(57)【要約】【課題】需要家が保有する器具自身の制御により使用流量が変化しても配管内を流れる各種媒体の流量を正確に計測し、監視するガス遮断装置を提供する。【解決手段】流路内の流量を流量検出手段２１で計測し瞬時流量として記憶する流量記憶手段２３と、器具毎の流量を器具情報記憶手段２４に記憶し、正規化手段２５で流量記憶手段２３と器具情報記憶手段２４との格納値より正規化しどの器具かを判定する起動判定手段２６と、器具起動検知後別の器具が起動されたかを判定する制御判定手段２７と、器具判定手段２８により器具を推定すると器具監視手段２９で流量及び使用時間を監視し、並行して観測期間計時手段３０で器具監視期間の計時を行い、計時完了すると遮断値学習手段３１で流量及び使用時間より遮断値を設定し使用器具の流量や使用時間とを異常判定手段３３で比較し異常と判定すると、流路を遮断する遮断手段３４とから構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内の流量を計測する流量検出手段と、前記流量検出手段での検出値を流量に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量を記憶する流量記憶手段と、予め器具毎の流量を記憶する器具情報記憶手段と、前記流量記憶手段及び前記器具情報記憶手段との格納値より正規化する正規化手段と、器具起動を流量により判定し前記正規化手段の出力値によりどの器具かを判定する起動判定手段と、器具起動検知後器具制御状態を判定する制御判定手段と、前記起動判定手段と前記制御判定手段とよりどの器具を使用しているかを推定する器具判定手段と、前記器具判定手段により器具を推定すると器具流量及び器具使用時間を計測監視する器具監視手段と、前記器具監視を所定期間計測させる為期間計時を行う観測期間計時手段と、前記観測期間計時手段が計時完了すると器具流量及び器具使用時間より遮断値を設定する遮断値学習手段と、前記遮断値学習手段で遮断値を登録し直す迄初期遮断値を設定する監視値記憶手段と、前記監視値と前記遮断値学習手段で補正し直した遮断値とを比較し異常かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段で異常成立時流路を遮断する遮断手段とを備えたガス遮断装置。
【請求項２】
請求項１記載の遮断装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要家が保有する器具を使用された時、使用器具を推定し最適な保安監視を行い、常にその使用状態が安全か否かを監視するガス遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のガス遮断装置として、図２、図３に示すような構成を有したものがあった。
【０００３】
図２は、ガスメータの概略構成図である。ガスメータ１がガス供給管２の途中に設置され，下流側のガス供給管２は，顧客宅３内に設置されている１台または複数のガス器具３Ａ，３Ｂ，３Ｃに接続される。ガス器具は，例えば，給湯器，ファンヒータ，テーブルコンロなどである。
【０００４】
ガスメータ１は，ガス流路内に設けられたガス流量計などのガス流量検出手段４と，ガス遮断弁５と，ガス圧力センサ６と，ガス流量検出手段４からの流量信号を受信して累積ガス量を計量し，更に使用中のガス器具を判定してそれに対応した保安機能を行うガスメータ制御ユニット７とを有する。ガスメータ制御ユニット７は，例えばマイクロコンピュータで実現され、電池８がガスメータ制御ユニット７に接続されている。
【０００５】
更に，ガスメータ１には，計量された積算ガス量が表示されるガス量表示部９と，地震の発生を検出する感震器１０と，積算ガス量を遠隔のセンタに通知したり，保安機能に対応して監視センタからのガス遮断弁の制御を受けるための通信ユニット１１などを有する。
【０００６】
