JP2002188949A

JP2002188949A - 微少漏洩判定方式及びその補助装置

Info

Publication number: JP2002188949A
Application number: JP2000404365A
Authority: JP
Inventors: Keiji Ouchi; 慧二大内; Hironobu Takezawa; 裕信竹澤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスメータ下流の導管及びガス消費設備からの
微少漏洩を、的確かつ迅速に判定すること。【解決手段】ガスの逆流を防止する逆止弁に形成した連
通部と流れセンサに依って、漏洩ガスの微かな流れを高
精度で計測可能にして、計測値が所定の範囲内にある時
に微少漏洩有りと即座に判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス等の流体の導
管からの漏洩の有無を判定する技術に係わり、特にマイ
コンメータと通称される多機能メータのメータ下流側の
微少漏洩警告機能の改善に好適な、微少漏洩判定方式及
びその補助装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、気体、液体など全般に当て嵌
まるものであるが、本明細書では、燃料ガス（都市ガ
ス、ＬＰガスを問わず）の場合について、以下の説明を
行う。

【０００３】家庭用の燃料ガス供給システムで言えば、
図６に（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の三例を示す様に、軒先
のガスボンベやボンベ集積庫或はバルク貯槽等のガス供
給源６０から、導管６１を経由して暖房器具、調理器具
等のガス消費設備６２へガスが供給されるものであり、
業務用や工業用の場合であっても基本的な構成は全く同
一である。この燃料ガス供給システムに於ける様々な問
題の一つに、導管及びガス消費設備からの微少漏洩を、
如何に的確かつ早期に検知するかと言う課題が有り、こ
れに対して様々な工夫が提案され、実施されて居る。

【０００４】第一の公知例として特許第２０７１９０９
号を挙げるならば、ガス漏洩検知装置はメータ入口直前
の流量を監視する流量センサと、圧力を監視する圧力セ
ンサと、マイクロコンピュータなどからなる演算手段等
で構成され、流量が零と判断された場合に、同部位の圧
力変動を計測し、変動幅が規定した値（具体的には水柱
５０ｍｍ）を超えない状態が７日連続すれば、メータの
上流部（図６で言えば多機能メータ１５と圧力調整器６
４の間の上流側導管６１ａ）に漏洩が有ると判定して漏
洩信号を発するものである。

【０００５】上記公知例では具体的な構造は示されてい
ないが、第二の公知例として挙げる特許第２５９５３７
３号に於いては、ガス計量装置の圧力異常診断機能の一
部として、前公知例の手法を取入れている。即ち、ガス
が使用されていないと判断された時、具体的には流量パ
ルスの計数によるガス流量が２１リットル／時間以下
（２分間に１パルス以下）の状態が２０分継続する間
に、同部位の圧力変動幅（５０〜０ｍｍ水柱の範囲）か
らの逸脱が、連続する７日間に３回以上確認されれば、
導管に微少漏洩有りと判定して表示・警報するものであ
る。

【０００６】以上の公知例は公報にも明記されている様
に、メータの上流側導管６１ａに限定した発明であっ
て、メータの下流側導管６１ｂには適用する事は出来な
い。そこで、メータの下流側に適用する第三の公知例と
して、膜式ガスメータの中、マイコンを搭載した多機能
メータ（所謂マイコンメータ）を挙げるならば、その保
有する数多くの機能の中、流量式微少漏洩警告機能及び
圧力式微少漏洩警告機能が該当する。本発明は当該機能
の改善に焦点を当ててなされたものである。

【０００７】多機能メータに限らず、膜式のガスメータ
に於ける電気的な流量計測の基本は昔から変わってはい
ない。即ち、旧くは特開昭５７−６９２０７号に見る様
に、永久磁石をメータ指針を表示する数字車に装着し、
その回転に伴う永久磁石の接近時にＯＮ、離反時にＯＦ
Ｆするリードスイッチを流量計測手段とし、ＯＦＦ→Ｏ
Ｎ→ＯＦＦの１パルスで１回転したと認識し、流量メモ
リに積算するものである。最近では特開平７−２７５８
３号などに見る様に、永久磁石を直接計量膜に取付け、
当該計量膜の往復動に伴う接近・離反をアルミ製ケーシ
ングの外側に設けたリードスイッチ或はリードリレーの
ＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦの１パルスで１往復したと認識
し、流量メモリに積算するものが多く見られる。

【０００８】具体的な計測方法は、リードスイッチに電
圧を印加し、一定間隔でサンプリングしてを行うが、電
圧計測の考えもあれば、電流計測の考えなど様々あり、
計測値が予め定めた閾値を超えていればＯＮ状態、超え
ていなければＯＦＦ状態と判定し、ＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦ
Ｆを１パルスとして数えるのが基本である。

【０００９】サンプル間隔にも様々な考え方が存在す
る。サンプリング時の色々な様態を図７、８、９に示
す。図７は一定の速度でＯＮ、ＯＦＦを繰返す状態、す
なわち一定量でガスが流れている状態を示し、計量膜は
正確にＴ秒間で１往復し、その間ｔ秒間隔でサンプリン
グが行われている事を示している。図８は図７と同じ速
度で動いているものの、リードスイッチのリードが接点
に当たりバウンドしながら接続が落着くまでの過渡現
象、所謂バウンシング状態を示し、大きくバウンドした
り小さくバウンドしたり或いは全くバウンドしなかった
りと様々な状態がある。図９はＯＮ状態及びＯＦＦ状態
の時に、電気的なノイズが重畳された状態を示す。上記
の三様態に限っても、夫々を正確な判定に近付ける為
に、サンプリング周期ｔを何秒にするか、閾値をどのレ
ベルに定めるかなど、電源電池の容量との兼合いもあ
り、頻繁にサンプリングする事が必ずしも良策とは言え
ず、設計者の思考が強く反映される所であり、様々な考
え方が存在する所以である。

