JP5617185B2 - 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。

ガス器具の使用の際には、ガスの消し忘れやガス漏れなどによる事故を未然に防止するために、ガスのユーザ宅やガス供給路を管理しているガス事業者において、異常時に通報やガス供給路の遮断を行うシステムが普及しつつある。従来のガス保安装置としては、ガス流量などに基づき、大流量が流れたときにガスの供給を遮断したり、微小流量で長時間ガスが流れたときに遮断したり、流量区分別に所定流量で所定時間ガスが流れたときに遮断するものなどが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−４４２３９号公報

しかしながら、従来のガス遮断装置では、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に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にガス流量を制御するので、器具使用開始時に登録流量記憶部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、特に複数の器具を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登録流
量記憶部に流量を登録し直すものの、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、この実際の使用流量とは異なる登録流量で監視時間の設定を行うために短い時間でガスの供給と停止するといった誤遮断を起こすという課題を有していた。

例えば、給湯器を利用者が使用すると過去の流量が零の場合、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、「流量変化有」として、即ち何らかの器具使用有りとして流量登録する。或いは、ガステーブル使用中に給湯器を使用すると過去流量にガステーブル流量が記憶されており、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、「流量変化有り」として変化流量を登録する。

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いずれかの器具が停止されたり、流量が変化すると、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演算し、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する。通常は、流量変化検出後は格納された過去の平均流量と今回の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。

しかし、給湯器等の湯温制御においては、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、流量変化検出部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に流量変化として検出できない場合がある。その為、登録記憶部に登録されている流量登録値を修正できず、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て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、この登録流量で保安制御部が使用時間の監視を行い、本来存在しない流量区分の流量であるのに誤って使用時間遮断を行うという不具合が従来あった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、給湯器等のＯＮ／ＯＦＦだけでなく少しづつ流量が変動する器具を特定し、従来の流量登録部に流量変化検出毎に登録するのではなく、給湯器やファンヒータの流量を個別に流量登録を行うので、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。

本発明のガス遮断装置は、ガス供給管に接続され、ガスの瞬時流量を計測する流量計測部と、ガス供給管に設けられ、ガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、瞬時流量を平均化する平均流量演算部と、前記平均流量演算部で求めた平均流量値を記憶する流量記憶部と、前記平均流量演算部と前記流量記憶部との格納値より流量変化の有無を判定する流量変化検出部と、前記流量変化検出部で「流量変化有」と判定したときの変化流量分を求め記憶する登録流量記憶部と、前記ガスの瞬時流量から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、器具の判別に用いる瞬時流量特性情報を保持する器具判定記憶部と、前記器具判別部で特定の器具と判別した場合に、前記特定の器具の流量を前記登録流量記憶部には登録せずに前記特定の器具の流量を記憶する特定器具流量記憶部と、前記登録流量記憶部と前記特定器具流量記憶部のそれぞれの流量に対応した監視時間が経過した場合に前記遮断弁を遮断駆動する保安制御部を備えたもので、特定の器具について専用の特定器具流量記憶部に登録することにより、個別の器具に対応した使用時間の監視を行うことができ、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ができる。

本発明によれば、給湯器等のＯＮ／ＯＦＦだけでなく少しづつ流量が変動する器具を特定し、従来の登録流量記憶部に流量変化検出毎に登録するのではなく、給湯器やファンヒータ等の特定器具の流量を独立して流量登録を行うので、正確な流量に基づいたガス器具の使用状態を監視でき、ガス使用上の安全性と利便性を向上させることが可能となるガス遮断装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るガス遮断装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における超音波流量計の概略構成を示す構成図

第１の発明は、ガス供給管に接続され、ガスの瞬時流量を計測する流量計測部と、ガス供給管に設けられ、ガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、瞬時流量を平均化する平均流量演算部と、前記平均流量演算部で求めた平均流量値を記憶する流量記憶部と、前記平均流量演算部と前記流量記憶部との格納値より流量変化の有無を判定する流量変化検出部と、前記流量変化検出部で「流量変化有」と判定したときの変化流量分を求め記憶する登録流量記憶部と、前記ガスの瞬時流量から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、器具の判別に用いる瞬時流量特性情報を保持する器具判定記憶部と、前記器具判別部で特定の器具と判別した場合に、前記特定の器具の流量を前記登録流量記憶部には登録せずに前記特定の器具の流量を記憶する特定器具流量記憶部と、前記登録流量記憶部と前記特定器具流量記憶部のそれぞれの流量に対応した監視時間が経過した場合に前記遮断弁を遮断駆動する保安制御部を備えたもので、特定の器具に対しては、従来の流量登録部に流量変化検出毎に登録するのではなく、流量を独立して流量登録を行うので、正確な流量に基づいたガス器具の使用状態を監視できることで、ガス使用上の安全性と利便性を向上させることが可能となる。

