JP7828218B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、漏洩の有無を検出するガス遮断装置に関するものである。

従来、ガス遮断装置ではガスの漏洩を検知して警報や遮断を行う機能がある。
その漏洩検知は、例えば、ガス配管内の流量を監視し、所定条件によってガス流量の有無を判定し、流量なしを判定した際は漏洩判定タイマをクリアし、流量ありを判定した際は漏洩判定タイマをカウントして、漏洩判定タイマが所定期間（例えば、３０日間）経過したときに漏洩ありと判定し、警報や遮断を行うものが一般的な動作である。従って、漏洩あり／なし判定においては、流量あり／なしを確実に判定することが必要となる。

また、都市ガスにおいては、ガス供給圧の変動や、ガスエンジン・ヒートポンプ・エアコンなどのガス機器を使用することによる圧力変動（以下、脈動という）や、日中の温度変化（上昇・低下）などの影響によるガス配管内の圧力変動に起因する長時間にわたるガスの流れ（以下、呼吸現象という）が発生するため、それらを考慮した流量あり／なしを判定して、漏洩あり／なしを判定する検討がなされている。

例えば、特許文献１では、区間平均流量（例えば、２分間の平均流量）から所定区間内（例えば、２０分間）の移動平均流量を算出し、所定区間内の最大移動平均流量と最小移動平均流量の差が所定範囲（例えば、０．５Ｌ／ｈ）内である場合で、区間平均流量が所定範囲（例えば、±１１Ｌ／ｈ）内であって、区間平均流量を算出した瞬時流量の最大値と最小値の差が所定範囲（例えば、５０Ｌ／ｈ）内である、移動平均流量に含まれている区間平均流量をＭ個（例えば、３０個）累積し平均した累積平均流量が平均判定流量（例えば、１．１Ｌ／ｈ）未満の場合に流量なしを判定するものである。

特開２０１６－５０９０６号公報

しかしながら、特許文献１では、ガス配管にガスの漏洩がなく、ガス未使用の状態であっても、脈動による瞬時流量の変動に基づく大きなばらつきが生じた場合、区間平均流量の算出に用いた瞬時流量の最大値と最小値の差が所定範囲外となることや、最大移動平均流量と最小移動平均流量の差が所定範囲外になることがあり、いずれかが所定範囲外になると流量なしを判定する条件を満たすことができず、流量ありと誤判定するため、漏洩誤警報、或いは漏洩遮断が誤って発生する可能性があるという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、漏洩検知の誤判定を抑制することができるガス遮断装置を提供することを目的とする。

本発明に係るガス遮断装置は、ガス供給管に接続され、ガス流量の瞬時流量を所定間隔で計測する流量計測部と、前記流量計測部で計測された瞬時流量から流量値を算出する流量演算部と、前記流量演算部の流量値を所定間隔ごとに積算し、積算された積算流量値が所定流量以上か否かを判定する第一判定部と、前記第一判定部の積算流量値が所定流量未満である状態が連続する期間が所定期間以上か否かを判定する第二判定部と、前記第一判定部および前記第二判定部の判定結果に基づき流量の有無を判定する流量有無判定部と、前記流量有無判定部の判定結果に基づき漏洩有無を判定する漏洩判定部と、を備え、前記流量有無判定部は、前記第二判定部において、前記第一判定部の積算流量値が前記所定流量未満の状態が連続する期間が前記所定期間以上の判定とされた回数をカウントし、そのカウント値が所定値以上である場合に流量なしと判定し、それ以外の場合は流量ありと判定するものである。

これによって、実際にはガスの使用がないのにもかかわらず、脈動による圧力変動で、配管内のガスが上流側、もしくは下流側に移動して戻ってくることで、所定時間ごとに流量計測部で測定された瞬時流量に正、負のばらつきがあった場合でも、流量計測部で計測された瞬時流量（Ｌ／ｈ）を流量演算部で流量値（Ｌ）に変換し、その流量値を第一判定部で積算バッファに積算することで、実際に配管内を移動したガスの体積を把握することが可能になり、より正確に流量なしを判定することが可能となる。そして、その流量なしの判定結果に基づき漏洩有無を判定するため、漏洩の誤警報或いは誤遮断を防ぐことが可能になる。

本発明のガス遮断装置を用いることにより、実際にはガスの使用がないのにもかかわらず、脈動による圧力変動で、配管内のガスが上流側、もしくは下流側に移動して戻ってくる場合でも、実際に配管内を移動したガスの体積を把握することが可能になり、より正確に流量なしを判定することが可能となる。そして、その流量なしの判定結果に基づき漏洩有無を判定するため、漏洩の誤警報或いは誤遮断を防ぐことが可能になる。

