(57)【要約】【課題】ガスメータにおいて、ガスの流量変動下の状況においても使用時間遮断機能の保安性能を確保し、高流量域での流量変化に対応した判定速度を確保する。【解決手段】超音波計測部２でガスの瞬時流量を計測する。流量監視部３で流量変化を関しする。流量変化を検知したとき、制御部１の指示で平均数決定部４が瞬時流量計測値をもとに平均数ｎを決定する。決定された平均数ｎにもとづいて平均値算出部５で流量計測値の平均値（平均流量）を算出する。遮断時間決定部７で平均流量から該当する流量域の遮断時間を決定り、決定した遮断時間を使用時間タイマ部８に伝える。使用時間タイマ部８で遮断時間をセットし、カウントダウンを開始する。使用時間タイマ部８の残時間がゼロになったら、遮断判定部９で遮断と判定しガス供給路を遮断する。平均数決定部４は、流量が高流量の場合は平均数ｎを小さく、低流量の場合は平均数ｎを大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの瞬時流量を所定のサンプリング周期で計測し、サンプリングした複数の計測値から該サンプリング数を平均数として平均化して平均流量を求め、該平均流量の流量域に対応する許容使用時間に基づいてガスの使用状態が異常と判断されたときガスの流路を遮断するガス遮断装置において、
ガスの流量変化を検出する流量変化検出手段と、該流量変化検出手段で流量変化が検出されたときガスの瞬時流量に応じて前記平均化の平均数を決定する平均数決定手段とを備え、
前記平均数決定手段は、前記瞬時流量が大きいとき前記平均数を小さく、該瞬時流量が小さいとき前記平均数を大きく決定することを特徴とするガス遮断装置。
【請求項２】
前記平均数決定手段は、前記瞬時流量を予め設定された規定値と比較し、該瞬時流量が該規定値より大のとき第１所定値を平均数として決定し、該瞬時流量が該規定値以下のとき第１所定値より大きな第２所定値を平均数として決定することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子式のガスメータなど、ガス供給源とガス器具とをつなぐガス管路においてガスの流量を監視してガスの異常使用時にガスを遮断するガス遮断装置に関し、詳細には、使用時間遮断機能を備えたガス遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子式のガスメータはガス供給配管を流れるガスの流量を流量センサにより定期的にサンプリングを行っており、ガスの現在の流量を瞬時に計測することができる。しかし、ガスの安定した流れに対しては瞬時に正確な流量を捉えることができる一方で、ＧＨＰ（ガスヒートポンプ）などの外来影響をうけて流れが乱れている状況においても、流れた流量をそのまま捉えてしまうため、精度に欠けることにもなってしまう。
【０００３】
一方、ガスメータにはガスの流量を計量する機能の他に、例えば特開２００１−３３０４９３号公報（特許文献１）、特開２００１−３３０２４４号公報（特許文献２）に開示されているように、使用時間遮断機能という保安機能がある。この使用時間遮断機能は、使用されている流量に対して使用可能な時間に制限を設けており、この制限時間（許容使用時間）を超えた場合には、ガス供給を停止（遮断）させるという機能である。
【特許文献１】特開２００１−３３０４９３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３０２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のようにガスメータはガスの流れが乱れている状況においては流量計測の精度に問題があるが、前記の使用時間遮断機能についても流量変動の影響を受けると、実質的に流量が変化していないにもかかわらず流量が変化したと認識してしまう。この場合、流量変化後の対象流量（計測値）で制限時間をリスタートさせる可能性がある。つまり、危険な状態にもかかわらず、ガス供給が継続されるために、不安全側となる。
【０００５】
このような場合の対策として、１回の流量計測結果で制限時間の制御の要否を判定するのではなく、複数回の計測結果を平均化し、その平均値で制限時間の制御の要否を判定する方法が一般的である。しかしながら、平均化するための計測値のサンプリング数、すなわち平均数（平均化の母数）を増やすほど、流量変動の影響は受けにくくなるメリットがあるが、平均数を増やすと判定までの時間が長くなり、特に高流量域での実際の流量変化に対する反応が遅くなるというデメリットがある。
【０００６】
本発明は、ガスの流量変動下の状況においても使用時間遮断機能の保安性能を確保するとともに、高流量域での実流量変化に対応した判定速度を確保することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のガス遮断装置は、ガスの瞬時流量を所定のサンプリング周期で計測し、サンプリングした複数の計測値から該サンプリング数を平均数として平均化して平均流量を求め、該平均流量の流量域に対応する許容使用時間に基づいてガスの使用状態が異常と判断されたときガスの流路を遮断するガス遮断装置において、ガスの流量変化を検出する流量変化検出手段と、該流量変化検出手段で流量変化が検出されたときガスの瞬時流量に応じて前記平均化の平均数を決定する平均数決定手段とを備え、前記平均数決定手段は、前記瞬時流量が大きいとき前記平均数を小さく、該瞬時流量が小さいとき前記平均数を大きく決定することを特徴とする。
