JP4063124B2

JP4063124B2 - ガスメータ

Info

Publication number: JP4063124B2
Application number: JP2003099107A
Authority: JP
Inventors: 毅沼上
Original assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP2004309159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般家庭などにおけるガス配管に取り付けられて、ガスの流量を計測するガスメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１はガス配管とガスメータの構成を示すブロック図である。
ガス配管は遮断弁８を境界としてガスの供給側配管１４と２次側配管１５に分けられ、遮断弁８に次いでガス計量センサ１０および圧力センサ９が設置されている。２次側配管１５にはガス器具１３が接続されている。
遮断弁８、圧力センサ９、ガス計量センサ１０はガスメータ１の構成部品である。ガスメータ１は他に、これらセンサが発信するガスの圧力信号や流量信号を入力回路４、６を介して受け、これらを処理し適切な制御信号を出力するマイクロプロッセッサ３および遮断弁８を制御する出力回路５を有するコントローラ２で構成されている。
【０００３】
マイクロプロッセッサ３は、上記センサの他にもガス漏れ警報器１２や感振器１１などからのセンサ信号も適宜入力回路４を介して受け、それらを処理でき、プログラムされた判断基準に従って、出力信号を出力回路５に出力し、遮断弁８を制御できる。マイクロプロッセッサ３には処理、判断、出力などのソフトウェアが組み込まれている。
ガス計量センサ１０は単位体積毎に流量パルスを発信し、この流量パルスをコントローラは検出している。例えば、マイクロプロッセッサ３がガス計量センサ１０からの流量信号を異常な流量と判断した場合には、出力回路５を通じて遮断弁８の閉栓指令を出力し、２次側へのガスの供給を停止する、などの保安機能をガスメータ１は有している。
【０００４】
このような遮断弁の閉栓状態から、通常にガスを使用できるようにするときには、先ず遮断弁を開栓し、ガス計量センサ１０の信号を調べる。開栓時から、所定の一定時間内に流量が無ければ、２次側に接続しているガス器具の栓が閉じていると判断して、開栓を保持しガスを通常に使用できるようにしている。一定時間内に流量があれば、ガス器具の立ち消えたままの状態すなわちガス器具から生ガスが漏れる危険性があると判断して、遮断弁を閉栓する。
また、市場で多数を占めている遮断弁は、コントローラからの信号で一度閉栓すると、ばねの力で閉栓状態を保持し、遮断弁を開栓する場合にはガスメータ前面にガスの流路とはシールされている復帰棒を操作することにより、閉栓状態から開栓状態にする必要がある。
【０００５】
ガスメータに内蔵するコントローラには試験的に遮断弁を閉栓するための機能を実現するための入力手段にリードスイッチ７を備えており、このリードスイッチ７を磁石によってオンすることで、コントローラは遮断弁を閉栓する。遮断弁はコントローラからの出力で一度閉栓すると、ばねの力で閉栓状態を保持するようになっている。また、遮断弁を開栓する場合はガスメータ前面にガスの流路とはシールされている復帰棒を操作することにより、閉栓状態から開栓状態にする遮断弁を使用しているこの復帰棒操作を一般的に「復帰」と称しており、コントローラは復帰時に遮断弁のプランジャーが動作することによりのコイルから発生する電圧を監視し、遮断弁が開栓状態になったことを検出している。これを以下のガスメータのフローチャートでは復帰入力と称することにする。
【０００６】
図６は従来のガスメータの動作のフローチャートである。
ステップＳ３３（以下ステップは省略する）の遮断弁閉栓の遮断状態からＳ３４の復帰入力すなわち遮断弁を開栓した後、Ｓ３５で圧力の回復を判定する。Ｓ３５で２次側の圧力が回復していれば、Ｓ３６、Ｓ３７で定められた一定時間流量パルスがないことを確認してＳ３３の漏れ検査を終了している。すなわちＳ３６、Ｓ３７の処理にてガス器具の栓が閉じていることを確認してガスを通常に使用できる状態としている。
