JP2009092548A - ガス遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス使用上の安全性と利便性を向上させたものである。
【解決手段】流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値、積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部、前記流量値の流量変化特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部、前記流量値、前記積算流量値、流量の積算時間及び前記器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部、前記器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量が所定流量以上か否かの判断を行う総積算流量判定部を有し、前記総積算流量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス使用上の安全と利便性とを向上させたガス遮断装置に関するものである。

ガス器具の使用の際には、ガスの消し忘れやガス漏れなどによる事故を未然に防止するために、ガスのユーザ宅やガス供給路を管理しているガス事業者において、異常時に通報やガス供給路の遮断を行うシステムが普及しつつある。

従来のガス保安装置としては、ガス流量などに基づき、大流量が流れたときにガスの供給を遮断したり、微小流量で長時間ガスが流れたときに遮断したり、流量区分別に所定流量で所定時間ガスが流れたときに遮断するものなどが用いられている。

ガスのユーザの家屋等では、ガス供給路の入口部分にガス流量を計測するガスメータが設置されている。

この種のガスメータとして、従来は所定の流量ごとに流れたガスの量を積算する膜式のガスメータが一般的であったが、最近では、超音波信号を用いて瞬時流量を求め、この瞬時流量を積算することでガスの流量を計測する超音波式のガスメータも提案されている。

また、ガスメータを用いたシステムとして、ユーザで使用されている器具を判別する器具判別システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このように器具を判別することによって、特定された器具の使用状況を把握したり、特定された器具に対して課金したりするなどの機能を実現できる。また、特定された器具に使用時間制限を設定することも可能になる。
特許第３４９００６４号公報

しかしながら、従来のガス遮断装置では、特定の器具に流れる流量が一定であるという特徴を利用して、爆発限界とガスの使用状況調査データを基に器具毎の遮断時間を推定し、爆発限界に達しないようにしたもので、所定時間（継続使用時間）を監視して、所定時間前の警告または所定時間経過後の遮断を行っていた。

ところが、近年では、ガス器具が比例制御等の燃焼制御方式により、必ずしも一定流量でガスが流れるものではなく、常に大きく変動しているため、器具毎の継続使用時間遮断では本来の爆発限界に対する安全確保が困難になってきた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガス器具を連続使用した場合の遮断判定を継続使用時間でなく、総積算流量で判別することで、所定時間前の警告または所定時間経過後の遮断判定をより正確に行い、ガス使用上の安全性と利便性を向上させたものである。

前記従来の過大を解消すべく本発明のガス遮断装置は、ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、前記ガス供給管のガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計
測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値、積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部と、前記流量値の流量変化特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、前記流量値、前記積算流量値、流量の積算時間及び前記器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部と、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部と、前記器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量が所定流量以上か否かの判断を行う総積算流量判定部を備え、前記総積算流量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行うものである。

本発明によれば、ガス器具を連続使用した場合の遮断判定を継続使用時間でなく、総積算流量、或いは総積算熱量で判別することで、警告または遮断判定がより正確に行われることにより、安全性と利便性を向上させることが可能なガス遮断装置を提供できる。

本発明は、ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、前記ガス供給管のガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値、積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部と、前記流量値の流量変化特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、前記流量値、前記積算流量値、流量の積算時間及び前記器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部と、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部と、前記器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量が所定流量以上か否かの判断を行う総積算流量判定部を備え、前記総積算流量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行うものである。

前記総積算流量判定部は、当該器具の総積算流量が第１レベルの所定流量以上か否かを判断し、第１レベルの所定流量以上の場合、前記保安制御部が警告を行い、当該器具の総積算流量が第２レベルの所定流量以上か否かを判断し、第２レベルの所定流量以上の場合、前記保安制御部がガス遮断を行うようにした。

また、ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、前記ガス供給管のガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値、積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部と、前記流量値の流量変化特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、前記流量値、前記積算流量値、流量の積算時間及び前記器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部と、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部と、前記器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量に温度と圧力とに係わる補正を行い、総積算熱量が所定熱量以上か否かの判断を行う総積算熱量判定部を備え、前記総積算熱量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行うようにしたものである。

