JP2010181201A - 判断装置、及び判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より短時間で使用中のガス器具の種類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。
【解決手段】解析部４３ｂは、圧力センサ４２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、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、算出部４３ｃは、解析部４３ｂにより算出されたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶部４３ａにより記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出する。判断部４３ｄは、算出された類似度に基づいて、使用中のガス器具１０の種類を判断する。
【選択図】図３

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では、ガバナ付きガス器具の使用を判別できるものの、ガスストーブ、給湯器及びファンヒータなどのガス器具の種類までは判別することができない。さらに、従来のガス器具判別装置では、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、短時間での判断ができない。

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、その発明の目的とするところは、より短時間で使用中のガス器具の種類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、予めガス器具毎のスペクトルデータを記憶したスペクトルデータ記憶手段と、解析手段により算出されたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶手段により記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出する算出手段と、算出手段により算出された類似度に基づいて、使用中のガス器具の種類を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。なお、「ガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出する」とは、記憶されたガス器具毎の全スペクトルデータとの類似度を算出する意味のみならず、記憶されたスペクトルデータのうち一部のスペクトルデータとの類似度を算出する意味も含む概念である。

この判断装置によれば、圧力センサ及び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し、算出されたスペクトルデータと、記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出し、類似度に基づいて使用されたガス器具を判断する。ここで、ガス器具の使用時には、圧力や流量の波形にガス器具特有の特徴があらわれる。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、上記特徴が数秒以内にあらわ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得ると共に、このスペクトルデータと記憶したガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を求めることで、より短時間で使用中のガス器具の種類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、スペクトルデータ記憶手段は、ガス漏れについてのスペクトルデータを記憶し、算出手段は、解析手段により算出されたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶手段により記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出するのに先だって、スペクトルデータ記憶手段により記憶されたガス漏れのスペクトルデータとの類似度を算出し、判断手段は、算出手段により算出されたガス漏れのスペクトルデータとの類似度が規定値以上である場合、ガス漏れ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、ガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出するのに先だってガス漏れのスペクトルデータとの類似度を算出し、ガス漏れのスペクトルデータとの類似度が規定値以上である場合、ガス漏れであると判断する。このため、ガス漏れを判断できるだけでなく、ガス器具の種類を判別するよりも重要度が高いガス漏れ判断を先に行うこととなり、迅速な保安処理につなげることができる。

また、本発明の判断装置において、スペクトルデータ記憶手段により記憶されているスペクトルデータを補正する補正手段をさらに備え、補正手段は、スペクトルデータ記憶手段により記憶されているスペクトルデータのうち、使用中であると判断されたガス器具のスペクトルデータを、解析手段により算出されたスペクトルデータに近づけるように補正することが好ましい。

この判断装置によれば、記憶されているスペクトルデータのうち、使用中であると判断されたガス器具のスペクトルデータを、解析手段により算出されたスペクトルデータに近づけるように補正する。ここで、スペクトルデータは各家庭の配管等の影響を受けて家庭毎に異なったものとなる傾向にある。よって、使用中であると判断されたガス器具のスペクトルデータを、解析手段により算出されたスペクトルデータに近づけるように補正することで、家庭毎に異なった傾向を学習することとなり、今後のガス器具の種類の判断精度を向上させることができる。

また、本発明の判断装置において、流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したことを判断する流量発生判断手段をさらに備え、流量発生判断手段により流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したと判断された場合に特定時間だけ高速計測モードが実行され、解析手段は、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析して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、流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したと判断された場合に、高速計測モードが実行され、解析手段は、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析してスペクトルデータを算出する。すなわち、流量が所定値（例えば１．５Ｌ／ｈｒ）を超えずにガスの流れがないような場合、解析手段はスペクトルデータを求めることがなく、流量が所定値を超えてガスの流れが発生した場合に高速計測モードが実行されて、解析手段はスペクトルデータを求めることとなる。このように、ガスの流れがなく、ガス器具が使用されていない場合にまでスペクトルデータを求めることがなく、無駄な処理を実行しないこととなって、消費電力を軽減することができる。加えて、高速計測モードは特定時間のみ実行されるため、不要に長い時間の波形を解析する可能性が少なくなり、処理量を抑えて消費電力を軽減することができる。

