(57)【要約】【課題】空気の混入を容易かつ高精度に検出する。【解決手段】ガスメータは、ガス流路と、ガス流路を流れる可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、ガス流路内の酸素濃度を検出する酸素センサと、を備え、酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第１閾値未満になると、その旨が外部に報知される。酸素センサにより、空気の混入が容易かつ高精度に検出される。したがって、配管の容量に拘わらず、空気が排除された適切なタイミングでエアパージを効率的に完了することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路と、
前記ガス流路を流れる可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、
前記ガス流路内の酸素濃度を検出する酸素センサと、
を備えるガスメータ。
【請求項２】
前記酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第１閾値未満になると、その旨を外部に報知する完了報知部を備える請求項１に記載のガスメータ。
【請求項３】
前記ガス流路と外部とを連通する点検口を閉口可能な点検口機構と、
前記酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第１閾値未満になると、前記点検口機構に前記点検口を閉口させる点検口制御部と、
を備える請求項１に記載のガスメータ。
【請求項４】
前記可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁と、
前記可燃性ガスの流通開始の作業後、前記酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第２閾値以上になると、前記遮断弁に前記可燃性ガスの供給を遮断させる遮断制御部と、
を備える請求項１から３のいずれか１項に記載のガスメータ。
【請求項５】
前記遮断弁に前記可燃性ガスの供給を遮断させたことを外部に報知する遮断報知部を備える請求項４に記載のガスメータ。
【請求項６】
ガス流路と、
前記ガス流路を流れる可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、
前記ガス流路内の窒素濃度を検出する窒素センサと、
を備えるガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスが流通するガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス供給事業者は、配管を通じて需要者施設（お客様施設）に可燃性ガスを送出する。そして、需要者施設では、ガスメータを通じて、使用した可燃性ガスの流量が検出される。かかるガスメータの設置時や交換時は、ガスメータ内のガス流路や配管に可燃性ガスが充填されておらず、空気が残留している。このように空気が残留している状態で所定の条件が揃うと爆発等の危険を伴うおそれがある。そこで、ガスメータ内の可燃性ガス以外の残留空気を排除する所謂エアパージが行われる。
【０００３】
また、配管とガスメータの間に、両者を連通状態と遮断状態とに切り換える開閉手段を設け、エアパージを実施することなくガスメータを交換する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０５３０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ガスメータの設置時や交換時においてはエアパージを行う。エアパージによって排出されたガスは大気放散される。また、可燃性ガスの大気放散が難しい場合、点検口にホースを接続し、専用のガス吸着剤を用いてエアパージが行われる。ただし、エアパージの対象となる配管の容量はガスメータの設置態様によって異なり、配管の容量がエアパージの実行時間にも影響する。したがって、配管の容量に拘わらず確実にエアパージを完了するためには、エアパージの実行時間を十分に長く設定する必要があった。
【０００６】
また、十分に長い時間を費やしてエアパージを実行したとしても、ガスメータのガス流路や配管から空気が十分に抜けているか否かを直接判断する術がなく、作業者がエアパージ後の配管内のガスを収集して酸素濃度を確認しなくてはならなかった。かかる酸素濃度の確認作業は、危険性が高く、また、熟練度も要するため、作業者に負担を強いることとなっていた。
【０００７】
