JP5108275B2 - ガス器具判別装置および判別方法 - Google Patents

Description

本発明は，各家庭へのガス供給流路に設置され，ガス流量計を有するガスメータなどに利用されるガス器具判別装置および判別方法に関するもので、特に、使用中のガス器具を特定することにより，ガス器具に対応したより高度な保安機能やサービスを提供することが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。この保安機能によれば、地震の検出やガス漏れ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。

図２４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、継続時間があまり長くなる時は、ガス漏れ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２４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２４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。

しかしながら、図２４に示されるとおり、少ないガス流量レンジに、比較的長時間使用されるストーブと、比較的短時間しか使用されないコンロや小型湯沸かし器など異なるガス器具が存在する。従来のガスメータでは、使用中のガス器具を特定することができないので、長時間使用のストーブに合わせて安全継続使用時間を長く設定している。それに伴い、コンロや小型湯沸かし器に対しては、安全継続使用時間が最適とはいえない面がなくはなかった。従って、ガスメータが使用中のガス器具を判別することができれば、それに適した保安機能を提供することができるので好都合である。

このような観点から、ガス器具判別装置に関する提案が、たとえば特許文献１〜３に示すように従来からなされている。すなわち、これらの従来技術では、ガス器具が使用された時のガス流量の変化から使用中のガス器具を判定するために、複雑な一連のガス流量の変化を燃焼制御ステップ毎に分割した部分流量パターンという概念を使用している。

すなわち、使用可能性がある複数種類のガス器具について、部分流量パターンを制御ステップ毎に分類して流量パターンテーブルに登録しておく。更に、複数種類のガス器具に対応する部分流量パターンの組合せを器具テーブルに登録しておく。そして、ガス流量計が検出したガス流量パターンとマッチングする部分流量パターンを流量パターンテーブルから抽出し、更に、抽出された部分流量パターンの組合せとマッチングするガス器具を器具テーブルから抽出する。

この従来技術では、ガス器具の燃焼制御に伴う複雑な一連のガス流量パターンを、制御ステップ毎に分割した部分流量パターンに単純化し、検出されたガス流量パターンとのマッチングを容易にし、ガス器具の判定を可能にしている。

特に、前記特許文献１〜３に記載の発明は、燃焼制御ステップとして、少なくとも「点火時」「その後の初期過渡期」「流量が安定する安定期」の３つの流量パターンに基づいてガス器具を判定する。また、この流量パターンに加えて、制御ステップごとに流量レンジ（流量の大小の範囲）も監視して、検出したガス流量パターンの流量が、予め器具テーブルに登録されていた流量レンジ内に該当するか否かも考慮して、器具を判別することも行っている。
特開平２００３−１４９０１９号公報 特開平２００３−１４９０２７号公報 特開平２００３−１４９０７５号公報

確かに、前記のような特許文献に記載の発明は、流量パターンの特徴がはっきりしたある種の器具の判別には適しているものの、いずれもガスの部分流量パターン（もしくは部分流量パターンと流量範囲）に基づいてガス器具を判別するものであるから、現在のように多種多様のガス器具が使用されている現状においては、適切な判別技術とは言えなかった。

特に、従来の一般家庭で広く使用されていたガスコンロや湯沸かし器、風呂釜のように流量の変動が大きい器具の場合には、単に流量パターンやレンジを監視するだけで器具の判別が可能であったが、最近の住宅で使用される床暖房のように長時間にわたって流量の変動が少ない器具の場合には、単に流量やそのパターンを監視しただけでは器具の判別や漏れの判定が困難であった。

その上、従来技術では、検出した流量のパターン（経時的な流量変化）と予め記録されている各ガス器具のデータと比較する場合に、流量の段階状の変化や、短時間あるいは長時間にわたって一定流量値をとるなどの特徴点をとらえて比較したり、あるいは流量パターンをグラフ化してパターンマッチングの手法で比較するなどの手法が採用されていた。

しかし、このような手法は、ガス器具の種類やメーカー、使用ガス（都市ガスやＬＰＧ）の種類の増大に伴い、各ガス器具のパターンが多種多様化し、さらには、ガス漏れのような器具とは別の流量パターン有する状態を判別することも要望ている現状にあっては、器具やガス漏れの判定を精度良く行うことが困難であった。

