JP2010181199A - 判断装置及び判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より短時間でガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断することが可能な判断装置及び判断方法を提供する。
【解決手段】ガスメータ４０は、解析部４３ａと判断部４３ｂとを備えている。解析部４３ａは圧力センサ４２からの電気信号を入力して得られる圧力波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する。判断部４３ｂは、算出されたスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断して、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、電子制御機能付きガス器具１０の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、判断装置及び判断方法に関する。

従来、使用中のガス器具にガバナが設けられているかを判断するガス器具判別装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２６５５１３号公報

しかし、従来のガス器具判別装置は、流量を絞った状態と全開状態とにおける流量変化の差に基づいてガバナが設けられていることを判断しており、流量変化を起こさせるためにある程度の時間を要し、短時間でガバナ付きガス器具の使用を判断することができない。なお、この問題は、ガバナ付きガス器具の使用を判断する場合に限らず、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れを判断する場合にも同様に生じるものである。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、より短時間でガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断することが可能な判断装置及び判断方法を提供することにある。

本発明の判断装置は、流路内のガス圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた電気信号を出力する流量センサの少なくとも一方からの電気信号を入力して演算する演算手段を備え、演算手段は、電気信号の入力によって得られる波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析手段と、解析手段により算出されたスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断して、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。

この判断装置によれば、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出したスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断して、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する。ここで、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れに関しては、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。しかも、この特徴は圧力や流量の変化発生時点から数秒以内であらわれるものである。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断することで、周波数帯毎の特徴を明確にし、より短時間でガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断することができる。なお、ここでいう電子制御機能とは、ＰＩＤなどの自動制御によりガス量を細かく調整することでガス燃焼量を制御する機能をいう。

また、本発明の判断装置において、流路内のガス流量が特定値以内の範囲で安定している状態から特定値を超える流量変化を検出する流量変化検出手段を備え、解析手段は、流量変化検出手段が検出した流量変化の検出時点以降の特定時間の間のみの電気信号の波形を解析することが好ましい。

この判断装置によれば、流量変化の検出時点以降の特定時間の間のみの電気信号の波形を解析する。ここで、ガバナ付きガス器具の使用等に関しては、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれ、しかも、この特徴は、流量変化の検出時点以降から数秒以内であらわれるものである。よって、流量変化の検出時点以降の特定時間の間のみの電気信号の波形を解析するのみで、ガバナ付きガス器具の使用等を判断できるため、不要な時間帯におけるデータを解析することなく、演算量を減らして消費電力を低減することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分に基づいて、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用、のどちらであるかを判断することが好ましい。

この判断装置によれば、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分に基づいて、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用、のどちらであるかを判断する。ここで、ガバナ付きガス器具の使用時には、比較的高い周波数成分が多く含まれる傾向にあり、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用時には比較的高い周波数成分が多く含まれない傾向にある。よって、第１所定値以上の周波数成分に着目すれば、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用であるか、若しくはガバナ付きガス器具の使用であるか、を判断することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でない場合のみに、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用のどちらかであると判断することが好ましい。

この判断装置によれば、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でない場合のみに、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用のどちらかであると判断する。ここで、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が小さいということはガバナ付きガス器具の使用であることはあり得ず、ガス漏れ又はガバナ無しガス器具の使用と断定することができる。よって、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用のどちらかであると判断することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値未満の周波数成分に基づいて、ガス漏れかガバナ無しガス器具の使用かのどちらであるかを判断することが好ましい。

この判断装置によれば、スペクトルデータのうち第１所定値未満の周波数成分に基づいて、ガス漏れかガバナ無しガス器具の使用かのどちらであるかを判断する。ここで、ガバナ無しガス器具の使用時とガス漏れ時とでは、ガバナ無しガス器具の使用時の方が高い周波数成分が多く含まれる傾向にある。よって、例えば第１所定値未満の周波数成分から、どのような周波数成分が多く含まれているかを判断することで、ガス漏れかガバナ無しガス器具の使用かのどちらであるかを判断することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、流路内のガス流量が所定量以上であると判断した場合、ガス漏れと判断することが好ましい。

これらの判断装置によれば、流路内のガス流量が所定量以上であると判断した場合、ガス漏れと判断する。すなわち、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でなく、ガバナ付きガス器具の使用であることがあり得ない状況下において、流路内のガス流量が所定量以上となった場合、すなわち流量がある程度大きい場合には、もはやガス漏れでしかあり得なくなる。従って、上記の如く判断することにより、精度良くガス漏れを判断することができる。特に、上記の如く判断することにより、大きな流量のガス漏れを、小さな流量のガス漏れよりも素早く判断することができる。つまり、流量が大きいガス漏れは危険度が高く、いち早くガス漏れを判断することで、素早く保安処理を実行することが可能となり、安全性の向上に寄与することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上である場合、ガバナ付きガス器具の使用であると判断することが好ましい。

この判断装置によれば、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上である場合、ガバナ付きガス器具の使用であると判断する。ここで、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が大きいということは、ガス漏れ又はガバナ無しガス器具の使用であることはあり得ず、ガバナ付きガス器具の使用であると断定することができる。よって、ガバナ付きガス器具の使用を判断することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、スペクトルデータのうち第２所定値以上の周波数成分に基づいて、電子制御機能を有するガス器具の使用であるか否かを判断することが好ましい。

この判断装置によれば、第２所定値以上の周波数成分に基づいて、電子制御機能を有するガス器具の使用であるか否かを判断する。ここで、電子制御機能とは、ＰＩＤなどの自動制御によりガス量を細かく調整することでガス燃焼量を制御する機能をいう。このため、電子制御機能を有するガス器具の使用においては、比較的高い周波数が圧力波形や流量波形に重畳して、波形には高い周波数の振幅信号が重畳計測される。よって、第２所定値以上の周波数の信号に基づいてガバナ付きガス器具のうち、電子制御機能を有するガス器具の使用であるか否かを判断することができる。

また、本発明の判断装置において、判断手段は、スペクトルデータのうち第２所定値以上の周波数成分の振幅値が第２所定振幅値以上である場合に、電子制御機能を有するガス器具の使用であると判断することが好ましい。

この判断装置によれば、第２所定値以上の周波数成分の振幅値が第２所定振幅値以上である場合に、電子制御機能を有するガス器具の使用であると判断する。ここで、電子制御機能を有するガス器具では、５０Ｈｚ以上の比較的高い周波数帯において振幅値が大きくなる傾向にある。このため、第２所定値以上の周波数の信号の振幅値が第２所定振幅値以上である場合に、電子制御機能を有するガス器具の使用であると判断することができる。

また、本発明の判断装置において、解析手段は、異なる計測間隔で計測した電気信号からなる複数の波形を解析して１又は複数のスペクトルデータを算出することが好ましい。

この判断装置によれば、異なる計測間隔で計測した電気信号からなる複数の波形を解析して１又は複数のスペクトルデータを算出する。ここで、電気信号の計測間隔は異なっており、短い計測間隔によって得られた波形を解析して得られたスペクトルデータは、長い計測間隔によって得られた波形を解析して得られるスペクトルデータよりも基本的に高い周波数成分を示すものとなる。一方、長い計測間隔によって得られた波形を解析して得られたスペクトルデータは、短い計測間隔によって得られた波形を解析して得られるスペクトルデータよりも基本的に低い周波数を示すものとなる。このように、計測間隔を異ならせることで、得られたスペクトルデータが示す周波数成分は異なることとなる。そして、例えばガバナ付きガス器具の使用時には波形に比較的高い周波数成分を含み、ガス漏れ時には比較的低い周波数成分を含むことから、計測間隔の異なる複数の波形を解析することで、判断対象に応じたスペクトルデータを得ることができる。

