法を説明したが、本実施の形態では、器具の使用開始から停止までの圧縮されたデータで器具を判別することした。
【0037】
まず、全流量データは、長時間使用した場合、膨大なデータ量になるので上記のように安定時の流量データを省略して時間圧縮することで少ない流量データとすることができる。この使用開始から停止までの圧縮された流量データを、実施の形態1と同様に、ガスメータの設置初期に1台のみが使用される時間帯を判別して、器具流量情報を登録する。そして、学習器具登録手段が登録期間を終えた後、同様に圧縮された計測流量情報と登録された器具流量情報とを比較することで器具判別を実施するのである。使用開始から停止までの多くの流量変化パターンを比較するので、器具判別精度が向上する。また、様々な流量使用パターンを登録しておくことで、使用パターンが変更されても器具を判別することができる。
【0038】
圧縮する流量データとしては、ガスメータの時系列の計測流量値であるが、所定時間間隔の差分流量値を時間圧縮しても良い。この場合は、複数台の器具が同時に使用されても差分流量パターンに差が少ないので器具判別精度が向上する。このように、安定時の流量変動が少ないとき、流量変化に器具の特徴が表れていないときなどの情報は割愛して圧縮することでデータ量を少なくすることができマイコンなどの処理負荷を軽減することができるので、電池で動かす場合にも適している。
【産業上の利用可能性】
【0039】
以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、流量計測手段の流量値と計測時間の流量情報を記憶する流量情報記憶手段と、一定時間の間に計測された計測流量情報を器具流量情報として登録する学習器具登録手段を備え、器具流量情報と計測流量情報とを比較して、使用器具を判別する器具判別手段とを備えることで、流路にどんな器具が接続されて
いるかを判別することが可能であり、複数の器具が使用された場合でも、使用されている器具の台数や、流量情報から器具を特定すればどんな器具が使用されたかを知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】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
【図2】同流量計測装置で計測される流量パターン図
【図3】同流量計測装置で計測される流量パターン図
【図4】同流量計測装置で計測される流量パターン図
【図5】同流量計測装置で計測される流量パターン図
【図6】同流量計測装置で計測される流量パターン図
【図7】本発明の他の実施例で計測される流量パターン図
【図8】本発明の他の実施例を示す流量計測装置のブロック図
【図9】同流量計測装置で算出した流量パターン図
【図10】従来の流量計測装置のブロック図
【符号の説明】
【0041】
7 超音波流量計(流量計測手段)
8 計測流量情報記憶部
9 学習器具登録手段
10 器具流量情報記憶部
11 器具判別手段
12 台数判別手段
13、14、15 ガス器具
16 ガスメータ(流量計測装置)
20 器具別流量算出手段
21 情報圧縮手段




 

 


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