本発明は前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、ガスの瞬時流量と瞬時流量の時間微分値を組み合わせることで、より多機種のガス器具の判別並びにガス漏れの検出が可能で、なガス器具判別装置および判別方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明のガス器具判別装置は、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部と、前記流量計測部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、前記流量計測部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ガス流の特徴を抽出する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴と、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別する器具判別手段と、を備え、前記特徴抽出手段は、検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するものであり、前記器具判別手段は、予め各器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、当該グラフが含まれる領域を記憶しておき、前記抽出されたガス流の特徴が、予め設定した前記各ガス器具もしくはガス漏れごとの領域に分布するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別することを特徴とする。また、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部と、前記流量計測部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、前記流量計測部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ガス流の特徴を抽出する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴と、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別する器具判別手段とを備え、前記特徴抽出手段は、検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するものであり、前記器具判別手段は、予め各器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分との関係を複数の小領域に分割されたグラフに表し、グラフが通過する一連の小領域名を時系列順に記憶しておき、前記ガス流の特徴のグラフが通過する一連の小領域名を時系列順に取得し、予め設定した各器具もしくはガス漏れごとの一連の小領域名と一致するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別することも本件発明の一態様である。

本件発明のガス器具判別方法は、ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測し、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、前記瞬時流量と瞬時流量の時間微分値とに基づきガス流の特徴を抽出する特徴抽出ステップと、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、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップとを備え、検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するステップと、予め各器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、当該グラフが含まれる領域を記憶しておき、前記抽出されたガス流の特徴が、予め設定した前記各ガス器具もしくはガス漏れごとの領域に分布するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップを備えることを特徴とする。また、ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測し、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、前記瞬時流量と瞬時流量の時間微分値とに基づきガス流の特徴を抽出する特徴抽出ステップと、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、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップとを備え、
検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するステップと、予め各器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分との関係を複数の小領域に分割されたグラフに表し、グラフが通過する一連の小領域名を時系列順に記憶しておき、前記ガス流の特徴のグラフが通過する一連の小領域名を時系列順に取得し、予め設定した各器具もしくはガス漏れごとの一連の小領域名と一致するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップを備えることも本件発明の一態様である。

また、ガスの圧力量データの検出部及び／または圧力の時間微分値を演算する圧力時間微分演算手段とを備え、これらガス圧力データや圧力の時間微分値に基づいて器具もしくはガス漏れの判別を行うことも、本件発明の一態様である。

更に、瞬時流量時間微分値の上限の閾値および下限の閾値と、圧力時間微分値の閾値を記憶する記憶部と、瞬時流量時間微分値または圧力時間微分値が前記記憶部に記憶されている閾値を越えたときに器具の起動を検出する器具起動検出手段と、瞬時流量時間微分値または圧力時間微分値が前記記憶部に記憶されている閾値を下回わり、かつ瞬時流量がゼロ流量付近で検出されたときに器具の終了を検出する器具終了検出手段とを備えることで、ガス器具の指導停止を判別したり、これら器具起動検出手段と器具終了検出手段により器具使用継続時間検出検出することも本件発明の一態様である。

本発明によれば、ガスの瞬時流量データと瞬時流量の時間微分値の組み合わせに基づいて、ガス器具の種別及びガス漏れの判別を行うようにしたので、単に流量パターンとその範囲のみでは判別が不可能な器具であっても、流量、圧力及び温度の相関の観点からも判別が可能となる。その結果、ガス器具の判別が不可能なために、むやみにガス漏れと判定するような不都合もなくなり、保安性も向上する。

特に、瞬時流量の時間微分値を利用することで、単なる流量パターンのマッチングにより器具を判定する従来技術に比較して、比較対象パターンの単純化を図ることが可能になり、
（1） 検出された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することにより、その特徴を抽出する。
（2） 検出された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、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求めることで、特徴抽出を行う。
などの特徴抽出の手法を自由に採用することが可能になる。その結果、従来の流量パターンそのものをグラフ化してパターンマッチングする手法に比較して、簡単な演算でしかも制度の良い判定が実施できる。

（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態を図面に従って具体的に説明する。図１は、本実施形態の特徴抽出手段とその周辺の構成を示すブロック図、図２は器具起動／終了検出手段とその周辺の構成を示すブロック図、図３は重み付け決定部とその周辺の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の器具判別装置は、ガス供給流路（ガス配管）内のガス流量データ（瞬時流量Ｑ）を計測する流量計測部１と、流路内のガス圧力を検出する圧力検出部２とを備えている。この流量計測部１としては、各種の計測手段を使用することができるが、本実施形態では、超音波流量計を使用する。

