JP2009014687A - ガス漏洩検知装置とその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】需要家宅で新たに設置された器具の使用時であってもガス漏洩の誤検知を防止可能とし、短時間で効率よく高精度にガス漏洩を検知可能とする。
【解決手段】特徴抽出手段５は、流量計測手段１、圧力計測手段２、瞬時流量時間微分演算手段３、圧力時間微分演算手段４により得られたデータに基づいて、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせを含むガス流の特徴を抽出する。漏洩検知手段７は、記憶手段６に登録されているガス器具種別あるいはガス漏洩毎の特徴データと、特徴抽出手段５で抽出された特徴とを比較して、一致しない場合にはさらに、流量変化やノズル変化の有無を判別することにより、ガス漏洩であるか、未登録の器具の使用中であるかを判別する。ガス漏洩の場合には警報手段９により警報を発し、未登録の器具の使用中である場合には、その判定の元となった特徴を、特徴データ登録手段８により新たな特徴データとして記憶手段６に登録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、各家庭へのガス供給ライン中に設置され、ガス流量計を有するガスメータなどに利用されるガス漏洩検知装置および検知方法に関するもので、特に、流量発生中にガス漏洩の有無を検知することにより、高度な保安機能やサービスの提供を可能とする技術に係る。

各家庭へのガス供給ラインの入り口には、ガス流量計を内蔵したガスメータが取り付けられている。ガスメータは、ガス供給ラインを通過するガス流量を計測し、計測されたガス流量は定期的な請求ガス料金の算出に利用される。かかるガスメータは、ガス流量の計測という基本的な機能に加えて、異常状態発生時にガス供給を遮断するという保安機能を有する。この保安機能は、地震の検出やガス漏洩または器具の消し忘れなどの異常な使用状態の検出に応答して、ガスメータのガス流路内に設けられた遮断弁によりガスを遮断する機能である。

図７は、上記保安機能の一つである安全継続使用時間オーバ時の遮断機能に利用される安全継続使用時間設定値を示す図である。この機能は、ガス流量の発生が検出されてから、そのガス流量が継続して使用される場合に、継続時間が過度に長くなる時は、ガス漏洩などの何らかの異常な使用状態が発生したとみなして、ガスを遮断する機能である。

図７に示されるとおり、ガス流量が大きい大型の湯沸かし器は、せいぜい３０分程度しか継続して使用されず、一方で、ガス流量が小さいストーブは、長時間継続して使用されるであろうとの前提で、ガス流量が大きい時の安全継続使用時間を短く、ガス流量が小さい時の安全継続使用時間を長く設定している。

そして、ガスメータは、ガス流量が発生したり増加側に変化した時点で、何らかのガス器具の使用が開始されたと判断して、その流量が継続する時間を計測し、図７に示す安全継続使用時間を超えてその流量が継続する場合に、保安上の理由からガス遮断を行っている。従って、使用中のガス器具を特定することなく、使用ガス流量に基づいて、安全継続使用時間オーバ遮断を行っている。
特開２００５−３３１３７３号公報

しかしながら、図７に示されるように、使用時間を計測して安全継続使用時間と比較する手法では、ガス漏洩の場合であっても、ガスが遮断されるまでに長時間が必要であり、不都合であった。

これに対して、従来、圧力低下時における流量変化のパターンや過去に計測された流量値との比較に応じてガス漏洩を判定する手法なども提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、そのような手法を用いた場合でも、ガス漏洩の場合と、ガバナ（圧力調整器）のないコンロなどのガス器具の連続使用とでは、流量の範囲やパターンの変化がない状態が継続することから、両者の区別が困難であった。特に、需要家宅で新たに設置された器具の使用時においては、その器具に関する比較用のデータがないため、ガス漏洩と誤検知する可能性があった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであって、その目的は、需要家宅で新たに設置された器具の使用時であってもガス漏洩の誤検知を防止可能であり、短時間で効率よく高精度にガス漏洩を検知可能な、ガス漏洩検知装置とその方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明のガス漏洩検知装置は、ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測する流量計測手段と、前記流量計測手段により計測された瞬時流量の時間微分値を演算する瞬時流量時間微分演算手段と、前記流量計測手段により計測された瞬時流量と、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値とに基づき、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせを含むガス流の特徴を抽出する特徴抽出手段と、ガス器具種別毎に異なるガス流の特徴を示す特徴データを登録する記憶手段と、前記流量計測手段により流量の発生が計測された後、流量がゼロとなった流量パターンにおいて前記特徴抽出手段により抽出された特徴を示す特徴データを前記記憶手段に登録する特徴データ登録手段と、前記記憶手段に登録された特徴データと、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴とを比較してガス漏洩の有無を検知する漏洩検知を行い、判定結果を出力する漏洩検知手段を備え、前記特徴データ登録手段は、前記漏洩検知手段によりガス漏洩なしと判定された場合に、その判定の元となったガス流の特徴を新たな特徴データとして前記記憶手段に登録するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の一つの態様において、ガス漏洩検知装置は、前記ガス流路内を流れるガスの圧力を計測する圧力計測手段を備え、前記特徴抽出手段は、前記流量計測手段により計測された瞬時流量と、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値と、前記圧力計測手段により計測された圧力とに基づき、流量と圧力の関係を含むガス流の特徴を抽出するように構成される。