本発明の実施の形態１におけるガスメータのブロック図である。 本発明の実施の形態１における流量有無判定の動作手順を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるガスメータのブロック図である。 本発明の実施の形態２における流量有無判定の動作手順を示す図である。

第１の発明は、ガス供給管に接続され、ガス流量の瞬時流量を所定間隔で計測する流量計測部と、前記流量計測部で計測された瞬時流量から流量値を算出する流量演算部と、前記流量演算部の流量値を所定間隔ごとに積算し、積算された積算流量値が所定流量異常か否かを判定する第一判定部と、前記第一判定部の積算流量値が所定流量未満である状態が連続する期間が所定期間以上か否かを判定する第二判定部と、前記第一判定部および前記第二判定部の判定結果に基づき流量の有無を判定する流量有無判定部と、前記流量有無判定部の判定結果に基づき漏洩有無を判定する漏洩判定部と、を備え、前記流量有無判定部は、前記第二判定部において、前記第一判定部の積算流量値が前記所定流量未満の状態が連続する期間が前記所定期間以上の判定とされた回数をカウントし、そのカウント値が所定値以上である場合に流量なしと判定し、それ以外の場合は流量ありと判定するものである。

これにより、実際には流量がないのにもかかわらず、脈動による圧力変動で、配管内のガスが上流側、もしくは下流側に移動して戻ってくることで、所定時間ごとに流量計測部で測定された瞬時流量に正、負のばらつきがあった場合でも、流量計測部で計測された瞬時流量（Ｌ／ｈ）を流量演算部で流量値（Ｌ）に変換し、その流量値を第一判定部で積算バッファに積算することで、実際に配管内を移動したガスの体積を把握することが可能になり、より正確に流量なしを判定することが可能となる。そして、その流量なしの判定結果に基づき漏洩有無を判定するため、漏洩の誤警報或いは誤遮断を防ぐことが可能になる。

第２の発明は、第１の発明において、前記流量有無判定部とは別に、前記流量有無判定部と異なる判定方法で流量の有無を判定する少なくとの１つの流量有無判定部を有し、前記漏洩判定部は、この複数の流量有無判定部で判定された１つ、若しくは複数の判定結果を用いて漏洩の有無を判定するもので、複数の流量有無判定部の判定結果を用いて判定することで、設置状況に応じて漏洩判定を最適化できる。

第３の発明は、第２の発明において、前記漏洩判定部は、前記複数の流量有無判定部の判定の実行を所定の条件で切り換え、もしくは、並行して行うことを設定する判定方式選択部を備えるもので、これにより、複数の流量有無判定部を所定の条件で切り換え、もしくは、並行に処理することを設定することができるため、市場で環境や状況に応じた判定方法を選択可能となる。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるガスメータのブロック図を示すものである。
図１において、ガスメータ１は、ガス供給管ａに設置され、その下流側の配管には、各ユーザー宅に設置された１台以上のガス器具が接続されている（図示せず）。また、ガスメータ１は、流量計測部２、流量演算部３、第一判定部４、第二判定部５、流量有無判定部６、漏洩判定部７、制御部８、外部通信部９により構成されている。

流量計測部２は、ガス供給管ａに設置され、超音波信号を用いてガス供給管ａ内のガス流量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ものである。
流量演算部３は、流量計測部２により一定時間間隔で検出された瞬時流量を基に、ガス流量を算出するものである。この流量計測部２と流量演算部３により流量計測の機能を実現する。

第一判定部４は、流量演算部３が算出した流量値を積算バッファに積算し、積算バッファが所定の積算判定値との大小を判定するものである。
第二判定部５は、第一判定部４の積算バッファの積算流量値が所定の積算判定値未満であった連続時間と、所定期間（以降、単位積算期間と称す）との大小を判定するものである。

流量有無判定部６は、第二判定部５の積算バッファの積算流量値が所定の積算判定値未満であり、連続時間が単位積算期間以上であった場合を１回成立としてカウントし、そのカウントと所定の回数との大小を判定することで、流量有無判定を行うものである。

漏洩判定部７は、流量有無判定部６で流量なしの判定結果が得られた時に、漏洩判定タイマ（図示せず）をリスタートし、流量ありの判定結果が得られた時に、継続期間を計時し、流量ありが所定期間継続したと判定された場合に漏洩あり判定を確定するものである。

制御部８は、ガスメータ１内の各部の動作制御の他、流量有無判定部６による流量有無判定結果ならびに漏洩判定部７の漏洩判定の確定による警告やガスの遮断などの保安処理などを行うものである。

