JP6617305B2 - 流量計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスの流量の変化を検出することにより、使用が開始されたガス器具を判別する技術に関する。

外部からガスの供給を受ける施設（例えば住宅）のガス配管に設置されるガスメータとして、ガス漏れなどの異常発生時にガスを遮断する機能を有するガスメータが広く普及している。ガスメータは、例えば、ガスの使用量をモニタし、瞬時流量が基準値を超えたり、一定時間あたりの流量変化量が基準値を超えたりした場合に、ガスを遮断する。上述の基準値における初期値は、一般に、ガスメータの製造者またはガス供給業者によって予め設定される。

近年では、ガスの流量変化に基づいて、使用が開始されたガス器具が何であるかを特定する機能を有するガスメータも提案されている。例えば特許文献１は、検出されたガス流量の変化パターンを利用したマッチングにより、使用が開始されたガス器具を判別するガス遮断装置を開示している。

また、近年では、計測されるガス使用量に基づいて、異常が発生した否かの判定のための基準値を最適化する（以下、単に「学習する」ということがある。）機能を備えるガスメータも使用されている。学習機能を備えるガスメータは、例えば、冬季と比較して一般にガスの使用量の少ない夏季では、基準値をより低いレベルに変更する。基準値を低くすることにより、ガスの使用量の少ない夏季であっても、より確実にガス漏れなどの異常を検出することが可能になり、安全性が向上する。

その一方で、例えば、夏季から冬季への季節の変わり目において、水温の低下、高めの温度への設定の変更などにより、給湯器におけるガス使用量が急激に増加したり、ガスファンヒータなど、長らく使用されていなかった季節性のガス器具の使用時間が長くなったりしたときに、誤ってガスが遮断されてしまう可能性がある。特許文献１では、使用が開始されたガス器具がガスファンヒータであると判定された場合には、上述の基準値を、設定可能な最上限値に戻すことが提案されている。

特開２０１２−１３２６３２号公報 特許第５５８９３５１号公報

しかしながら、使用の開始された器具の判別の精度が低いと、比較的多量のガスを消費するガス器具（特に給湯器）が季節の変わり目に使用されたときだけでなく、ガス漏れの発生時にも基準値を最上限値に戻してしまうことにより、安全性が低下する可能性がある。一方、基準値が低いままでは、比較的多量のガスを消費するガス器具（特に給湯器）が季節の変わり目に使用されたときに、そのガス器具の使用開始に伴うガス使用量の増加がガス漏れであると判定されることにより、本来であれば不要であるはずの遮断（誤遮断）が発生してしまう可能性がある。したがって、ガス使用量の増加がガス器具の使用開始による増加であるのか、ガス漏れによる増加であるのかを正しく判別することが有益である。

本発明は、使用が開始されたガス器具をより正しく判別することが可能な流量計測装置を提供することを目的とする。

本明細書にかかる例示的な流量計測装置は、流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段とを備え、前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、前記所定期間において前記一定時間間隔の流量が減少を示す回数が所定回数以上であり、かつ、前記一定時間間隔における流量の減少量の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する。

本発明の流量計測装置によれば、使用が開始されたガス器具をより正しく判別することが可能な流量計測装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態によるガスメータ１００の例示的な構成を示すブロック図である。 図２は、給湯器の使用開始から比較的短い期間における、ガス流量の変化の典型例を示すグラフである。 図３は、ガス漏れが起きたときにおける、ガス流量の変化の典型例を示す比較例のグラフである。 図４は、グラフ化されたコード列の一例を示す図である。 図５は、図２に示す３つのグラフからグラフＧ２１を取り出して示す図である。 図６は、ガスメータ１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

まず、本願発明者らがなした発明は以下のとおりである。

本願の第１の発明にかかる流量計測装置は、流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段とを備え、前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、前記所定期間において前記一定時間間隔の流量が減少を示す回数が所定回数以上であり、かつ、前記一定時間間隔における流量の減少量の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する。

本願の第２の発明にかかる流量計測装置は、流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段とを備え、前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、前記所定期間内の期間であって前記流量がピークを示した時刻以降の第３期間において、前記一定時間間隔の流量が前記第３期間における最大流量を下回る回数が所定回数以上であり、かつ、前記一定時間間隔における流量の減少量の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する。

本願の第３の発明にかかる流量計測装置は、流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段とを備え、前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、前記所定期間内の期間であって前記流量がピークを示した時刻以降の第３期間における平均流量と前記第３期間における前記一定時間間隔の流量との差の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する。

本願の第４の発明にかかる流量計測装置は、流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段とを備え、前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、前記所定期間において所定間隔における流量差が所定値以上の変化を示す回数が所定回数以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する。

