JP2019178916A - ガス保安装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脈動の有無を正確に判定し、流量計測結果を補正することによって、ガス使用環境の安全性を向上させる。【解決手段】ガスが流れる流路２と、流路２を流れるガスの流量を測定するための超音波センサ１と、超音波センサ１の計測値から流量測定データを算出する流量演算手段１５と、ガスの微小漏れを検知する漏洩検知手段１４と、流量演算手段１５で算出された流量測定データの変動が所定の値以上の場合に脈動が発生していると認識する脈動認識手段５と、脈動認識手段５で脈動が発生していると判断された場合、流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段６と、を備え、漏洩検知手段１４は、脈動認識手段５で脈動が発生していると判断された場合、脈動時流量補正手段６で補正された流量測定データで漏洩の有無を判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス流量を計測し、異常流量が計測された場合にはガス通路を遮断し、ガス使用上の安全性を確保するガス保安装置に関するものである。

近年、ガスの使用量を測定するガスメータに、多量の流量が計測された場合や、通常ではありえないほどの長時間使用があった場合に、異常と判定してガス通路を遮断し、安全性を確保する保安装置が内蔵されたものが普及している。

また、ガスの流量が微少であるが、この状態がある一定期間にわたり続くと、微少漏洩が発生しているとしてセンターに通報する機能を備えているものもある。

そして、この種のガス保安装置の流量測定方式では、所定の時間内にメータを通過した体積より流量を測定する膜式メータと、所定の時間間隔で超音波センサを動作させて瞬時流量を測定する超音波メータがある。

しかしながら、所定の時間間隔でガスの流れを計測する超音波メータでは、下流側に例えばガスヒートポンプ（ＧＨＰ）式等のガス冷暖房器が設置されていた場合の運転開始後に生ずるガス圧力の脈動に対して、流量計測結果が変動するという課題があった。この現象に対して、従来の超音波メータでは脈動の影響を緩和するために、脈動の周波数の整数倍の連続した期間を流量測定期間とする対策を採用しているものがあった。また、流量の変動を検知した場合に、ガスの漏れを検知する機能を停止し、誤検知を防止するガス保安装置もある。

以下、図７に沿って、従来のガス保安装置について説明する。

従来のガス保安装置は流路２に流れるガスの流量を一対の超音波センサ１と超音波センサ駆動回路３で計測する。超音波センサ駆動回路３で計測した流量測定データを用いて、ガスの使用量を制御回路４で積算する。通常、積算結果を表示する機能を備えているのが一般的である。そして、制御回路４でガスの使用パターンが異常であると判断した場合は、遮断弁駆動回路７に遮断指示信号を送り、遮断弁８を閉じてガスを止める機能を備えている。また、流量測定結果が０（Ｌ／ｈ）以外の値となる状態が所定の期間以上連続した場合に、ガス漏れであると判断する漏洩検知手段１４を備えており、漏洩と判断した場合には、漏洩警告手段１３で表示する。さらにガス設置状況による脈動の発生を考慮し、脈動認識手段５で脈動と認識した場合に、漏洩警告停止手段１２によって、漏洩と誤警告することを防止する機能も備えている（例えば、特許文献１参照）。また、この種のガス保安装置では、図８のように脈動の周期の整数倍の期間を流量測定期間Ｔａとして脈動の影響を緩和している（例えば、特許文献２参照）。ここで、図中のＴは超音波センサ駆動回路から流量測定データを出力する測定間隔を表している。