流量が特定値以上変化しない安定状態から特定値以上流量変化が発生したことを判断する流量変化判断手段をさらに備え、流量変化判断手段により安定状態から特定値以上流量変化が発生したと判断された場合に特定時間だけ高速計測モードが実行され、解析手段は、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析して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、流量が特定値以上変化しない安定状態から特定値以上流量変化が発生したと判断された場合に、高速計測モードが実行され、解析手段は、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析してスペクトルデータを算出する。すなわち、流量変化が特定値（例えば脈動により変化し得ない程度の流量値）を超えずにガスの流れに変化がないような場合、解析手段はスペクトルデータを求めることがなく、流量変化が特定値を超えてガスの流れが変化した場合に高速計測モードが実行されて、解析手段はスペクトルデータを求めることとなる。このように、ガスの流れに変化があまりなく、ガス器具の使用状況等に変化がない場合にまでスペクトルデータを求めることがなく、無駄な処理を実行しないこととなって、消費電力を軽減することができる。加えて、高速計測モードは特定時間のみ実行されるため、不要に長い時間の波形を解析する可能性が少なくなり、処理量を抑えて消費電力を軽減することができる。

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工程と、解析工程において算出されたスペクトルデータと、予め記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出する算出工程と、算出工程において算出された類似度に基づいて、使用中のガス器具の種類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、圧力センサ及び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し、算出されたスペクトルデータと、記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出し、類似度に基づいて使用されたガス器具を判断する。ここで、ガス器具の使用時には、圧力や流量の波形にガス器具特有の特徴があらわれる。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、上記特徴が数秒以内にあらわ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得ると共に、このスペクトルデータと記憶したガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を求めることで、より短時間で使用中のガス器具の種類を判断することができる。

本発明によれば、より短時間で使用中のガス器具の種類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。 本発明の実施形態に係るガスメータの構成図である。 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モード移行の概要を示す状態遷移図である。 本実施形態に係るガスメータの動作の詳細を示すフローチャートであり、簡易計測モードにおける動作を示している。 本実施形態に係るガスメータの動作の詳細を示すフローチャートであり、高速計測モードにおける動作を示している。 本実施形態に係るガスメータの動作の詳細を示すフローチャートであり、正規計測モードにおける動作を示している。 図１２に示したステップＳ２５の詳細を示すフローチャートであり、ガス器具の使用及びガス漏れ判断に関する処理を示している。

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、テーブル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。

図３は、本発明の実施形態に係るガスメータ４０の構成図である。同図に示すガスメータ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、使用中のガス器具の種類（例えばガスストーブ、ファンヒータ、給湯器及びテーブルコンロなど）を判断すると共に、ガス漏れを判断するものである。このようなガスメータ４０は、圧力センサ４２と、流量センサ４１と、マイコン４３とを備えている。なお、本実施形態では、圧力センサ４２からの電気信号に基づいて、使用中のガス器具の種類やガス漏れを判断するガスメータ４０を例に説明するが、流量センサ４１の電気信号に基づいて使用中のガス器具の種類やガス漏れを判断するものであってもよい。

流量センサ４１は、ガスメータ４０内の流路に設置され、流路内のガス流量に応じた電気信号を出力するものである。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等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内の流路に設置され、流路内のガス圧力応じた電気信号を出力するものである。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３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、スペクトルデータ記憶部（スペクトルデータ記憶手段）４３ａと、解析部（解析手段）４３ｂと、算出部（算出手段）４３ｃと、判断部（判断手段）４３ｄと、補正部（補正手段）４３ｅを有している。

スペクトルデータ記憶部４３ａは、周波数と振幅との相関を示すスペクトルデータを複数記憶したものである。このスペクトルデータ記憶部４３ａは、ガス器具毎のスペクトルデータと、ガス漏れ時のスペクトルデータとを記憶している。ここで、ガス漏れ時のスペクトルデータ及びガス器具毎のスペクトルデータについて説明する。

図４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て得られるスペクトルデータを示すグラフであり、図５は、テーブルコンロ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。また、図６は、ガスストーブ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り、図７は、給湯器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り、図８は、ファンヒータ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。なお、図４〜図８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〜２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４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５に示すように、テーブルコンロが使用された場合、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付近の周波数成分において大きな振幅を示す傾向がある。