また、本発明の判断装置において、解析手段は、複数の波形のうち少なくとも２つの波形において、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータから規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析するにあたり、規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを算出せず、判断手段は、規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除、又は規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを算出しないで得られたスペクトルデータに基づいて判断を実行することが好ましい。

この判断装置によれば、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータから規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析するにあたり、規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを算出しない。ここで、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータは、計測間隔が長い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータと一部周波数帯が重複することがあり、このような場合に、削除又は算出しないことで、より一層判断対象に応じたスペクトルデータを得ることができる。

また、本発明の判断装置において、解析手段は、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用、のどちらであるかを判断するにあたり、規定値として第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しないことが好ましい。

この判断装置によれば、第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しない。ここで、ガバナ付きガス器具の使用時には、比較的高い周波数成分が多く含まれる傾向にあり、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用時には比較的高い周波数成分が多く含まれない傾向にある。よって、第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しないことで、例えばガバナ付きガス器具の使用時に含まれる周波数成分のみを残すことが可能となり、不要な周波数成分を取り除いたうえで、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用、のどちらであるかを判断することができる。

また、本発明の判断装置において、解析手段は、電子制御機能を有するガス器具の使用であるか否かを判断するにあたり、規定値として第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しないことが好ましい。

これらの判断装置によれば、第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しない。ここで、比較的高い周波数が圧力波形や流量波形に重畳して、波形には高い周波数の振幅信号が重畳計測される。よって、第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しないことで、例えば電子制御機能を有するガス器具の使用時に含まれる周波数成分のみを残すことが可能となり、不要な周波数成分を取り除いたうえで、電子制御機能を有するガス器具の使用を判断することができる。

また、本発明の判断装置において、複数の波形のうち少なくとも２つの波形において、計測間隔が長い方の電気信号からなる波形の少なくとも一部は、計測間隔が短い方の電気信号の一部を用いて構成されていることが好ましい。

この判断装置によれば、計測間隔が長い方の電気信号からなる波形の少なくとも一部は、計測間隔が短い方の電気信号の一部を用いて構成されている。ここで、長い方の計測間隔は短い方の計測間隔と重なる場合があり、短い計測間隔で計測した電気信号の一部を長い方の計測間隔により得られる波形のデータとして用いることができる。これにより、長い計測間隔で計測する際に、短い計測間隔のデータを利用して計測回数を減じすることができ、消費電力を抑えることができる。

また、本発明の判断方法は、流路内のガス圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた電気信号を出力する流量センサの少なくとも一方からの電気信号を入力して演算する演算工程を有し、演算工程は、電気信号の入力によって得られた波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析工程と、解析工程において算出されたスペクトルデータを所定の周波数帯毎に分解して、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する判断工程と、を有することを特徴とする。

この判断方法によれば、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出したスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断して、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する。ここで、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れに関しては、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。しかも、この特徴は圧力や流量の変化発生時点から数秒以内であらわれるものである。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断することで、周波数帯毎の特徴を明確にし、より短時間でガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断することができる。なお、ここでいう電子制御機能とは、ＰＩＤなどの自動制御によりガス量を細かく調整することでガス燃焼量を制御する機能をいう。

本発明によれば、より短時間でガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断することが可能な判断装置及び判断方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る判断装置を含むガス供給システムの構成図である。 図１に示したガバナの一例を示す側方断面図である。 ガス漏れが発生したときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフである。 ガバナ無しガス器具が使用されたときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフである。 ガバナ付きガス器具が使用されたときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフであって、電子制御機能を有さないガス器具使用時のグラフである。 ガバナ付きガス器具が使用されたときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフであって、電子制御機能を有するガス器具使用時の第１のグラフである。 ガバナ付きガス器具が使用されたときの圧力波形をフーリエ変換して得られるスペクトルデータを示すグラフであって、電子制御機能を有するガス器具使用時の第２のグラフである。 ガバナ無しガス器具での燃料ガスの供給の様子を示す概略図である。 本実施形態に係るガスメータの判断方法を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るガスメータの判断方法を示す第１のフローチャートである。 第２実施形態に係るガスメータの判断方法を示す第２のフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る判断装置を含むガス供給システムの構成図である。ガス供給システム１は、ガスストーブ、ファンヒータ、給湯器及びテーブルコンロなどの各ガス器具１０に燃料ガスを供給するものであって、複数のガス器具１０と、ガス供給元の調整器２０と、配管３１，３２と、ガスメータ（判断装置）４０とを備えている。なお、図１に示す例では、ガスメータ４０を判断装置の一例として挙げるが、判断装置はガスメータ４０に限るものではない。

調整器２０は上流からの燃料ガスを所定圧力に調整して第１配管３１に流すものである。この調整器２０は、例えば燃料ガスを２．９ｋＰａ程度の圧力に調整して第１配管３１に流す構成となっている。第１配管３１は、調整器２０とガスメータ４０とを接続するものである。第２配管３２はガスメータ４０とガス器具１０とを接続する配管である。ガスメータ４０は、燃料ガスの流量を測定して積算流量を表示するものである。このようなガス供給システム１では、ガスメータ４０内に第１配管３１及び第２配管３２とつながる流路が形成されており、調整器２０を通じて流れてきた燃料ガスは第１配管３１からガスメータ４０、及び第２配管３２を通じてガス器具１０に到達し、ガス器具１０において燃焼されることとなる。

また、ガス器具１０は、概略的に、遮断弁１２、ガバナ１３、及びバーナー１４を備えている。遮断弁１２は、ガス器具１０に設けられた弁である。ガバナ１３は、ガバナ内弁１３ａを有し、ガス器具１０のバーナー１４に供給するガスの圧力をガバナ内弁１３ａの開度によって調整するものである。圧力調整された燃料ガスはガバナ１３の先端のノズル１３ｂを通じてバーナー１４に至り、燃焼することとなる。なお、ガス器具１０は、全てがガバナ１３を有しているわけでなく、ガスコンロなどのようにガバナ１３を有さないものもある。

図２は、図１に示したガバナ１３の一例を示す側方断面図である。なお、図２では、ガバナ１３の一例を示すに過ぎず、ガバナ１３の構成は図２に示すものに限られない。また、図２に示すガバナ１３については図１に示したノズル１３ｂを省略して図示する。

図２に示すようにガバナ１３は、外壁１３ｃとガバナキャップ１３ｄとによって形成される内部空間の一部をガス流路として用いるものである。このようなガバナ１３は、ガバナ内弁１３ａに加えて、内部空間に、ダイヤフラム１３ｅ、調整スプリング１３ｆ、及び調整ネジ１３ｇを備えている。

ダイヤフラム１３ｅは、ガバナ１３の内部空間を仕切る膜状の部材である。このダイヤフラム１３ｅには、一方側（流路側）にガバナ内弁１３ａが取り付けられている。また、ダイヤフラム１３ｅの他方側（流路として機能しない側）に調整スプリング１３ｆが取り付けられている。調整スプリング１３ｆは、一端にダイヤフラム１３ｅが取り付けられ、他端に調整ネジ１３ｇが取り付けられている。調整ネジ１３ｇは、ねじ切り溝が形成されたガバナ１３の内壁に固定される構造となっており、ねじ切り溝との固定位置を変化させることで調整スプリング１３ｆの圧縮率を変更可能となっている。また、調整ネジ１３ｇは外部にむき出しとなっておらず、ガバナキャップ１３ｄによって覆われた構造となっている。