本願の第５の発明にかかる流量計測装置は、前記ガス器具が前記特定器具であると判定された場合には、前記ガスを遮断するか否かの基準値を、予め定められた最上限値に書き換えるように構成されている。

本願の第６の発明にかかる流量計測装置は、前記流路の途中に配置され、前記ガスの供給および遮断を切り替える遮断手段と、前記流量計測手段によって計測された流量値に基づいて求められる瞬時使用量または流量増加量が基準値を超えたときに前記ガスを遮断するように前記遮断手段を制御する遮断制御手段とをさらに備え、前記ガス器具が前記特定器具であると判定された場合には、前記遮断制御手段および前記遮断手段を停止させるように構成されている。

本願の第７の発明にかかる流量計測装置は、前記器具判別手段が、前記第１の条件および前記第２の条件の少なくとも一方が満たされていない場合、前記ガス器具が前記特定器具でないと判定するように構成されている。

本願の第８の発明にかかる流量計測装置は、前記第１の条件が満たされていない場合には、前記器具判別手段による、前記第２の条件が満たされているか否かの判定を実行しないように構成されている。

本願の第９の発明にかかる流量計測装置は、前記ガス器具が前記特定器具でないと判定された場合には、前記ガスを遮断するか否かの基準値を、予め定められた最上限値に書き換えないように構成されている。

本願の第１０の発明にかかる流量計測装置は、第９の発明にかかる流量計測装置に、前記流路の途中に配置され、前記ガスの供給および遮断を切り替える遮断手段と、前記流量計測手段によって計測された流量値に基づいて求められる瞬時使用量または流量増加量が基準値を超えたときに前記ガスを遮断するように前記遮断手段を制御する遮断制御手段とをさらに備えている。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明にかかる流量計測装置の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態では、流量計測装置の例として、ガスメータを挙げ、その処理を説明する。図面において、同じ構成要素には同じ参照符号を付し、既に説明した構成要素については再度の説明を省略する。なお、本発明は、以下で説明する実施形態によって限定されることはない。

（流量計測装置の例示的な構成）
図１は、本発明の実施形態によるガスメータ１００の構成例を示す。ガスメータ１００は、その内部に流路１０２を有し、ガスを供給するガス管１０ａに接続された状態で使用される。ガスメータ１００は、ガス管１０ａと、１以上のガス器具（ガスコンロ、ガスファンヒータ、給湯器など）との間に配置される。図１は、ガスメータ１００の流路１０２の一端が上流側のガス管１０ａに接続され、流路１０２の他端が下流側のガス管１０ｂに接続された状態を示しており、ここでは、ガス管１０ｂにガス器具１３、１４および１５が接続されている。

図１に例示する構成において、ガスメータ１００は、概略的には、流路の途中に配置された流量計測手段１０４と、制御手段１０５とを有する。流量計測手段１０４は、流路１０２に流れるガスの流量を一定時間間隔（以下、「サンプリング間隔」ということがある。）で計測する。サンプリング間隔は、例えば、０．５秒である。流量計測手段１０４としては、例えば超音波流量計を適用することができる。超音波流量計は、流路１０２に流れるガスに対して一定時間間隔で超音波を発射し、ガス流によって生じる伝搬時間差を求めることにより、ガスの瞬時流量を計測する。流量計測手段１０４によって検出される一定時間間隔の流量を示すデータを取得することにより、ガスの使用量の変動を検出することができる。

図１に例示する構成において、制御手段１０５は、流量計測手段１０４によって計測された流量を受け取る計測流量情報記憶手段１０６と、流量の変化を算出する演算手段１０８と、ガス管１０ｂに接続されている１以上のガス器具（ここではガス器具１３〜１５）のうち、稼働し始めたガス器具が特定器具であるか否かの判定を行う器具判別手段１１４とを有する。ここでは、器具判別手段１１４は、器具特徴抽出手段１１６および比較手段１１８を含んでいる。図示される例では、制御手段１０５は、さらに、遮断制御手段１２０と、流量区分表保持手段１１０と、差分値変換手段１１２と、器具固有特徴情報保持手段１１９とを有している。ガスメータ１００の動作の典型例は、後述する。

本明細書において、「特定器具」は、稼働開始のごく初期段階において比較的多量のガスを必要とするガス器具を指す。以下では、特定器具として給湯器を例示する。

この例では、ガスメータ１００は、ガス管１０ａと流量計測手段１０４との間に配置された遮断手段１２２を有する。遮断手段１２２は、遮断制御手段１２０による制御に基づき、ガス管１０ｂに接続されたガス器具１３、１４および１５へのガスの供給および遮断を切り替える。遮断手段１２２としては、例えば遮断弁を用いることができる。

