JP2020190501A - ガス保安装置、及び、ガス保安システム - Google Patents

Abstract

【課題】ガス供給圧を測定できるガス保安装置において、火災等でガス保安装置周辺が高温になってもガスが噴出することを防止でき、かつガス供給圧変化の測定の精度を改善することができる。【解決手段】ガス保安装置１００は流路１０１、遮断弁１０２、流路１０１に流れるガスの流量を計測する流量計測部１０３、流量計測部１０３で計測した流量測定データを用いて、ガスの使用量を積算する制御回路１０４、絶対圧力が測定できるガス側を計測するガス側絶対圧圧力センサ１０５、大気圧側を計測する大気側絶対圧圧力センサ１０６、ガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７、外部からガス圧力の真値を取得するガス圧力真値取得手段１０８、測定した２つの絶対圧圧力センサの差分と外部から取得した真値からガス供給圧の変化を判定するガス圧力判定手段１０９とを備える。【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。

特許文献１は、ガスの使用量を測定するガスメータが、異常と判定してガス通路を遮断し、安全性を確保するガス保安装置を開示する。このガス保安装置は、超音波センサと、超音波センサ駆動回路が構成された回路基板を一体とした超音波流量計測部と、供給圧側と、大気圧の差圧を測定する圧力センサと、圧力センサで測定した圧力が異常であると判断した場合は、流路を遮断してガスの供給を停止する制御機能と、通報する機能を備える。

特開２０１４−９８５６３号公報

本開示は、絶対圧圧力センサを用いてガスの供給圧を測定することに有効なガス保安装置を提供する。

本開示におけるガス保安装置は、ガスを流すための流路と、前記流路を流れるガスの流量を測定するための流量計測部と、前記流路内部に配置され前記ガスの絶対圧力を測定する第１の圧力センサと、前記流路外部に配置され大気圧の絶対圧力を測定する第２の圧力センサと、前記ガスのゲージ圧の真値を外部から取得するガス圧力真値取得手段と、前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサの測定値の差と前記真値から前記測定値の補正値を算出し、前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサの測定値の差と前記補正値に基づきガス供給圧を算出するガス圧判定手段と、前記流路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部を制御すると共に、前記流量計測部で測定した流量や前記ガス圧判定手段で算出したガス供給圧から異常と判定した場合に前記遮断弁で前記流路を遮断する制御回路と、
を備える。

また、本開示におけるガス保安装置は、ガスを流すための流路と、前記流路を流れるガスの流量を測定するための流量計測部と、前記流路内部に配置され前記ガスの絶対圧力を測定する第１の圧力センサと、前記流路外部に配置され大気圧の絶対圧力を測定する第２の圧力センサと、ガスの絶対圧力の真値を外部から取得するガス絶対圧力真値取得手段と、大気の絶対圧力の真値を外部から取得する大気絶対圧力真値取得手段と、前記第１の圧力センサの測定値と前記ガスの絶対圧力の真値の差から前記第１の圧力センサの第１の補正値を算出し、前記第２の圧力センサの測定値と前記大気の絶対圧力の真値の差から前記第２の圧力センサの第２の補正値を算出し、前記第１の圧力センサの測定値と前記第２の圧力センサの測定値と前記第１の補正値と前記第２の補正値とからガス供給圧を算出するガス圧判定手段と、前記流路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部を制御すると共に、前記流量計測部で測定した流量や前記ガス圧判定手段で算出したガス供給圧から異常と判定した場合に前記遮断弁で前記流路を遮断する制御回路と、を備える。

本開示は、ガス保安装置周辺が高温になってもガスが噴出することのないガス保安装置において、ガス供給圧の変化を精度よく測定することができる。

実施の形態１におけるガス保安装置の構成図 実施の形態１におけるガス保安システムの構成図 実施の形態１におけるガス保安システムの別の構成を示す構成図 実施の形態２におけるガス保安装置の構成図 実施の形態２におけるガス保安システムの構成図 実施の形態２におけるガス保安システムの別の構成を示す構成図