Ｓ３５で圧力が回復していなければ、Ｓ３８の遮断弁の開栓から、例えば、３分間を計測してそれでも圧力が回復しなければ、Ｓ３９の遮断弁を閉栓して、遮断状態としていた。
【０００７】
このように開栓直後はガス器具の栓を止めていても、２次側のガス管の配管容量があるため、２次側の配管容量分、ガスが流れるため、コントローラは圧力が回復するまでのコントローラへ入力される流量信号は異常流量として判断しないようになっている。
さらに、需要家毎に様々な２次配管容量の全てに対応するため、推定できる最大の配管長を想定してその最大の配管容量をもとに、開栓時の圧力の回復までの時間を供給能力も勘案して、例えば３分間と一意に決定し、開栓後３分経過後まで圧力が回復しなければ、コントローラは異常と判断し、遮断状態にするという方法を取っていた。
【０００８】
また、供給側の異常によりガスが供給できなくなった場合には、圧力は低下しているが、コントローラは、このガス圧低下を圧力センサからの信号により検出できるようになっている。
この圧力低下の状態でもガスが使われていなければ、すなわちコントローラが流量信号を検出しなければ、遮断弁を閉栓することはしないが、流量があった場合はガスの供給能力がないときのガス器具の使用としてガス器具からの生ガスの大気中への放出を懸念し、コントローラは、遮断弁を閉栓するようになっている。しかしこの場合でも同様に、供給異常が解除されてガスの供給が可能となったときに２次側配管の配管容量分ガスが流れることを勘案して、コントローラは圧力の回復判定中の流量を２次側配管のガス充填として異常な容量とは判断せず、遮断しない動作となっている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２７８１７０（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開平８−２７８１７１（第３−４頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ガスを使用できるように遮断弁を開栓する場合、ガス器具の使用状態での開栓を防止するために流量の一定時間ないことを判断しているが、２次側のガス管の配管容量があり、配管にガスを充填するガスが流れるため、圧力回復を待ってから一定時間、流量検出することでガス器具の漏れ検査を実施している。
しかし、圧力回復には２次側の配管容量が各需要家の配管の布設状況にもより異なることから、圧力回復までの時間を勘案できる最大の配管容量と、様々に異なる供給能力からその最大時間を類推し、例えば３分間と一意に決めていた。
【００１１】
この場合、配管容量の小さな需要家であっても圧力回復までは前述の最大の配管容量に合わせた圧力回復の時間が適用されるため、遮断弁を開栓した場合、実際の配管容量からすれば、圧力回復までの時間は短いのにも関わらず、コントローラは前述の最大の配管容量に合わせた圧力回復の時間までは遮断弁を閉栓しないため、ガス器具の開栓状態になっていた場合、その時間ガス器具から大気中に生ガスを放出することになる。供給側のガス供給能力が無くなった後の回復時も同様なことが起こりうる。
このような問題に対して、ガスメータに供給ガス圧変動装置を付加し、二次配管側に供給ガス圧を容量を推定する方法が提案されている（特開平７−２７５９１）。しかし、この提案では、対象ガス器具はガバナ付のものに限られており、ガバナを持たないガス器具には適用できない。供給ガス圧変動装置を付加するためコストアップとなる。
【００１２】
本発明の目的は、各需要家の様々に異なる布設配管の条件に自由に対応でき、またガバナを持たないガス器具に対しても、安全にガス供給開始のできるガスメータを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のガスメータは、ガス供給源に至るガス供給側配管と、ガス器具に至る２次側配管と、前記ガス供給側配管と前記２次側配管との間に介装された遮断弁と、前記２次側配管内に流れる前記ガスの流量を検出する流量センサと、前記２次側配管内における前記ガスの圧力を検出する圧力センサと、前記流量センサが検出した前記ガスの流量に異常があると判定したときには前記遮断弁を閉栓するコントローラとを具備したガスメータであって、
