判断装置及び判断方法
【課題】消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了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、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４１と、ガバナ付きガス器具１０の使用とガス器具１０の使用の終了とを判断する判断部４２ｂを有したマイコン４２とを備えている。判断部４２ｂは、流量変化発生時以降における流量センサ４１からの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具１０の使用終了を判断する構成となっている。
【解決手段】ガスメータ４０は、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４１と、ガバナ付きガス器具１０の使用とガス器具１０の使用の終了とを判断する判断部４２ｂを有したマイコン４２とを備えている。判断部４２ｂは、流量変化発生時以降における流量センサ４１からの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具１０の使用終了を判断する構成となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判断装置及び判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開２００５−２６５５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、本件出願人は、特願２００８−８６０２２の技術を発明している。この発明では、ガス圧力に基づいてガバナ付きガス器具が使用されたか、ガバナ無しガス器具が使用されたか、及び、ガス漏れが発生しているか否かを判断するようになっている。
【０００４】
ところが、特許文献１に記載のガス供給システムにおいてガバナ付きガス器具の使用を判断する場合には、得られた圧力波形を周波数解析等する必要がある。このため、ガバナ付きガス器具の使用を判断するにあたり、演算量が多くなって消費電力が増大してしまう可能性があった。さらに、従来のガス器具判別装置ではガス器具の使用終了も判断できない。
【０００５】
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、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の判断装置は、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と、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。ここで、流量値そのものとは、流量値自体を意味してもよいし、流量値そのものの元となる電圧値や電流値であってもよい。
【０００７】
この判断装置によれば、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する。このため、周波数解析等の必要がなく、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了を判断することができる。
【０００８】
また、本発明の判断装置において、判断手段は、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、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。
【０００９】
この判断装置によれば、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具の使用であると判断する。ここで、逆流等を示す場合とは、振幅が非常に大きく、ガバナ付きガス器具の使用である可能性が高い。このため、１台目のガス器具の使用開始時については、流量が増加を示した後に逆流を示す場合に、ガバナ付きガス器具の使用であると判断することができ、２台目以降のガス器具の使用開始時については、流量が増加を示した後に流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具の使用であると判断することができる。これにより、流量波形をフーリエ変換するなど解析することなく、流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断できることとなる。さらには、フーリエ変換などでは一定数の流量データが溜まってから解析を行う必要があり、一定数の流量データが蓄積されるまではガバナ付きガス器具の使用が判断できないが、上記の如く、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合を判断する際には、現時点の流量値から逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなったかを判断すればよいこととなり、流量データを蓄積せずともよいこととなる。従って、より短い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る。
【００１０】
また、本発明の判断装置において、判断手段は、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続する場合、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断することが好ましい。
【００１１】
この判断装置によれば、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続する場合、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具の終了時には２〜３秒程度の長い時間継続して弱い流量の振動が得られる。このため、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続するという弱い振動を示す特徴が表れた場合には、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断することができる。
【００１２】
また、本発明の判断装置において、判断手段は、流量の減少量に対して所定値を乗じた値以上の振幅を示す場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断することが好ましい。
【００１３】
この判断装置によれば、流量の減少量に対して所定値以上の振幅を示す場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具の使用終了時には、流量の減少量に比例した振幅が得られる。このため、流量の減少量という流量値と所定値という予め定められた値とを乗じた値以上の振幅を示す場合、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具の使用が終了したことを判断することができる。
【００１４】
また、本発明の判断方法は、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する判断工程を有することを特徴とする。
【００１５】
