JP5490441B2 - ガス器具劣化判断装置及びガス器具劣化判断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガス器具劣化判断装置及びガス器具劣化判断方法に関する。

従来、ガス流量の推移を確認し、その推移に基づいて使用されたガス器具を判別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１〜３参照）。

特開２００３−１４８７２８号公報 特開２００８−１０７２６２号公報 特開２００８−１０７３０１号公報

しかし、従来のガス器具判別装置は、使用ガス器具を判別するに留まり、ガス器具が劣化しているか否かを判断することができない。

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、その目的とするところは、ガス器具の劣化を判断することが可能なガス器具劣化判断装置及びガス器具劣化判断方法を提供することにある。

本発明のガス器具劣化判断装置は、ガス流路の下流側に接続されたガス器具の劣化について判断するガス器具劣化判断装置であって、ガス流路内のガス圧力及びガス流量の少なくとも一方を計測対象として検出する検出手段と、前記検出手段により検出された計測対象の波形の特徴に基づいて、ガス器具の点火動作を判断する点火動作判断手段と、前記点火動作判断手段により判断された最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合に、ガス器具が劣化していると判断する劣化判断手段と、を備え、前記点火動作判断手段は、前記検出手段により検出された計測対象の波形と、ガバナが有する調整スプリングの振動に応じた特徴と、ノズルホルダの圧縮性による振動に応じた特徴とに基づいて、ガス器具の点火動作を判断することを特徴とする。

このガス器具劣化判断装置によれば、流量や圧力の検出結果に基づいてガス器具の点火動作を判断し、最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合にガス器具が劣化していると判断する。ここで、点火動作が行われると波形に点火動作に応じた特徴があらわれる。このため、この特徴に基づいて点火動作を判断でき、点火動作が繰り返されるということは、点火部品の劣化やバーナー等の目詰まりや電池電圧の低下などガス器具の劣化であると判断することができる。従って、ガス器具の劣化を判断することができる。

また、本発明のガス器具劣化判断装置において、ガスメータに内蔵されていることが好ましい。

このガス器具劣化判断装置によれば、ガスメータに内蔵されているため、劣化判断機能を備えていないガス器具についても劣化を判断でき、しかも劣化判断機能を備えていないガス器具が複数ある場合にも、１台のガスメータによって劣化を判断することができる。

また、本発明のガス器具劣化判断装置において、前記劣化判断手段によりガス器具が劣化したと判断された場合、その旨の情報をガスメータの表示部に表示する、又は、その旨の情報を外部に出力することが好ましい。

このガス器具劣化判断装置によれば、ガス器具が劣化したと判断された場合、その旨の情報をガスメータの表示部に表示する、又は、その旨の情報をガスメータの外部に出力するため、ガスメータの表示部に表示した場合には検針員などにガス器具の劣化を知らせることができ、ガスメータの外部に出力した場合には警報器に出力して警報器から劣化の情報を出力したり、電話回線や無線でセンターに送信してガス器具のメンテナンス作業員を出向かせたりすることができる。また、センターから遠隔操作でガスメータ内の遮断弁を閉じることもできる。

また、本発明のガス器具劣化判断方法は、ガス流路の下流側に接続されたガス器具の劣化について判断するガス器具劣化判断方法であって、ガス流路内のガス圧力及びガス流量の少なくとも一方を計測対象として検出する検出工程と、前記検出工程において検出された計測対象の波形の特徴に基づいて、ガス器具の点火動作を判断する点火動作判断工程と、前記点火動作判断工程により判断された最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合に、ガス器具が劣化していると判断する劣化判断工程と、を備え、前記点火動作判断工程では、前記検出工程において検出された計測対象の波形と、ガバナが有する調整スプリングの振動に応じた特徴と、ノズルホルダの圧縮性による振動に応じた特徴とに基づいて、ガス器具の点火動作を判断することを特徴とする。