（本発明者らの知見）
ここで、本発明者らが見出した知見を説明する。上述したように、ガスを遮断するか否かの基準値が最上限値よりも低いレベルに下げられた状態において、ガス消費量の比較的大きなガス器具が稼働し始めることに伴いガス使用量が急激に増加すると、誤遮断が起きる可能性がある。種々のガス器具の中でも、特に、給湯器は、使用開始時に多量のガスを必要とすることが知られている。そのため、給湯器の使用開始に伴うガス流量の急激な増加と、ガス漏れによるガス流量の急激な増大とを判別できると有益である。

本発明者らは、給湯器の使用開始に伴う流量の変化のパターンが、ガス漏れによる流量の変化のパターンとは異なる特徴的なパターンを示すことに着目した。図２は、給湯器の使用開始から比較的短い期間における、ガス流量の変化の典型例を示す。図３は、ガス漏れが起きたときにおける、ガス流量の変化の典型例を比較例として示す。図２は、給湯器からの出湯量を一定とし、出湯温度を変えて得られた計測結果の一例を示しており、グラフＧ２１、Ｇ２２およびＧ２３は、それぞれ、出湯温度の設定が６０℃、４３℃および３２℃であるときのガス流量の変化を示している。

図２からわかるように、給湯器の使用が開始されると、ガス流量は、使用開始から３秒程度のごく初期の期間において急激に増加する。なお、例えば図２中のグラフＧ２１は、使用開始から２秒後までの間に、ガス流量の変化が比較的小さいフラットな部分を有している。このフラットな部分は、緩点火に対応した流量変化である。ここで、緩点火とは、爆発的な着火を防止するためにガス圧力が抑制された状態での点火動作である。緩点火に対応したフラットな部分は、図２中の他のグラフにおいても確認できる。なお、緩点火に対応したフラットな部分は、ガスファンヒータの使用開始時にも現れ得る。

ここで注目すべきは、ガス流量が、給湯器の使用開始の直後に急激な増加を示した後、減少に転じる点である。このように、給湯器は、使用開始直後にガス流量が急激に増加し、その後にガス流量が低下するような流量変化のパターンを示す。これは、使用開始直後のごく短い期間に、水（あるいは低温の湯）の温度を大きく上昇させる必要があるからである。

一方、ガス漏れが起きたときのガス流量は、図３に示すように、ガス漏れの発生からごく初期の期間において急激に増加するものの、その後に大きな減少を示さない。なお、発明者らの検討によれば、このような流量変化を示すガス器具は、一般に存在しない。

本発明者らは、図２および図３を参照して説明したような、給湯器の使用開始とガス漏れとの間のガス流量変化のパターンに着目し、本発明を完成させた。後に詳しく説明するように、本発明の実施形態では、２つの判定条件を設定し、２つの判定条件がともに満たされたときに初めて、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する。本発明の実施形態によれば、使用が開始されたガス器具をより正しく判別することが可能であるので、安全性を確保しながら不要な遮断の発生を抑制することが可能である。

稼働し始めたガス器具が特定器具であるか否かの判定は、ガス流量の急激な増加が生じてから比較的短い期間（以下、「判定期間」と呼ぶ。）に実行される。判定期間は、典型的には８秒程度であり、必要に応じてさらに長い期間が設定されてもよい。ここで、本明細書において、「判定」は、例えば器具判別手段１１４から判定結果を示す値が出力されること、または、フラグに値がセットされることなどを含む。判定の結果は、メモリなどの記憶手段に書き込まれ得る。

以下、図面を参照しながら、ガスメータ１００における処理の具体例を説明する。

（第１の判定）
２つの条件のうちの1つ目（第１の条件）は、例えば、ガス流量が、判定期間のうちの初期（第１の期間）において急激な増加を示していることである。判定期間のうちの初期である第１の期間は、例えば、２．５〜３秒程度の期間であり得る。第１の期間の長さは、判別を行いたい特定器具の性質に応じて適宜変更され得る。

再び図１を参照する。流量計測手段１０４は、流路１０２に流れるガスの流量を所定のサンプリング間隔（ここでは０．５秒間隔）で計測する。計測流量情報記憶手段１０６は、流量計測手段１０４によって得られた計測値と、その計測値が計測された時間とが対応付けられて記述されたデータを一時的に記憶する。演算手段１０８は、計測流量情報記憶手段１０６に記憶されたデータに基づいて、サンプリング間隔ごとの流量の差分値を算出する。例えば、ある計測タイミングにおける流量（絶対流量）が１２０Ｌ／ｈ（リットル毎時）であり、その前の計測タイミングにおける流量が９０Ｌ／ｈである場合、差分値として３０Ｌ／ｈが算出される。算出された差分値は、例えば演算手段１０８の内部または外部のメモリに一時的に保持される。