【００１０】以上の公知例にも触れられて居る様に、電
気的な流量の計測は計量膜の１往復で送り出す体積に、
計測時間内に数えた信号パルスの数を乗じて得られる。
膜式のガスメータの構造は、蒸気機関と同じで、夫々に
ゴム製の計量膜を備えた二つの計量室が連動しており、
片方の計量膜がガスの吸入に依り動くと、連接したもう
一方の計量膜が排出方向に押しやられ、ガスを送り出
す。端部まで移動すると、蒸気機関と同様計量室の上部
が摺動する弁で交互に切替えられるので、今度は吸入・
排出する計量室が切り替わり、反対側端部まで移動す
る。この往復動に依り吸入・排出を繰返す事で、連続的
にガスを送り出す。一つの計量室の容積は、家庭用のガ
スメータで最も台数が多い定格２．５立米／時間のメー
タでは０．３５リットルであるから、摺動弁と計量室上
部の隙間から他の計量室へ逆流する漏れ量を無視すれ
ば、計量膜の１往復で０．７リットルとなる。１秒間に
１パルスが数えられれば、流量は０．７×６０×６０＝
２．５２立米／時間と言う事になる。またこのメータの
計測可能な最少流量は、１パルスを識別するに要する時
間に依存し、１時間で１パルスが識別出来れば、０．７
リットル／時間が最少流量であるし、１５分間で識別出
来れば２．８リットル／時間が最少流量となる。最少流
量をどの様に捉えるか、これまた設計者の思考を反映
し、様々な考え方が存在するところである。

【００１１】かかる条件のもと、多機能メータの流量式
微少漏洩警告機能では、流量センサを常時監視し、１時
間以上に亘り流量パルスが１回も数えられなければ、ガ
スは最少流量以下しか流れていないとして、微少漏洩な
しの論理判断を行う。深夜であれ何時であれ、ガスが全
く流れていない状態、若しくは当該メータで計測出来る
最少流量以下しか流れていない状態が１時間以上継続す
る事が２４時間に１度でも有れば、その日は微少漏洩な
しの判定が確定する。逆に２４時間に１度も無ければ微
少漏洩有りの判定が確定し、この判定が３０日連続した
場合に、湯沸器等の口火が連続点火されているか若しく
はガス漏れと論理判断し、口火使用の学習や登録が無い
限り、微少漏洩有りと判定して直ちに警告表示し、集中
監視の場合は監視センタへ通報する機能と定義される。
３０日連続と言う事は、例え微少漏洩の判定が２９日連
続して居ても、３０日目に最少流量が１回も数えられな
い時間が１時間だけあれば、微少漏洩の判定を取消し、
また新たに１日目から判定をやり直す事になる。これが
メータの下流側に適用される公知例、多機能メータ（マ
イコンメータ）の流量式微少漏洩警告機能である。

【００１２】一方多機能メータの圧力式微少漏洩警告機
能では、流量センサを常時監視し、１５分以上に亘り流
量パルスが１回も数えられない場合に、圧力センサによ
り導管（圧力調整器出口からガス消費設備入口まで）内
の静圧を計測し、当該計測値をガス使用停止直後（実際
は１５分後）の静圧として記憶する。そこから更に１５
分後にもう一度静圧を計測し前回の計測値との差を圧力
上昇値とする。その上昇値が予め定める範囲内であれ
ば、導管の何処でガスが漏れて居る為に圧力上昇しない
と論理判断し、注意フラグを立て、以後１５分毎にこの
手順を繰返す。途中で上昇値が予め定める範囲を超えた
場合は注意フラグを取消し、次のガス使用停止を待つ。
２４時間注意フラグが継続すればその日は微少漏洩有り
と判定し、この判定が３０日連続すれば湯沸器等の口火
が連続点火されているか若しくはガスが漏れていると論
理判断し、口火使用の学習や登録が無い限り、微少漏洩
有りと判定して直ちに警告表示し、集中監視の場合は監
視センタへ通報する機能と定義される。なお圧力式微少
漏洩警告機能は１５分毎の計測の間に、１回でも流量パ
ルスを数えれば判定が取消されるので、微少漏洩有りの
判定が成立するための最少流量は、１５分間に１パルス
以下即ち１時間に４パルス以下（２．８リットル／時間
以下）と言う事になり、当該微少流量域の計量精度が良
くない場合には、漏れているのに漏洩なしと判定する事
も起こり得る。

【００１３】以上説明をした通り、ガスを供給源６０か
らガス消費設備６２へ供給する導管６１の漏洩を検知す
る手段は色々あるものの、いずれもガスメータの流量計
測機能が利用されている事が明らかである。然らば流量
に関係なく検知する手段が無いのかと言えば、以前から
マノメータを用いる手段が有る。しかしこの手段は元栓
を閉め導管を閉鎖して加圧し、圧力の減衰を監視するも
のであるから様々な障害を伴う。即ち強制的にガスを止
めてしまう方法なので、全消費者がガスを使用しない時
間帯が確実に存在するか、若しくは全消費者の協力が前
提となる。