また、ガバナ１３の外壁１３ｃには、ダイヤフラム１３ｅの他方側に通じる空気孔１３ｈが形成されている。このため、ダイヤフラム１３ｅの他方側は空気圧となっている。さらに、図２に示す例においてガバナ内弁１３ａは半球形状となっており、上下動によって通過口１３ｉの開口割合を制御可能となっている。

このようなガバナ１３では、ガス入側のガス圧が高くなると、ダイヤフラム１３ｅが上へ押し上げられ、同時にダイヤフラム１３ｅに取り付けられているガバナ内弁１３ａも上に引き上げられる。これにより、通過口１３ｉの開口割合が小さくなって、ガス流量が減少する。一方、ガス入側のガス圧が低くなると、ダイヤフラム１３ｅが下がり、同時にダイヤフラム１３ｅに取り付けられているガバナ内弁１３ａも下がる。これにより、通過口１３ｉの開口割合が大きくなって、ガス流量が増大する。このように、ガバナ１３は上流側の圧力の変動に対して下流側の流量を一定に保つことで、下流側の圧力を調整することとなる。

再度図１を参照する。図１に示すガスメータ４０は、流路内のガス流量が増加した場合、又は流路内のガス圧力が減少した場合に、その流量や圧力の変化に基づいて、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、電子制御機能付きガス器具１０の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断するものである。ここで、電子制御機能とは、ＰＩＤなどの自動制御によりガス量を細かく調整することでガス燃焼量を制御する機能をいう。このようなガスメータ４０は、流量センサ４１と、圧力センサ４２と、マイコン（演算手段）４３とから構成されている。

流量センサ４１は、ガスメータ４０内の流路に設置され、流路内のガス流量を検出するためのものである。本実施形態に係るガスメータ４０が超音波式のガスメータである場合、流量センサ４１は、流路内に一定距離だけ離れて配置された例えば圧電式振動子からなる２つの音響トランスジューサによって構成される。また、本実施形態に係るガスメータ４０がフローセンサなどの熱式センサを搭載したガスメータである場合、温度分布をつくり出すヒータと、その温度分布に応じた信号を発生させるサーモパイル等によって構成される。

圧力センサ４２は、ガスメータ４０内の流路内に存在するガスのガス圧を検出するためのものである。なお、圧力センサ４２は、ガスメータ４０内の流路に限らず、可能であればガスメータ４０の外部に存在する第１配管３１内や第２配管３２内に設置されていてもよい。同様に、流量センサ４１についても設置箇所については変更可能である。

なお、本実施形態では、図１において流量センサ４１及び圧力センサ４２からの信号が直接マイコン４３に入力されているが、場合によっては増幅器等の他の要素が両者間に追加されていてもよい。

マイコン４３は、ガスメータ４０の全体を制御するものであり、流量の積算制御、表示制御、遮断弁の遮断制御等を行うものである。また、本実施形態においてマイコン４３は、解析部（解析手段）４３ａと、判断部（判断手段）４３ｂと、流量変化検出部（流量変化検出手段）４３ｃを有している。

解析部４３ａは、圧力センサ４２からの電気信号を入力して得られる圧力波形をフーリエ変換して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出するものである。判断部４３ｂは、解析部４３ａにより算出されたスペクトルデータを所定の周波数帯に分解して、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、電子制御機能付きガス器具１０の使用、及びガス漏れを判断するものである。流量変化検出部４３ｃは、流路内のガス流量が特定値以内の範囲で安定している状態から特定値を超える流量変化を検出するものである。

次に、判断部４３ｂによるガバナ付きガス器具１０の使用等の判断原理について説明する。図３は、ガス漏れが発生したときの圧力波形をフーリエ変換した結果を示すグラフであり、図４は、ガバナ無しガス器具１０が使用されたときの圧力波形をフーリエ変換した結果を示すグラフであり、図５〜図７は、ガバナ付きガス器具１０が使用されたときの圧力波形をフーリエ変換した結果を示すグラフである。なお、図３〜図７において縦軸は振幅を示し、横軸は周波数を示している。また、フーリエ変換した圧力波形は、圧力の変動が発生してから約０．３秒〜１秒経過するまでの時間帯において、１ミリ秒の間隔で計測した圧力データからなっている。

図３に示すように、ガス漏れが発生した場合、得られる圧力波形には、２０Ｈｚ以上の周波数成分が殆ど含まれていない。また、図４に示すように、ガバナ無しガス器具１０が使用された場合、得られる圧力波形には、２０Ｈｚ以上の周波数成分が殆ど含まれていないが、約１０Ｈｚ付近の周波数成分が多く含まれる傾向がある。また、図５〜図７に示すように、ガバナ付きガス器具１０が使用された場合、得られる圧力波形には、２０Ｈｚ以上の周波数成分が多く含まれる傾向がある。

従って、得られた圧力波形の周波数を分析すれば、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、及びガス漏れを判断することができる。なお、図３〜図７において６０Ｈｚ付近に存在するピークは、商用電源によるノイズである。

なお、上記のような特徴が発生する理由は以下の通りである。まず、ガバナ付きガス器具１０が使用された場合に、圧力波形に高い周波数成分が含まれる理由は、ガバナ１３内に調整スプリング１３ｆが設けられているからである。すなわち、ガバナ付きガス器具１０の使用が開始されると、調整スプリング１３ｆが振動すると共に、ガバナ内弁１３ａについても振動し、通過口１３ｉの開口割合についても小刻みに大きくなったり小さくなったりと変化するからである。このように、調整スプリング１３ｆが小刻みに振動することから、圧力波形は比較的高い周波数成分を多く含むこととなる。

なお、圧力Ｐは、

なる演算式で表すことができる。ここで、Ｃは振幅を示し、ｋは摩擦力（減衰定数）を示し、ωは復元力を示し、αは初期位相を示している。この式は多くの周波数ｆ_ｉ＝ω_ｉ／２πの振動の重ね合わせであることを示している。

また、ガバナ無しガス器具１０が使用された場合に、圧力波形に中程度の周波数成分が含まれる理由は、以下の通りである。図８は、ガバナ無しガス器具１０での燃料ガスの供給の様子を示す概略図である。図８に示すように、ガバナ無しガス器具１０が使用された場合、燃料ガスは第２配管３２からノズルホルダ１００を通じてバーナー１４等に至る。ここで、ノズルホルダ１００にある流速を持った気体が流入したときはその慣性力で急には流速が小さくならずに一旦ガスが圧縮され圧力が上昇する。その後上昇した圧力により流入流速が小さく（場合によっては逆流）なって圧力が下がる。これを繰り返すことで圧縮膨張の振動が発生する。

ところが、ガバナ無しガス器具１０の場合、ガバナ付きガス器具１０のように、細かく振動する調整スプリング１３ｆを有していない。このため、ガバナ無しガス器具１０の使用による圧力波形は、ガバナ付きガス器具１０の使用時よりも高い周波数成分が含まれることなく、中程度の周波数成分（２０〜４０Ｈｚ付近）を示すこととなる。