この判断方法によれば、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する。このため、周波数解析等の必要がなく、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了を判断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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、ストーブ、ファンヒータ、給湯器及びガス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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
再度、図１を参照する。同図に示すように、本実施形態に係るガスメータ４０は、流量センサ４１と、マイコン４２とを備えている。
【００２６】
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。
【００２７】
なお、流量センサ４１は、最大３００Ｈｚ程度の波形が計測できるものが望ましい。また、本実施形態では、図１において流量センサ４１からの信号が直接マイコン４２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。
【００２８】
マイコン４２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４２は、記憶部４２ａと、判断部（判断手段）４２ｂとを備えている。記憶部４２ａは、流量センサ４１を通じて検出された各時刻の流量値を記憶するものである。記憶部４７ａに記憶される流量値は、例えば０．３〜１秒程度のデータであり、約１ミリ秒に１回の計測間隔で測定されたデータである。判断部４２ａは、記憶部４２ａに記憶された各時刻の流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する。
【００２９】
ここで、判断部４２ｂによる判断原理について説明する。図３は、ガバナ付きガス器具１０の使用を開始したときの流量変化の様子を示すグラフである。なお、図３において縦軸は、流量に応じた流量センサ４１からの出力電圧（Ｖ）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（ｓｅｃ）を示している。また、図３は流量センサ４１がフローセンサである場合のグラフを示している。
【００３０】
ガバナ付きガス器具１０の使用が開始された場合、流量は、図３に示す所定の振動を示した後に、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、出力電圧は、一度約「０．３」Ｖを示した後（符号ａ１参照）、約「−０．２」Ｖを示す（符号ａ２参照）。その後、出力電圧は約「０．３」Ｖを示した後に（符号ａ３参照）、約「−０．２７」Ｖを示す（符号ａ４参照）。以後、徐々に振幅が小さくなりつつも波形は振動を繰り返し、最終的には出力電圧約「０．２」Ｖで安定状態となる。
【００３１】
このような流量の振動が発生する理由は、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。
【００３２】
特に、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、流量波形は、大きな振幅を示す。
【００３３】
図４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、燃料ガスは第２流路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。このような流速の変化を繰り返すことによって、流量の振動が発生する。
【００３４】
以上のように、ガバナ付きガス器具１０の使用時と、ガバナ無しガス器具１０の使用時とでは、流量は振動することとなる。しかしながら、ガバナ付きガス器具１０の使用時にはガバナ無しガス器具１０の使用以上の振幅を示す。
【００３５】
まず、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１００への気体流入慣性力による振動が発生しているのみである。これに対し、ガバナ付きガス器具１０であっても、ノズルホルダ１００を有しており、ノズルホルダ１００への気体流入慣性力による振動は発生する。これに加えて、ガバナ付きガス器具１０は、ガバナ１３を有しており、調整スプリング１３ｆによる振動が加算される。この結果、ガバナ付きガス器具１０ではガバナ無しガス器具１０よりも振幅が大きくなる傾向がある。
【００３６】
図５は、ガス漏れ時の流量変化の様子を示すグラフである。なお、図５において縦軸は、流量に応じた流量センサ４１からの出力電圧（Ｖ）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（ｓｅｃ）を示している。
【００３７】
図５に示すように、ガス漏れが発生した場合、流量は一応の振動を示すが、その振動は比較的緩やかなものとなる。このように、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ため、流量波形には図３に示すほどの明確な振動が見られない。
【００３８】
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、流量波形に特徴的な差異がある。従って、マイコン４２の判断部４２ｂは、上記の特徴から、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００３９】
具体的に説明すると、図３から明らかなように、ガバナ付きガス器具１０の使用の場合、流量が増加を示した後に、逆流を示すことがある（符号ａ２，ａ４）。上記したように、ガバナ付きガス器具１０を使用した場合、振幅が大きくなる。このため、逆流を示すことがある。よって本実施形態では、流量波形を周波数解析してガバナ付きガス器具１０の使用を判断しなくともよく、判断部４２ｂは、単に流量センサ４１からの出力電圧が負に振れた時点でガバナ付きガス器具１０の使用と判断する。これにより、流量波形の周波数等を判断する必要が無くなり、リアルタイム的にガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００４０】
なお、既に１台以上のガス器具１０が使用されており、この状態から２台目以降のガス器具１０の使用が開始される場合については、逆流を示す場合に限らず、以下のようにしてガバナ付きガス器具１０の使用を判断してもよい。すなわち、判断部４２ｂは、流量が増加を示した後に流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断してもよい。これにより、２台目以降のガス器具１０の使用についても、リアルタイム的にガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態において判断部４２ｂは、ガス器具１０の使用終了を判断する機能を有している。次に、図６を参照して、ガス器具１０の使用終了判断の原理について説明する。図６は、ガス器具１０の使用終了時における流量変化の様子を示すグラフである。なお、図６において縦軸は、流量に応じた流量センサ４１からの出力電圧（Ｖ）を示し、横軸はガバナ付きガス器具１０の使用を終了してからの経過時間（ｓｅｃ）を示している。
【００４２】
図６に示すように、ガス器具１０の使用が終了した場合、流量は減少を示す。さらに、ガス器具１０の使用終了時には比較的長い時間（２〜３秒程度）継続して弱い流量の振動が得られることがわかっている。この理由は以下のように説明できる。すなわち、ガス使用終了時は遮断弁が急激に閉じられ、ガスの流れの慣性力により遮断弁付近の圧力が上がり、その後その圧力を開放するため逆流が発生し、遮断弁付近の圧力が下がる。これを繰り返すことにより振動が発生するが、それを減衰させる部材は配管の小さい流量抵抗だけなので、振動が比較的長時間続く。これに対してガス器具１０の使用終了でなくガス使用量を減らした場合には、絞り弁の下流側にも圧力が逃げられるため、この振動は比較的早く収まる。このため、判断部４２ｂは、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍（１未満の数であって例えば０．８）よりも小さくならない状態が所定回数連続するというガス使用量減では得られないガス器具１０の使用終了時の特徴が表れた場合には、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する。
