JP5975694B2 - ガスメータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、各住戸などに設置されて都市ガスの料金課金のために使用されるガスメータに関し、より具体的には、ガス入口とガス出口を備え、前記ガス入口から流入してガス出口から流出するガスの流量を計測するガス流量計測部を備えているガスメータに関する。

例えば、各住戸に対するガス料金は、一定の期間内に使用されたガスの総流量に対して課せられるように設定されている。そのため、現在使用されているガスメータは、ガス入口がひとつ、ガス出口もひとつ設けられ、そのひとつのガス出口に各種のガス機器を接続し、ガスメータ内を通流するガスの流量をガス流量計測部で計測し、その計測した流量を積算したガスの総流量に対して課金するように構成されている（実際に使用されてはいるが、適切な先行特許文献などは見当たらない）。
また、ガス出口に接続された配管やガス機器などでガスの漏洩があるか否かを確認するため、内管漏洩警報と称される安全対策が講じられている。具体的には、ある一定の期間（例えば、３０日）内において、ガスの使用量がゼロになったことがあるか否かを検知し、ガスの使用量がゼロになったことがなければ、配管やガス機器などでガスの漏洩が生じているものと判断し、ガスの通流を停止するなどの安全対策が講じられている。

ところで、近年、ガス機器として、連続的に一定量のガスを使用する定量ガス使用機器、例えば、燃料電池を使用するケースが多くなり、ガス機器のひとつとして燃料電池を使用すると、上述したガス漏洩検知に不都合を生じることになる。
すなわち、燃料電池は、原則的に常時連続して一定量のガスを使用するため、燃料電池を使用している限りガスの使用量がゼロになることはなく、したがって、上述した内管漏洩警報による安全対策の実施が不可能になるという問題がある。
そこで、従来では、燃料電池を使用している場合であれば、内管漏洩警報を実施するにあたり、例えば、１日の間、燃料電池の作動を完全に停止し、その間においてガスの使用量がゼロになったことがあるか否かを検知して、内管漏洩警報による安全対策を実施していたのが実状である。

上述したように、従来、ガス機器として燃料電池などを使用する場合、ガス漏洩検知のため、定期的に一定期間にわたって燃料電池の作動を停止する必要があり、燃料電池の稼働率の低下を招くばかりか、停止と作動を繰り返すことによって燃料電池の劣化を早めるという問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、燃料電池のような連続的に一定量のガスを使用する定量ガス使用機器を使用する場合においても、その定量ガス使用機器の作動を停止することなく、ガスの漏洩検知を行うことのできるガスメータを提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係るガスメータの特徴構成は、ガス入口とガス出口を備え、前記ガス入口から流入してガス出口から流出するガスの流量を計測するガス流量計測部を備えているガスメータであって、前記ガス入口がひとつ、前記ガス出口が２つ設けられ、その２つのガス出口の一方が、連続的に一定量のガスを使用する定量ガス使用機器にガスを供給する定量ガス用配管を接続する定量ガス出口に構成され、他方が不定量のガスを使用するガス機器にガスを供給する不定量ガス用配管を接続する不定量ガス出口に構成され、前記ガス入口に連通する主ガス流路が、前記定量ガス出口に連通する定量ガス流路と前記不定量ガス出口に連通する不定量ガス流路に分岐され、前記ガス流量計測部が、前記不定量ガス流路にのみ設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、ガス入口がひとつで、ガス出口が２つ設けられ、その２つのガス出口の一方が、連続的に一定量のガスを使用する定量ガス使用機器を接続する定量ガス出口に構成されているので、例えば、定量ガス使用機器として燃料電池を使用する場合であれば、その定量ガス出口に燃料電池を接続することになる。その場合、定量ガス出口に連通する定量ガス流路、つまり、ガス入口に連通する主ガス流路から分岐された定量ガス流路にガス流量計測部が設けられていないが、燃料電池などの定量ガス使用機器は、常に一定量のガスを使用するため、例えば、その定量ガス使用機器の作動時間などからガスの使用総流量を正確かつ確実に知ることができる。
また、２つのガス出口の他方が、不定量のガスを使用するガス機器、例えば、調理用のガス器具や給湯器などの一般的なガス機器を接続する不定量ガス出口に構成され、その不定量ガス出口に連通する不定量ガス流路にはガス流量計測部が設けられているので、そのガス流量計測部で計測した流量を積算することにより、不定量ガス出口に接続したガス機器によるガスの使用総流量を知ることができ、それに定量ガス使用機器によるガスの使用総流量を加算することで、不定量ガス出口と定量ガス出口を通して使用されたガスの総使用量を確実に知ることができる。
そして、不定量ガス出口に接続された配管やガス機器などでのガスの漏洩検知に際しては、不定量ガス流路に設けられたガス流量計測部による計測結果に基づいて、ある一定の期間内において、ガスの使用量がゼロになったことがあるか否かを検知することにより実施することができる。つまり、定量ガス出口に接続された燃料電池などの定量ガス使用機器を停止させることなく、不定量ガス出口に接続された配管やガス機器などの内管漏洩警報を実施することができるので、定量ガス使用機器の稼働率の低下と劣化の早期化を確実に回避することができる。