このガス器具劣化判断方法によれば、流量や圧力の検出結果に基づいてガス器具の点火動作を判断し、最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合にガス器具が劣化していると判断する。ここで、点火動作が行われると波形に点火動作に応じた特徴があらわれる。このため、この特徴に基づいて点火動作を判断でき、点火動作が繰り返されるということは、点火部品の劣化やバーナー等の目詰まりや電池電圧の低下などガス器具の劣化であると判断することができる。従って、ガス器具の劣化を判断することができる。

本発明によれば、ガス器具の劣化を判断することができる。

本発明の実施形態に係るガス器具劣化判断装置を含むガス供給システムの構成図である。 本発明の実施形態に係るガスメータの内部に設けられるガス器具劣化判断装置の構成図である。 ガバナ付きガス器具の点火動作時における圧力の波形を示すグラフである。 ガバナ無しガス器具の点火動作時における圧力の波形を示すグラフである。 ガバナの一例を示す側方断面図である。 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。 ガス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。 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る。 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る。 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。 本実施形態に係るガス器具劣化判断方法を示すフローチャートであって、第１劣化判断機能について示している。 本実施形態に係るガス器具劣化判断方法を示すフローチャートであって、第２劣化判断機能について示している。

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ガス器具劣化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、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４０と、警報器５０とを備えている。なお、図１に示す例において、ガス器具劣化判断装置はガスメータ４０に内蔵されているが、ガス器具劣化判断装置はガスメータ４０に内蔵されている場合に限らず、ガスメータ４０の外部に設けられていてもよいし、一部がガスメータ４０内に設けられ、残部がガスメータ４０の外部に設けられていてもよい。

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。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。

警報器５０は、台所などの屋内におけるガス漏れを検知して、音声等により警報するものである。この警報器５０は、ガスメータ４０と接続されており、ガス漏れの情報をガスメータ４０に送信する構成となっている。

また、ガス器具１０は、ガスコンロ、ガス給湯器、ガス炊飯器、ガス食器洗い乾燥機、ガスオーブン、ガスファンヒーター、ガス瞬間湯沸器、ガス床暖房、及び、ガスヒートポンプなどである。このようなガス器具１０は、長期の使用によって点火に関する部品等が劣化して、点火し難くなってしまう傾向にある。ここでいう劣化とは、例えば点火部品自体の劣化であったり、バーナーの目詰まりであったりする。さらには、乾電池を電源として使用しているガス器具１０の場合、電池電圧が低下することも該当する。

このような劣化が生じると、通常はメンテナンスを行う必要がある。しかし、一般的なユーザは、手動で点火する場合、点火動作（例えばガスコンロの回転つまみを回転させる操作）を何度か行って点火させてしまい、メンテナンスの必要性を感じ難い。また、自動で点火する場合にあっても、点火装置が何度か点火動作を実行して点火させてしまうため、ユーザはメンテナンスの必要性を感じ難い。

本実施形態に掛かるガス器具劣化判断装置１は、このような点火に関する不良について、劣化と判断する構成となっている。

図２は、本発明の実施形態に係るガスメータ４０の内部に設けられるガス器具劣化判断装置の構成図である。図２に示すように、本実施形態に係るガス器具劣化判断装置１００は、流量センサ（検出手段）１１０と、圧力センサ（検出手段）１２０と、制御部１３０と、記憶部（記憶手段）１４０と、表示部１５０と、送受信部１６０とを備えている。

流量センサ１１０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。圧力センサ１２０は、ガスメータ４０内の流路に設置され、流路内のガス圧力を検出するためのものである。本実施形態において流量センサ１１０及び圧力センサ１２０については、種々のものを用いることができる。

