膜式ガスメータ
【課題】流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供する。
【解決手段】膜式ガスメータ４０は、燃料ガスの流量の発生により膜を前後運動させ、その膜の前後運動から流量パルスを発生させ、この流量パルスに基づいて発生した流量を算出するものである。また、膜式ガスメータ４０は、燃料ガスの圧力に応じた計測信号を出力する圧力センサ４２と、流量と圧力との相関関係を記憶した相関データ記憶部４５ａと、圧力センサ４２からの計測信号と相関データ記憶部４５ａにより記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する圧力／流量換算部４４ｂとを備える。
【解決手段】膜式ガスメータ４０は、燃料ガスの流量の発生により膜を前後運動させ、その膜の前後運動から流量パルスを発生させ、この流量パルスに基づいて発生した流量を算出するものである。また、膜式ガスメータ４０は、燃料ガスの圧力に応じた計測信号を出力する圧力センサ４２と、流量と圧力との相関関係を記憶した相関データ記憶部４５ａと、圧力センサ４２からの計測信号と相関データ記憶部４５ａにより記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する圧力／流量換算部４４ｂとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜式ガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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ガスメータが提案されている。このガスメータでは、超音波センサやフローセンサなどの流量センサが用いられ、これらのセンサにより瞬時流量を算出している。例えば超音波センサでは、約２秒間隔で瞬時流量を算出でき、瞬時流量の算出時間を短くすることができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスメータには、超音波センサやフローセンサなどの流量センサが用いられるもののみならず、膜式の流量センサを備えたものがある。この膜式の流量センサを備えたガスメータ（以下、膜式ガスメータという）では、流量の発生によりのう膜が前後運動し、この前後運動をリンク機構により回転運動に変換する。そして、その回転運動からリードスイッチと磁石とによって接点信号を生成し、その接点信号をマイコンが検知して演算することにより流量を算出している。
【０００５】
しかし、従来の膜式ガスメータでは、超音波センサやフローセンサなどの流量センサのように流量の算出時間を短くすることができない。具体的に説明すると、膜式ガスメータにおいて接点信号は０．７Ｌに１回出力されるように設計されている。また、ガスストーブが使用された場合の流量は、例えば１００Ｌ／ｈである。このため、接点信号が１回出力されるためには、約２５秒の時間を要する。流量を算出するためには、少なくとも２回の接点信号の周期が必要であるため、最大で約５０秒最小でも約２５秒の時間を要する。このため、従来の膜式ガスメータでは、流量の算出時間が長くなってしまう。
【０００６】
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、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の膜式ガスメータは、燃料ガスの流量の発生により膜を前後運動させ、その膜の前後運動から流量パルスを発生させ、この流量パルスに基づいて発生した流量を算出する膜式ガスメータであって、燃料ガスの圧力に応じた計測信号を出力する圧力センサと、流量と圧力との相関関係を記憶した相関関係記憶手段と、前記圧力センサからの計測信号と前記相関関係記憶手段により記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する流量算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この膜式ガスメータによれば、流量と圧力との相関関係を記憶し、圧力センサからの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する。ここで、圧力と流量とには一定の相関があるため、圧力センサからの計測信号が得られれば、少なくとも２回の流量パルスを待つことなく、流量を算出することができる。従って、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供することができる。
【０００９】
また、本発明の膜式ガスメータにおいて、前記圧力センサにより出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する判断手段をさらに備え、前記判断手段は、前記振動波形に加えて、前記流量算出手段により算出された流量が所定値以上であるか否かに基づいて、ガス漏れを判断することが好ましい。
【００１０】
この膜式ガスメータによれば、圧力センサにより出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件出願人らは、ガス漏れが発生した場合、計測信号の所定以上の変化時から微小時間経過するまでの波形に、ガス漏れ固有の振動を示すことを見出した。このため、所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形からガス漏れを判断することができる。また、圧力についてはＧＨＰの脈動等により振動が発生することがあり、これをガス漏れと誤認してしまう可能性があるが、圧力センサからの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出し、この流量が所定値以上であるか否かに基づいてガス漏れを判断することで、ＧＨＰの脈動等により振動が発生したとしても流量値が所定値以上とならない場合には、ガス漏れと判断しなくすることができる。従って、ガス漏れ判断精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るガス供給システムの構成図である。
【図２】図１に示したガスメータの詳細を示す構成図である。
【図３】ガス器具の使用過程における流量推移の一例を示す図である。
【図４】ガスストーブ使用開始時における流量波形と圧力波形とを示すグラフである。
【図５】流量と圧力差との相関関係を示すグラフである。
【図６】図２に示した生成部により生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。
【図７】ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。
【図８】ガス漏れ時における連続ＮＣＣを示すグラフである。
【図９】ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【図１０】図２に示した類似度推移算出部により算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における連続ＮＣＣを示している。
【図１１】ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【図１２】図２に示した類似度推移算出部により算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における連続ＮＣＣを示している。
【図１３】本実施形態に係る膜式ガスメータの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】第２実施形態に係る膜式ガスメータの詳細を示す構成図である。
【図１７】図１６に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、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。
【図１８】図１６に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【図１９】図１６に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【図２０】図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示す第２のフローチャートである。
【図２１】図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示す第２のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、小型湯沸器、給湯器、床暖房及びガステーブルなどの各ガス器具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、膜式ガスメータ４０とを備えている。
【００１４】
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と膜式ガスメータ４０とを接続するものである。第２配管３２は膜式ガスメータ４０とガス器具１０とを接続する配管である。膜式ガスメータ４０は、各家庭に設置され、少なくともガス流量を計測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、膜式ガスメータ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から膜式ガスメータ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。
【００１５】
図２は、図１に示した膜式ガスメータ４０の詳細を示す構成図である。図２に示すように膜式ガスメータ４０は、流量センサ４１と、圧力センサ４２と、トリガ信号発生部４３と、制御部４４と、記憶部４５とを有している。
【００１６】
流量センサ４１は、膜式ガスメータ４０に供給されるガス流量に応じた数の流量パルスを出力するものであって、円盤４１ａ、複数の磁石４１ｂ及び磁気抵抗素子４１ｃを備えている。この流量センサ４１は、流量の発生によって膜を前後運動させ、その膜の前後運動を回転運動に変換する。そして、流量センサ４１は回転運動により円盤４１ａを回転させる。複数の磁石４１ｂは円盤４１ａの円周上に等間隔に配置されており、円周上４１ａに配置された磁石４１ｂが磁気抵抗素子４１ｃに近接することによって、流量パルスを発生させる。制御部４４は、この流量パルスが入力される間隔に基づいて流量値を算出することとなる。
【００１７】
また、圧力センサ４２は、膜式ガスメータ４０に供給されるガス圧力に応じた計測値の信号を出力するものであって、ピエゾ抵抗式や静電容量式などのセンサによって構成される。
【００１８】
トリガ信号発生部４３は、圧力センサ４２により出力された信号の所定以上の変化時にトリガ信号を発生させるものである。このトリガ信号は、制御部４４及び圧力センサ４２に送信される。このようなトリガ信号発生部４３は、例えば微分回路を含んで構成されており、微分回路により所定以上の変化を検出する。
【００１９】
具体的にトリガ信号発生部４３は、ガス器具１０が使用を開始され又はガス漏れが発生したときに、流量が流れ且つ圧力が低下するときの変化を所定以上の変化としてとらえ、第１トリガ信号を出力する。さらに、トリガ信号発生部４３は、ガス器具１０の使用が終了したときに、流量が低下し且つ圧力が上昇するときの変化を所定以上の変化としてとらえ、第２トリガ信号を出力する。なお、トリガ信号発生部４３は、上記２種類のトリガ信号を区別可能に発生させる。
【００２０】
図３は、ガス器具の使用過程における流量推移の一例を示す図である。ガス器具１０の使用過程においては例えば図３に示すような流量が流れる。まず、時刻ｔ１において第１のガス器具１０（例えばガステーブル）が使用開始されたとする。このとき、流量値はＦ１を示す。そして、時刻ｔ２において第２のガス器具１０（例えば給湯器）が使用開始されたとすると、流量値はＦ３（＝Ｆ１＋Ｆ２）を示す。
【００２１】
その後、時刻ｔ３において第１のガス器具１０の使用が終了したとすると、流量値は第２のガス器具１０のみの流量であるＦ２を示す。次いで、時刻ｔ４において第２のガス器具１０についても使用が終了したとすると、流量値は「０」を示す。
【００２２】
トリガ信号発生部４３は、図３で示す時刻ｔ１及び時刻ｔ２のタイミングで第１トリガ信号を発生させる。また、時刻ｔ３及び時刻ｔ４のタイミングで第２トリガ信号を発生させる。
【００２３】
再度、図２を参照する。制御部４４は、マイコンによって構成され、サンプリング時間調整部４４ａ、及び、圧力／流量換算部（流量算出手段）４４ｂを備えている。サンプリング時間調整部４４ａは、トリガ信号発生部４３によりトリガ信号が発生された場合に、圧力センサ４２のサンプリング時間を通常のサンプリング時間（例えば１０秒）よりも短縮するものである。この際、サンプリング時間調整部４４ａはサンプリング時間を１マイクロ秒に短縮する。
【００２４】
圧力／流量換算部４４ｂは、圧力センサ４２からの計測信号に基づいて流量を算出するものである。また、記憶部４５は、流量と圧力との相関関係を記憶した相関データ記憶部（相関関係記憶手段）４５ａを備えている。
【００２５】
図４は、ガスストーブ使用開始時における流量波形と圧力波形とを示すグラフである。図４に示すように、時刻１８ｓ以前のガスストーブ使用前において圧力は約３ｋＰａを示し、流量は０Ｌ／ｈを示している。次いで、時刻１８ｓにおいてガスストーブが使用されたとする。このとき、流量は時刻２４ｓに１１０Ｌ／ｈ程度を示す。また、圧力は２．８５ｋＰａとなり０．１５ｋＰａ程度低下する。ここで、流量の上昇量と圧力の降下量とには一定の相関があり、図４に示すようなデータをガス器具１０毎に計測することによって、図５に示すような相関関係が得られる。
【００２６】
図５は、流量と圧力差との相関関係を示すグラフである。相関データ記憶部４５ａは、図５に示したような相関関係を記憶している。図５に示すように、例えばガス器具１０の使用開始により圧力が約２００Ｐａ低下した場合、流量は約５２７Ｌ／ｈを示す傾向がある。同様に、ガス器具１０の使用開始により圧力が約４００Ｐａ低下した場合、流量は約１１７０Ｌ／ｈを示す傾向がある。
【００２７】
このように、相関データ記憶部４５ａは、図５に示したような相関関係を記憶している。図２に示す圧力／流量換算部４４ｂは、圧力センサ４２からの計測信号により圧力差が確認されると、相関データ記憶部４５ａに記憶される相関関係のデータを読み出し、これらから流量を算出する。特に、圧力センサ４２は、電子式のセンサであるため、膜式の流量センサ４１に比較して信号が短時間で入力され易い。よって、制御部４４は、流量センサ４１の流量パルスを待つことなく、瞬時に流量を算出することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０は、制御部４４が判断部（判断手段）４４ｃ、生成部４４ｄ及び類似度推移算出部４４ｅを備えると共に、記憶部４５が類似度推移パターン記憶部４５ｂを備え、ガス漏れ及び使用ガス器具１０を判断する機能を備えている。
【００２９】
