JP5186760B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、需要家が保有する器具を使用された時、器具自身の制御により使用流量が変化しても器具流量を正確に計測し、常に正確な器具流量を登録しその使用状態が安全か否かを監視するガス遮断装置に関する。

従来のこの種のガス遮断装置は、特許文献１に開示されたようなものがあり、図２を用いて簡単に説明する。

図２において、１は流量測定手段で、ガスメーターに取り付けられた流量センサである。２は個別器具推定手段で、流量センサ１の流量信号ｓを一定計測期間（３０秒）の平均流量として演算し、この平均流量の増減をもとに使用中の個別流量の増減を推定し、増減した器具の推定個別演算流量Ｑと使用した時間を出力する。この個別器具推定手段２は、平均流量が増加した場合はその増加分のガス器具が使用されたと判断し、平均流量が減少した場合はその減少分のガス器具を止めたと判断し、使用中の個別器具を推定する。３は個別流量登録手段で、その家庭で使用する個別器具の流量（Ｑｉ）を予めインプットする設定器である。４は個別流量記憶手段で、個別流量登録手段３の個別器具の流量（Ｑｉ）と常時個別流量登録手段７の流量を順次Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑｎと記憶する。５は異常流量判定部で、個別器具推定手段２から出力される推定個別流量Ｑが個別流量記憶手段４の｛Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑｎ｝に含まれず、かつ推定個別流量Ｑが第１の所定時間（１０分）以上続けば、個別異常信号Ｅを出力する。６は報知手段あるいは遮断手段で、個別異常信号Ｅを受けて警告報知するＬＥＤ、またはガス通路を遮断する遮断弁を備えている。７は常時個別流量登録手段で、個別流量推定手段２から出力される推定個別流量Ｑが第２の所定時間（３分）以上かつ第１の所定時間（１０分）以内の場合前記推定個別流量Ｑを個別流量記憶手段４に出力する。

次に従来例の構成の動作を説明する。流量測定手段１の流量信号をもとに平均流量を計算する。この平均流量と前前回の計測の平均流量との変化流量をもとめ、増加の変化か減少の変化かを判断し、それぞれの処理により推定個別演算流量Ｑをもとめる。増加減少処理の結果あらたに出現したこの推定個別演算流量Ｑが、個別流量記憶手段４に含まれるかどうかかつ、第１の所定時間（１０分間）使用されたかどうかの判断をする。含まれずかつ、１０分以上使用されれば報知手段または遮断手段６を動作させる。含まれずまたは、１０分以上使用されなければ、それぞれ未登録流量か、３分以上使用されたか、１０分以下の使用時間であるかを判断し、すべてに合致していれば、常時個別流量登録手段７は、個別流量記憶手段４に登録の処理を行なう。

いま、複数器具の同時使用により、Ｑｔ（例としてＱ２＋Ｑ３）という平均流量の増加があり、使用時間がたとえば７分、すなわち、７分後に平均流量が減少した場合には、個別器具推定手段２より推定個別流量Ｑｔを出力される。この推定個別流量Ｑｔは、常時個別流量登録手段７により使用時間が３分以上かつ１０分以下ということで個別流量記憶手段４に登録される。以降、個別流量記憶手段４に登録されるので、この流量が１０分以上出現しても、遮断することはない。すなわち、同時立ち上げするケースの多いガス器具による誤遮断を低減することができる。また、買い替え器具等による、新しい個別流量Ｑｋ（３分以上１０分以下）があった場合には、個別器具推定手段２より推定個別流量Ｑｋが出力される。この推定個別流量Ｑｋは、常時個別流量登録手段７により使用時間が３分以上かつ１０分以下ということで個別流量記憶手段４に登録される。

以降、個別流量記憶手段４に登録されるので、この流量が１０分以上出現しても遮断することはない。

それぞれの家庭で使用する個別器具をあらかじめ記憶し、個別器具以外の流量によるガス漏れによる事故を未然に防ぐことができ、器具の同時立ち上げあるいは器具の買い替え等による誤遮断を防止できる。
特開平７−４４２３９号公報