（本開示の基礎となった知見等）
ガス保安装置に内蔵された圧力センサはガスの圧力を大気圧基準として測定する差圧測定型である為、ガスを圧力センサに導入する貫通孔を有しており、周囲の火災等により、ガス保安装置周辺が非常に高温になった場合、圧力センサが変形または焼失することによって、貫通孔からガスが漏れ出し、ガス爆発等の二次被害を拡大してしまう可能性がある。そこで、貫通孔が不要な構成として、大気圧を測定する絶対圧圧力センサとガスの圧力を測定する絶対圧圧力センサの測定値の差からガス供給圧の変化を測定する手段がある。

しかしながら、絶対圧圧力センサは経時変化によって測定精度が低下すると言う課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。

そこで本開示は、絶対圧圧力センサを用いてガスの供給圧を測定することに有効なガス保安装置を提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１〜３を用いて、実施の形態１を説明する。なお、本実施の形態においてガス保安装置をガスメータとして説明する。

図１において、ガスメータ１００は、流路１０１、遮断弁１０２、流路１０１に流れるガスの流量を計測する流量計測部１０３、流量計測部１０３で計測した流量測定データを用いて、ガスの使用量を積算する制御回路１０４、絶対圧力が測定できるガス側を計測するガス側絶対圧圧力センサ１０５、大気圧側を計測する大気側絶対圧圧力センサ１０６、ガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７、外部からガス圧力の真値を取得するガス圧力真値取得手段１０８、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定した２つの絶対圧力値の差分とガス圧力真値取得手段１０８で取得したゲージ圧の真値で補正値を算出しておき、２つの絶対圧力値と補正値からガス供給圧力を算出するガス圧力判定手段１０９を備える。

制御回路１０４は、流量計測部１０３で計測された流量や、ガス圧力判定手段１０９で
求めたガス供給圧やその変化でガス漏れ等の異常がないかを判定し、異常と判定した場合は、遮断弁１０２で流路１０１を遮断して、ガスの供給を停止する。

ガス側絶対圧圧力センサ１０５は、流路１０１内のガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７上に電子部品として実装されており、制御回路１０４からの信号で流路１０１内のガスの絶対圧力を測定する。また、大気側絶対圧圧力センサ１０６は流路１０１外の大気側に設置されている制御回路１０４上に電子部品として実装されており、制御回路からの信号で大気側の絶対圧力を測定する。

次に、図２を用いて、具体的な動作説明を行う。図２は、本実施の形態のガスメータ１００を用いたガス保安システムを示すもので、ガス配管２００から分岐したガス配管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ・・・のそれぞれにガスメータ１００が接続されており、ガスメータ１００よりも上流側のガス配管２００にはガスの供給圧を減圧する中圧整圧器２０１が設置されており、この中圧整圧器２０１がガス圧力の真値を測定可能な圧力センサ（図示せず）を有する。ガスは中圧整圧器２０１により減圧されて下流側のガス配管２００を通じて各家庭に設置されたガスメータ１００を介して、ガス器具等に供給される。

中圧整圧器２０１にはガス圧を高精度に測定できるセンサ、例えばガスの圧力と大気圧の差圧（即ち、ゲージ圧）を測定する圧力センサを備えている。ガス配管２００においてガスの流れが殆ど無い場合、ガス配管２００内の圧力は均一となる。そこでガスの流れが殆ど無い状態において、中圧整圧器２０１とガスメータ１００が圧力をそれぞれ測定し、ガスメータ１００が中圧整圧器２０１からゲージ圧の真値ＰＧを図示していない通信等を用いて取得することで、ガスメータ１００で測定されたガス供給圧を補正することができ、圧力測定精度を改善することが可能となる。