また、本発明のガス漏洩検知方法は、上記のガス漏洩検知装置の機能を方法の観点から把握したものである。

以上のような本発明は、流量が発生して流量ゼロに戻る流量パターンが、ガス漏洩ではなく、器具の使用中であることに着目して提案されたものであり、このような流量パターンを新たに抽出した場合に、それを特徴データとして登録し、以降のガス漏洩検知に利用することで、ガス漏洩の誤検知を防止できるようにしたものである。

本発明においては、新たに抽出された流量パターンの特徴が、登録された特徴データの流量パターンと一致すれば、その特徴データに対応する器具の使用中であり、一致しなければ、ガス漏洩あるいは新規の器具の使用中であると判定できる。また、一致しない場合には、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせや、流量と圧力の平方根の比に基づいて、流量変化やノズル変化があるか否かを判別することにより、ガス漏洩であるか、あるいは、登録されていない器具の使用中であるかを短時間で精度よく検知することができる。

そして、流量変化やノズル変化があれば、何らかの流量制御を行っている器具であるため、その流量パターンの特徴を、新たな器具の特徴データとして登録することで、以降のガス漏洩検知判定に利用することができる。また、流量変化やノズル変化がない場合には、ガス漏洩である可能性が高いため、警報を発することで、ガス漏洩への迅速な対応が可能となる。

本発明によれば、需要家宅で新たに設置された器具の使用時であってもガス漏洩の誤検知を防止可能であり、短時間で効率よく高精度にガス漏洩を検知可能な、ガス漏洩検知装置とその方法を提供することができる。

［実施形態の構成］
図１は、本発明を適用した一つの実施形態に係るガス漏洩検知装置の構成を示す機能ブロック図である。この図１に示すように、本実施形態のガス漏洩検知装置は、流量計測手段１、圧力計測手段２、瞬時流量時間微分演算手段３、圧力時間微分演算手段４、特徴抽出手段５、記憶手段６、漏洩検知手段７、特徴データ登録手段８、警報手段９、不使用データ削除手段１０、通信手段１１、から構成されている。各手段１〜１１の詳細は次の通りである。

流量計測手段１は、ガス供給流路（ガス配管）内を流れるガスの瞬時流量Ｑを計測する手段である。この流量計測手段１としては、各種の計測手段を使用可能であるが、本実施形態では、超音波流量計を使用するものとする。

この超音波流量計は、一例として、ガス流入口、ガス流路、ガス流出口、遮断弁、表示部、および制御部を有している。ガス流路内部には、ガス流路の上流部と下流部にそれぞれ超音波振動子が設けられている。上流部の超音波振動子と下流部の超音波振動子との間で、流体の流れの順方向および逆方向に相互に超音波を送受信する動作が繰り返し行われ、各方向における超音波の伝播積算時間が求められる。そして、得られた伝播時間の差に基づき、瞬時流量が算出される。

圧力計測手段２は、ガス供給流路（ガス配管）内を流れるガスの圧力Ｐを計測する手段である。この圧力計測手段２としては、各種の圧力計や圧力センサを使用可能である。

瞬時流量時間微分演算手段３は、流量計測手段１に接続され、流量計測手段１により計測された瞬時流量データの時間微分値を演算する手段である。圧力時間微分演算手段４は、圧力計測手段２に接続され、圧力計測手段２により計測された圧力データの時間微分値を演算する手段である。これらの時間微分演算手段３，４は、時間微分演算用の電子回路あるいはコンピュータとプログラムの組み合わせなどにより実現可能である。

また、流量計測手段１、圧力計測手段２、瞬時流量時間微分演算手段３、圧力時間微分演算手段４は、いずれも特徴抽出手段５に接続されており、これらの手段１〜４で得られたデータ、すなわち、瞬時流量データと瞬時流量時間微分値データ、および、圧力データと圧力時間微分値データは、いずれも、特徴抽出手段５に入力される。

特徴抽出手段５は、入力された瞬時流量データと瞬時流量時間微分値データ、および、圧力データと圧力時間微分値データに基づいて、判定対象となるガス流路を流れるガス流の特徴を抽出する手段である。

ここで、流量計測手段１により計測された瞬時流量データと、それから得られた瞬時流量時間微分値データ、および同じ時点で計測された圧力データと、それから得られた圧力時間微分値データは、ガス器具種別（あるいはガス漏洩の態様）毎に、異なる特徴を有する。しかし、このうちの一種類のデータのみ（例えば、瞬時流量データのみ）については、複数のガス器具種別間で共通する場合もあるため、正確な器具判定は困難である。そこで、本実施形態の特徴抽出手段５では、データ種別毎の特徴を抽出すると共に、複数のデータ種別の組み合わせの特徴を抽出することで、ガス器具種別毎に異なる特徴を精度よく抽出する。