ガス流量検出手段４は、２秒以下の短い間隔で瞬間的なガス流量を検出するガス流量計で、例えば，ガス流路に沿って双方向に超音波を送出し，それぞれの伝搬時間からガス流速を検出し，ガス配管の断面積との関係から瞬間ガス流量信号を出力する超音波流量計である。比較的短い間隔で瞬間的なガス流量を検出することができるガス流量計を使用することにより，時間に対するガス流量の波形をより正確に検出することができ，流量パターンを基準にしたガス器具の判定を行う。
【０００７】
図３は，ガスメータ制御ユニット７の構成図である。ガス流量計から例えば２秒以下のサンプリングタイミング毎に出力されるガス流量信号S７は，瞬間的なガス流量の情報を有し，流量記憶メモリ１２内に時刻に対応して逐一記憶される。また，ガス流量積算モジュール１３は，ガス流量信号S7のガス流量を積算して，ガス量表示部９への表示信号S71を出力する。従って，ガス流量積算モジュール１３は，ガスメータの基本的な機能を実現する。
【０００８】
ガス器具判定モジュール１４は，ガス器具判定機能を有し、顧客宅３内のガス管に接続されるガス器具を使用中のガス流量の変化から判定する。ガス器具判定モジュール１４は，検出したガス流量パターン（時間に対する流量波形）から各制御ステップを判定する制御ステップ判定モジュール１５と，制御ステップ毎に分割されたガス流量波形から部分流量パターンを抽出する部分流量パターン抽出モジュール１６と，その部分流量パターンを手がかりに，流量パターンテーブル１７と器具テーブル１８から一致するガス器具を抽出するマッチングモジュール１９とを有する。
【０００９】
制御ステップ判定モジュール１５は，流量記憶メモリ１２に一定時間毎に記憶されたガ
ス流量の波形を解析し，ガス器具の燃焼制御ステップの変化を判定する。ガス器具の燃焼制御に伴って発生する一連のガス流量パターンを分割した部分流量パターンの単位で，検出ガス流量パターンをあらかじめ登録された部分流量パターンとマッチングをとる。従って，検出されるガス流量パターンが，現在どの制御ステップに対応しているかを判別する必要がある。そのため，制御ステップ判定モジュール１５は，流量記憶メモリ１２に記憶された時間に対するガス流量波形のどこからどこまでが，燃焼制御のどの制御ステップに対応するかを判定する。
【００１０】
部分流量パターン抽出モジュール１６は，検出ガス流量パターンを，制御ステップ判定モジュール１５により判別された制御ステップ毎に分割し，その分割された部分流量パターンの特徴データを抽出する。部分流量パターンの特徴データは，パターンマッチングに使用される指標であり、流量波形を時間と流量で特徴付けたものである。従って，部分流量パターン抽出モジュール１６は，記録されたガス流量波形から，特徴データを抽出する。この特徴データは，ガス器具判定モジュール１４により，部分流量パターンとのマッチングに利用される。
【００１１】
流量パターンテーブル１７には，燃焼制御に伴って発生する一連のガス流量パターンを分割した部分流量パターンが，制御ステップ毎に分類して格納されている。従って，可能性のあるできるだけ多くのまたは全てのガス器具の部分流量パターンが，あらかじめ分析され，それらの部分流量パターンが，制御ステップ毎に分類され，流量パターンテーブル１７内に格納されている。更に，器具テーブル１８には，複数のガス器具とそれに対応する部分流量パターンの組合せとが対応付けて格納されている。
【００１２】
マッチングモジュール１９は，流量パターンテーブル１７内を検索し，検出ガス流量から抽出された部分流量パターンにマッチングする流量パターンテーブル１７内の部分流量パターンを抽出する。即ち，前述した部分流量パターンの特徴データを指標にして，あらかじめ登録されている部分流量パターンのうち一致するものを，各制御ステップ毎に抽出する。更に，マッチングモジュール１９は，流量パターンテーブルから抽出された部分流量パターンの組合せとマッチングするガス器具を，器具テーブル１８から抽出する。その場合、検出ガス流量が，器具テーブル１８の各ガス器具毎の流量範囲に該当するか否かの判定も行われる。部分流量パターンの組合せだけでは，複数のガス器具が一致する場合があり，それら複数のガス器具から使用中のガス器具を特定するために，ガス流量の絶対値も利用する。