特開２００１−２４１９８５号公報 特開２００３−３１５１３２号公報

しかしながら、従来の超音波メータでは、脈動による正方向と逆方向の流量の変動が対称であることと、脈動の周波数が所定の値であることを前提に流量測定期間の仕様が決められており、流量計測部の構造や市場の環境変化によって、流量計測結果のばらつきが想定外に大きく、ガス漏れを検知する漏洩検知機能が正常に動作しない状態が多くなるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、脈動の影響が大きくても正常に漏洩検知機能を動作させることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のガス保安装置は、ガスが流れる流路と、前記流路を流れるガスの流量を測定するための超音波センサと、前記超音波センサの計測値から流量測定データを算出する流量演算手段と、ガスの微小漏れを検知する漏洩検知手段と、前記流量演算手段で算出された流量測定データの変動が所定の値以上の場合に脈動が発生していると認識する脈動認識手段と、前記脈動認識手段で脈動が発生していると判断された場合、流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段と、を備え、前記漏洩検知手段は、前記脈動認識手段で脈動が発生していると判断された場合、脈動時流量補正手段で補正された流量測定データで漏洩の有無を判定するものである。

これによって、メータの構成や設置条件の違いによって、脈動の影響が大きくなっても漏洩検知が確実に判定できるようになる。

本発明のガス保安装置は、従来必要だった流量計測部の入口と出口に設けられていたバッファや計測部の形状を対称形にする必要がなくなるため、よりフレキシブルなメータ構成にでき、ガス保安装置のコストダウン等が可能になるだけでなく、より確実な漏洩検知も可能となるため、ガス使用環境の安全性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１におけるガス保安装置の構成図 脈動時の流量測定結果の変動例１を示す図 脈動時の流量測定結果の変動例２を示す図 本発明の実施の形態２における脈動認識手段の流量測定期間のタイミング図 本発明の実施の形態３におけるガス保安装置の構成図 本発明の実施の形態３における計測モード最適化手段による流量測定期間の タイミングイメージ図 従来例のガス保安装置の構成図 従来例の流量測定期間のタイミング図

第１の発明は、ガスが流れる流路と、前記流路を流れるガスの流量を測定するための超音波センサと、前記超音波センサの計測値から流量測定データを算出する流量演算手段と、ガスの微小漏れを検知する漏洩検知手段と、前記流量演算手段で算出された流量測定データの変動が所定の値以上の場合に脈動が発生していると認識する脈動認識手段と、前記脈動認識手段で脈動が発生していると判断された場合、流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段と、を備え、前記漏洩検知手段は、前記脈動認識手段で脈動が発生していると判断された場合、脈動時流量補正手段で補正された流量測定データで漏洩の有無を判定することによって、メータの構造や設置状況によって、従来の計測モードでは脈動の影響が抑えられない状況になっても、ガス漏れを正しく判定できる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記脈動認識手段は、前記超音波センサによる計測は所定のガス機器未使用と想定される期間に、前記流量測定データの所定の個数の平均が０（Ｌ／ｈ）以外の所定の範囲の値だった場合は、流量測定期間を短くすることによって、メータの構造や設置状況によって、脈動の影響で超音波センサの流量測定データが変動せずにシフトするような状況になっても、脈動であると認識し、前記脈動認識手段からの信号により前記超音波センサからの流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段を備えることによって、メータの構造や設置状況によって、従来の計測モードでは脈動の影響が抑えられない状況になっても、ガス漏れを正しく判定できる。

第３の発明は、特に第１の発明において、前記脈動認識手段によって、脈動と判定したときに、流量測定期間を変更し、前記超音波センサの所定の回数の流量測定データの平均が最も０（Ｌ／ｈ）に近づく流量測定期間を通常の計測モードとして再設定する計測モード最適化手段を備えることによって、設置の状況によって、脈動の影響を受けやすい状態になっていても、設置場所に合わせた計測モードに自動で変更できるため、ガス漏れをより正しく判定できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるガス保安装置の構成図を示すものである。

図１に示すように、本実施の形態のガス保安装置は、ガスを流すための流路２と、この流路２を流れるガスの流量を測定するための一対の超音波センサ１と、超音波センサ１を駆動する超音波センサ駆動回路３と、超音波センサ駆動回路３を制御する制御回路４とから構成される。