なお、この特徴抽出手段５、および後述する漏洩検知手段７、特徴データ登録手段８、不使用データ削除手段１０は、一般的には、各種の電子回路またはコンピュータとこれらの手段の機能を実現するために特化されたプログラムとの組み合わせにより実現可能である。

記憶手段６には、そのようなガス器具種別毎に異なる特徴を示す特徴データとして、特徴抽出手段５で抽出される特徴の各項目と対応する複数の項目からなるデータが、ガス漏洩検知装置の運用開始前の初期段階で予め登録されると共に、新規の特徴データが追加登録可能である。この記憶手段６は、各種のメモリや記憶装置により実現可能である。

漏洩検知手段７は、記憶手段６に登録されているガス器具種別あるいはガス漏洩毎の特徴データと、特徴抽出手段５で抽出されたガス流の特徴とを比較してガス漏洩の有無を検知する手段である。

特徴データ登録手段８は、漏洩検知手段７によりガス漏洩なしあるいは器具使用中と判定された場合に、その判定の元となったガス流の特徴を新たな特徴データとして記憶手段６に登録する手段である。

警報手段９は、漏洩検知手段７によりガス漏洩と判定された場合に、その判定結果を人間系に対して提示・通報できる形で出力する手段である。この警報手段９は、具体的には、ガスメータに設けられたＬＣＤなどの表示装置、外部に設けられた通報装置、その他、ディスプレイ、プリンタあるいはガス漏れ警報装置などの、各種の出力手段により実現可能である。

不使用データ削除手段１０は、記憶手段６に登録された特徴データの中から、使用頻度が一定レベル以下の特徴データを不使用データとして削除する手段である。この使用頻度を判定するために、本実施形態において、記憶手段６に登録される特徴データには、特徴データ登録手段８によってこの使用頻度を示す指標値が付随的に登録される。

通信手段１１は、記憶手段６に登録された特徴データをダウンロードあるいはアップロードする手段である。この通信手段１１は、コンピュータに内蔵された通信制御装置あるいは各種の通信制御手段により実現可能である。

［ガス漏洩検知手順の概要］
図２は、本実施形態のガス漏洩検知装置によるガス漏洩検知手順の一例を示すフローチャートである。以下には、この図２を参照しながら、本実施形態のガス漏洩検知装置によるガス漏洩検知手順について説明する。

図２に示すように、本実施形態のガス漏洩検知装置において、流量計測手段１と圧力計測手段２では、ガス供給流路（ガス配管）内を流れるガスの瞬時流量と圧力が、それぞれ一定のサンプリング周期（例えば、いずれも２秒毎）で常時計測されており、計測された瞬時流量データＱと圧力データＰは、瞬時流量時間微分演算手段３と圧力時間微分演算手段４にそれぞれ送られる（Ｓ１１０：計測処理）。

瞬時流量時間微分演算手段３と圧力時間微分演算手段４では、計測された瞬時流量データＱと圧力データＰから、瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑと圧力時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｐがそれぞれ演算される（Ｓ１２０：時間微分演算処理）。これらの計測手段１，２および時間微分演算手段３，４で得られた各データ、すなわち、瞬時流量データと瞬時流量時間微分値データ、および、圧力データと圧力時間微分値データは、特徴抽出手段５に送られる。

特徴抽出手段５では、予め設定された特徴抽出の処理タイミング毎に、取得した瞬時流量データと瞬時流量時間微分値データ、および、圧力データと圧力時間微分値データに基づいて、判定対象となるガス流路を流れるガス流の特徴を抽出する（Ｓ１３０：特徴抽出処理）。

特徴抽出手段５によるこの特徴抽出処理においては、まず、瞬時流量データのノイズが除去され、ノイズ除去後の瞬時流量データから特徴抽出の対象となる流量データが切出される。そして、切出された流量データとそれに対応する瞬時流量時間微分値や圧力値などに基づき、ガス流量の特徴が抽出される。

この場合に抽出される特徴としては、長さ（継続時間）、初期流量、平均値、傾き、標準偏差、などの、データ種別毎の特徴が抽出されると共に、複数のデータ種別の組み合わせの特徴が抽出される。この場合の複数のデータ種別の組み合わせとしては多様の組み合わせが考えられるが、本実施形態では、少なくとも、瞬時流量データと瞬時流量時間微分値の組み合わせの特徴を抽出する。具体的には、瞬時流量データと瞬時流量時間微分値の組み合わせの特徴として、「遷移する領域の並び」が抽出される。この「遷移する領域の並び」は、瞬時流量と瞬時流量時間微分値を平面状に表して領域分割した場合の経時的な遷移を示す領域の並びを意味している。

特徴抽出手段５による特徴抽出処理により得られた、長さ（継続時間）、初期流量、平均値、傾き、標準偏差、遷移する領域の並び、といった複数項目の特徴を示す特徴データは、漏洩検知手段７に送られる。