即ち、ガスメータ１００において、ガス圧力判定手段１０９は、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定されたガスの絶対圧力Ｐｇと大気の絶対圧力Ｐａの差でガス供給圧Ｐ（＝Ｐｇ−Ｐａ）を算出するが、経時変化によって絶対圧圧力センサの測定精度が低下するとガス圧力判定手段１０９で算出されたガス供給圧Ｐは正確な値にならず、このガス供給圧Ｐに基づいて異常判定を行うと誤判定の可能性を生じるが、本実施の形態によると、ガス圧力判定手段１０９で算出されたガス供給圧Ｐを中圧整圧器２０１から取得したガス供給圧の真値ＰＧとの差分を補正値Ｐｃとして補正することで正確なガス供給圧を算出することができる。

なお、ガスメータ１００は、図示していない記憶装置等に補正値Ｐｃを保存しておくことで、ガスの使用中等で中圧整圧器２０１から真値ＰＧが取得できない場合でも補正を行うことができる。更に、真値ＰＧが取得できた場合には新たな補正値Ｐｃとして保存することで常に最新の補正値に更新でき、経時変化に対応することができる。

図３は、本実施の形態のガスメータ１００を用いたガス保安システムの別の構成を示すもので、ガス配管２００上に接続されたガスメータの内の１つのガスメータＡ２０２が、ガス供給圧のゲージ圧の真値ＰＧを測定可能な場合を示す図である。ガスメータＡ２０２は、ガス圧を高精度に測定できるセンサ、例えば、ガス圧側と大気圧の差圧を測定する圧力センサを備えており、定期的に圧力の測定精度を校正されている。

そして、図２を用いた説明と同様にガスの流れが殆ど無い状態において、ガスメータＡ２０２とガスメータ１００がガス供給圧をそれぞれ測定し、ガスメータ１００がガスメータＡ２０２からガス供給圧のゲージ圧の真値ＰＧを取得することで、ガスメータ１００の圧力測定精度を改善することが可能となる。

なお、ガスメータＡ２０２は、ガスメータ１００と同じ構成とし、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６を定期的に校正することで、測定で得られた２つの絶対圧の差からゲージ圧の真値を算出できるようにしても良い。

以上のように、本実施の形態においては、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定されたガスの絶対圧力と大気の絶対圧力の差でガス供給圧を測定するガスメータ１００において、ガス供給圧の真値ＰＧを外部から取得することで、補正値を得ることができ、２つの絶対圧圧力センサの経時変化による誤差に対する測定精度の改善ができ、差圧測定型の圧力センサを用いる場合に必要な貫通孔が不要となり、火災等でガス保安装置の周囲が高温になってもガスが噴出することを防止でき、より安全性の高いガス保安装置が実現できる。

なお、本実施の形態において、流量計測部を超音波流量計測として使用しても同等なことができることは言うまでもない。

なお、本実施の形態において、ガス側絶対圧圧力センサ１０５を流路１０１内のガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７上に実装する構成で説明したが、流路内であれば何処に実装してもよいことはいうまでも無い。また、大気側絶対圧圧力センサ１０６を流路１０１外の大気側に設置されている制御回路１０４上に実装する構成で説明したが、大気圧を測定できれば実装する場所に制限は無い。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２について、図４を用いて説明する。なお、本実施の形態においてガス保安装置をガスメータとして説明する。図４において、図１で説明した同一機能については同一番号で示す。

図４において、ガスメータ３００は流路１０１、遮断弁１０２、流路１０１に流れるガスの流量を計測する流量計測部１０３、流量計測部１０３で計測した流量測定データを用いて、ガスの使用量を積算する制御回路３０４、絶対圧力が測定できるガス側を計測するガス側絶対圧圧力センサ１０５、大気圧側を計測する大気側絶対圧圧力センサ１０６、ガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７、外部からガス供給圧の絶対圧力の真値を取得するガス絶対圧力真値取得手段３０１、外部から大気の絶対圧力の真値を取得する大気絶対圧力真値取得手段３０２、ガス圧力判定手段１０９を備える。