また、図６〜図８に示すように、ガスストーブ、給湯器、及びファンヒータが使用された場合、得られる圧力波形には２０Ｈｚ以上の周波数成分において大きな振幅を示す傾向がある。より詳細には図６に示すように、ガスストーブが使用された場合、得られる圧力波形には２０〜４０Ｈｚ程度の周波数成分において大きな振幅を示す傾向にある。また、図７に示すように、給湯器が使用された場合、得られる圧力波形には２０〜４０Ｈｚ程度の周波数成分に加えて、７０Ｈｚ以上の周波数成分において大きな振幅を示す傾向にある。さらに、図８に示すように、ファンヒータが使用された場合、得られる圧力波形には２０〜４０Ｈｚ及び２５０Ｈｚ程度の周波数成分において大きな振幅を示す傾向にある。なお、図４〜図８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。

このようにガス漏れや使用されるガス器具毎に圧力波形の周波数成分が異なってくる。この理由は以下のように説明することができる。まず、図６〜図８に示すガスストーブ、給湯器、及びファンヒータはガバナ１３を有している。このようなガバナ付きガス器具１０が使用された場合、ガバナ１３内に調整スプリング１３ｆが設けられているため、圧力波形に高い周波数成分が含まれ易くなる。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。このため、圧力波形に高い周波数成分が含まれ易くなる。

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。

さらに、図７及び図８に示す給湯器及びファンヒータは、電子制御機能を有している。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の使用時においては、比較的高い周波数が圧力波形に重畳して、波形には高い周波数の振幅信号が重畳計測されることとなる。従って、図７及び図８に示す電子制御機能付きのガス器具１０の使用時には、５０Ｈｚ以上の比較的高い周波数域において大きな振幅が得られることとなる。なお、図７及び図８に示すグラフにおいて、多く含まれる周波数が異なっている理由は、ガス量の調整具合がガス器具毎に異なるためである。

また、図５に示すテーブルコンロは、ガバナ１３を有していない。図９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９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、ガバナ無しガス器具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を示すこととなる。

また、図４に示すガス漏れの場合、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、使用されるガス器具１０の種類に応じて、圧力波形の周波数成分に違いが生じると共に、ガス漏れ発生時にも周波数成分に違いが生じる。図３に示したスペクトルデータ記憶部４３ａは、上記の如く、ガス器具１０の種類毎及びガス漏れ発生時それぞれのスペクトルデータを記憶していることとなる。

再度、図３を参照する。解析部４３ｂは、圧力センサ４２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するものである。算出部４３ｃは、解析部４３ｂにより算出されたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶部４３ａにより記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出するものである。さらに、算出部４３ｃは、スペクトルデータ記憶部４３ａにより記憶されたガス漏れのスペクトルデータとの類似度についても算出するものである。なお、類似度の算出方法については相関係数作成処理など種々の方法が採用可能である。

判断部４３ｄは、算出部４３ｃにより算出された類似度に基づいて、使用中のガス器具１０の種類を判断するものである。また、判断部４３ｄは、スペクトルデータ記憶部４３ａにより記憶されたガス漏れのスペクトルデータとの類似度が規定値以上である場合、ガス漏れであると判断するものである。

以上の構成により、本実施形態に係るガスメータ４０は、使用中のガス器具１０の種類及びガス漏れを判断することとなる。ところで、上記に示した周波数や振幅の特徴は、圧力変動発生時（すなわちガス器具１０の使用開始時又はガス漏れ発生時）から最大で２秒以内に得られる特徴である。従って、本実施形態に係るガスメータ４０は、瞬時にガス漏れや使用ガス器具１０を判断できることとなる。

ここで、各家庭では配管３１，３２の配置等の関係から、ガス器具使用時の圧力波形に相違が生じる傾向にある。このため、実際に使用されたガス器具１０の圧力波形を解析して得られたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されたそのガス器具１０についてのスペクトルデータとの相異が大きい場合があり得る。そこで、本実施形態に係るガスメータ４０は、補正部４３ｅを備えている。補正部４３ｅは、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されているスペクトルデータを補正するものである。補正対象となるスペクトルデータは、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されるスペクトルデータのうち、使用中であると判断されたガス器具１０のスペクトルデータである。補正部４３ｅは、使用中であると判断されたスペクトルデータを、解析部４３ｂにより算出されたスペクトルデータに近づけるように補正することとなる。