漏洩検知手段７では、記憶手段６に登録されているガス器具種別あるいはガス漏洩毎の特徴データと、特徴抽出手段５で抽出された新規抽出の特徴データとを比較してガス漏洩の有無を検知する（Ｓ１４０：漏洩検知処理）。なお、漏洩検知処理の詳細については後述する。漏洩検知手段７によるこの漏洩検知処理において、ガス漏洩と判定された場合（Ｓ１４１のＹＥＳ）には、その判定結果は警報手段９に出力される。

また、漏洩検知手段７によりガス漏洩ではないと判定された場合（Ｓ１４１のＮＯ）に、記憶手段６に登録された既存の特徴データ中に新規抽出の特徴データと一致するデータがなければ（Ｓ１４２のＮＯ）、使用中の器具は、既存の特徴データに対応する器具ではない新規のガス器具である。この場合（Ｓ１４２のＮＯ）には、その判定の元となった新規抽出の特徴データは、特徴データ登録手段８に送られる。

一方、漏洩検知手段７によりガス漏洩ではないと判定された場合（Ｓ１４１のＮＯ）に、記憶手段６に登録された既存の特徴データ中に新規抽出の特徴データと一致するデータがあれば（Ｓ１４２のＹＥＳ）、使用中の器具は、既存の特徴データに対応する器具である。この場合（Ｓ１４２のＹＥＳ）には、その既存の特徴データとの一致を示す判定結果が、特徴データ登録手段８に送られる。

漏洩検知手段７によりガス漏洩と判定された場合（Ｓ１４１のＹＥＳ）には、警報手段９では、ガス漏洩を示すその判定結果が、警報メッセージのディスプレイ表示やプリントアウト、あるいは警報音などの、人間系に対して提示・通報できる形で出力される（Ｓ１５０：警報処理）。

特徴データ登録手段８では、漏洩検知手段７から、長さ（継続時間）、初期流量、平均値、傾き、標準偏差、遷移する領域の並び、といった複数項目の特徴を示す新規抽出の特徴データを受け取ると（Ｓ１４２のＮＯ）、この新規抽出の特徴データが、未登録の新規のガス器具種別に対応する新たな特徴データとして記憶手段６に登録される（Ｓ１６０：登録処理）。

なお、特徴データ登録手段８において、既存の特徴データとの一致を示す判定結果を受け取った場合（Ｓ１４２のＹＥＳ）には、その既存の特徴データに、使用頻度を示す指標値が付随的に登録されるか、あるいは登録済の付随的な指標値が更新される（Ｓ１６１：使用頻度登録処理）。

不使用データ削除手段１０では、記録手段６の特徴データが更新された場合あるいは一定周期毎などの予め設定された不使用データ判定タイミング、もしくは、不使用データ判定指令が与えられた場合などに、記憶手段６に登録された特徴データの使用頻度判定が行われ、使用頻度が一定レベル以下の特徴データがあれば、不使用データとして削除される（Ｓ１７０：不使用データ削除処理）。

通信手段１１では、記録手段６の特徴データが更新された場合あるいは一定周期毎などの予め設定された通信タイミング、もしくは、データのダウンロード指令あるいはアップロード指令が与えられた場合などに、記憶手段６に登録された特徴データのダウンロードあるいはアップロードが行われる（Ｓ１８０：通信処理）。このような通信処理を行うことにより、本実施形態のガス漏洩検知装置と、外部の別装置あるいは別システムとの間で、特徴データの相互利用が可能となるなど、実用性を向上できる。

［ガス漏洩検知手順の詳細］
以下には、図２に示したガス漏洩検知手順において使用する特徴データ構成の具体例や、そのような特徴データ構成に対応する特徴抽出処理（Ｓ１３０）と漏洩検知処理（Ｓ１４０）、および不使用データ削除処理（Ｓ１７０）の詳細について順次説明する。

［特徴データ構成の一例］
図３は、本実施形態で使用する特徴データのデータ構成の一例を示す図である。この例において、個々の特徴データは、一つのルールとして取り扱われ、連続するルール番号が順次割り当てられている。そして、各ルール番号に対して、その特徴を示す項目として、長さ区分、初期流量、遷移領域、平均値、などの項目が対応付けられている。

ここで、「長さ区分」は、継続時間の長さの想定範囲を複数に区分した場合の、各区分を示す区分番号である。「遷移領域」は、図４に示すような瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）ＱのＸ−Ｙ平面を領域分割し、分割された各領域をそれぞれ特定する固有の領域番号を付した場合における、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す領域番号である。「初期流量」は、継続時間の始点の流量であり、「平均値」は、継続時間の長さにおける瞬時流量の流量平均である。

さらに、これらの特徴項目に加えて、使用頻度を示す指標値として、最終一致および頻度の項目が設けられている。例えば、「最終一致」としては、漏洩検知処理に新規抽出の特徴データと比較して一致した場合の最後の日時からの経過日数が与えられ、「頻度」としては、過去に一致した回数が与えられる。