外部通信部９は、第一判定部４の所定の積算判定値や、第二判定部５の単位積算期間や流量有無判定部６の所定回数の設定変更の他、漏洩判定部７による漏洩判定が確定した際に警告や遮断情報などを外部に通知を行うものである。

図２は、実施の形態１においてガスメータ１が実施する流量有無判定の概略フローチャートである。以下、図１と図２を用いて、ガスメータ１が実施する流量有無判定動作について説明する。
図１と図２において、流量計測部２の瞬時流量の計測間隔を例えば２秒とする。また、以降の説明で、計時タイマＴ１及び漏洩判定タイマＴ２のカウントとは、この計測間隔のカウントを意味する。

先ず、流量計測部２によりガス供給管ａに流れる瞬時流量を計測する（ステップＳ１）。
次に、流量演算部３が流量計測部２により計測した瞬時流量から流量値を算出する（ステップＳ２）。

次に、第一判定部４は、所定期間である単位積算期間（例えば、６０分）における流量値を積算するための積算バッファ（図示せず）を有しており、流量演算部３からの流量値を前記積算バッファに積算し（ステップＳ３）、前記積算バッファの積算値と所定の積算判定値（例えば、１．１Ｌ）との大小関係を判定する（ステップＳ４）。

前記積算バッファの積算流量値が前記所定の積算判定値以上になった場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、前記積算バッファをゼロクリア（ステップＳ４１）、及び前記単位積算期間の計時タイマＴ１をリスタートする（ステップＳ４２）。

次に、第二判定部は、前記積算バッファの積算流量値が前記所定の積算判定値未満の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、前記単位積算期間の計時タイマＴ１をカウントし（ステップＳ４３）、前記単位積算期間の計時タイマＴ１が前記単位積算期間を経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。

前記単位積算期間の計時タイマＴ１が前記単位積算期間を経過していれば（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、前記積算バッファをゼロクリア（ステップＳ５１）、及び前記単位積算期間の計時タイマＴ１をリスタートする（ステップＳ５２）。

次に、流量有無判定部６は、第一判定部４で前記積算バッファの積算流量値が前記所定の積算判定値未満であると判定され（ステップＳ４：Ｎｏ）、かつ第二判定部で前記単位積算期間が経過したと判定された場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）を１回としてカウントし（ステップＳ５３）、このカウント値と所定の回数判定値（例えば、２回）との大小関係を比較する（ステップＳ６）。

カウント値が所定の回数判定値に達した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、流量なしと判定し、カウント値をゼロクリアし（ステップＳ６１）、漏洩判定部７の漏洩判定タイマＴ２をリスタートする（ステップＳ９）。

そして、漏洩判定部７は、第一判定部４で前記積算バッファの積算流量値が前記所定の積算判定値以上であると判定された場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、即ち、明らかにガスが流れており流量あり判断される場合、または第二判定部５で前記単位積算期間未満であると判定された場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、即ち、単位積算期間に達していないので、流量のあり、なしが判定できない場合、または流量有無判定部６でカウント値が所定の回数判定値未満であると判定された場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、即ち、流量なしと判定できない場合には、漏洩判定タイマＴ２をカウントし（ステップＳ６２）、漏洩判定タイマＴ２が所定時間（例えば、３０日）経過したか否かを判定する（ステップＳ７）。

漏洩判定タイマＴ２は、明らかに流量なしと判定できない期間を計時するタイマであり、漏洩判定タイマＴ２が所定時間経過した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、即ち、流量有無判定部６で所定時間流量なしを判定できなかった場合に漏洩あり判定を確定する（ステップＳ８）。所定期間経過していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）は、流量計測（ステップＳ１）に戻る。

なお、ここで第一判定部４の単位積算期間や、第二判定部５の所定回数を最適な値に設定できるようにしてもよく、外部通信部９によって外部から設定することを可能にしてもよい。

以上のように本実施の形態１においては、実際には流量がないのにもかかわらず、脈動による圧力変動で、配管内のガスが上流側、もしくは下流側に移動して戻ってくることで、所定時間ごとに流量計測部で測定された瞬時流量に正、負のばらつきがあった場合でも、流量計測部で計測された瞬時流量（Ｌ／ｈ）を流量演算部で流量値（Ｌ）に変換し、その流量値を第一判定部で積算バッファに積算することで、実際に配管内を移動したガスの体積を把握することが可能になり、より正確に流量なしを判定することが可能となる。そして、その流量なしの判定結果に基づき漏洩有無を判定するため、漏洩の誤警報或いは誤遮断を防ぐことが可能になる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるガスメータのブロック図を示すものである。
図３において、ガスメータ１は、図１の構成に加え、第一流量有無判定部１０と、第二流量有無判定部１１と、判定方式選択部１２と、から構成されている。