このとき、差分値が、予め設定しておいたしきい値（例えば４５０Ｌ／ｈ）以下の場合には、特定器具の使用が開始されておらず、ガス漏れも発生していないと判断できる。一方、しきい値を超えるような差分値が検出された場合には、特定器具の使用が開始された可能性が高いといえる。さらに、例えば、判定期間での最大流量値が、予め設定しておいたしきい値（例えば７００Ｌ／h）以上であることなどの条件を満たした場合、器具判別手段１１４は、第１の条件が満たされたと判定する。

上述したように、本発明の実施形態では、しきい値を超えるような差分値および流量値が検出されたことをもって直ちに、特定器具の使用が開始されたと判定することはない。すなわち、第１の条件が満たされたと判定されただけでは、器具判別手段１１４は、特定器具の使用が開始されたと確定しない。

第１の条件が満たされたか否かの判定において、特定器具の稼働開始の直後に特徴的なパターンが検出されたか否かの判定を行ってもよい。すなわち、流量計測手段１０４によって計測された流量の時間的な変化のパターンを求め、そのパターンが、特定器具の稼働開始の直後に特徴的なパターンを示しているか否かの判定を行ってもよい。図２を参照して説明したように、例えば給湯器は、使用開始の初期の段階に、緩点火に対応する流量の変化を示し得る。このような特徴を利用して、特定器具の稼働開始の直後に特徴的なパターンの検出を行うことにより、特定器具の使用が開始されたか否かの判定の精度をより向上させ得る。

特定器具の稼働開始の直後に特徴的なパターンの検出による、特定器具の使用開始の検出方法は、特許第５５８９３５１号公報（特許文献２）において詳細に説明されている。参考のため、特許第５５８９３５１号公報の開示内容の全てを本明細書に援用する。本発明の実施形態にも、特許第５５８９３５１号公報に記載の検出方法と同様の手法を適用することが可能である。

以下、特許第５５８９３５１号公報に記載の検出方法の概略を述べる。特許第５５８９３５１号公報に記載の検出方法では、流量の変化における急激な立ち上がりのパターンに現れる、緩点火に対応するフラットな部分の検出により、検出の精度の向上が図られている。

図１に示す制御手段１０５は、流量区分表保持手段１１０、差分値変換手段１１２および器具特徴抽出手段１１６を有する。流量区分表保持手段１１０は、流量区分表１１０ａを保持している。差分値変換手段１１２は、流量区分表保持手段１１０に格納されている流量区分表１１０ａを参照することにより、演算手段１０８によって算出された差分値を、対応するコードに変換する。下記の表１は、流量区分表１１０ａの一例を示す。流量区分表１１０ａの区分の数は、表１に示す１６区分に限定されない。

表１中、Ｑ（ｎ）は、ｎ番目（ｎは１以上の整数）の計測タイミングに対応する絶対流量を意味し、ΔＱ＝Ｑ（ｎ＋１）−Ｑ（ｎ）である。なお、Ｑ（ｎ）＝０の区分には、Ｑ（ｎ）がほぼゼロ、換言すれば、実質的にゼロとなったときも含まれる。

流量区分表１１０ａを利用したコード変換により、差分流量ΔＱの時間的変化に対応したコードの列が得られる。差分値変換手段１１２は、流量区分表１１０ａを参照して、差分流量ΔＱの時間的変化に対応したコード列を生成する。例えば、コード列として［０７６１１１５１１１１１１１１１］が生成される。この例では、各区分に０〜９の数字またはＡ〜Ｆのアルファベットを対応させているので、コード列を１６進数として扱うことができ、差分流量ΔＱの値をそのまま用いる場合と比較して、メモリの節約、演算速度の向上などの効果が得られる。

図４は、縦軸にコードをとったときの、コード列［０７６１１１５１１１１１１１１１］のグラフを示す。図４中、横軸のコードＮｏ．は、取得された各コードの時間的な順番を表している。図４に示される例では、グラフに２つのピークが現れている。１つ目のピークＰ１（コード：７）から、２つのピークの間の谷Ｖ１（コード：１）への変化は、緩点火に対応する流量変化があったことを示す。また、グラフ中、２つ目のピークＰ２（コード：５）以降の、比較的小さな値のコードが連続する部分は、流量が急激に増大した後に、流量が安定したことを示している。つまり、コード列のグラフにおけるピークの値と、ピークに挟まれた谷における値とを抽出したコード列（以下、「抽出コード列」ということがある。）である［０７１５１］は、特定器具の稼働開始の直後に特徴的な、流量変化のパターンを反映しているといえる。