［特徴抽出処理の一例］
特徴抽出手段５による特徴抽出処理（図２のＳ１３０）においては、前述したとおり、瞬時流量データと瞬時流量時間微分値の組み合わせの特徴として、「遷移する領域の並び」が抽出される。この「遷移する領域の並び」の抽出手法としては、例えば、図４に示すように、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑ（＝Ｑ［ｔ］−Ｑ［ｔ−１］）をＸ軸とＹ軸に割り当てて経時的な変化を捉え、両データが占有する領域を抽出したり、Ｘ−Ｙ平面上における両データの経時的な遷移を示す領域の並びを抽出する。

この図４に示す例では、Ｘ−Ｙ平面を領域分割し、分割された各領域をそれぞれ特定する固有の領域番号を付した場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を求めることで、「遷移する領域の並び」を示す領域番号を抽出する手法を示している。

図４に示すように、領域分割にあたっては、特に、瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑがゼロに近い部分の領域を瞬時流量Ｑの値によって細かく分割することにより、初期流量あるいは安定燃焼時の流量を詳細に把握することができる。すなわち、初期流量や安定燃焼時の平均流量は、ガス器具種別に応じた特徴があるため、（ｄ／ｄｔ）Ｑがゼロに近い部分のみ、Ｑの値によって細かく分割することにより、それらの特徴を精度よく抽出することができる。

また、ファンヒータなどの比例制御機器の場合は、最大燃焼から安定燃焼になるまでに燃焼量が階段状に制御されているため、そのような比例制御機器についても、図４に示すように、（ｄ／ｄｔ）Ｑがゼロに近い部分のみ、Ｑの値によって細かく分割することにより、その燃焼量の遷移の特徴を精度よく抽出することができる。

図４の例では、瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑがゼロに近い部分の複数の領域に、「４６」〜「５４」といった２桁の連続する領域番号を付し、これらの領域を挟んで、瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑがマイナス側およびプラス側となる領域に、「１４９」〜「１４７」、「１５１」〜「１５３」といった３桁の連続する領域番号を付している。この図４の例において、太い線で示されている「遷移する領域の並び」として、領域番号列を抽出した場合、「５０，１５１，１５２，１５１，５４」となる。

［漏洩検知処理の一例］
漏洩検知手段７による漏洩検知処理（図２のＳ１４０）では、前述したとおり、記憶手段６に登録されているガス器具種別あるいはガス漏洩毎の特徴データと、特徴抽出手段５で抽出されたガス流の特徴とが比較され、ガス漏洩の有無が検知される。図５は、漏洩検知手段７による漏洩検知処理（Ｓ１４０）の一例を示すフローチャートである。

この図５に示すように、漏洩検知手段７において、特徴抽出手段５で抽出された新たな特徴を示す特徴データを受け取った場合（Ｓ１４０１のＹＥＳ）には、まず、記憶手段６に登録されている既存の特徴データの中から、その新規抽出の特徴データと一致する特徴データの有無が検索される（Ｓ１４０２）。

既存の特徴データ中に、新規抽出の特徴データと一致する特徴データがない場合（Ｓ１４０２のＮＯ）は、少なくとも、既存の特徴データに対応するガス器具の使用中ではないことになるが、この場合には、さらに、その新規抽出の特徴データ中の瞬時流量時間微分値が一定値以上あるいは一定割合以上であるか否か、すなわち、流量変化が一定レベル以上であるか否かが判定される（Ｓ１４０３）。なお、本明細書中において、「一定値」、「しきい値」、「一定割合」は、範囲限定あるいは比較判定用として予め設定される各種の境界値あるいは基準値を意味している。

新規抽出の特徴データ中の瞬時流量時間微分値が一定値以上あるいは一定割合以上でない場合、すなわち、瞬時流量時間微分値が一定値以下かつ一定割合以下であり、流量変化が一定レベル以下である場合（Ｓ１４０３のＮＯ）は、さらに、その新規抽出の特徴データ中の瞬時流量の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上であるか否か、すなわち、流量のばらつきが一定レベル以上であるか否かが判定される（Ｓ１４０４）。

新規抽出の特徴データ中の瞬時流量の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上でない場合、すなわち、瞬時流量の標準偏差が一定値以下かつ一定割合以下であり、流量のばらつきが一定レベル以下である場合（Ｓ１４０４のＮＯ）には、さらに、その新規抽出の特徴データ中の瞬時流量と圧力の平方根の比の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上であるか否かが判定される（Ｓ１４０５）。すなわち、流量と圧力の平方根の比を求めると、この値は、ガス器具のガス噴出ノズル部分の開口量に相当するため、流量と圧力の平方根の比の標準偏差を求めることで、ノズルのばらつきが一定レベル以上であるか否かを判定することができる。

そして、新規抽出の特徴データ中の瞬時流量と圧力の平方根の比の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上でない場合、すなわち、瞬時流量と圧力の平方根の比の標準偏差が一定値以下かつ一定割合以下であり、ノズルのばらつきが一定レベル以下である場合（Ｓ１４０５のＮＯ）には、ガス漏洩と判定され、この判定結果が警報手段９に出力される（Ｓ１４０６）。