【００４３】
さらに、図６に示すように、ガス器具１０の使用終了時には、流量の減少量ｄに比例した振幅ｖが得られることがわかっている。この理由は、ガス使用終了時に遮断弁が急激に閉じられた時の圧力上昇が、ガスの流れの慣性力に比例することにより、それに比例した振動振幅が発生するためである。このため、判断部４２ｂは、流量の減少量ｄに対して所定値ｃを乗じた値以上の振幅ｖを示す場合、すなわちｄ×ｃ≦ｖの関係が成立する場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する。
【００４４】
次に、本実施形態に係るガスメータ４０の判断方法をフローチャートを参照して説明する。図７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。
【００４５】
図７に示すように、まずマイコン４２は、流量変動が発生したか否かを判断する（Ｓ１）。例えば、マイコン４２は所定時間以内に所定量以上の流量の変化があった場合に流量変動が発生したと判断する。流量変動が発生しなかったと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、発生したと判断されるまで、この処理が繰り返される。
【００４６】
流量変動が発生したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、マイコン４２は、流量センサ４１からの電気信号に基づく流量値を計測すると共に、記憶部４２ａに記憶させる（Ｓ２）。
【００４７】
その後、マイコン４２は、流量の計測時間（例えば０．３〜１秒程度）が終了したか否かを判断する（Ｓ３）。計測終了でないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、計測終了であると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、流量が増加を示したか否かを判断する（Ｓ４）。
【００４８】
流量が増加を示したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、流量が逆流又は増加前の流量よりも減少をしたか否かを判断する（Ｓ５）。流量が逆流を示さず、且つ増加前の流量よりも減少を示さないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、図７に示す処理は終了する。一方、流量が逆流又は増加前の流量よりも減少を示したと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ９）。その後、図７に示す処理は終了する。
【００４９】
ところで、流量が増加を示さないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、判断部４２ｂは変数ｎを「１」に初期化する（Ｓ７）。その後、判断部４２ｂは、記憶部４２ａに記憶された流量値のデータからｎ個目の極小値ｓｎを判定する（Ｓ８）。次いで、判断部４２ｂは、記憶部４２ａに記憶された流量値のデータからｎ個目の極大値ｂｎを判定する（Ｓ９）。
【００５０】
ここで、判断部４２ｂは極小値ｓｎ及び極大値ｂｎを以下のようにして判定する。すなわち、判断部４２ｂは、図６に示すように、ある程度の流量増加（符号ｓ１からｂ１に掛けての増加）があった後に、増加前の最小値を１個目の極小値ｓ１と判定する。その後、順次所定時間内における最大値及び最小値を判断することで、極大値ｂｎ及び極小値ｓｎを判定する。なお、極大値ｂｎ及び極小値ｓｎの判定方法はこれに限られるものではなく、例えば、計測開始から０．１秒後から０．２秒間隔で最大値と最小値とをｂｎとｓｎとして求めてもよい。
【００５１】
ステップＳ９の後、判断部４２ｂは、変数ｎが「１」であるか否かを判断する（Ｓ１０）。変数ｎが「１」であると判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは変数ｎをインクリメントし（Ｓ１１）、処理はステップＳ８に移行する。一方、変数ｎが「１」でないと判断した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、判断部４２ｂは、流量値の今回の極大値ｂｎと極小値ｓｎとの差が前回の極大値ｂｎ−１と極小値ｓｎ−１との差の所定倍αよりも小さくならないか否かを判断する（Ｓ１２）。すなわち、判断部４２ｂは、（ｂｎ−ｓｎ）／（ｂｎ−１−ｓｎ−１）≧α（αは例えば０．８）の関係式が成立するか否かを判断する（Ｓ１２）。
【００５２】
（ｂｎ−ｓｎ）／（ｂｎ−１−ｓｎ−１）≧αの関係式が成立すると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、ステップＳ１２において「ＹＥＳ」と判断される状態が、所定回数Ｘ連続して続いたか否かを判断する（Ｓ１３）。所定回数Ｘ連続して続いていないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。
【００５３】
所定回数Ｘ連続して続いたと判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する（Ｓ１５）。そして、図７に示す処理は終了する。
【００５４】
また、（ｂｎ−ｓｎ）／（ｂｎ−１−ｓｎ−１）≧αの関係式が成立しないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、判断部４２ｂは、流量の減少量ｄに対して所定値ｃを乗じた値以上の振幅ｖを示すか否かを判断する（Ｓ１４）。すなわち判断部４２ｂは、振幅ｖ≧減少量ｄ×所定値ｃの関係が成立するか否かを判断する。
【００５５】
ここで、ステップＳ７〜Ｓ１３の処理は、ステップＳ２〜Ｓ５の処理と並列して行うことも可能である。すなわち、ステップＳ２の処理の前にｎ＝１とするステップＳ７を行った後、ステップＳ２で流量を計測する。その後、その前の数個のデータを解析してステップＳ８，Ｓ９の処理を行うことができる。その後、ステップＳ１０〜Ｓ１３の判断を実施し、ステップＳ１１へ移行した場合はステップＳ２へ戻って計測を続ければよい。ステップＳ１５へ進む場合は、ガス器具１０の使用終了なので、計測を止めて処理を終了する。ステップＳ３で計測終了したり、ステップＳ１４へ行きガス器具使用終了以外と判断されたりした場合は、ステップＳ４以降へ進めばよい。ステップＳ４で流量増加していないと判断したら処理を終了する。増加していると判断したらステップＳ５以下の処理を行う。このようにすることで、ガス器具終了処理の判断をリアルタイム性良く行うことができる。
【００５６】
振幅ｖ≧減少量ｄ×所定値ｃの関係が成立しないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、図７に示す処理は終了する。一方、振幅ｂ≧減少量ｃ×定数αの関係が成立すると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する（Ｓ１５）。その後、図７に示す処理は終了する。
【００５７】