判断部４４ｃは、トリガ信号が発生してから微小時間経過するまでに得られる振動波形から、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の少なくとも一方を判断するものである。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生直後の微小時間、ガス器具１０の使用開始直後の微小時間、及びガス器具１０の使用終了直後の微小時間において圧力の計測値に振動が発生することについて見出した。しかも、本件発明者らは、ガス漏れや使用開始又は使用終了したガス器具１０毎に、振動が固有のものであることを見出した。よって、判断部４４ｃは、圧力の所定以上の変化後における微小時間の圧力振動波形から、ガス漏れが発生したか否か、及び、どのガス器具１０が使用開始され又は使用終了したか否かを判断することができる。この判断部４４ｃは、生成部４４ｄ及び類似度推移算出部４４ｅの演算結果に基づいて、判断を実行する。なお、以下の本実施形態において判断部４４ｃは、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の双方を判断するものとするが、いずれか一方のみを判断するものであってもよい。
【００３０】
生成部４４ｄは、所定の振動波形を生成するものである。この生成部４４ｄによって生成される所定の振動波形は、後の処理において、圧力センサ４２からの計測値データからなる振動波形と比較される。
【００３１】
類似度推移算出部４４ｅは、圧力センサ４２からの計測値データからなる振動波形と、生成部４４ｄによって生成された所定の振動波形との類似度推移を算出するものである。そして、判断部４４ｃは、類似度推移算出部４４ｅによって算出された類似度推移に基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具１０を判断することとなる。
【００３２】
判断の概略を説明すると、例えば生成された所定の振動波形がガス漏れ発生時の振動波形であって、実際にガス漏れが発生したとする。この場合、実際に圧力センサ４２によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くなり、類似度推移についても高くなる。このため、判断部４４ｃは、ガス漏れが発生したと判断できる。
【００３３】
また、生成された所定の振動波形がガス漏れ発生時の振動波形であって、実際にガステーブルの使用が開始されたとする。この場合、実際に圧力センサ４２によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くならず、類似度推移についても高くならない。このため、判断部４４ｃは、ガス漏れの発生でないと判断する。この際、類似度推移には、ガス漏れ発生時とガステーブルの使用開始時との相違が生じる。この相違は、ガス器具１０毎に異なる。例えば、ガス漏れ発生時とガステーブルの使用開始時との相違と、ガス漏れ発生時と給湯器の使用開始時との相違とは異なっており、判断部４４ｃは、相違の状態からガステーブルの使用が開始したと判断できる。使用が終了したガス器具１０の判断も同様である。
【００３４】
なお、上記は、生成部４４ｄが所定の振動波形としてガス漏れ発生時の振動波形を生成した場合を例に説明したが、これに限らず、生成部４４ｄは、特定のガス器具１０の使用が開始されたときの振動波形を生成するようにしてもよいし、他のガス器具１０の使用が終了したときの振動波形を生成するようにしてもよい。すなわち、生成部４４ｄは、基準となる振動波形を生成すればよく、その振動波形は何の振動波形であってもよい。
【００３５】
加えて、生成部４４ｄは、全ガス器具１０の振動波形（複数の振動波形）を生成し、類似度推移算出部４４ｅは、生成された全ガス器具１０の振動波形と、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形との類似度推移を算出して、類似度推移が最も高いガス器具１０を使用ガス器具１０と判断してもよい。また、この場合において、全ガス器具１０の振動波形と、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形との類似度推移がいずれも高くないときには、ガス漏れの発生と判断してもよい。
【００３６】
次に、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の判断についてより詳細に説明する。まず、判断部４４ｃは、時刻ｔ１及び時刻ｔ２に示したようなガス流量の増加時には、ガス漏れが発生しているか否かを判断し、ガス漏れが発生していないと判断できる場合に、使用が開始されたガス器具１０を判断する。また、判断部４４ｃは、時刻ｔ３及び時刻ｔ４に示したようなガス流量の減少時には、ガス漏れの判断を行わず、使用が終了したガス器具１０を判断する。
【００３７】
なお、以下の実施形態において生成部４４ｄは、基準となる所定の振動波形として、ガス漏れ時における振動波形を生成する場合を例に説明する。
【００３８】
図６は、図２に示した生成部４４ｄにより生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。図６に示すように、生成部４４ｄは、圧力が時間の経過と共に低下しながら振動するガス漏れ振動波形を生成する。このガス漏れ振動波形は、減衰振動の周波数、ゲイン、及び減衰比を含む２次遅れのステップ応答の式に基づいて生成された波形である。上記したように、本件発明者らは、ガス漏れ発生直後の微小時間において圧力や流量の計測値に振動が発生することについて見出した。このため、生成部４４ｄは、２次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する。
【００３９】
再度、図２を参照する。類似度推移算出部４４ｅは、圧力センサ４２の計測値データに基づく微小時間中の振動波形と、生成部４４ｄに生成されたガス漏れ振動波形との類似度推移を算出するものである。なお、類似度推移とは、本実施形態において連続的な正規相互相関（NCC：Normalized Cross Correlation）をいう。より具体的には、以下の式（１）により類似度ＲＮＣＣが求められる。類似度推移算出部４４ｅは、この式（１）による類似度ＲＮＣＣの算出を連続的に行うことにより、類似度推移（以下、連続ＮＣＣという）を求める。
【数１】
【００４０】
次に、図７を参照してガス漏れ時における圧力変化を説明する。図７は、ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。図７に示すように、ガス漏れ発生時には、圧力が低下しつつ振動する波形を示すこととなる。この波形は、図６に示したように生成部４４ｄにより生成されたガス漏れ振動波形と相関が高い。このため、類似度推移の代表値は高い値を示すこととなり、判断部４４ｃはガス漏れが発生したと判断することとなる。
【００４１】
図８は、ガス漏れ時における連続ＮＣＣを示すグラフである。なお、図８において実線と破線は、各家庭における配管状態の相違、ガス漏れ箇所の相違、及び、ガス漏れ流量の相違などの条件が異なる場合の連続ＮＣＣを示している。
【００４２】
図８に示すように、ガス漏れ時において圧力変化の発生直後（時刻０秒付近）における連続ＮＣＣは、「０．７」から「０．８」程度の値を示す。しかし、時刻０．０２５秒以降について連続ＮＣＣは「０．９」以上の値を示す。
【００４３】
このように、ガス漏れ発生時において連続ＮＣＣは「０．９」以上の値を示すことから、判断部４４ｃは、類似度推移算出部４４ｅにより算出された類似度推移の代表値が閾値（例えば「０．９」）以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断する。ここで、代表値とは、類似度全体又は類似度全体のうち特定期間の平均値であってもよいし、圧力や流量の変化が発生してから、ある特定の時刻における類似度であってもよいし、他の値であってもよい。
【００４４】
なお、類似度推移パターン記憶部４５ｂに、図８に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶しておき、判断部４４ｃは、記憶された連続ＮＣＣのパターンと、算出された連続ＮＣＣとを比較し、両者が近い場合にガス漏れと判断してもよい。
【００４５】
一方、図９に示すようにガス器具使用時には、ガス漏れ時と異なる振動波形を示すこととなる。図９は、ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【００４６】
図９（ａ）に示すように、ガステーブルの使用開始時には圧力が２．９ｋＰａ程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図９（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が２．９３ｋＰａを基準にして０．１ｋＰａ強振動する圧力波形が得られる。さらに、図９（ｃ）に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が２．９３ｋＰａを基準にして小型湯沸器よりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【００４７】
図１０は、図２に示した類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における連続ＮＣＣを示している。
【００４８】
ガステーブルの使用が開始した場合、図９（ａ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１０（ａ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「１．０」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０４秒において「０．９５」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、約０．１秒において「０．５」程度となり、その後「０．６５」付近までゆっくりと上昇する。
【００４９】
また、小型湯沸器の使用が開始した場合、図９（ｂ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１０（ｂ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「１．０」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０４秒において「０．９」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、再度「０．４」程度まで低下し、その後、「０．７」付近までゆっくりと上昇する。
【００５０】
また、給湯器の使用が開始した場合、図９（ｃ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１０（ｃ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．８」弱を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０２秒において「０．７」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、「０．６」程度まで低下し、次いで「０．７」程度まで復帰する。その後、連続ＮＣＣは再び「０．５」程度まで低下した後に、約０．１秒において「０．６」弱となる。以後、連続ＮＣＣは「０．６５」付近までゆっくりと上昇していく。
【００５１】
このようにガス器具１０の使用開始時において、連続ＮＣＣは大半の期間で「０．９」以上を示さない。このため、判断部４４ｃは、連続ＮＣＣの代表値が閾値以上でない場合、ガス器具１０の使用開始であると判断する。
【００５２】
また、連続ＮＣＣはガス器具１０毎に異なっている。このため、判断部４４ｃは、このような連続ＮＣＣのパターンから使用が開始したガス器具１０を判断する。具体的には図２に示す類似度推移パターン記憶部４５ｂに、各ガス器具１０の連続ＮＣＣのパターンを記憶させておく。すなわち、類似度推移パターン記憶部４５ｂは、ガステーブルについて図１０（ａ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、小型湯沸器について図１０（ｂ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、給湯器について図１０（ｃ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶している。そして、判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂにより記憶された連続ＮＣＣデータのうち、算出された連続ＮＣＣと最も近い連続ＮＣＣデータが示すガス器具１０の使用が開始したと判断する。
【００５３】
図１１は、ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【００５４】
図１１（ａ）に示すように、ガステーブルの使用終了時には圧力が２．８５ｋＰａ程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図１１（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が２．８５ｋＰａを基準にして０．１ｋＰａ程度振動する圧力波形が得られる。さらに、図１１（ｃ）に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が２．８８ｋＰａを基準にしてガステーブルよりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【００５５】
図１２は、図２に示した類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における連続ＮＣＣを示している。
【００５６】
ガステーブルの使用が終了した場合、図１１（ａ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１２（ａ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．９」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０３秒において「０．８」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、約０．１秒において「０．６」程度となり、その後「０．６」付近を維持する。
【００５７】