本発明に係るガスメータの更なる特徴構成は、前記定量ガス流路に設定量以上のガスが通流するとガスの通流を停止する過大流量防止機構が、前記定量ガス流路に設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、定量ガス出口に接続された配管や定量ガス使用機器などでガス漏れが生じて、定量ガス流路に設定量以上のガスが通流すると、その定量ガス流路に設けられた過大流量防止機構がガスの通流を停止するので、定量ガス出口に接続された配管や定量ガス使用機器などでのガス漏洩に対して確実に対処することができる。
一方、不定量ガス流路側においては、例えば、上述したガス流量計測部により過大流量の通流を検知することが可能であるため、不定量ガス出口に接続された配管やガス器具などのガス漏洩に対しても確実に対処することができる。
このように、過大流量の通流に対して、定量ガス流路と不定量ガス流路とで各別に対応するように構成することで、過大流量の検知精度が向上し、確実な検知と迅速な対処が可能となる。

本発明に係るガスメータの更なる特徴構成は、前記主ガス流路のガスの通流を停止する主ガス遮断弁が、前記主ガス流路に設けられ、前記不定量ガス流路のガスの通流を停止する副ガス遮断弁が、前記不定量ガス流路に設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、主ガス流路に主ガス遮断弁が設けられているので、例えば、設定値以上の震動を感知した場合に主ガス遮断弁を閉弁するように構成することで、地震発生時に主ガス流路においてガスの通流を確実に停止することができ、地震によるガスの漏洩を未然に防ぐことができる。
そして、不定量ガス流路には副ガス遮断弁が設けられているので、不定量ガス出口に接続された配管側での突発的なガス漏洩に対しては、副ガス遮断弁の閉弁により確実に対処することができる。

本発明に係るガスメータの更なる特徴構成は、前記不定量ガス流路のガス圧を検出する圧力センサが、前記不定量ガス流路における前記副ガス遮断弁の下流側に設けられ、その圧力センサが設定値以上のガス圧の低下を検出すると、前記主ガス遮断弁がガスの通流を停止する点にある。

