JP2018096820A - ガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】可燃性ガスの新たな供給態様を実現する。【解決手段】ガスメータ１２０は、可燃性ガスの流量を検出する流量センサ１７０と、可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁１５０と、遮断弁１５０の開度を制御する遮断制御部１９２と、を備え、遮断弁１５０は、全開および全閉以外の開度である中途開度を有し、遮断制御部１９２は、所定の作動条件を満たすと、遮断弁１５０の開度が中途開度となるように制御する。こうして、需要者によるガス機器の最低限の使用を可能とする。【選択図】図２

Description

本発明は、可燃性ガスの流量を検出するとともに、可燃性ガスの供給を遮断可能なガスメータに関する。

供給事業者は、配管を通じて需要者施設に可燃性ガスを送出する。そして、需要者施設では、ガスメータを通じて使用した可燃性ガスの流量が検出される。需要者は、使用した流量に応じた料金を供給事業者に支払うこととなる。

しかし、可燃性ガスを使用したにも拘わらず、対価となる料金を支払わなかったり、料金を滞納する需要者も存在する。そこで、可燃性ガスの料金の未払い状況に応じ、検針時に可燃性ガスの停止予告や停止指示を迅速に行う技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特許第５７３９８４６号公報

可燃性ガスの使用に基づく料金未払いが生じた場合、上述した技術を用いることで、可燃性ガスの供給を完全に遮断し、需要者の可燃性ガスの更なる使用を制限することが可能となる。しかし、料金未払いの理由如何に拘わらず、また、需要者の使用状況如何に拘わらず、一律に可燃性ガスの供給を完全に遮断してしまうと、需要者施設のガス機器が一度に使用不能になってしまい不都合が生じ得る。

本発明は、このような課題に鑑み、可燃性ガスの新たな供給態様を実現可能なガスメータを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のガスメータは、可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁と、遮断弁の開度を制御する遮断制御部と、を備え、遮断弁は、全開および全閉以外の開度である中途開度を有し、遮断制御部は、所定の作動条件を満たすと、遮断弁の開度が中途開度となるように制御する。

遮断制御部は、遮断弁の開度を変化させ、遮断弁の開度の変化に応じて任意のパラメータが変化するか否かを判定する変化判定部をさらに備えてもよい。

遮断制御部は、流量センサが検出した可燃性ガスの流量が所定の目標流量となるように、遮断弁の開度を制御してもよい。

本発明によれば、可燃性ガスの新たな供給態様を実現することが可能となる。

ガス供給システムの概略的な構成を示した図である。 ガスメータの概略的な構成を示した機能ブロック図である。 遮断弁の概略的な構成を示した断面図である。 遮断制御部の処理の一例を示したフローチャートである。 遮断制御部の処理の一例を示したフローチャートである。 遮断制御部および変化判定部の処理の一例を示したフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（ガス供給システム１００）
図１は、ガス供給システム１００の概略的な構成を示した図である。ガス供給システム１００では、図中矢印で示すように、可燃性ガスの供給事業者から上流側配管１１０を通じて可燃性ガスが供給され、ガスメータ１２０で可燃性ガスの流量を検出し、ガスメータ１２０の下流側に接続された下流側配管１３０を通じて需要者施設１０におけるガス機器１４０に可燃性ガスが送出される。以下、ガスメータ１２０の構成を詳述する。

（ガスメータ１２０）
図２は、ガスメータ１２０の概略的な構成を示した機能ブロック図である。ガスメータ１２０は、遮断弁１５０と、圧力センサ１６０と、流量センサ１７０と、表示部１８０と、演算部１９０とを含んで構成される。

遮断弁１５０は、弁の開度を制御し、ガス流路１２を流れる可燃性ガスの流量を制御する。

図３は、遮断弁１５０の概略的な構成を示した断面図である。遮断弁１５０は、モータ１５２と、弁体１５４とで構成される。モータ１５２は、例えば、ステッピングモータで構成され、開弁または閉弁の遮断信号に基づいて正転または反転する。具体的に、ステータ１５２ａのコイルに電流が流れると、マグネットで構成されたロータ１５２ｂが回転し、ロータ１５２ｂと一体的に形成された駆動軸１５２ｃも回転する。駆動軸１５２ｃの一端にはネジ溝が形成され、弁体１５４のナット部１５４ａと嵌合してリードスクリューとして機能する。

かかるモータ１５２に電流を流すことで駆動軸１５２ｃが回転し、その回転がリードスクリューを通じて、弁体１５４の軸方向の直線移動に変換される。具体的に、図３（ａ）のように、モータ１５２を正転させると、弁体１５４が対向面１５６から離隔し、可燃性ガスが、白抜き矢印で示したように弁体１５４と対向面１５６との間を通過する。また、図３（ｂ）のように、モータ１５２を反転させると、弁体１５４が対向面１５６に当接し、可燃性ガスの流通が遮断される。なお、モータ１５２の代わりにソレノイドを用い、弁体１５４を軸方向に移動させてもよい。