したがって、例えば、検出を行おうとする特定器具の抽出コード列（以下、「器具特徴コード列」と呼ぶ。）を予め求めておき、その器具特徴コード列を例えば器具固有特徴情報保持手段１１９に保持しておいてもよい。検出を行おうとする特定器具の器具特徴コード列を予め求めておくことにより、器具固有特徴情報保持手段１１９に保持された器具特徴コード列と、差分流量ΔＱの時間的変化に対応したコード列から生成された抽出コード列との比較を行い得る。例えば、器具特徴抽出手段１１６は、抽出コード列を生成し、比較手段１１８は、器具特徴抽出手段１１６によって生成された抽出コード列と、器具固有特徴情報保持手段１１９に保持されている器具特徴コード列とを取得して、これらの比較を行う。抽出コード列と器具特徴コード列との比較により、第１の判定を行うことが可能である。

このとき、さらにΔＱｂ＝Ｑ（ｎ＋２）−Ｑ（ｎ）を求め、ΔＱｂに対応するコード列を利用してもよい。例えば、上述のΔＱに対応するコード列（この例では［０７６１１１５１１１１１１１１１］）の第１ピーク値（データＮｏ．２における「７」）または第２ピーク値（データＮｏ．７における「５」）のいずれかが第１所定値以上であり、さらに、ΔＱｂに対応するコード列の第１のピーク値または第２のピーク値のいずれかが第２所定値以上で、かつ、流量の立ち上がりから所定回数までに所定流量以上が検出された場合に、第１の条件が満たされたと判定してもよい。ΔＱｂに対応するコード列を利用することによって、判別における精度をさらに向上させ得る。

本発明の実施形態において、第１の条件が満たされているか否かの判定は、特定器具の使用が開始されたか否かの判定における、いわば仮の判定であり、後述する第２の判定の結果と合わせて初めて、使用の開始されたガス器具が特定器具であると判定される。以下、第２の判定の具体例を説明する。

（第２の判定の第１の例）
図２を参照して説明したように、給湯器を使用し始めたときのガス流量は、給湯器の使用開始の直後に急激な増加を示した後に減少するようなパターンを示す。したがって、例えば、判定期間において、計測されるガス流量が所定回数以上の減少を示し、かつ、流量の減少量の合計が所定値以上であることを、第２の条件が満たされていることの条件として採用することができる。

図５は、図２に示す３つのグラフからグラフＧ２１を取り出した図である。参考のため、グラフＧ２１の各測定タイミングにおける流量の値を下記の表２に示す。

ここでは、判定期間および第１の期間が、それぞれ、８秒および３秒に設定されているときの例を説明する。図５中、矢印Ｔ１は、第１の期間を模式的に示している。なお、矢印Ｔ２は、判定期間のうち、第１の期間に続く残りの期間（第２の期間）を模式的に示している。

この例では、判定期間において、ガス流量は、計測タイミングが２．０秒〜２．５秒の間（差分値：−１７５Ｌ／ｈ）、２．５秒〜３．０秒の間（差分値：−１３８Ｌ／ｈ）、４．０秒〜４．５秒の間（差分値：−１２Ｌ／ｈ）、４．５秒〜５．０秒の間（差分値：−２２Ｌ／ｈ）、５．５秒〜６．０秒の間（差分値：−２１５Ｌ／ｈ）、６．０秒〜６．５秒の間（差分値：−１１Ｌ／ｈ）および６．５秒〜７．０秒の間（差分値：−２６Ｌ／ｈ）の合計７回、減少を示している。また、これらの期間における流量の変化量（流量差の絶対値といってもよい）の和は、５９９Ｌ／ｈである。これらの処理は、演算手段１０８によって実行され得る。

例えば、判定期間においてガス流量が減少を示す回数の判定基準が５回であり、流量の減少量の合計の判定基準が５００Ｌ／ｈであるような場合、器具判別手段１１４は、第２の条件が満たされていると判定する。第１の条件が満たされているとの判定結果に加えて、第２の条件が満たされているとの判定結果が得られると、器具判別手段１１４は、使用が開始されたガス器具が特定器具（この例では給湯器）であると判定する。このように、２段階の判定を行うことにより、判別の精度を向上させることが可能である。判定期間に代えて、第２の期間において、計測されるガス流量が所定回数以上の減少を示し、かつ、流量の減少量の合計が所定値以上であるときに、第２の条件が満たされていると判定してもよい。流量の減少量の合計を利用することにより、より確実な判定を行い得る。