制御部１３０は、ガスメータ４０の全体を制御するものであり、点火動作判断部（点火動作判断手段）１３１と、劣化判断部（劣化判断手段）１３２と、解析部１３３と、ガス器具特定部（ガス器具特定手段）１３４とを有している。この制御部１３０は、流量センサ１１０及び圧力センサ１２０からの信号に基づいて、点火動作判断部１３１により点火動作の判断を行い、その判断結果をもとに劣化判断部１３２がガス器具１０の劣化を判断する。また、記憶部１４０は、劣化判断に必要な情報を記憶するものであって、最大点火回数記憶部１４１と、累積点火回数記憶部１４２と、スペクトルデータ記憶部１４３とを備えている。

以下、制御部１３０及び記憶部１４０について詳細に説明する。点火動作判断部１３１は、流量センサ１１０及び圧力センサ１２０によって検出された検出結果に基づいて点火動作を判断するものである。

図３は、ガバナ付きガス器具１０の点火動作時における圧力の波形を示すグラフであり、図４は、ガバナ無しガス器具１０の点火動作時における圧力の波形を示すグラフである。なお、図３及び４において縦軸は、圧力変化量（ｋＰａ）を示し、横軸はガバナ付きガス器具１０の使用を開始してからの経過時間（秒）を示している。

まず、ガス器具１０には、ガバナを有するものと、ガバナを有しないものとがある。点火動作判断部１３１は、ガバナを有するガス器具１０及びガバナを有しないガス器具１０の双方について、流量センサ１１０及び圧力センサ１２０の少なくとも一方によって検出された波形の特徴から、点火動作を判断する。

ガバナ付きガス器具１０において点火動作が行われた場合、圧力は、図３に示す所定の振幅を示した後に、安定状態となる。具体的には、ガバナ付きガス器具１０の使用開始直後に、一度「−０．１」ｋＰａ弱への圧力低下を示した後（符号ａ１参照）、約「０．０５」ｋＰａへの圧力上昇を示す（符号ａ２参照）。その後、圧力は約「−０．０５」ｋＰａ強への圧力低下を示した後に（符号ａ３参照）、約「０．０５」ｋＰａ弱への圧力上昇を示す（符号ａ４参照）。以後、徐々に振幅が小さくなりつつも圧力は振動を繰り返し、最終的には圧力変化がない安定状態となる。

また、ガバナ無しガス器具１０の使用が開始された場合、圧力は、図４に示す所定の振幅を示した後に、安定状態となる。具体的には、ガバナ付きガス器具１０の使用開始直後に、一度「−０．１」ｋＰａ弱への圧力低下を示した後（符号ｂ１参照）、約「０．０１」ｋＰａへの圧力上昇を示す（符号ｂ２参照）。その後、圧力は約「−０．０５」ｋＰａ強への圧力低下を示す（符号ｂ３参照）。以後、圧力上昇が無い状態のまま、圧力は振動を繰り返す。そして、振幅が徐々に振幅が小さくなり、最終的には圧力変化がない安定状態となる。

以下、点火動作時において図３及び図４に示した波形となる理由を説明する。図５は、ガバナの一例を示す側方断面図である。なお、図５では、ガバナの一例を示すに過ぎず、ガバナの構成は図５に示すものに限られない。

図５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５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、ガス出側のガス圧力が大気圧に比べて設定圧力より高くなると、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、ガス流量が減少してガス出側の圧力は減少する。一方、ガス出側のガス圧力が大気圧に比べて設定圧力より低くなると、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、ガス流量が増大してガス出側の圧力は増大する。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。

以上のようにガバナ付きガス器具１０はガバナ内に調整スプリング１３ｆを備えている。このため、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。

特に、ガバナ付きガス器具１０の点火動作時においては、圧力振動の周波数や振幅に特徴が見られる。具体的には調整スプリング１３ｆが小刻みに振動することから、圧力について細かな振動を示すこととなる。この結果、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。また、ガバナ付きガス器具１０の使用開始時に調整スプリング１３ｆの振動によって通過口１３ｉが大きくなったり小さくなったりすることから、圧力波形は、大きな振幅を示す。

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は初期位置を示している。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。

