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ガスメータ装置 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 ガスメータ装置
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2007−24752(P2007−24752A)
公開日 平成19年2月1日(2007.2.1)
出願番号 特願2005−209721(P2005−209721)
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 宮田 肇 / 梅景 康裕
要約 課題
流量計測手段から出力される瞬時流量の差分値の変化を逐次演算し、その変化量でもってガス器具の使用状態の変化を判定するものであり、器具が判別された状態では計測手段の計測間隔を短くし、計測データを平滑処理して、ガス流量の変化を比較し、次なる使用ガス器具の判別をより判りやすくするガスメータ装置である。

解決手段
家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段3と流量計測手段3から出力される流量値の差分値を求める演算手段6と演算手段6により算出された差分値と記憶手段7内に登録された比較判定値との大きさを比較し、ガス器具の使用されるガス器具を判別検知する判別手段8とガス器具が始動されたと判断された場合流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段9を有する構成である。
特許請求の範囲
【請求項1】
家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と前記流量計測手段から出力される流量の差分値を求める演算手段と記憶手段と前記演算手段により算出された差分値と前記記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、ガス器具の使用されるガス器具を判別検知する判別手段とガス器具が始動されたと判断された場合前記流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有するガスメータ装置。
【請求項2】
判別手段がガス器具の停止判別機能を有し、ガス器具の使用中のみ流量計測手段の測定時間を変える制御手段である請求項1に記載のガスメータ装置。
【請求項3】
記憶手段に予め登録されている特定のガス器具が使用中と判断された時のみ、測定間隔時間を短くする制御手段である請求項2に記載のガスメータ装置。
【請求項4】
ガス器具の使用開始が検知された時点より一定時間経過後流量計測手段の計測間隔を短くする制御手段である請求項1〜3いずれか1項に記載のガスメータ装置。
【請求項5】
流量計測手段より出力される流量値を平滑処理する平滑演算手段を有し、流量計測手段の計測時間が短くされた時、平滑化された流量値より器具の判別を行う請求項1〜4のいずれか1項に記載のガスメータ装置。
【請求項6】
平滑処理は測定される連続する流量値の所定個数の平均値を算出し、前記平均値を求める流量の個数は、流量計測時間の変更に対応して決定される平滑演算手段である請求項5に記載のガスメータ装置。
【請求項7】
平滑処理は測定される所定数の連続する流量値の中で値が大きい方と小さい方それぞれから順に所定数の流量値を間引く機能を有する平滑演算手段である請求項5に記載のガスメータ装置。
【請求項8】
流量計測手段の計測間隔に対応して判別手段が差分値により判別する比較判定値の大きさ変える機能を有する制御手段である請求項1〜7いずれか1項に記載のガスメータ装置。
【請求項9】
判別手段により判別された器具の種類に対応して、器具動作中は判別手段が差分値により判別する比較判定値の大きさ変える機能を有する制御手段である請求項1〜8いずれか1項に記載のガスメータ装置。
【請求項10】
流量計測手段には超音波流量計を用いる請求項1〜9いずれか1項に記載のガスメータ装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のガスメータ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)。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
提案例の動作について説明する。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。
【0006】
この差分データは逐次、判別手段に送られ、記憶手段に登録されている比較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、判別手段は記憶手段に登録されている各ガス器具の比較変化値と比較し、器具の判別とその器具の状態の判別を行う。
【0007】
流量値の差分により器具の起動判別をおこなうので、すでに他の器具が作動している状態で、別の器具が起動してもその器具の起動判別を比較的容易に判別できるものである。
【特許文献1】特開2002−71421号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
前記の構成において、差分による器具判別を行うため、瞬間的な器具のガス流量の変化を見るためには計測間隔は短い方が良い。しかしながらガス器具が使われていないときも常に高速でサンプリングするのは電池の消耗が激しくなるなどの課題がある。
【0009】
また、ガス流量の変動が大きくガス器具の使用状態が変化していなくても差分値が所定以上となって誤認識してしまう可能性がある。特に大流量器具使用中に小流量器具の起動を判別する場合、大流量器具の種類によっては定常運転時であっても、流量変化幅が大きく、小流量器具の起動流量変化値と大差なく、小流量器具の立ち上がりの判別が困難とな
る場合も想定されるという課題も有していた。
【0010】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、必要なときにサンプリング時間を早くし、電池の消耗を少なくするとともに、変動の大きい大流量器具使用時でも小流量器具の判別をより確実にする技術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】
【0011】
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、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と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記憶手段と演算手段により算出された差分値と記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、ガス器具の使用されるガス器具を判別検知する判別手段とガス器具が始動されたと判断された場合流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有する構成である。