しかしながら上記従来の構成では、下記の問題点を有していた。器具使用中に、例えばシャワーなどを使用する時給湯器は設定湯温に保つ為ガス流量を温度偏差に応じて制御したり、或いはファンヒータ等は一定室温に保つ為ガス流量を制御するので、器具使用開始時に個別器具推定手段で求め個別流量登録手段に登録された推定個別演算流量が制御により少しづつ減少している場合があり、特に複数器具使用中に他方の器具が使用停止或いは大きな流量変化が発生すると個別流量登録手段の推定個別演算流量を登録しなおすが、実際の流量と登録された流量の合計値とが異なる場合があり、使用流量とは異なった監視を行い誤遮断を防止できないという課題を有していた。又この場合に対処する個別流量登録方法が開示されていない。

本発明は上記課題を解決するもので、器具流量の微少な変化を監視し実流量を求めて器具流量の登録を行うので、正確な流量に基づいたガス器具の使用状態を監視でき、安全かつ誤遮断等がおきないガス遮断装置を提供することを目的としたものである。

この課題を解決するために本発明は、ガス器具の使用すると流量検出手段で流量検出し平均流量演算手段で平均流量を求め、流量変化検出手段で使用流量の変化より新たな使用と判断して流量登録手段に変化流量を登録し、最大の登録流量と監視値記憶手段の監視値と比較し正常使用状態か否かを異常判定手段で監視判定するが、器具自身の制御により流量変化検出手段で流量変化と判定されない微小な流量変化する場合があるが、流量推定手段で流量変化後の登録時に記憶した平均流量と現在の平均流量を比較し微少な流量変化を検出すると、次の流量変化検出後の流量登録時点で記憶した平均流量を流量登録手段に出力し流量登録手段では記憶していた平均流量と求めた平均流量とから変化流量を求め流量登録値を登録し、更に異常判定手段で監視記憶値と登録流量とを監視判定し異常時流路を遮断する遮断手段とから構成されている。

このことにより、器具自身の制御により流量変化検出手段で流量変化と判定されない微小な流量変化する場合があっても、流量推定手段で登録時点の平均流量を記憶することにより次の流量登録時点で実際流れている流量と流量登録手段の全登録流量合計値とが常に等しくなるように流量登録するので、実使用の流量を正確にとらえ監視できる。

以上説明したように本発明によれば、ガス器具の使用すると流量検出手段で流量検出し平均流量演算手段で平均流量を求め、流量変化検出手段で使用流量の変化より新たな使用と判断して流量登録手段に変化流量を登録しても、器具自身の制御により流量変化検出手段で流量変化と判定されない微小な流量変化する場合があり、流量変化検出後の流量登録時の平均流量を流量推定手段に記憶しておき、その後毎回平均流量演算手段で求める平均流量と流量推定手段に記憶した平均流量との流量差が所定範囲内でない場合、流量推定手段より流量登録手段に前回登録時に記憶した平均流量を出力し、登録された時点からの流量変化として演算するので、流量登録値の合計値は実際の流量(平均流量で求めた)に等し
くなる。即ち流量登録値として微少な変化する前の流量値が登録されており、その時点からの変化流量を求め、流量登録値の中で変化流量に相当する流量分、最も近い流量値を削減、或いは削除する。従って器具自身の制御により実使用の流量が変化しても正確に流量を検出し異常かどうかを監視できるので、極めて安全性が高く、実際の器具流量とは異なった流量で異常監視され誤遮断となり、ガス事業者が不要な出動することなく使い勝手が向上し、保安効果が向上する効果がある。

本発明は上記目的を達成するため、流路内の流量を計測する流量検出手段と、前記流量検出手段での検出値を流量に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量を平均化する平均流量演算手段と、前記平均流量演算手段で求めた平均流量値を記憶する流量記憶手段と、前記平均流量演算手段で今回求めた平均流量と前記流量記憶手段に記
憶している過去の平均流量より流量変化があったかを判定する流量変化検出手段と、前記流量変化検出手段で「流量変化あり」を判定したときの変化流量分を、前記平均流量演算手段で今回求めた平均流量値と前記流量記憶手段に記憶している過去の平均流量の差として求め登録する流量登録手段と、流量登録時点の平均流量を記憶する登録時流量記憶手段と、再度流量変化検出手段で「流量変化あり」が判定されたとき迄に前記流量演算手段で求めた平均流量と前記登録時流量記憶手段の平均流量との流量差が所定以上となっていた場合には、前記登録時流量記憶手段の平均流量を前記流量登録手段において変化流量を求める為の過去の平均流量として出力する流量推定手段と、前記流量登録手段で登録した流量を監視する判定値を記憶する監視値記憶手段と、前記監視値と前記流量登録手段に登録された流量値とを比較し異常かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段で異常判定成立時流路を遮断する遮断手段とからなる。