【００１４】また仮に実施出来たとしても、全消費者宅
の全ガス器具の栓が閉じて居なければ、供給再開と同時
に生ガスが流出する事になり、非常な危険を伴う事にな
る。図６（ａ）に示すＬＰガスのボンベに依る戸別供給
ならまだしも、図６（ｂ）に示す様に導管が長く、メー
タも複数ある場合や図６（ｃ）に示す簡易ガスの場合に
は極めて困難を伴う手段である。従って、事実上竣工検
査時とか、数年に一度の定期検査時に限定されてしま
い、通常は前述の微少漏洩警告機能による方式が主流と
なっているのが実状である。都市ガスの場合には、長大
な導管に全消費者宅が接続される訳であり、図６（ｃ）
の簡易ガスと事情は全く同じである。

【００１５】第一及び第二の公知例は共に、ガスメータ
を含むガス漏洩検知装置下流での漏洩は関知しないとし
ながらも、多機能メータが計測する微少流量を圧力測定
の前提条件として居り、第三の公知例と同様メータ下流
への微少流量の計測なしには成立たない。法的に加圧試
験が義務付けられて居ても、実際には微少流量の計測に
頼って居る事も踏まえると、微少流量の計測は極めて重
要である。

【００１６】そこで微少流量の計測に付いて法的な根拠
を見ると、膜式ガスメータの規格、基準は計量法に定め
られていて、メータは最大流量Ｑｍａｘを定格とし、最
少流量Ｑｍｉｎ＝０．０５×Ｑｍａｘと定められ、更に
メータには検定制度があり、検定公差が図１０のＡ部分
で示す範囲に納まっていなければならない。更に、使用
状態での公差も定められて居り、検査条件で異なるもの
の、概ね±４％の範囲と規定されて居る。これらの規格
を勘案すると、定格２．５立米／時間の膜式ガスメータ
では、０．０５×２．５立米／時間＝１２５リットル／
時間が公に保証される最少流量となる。これではガス漏
れに依る微少流量には程遠く、湯沸器の口火流量すら正
確に計量出来ない事になる。微少流量を法的に規定する
事が難しい理由を次項に述べる。

【００１７】メータを製造する各社は、図１０のＡ部分
の精度を満足させる事が必須条件であるから、計量精度
が曲線Ｕで示す上限と曲線Ｌで示す下限の間に納まる様
に品質管理している。しかし前述した様に膜式メータは
蒸気機関と同一原理の構造であり、グリースを塗布して
防止に努めて居るとは言え、機械的な摺動面から無効に
廻り込む漏れを零にする事が不可能と言う宿命がある。
図１０からも判る様に、Ａ部分では規格を満足するメー
タであっても、構造的に避けられない漏れ量はＢ部分に
於いても殆ど変わらない為、流量が少なくなればなる程
流量全体に占める漏れ量の割合が相対的に大きくバラツ
キ、法的に規定する事が困難になる。

【００１８】然らば此れ迄説明して来た公知例が拠り所
としている微少流量はどの様に計測されるのかと言え
ば、膜式の多機能メータにあっては全流量域を同じ流量
計測手段を使い同じ方法で計測していて、微少流量が規
格・基準の適用領域の外（図１０のＡ部分以下）であ
り、当然計量誤差が大きい事実は踏まえた上で、設計者
の工夫に依り、言換えるとメーカー毎に独自の基準のも
とに市場に出荷して居る。

【００１９】ただし、多機能メータでは、流量とその流
量に対応した制限時間から正常状態と異常状態を弁別す
る論理判断が共通化されて居り、無秩序な出荷がなされ
ている訳ではない。微少漏洩判定のための最少流量の一
つの目安として、メータ製造各社の製品仕様をみても、
共通化された論理判断では流量の計測対象外とされる、
制限時間なしの流量監視区分１（図１０のＢ部分に相
当）の２１リットル／時間を逸脱するものは見当たらな
い。因みに定格が２．５立米／時間のメータの場合、漏
洩判定のための最少流量は流量式微少漏洩警告機能で
０．７リットル／時間（流量パルスを１時間に１回数え
た場合と言う意味）、圧力式微少漏洩警告機能では２．
８リットル／時間（流量パルスを１５分間に１回数えた
場合と言う意味）としているものが多い。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】最少流量の計量精度に
付いては、法的に規制出来ない状況と水準である事は既
に説明して来たが、メータの方式を問わずこの問題の精
度向上に関して、実に多くの出願がされている。例えば
特開平６−３００６０５号はフルイディック流量計に関
するものであるが、フルイディック発振素子に加え、微
少流量域用にマイクロフローセンサを併用し、特に微少
流量域での計量精度の向上に注目した工夫を行って居
る。

【００２１】また特開平１１−９４６１２号では、流体
の流速を正確に計測する事が可能な熱線型流速センサ或
は超音波センサを用いる事で、流量の計量精度を向上す
るとして居る。上記二例は何れもガスの流速を正確に計
測し、計測部位の流路断面積を乗じて流量に換算するも
のであり、ガス流がきれいな層流で、プランティールの
速度分布式が適用出来る事を前提として居る。これらの
工夫を以ってしても現在のガスメータで計測出来る最少
流量は、２０〜３０リットル／時間程度が限界であろ
う。この限界を踏まえて、本発明が対象とするガス漏洩
は、レイノルズ数も当て嵌まらない、つまり層流が期待
出来ずプランティールの速度分布式を適用出来ない程の
微量な流量域（図１０のＢ部分）であって、従来にない
改善策が必要とされる。

