JP4046097B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば都市ガスやＬＰガス等を利用するガス器具の使用状態を監視するような遮断装置において、電池電源部の電源容量消耗時の安全性を確保するガス遮断装置に関する。

従来のこの種の遮断装置は、例えばガス遮断装置では図２のような構成になっていた（例えば、特許文献１参照）。図２は従来のガス遮断装置の制御ブロック図を示す。

図２のガス遮断装置１において、２は電池電源部で、ガス遮断装置全体に電源を供給する。３は遮断弁で、流路でのガスの供給を停止したり、供給したりする。４は電圧低下検出部で、ガス遮断装置１の動作が可能な電池電源部２の容量が残されている動作保証電圧から遡る所定時間を考慮した電池電圧を検知して電磁弁に電池電圧低下信号Ａを出力する。５は開栓受付部で、電圧低下信号Ａが入力された時から遮断弁の開栓受付を行って、開栓要求（開栓要求スイッチ又は通信による開栓信号の入力）があった時に開栓要求信号Ｃを出力する。６はタイマ部で、電圧低下信号Ａが入力された時から所定の動作保証時間をカウントして開栓終了信号Ｄを出力する。７は開栓機能停止部で、開栓終了信号Ｄが入力されたときに開栓要求信号Ｃによる開栓を停止する閉栓停止信号Ｅを出力する。８はガス遮断制御部で、電池電圧低下信号Ａ又は閉栓停止信号Ｅが入力された時遮断弁３を閉栓動作させ、閉栓停止信号Ｅの入力信号以前に開栓要求信号Ｃが入力された時には遮断弁３を開栓させる。

次に従来例の構成の動作を説明する。電池電源部２の消耗度をチェックしている電圧低下検出部４が電池消耗電圧を検出したとき、電池電圧低下信号Ａを開栓受付部５とタイマ部６とガス遮断制御部８に出力する。電圧低下信号Ａが入力されたガス遮断制御部８は、第一の遮断命令信号Ｂ１を出力して遮断弁３を動作させ、ガス通路の閉栓を実行する。タイマ部６は電圧低下信号Ａが入力されるとカウント開始し、このタイマ部６により所定時間のカウント終了する迄の間に、開栓受付部５に開栓要求があり、開栓要求信号Ｃが出力された時には、ガス遮断制御部８は遮断弁３を開栓する。タイマ部６でカウント終了したとき、開栓終了信号Ｄが出力されるので、開栓機能停止部７は閉栓停止信号Ｅを出力して開栓要求の受付を停止する。閉栓停止信号Ｅが入力されたガス遮断装置１は第二の遮断命令信号Ｂ２を出力して遮断弁３を閉栓する。

都市ガス、ＬＰガス等の媒体ガスの流れる流路に取り付けられたガス遮断装置１において、電圧低下検出部４は所定時間間隔毎に電池電源部２の電圧を測定し電池の消耗度を監視している。予めガス遮断装置１を動作させ得る下限値の電圧を動作保証電圧として設定しておき、ここから所要の日数分逆上った時の電圧値を電池消耗電圧として設定する。電圧低下検出部４は、電池電圧を監視してこの消耗時の電池電圧を検出する。即ち所要日数分だけ電池消耗電圧が検出されてから電池電源部２の電圧が動作保証電圧迄低下する期間だけ遮断弁３の開栓が可能としてガス遮断装置１を交換するまでの猶予期間を設けたものである。
特開平１０−１０３５４６号公報

しかしながら、前記従来の構成では下記問題点があった。電圧低下検出部が所定時間間隔毎に電池電圧を監視し消耗時の電池電圧低下判定するにあたり、電圧低下検出部は、予め計算や実験等で求めた遮断弁を動作可能な電流値を電池電圧低下判定電流として電池電源部から供給させ、その時の電池電源部の電圧と電池消耗電圧とを比較する事で行っていた。この理由を下記に述べる。電池電圧部を構成する電池には内部抵抗が有り、電池の等価回路は、内部抵抗と当初の電圧を保持する理想電池とが直列に接続する事で表されている。そして、内部抵抗値は経年変化により徐々に増加する特性を有している。今、電池電源部から電流を取出すと、この内部抵抗によりその抵抗値と取出した電流の積の分だけがＩＲドロップとして電圧ロスとなり、電池電源部の電圧はその分だけ低下してしまう。