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、流量変化発生時以降における流量センサ４１からの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具１０の使用終了を判断する。このため、周波数解析等の必要がなく、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具１０の使用及びガス器具１０の使用終了を判断することができる。
【００５８】
また、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する。ここで、逆流等を示す場合とは、振幅が非常に大きく、ガバナ付きガス器具１０の使用である可能性が高い。このため、１台目のガス器具１０の使用開始時については、流量が増加を示した後に逆流を示す場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断することができ、２台目以降のガス器具１０の使用開始時については、流量が増加を示した後に流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断することができる。これにより、流量波形をフーリエ変換するなど解析することなく、流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断できることとなる。さらには、フーリエ変換などでは一定数の流量データが溜まってから解析を行う必要があり、一定数の流量データが蓄積されるまではガバナ付きガス器具１０の使用が判断できないが、上記の如く、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合を判断する際には、現時点の流量値から逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなったかを判断すればよいこととなり、流量データを蓄積せずともよいこととなる。従って、より短い時間でガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００５９】
また、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値ｂｎと極小値ｓｎとの差が前回の極大値ｂｎ−１と極小値ｓｎ−１との差の所定倍αよりも小さくならない状態が、所定回数Ｘ連続する場合、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具１０の終了時には２〜３秒程度の長い時間継続して弱い流量の振動が得られる。このため、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値ｂｎと極小値ｓｎとの差が前回の極大値ｂｎ−１と極小値ｓｎ−１との差の所定倍αよりも小さくならない状態が所定回数Ｘ連続するという弱い振動を示す特徴が表れた場合には、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断することができる。
【００６０】
また、流量の減少量ｄに対して所定値ｃ以上の振幅ｖを示す場合に、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具１０の使用終了時には、流量の減少量ｄに比例した振幅ｖが得られる。このため、流量の減少量ｄという流量値と所定値ｃという予め定められた値とを乗じた値以上の振幅ｖを示す場合、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具１０の使用が終了したことを判断することができる。
【００６１】
さらに、本件出願人は、圧力センサからの電気信号に基づいて、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断する特願２００８−８６０２２の技術を発明している。この技術によっても短時間でガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。しかし、本実施形態では、流量センサ４１から電気信号に基づいてガバナ付きガス器具１０の使用を判断するため、新たに圧力センサを設置する必要性がなくなっている。加えて、日中や夜間の温度変化によってガス管内のガス圧力が上昇してしまった場合には、圧力に基づいてガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると、判断に誤りが生じてしまう可能性があるが、本実施形態では、流量センサ４１から電気信号に基づいてガバナ付きガス器具１０の使用を判断するため、ガス管内の圧力上昇に影響を受けることなく、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００６２】
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、本実施形態において流量値は１ミリ秒に１回の計測間隔となっていたが、これに限らず、常時流量センサ４１が駆動されて常時流量が検出される状態、すなわち計測間隔が０．１ミリ秒となっていてもよい。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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２】図１に示したガバナの一例を示す側方断面図である。
【図３】ガバナ付きガス器具の使用を開始したときの流量変化の様子を示すグラフである。
【図４】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。
【図５】ガス漏れ時の流量変化の様子を示すグラフである。
【図６】ガス器具の使用終了時における流量変化の様子を示すグラフである。
【図７】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。
【符号の説明】
【００６５】
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…マイコン
４２ａ…記憶部
４２ｂ…判断部（判断手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、判断装置及び判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開２００５−２６５５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、本件出願人は、特願２００８−８６０２２の技術を発明している。この発明では、ガス圧力に基づいてガバナ付きガス器具が使用されたか、ガバナ無しガス器具が使用されたか、及び、ガス漏れが発生しているか否かを判断するようになっている。
【０００４】
ところが、特許文献１に記載のガス供給システムにおいてガバナ付きガス器具の使用を判断する場合には、得られた圧力波形を周波数解析等する必要がある。このため、ガバナ付きガス器具の使用を判断するにあたり、演算量が多くなって消費電力が増大してしまう可能性があった。さらに、従来のガス器具判別装置ではガス器具の使用終了も判断できない。
【０００５】
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、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の判断装置は、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と、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する判断手段と、を備えることを特徴とする。ここで、流量値そのものとは、流量値自体を意味してもよいし、流量値そのものの元となる電圧値や電流値であってもよい。