【００２２】従来のメータでは、通常の流量の計測も微
量の流量域の計測も、同一の機構で行われるものの、信
号パルスの数え方に様々な考えがある事は既に説明し
た。以下定格２．５立米／時間のメータの例で、具体的
数値を挙げるならば、図７に於いて、流量がＱｍａｘの
時の周期Ｔは１秒であり、この時のパルス幅であるリー
ドスイッチのＯＮ時間Ｔ’が、ヒステリシスを含めて精
々０．２秒程度である事を考慮すれば、サンプリング周
期ｔ＝０．１秒とすれば、閾値を超すＯＮ状態を確認出
来る機会は少なくとも１回は必ず存在する。図８に示す
バウンシング状態の場合、同じ様な条件ではタイミング
に依っては正規にＯＮしているのにも拘らずＯＮ状態と
認識出来ず、流量メモリがメータ指針より少なくなる誤
計数が生じる。そこで電池を消耗する欠点を覚悟し、サ
ンプリング周期を例えば数十ミリ秒と短くすれば、閾値
を超すＯＮ状態を確認出来る機会が増える事になり、数
え損ないを確実に減らせる。如かしながら、サンプリン
グ周期を短縮する事には、電池消耗の問題以外にも図９
に示す電気的なノイズの問題が有る。ｎ１はリードスイ
ッチがＯＮ状態の時に閾値を超えないノイズ、ｎ２は閾
値を超えるノイズである。同じくＯＦＦ状態の時に閾値
を超えないノイズがｎ３で、超えるノイズがｎ４であ
る。サンプリング周期を細かくすると、閾値を超えるノ
イズｎ２やｎ４を正規の流量パルスとして数えてしまう
確率が高くなり、誤認に依る計数をしてしまい、流量メ
モリがメータ指針より多くなる誤計数が生じる。そこで
閾値を変えたり、サンプリング結果が複数回連続した場
合にのみＯＮ状態或はＯＦＦ状態を確定する工夫などが
施され、誤計数は少なくなっているものの、電池消耗が
増加する問題は未解決のままで、改善が必要とされる。

【００２３】誤計数に関しては、この他にも解決しなけ
ればならない問題が存在する。例えば、前に引用した特
開平７−２７５８３号では、計量膜に取付ける２対のリ
ードスイッチと直接永久磁石のセットを、その位置を若
干ずらす事で、位相のずれた２組の流量パルスを得て、
ガスの正流、逆流を識別して誤計数を防止する工夫が示
されている。当該公報ではガスの正流、逆流の要因とし
て、ガス不使用時に於ける、メータ上流・下流の配管内
の温度差に起因するガスの流動を挙げ、誤計数の原因と
して居る。然しもっと大きな正流、逆流の発生要因とし
て、自然現象を考える必要がある。一つは圧縮性ガス固
有の再液化現象であり、二つ目に水撃（ウォーターハン
マー）現象が挙げられる。加圧液化したものを気化させ
て使うＬＰガスでは当然であるが、ボンベと圧力調整器
の間では再液化が頻繁に発生し、圧力調整器のダイヤフ
ラムを介して下流に位置するメータに影響を及しており
緩和策を必要とするが、本発明では言及しない。二つ目
の水撃現象はその影響が非常に大きいので、次項に詳述
する。

【００２４】管路を流れる流体が下流で急に塞き止めら
れると、運動エネルギィーを持った流体は閉鎖面に衝突
して反射波となって閉鎖管路を遡上し、上流の閉鎖面
（例えば計量膜）で再反射される。エネルギィーが減衰
するまで、この再反射を繰返すので閉鎖管路内に位置す
る計量膜は往復動をする事になる。この時発生する流量
パルスは、磁石がリードを動かす正規の回転をしている
時と全く同じ波形、すなわち図７そのものであるから、
通常のサンプリングでは弁別出来よう筈もなく、前項引
用公報の正・逆転を判別する工夫等は有効である。如か
しながら、水撃現象による計量膜の揺動は、流量の多
少、閉鎖管路の長短など、条件次第で正常の動作より遥
かに強く早いものとなる。表現を変えると、流量パルス
の周期が定格よりも極端に短くなり、設計者が考えたサ
ンプリング周期やサンプリング回数の設計基準を大幅に
逸脱する事も多くなって、その結果正・逆転を判別する
機能が十分に果たされない場合が殆どで、改善を必要と
して居る。

【００２５】水撃現象の流量計測に与える影響は上記の
通りであるが、多機能メータの圧力式微少漏洩警告機能
に与える影響は更に深刻である。即ち、暖房器や調理器
などのガス消費設備を止めた途端に、反射波が管路を伝
わってメータや更にその上流迄繰返し伝播し、計量膜を
揺動させ誤計数を発生するに止まらず、内蔵する圧力セ
ンサへも影響するので、計測値が変動し、静圧の正確な
計測を妨げる。また、図６（ｂ）、（ｃ）に示す集合住
宅や都市ガスの様に、供給配管に多数のメータが接続さ
れている場合は、一軒の消費者宅でガス使用を止める
と、管路で繋がる他のメータへも影響を与え、特に大型
湯沸器やＧＨＰ等の大量消費型のガス消費設備を止めた
場合は更に広範に影響を及ぼし、多機能メータの共通化
された論理判断そのものが阻害される。その為に圧力式
微少漏洩警告機能を停止させるための機能を追加するな
ど論理判断を複雑にしたり、電池の大型化を招いたり、
余分なコストを強いるもので改善を必要とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】前記の諸問題を解決する
ために、一つ目は水撃現象の影響を阻止する手段であ
り、二つ目は微少な漏洩に相当するガス流量そのものを
正確に計量するか、若しくは微少な漏洩に相当するガス
流量である事を正確に判定する手段であり、三つ目は流
量パルスのカウントや圧力の正確な計量の為の電池消耗
を抑制する手段を必要とする。