上記特徴構成によれば、不定量ガス流路に圧力センサが設けられ、その圧力センサが設定値以上のガス圧の低下を検出すると、主ガス遮断弁がガスの通流を停止するので、例えば、ガス供給量の低下など、何らかの理由で不定量ガス流路のガス圧が低下した場合、主ガス遮断弁を閉弁することによって確実に対処することができる。
それに加えて、圧力センサが副ガス遮断弁の下流側に設けられているので、不定量ガス出口に接続された配管やガス機器などで漏洩が発生し、その漏洩箇所を補修した後に、漏洩箇所の補修の良否を確認することができる。
すなわち、不定量ガス出口に接続された全てのガス機器の弁を閉弁し、副ガス遮断弁を開弁して配管およびガス機器にガスを流入させた後に副ガス遮断弁を閉弁し、圧力センサにより不定量ガス流路のガス圧を検出する。そして、不定量ガス流路においてガス圧の低下がなければ、漏洩箇所の補修が完了しているのであり、副ガス遮断弁を開弁して通常の使用状態に戻すことになる。また、ガス圧の低下があれば、漏洩箇所の補修が完了していないのであり、再び漏洩箇所の補修を行うことになるが、圧力センサが設定値以上のガス圧の低下を検出すると、主ガス遮断弁がガスの通流を停止するので、漏洩箇所の補修の良否確認の際に多量のガスが流出することを未然に防ぐことができる。

本発明に係るガスメータの更なる特徴構成は、前記定量ガス出口が、燃料電池の燃料ガス流入口を接続する燃料電池用ガス出口である点にある。

上記特徴構成によれば、定量ガス出口に燃料電池の燃料ガス流入口を接続することにより、上述したように、不定量ガス出口に接続された配管やガス機器などでのガスの漏洩検知に際し、燃料電池を停止させる必要はなく、したがって、燃料電池の稼働率の低下と劣化の早期化を確実に回避することができる。

ガスメータの概略構成図 ガス流量計の概略構成図

本発明によるガスメータの実施形態を図面に基づいて説明する。
このガスメータは、例えば、各住戸などに設置されてガス料金の課金のために使用される都市ガス用のガスメータで、図１に示すように、そのガスメータ１は、ガス供給管２側に接続されるひとつのガス入口３と、ガス機器４、５に接続される２つのガス出口６、７が設けられている。
２つのガス出口６、７の一方は、連続的（定状的）に一定量のガスを使用する定量ガス使用機器としての燃料電池４を接続するための定量ガス出口６に構成され、定量ガス用配管８を介して燃料電池４の燃料ガス流入口４ａに接続されている。
２つのガス出口６、７の他方は、不定量のガスを使用する一般的なガス機器５、例えば、調理用のガス器具や給湯器などを接続するための不定量ガス出口７に構成され、不定量ガス用配管９を介して各種のガス機器５に接続されている。

ガス入口３に連通する主ガス流路１０は、ガスメータ１内において、図２にも示すように、定量ガス出口６に連通する定量ガス流路１１と不定量ガス出口７に連通する不定量ガス流路１２に分岐され、主ガス流路１０には、異常発生時、例えば、設定値以上の震動を感知するとガスの通流を停止する主ガス遮断弁１３が設けられ、定量ガス流路１１には、定量ガス流路１１に設定量以上のガスが通流するとガスの通流を停止するヒューズガス栓のような過大流量防止機構１４が設けられている。
不定量ガス流路１２には、不定量ガス流路１２を通流するガスの流量を計測する超音波式のガス流量計測部１５が設けられている。つまり、ガス流量計測部１５が、不定量ガス流路１２にのみ設けられ、そのガス流量計測部１５と制御装置１６などにより超音波式のガス流量計１７が構成されている。
そして、不定量ガス流路１２のガス流量計測部１５の下流側には、不定量ガス流路１２にガスの流量異常が生じるとガスの通流を停止する副ガス遮断弁１８が設けられ、その下流側には、不定量ガス流路１２のガス圧を検出する圧力センサ１９が設けられている。

超音波式のガス流量計測部１５は、図２に示すように、超音波を送受信する一対の送受信器２０、２１、つまり、不定量ガス流路１２の上流側に配置された上流側送受信器２０と、その上流側送受信器２０に対して所定距離下流側に対向するように配置された下流側送受信器２１により構成され、それら両送受信器２０、２１に対し、例えば、マイクロコンピュータを含む制御装置１６が接続されて、両送受信器２０、２１と制御装置１６などにより超音波式のガス流量計１７が構成されている。
制御装置１６は、両送受信器２０、２１に駆動パルスを送って超音波を発生させ、上流側送受信器２０は、制御装置１６からの駆動パルスに応じて超音波を下流側送受信器２１に向けて送信し、下流側送受信器２１は、その超音波の受信を電気信号により制御装置１６に送信する。同様に、下流側送受信器２１は、制御装置１６からの駆動パルスに応じて超音波を上流側送受信器２０に向けて送信し、上流側送受信器２０は、その超音波の受信を電気信号により制御装置１６に送信する。