また、通常時のガス供給において、何らかの原因で空気が混入したとしても膜式ガスメータではそれを検知することができず、一方、超音波式ガスメータでは検知自体はできるものの、検知に所定の酸素濃度を要するといった問題があった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、空気の混入を容易かつ高精度に検出可能なガスメータ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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のガスメータは、ガス流路と、ガス流路を流れる可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、ガス流路内の酸素濃度を検出する酸素センサと、を備える。
【００１０】
酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第１閾値未満になると、その旨を外部に報知する完了報知部を備えてもよい。
【００１１】
ガス流路と外部とを連通する点検口を閉口可能な点検口機構と、酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第１閾値未満になると、点検口機構に点検口を閉口させる点検口制御部と、を備えてもよい。
【００１２】
可燃性ガスの供給を遮断する遮断弁と、可燃性ガスの流通開始の作業後、酸素センサで検出された酸素濃度が所定の第２閾値以上になると、遮断弁に可燃性ガスの供給を遮断させる遮断制御部と、を備えてもよい。
【００１３】
遮断弁に可燃性ガスの供給を遮断させたことを外部に報知する遮断報知部を備えてもよい。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の他のガスメータは、ガス流路と、ガス流路を流れる可燃性ガスの流量を検出する流量センサと、ガス流路内の窒素濃度を検出する窒素センサと、を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、空気の混入を容易かつ高精度に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】完了報知部の処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】点検口制御部の処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】遮断制御部および遮断報知部の処理の流れを示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（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１中矢印で示すように、可燃性ガスの供給事業者（ガス供給事業者）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を通じて需要者施設１０におけるガス機器１４０に可燃性ガスが送出される。なお、下流側配管１３０には外部の大気雰囲気に連通する点検口（検圧口）１３０ａが設けられている。
【００１９】
（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、圧力センサ１５０と、流量センサ１５２と、遮断弁１５４と、表示部１５６と、酸素センサ１５８と、点検口機構１６０と、制御部１６２とを含んで構成される。なお、図２中、破線の矢印および白抜き矢印は可燃性ガスの流れを、実線の矢印は信号の流れを示している。
【００２０】
圧力センサ１５０は、ガス流路１６４における遮断弁１５４より下流側に設けられ、可燃性ガスの圧力を検出する。
【００２１】
流量センサ１５２は、例えば、超音波式流量センサであり、超音波振動子１５２ａ、超音波振動子１５２ｂ、伝播速度導出部１５２ｃで構成される。超音波振動子１５２ａ、１５２ｂは、遮断弁１５４の下流側かつ圧力センサ１５０の上流側における、ガス流路１６４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１５２ｃは、可燃性ガスを介して超音波振動子１５２ａ、１５２ｂ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（検出）する。なお、流量センサ１５２としては、超音波式に限らず、例えば、可動式の膜で仕切られた複数の計量室へ交互に可燃性ガスを充填および排出する膜式流量センサ等、様々な計量原理のセンサを用いることができる。
【００２２】
遮断弁１５４は、ソレノイドやステッピングモータを用いた電磁弁等で構成され、ガス流路１６４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。例えば、圧力センサ１５０により可燃性ガスの圧力の異常値が検出されたり、流量センサ１５２により、所定の期間、可燃性ガスが所定の流量以上連続して流れていることが検出されると、その検出信号に基づいて遮断弁１５４が開弁状態から閉弁状態に切り換わり、可燃性ガスが遮断される。