【００１３】
即ち、ガス器具判定モジュール１４がガス器具を特定することができると，運転監視モジュール２０が，その特定されたガス器具に最適な保安制御を実行する。例えば、特定されたガス器具による安全継続使用時間オーバ遮断機能である。つまり，運転監視モジュール２０は，特定されたガス器具が，ガス器具の種類毎に設定された安全継続使用時間をオーバして使用継続されているかを監視し，オーバする時に，遮断信号S72を出力してガス遮断弁を遮断したり，警報を出力したりする。従って，ガス流量に依存した安全継続使用時間の設定ではなく，ガス器具毎に最適に設定された安全継続使用時間に基づいて運転監視を行う。
【特許文献１】特開２００３−１４９０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら上記従来の構成では、下記の問題点を有していた。ガス器具判定制御ユニットにより給湯器か、ファンヒータか、ガステーブルを使用しているのかを判定すると運転監視モジュールで保安判定するが、季節が冬季から夏季に移ると水温が変化し、器具により使用時間が変化するが、例えば給湯器等夏場になると使用時間が短くなったり、又煮
炊き時間が短くなるのに対し、常に一定時間で遮断時間で監視するため冬季に誤遮断しないように長い時間を設定すると夏季に異常時遮断するまでの時間が長くなり、例えばガス漏れが長期に保安上好ましくない状態が続くという課題を有していた。
【００１５】
本発明は上記課題を解決するもので、季節により環境条件が変化しても器具毎に最適な保安監視を行うガス遮断装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題を解決するために本発明は、流路内の流量を流量検出手段で計測し、流量に換算すると共に、瞬時流量を記憶する流量記憶手段と、予め器具毎の流量を器具情報記憶手段に記憶し、正規化手段で流量記憶手段と器具情報記憶手段との格納値より正規化し、器具起動を流量により判定し前記正規化手段の出力値によりどの器具かを判定する起動判定手段と、器具起動検知後器具制御状態を判定する制御判定手段とから、器具判定手段でどの器具を使用しているかを推定する。器具判定手段により器具を推定すると器具監視手段で器具流量及び器具使用時間を計測監視し、並行して観測期間計時手段で器具監視を所定期間計測させる為期間計時を行い、計時完了すると器具流量及び器具使用時間より遮断値を設定する遮断値学習手段と監視値と遮断値学習手段で補正し直した遮断値とを比較し異常かを判定する異常判定手段と、異常判定手段で異常成立時流路を遮断する遮断手段とからなる。
【００１７】
このことにより、使用器具を推定した後、観測期間の間使用器具の流量値や使用時間を記憶し、観測期間完了後記憶した器具流量や器具使用時間により器具毎の監視時間を、季節により最適な値に学習し保安監視できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように本発明によれば、ガス器具の使用すると流量検出手段で流量検出し流量記憶手段に器具流量検知後の瞬時流量を記憶すると共に、器具情報記憶手段に格納された器具流量とを正規化手段で各々正規化し、起動判定手段でどの器具の立ち上がりかを判定すると共に、制御判定手段でひとつの器具か、又複数の器具使用かを判定し、その結果器具判定手段で、例えば給湯器か、ファンヒータなど暖房器かを識別し、器具監視手段で器具毎にガス流量値、器具使用時間の最大値を観測し、所定期間後誤遮断しない最適な遮断値を遮断値学習手段で設定するので、極めて安全性が高く、実際の器具流量とは異なった流量或いは使用時間で異常監視され誤遮断となり、ガス事業者が不要な出動することなく使い勝手が向上し、保安効果が向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は上記目的を達成するため、流路内の流量を計測する流量検出手段と、前記流量検出手段での検出値を流量に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