以上のように、本実施形態に係るガスメータ４０では、使用中のガス器具１０の種類を判断することができ、且つ、ガス漏れについても判断することができる。ここで、ガス器具１０の種類の判断やガス漏れ判断を常時行っていると、ガスメータ４０の消費電力が増大してしまう。そこで、本実施形態に係るガスメータ４０は、３つの計測モードを有し、消費電力を抑えつつガス器具１０の種類の判断やガス漏れ判断を行うようにしている。

図１０は、本実施形態に係るガスメータ４０のモード移行の概要を示す状態遷移図である。図１０に示すように、本実施形態に係るガスメータ４０は、簡易計測モード、高速計測モード及び正規計測モードの３つの計測モードで動作する。

簡易計測モードは、流量が所定値（例えば１．５Ｌ／ｈｒであり、ガスメータ４０で計測可能な最小流量）を超えない状態から所定値を超える状態に変化したことを判断するモードである。この簡易計測モードでは、第１所定時間（例えば０．１秒）に１回の計測間隔で流量が計測され、マイコン４３は、第１所定時間に１回のタイミングで最小流量を超える流量が検出されたかを判断することとなる。このように、マイコン４３は流量の発生を判断する流量発生判断手段として機能することとなる。そして、流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化した場合、計測モードは高速計測モードに移行する（Ｓ１）。一方、流量が所定値を超えない場合、すなわち流量がゼロと判断される場合には、簡易計測モードのまま維持されることとなる。

なお、簡易計測モードでは、流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したことを判断すればよいため、高い計測精度を必要とせず、消費電力が抑えられることとなる。具体的に説明すると、流量センサ４１が超音波センサである場合、超音波の発振回数や伝搬時間の計測回数を少なくすれば、計測精度が低くなるものの消費電力を抑えることが可能なる。また、流量センサ４１が熱式センサである場合、ヒータへの駆動電圧を低下させれば、消費電力を抑えることが可能なる。

また、本実施形態では簡易計測モード中のマイコン４３が流量発生判断手段として機能するが、これに限られず、マイコン４３以外のものが流量発生判断手段として機能してもよい。例えば、流量発生時にはガス圧力も変化するため、ガス圧力を計測する圧力スイッチ等を流量発生判断手段として機能させてもよい。さらには、マイコン４３が圧力センサ４２からの電気信号に基づいて流量の発生を判断するようにしてもよい。

高速計測モードは、上記の如く、スペクトルデータを解析すると共に類似度を算出して、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の種類を判断するモードである。この高速計測モードでは、第２所定時間（例えば１ミリ秒）に１回の計測間隔で圧力が計測される。また、高速計測モードでは圧力の計測を特定時間（例えば０．３秒〜２．０秒）しか実行しないようになっている。特定時間経過後、計測モードは、正規計測モードに移行する（Ｓ２）。

この高速計測モードにおいて、解析部４３ｂは圧力波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出し、算出部４３ｃは、フーリエ変換して得られたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されるスペクトルデータとの類似度を算出する。この際、算出部４３ｃは、ガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を求めるのに先立って、ガス漏れ発生時のスペクトルデータとの類似度を求め、類似度が規定値以上である場合にはガス漏れと判断する。すなわち、緊急度の高いガス漏れ判断を先に行うようにしている。そして、ガス漏れでないと判断された場合、ガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出し、類似度が最大のスペクトルデータが示す種類のガス器具１０が使用されていると判断する。

なお、高速計測モードにおいて、特別な場合には特定時間経過後であっても高速計測モードを継続させる（Ｓ３）。ここで、特別な場合とは、例えば、ガス器具１０が一度着火に失敗し、失敗直後に再度着火動作を開始すると予想された場合などである。

正規計測モードは、積算流量というガス使用量を求めるために、ガス流量を計測するモードである。この正規計測モードでは、第３所定時間（例えば２秒）に１回の計測間隔で流量が計測される。正規計測モードにおいて連続して所定値を超える流量が計測されなくなった場合、計測モードは簡易計測モードに移行する（Ｓ４）。