また、遮断弁１５０には、弁体１５４を対向面１５６側に付勢する弾性部材１５４ｂが設けられており、リードスクリューのガタ（バックラッシュ）を吸収するとともに、弁体１５４と対向面１５６とのシールド性能を向上させる。

このように、遮断弁１５０は、弁体１５４の位置に応じて、開度を全開および全閉に切り換えることができる。さらに、本実施形態では、モータ１５２の回転を途中で止めることで、開度として、全開および全閉以外の中途開度を実現する。かかる中途開度については後程詳述する。

図２に戻って、圧力センサ１６０は、遮断弁１５０より下流に設けられ、可燃性ガスの圧力を検出する。

流量センサ１７０は、超音波振動子１７２、超音波振動子１７４、伝播速度導出部１７６で構成される。超音波振動子１７２、１７４は、遮断弁１５０の下流かつ圧力センサ１６０の上流における、ガス流路１２の上流側側面と下流側側面の予め定められた位置に配置され、例えば２０ｋＨｚ以上の音波である超音波の送信部および受信部として機能する。伝播速度導出部１７６は、可燃性ガスを介して超音波振動子１７２、１７４間を伝播する超音波の伝播時間を検出し、伝播時間に基づいて可燃性ガスの流量を導出する。

表示部１８０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等で構成され、可燃性ガスの供給量（使用量）の積算値や、可燃性ガスの漏洩等の異常を報知するために用いられる。

演算部１９０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＰＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、ガスメータ１２０全体を管理および制御する。また、演算部１９０は、プログラムと協働して、遮断制御部１９２、変化判定部１９４として機能する。

遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度を制御する。例えば、圧力センサ１６０および流量センサ１７０のいずれか一方または双方の検出結果に基づいて、例えば、圧力センサ１６０が可燃性ガスの圧力の異常値を検出したり、流量センサ１７０が所定の期間、可燃性ガスが所定流量以上連続して流れていることを検出したりすると、遮断弁１５０に遮断信号を出力する。そして、遮断弁１５０は、全閉の遮断信号に応じて、開度を、全開から全閉に切り換え、可燃性ガスを遮断する。

また、遮断制御部１９２は、所定の作動条件を満たすと、遮断弁１５０の開度が中途開度となるように（中途開度を維持するように）制御する。ここで、中途開度は、全開と全閉の間の開度であって、全開や全閉以外の任意の開度であり、複数の段階を有してもよく、また、分解能を高めて、線形（無段階）に変化してもよい。

このような中途開度を実現すべく、遮断制御部１９２は、ＰＲＯＭにテーブルを有する。テーブルでは、可燃性ガスの流量（または開度）と遮断弁１５０に流す通電時間（電流値）とが対応付けられている。遮断制御部１９２は、テーブルを参照し、可燃性ガスの所望する流量に対応付けられた通電時間を抽出し、遮断信号として遮断弁１５０に送信する。こうして、遮断弁１５０は、所望する流量で可燃性ガスを制限しつつ通過させる中途開度を実現することができる。

また、遮断制御部１９２は、流量センサ１７０を用いた閉ループ（フィードバック）制御により開度を制御してもよい。例えば、遮断制御部１９２は、流量センサ１７０が検出した可燃性ガスの流量を所定の目標流量から減算し、その減算した値に基づいて遮断弁１５０に流す電流の通電時間を導出する。こうして、流量センサ１７０が検出した可燃性ガスの流量が所定の目標流量となるように、遮断弁１５０の開度を制御することが可能となる。

変化判定部１９４は、遮断制御部１９２によって遮断弁１５０の開度が変化した場合に、その遮断弁１５０の開度の変化に応じて任意のパラメータが変化するか否かを判定する。かかる変化判定部１９４により、当該ガスメータ１２０を様々な利用形態（アプリケーション）に柔軟に対応させることが可能となる。以下、このような遮断制御部１９２や変化判定部１９４による利用形態のバリエーションを説明する。

（未払い対応）
需要者によっては、可燃性ガスを使用したにも拘わらず、対価となる料金を支払わなかったり、料金を滞納する場合がある。このように、可燃性ガスの使用に基づく料金未払いが生じた場合、可燃性ガスの供給を完全に遮断して、需要者の可燃性ガスの更なる使用を制限することが考えられる。しかし、料金未払いの理由如何に拘わらず、また、需要者の使用状況にも拘わらず、一律に可燃性ガスの供給を完全に遮断してしまうと、需要者施設１０のガス機器１４０が一度に使用不能になってしまい、急を要するときにガス機器１４０を使用できない等の不都合が生じ得る。そこで、遮断弁１５０の開度を中途開度とすることで、可燃性ガスの新たな供給態様を実現する。