前記コントローラは、前記配管布設後、前記遮断弁を開栓したとき、前記圧力センサによって検出された前記２次側配管内のガスの圧力が所定の圧力へ回復するまでに要した圧回復時間を保持すると共に、前記流量センサによって検出された前記ガスの流量に異常があると判定して前記遮断弁を閉栓した後、再び該遮断弁を開栓したとき、前記圧力センサによって検出された前記ガスの圧力が所定の圧力に至るまでに要した時間が前記圧回復時間と所定の余裕時間との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴としている。
【００１４】
前記コントローラは、前記配管布設後、前記遮断弁を開栓したときに前記圧力センサによって検出された前記２次側配管内のガスの圧力が所定の圧力へ回復するまでに前記流量センサが検出した前記ガスの圧回復流量を保持すると共に、前記流量センサによって検出された前記ガスの流量に異常があると判定したとき、または所定の外部センサからの入力信号により前記遮断弁を閉栓した後、再び該遮断弁を開栓したとき、前記圧回復時間内に前記流量センサにより検出された前記ガスの流量が前記圧回復流量と所定の余裕流量との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴としている。
【００１５】
前記コントローラは、前記ガス供給源側の異常により前記ガスが供給できなくなった状態から供給が可能になる、すなわち供給側の圧力が復圧していく過程において、圧力が回復する時間内（前記圧回復時間内）に、前記流量センサにより検出された前記ガスの流量が前記圧回復流量と所定の余裕流量との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴としている。
本発明によれば、２次側の配管容量を推定し、圧回復時間、圧回復流量および２次側の配管容量を記憶することができるので、ガス配管の異常を検出することにこれらのデータを用いることができる。
【００１６】
さらに、遮断弁を開栓したときに、圧力が回復するまでの時間が、前記圧回復時間と所定の余裕時間の和の時間以上であれば、遮断弁を閉栓してガス使用を禁止するので、従来より高い確度でガス配管の安全が維持できる。
同様に、遮断弁が閉栓された後、遮断弁を開栓したときに、圧力が回復するまでの時間内に、前記圧回復流量と所定の余裕流量の和の流量以上のガスの流量信号を計測した場合には遮断弁を閉栓してガス使用を禁止するので、ガバナを持たないガス器具に対しても、従来より高い確度でガス配管の安全が維持できる。
また、これらの機能向上はソフトウェア組み込みのみでなされるので、ガスメータの体積は増加せず、またコストは低く抑えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に従って本発明を詳細に説明する。
実施例１
ガスメータはガスが流れる単位体積毎に流量パルスを発信し、この流量パルスをコントローラは検出して、例えば一定時間内に規定の流量パルスがあった場合に異常なガスの使われ方、すなわち異常流量検出として遮断弁に閉栓指令を出し、遮断弁を閉栓する。
２次側配管にガスが無い状態からガスメータ内の遮断弁を開栓する場合、２次側配管内の圧力は上昇し供給側の圧力に達して、一定値となる。図２は遮断弁の開栓後の２次側配管内の圧力の時間経過を示すグラフである。曲線の符号は２次側配管容量すなわち１０、２０および３０リットルに対応している。遮断弁を開栓したときに供給側の供給能力が同等であれば、２次側配管容量が小さい方が早い時間で圧力が上昇する。ある一定の圧力までに供給側から２次側に流れる流量は供給側、２次側の初期圧力条件および配管容量が同じであれば、常に一定である。
【００１８】
本発明に係るガスメータの使用に当たっては、配管布設後、コントローラに２次側の配管容量を記憶することを初めに実施する。図３は本発明に係るガスメータの配管容量計測時等におけるフローチャートである。