また、ガス漏れが発生した場合、調整スプリング１３ｆの振動、及び、ノズルホルダ１００の圧縮性による振動の双方が発生しない。このため、圧力波形には明確な振動が見られず、中程度以上の周波数成分すら含まれないこととなる。

以上のように、ガバナ付きガス器具１０の使用開始時と、ガバナ無しガス器具１０の使用開始時と、ガス漏れ発生時とでは、圧力波形の周波数成分に違いが生じることとなる。本実施形態に係るガスメータ４０は、上記の特徴から、ガバナ付きガス器具１０の使用であるか、ガバナ無しガス器具１０の使用であるか、ガス漏れであるかを判断することができる。

なお、上記では圧力を例に説明したが、圧力と流量とには一定の相関があり、周波数についても圧力と流量との間では、ほぼ同様の結果が得られる。よって、ガスメータ４０は、流量によってもガバナ付きガス器具１０の使用であるか、ガバナ無しガス器具１０の使用であるか、ガス漏れであるかを判断することができる。

さらに、本実施形態に係るガスメータ４０は、ガバナ付きガス器具１０のうち電子制御機能を有するガス器具１０であるか、電子制御機能を有さないガス器具１０であるかを判断することができるようになっている。ここで、電子制御機能とは、少なくとも５０Ｈｚ以上の速度でＰＩＤなどの自動制御によりガス量を細かく調整することでガス燃焼量を制御する機能をいい、例えば給湯器などで温度を調整する機能をいう。

図６及び図７に示すように、電子制御機能を有するガス器具１０では、商用電源の周波数を超える周波数成分（例えば７０Ｈｚ以上）が得られている。一方、図５に示すように、電子制御機能を有さないガス器具１０では、商用電源の周波数を超える周波数成分があまり得られない。これは、電子制御において少なくとも５０Ｈｚの速度でガス量を調整するため、この周波数がそのまま、ノイズ的に重畳してしまうからである。このため、例えば７０Ｈｚ以上の周波数成分を分析することにより、電子制御機能を有するガス器具１０であるか、電子制御機能を有さないガス器具１０であるかを判断することができる。

なお、上記では、圧力を例に説明したが、圧力と流量とには一定の相関があるため、本実施形態において解析部４３ａは流量センサ４１からの電気信号を入力して得られる波形をフーリエ変換して、スペクトルデータを算出してもよい。また、判断部４３ｂは、流量波形に基づくスペクトルデータからガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、電子制御機能付きガス器具１０の使用、及びガス漏れを判断するようにしてもよい。

図９は、本実施形態に係るガスメータ４０の判断方法を示すフローチャートである。まず、流量変化検出部４３ｃは、流量を検出している。そして、流量に変化が生じた場合、すなわち特定値（例えば１．５Ｌ／ｈｒであってガスメータで計測可能な最低流量、又は、流量の脈動により発生し得ない程度の流量）を超える流量変化があったか否かを判断している。そして、特定値を超える流量変化があった場合、図９に示すように、圧力センサ４２は圧力計測を開始する（Ｓ１）。

次いで、解析部４３ａは、計測終了後に、圧力センサ４２からの電気信号によって得られた圧力波形をフーリエ変換してスペクトルデータを得る（Ｓ２）。このとき、解析部４３ａは、流量変化検出部４３ｃが検出した流量変化の検出時点以降の特定時間（例えば０．３秒〜１．０秒であって最大２〜５秒程度）の間のみの電気信号の波形を解析する。なお、解析部４３ａが特定時間の間のみの電気信号の波形を解析するため、ステップＳ１において圧力センサ４２は、特定時間の間だけ圧力を計測することが望ましい。これにより、計測時間を限定でき、消費電力の増大を抑制できるからである。

そして、解析部４３ａは、得られたスペクトルデータを１５Ｈｚ以上と１５Ｈｚ未満に分ける（Ｓ３）。次いで、判断部４３ｂは、１５Ｈｚ（第１所定値）以上の振幅が第１所定振幅値以上であるか否かを判断する（Ｓ４）。１５Ｈｚ以上の振幅が第１所定振幅値以上であると判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、判断部４３ｂは、ガバナ１３の振動による特徴が発生していることから、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ５）。なお、上記では、第１所定値を１５Ｈｚとして説明したが、中程度以上の周波数が計測できる周波数の範囲で変更することが可能であり、第１所定値は１０Ｈｚ〜３０Ｈｚのいずれかの値とされることが好ましい。また、第１所定振幅値は圧力センサ４２が計測するノイズ成分の大きさよりもやや大きい程度が好ましい。ノイズによる誤動作を避けながら、１５Ｈｚ以上の周波数成分があるか否かを判断するためである。

その後、解析部４３ａは、得られたスペクトルデータから７０Ｈｚ（第２所定値）以上の周波数成分を抜き出す（Ｓ６）。そして、判断部４３ｂは、７０Ｈｚ以上の振幅が第２所定振幅値以上であるか否かを判断する（Ｓ７）。７０Ｈｚ以上の振幅が第２所定振幅値以上であると判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、判断部４３ｂは、電子制御機能を有したガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ８）。なお、上記では、第２所定値を７０Ｈｚとして説明したが、高い周波数が計測できる周波数の範囲で変更することが可能であり、第２所定値は４０Ｈｚ〜２００Ｈｚのいずれかの値とされることが好ましい。また、第２所定振幅値は圧力センサ４２が計測するノイズ成分の大きさよりもやや大きい程度が好ましい。ノイズによる誤動作を避けながら、７０Ｈｚ以上の周波数成分があるか否かを判断するためである。

その後、判断部４３ｂは、７０Ｈｚ以上の周波数成分に基づいて、ガス器具１０の種類を判別する（Ｓ９）。ガス器具１０の種類の判別は、例えば以下のようにして行われる。まず、マイコン４３は、ガス器具１０の種類毎にスペクトルデータを記憶しており、フーリエ変換により得られたスペクトルデータと記憶されたガス器具１０毎のスペクトルデータとのそれぞれとを比較して類似度を算出する。そして、マイコン４３は、最も類似度が高いガス器具１０が使用されたと判別することとなる。この判断にあたり、マイコン４３は、全周波数域のスペクトルデータを用いて使用されたガス器具１０を判断してもよいが、７０Ｈｚ以上のスペクトルデータのみを用いて使用されたガス器具１０を判断することが好ましい。この場合には、一部のスペクトルデータのみで判断するため、演算量を減らすこととなり消費電力を抑えることができるからである。なお、ガバナ付き且つ電子制御機能を有したガス器具１０としては、例えば給湯器やファンヒータなどがある。そして、図９に示す処理は終了する。

一方、７０Ｈｚ以上の振幅が第２所定振幅値以上でないと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、判断部４３ｂは、電子制御機能を有さないガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ１０）。

その後、判断部４３ｂは、ガス器具１０の種類を判別する（Ｓ１１）。ステップＳ１１における種類の判別方法はステップＳ９と同様である。なお、ステップＳ１１では、スペクトルデータに７０Ｈｚ以上の周波数が殆ど含まれておらず、１５Ｈｚ〜７０Ｈｚのスペクトルデータで解析することが好ましい。これにより、適切にガス器具１０の種類を判断できると共に、１５Ｈｚ〜７０Ｈｚという一部のスペクトルデータのみで判断することとなり、消費電力を抑えることができるからである。なお、ガバナ付き且つ電子制御機能を有さないガス器具１０としては、例えばガスストーブやグリルなどがある。そして、図９に示す処理は終了する。