図４は、遮断制御部１９２の処理の一例を示したフローチャートである。まず、遮断制御部１９２は、需要者によって料金の未払い（作動条件）が発生したか否か判定する（Ｓ１０）。その結果、料金の未払いが発生していなければ（Ｓ１０におけるＮＯ）、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度が全開となるように制御して（Ｓ１１）、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。

また、料金の未払いが発生していれば（Ｓ１０におけるＹＥＳ）、遮断制御部１９２は、料金の未払いが発生してから所定時間（例えば、１ヶ月）経過したか否か判定する（Ｓ１２）。その結果、所定時間が経過していなければ（Ｓ１２におけるＮＯ）、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度が中途開度となるように制御して（Ｓ１３）、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。このように、可燃性ガスの供給を完全に遮断しないことで、需要者による、ガス機器１４０の最低限の使用を可能としつつ、可燃性ガスの使用が制限されることで需要者にペナルティを科すことができる。

また、料金の未払いが発生してから所定時間が経過すると（Ｓ１２におけるＹＥＳ）、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度が全閉となるように制御して（Ｓ１４）、ステップＳ１０からの処理を繰り返す。こうして、可燃性ガスの流量が制限されているにも拘わらず料金の未払いを継続する需要者に対し、可燃性ガスの最低限の使用が可能となる所定時間の猶予を与えつつ、可燃性ガスの供給を完全に遮断することが可能となる。

（料金プラン）
また、可燃性ガスの料金に関する新たなプランを構築することもできる。例えば、供給事業者は、需要者との間で、所定期間（時間、日、月、年）、および、その所定期間に使用可能な総量（契約量）を決定する。

図５は、遮断制御部１９２の処理の一例を示したフローチャートである。まず、遮断制御部１９２は、流量センサ１７０で検出された可燃性ガスの総量が契約量を超えているか否か（作動条件を満たしているか否か）判定する（Ｓ２０）。その結果、契約量を超えていなければ（Ｓ２０におけるＮＯ）、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度が全開となるように制御して（Ｓ２１）、ステップＳ２０からの処理を繰り返す。

また、契約量を超えていれば（Ｓ２０におけるＹＥＳ）、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度が中途開度となるように制御して（Ｓ２２）、ステップＳ２０からの処理を繰り返す。

かかる構成により、需要者は、契約量までは可燃性ガスを最大限使用することができ、また、契約量を超えると、可燃性ガスの使用が制限されるというペナルティが科されるとともに、契約量を超えたことを把握することができる。

また、他の料金プランとして、基本料金を低く設定する代わりに、最初から遮断弁１５０の開度が中途開度となるように制御される設定を設けてもよい。かかる構成により、流量を要する給湯器は使用しないが（電気で給湯するが）、流量を余り要さないガスコンロ等のみを使用したい需要者に、割安な料金プランを提供することが可能となる。

（簡易ガバナ）
ガス供給システム１００における例えばガス機器１４０には、可燃性ガスの流量（消費量）の増減にあわせて可燃性ガスの圧力を自動的にコントロールするガバナ（整圧器）が設けられているものがある。しかし、かかるガバナが設けられていなくとも、ガバナを遮断制御部１９２で代用することができる。

具体的に、遮断制御部１９２は、圧力センサ１６０を用いた閉ループ（フィードバック）制御により開度を制御する。例えば、遮断制御部１９２は、作動条件に基づいて、すなわち、圧力センサ１６０が検出した可燃性ガスの圧力を所定の目標圧力から減算し、その減算した値に基づいて遮断弁１５０に流す電流の通電時間を導出する。こうして、圧力センサ１６０が検出した可燃性ガスの圧力が所定の目標圧力となるように、遮断弁１５０の開度を制御することが可能となる。

（圧力調整）
また、導管網による圧力調整を、遮断制御部１９２によって遮断弁１５０の開度を中途開度に制御することで代用することもできる。従来、導管網に対し、別途の圧力調整器を用いて圧力調整をしていたが、個々のガスメータ１２０において中途開度により可燃性ガスの圧力を調整することができるので、別途、圧力調整器を準備しないで済み、コストを削減することが可能となる。

（異常検出）
また、遮断制御部１９２と変化判定部１９４とを併用して、ガスメータ１２０の異常を検出することもできる。

図６は、遮断制御部１９２および変化判定部１９４の処理の一例を示したフローチャートである。まず、遮断制御部１９２は、作動条件となる所定の契機に、遮断弁１５０の開度を変化させる（Ｓ３０）。次に、変化判定部１９４は、任意のパラメータ、例えば、流量センサ１７０で検出された流量が、遮断弁１５０の開度の変化に応じて（追従して）変化したか否か判定する（Ｓ３１）。