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、表示部及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なわれ、各方向における超音波の伝播積算時間を求める。流量計測部１では伝播時間の差に基づき瞬時流量が算出される。

流量計測部１には、検出された瞬時流量データを時間で微分した瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑを演算する瞬時流量時間微分値演算手段３が接続され、圧力検出部２で検出された圧力量データと、前記圧力検出部により検出された圧力量データを時間で微分した圧力時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｐを演算する圧力時間微分演算手段４が接続されている。

流量計測部１で検出されたの瞬時流量データＱと、瞬時流量時間微分値演算手段３で演算された瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑと、圧力検出部により検出された圧力量データＰと、圧力時間微分演算手段４で演算された圧力時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｐは、特徴抽出手段５に入力されている。

この特徴抽出手段５は、入力された瞬時流量データ、瞬時流量時間微分値、圧力量データ、圧力時間微分値
に基づいて、判定対象となるガス流路から得られた各データの特徴を抽出する。すなわち、流量計測部１により測定された瞬時流量データＱとそのときの瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑ、圧力量データＰ、圧力時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｐは、ガス器具（もしくはガス漏れの態様）ごとに特徴が異なっている。しかし、個々のデータのみ（例えば瞬時流量データのみ）では、他のガス器具と共通することもあり、正確な器具判定が不可能である。

そこで、本実施形態では、個々のデータの特徴を抽出すると共に、複数のデータの組み合わせの特徴を抽出することで、より正確な器具判定を行う。この組み合わせは、種々のものが考えられるが、本件発明では、少なくとも瞬時流量データＱと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの組み合わせの特徴を抽出する。例えば、瞬時流量データＱと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）ＱをＸ軸とＹ軸に割り当てて経時的な変化を観察し、Ｘ−Ｙ平面上で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特徴として抽出する。

そして、これに加えて、圧力量データ及び圧力時間微分値も合わせて特徴として抽出する。他にも予め定めた条件下での値のみから特徴を抽出することも可能である。例えば、瞬時流量がＱ１〜Ｑ２[L/h]という条件下での瞬時流量時間微分値を参照して特徴抽出しても良い。あるいは、圧力時間微分値がＰ１〜Ｐ２[pa]という条件下での瞬時流量を参照して特徴する方法もある。

また、この特徴抽出手段５には、図２に示す器具起動／終了検出手段１０から、器具の起動と終了のデータが入力される。この器具の起動と終了のデータは、器具起動／終了検出周辺のデータに関する特徴抽出を行うために必要なものである。

この特徴抽出手段５で抽出された特徴データは、器具判別手段６に送られる。この器具判別手段６は、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め用意された特徴データを記憶していると共に、この記憶されている特徴データと前記特徴抽出手段５で抽出された計測値に基づく特徴データとを比較し、計測値がどの器具を使用しているか、あるいはガス漏れが生じているかを判別するものである。そして、この器具判別手段６には、その判定結果を出力するディスプレイ、プリンタ、ガス漏れ警報機などの判別結果出力手段７が設けられている。

また、器具判別手段６には、前記器具起動／終了検出手段１０と連動する器具起動継続時間検出手段１２が接続されており、この器具起動継続時間検出手段１２が判別した器具継続使用時間内に器具判別を行う。なお、この構成は本件発明に不可欠なものではなく、器具判別手段６が常時判別処理を行っても良い。

図２に示すように、流量計測部１で検出されたの瞬時流量データＱと、瞬時流量時間微分値演算手段３で演算された瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑと、圧力検出部により検出された圧力量データＰと、圧力時間微分演算手段４で演算された圧力時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｐは、前記特徴抽出手段５に加えて、器具起動／終了検出手段１０にも入力されている。

この器具起動／終了検出手段１０は、瞬時流量および瞬時流量時間微分値、圧力時間微分値の上限及び下限の閾値を記憶した閾値記憶部１１に接続されている。そして、流量計測部１より検出された瞬時流量がゼロ流量付近での瞬時流量時間微分値が上限の閾値を上回ったとき、ガス器具が起動したと判断する。なお、圧力を時間で微分した圧力時間微分値の情報を参照し、圧力時間微分値が閾値を越えたときにガス器具が起動したと判断することもできる。

また、器具起動／終了検出手段１０は、瞬時流量時間微分値が上限の閾値を下回り、なおかつ瞬時流量がゼロ付近で検出されたとき、ガス器具が終了したと判断する。さらに圧力を時間で微分した圧力時間微分値の情報を参照し、圧力時間微分値が閾値を越えたときにガス器具が終了したと判断することもできる。

