(57)【要約】【課題】簡易かつ高精度に配管容量を推定する。【解決手段】配管容量推定装置は、可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサ１５２と可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁１５０とを有するガスメータ１２０と、ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管と、遮断弁を閉弁状態としたときの点検口を通じた可燃性ガスの大気放散における、下流側配管内の可燃性ガスの圧力の低下に基づいて下流側配管の配管容量を導出する配管容量導出部１７２と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサと前記可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁とを有するガスメータと、
前記ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管と、
前記遮断弁を閉弁状態としたときの前記点検口を通じた前記可燃性ガスの大気放散における、前記下流側配管内の前記可燃性ガスの圧力の低下に基づいて前記下流側配管の配管容量を導出する配管容量導出部と、
を備える配管容量推定装置。
【請求項２】
前記配管容量導出部は、前記可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから、前記第１圧力値未満であり大気圧より大きい第２圧力値以下となったときまでの時間に基づいて前記配管容量を導出する請求項１に記載の配管容量推定装置。
【請求項３】
前記配管容量導出部は、前記可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから第１時間経過した後の圧力に基づいて前記配管容量を導出する請求項１に記載の配管容量推定装置。
【請求項４】
可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサと前記可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁とを有するガスメータと、前記ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管とを用い、前記下流側配管の配管容量を導出する配管容量推定方法であって、
前記遮断弁を閉弁状態とし、
前記点検口を開弁して大気放散し、
前記下流側配管内の前記可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから、前記第１圧力値未満であり大気圧より大きい第２圧力値以下となったときまでの時間を計時し、
前記計時した時間に基づいて前記配管容量を導出する配管容量推定方法。
【請求項５】
可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサと前記可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁とを有するガスメータと、前記ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管とを用い、前記下流側配管の配管容量を導出する配管容量推定方法であって、
前記遮断弁を閉弁状態とし、
前記点検口を開弁して大気放散し、
前記下流側配管内の前記可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから第１時間経過した後の圧力を取得し、
前記取得した圧力に基づいて前記配管容量を導出する配管容量推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスメータの下流側の配管容量を推定する配管容量推定装置および配管容量推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスメータにおいては、可燃性ガスの圧力や流量の変動に基づいて、その可燃性ガスの漏洩を検出している。また、可燃性ガスの漏洩を適切に判断すべく、予め、ガスメータの下流側に位置する配管の容量（配管容量）を導出しておき、配管容量に応じて可燃性ガスの圧力や流量の変動基準を設定することで、可燃性ガスの漏洩を適切に検出することが可能となる。
【０００３】
配管容量は、その設計図等から配管の長さおよび断面積を取得し、その演算によって導出することができる。しかし、設置環境に応じて配管の長さを適切に取得できない場合もある。そこで、外観からではなく、配管の内容物、すなわち配管内の可燃性ガスを通じて配管容量を推定することが考えられる。
【０００４】