以上より、ガバナ付きガス器具１０の点火動作時においては、図３に示すように、大きな振幅を示すこととなり、一度低下した圧力（ａ１参照）は、元の圧力を上回る圧力まで上昇し（ａ２）、その後、圧力が安定するまで元の圧力を中心に振動を繰り返す。また、周波数ついても調整スプリング１３ｆの影響により、図４に示す圧力波形と比較して高いものとなる。

一方、ガバナ無しガス器具１０の点火動作時に図４に示すような圧力波形を示す理由は以下の通りである。図６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６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２００を通じてバーナー等に至る。ここで、ノズルホルダ２００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端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。

このため、ガバナ無しガス器具１０の点火動作時において圧力波形は、図４に示すように振動を示すこととなる。しかし、ガバナ付きガス器具１０の場合、調整スプリング１３ｆのように細かく振動する物質を有しているのに対し、ガバナ無しガス器具１０の場合、そのような物質を有していない。このため、図４に示す圧力波形は、図３に示す圧力波形と同様に振動を示しているものの、全体として振動周波数が図４に示す圧力波形よりも低くなる。

さらに、ガバナ付きガス器具１０の場合、調整スプリング１３ｆの振動によって振幅が大きくなっているが、ガバナ無しガス器具１０の場合、調整スプリング１３ｆが無く、ノズルホルダ２００の圧縮性による振動が発生しているのみである。このため、図４に示す圧力波形は、図３に示す圧力波形よりも振幅が小さくなる。

以上のように、ガバナ付きガス器具１０の点火動作時及びガバナ無しガス器具１０の点火動作時において圧力波形は、図３及び図４に示す特徴を示すこととなる。点火動作判断部１３１は、上記のような特徴を捉えて、ガス器具１０の点火動作を判断することとなる。具体的に説明すると、図３及び図４に示すように、ガバナ付きガス器具１０の点火動作時において圧力波形には高周波成分が多く含まれ易く、ガバナ無しガス器具１０の点火動作時において圧力波形には中程度の周波数成分が多く含まれる傾向にある。従って、点火動作判断部１３１は、少なくとも中程度以上の周波数成分が含まれる場合に、点火動作が行われたと判断する。また、図３及び図４に示すように、ガバナ付きガス器具１０の点火動作時において圧力波形は大きな振幅を示し、ガバナ無しガス器具１０の点火動作時において中程度の振幅を示す傾向にある。従って、点火動作判断部１３１は、少なくとも中程度以上の振幅を示す場合に、点火動作が行われたと判断する。

なお、図３及び図４に示す特徴は、点火動作が行われてから数秒以内にあらわれる。このため、点火動作判断部１３１は、圧力や流量に変動があった後の、特定時間（例えば０．３秒〜２．０秒）の圧力波形に基づいて点火動作の有無を判断でき、瞬時に点火動作の有無を判断できることとなる。また、圧力と流量とには一定の相関がある。このため、流量は形には圧力波形と同様の特徴があらわれる。このため、点火動作判断部１３１は、圧力の波形に限らず、流量の波形についても同様の特徴を捉えて、ガス器具１０の点火動作を判断することができる。

再度、図２を参照する。劣化判断部１３２は、点火動作判断部１３１による判断結果に基づいてガス器具１０の劣化を判断するものであって、点火動作判断部１３１により判断された最初の点火動作から所定時間以内に所定回数（１以上の整数）以上の再点火動作が判断された場合にガス器具１０が劣化したと判断する。すなわち、劣化判断部１３２は、所定時間以内に何度も点火動作が行われたと判断された場合に、ガス器具１０の劣化により何度も点火動作を行っていると判断し、ガス器具１０が劣化したと判断する。

なお、上記したように、劣化判断部１３２は最大点火回数記憶部１４１、累積点火回数記憶部１４２及びスペクトルデータ記憶部１４３のデータに基づくことなく、劣化を判断している。この機能を、以下の説明において第１劣化判断機能と称する。