既に説明したように、ガス使用量が一般に減少する夏季において、学習により、ガスを遮断するか否かの基準値が、予め定められた最上限値よりも低いレベルに下げられていることがある。例えば夏季から冬季にかけての季節の変わり目において給湯器が使用されると、給湯器の使用開始時に、ガスの瞬時使用量またはサンプリング間隔内の流量増加量が、ガスの遮断の判断の基準値を超えることがあり得る。そうすると、遮断制御手段１２０が遮断手段１２２を動作させることによって、意図しないガスの遮断が発生してしまう。したがって、特定器具が使用開始されたことが器具判別手段１１４によって判定された場合には、ガスを遮断するか否かの基準値を最上限値に書き換えてもよい。これにより、不要な遮断の発生を回避し得る。その後、学習によって基準値を適切なレベルまで引き下げてもよい。基準値を適切なレベルに引き下げることにより、ガス漏れをより確実に検出し得る。あるいは、特定器具が使用開始されたことが器具判別手段１１４によって判定された場合に、遮断制御手段１２０および遮断手段１２２の動作を停止させてもよい。このような処理によっても、不要な遮断の発生を回避し得る。

器具判別手段１１４は、第１の条件および第２の条件の少なくともいずれかが満たされていない場合には、特定器具（ここでは給湯器）の使用が開始されたと判定しない。ガスメータ１００は、第１の条件および第２の条件の少なくともいずれかが満たされていない場合、ガスを遮断するか否かの基準値を最上限値に書き換えないように動作してもよい。この場合、ガス使用量の急激な増加が発生しても、特定器具の使用が開始されたと最終的に判定されなかった場合にはガスを遮断するか否かの基準値が最上限値に書き換えられないので、より確実にガス漏れを検出可能である。なお、器具判別手段１１４は、第１の条件が満たされていない場合に、第２の条件に基づく判定を実行しないように構成されていてもよい。これにより、より高速な処理が可能である。

（第２の判定の第２の例）
図２に示すように、特定器具の使用が開始されたとき、特定器具の使用開始のごく初期（例えば第１の期間）に、流量の変化のパターンにピークが現れることがある。例えば、給湯器、ガスコンロなどは、このようなピークを示す流量の変化のパターンを有し得る。以下に説明するように、判定期間内かつ流量がピークを示した時刻以降の期間（以下、「第３の期間」と呼ぶ。）における流量に基づいて、第２の判定を行ってもよい。例えば、第３の期間における最大流量を算出し、流量の計測値がその最大流量を下回る回数が所定回数以上であり、かつ、流量の減少量の合計が所定値以上である場合に、第２の条件が満たされていると判定してもよい。

再び図５を参照する。図５中、矢印Ｔ３は、第３の期間を模式的に示す。第３の期間は、第２の期間と異なっていてもよいし、第２の期間と同じであってもよい。この例では、８．０秒の判定期間のうち、流量が最大流量を示した時点（２．０秒）よりも後の期間（２．５秒〜８．０秒）を第３の期間としている。第３の期間は、判定期間内かつ流量がピークを示した時刻以降におけるある期間として定義され、第３の期間の開始は、流量がピークを示した時刻に限定されない。

この第３の期間中、流量が急激な立ち上がりを示してから２．５秒後における流量は、第３の期間において最大の１６２６Ｌ／ｈである。第３の期間中、その後の１０回の計測タイミングでは、１６２６Ｌ／ｈよりも低い流量が計測されている。この例では、計測タイミングが２．５秒〜３．０秒の間（差分値：−１３８Ｌ／ｈ）、４．０秒〜４．５秒の間（差分値：−１２Ｌ／ｈ）、４．５秒〜５．０秒の間（差分値：−２２Ｌ／ｈ）、５．５秒〜６．０秒の間（差分値：−２１５Ｌ／ｈ）、６．０秒〜６．５秒の間（差分値：−１１Ｌ／ｈ）および６．５秒〜７．０秒の間（差分値：−２６Ｌ／ｈ）の合計６回、一定時間間隔（ここではサンプリング間隔）における流量が、減少を示している。また、これら６回の期間における流量の変化量（流量差の絶対値といってもよい）の和は、４２４Ｌ／ｈである。したがって、例えば、流量の計測値がその最大流量を下回る回数の判定基準が５回であり、一定時間間隔における流量の減少量の合計の判定基準が３５０Ｌ／ｈであるような場合、器具判別手段１１４は、第２の条件が満たされていると判定する。