例えば、ガバナ等の供給ガス圧変動装置を用いて可燃性ガスの圧力変動を能動的に生じさせ、流量変動や圧力変動から配管容量を推定したり（例えば、特許文献１）、配管に可燃性ガスを充填するときに生じる圧力の振動の振幅を取得して配管容量を推定することができる（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２７５９１号公報
【特許文献２】特開平９−３１８４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術では、配管容量を推定するのに供給ガス圧変動装置等、大規模な装置や煩雑な準備作業を要したり、振動振幅を取得する時間が短すぎて、その推定精度を高くできない等の問題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、簡易かつ高精度に配管容量を推定可能な配管容量推定装置および配管容量推定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の配管容量推定装置は、可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサと可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁とを有するガスメータと、ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管と、遮断弁を閉弁状態としたときの点検口を通じた可燃性ガスの大気放散における、下流側配管内の可燃性ガスの圧力の低下に基づいて下流側配管の配管容量を導出する配管容量導出部と、を備える。
【０００９】
配管容量導出部は、可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから、第１圧力値未満であり大気圧より大きい第２圧力値以下となったときまでの時間に基づいて配管容量を導出してもよい。
【００１０】
配管容量導出部は、可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから第１時間経過した後の圧力に基づいて配管容量を導出してもよい。
【００１１】
上記課題を解決するために、可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサと可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁とを有するガスメータと、ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管とを用い、下流側配管の配管容量を導出する本発明の配管容量推定方法は、遮断弁を閉弁状態とし、点検口を開弁して大気放散し、下流側配管内の可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから、第１圧力値未満であり大気圧より大きい第２圧力値以下となったときまでの時間を計時し、計時した時間に基づいて配管容量を導出する。
【００１２】
上記課題を解決するために、可燃性ガスの圧力を検出する圧力センサと可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁とを有するガスメータと、ガスメータの下流側に接続され、点検口を有する下流側配管とを用い、下流側配管の配管容量を導出する本発明の他の配管容量推定方法は、遮断弁を閉弁状態とし、点検口を開弁して大気放散し、下流側配管内の可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから第１時間経過した後の圧力を取得し、取得した圧力に基づいて配管容量を導出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易かつ高精度に配管容量を推定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ガス供給システムの概略的な構成を示した図である。
【図２】ガスメータの概略的な構成を示した機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態における配管容量推定方法の処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】可燃性ガスの圧力低下を説明するための説明図である。
【図５】第２の実施形態における配管容量推定方法の処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】可燃性ガスの圧力低下を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
（ガス供給システム１００）
図１は、ガス供給システム１００の概略的な構成を示した図である。ガス供給システム１００では、図中矢印で示すように、可燃性ガスの供給事業者から上流側配管１１０を通じて可燃性ガスが供給され、ガスメータ１２０で可燃性ガスの流量を検出し、ガスメータ１２０の下流側に接続された下流側配管１３０を通じて需要者宅１０におけるガス機器１４０に可燃性ガスが送出される。