【００２７】本発明は、メータ出口ないしは出口側の管
路に、順方向のガス流で容易に開き、逆方向のガス流で
容易に閉止する逆止弁を設け、ガス使用を停止する（ガ
ス流が止る）と同時に水撃現象により発生する衝撃波を
阻止するものである。

【００２８】また本発明は、上記逆止弁の上流と下流を
連通する、微細な溝状の連通部を設け、弁上流と下流の
静圧が平衡する祭の急激なガス移動を緩和して、計量膜
の揺動を防止するものである。

【００２９】また本発明は、上記連通部の下流側出口の
直近に設置する流れセンサ（例えば特開平６−２５６８
４号に公知のマイクロブリッジセンサ素子）により、従
来は流量として計量出来ない層流域を外れる極低速のガ
ス流の有無を、温度値、抵抗値、電流値などの物理量の
計測から判定するものである

【００３０】また本発明は、微少漏洩監視のための微少
流量域に於ける、特別なサンプリングを廃止し、多機能
メータの論理判断を簡素化して、電池の消耗を抑え延い
ては電池の小容量化を実現するものである。

【００３１】更に本発明は、集合住宅や都市ガスに於い
て、管路に接続される全てのメータに採用する事に依
り、管路を伝播する衝撃波に依る相互干渉を排除する供
給システムを構築し、以って流量メモリとメータ指針の
齟齬を防止し、さらに多機能メータの圧力式微少漏洩警
告機能の論理判断を、停止する事なく活用可能にするも
のである。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明装置は、メータ出口ないし
は出口側の管路に、着脱自在に接続され、ガス通路とな
る筒状の筐体内には、軽量かつ剛性の高い板状の逆止弁
を有し、該逆止弁は弁体平面部の下端部の回転軸が、筐
体に回転自在に支承されて居り、弁体平面部が弾力性に
富む弁座に当接し、筐体の軸方向に対して直角に管路を
閉鎖する様、バネ手段により付勢されている。

【００３３】該バネ手段は材質・構造など特に限定する
ものではないが、反発力を弱くかつ均一に保つ為に、例
えば髭発条の中心端を固定軸に、外端を筐体に固定した
ものが、柔らかく均一なバネ力を保持するのに好都合で
あり、またバネ力をガスの流量に合せて変えられる様に
する為には、筐体の固定端を調節可能に構成するのが好
ましい。

【００３４】また、上記逆止弁の弁体平面部上端の、弁
座に当接する部分に、弁上流と下流に連通する微細な凹
部を溝状に形成した連通部を設け、さらに弁閉鎖時に連
通部の弁室側出口となる部位に近接した筐体壁に、流れ
センサを配設し、該連通部を通過したガス流が流れセン
サ表面を流下する様に配設される。

【００３５】本発明装置は、多機能メータの端子台経由
或いは直接に電源線及び信号線で多機能メータと接続さ
れ、電力の供給を受け或いは数値情報の授受を行う様に
構成される。但し当該装置と多機能メータの間に配線す
る構成は、本発明を限定するものではなく、例えば本発
明装置にマイクロコンピュータを中核とした演算回路、
メモリ回路、信号処理回路、無線通信回路、電源電池等
を独自に搭載し、独立した装置として、メータとの間で
無線に依る信号の授受を行う様に構成されていてもよ
い。また本発明装置は、多機能メータと一体に構成され
て居ても良く、アタッチメント型、一体型いずれも存在
する事は言うまでもない。

【００３６】前項但し書きで装置が独立したケースに触
れたが、本発明の狙いは発明の属する技術分野にも明ら
かな様に、多機能メータに組合せて使用するところにあ
る。計量膜に連動する流量パルスを数える従来の流量計
測手段や当該手段の改良を目的とするところの、流れセ
ンサ等に依って得られる精度の高い流速データから平均
流速を求め、平均断面積を乗じる計測手段に依って、流
量式微少漏洩警告や圧力式微少漏洩警告の論理判断を行
う公知の方法に代えて、流れセンサに依って得られる温
度値、電気抵抗値、電流値等の物理量そのものを閾値と
比較する事で、流量を計測する事なく、流れの有無を判
定しただけで論理判断の手順を一部変更（詳細は後述）
し、流量式微少漏洩警告機能や圧力式微少漏洩警告機能
の改善を可能にするものである。

