(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値を求める流量演算手段と、ガス器具不使用時に、前記流量演算手段で求めた流量値が所定範囲内であれば流量停止を検出すると共に前記流量値が所定範囲外であれば遮断信号を出力する流量停止検出手段と、媒体流路を遮断する遮断手段と、前記流量停止検出手段により前記遮断手段が流路を閉じた状態で前記流量演算手段で求めた流量値を流量補正値として記憶する流量補正値記憶手段と、前記流量補正値を記憶してから次回に記憶する迄の時間を計測する補正期間計時手段と、ガス器具使用時に前記流量演算手段で求めた流量値を前記流量補正値で補正する流量補正手段と、前記補正期間計時手段で計測した時間が所定時間以内の時に異常と判定する補正期間判定手段と、前記補正期間判定手段で異常と判定時に報知する報知手段とを備え、前記流量補正手段で補正された補正流量を積算するガス遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波等を用いて配管内を流れる各種媒体、例えばＬＰガス等の流速を検出してその媒体使用量を正確に計測し、媒体使用量及びその使用状態が安全か否かを監視するガス遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のガス遮断装置は、例えば特開平９−２１６６７号公報に示されるようなものが知られている。図２は従来のガス遮断装置のブロック図を示す。
【０００３】
図２において、１は流路、２は第１振動子で、超音波を送受信し流路１の上流側に設置される。３は第２振動子で、超音波を送受信し流路１の下流側に対向して取り付けられている。４は送信回路で、第１振動子２へ超音波信号を送信し、５は増幅回路で、第２振動子３で受信した信号を増幅する。６は比較回路で、増幅された信号と基準信号とを比較する。７は計時手段で、超音波の発信から受信迄の時間をタイマカウンタで計測する。８は計測回路で、送信回路４から計時手段７迄を含む。９は流量演算手段で、計時手段７による超音波伝搬時間に応じて管路の大きさ、流れの状態を考慮して流量値を求める。１０は周期可変手段で、流量演算手段９で求めた流量値に基づいて測定周期の変更を行う。１１は計測開始手段で、周期可変手段１０の値に応じて送信回路への信号送出タイミングを調節する。１２は計測終了手段で、流量演算手段９の演算終了を検出する。１３は電圧制御手段で、計測終了手段１２に同期して計測回路８の電圧を低下させ、又計測開始手段１１による計測開始と同期して計測回路８の電圧を復帰させる。
【０００４】
次に従来例の構成の動作を説明する。都市ガス、ＬＰガス等の媒体（ガス）の流れる流路１内において、計測開始手段１１により送信回路４からバースト信号が送出され、第１振動子２で発信された超音波信号は流路１の流れの中を伝搬し、第２振動子３で受信され、更に増幅回路５と比較回路６で信号処理され発信から受信までの時間を計時手段７で測定する。流量が大きい時は計時サンプリングを速くして誤差を小さくする必要があり、又流量が小さい時、或いは流量零の時は計測サンプリングを遅くしてもほとんど誤差にならない。よって流量演算手段９の値に応じて計測間隔を変更する。流量演算手段９の値が小さい時は周期可変手段１０で計測時間の間隔を大きくし、流量演算手段９の値が大きくなるに伴って計測時間の間隔を小さくする。又計測と計測との間では計測回路８の電圧を低減する。流量演算手段９によって流量計測を終了すると、計測終了手段１２に信号を送出して電圧制御手段１３で電圧を下げるか、零にする。そして電圧制御手段１３により、流速計測開始前には計測回路８の電圧を元に復帰させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、ガス遮断装置を設置した以降に計測回路８や第１振動子２あるいは第２振動子３の経時変化により、ガス器具不使用時の流量値即ち流量零もしくは所定流量範囲内（この範囲内を流量零と定義する）からずれた状態を検出する方法や、流量補正が異常に発生している状態を検出する方法が開示されていない。そのため、その後ガス器具使用時に誤った流量積算がなされ、ガスの使用状態を監視するための正確な流量計測ができなくなるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は上記問題点を解消し、ガス遮断装置設置以降に都市ガスやＬＰガス等の使用が無い場合、即ちガス器具不使用時の流量零状態を正確に計測してガスの使用状態を監視するのに正確な使用量を計測すると共に、ガス器具不使用時の流量補正が異常に発生した場合にはガス事業者に異常報知を行うガス遮断装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ガス遮断装置を設置以降、ガス器具不使用時に流速検出手段で検出した流速より流量演算手段で求めた流量値が流量零よりずれた或いは所定流量範囲外であると流量停止検出手段が検出すれば、遮断手段により流路を遮断し、遮断後の使用ガス媒体の流速より求めた流量演算手段の流量値を流量零に調節するための流量補正値として流量補正値記憶手段により記憶すると共に、流量補正値を記憶してから次回に記憶する迄の時間を補正期間計時手段で計測し、ガス利用者がガス器具を使用した時に求めた流量値を流量補正手段により前記流量補正値で補正し、補正期間計時手段で計測した時間が所定時間以内かどうかを補正期間判定手段が判定して所定時間以内であれば異常と判定し、報知手段により報知し、前記流量補正手段で補正された補正流量を積算する構成にしている。