ところで、１５Ｈｚ以上の振幅が第１所定振幅値以上でないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、判断部４３ｂは、ガバナ無しガス器具１０の使用、又はガス漏れであると判断する（Ｓ１２）。その後、判断部４３ｂは、流量センサ４１からの電気信号を入力して、流量が所定量以上であるか否かを判断する（Ｓ１３）。

流量が所定量以上であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、判断部４３ｂは、ガス漏れと判断する（Ｓ１４）。ここで、１５Ｈｚ以上の振幅が第１所定振幅値以上でなく、ガバナ付きガス器具１０の使用であることがあり得ない状況下において、流路内のガス流量が所定量以上となった場合には、もはやガス漏れでしかあり得なくなる。詳細に説明すると、テーブルコンロなどのガバナ無しガス器具１０では大きなガス流量が発生しないため、それ以上の流量が発生するということは、もはやガス漏れでしかなくなる。従って、マイコン４３は、流量が所定量以上の場合にガス漏れと判断することとしている。特にこの処理においてマイコン４３は、流量値を測定するだけでよくいち早くガス漏れを判断することができる。

その後、マイコン４３は、ガス漏れ対策として保安処理を実行する（Ｓ１５）。具体的にマイコン４３は、遮断弁を遮断させたり、警報器に警報動作を行わせたりする。そして、図９に示す処理は終了する。なお、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」と判断されてガス漏れが判断される場合、いち早くガス漏れを判断したうえで保安処理を実行することとなり、素早い保安処理を行って安全性の向上に寄与することができる。

また、流量が所定量以上でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、判断部４３ｂは、何らかの方法でガバナ無しガス器具１０の使用かガス漏れかを判断する（Ｓ１６）。例えば、その判断処理の方法として、スペクトルデータのうち１５Ｈｚ未満のデータと、ガバナ無しガス器具１０の標準波形（１５Ｈｚ未満）と比較演算し、その類似度が所定値以上であるとき、ガバナ無しガス器具１０の使用であると判断する。

その他の判断処理（Ｓ１６）の方法としては、例えば１５Ｈｚ未満の周波数の信号のうち、第３所定値（例えば１０Ｈｚ）以上の周波数の信号が第３所定振幅値以上である場合にガバナ無しガス器具１０の使用と判断し、第３所定振幅値未満である場合にガス漏れと判断する。すなわち、図４及び図５に示したように、ガバナ無しガス器具１０の使用とガス漏れとの周波数成分の差異から、マイコン４６は、ガバナ無しガス器具１０の使用に該当するか、又はガス漏れに該当するかを判断する。

その後、判断部４３ｂは、ガス漏れと判断されたか否かを判断する（Ｓ１７）。ガス漏れであると判断されていた場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１４に移行し、保安処理が実行される（Ｓ１５）。そして、図９に示す処理は終了する。

他方、ガス漏れでないと判断されていた場合（Ｓ１７：ＮＯ）、判断部４３ｂは、ガバナ無しガス器具１０の使用であると判断し（Ｓ１８）、図９に示す処理は終了する。なお、ステップＳ１８の後に、ガス器具１０の種類を判別する処理を追加してもよい。この処理についてもステップＳ９と同様にして行われる。なお、この処理では、スペクトルデータに１５Ｈｚ以上の周波数が殆ど含まれておらず、１５Ｈｚ未満のスペクトルデータで解析することが好ましい。これにより、適切にガス器具１０の種類を判断できると共に、１５Ｈｚ未満という一部のスペクトルデータのみで判断することとなり、消費電力を抑えることができるからである。なお、ガバナ無しガス器具１０としては、例えばテーブルコンロなどがある。

このようにして、本実施形態に係るガスメータ４０及び判断方法によれば、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出し、算出したスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断して、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、電子制御機能付きガス器具１０の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する。ここで、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具１０の使用、電子制御機能付きガス器具１０の使用、及びガス漏れに関しては、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれる。しかも、この特徴は圧力や流量の変化発生時点から数秒以内であらわれるものである。よって、波形を解析して周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを得ると共に、このスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断することで、周波数帯毎の特徴を明確にし、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断することができる。

また、流量変化の検出時点以降の特定時間の間のみの電気信号の波形を解析する。ここで、ガバナ付きガス器具の使用等に関しては、圧力や流量の波形の周波数及び振幅に特徴があらわれ、しかも、この特徴は、流量変化の検出時点以降から数秒以内であらわれるものである。よって、流量変化の検出時点以降の特定時間の間のみの電気信号の波形を解析するのみで、ガバナ付きガス器具の使用等を判断できるため、不要な時間帯におけるデータを解析することなく、演算量を減らして消費電力を低減することができる。

また、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分に基づいて、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用、若しくはガバナ付きガス器具１０の使用、のどちらであるかを判断する。ここで、ガバナ付きガス器具１０の使用時には、比較的高い周波数成分が多く含まれる傾向にあり、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用時には比較的高い周波数成分が多く含まれない傾向にある。よって、第１所定値以上の周波数成分に着目すれば、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用であるか、若しくはガバナ付きガス器具１０の使用であるか、を判断することができる。

また、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でない場合のみに、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用のどちらかであると判断する。ここで、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が小さいということはガバナ付きガス器具１０の使用であることはあり得ず、ガス漏れ又はガバナ無しガス器具１０の使用と断定することができる。よって、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用のどちらかであると判断することができる。

また、スペクトルデータのうち第１所定値未満の周波数成分に基づいて、ガス漏れかガバナ無しガス器具１０の使用かのどちらであるかを判断する。ここで、ガバナ無しガス器具１０の使用時とガス漏れ時とでは、ガバナ無しガス器具１０の使用時の方が高い周波数成分が多く含まれる傾向にある。よって、例えば第１所定値未満の周波数成分から、どのような周波数成分が多く含まれているかを判断することで、ガス漏れかガバナ無しガス器具１０の使用かのどちらであるかを判断することができる。

また、流路内のガス流量が所定量以上であると判断した場合、ガス漏れと判断する。すなわち、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でなく、ガバナ付きガス器具１０の使用であることがあり得ない状況下において、流路内のガス流量が所定量以上となった場合、すなわち流量がある程度大きい場合には、もはやガス漏れでしかあり得なくなる。従って、上記の如く判断することにより、精度良くガス漏れを判断することができる。特に、上記の如く判断することにより、大きな流量のガス漏れを、小さな流量のガス漏れよりも素早く判断することができる。つまり、流量が大きいガス漏れは危険度が高く、いち早くガス漏れを判断することで、素早く保安処理を実行することが可能となり、安全性の向上に寄与することができる。

また、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上である場合、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する。ここで、第１所定値以上の周波数成分の振幅値が大きいということは、ガス漏れ又はガバナ無しガス器具１０の使用であることはあり得ず、ガバナ付きガス器具の使用であると断定することができる。よって、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。

また、第２所定値以上の周波数成分に基づいて、電子制御機能を有するガス器具１０の使用であるか否かを判断する。ここで、電子制御機能とは、ＰＩＤなどの自動制御によりガス量を細かく調整することでガス燃焼量を制御する機能をいう。このため、電子制御機能を有するガス器具１０の使用においては、比較的高い周波数が圧力波形や流量波形に重畳して、波形には高い周波数の振幅信号が重畳計測される。よって、第２所定値以上の周波数の信号に基づいてガバナ付きガス器具１０のうち、電子制御機能を有するガス器具１０の使用であるか否かを判断することができる。