一方、遮断弁の動作電流は、その他各部の動作電流と比較すると著しく大きい為に内部抵抗の影響を最も大きく受ける。したがって、電池電圧低下判定時に電池電圧低下判定電流を流す事で最大のＩＲドロップを生じさせて、その時の電池電源部の電圧をもって、本装置が動作可能であるかを判定しているのである。

しかしながら、電池電源部の電池の内部抵抗は一定の使用容量を越えるとその後の使用容量の増加に伴い急速に増加し、その増加分は電池の個体バラツキや使用環境の差によって大きなバラツキを生じる。このために、最悪の場合は電池電圧低下を検出した後に予め定めた電池消耗電圧よりも電池電圧の低下が進み、電池電圧低下検出から所定時間後に遮断弁を動作しようとしても出来ない場合も考えられる。

また、その防止策として、電池電圧低下判定を行う電池消耗電圧を全ての電池の内部抵抗値の増加分を加味した高い値に設定することは可能であるが、電池が十分に消耗していないにも関わらず電池電圧が低下したと判定してしまう事が考えられ、ガス遮断装置の使用期限を守ろうとすれば電池電源部の電池容量を増やす必要が有るので経済的では無いという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電池電源部の電源容量消耗時の安全性を確保すると共により経済的なガス遮断装置を供給することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明のガス遮断装置は、電池使用時間判定部が電池電源部の供給開始からの使用時間を電池使用時間計測部により計時し、あらかじめ設定した電池使用期限設定部の使用期限を越えると計時信号を出力する。ここで、使用期限の設定値はガス遮断装置が単位時間に使用する電池消費量を基に、電池の内部抵抗値の増加や、その増加分に大きなバラツキが生じる電池電源部の使用容量を時間に換算した値である。電圧低下検出部は計時信号を基に、計時信号入力前は遮断弁を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電源部の電池電圧低下判定を行い、その後の所定時間後に遮断弁動作信号を出力する。また、計時信号入力後は電池電源部の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以上になった事で遮断弁動作信号を出力するようにしたものである。

これによって、電池電源部が一定の使用容量を越える前は電池電圧低下判定後から遮断弁動作信号を出力するまでを、電池電圧低下判定後に遮断弁を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る電池消耗を考慮して設定した所定時間で行うため従来通りの安全性を確保した遮断動作が出来る。

また、電池電源部が一定の使用容量を越えた後は、電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分により生じる急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になった事で遮断弁動作信号を出力するので、遮断弁動作信号を出力する前に電池電圧の低下が進み遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

また、従来の課題を防止するために電池低下判定を行う電池消耗電圧を全ての電池の内部抵抗の増加分を加味した高い値に設定することは可能であるが、電池が十分に消耗していないにも関わらず電池電圧が低下したと判定してしまう事が考えられ、ガス遮断装置の使用期限を守ろうとすれば電池電源部の電池容量を増やす必要が生じるという経済的な問題を減じることが出来る。

本発明のガス遮断装置は、電池電源部が一定の使用容量を越えた後は電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分により生じる急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になった事で遮断弁動作信号を出力するため、遮断動作を行う前に電池電圧の低下が進み遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

第１の発明は、異常時にガス通路を遮断する遮断弁と前記遮断弁を含む装置に動作電力を供給する電池電源部とを備えたガス遮断装置において、前記電池電源部の供給開始からの使用時間を計測する電池使用時間計測部と、前記電池電源部の使用期限を設定する電池使用期限設定部と、前記電池使用時間計測部で計測された時間と前記電池使用期限設定部で設定された使用期限とを比較し電池使用時間が電池使用期限に到達したことを判定すると計時信号を出力する電池使用時間判定部と、前記電池電源部の電圧を予め定めた一定時間毎に監視し前記計時信号入力前は前記遮断弁を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電圧低下判定すると共にその後の前記所定時間で遮断信号を出力し、前記計時信号入力後は前記電池電源部を監視して得られた電圧の前回と今回の差が前記電池電源部の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以上になったことで遮断信号を出力する電圧低下検出部とを備えたことにより、電池電源部が一定の使用容量を越えた後に生じる電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分による急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になった事で遮断弁動作を行なうため、遮断弁動作信号を出力する前に電池電圧の低下が進み遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