また、小型湯沸器の使用が終了した場合、図１１（ｂ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１２（ｂ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．９」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０１秒において「０．８」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、再度「０．３」程度まで低下し、次いで「０．６」程度まで復帰する。その後、連続ＮＣＣは小さな振動を繰り返しながら約０．１秒において「０．６」程度となる。次に、連続ＮＣＣは「０．７」付近までゆっくりと上昇する。
【００５８】
また、給湯器の使用が終了した場合、図１１（ｃ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１２（ｃ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．９」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０２秒において「０．６」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、再度「０．４５」程度まで低下し、次いで「０．６」程度まで復帰する。その後、連続ＮＣＣは再び「０．４５」程度まで低下した後に、約０．１秒において「０．６」程度となる。次に、連続ＮＣＣは「０．７」付近までゆっくりと上昇する。
【００５９】
このように、ガス器具１０の使用終了時においても連続ＮＣＣはガス器具１０毎に異なり、判断部４４ｃは、このような連続ＮＣＣのパターンから使用が終了したガス器具１０を判断する。具体的には図２に示す類似度推移パターン記憶部４５ｂに、各ガス器具１０の連続ＮＣＣのパターンを記憶させておく。すなわち、類似度推移パターン記憶部４５ｂは、ガステーブルについて図１２（ａ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、小型湯沸器について図１２（ｂ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、給湯器について図１２（ｃ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶している。そして、判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂにより記憶された連続ＮＣＣデータのうち、算出された連続ＮＣＣと最も近い連続ＮＣＣデータが示すガス器具１０の使用が終了したと判断する。
【００６０】
次に、生成部４４ｄによって生成される所定の振動波形の生成手法について説明する。生成部４４ｄは、以下のようにしてガス漏れ振動波形を生成する。まず、生成部４４ｄは以下の式（２）を記憶している。
【数２】
【００６１】
ここで、ｙ（ｔ）は圧力の変化量を示し、Ｋはゲインを示し、ωｄは減衰振動の周波数を示し、ζは減衰比を示している。特に、ゲインＫ、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζは、圧力センサ４２によって実際に計測された波形から求められるものである。次に、これらの算出方法について図７を参照して説明する。
【００６２】
生成部４４ｄは、以下の式（３）から、減衰振動の周波数ωｄを算出する。
【数３】
【００６３】
ここで、Ｔｐは行き過ぎ時間であり、図７で示すように、圧力変化発生時から最初の極値Ｖ１（極小値Ｖ１）までの時間をいう。生成部４４ｄは、計測値データから最初の極値Ｖ１が確認されると、行き過ぎ時間Ｔｐを求め、式（３）から減衰振動の周波数ωｄを算出する。
【００６４】
なお、減衰振動の周波数ωｄは、式（３）から求める場合に限らず、圧力変化発生時から２つ目の極値Ｍ（極大点Ｍ）や、３つ目の極値Ｖ２（極小点Ｖ２）に基づいて算出してもよい。
【００６５】
次に、生成部４４ｄは、以下の式（４）から、ゲインＫを算出する。
【数４】
【００６６】
このような式であるため、生成部４４ｄは、計測値データから極値Ｖ１，Ｍ，Ｖ２が確認されると、式（４）からゲインＫを算出する。
【００６７】
なお、図７から明らかなように、ゲインＫは圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることができる。従って、生成部４４ｄは、圧力変化が発生して圧力値が略一定値となったとき（図７では時刻０．４秒）に、差分からゲインＫを求めてもよい。さらに、類似度推移算出部４４ｅは、圧力変化発生時から４つ目以降の極値を加味してゲインＫを算出してもよい。
【００６８】
次いで、生成部４４ｄは、以下の式（５）から、減衰比ζを算出する。
【数５】
【００６９】
ここで、δは対数減衰率であり、ｍは周期数である。式（５）の場合、周期数ｍは「０．５」となる。
【００７０】
このような式であるため、生成部４４ｄは、計測値データから極値Ｖ１，Ｍが確認されると、式（５）から減衰比ζを算出する。
【００７１】
以上のように、生成部４４ｄは、ゲインＫ、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを算出し、式（２）より振動波形の式を求める。そして、類似度推移算出部４４ｅは、求めた式と、計測値データ（圧力波形）とから、式（１）に従って連続ＮＣＣを求めることとなる。
【００７２】
ここで、生成部４４ｄは、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを以下のようにして算出するようにしてもよい。すなわち、図７に示す振動波形は、ガス漏れ時の流量に依存する傾向にある。このため、生成部４４ｄは、流量値のみを変数に含む式を予め記憶し、この式に流量値を代入して、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【００７３】
具体的に生成部４４ｄは、以下の式（６）から減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを求める。
【数６】
【００７４】
ここで、Ｌは流量値であり、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は定数である。このように、式（６）から求めることで演算量を減らして、算出処理の簡素化を図るようにしてもよい。なお、流量と圧力には一定の相関がある。このため、式（６）に代えて圧力値のみを変数に含む式を記憶し、この式から減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【００７５】
さらに、この場合、生成部４４ｄは、ゲインＫについて式（４）から算出することなく、圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることが望ましい。これにより、一層演算量を減らすことができるからである。
【００７６】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０の動作を説明する。図１３は、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、図１３に示すように、制御部４４は第１トリガ信号が発生したか否かを判断する（Ｓ１）。一方、トリガ信号が発生したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、サンプリング時間調整部４４ａは、サンプリング時間を通常のサンプリング時間よりも短縮し、短縮されたサンプリング時間で圧力を計測する（Ｓ２）。その後、制御部４４は、微小時間経過したか否かを判断する（Ｓ３）。微小時間経過していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。
【００７８】
微小時間経過したと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部４４は、ガス漏れ／開始ガス器具判断処理を実行する（Ｓ４）。ここで、ステップＳ１において「ＹＥＳ」と判断され、第１トリガ信号が発生したということは、ガス流量が増加したりガス圧力が減少したりした場合であり、ガス漏れの発生かガス器具１０の使用であると判断できるため、制御部４４は、ガス漏れ／開始ガス器具判断処理を実行する。
【００７９】
その後、制御部４４は、ステップＳ４の処理においてガス漏れが発生していたか否かを判断する（Ｓ５）。ガス漏れが発生していたと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、制御部４４は遮断弁を弁閉するなどの保安処理を実行し（Ｓ６）、図１３に示す処理は終了する。また、ガス漏れが発生していなかったと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、制御部４４は、保安処理を実行することなく、図１３に示す処理は終了する。
【００８０】
一方、トリガ信号が発生していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、制御部４４は、第２トリガ信号が発生したか否かを判断する（Ｓ７）第２トリガ信号が発生されていなかったと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。
【００８１】
一方、第２トリガ信号が発生したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、制御部４４は、ステップＳ８，Ｓ９においてステップＳ２，Ｓ３と同様の処理を実行する。そして、制御部４４は、終了ガス器具判断処理を実行する（Ｓ１０）。ここで、ステップＳ７において「ＹＥＳ」と判断され、第２トリガ信号が発生したということは、ガス流量が減少したりガス圧力が上昇したりした場合であり、ガス器具１０の使用終了時であると判断できるため、ガス漏れの発生ではないといえる。よって、制御部４４は、終了ガス器具判断処理を実行する。その後、図１３に示す処理は終了する。
【００８２】
図１４は、図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示すフローチャートである。図１４に示すように、まず、生成部４４ｄは、微小時間中に得られた振動波形から、減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζを決定する（Ｓ１１）。このとき、生成部４４ｄは、減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζを式（３）〜式（５）に基づいて算出してもよいし、式（６）から求めてもよい。
【００８３】
次に、生成部４４ｄは、ステップＳ１１により決定された減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζから、２次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する（Ｓ１２）。このとき、生成部４４ｄは、ステップＳ１１により決定された減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζを式（２）に代入することにより、ガス漏れ振動波形を生成する。
【００８４】
そして、判断部４４ｃは、ステップＳ１２において生成されたガス漏れ振動波形と、微小時間中に得られた振動波形とに基づいて、式（１）から連続ＮＣＣを算出する（Ｓ１３）。
【００８５】
次に、判断部４４ｃは、連続ＮＣＣの代表値を決定し、代表値が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１４）。代表値が閾値以上であると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、制御部４４は、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理においてノイズにより代表値が閾値以上となったか否かの確認を行う。ここで、一般に代表値が閾値以上の場合にはガス漏れと判断できる。しかし、ガス圧力は、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）の脈動によって振動する傾向にある。このため、この振動が偶然にガス漏れ時の振動と似てしまい、判断部４４ｃがガス漏れと誤判断してしまう場合がある。このため、制御部４４は、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を実行し、ガス漏れであるか否かの判断精度を向上させることとしている。
【００８６】
まず、ステップＳ１５において制御部４４は圧力センサ４２からの計測信号が安定したか否か、すなわち圧力が安定したか否かを判断する（Ｓ１５）。圧力が安定していないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、安定したと判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、圧力が安定したと判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、制御部４４は圧力降下量を算出する（Ｓ１６）。その後、圧力／流量換算部４４ｂは、相関データ記憶部４５ａに記憶される相関関係のデータと、ステップＳ１６において算出した圧力降下量とに基づいて、流量を算出する（Ｓ１７）。
【００８７】
次に、判断部４４ｃは、ステップＳ１７において算出された換算流量が所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ１８）。ここで、ＧＨＰ等の脈動が発生した場合には、脈動のみであるため、圧力降下が殆ど生じず、換算流量は所定値以上となり難い傾向にある。一方、脈動でなくガス漏れである場合、ガス漏れにより所定値以上の流量が発生する傾向にある。このため、ステップＳ１７において算出された換算流量が所定値以上であると判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、判断部４４ｃはガス漏れであると判断する（Ｓ１９）。そして、図１４に示す処理は終了する。
【００８８】
また、ステップＳ１７において算出された換算流量が所定値以上でないと判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、判断部４４ｃは脈動である可能性が高いと判断し、ガス漏れであると判断せず、図１４に示す処理は終了する。
【００８９】
ところで、ステップＳ１４において代表値が閾値以上でないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂからガス器具１０毎の類似度推移データを読み出す（Ｓ２０）。次いで、判断部４４ｃは、ステップＳ２０にて読み出したガス器具１０毎の連続ＮＣＣデータのうち、ステップＳ１３において算出した連続ＮＣＣと最も近いものを特定し、使用が開始したガス器具１０を判断する（Ｓ２１）。その後、図１４に示す処理は終了する。
【００９０】
図１５は、図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示すフローチャートである。図１５に示すステップＳ３１〜Ｓ３３において、図１４に示したステップＳ１１〜Ｓ１３と同様の処理が実行される。