さらに、劣化判断部１３２は、最大点火回数記憶部１４１、累積点火回数記憶部１４２及びスペクトルデータ記憶部１４３のデータに基づいて、ガス器具１０の劣化を判断する。この機能を第２劣化判断機能と称する。

第２劣化判断機能を説明する。まず、各ガス器具１０は、点火する毎に点火に関する部品が消耗等する。このため、各ガス器具１０には、最大点火回数というものが存在する。この最大点火回数以上の点火を行うと、点火に関して不良が発生し、ガス器具１０が劣化したと判断できる。よって、第２劣化判断機能では、まず、点火動作判断部１３１が点火動作を判断する。一方、ガス器具特定部１３４は、解析部１３３による解析結果、及びスペクトルデータ記憶部１４３に記憶されるスペクトルデータにより、点火動作が行われたガス器具１０を特定する。

また、累積点火回数記憶部１４２には、ガス器具１０毎に累積点火回数を記憶可能となっており、劣化判断部１３２は、ガス器具特定部１３４によって点火動作が確認されたガス器具１０の累積点火回数を増加させる。

その後、劣化判断部１３２は、累積点火回数記憶部１４２に記憶される累積点火回数が、最大点火回数記憶部１４１に記憶される最大点火回数以上（規定回数以上）となったかを判断し、最大点火回数以上である場合にそのガス器具１０が劣化したと判断する。

第２劣化判断機能について、さらに詳細に説明する。まず、第２劣化判断機能において点火動作判断部１３１は、流量センサ１１０及び圧力センサ１２０からの検出信号に基づいて、点火動作を判断する。また、解析部１３３は、点火が行われた後の検出信号からなる波形をフーリエ変換し、スペクトルデータを得る。

図７は、ガス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８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９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１０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７〜図１０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７に示すように、ガス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８〜図１０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８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９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１０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７〜図１０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８〜図１０に示すガスストーブ、給湯器、及びファンヒータは図５に示したようなガバナ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。

さらに、図９及び図１０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９及び図１０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９及び図１０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７に示すガスコンロは、ガバナ１３を有していない。このため、図６を参照して説明したように、ガバナ無しガス器具１０の点火動作による圧力波形は、ガバナ付きガス器具１０の点火動作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。

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、スペクトルデータにも違いが生じる。また、図７〜図１０では圧力波形から得られるスペクトルデータについて説明したが、圧力と流量とには一定の相関があるため、流量波形から得られるスペクトルデータについても同様のことがいえる。

図２に示す解析部１３３は、流量波形及び圧力波形の少なくとも一方を解析してスペクトルデータを得る。また、記憶部１４０のスペクトルデータ記憶部１４３は、ガス器具１０の種類毎のスペクトルデータを予め記憶している。ガス器具特定部１３４は、解析部１３３により得られたスペクトルデータと、スペクトルデータ記憶部１４３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し、算出した類似度に基づいて、点火動作が行われたガス器具１０の種類を判断する。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。

なお、ガス器具特定部１３４は、図７〜図１０に示すような特徴を捉えることができるのであれば、特にスペクトルデータに限らず、他の方法によって点火動作されたガス器具１０を特定してもよい。例えば、ガス器具特定部１３４は、フィルタ回路とピークホールド回路によって構成され、これら構成によって点火動作されたガス器具１０を特定してもよい。

この場合、ガス器具特定部１３４は、フィルタ回路によって、２０Ｈｚ未満、２０Ｈｚ以上、６０Ｈｚ以上、２００Ｈｚ以上のそれぞれの周波数成分を取りだし、ピークホールド回路によってそれぞれの周波数成分の振幅のピークをホールドする。ガス器具特定部１３４は、そのホールドされた結果に基づいて、ガスコンロ、ガスストーブ、給湯器、及びファンヒータのいずれが点火動作をされたか特定する。なお、ガス器具特定部１３４は、ガス器具１０の種類が多くなると、これに応じてフィルタ回路及びピークホールド回路を設ければ、他のガス器具１０についても特定することができる。