ガス圧力判定手段１０９は、ガス側絶対圧圧力センサ１０５で測定した絶対圧力とガス絶対圧力真値取得手段３０１で取得したガス側の絶対圧力の真値からガス側補正値を算出し、大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定した絶対圧力と大気絶対圧力真値取得手段３０２で取得した大気側の絶対圧力の真値から大気側補正値を算出しておき、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定したぞれぞれの絶対圧力をガス側補正値と大気側補正値で補正し、その差分でガス供給圧を算出する。

制御回路３０４は、流量計測部１０３で計測された流量や、ガス圧力判定手段１０９で求めたガス供給圧やその変化を判定し、ガス漏れ等の異常がないかを判定し、異常と判定した場合は、遮断弁１０２で流路１０１を遮断して、ガスの供給を停止する。

ガス側絶対圧圧力センサ１０５は、流路１０１内のガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７上に電子部品として実装されており、制御回路１０４からの信号で流路１０１内のガスの絶対圧力を測定する。また、大気側絶対圧圧力センサ１０６は、流路１０１外の大気側に設置されている制御回路１０４上に電子部品として実装されており、制御回路からの信号で大気側の絶対圧力を測定する。

次に、図５を用いて、具体的な動作説明を行う。図５は、本実施の形態のガスメータ１００を用いたガス保安システムを示すもので、ガス配管２００から分岐したガス配管２００ａ、２００ｂ、２００ｃ・・・のそれぞれにガスメータ３００が接続されており、ガスメータ１００よりも上流側のガス配管２００にはガスの供給圧を減圧する中圧整圧器４０１が設置されており、この中圧整圧器４０１がガス供給圧と大気圧の絶対圧力の真値を測定可能な絶対圧圧力センサ（図示せず）を有する。ガスは中圧整圧器４０１により減圧されて下流側のガス配管２００を通じて各家庭に設置されたガスメータ３００を介して、ガス器具等に供給される。

中圧整圧器４０１は、ガス供給圧の絶対圧力と大気圧の絶対圧力を高精度に測定できる絶対圧圧力センサを備え、定期的に測定精度が校正されている。ガス配管２００においてガスの流れが殆ど無い場合、ガス配管２００内の圧力は均一となる。そこでガスの流れが殆ど無い状態において、ガス供給圧と大気圧の絶対圧力を中圧整圧器４０１とガスメータ３００がそれぞれ測定し、ガスメータ３００が中圧整圧器２０１からガス供給圧の絶対圧力の真値ＰＡｇと大気の絶対圧力の真値ＰＡａを図示していない通信等を用いて取得することで、ガスメータ３００のガス側絶対圧圧力センサ１０５による測定値と大気側絶対圧圧力センサ１０６による測定値を補正することができ、圧力測定精度を改善することが可能となる。

即ち、ガスメータ３００において、ガス圧力判定手段１０９は、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定されたガスの絶対圧力Ｐｇと大気の絶対圧力Ｐａの差でガス供給圧Ｐを算出するが、経時変化によって絶対圧圧力センサの測定精度が低下するとガス圧力判定手段１０９で算出されたガス供給圧Ｐ（＝Ｐｇ−ｐａ）は正確な値にならず、このガス供給圧Ｐに基づいて異常判定を行うと誤判定の可能性を生じるが、本実施の形態によると、ガス側絶対圧圧力センサ１０５で測定される絶対圧力と中圧整圧器４０１から取得したガス供給圧の絶対圧力の真値ＰＡｇとの差分をガス側補正値Ｐｇｃとして補正し、大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定される絶対圧力を中圧整圧器４０１から取得した大気圧の絶対圧力の真値ＰＡａとの差分を大気側補正値Ｐａｃとして補正することで正確なガス供給圧を算出することができる。