制御装置１６において、その制御装置１６の流量導出手段１６ａが、上流側送受信器２０と下流側送受信器２１から送られてくる超音波の受信信号に基づいて、不定量ガス流路１２を通流するガス中での超音波の伝播時間を算出してガス流量を導出する。
具体的には、上流側送受信器２０から下流側送受信器２１への伝播時間（順方向伝播時間）と下流側送受信器２１から上流側送受信器２０への伝播時間（逆方向伝播時間）との差に基づいてガスの流速を算出し、算出した流速に不定量ガス流路１２の断面積を乗じてガス流量を導出する。
そして、制御装置１６の流量積算手段１６ｂが、流量導出手段１６ａから送られてくるガス流量を積算して積算ガス流量を算出し、その算出結果を制御装置１６に設けられた外部表示手段１６ｃに表示するように構成されている。

つぎに、このガスメータ１の作動について説明すると、ガス供給管２を通して供給されるガス（例えば、都市ガス）は、ガス入口３から主ガス流路１０に流入し、定量ガス流路１１と不定量ガス流路１２に分流される。
定量ガス流路１１に流入したガスは、定量ガス出口６から定量ガス用配管８を通して、燃料ガス流入口４ａから燃料電池４に供給され、燃料電池４の燃料に供される。燃料電池４は、連続的に一定量（例えば、３００Ｌ／ｈ）のガスを使用するため、定量ガス流路１１には、通常、燃料電池４により定められる設定量のガスが通流し、例えば、燃料電池４の作動時間などから定量ガス流路１１を通流するガスの使用総流量を知ることができる。
しかし、例えば、定量ガス用配管８が損傷してガス漏れが生じたり、誤って定量ガス用配管８に燃料電池４以外のガス機器を接続して、定量ガス流路１１に設定量（例えば、４００Ｌ／ｈ）以上のガスが通流すると、過大流量防止機構１４が作動してガスの通流を停止し、必要に応じて適宜報知手段にてその旨を報知する。

他方、不定量ガス流路１２に流入したガスは、不定量ガス出口７から不定量ガス用配管９を通して各種のガス機器５に供給され、各種ガス機器５の燃料などに供される。この不定量ガス流路１２を通流するガスについては、上述したように、制御装置１６の流量導出手段１６ａがガス流量を導出し、流量積算手段１６ｂが積算ガス流量を算出する。そして、それに燃料電池４によるガスの使用量を加算し、不定量ガス流路１２と定量ガス流路１１を通して使用されたガスの総使用量を外部表示手段１６ｃに表示する。
また、ガス流量計１７は、ある一定の期間（例えば、３０日）内において、ガスの使用量がゼロになったことがあるか否かを検知しており、ゼロになったことがあれば、不定量ガス用配管９やそれに接続のガス機器５などでガスの漏洩はないものと判断してガスの通流を継続し、ゼロになったことがなければ、ガスの漏洩が生じているものと判断してガス遮断弁１８を閉じてガスの通流を停止する。