前記総積算熱量判定部は、当該器具の総積算熱量が第１レベルの所定熱量以上か否かを判断し、第１レベルの所定熱量以上の場合、前記保安制御部が警告を行い、当該器具の総積算熱量が第２レベルの所定熱量以上か否かを判断し、第２レベルの所定熱量以上の場合、前記保安制御部がガス遮断を行うようにした。

いずれにおいても、前記記憶部のデータを表示する表示部を設けた。

これにより、器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れた場合、継続時間で警
告や遮断を行うのではなく、該当器具の総積算流量が所定流量以上ながれた場合、或いは該当器具の総積算熱量が所定熱量に達したときに警告や遮断を行うので、より正確に警告発生やガス遮断を行うことができ、安全性と利便性を向上させることが可能となる。

また、記憶部のデータを表示する表示部を設けたことにより、ガス事業者だけでなく、ガス使用者においても警告又は遮断した結果を確認することで、ガス事業者とガス使用者との警告又は遮断時の理由を双方確認することが可能となる。

以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。なお、実施例によって本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
図１において、ガス遮断装置１０は、ユーザの家屋等に敷設されたガス供給管２０の途中に設けられ、このガス供給管２０の下流側の配管には複数のガス器具として器具Ａ２１、器具Ｂ２２、器具Ｃ２３が接続されている。

このガス遮断装置１０は、屋外または屋内の所定位置に設置される。なお、接続されるガス器具の数は図示例に限るものではなく、任意である。

また、ユーザ宅としては、一般住宅の家屋だけでなく、共同住宅、店舗、工場、その他の各種施設を含むものとする。

ガス遮断装置１０は、超音波流量計１１、流量演算部１２、器具判別部１３、総積算流量判定部１４、制御部１５、記憶部１６、表示部１７、感震器１８、遮断弁１９を有して構成される。

超音波流量計１１は、ガス供給管２０の経路中に接続され、後述するように、超音波信号を用いてガス供給管２０内のガス流により生じる伝搬時間差を求め、ガスの瞬時流量を検出するものである。

流量演算部１２は、検出された瞬時流量を基に、瞬時流量の平均などによって流量値を算出したり、瞬時流量を積算して積算流量値を算出したり、器具判別のための流量差分値を算出するなど、流量に関する各種演算を行うものである。ここで、超音波流量計１１が流量計測部の機能を実現する。

器具判別部１３は、前記算出された流量差分値に基づき、記憶された器具別の判定値によって流量変化量や変化時間等のガス流量の流量変化特性を判定し、ガス供給管２０をガスが流れているときに使用されているガス器具の判別を行うものである。

総積算流量判定部１４は、前記器具判別部１３で判別された器具の総積算流量を算出し、所定流量値との大小比較するもので、大小比較した結果を制御部１５に出力するものである。

制御部１５は、保安処理部の機能を有しており、ガス遮断装置各部の動作制御の他、総積算流量判定部１４からの出力により、警告やガスの遮断などの保安処理を行うものである。

記憶部１６は、器具判別に用いる判定値等の器具判別情報、漏れ判定等に用いる流量特性情報、超音波流量計１１により計測された瞬時流量値情報、流量演算部１２により算出
されたガス流量値情報や積算流量値情報、並びに流量差分値情報などの流量情報、及び、使用器具や使用状況の履歴情報など、ガス遮断装置１０にて用いる各種情報を記憶するものである。

ここで、制御部１５、流量演算部１２、器具判別部１３、総積算流量判定部１４は、マイクロコンピュータ（マイコン）等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成され、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能が実現される。

また、記憶部１６は、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリにより構成される。

表示部１７は、ＬＥＤ、液晶ディスプレイ等により構成され、ガス流量やガス器具の動作状態、警告などを表示するものである。

感震器１８は、地震などの振動を検出して検出信号を制御部１５に出力するものである。遮断弁１９は、ガス供給管２０の経路中に接続され、制御部１５からの指示に基づいてガス供給管２０を閉塞してガスの供給を遮断するものである。