【０００７】
この判断装置によれば、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する。このため、周波数解析等の必要がなく、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了を判断することができる。
【０００８】
また、本発明の判断装置において、判断手段は、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、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。
【０００９】
この判断装置によれば、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具の使用であると判断する。ここで、逆流等を示す場合とは、振幅が非常に大きく、ガバナ付きガス器具の使用である可能性が高い。このため、１台目のガス器具の使用開始時については、流量が増加を示した後に逆流を示す場合に、ガバナ付きガス器具の使用であると判断することができ、２台目以降のガス器具の使用開始時については、流量が増加を示した後に流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具の使用であると判断することができる。これにより、流量波形をフーリエ変換するなど解析することなく、流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断できることとなる。さらには、フーリエ変換などでは一定数の流量データが溜まってから解析を行う必要があり、一定数の流量データが蓄積されるまではガバナ付きガス器具の使用が判断できないが、上記の如く、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合を判断する際には、現時点の流量値から逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなったかを判断すればよいこととなり、流量データを蓄積せずともよいこととなる。従って、より短い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る。
【００１０】
また、本発明の判断装置において、判断手段は、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続する場合、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断することが好ましい。
【００１１】
この判断装置によれば、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続する場合、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具の終了時には２〜３秒程度の長い時間継続して弱い流量の振動が得られる。このため、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続するという弱い振動を示す特徴が表れた場合には、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断することができる。
【００１２】
また、本発明の判断装置において、判断手段は、流量の減少量に対して所定値を乗じた値以上の振幅を示す場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断することが好ましい。
【００１３】
この判断装置によれば、流量の減少量に対して所定値以上の振幅を示す場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具の使用終了時には、流量の減少量に比例した振幅が得られる。このため、流量の減少量という流量値と所定値という予め定められた値とを乗じた値以上の振幅を示す場合、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具の使用が終了したことを判断することができる。
【００１４】
また、本発明の判断方法は、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する判断工程を有することを特徴とする。
【００１５】
この判断方法によれば、流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する。このため、周波数解析等の必要がなく、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了を判断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具の使用及びガス器具の使用終了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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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、ストーブ、ファンヒータ、給湯器及びガス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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
再度、図１を参照する。同図に示すように、本実施形態に係るガスメータ４０は、流量センサ４１と、マイコン４２とを備えている。
【００２６】
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。
【００２７】
なお、流量センサ４１は、最大３００Ｈｚ程度の波形が計測できるものが望ましい。また、本実施形態では、図１において流量センサ４１からの信号が直接マイコン４２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。
【００２８】
マイコン４２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４２は、記憶部４２ａと、判断部（判断手段）４２ｂとを備えている。記憶部４２ａは、流量センサ４１を通じて検出された各時刻の流量値を記憶するものである。記憶部４７ａに記憶される流量値は、例えば０．３〜１秒程度のデータであり、約１ミリ秒に１回の計測間隔で測定されたデータである。判断部４２ａは、記憶部４２ａに記憶された各時刻の流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する。
【００２９】
ここで、判断部４２ｂによる判断原理について説明する。図３は、ガバナ付きガス器具１０の使用を開始したときの流量変化の様子を示すグラフである。なお、図３において縦軸は、流量に応じた流量センサ４１からの出力電圧（Ｖ）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（ｓｅｃ）を示している。また、図３は流量センサ４１がフローセンサである場合のグラフを示している。
【００３０】
ガバナ付きガス器具１０の使用が開始された場合、流量は、図３に示す所定の振動を示した後に、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、出力電圧は、一度約「０．３」Ｖを示した後（符号ａ１参照）、約「−０．２」Ｖを示す（符号ａ２参照）。その後、出力電圧は約「０．３」Ｖを示した後に（符号ａ３参照）、約「−０．２７」Ｖを示す（符号ａ４参照）。以後、徐々に振幅が小さくなりつつも波形は振動を繰り返し、最終的には出力電圧約「０．２」Ｖで安定状態となる。