ここで説明する第２の例のように、流量の変化のパターンにおいて、ピークを含む期間以外の期間の計測値を利用することにより、より精度の高い判定を行い得る。

（第２の判定の第３の例）
上述の第３期間における平均流量を利用して、第２の判定を行ってもよい。例えば、第３の期間における平均流量と、第３期間における流量の計測値との差の合計が所定値以上である場合に、第２の条件が満たされていると判定してもよい。つまり、平均流量からの、各計測タイミングにおける流量の差の絶対値の合計が所定値以上である場合に、第２の条件が満たされていると判定してもよい。

図５に示される例では、第３期間における平均流量は、１４４３．１Ｌ／ｈ（なお、簡単のため、以下では平均流量を１４４３Ｌ／hとしている。）である（図５中、破線Ａｖｅにより模式的に示す。）。図５に示される例では、平均流量からの、各計測タイミングにおける流量の差（図５において矢印によって模式的に示す。）は、１８３Ｌ／ｈ、４５Ｌ／ｈ、８７Ｌ／ｈ、８９Ｌ／ｈ、７７Ｌ／ｈ、５５Ｌ／ｈ、８２Ｌ／ｈ、−１３３Ｌ／ｈ、−１４４Ｌ／ｈ、−１７０Ｌ／ｈおよび−１７０Ｌ／ｈであり、これらの絶対値の和は、１２３５Ｌ／ｈである。例えば、第３の期間における平均流量と、第３期間における流量の計測値との差の合計の判定基準が５００Ｌ／ｈであるような場合、この例では１２３５Ｌ／ｈ＞５００Ｌ／ｈであるので、器具判別手段１１４は、第２の条件が満たされていると判定する。

この例のように、第３の期間における平均流量からの上方への振れ量（正の増分）および下方への振れ量（負の増分）の合計に基づいて判定を行うことにより、より精度の高い判定を行い得る。なお、この例では流量の変動の度合いを平均流量との差の合計により判定しているが、所定期間において得られた流量値の分散、標準偏差などを算出して所定値と比較してもよい。

（第２の判定の第４の例）
判定期間において、所定の間隔ごとに得られる流量変化量が所定値以上となる回数を求め、その回数が所定回数以上である場合に、第２の条件が満たされていると判定してもよい。図２を参照して説明したように、給湯器における流量は、給湯器の使用開始直後に急激に増加し、その後、比較的大きな減少を示すような変化を示す。すなわち、給湯器では、複数回、流量が比較的大きな変動を示し得る。そこで、例えばサンプリング間隔における流量差が所定値以上となる回数が所定回数以上である場合に、第２の条件が満たされていると判定してもよい。流量差は、サンプリング間隔で算出されてもよいし、さらに長い間隔で算出されてもよい。なお、所定値以上の流量変化が非連続で現れたときにだけ、その回数をカウントしてもよい。

（ハードウェア構成）
図６は、ガスメータ１００のハードウェア構成の一例を示す。図６に例示する構成において、ガスメータ１００は、中央演算回路（ＣＰＵ）２１０と、メモリ２２０と、流量計２０４と、遮断装置２２２とを有している。流量計２０４は、図１に示す流量計測手段１０４の一例であり、公知の流量計、例えば、超音波流量計であり得る。遮断装置２２２は、図１に示す遮断手段１２２の一例であり、公知の遮断装置、例えば、遮断弁を用い得る。

ＣＰＵ２１０は、メモリ２２０に格納されたコンピュータプログラム２２１を実行する。コンピュータプログラム２２１には、上述した各種の処理が記述されている。ＣＰＵ２１０は、例えば、図１に示す演算手段１０８、差分値変換手段１１２、器具特徴抽出手段１１６、比較手段１１８および遮断制御手段１２０の各種処理を実行する。メモリ２２０は、典型的には、ＲＡＭおよびＲＯＭを含み、例えば、図１に示す計測流量情報記憶手段１０６、流量区分表保持手段１１０および器具固有特徴情報保持手段１１９に対応する。なお、ガスの遮断の判断の基準値は、メモリ２２０に格納され得る。例えば、第２の判定の第１の例が適用される場合、メモリ２２０は、計測されるガス流量が減少を示す回数の比較対象、および、流量の減少量の合計の比較対象を保持している。

演算手段１０８、差分値変換手段１１２、器具特徴抽出手段１１６、比較手段１１８および遮断制御手段１２０の各々は、単一のプロセッサ（ＣＰＵ２１０）の一部であってもよい。制御手段１０５が、複数のプロセッサの集合によって実現されてもよい。制御手段１０５は、１以上のメモリ、周辺回路などを含んでいてもよい。制御手段１０５の外部に、１以上のメモリが配置されてもよい。例えば、計測流量情報記憶手段１０６が、制御手段１０５の外部に配置されていてもよい。ＣＰＵ２１０とメモリ２２０を用いて上述した各種処理を実行することにより、精度良く器具を判別することができる。