量を記憶する流量記憶手段と、予め器具毎の流量を記憶する器具情報記憶手段と、前記流量記憶手段と前記器具情報記憶手段との格納値より正規化する正規化手段と、器具起動を流量により判定し前記正規化手段の出力値によりどの器具かを判定する起動判定手段と、器具起動検知後器具制御状態を判定する制御判定手段と、前記起動判定手段と前記制御判定手段とよりどの器具を使用しているかを推定する器具判定手段と、前記器具判定手段により器具を推定すると器具流量及び器具使用時間を計測監視する器具監視手段と、前記器具監視を所定期間計測させる為期間計時を行う観測期間計時手段と、前記観測期間計時手段が計時完了すると器具流量及び器具使用時間より遮断値を設定する遮断値学習手段と、前記遮断値学習手段で遮断値を登録し直す迄初期遮断値を設定する監視値記憶手段と、前記監視値と前記遮断値学習手段で補正し直した遮断値とを比較し異常かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段で異常成立時流路を遮断する遮断手段とからなる。
【００２０】
そして何らかのガス器具が使用されると流量検出手段で流量検出し、検出した流量を流量記憶手段に記憶し、器具情報記憶手段に記憶された器具グループ毎の流量パターンと起動判定手段や制御判定手段とで比較判定し器具判定手段でどの器具かを推定し、器具を特定したら、器具監視手段で流量値や器具の使用時間を監視し、観測期間の間最大値を記憶し遮断値学習手段では最大値に安全係数をかけて遮断値を設定することにより、季節毎に器具の使用時間が変化しても遮断値を最適値に設定するので、冬季の使用実態にあわせた遮断値の場合夏季は遮断までの余裕が大きくなり保安監視しにくくなったり、夏季の使用実態にあわせると冬季に誤遮断するという不具合がなくなり、季節毎の使用実態に応じて最適な遮断値が設定されるので極めて安全性が高く、保安効果が向上する。
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図１を参照して説明する。図１において、従来例を示す図２と同一機能を有する構成要素に関しては同一番号を付した。尚、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００２２】
(実施の形態１)
図１は本発明の第１の実施の形態のガス遮断装置である。
【００２３】
図１において、２１は流量検出手段で、都市ガス或いはＬＰＧ等のガス媒体の流路中のガス流量を検出する。例えば流量検出手段２１の一例として、流路内に設置された超音波センサで超音波信号を一方から他方に発信しその伝搬時間より使用ガス流量を検出したり、流路内に熱線式センサを設け流れにより変化するインピーダンスより流量を求めるフローセンサ、或いは計量膜によりガス量を計測し計量膜の機械的動作を磁石とリードスイッチ、或いは磁気抵抗素子等により電気的パルス信号として流量を検出するものがある。
【００２４】
２２は流量演算手段で、流量検出手段２１で求めた信号を瞬時流量に換算する。例えば超音波センサの場合、伝搬時間より流量を換算し求める。２３は流量記憶手段で、求めた平均流量を時系列的に記憶している。
【００２５】
２４は器具情報記憶手段で、一般家庭で使用されるガス器具、例えば給湯器、或いは床暖房、ＦＦ式温風器或いはファンヒータ等の暖房器具、ガステーブル等の調理器具等のガス器具グループ毎に所定間隔時間毎の流量値やバラつきを示す分散、或いは標準偏差等が格納されている。
【００２６】
２５は正規化手段で、器具情報記憶手段２４に格納されている流量値を基準として正規化し、器具毎の流量パターンを比較しやすくする。例えば相関係数を用いて器具間の相関関係を判定する場合、正規化しておくと流量パターンの流量値方向の相似比較しやすくなる。
【００２７】
２６は起動判定手段で、流量検出手段２１で検出した流量が所定流量以上であるのを検出すると、流量記憶手段２３に格納された流量データ群と器具情報記憶手段２４のデータ群とから流量の立ち上がり変化を判定してどの器具グループに属するかを判定する。通常給湯器は、大きな流量域に急峻に変化する。又ガステーブルやファンヒータ等は給湯器に比較しなだらかに増加変化する。