【発明の効果】
【0012】
本発明のガスメータ装置は、計測手段から出力される瞬時流量の計測間隔をガス器具使用時には、より時間間隔を短くすることで、常に高速サンプリングする必要がなく、無駄な電池の消耗を減らせるとともに、高速にサンプリングすることによりその流量データを平滑化処理したのちの差分値の変化でもってガス器具の使用状態の変化を判定することが可能となり、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくするものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
第1の発明は、家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と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記憶手段と演算手段により算出された差分値と記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、使用されたガス器具を判別検知する判別手段とガス器具が始動されたと判断された場合、流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有する構成で計測手段から出力される瞬時流量の計測間隔をガス器具使用時には、より時間間隔を短くし、より短期間での差分データを取ることができるため、ばらつきの多いデータにおいてもその中での変化判定を行いやすくできる。
【0014】
更には常に計測間隔を短く高速で測定する必要が無く、器具使用時のみ計測速度を増すようにするため、計測器を駆動する電池の容量も大きくする必要がない。
【0015】
第2の発明は、特に、第1の発明の計測手段において、判別手段がガス器具の停止判別機能を有し、ガス器具の使用中のみ流量計測手段の測定時間を変えることにより、常に計測間隔を短く高速で測定する必要が無く、器具使用時のみ計測速度を増すようにするため、計測器を駆動する電池の容量を大きくしなくてもすむ。
【0016】
第3の発明は、特に、第2の発明の判別手段において、特定のガス器具の使用中のみ、測定間隔時間を短くすることにより、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくするものである。
【0017】
第4の発明は、特に、第1〜3のいずれか1つの発明の流量計測手段において、ガス器具の起動が検知された時点より一定時間経過後流量計測手段の計測間隔を短くする制御手段を有することで、ガス器具起動時の流量変化の大きい時間は省いて、安定期に入ってから計測時間を短くするため、より効率的に流量計測手段を動かすことができ、計測器を駆
動する電池の容量も小さくできる。
【0018】
第5の発明は、特に、第1〜4のいずれか1つの発明の流量計測手段より出力された瞬時流量値を平滑処理する演算手段を有し、平滑化された流量値より器具の判別を行うことにより、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくすることができる。
【0019】
第6の発明は、特に、第5の発明の流量計測手段より出力された瞬時流量値を平滑処理する演算手段において平滑処理は測定される連続する流量値の所定個数の平均値を算出し、平均値を求める流量の個数は、流量計測時間の変更に対応して決定されるため、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくすることができる。
【0020】
第7の発明は、特に、第5の発明の流量計測手段より出力された瞬時流量値を平滑処理する演算手段において平滑処理は測定される所定数の連続する流量値のなかで値が大きい方から順に所定数の流量値と小さい方から順に所定数の流量値を間引くことにより行い、変化量の大きい給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知をしやすくすることができる。
【0021】
第8の発明は、特に、第1〜7のいずれか1つの発明の判別手段が差分値と比較し判別する比較判定値の大きさを変える機能を有することで、流量変化のばらつきが大きく、差分値による器具起動のシグナルとばらつきのデータと見誤る可能性を低くすることができる。
【0022】
第9の発明は、特に、第1〜8のいずれか1つの発明の判別手段において、判別手段により判別された器具の種類に対応して、器具動作中は判別手段が差分値と比較し判別する比較判定値の大きさ変える機能を有することで、流量変化のばらつきが大きく、差分値による器具起動のシグナルとばらつきのデータと見誤る可能性を低くすることができる。
【0023】
第10の発明は、特に、第1〜9のいずれか1つの発明の流量計測手段が超音波流量計を用いることで、計測時間を超音波の送受信の制御を変えることで容易に実現できる。
【0024】
(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ブロック図である。
【0025】
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。
【0026】
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、及び本発明に係わるガス器具判別を行うため、演算手段6、記憶手段7及び判別手段8と感震器5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9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。
【0027】
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。
【0028】
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イ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。
【0029】
以下、動作について説明する。
【0030】
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10は矩形断面を持っており、計測流路10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11、12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11、12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。