【００９１】
その後、図１５に示すステップＳ３４，Ｓ３５において、図１４に示したステップＳ２０，Ｓ２１と同様の処理が実行される。そして、図１５に示す処理は終了する。
【００９２】
このようにして、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０によれば、流量と圧力との相関関係を記憶し、圧力センサ４２からの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する。ここで、圧力と流量とには一定の相関があるため、圧力センサ４２からの計測信号が得られれば、少なくとも２回の流量パルスを待つことなく、流量を算出することができる。従って、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータ４０を提供することができる。
【００９３】
また、圧力センサ４２により出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件出願人らは、ガス漏れが発生した場合、計測信号の所定以上の変化時から微小時間経過するまでの波形に、ガス漏れ固有の振動を示すことを見出した。このため、所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形からガス漏れを判断することができる。また、圧力についてはＧＨＰの脈動等により振動が発生することがあり、これをガス漏れと誤認してしまう可能性があるが、圧力センサ４２からの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出し、この流量が所定値以上であるか否かに基づいてガス漏れを判断することで、ＧＨＰの脈動等により振動が発生したとしても流量値が所定値以上とならない場合には、ガス漏れと判断しなくすることができる。従って、ガス漏れ判断精度を向上させることができる。
【００９４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０は、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
【００９５】
図１６は、第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０の詳細を示す構成図である。図１６に示すように、第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０は、生成部４４ｄ及び類似度推移算出部４４ｅに代えて、解析部４４ｆを備えている。
【００９６】
解析部４４ｆは、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形を解析して、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ものである。具体的に本実施形態に係る解析部４４ｆは、振動波形をフーリエ変換することにより、スペクトルデータを算出する。なお、解析部４４ｆはフーリエ変換によりスペクトルデータを算出する場合に限らず、他の方法によってスペクトルデータを算出するようにしてもよい。
【００９７】
図１７は、図１６に示した解析部４４ｆにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、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。図１７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。なお、６０Ｈｚ付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【００９８】
図１８は、図１６に示した解析部４４ｆにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【００９９】
図１８（ａ）に示すように、ガステーブルの使用が開始した場合、得られる圧力波形には３０Ｈｚ以下の周波数成分が多く、特に１０〜２０Ｈｚ付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図１８（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用が開始した場合、圧力波形は１５０Ｈｚまでの圧力成分を含んでおり、特に３０Ｈｚ程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図１８（ｃ）に示すように、給湯器の使用が開始した場合、圧力波形は１８０Ｈｚまでの圧力成分を含んでおり、特に２０Ｈｚ程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。
【０１００】
図１９は、図１６に示した解析部４４ｆにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【０１０１】
図１９（ａ）に示すように、ガステーブルの使用が終了した場合、得られる圧力波形には３０Ｈｚ以下の周波数成分が多く、特に１０〜２０Ｈｚ付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図１９（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用が終了した場合、圧力波形は１５０Ｈｚまでの圧力成分を含んでおり、特に９０Ｈｚ程度で大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図１９（ｃ）に示すように、給湯器の使用が終了した場合、３０Ｈｚ程度でやや大きな振幅を示す程度であり、その他の周波数成分を殆ど含まない傾向がある、なお、５０Ｈｚ付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【０１０２】
再度、図１６を参照する。記憶部４５は、類似度推移パターン記憶部４５ｂに代えて、スペクトルデータ記憶部４５ｃを記憶している。このスペクトルデータ記憶部４５ｃは、図１７〜図１９に示したようなスペクトルデータを記憶している。そして、判断部４４ｃは、このスペクトルデータに基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具１０を判断する。
【０１０３】
すなわち、解析部４４ｆは計測値データに基づく振動波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。判断部４４ｃは、解析部４４ｆ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４５ｃにより記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いスペクトルデータを特定し、ガス漏れの発生や使用ガス器具１０について判断する。ここで、類似度とは、上記したＮＣＣであってもよいし、他の手法により算出された類似度であってもよい。
【０１０４】
次に、フローチャートを参照して、第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０の動作を説明する。なお、第２実施形態において膜式ガスメータ４０のフロー及び管理センター５０のメインフローは第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
図２０は、図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示す第２のフローチャートである。図２０に示すように、まず、解析部４４ｆは、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形をフーリエ変換し、スペクトルデータを算出する（Ｓ４１）。その後、判断部４４ｃは、ガス漏れのスペクトルデータを読み出し（Ｓ４２）、読み出したガス漏れのスペクトルデータと、ステップＳ４１にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する（Ｓ４３）。
【０１０６】
次に、判断部４４ｃは、ステップＳ４３にて算出した類似度が特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特定値以上であると判断した場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、制御部４４は、ステップＳ４５〜Ｓ４８の処理においてノイズにより類似度が特定値以上となったかどうかの確認を行う。ここで、ここで、一般に類似度が特定値以上の場合にはガス漏れと判断できる。しかし、ガス圧力は、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）の脈動によって振動する傾向にある。このため、この振動が偶然にガス漏れ時の振動と似てしまい、判断部４４ｃがガス漏れと誤判断してしまう場合がある。このため、制御部４４は、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を実行し、ガス漏れであるか否かの判断精度を向上させることとしている。
【０１０７】
そして、ステップＳ４５〜Ｓ４８において図１４に示したステップＳ１５〜Ｓ１８と同様の処理を実行し、ステップＳ４８において「ＹＥＳ」と判断された場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、判断部４４ｃはガス漏れが発生したと判断する（Ｓ４９）。そして、図２０に示す処理は終了する。一方、ステップＳ４８において「ＮＯ」と判断された場合（Ｓ４８：ＮＯ）、判断部４４ｃはガス漏れが発生したと判断せず、図２０に示す処理は終了する。
【０１０８】
ところで、ステップＳ４３にて算出した類似度が特定値以上でないと判断した場合（Ｓ４４：ＮＯ）、判断部４４ｃは、ガス器具１０毎のスペクトルデータを読み出し（Ｓ５０）、読み出したガス器具１０毎のスペクトルデータと、ステップＳ４１にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する（Ｓ５１）。
【０１０９】
その後、判断部４４ｃ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の使用が開始したと判断する（Ｓ５２）。そして、図２０に示す処理は終了する。
【０１１０】
図２１は、図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示す第２のフローチャートである。図２１に示すステップＳ６１において、図２０に示したステップＳ４１と同様の処理が実行される。
【０１１１】
その後、図２１に示すステップＳ６２〜Ｓ６４において、図２０に示したステップＳ５０〜Ｓ５２と同様の処理が実行される。そして、図２１に示す処理は終了する。
【０１１２】
このようにして、第２実施形態に係るガス供給システム１及びガス使用状況判断方法によれば、第１実施形態と同様に、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータ４０を提供することができ、ガス漏れ判断精度を向上させることができる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
例えば第１実施形態において類似度推移を式（１）により算出しているが、これに限らず、他の方法で類似度推移を算出するようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１実施形態において判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂに記憶された連続ＮＣＣデータのうち、判断部４４ｃにより算出された連続ＮＣＣと近いものが存在しない場合、類似度推移パターン記憶部４５ｂに記憶された連続ＮＣＣデータが示すガス器具１０に不足があると判断してもよい。
【０１１６】
また、本実施形態では燃料ガスをＬＰガスとする場合の例について説明したが、これに限らず、都市ガスの場合にも適用可能である。
【０１１７】
また、本実施形態において微小時間を最大で２秒（望ましくは１秒以内）としているが、２秒よりも長い時間であってもよい。
【０１１８】
また、本実施形態において類似度推移パターン記憶部４５ｂは、ガス器具１０毎の連続ＮＣＣデータを記憶している。この連続ＮＣＣデータは、１つのガス器具１０に対して１つだけ記憶されていてもよいし、１つのガス器具１０に対して複数記憶されていてもよい。例えば、給湯器では給湯器内の水温によって連続ＮＣＣが異なってくる。この場合、類似度推移パターン記憶部４５ｂに記憶される連続ＮＣＣデータが１つだけであると、給湯器の水温に応じて使用ガス器具１０の判断を誤ってしまう可能性がある。そこで、このようなガス器具１０に対しては複数の連続ＮＣＣデータを記憶しておくことが望ましい。これにより、より精度良く使用ガス器具１０を判断することができるからである。
【０１１９】
また、第２実施形態において解析部４４ｆは、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よい。例えば、給湯器の使用終了時では１００Ｈｚ以上の周波数域においてもスペクトルデータに大きな振幅が得られるという特徴があるため、１００Ｈｚ以上の周波数域についてスペクトルデータの類似度を算出することによっても使用が終了したガス器具１０を特定することができる。このように、一部の周波数域のみで類似度を算出して演算量を減らすこともできる。
【０１２０】
また、上記実施形態では、使用が開始したガス器具１０、使用が終了したガス器具１０、及び、ガス漏れについて、連続ＮＣＣを求めたり、スペクトルデータを求めたりすることで、判断している。しかし、これに限らず、例えば、図７、図９及び図１１に示すような微小時間における波形を直接記憶しておき、波形同士の類似度などから、使用が開始したガス器具１０、使用が終了したガス器具１０、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。さらには、波形の特定点など波形の直接の特徴から使用が開始したガス器具１０、使用が終了したガス器具１０、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１…ガス供給システム
１０…ガス器具
２０…調整器
３１…第１配管
３２…第２配管
４０…膜式ガスメータ
４１…流量センサ
４２…圧力センサ
４３…トリガ信号発生部
４４…制御部
４４ａ…サンプリング時間調整部
４４ｂ…圧力／流量換算部（流量算出手段）
４４ｃ…判断部（判断手段）
４４ｄ…生成部
４４ｅ…類似度推移算出部
４４ｆ…解析部
４５…記憶部
４５ａ…相関データ記憶部（相関関係記憶手段）
４５ｂ…類似度推移パターン記憶部