制御回路４は、超音波センサ１間の超音波の伝搬時間からガスの流量を求める流量演算手段１５と、流量演算手段１５で算出された流量測定データの変動が所定の値以上の場合に脈動が発生していると認識する脈動認識手段５と、脈動認識手段５が脈動有と認識した場合に流量演算手段１５で算出された流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段６と、脈動時流量補正手段６で補正された流量測定データで漏洩の有無を検知する漏洩検知手段１４とを備えている。

また、流量演算手段１５は、超音波センサ駆動回路３を制御し、図８に示すように所定の測定間隔Ｔを周期として、所定の流量測定期間Ｔａで流量計測を繰り返し行う。

以上のように構成されたガス保安装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、基本的な動作は従来技術で説明した図７を用いた説明と同様であり、制御回路４は、所定の流量測定期間で超音波の伝播時間の計測を所定の回数行って流量計測データを算出し、この流量計測データを所定の測定間隔毎に出力するものである。そして、本発明の特徴は、制御回路４内に、脈動時流量補正手段６を設けた点である。

図２は、ガス器具が使用されていない状態、即ち、本来流量が０（Ｌ／ｈ）であるべきときに、所定の測定間隔（Ｔ）毎に計測された流量測定データを示す図であり、本図では脈動の影響により計測された流量測定データに変動が見られる場合を示している。

そして、脈動の影響によって、流量測定データが図２のように所定の値以上に変動した場合に、脈動認識手段５で脈動有と判定する。脈動有と判定する条件としては、所定個数
の流量測定データの内に所定の流量値Ａ（Ｌ／ｈ）以上、あるいは−Ａ（Ｌ／ｈ）以下になる個数が所定個数以上とする。

次に、脈動認識手段５で脈動有と判定した場合、脈動時流量補正手段６によって、予め決められた所定の値（補正値）で流量演算手段１５で算出された流量測定データを補正し、この補正された流量測定データを用いて漏洩検知手段１４で実際に漏洩しているかどうかを判断する。この補正値はメータの構造設計時に予め確認された値で、脈動が発生した場合に変動した流量測定データの平均値が０（Ｌ／ｈ）からシフトする値が設定されている。

以上のように、本実施の形態においては脈動認識手段５と脈動時流量補正手段６を備えることによって、想定以上の脈動が発生した場合でも正確に漏洩検知が可能になり、より安全性の高いガス保安装置が実現できる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態におけるガス保安装置の基本的な構成は実施の形態１の説明に使用した図１と同じである。実施の形態１との差異は脈動認識手段５の動作が異なることにある。本実施の形態の脈動認識手段５では、図２に示すように脈動の影響で流量計測データが大きく変動せずに、図３に示すように全体的に０（Ｌ／ｈ）からシフトした場合でも対応できるようにした点である。

本実施の形態の脈動認識手段５では流量測定データの所定個数の平均流量が微小であるが０Ｌ／ｈ以外の所定の範囲の値になった場合、図４のように流量測定期間をＴａからＴｂに短くし、流量測定値が変動するかどうかを確認する。脈動が発生している場合、流量測定期間を短くすると脈動の周波数に合わせた平均化ができないため、図２に示すように流量計測データが大きく変動する。

従って、この状態であれば実施の形態１と同じ判定条件によって、脈動の有無が判定できるようになる。この結果、メータ構造によって予め決定された補正値だけ計測結果を補正し、漏洩検知手段１４で実際に漏洩しているかどうかを判断する。

以上のように、本実施の形態においては脈動認識手段５と脈動時流量補正手段６を備えることによって、脈動が発生した場合でも正確に漏洩検知が可能になりより安全性の高いガス保安装置が実現できる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるガス保安装置の構成図を示すものである。

図５に示すように、本実施の形態のガス保安装置は、ガスを流すための流路２と、この流路２を流れるガスの流量を測定するための一対の超音波センサ１と、超音波センサ１を駆動する超音波センサ駆動回路３と、超音波センサ駆動回路３を制御する制御回路４とから構成される。