【００２８】
２７は制御判定手段で、起動判定手段２６で器具が作動開始した後、同一器具が継続使用されているか、又別の器具が使用されたのかを監視する。その為流量検出手段２１より流量変化を検出すると器具情報記憶手段２４の器具流量変化パターン群を参照する。その結果、ファンヒータの温調制御か、給湯器の出湯温制御か、ガステーブルの燃焼量制御か、或いは別のガス器具が使用開始されたかを判定する。
【００２９】
２８は器具判定手段で、起動判定手段２６及び制御判定手段２７の判定結果、どの器具かを推定する。２９は器具監視手段で、器具判定手段２８により器具が特定されるとその器具の増加流量遮断値や使用時間遮断の制限時間が出力されると共に使用時間や使用流量値を計測監視する。
【００３０】
３０は観測期間計時手段で、器具毎の遮断値を決定する為に所定期間の学習用タイマである。
【００３１】
３１は遮断値学習手段で、器具監視手段２９で観測期間中に使用された最大の器具流量や安定流量及び使用時間より増加流量の遮断値或いは器具の使用時間遮断の新制限時間を設定する。例えば観測期間中の最大値を記憶しており、その値に安全係数を掛けて新遮断値を設定する。
【００３２】
３２は監視値記憶手段で、遮断値学習手段３１で新遮断値が設定される迄初期の器具毎の遮断値が設定されている。器具流量の使用時間遮断の制限値、或いは使用最大流量の監視判定値、例えば合計遮断流量値や増加流量遮断値等が記憶されている。
【００３３】
３３は異常判定手段で、流量登録手段１３で登録されたガス使用量が異常な使用状態かどうかを監視値記憶手段１５の判定値と判定する。例えばストーブ等の使用器具へガスを供給するホースが何らかの原因で外れた時、発生する異常な大流量を監視するための合計流量遮断値や、器具の通常使用する最大使用時間よりはるかに長く使用された場合に対応した使用時間の制限時間を規定した使用時間遮断制限時間が異常判定手段３３で比較され異常でないか監視する。
【００３４】
３４が遮断手段で、異常判定手段３３から異常と判定された時遮断信号が出力され流路を遮断する。３５は報知手段で、異常判定手段３３でガスの使用状態が異常と判定し、遮断手段３４を駆動した場合遮断状態や遮断内容を液晶表示素子等に表示すると共にガスの安全監視を行っているセンタに電話回線などを通じて通報する。
【００３５】
次に上記構成の動作を説明する。ガス需要家宅で保有している器具、例えばガスストーブ、ファンヒータ等の暖房器具、小型湯沸し器、給湯器(風呂給湯、追焚式)や床暖房、風呂釜付給湯器、乾燥機、ガステーブルやガス炊飯器等がある。通常ガス流量域を分割し、各流量区分毎の使用時間を決めて使用時間監視している。本来ガス器具毎の特徴があり、流量区分毎ではなく器具の特徴に合った保安監視の遮断値や制限時間を設定すべきである。そこで需要家が器具を使用開始すると流量検出手段２１で検出する。定期的にサンプリングし求めた検出値を流量演算手段２２で瞬時流量に換算する。サンプリングした流量値を流量記憶手段２３に記憶する。
【００３６】
一方、器具情報記憶手段２４に、ガス器具に関するデータ、例えば給湯器や小型給湯器、ＦＦ式温風器或いはファンヒータ等の暖房器具、ガステーブル等の調理器具等のガス器具グループ毎に起動開始時の所定間隔時間毎の流量値やバラつきを示す分散、或いは標準偏差等、又起動開始後制御に移行した時の流量変化パターンやその時の流量変化幅、分散や標準偏差が格納されている。
【００３７】
流量記憶手段２３の格納流量値や器具情報記憶手段２４及び正規化手段２５より、器具推定の処理を行い、器具判定手段２８でどの器具グループに属するか特定する。器具情報記憶手段２４に格納されている流量値を基準として正規化し、器具毎の流量パターンを比較しやすくする。例えば、相関係数を用いて器具間の相関関係を判定する場合、正規化しておくと流量パターンの流量値方向の相似比較しやすくなる。
【００３８】