また、第一流量有無判定部１０は、第一判定部４と、第二判定部５と、流量有無判定部６と、から構成されており、実施の形態１の図１および図２で説明した動作を行うものである。
一方、第二流量有無判定部１１は、第一流量有無判定部１０とは異なる方法で流量の有無を判定するもので、例えば、特許文献１に記載されたように、区間演算手段、移動平均流量演算手段、流量判定手段、第一判定手段、第二判定手段、流量有無判定手段（何れも、図示せず）から構成されている。
そして、第一流量有無判定部１０と第二流量有無判定部１１は共に流量有無の判定結果を漏洩判定部７に伝える構成になっている。

判定方式選択部１２は、外部通信部９によって外部から設定された所定の条件をもとに、第一流量有無判定部１０と、第二流量有無判定部１１と、のどちらを使用して処理させるかを切り換えるか、もしくは第一流量有無判定部１０および第二流量有無判定部１１を並行に使用して処理させるかの設定を行うものである。

以下、本実施の形態の第二流量有無判定部１１について、図３を用いて説明する。
図３において、第二流量有無判定部１１は、まず、区間演算手段にて流量計測部２で計測された瞬時流量を第１所定区間蓄積して区間平均流量を演算し、移動平均流量演算手段で区間平均流量の連続するＮ個から移動平均を算出し、第２所定区間分保持する。
次に、該当流量判定手段で、第２所定区間の移動平均流量の最大値と最小値の差が閾値未満か否かを判定し、閾値未満と判定された区間平均流量を保持する。

次に、第一判定手段で、該当流量判定手段で保持されている区間平均流量が第１所定範囲内か否かを判定し、第二判定手段で区間平均流量の算出に用いた流量値を求めた瞬時流量の最大値と最小値の差が第２所定範囲内か否かを判定し、第一判定手段で第１所定範囲内かつ、第二判定手段で第２所定範囲内と判定された区間平均流量を蓄積し、流量有無判定手段でＭ個の区間平均流量が蓄積された場合に蓄積された区間平均流量から蓄積平均流量を算出し、この蓄積平均流量が平均判定流量未満の場合に流量なしと判定し、平均判定流量以上の場合は流量ありと判定するものである。

図４は、実施の形態２においてガスメータ１が実施する流量有無判定の概略フローチャートである。以下、図３と図４を用いて、ガスメータ１が実施する流量有無判定動作について説明する。

先ず、外部通信部９により外部から設定された所定の条件をもとに、判定方式選択部１２で第一流量有無判定部１０の処理を行うか否かの判定をし（ステップＳ１０）、第一流量有無判定部１０の処理を行う場合（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、第一流量有無判定部１０で第一流量有無判定を行う（ステップＳ１１）。

次に、第一流量有無判定部の処理における流量有無の結果を判定し（ステップＳ１２）、流量なしと判定された場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、漏洩判定部７の漏洩判定タイマＴ２をリスタートし（ステップＳ１３）、判定方式選択部１２で第二流量有無判定部１１の処理を行うか否かの判定をする（ステップＳ１４）。

第二流量有無判定部１１の処理を行う場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、第二流量有無判定部１１で第二流量有無判定を行い（ステップＳ１５）、流量の有無を判定し（ステップＳ１６）、流量なしと判定された場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、漏洩判定部７の漏洩判定タイマＴ２をリスタートする（ステップＳ１７）。

そして、漏洩判定部７の漏洩判定タイマの経過を判定（ステップＳ１８）し、所定時間（例えば、３０日）が経過した場合、漏洩ありの判定を確定する（ステップＳ１９）。なお、ステップＳ１０でＹＥＳかつステップＳ１４でＮＯの場合は第一流量有無判定部１０のみで流量有無判定を行い、ステップＳ１０でＮＯかつステップＳ１４でＹＥＳの場合は第二流量有無判定部１１のみで流量有無判定を行い、ステップＳ１０およびステップＳ１４の両方でＹＥＳの場合は第一流量有無判定部１０および第二流量有無判定部１１の両方を用いて流量有無判定を行う。