【００２３】
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。
【００２４】
酸素センサ１５８は、ガス流路１６４に設けられ、ガス流路１６４内に存在する気体雰囲気中の酸素の濃度を検出する。かかる酸素センサ１５８により、ガス流路１６４中のガス（可燃性ガス）に、酸素を含む空気（エア）が混入しているか否か、また、空気がどの程度混入しているかを容易かつ高精度に検出することができる。なお、酸素センサ１５８としては、安価かつコンパクトなガルバニ電池式を採用している。ただし、酸素センサ１５８としては、ガルバニ電池式のみならず、ジルコニア方式、限界電流方式、磁気式等、様々な計量原理のものを採用することができる。
【００２５】
ここで、ガルバニ電池式の酸素センサは、イオン化傾向の異なる二種類の金属(貴金属と卑金属)を用い、貴金属（金など）のカソードと卑金属（鉛）のアノードで一対の電極を構成したもので、アノード、カソード両極の結線により流れる、酸素量に比例した電流に基づいて酸素濃度を求める。また、ジルコニア方式の酸素センサは、ジルコニアセラミックスの両側面に多孔質電極を設けたものであり、ジルコニアを高温に保ってイオン伝導性を持たせ、酸素濃度の高い側から低い側への酸素イオンの移動に基づく起電力を測定する。限界電流方式の酸素センサは、ジルコニア固体電解質のセンサ素子に荷電すると、酸素イオンをキャリアとするイオン電流が流れ、センサの流入側の酸素拡散量を多孔質で制限すると、多孔質内の酸素拡散量に比例した電流値で制限される原理を用い、この電流値に基づいて酸素濃度を求める。磁気式の酸素センサは、酸素が他の分子と異なり大きな磁化率をもつ常磁性体である性質を利用し、磁界内で磁化された際に生じる吸引力を測定して酸素濃度を求める。
【００２６】
点検口機構１６０は、ソレノイドやステッピングモータを用いた電磁弁等で構成され、下流側配管１３０に設けられた点検口１３０ａを開口状態から閉口状態に切り換えることができる。
【００２７】
制御部１６２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、制御部１６２は、プログラムと協働して、完了報知部１７０、点検口制御部１７２、遮断制御部１７４、遮断報知部１７６として機能する。かかる機能部（完了報知部１７０、点検口制御部１７２、遮断制御部１７４、遮断報知部１７６）の動作については後程詳述する。
【００２８】
（エアパージ）
ガスメータ１２０の設置時や交換時は、ガスメータ１２０内のガス流路１６４や下流側配管１３０に可燃性ガスが充填されておらず、空気が残留している。このように空気が残留している状態で所定の条件が揃うと爆発等の危険を伴うおそれがある。そこで、ガスメータ１２０内の可燃性ガス以外の残留空気を排除するエアパージが行われる。
【００２９】
エアパージとしては、例えば、需要者施設１０のガス機器１４０を利用し、作業者がガス機器１４０を通じて残留空気を排除することが考えられる。また、点検口１３０ａを通じて残留空気および可燃性ガスを大気放散することも考えられる。なお、ガス機器１４０を利用することや可燃性ガスの大気放散が難しい場合、点検口１３０ａにホースを接続し、専用のガス吸着剤を用いてエアパージが行われる。ただし、エアパージの対象となる下流側配管１３０の容量はガスメータ１２０の設置態様によって異なり、下流側配管１３０の容量がエアパージの実行時間にも影響する。したがって、下流側配管１３０の容量に拘わらず確実にエアパージを完了するためには、エアパージの実行時間を十分に長く設定する必要があった。
【００３０】
また、十分に長い時間を費やしてエアパージを実行したとしても、ガスメータ１２０のガス流路１６４や下流側配管１３０から空気が十分に抜けているか否かを直接判断する術がなく、作業者がエアパージ後の下流側配管１３０内のガスを収集して酸素濃度が所定値以下であることを確認しなくてはならなかった。かかる酸素濃度の確認作業は、危険性が高く、また、熟練度も要するため、作業者に負担を強いることとなっていた。そこで、本実施形態では、空気の混入を容易かつ高精度に検出し、その検出結果に基づいて様々な処理を安全かつ効率的に遂行する。
【００３１】
（完了報知部１７０）
図３は、完了報知部１７０の処理の流れを示したフローチャートである。まず、完了報知部１７０は、ガスメータ１２０の設置後や交換後に、エアパージの開始作業が行われたか否か判定し（Ｓ１）、エアパージの開始作業が行われるまで（Ｓ１におけるＮＯ）、当該判定処理を繰り返す。例えば、完了報知部１７０は、作業者によるエアパージ開始操作、そのエアパージ開始操作により圧力センサ１５０が所定圧力以上の値を検知したこと、流量センサ１５２が所定流量以上の流量を検出したこと、または、通信を通じて外部から送信されたエアパージ開始指令等に基づいて、エアパージ開始の作業が行われたと判定する。