また、第２所定値以上の周波数成分の振幅値が第２所定振幅値以上である場合に、電子制御機能を有するガス器具１０の使用であると判断する。ここで、電子制御機能を有するガス器具１０では、５０Ｈｚ以上の比較的高い周波数帯において振幅値が大きくなる傾向にある。このため、第２所定値以上の周波数の信号の振幅値が第２所定振幅値以上である場合に、電子制御機能を有するガス器具１０の使用であると判断することができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係るガスメータ４０は、第１実施形態のものと同様であるが、処理内容が第１形態のものと異なっている。

すなわち、第２実施形態においてマイコン４３は異なる計測間隔で計測した電気信号からなる波形を解析してスペクトルデータを算出する。なお、異なる計測間隔で計測した電気信号からなる波形は、計測間隔毎の複数の波形あってもよいし、計測間隔によらず一連の１つの波形であってもよい。すなわち、波形の数はいくつであってもよい。

具体的に説明すると、第２実施形態においてマイコン４３は、第１の計測間隔（例えば０．２５ミリ秒）で圧力センサ４２からの電気信号を入力して第１波形を得る。さらに、マイコン４３は、第２の計測間隔（例えば１ミリ秒）で圧力センサ４２からの電気信号を入力して第２波形を得ると共に、第３の計測間隔（例えば４ミリ秒）で圧力センサ４２から電気信号を入力して第３波形を得る。

また、解析部４３ａは、第１〜第３波形をフーリエ変換してスペクトルデータを得る。ここで、第１波形は、最も短い計測間隔で計測されたものであるため、得られるスペクトルデータは基本的に高周波成分を示すものとなる。また、第２波形は、中程度の計測間隔で計測されたものであるため、得られるスペクトルデータは基本的に中周波数成分を示すものである。同様に、第３波形は、最も長い計測間隔で計測されたものであるため、得られるスペクトルデータは基本的に低周波成分を示すものとなる。判断部４３ｂは、これらのスペクトルデータに基づいて、ガバナ付きガス器具１０の使用等を判断することとなる。

図１０は、第２実施形態に係るガスメータ４０の判断方法を示す第１のフローチャートである。まず、図１０に示すように、マイコン４３は、圧力センサ４２からの電気信号に基づいて、０．２５ミリ秒間隔で圧力を計測する（Ｓ２１）。その後、マイコン４３は、１０２４個の圧力データが取得されたか否かを判断する（Ｓ２２）。

１０２４個の圧力データが取得されたと判断した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、マイコン４３は、１ミリ秒間隔で圧力を計測する（Ｓ２３）。その後、マイコン４３は、７６８個の圧力データが取得されたか否かを判断する（Ｓ２４）。ここで、ステップＳ２４の処理では、圧力データが７６８個取得されたか判断している。これは、ステップＳ２１で取得した圧力データの一部を用いることができるためである。すなわち。０．２５ミリ秒の計測間隔で圧力データを取得した場合、４回に１回は、１ミリ秒の計測間隔で圧力データを取得した場合と、計測間隔が重なることとなる。このため、１ミリ秒の計測間隔では７６８個の圧力データを取得しておけば、実質的に７６８＋２５６（１０２４／４）＝１０２４個の圧力データを取得していることと同等となる。これにより、計測回数を減らすこととなって消費電力を抑えることができる。

７６８個の圧力データが取得されていないと判断した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、処理はステップＳ２３に移行する。一方、７６８個の圧力データが取得されたと判断した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、タスク起動命令が出力される（Ｓ２５）。これにより、図１０のフローチャートのタスク実行とは別に並列して図１１に示すフローチャートが実行される。

タスク起動命令が出力されても（Ｓ２５）、図１１のフローチャートのタスク実行をしながら、図１０のフローチャートのタスクは継続実行される。そして、マイコン４３は、４ミリ秒間隔で圧力を計測する（Ｓ２６）。その後、マイコン４３は、７６８個の圧力データが取得されたか否かを判断する（Ｓ２７）。ここで、７６８個の圧力データが取得されたか否かを判断する理由はステップＳ２４と同様である。

７６８個の圧力データが取得されていないと判断した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、マイコン４３は、図１１のフローチャートのタスクから割り込みがあったか否かを判断する（Ｓ２８）。すなわち、図１１に示したステップＳ３３において「ＹＥＳ」と判断されて、ステップＳ３４において割り込み出力されたか否かを判断する。ここで、割り込み出力された場合、後述する図１１のステップＳ３５に示すように、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断されている。一方、４ミリ秒間隔の圧力データは、低周波成分を示すものであり、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断された場合には、もはや必要のないデータとなる。このため、割り込みがあったと判断した場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、４ミリ秒間隔の圧力データの取得を中止し、図１０に示す処理は終了することとなる。このように圧力データ計測中でも計測が必要でなくなったと判断された場合、いち早く計測を中止することで消費電力を抑えることができる。

また、割り込みがなかったと判断した場合（Ｓ２８：ＮＯ）、処理はステップＳ２６に移行し、４ミリ秒間隔の圧力データの取得が継続される。そして、７６８個の圧力データが取得されたと判断した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、マイコン４３は、４ミリ秒間隔の圧力データを出力し（Ｓ２９）、図１０に示す処理は終了する。

なお、図１０のフローチャートの例において、取得される圧力データ数は第１波形から第３波形のすべてで１０２４個として説明したが、これに限るものではない。目的となる周波数成分のスペクトルデータが解析されればよく、２００個程度でも十分な場合もあるし、１００００個程度にして解析精度を向上させても良い。各波形取得において別々のデータ数としてももちろん良い。取得されるデータ数、すなわち、各波形における特定時間は、後述する詳細な説明により算出することで、スペクトルデータの周波数分解能とそれに伴う最低観測周波数を決めることができ、データ数が多い（特定時間が長い）時は消費電力が多くなるが周波数分解能を高くすることができる。

図１１は、第２実施形態に係るガスメータ４０の判断方法を示す第２のフローチャートである。図１０のステップＳ２５においてタスク起動命令が出力されると、図１０のフローチャートのタスク実行とは別に並列して図１１のフローチャートのタスクが実行される。まず解析部４３ａは、図１０のステップＳ２１からステップＳ２４で得られた高・中周波数成分を示す第１波形及び第２波形についてフーリエ変換を実行する（Ｓ３１）。これにより、高・中周波数成分を示すスペクトルデータを取得することができる。

その後、解析部４３ａは、第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除する（Ｓ３２）。これにより、一層適切な判断を行えることとなる。この点について説明する。まず、１ミリ秒間隔で１秒間計測した波形を解析する場合、１秒間の計測なので１秒よりも長い周期の周波数については解析できない。１秒よりも長い周期であると、波形の全体像が不明となってしまうからである。従って、１秒間の計測を行った場合、最低解析周波数は１Ｈｚとなる。また、この１Ｈｚは周波数分解能になる。よって、１Ｈｚの次に計測できる周波数は２Ｈｚとなり、１．５Ｈｚの周波数は計測できない。そして、有効に計測できる最低な周波数を考慮すると、１０Ｈｚ程度が適当となる。

さらに、１ミリ秒間隔で計測していることから、それより早い周期の周波数については計測できない。従って、解析可能な周波数は１ｋＨｚとなる（エイリアシング現象を考慮すると５００Ｈｚ程度となる。）。さらに、安定した解析のためには、１周期に１０ポイント程度の計測されていることが必要となる。このため、１ｋＨｚ／１０＝１００Ｈｚとなる。