【0031】
演算式を下記に示す。
【0032】
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。ガス器具により起動や制御により変化する時間が器具ごとに異なるため、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る。本発明の実施例では後述するように、通常ガス器具が使われていない時は2秒間隔の計測を行い、その差分値をとりガス器具の起動を判別し、ガス器具起動後は測定間隔時間を短くする制御を行っている。なお更に時間間隔を小さくすることも可能である。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
この差分データは逐次判別手段に送られ、記憶手段に登録されている比較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、ガス器具が起動した判断する。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
上記したように本手法は、器具の起動、停止を判断するのに有効な手段であるが、大流量のガス機器使用時に小流量のガス機器が起動する場合は、その流量差の違いが大きいので大流量ガス機器の使用流量変動が小流量ガス機器の使用流量と同等の場合があり、その時は大流用ガス機器の変動を小流量ガス機器の作動と判断してしまう可能性があるため、
差分による比較判定値の閾値を大流用ガス機器の変動幅より大きくとる必要があるが、その場合は起動が判定できない小流量ガス機器がでてくる可能性が大きくなる。それを防ぐためには大流量ガス機器の変動成分を取り除くことで、差分による判別が効果的に行える。本発明はそのための流量値の不要変動分を平滑処理するものであるが、ただ単に出力された流量値を平均化して差分を行うと器具の起動時の流量変化も鈍ってしまうため、差分による判別が難しくなる。
【0040】
本発明の平滑処理の動作の実施例について図6をもとに説明する。
【0041】
本発明の実施例では通常は2秒おきに流量計測を行っているが、その差分データにより前記したように器具が起動したと判別されたときは、0.2秒置きの流量計測に切り替わる。ガス給湯器などは、図7に示すようにコンマ数秒単位で弁を駆動して細かな流量制御を行っているため0.2秒間隔で流量計測を行った場合、通常計測している2秒間の間にも実際には幾つもの波形の山谷ができている。ただし前述したように起動するガス器具の種別を見るのには2秒毎の差分データで把握できるため、この高速サンプリングした場合2秒間の中にあるデータを平滑処理した後の2秒毎のデータを抽出することで2秒間隔で流量計測したデータに比較して、図8に示すように細かな弁制御による流量の変化を平滑除去できるため、給湯器の流量変化分に埋もれてしまう可能性のある小流量ガス機器の起動変化がこの平滑処理により機種の特定が容易になる。
【0042】
なお、平滑処理の方法としては、図9に示すように0.2秒毎の時系列流量データQn10個を平均して2秒毎のデータQAnとして使うことも可能であるし、図10に示すようにグラフ中の単位期間内のデータの中から大きいものと小さい物を所定個づつ間引いて図10の下のグラフのように使うという手段でも可能である。あるいは両者を組み合わせた形のものでも可能である。
【0043】
なお、前記したように判別に用いる比較判定値により器具の状態変化の判別を行っているが起動している器具によってその流量値のばらつきが異なる。本発明の実施例による比較判定値はこの機種の違いによる流量ばらつきを考慮して決定しているが、判別された機種により、予め機種ごとに指定された値にこの比較判定値を変更することで、起動しているガス器具の流量変動に合わせて最適化できるので、誤判別する可能性をより少なくできる。
【0044】
また、流量計測手段の計測間隔を変えることで、器具の状態変化による差分値の大きさがかわるため、予め複数の比較判定値を用意しておき、流量計測手段の計測間隔の変更に対応して比較判定値を変更することで、計測時間の変更により、判別の誤認をすることを極力少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0045】
以上のように、本発明にかかるガスメータ装置は、家庭用ガス供給管に接続され、ガス流量の測定間隔時間が変更可能な流量計測手段と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記憶手段と演算手段により算出された差分値と記憶手段内に登録された比較判定値との大きさを比較し、ガス器具の使用されるガス器具を判別検知する判別手段とガス器具が始動されたと判断された場合流量計測手段の測定間隔時間を短く変更する制御手段を有する構成である。
【0046】
計測手段から出力される瞬時流量の計測間隔をガス器具使用時には、より時間間隔を短くすることで、常に高速サンプリングする必要がなく、無駄な電池の消耗を減らせるとともに、高速にサンプリングすることによりその流量データを平滑化処理したのちの差分値の変化でもってガス器具の使用状態の変化を判定することが可能となり、変化量の大きい
給湯器のようなガスを大量に使用する機器の動作中であっても小流量機器の状態変化が計測される流量値の差分データで検知しやすくするものである。
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の実施の形態におけるガスメータ装置のブロック図
【図2】本発明の実施の形態における流量計測部構成図
【図3】本発明の実施の形態における判別動作(1)の流れ図
【図4】本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図
【図5】本発明の実施の形態における流量及び演算値の特性図
【図6】本発明の実施の形態における判別動作(2)の流れ図
【図7】本発明の実施の形態におけるガス器具流量波形の特性図
【図8】本発明の実施の形態におけるガス器具流量波形の特性図
【図9】本発明の実施の形態における流量平滑方法の模式図
【図10】本発明の実施の形態における流量平滑方法の模式図
【図11】従来のガスメータ装置の判別方法概念図
【符号の説明】
【0048】
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 演算手段
7 記憶手段
8 判別手段
9 制御回路
10 計測流路
11,12 超音波送受信器




 

 


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