【００１７】
また、ガス供給システム１００では、ガスメータ１２０において、地震等の災害を検知して可燃性ガスの供給を停止（遮断）する機能が設けられている。そして、ガスメータ１２０は、下流側配管１３０に可燃性ガスの漏洩がないことを確認して可燃性ガスの遮断を自動的に解除する。このような可燃性ガスの漏洩を判断する際、下流側配管１３０の正確な容量（配管容量）を要するので、正確な配管容量が予め推定されていることが望ましい。そこで、本実施形態では、簡易かつ高精度に配管容量を推定することを目的とする。以下、ガスメータ１２０の構成を説明した後、配管容量推定方法について詳述する。
【００１８】
（ガスメータ１２０）
図２は、ガスメータ１２０の概略的な構成を示した機能ブロック図である。ガスメータ１２０は、遮断弁１５０と、圧力センサ１５２と、流量センサ１５４と、表示部１５６と、演算部１５８とを含んで構成される。
【００１９】
遮断弁１５０は、ソレノイドやステッピングモータを用いた電磁弁等を通じ、ガス流路１６０を開弁状態または閉弁状態に切り換えて可燃性ガスの供給を制御する。圧力センサ１５２は、遮断弁１５０より下流に設けられ、可燃性ガスの圧力を検出する。
【００２０】
流量センサ１５４は、超音波振動子１５４ａ、超音波振動子１５４ｂ、伝播速度導出部１５４ｃで構成される。超音波振動子１５４ａ、１５４ｂは、遮断弁１５０の下流かつ圧力センサ１５２の上流における、ガス流路１６０の上流側側面と下流側側面の予め定められた位置に配置され、例えば２０ｋＨｚ以上の音波である超音波の送信部および受信部として機能する。伝播速度導出部１５４ｃは、可燃性ガスを介して超音波振動子１５４ａ、１５４ｂ間を伝播する超音波の伝播時間を検出し、伝播時間に基づいて可燃性ガスの流量を導出する。
【００２１】
表示部１５６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等で構成され、可燃性ガスの供給量（使用量）の積算値や、可燃性ガスの漏洩等の異常を報知するために用いられる。
【００２２】
演算部１５８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＰＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路により、ガスメータ１２０全体を管理および制御する。また、演算部１５８は、プログラムと協働して、遮断制御部１７０、配管容量導出部１７２として機能する。
【００２３】
遮断制御部１７０は、圧力センサ１５２および流量センサ１５４のいずれか一方または双方の検出結果に基づいて、例えば、圧力センサ１５２が可燃性ガスの圧力の異常値を検出したり、流量センサ１５４が所定の期間、可燃性ガスが所定流量以上連続して流れていることを検出したりすると、遮断弁１５０に遮断信号を出力する。そして、遮断弁１５０は、遮断信号に応じて、開弁状態から閉弁状態に切り換わり、可燃性ガスを遮断する。
【００２４】
また、遮断制御部１７０は、地震等の災害を検知したときも遮断弁１５０を通じて可燃性ガスを遮断する。そして、遮断制御部１７０は、下流側配管１３０に可燃性ガスの漏洩がないことを確認して可燃性ガスの遮断を自動的に解除する。かかる可燃性ガスの漏洩は、以下のようにして判断する。例えば、遮断制御部１７０は、ＰＲＯＭに予め記憶されている配管容量を参照し、下流側配管１３０に所定時間圧力をかけ、圧力（絶対値）の低下が配管容量に応じた閾値より小さければ漏洩していないと判断する。
【００２５】
配管容量導出部１７２は、遮断弁１５０を閉弁状態としたときの、下流側配管１３０の点検口（検圧口）１３０ａを通じた可燃性ガスの大気放散における可燃性ガスの圧力の低下に基づいて、下流側配管１３０の配管容量を導出する。かかる配管容量導出部１７２の詳細な動作については後程詳述する。また、上記のガスメータ１２０と下流側配管１３０とが配管容量を推定する配管容量推定装置として機能する。
【００２６】
（第１の実施形態：配管容量推定方法）
図３は、第１の実施形態における配管容量推定方法の処理の流れを示したフローチャートであり、図４は、可燃性ガスの圧力低下を説明するための説明図である。
【００２７】
（ステップＳ１）
供給事業者の作業員は、ガスメータ１２０を操作し、例えば、スタートスイッチを押止して当該配管容量推定方法を開始する。かかる操作に応じて、遮断制御部１７０は、遮断弁１５０を開弁状態から閉弁状態に切り換える。したがって、図４のように、圧力センサ１５２によって検出された下流側配管１３０における可燃性ガスの圧力は、所定値を維持することとなる。また、配管容量導出部１７２は、当該配管容量推定方法が終了するまで、サンプリングタイム（例えば１０ｍｓｅｃ）毎に、圧力センサ１５２を通じてその時点の圧力を取得する。