器具起動／終了検出手段１０の出力側は器具起動継続時間検出手段１２に接続されている。この器具使用継続時間検出手段は、器具起動検出手段および器具終了検出手段により検出された器具起動および器具終了情報に基づき、器具が起動された時刻を保持し、器具の使用継続時間を計測する。

前記器具判別手段６には、器具判別実行時間記憶部１３が接続されている。この器具判別実行時間記憶部１３は、予め設定された器具判定を実行する時間を記憶することで、前記器具使用継続時間検出手段１２より検出された器具の使用継続時間が前記器具判定実行時間になると器具判定を行なうものである。

すなわち、器具の判定が必要な状況はガス漏れなど一定の使用状態が継続した場合が多いため、通常の使用状態では判別処理を行わずとも良い場合がある。そのような場合に、使用時間が一定時間を超えた場合にのみ器具の判別を行うことで、判別装置の負担を軽減することができる。

図３に示すように、前記器具判別手段６には、器具の判別処理にあたり、温度、日付、時刻を考慮した重み付けを行うための手段が設けられている。この重み付け手段２０は、気温検出部２１や日付データおよび時刻データを検出するための制御部２２とに接続されている。また、この重み付け手段２０には、各器具について、その使用温度帯、時間帯、日付帯などの使用態様を記憶した器具使用態様記憶部２３が設けられている。この器具使用態様記憶部２３には、記憶部２３に記憶されている各器具の使用態様の内容を削除、更新、追加するための記憶内容更新部２４が設けられている。

この重み付け手段２０では、前記気温検出部により検出された温度データ、制御部により検出された日付データおよび時刻データに基づき、確からしさ判定を付与し、使用ガス器具を判別する。なお、前記気温は、ガス温度、水温などでも同様に行なうことが可能である。例えば、前記気温検出部２１により検出された温度データＴと、図４に示したようなデータに基づき重み付け値を決定する。例えば、Ｔ＝８℃のときは、下記のような重み付け値を判別結果に付与する。

Ｘｄ（コンロ） ＝１．０
Ｘｄ（ファンヒータ）＝０．８
Ｘｄ（ストーブ） ＝０．８
Ｘｄ（床暖房） ＝０．８
Ｘｄ（乾燥機） ＝１．０

また、前記制御部２２により検出された日付データＤと、図５のようなデータに基づき重み付けを行う。例えば、Ｄ＝４月のときは、下記のような重み付け値を付与する。

Ｘｅ（コンロ） ＝１．０
Ｘｅ（ファンヒータ）＝０．５
Ｘｅ（ストーブ） ＝０．５
Ｘｅ（床暖房） ＝０．５
Ｘｅ（乾燥機） ＝０．９

前記制御部２２により検出された時刻データと図６のようなデータに基づき重み付けを行う。例えば、時刻＝１０時のときは、下記のように重み付け値を付与する。

Ｘｆ（コンロ） ＝０．２
Ｘｆ（ファンヒータ）＝０．８
Ｘｆ（ストーブ） ＝０．８
Ｘｆ（床暖房） ＝０．８
Ｘｆ（乾燥機） ＝１．０

（２）実施形態の作用
本実施形態の器具判別装置は、前記のような構成を有するものであるが、次に、使用ガス器具を判別するために領域分割に基づいた器具判別方法について具体的に説明する。

(1) 領域による判別
図７乃至図１４は、前記流量計測部により検出された瞬時流量データを時間で微分した瞬時流量時間微分値に基づき確からしさ判定を付与し、使用ガス器具を判別する方法の構成である。すなわち、この方法では、予め各器具ごとに、前記流量計測部１により検出された瞬時流量データＱと、瞬時流量時間微分値演算手段３により検出された瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑを二次平面上にプロットしたものを器具判別手段６に記憶しておく。

図７は、器具判別手段６に記憶しておく各器具ごとの領域をしめす概略図である。この図から分かるように、各器具Ａ〜Ｃにより、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域が異なっているので、特徴抽出手段５によって得られた使用ガス器具の前記二次平面上にプロットした瞬時流量データＱおよび瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑが、予め設定した器具ごとの領域に分布されるとき、確からしさ判定Ｘｂを付与する。