点火動作が行われたガス器具１０が特定されると、劣化判断部１３２は、累積点火回数記憶部１４２に対して、点火動作の回数を加算する。このとき、劣化判断部１３２は、点火動作が行われたガス器具１０の累積点火回数についてのみ加算処理を行う。そして、劣化判断部１３２は、点火動作が行われたガス器具１０について、累積点火回数が最大点火回数以上となっているかを判断し、最大点火回数以上となっている場合に、そのガス器具１０が劣化していると判断する。

表示部１５０は、制御部１３０からの制御によって各種表示を行うものである。本実施形態において表示部１５０は、劣化判断部１３２により劣化が判断された場合、その旨の情報を表示する機能を有している。送受信部１６０は、警報器５０やセンターと情報の送受を行うものである。本実施形態において送受信部１６０は、劣化判断部１３２により劣化が判断された場合、その旨の情報を警報器５０やセンターに送信する。これにより、警報器５０において劣化の旨を報知したり、センターにおいて劣化を把握してメンテナンスを行う作業員を派遣したりすることができる。さらに、劣化の旨の情報が何度もセンターに送られてくる場合には、ガスメータ４０に対して遮断信号を送信し、遮断弁を閉じるように動作させてもよい。

図１１は、本実施形態に係るガス器具劣化判断方法を示すフローチャートであって、第１劣化判断機能について示している。図１１に示すように、まず制御部１３０は変数ｎを初期化する（Ｓ１）。なお、変数ｎは後述からも明らかなように点火動作の回数を示すこととなる。次に、圧力センサ１２０は流路内のガス圧力に応じた検出信号を出力し、制御部１３０はガス圧力を検出する（Ｓ２）。同様に、流量センサ１１０は流路内のガス流量に応じた検出信号を出力し、制御部１３０はガス流量を検出する（Ｓ３）。

その後、点火動作判断部１３１は圧力及び流量に変動があったか否かを判断する（Ｓ４）。圧力及び流量に変動がなかったと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、処理はステップＳ６に移行する。一方、圧力及び流量に変動があったと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、点火動作判断部１３１は、ステップＳ２及びステップＳ３の検出において得られた波形について、中程度以上の周波数成分の振幅値が特定値以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。

中程度以上の周波成分の振幅値が特定値以上でないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、処理はステップＳ６に移行する。ステップＳ６において制御部１３０は、変数ｎが「１」以上であるか否かを判断する（Ｓ６）。変数ｎが「１」以上でないと判断した場合（Ｓ６：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、変数ｎが「１」以上であると判断した場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１に移行する。

また、中程度以上の周波数成分の振幅値が特定値以上であると判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、点火動作判断部１３１は点火動作があったと判断し、変数ｎをインクリメントする（Ｓ７）。そして、制御部１３０は変数ｎが「１」であるかを判断する（Ｓ８）。

変数ｎが「１」でないと判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。一方、変数ｎが「１」であると判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、制御部１３０はタイマーをスタートさせる（Ｓ９）。そして、劣化判断部１３２は変数ｎが所定値Ｎ（Ｎは２以上の整数）以上であるか否かを判断する（Ｓ１０）。

変数ｎが所定値Ｎ以上でないと判断した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１において劣化判断部１３２は所定時間経過したか否かを判断する（Ｓ１１）。

所定時間経過していないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、所定時間経過したと判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、図１１に示す処理は終了する。

また、変数ｎが所定値Ｎ以上であると判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、所定時間以内に点火動作がＮ回繰り返されたといえる。このため、劣化判断部１３２は、ガス器具１０が劣化したと判断する（Ｓ１１）。次に、表示部１５０は劣化の旨を表示すると共に、送受信部１６０は劣化の旨の情報を外部に出力する（Ｓ１２）。これにより、検針員による把握、警報器５０による報知、センターでの把握、メンテナンス作業員の派遣、及び遮断弁の弁閉動作等を行うことができる。そして、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器具劣化判断方法を示すフローチャートであって、第２劣化判断機能について示している。