次に、起動判定手段２６で、流量検出手段２１で検出した流量が所定流量以上であるのを検出すると、即ち器具が使用開始されたのを検出すると、流量記憶手段２３に格納された流量データ群と器具情報記憶手段２４のデータ群とから流量の立ち上がり変化を判定して、使用開始された器具がどの器具グループに属するかを判定する。通常給湯器は、大きな流量域に急峻に変化する。又ガステーブルやファンヒータ等は給湯器に比較しなだらかに増加変化する。器具は使用開始後、流量が増加し立ち上がると、器具固有の制御を開始する。
【００３９】
暖房器のファンヒータは設定温度と室温との差により階段的なおガス量制御を行うので、ガステーブルのような安定した流量動作は異なっている。即ち制御判定手段２７で、起動判定手段２６で器具が作動開始した後、同一器具が継続使用されているか、又最初の器具の使用中に別の器具が使用されたのかを監視する。その為流量検出手段２１より流量変化を検出すると器具情報記憶手段２４の器具流量変化パターン群を参照する。例えば、ファンヒータを使用開始し、温調制御中に給湯器が使用開始されると、立ち上がりの急激な流量変化を検出し、ファンヒータを使用中に給湯器を使用開始したと推定される。出湯温制御か、ガステーブルの燃焼量制御か、或いは別のガス器具が使用開始されたかを判定する。
【００４０】
器具判定手段２８は、起動判定手段２６からの立ち上り特性より同一器具グループ群を判別した信号と制御判定手段２７での器具使用開始後の流量が立ち上り、その後の流量の変化状態を監視した結果の判定信号とより、最終どの器具か、給湯器か、小型湯沸器か、ファンヒータか、ガステーブルかを判定する。
【００４１】
次に、器具監視手段２９では、特定された器具の流量値や使用時間を計測監視開始し、使用最大値を記憶するのを観測期間計時手段３０の計時期間中実施する。遮断値学習期間が経過すると、器具毎の増加流量遮断値及び使用時間遮断値を決定する。
【００４２】
更に、遮断値学習手段３１は、求めた器具の増加流量遮断値の合計を求め、安全係数を掛け合計遮断値を設定する。複数の器具が使用開始されると各々の器具毎設定される。器具を需要家が使用開始すると、学習開始するが、同時に異常判定手段３３で使用状態の安全監視を行う。遮断値学習手段３０で遮断値を設定する前は、監視値記憶手段３２に予め初期設定されている遮断値で監視する。初期の器具毎の遮断値は、最大値が設定されており、誤遮断しない値が設定されている。
【００４３】
異常判定手段３３で、監視器具の使用時間が設定された制限時間を超えた場合、或いは器具毎設定された増加流量遮断値を超えると遮断手段３４を駆動しガス供給を停止する。
【００４４】
このようにして器具毎に使用時間や流量値を学習し最適な保安監視の遮断値を設定学習することにより、ひとつの器具であるのに別の器具と誤判定し複数の流量値に分割して監視したりすることなく、誤遮断を行うのを防止でき、極めて安全性や保安信頼性が向上している。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係るガス遮断装置は、膜式、超音波センサ、熱線式センサ、フルイディックセンサ等を用いて配管内を流れる各種ガス媒体、ＬＰガス、都市ガス、水素ガスの気体計測、又超音波センサ等を用いて水などの液体を計測する水道メータ等の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態１のガス遮断装置の制御ブロック図
【図２】従来のガス遮断装置の概略構成図
【図３】従来のガス遮断装置の制御ブロック図
【符号の説明】
【００４７】
２１  流量検出手段
２２  流量演算手段
２３  流量記憶手段
２４  器具情報記憶手段
２５  正規化手段
２６  起動判定手段
２７  制御判定手段
２８  器具判定手段
２９  器具監視手段
３０  観測期間計時手段
３１  遮断値学習手段
３２  監視値記憶手段
３３  異常判定手段
３４  遮断手段
【図１】
2008267740.tif 000003
【図２】
2008267740.tif 000004
【図３】
2008267740.tif 000005