また、従来の課題を防止するために電池低下判定を行う電池消耗電圧を全ての電池の内部抵抗値の増加分を加味した高い値に設定することは可能であるが、電池が十分に消耗していないにも関わらず電池電圧が低下したと判定してしまう事が考えられ、ガス遮断装置の使用期限を守ろうとすれば電池電源部の電池容量を増やす必要が生じるという経済的な問題を減じることができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、電圧低下検出部は、計時信号入力後は前記電池電源部を監視して得られた電圧の前回と今回の差が前記電池電源部の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以上になった事または、今回の電圧が電池消耗電圧以下になった事で遮断信号を出力するように構成したことにより、電池電源部が一定の使用容量を越えた後は電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分により生じる急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になった事に加え、電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分が少なく徐々に電圧低下が生じた場合にも前記電池消耗電圧以下になったことで遮断弁動作を行なうため、より確実に電池の内部抵抗値の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

第３の発明は、特に第１の発明において、電池使用期限設定部は、複数の使用期限を備え、電池使用時間判定部は、電池使用時間が前記複数の使用期限に到達する度に計時信号を出力し、電圧低下検出部は、前記計時信号入力後は前記電池電源部を監視して得られた電圧の前回と今回の差が前記電池電源部の使用時間の経過で変化する急激な電圧低下を考慮して複数の使用期限毎に設定した電池電圧差以上になったことで遮断信号を出力するように構成したことにより、電池電源部の使用容量が増すことに伴って電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分が変化する場合でも、使用期限を複数個備えているためにその事を考慮した電池電圧差を設定出来る様になり、より確実に電池の内部抵抗値の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

第４の発明は、特に第１の発明において、電池使用期限設定部は、複数の使用期限を備え、前記使用期限を装置外より選択可能に構成したことにより、計時信号入力後の電池電圧差を装置外より切換え可能となり、装置を製造した後においても出荷する地域（例えば気温変化が激しい地域の方が電池の内部抵抗値の増加や、増加分のバラツキが大きい）にあわせて切換えることが出来る。このことで、使用環境による電源電圧の一定使用容量を越えた後の電池の内部抵抗値の増加や、その増加分のバラツキの違いを加味した使用期限を設定することができるため、より確実に電池の内部抵抗値の増加やその増加分のバラツキに応じた遮断弁動作が可能となる。

第５の発明は、特に第１の発明において、電池使用期限設定部は、使用期限を外部より任意に設定可能に構成したことにより、計時信号入力後の電池電圧差を装置外より設定可能となり、第５の発明と同様の効果を奏すると共に、任意の値とすることが出来るので、設置後の環境に応じてより適した使用期限の設定が可能となる。また、通信によりガスを管理しているセンターから設定することも可能となり、より利便性が高まる。

第６の発明は、遮断信号を出力した時の電池電圧差を記憶を有することにより、この記憶を基に電池電源部の使用容量がどのような状態で電池電圧低下判定をおこなったかを分析することが可能となり、その分析を基に電池使用期限設定部の使用期限が実使用に則している値かどうかを判断することが出来る。この判断を基にした使用期限を設定することで、より確実に電池の内部抵抗値の増加や、その増加分のバラツキに応じた電池電圧判定が可能となる。

第７の発明は、遮断信号を出力した時の電池電圧差の情報を表示または外部に出力することにより、装置の電池電源部の使用容量がどのような状態で電池電圧低下判定をおこなったかをリアルタイムで知る事が可能となる。また、情報の収集が容易となるために情報量を増やす事が出来るので、それを基により正確な分析ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、本発明の実施の形態はガス遮断装置で説明するが、本発明はガスに限らず水道や電力、燃焼燃料などの電池電圧判定装置であってもよい。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるガス遮断装置の制御ブロック図を示すものである。

図１において９は電池電源部である。１０は電池使用時間計測部であり、電池電源部９の供給開始からの使用時間を計測する。１１は電池使用期限設定部であり使用期限を設定する。１２は電池使用時間判定部であり前記電池使用時間と前記電池使用期限とを比較し、電池使用時間が電池使用期限を越えると次段に計時信号を出力する。１３は電圧低下検出部であり電池電源部９の電池電圧を一定時間間隔毎に監視している。１４は表示部であり計時信号が有ればそのことを表示するように構成している。