以上のように、本実施形態に係るガスメータ４０では、流量が発生していないときに簡易計測モードとなって消費電力を抑え、流量発生時に高速計測モードに移行して、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の種類を判断する。そして、判断が終了すると（すなわち特定時間経過すると）、正規計測モードに移行して通常の流量計測を行うこととなる。

なお、図１０に示した例では、高速計測モードは簡易計測モードからしか移行しないが、これに限らず、正規計測モードから移行するようにしてもよい。すなわち、正規計測モードにおいてマイコン４３は、流量が特定値（例えば脈動により変化し得ない程度の流量値）以上変化しない安定状態から特定値以上流量変化が発生したことを判断するようにし、安定状態から特定値以上流量変化が発生したと判断した場合に、正規計測モードから高速計測モードに移行するようにしてもよい。こうすることで、ガス器具１０の使用中であっても２台目以降のガス器具開始と判断して新たに使用されたガス器具１０の種類等を判断できるからである。なお、この場合においてマイコン４３は流量変化判断手段として機能することとなる。また、正規計測モードから高速計測モードへの移行についても、簡易計測モードから高速計測モードへの移行と同様に、マイコン４３以外のものが流量変化判断手段として機能してもよい。

次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係るガスメータ４０の動作を説明する。図１１は、本実施形態に係るガスメータ４０の動作の詳細を示すフローチャートであり、簡易計測モードにおける動作を示している。

簡易計測モードにおいて、マイコン４３は、第１所定時間（具体的には０．１秒）経過したか否かを判断する（Ｓ１１）。第１所定時間経過していないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、経過したと判断されるまで、この処理が繰り返される。第１所定時間経過したと判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、マイコン４３は計時した時間をリセットする（Ｓ１２）。そして、マイコン４３は流量センサ４１からの電気信号に基づいて流量を検出する（Ｓ１３）。

次いで、マイコン４３は、所定値を超える流量が検出されたか否かを判断する（Ｓ１４）。所定値を超える流量が検出されていないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。

一方、所定値を超える流量が検出されたと判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、すなわち流量が発生した場合、計測モードは、簡易計測モードから高速計測モードに移行する（Ｓ１５）。その後、図１１に示す処理は終了する。

図１２は、本実施形態に係るガスメータ４０の動作の詳細を示すフローチャートであり、高速計測モードにおける動作を示している。図１２に示すように、高速計測モードにおいて、まず、マイコン４３は、第２所定時間（具体的には１ミリ秒）経過したか否かを判断する（Ｓ２１）。第２所定時間経過していないと判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、経過したと判断されるまで、この処理が繰り返される。第２所定時間経過したと判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、マイコン４３は計時した時間をリセットする（Ｓ２２）。そして、マイコン４３は、圧力センサ４２からの信号に基づいて、流路内のガス圧を検出すると共に、検出したガス圧を記憶する（Ｓ２３）。

その後、マイコン４３は、特定時間（具体的には０．３〜２秒）経過したか否かを判断する（Ｓ２４）。この処理においてマイコン４３は、圧力データが所定個数（例えば３００〜２０００個）溜まったか否かによって特定時間経過したか否かを判断することとなる。特定時間を経過していないと判断した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、処理はステップＳ２１に移行する。

一方、特定時間経過したと判断した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、マイコン４３は、特定時間中にステップＳ２３において計測及び記憶したガス圧のデータに基づいて、ガス器具１０の使用やガス漏れを判断する（Ｓ２５）。その後、マイコン４３は、ステップＳ２５の処理においてガス漏れ無しと判断されたか否かを判断する（Ｓ２６）。

ガス漏れ無しと判断されていた場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、計測モードは、高速計測モードから正規計測モードに移行する（Ｓ２７）。その後、図１２に示す処理は終了する。

一方、ガス漏れ無しと判断されていなかった場合（Ｓ２６：ＮＯ）、すなわち、ガス漏れがあったと判断されていた場合、マイコン４３は、遮断弁を遮断すると共に、警報等を行う（Ｓ２８）。すなわち保安処理を実行する。その後、図１２に示す処理は終了する。