【００３１】
このような流量の振動が発生する理由は、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。
【００３２】
特に、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、流量波形は、大きな振幅を示す。
【００３３】
図４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、燃料ガスは第２流路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。このような流速の変化を繰り返すことによって、流量の振動が発生する。
【００３４】
以上のように、ガバナ付きガス器具１０の使用時と、ガバナ無しガス器具１０の使用時とでは、流量は振動することとなる。しかしながら、ガバナ付きガス器具１０の使用時にはガバナ無しガス器具１０の使用以上の振幅を示す。
【００３５】
まず、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１００への気体流入慣性力による振動が発生しているのみである。これに対し、ガバナ付きガス器具１０であっても、ノズルホルダ１００を有しており、ノズルホルダ１００への気体流入慣性力による振動は発生する。これに加えて、ガバナ付きガス器具１０は、ガバナ１３を有しており、調整スプリング１３ｆによる振動が加算される。この結果、ガバナ付きガス器具１０ではガバナ無しガス器具１０よりも振幅が大きくなる傾向がある。
【００３６】
図５は、ガス漏れ時の流量変化の様子を示すグラフである。なお、図５において縦軸は、流量に応じた流量センサ４１からの出力電圧（Ｖ）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（ｓｅｃ）を示している。
【００３７】
図５に示すように、ガス漏れが発生した場合、流量は一応の振動を示すが、その振動は比較的緩やかなものとなる。このように、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ため、流量波形には図３に示すほどの明確な振動が見られない。
【００３８】
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、流量波形に特徴的な差異がある。従って、マイコン４２の判断部４２ｂは、上記の特徴から、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００３９】
具体的に説明すると、図３から明らかなように、ガバナ付きガス器具１０の使用の場合、流量が増加を示した後に、逆流を示すことがある（符号ａ２，ａ４）。上記したように、ガバナ付きガス器具１０を使用した場合、振幅が大きくなる。このため、逆流を示すことがある。よって本実施形態では、流量波形を周波数解析してガバナ付きガス器具１０の使用を判断しなくともよく、判断部４２ｂは、単に流量センサ４１からの出力電圧が負に振れた時点でガバナ付きガス器具１０の使用と判断する。これにより、流量波形の周波数等を判断する必要が無くなり、リアルタイム的にガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００４０】
なお、既に１台以上のガス器具１０が使用されており、この状態から２台目以降のガス器具１０の使用が開始される場合については、逆流を示す場合に限らず、以下のようにしてガバナ付きガス器具１０の使用を判断してもよい。すなわち、判断部４２ｂは、流量が増加を示した後に流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断してもよい。これにより、２台目以降のガス器具１０の使用についても、リアルタイム的にガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態において判断部４２ｂは、ガス器具１０の使用終了を判断する機能を有している。次に、図６を参照して、ガス器具１０の使用終了判断の原理について説明する。図６は、ガス器具１０の使用終了時における流量変化の様子を示すグラフである。なお、図６において縦軸は、流量に応じた流量センサ４１からの出力電圧（Ｖ）を示し、横軸はガバナ付きガス器具１０の使用を終了してからの経過時間（ｓｅｃ）を示している。
【００４２】
図６に示すように、ガス器具１０の使用が終了した場合、流量は減少を示す。さらに、ガス器具１０の使用終了時には比較的長い時間（２〜３秒程度）継続して弱い流量の振動が得られることがわかっている。この理由は以下のように説明できる。すなわち、ガス使用終了時は遮断弁が急激に閉じられ、ガスの流れの慣性力により遮断弁付近の圧力が上がり、その後その圧力を開放するため逆流が発生し、遮断弁付近の圧力が下がる。これを繰り返すことにより振動が発生するが、それを減衰させる部材は配管の小さい流量抵抗だけなので、振動が比較的長時間続く。これに対してガス器具１０の使用終了でなくガス使用量を減らした場合には、絞り弁の下流側にも圧力が逃げられるため、この振動は比較的早く収まる。このため、判断部４２ｂは、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍（１未満の数であって例えば０．８）よりも小さくならない状態が所定回数連続するというガス使用量減では得られないガス器具１０の使用終了時の特徴が表れた場合には、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する。
【００４３】
さらに、図６に示すように、ガス器具１０の使用終了時には、流量の減少量ｄに比例した振幅ｖが得られることがわかっている。この理由は、ガス使用終了時に遮断弁が急激に閉じられた時の圧力上昇が、ガスの流れの慣性力に比例することにより、それに比例した振動振幅が発生するためである。このため、判断部４２ｂは、流量の減少量ｄに対して所定値ｃを乗じた値以上の振幅ｖを示す場合、すなわちｄ×ｃ≦ｖの関係が成立する場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する。
【００４４】
次に、本実施形態に係るガスメータ４０の判断方法をフローチャートを参照して説明する。図７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。
【００４５】
図７に示すように、まずマイコン４２は、流量変動が発生したか否かを判断する（Ｓ１）。例えば、マイコン４２は所定時間以内に所定量以上の流量の変化があった場合に流量変動が発生したと判断する。流量変動が発生しなかったと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、発生したと判断されるまで、この処理が繰り返される。
【００４６】
流量変動が発生したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、マイコン４２は、流量センサ４１からの電気信号に基づく流量値を計測すると共に、記憶部４２ａに記憶させる（Ｓ２）。
【００４７】
その後、マイコン４２は、流量の計測時間（例えば０．３〜１秒程度）が終了したか否かを判断する（Ｓ３）。計測終了でないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。一方、計測終了であると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、流量が増加を示したか否かを判断する（Ｓ４）。
【００４８】