第２の発明は、特に第１の発明において、器具判別部で判別する特定の器具は、給湯器またはファンヒータであることを特徴とするもので、特に、単なるＯＮ／ＯＦＦではなく少しづつ流量が変動するような給湯やファンヒータを器具判別部で判別した場合に、流量を登録流量記憶部には登録せずに専用の特定器具流量記憶部に記憶し、この流量記憶部に記憶した流量に対応した監視時間が経過した場合に遮断弁を遮断駆動することで、ガス使用上の安全性と利便性を向上させることが可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明において、特定器具流量記憶部を複数備え、特定の機器を少なくとも給湯器及びファンヒータとしたもので、給湯器とファンヒータの様にＯＮ／ＯＦＦだけでなく少しづつ流量が変動する器具を特定し、従来の流量登録部に流量変化検出毎に登録するのではなく、給湯器とファンヒータの流量を独立して流量登録を行うので、正確な流量に基づいたガス器具の使用状態を監視できることで、ガス使用上の安全性と利便性を向上させることが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１に係るガス遮断装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ガスのユーザの家屋等に設置されるガスメータを利用するガス遮断装置の構成例を示す。また、特定の機器を、給湯器またはファンヒータとして説明する。

本実施の形態のガス遮断装置１０は、ユーザの家屋等に敷設されたガス供給管３０の途中に設けられ、このガス供給管３０の下流側の配管には複数のガス器具の事例としてガスコンロ３１、ガスストーブ３２、給湯器３３が接続されている。このガス遮断装置１０は、屋外または屋内の所定位置に設置される。

ガス遮断装置１０は、流量計測部１１、平均流量演算部１２、流量記憶部１３、流量変化検出部１４、登録流量記憶部１５、器具判定記憶部１６、器具判別部１７、給湯器流量記憶部１８、保安制御部２１、通信部２２、感震器２３、遮断弁２４を有して構成される。

流量計測部１１は、ガス供給管３０の経路中に接続され、後述するように、超音波信号を用いてガス供給管３０内のガス流により生じる伝搬時間差を求め、ガスの瞬時流量を検出する。平均流量演算部１２は、前記流量計測部１１で検出された瞬時流量を基に、一定計測期間（３０秒）の平均流量として演算する。流量記憶部１３は、前記平均流量演算部１２で演算された平均流量値を記憶する。流量変化検出部１４は、前記平均流量演算部１２と前記流量記憶部１３の格納値より流量変化があったかを判定する。 登録流量記憶部１５は、前記流量変化検出部１４で「流量変化あり」を判定したときの変化流量分を記憶する。

器具判定記憶部１６は、前記器具の判別に用いる瞬時流量特性情報を保持する。器具判
別部１７は、前記流量計測部１１で検出されたガスの瞬時流量から前記ガス供給管３０を流れるガス使用器具を判別し、前記流量変化検出部１４で「流量変化あり」を判定したときに器具判別を開始する。前記器具判別部１７が給湯器３３と判別した場合は、給湯器３３の流量を前記登録流量記憶部１５には登録せずに給湯器３３の流量を給湯器流量記憶部１８に記憶する。前記器具判別部１７でガスコンロ３１またはガスストーブ３２またはガス器具の特定に至らない場合は、通過している流量を前記登録流量記憶部１５に記憶する。

保安判定部２１、前記登録流量記憶部１５と前記給湯器流量記憶部１８が所定値以上か判断し、所定値以上であれば、遮断弁２４を駆動しガス流路遮断の判断を行ったり、通信部２２を介してガス事業者に通信するものである。

ここで、保安制御部２１、平均流量演算部１２、流量変化検出部１４、器具判別部１７はマイクロコンピュータ（マイコン）等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成され、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能が実現される。また、流量記憶部１３、登録流量記憶部１５、器具判定記憶部１６、給湯器流量記憶部１８はフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリにより構成される。

次に動作を説明する。

流量変化検出部１４は所定以上のガス流量に変化があった場合に、流量平均流量演算部１２と流量記憶部１３を比較し、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登録流量記憶部１５に出力する。

この登録流量記憶部１５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。

登録流量記憶部１５で、個別器具の流量（Ｑｉ）を順次Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑｎと記憶する。

器具判別部１７は、あらかじめ器具判定記憶部１６に記憶しているガス器具の瞬時流量特性情報（ガス流量の絶対値、ガス流量の立上り特性、ガス流量の制御パターン、ガス流量の安定性等）と、前記流量計測部１１で検出されたガスの瞬時流量と比較しガス器具を判別する。判別した器具がガス給湯器であれば、登録流量記憶部１５の個別器具流量には記憶せずに、給湯器流量記憶部１８に当該給湯器の流量を記憶する。

尚、給湯器流量記憶部１８の流量は給湯器の自動制御に対応し、定期的に自動更新することでも可能である。

保安制御部２１は、前記登録流量記憶部１５の個別器具の流量｛Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，・・・，Ｑｎ｝が所定時間以上続く場合、または前記給湯器流量記憶部１８に記憶した流量が所定時間以上続く場合に、遮断弁２４を駆動し、ガス流路遮断の判断を行ったり、通信部２２を介してガス事業者に通信する。