そして、ガス器具の使用すると流量検出手段で流量検出し平均流量演算手段で平均流量を求め、流量変化検出手段で使用流量の変化より新たな使用と判断して流量登録手段に変化流量を登録しても、器具自身の制御により流量変化検出手段で流量変化と判定されない微小な流量変化する場合があり、流量推定手段で流量登録時の平均流量を記憶しておき流量変化未検出期間求めた平均流量と常に比較し所定範囲以上の流量差がある場合そのあと流量変化検出後記憶している平均流量を流量登録手段に再登録演算用として出力し流量登録値をし直すので、器具自身の制御により実使用の流量が変化しても正確に流量を検出し異常かどうかを監視できるので、極めて安全性が高く、実際の器具流量とは異なった流量で異常監視され誤遮断となり、ガス事業者が不要な出動することなく使い勝手が向上し、保安効果が向上する。

以下、本発明の第１の実施形態について図１を参照して説明する。尚、本実施形態により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の実施の形態のガス遮断装置である。

図において、８は流量検出手段で、都市ガス或いはＬＰＧ等のガス媒体の流路中のガス流量を検出する。例えば流量検出手段１７の一例として、流路内に設置された超音波センサで超音波信号を一方から他方に発信しその伝搬時間より使用ガス流量を検出したり、流路内に熱線式センサを設け流れにより変化するインピーダンスより流量を求めるフローセンサ、或いは計量膜によりガス量を計測し計量膜の機械的動作を磁石とリードスイッチ、或いは磁気抵抗素子等により電気的パルス信号として流量を検出するものがある。

９は流量演算手段で、流量検出手段８で求めた信号を瞬時流量に換算する。例えば超音波センサの場合伝搬時間より流量を換算し求める。１０は平均流量演算手段で、流量演算手段９で求めた瞬時流量を所定個数集め平均流量を求める。

１１は流量記憶手段で、求めた平均流量を時系列的に記憶している。１２は流量変化検
出手段で、求めた平均流量と流量記憶手段１１の過去の流量値とから流量変化があったかを求める。例えば需要家が給湯器等を使用すると流量値は零から任意の流量迄、或いは他の器具使用中に給湯器等使用されると求めた平均流量と過去の流量記憶値とから変化流量が所定(率、或いは流量値)以上あったかどうかで器具使用と判定する。１３は流量登録手段で、流量変化検出手段１２で流量変化を検出した後、求めた平均流量と流量記憶手段１１に格納された平均流量とから変化流量(差分)を求め新たに使用された器具流量として変化流量を登録する。

１９は登録時流量記憶手段で、流量変化検出手段１２で「変化あり」を判定した時に流量演算手段９で求めた平均流量を記憶する。

１４は流量推定手段で、登録時流量記憶手段１９に平均流量を記憶した以降、次の流量変化検出する迄の間、記憶した平均流量と求めた平均流量とを比較し流量差が所定範囲内か或いは範囲外かを判定する。流量変化検出時迄に所定範囲外と判定時、記憶した平均流量を流量登録手段１３に出力する。流量登録手段１３は、通常は流量変化検出手段１２で変化検出後の流量記憶手段１１に格納された過去の平均流量と今回平均流量演算手段１０で求めた平均流量とから変化流量を求め登録する。この登録は新たに登録する場合、或いは器具が停止されて既に登録されている流量値を削減したり、削除する場合も含む。

一方、流量推定手段１４で流量差が所定範囲外と判定していたならば前回の流量変化検出後の登録時に記憶した平均流量を流量登録手段１３に出力する。流量登録手段１３では記憶していた平均流量と今回求めた平均流量とから変化流量を求め流量登録値を登録し直す。この時流量登録手段１３には前回流量変化検出後に登録された流量が登録されているが、登録流量合計値からの流量変化として演算し登録する。

１５は監視値記憶手段で、器具流量の使用時間遮断の制限値、或いは使用最大流量の監視判定値、例えば合計遮断流量値や増加流量遮断値等が記憶されている。１６は異常判定手段で、流量登録手段１３で登録されたガス使用量が異常な使用状態かどうかを監視値記憶手段１５の判定値と判定する。例えばストーブ等の使用器具へガスを供給するホースが何らかの原因で外れた時、発生する異常な大流量を監視するための合計流量遮断値や、器具の通常使用する最大使用時間よりはるかに長く使用された場合に対応した使用時間の制限時間を規定した使用時間遮断制限時間が異常判定手段１６で比較され異常でないか監視する。