【００３７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基ずき説明す
る。第１図及び第２図に於いて、本発明に係る微少漏洩
判定の補助装置１は、鉄などの金属或いはポリエチレン
などの樹脂からなる筐体２の内部に中空の弁室３を形成
し、筒状の導入管部４を図２（ａ）に示す様に多機能メ
ータ１５の出口１６または図２（ｂ）に示す様に直近の
下流側導管６１ｂに着脱自在に気密を保って螺接ないし
は嵌合される。図２で明らかな様に補助装置１は設置姿
勢に制約は無く、縦置き横置き何れも可能である。導入
管部４の弁室３側の端部には例えばゴム製のＯリングな
どの弾力性に富んだ弁座６が装着されて居り、アルミニ
ウム、マグネウム等の軽金属或いはポリカーボネイト、
硬質塩ビ等の樹脂からなる軽量かつ剛性の高い平板状の
逆止弁７の平面部を受止める様に配設されている。逆止
弁７の平面部下端の回転軸部８が、筐体２に回転自在に
支承され、逆止弁７の平面部と弁座６とで管路を閉鎖す
べく、排出管部５側から導入管部４側へ向かって、バネ
手段９に依り付勢されている。

【００３８】バネ手段９はコイルバネを図示している
が、材質・構造など特に限定するものではない事は既に
述べた。バネ手段９のバネ力は、ガスの流れが無い場合
には逆止弁７が図１に示す状態で管路を閉鎖し、口火は
勿論のこと微量のガス流（図１０のＢ部分に該当するガ
ス流）で容易に下流側に開き始める程度に調節される。
従って逆止弁７は通常のガス使用時には完全に開き図１
に７’で示す開放状態を維持し、ガス使用を停止する
（ガス流が止る）と同時にバネ手段９のバネ力に依り閉
じ始め、ガス消費設備６２のコック等の閉鎖面で反射し
た衝撃波に後押しされ、弁座６に当接して再び図１に示
す状態で管路を閉鎖するものである。

【００３９】また逆止弁７の平面部の上端部（回転半径
の最大部分）の弁座６に当接する個所に、弁室３と導入
管部４を連通する、微細な溝状の凹みで構成した連通部
１０を設け、更に連通部１０の弁室３側直近の筐体壁
に、流れセンサ１１を配設する。

【００４０】もしも逆止弁７の閉鎖時に弁室３側と導入
管部４側の間で、微量のガスの移動があれば、真っ先に
連通部１０を通じて行われる。弁室３側から導入管部４
側へのガスの移動は、ガス消費設備６２の使用停止に起
因する水撃現象による衝撃波及び気温の上昇に依る導管
６１ｂ内滞留ガスの膨張に伴うもので、衝撃波は逆止弁
７で完全に阻止され跳ね返され、内部滞留ガスの膨張に
伴う移動は連通部１０を通って極めて緩やかに行われる
為、多機能メータの計量膜や圧力センサ５７への影響を
防止する様に働く。一方導入管部４側から弁室３側への
ガスの移動は、前記導管６１ｂ内滞留ガスの収縮及び微
量のガス漏れに伴うものであり、収縮に依るものは前記
同様極めて緩やかに行われる為問題ないが、微量のガス
漏れによる場合が重要である。

【００４１】排出管部５以降の微量のガス漏れに依るガ
ス流が、バネ手段９のバネ力の調節により定まる、逆止
弁７が開き始める水準（例えば２１リットル／時間）に
達する迄は、全量が連通部１０を通って導入管部４側か
ら弁室３側へ移動する。この時連通部１０はオリフィス
の作用をして、補助装置１の軸方向に対して略９０度に
曲げられたガス流を流れセンサ１１へ直接導く様に働
き、逆止弁７が開き始め連通部１０がオリフィスの作用
を果たさなくなる迄は、流れセンサ１１の温度値、電気
抵抗値、電流値などの物理量は流速との相関関係で直線
性を保つ。

【００４２】図３は、本発明によって実現される、新し
い流量式微少漏洩判定方式の手順を示すフローチャート
であり、図５に示す代表的な多機能メータ１５の構成図
を併用し、従来の方法と対比しながら本発明の微少漏洩
判定方式について説明する。初めに全体構成を説明する
と、補助装置１の電源線及び信号線（図示せず）は、多
機能メータ１５の端子台５３経由或いは直接に多機能メ
ータ１５と接続され、流れセンサ１１の電力は電源電池
５２から給電され、流れセンサ１１の数値情報はインタ
ーフェイス５９を介してマイクロコンピュータ５０で演
算処理される。計量膜と永久磁石からなる流量計測手段
５５の往復動を、リードスイッチ或いはリードリレーか
らなる流量センサ５４を、図７、８、９に述べた方法で
サンプリングすることで、流量パルスとして数え流量メ
モリに積算する。一方で計量膜の往復動はリンク機構に
依り回転運動に変換され、歯車列で調整して数字車を回
し、メータ指針５６に表示される。

【００４３】本発明では、微少漏洩をチェックするタイ
ミングを、従来の様に常時ではなく、マイクロコンピュ
ータ５０のカレンダ・タイマに依り、長い周期で指定
（例えば毎月１日の午前零時に起動）する方式に変更
し、無パルスの監視時間も従来の１時間以上から例えば
２分間以上（定格２．５立米／時のマイコンメータでは
２１リットル／時間に相当）へと大幅に短縮し、２分間
以上流量センサ５４が流量パルスを計数出来ない場合
（流量２１リットル／時以下に相当）流れ判定回路をＯ
Ｎ（流れセンサ１１に通電）し、温度、抵抗、電流など
の物理量から、直線性が良く取扱が容易なもの一つを選
び計測する。当該計測値を上限閾値と比較し、超えた場
合は予め定める直線性が担保される上限を超えない範囲
で、上限閾値メモリを計測値に書換え、流れ判定回路を
ＯＦＦ（流れセンサ１１への通電を切断）し、再び２分
間の無パルス監視へ戻る。超えて居ない場合は予め固定
値に設定する下限閾値（直線性が担保されるギリギリ下
限）と比較し、下回った場合は安全が確認出来たとして
判定回路をＯＦＦして通常の論理判断へ戻る。下限閾値
を超えた場合は漏洩の可能性が高いので、口火登録の有
無を確認し登録されて居る場合は、ガスの膨張・収縮や
水撃現象の影響を考慮し、流れ判定回路をＯＦＦして再
び２分間の無パルス監視に戻り再確認をする。再確認を
数回繰返し同じ結果の場合（フローチャートには省略）
及び口火の登録がされて居ない場合は、３０日連続しな
ければ確定しなかった従来方式に代えて、即座に微少漏
洩有りと判定し、遮断弁５１を閉じてガスを遮断、警告
表示５８を点滅し集中監視システムに在っては自動通報
を行うものである。