【０００８】
請求項２のガス遮断装置は、請求項１に記載のガス遮断装置であって、前記平均数決定手段は、前記瞬時流量を予め設定された規定値と比較し、該瞬時流量が該規定値より大のとき第１所定値を平均数として決定し、該瞬時流量が該規定値以下のとき第１所定値より大きな第２所定値を平均数として決定することを特徴とする。
【０００９】
ここで、例えばガスを使用する実際の燃焼器で考えると、ガステーブルやストーブなど低流量域の燃焼器は安定した流量で長時間使用される可能性が高く、また、流量変動においては、低流量の方が影響を受けやすいことから、より多くのサンプリング回数で平均化する必要がある。一方、給湯器は高流量で短期間使用されており、急激に流量が変化するためより早い反応を必要とする。この場合は、流量変動の影響は非常に小さいことから、少ないサンプリング回数の平均化で充分な性能を得ることができる。このように、使用される流量によって平均数（平均化の母数）を切り替えすることで、流量変動に耐え、かつ、反応の早い判定を持ち合わせることが可能となる。
【００１０】
なお、平均数は請求項２のように第１所定値と第２所定値とを切り替えるようにしてもよいが、瞬時流量に応じて大小異なる複数段階の所定値から選択して平均数を決定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１のガス遮断装置によれば、低流量の場合には大きな平均数で平均流量を求めるので流量変動の影響を低減でき、高流量の場合には小さな平均数で平均流量を求めるので高速処理となり、使用時間遮断機能の保安性能を確保できるとともに、高流量域での実流量変化に対応した判定速度を確保することができる。
【００１２】
請求項２のガス遮断装置によれば、請求項１の効果に加えて、瞬時流量に応じた平均数として第１所定値と第２所定値の何れかを選択するので、処理が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係るガス遮断装置としての電子式のガスメータの機能ブロック図、図２は同ガスメータの要部ブロック図である。図２に示すように、このガスメータ１００は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０、流量検出部２０、遮断部３０を備えている。マイコン１０は、処理プログラムに従って各種の処理を行うＣＰＵ１０ａと、ＣＰＵ１０ａが行う処理のプログラムなどを格納したＲＯＭ１０ｂと、ＣＰＵ１０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア（各種データを格納するデータ記憶エリア等）を有するＲＡＭ１０ｃ、ガスの使用時間の計時等を行うタイマ１０ｄ等で構成されており、これらの各要素はバスラインによって接続されている。
【００１４】
流量検出部２０は、図示しないガス流路を流れるガスの瞬時流量を検出することができる超音波センサ等の流量センサからなる。なお、超音波センサは前記特許文献１、２と同様に、ガス流路中を伝搬する超音波信号の信号伝搬時間から瞬時流量を検出するものである。また、遮断部３０はガス供給路に設置された遮断弁を駆動する駆動回路等で構成されている。
【００１５】
図１の機能ブロックは、制御部１、超音波計測部２、流量監視部３、平均数決定部４、平均値算出部５、データ部６、遮断時間決定部７、使用時間タイマ部８、遮断判定部９からなる。流量監視部３はガスの流量変化を検出する「流量変化検出手段」であり、例えば瞬時流量値の今回値と前回値とを比較して流量変化を検出する。平均数決定部４は平均化の平均数を決定する「平均数決定手段」である。なお、これらの各機能ブロックは、マイコン１０のＣＰＵ１０ａが制御プログラムを実行することで得られる機能、流量検出部２０、ＲＯＭ１０ｂ、ＡＭ１０ｃ及びタイマ１０ｄ等により構成される。
【００１６】
制御部１は、超音波計測部２に計測を指示する。流量監視部３は流量を監視しており、流量変化を検知した場合には制御部１に伝える。平均数決定部４は、流量変化を検知した場合の制御部１からの指示により流量監視部３からの瞬時流量計測値をもとに平均数ｎを決定する。平均値算出部５は、平均数決定部４にて決定された平均数ｎで流量計測値の平均値（平均流量）を算出し、データ部６にて平均値のデータを保存する。
【００１７】
遮断時間決定部７、使用時間タイマ部８及び遮断判定部９は、従来と同様な「使用時間遮断機能」を実現するものであある。すなわち、使用時間遮断機能では、使用するガス器具等に対応して、ガスの流量の流量域を分割した各々の流量域に対応して遮断時間（許容使用時間）が定められており、遮断時間決定部７は、データ部６の平均流量から該当する流量域の遮断時間を決定し、その決定した遮断時間を使用時間タイマ部８に伝える。そして、使用時間タイマ部８は遮断時間をセットし、カウントダウンを開始する。