図１３は、本実施形態に係るガスメータ４０の動作の詳細を示すフローチャートであり、正規計測モードにおける動作を示している。図１３に示すように、マイコン４３は、第３所定時間（具体的には２秒）経過したか否かを判断する（Ｓ３１）。第３所定時間経過していないと判断した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、第３所定時間経過したと判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、第３所定時間経過したと判断した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、マイコン４３は計時した時間をリセットする（Ｓ３２）。そして、マイコン４３は、流量センサ４１からの信号に基づいて、流路内のガス流量を検出する（Ｓ３３）。

次いで、マイコン４３は、ステップＳ３３において検出した流量が、所定値（例えば１．５Ｌ／ｈｒ）を超える流量であるか否かを判断する（Ｓ３４）。所定値を超える流量であると判断した場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、マイコン４３は、ステップＳ３３において計測された流量を積算し（Ｓ３５）、処理はステップＳ３１に移行する。

一方、所定値を超える流量でないと判断した場合（Ｓ３４：ＮＯ）、計測モードは、正規計測モードから簡易計測モードに移行する（Ｓ３６）。その後、図１３に示す処理は終了する。なお、ステップＳ３４の処理では、１回だけ「ＮＯ」と判断された場合に、ステップＳ３６の処理に進むが、これに限らず、ステップＳ３４において複数回連続して「ＮＯ」と判断された場合に、ステップＳ３６の処理に進むことが望ましい。これにより、脈動により瞬間的に流量が所定値を超えなかった場合に簡易計測モードに移行することを防止できるからである。

図１４は、図１２に示したステップＳ２５の詳細を示すフローチャートであり、ガス器具１０の使用及びガス漏れ判断に関する処理を示している。図１２に示すように、まず、解析部４３ｂは、図１０のステップＳ２３において記憶したガス圧の波形をフーリエ変換する（Ｓ４１）。

その後、算出部４３ｃは、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されたガス漏れ発生時のスペクトルデータを読み出す（Ｓ４２）。そして、算出部４３ｃは、ステップＳ４１のフーリエ変換により得られたスペクトルデータと、ステップＳ４２において読み出したスペクトルデータとの類似度を算出する（Ｓ４３）。次いで、判断部４３ｄは、ステップＳ４３にて算出した類似度が規定値以上であるか否かを判断する（Ｓ４４）。

ステップＳ４３にて算出した類似度が規定値以上であると判断した場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、判断部４３ｄはガス漏れが発生したと判断する（Ｓ４５）。そして、図１４に示す処理は終了する。

ところで、ステップＳ４３にて算出した類似度が規定値以上でないと判断した場合（Ｓ４４：ＮＯ）、算出部４３ｃは、ガス器具毎のスペクトルデータを読み出し（Ｓ４６）、それぞれのスペクトルデータとの類似度を算出する（Ｓ４７）。そして、判断部４３ｄは、類似度が最大となったスペクトルデータが示す種類のガス器具１０が使用されたと判断する（Ｓ４８）。

次に、補正部４３ｅは、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されるスペクトルデータのうち、使用中であると判断されたガス器具１０のスペクトルデータを、ステップＳ４１のフーリエ変換により得られたスペクトルデータに近づけるように補正する（Ｓ４９）。そして、図１４に示す処理は終了する。なお、図１４に示す例では、類似度にかかわらずステップＳ４９において補正を実行しているが、これに限らず、類似度が所定類似度以下の場合にだけ補正を実行するようにしても良い。これにより、補正処理を省略できるため、消費電力を低減させることができるからである。さらに、図１４に示す例では、ガス器具毎のスペクトルデータを補正するようにしているが、これに限らず、ガス漏れ発生時のスペクトルデータを補正するようにしてもよい。

さらに、ステップＳ４６〜Ｓ４８の処理では、記憶されたガス器具毎の全スペクトルデータとの類似度を求めて最も高いスペクトルデータが示すガス器具１０が使用されたと判断している。しかし、これに限らず、記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を順次求めていき、類似度が予め定められた値以上となった時点でそのスペクトルデータが示すガス器具１０が使用されたと判断し、その後類似度の算出を中止するようにしてもよい。このようにすることで、類似度の算出数が減り、消費電力の低下につなげることができるからである。