制御回路４は、超音波センサ１間の超音波の伝搬時間からガスの流量を求める流量演算手段１５と、流量演算手段１５で算出された流量測定データの変動が所定の値以上の場合に脈動が発生していると認識する脈動認識手段５と、脈動認識手段５が脈動有と認識した場合に流量演算手段１５で算出された流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段６と、脈動と判定したときに、流量測定期間を変更し、超音波センサ１による伝搬時間計測の所定の回数で求めた流量測定データの平均が最も０（Ｌ／ｈ）に近づく流量測定期間を通常の計測モードとして再設定する計測モード最適化手段１１を備えている。

以上のように構成されたガス保安装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、基本的な動作は実施の形態１で説明した図１の説明と同様である。本実施の形態の特徴は、制御回路４内に、計測モード最適化手段１１を設けたことである。

本実施の形態では、脈動認識手段５で脈動であると判定した場合に、計測モード最適化手段１１で図６に示すように流量測定期間Ｔａを少しずつ変更し（変更後の流量計測時間をＴｃとする）、超音波センサ１による伝搬時間計測の所定の回数で求めた流量測定データの平均が０（Ｌ／ｈ）に近づくかどうかを確認する。

そして、最も０（Ｌ／ｈ）に近づいた流量測定期間Ｔｃを当該メータの設置条件での最適計測モードとして記憶し、記憶した計測モードで以後の流量計測を行う。

以上のように、本実施の形態においては脈動認識手段５と脈動時流量補正手段６と計測モード最適化手段１１を備えることによって、メータの設置状態によって、脈動が発生した場合の影響が変化しても正確に漏洩検知が可能になりより安全性の高いガス保安装置が実現できる。

以上のように、本発明にかかるガス保安装置は、メータの構造の影響や設置状態の影響で脈動によって流量測定結果が異常になっても、その影響を補正し、正確な漏洩検知が可能となるため、ガス使用環境のさらなる安全性向上を実現することが可能となり、一般家庭用及び業務用ガスメータ等の用途に適用できる。

１ 超音波センサ
２ 流路
３ 超音波センサ駆動回路
４ 制御回路
５ 脈動認識手段
６ 脈動時流量補正手段
７ 遮断弁駆動回路
８ 遮断弁
１１ 計測モード最適化手段
１２ 漏洩警告停止手段
１３ 漏洩警告手段
１４ 漏洩検知手段
１５ 流量演算手段

Claims (3)

1. ガスが流れる流路と、
   前記流路を流れるガスの流量を測定するための超音波センサと、
   前記超音波センサの計測値から流量測定データを算出する流量演算手段と、
   ガスの微小漏れを検知する漏洩検知手段と、
   前記流量演算手段で算出された流量測定データの変動が所定の値以上の場合に脈動が発生していると認識する脈動認識手段と、
   前記脈動認識手段で脈動が発生していると判断された場合、流量測定データを所定の値だけ補正する脈動時流量補正手段と、
   を備え、
   前記漏洩検知手段は、前記脈動認識手段で脈動が発生していると判断された場合、脈動時流量補正手段で補正された流量測定データで漏洩の有無を判定するガス保安装置。
2. 前記脈動認識手段は、前記超音波センサによる計測は所定のガス機器未使用と想定される期間に、前記流量測定データの所定の個数の平均が０（Ｌ／ｈ）以外の所定の範囲の値だった場合は、流量測定期間を短くする請求項１に記載のガス保安装置。
3. 前記脈動認識手段によって、脈動と判定したときに、流量測定期間を変更し、前記超音波センサの所定の回数の流量測定データの平均が最も０（Ｌ／ｈ）に近づく流量測定期間を通常の計測モードとして再設定する計測モード最適化手段を備えた請求項１に記載のガス保安装置。