流量が増加を示したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、流量が逆流又は増加前の流量よりも減少をしたか否かを判断する（Ｓ５）。流量が逆流を示さず、且つ増加前の流量よりも減少を示さないと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、図７に示す処理は終了する。一方、流量が逆流又は増加前の流量よりも減少を示したと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する（Ｓ９）。その後、図７に示す処理は終了する。
【００４９】
ところで、流量が増加を示さないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、判断部４２ｂは変数ｎを「１」に初期化する（Ｓ７）。その後、判断部４２ｂは、記憶部４２ａに記憶された流量値のデータからｎ個目の極小値ｓｎを判定する（Ｓ８）。次いで、判断部４２ｂは、記憶部４２ａに記憶された流量値のデータからｎ個目の極大値ｂｎを判定する（Ｓ９）。
【００５０】
ここで、判断部４２ｂは極小値ｓｎ及び極大値ｂｎを以下のようにして判定する。すなわち、判断部４２ｂは、図６に示すように、ある程度の流量増加（符号ｓ１からｂ１に掛けての増加）があった後に、増加前の最小値を１個目の極小値ｓ１と判定する。その後、順次所定時間内における最大値及び最小値を判断することで、極大値ｂｎ及び極小値ｓｎを判定する。なお、極大値ｂｎ及び極小値ｓｎの判定方法はこれに限られるものではなく、例えば、計測開始から０．１秒後から０．２秒間隔で最大値と最小値とをｂｎとｓｎとして求めてもよい。
【００５１】
ステップＳ９の後、判断部４２ｂは、変数ｎが「１」であるか否かを判断する（Ｓ１０）。変数ｎが「１」であると判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは変数ｎをインクリメントし（Ｓ１１）、処理はステップＳ８に移行する。一方、変数ｎが「１」でないと判断した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、判断部４２ｂは、流量値の今回の極大値ｂｎと極小値ｓｎとの差が前回の極大値ｂｎ−１と極小値ｓｎ−１との差の所定倍αよりも小さくならないか否かを判断する（Ｓ１２）。すなわち、判断部４２ｂは、（ｂｎ−ｓｎ）／（ｂｎ−１−ｓｎ−１）≧α（αは例えば０．８）の関係式が成立するか否かを判断する（Ｓ１２）。
【００５２】
（ｂｎ−ｓｎ）／（ｂｎ−１−ｓｎ−１）≧αの関係式が成立すると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、ステップＳ１２において「ＹＥＳ」と判断される状態が、所定回数Ｘ連続して続いたか否かを判断する（Ｓ１３）。所定回数Ｘ連続して続いていないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、処理はステップＳ１１に移行する。
【００５３】
所定回数Ｘ連続して続いたと判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する（Ｓ１５）。そして、図７に示す処理は終了する。
【００５４】
また、（ｂｎ−ｓｎ）／（ｂｎ−１−ｓｎ−１）≧αの関係式が成立しないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、判断部４２ｂは、流量の減少量ｄに対して所定値ｃを乗じた値以上の振幅ｖを示すか否かを判断する（Ｓ１４）。すなわち判断部４２ｂは、振幅ｖ≧減少量ｄ×所定値ｃの関係が成立するか否かを判断する。
【００５５】
ここで、ステップＳ７〜Ｓ１３の処理は、ステップＳ２〜Ｓ５の処理と並列して行うことも可能である。すなわち、ステップＳ２の処理の前にｎ＝１とするステップＳ７を行った後、ステップＳ２で流量を計測する。その後、その前の数個のデータを解析してステップＳ８，Ｓ９の処理を行うことができる。その後、ステップＳ１０〜Ｓ１３の判断を実施し、ステップＳ１１へ移行した場合はステップＳ２へ戻って計測を続ければよい。ステップＳ１５へ進む場合は、ガス器具１０の使用終了なので、計測を止めて処理を終了する。ステップＳ３で計測終了したり、ステップＳ１４へ行きガス器具使用終了以外と判断されたりした場合は、ステップＳ４以降へ進めばよい。ステップＳ４で流量増加していないと判断したら処理を終了する。増加していると判断したらステップＳ５以下の処理を行う。このようにすることで、ガス器具終了処理の判断をリアルタイム性良く行うことができる。
【００５６】
振幅ｖ≧減少量ｄ×所定値ｃの関係が成立しないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、図７に示す処理は終了する。一方、振幅ｂ≧減少量ｃ×定数αの関係が成立すると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、判断部４２ｂは１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する（Ｓ１５）。その後、図７に示す処理は終了する。
【００５７】
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、流量変化発生時以降における流量センサ４１からの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると共に、流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具１０の使用終了を判断する。このため、周波数解析等の必要がなく、消費電力を抑えつつガバナ付きガス器具１０の使用及びガス器具１０の使用終了を判断することができる。
【００５８】
また、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断する。ここで、逆流等を示す場合とは、振幅が非常に大きく、ガバナ付きガス器具１０の使用である可能性が高い。このため、１台目のガス器具１０の使用開始時については、流量が増加を示した後に逆流を示す場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断することができ、２台目以降のガス器具１０の使用開始時については、流量が増加を示した後に流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、ガバナ付きガス器具１０の使用であると判断することができる。これにより、流量波形をフーリエ変換するなど解析することなく、流量値そのものからガバナ付きガス器具１０の使用を判断できることとなる。さらには、フーリエ変換などでは一定数の流量データが溜まってから解析を行う必要があり、一定数の流量データが蓄積されるまではガバナ付きガス器具１０の使用が判断できないが、上記の如く、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合を判断する際には、現時点の流量値から逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなったかを判断すればよいこととなり、流量データを蓄積せずともよいこととなる。従って、より短い時間でガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００５９】