さらに、本実施形態では圧力センサ４２からの電気信号によって得られる波形をフーリエ変換して、ガス器具１０の種類を判断すると共にガス漏れを判断している。しかし、圧力と流量とには一定の相関があるため、流量センサ４１からの電気信号によって得られる波形をフーリエ変換して、ガス器具１０の種類を判断すると共にガス漏れを判断するようにしてもよい。

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、圧力センサ４２及び流量センサ４１の少なくとも一方からの電気信号を入力し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し、算出されたスペクトルデータと、記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出し、類似度に基づいて使用されたガス器具１０を判断する。ここで、ガス器具１０の使用時には、圧力や流量の波形にガス器具特有の特徴があらわれる。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、上記特徴が数秒以内にあらわ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得ると共に、このスペクトルデータと記憶したガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を求めることで、より短時間で使用中のガス器具１０の種類を判断することができる。

また、ガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出するのに先だってガス漏れのスペクトルデータとの類似度を算出し、ガス漏れのスペクトルデータとの類似度が規定値以上である場合、ガス漏れであると判断する。このため、ガス漏れを判断できるだけでなく、ガス器具１０の種類を判別するよりも重要度が高いガス漏れ判断を先に行うこととなり、迅速な保安処理につなげることができる。

また、記憶されているスペクトルデータのうち、使用中であると判断されたガス器具のスペクトルデータを、解析部４３ｂにより算出されたスペクトルデータに近づけるように補正する。ここで、スペクトルデータは各家庭の配管等の影響を受けて家庭毎に異なったものとなる傾向にある。よって、使用中であると判断されたガス器具１０のスペクトルデータを、解析部４３ｂにより算出されたスペクトルデータに近づけるように補正することで、家庭毎に異なった傾向を学習することとなり、今後のガス器具１０の種類の判断精度を向上させることができる。

また、流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したと判断された場合に、高速計測モードが実行され、解析部４３ｂは、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析してスペクトルデータを算出する。すなわち、流量が所定値（例えば１．５Ｌ／ｈｒ）を超えずにガスの流れがないような場合、解析部４３ｂはスペクトルデータを求めることがなく、流量が所定値を超えてガスの流れが発生した場合に高速計測モードが実行されて、解析部４３ｂはスペクトルデータを求めることとなる。このように、ガスの流れがなく、ガス器具１０が使用されていない場合にまでスペクトルデータを求めることがなく、無駄な処理を実行しないこととなって、消費電力を軽減することができる。

また、流量が特定値以上変化しない安定状態から特定値以上流量変化が発生したと判断された場合に、高速計測モードが実行され、解析部４３ｂは、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析してスペクトルデータを算出する。すなわち、流量変化が特定値（例えば脈動により変化し得ない程度の流量値）を超えずにガスの流れに変化がないような場合、解析部４３ｂはスペクトルデータを求めることがなく、流量変化が特定値を超えてガスの流れが変化した場合に高速計測モードが実行されて、解析部４３ｂはスペクトルデータを求めることとなる。このように、ガスの流れに変化があまりなく、ガス器具の使用状況等に変化がない場合にまでスペクトルデータを求めることがなく、無駄な処理を実行しないこととなって、消費電力を軽減することができる。

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。

さらに、上記実施形態において解析部４３ｂはフーリエ変換による解析を行っているが、これに限らず他の方法で解析を行うようにしてもよい。

さらに、本実施形態において高速計測モードでは第２所定時間として１ミリ秒の計測間隔で圧力波形あるいは流量波形を計測しているが、波形解析が行えればよく、０．１ミリ秒でも良いし１０ミリ秒でも良い。

さらに、本実施形態において算出部４３ｃは解析後のスペクトルデータの全周波数域で類似度を算出しているが、これに限らず一部の周波数域のみで類似度を算出しても良い。例えば、ガバナ１３の特徴が現れる２０〜４０Ｈｚのみによる算出でも良いし、電子制御機能の特徴が現れる１０〜２５０Ｈｚのみによる算出でも良い。また、商用電源の周波数である５０Ｈｚと６０Ｈｚを除去したスペクトルデータで類似度を算出しても良い。