以上、本発明の実施形態を説明した。上述の実施形態の説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものではない。また、上述の実施形態で説明した各構成要素を適宜組み合わせた実施形態も可能である。本発明は、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、改変、置き換え、付加および省略などが可能である。

本発明の実施形態によれば、ＫＨＫＳ０７４１、ＫＨＫＳ０７４３といった技術基準（KHK Standards）を満たしながら、本来であれば不要な遮断の発生を抑制し得る。したがって、安全性を確保しながら利便性の高いガスメータを提供することが可能である。本発明の実施形態は、使用の開始の初期段階においてガス使用量が急激な増加を示し、その後ガス使用量が減少を示すようなガス器具の判別に有用である。

１３〜１５ ガス器具
１００ ガスメータ
１０２ 流路
１０４ 流量計測手段
１０５ 制御手段
１０６ 計測流量情報記憶手段
１０８ 演算手段
１１０ 流量区分表保持手段
１１２ 差分値変換手段
１１４ 器具判別手段
１１６ 器具特徴抽出手段
１１８ 比較手段
１１９ 器具固有特徴情報保持手段
１２０ 遮断制御手段
１２２ 遮断手段

Claims (10)

1. 流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、
   第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段と、
   を備え、
   前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、
   前記所定期間において前記一定時間間隔の流量が減少を示す回数が所定回数以上であり、かつ、前記一定時間間隔における流量の減少量の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する、流量計測装置。
2. 流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、
   第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段と、
   を備え、
   前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、
   前記所定期間内の期間であって前記流量がピークを示した時刻以降の第３期間において、前記一定時間間隔の流量が前記第３期間における最大流量を下回る回数が所定回数以上であり、かつ、前記一定時間間隔における流量の減少量の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する、流量計測装置。
3. 流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、
   第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段と、
   を備え、
   前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、
   前記所定期間内の期間であって前記流量がピークを示した時刻以降の第３期間における平均流量と前記第３期間における前記一定時間間隔の流量との差の合計が所定値以上である場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する、流量計測装置。
4. 流路に流れるガスの流量を一定時間間隔で計測する流量計測手段と、
   前記流量計測手段によって計測される流量の変化を算出する演算手段と、
   第１および第２の条件が満たされたときに、稼働し始めたガス器具が特定器具であると判定する器具判別手段と、
   を備え、
   前記器具判別手段は、第１期間および前記第１期間に続く第２期間を含む所定期間のうち、前記第１期間における前記流量の変化が所定のパターンを示している場合に、前記第１の条件が満たされていると判定し、
   前記所定期間において所定間隔における流量差に関する所定値以上の変化が非連続で所定回数以上現れた場合に、前記第２の条件が満たされていると判定する、流量計測装置。
5. 前記ガス器具が前記特定器具であると判定された場合には、前記ガスを遮断するか否かの基準値を、予め定められた最上限値に書き換える、請求項１から４のいずれかに記載の流量計測装置。
6. 前記流路の途中に配置され、前記ガスの供給および遮断を切り替える遮断手段と、
   前記流量計測手段によって計測された流量値に基づいて求められる瞬時使用量または流量増加量が基準値を超えたときに前記ガスを遮断するように前記遮断手段を制御する遮断制御手段と、
   をさらに備え、
   前記ガス器具が前記特定器具であると判定された場合には、前記遮断制御手段および前記遮断手段を停止させる、請求項１から４のいずれかに記載の流量計測装置。
7. 前記器具判別手段は、前記第１の条件および前記第２の条件の少なくとも一方が満たされていない場合、前記ガス器具が前記特定器具でないと判定する、請求項１から４のいずれかに記載の流量計測装置。
8. 前記器具判別手段は、前記第１の条件が満たされていない場合には、前記第２の条件が満たされているか否かの判定を実行しない、請求項７に記載の流量計測装置。
9. 前記ガス器具が前記特定器具でないと判定された場合には、前記ガスを遮断するか否かの基準値を、予め定められた最上限値に書き換えない、請求項７または８に記載の流量計測装置。
10. 前記流路の途中に配置され、前記ガスの供給および遮断を切り替える遮断手段と、
    前記流量計測手段によって計測された流量値に基づいて求められる瞬時使用量または流量増加量が基準値を超えたときに前記ガスを遮断するように前記遮断手段を制御する遮断制御手段と、
    をさらに備える、請求項９に記載の流量計測装置。

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