例えば、図８は床暖房、図９はコンロ、図１０は乾燥機、図１１はファンヒータ、図１２はストーブ、図１３は給湯器の使用時に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示すものである。従って、特徴抽出された瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑが、領域Ｓ１に分布されるとき、Ｘｂ（床暖房）として１．０を付与する。なお、図８以降の図において、縦軸は２秒当たりの瞬時流量の差分値（Ｌ／ｈ／ｓ）、横軸は瞬時流量Ｑ（Ｌ／ｈ）である。

Ｘｂ（コンロ） ＝０．１
Ｘｂ（ファンヒータ）＝０．１
Ｘｂ（ストーブ） ＝０．１
Ｘｂ（床暖房） ＝１．０
Ｘｂ（乾燥機） ＝０．１

(2) 経時的遷移による判別
次に、瞬時流量データＱと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移に基づいてた使用ガス器具を判別する方法を説明する。

図１４乃至図２０は、予め既知のガス器具について、流量計測部１により検出された瞬時流量データＱを時間で微分した瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑを二次平面上にプロットし、この二次平面を領域分割し、領域名をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３・・・・Ａｎ、Ｂ１、Ｂ２・・・Ｂｎ、Ｃ１、Ｃ２・・・・Ｃｎ、・・・としたものである。

なお、図１４は、あるガス器具について、その瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を、平面上にプロットすることで、その遷移を領域名の連なりとして表現できることを示す図であり、図１５はストーブ、図１６はファンヒータ、図１７はコンロ、図１８は床暖房、図１９は乾燥機、図２０は給湯器の遷移を示す。すなわち、分割した領域Ｎｉに前記瞬時流量と前記瞬時流量時間微分値が収まるときに、領域名Ｎｉを取得し、これを繰り返すことで、領域名の連なりで遷移を特定することができる。

このように、予め器具判別手段６の記憶しておいた各器具の遷移と、前記前記瞬時流量と前記瞬時流量時間微分値に基づいて得られた状態遷移とを比較し、器具の判別を行う。例えば、状態遷移がＢ１→Ｄ１→Ｄ２→Ｂ４→Ａ８→Ｃ４→Ｅ２→Ｅ１→Ｃ２→Ｃ１→Ａ１と遷移した場合、図１７に示すコンロの遷移と同一であると判定し、判定Ｘｃ（コンロ）として１．０を付与する。

Ｘｃ（コンロ） ＝１．０
Ｘｃ（ファンヒータ）＝０．１
Ｘｃ（ストーブ） ＝０．１
Ｘｃ（床暖房） ＝０．１
Ｘｃ（乾燥機） ＝０．１

(3) 度数分布による判定（参考例）
次に、本件発明の参考例として、器具判別手段６において、度数分布に基づいて使用器具の判別を行う方法について説明する。
図２１乃至図２３は、前記流量計測部１により検出された瞬時流量データＱに基づき度数分布を求め、局地のバラつきと相対度数の移動平均から確からしさ判定を付与し、使用ガス器具を判別する方法を示すものである。すなわち、瞬時流量データＱの度数分布は、図２１や図２２に示すように各器具ごとに異なっている。そこで、この度数分布を相対度数と移動平均により数値化して、器具判定を行う。

まず、前記流量計測部１より一定時間に検出された一定数の瞬時流量データＱ（例えば、図２３に示すように、１時間分のデータ１８００個）に対して、度数分布を求める。前記度数分布のデータ区分を例えば１０Ｌ／ｈとして区分し、その流量区分に分類される瞬時流量データの個数を計数する。なお、瞬時流量データは連続する時系列データではなく、離散的なデータ（数秒おきのデータ）や一定の区間での平均流量（数秒間の瞬時流量の平均値）であっても良い。

計数した個数を総数で除算して割合（相対度数）を求め、さらに移動平均を求める。移動平均値が例えば０．８以上であると、その流量区分をＱｋとする。なお、その流量区分Ｑｋと、各器具との関係は一例として次の通りである。

３０≦Ｑｋ≦５０ ｔｈｅｎ コンロ ０．８
３０≦Ｑｋ≦４０ ｔｈｅｎ ファンヒータ ０．８
６０≦Ｑｋ≦８０ ｔｈｅｎ ファンヒータ ０．８
１１０≦Ｑｋ≦１２０ ｔｈｅｎ コンロ ０．８
９０≦Ｑｋ≦１１０ ｔｈｅｎ ストーブ ０．８
１３０≦Ｑｋ≦１４０ ｔｈｅｎ ファンヒータ ０．９
１９０≦Ｑｋ≦２１０ ｔｈｅｎ 乾燥機 ０．８
１９０≦Ｑｋ≦２００ ｔｈｅｎ ストーブ ０．８
２００≦Ｑｋ≦２２０ ｔｈｅｎ ファンヒータ ０．９
２３０≦Ｑｋ≦２７０ ｔｈｅｎ コンロ １
２７０≦Ｑｋ≦２９０ ｔｈｅｎ 床暖房 １
３０≦Ｑｋ≦２７０ ｔｈｅｎ コンロ ０．３