また、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値ｂｎと極小値ｓｎとの差が前回の極大値ｂｎ−１と極小値ｓｎ−１との差の所定倍αよりも小さくならない状態が、所定回数Ｘ連続する場合、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具１０の終了時には２〜３秒程度の長い時間継続して弱い流量の振動が得られる。このため、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値ｂｎと極小値ｓｎとの差が前回の極大値ｂｎ−１と極小値ｓｎ−１との差の所定倍αよりも小さくならない状態が所定回数Ｘ連続するという弱い振動を示す特徴が表れた場合には、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断することができる。
【００６０】
また、流量の減少量ｄに対して所定値ｃ以上の振幅ｖを示す場合に、１台以上のガス器具１０の使用が終了したと判断する。ここで、ガス器具１０の使用終了時には、流量の減少量ｄに比例した振幅ｖが得られる。このため、流量の減少量ｄという流量値と所定値ｃという予め定められた値とを乗じた値以上の振幅ｖを示す場合、フーリエ変換等の周波数解析を行うことなく、１台以上のガス器具１０の使用が終了したことを判断することができる。
【００６１】
さらに、本件出願人は、圧力センサからの電気信号に基づいて、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断する特願２００８−８６０２２の技術を発明している。この技術によっても短時間でガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。しかし、本実施形態では、流量センサ４１から電気信号に基づいてガバナ付きガス器具１０の使用を判断するため、新たに圧力センサを設置する必要性がなくなっている。加えて、日中や夜間の温度変化によってガス管内のガス圧力が上昇してしまった場合には、圧力に基づいてガバナ付きガス器具１０の使用を判断すると、判断に誤りが生じてしまう可能性があるが、本実施形態では、流量センサ４１から電気信号に基づいてガバナ付きガス器具１０の使用を判断するため、ガス管内の圧力上昇に影響を受けることなく、ガバナ付きガス器具１０の使用を判断することができる。
【００６２】
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、本実施形態において流量値は１ミリ秒に１回の計測間隔となっていたが、これに限らず、常時流量センサ４１が駆動されて常時流量が検出される状態、すなわち計測間隔が０．１ミリ秒となっていてもよい。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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２】図１に示したガバナの一例を示す側方断面図である。
【図３】ガバナ付きガス器具の使用を開始したときの流量変化の様子を示すグラフである。
【図４】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。
【図５】ガス漏れ時の流量変化の様子を示すグラフである。
【図６】ガス器具の使用終了時における流量変化の様子を示すグラフである。
【図７】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。
【符号の説明】
【００６５】
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…マイコン
４２ａ…記憶部
４２ｂ…判断部（判断手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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と、
流量変化発生時以降における前記流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、前記流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了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。
【請求項２】
前記判断手段は、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、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１に記載の判断装置。
【請求項３】
前記判断手段は、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続する場合、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する
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。
【請求項４】
前記判断手段は、流量の減少量に対して所定値を乗じた値以上の振幅を示す場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する
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。
【請求項５】
流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、前記流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する判断工程、
を有することを特徴とする判断方法。
【請求項１】
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と、
流量変化発生時以降における前記流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、前記流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了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。
【請求項２】
前記判断手段は、流量が増加を示した後に、逆流を示すか又は流量増加前の流量よりも少なくなる場合に、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１に記載の判断装置。
【請求項３】
前記判断手段は、流量の減少を示した後に、流量値の今回の極大値と極小値との差が前回の極大値と極小値との差の所定倍よりも小さくならない状態が、所定回数連続する場合、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する
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。
【請求項４】
前記判断手段は、流量の減少量に対して所定値を乗じた値以上の振幅を示す場合に、１台以上のガス器具の使用が終了したと判断する
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。
【請求項５】
流量変化発生時以降における流量センサからの電気信号に基づく流量値そのものからガバナ付きガス器具の使用を判断すると共に、前記流量値と予め定められた値との演算結果からガス器具の使用終了を判断する判断工程、
を有することを特徴とする判断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１３９１１２（Ｐ２０１０−１３９１１２Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３７８１（Ｐ２００８−３１３７８１）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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