ここで、流量計測部１１の一例として、超音波流量計を用いた計測方法を図２を用いて説明する。超音波流量計は、ガス供給管３０に連通する矩形断面を持つ計測流路３５を有し、この計測流路３５の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波送受信器３６、３７が配置されている。これらの超音波送受信器３６、３７は、超音波伝播経路が
計測流路３５を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行う。

このとき、超音波送受信器３６、３７間の距離、すなわち測定距離をＬ、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波送受信器３６、３７の上流から下流への超音波伝播時間をｔ１、下流から上流への超音波伝播時間をｔ２、音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式により求められる。

Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ(（１／ｔ１）−（１／ｔ２）) ・・・（１）
この流速Ｖと計測流路３５の断面積とからガス流の瞬時流量を算出する。
制御部１５は、保安処理部の機能を有しており、ガス遮断装置各部の動作制御、通信、警告やガスの遮断などの保安処理を行うものである。

通信部２２は、保安制御部がガス遮断の判断又は警報の判断を行った際に、流量値、積
算流量値、流量の積算時間及び前記器具判別部で判別された器具等のデータをガス事業者に通信するものである。

感震器２３は、地震などの振動を検出して検出信号を保安制御部２１に出力するものである。遮断弁２４は、ガス供給管３０の経路中に接続され、保安制御部２１からの指示に基づいてガス供給管３０を閉塞してガスの供給を遮断するものである。

また、前記器具判別部１７でファンヒータ３４と判別した場合に、ファンヒータ３４の流量を前記登録流量記憶部１５には登録せずにＦＨの流量を記憶するＦＨ流量記憶部１９と、前記登録流量記憶部１５と前記ＦＨ流量記憶部１９が所定値以上か判断する保安制御部２１を有することで、給湯器と同様に自動制御するファンヒータ３４にも対応することができる。

また、前記器具判別部１７で給湯器と判別した場合に、給湯器の流量を前記登録流量記憶部１５には登録せずに給湯器の流量を記憶する給湯器流量記憶部１８と、前記器具判別部１７でファンヒータ３４と判別した場合に、ファンヒータ３４の流量を前記登録流量記憶部１５には登録せずにファンヒータ３４の流量を記憶するＦＨ流量記憶部１９と、前記登録流量記憶部と前記給湯器流量記憶部と前記ＦＨ流量記憶部１９が所定値以上か判断する保安制御部２１を有することで、複数の自動制御を行う器具にも対応可能である。

以上のように、本発明によれば、給湯器等のＯＮ／ＯＦＦだけでなく少しづつ流量が変動する器具を特定し、従来の登録流量記憶部に流量変化検出毎に登録するのではなく、給湯器やファンヒータ等の特定器具の流量を独立して流量登録を行うので、正確な流量に基づいたガス器具の使用状態を監視でき、ガス使用上の安全性と利便性を向上させることが可能となるガス遮断装置を提供することができる。

本発明は、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、都市ガス等の気体瞬時流量計測を行う用途に適用できる。

１０ ガス遮断装置
１１ 流量計測部
１２ 平均流量演算部
１３ 流量記憶部
１４ 流量変化検出部
１５ 登録流量記憶部
１６ 器具判定記憶部
１７ 器具判別部
１８ 給湯器流量記憶部（特定器具流量記憶部）
１９ ＦＨ流量記憶部（特定器具流量記憶部）
２１ 保安制御部
２３ 感震器
２４ 遮断弁
３３ 給湯器（特定の器具）
３４ ファンヒータ（特定の器具）

Claims (3)

1. ガス供給管に接続され、ガスの瞬時流量を計測する流量計測部と、ガス供給管に設けられ、ガス通路を遮断する遮断弁と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、瞬時流量を平均化する平均流量演算部と、前記平均流量演算部で求めた平均流量値を記憶する流量記憶部と、前記平均流量演算部と前記流量記憶部との格納値より流量変化の有無を判定する流量変化検出部と、前記流量変化検出部で「流量変化有」と判定したときの変化流量分を求め記憶する登録流量記憶部と、前記ガスの瞬時流量から前記ガス供給管を流れるガスを使用する器具を判別する器具判別部と、器具の判別に用いる瞬時流量特性情報を保持する器具判定記憶部と、前記器具判別部で特定の器具と判別した場合に、前記特定の器具の流量を前記登録流量記憶部には登録せずに前記特定の器具の流量を記憶する特定器具流量記憶部と、前記登録流量記憶部と前記特定器具流量記憶部のそれぞれの流量に対応した監視時間が経過した場合に前記遮断弁を遮断駆動する保安制御部を備えたガス遮断装置。
2. 器具判別部で判別する特定の器具は、給湯器またはファンヒータであることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断装置。
3. 特定器具流量記憶部を複数備え、特定の機器を少なくとも給湯器及びファンヒータとした請求項１に記載のガス遮断装置。

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