以上のように構成されたガス遮断装置について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電池使用時間判定部１２が電池電源部９の供給開始からの使用時間を電池使用時間計測部１２により計時し、あらかじめ設定した電池使用期限設定部１１の使用期限を越えると計時信号を出力する。ここで使用期限の設置値は本装置が単位時間毎に使用する電池消費量（一般的に装置の動作パターンが一定であるのでほぼ一定値となる。もしバラツキが有る場合は安全の為に最悪値を使用する）を基に電池の内部抵抗値が増加し、またその増加分に大きなバラツキが生じる電池電源部９の使用容量（電池の種類によって異なるが、電池容量の数十パーセントが目安）を時間に換算した値である。電圧低下検出部１３は電池電源部９の電圧を予め定めた一定時間毎に監視し、前述の計時信号入力前は遮断弁１５を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電圧低下判定し、その後の前記所定時間で遮断弁動作信号を出力する。また、計時信号入力後は電池電源部９を監視して得られた電圧の前回と今回の差が電池電源部９の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になったことで遮断弁動作信号を出力する様にしている。

これによって電池電源部９が一定の使用容量を越えた後は電池電源部９の電池の内部抵抗値の増加分により生じる急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になった事で遮断弁動作を行なうため、遮断弁動作信号を出力する前に電池電圧の低下が進み遮断弁１５を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

また、従来の課題を防止するために電池低下判定を行う電池消耗電圧を全ての電池の内部抵抗値の増加分を加味した高い値に設定することは可能であるが、電池が十分に消耗していないにも関わらず電池電圧が低下したと判定してしまう事が考えられ、ガス遮断装置の使用期限を守ろうとすれば電池電源部９の電池容量を増やす必要が生じるという経済的な問題を減じることができる。

また、電圧低下検出部１３は電池電源部９の電圧を予め定めた一定時間毎に監視し、計時信号入力前は遮断弁１５を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電圧低下判定し、その後前述の所定時間で遮断弁出力信号を出力する。計時信号入力後は電池電源部９を監視して得られた電圧の前回と今回の差が電池電源部９の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になったことに加え、電池消耗電圧以下になったことで遮断動作信号を出力する様にしている。

これによって電池電源部９が一定の使用容量を越えた後は電池電源部９の電池の内部抵抗値の増加分により生じる急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になったことに加え、電池電源部９の電池の内部抵抗値の増加分が少いために徐々に電圧低下が生じた場合でも電池消耗電圧以下になった事で遮断弁動作を行なうため、より確実に電池の内部抵抗値の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

また、電池使用期限設定部１１は電池電源部９の使用期限を複数個備え、電池使用時間判定部１２は電池使用時間が複数個の電池使用期限に到達する度に計時信号を出力することにより、計時信号入力前は遮断弁１５を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る電池消耗を考慮して設定した所定時間で、計時信号入力後は、電池電源部９の使用期限に対応した電池電圧差以下になったことで遮断弁動作信号を出力してもよい。

これによって、使用期限を複数個備えているために、電池の内部抵抗値の増加やその増加分のバラツキが時間を追って大きくなるような場合でも、電池電源部９の使用容量に対応した電池電圧差で遮断動作信号を出力することが出来る様になり、より確実に電池の内部抵抗値が増加する速さに応じた遮断弁動作が可能となる。

また電池使用期限設定部１１は電池電源部９の使用期限を複数個備えてその使用期限を装置外より切換え可能としても良いし、外部より任意に設定可能に構成しても良い。

これによって、計時信号入力後の電池電圧差を装置外より切換え、或いは設定可能になるため、装置を製造した後においても出荷する地域（例えば気温変化が激しい地域の方が電池の内部抵抗値の増加や、その増加分のバラツキが大きい）にあわせて使用期限を切換え或いは設定することが可能になる。このことで、使用環境による電源電圧の一定使用容量を越えた後の電池の内部抵抗値の増加や、その増加分のバラツキの違いを加味した使用期限を設定することができるため、より確実に電池の内部抵抗値の増加や、その増加分のバラツキに応じた遮断弁動作が可能となる。