まず、このリードスイッチ入力をＳ２、Ｓ３に示すように連続で入力した後の遮断弁の開栓時に２次側の配管容量を記憶するようにコントローラにソフトウエアを組み込む。
その後、ガスメータの設置作業者はＳ４にて遮断弁が閉じられた状態においてガス器具を開栓するなどして一時的に２次側のガス圧を無くし、２次側配管内の圧力を大気圧と同じとする。
【００１９】
この後、遮断弁を開栓する。コントローラは遮断弁開栓時に遮断弁のプランジャーが動作することにより、コイルから発生する電圧を監視し、遮断弁が開栓状態になったことを検出し、復帰入力を判定できるようになっている。
Ｓ５にて復帰入力を判定したコントローラはＳ６、Ｓ７、Ｓ８にて圧力回復するまでの時間ｔ０とＳ８の圧力回復するまでに流れたガスの流量パルス数ｎ０を計測し、圧力回復後に従来例と同等のＳ９、Ｓ１０にて一定時間、流量パルスが無ければ、ガス器具からの漏れがないと判断し、通常にガスが使用できる状態とする。このときＳ１１にて先に計測したｔ０とｎ０を登録する。
【００２０】
一方、Ｓ９、Ｓ１０にて一定時間内に流量パルスがあった場合には、Ｓ１３にてガス器具からの漏れがあったとして遮断弁を閉栓し遮断状態とするが、この場合はガス器具からの漏れがあるので、計測した時間ｔ０および流量パルス数ｎ０は２次側配管容量の計測とは異なるのでＳ１４にて計測したｔ０、ｎ０を破棄し、登録は行わない。Ｓ１３の遮断によって設置作業者はｔ０、ｎ０の登録は失敗と判断できるので、点検整備を行い同手順で、登録を試みる。
実施例２
登録後は、例えば異常流量検出して遮断弁に閉栓指令を出し、遮断状態となってから遮断弁を開栓する場合に、図３のフローチャートにて記憶した圧力回復するまでの時間ｔ０と圧力回復するまでに流れたガスの流量パルス数ｎ０を基準に開栓後の漏れ検査を実施する。図４は本発明に係るガスメータの漏れ検査におけるフローチャートである。
【００２１】
遮断状態から遮断弁を開栓した後（Ｓ１６、Ｓ１７）、Ｓ２２の圧力回復するまでの時間ｔ０に計量機能の分解能・および時間計測の誤差等を勘案した余裕時間ｔ１を加えたｔ０＋ｔ１の時間をＳ２０とＳ２１で計測し、Ｓ１８で流れた流量を計測する。また、ｔ０＋ｔ１時間内に、先に圧力回復までに要した流量パルスｎ０と計量機能の分解能・および計量の誤差等を勘案した余裕流量ｎ１を加えたｎ０＋ｎ１以上、流量パルスがあるか否かをＳ１９で判定し、流量パルスがあった場合には２次側に接続されたガス器具の栓が閉まってないとして、漏れ有りと判断してＳ２５で遮断弁を閉栓する。
【００２２】
また、Ｓ２０の時間計測により、遮断弁の開栓からｔ０＋ｔ１時間内を経過したかをＳ２１で判断し、この時間までに圧力が回復してなければ、前述同等漏れ有りとしてＳ２５で遮断弁を閉栓し、遮断状態とする。
実施例３
供給側にガスの供給能力が無くなった後、供給能力が戻る場合である。
図５は本発明に係るガスメータの供給側の供給能力が戻る場合のフローチャートである。
ガスの供給能力が無くなるとＳ２７に示す圧力低下状態となる。これはガスメータ内の圧力センサの信号をコントローラが検出することで判断できることになっている。
【００２３】
コントローラは圧力低下状態になった時点から圧力回復（Ｓ３０）までの流量パルスをＳ２８にて計測し、計測した流量パルスが前述したｎ０＋ｎ１以上となった場合（Ｓ２９）、２次側の配管容量以上の流量が流れた、すなわちガス供給能力が無くなったＳ２７の状態以降にガス器具が使われ、その後に供給側圧力が回復して開栓したままのガス器具より生ガスが大気中に放出されるとして、Ｓ３１にて遮断弁を閉栓し遮断状態とする。
Ｓ２８にて計測した流量パルスがｎ０＋ｎ１以下で、Ｓ３０の圧力の回復を検知できた場合はガスの供給が正常に復旧したとして、Ｓ３２圧力低下監視状態を終了する、すなわち通常にガスが使用できる状態とする。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスメータの計量センサより発信された流量信号を計測し、異常な流量が流れたときには遮断弁を閉栓するコントローラを有するガスメータにおいて、コントローラに、試験的に遮断弁を閉栓してガス回路を遮断した後、遮断弁を開栓し、圧力の回復までに要した圧回復時間および圧回復流量を計測することにより、２次側の配管容量を推定し、圧回復時間、圧回復流量および２次側の配管容量を記憶する機能をソフトウェアとして組み込んだために、閉栓状態からの開栓時に、圧力回復までの時間および圧力回復までに流れる流量を監視することができ、需要家毎に配管布設の条件が異なっても適切にガス器具からの漏れを判定することが可能となる。