なお、ガスメータ３００は、図示していない記憶装置等にガス側補正値Ｐｇｃ、大気側補正値Ｐａｃを保存しておくことで、ガスの使用中等で中圧整圧器４０１から真値ＰＡｇ、ＰＡａが取得できない場合でも補正を行うことができる。更に、真値ＰＡｇ、ＰＡａが取得できた場合には新たな補正値Ｐｇｃ、Ｐａｃとして保存することで、常に最新の補正値に更新でき、経時変化に対応することができる。

図６は、本実施の形態のガスメータ３００を用いたガス保安システムの別の構成を示すもので、ガス配管２００上に、ガス供給圧と大気圧の絶対圧力の真値ＰＡｇ、ＰＡａが測定可能なガスメータＢ４０２が存在する場合の図である。ガスメータＢ４０２はガス供給圧と大気圧を高精度に測定できる絶対圧センサを有しているもので、例えば定期的に圧力精度を校正しているものとする。

そして、図５を用いた説明と同様にガスの流れが殆ど無い状態において、ガス圧力の真値を測定可能なガスメータＢ４０２とガスメータ３００が絶対圧力をそれぞれ測定し、ガスメータ３００がガスメータＢ４０２からガスの絶対圧力の真値ＰＡｇと大気の絶対圧力の真値ＰＡａを取得することで、ガスメータ３００の圧力測定精度を改善することが可能となる。

なお、ガスメータＢ４０２は、ガスメータ３００と同じ構成とし、ガス側絶対圧圧力セ
ンサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６を定期的に校正することで、常に真値ＰＡｇ、ＰＡａを計測できるようにしても良い。

以上のように、本実施の形態においては、ガス側絶対圧圧力センサ１０５と大気側絶対圧圧力センサ１０６で測定されたガスの絶対圧力と大気の絶対圧力の差でガス供給圧を測定するガスメータ３００において、ガスと大気の絶対圧力の真値ＰＡｇ、ＰＡａを外部から取得するため、２つの絶対圧圧力センサの経時変化による誤差に対する測定精度の改善ができ、差圧測定型の圧力センサを用いる場合に必要な貫通孔が不要となり、火災等でガス保安装置の周囲が高温になってもガスが噴出することを防止でき、より安全性の高いガス保安装置が実現できる。

なお、本実施の形態において、大気絶対圧力は気象情報など他の真値を有する装置から取得できることは言うまでもない。

なお、本実施の形態において、流量計測部を超音波流量計測として使用しても同等なことができることは言うまでもない。

なお、本実施の形態において、ガス側絶対圧圧力センサ１０５を流路１０１内のガス雰囲気中に設置されている電子回路１０７上に実装する構成で説明したが、流路内であれば何処に実装してもよいことはいうまでも無い。また、大気側絶対圧圧力センサ１０６を流路１０１外の大気側に設置されている制御回路１０４上に実装する構成で説明したが、大気圧を測定できれば実装する場所に制限は無い。

本開示は、ガス保安装置は、火災等でガス保安装置の周囲が高温になっても圧力センサ用の貫通穴からガスが噴出することを防止できるため、より安全性を向上できるだけでなく、より安価なガス保安装置が実現でき、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。

１００、３００ ガスメータ（ガス保安装置）
１０１ 流路
１０２ 遮断弁
１０３ 流量計測部
１０４、３０４ 制御回路
１０５ ガス側絶対圧圧力センサ（第１の圧力センサ）
１０６ 大気側絶対圧圧力センサ（第２の圧力センサ）
１０７ 電子回路
１０８ ガス圧力真値取得手段
１０９ ガス圧力判定手段
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ ガス配管(配管）
２０１、４０１ 中圧整圧器（圧力計測装置）
２０２ ガスメータＡ（第２のガス保安装置）
４０２ ガスメータＢ（第２のガス保安装置）
３０１ ガス絶対圧力真値取得手段
３０２ 大気絶対圧力真値取得手段