【００２８】
（ステップＳ２）
次に作業員は、下流側配管１３０の点検口１３０ａを開弁して大気放散を行う。具体的に、別途準備されたホース（図示せず）の端部に設けられたカプラを点検口１３０ａに嵌合すると、点検口１３０ａが開弁する仕組みになっており、下流側配管１３０内に充填された可燃性ガスがホースを通じて大気に放散される。こうして、図４のＳ２で示すように、可燃性ガスの圧力が低下し始める。
【００２９】
また、ここでは、大気放散の流量を制限すべく、その流路にオリフィスを設ける。こうして、図４における圧力低下の傾斜を調整することが可能となる。
【００３０】
また、可燃性ガスを単純に大気放散できない場合、ホースの他の端部にバーナを設け、バーナによって可燃性ガスを燃焼させることで、可燃性ガスを二酸化炭素として大気放散することができる。
【００３１】
（ステップＳ３）
配管容量導出部１７２は、圧力センサ１５２の値を取得し続け、圧力が所定の第１圧力値以下であるか否か判定する。その結果、圧力が第１圧力値以下となれば、ステップＳ４に処理を移し、第１圧力値より大きければ、当該ステップＳ３を繰り返す。かかる第１圧力値は、配管容量推定方法を開始する際に想定される圧力値以下であれば足り、開始時の圧力で代用することもできる。このように第１圧力値を開始時の圧力値に近づけることで、可燃性ガスの圧力の変化態様が直線に近い領域を測定対象とすることができる。
【００３２】
（ステップＳ４）
上記ステップＳ３で圧力センサ１５２の圧力が第１圧力値以下となったと判定されれば、配管容量導出部１７２は、演算部１５８に設けられたタイマにより計時を開始する。かかるタイマは、所定のサンプリングタイム（例えば、０．５ｍｓｅｃ）毎に所定値（例えば１）をインクリメントすることでも実現できる。
【００３３】
（ステップＳ５）
配管容量導出部１７２は、圧力センサ１５２の値を取得し続け、圧力が、第１圧力値未満であり大気圧より大きい所定の第２圧力値以下であるか否か判定する。その結果、圧力が第２圧力値以下となれば、ステップＳ６に処理を移し、第２圧力値より大きければ、当該ステップＳ５を繰り返す。
【００３４】
（ステップＳ６）
上記ステップＳ５で圧力センサ１５２の圧力が第２圧力値以下となったと判定されれば、配管容量導出部１７２は、演算部１５８のタイマの計時を終了する。そして、配管容量導出部１７２は、計時した時間（例えば、１０秒）、もしくは、それに相当する値（カウント値等）をＲＡＭに記憶する。なお、ここでは計時した時間を経過時間と呼ぶ。
【００３５】
（ステップＳ７）
次に作業員は、下流側配管１３０の点検口１３０ａからホースを抜出して点検口１３０ａを閉弁し、大気放散を終了する。こうして、図４のＳ７で示すように、可燃性ガスの圧力が大気圧以上の所定値で維持される。なお、ここでは点検口１３０ａを手動で閉弁する例を挙げているが、かかる場合に限らず、ステップＳ５において圧力が所定の第２圧力値以下と判定されると配管容量導出部１７２が点検口１３０ａを自動的に閉弁してもよい。
【００３６】
（ステップＳ８）
配管容量導出部１７２は、可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから第２圧力値以下となったときまでの経過時間に基づいて下流側配管１３０の配管容量を導出する。
【００３７】
このような図４においてハッチングで示された可燃性ガスの圧力の変化態様は、配管容量に一意に対応する。そうすると、経過時間も配管容量に一意に対応することとなる。ここで、配管容量Ｖは、以下の数式１で表すことができる。
Ｖ＝Ｐａ×Ｑ×Ｔ／（３６００×Ｐ１（ｌｎＰ１−ｌｎＰ２））…数式１
ここで、Ｐａは大気圧であり、Ｑは大気放散の流量であり、Ｔは経過時間であり、Ｐ１は第１圧力値であり、Ｐ２は第２圧力値である。なお、かかる数式１は、温井一光、外６名「圧力センサを搭載した膜式ガスメータ」、計測自動制御学会学術講演会予稿集、平成８年、第３５巻、Domestic Session Vol.2、ｐ６３１−６３２から引用している。
【００３８】
したがって、第１圧力値Ｐ１、第２圧力値Ｐ２、大気放散の流量Ｑが固定されていれば、配管容量導出部１７２は、経過時間Ｔに基づいて配管容量を一意に導出することができる。
【００３９】
ただし、上述したオリフィスを用いたとしても、大気放散の流量Ｑが必ずしも一定になるとは限らない。そこで、本実施形態では、圧力の変化態様が比較的少ない、すなわち、大気放散の流量Ｑの変化が小さい圧力範囲である、大気圧より大きい第２圧力値から第１圧力値までの間を利用しているので、配管容量を高精度に導出することが可能となる。
【００４０】
また、さらに高い導出精度が要求される場合、配管容量導出部１７２は、テーブルを用いて配管容量を導出することもできる。例えば、圧力の変化態様（流量Ｑの変化）に応じて誤差を考慮し、数式１に拘わらず、異なる複数の基準時間に対し、基準時間と配管容量とを１対１に対応付けたテーブルを設ける。配管容量導出部１７２は、経過時間に近似する基準時間に対応する配管容量を参照するだけで、正確な配管容量を導出することが可能となる。また、経過時間が複数の基準時間の間となった場合、その時間に最も近い２つの基準時間を参照し、線形補間によって配管容量を導出してもよい。