１７が遮断手段で、異常判定手段１６から異常と判定された時遮断信号が出力され流路を遮断する。１８は報知手段で、異常判定手段１６でガスの使用状態が異常と判定し、遮断手段１７を駆動した場合遮断状態や遮断内容を液晶表示素子等に表示すると共にガスの安全監視を行っているセンタに電話回線などを通じて通報する。

次に上記構成の動作を説明する。ガス需要家宅で保有している器具、例えばガスストーブや給湯器等の流量を、需要家が使用すると流量検出手段８で検出する。定期的にサンプリングし求めた検出値を流量演算手段９で瞬時流量に換算する。平均流量演算手段１０は数個の瞬時流量より平均流量を求める。平均流量は流量記憶手段１１に定期的に、かつ時系列的に複数個記憶されると共に、流量変化検出手段１２で流量記憶手段に記憶された過去の流量(例えば、前回、或いは前々回とか、ｎ回前の流量記憶値等)とから流量変化の有無を求める。

例えば、給湯器を利用者が使用すると過去流量零の場合、任意の流量に変化するが、その変化を平均流量と過去の流量とから変化流量として求め、その変化率或いは変化量が所定以上の場合変化有として、即ち何らかの器具使用有りとして流量登録手段１３に登録する。或いはガステーブル使用中に給湯器を使用すると流量記憶手段１０の過去流量にガステーブルの使用流量が記憶されており、流量変化検出手段１２では今回の平均流量と過去流量記憶値とから変化流量を求め、同様に現在の流量からの変化率、或いは変化流量が所定以上の場合変化有りとして変化流量を流量登録手段１３に登録する。

器具使用が増加する場合だけでなく、複数の器具が使用中に何らかの器具が停止されたり、流量が変化すると流量変化検出手段１１では過去の流量記憶値と平均流量とから減少変化かを判定しその減少変化流量を出力し、流量登録手段１３は減少変化流量より登録された流量のうち最も近い流量登録値を削除したり、或いは削減する。通常は流量変化検出手段１２で変化検出後の流量記憶手段１１に格納された過去の平均流量と今回平均流量演算手段１０で求めた平均流量とから変化流量を求め登録する。この時の登録処理は新たに流量変化分(増加分)を流量登録する場合、或いは器具が停止されて既に登録されている流量値を削減したり、削除する場合もある。

一方、流量登録手段１３に登録流量値が設定されると、このときの平均流量値が登録時流量記憶手段１９に記憶され、流量推定手段１４は、登録時流量記憶手段１９に平均流量が記憶された以降、次の流量変化検出する迄の間、記憶した平均流量と求めた平均流量とを比較し流量差が所定範囲内か或いは範囲外かを判定する。器具自身の制御により流量変化として検出されない減少する変化もあり、このような場所定範囲外と判定される。

そして、次の流量変化検出時迄に所定範囲外と判定されると、記憶した平均流量を流量登録手段１３に出力する。流量登録手段１３では、流量変化検出手段１２で変化検出後の流量登録時に登録された平均流量と今回平均流量演算手段１０で求めた平均流量とから変化流量を求め登録処理を行う。

平均流量から全登録流量合計値との流量差がプラスの場合、微少増加と判定しその差分を流量登録手段１３に出力し登録する。逆に流量差がマイナスの場合、器具の比例制御などにより発生するが、微少な減少と判定し、変化流量を減少変化流量として流量登録手段１３に出力し流量登録手段１３では登録された流量の減少補正を行う。これにより流量変化にひっかからない微少な減少変化により、あたかも流量があるかのように間違って登録された流量値を削減或いは削除でき、その時点の実際流れている流量と登録流量の合計値とが等しくなる。即ち実際の器具の使用流量に対応した登録値となる。

次に、登録された流量値は、異常判定手段１６で監視値記憶手段１５の記憶値と比較監視される。監視値記憶手段１５には合計流量遮断値、増加流量遮断値や使用時間遮断の制限時間が記憶されている。異常判定手段１６は登録流量と監視値記憶手段１５の監視判定値の合計あるいは増加流量遮断値と比較される。それに該当しない場合、異常判定手段1６では登録流量の使用時間をカウントし、登録流量の流量域に対応した制限時間と比較監視し、超えると異常流量と判定し遮断信号を遮断手段１７に出力する。そこで、遮断手段１７を駆動し流路を閉じガスの供給を停止する。又、遮断信号が出力されると遮断内容を報知手段１８で表示する。