また、遮断弁動作信号を出力した時の電池電圧差や遮断弁動作信号の出力が計時信号入力前ならばその旨を記憶してもよい。

これによって、この記憶を基に電池電源部９の使用容量がどのような状態で遮断弁動作信号を出力したかを分析することが可能となり、その分析を基に電池使用期限設定部１１の使用期限が実使用に則している値かどうかを判断することが出来る。この判断を基にした使用期限を設定することで、より確実に電池の内部抵抗値の増加や、その増加分のバラツキに応じた電池電圧判定が可能となる。

また、遮断弁動作信号を出力した時の電池電圧差や遮断弁動作信号の出力が計時信号入力前ならばその旨を表示してもよい。

これによって、装置を見ただけで電池電源部の使用容量がどのような状態で遮断弁動作信号を出力したかが判るため、より容易に電池使用期限設定部の使用期限が実使用に則している値なのかどうかを分析することが可能となる。

また、遮断信号を出力した時の電池電圧差や遮断弁動作信号の出力が計時信号入力前ならばその旨の情報を外部に出力するようにしてもよい。これによって、装置の電池電源部９の使用容量がどのような状態で電池電圧低下判定をおこなったかをリアルタイムで知る事が可能となる。また、情報の収集が容易となるために情報量を増やす事が出来るので、それを基に電池電源部９の寿命をより正確に分析できる。電話回線などの通信回線網を通してガス供給業者の報知装置（図示しない）などガス遮断装置の外部に知らせてもよい。

以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、電池電源部が一定の使用容量を越えた後は電池電源部の電池の内部抵抗値の増加分により生じる急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以下になった事で遮断弁動作信号を出力するため、遮断動作を行う前に電池電圧の低下が進み遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来き、電池を使用する機器に応用できる。

本発明の実施の形態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

９ 電池電源部
１０ 電池使用時間計測部
１１ 電池使用期限設定部
１２ 電池使用時間判定部
１３ 電圧低下検出部
１５ 遮断弁

Claims (7)

1. 異常時にガス通路を遮断する遮断弁と前記遮断弁を含む装置に動作電力を供給する電池電源部とを備えたガス遮断装置において、前記電池電源部の供給開始からの使用時間を計測する電池使用時間計測部と、前記電池電源部の使用期限を設定する電池使用期限設定部と、前記電池使用時間計測部で計測された時間と前記電池使用期限設定部で設定された使用期限とを比較し電池使用時間が電池使用期限に到達したことを判定すると計時信号を出力する電池使用時間判定部と、前記電池電源部の電圧を予め定めた一定時間毎に監視し前記計時信号入力前は前記遮断弁を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電圧低下判定すると共にその後の前記所定時間で遮断信号を出力し、前記計時信号入力後は前記電池電源部を監視して得られた電圧の前回と今回の差が前記電池電源部の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以上になったことで遮断信号を出力する電圧低下検出部とを備えたガス遮断装置。
2. 電圧低下検出部は、計時信号入力後は前記電池電源部を監視して得られた電圧の前回と今回の差が前記電池電源部の急激な電圧低下を考慮して設定した電池電圧差以上になった事または、今回の電圧が電池消耗電圧以下になった事で遮断信号を出力するように構成した請求項１に記載のガス遮断装置。
3. 電池使用期限設定部は、複数の使用期限を備え、電池使用時間判定部は、電池使用時間が前記複数の使用期限に到達する度に計時信号を出力し、電圧低下検出部は、前記計時信号入力後は前記電池電源部を監視して得られた電圧の前回と今回の差が前記電池電源部の使用時間の経過で変化する急激な電圧低下を考慮して複数の使用期限毎に設定した電池電圧差以上になったことで遮断信号を出力するように構成した請求項１に記載のガス遮断装置。
4. 電池使用期限設定部は、複数の使用期限を備え、前記使用期限を装置外より選択可能に構成した請求項１に記載のガス遮断装置。
5. 電池使用期限設定部は、使用期限を外部より任意に設定可能に構成した請求項１に記載のガス遮断装置。
6. 遮断信号を出力した時の電池電圧差を記憶する請求項１〜４のいずれか１項記載のガス遮断装置。
7. 遮断信号を出力した時の電池電圧差の情報を表示または外部に出力する請求項１〜４のいずれか１項記載のガス遮断装置。

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