【００４４】図４は、本発明によって実現される、新し
い圧力式微少漏洩判定方式の手順を示すフローチャート
であり、前項同様従来の方法と対比しながら説明する。
従来の無パルスの監視時間を１５分以上から２分間以上
へと短縮し、前項で説明した流れ判定回路ＯＮの手順を
実施する。流れが無しと判定されればガス漏れは無い訳
であるから、安全フラグを立てて、流れ判定回路をＯＦ
Ｆして多機能メータの通常の論理判断へ戻れば良い。流
れ有りと判定されれば先に流れ判定回路をＯＦＦしてか
ら圧力上昇の確認手順に移る。先ず圧力測定１で１回目
の静圧測定を行い、指定時間タイマによる間隔を置いた
後、圧力測定２で２回目の静圧測定を行う。２回の測定
値から圧力差を求める。この圧力差が予め定める閾値を
超えていれば安全フラグを掲げて通常の論理判断へ戻れ
ば良い。閾値を超えて圧力が上昇しない場合、３０日連
続しなければ確定しなかった従来方式に代えて、即座に
微少漏洩有りと判定し、遮断弁５１を閉じてガスを遮
断、警告表示５８を点滅し集中監視システムに在っては
自動通報を行うものである。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかな様に、本発明の
微少漏洩検出方式及び装置によれば以下に列挙する効果
が期待できる。

【００４６】ガス使用停止と同時にバネ手段で戻り始め
る逆止弁を、水撃現象により発生する衝撃波が更に強い
圧力で後押して素早く管路を塞ぎ、衝撃波を逆止弁と下
流閉鎖面の間で往復減衰させるので、本発明装置より上
流への衝撃波の伝播を完全に防止出来る。

【００４７】その結果計量膜の揺動が防止されると言う
理由から、該計量膜に連動する磁石の揺動も防がれるの
で、リードスイッチの近接点で停止した場合に特に顕著
だった、偽りの流量パルスを発生させる現象を完全に除
去出来た事に依って、流量メモリの積算値とメータ指針
の齟齬を防止出来る。

【００４８】また同様理由から正・逆転判別の為の手段
が不必要になり、その目的の為の論理判断を省略し、ラ
ッチなどの逆転防止機構を備えたものにあっては、これ
を廃止出来るので、電池消耗やコストを減らす事が可能
となる。

【００４９】更に同様理由から、複数メータが同一の導
管に接続される集合住宅に於いても、お互いに他所のガ
ス使用停止の影響を受ける事が無くなり、流量のメモリ
積算値とメータ指針の齟齬を防止出来る事はもとより、
圧力式微少漏洩警告機能を停止させる必要も無くなる。

【００５０】ガス使用停止時に、逆止弁に連通部を設け
オリフィスの役目を付与する事に依り、従来は計量精度
の不確実さを３０日の長期間で担保する形であった微少
漏洩の論理判断に代えて、微かなガスの流れの流速を高
め、流れセンサの直線性を示す部分を効果的に利用する
事で、流れの有無を正確にしかも迅速に判定出来る様に
なった。

【００５１】その結果、３０日間もの長時間を要してい
たガス漏れに依る微かな流れの存在を、最短で僅か２分
間、しかもより信頼性の高い判定が実現出来る様にな
り、従来は信頼性の問題から積極的にガスを遮断出来ず
警告表示に止めていたガスの微少漏洩を、より積極的に
即座に遮断する事で格段に安全性の向上を実現出来た。

【００５２】またオリフィスが存在するお陰で、逆止弁
閉鎖時に弁上流と下流の静圧に差がある場合、管路内の
圧力が均衡する迄、ガスは連通孔を通って緩やかに移動
するので、静圧の急激な変動は防止されるし、逆止弁が
存在するにも拘らず管路内圧力の均衡は保たれる。

【００５３】その結果、従来は１５分を要していたガス
使用停止の判定が僅か２分以内で可能になった事と併せ
て、導管内の残留ガスの膨張・収縮の様な緩慢な圧力変
動の影響を受けない静圧の計測が実現出来て、３０日間
とか７日間かけていた圧力上昇を監視する論理判断が大
幅に短縮出来る。

【００５４】従来は常時、連続で監視して行っていた微
少漏洩の論理判断を、指定周期・指定時刻に行う様に変
更する事で論理判断を簡略化し、然も電池消費を節減す
るものである。また、従来は無かった流れセンサへの給
電は、本発明の弱点にもなり兼ねないが、省電力型の素
子を使い、流れ判定回路をこまめにＯＮ、ＯＦＦする事
で節電する事が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に依る微少漏洩判定方式の補助装置の断
面図である。