更に、不定量ガス流路１２にガスの流量異常、例えば、ガス供給量の低下など、何らかの理由で不定量ガス流路１２のガス圧が低下し、圧力センサ１９が予め定められた設定値以上のガス圧の低下を検出すると、主ガス遮断弁１３を閉弁してガスの通流を停止する。
それに加えて、不定量ガス出口７に接続された不定量ガス用配管９やそれに接続のガス機器５などで漏洩が発生し、その漏洩箇所を補修した後においては、副ガス遮断弁１８とその下流に設けられた圧力センサ１９を使用して漏洩箇所の補修の良否を確認することができる。
つまり、不定量ガス用配管９に接続された全てのガス機器５の弁を閉弁し、副ガス遮断弁１８を開弁して不定量ガス用配管９およびガス機器５にガスを流入させた後に副ガス遮断弁１８を閉弁し、圧力センサ１９により不定量ガス流路１２のガス圧を検出する。不定量ガス流路１２においてガス圧の低下がなければ、漏洩箇所の補修が完了しているのであり、副ガス遮断弁１８を開弁して通常の使用状態に戻す。また、ガス圧の低下があれば、漏洩箇所の補修が完了していないので、再び漏洩箇所の補修を行うことになり、その場合、圧力センサ１９が設定値以上のガス圧の低下を検出すると、主ガス遮断弁１３がガスの通流を停止するので、漏洩箇所の補修の良否確認の際に多量のガスが流出することを未然に防ぐことができる。

〔別実施形態〕
先の実施形態では、ガスメータ１として各住戸に設置する都市ガス用のガスメータを示したが、特に住戸に設置する都市ガス用のガスメータに限るものではなく、その他、各種のガスメータにも適用可能である。
また、主ガス流路１０に主ガス遮断弁１３を設け、定量ガス流路１１に過大流量防止機構１４を設け、不定量ガス流路１２に副ガス遮断弁１８と圧力センサ１９を設けた例を示したが、本発明を実施するに際し、これら主ガス遮断弁１３、過大流量防止機構１４、副ガス遮断弁１８、および、圧力センサ１９については、必ずしも絶対に不可欠なものではなく、これらの全てまたは一部を省略して実施することもできる。

１ ガスメータ
３ ガス入口
４ 定量ガス使用機器としての燃料電池
４ａ 燃料電池の燃料ガス流入口
５ ガス機器
６ 定量ガス出口
７ 不定量ガス出口
８ 定量ガス用配管
９ 不定量ガス用配管
１０ 主ガス流路
１１ 定量ガス流路
１２ 不定量ガス流路
１３ 主ガス遮断弁
１４ 過大流量防止機構
１５ ガス流量計測部
１８ 副ガス遮断弁
１９ 圧力センサ

Claims (5)

1. ガス入口とガス出口を備え、前記ガス入口から流入してガス出口から流出するガスの流量を計測するガス流量計測部を備えているガスメータであって、
   前記ガス入口がひとつ、前記ガス出口が２つ設けられ、その２つのガス出口の一方が、連続的に一定量のガスを使用する定量ガス使用機器にガスを供給する定量ガス用配管を接続する定量ガス出口に構成され、他方が不定量のガスを使用するガス機器にガスを供給する不定量ガス用配管を接続する不定量ガス出口に構成され、前記ガス入口に連通する主ガス流路が、前記定量ガス出口に連通する定量ガス流路と前記不定量ガス出口に連通する不定量ガス流路に分岐され、前記ガス流量計測部が、前記不定量ガス流路にのみ設けられているガスメータ。
2. 前記定量ガス流路に設定量以上のガスが通流するとガスの通流を停止する過大流量防止機構が、前記定量ガス流路に設けられている請求項１に記載のガスメータ。
3. 前記主ガス流路のガスの通流を停止する主ガス遮断弁が、前記主ガス流路に設けられ、前記不定量ガス流路のガスの通流を停止する副ガス遮断弁が、前記不定量ガス流路に設けられている請求項１または２に記載のガスメータ。
4. 前記不定量ガス流路のガス圧を検出する圧力センサが、前記不定量ガス流路における前記副ガス遮断弁の下流側に設けられ、その圧力センサが設定値以上のガス圧の低下を検出すると、前記主ガス遮断弁がガスの通流を停止する請求項３に記載のガスメータ。
5. 前記定量ガス出口が、燃料電池の燃料ガス流入口を接続する燃料電池用ガス出口である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガスメータ。

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