まず、図１２に示すように、制御部１３０は、圧力センサ１２０からの検出信号を入力して、ガス圧力を検出する（Ｓ２１）。同様に、制御部１３０は、流量センサ１１０からの検出信号を入力して、ガス流量を検出する（Ｓ２２）。

その後、解析部１３３は、得られた検出波形をフーリエ変換して図７〜図１０に示したようなスペクトルデータを得る（Ｓ２３）。次に、ガス器具特定部１３４は、スペクトルデータ記憶部１４３に記憶されるガス器具１０の種類毎のスペクトルデータと、ステップＳ２３において得たスペクトルデータとを比較して、類似度を算出する（Ｓ２４）。その後、ガス器具特定部１３４は、類似度に基づいて点火動作が行われたガス器具を判断する（Ｓ２５）。

次に、劣化判断部１３２は、点火動作が行われたガス器具１０について累積点火回数記憶部１４２に記憶される累積点火回数に加算処理を行う（Ｓ２６）。その後、劣化判断部１３２は、点火動作が行われたガス器具１０について累積点火回数が最大値以上であるか否かを判断する（Ｓ２７）。すなわち、劣化判断部１３２は、累積点火回数記憶部１４２に記憶される累積点火回数が、最大点火回数記憶部１４１に記憶される最大点火回数以上であるか否かを判断する。

累積点火回数が最大値以上でないと判断した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、劣化判断部１３２は、点火動作が行われたガス器具１０が劣化していないと判断し（Ｓ２７：ＮＯ）、図１２に示す処理は終了する。累積点火回数が最大値以上であると判断した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、劣化判断部１３２は、点火動作が行われたガス器具１０が劣化したと判断する（Ｓ２８）。次に、表示部１５０は劣化の旨を表示すると共に、送受信部１６０は劣化の旨の情報を外部に出力する（Ｓ２９）。これにより、検針員による把握、警報器５０による報知、センターでの把握、メンテナンス作業員の派遣、及び遮断弁の弁閉動作等を行うことができる。そして、図１２に示す処理は終了する。

このようにして、本実施形態に係るガス器具劣化判断装置１００及びガス器具劣化判断方法によれば、流量や圧力の検出結果に基づいてガス器具１０の点火動作を判断し、最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合にガス器具１０が劣化していると判断する。ここで、点火動作が行われると波形に点火動作に応じた特徴があらわれる。このため、この特徴に基づいて点火動作を判断でき、点火動作が繰り返されるということは、点火部品の劣化やバーナー等の目詰まりや電池電圧の低下などガス器具１０の劣化であると判断することができる。従って、ガス器具１０の劣化を判断することができる。

また、流量や圧力の検出結果に基づいてガス器具１０の点火動作を判断すると共に点火動作されたガス器具１０の種類を特定し、その種類のガス器具１０について累積点火回数を加算していく。そして、累積点火回数が最大点火回数以上となった場合に、そのガス器具１０が劣化していると判断する。このため、点火回数に応じた経年劣化を把握することができ、ガス器具１０の劣化を判断することができる。

また、ガス器具劣化判断装置１００はガスメータ４０に内蔵されているため、劣化判断機能を備えていないガス器具１０についても劣化を判断でき、しかも劣化判断機能を備えていないガス器具１０が複数ある場合にも、１台のガスメータ４０によって劣化を判断することができる。

また、ガス器具１０が劣化したと判断された場合、その旨の情報をガスメータ４０の表示部１５０に表示する、又は、その旨の情報をガスメータ４０の外部に出力するため、ガスメータ４０の表示部１５０に表示した場合には検針員などにガス器具１０の劣化を知らせることができ、ガスメータの外部に出力した場合には警報器５０に出力して警報器５０から劣化の情報を出力したり、電話回線や無線でセンターに送信してガス器具のメンテナンス作業員を出向かせたりすることができる。また、センターから遠隔操作でガスメータ内の遮断弁を閉じることもできる。