このような既知のガス器具に対する流量区分Ｑｋと、使用ガス器具について検出した瞬時流量データＱに基づく流量区分Ｑｋとを比較して、検出した流量区分Ｑｋが予め定めた流量区分のとき、確からしさ判定Ｘａを付与する。例えば、Ｑｋが７０のとき、Ｘａ（ファンヒータ）として０．８を付与し、他の確からしさは０．１を付与する。

Ｘａ（コンロ） ＝０．３
Ｘａ（ファンヒータ）＝０．８
Ｘａ（ストーブ） ＝０．１
Ｘａ（床暖房） ＝０．１
Ｘａ（乾燥機） ＝０．１

(4) 最大値による判定
本実施形態において、前記器具判定手段による判定方法として、瞬時流量時間微分値の最大値に基づいて器具を判別する方法が使用できる。例えば、下記のように、各器具ごとに瞬時流量データを時間で微分した瞬時流量時間微分値の範囲を器具判別手段に記憶しておく。この範囲は、既知の器具の試験データから決定する。

２００≦（ｄ／ｄｔ）Ｑ≦２６０ ｔｈｅｎ ファンヒータ ０．８
４０≦（ｄ／ｄｔ）Ｑ≦７０ ｔｈｅｎ ファンヒータ １．０
５０００≦（ｄ／ｄｔ）Ｑ ｔｈｅｎ 床暖房 １．０
２１０≦（ｄ／ｄｔ）Ｑ≦２６０ ｔｈｅｎ ストーブ ０．７
１１０≦（ｄ／ｄｔ）Ｑ≦３７０ ｔｈｅｎ コンロ ０．６
２３０≦（ｄ／ｄｔ）Ｑ≦２７０ ｔｈｅｎ 乾燥機 ０．７

このような記憶されているデータと、特徴抽出手段５によって得られた瞬時流量時間微分値の最大値とを比較することで、器具判別の確からしさを付与する。例えば、（ｄ/ｄｔ）Ｑ＝６０Ｌ/ｈのとき、Ｘｇ（ファンヒータ）として１．０を付与する。

Ｘａ（コンロ） ＝０．２
Ｘａ（ファンヒータ）＝１．０
Ｘａ（ストーブ） ＝０．２
Ｘａ（床暖房） ＝０．２
Ｘａ（乾燥機） ＝０．２

(5) 他の方法
器具判別手段における判別方法としては、前記の方法に限定されるものではなく、例えば、瞬時流量値が０Ｌ／ｈ付近から立ち上がり時または立ち下がり時に基づく瞬時流量時間微分値あるいは瞬時流量時間微分値の最大値を使用することも可能である。

（３）実施形態の効果
本実施形態によれば、瞬時流量と瞬時流量時間微分値あるいは圧力時間微分値から器具の起動および終了を判断することができる。その結果、器具が継続して使用されている時間を計測することも可能になり、ガス器具の長時間使用における適切な警告手段を得ることができる。

更に、器具判別実行時間記憶部１３により、予め設定された器具判定を実行する時間を記憶することで、前記器具使用継続時間検出手段１２より検出された器具の使用継続時間が前記器具判定実行時間になると器具判定を行なうことが可能になり、使用時間が一定時間を超えた場合にのみ器具の判別を行うことで、判別装置の負担を軽減することができる。

特に、本実施形態では、従来の瞬時流量の時系列データのみから特徴を抽出するではなく、瞬時流量と瞬時流量時間微分値あるいは瞬時流量と圧力、瞬時流量と圧力時間微分値、瞬時流量時間微分値と圧力、瞬時流量時間微分値と圧力時間微分値、圧力と圧力時間微分値から特徴を抽出することにより、器具ごとの特徴を抽出することができ、器具を判別することができる。

また、前記各実施形態は、器具の判別を例にとって説明したが、器具とガス漏れの判別、あるいはガス漏れの種別の判別に当たっても、予めその特徴データを記憶しておき、それを検出された特徴データと比較するという同様な手法を採用することが可能である。