上記の超音波流量計１１及び流量演算部１２の動作について図２を参照しつつ説明する。

超音波流量計１１は、ガス供給管２０に連通する矩形断面を持つ計測流路３２を有し、この計測流路３２の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波送受信器３３、３４が配置されている。

これらの超音波送受信器３３、３４は、超音波伝播経路が計測流路３２を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行う。

このとき、超音波送受信器３３、３４間の距離、すなわち測定距離をＬ、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波送受信器３３、３４の上流から下流への超音波伝播時間をｔ１、下流から上流への超音波伝播時間をｔ２、音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式により求められる。

Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ(（１／ｔ１）−（１／ｔ２）) …（１）
この流速Ｖと計測流路３２の断面積とからガス流の瞬時流量を算出する。

瞬時流量の計測の時間間隔は、超音波の送受信が可能な範囲で設定できる。ガス器具により起動や制御により変化する時間が器具ごとに異なるため、計測時間間隔を小さくすることは器具判別を瞬時に行う点では有利となるが、計測時間間隔を短くすると電池の消耗が大きくなる。

また、計測時間間隔が従来のガスメータで使用している膜式方式と同等の２桁オーダーの秒数間隔になると、流量変化の差分を見て判断することが困難になる。

そこで、本実施例では、２秒間隔の周期的な瞬時流量の計測を行い、その差分値をとってガス器具の起動を判別する。

なお、計測時間間隔は更に短くすることも可能である。例えば、ガス器具起動後は計測精度を上げるために計測時間間隔を短くするなどの制御を行ってもよい。

次に、器具判別部１３の動作について詳しく説明する。

図３において、実線は超音波流量計１１により測定されたガスの瞬時流量値、破線はそのときの微分値、すなわち、所定の計測時間間隔毎の差分値をそれぞれ示している。

差分値は、ガス器具の起動時にはプラス側にピークを持って表現され、停止時にはマイナス側にピークをもって表現される。ここで、差分値の変化がある所定の値（変化判定値）以上の場合、ガス流量に変化があったとして器具の判別や状態の変化を判断する。

図４に示すように、ガスの瞬時流量値の差分値に基づき、例えば３つの器具（Ａ、Ｂ、Ｃ）を同時に使用した場合であっても、個々のガス器具の起動や停止、並びに出力調整時のガス流量の変化を検出できる。

ガス器具毎に起動時や終了時、並びに出力調整時のガス流量調整における制御の形態が異なり、ガス流量の流量変化特性が異なっている。したがって、ガス流量やその流量変化特性を判定することによって、ガス器具の種類を判別することが可能である。

例えば、ガスコンロ、ガス燃焼熱を熱源とするファンヒータ、ガス湯沸かし器などの器具が判別できることとなる。

なお、ガスコンロは調理用、ファンヒータは温風暖房用というように単機能であるが、ガス湯沸かし器は給湯用と床暖房用の二つの機能を有する。

床暖房は床裏側に熱媒体流路を形成したもので、ここを流動する熱媒体をガス湯沸かし器で沸かした湯で加熱するようにしたものである。

そして、給湯用と床暖房用とでは、起動または制御パターンが異なり、当然のことながら差分値の変化量や変化時間にも違いがある。

そこで、所定値以上の差分値の連続発生回数や連続発生時間などにより、ガス器具がガス湯沸かし器である場合には、給湯用か床暖房用かまでも判定可能である。

なお、差分値は起動または制御開始時だけではなく、停止または制御終了時のマイナス差分を用いてもよい。

警告を行う場合は、制御部１５から表示部１７に警告指示信号を送出し、この警告指示信号に応じて、表示部１７においてＬＥＤ点灯や液晶ディスプレイへの文字や絵の表示などを行って異常を報知する。

また、音などを用いて警告してもよい。遮断を行う場合は、制御部１５から遮断弁１９に遮断指示信号を送出し、この遮断指示信号に応じて、遮断弁１９を駆動してガス供給管２０を閉じ、ガスの供給を遮断する。