【図２】同装置を多機能メータに取付けた部分の拡大図
である。

【図３】本発明に依る流量式微少漏洩判定方式のフロー
チャートである。

【図４】同じく圧力式微少漏洩判定方式のフローチャー
トである。

【図５】多機能メータの機能の関連を示す構成図であ
る。

【図６】燃料ガス供給システムの典型的な三例の構成を
示す図である。

【図７】多機能メータの正常時の流量パルスのサンプリ
ング状態の説明図。

【図８】同じくバウンシング時の流量パルスのサンプリ
ング状態の説明図。

【図９】同じくノイズ印加時の流量パルスのサンプリン
グ状態の説明図。

【図１０】計量法に定める膜式メータの検定公差及び微
少流量域に於ける計量誤差の増大を示すグラフである。

【符号の説明】

２筐体３弁室６弁座７逆止弁９バネ手段１０連通部１１流れセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｌ 55/00 Ｆ１７Ｄ 5/02 ３Ｊ０７１Ｆ１７Ｄ 5/02 Ｇ０１Ｆ 1/00 ＴＧ０１Ｆ 1/00 Ｆ１６Ｌ 55/00 ＮＨＦターム(参考） 2F030 CB02 CC13 CE12 CE32 CF05 CF11 CF20 3H025 BA22 BB01 3H052 AA02 CB02 EA01 3H058 AA07 BB22 BB28 BB36 CA33 CB02 CD03 DD17 EE05 3H065 AA02 BB14 BB26 CA01 3J071 AA02 BB11 BB14 CC12 EE18 EE24 EE25 EE35 FF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】メータ下流側のガス漏洩を検知するに、少
なくとも論理判断を行う為の演算回路と、流量を計測す
る為の流量センサと、静圧を計測する為の圧力センサを
備えて、流量センサや圧力センサなどの数値情報を基に
論理判断する多機能メータ及び微かな気流の有無を示す
数値情報を計測する流れセンサを備えた補助装置を、併
用して行う微少漏洩判定方式の補助装置に於いて、その
補助装置は、多機能メータの出口或いは出口側の管路
に、気密に嵌合される中空の筐体内に、下端の回転軸を
筐体に回転自在に支承した平板状の逆止弁を有する構成
であって、順方向のガス流では開放状態を維持し、逆方
向のガス流が発生すると逆止弁により管路を閉鎖する事
を特徴とする補助装置。
【請求項２】常時管路を閉鎖する方向へ、逆止弁をバネ
手段で付勢した事を特徴とする請求項１記載の補助装
置。
【請求項３】逆止弁の上端部、弁座に当接する個所に溝
状の凹みで構成する連通部を設け、ガス流が極く微量で
逆止弁が閉じている間は、該連通部がオリフィスの作用
をする事を特徴とする請求項１記載の補助装置。
【請求項４】連通部の弁室側出口直近の筐体壁に、流れ
センサを配設した事を特徴とする請求項１記載の補助装
置。
【請求項５】流れセンサへの給電は、多機能メータに搭
載される演算回路の論理判断の一部として行う流れ判定
回路のＯＮ、ＯＦＦ制御の基で、内蔵する電源電池から
間歇的に行なわれる事を特徴とする請求項１記載の補助
装置。
【請求項６】別体として多機能メータの出口或いは出口
側の管路に嵌合する構成によらず、多機能メータ本体と
一体に構成した事を特徴とする請求項１記載の補助装
置。
【請求項７】バネ手段が髭発条であって、その中心端を
逆止弁の回転軸に固定し、バネ長を変える事でバネ力が
変えられる様に、外端を筐体に調節自在に取付けた事を
特徴とする請求項２記載の補助装置。
【請求項８】メータ下流側のガス漏洩を検知するに、少
なくとも論理判断を行う為の演算回路と、流量を計測す
る為の流量センサと、静圧を計測する為の圧力センサを
備えて、流量センサや圧力センサなどの数値情報を基に
論理判断する多機能メータと、微かな気流の有無を示す
数値情報を計測する流れセンサを備えた補助装置を併用
して行う微少漏洩判定方式に於いて、従来方式では流量
計測不能な極く微量のガス流を、オリフィスの作用を行
う連通部に導いて流速を上げ、それを計測して得られる
数値情報が、所定の上限閾値と下限閾値の間にあれば、
口火使用の登録の有無を確認し、登録無しの場合即座に
微少漏洩有りと判定する事を特徴とする微少漏洩判定方
式。
【請求項９】無パルス時間の監視をするに、常時監視か
ら周期及び時刻を指定して行う方式に変更し、さらに監
視時間も１時間から２分間程度に短縮して行う事を特徴
とする請求項８記載の微少漏洩判定方式。
【請求項１０】ガス使用停止の論理判断をするに、無パ
ルス時間の監視時間を、１５分間から２分間程度に短縮
して行う事を特徴とする請求項８記載の微少漏洩判定方
式。
【請求項１１】微少漏洩有りと判定した場合に、直ちに
遮断弁に依りガスを遮断する論理判断をする事を特徴と
する請求項８記載の微少漏洩判定方式。
【請求項１２】流れセンサを含む補助装置を、別体とし
て多機能メータの出口或いは出口側の管路に嵌合する構
成によらず、多機能メータ本体と一体に構成した事を特
徴とする請求項８記載の微少漏洩検出方式