４５ｃ…スペクトルデータ記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜式ガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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ガスメータが提案されている。このガスメータでは、超音波センサやフローセンサなどの流量センサが用いられ、これらのセンサにより瞬時流量を算出している。例えば超音波センサでは、約２秒間隔で瞬時流量を算出でき、瞬時流量の算出時間を短くすることができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５７７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスメータには、超音波センサやフローセンサなどの流量センサが用いられるもののみならず、膜式の流量センサを備えたものがある。この膜式の流量センサを備えたガスメータ（以下、膜式ガスメータという）では、流量の発生によりのう膜が前後運動し、この前後運動をリンク機構により回転運動に変換する。そして、その回転運動からリードスイッチと磁石とによって接点信号を生成し、その接点信号をマイコンが検知して演算することにより流量を算出している。
【０００５】
しかし、従来の膜式ガスメータでは、超音波センサやフローセンサなどの流量センサのように流量の算出時間を短くすることができない。具体的に説明すると、膜式ガスメータにおいて接点信号は０．７Ｌに１回出力されるように設計されている。また、ガスストーブが使用された場合の流量は、例えば１００Ｌ／ｈである。このため、接点信号が１回出力されるためには、約２５秒の時間を要する。流量を算出するためには、少なくとも２回の接点信号の周期が必要であるため、最大で約５０秒最小でも約２５秒の時間を要する。このため、従来の膜式ガスメータでは、流量の算出時間が長くなってしまう。
【０００６】
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、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の膜式ガスメータは、燃料ガスの流量の発生により膜を前後運動させ、その膜の前後運動から流量パルスを発生させ、この流量パルスに基づいて発生した流量を算出する膜式ガスメータであって、燃料ガスの圧力に応じた計測信号を出力する圧力センサと、流量と圧力との相関関係を記憶した相関関係記憶手段と、前記圧力センサからの計測信号と前記相関関係記憶手段により記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する流量算出手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この膜式ガスメータによれば、流量と圧力との相関関係を記憶し、圧力センサからの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する。ここで、圧力と流量とには一定の相関があるため、圧力センサからの計測信号が得られれば、少なくとも２回の流量パルスを待つことなく、流量を算出することができる。従って、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供することができる。
【０００９】
また、本発明の膜式ガスメータにおいて、前記圧力センサにより出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する判断手段をさらに備え、前記判断手段は、前記振動波形に加えて、前記流量算出手段により算出された流量が所定値以上であるか否かに基づいて、ガス漏れを判断することが好ましい。
【００１０】
この膜式ガスメータによれば、圧力センサにより出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件出願人らは、ガス漏れが発生した場合、計測信号の所定以上の変化時から微小時間経過するまでの波形に、ガス漏れ固有の振動を示すことを見出した。このため、所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形からガス漏れを判断することができる。また、圧力についてはＧＨＰの脈動等により振動が発生することがあり、これをガス漏れと誤認してしまう可能性があるが、圧力センサからの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出し、この流量が所定値以上であるか否かに基づいてガス漏れを判断することで、ＧＨＰの脈動等により振動が発生したとしても流量値が所定値以上とならない場合には、ガス漏れと判断しなくすることができる。従って、ガス漏れ判断精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るガス供給システムの構成図である。
【図２】図１に示したガスメータの詳細を示す構成図である。
【図３】ガス器具の使用過程における流量推移の一例を示す図である。
【図４】ガスストーブ使用開始時における流量波形と圧力波形とを示すグラフである。
【図５】流量と圧力差との相関関係を示すグラフである。
【図６】図２に示した生成部により生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。
【図７】ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。
【図８】ガス漏れ時における連続ＮＣＣを示すグラフである。
【図９】ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【図１０】図２に示した類似度推移算出部により算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における連続ＮＣＣを示している。
【図１１】ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【図１２】図２に示した類似度推移算出部により算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における連続ＮＣＣを示している。
【図１３】本実施形態に係る膜式ガスメータの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】第２実施形態に係る膜式ガスメータの詳細を示す構成図である。
【図１７】図１６に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、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。
【図１８】図１６に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【図１９】図１６に示した解析部により算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【図２０】図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示す第２のフローチャートである。
【図２１】図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示す第２のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、小型湯沸器、給湯器、床暖房及びガステーブルなどの各ガス器具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、膜式ガスメータ４０とを備えている。
【００１４】
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と膜式ガスメータ４０とを接続するものである。第２配管３２は膜式ガスメータ４０とガス器具１０とを接続する配管である。膜式ガスメータ４０は、各家庭に設置され、少なくともガス流量を計測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、膜式ガスメータ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から膜式ガスメータ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。
【００１５】
図２は、図１に示した膜式ガスメータ４０の詳細を示す構成図である。図２に示すように膜式ガスメータ４０は、流量センサ４１と、圧力センサ４２と、トリガ信号発生部４３と、制御部４４と、記憶部４５とを有している。
【００１６】
流量センサ４１は、膜式ガスメータ４０に供給されるガス流量に応じた数の流量パルスを出力するものであって、円盤４１ａ、複数の磁石４１ｂ及び磁気抵抗素子４１ｃを備えている。この流量センサ４１は、流量の発生によって膜を前後運動させ、その膜の前後運動を回転運動に変換する。そして、流量センサ４１は回転運動により円盤４１ａを回転させる。複数の磁石４１ｂは円盤４１ａの円周上に等間隔に配置されており、円周上４１ａに配置された磁石４１ｂが磁気抵抗素子４１ｃに近接することによって、流量パルスを発生させる。制御部４４は、この流量パルスが入力される間隔に基づいて流量値を算出することとなる。
【００１７】
また、圧力センサ４２は、膜式ガスメータ４０に供給されるガス圧力に応じた計測値の信号を出力するものであって、ピエゾ抵抗式や静電容量式などのセンサによって構成される。
【００１８】
トリガ信号発生部４３は、圧力センサ４２により出力された信号の所定以上の変化時にトリガ信号を発生させるものである。このトリガ信号は、制御部４４及び圧力センサ４２に送信される。このようなトリガ信号発生部４３は、例えば微分回路を含んで構成されており、微分回路により所定以上の変化を検出する。
【００１９】
具体的にトリガ信号発生部４３は、ガス器具１０が使用を開始され又はガス漏れが発生したときに、流量が流れ且つ圧力が低下するときの変化を所定以上の変化としてとらえ、第１トリガ信号を出力する。さらに、トリガ信号発生部４３は、ガス器具１０の使用が終了したときに、流量が低下し且つ圧力が上昇するときの変化を所定以上の変化としてとらえ、第２トリガ信号を出力する。なお、トリガ信号発生部４３は、上記２種類のトリガ信号を区別可能に発生させる。
【００２０】
図３は、ガス器具の使用過程における流量推移の一例を示す図である。ガス器具１０の使用過程においては例えば図３に示すような流量が流れる。まず、時刻ｔ１において第１のガス器具１０（例えばガステーブル）が使用開始されたとする。このとき、流量値はＦ１を示す。そして、時刻ｔ２において第２のガス器具１０（例えば給湯器）が使用開始されたとすると、流量値はＦ３（＝Ｆ１＋Ｆ２）を示す。
【００２１】
その後、時刻ｔ３において第１のガス器具１０の使用が終了したとすると、流量値は第２のガス器具１０のみの流量であるＦ２を示す。次いで、時刻ｔ４において第２のガス器具１０についても使用が終了したとすると、流量値は「０」を示す。
【００２２】
トリガ信号発生部４３は、図３で示す時刻ｔ１及び時刻ｔ２のタイミングで第１トリガ信号を発生させる。また、時刻ｔ３及び時刻ｔ４のタイミングで第２トリガ信号を発生させる。
【００２３】
再度、図２を参照する。制御部４４は、マイコンによって構成され、サンプリング時間調整部４４ａ、及び、圧力／流量換算部（流量算出手段）４４ｂを備えている。サンプリング時間調整部４４ａは、トリガ信号発生部４３によりトリガ信号が発生された場合に、圧力センサ４２のサンプリング時間を通常のサンプリング時間（例えば１０秒）よりも短縮するものである。この際、サンプリング時間調整部４４ａはサンプリング時間を１マイクロ秒に短縮する。
【００２４】
圧力／流量換算部４４ｂは、圧力センサ４２からの計測信号に基づいて流量を算出するものである。また、記憶部４５は、流量と圧力との相関関係を記憶した相関データ記憶部（相関関係記憶手段）４５ａを備えている。
【００２５】
図４は、ガスストーブ使用開始時における流量波形と圧力波形とを示すグラフである。図４に示すように、時刻１８ｓ以前のガスストーブ使用前において圧力は約３ｋＰａを示し、流量は０Ｌ／ｈを示している。次いで、時刻１８ｓにおいてガスストーブが使用されたとする。このとき、流量は時刻２４ｓに１１０Ｌ／ｈ程度を示す。また、圧力は２．８５ｋＰａとなり０．１５ｋＰａ程度低下する。ここで、流量の上昇量と圧力の降下量とには一定の相関があり、図４に示すようなデータをガス器具１０毎に計測することによって、図５に示すような相関関係が得られる。
【００２６】
図５は、流量と圧力差との相関関係を示すグラフである。相関データ記憶部４５ａは、図５に示したような相関関係を記憶している。図５に示すように、例えばガス器具１０の使用開始により圧力が約２００Ｐａ低下した場合、流量は約５２７Ｌ／ｈを示す傾向がある。同様に、ガス器具１０の使用開始により圧力が約４００Ｐａ低下した場合、流量は約１１７０Ｌ／ｈを示す傾向がある。
【００２７】
このように、相関データ記憶部４５ａは、図５に示したような相関関係を記憶している。図２に示す圧力／流量換算部４４ｂは、圧力センサ４２からの計測信号により圧力差が確認されると、相関データ記憶部４５ａに記憶される相関関係のデータを読み出し、これらから流量を算出する。特に、圧力センサ４２は、電子式のセンサであるため、膜式の流量センサ４１に比較して信号が短時間で入力され易い。よって、制御部４４は、流量センサ４１の流量パルスを待つことなく、瞬時に流量を算出することができる。
【００２８】
さらに、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０は、制御部４４が判断部（判断手段）４４ｃ、生成部４４ｄ及び類似度推移算出部４４ｅを備えると共に、記憶部４５が類似度推移パターン記憶部４５ｂを備え、ガス漏れ及び使用ガス器具１０を判断する機能を備えている。
【００２９】
判断部４４ｃは、トリガ信号が発生してから微小時間経過するまでに得られる振動波形から、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の少なくとも一方を判断するものである。ここで、本件発明者らは、ガス漏れ発生直後の微小時間、ガス器具１０の使用開始直後の微小時間、及びガス器具１０の使用終了直後の微小時間において圧力の計測値に振動が発生することについて見出した。しかも、本件発明者らは、ガス漏れや使用開始又は使用終了したガス器具１０毎に、振動が固有のものであることを見出した。よって、判断部４４ｃは、圧力の所定以上の変化後における微小時間の圧力振動波形から、ガス漏れが発生したか否か、及び、どのガス器具１０が使用開始され又は使用終了したか否かを判断することができる。この判断部４４ｃは、生成部４４ｄ及び類似度推移算出部４４ｅの演算結果に基づいて、判断を実行する。なお、以下の本実施形態において判断部４４ｃは、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の双方を判断するものとするが、いずれか一方のみを判断するものであってもよい。
【００３０】
生成部４４ｄは、所定の振動波形を生成するものである。この生成部４４ｄによって生成される所定の振動波形は、後の処理において、圧力センサ４２からの計測値データからなる振動波形と比較される。
【００３１】