以上のように本実施の形態２においては、第一流量有無判定部１０と第二流量有無判定部１１による２つの流量有無判定部を設けているので、この２つの流量有無判定方法を所定の条件で切り換え、もしくは、並行に処理し、どちらか一方において、流量なしの判定をすると、漏洩判定部７の漏洩判定タイマＴ２のリスタートをし、第一流量有無判定部１０および第二流量有無判定部１１が両方とも流量ありを判定することにより、漏洩判定部７の漏洩判定タイマＴ２のカウントが継続され、漏洩判定タイマＴ２が所定時間経過することにより、より正確に漏洩の検知をすることができ、漏洩の誤警報および遮断を防ぐことが可能になる。また、判定方法を切り換え、もしくは並行に設定できるため、市場で環境や状況に応じた判定方法を選択可能になる。

例えば、脈動が起きやすい環境下では、瞬時流量に大きなばらつきが生じるため、第二流量有無判定部１１の処理では瞬時流量の最大値と最小値の差が所定範囲外となりやすくなり、流量なしと判定されず、流量ありと誤判定される可能性があるため、判定方式選択部１２により第一流量有無判定部１０を処理させるように設定することで、正負の瞬時流量のばらつきを流量値に変換し積算することが可能となり、積算することで正、負のばらつきを相殺できるようになり、より正確に流量なしと判定し、漏洩の誤警報或いは誤遮断を防ぐことが可能になる。

また、長時間にわたるガスの流れが発生する呼吸現象では、長時間安定している流量を監視できる第二流量有無判定部１１による処理の方が優位であることから、第二流量有無判定部１１を選択することで、より正確に流量あり／なしを判定することが可能となる。

更に、第一流量有無判定部１０と第二流量有無判定部１１を並列で実行する場合には、どちらか一方の判定で流量ありと誤判定しても、もう一方の判定で流量なしの判定がされることで、漏洩判定タイマがリスタートされ、より正確に漏洩の検知をすることができ、漏洩の誤警報・遮断を防ぐことが可能になる。

なお、本実施の形態では、第一流量有無判定部１０および第二流量有無判定部１１の２つの流量有無判定部で説明したが、この２つの判定方法と異なる他の流量有無判定部を加えて、判定方式選択部１２が、これら複数の流量有無判定部を選択、或いは組み合わせるように構成しても良い。

以上のように、本発明に係るガス遮断装置は、脈動や呼吸動作が発生しているような環境下であっても漏洩を判定できることから、本発明の対象はこれに限定されず、他の可燃性ガス、非可燃性ガス等も含み、水や気体の漏れを検出する方式にも適用できる。

１ ガスメータ
２ 流量計測部
３ 流量演算部
４ 第一判定部
５ 第二判定部
６ 流量有無判定部
７ 漏洩判定部
８ 制御部
９ 外部通信部
１０ 第一流量有無判定部
１１ 第二流量有無判定部
１２ 判定方式選択部

Claims (2)

1. ガス供給管に接続され、ガス流量の瞬時流量を所定間隔で計測する流量計測部と、
   前記流量計測部で計測された瞬時流量から流量値を算出する流量演算部と、
   前記流量演算部の流量値を所定間隔ごとに積算し、積算された積算流量値が所定流量以上か否かを判定する第一判定部と、
   前記第一判定部の積算流量値が所定流量未満である状態が連続する期間が所定期間以上か否かを判定する第二判定部と、
   前記第一判定部および前記第二判定部の判定結果に基づき流量の有無を判定する第一流量有無判定部、および、前記第一流量有無判定部と異なる判定方法で流量の有無を判定する第二流量有無判定部、を含む流量有無判定部と、
   前記流量有無判定部の判定結果に基づき漏洩有無を判定する漏洩判定部と、
   を備え、
   前記第一流量有無判定部は、前記第二判定部において、前記第一判定部の積算流量値が前記所定流量未満の状態が連続する時間が前記所定期間以上と判定された回数をカウントし、そのカウント値が所定値以上である場合に流量なしと判定し、
   前記漏洩判定部は、
   前記第一流量有無判定部の使用、前記第二流量有無判定部の使用、並びに、前記第一流量有無判定部および前記第二流量有無判定部の両方の使用、のいずれかを設定する判定方式選択部を備え、
   前記判定方式選択部により使用するものとして設定された前記流量有無判定部において流量なしと判定されなかった場合には、漏洩判定タイマをカウントし、前記漏洩判定タイマのカウント値が前記所定期間よりも長い所定時間を経過した場合に漏洩ありと判定することを特徴とするガス遮断装置。
2. 前記判定方式選択部により、前記第一流量有無判定部および前記第二流量有無判定部の両方の使用が設定された場合、前記漏洩判定部は、前記第一流量有無判定部および前記第二流量有無判定部のうち何れか少なくとも一方において流量なしと判定されると、前記漏洩判定タイマをリスタートさせる、
   請求項１に記載のガス遮断装置。