本発明のガス器具判別手段の一実施形態における特徴抽出手段とその周辺の構成を示すブロック図。 本実施形態における器具起動／終了検出手段とその周辺の構成を示すブロック図。 本実施形態における重み付け決定部とその周辺の構成を示すブロック図。 本件発明のおける重み付け値を決定するのに参照する気温と器具の使用状態の関係を示す図。 本件発明のおける重み付け値を決定するのに参照する日付と器具の使用状態の関係を示す図。 本件発明のおける重み付け値を決定するのに参照する時間と器具の使用状態の関係を示す図。 複数のガス器具について、その瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑを平面上にプロットすることで、各器具の取り得る領域が異なることを示す図。 ガス器具が床暖房の場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示す図。 ガス器具がコンロの場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示す図。 ガス器具が乾燥機の場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示す図。 ガス器具がファンヒータの場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示す図。 ガス器具がストーブの場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示す図。 ガス器具が給湯器の場合に、瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの取り得る領域を示す図。 あるガス器具について、その瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を、平面上にプロットすることで、その遷移を領域名の連なりとして表現できることを示す図。 ストーブの瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す図。 ファンヒータの瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す図。 コンロの瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す図。 床暖房の瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す図。 乾燥機の瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す図。 給湯器の瞬時流量Ｑと瞬時流量時間微分値（ｄ／ｄｔ）Ｑの遷移を示す図。 瞬時流量データＱに基づき度数分布に基づき器具の判定を行う方法を示すグラフ。 瞬時流量データＱに基づき度数分布に基づき器具の判定を行う方法を示すグラフで、図２１とは別の分布パターンを示す。 瞬時流量データＱに基づき度数分布に基づき器具の判定を行う方法において、分布の個数と移動平均を示す図。 従来の安全継続使用時間オーバー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…流量計測部
２…圧力検出部
３…瞬時流量時間微分値演算手段
４…圧力時間微分演算手段
５…特徴抽出手段
６…器具判別手段
７…結果出力手段
１０…器具起動／終了検出手段
１１…閾値記憶部
１２…器具起動継続時間検出手段
１３…器具判別実行時間記憶部
２０…重み付け値決定部
２１…気温検出部
２２…制御部
２３…重み付け値記憶部
２４…記憶内容更新部

Claims (15)