前記総積算流量とは、例えば、特定のガス器具の使用期間におけるトータルの積算流量でもよいし、使用条件変化毎にそれまでの積算流量をリセットし、変化がないときのトータル積算流量でもよい。

上述したように、本実施例によれば、ガス流量を計測する流量計測部と、ガス供給管に設けられたガス通路を遮断する遮断弁と、流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に
基づき、流量値及び積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部と、流量値の流量変化特性からガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、流量値、積算流量値、流量の積算時間及び器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部と、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部と、器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ器具流量積算部で積算した該当器具の総積算流量が所定流量以上の場合に、保安制御部がガス遮断の判断および警報の判断を行う。これにより、器具判別した当該器具の流量変動などに影響を受けることなく、ガス遮断または警告を精度良く行うことができる。

（実施例２）
前記実施例１では総積算流量判定部で総積算流量を判定するようにしたが、前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量に温度と圧力とに係わる補正を行い、総積算熱量が所定熱量以上か否かの判断を行う総積算熱量判定部に置き換え、前記総積算熱量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行うものも考えられるものである。

この実施例２では温度、圧力変化に対応でき、その分、精度の高いガス遮断を行うことができるものである。

本発明は、ガス器具を連続使用した場合の遮断判定を継続使用時間でなく、総積算流量、或いは総積算熱量で判別することで、警告または遮断判定がより正確に行われることにより、安全性と利便性を向上させることが可能となる効果を有し、家屋等に設置されるガス流量を計測するガスメータを用いてガス供給路の漏れを検出するガス遮断装置ならびにガスを供給する供給システム等に有用である。

本発明の実施例１を示すガス遮断装置のすブロック図 同超音波流量計の概略構成を示す構成図 同ガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す特性図 同複数のガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す特性図

符号の説明

１０ ガス遮断装置
１１ 超音波流量計
１２ 流量演算部
１３ 器具判別部
１４ 総積算量判定部
１５ 制御部（保安処理部）
１６ 記憶部（流量特性情報）
１７ 表示部
１８ 感震器
１９ 遮断弁
２０ ガス供給管
２１、２２、２３ 器具

Claims (5)

1. ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、前記ガス供給管のガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値、積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部と、前記流量値の流量変化特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、前記流量値、前記積算流量値、流量の積算時間及び前記器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部と、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部と、前記器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量が所定流量以上か否かの判断を行う総積算流量判定部を備え、前記総積算流量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行うガス遮断装置。
2. 前記総積算流量判定部は、当該器具の総積算流量が第１レベルの所定流量以上か否かを判断し、第１レベルの所定流量以上の場合、前記保安制御部が警告を行い、当該器具の総積算流量が第２レベルの所定流量以上か否かを判断し、第２レベルの所定流量以上の場合、前記保安制御部がガス遮断を行う請求項１に記載のガス遮断装置。
3. ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、前記ガス供給管のガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、流量値、積算流量値及びガスの使用時間を算出する流量演算部と、前記流量値の流量変化特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、前記流量値、前記積算流量値、流量の積算時間及び前記器具判定部で判別された器具を記憶する記憶部と、ガス遮断の判断、警報の判断、通信の制御を行う保安制御部と、前記器具判定部で判別された器具の流量が継続して流れ、かつ前記流量演算部で積算した当該器具の総積算流量に温度と圧力とに係わる補正を行い、総積算熱量が所定熱量以上か否かの判断を行う総積算熱量判定部を備え、前記総積算熱量判定部の判定結果に応じて前記保安制御部がガス遮断の判断または警報の判断を行うガス遮断装置。
4. 前記総積算熱量判定部は、当該器具の総積算熱量が第１レベルの所定熱量以上か否かを判断し、第１レベルの所定熱量以上の場合、前記保安制御部が警告を行い、当該器具の総積算熱量が第２レベルの所定熱量以上か否かを判断し、第２レベルの所定熱量以上の場合、前記保安制御部がガス遮断を行う請求項３に記載のガス遮断装置。
5. 前記記憶部のデータを表示する表示部を有した請求項１または３記載のガス遮断装置。