以上より、１ミリ秒で１秒間の計測では、１０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数について有効に計測できることとなる。同様に、０．２５ミリ秒間隔で０．２５秒間計測した場合、有効に計測できる周波数は、４０Ｈｚ〜４００Ｈｚとなり、４ミリ秒間隔で４秒間計測した場合、有効に計測できる周波数は、２．５Ｈｚ〜２５Ｈｚとなる。

このように、計測間隔を異ならせたとしても有効に計測できる周波数帯は重なってしまう。すなわち、第１波形及び第２波形を解析して得られるスペクトルデータは基本的に高・中周波数成分を示すものとなるが、一部低周波成分を含んでしまう。従って、適切な判断を行うために、解析部４３ａは、ステップＳ３３において第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除する。

なお、図１１のステップＳ３３では、３つの波形のうち、計測間隔が短い第１波形及び第２波形を解析して得られたスペクトルデータから第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除している。しかし、３つの波形に限らず、少なくとも２つの波形のうち、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータから削除するようにしてもよい。また、削除されるスペクトルデータは、第１所定値未満に限らず、他の周波数成分のスペクトルデータ（規定値未満の周波数成分のスペクトルデータ）であってもよい。

そして、判断部４３ｂは、高・中周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上であるか否かを判断する（Ｓ３３）。高・中周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上であると判断した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、図１０のフローチャートのタスクに対して割り込み出力される（Ｓ３４）。そして、判断部４３ｂは、ガバナ１３の振動による特徴が発生していることから、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ３５）。

次いで、解析部４３ａは、第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除する（Ｓ３６）。ステップＳ３６においてスペクトルデータを削除する理由はステップＳ３２と同様である。また、ステップＳ３２と同様に、少なくとも２つの波形のうち、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータから削除するようにしてもよいし、削除されるスペクトルデータは、第１所定値未満に限らず、他の周波数成分のスペクトルデータ（規定値未満の周波数成分のスペクトルデータ）であってもよい。

その後、判断部４３ｂは、高周波成分の振幅値が第２所定振幅値以上であるか否かを判断する（Ｓ３７）。高周波成分の振幅値が第２所定振幅値以上であると判断した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、判断部４３ｂは、電子制御機能を有したガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ３８）。

その後、判断部４３ｂは、ガス器具１０の種類を判別する（Ｓ９）。ステップＳ３９における種類の判別方法は図１０に示したステップＳ９と同様である。なお、ガバナ付き且つ電子制御機能を有したガス器具１０としては、例えば給湯器やファンヒータなどがある。そして、図１１に示す処理は終了する。

一方、高周波成分の振幅値が第２所定振幅値以上でないと判断した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、判断部４３ｂは、電子制御機能を有さないガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ４０）。

その後、判断部４３ｂは、ガス器具１０の種類を判別する（Ｓ４１）。ステップＳ４１における種類の判別方法は図１０に示したステップＳ１１と同様である。なお、ガバナ付き且つ電子制御機能を有さないガス器具１０としては、例えばガスストーブやグリルなどがある。そして、図１１に示す処理は終了する。

一方、高・中周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でないと判断した場合（Ｓ３３：ＮＯ）、判断部４３ｂは、ガバナ無しガス器具１０の使用又はガス漏れであると判断する（Ｓ４２）。次いで、判断部４３ｂは、流量センサ４１からの電気信号を入力して、流量が所定量以上であるか否かを判断する（Ｓ４３）。

流量が所定量以上であると判断した場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、判断部４３ｂは、ガス漏れと判断する（Ｓ４４）。ここで、ガス漏れであると判断する理由は、図９に示したステップＳ１４と同様である。その後、マイコン４３は、ガス漏れ対策として保安処理を実行する（Ｓ４５）。このとき、マイコン４３は、遮断弁を遮断させたり、警報器に警報動作を行わせたりする。そして、図１１に示す処理は終了する。

また、流量が所定量以上でないと判断した場合（Ｓ４３：ＮＯ）、解析部４３ａは、図１０のステップＳ２９において出力された４ミリ秒間隔の圧力データを入力する（Ｓ４６）。次いで、解析部４３ａは、低周波数成分を示す第３波形についてフーリエ変換を実行する（Ｓ４７）。これにより、低周波数成分を示すスペクトルデータを取得することができる。

その後、判断部４３ｂは、図９に示したステップＳ１６と同様の方法で、ガバナ無しガス器具１０の使用であるか、ガス漏れであるかを判断する（Ｓ４８）。ガス漏れであると判断された場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、処理はステップＳ４４に移行し、保安処理が実行される（Ｓ４５）。そして、図１１に示す処理は終了する。

他方、ガス漏れでないと判断されていた場合（Ｓ４８：ＮＯ）、判断部４３ｂは、ガバナ無しガス器具１０の使用であると判断し（Ｓ４９）、ガス器具１０の種類を判別する（Ｓ７０）。この処理についても図１０に示したステップＳ９と同様にして行われる。なお、ガバナ無しガス器具１０としては、例えばテーブルコンロなどがある。そして、図１１に示す処理は終了する。

なお、図１１に示したステップＳ３２，Ｓ３６ではスペクトルデータを削除しているが、これに限らず、規定値未満の周波数成分のスペクトルデータについて算出しないように構成してもよい。すなわち、ステップＳ３１のフーリエ変換の時点で、算出しないように構成してもよい。

このようにして、第２実施形態に係るガスメータ４０及び判断方法によれば、異なる計測間隔で計測した電気信号からなる複数の波形を解析して１又は複数のスペクトルデータを算出する。ここで、電気信号の計測間隔は異なっており、短い計測間隔によって得られた波形を解析して得られたスペクトルデータは、長い計測間隔によって得られた波形を解析して得られるスペクトルデータよりも基本的に高い周波数成分を示すものとなる。一方、長い計測間隔によって得られた波形を解析して得られたスペクトルデータは、短い計測間隔によって得られた波形を解析して得られるスペクトルデータよりも基本的に低い周波数を示すものとなる。このように、計測間隔を異ならせることで、得られたスペクトルデータが示す周波数成分は異なることとなる。そして、ガバナ付きガス器具１０の使用時には波形に比較的高い周波数成分を含み、ガス漏れ時には比較的低い周波数成分を含むことから、計測間隔の異なる複数の波形を解析することで、判断対象に応じたスペクトルデータを得ることができる。

また、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータから規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析するにあたり、規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを算出しない。ここで、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータは、計測間隔が長い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータと一部周波数帯が重複することがあり、このような場合に、削除又は算出しないことで、より一層判断対象に応じたスペクトルデータを得ることができる。

また、第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しない。ここで、ガバナ付きガス器具１０の使用時には、比較的高い周波数成分が多く含まれる傾向にあり、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用時には比較的高い周波数成分が多く含まれない傾向にある。よって、第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しないことで、例えばガバナ付きガス器具１０の使用時に含まれる周波数成分のみを残すことが可能となり、不要な周波数成分を取り除いたうえで、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具１０の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用１０、のどちらであるかを判断することができる。

また、第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しない。ここで、比較的高い周波数が圧力波形や流量波形に重畳して、波形には高い周波数の振幅信号が重畳計測される。よって、第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しないことで、例えば電子制御機能を有するガス器具１０の使用時に含まれる周波数成分のみを残すことが可能となり、不要な周波数成分を取り除いたうえで、電子制御機能を有するガス器具１０の使用を判断することができる。