通常、給湯器等の湯温制御において一定温度に到達すると以後比例制御等により使用量が次第に減少する場合があり、流量変化検出手段１１では微小な流量変化が所定の変化率未満或いは所定流量未満の為流量変化として検出できない場合がある。その為流量登録手段１３に登録されている流量登録値を修正できない為、実際の合計流量と流量登録合計値とは不一致の状態が継続する。

その後、いずれかの器具が停止されたり大きな流量変化があった場合、変化した流量が減少変化流量として流量登録値より減少した器具流量を探し近い器具流量を探し停止と判
定し削除する。この時減少変化流量より大きな登録流量を削除する場合があり、登録流量と減少変化流量との差分流量を削除しすぎたとして再度流量登録する場合があった。その結果間違って流量登録され異常判定手段１６で使用時間監視され、本来存在しない流量区分の流量であるの誤って使用時間遮断するという不具合が従来あった。

しかし、流量変化検出後の流量登録時の平均流量を登録時流量記憶手段１９に記憶しておき、その後、毎回平均流量演算手段１０で求める平均流量と登録時流量記憶手段１９に記憶した平均流量との流量差が所定範囲内でない場合、流量推定手段１４より流量登録手段１３に前回登録時に記憶した平均流量を出力し、登録された時点からの流量変化として演算するので、流量登録値の合計値は実際の流量(平均流量で求めた)に等しくなる。即ち流量登録値として微少な変化する前の流量値が登録されており、その時点からの変化流量を求め、流量登録値の中で変化流量に相当する流量分、最も近い流量値を削減、或いは削除する。

このようにして実際の流量が次第に減少しているにもかかわらず、登録時点の流量を修正できていなかったことによる不具合を改善し、本来の正しい流量で使用時間監視を行えるので、誤って短い時間で遮断したり、或いは本来使用していない器具の使用時間予告警告通報を上げる等の誤警報を行うのを防止でき、極めて安全性や保安信頼性が向上している。

以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、膜式、超音波センサ、熱線式センサ、フルイディックセンサ等を用いて配管内を流れる各種ガス媒体、ＬＰガス、都市ガス、水素ガスの気体計測、又超音波センサ等を用いて水などの液体を計測する水道メータ等の用途に適用できる。

本発明の実施形態１のガス遮断装置の制御ブロック図 従来のガス遮断装置の制御ブロック図

符号の説明

８ 流量検出手段
９ 流量演算手段
１０ 平均流量演算手段
１１ 流量記憶手段
１２ 流量変化検出手段
１３ 流量登録手段
１４ 流量推定手段
１５ 監視値記憶手段
１６ 異常判定手段
１７ 遮断手段
１９ 登録時流量記憶手段

Claims (1)

1. 流路内の流量を計測する流量検出手段と、
   前記流量検出手段での検出値を流量に換算する流量演算手段と、
   前記流量演算手段で求めた瞬時流量を平均化する平均流量演算手段と、
   前記平均流量演算手段で求めた平均流量値を記憶する流量記憶手段と、
   前記平均流量演算手段で今回求めた平均流量と前記流量記憶手段に記憶している過去の平均流量より流量変化があったかを判定する流量変化検出手段と、
   前記流量変化検出手段で「流量変化あり」を判定したときの変化流量分を、前記平均流量演算手段で今回求めた平均流量値と前記流量記憶手段に記憶している過去の平均流量の差として求め登録する流量登録手段と、
   流量登録時点の平均流量を記憶する登録時流量記憶手段と、
   再度流量変化検出手段で「流量変化あり」が判定されたとき迄に前記流量演算手段で求めた平均流量と前記登録時流量記憶手段の平均流量との流量差が所定以上となっていた場合には、前記登録時流量記憶手段の平均流量を前記流量登録手段において変化流量を求める為の過去の平均流量として出力する流量推定手段と、
   前記流量登録手段で登録した流量を監視する判定値を記憶する監視値記憶手段と、
   前記監視値と前記流量登録手段に登録された流量値とを比較し異常かを判定する異常判定手段と、
   前記異常判定手段で異常成立時流路を遮断する遮断手段とを備えたガス遮断装置。

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