【００３２】
そして、エアパージの開始作業が行われたと判定すると（Ｓ１におけるＹＥＳ）、完了報知部１７０は、酸素センサ１５８に酸素濃度を検出させる（Ｓ２）。
【００３３】
次に、完了報知部１７０は、酸素センサ１５８で検出された酸素濃度と、エアパージが完了したとみなすことができる予め定められた第１閾値とを比較し、酸素濃度が第１閾値未満であるか否か判定し（Ｓ３）、第１閾値未満となるまで（Ｓ３におけるＮＯ）、当該比較処理を繰り返す。
【００３４】
そして、酸素濃度が第１閾値未満となれば（Ｓ３におけるＹＥＳ）、完了報知部１７０は、エアパージが完了した旨を、例えば表示部１５６を通じて外部に報知する（Ｓ４）。かかる報知は、表示部１５６に限らず、例えば、通信を通じてセンター装置に送信したり、その内容を需要者に通知したりすることも含む。また、このような報知は、ある程度の時間経過または日跨ぎ等所定のタイミングで削除されるとしてもよい。
【００３５】
作業者は、表示部１５６を通じてエアパージが完了したことを把握し、点検口１３０ａを閉口する。ここでは、下流側配管１３０の酸素濃度が直接検出されるので、空気の混入を高精度に把握できる。こうして、下流側配管１３０の容量に拘わらず、空気が排除された適切なタイミングでエアパージを効率的に完了することが可能となる。したがって、エアパージの作業時間の短縮化を図ることができる。
【００３６】
また、エアパージの完了報知があったということは、下流側配管１３０内に既に空気が混入されていないことを示すので、事後的に下流側配管１３０内の酸素濃度を測定する必要もなくなり、作業者の負担を軽減するとともに簡易な作業で安全性を確保することができる。
【００３７】
（点検口制御部１７２）
ただし、エアパージが完了したことを表示部１５６に報知し、それを作業者が把握して点検口１３０ａを閉口するとなると、作業時間分の遅れが生じうる。そこで、点検口１３０ａに点検口機構１６０を設け、点検口制御部１７２を通じて点検口１３０ａを自動的に閉口することとする。
【００３８】
図４は、点検口制御部１７２の処理の流れを示したフローチャートである。まず、点検口制御部１７２は、ガスメータ１２０の設置後や交換後に、エアパージの開始作業が行われたか否か判定し（Ｓ１１）、エアパージの開始作業が行われるまで（Ｓ１１におけるＮＯ）、当該判定処理を繰り返す。
【００３９】
そして、エアパージの開始作業が行われたと判定すると（Ｓ１１におけるＹＥＳ）、点検口制御部１７２は、酸素センサ１５８に酸素濃度を検出させる（Ｓ１２）。
【００４０】
次に、点検口制御部１７２は、酸素センサ１５８で検出された酸素濃度と、エアパージが完了したとみなすことができる予め定められた第１閾値とを比較し、酸素濃度が第１閾値未満であるか否か判定し（Ｓ１３）、第１閾値未満となるまで（Ｓ１３におけるＮＯ）、当該比較処理を繰り返す。
【００４１】
そして、酸素濃度が第１閾値未満となれば（Ｓ１３におけるＹＥＳ）、点検口制御部１７２は、点検口機構１６０を通じて点検口１３０ａを閉口させる（Ｓ１４）。かかる点検口機構１６０は、制御信号に応じて開閉自在に構成されてもよいが、閉口できれば足り、開口は手動で行われ、閉口のみ制御信号に応じて自動で行われるとしてもよい。
【００４２】
ここでは、下流側配管１３０の酸素濃度が直接検出されるので、空気の混入を高精度に把握できる。こうして、下流側配管１３０の容量に拘わらず、空気が排除された適切なタイミングでエアパージを確実に完了することが可能となる。また、酸素濃度が第１閾値未満になると自動的に点検口１３０ａが閉口するので、エアパージの作業時間のさらなる短縮化を図ることができる。
【００４３】
また、点検口１３０ａを閉口するということは、下流側配管１３０内に既に空気が混入されていないことを示すので、事後的に下流側配管１３０内の酸素濃度を測定する必要もなくなり、作業者の負担を軽減するとともに簡易な作業で安全性を確保することができる。
【００４４】
なお、エアパージが完了したことを作業者に把握させるために、点検口１３０ａを閉口する処理（Ｓ１４）において、完了報知部１７０が、エアパージが完了した旨を、例えば表示部１５６を通じて外部に報知するとしてもよい。
【００４５】
また、ここでは、点検口１３０ａに点検口機構１６０が予め設けられている例を挙げたが、ガスメータ１２０の設置時や交換時、すなわち、エアパージを実行するときにのみ、点検口１３０ａに点検口機構１６０を設置するとしてもよい。
【００４６】
（遮断制御部１７４、遮断報知部１７６）
このように、ガスメータ１２０の設置後や交換後、エアパージが完了すると、可燃性ガスが流通開始（再開）され、需要者は、ガス機器１４０を利用することが可能となる。しかし、通常時の可燃性ガスの供給において、何らかの原因で空気が混入する場合がある。この場合、膜式ガスメータではそれを検知することができない。また、超音波式ガスメータでは検知自体はできるものの、検知に所定の酸素濃度を要する。そこで、本実施形態では、酸素センサ１５８で検出された酸素濃度を用いて、通常時においても、空気の混入を検出する。