【００２５】
また、本発明は従来の構成を元にソフトウエアにより構築できるのでコストアップもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガス配管とガスメータの構成を示すブロック図
【図２】遮断弁の開栓後の２次側配管内の圧力の時間経過を示すグラフ
【図３】本発明に係るガスメータの配管容量計測時等におけるフローチャートフ終了
【図４】本発明に係るガスメータの漏れ検査におけるフローチャート
【図５】本発明に係るガスメータの供給側の供給能力が戻る場合のフローチャート
【図６】従来のガスメータの動作のフローチャート
【符号の説明】
１ガスメータ
２コントローラ
３水平部
４入力回路
５出力回路
６流量入力回路
７リードスイッチ
８遮断弁
９圧力センサ
１０ガス計量センサ
１１感震器
１２警報器
１３ガス器具
１４供給側配管
１５２次側配管

Claims

ガス供給源に至るガス供給側配管と、
ガス器具に至る２次側配管と、
前記ガス供給側配管と前記２次側配管との間に介装された遮断弁と、
前記２次側配管内に流れる前記ガスの流量を検出する流量センサと、
前記２次側配管内における前記ガスの圧力を検出する圧力センサと、
前記流量センサが検出した前記ガスの流量に異常があると判定したときには前記遮断弁を閉栓するコントローラと
を具備したガスメータであって、
前記コントローラは、前記配管布設後、前記遮断弁を開栓したとき、前記圧力センサによって検出された前記２次側配管内のガスの圧力が所定の圧力へ回復するまでに要した圧回復時間を保持すると共に、前記流量センサによって検出された前記ガスの流量に異常があると判定して前記遮断弁を閉栓した後、再び該遮断弁を開栓したとき、前記圧力センサによって検出された前記ガスの圧力が所定の圧力に至るまでに要した時間が前記圧回復時間と所定の余裕時間との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴とするガスメータ。
前記コントローラは、前記配管布設後、前記遮断弁を開栓したとき、前記圧力センサによって検出された前記２次側配管内のガスの圧力が所定の圧力へ回復するまでに前記流量センサが検出した前記ガスの圧回復流量を保持すると共に、前記流量センサによって検出された前記ガスの流量に異常があると判定して前記遮断弁を閉栓した後、再び該遮断弁を開栓したとき、前記圧回復時間内に前記流量センサにより検出された前記ガスの流量が前記圧回復流量と所定の余裕流量との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴とする請求項１に記載のガスメータ。
前記コントローラは、前記配管布設後、前記遮断弁を開栓したとき、前記圧力センサによって検出された前記２次側配管内のガスの圧力が所定の圧力へ回復するまでに前記流量センサが検出した前記ガスの圧回復流量を保持すると共に、所定の外部センサからの入力信号により、前記遮断弁を閉栓した後、再び該遮断弁を開栓したとき、前記圧回復時間内に前記流量センサにより検出された前記ガスの流量が前記圧回復流量と所定の余裕流量との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴とする請求項１に記載のガスメータ。
前記コントローラは、前記ガス供給源側の異常により前記ガスが供給できなくなった後、再び供給が可能になり該遮断弁を開栓したとき、前記圧回復時間内に前記流量センサにより検出された前記ガスの流量が前記圧回復流量と所定の余裕流量との和以上であるとき、前記遮断弁を閉栓することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のガスメータ。