その結果、遮断弁１５０の開度の変化に応じて流量も変化していれば（Ｓ３１におけるＹＥＳ）、変化判定部１９４は、遮断弁１５０、流量センサ１７０、および、その周辺の回路が正常に駆動していると判定し（Ｓ３２）、ステップＳ３０からの処理を繰り返す。また、遮断弁１５０の開度が変化しているにも拘わらず、流量が追従して変化していなければ（Ｓ３１におけるＮＯ）、変化判定部１９４は、遮断弁１５０、流量センサ１７０、または、その周辺の回路のいずれかが異常であると判定し（Ｓ３３）、ステップＳ３０からの処理を繰り返す。

かかる構成により、遮断弁１５０、流量センサ１７０等が正常に動作していることをガスメータ１２０自体で診断することが可能となる。

また、ガス供給システム１００における例えばガス機器１４０にガバナが設けられている場合、可燃性ガスの供給圧力が変化したとしてもガバナにより圧力が調整されるため、可燃性ガスの流量は変化しない。しかし、ガバナが正常に機能していない場合、可燃性ガスの供給圧力の変化に応じて可燃性ガスの流量も変化する。

そこで、作動条件となる所定の判定タイミングで、遮断制御部１９２に遮断弁１５０の開度を変化させ、変化判定部１９４が、流量センサ１７０で検出された流量が、遮断弁１５０の開度の変化に応じて変化したか否か判定することで、ガバナが正常に機能しているか否かも判定することが可能となる。

（異常対応）
また、ガスメータ１２０において異常が検出された場合に、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度を全閉とせず、中途開度とすることもできる。

例えば、流量センサ１７０が定格を超える流量を検出すると（作動条件を満たすと）、遮断制御部１９２は、遮断弁１５０の開度を中途開度とする。かかる構成により、流量を制限して保安を確保しつつ、需要者による、可燃性ガスの最低限の使用が可能となる。

また、震災等の災害時に導管が損傷を受けた（作動条件を満たした）場合に、可燃性ガスを供給すべき優先度が低い一部の需要者施設１０について中途開度により流量を制限し、可燃性ガスを供給すべき優先度が高い、例えば、病院や重要施設に十分な可燃性ガスを供給するとしてもよい。かかる構成により、需要者における可燃性ガスの最低限の使用量を確保しつつ、可燃性ガスを供給すべき優先度が高い施設への可燃性ガスの供給量を確保することが可能となる。

同様に、震災等の災害時に導管が損傷を受け、供給事業者が可燃性ガスを十分に供給できない状況となった（作動条件を満たした）場合に、需要者施設１０の遮断弁１５０の開度を中途開度としてもよい。かかる構成により、例えば、給湯器の稼働は制限されるが、需要者は、ガスコンロで湯を沸かしたり、また、最低限の調理が可能になる。こうして、衛生面や栄養面の確保を図ることができる。

また、震災等の災害後、導管の工事後、または、導管網の解析後といった導管の復旧により、遮断制御部１９２が、遮断弁１５０を全閉から全開に切り換える（作動条件を満たした）場合においても、その間の中途開度を経由させることで、安全を確保しつつ、可燃性ガスの供給を段階的に再開することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態においては、中途開度として全開または全閉以外の１段階の開度を示したが、かかる場合に限らず、複数段階設けてもよく、また、その複数段階を順次段階的に変化させてもよい。

また、上述した実施形態においては、遮断制御部１９２や変化判定部１９４として、演算部１９０がプログラムと協働して機能するものとしたが、必ずしも、ガスメータ１２０内に設けられるとは限らず、外部装置に設け、ガスメータ１２０と通信することで本実施形態の動作を実現するとしてもよい。

なお、本明細書の遮断制御部１９２や変化判定部１９４による処理における各工程は、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、可燃性ガスの流量を検出するとともに、可燃性ガスの供給を遮断可能なガスメータに利用することができる。

１２０ ガスメータ
１５０ 遮断弁
１７０ 流量センサ
１９２ 遮断制御部
１９４ 変化判定部

Claims (3)

1. 可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、
   前記可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁と、
   前記遮断弁の開度を制御する遮断制御部と、
   を備え、
   前記遮断弁は、全開および全閉以外の開度である中途開度を有し、
   前記遮断制御部は、所定の作動条件を満たすと、前記遮断弁の開度が前記中途開度となるように制御するガスメータ。
2. 前記遮断制御部は、前記遮断弁の開度を変化させ、
   前記遮断弁の開度の変化に応じて任意のパラメータが変化するか否かを判定する変化判定部をさらに備える請求項１に記載のガスメータ。
3. 前記遮断制御部は、前記流量センサが検出した前記可燃性ガスの流量が所定の目標流量となるように、前記遮断弁の開度を制御する請求項１または２に記載のガスメータ。

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