なお、算出に必要な上限の最高周波数は高ければ高いほうが良いが、そのためには第２所定時間を短くして高速計測モードにおける計測間隔を短くしなければならず、消費電力が大きくなるので、可能な限り低いほうが好ましい。具体的には、最高周波数を５ｋＨｚとすることが望ましい。５ｋＨｚまで測定可能としておくと、ほぼ全てのガス器具１０の特徴をとらえることができるからである。また、消費電力を考慮して最高周波数を２５０Ｈｚとしてもよい。２５０Ｈｚを超える周波数に特徴を持つガス器具１０の数が少ないからである。

また、最低周波数は特定時間の長さによって決定される。具体的に特定時間が２秒の場合、測定可能な最低周波数は理論上０．５Ｈｚとなる。特定時間は、このような最低周波数を考慮して設定されることが望ましい。すなわち、特定時間を２秒として、０．５Ｈｚという低周波数を測定可能とすることが望ましい。これにより、０．５Ｈｚまで測定可能としておくと、ガス漏れとほぼ全てのガス器具１０の特徴をとらえることができるからである。また、特定時間が長くなると消費電力が大きくなることから、特定時間を０．３秒として約３．３Ｈｚまで測定可能とするようにしてもよい。３．３Ｈｚ以下の周波数に特徴を持つガス器具１０の数が少ないからである。

さらに、上記実施形態においてガスメータ４０は、ステップＳ４９において補正を実行しているが、これに加えて、新規ガス器具１０の設置を判断するようになっていてもよい。例えば、ステップＳ４９における補正を約１年間など長期に亘って実行したとする。各家庭において配管状況が変わることはまれであるため、長期に亘って補正を実行すると、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されたスペクトルデータは、使用されたガス器具１０のスペクトルデータと非常に近いものとなってくる。このような場合において得られたスペクトルデータが、スペクトルデータ記憶部４３ａに記憶されたどのスペクトルデータとも類似度が所定類似度以下である場合、新たにガス器具１０が設置されたと判断してもよい。これによって、新規ガス器具１０が設置されたことを判断でき、利便性を向上できるからである。

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…記憶部（記憶手段）
４３ｂ…解析部（解析手段）
４３ｃ…算出部（算出手段）
４３ｄ…判断部（判断手段）
４３ｅ…補正部（補正手段）

Claims (6)

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、
   予めガス器具毎のスペクトルデータを記憶したスペクトルデータ記憶手段と、
   前記解析手段により算出されたスペクトルデータと、前記スペクトルデータ記憶手段により記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された類似度に基づいて、使用中のガス器具の種類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. 前記スペクトルデータ記憶手段は、ガス漏れについてのスペクトルデータを記憶し、
   前記算出手段は、前記解析手段により算出されたスペクトルデータと、前記スペクトルデータ記憶手段により記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出するのに先だって、前記スペクトルデータ記憶手段により記憶されたガス漏れのスペクトルデータとの類似度を算出し、
   前記判断手段は、前記算出手段により算出されたガス漏れのスペクトルデータとの類似度が規定値以上である場合、ガス漏れであると判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の判断装置。
3. 前記スペクトルデータ記憶手段により記憶されているスペクトルデータを補正する補正手段をさらに備え、
   前記補正手段は、前記スペクトルデータ記憶手段により記憶されているスペクトルデータのうち、使用中であると判断されたガス器具のスペクトルデータを、前記解析手段により算出されたスペクトルデータに近づけるように補正する
   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. 流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したことを判断する流量発生判断手段をさらに備え、前記流量発生判断手段により流量が所定値を超えない状態から所定値を超える状態に変化したと判断された場合に特定時間だけ高速計測モードが実行され、
   前記解析手段は、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析して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から請求項３のいずれか１項に記載の判断装置。
5. 流量が特定値以上変化しない安定状態から特定値以上流量変化が発生したことを判断する流量変化判断手段をさらに備え、前記流量変化判断手段により安定状態から特定値以上流量変化が発生したと判断された場合に特定時間だけ高速計測モードが実行され、
   前記解析手段は、高速計測モードの実行中において入力されて得られた波形を解析して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から請求項３のいずれか１項に記載の判断装置。
6. 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と、予め記憶されたガス器具毎のスペクトルデータとの類似度を算出する算出工程と、
   前記算出工程において算出された類似度に基づいて、使用中のガス器具の種類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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