類似度推移算出部４４ｅは、圧力センサ４２からの計測値データからなる振動波形と、生成部４４ｄによって生成された所定の振動波形との類似度推移を算出するものである。そして、判断部４４ｃは、類似度推移算出部４４ｅによって算出された類似度推移に基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具１０を判断することとなる。
【００３２】
判断の概略を説明すると、例えば生成された所定の振動波形がガス漏れ発生時の振動波形であって、実際にガス漏れが発生したとする。この場合、実際に圧力センサ４２によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くなり、類似度推移についても高くなる。このため、判断部４４ｃは、ガス漏れが発生したと判断できる。
【００３３】
また、生成された所定の振動波形がガス漏れ発生時の振動波形であって、実際にガステーブルの使用が開始されたとする。この場合、実際に圧力センサ４２によって計測される振動波形と生成された振動波形とは、類似度が高くならず、類似度推移についても高くならない。このため、判断部４４ｃは、ガス漏れの発生でないと判断する。この際、類似度推移には、ガス漏れ発生時とガステーブルの使用開始時との相違が生じる。この相違は、ガス器具１０毎に異なる。例えば、ガス漏れ発生時とガステーブルの使用開始時との相違と、ガス漏れ発生時と給湯器の使用開始時との相違とは異なっており、判断部４４ｃは、相違の状態からガステーブルの使用が開始したと判断できる。使用が終了したガス器具１０の判断も同様である。
【００３４】
なお、上記は、生成部４４ｄが所定の振動波形としてガス漏れ発生時の振動波形を生成した場合を例に説明したが、これに限らず、生成部４４ｄは、特定のガス器具１０の使用が開始されたときの振動波形を生成するようにしてもよいし、他のガス器具１０の使用が終了したときの振動波形を生成するようにしてもよい。すなわち、生成部４４ｄは、基準となる振動波形を生成すればよく、その振動波形は何の振動波形であってもよい。
【００３５】
加えて、生成部４４ｄは、全ガス器具１０の振動波形（複数の振動波形）を生成し、類似度推移算出部４４ｅは、生成された全ガス器具１０の振動波形と、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形との類似度推移を算出して、類似度推移が最も高いガス器具１０を使用ガス器具１０と判断してもよい。また、この場合において、全ガス器具１０の振動波形と、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形との類似度推移がいずれも高くないときには、ガス漏れの発生と判断してもよい。
【００３６】
次に、ガス漏れ及び使用ガス器具１０の判断についてより詳細に説明する。まず、判断部４４ｃは、時刻ｔ１及び時刻ｔ２に示したようなガス流量の増加時には、ガス漏れが発生しているか否かを判断し、ガス漏れが発生していないと判断できる場合に、使用が開始されたガス器具１０を判断する。また、判断部４４ｃは、時刻ｔ３及び時刻ｔ４に示したようなガス流量の減少時には、ガス漏れの判断を行わず、使用が終了したガス器具１０を判断する。
【００３７】
なお、以下の実施形態において生成部４４ｄは、基準となる所定の振動波形として、ガス漏れ時における振動波形を生成する場合を例に説明する。
【００３８】
図６は、図２に示した生成部４４ｄにより生成されるガス漏れ振動波形の概略を示す図である。図６に示すように、生成部４４ｄは、圧力が時間の経過と共に低下しながら振動するガス漏れ振動波形を生成する。このガス漏れ振動波形は、減衰振動の周波数、ゲイン、及び減衰比を含む２次遅れのステップ応答の式に基づいて生成された波形である。上記したように、本件発明者らは、ガス漏れ発生直後の微小時間において圧力や流量の計測値に振動が発生することについて見出した。このため、生成部４４ｄは、２次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する。
【００３９】
再度、図２を参照する。類似度推移算出部４４ｅは、圧力センサ４２の計測値データに基づく微小時間中の振動波形と、生成部４４ｄに生成されたガス漏れ振動波形との類似度推移を算出するものである。なお、類似度推移とは、本実施形態において連続的な正規相互相関（NCC：Normalized Cross Correlation）をいう。より具体的には、以下の式（１）により類似度ＲＮＣＣが求められる。類似度推移算出部４４ｅは、この式（１）による類似度ＲＮＣＣの算出を連続的に行うことにより、類似度推移（以下、連続ＮＣＣという）を求める。
【数１】
【００４０】
次に、図７を参照してガス漏れ時における圧力変化を説明する。図７は、ガス漏れ時における圧力変化を示す図である。図７に示すように、ガス漏れ発生時には、圧力が低下しつつ振動する波形を示すこととなる。この波形は、図６に示したように生成部４４ｄにより生成されたガス漏れ振動波形と相関が高い。このため、類似度推移の代表値は高い値を示すこととなり、判断部４４ｃはガス漏れが発生したと判断することとなる。
【００４１】
図８は、ガス漏れ時における連続ＮＣＣを示すグラフである。なお、図８において実線と破線は、各家庭における配管状態の相違、ガス漏れ箇所の相違、及び、ガス漏れ流量の相違などの条件が異なる場合の連続ＮＣＣを示している。
【００４２】
図８に示すように、ガス漏れ時において圧力変化の発生直後（時刻０秒付近）における連続ＮＣＣは、「０．７」から「０．８」程度の値を示す。しかし、時刻０．０２５秒以降について連続ＮＣＣは「０．９」以上の値を示す。
【００４３】
このように、ガス漏れ発生時において連続ＮＣＣは「０．９」以上の値を示すことから、判断部４４ｃは、類似度推移算出部４４ｅにより算出された類似度推移の代表値が閾値（例えば「０．９」）以上である場合に、ガス漏れが発生していると判断する。ここで、代表値とは、類似度全体又は類似度全体のうち特定期間の平均値であってもよいし、圧力や流量の変化が発生してから、ある特定の時刻における類似度であってもよいし、他の値であってもよい。
【００４４】
なお、類似度推移パターン記憶部４５ｂに、図８に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶しておき、判断部４４ｃは、記憶された連続ＮＣＣのパターンと、算出された連続ＮＣＣとを比較し、両者が近い場合にガス漏れと判断してもよい。
【００４５】
一方、図９に示すようにガス器具使用時には、ガス漏れ時と異なる振動波形を示すこととなる。図９は、ガス器具使用開始時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における圧力変化を示している。
【００４６】
図９（ａ）に示すように、ガステーブルの使用開始時には圧力が２．９ｋＰａ程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図９（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が２．９３ｋＰａを基準にして０．１ｋＰａ強振動する圧力波形が得られる。さらに、図９（ｃ）に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が２．９３ｋＰａを基準にして小型湯沸器よりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【００４７】
図１０は、図２に示した類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時における連続ＮＣＣを示している。
【００４８】
ガステーブルの使用が開始した場合、図９（ａ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１０（ａ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「１．０」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０４秒において「０．９５」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、約０．１秒において「０．５」程度となり、その後「０．６５」付近までゆっくりと上昇する。
【００４９】
また、小型湯沸器の使用が開始した場合、図９（ｂ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１０（ｂ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「１．０」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０４秒において「０．９」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、再度「０．４」程度まで低下し、その後、「０．７」付近までゆっくりと上昇する。
【００５０】
また、給湯器の使用が開始した場合、図９（ｃ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１０（ｃ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．８」弱を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０２秒において「０．７」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、「０．６」程度まで低下し、次いで「０．７」程度まで復帰する。その後、連続ＮＣＣは再び「０．５」程度まで低下した後に、約０．１秒において「０．６」弱となる。以後、連続ＮＣＣは「０．６５」付近までゆっくりと上昇していく。
【００５１】
このようにガス器具１０の使用開始時において、連続ＮＣＣは大半の期間で「０．９」以上を示さない。このため、判断部４４ｃは、連続ＮＣＣの代表値が閾値以上でない場合、ガス器具１０の使用開始であると判断する。
【００５２】
また、連続ＮＣＣはガス器具１０毎に異なっている。このため、判断部４４ｃは、このような連続ＮＣＣのパターンから使用が開始したガス器具１０を判断する。具体的には図２に示す類似度推移パターン記憶部４５ｂに、各ガス器具１０の連続ＮＣＣのパターンを記憶させておく。すなわち、類似度推移パターン記憶部４５ｂは、ガステーブルについて図１０（ａ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、小型湯沸器について図１０（ｂ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、給湯器について図１０（ｃ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶している。そして、判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂにより記憶された連続ＮＣＣデータのうち、算出された連続ＮＣＣと最も近い連続ＮＣＣデータが示すガス器具１０の使用が開始したと判断する。
【００５３】
図１１は、ガス器具使用終了時における圧力変化を示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における圧力変化を示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における圧力変化を示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における圧力変化を示している。
【００５４】
図１１（ａ）に示すように、ガステーブルの使用終了時には圧力が２．８５ｋＰａ程度で滑らかに振動する圧力波形が得られる。また、図１１（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用終了時には圧力が２．８５ｋＰａを基準にして０．１ｋＰａ程度振動する圧力波形が得られる。さらに、図１１（ｃ）に示すように、給湯器の使用終了時には圧力が２．８８ｋＰａを基準にしてガステーブルよりもやや粗い振動を示す圧力波形が得られる。
【００５５】
図１２は、図２に示した類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時における連続ＮＣＣを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時における連続ＮＣＣを示している。
【００５６】
ガステーブルの使用が終了した場合、図１１（ａ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１２（ａ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．９」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０３秒において「０．８」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、約０．１秒において「０．６」程度となり、その後「０．６」付近を維持する。
【００５７】
また、小型湯沸器の使用が終了した場合、図１１（ｂ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１２（ｂ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．９」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０１秒において「０．８」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、再度「０．３」程度まで低下し、次いで「０．６」程度まで復帰する。その後、連続ＮＣＣは小さな振動を繰り返しながら約０．１秒において「０．６」程度となる。次に、連続ＮＣＣは「０．７」付近までゆっくりと上昇する。
【００５８】
また、給湯器の使用が終了した場合、図１１（ｃ）の振動波形が得られ、類似度推移算出部４４ｅにより算出される連続ＮＣＣは図１２（ｃ）に示すようになる。すなわち、連続ＮＣＣは、初期的に「０．９」程度を示し、その後「０．２」を下回り、約０．０２秒において「０．６」まで復帰する。そして、連続ＮＣＣは、再度「０．４５」程度まで低下し、次いで「０．６」程度まで復帰する。その後、連続ＮＣＣは再び「０．４５」程度まで低下した後に、約０．１秒において「０．６」程度となる。次に、連続ＮＣＣは「０．７」付近までゆっくりと上昇する。
【００５９】