Claims (6)

1. ガスを流すための流路と、
   前記流路を流れるガスの流量を測定するための流量計測部と、
   前記流路内部に配置され前記ガスの絶対圧力を測定する第１の圧力センサと、
   前記流路外部に配置され大気圧の絶対圧力を測定する第２の圧力センサと、
   前記ガスのゲージ圧の真値を外部から取得するガス圧力真値取得手段と、
   前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサの測定値の差と前記真値から前記測定値の補正値を算出し、前記第１の圧力センサと前記第２の圧力センサの測定値の差と前記補正値に基づきガス供給圧を算出するガス圧判定手段と、
   前記流路を遮断する遮断弁と、
   前記流量計測部を制御すると共に、前記流量計測部で測定した流量や前記ガス圧判定手段で算出したガス供給圧から異常と判定した場合に前記遮断弁で前記流路を遮断する制御回路と、
   を備えたガス保安装置。
2. ガスを流すための配管と、
   前記配管上に設置されたガス供給圧のゲージ圧の真値を測定可能な圧力計測装置と、
   前記配管上に設置された請求項１に記載のガス保安装置と、
   からなり、前記ガス圧力真値取得手段は、前記圧力計測装置から前記真値を取得するガス保安システム。
3. ガスを流すための配管と、
   前記配管上に設置され、ガス供給圧のゲージ圧の真値を測定可能な第２のガス保安装置と、
   前記配管上に設置された請求項１に記載のガス保安装置と、
   からなり、前記ガス圧力真値取得手段は、前記第２のガス保安装置から前記真値を取得するガス保安システム。
4. ガスを流すための流路と、
   前記流路を流れるガスの流量を測定するための流量計測部と、
   前記流路内部に配置され前記ガスの絶対圧力を測定する第１の圧力センサと、
   前記流路外部に配置され大気圧の絶対圧力を測定する第２の圧力センサと、
   ガスの絶対圧力の真値を外部から取得するガス絶対圧力真値取得手段と、
   大気の絶対圧力の真値を外部から取得する大気絶対圧力真値取得手段と、
   前記第１の圧力センサの測定値と前記ガスの絶対圧力の真値の差から前記第１の圧力センサの第１の補正値を算出し、前記第２の圧力センサの測定値と前記大気の絶対圧力の真値の差から前記第２の圧力センサの第２の補正値を算出し、前記第１の圧力センサの測定値と前記第２の圧力センサの測定値と前記第１の補正値と前記第２の補正値とからガス供給圧を算出するガス圧判定手段と、
   前記流路を遮断する遮断弁と、
   前記流量計測部を制御すると共に、前記流量計測部で測定した流量や前記ガス圧判定手段で算出したガス供給圧から異常と判定した場合に前記遮断弁で前記流路を遮断する制御回路と、
   を備えたガス保安装置。
5. ガスを流すための配管と、
   前記配管上に設置され、ガス供給圧と大気圧の絶対圧力の真値を測定可能な圧力計測装置と、
   前記配管上に設置された請求項２に記載のガス保安装置と、
   からなり、前記ガス絶対圧力真値取得手段と前記大気絶対圧力真値取得手段は、前記第２のガス保安装置から前記ガス供給圧の絶対圧力の真値と前記大気の絶対圧力の真値を取得するガス保安システム。
6. ガスを流すための配管と、
   前記配管上に設置され、ガス供給圧と大気圧の絶対圧力の測定可能な第２のガス保安装置と、
   前記配管上に設置された請求項２に記載のガス保安装置と、
   からなり、前記ガス絶対圧力真値取得手段と前記大気絶対圧力真値取得手段は、前記第２のガス保安装置から前記ガス供給圧の絶対圧力の真値と前記大気の絶対圧力の真値を取得するガス保安システム。

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