【００１８】
以上の処理を継続し、流量監視部３よる流量変化の監視が継続され、流量変化があった場合は、上記の処理に基づいて使用時間タイマ部８の残時間が制御される。流量変化のない状態が継続し、使用時間タイマ部８の残時間がゼロになったとき（タイムアップしたとき）、遮断判定部９は遮断すべき旨を制御部２に伝える。これにより、制御部１は遮断部３０によりガス供給路を遮断する。
【００１９】
図３は実施形態における要部フローチャートである。このフローチャートはガスメータ１００のＣＰＵ１０ａにおいてメイン処理と並行して実行される割り込み処理を示しており、同図に基づいて動作を説明する。なお、メイン処理では、前記使用時間遮断機能の処理、その他の各種の処理を行う。
【００２０】
図３の処理は所定のタイミングで起動され、ステップＳ１で超音波計測部２の計測値により流量変化の有無を判定し、流量変化がなければそのまま元のルーチンに復帰し、流量変化が有ればステップＳ２以降の処理を行う。ステップＳ２では、超音波計測部２により流量計測を実施して流量計測値（瞬時流量）Ｑを取得し、ステップＳ３で流量計測値Ｑが規定流量より大であるかを判定する。流量計測値Ｑが規定流量より大であれば、流量が高流量であると判断して、ステップＳ４で平均数ｎをＮ１（第１所定値）に設定してステップＳ６に進む。流量計測値Ｑが規定流量より大でなければ、低流量であると判断して、ステップＳ５で平均数ｎをＮ２（第２所定値）に設定してステップＳ６に進む。ここで、設定する平均数Ｎ１，Ｎ２は、Ｎ１＜Ｎ２の関係にあり、それぞれ高流量の場合と低流量の場合の各々において流量変動下においても誤判定しない回数である。
【００２１】
次に、平均数ｎに応じて流量計測値のサンプリングを行う。すなわちステップＳ６で超音波計測部２により流量計測値Ｑｉを取得し、ステップＳ７で流量計測値Ｑｉをデータ部６（ＲＡＭ１０ｃ）に記憶し、ステップＳ８でサンプリング数が設定した平均数ｎになるまで繰り返す。そして流量計測値のサンプリングが終了すれば、ステップＳ９で、サンプリングした流量計測値Ｑｉの合計を平均数ｎで除算して（算術平均）、平均流量Ｑａｖｅを算出する。次に、ステップＳ１０で平均流量Ｑａｖｅからその流量域に対応する遮断時間を決定し、ステップＳ１１で使用時間タイマ部８の残時間を制御する。なお、このステップＳ１１の処理は、最初に遮断時間を決定した場合には、その時間を使用時間タイマ部８に設定する処理を行い、その後に流量に応じて遮断時間を決定した場合には、それまでの計時時間と流量から現在の流量域に応じて残り時間を設定する処理を行う。
【００２２】
このように、平均流量を計算するときの平均数を高流量の場合には小さな第１所定値（Ｎ１）とし、低流量の場合には大きな第２所定値（Ｎ２）とし、それぞれ流量に応じたサンプリング数で平均流量を求めている。したがって、瞬時流量の計測において、高流量の場合は少ないサンプリング数で処理するので流量変動に即座に応答できる。なお、高流量の場合には流量変動の影響は非常に小さいので、少ないサンプリング数でもよい。一方、低流量の場合は充分なサンプリング数で処理するので、流量変動の影響を低減できる。
【００２３】
なお、実施形態では、第１所定値（Ｎ１）と第２所定値（Ｎ２）を切り替える場合を示したが、高流量から低流量になるに流量域に応じて、Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３＜…の関係になるような第１所定値（Ｎ１）、第２所定値（Ｎ２）、第３所定値（Ｎ３）、…のような複数の所定値を切り替えて、平均数を設定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電子式のガスメータの機能ブロック図である。、図２は同ガスメータの要部ブロック図である。流量有無判定方法を実施する電子式のガスメータの機能ブロック図である。
【図２】同ガスメータの要部ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるガスメータのＣＰＵの割り込み処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１      制御部
２      超音波計測部
３      流量監視部（流量変化検出手段）
４      平均数決定部（平均数決定手段）
５      平均値算出部
６      データ部
７      遮断時間決定部
８      使用時間タイマ部
９      遮断判定部
１０    マイコン
１０ａ  ＣＰＵ
１０ｂ  ＲＯＭ
１０ｃ  ＲＡＭ
２０    流量検出部
３０    遮断部
１００  ガスメータ（ガス遮断装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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