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部と、
   前記流量計測部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、
   前記流量計測部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ガス流の特徴を抽出する特徴抽出手段と、
   前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴と、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別する器具判別手段とを備え、
   前記特徴抽出手段は、検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するものであり、
   前記器具判別手段は、予め各ガス器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、当該グラフが含まれる領域を記憶しておき、前記抽出されたガス流の特徴が、予め設定した前記各ガス器具もしくはガス漏れごとの領域に分布するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別することを特徴とするガス器具判別装置。
2. 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部と、
   前記流量計測部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、
   前記流量計測部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ガス流の特徴を抽出する特徴抽出手段と、
   前記特徴抽出手段により抽出されたガス流の特徴と、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別する器具判別手段とを備え、
   前記特徴抽出手段は、検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するものであり、
   前記器具判別手段は、予め各ガス器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分との関係を複数の小領域に分割されたグラフに表し、グラフが通過する一連の小領域名を時系列順に記憶しておき、前記ガス流の特徴のグラフが通過する一連の小領域名を時系列順に取得し、予め設定した各ガス器具もしくはガス漏れごとの一連の小領域名と一致するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別することを特徴とするガス器具判別装置。
3. ガス流路内のガス圧力量を検出する圧力検出部を備え、
   前記特徴抽出手段は、前記瞬時流量、瞬時流量の時間微分値及び前記圧力量検出部で検出されたガス圧力量データに基づきガス流の特徴を抽出するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス器具判別装置。
4. ガス流路内のガス圧力を検出する圧力検出部と、この圧力検出部により検出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とを備え、
   前記特徴抽出手段は、前記瞬時流量、瞬時流量の時間微分値及び前記圧力時間微分演算手段により演算された圧力の時間微分値に基づきガス流の特徴を抽出するものであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のガス器具判別装置。
5. 瞬時流量時間微分値の上限の閾値および下限の閾値と、圧力時間微分値の閾値を記憶する記憶部と、
   瞬時流量時間微分値または圧力時間微分値が前記記憶部に記憶されている閾値を越えたときに器具の起動を検出する器具起動検出手段と、
   瞬時流量時間微分値または圧力時間微分値が前記記憶部に記憶されている閾値を下回わり、かつ瞬時流量がゼロ流量付近で検出されたときに器具の終了を検出する器具終了検出手段とを備えることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項４に記載のガス器具判別装置。
6. 前記器具起動検出手段および器具終了検出手段により検出された器具起動および器具終了情報に基づき、器具が起動された時刻を保持し、器具の使用継続時間をカウントする器具使用継続時間検出手段を備えることを特徴とする請求項５に記載のガス器具判別装置。
7. 予め設定された器具判定を実行する時間を記憶する記憶部を備え、
   前記器具使用継続時間検出手段より検出された器具の使用継続時間が前記器具判定実行時間になると器具判定を行なうことを特徴とする請求項６に記載のガス器具判別装置。
8. 前記特徴抽出手段は、前記器具起動検出手段により器具起動が検出された周辺の時系列データ、または前記器具終了検出手段により器具終了が検出された周辺の時系列データを器具判別に使用することを特徴とする請求項５に記載のガス器具判別装置。
9. 前記器具判別手段が、ガス器具の使用条件に応じて決定される重み付け値の記憶部を備え、前記特徴抽出手段によって抽出された検出データの特徴と前記記憶部に記録されている各器具の特徴データとを比較してガス器具を判別するにあたり、重み付け値の記憶部に記憶されている重み付け値を考慮して、器具判別の確からしさを加減することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のガス器具判別装置。
10. 前記器具判別手段が、前記重み付け値記憶部に記憶する重み付け値の決定部を備え、この重み付け値の決定部は、ガス器具ごとの使用温度帯、使用時間帯、使用季節帯、日付データ、気象情報、ガス温度検知手段、メータ号数、積算使用量の少なくとも１つを取得する使用条件取得手段に接続されており、この使用条件取得手段から得られたデータに基づいて、重み付け値を決定することを特徴とする請求項９に記載のガス器具判別装置。
11. ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測し、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、
    前記瞬時流量と瞬時流量の時間微分値とに基づきガス流の特徴を抽出する特徴抽出ステップと、
    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、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップとを備え、
    検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するステップと、
    予め各器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、当該グラフが含まれる領域を記憶しておき、前記抽出されたガス流の特徴が、予め設定した前記各ガス器具もしくはガス漏れごとの領域に分布するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップを備えることを特徴とするガス器具判別方法。
12. ガス流路内を流れるガスの瞬時流量を計測し、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、
    前記瞬時流量と瞬時流量の時間微分値とに基づきガス流の特徴を抽出する特徴抽出ステップと、
    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、各ガス器具もしくはガス漏れごとに予め記憶されている特徴データとを比較して、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別するステップとを備え、
    検出された瞬時流量と瞬時流量時間微分値の関係をグラフ化し、前記ガス流の特徴を抽出するステップと、
    予め各器具もしくはガス漏れごとの瞬時流量と瞬時流量時間微分の関係を複数の小領域に分割されたグラフに表し、グラフが通過する一連の小領域名を時系列順に記憶しておき、前記ガス流の特徴のグラフが通過する一連の小領域名を時系列順に取得し、予め設定した各器具もしくはガス漏れごとの一連の小領域名と一致するか否かで、使用ガス器具もしくはガス漏れを判別することを判別するステップを備えることを特徴とするガス器具判別方法。
13. ガス流路内のガス圧力を検出し、検出された圧力の時間微分値を演算するステップと、
    前記瞬時流量、瞬時流量の時間微分値及び圧力の時間微分値に基づきガス流の特徴を抽出するステップとを備えていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のガス器具判別方法。
14. 瞬時流量時間微分値の上限の閾値および下限の閾値と、圧力時間微分値の閾値を記憶しておき、
    瞬時流量時間微分値または圧力時間微分値が記憶されている閾値を越えたときに器具の起動を検出するステップと、
    瞬時流量時間微分値または圧力時間微分値が前記記憶部に記憶されている閾値を下回わり、かつ瞬時流量がゼロ流量付近で検出されたときに器具の終了を検出するステップとを備えることを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記載のガス器具判別方法。
15. ガス器具の使用条件に応じて決定される重み付け値を記憶しておき、抽出された検出データの特徴と記憶されている各器具の特徴データとを比較してガス器具を判別するにあたり、記憶されている重み付け値を考慮して器具判別の確からしさを加減することを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか１項に記載のガス器具判別方法。

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