このように、ガス器具１０の使用終了時においても連続ＮＣＣはガス器具１０毎に異なり、判断部４４ｃは、このような連続ＮＣＣのパターンから使用が終了したガス器具１０を判断する。具体的には図２に示す類似度推移パターン記憶部４５ｂに、各ガス器具１０の連続ＮＣＣのパターンを記憶させておく。すなわち、類似度推移パターン記憶部４５ｂは、ガステーブルについて図１２（ａ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、小型湯沸器について図１２（ｂ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶し、給湯器について図１２（ｃ）に示したような連続ＮＣＣのパターンを記憶している。そして、判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂにより記憶された連続ＮＣＣデータのうち、算出された連続ＮＣＣと最も近い連続ＮＣＣデータが示すガス器具１０の使用が終了したと判断する。
【００６０】
次に、生成部４４ｄによって生成される所定の振動波形の生成手法について説明する。生成部４４ｄは、以下のようにしてガス漏れ振動波形を生成する。まず、生成部４４ｄは以下の式（２）を記憶している。
【数２】
【００６１】
ここで、ｙ（ｔ）は圧力の変化量を示し、Ｋはゲインを示し、ωｄは減衰振動の周波数を示し、ζは減衰比を示している。特に、ゲインＫ、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζは、圧力センサ４２によって実際に計測された波形から求められるものである。次に、これらの算出方法について図７を参照して説明する。
【００６２】
生成部４４ｄは、以下の式（３）から、減衰振動の周波数ωｄを算出する。
【数３】
【００６３】
ここで、Ｔｐは行き過ぎ時間であり、図７で示すように、圧力変化発生時から最初の極値Ｖ１（極小値Ｖ１）までの時間をいう。生成部４４ｄは、計測値データから最初の極値Ｖ１が確認されると、行き過ぎ時間Ｔｐを求め、式（３）から減衰振動の周波数ωｄを算出する。
【００６４】
なお、減衰振動の周波数ωｄは、式（３）から求める場合に限らず、圧力変化発生時から２つ目の極値Ｍ（極大点Ｍ）や、３つ目の極値Ｖ２（極小点Ｖ２）に基づいて算出してもよい。
【００６５】
次に、生成部４４ｄは、以下の式（４）から、ゲインＫを算出する。
【数４】
【００６６】
このような式であるため、生成部４４ｄは、計測値データから極値Ｖ１，Ｍ，Ｖ２が確認されると、式（４）からゲインＫを算出する。
【００６７】
なお、図７から明らかなように、ゲインＫは圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることができる。従って、生成部４４ｄは、圧力変化が発生して圧力値が略一定値となったとき（図７では時刻０．４秒）に、差分からゲインＫを求めてもよい。さらに、類似度推移算出部４４ｅは、圧力変化発生時から４つ目以降の極値を加味してゲインＫを算出してもよい。
【００６８】
次いで、生成部４４ｄは、以下の式（５）から、減衰比ζを算出する。
【数５】
【００６９】
ここで、δは対数減衰率であり、ｍは周期数である。式（５）の場合、周期数ｍは「０．５」となる。
【００７０】
このような式であるため、生成部４４ｄは、計測値データから極値Ｖ１，Ｍが確認されると、式（５）から減衰比ζを算出する。
【００７１】
以上のように、生成部４４ｄは、ゲインＫ、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを算出し、式（２）より振動波形の式を求める。そして、類似度推移算出部４４ｅは、求めた式と、計測値データ（圧力波形）とから、式（１）に従って連続ＮＣＣを求めることとなる。
【００７２】
ここで、生成部４４ｄは、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを以下のようにして算出するようにしてもよい。すなわち、図７に示す振動波形は、ガス漏れ時の流量に依存する傾向にある。このため、生成部４４ｄは、流量値のみを変数に含む式を予め記憶し、この式に流量値を代入して、減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【００７３】
具体的に生成部４４ｄは、以下の式（６）から減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを求める。
【数６】
【００７４】
ここで、Ｌは流量値であり、ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は定数である。このように、式（６）から求めることで演算量を減らして、算出処理の簡素化を図るようにしてもよい。なお、流量と圧力には一定の相関がある。このため、式（６）に代えて圧力値のみを変数に含む式を記憶し、この式から減衰振動の周波数ωｄ、及び減衰比ζを求めるようにしてもよい。
【００７５】
さらに、この場合、生成部４４ｄは、ゲインＫについて式（４）から算出することなく、圧力変化発生前の圧力値と圧力変化発生後の圧力値との差分によっても求めることが望ましい。これにより、一層演算量を減らすことができるからである。
【００７６】
次に、フローチャートを参照して、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０の動作を説明する。図１３は、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７７】
まず、図１３に示すように、制御部４４は第１トリガ信号が発生したか否かを判断する（Ｓ１）。一方、トリガ信号が発生したと判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、サンプリング時間調整部４４ａは、サンプリング時間を通常のサンプリング時間よりも短縮し、短縮されたサンプリング時間で圧力を計測する（Ｓ２）。その後、制御部４４は、微小時間経過したか否かを判断する（Ｓ３）。微小時間経過していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、処理はステップＳ２に移行する。
【００７８】
微小時間経過したと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御部４４は、ガス漏れ／開始ガス器具判断処理を実行する（Ｓ４）。ここで、ステップＳ１において「ＹＥＳ」と判断され、第１トリガ信号が発生したということは、ガス流量が増加したりガス圧力が減少したりした場合であり、ガス漏れの発生かガス器具１０の使用であると判断できるため、制御部４４は、ガス漏れ／開始ガス器具判断処理を実行する。
【００７９】
その後、制御部４４は、ステップＳ４の処理においてガス漏れが発生していたか否かを判断する（Ｓ５）。ガス漏れが発生していたと判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、制御部４４は遮断弁を弁閉するなどの保安処理を実行し（Ｓ６）、図１３に示す処理は終了する。また、ガス漏れが発生していなかったと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、制御部４４は、保安処理を実行することなく、図１３に示す処理は終了する。
【００８０】
一方、トリガ信号が発生していないと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、制御部４４は、第２トリガ信号が発生したか否かを判断する（Ｓ７）第２トリガ信号が発生されていなかったと判断した場合（Ｓ７：ＮＯ）、処理はステップＳ１に移行する。
【００８１】
一方、第２トリガ信号が発生したと判断した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、制御部４４は、ステップＳ８，Ｓ９においてステップＳ２，Ｓ３と同様の処理を実行する。そして、制御部４４は、終了ガス器具判断処理を実行する（Ｓ１０）。ここで、ステップＳ７において「ＹＥＳ」と判断され、第２トリガ信号が発生したということは、ガス流量が減少したりガス圧力が上昇したりした場合であり、ガス器具１０の使用終了時であると判断できるため、ガス漏れの発生ではないといえる。よって、制御部４４は、終了ガス器具判断処理を実行する。その後、図１３に示す処理は終了する。
【００８２】
図１４は、図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示すフローチャートである。図１４に示すように、まず、生成部４４ｄは、微小時間中に得られた振動波形から、減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζを決定する（Ｓ１１）。このとき、生成部４４ｄは、減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζを式（３）〜式（５）に基づいて算出してもよいし、式（６）から求めてもよい。
【００８３】
次に、生成部４４ｄは、ステップＳ１１により決定された減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζから、２次遅れのステップ応答の式に基づいてガス漏れ振動波形を生成する（Ｓ１２）。このとき、生成部４４ｄは、ステップＳ１１により決定された減衰振動の周波数ωｄ、ゲインＫ、及び減衰比ζを式（２）に代入することにより、ガス漏れ振動波形を生成する。
【００８４】
そして、判断部４４ｃは、ステップＳ１２において生成されたガス漏れ振動波形と、微小時間中に得られた振動波形とに基づいて、式（１）から連続ＮＣＣを算出する（Ｓ１３）。
【００８５】
次に、判断部４４ｃは、連続ＮＣＣの代表値を決定し、代表値が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１４）。代表値が閾値以上であると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、制御部４４は、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理においてノイズにより代表値が閾値以上となったか否かの確認を行う。ここで、一般に代表値が閾値以上の場合にはガス漏れと判断できる。しかし、ガス圧力は、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）の脈動によって振動する傾向にある。このため、この振動が偶然にガス漏れ時の振動と似てしまい、判断部４４ｃがガス漏れと誤判断してしまう場合がある。このため、制御部４４は、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を実行し、ガス漏れであるか否かの判断精度を向上させることとしている。
【００８６】
まず、ステップＳ１５において制御部４４は圧力センサ４２からの計測信号が安定したか否か、すなわち圧力が安定したか否かを判断する（Ｓ１５）。圧力が安定していないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、安定したと判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、圧力が安定したと判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、制御部４４は圧力降下量を算出する（Ｓ１６）。その後、圧力／流量換算部４４ｂは、相関データ記憶部４５ａに記憶される相関関係のデータと、ステップＳ１６において算出した圧力降下量とに基づいて、流量を算出する（Ｓ１７）。
【００８７】
次に、判断部４４ｃは、ステップＳ１７において算出された換算流量が所定値以上であるか否かを判断する（Ｓ１８）。ここで、ＧＨＰ等の脈動が発生した場合には、脈動のみであるため、圧力降下が殆ど生じず、換算流量は所定値以上となり難い傾向にある。一方、脈動でなくガス漏れである場合、ガス漏れにより所定値以上の流量が発生する傾向にある。このため、ステップＳ１７において算出された換算流量が所定値以上であると判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、判断部４４ｃはガス漏れであると判断する（Ｓ１９）。そして、図１４に示す処理は終了する。
【００８８】
また、ステップＳ１７において算出された換算流量が所定値以上でないと判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、判断部４４ｃは脈動である可能性が高いと判断し、ガス漏れであると判断せず、図１４に示す処理は終了する。
【００８９】
ところで、ステップＳ１４において代表値が閾値以上でないと判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂからガス器具１０毎の類似度推移データを読み出す（Ｓ２０）。次いで、判断部４４ｃは、ステップＳ２０にて読み出したガス器具１０毎の連続ＮＣＣデータのうち、ステップＳ１３において算出した連続ＮＣＣと最も近いものを特定し、使用が開始したガス器具１０を判断する（Ｓ２１）。その後、図１４に示す処理は終了する。
【００９０】
図１５は、図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示すフローチャートである。図１５に示すステップＳ３１〜Ｓ３３において、図１４に示したステップＳ１１〜Ｓ１３と同様の処理が実行される。
【００９１】
その後、図１５に示すステップＳ３４，Ｓ３５において、図１４に示したステップＳ２０，Ｓ２１と同様の処理が実行される。そして、図１５に示す処理は終了する。
【００９２】
このようにして、本実施形態に係る膜式ガスメータ４０によれば、流量と圧力との相関関係を記憶し、圧力センサ４２からの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する。ここで、圧力と流量とには一定の相関があるため、圧力センサ４２からの計測信号が得られれば、少なくとも２回の流量パルスを待つことなく、流量を算出することができる。従って、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータ４０を提供することができる。
【００９３】
また、圧力センサ４２により出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する。ここで、本件出願人らは、ガス漏れが発生した場合、計測信号の所定以上の変化時から微小時間経過するまでの波形に、ガス漏れ固有の振動を示すことを見出した。このため、所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形からガス漏れを判断することができる。また、圧力についてはＧＨＰの脈動等により振動が発生することがあり、これをガス漏れと誤認してしまう可能性があるが、圧力センサ４２からの計測信号と記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出し、この流量が所定値以上であるか否かに基づいてガス漏れを判断することで、ＧＨＰの脈動等により振動が発生したとしても流量値が所定値以上とならない場合には、ガス漏れと判断しなくすることができる。従って、ガス漏れ判断精度を向上させることができる。
【００９４】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０は、第１実施形態のものと同様であるが、構成及び処理内容が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点を説明する。