【００４１】
そして、配管容量導出部１７２は、導出された配管容量をＰＲＯＭに記憶し、記憶された配管容量は、上述した可燃性ガスの漏洩判断等に用いられる。また、作業員の操作に応じて、当該記憶された配管容量を表示部１５６に表示することもできる。
【００４２】
（第２の実施形態：配管容量推定方法）
図５は、第２の実施形態における配管容量推定方法の処理の流れを示したフローチャートであり、図６は、可燃性ガスの圧力低下を説明するための説明図である。ここで、ステップＳ１〜Ｓ４、およびＳ７の処理は第１の実施形態の配管容量推定方法の処理と実質的に等しいので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
【００４３】
（ステップＳ１５）
ステップＳ４においてタイマの計測が開始された後、配管容量導出部１７２は、計時された経過時間が所定の第１時間（例えば、１０秒）以上であるか否か判定する。その結果、経過時間が第１時間以上となれば、ステップＳ１６に処理を移し、第１時間未満であれば、当該ステップＳ１５を繰り返す。
【００４４】
（ステップＳ１６）
上記ステップＳ１５で経過時間が第１時間以上になったと判定されれば、配管容量導出部１７２は、圧力センサ１５２を通じて、その時点の可燃性ガスの圧力を取得する。そして、配管容量導出部１７２は、所得した圧力をＲＡＭに記憶する。なお、ここでは取得した圧力を取得圧力値と呼ぶ。
【００４５】
（ステップＳ１８）
ステップＳ７において大気放散を終了した後、配管容量導出部１７２は、可燃性ガスの圧力が低下している間における、圧力が第１圧力値以下となったときから第１時間経過したときの取得圧力値に基づいて下流側配管１３０の配管容量を導出する。
【００４６】
このように図６においてハッチングで示された可燃性ガスの圧力の変化態様は、第１の実施形態同様、配管容量に一意に対応する。したがって、上述した数式１を適用できる。ただし、Ｐ２を取得圧力値と読み替えることとする。
【００４７】
したがって、第１圧力値Ｐ１、経過時間Ｔ、大気放散の流量Ｑが固定されていれば、配管容量導出部１７２は、取得圧力値Ｐ２に基づいて配管容量を一意に導出することができる。このとき、配管容量導出部１７２が、第１の実施形態同様、テーブルを用いて配管容量を導出することが可能なのは言うまでもない。そして、配管容量導出部１７２は、導出された配管容量をＰＲＯＭに記憶する。
【００４８】
上述した第１の実施形態および第２の実施形態における配管容量推定方法や配管容量推定装置によって、作業員が需要者宅１０に立ち入ることなく（需要者が不在であっても）、また、配管容量を推定するための大規模な装置や煩雑な準備作業を要することなく、簡易に配管容量を推定することができる。例えば、当該ガスメータ１２０に設けられた機能のみで配管容量を推定できるので、当該配管容量推定装置は、汎用性に優れ、小型化（コンパクト化）が可能となる。
【００４９】
また、可燃性ガスを、点検口１３０ａやオリフィスを通じて少しずつ大気放散することで、可燃性ガスの圧力低下に十分な時間を費やすことができ、さらに、圧力の変化態様が比較的少ない、すなわち、大気放散の流量Ｑの変化が小さい圧力範囲を利用して配管容量を導出するので、その導出精度を高めることができる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５１】
例えば、上述した実施形態においては、配管容量導出部１７２を、演算部１５８がプログラムと協働して機能するものとしたが、必ずしも、ガスメータ１２０内に設けられるとは限らず、外部装置に設け、ガスメータ１２０と通信することで本実施形態の動作を実現するとしてもよい。
【００５２】
なお、本明細書の配管容量推定方法における各工程は、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、ガスメータの下流側の配管容量を推定する配管容量推定装置および配管容量推定方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１２０  ガスメータ
１３０  下流側配管
１３０ａ  点検口
１５０  遮断弁
１５２  圧力センサ
１７２  配管容量導出部
【図１】
2019078566.tif 000003
【図２】
2019078566.tif 000004
【図３】
2019078566.tif 000005
【図４】
2019078566.tif 000006
【図５】
2019078566.tif 000007
【図６】
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