また、既存の特徴データ中に、新規抽出の特徴データと一致する特徴データがある場合（Ｓ１４２のＹＥＳ）には、その特徴データに対応するガス器具の使用中であり、ガス漏洩ではないため、ガス漏洩なし、あるいは、器具使用中と判定される（Ｓ１４０７）。

一方、新規抽出の特徴データ中の瞬時流量時間微分値が一定値以上あるいは一定割合以上（Ｓ１４０３のＹＥＳ）、瞬時流量の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上（Ｓ１４０４のＹＥＳ）、または、瞬時流量と圧力の平方根の比の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上（Ｓ１４０５のＹＥＳ）のいずれかであれば、ガス漏れではなく、既存の特徴データに対応しない新規のガス器具の使用中であるため、ガス漏洩なし、あるいは、器具使用中と判定される（Ｓ１４０８）。この場合、新規抽出の特徴データは、特徴データ登録手段８に送られ、新規器具の特徴データとして登録される（Ｓ１４０９）。

以上のような漏洩検知処理によれば、新規抽出の特徴データが、記憶手段６に登録された既存の特徴データと一致しない場合に、流量変化、流量のばらつき、ノズルのばらつきがいずれも一定レベル以下である場合にのみ、ガス漏洩であると判定するため、ガス漏洩の有無を精度よく判定可能である。

［不使用データ削除処理の一例］
不使用データ削除手段１０による不使用データ削除処理（図２のＳ１７０）では、前述したとおり、記憶手段６に登録された特徴データの中から、使用頻度が一定レベル以下の特徴データが不使用データとして削除される。

図３に示した特徴データ構成を用いた場合には、特徴データの「最終一致」として与えられた「最後に一致した日時からの経過日数」が一定値以上となった場合、または、「頻度」として与えられた「過去に一致した回数」が一定値以上となった場合に、その特徴データが不使用データとして削除される。変形例として、両方の指標値が一定値以上となった場合に、特徴データを不使用データとして削除してもよい。

このような不使用データ削除処理を行うことにより、使用頻度が一定レベル以下の特徴データを機械的に削除できることから、不要な特徴データが必要以上に登録、蓄積されることを防止できるため、不要な特徴データの蓄積による記憶手段の容量不足や、特徴データの増大に起因する漏洩検知処理での特徴データの検索速度の低下を防止できる。さらに、応用例として、ガス漏洩検知装置の運用開始前の初期段階で予め用意された特徴データについては、基本データとして削除せず、運用開始後に新規に登録された特徴データのみを削除対象とするなどの運用も可能である。

［実施形態の効果］
以上のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
まず、前述したように、本発明は、流量が発生して流量ゼロに戻る流量パターンが、ガス漏洩ではなく、器具の使用中であることを前提として、このような流量パターンを新たに抽出した場合に、それを特徴データとして登録し、以降のガス漏洩検知に利用するものであり、例えば、図６に示すような流量パターンが登録され、利用される。したがって、漏洩検知処理においては、抽出された流量パターンがガス漏洩であるか、あるいは、登録されていない器具の使用中であるかを精度よく検知することが重要である。

これに対して、本実施形態においては、まず、新たに抽出された流量パターンの特徴が、登録された特徴データの流量パターンと一致すれば、その特徴データに対応する器具の使用中であり、一致しなければ、ガス漏洩あるいは新規の器具の使用中であると判定できる。また、一致しない場合には、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせや、流量と圧力の平方根の比に基づいて、流量変化やノズル変化があるか否かを判別することにより、ガス漏洩であるか、あるいは、登録されていない器具の使用中であるかを短時間で精度よく検知することができる。

そして、流量変化やノズル変化があれば、何らかの流量制御を行っている器具であるため、その流量パターンの特徴を、新たな器具の特徴データとして登録することで、以降のガス漏洩検知判定に利用することができる。また、流量変化やノズル変化がない場合には、ガス漏洩である可能性が高いため、警報を発することで、ガス漏洩への迅速な対応が可能となる。

特に、本実施形態においては、流量と平方根の比を求めて、漏洩検知を行っているため、ガバナの有無を精度よく判定できる。前述したように、流量と圧力の平方根の比は、ガス器具のガス噴出ノズル部分の開口量に相当するため、圧力変動に対して流量が一定になるようにガス噴出ノズル開口量を変化させている場合はガバナ有、ガス噴出ノズル開口量が一定で流量が変化している場合はガバナなしと判定できる。

ガバナなしの場合は、コンロなどのガバナのないガス器具あるいはガス漏洩であり、ガバナ有の場合は、ファンヒータなどのガバナ付きのガス器具であるため、保安機能で特に遮断が要求されるガス漏洩やコンロを、不都合な遮断の防止が要求されるファンヒータなどの器具と的確に判別できる。これにより、ファンヒータなどのガバナ付きのガス器具における長時間利用時の誤遮断を防止することができる。

また、流量と圧力の平方根の比あるいはその代用値から、ガス器具の起動時点および終了時点を判定できるため、ガス漏洩の場合とガバナのないガス器具の連続使用との判別についても効率よく高精度に行うことが可能となる。これに関連して、ガス器具の連続使用時間の計測も可能であるため、ガス器具の長時間使用に対する適切な警告を行うなどの運用が可能となる。