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。例えば、本実施形態に係るガス器具劣化判断装置１００では、流量センサ１１０及び圧力センサ１２０の双方を有し、双方の検出信号に基づいて点火動作を判断しているが、これに限らず、流量センサ１１０のみ、又は、圧力センサ１２０のみを有し、一方の検出信号に基づいて点火動作を判断するようにしてもよい。

また、本実施形態ではスペクトルデータ記憶部１４３にスペクトルデータが記憶されているが、このスペクトルデータを学習して更新するようにしてもよい。例えば、各家庭では配管状態が異なり、スペクトルデータに微妙な差異が生じる。このため、図１２に示すステップＳ２５において点火動作が行われたガス器具１０が特定されると、スペクトルデータ記憶部１４３に記憶されるスペクトルデータを、ステップＳ２３において得られたスペクトルデータに近づけるように補正してもよい。これにより、一層点火動作が行われたガス器具１０について判断精度を向上させることができるからである。

また、本実施形態ではスペクトルデータに基づいて点火動作が行われたガス器具１０を特定しているが、これに限らず、スペクトルデータを用いることなく、フィルタ回路やピークホールド回路により判断するようにしてもよい。加えて、特許文献１〜３に示される方法によって、点火動作が行われたガス器具１０を特定するようにしてもよい。

１…ガス供給システム
１０…ガス器具
１３…ガバナ
１３ａ…ガバナ内弁
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
２０…調整器
３１…第１配管
３２…第２配管
４０…ガスメータ
１００…ガス器具劣化判断装置
１１０…流量センサ（検出手段）
１２０…圧力センサ（検出手段）
１３０…制御部
１３１…点火動作判断部（点火動作判断手段）
１３２…劣化判断部（劣化判断手段）
１３３…解析部
１３４…ガス器具特定部（ガス器具特定手段）
１４０…記憶部（記憶手段）
１４１…最大点火回数記憶部
１４２…累積点火回数記憶部
１４３…スペクトルデータ記憶部
１５０…表示部
１６０…送受信部
２００…ノズル

Claims (4)

1. ガス流路の下流側に接続されたガス器具の劣化について判断するガス器具劣化判断装置であって、
   ガス流路内のガス圧力及びガス流量の少なくとも一方を計測対象として検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された計測対象の波形の特徴に基づいて、ガス器具の点火動作を判断する点火動作判断手段と、
   前記点火動作判断手段により判断された最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合に、ガス器具が劣化していると判断する劣化判断手段と、を備え、
   前記点火動作判断手段は、前記検出手段により検出された計測対象の波形と、ガバナが有する調整スプリングの振動に応じた特徴と、ノズルホルダの圧縮性による振動に応じた特徴とに基づいて、ガス器具の点火動作を判断する
   ことを特徴とするガス器具劣化判断装置。
2. ガスメータに内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス器具劣化判断装置。
3. 前記劣化判断手段によりガス器具が劣化したと判断された場合、その旨の情報をガスメータの表示部に表示する、又は、その旨の情報を外部に出力する
   ことを特徴とする請求項２に記載のガス器具劣化判断装置。
4. ガス流路の下流側に接続されたガス器具の劣化について判断するガス器具劣化判断方法であって、
   ガス流路内のガス圧力及びガス流量の少なくとも一方を計測対象として検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された計測対象の波形の特徴に基づいて、ガス器具の点火動作を判断する点火動作判断工程と、
   前記点火動作判断工程により判断された最初の点火動作から所定時間以内に所定回数以上の再点火動作が判断された場合に、ガス器具が劣化していると判断する劣化判断工程と、を備え、
   前記点火動作判断工程では、前記検出工程において検出された計測対象の波形と、ガバナが有する調整スプリングの振動に応じた特徴と、ノズルホルダの圧縮性による振動に応じた特徴とに基づいて、ガス器具の点火動作を判断する
   ことを特徴とするガス器具劣化判断方法。
   

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