【００４７】
図５は、遮断制御部１７４および遮断報知部１７６の処理の流れを示したフローチャートである。まず、遮断制御部１７４は、エアパージの完了後に、可燃性ガスの流通開始（再開）の作業が行われたか否か判定し（Ｓ２１）、流通開始の作業が行われるまで（Ｓ２１におけるＮＯ）、当該判定処理を繰り返す。例えば、遮断制御部１７４は、作業者による流通開始操作、その流通開始操作により圧力センサ１５０が所定圧力以上の値を検知したこと、流量センサ１５２が所定流量以上の流量を検出したこと、または、通信を通じて外部から送信された流通開始指令等に基づいて、可燃性ガスの流通開始の作業が行われたと判定する。
【００４８】
そして、流通開始の作業が行われたと判定すると（Ｓ２１におけるＹＥＳ）、遮断制御部１７４は、酸素センサ１５８に酸素濃度を検出させる（Ｓ２２）。
【００４９】
次に、遮断制御部１７４は、酸素センサ１５８で検出された酸素濃度と、空気が混入して危険な状態であるとみなすことができる予め定められた第２閾値とを比較し、酸素濃度が第２閾値以上であるか否か判定し（Ｓ２３）、第２閾値以上となるまで（Ｓ２３におけるＮＯ）、当該比較処理を繰り返す。
【００５０】
そして、酸素濃度が第２閾値以上となれば（Ｓ２３におけるＹＥＳ）、遮断制御部１７４は、遮断弁１５４を通じて可燃性ガスの供給を遮断させる（Ｓ２４）。
【００５１】
また、遮断報知部１７６は、遮断弁１５４に可燃性ガスの供給を遮断させたことを外部に報知する（Ｓ２５）。
【００５２】
こうして、可燃性ガスの流通が開始された後においても、空気が混入したことを容易かつ高精度に検出し、既存の遮断弁１５４を通じて可燃性ガスの供給を遮断することができるので、安全性を確保することが可能となる。
【００５３】
また、地震等の災害により空気が混入することが多いため、当該遮断制御部１７４の機能を、地震を感知する感震計に代用することもできる。したがって、新たに感震計を設けることなく安全性を確保することが可能となる。なお、遮断制御部１７４の機能と、感震計とを両方備えることで、一方が故障した場合でも危険な状態を検出することができ、安全性を高めることが可能となる。
【００５４】
また、遮断報知部１７６がその旨報知するので、作業者が、遮断弁１５４が閉じている理由を迅速に把握することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、上述した実施形態においては、エアパージ後の配管内のガスの酸素濃度を確認するために、酸素センサ１５８で酸素濃度を検出し、酸素濃度が第１閾値未満であるか否かを判定する例を挙げて説明した。しかし、かかる場合に限らず、酸素濃度に代えて、または、加えて、窒素センサで窒素濃度を検出し、窒素濃度が所定の閾値未満であるか否かを判定し、窒素濃度が所定の閾値未満となれば、エアパージが完了したとみなしてもよい。なお、窒素センサとしては、例えば、対象となるガスの熱伝導と、温度とにより窒素濃度を導出するセンサ等、既存の技術を適用することができる。
【００５７】
また、上述した実施形態においては、制御部１６２がプログラムと協働して、完了報知部１７０、点検口制御部１７２、遮断制御部１７４、遮断報知部１７６として機能するものとした。しかし、これらの機能部は、必ずしも、ガスメータ１２０内に設けられるとは限らず、外部装置に設けられ、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。
【００５８】
また、上述した実施形態においては、第１閾値と第２閾値とを異なる値として表現しているが、同一の値を用いてもよい。
【００５９】
なお、本明細書の完了報知部１７０、点検口制御部１７２、遮断制御部１７４、遮断報知部１７６が実行する各工程は、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】
【００６０】
本発明は、可燃性ガスが流通するガスメータに利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１３０ａ  点検口
１５２  流量センサ
１５４  遮断弁
１５６  表示部
１５８  酸素センサ
１６０  点検口機構
１６４  ガス流路
１７０  完了報知部
１７２  点検口制御部
１７４  遮断制御部
１７６  遮断報知部
【図１】
2019124533.tif 000003
【図２】
2019124533.tif 000004
【図３】
2019124533.tif 000005
【図４】
2019124533.tif 000006
【図５】
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