なお、ガスの圧力変化が比較的小さい場合には、圧力の平方根の代用値として、平方根なしの圧力を使用し、流量と圧力の比を求めるだけでも、誤差が少ないガバナ有無判定を行うことができる。このように、流量と圧力の比を求めてガバナ有無判定を行う場合は、流量と圧力の平方根の比を求める場合に比べて計算量を低減できるため、効率を向上できる。その一方で、ガスの圧力変化が比較的大きい場合には、流量と圧力の平方根の比を求めた方が、精度を向上できる。

したがって、本実施形態によれば、需要家宅で新たに設置された器具の使用時であってもガス漏洩の誤検知を防止可能であり、短時間で効率よく高精度にガス漏洩を検知可能な、ガス漏洩検知装置とその方法を提供することができる。また、使用中のガバナの有無の判別を効率よく高精度に実行可能であり、かつ、ガス漏洩の場合とガバナのないガス器具の連続使用との判別についても効率よく高精度に実行可能である。

［他の実施形態］
なお、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で、他にも多種多様な変形例が可能である。まず、実施形態に示した装置の構成は、一例にすぎず、具体的な装置構成や各手段の構成は自由に選択可能であり、それに応じて、具体的な処理手順や各処理の詳細も自由に選択可能である。

例えば、前記の実施形態では、圧力を計測して、流量と圧力の平方根の比を求めることで、ノズル変化の有無を判定できるようにしたが、変形例として、圧力を計測せずに、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせの特徴を求めて流量変化の有無を判定するだけでも、本発明の効果は得られるものである。この場合には、漏洩検知処理において、圧力関連のデータ比較・判定は省略されることになる。

これに関連して、漏洩検知処理において、新規抽出の特徴データと登録された特徴データとの比較以外の具体的な処理は適宜変更可能である。例えば、漏洩検知処理において、抽出されたガス流の特徴が登録された特徴データのいずれにも一致しない場合、一定時間後にガス漏洩と判定することも可能であり、この場合にも、本発明の効果は得られるものである。

また、前記実施形態では、ガス漏洩検知装置の運用開始前の初期段階で予め用意された特徴データが記憶手段に登録されている場合について説明したが、本発明は、初期段階で特徴データが用意されていない場合にも適用可能である。この場合には、例えば、初期段階で一定のデータ蓄積期間（例えば、１０日間）を設定し、この一定期間に特徴抽出、特徴データ登録を行ってある程度の特徴データを蓄積した上で、ガス漏洩検知判定を開始するなどの運用が考えられる。

本発明を適用した一つの実施形態に係るガス漏洩検知装置の構成を示す機能ブロック図。 実施形態のガス漏洩検知装置によるガス漏洩検知手順の一例を示すフローチャート。 実施形態で使用する特徴データのデータ構成の一例を示す図。 実施形態の特徴抽出処理において、流量の変化部分の「遷移する領域の並び」を抽出する手法の一例を示す図。 実施形態の漏洩検知処理の一例を示すフローチャート。 実施形態のガス漏洩検知手順による流量パターンの抽出、登録の一例を示す図。 従来の安全継続使用時間オーバ時の判定に使用される制限時間設定値を示す図。

符号の説明

１…流量計測手段
２…圧力計測手段
３…瞬時流量時間微分演算手段
４…圧力時間微分演算手段
５…特徴抽出手段
６…記憶手段
７…漏洩検知手段
８…特徴データ登録手段
９…警報手段
１０…不使用データ削除手段
１１…通信手段

Claims (13)

1. ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段により計測された瞬時流量の時間微分値を演算する瞬時流量時間微分演算手段と、
   前記流量計測手段により計測された瞬時流量と、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値とに基づき、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせを含むガス流の特徴を抽出する特徴抽出手段と、
   ガス器具種別またはガス漏洩毎に異なるガス流の特徴を示す特徴データを登録する記憶手段と、
   前記流量計測手段により流量の発生が計測された後、流量がゼロとなった流量パターンにおいて前記特徴抽出手段により抽出された特徴を示す特徴データを前記記憶手段に登録する特徴データ登録手段と、
   前記記憶手段に登録された特徴データと、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴とを比較してガス漏洩の有無を検知する漏洩検知を行い、判定結果を出力する漏洩検知手段を備え、
   前記特徴データ登録手段は、前記漏洩検知手段によりガス漏洩なしと判定された場合に、その判定の元となったガス流の特徴を新たな特徴データとして前記記憶手段に登録するように構成されている
   ことを特徴とするガス漏洩検知装置。
2. 前記特徴抽出手段は、前記流量計測手段により計測された瞬時流量と前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値を平面状に表して領域分割し、この分割された領域内を時系列に従って移動する瞬時流量と瞬時流量時間微分値の遷移を抽出するように構成され、
   前記特徴データ登録手段は、ガス器具種別毎の瞬時流量と瞬時流量時間微分値の時系列での遷移を含む特徴データを前記記憶手段に登録するように構成され、
   前記漏洩検知手段は、前記特徴抽出手段により抽出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の時系列での遷移と、前記記憶手段に登録されたガス器具種別毎の特徴データ中の時系列での遷移とを比較して、ガス器具種別を判定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
3. 前記特徴抽出手段は、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値が一定値以下かつ一定割合以下の場合に、瞬時流量の平均流量と標準偏差を抽出するように構成され、
   前記特徴データ登録手段は、ガス器具種別毎の瞬時流量の平均流量と標準偏差を含む特徴データを前記記憶手段に登録するように構成され、
   前記漏洩検知手段は、前記特徴抽出手段により抽出された瞬時流量の平均流量および標準偏差と、前記記憶手段に登録されたガス器具種別毎の特徴データ中の瞬時流量の平均流量および標準偏差とを比較して、ガス器具種別を判定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
4. 前記漏洩検知手段は、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値が一定値以上あるいは一定割合以上の場合に、ガス漏洩なし、あるいは、器具使用中と判定し、出力するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
5. 前記漏洩検知手段は、前記流量計測手段により計測された瞬時流量の標準偏差が一定値以上あるいは一定割合以上の場合に、ガス漏洩なし、あるいは、器具使用中と判定し、出力するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
6. 前記漏洩検知手段は、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴が前記記憶手段に登録された特徴データのいずれにも一致しない場合、一定時間後にガス漏洩と判定し、出力するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
7. 前記漏洩検知手段は、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値が一定値以下かつ一定割合以下で、前記流量計測手段により計測された瞬時流量の標準偏差が一定値以下かつ一定割合以下で、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴が前記記憶手段に登録された特徴データのいずれにも一致しない場合、ガス漏洩と判定し、出力するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
8. 前記ガス流路内を流れるガスの圧力を計測する圧力計測手段を備え、
   前記特徴抽出手段は、前記流量計測手段により計測された瞬時流量と、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値と、前記圧力計測手段により計測された圧力とに基づき、流量と圧力の関係を含むガス流の特徴を抽出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
9. 前記圧力計測手段により計測された圧力の時間微分値を演算する圧力時間微分演算手段を備え、
   前記特徴抽出手段は、前記流量計測手段により計測された瞬時流量と、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値と、前記圧力時間微分演算手段により計測された圧力の時間微分値とに基づき、流量と圧力の関係を含むガス流の特徴を抽出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載のガス漏洩検知装置。
10. 前記漏洩検知手段は、前記瞬時流量時間微分演算手段により演算された瞬時流量の時間微分値が一定値以下かつ一定割合以下で、前記流量計測手段により計測された瞬時流量の標準偏差が一定値以下かつ一定割合以下で、前記流量計測手段により計測された瞬時流量と前記圧力計測手段により計測された圧力の平方根の比の標準偏差あるいは瞬時流量と圧力の比の標準偏差が一定値以下かつ一定割合以下で、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴が前記記憶手段に登録された特徴データのいずれにも一致しない場合、ガス漏洩と判定し、出力するように構成されている
    ことを特徴とする請求項８に記載のガス漏洩検知装置。
11. 前記記憶手段に登録された特徴データの中から、使用頻度が一定レベル以下の特徴データを不使用データとして削除する不使用データ削除手段を備え、
    前記特徴データ登録手段は、ガス器具種別毎の特徴データに、使用頻度を示す指標として、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴に対する前記漏洩検知手段による比較時に、一致した回数または一致した最後の日時を付随させて前記記憶手段に登録するように構成され、
    前記不使用データ削除手段は、前記記憶手段に登録された特徴データのうち、特徴データに付随する一致した回数または一致した最後の日時に基づき、一致した最後の日時から経過した期間が一定期間以上である場合、あるいは、一致した回数が一定値以下である場合に、その特徴データを不使用データとして削除するように構成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
12. 前記記憶手段に登録された特徴データをダウンロードあるいはアップロードする通信手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。
13. ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測する流量計測ステップと、
    前記流量計測ステップにより計測された瞬時流量の時間微分値を演算する瞬時流量時間微分演算ステップと、
    前記流量計測ステップにより計測された瞬時流量と、前記瞬時流量時間微分演算ステップにより演算された瞬時流量の時間微分値とに基づき、瞬時流量と瞬時流量時間微分値の組み合わせを含むガス流の特徴を抽出する特徴抽出ステップと、
    前記流量計測ステップにより流量の発生が計測された後、流量がゼロとなった流量パターンにおいて前記特徴抽出ステップにより抽出された特徴を示す特徴データを記憶手段に登録する特徴データ登録ステップと、
    前記記憶手段に登録された特徴データと、前記特徴抽出ステップにより抽出されたガス流の特徴とを比較してガス漏洩の有無を検知する漏洩検知を行い、判定結果を出力する漏洩検知ステップを有し、
    前記特徴データ登録ステップにおいては、前記漏洩検知ステップによりガス漏洩なしと判定された場合に、その判定の元となったガス流の特徴を新たな特徴データとして前記記憶手段に登録する
    ことを特徴とするガス漏洩検知方法。

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