また、計測間隔が長い方の電気信号からなる波形の少なくとも一部は、計測間隔が短い方の電気信号の一部を用いて構成されている。ここで、長い方の計測間隔は短い方の計測間隔と重なる場合があり、短い計測間隔で計測した電気信号の一部を長い方の計測間隔により得られる波形のデータとして用いることができる。これにより、長い計測間隔で計測する際に、短い計測間隔のデータを利用して計測回数を減じすることができ、消費電力を抑えることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

また、本実施形態において判断装置はガスメータ４０の内部構成として存在しているが、これに限らず、判断装置をガスメータ４０から取り出して構成してもよい。また、ガスメータ４０内の一部構成を取りだして構成し、取り出した一部構成とガスメータ４０内の構成とによって判断装置を形成してもよい。

また、本実施形態では、圧力センサ４２からの信号に基づく圧力波形を解析して、ガバナ付きガス器具１０の使用等を判断している。しかし、これに限らず、圧力と流量とには一定の相関があるため、流量センサ４１からの信号に基づく流量波形を解析して、ガバナ付きガス器具１０の使用等を判断するようにしてもよい。さらには、圧力波形及び流量波形の双方を解析して判断するようにしてもよい。

また、本実施形態において、流量センサ４１や圧力センサ４２の構成については、特に限られるものではなく、種々のものを用いることが可能である。さらに、本実施形態において解析部４３ａは、フーリエ変換により波形を解析して、スペクトルデータを算出しているが、これに限らず、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータが算出できれば、フーリエ変換に限らず他の解析方法によって解析してもよい。

また、本実施形態において、商用電源によるノイズを除去していないが、商用電源の周波数となる５０Ｈｚおよび６０Ｈｚの周波数成分を除去したスペクトルデータにより各判断を行っても良い。あるいは、計測時にリジェクトフィルタなどにより圧力センサ４２もしくは流量センサ４１のデータからあらかじめ５０Ｈｚおよび６０Ｈｚのデータを除去しておいても良い。

また、本実施形態において、ガバナ付きガス器具１０の使用、ガバナ無しガス器具の使用１０、電子制御機能付きガス器具の使用１０、及びガス漏れの全てについて判断する例について説明しているが、これに限らず、それらのうちいずれかひとつ以上を判断するように構成しても良い。ガス漏れだけを判断するようにすれば、ガス器具の種別を判断する必要が無く、より迅速にガス漏れが判断できると共に、消費電力を抑えることもできる。

また、第２実施形態において、２つのタスクによるマルチタスク動作で説明しているが、これに限らず、例えば、圧力計測における計測間隔の時間計測を時間カウンタによる割り込み信号出力により実施して、図１１に示すタスク動作中の割り込み信号受信時だけ図１０に動作を移行させるなどで、１タスクによる動作で実施させることも可能である。あるいは、３つ以上のマルチタスクで動作させても良い。

１…ガス供給システム
１０…ガス器具
１２…遮断弁
１３…ガバナ
１３ａ…ガバナ内弁
１３ｂ…ノズル
１３ｃ…外壁
１３ｄ…ガバナキャップ
１３ｅ…ダイヤフラム
１３ｆ…調整スプリング
１３ｇ…調整ネジ
１３ｈ…空気孔
１４…バーナー
２０…調整器
３１…第１配管
３２…第２配管
４０…ガスメータ（判断装置）
４１…流量センサ
４２…圧力センサ
４３…マイコン
４３ａ…解析部（解析手段）
４３ｂ…判断部（判断手段）
４３ｃ…流量変化検出部（流量変化検出手段）

Claims (15)

1. 流路内のガス圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた電気信号を出力する流量センサの少なくとも一方からの電気信号を入力して演算する演算手段を備え、
   前記演算手段は、電気信号の入力によって得られる波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析手段と、前記解析手段により算出されたスペクトルデータを所定の周波数帯毎に判断して、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する判断手段と、
   を備えることを特徴とする判断装置。
2. 流路内のガス流量が特定値以内の範囲で安定している状態から特定値を超える流量変化を検出する流量変化検出手段を備え、
   前記解析手段は、前記流量変化検出手段が検出した流量変化の検出時点以降の特定時間の間のみの電気信号の波形を解析する
   ことを特徴とする請求項１に記載の判断装置。
3. 前記判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分に基づいて、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用、のどちらであるかを判断する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の判断装置。
4. 前記判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上でない場合のみに、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用のどちらかであると判断する
   ことを特徴とする請求項３に記載の判断装置。
5. 前記判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値未満の周波数成分に基づいて、ガス漏れかガバナ無しガス器具の使用かのどちらであるかを判断する
   ことを特徴とする請求項４に記載の判断装置。
6. 前記判断手段は、流路内のガス流量が所定量以上であると判断した場合、ガス漏れと判断する
   ことを特徴とする請求項４に記載の判断装置。
7. 前記判断手段は、スペクトルデータのうち第１所定値以上の周波数成分の振幅値が第１所定振幅値以上である場合、ガバナ付きガス器具の使用であると判断する
   ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の判断装置。
8. 前記判断手段は、スペクトルデータのうち第２所定値以上の周波数成分に基づいて、電子制御機能を有するガス器具の使用であるか否かを判断する
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の判断装置。
9. 前記判断手段は、スペクトルデータのうち第２所定値以上の周波数成分の振幅値が第２所定振幅値以上である場合に、電子制御機能を有するガス器具の使用であると判断する
   ことを特徴とする請求項８に記載の判断装置。
10. 前記解析手段は、異なる計測間隔で計測した電気信号からなる複数の波形を解析して１又は複数のスペクトルデータを算出する
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の判断装置。
11. 前記解析手段は、前記複数の波形のうち少なくとも２つの波形において、計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析して得られたスペクトルデータから規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、前記計測間隔が短い方の電気信号からなる波形を解析するにあたり、規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを算出せず、
    前記判断手段は、前記規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除、又は規定値未満の周波数成分のスペクトルデータを算出しないで得られたスペクトルデータに基づいて判断を実行する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の判断装置。
12. 前記解析手段は、ガス漏れ及びガバナ無しガス器具の使用、若しくはガバナ付きガス器具の使用、のどちらであるかを判断するにあたり、前記規定値として第１所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しない
    ことを特徴とする請求項１１に記載の判断装置。
13. 前記解析手段は、電子制御機能を有するガス器具の使用であるか否かを判断するにあたり、前記規定値として第２所定値未満の周波数成分のスペクトルデータを削除し、又は、算出しない
    ことを特徴とする請求項１１に記載の判断装置。
14. 前記複数の波形のうち少なくとも２つの波形において、計測間隔が長い方の電気信号からなる波形の少なくとも一部は、計測間隔が短い方の電気信号の一部を用いて構成されている
    ことを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の判断装置。
15. 流路内のガス圧力に応じた電気信号を出力する圧力センサ、及び、流路内のガス流量に応じた電気信号を出力する流量センサの少なくとも一方からの電気信号を入力して演算する演算工程を有し、
    前記演算工程は、電気信号の入力によって得られた波形を解析して、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを算出する解析工程と、前記解析工程において算出されたスペクトルデータを所定の周波数帯毎に分解して、ガバナ付きガス器具の使用、ガバナ無しガス器具の使用、電子制御機能付きガス器具の使用、及びガス漏れの少なくとも１つを判断する判断工程と、
    を有することを特徴とする判断方法。

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