【００９５】
図１６は、第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０の詳細を示す構成図である。図１６に示すように、第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０は、生成部４４ｄ及び類似度推移算出部４４ｅに代えて、解析部４４ｆを備えている。
【００９６】
解析部４４ｆは、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形を解析して、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ものである。具体的に本実施形態に係る解析部４４ｆは、振動波形をフーリエ変換することにより、スペクトルデータを算出する。なお、解析部４４ｆはフーリエ変換によりスペクトルデータを算出する場合に限らず、他の方法によってスペクトルデータを算出するようにしてもよい。
【００９７】
図１７は、図１６に示した解析部４４ｆにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、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。図１７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。なお、６０Ｈｚ付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【００９８】
図１８は、図１６に示した解析部４４ｆにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用開始時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用開始時におけるスペクトルデータを示している。
【００９９】
図１８（ａ）に示すように、ガステーブルの使用が開始した場合、得られる圧力波形には３０Ｈｚ以下の周波数成分が多く、特に１０〜２０Ｈｚ付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図１８（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用が開始した場合、圧力波形は１５０Ｈｚまでの圧力成分を含んでおり、特に３０Ｈｚ程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図１８（ｃ）に示すように、給湯器の使用が開始した場合、圧力波形は１８０Ｈｚまでの圧力成分を含んでおり、特に２０Ｈｚ程度では非常に大きな振幅を示す傾向がある。
【０１００】
図１９は、図１６に示した解析部４４ｆにより算出されるスペクトルデータを示すグラフであって、（ａ）はガステーブル使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｂ）は小型湯沸器使用終了時におけるスペクトルデータを示し、（ｃ）は給湯器使用終了時におけるスペクトルデータを示している。
【０１０１】
図１９（ａ）に示すように、ガステーブルの使用が終了した場合、得られる圧力波形には３０Ｈｚ以下の周波数成分が多く、特に１０〜２０Ｈｚ付近において大きな振幅を示す傾向がある。また、図１９（ｂ）に示すように、小型湯沸器の使用が終了した場合、圧力波形は１５０Ｈｚまでの圧力成分を含んでおり、特に９０Ｈｚ程度で大きな振幅を示す傾向がある。さらに、図１９（ｃ）に示すように、給湯器の使用が終了した場合、３０Ｈｚ程度でやや大きな振幅を示す程度であり、その他の周波数成分を殆ど含まない傾向がある、なお、５０Ｈｚ付近において存在するピークは、商用電源によるノイズであると考えられる。
【０１０２】
再度、図１６を参照する。記憶部４５は、類似度推移パターン記憶部４５ｂに代えて、スペクトルデータ記憶部４５ｃを記憶している。このスペクトルデータ記憶部４５ｃは、図１７〜図１９に示したようなスペクトルデータを記憶している。そして、判断部４４ｃは、このスペクトルデータに基づいて、ガス漏れ及び使用ガス器具１０を判断する。
【０１０３】
すなわち、解析部４４ｆは計測値データに基づく振動波形をフーリエ変換してスペクトルデータを算出する。判断部４４ｃは、解析部４４ｆ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４５ｃにより記憶されたスペクトルデータとを比較し、類似度が最も高いスペクトルデータを特定し、ガス漏れの発生や使用ガス器具１０について判断する。ここで、類似度とは、上記したＮＣＣであってもよいし、他の手法により算出された類似度であってもよい。
【０１０４】
次に、フローチャートを参照して、第２実施形態に係る膜式ガスメータ４０の動作を説明する。なお、第２実施形態において膜式ガスメータ４０のフロー及び管理センター５０のメインフローは第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【０１０５】
図２０は、図１３に示したガス漏れ／開始ガス器具判断処理（Ｓ５）の詳細を示す第２のフローチャートである。図２０に示すように、まず、解析部４４ｆは、圧力センサ４２からの計測信号に基づく振動波形をフーリエ変換し、スペクトルデータを算出する（Ｓ４１）。その後、判断部４４ｃは、ガス漏れのスペクトルデータを読み出し（Ｓ４２）、読み出したガス漏れのスペクトルデータと、ステップＳ４１にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する（Ｓ４３）。
【０１０６】
次に、判断部４４ｃは、ステップＳ４３にて算出した類似度が特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特定値以上であると判断した場合（Ｓ４４：ＹＥＳ）、制御部４４は、ステップＳ４５〜Ｓ４８の処理においてノイズにより類似度が特定値以上となったかどうかの確認を行う。ここで、ここで、一般に類似度が特定値以上の場合にはガス漏れと判断できる。しかし、ガス圧力は、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）の脈動によって振動する傾向にある。このため、この振動が偶然にガス漏れ時の振動と似てしまい、判断部４４ｃがガス漏れと誤判断してしまう場合がある。このため、制御部４４は、ステップＳ１５〜Ｓ１８の処理を実行し、ガス漏れであるか否かの判断精度を向上させることとしている。
【０１０７】
そして、ステップＳ４５〜Ｓ４８において図１４に示したステップＳ１５〜Ｓ１８と同様の処理を実行し、ステップＳ４８において「ＹＥＳ」と判断された場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、判断部４４ｃはガス漏れが発生したと判断する（Ｓ４９）。そして、図２０に示す処理は終了する。一方、ステップＳ４８において「ＮＯ」と判断された場合（Ｓ４８：ＮＯ）、判断部４４ｃはガス漏れが発生したと判断せず、図２０に示す処理は終了する。
【０１０８】
ところで、ステップＳ４３にて算出した類似度が特定値以上でないと判断した場合（Ｓ４４：ＮＯ）、判断部４４ｃは、ガス器具１０毎のスペクトルデータを読み出し（Ｓ５０）、読み出したガス器具１０毎のスペクトルデータと、ステップＳ４１にて算出したスペクトルデータとの類似度を算出する（Ｓ５１）。
【０１０９】
その後、判断部４４ｃ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の使用が開始したと判断する（Ｓ５２）。そして、図２０に示す処理は終了する。
【０１１０】
図２１は、図１３に示した終了ガス器具判断処理（Ｓ９）の詳細を示す第２のフローチャートである。図２１に示すステップＳ６１において、図２０に示したステップＳ４１と同様の処理が実行される。
【０１１１】
その後、図２１に示すステップＳ６２〜Ｓ６４において、図２０に示したステップＳ５０〜Ｓ５２と同様の処理が実行される。そして、図２１に示す処理は終了する。
【０１１２】
このようにして、第２実施形態に係るガス供給システム１及びガス使用状況判断方法によれば、第１実施形態と同様に、流量の算出時間を短縮することが可能な膜式ガスメータ４０を提供することができ、ガス漏れ判断精度を向上させることができる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
例えば第１実施形態において類似度推移を式（１）により算出しているが、これに限らず、他の方法で類似度推移を算出するようにしてもよい。
【０１１５】
また、第１実施形態において判断部４４ｃは、類似度推移パターン記憶部４５ｂに記憶された連続ＮＣＣデータのうち、判断部４４ｃにより算出された連続ＮＣＣと近いものが存在しない場合、類似度推移パターン記憶部４５ｂに記憶された連続ＮＣＣデータが示すガス器具１０に不足があると判断してもよい。
【０１１６】
また、本実施形態では燃料ガスをＬＰガスとする場合の例について説明したが、これに限らず、都市ガスの場合にも適用可能である。
【０１１７】
また、本実施形態において微小時間を最大で２秒（望ましくは１秒以内）としているが、２秒よりも長い時間であってもよい。
【０１１８】
また、本実施形態において類似度推移パターン記憶部４５ｂは、ガス器具１０毎の連続ＮＣＣデータを記憶している。この連続ＮＣＣデータは、１つのガス器具１０に対して１つだけ記憶されていてもよいし、１つのガス器具１０に対して複数記憶されていてもよい。例えば、給湯器では給湯器内の水温によって連続ＮＣＣが異なってくる。この場合、類似度推移パターン記憶部４５ｂに記憶される連続ＮＣＣデータが１つだけであると、給湯器の水温に応じて使用ガス器具１０の判断を誤ってしまう可能性がある。そこで、このようなガス器具１０に対しては複数の連続ＮＣＣデータを記憶しておくことが望ましい。これにより、より精度良く使用ガス器具１０を判断することができるからである。
【０１１９】
また、第２実施形態において解析部４４ｆは、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よい。例えば、給湯器の使用終了時では１００Ｈｚ以上の周波数域においてもスペクトルデータに大きな振幅が得られるという特徴があるため、１００Ｈｚ以上の周波数域についてスペクトルデータの類似度を算出することによっても使用が終了したガス器具１０を特定することができる。このように、一部の周波数域のみで類似度を算出して演算量を減らすこともできる。
【０１２０】
また、上記実施形態では、使用が開始したガス器具１０、使用が終了したガス器具１０、及び、ガス漏れについて、連続ＮＣＣを求めたり、スペクトルデータを求めたりすることで、判断している。しかし、これに限らず、例えば、図７、図９及び図１１に示すような微小時間における波形を直接記憶しておき、波形同士の類似度などから、使用が開始したガス器具１０、使用が終了したガス器具１０、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。さらには、波形の特定点など波形の直接の特徴から使用が開始したガス器具１０、使用が終了したガス器具１０、及び、ガス漏れを判断するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１…ガス供給システム
１０…ガス器具
２０…調整器
３１…第１配管
３２…第２配管
４０…膜式ガスメータ
４１…流量センサ
４２…圧力センサ
４３…トリガ信号発生部
４４…制御部
４４ａ…サンプリング時間調整部
４４ｂ…圧力／流量換算部（流量算出手段）
４４ｃ…判断部（判断手段）
４４ｄ…生成部
４４ｅ…類似度推移算出部
４４ｆ…解析部
４５…記憶部
４５ａ…相関データ記憶部（相関関係記憶手段）
４５ｂ…類似度推移パターン記憶部
４５ｃ…スペクトルデータ記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスの流量の発生により膜を前後運動させ、その膜の前後運動から流量パルスを発生させ、この流量パルスに基づいて発生した流量を算出する膜式ガスメータであって、
燃料ガスの圧力に応じた計測信号を出力する圧力センサと、
流量と圧力との相関関係を記憶した相関関係記憶手段と、
前記圧力センサからの計測信号と前記相関関係記憶手段により記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する流量算出手段と、
を備えることを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項２】
前記圧力センサにより出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する判断手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記振動波形に加えて、前記流量算出手段により算出された流量が所定値以上であるか否かに基づいて、ガス漏れを判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の膜式ガスメータ。
【請求項１】
燃料ガスの流量の発生により膜を前後運動させ、その膜の前後運動から流量パルスを発生させ、この流量パルスに基づいて発生した流量を算出する膜式ガスメータであって、
燃料ガスの圧力に応じた計測信号を出力する圧力センサと、
流量と圧力との相関関係を記憶した相関関係記憶手段と、
前記圧力センサからの計測信号と前記相関関係記憶手段により記憶された流量と圧力との相関関係とに基づいて、流量を算出する流量算出手段と、
を備えることを特徴とする膜式ガスメータ。
【請求項２】
前記圧力センサにより出力された計測信号の所定以上の変化時からの微小時間中に得られる振動波形から、ガス漏れを判断する判断手段をさらに備え、
前記判断手段は、前記振動波形に加えて、前記流量算出手段により算出された流量が所定値以上であるか否かに基づいて、ガス漏れを判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の膜式ガスメータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−１６４０３６（Ｐ２０１１−１６４０３６Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９６６５（Ｐ２０１０−２９６６５）
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【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２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１５日（２０１０．２．１５）
【出願人】（０００００６８９５）矢崎総業株式会社 (7,019)
【Ｆターム（参考）】
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