【０００８】
このことにより、ガス遮断装置設置以降にガス器具不使用時のガス流量、即ち流量零状態を正確に計測し、間違ってガス器具を使用したと判断して流量積算し続けるのを防止することによって、ガスの使用状態を監視するのに正確な使用量を計測できると共に、流量補正値を求める間隔時間が異常に短くなると異常になりかかっているとして交換通知等の警告報知ができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明は上記目的を達成するため、媒体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値を求める流量演算手段と、ガス器具不使用時に、前記流量演算手段で求めた流量値が所定範囲内であれば流量停止を検出すると共に前記流量値が所定範囲外であれば遮断信号を出力する流量停止検出手段と、媒体流路を遮断する遮断手段と、前記流量停止検出手段により前記遮断手段が流路を閉じた状態で前記流量演算手段で求めた流量値を流量補正値として記憶する流量補正値記憶手段と、前記流量補正値を記憶してから次回に記憶する迄の時間を計測する補正期間計時手段と、ガス器具使用時に前記流量演算手段で求めた流量値を前記流量補正値で補正する流量補正手段と、前記補正期間計時手段で計測した時間が所定時間以内の時に異常と判定する補正期間判定手段と、前記補正期間判定手段で異常と判定時に報知する報知手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、流量停止検出手段により、ガス器具不使用時に流速検出手段で流速を検出し流量演算手段で求めた流量値が所定範囲内であれば流量停止を検出する一方、前記流量値が所定範囲外であれば遮断手段により流路を閉じ、その遮断状態で前記流量演算手段で求めた流量値を流量補正値として流量補正値記憶手段に記憶すると共に、補正期間計時手段で流量補正値を記憶してから次回に記憶する迄の時間を計測している。そしてガス器具使用時に流量演算手段で求めた流量値は流量補正手段により前記流量補正値で補正されるので、ガス器具不使用時には常に流量零もしくは所定流量範囲内（流量零とする）となり正確に流量計測が行え、間違ってガス器具不使用であるのに使用流量ありとして積算するのを防止する。補正期間判定手段では補正期間計時手段で計測した時間つまり流量補正値を求めた間隔時間が所定時間以内であるかどうかを判定しそれが所定時間以内であり異常に短いと判定した時には、報知手段にガス事業者にガス遮断装置メンテナンス等の報知を行え、最悪にはガス遮断装置交換等の異常報知を行える。従って、常に正確なガス遮断装置でガス使用量の積算や監視を行え、利用者のガス使用状態を正確な流量計測で監視できるので、信頼性や安全性が向上する。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１を参照して説明する。図１において、図２と同一機能を有する構成要素に関しては同一番号を付した。
【００１２】
図１は本発明の実施例のガス計測装置を示す。１４は流速検出手段で、都市ガス或いはＬＰＧ等のガス媒体の流路１に対向設置された上流側振動子２、下流側振動子３間で超音波信号を一方から他方に発信し、その伝搬時間より使用ガスの流速を検出する。Ａはガス媒体の流れる方向を示す。
【００１３】
流速検出手段１４はその１例として図１に示すように、切替手段１５と、送信手段１６と、受信手段１７と、繰返手段１８と、伝搬時間計測手段１９とからなるものを採用している。送信手段１６と受信手段１７とは切替手段１５に接続され、切替手段１５はまず送信手段１６を上流側振動子２に、受信手段１７を下流側振動子３に接続し、次は送信手段１６を下流側振動子３に、受信手段１７を上流側振動子２に接続するというように交互に送信手段１６と受信手段１７の接続先を切り替える。繰返手段１８は切替手段１５により上流側振動子２に受信手段１７を、下流側振動子３に送信手段１６をそれぞれ接続した時、送信手段１６から発信された超音波信号を上流側振動子２より流路１を経て下流側振動子３から受信手段１７で受信する。こうして超音波信号の送信から受信迄を繰り返し行い、更に伝搬時間計測手段１９でその間の超音波信号の伝搬時間を計測する動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段１９は超音波信号の送信から受信までの時間を計測し累積する。次に切替手段１５により下流側振動子３に受信手段１７を、上流側振動子２に送信手段１６を接続し、前述の動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段１９は最初に計測した伝搬時間と、次に切替手段１５により切り替えた後に計測した伝搬時間とから伝搬時間差を求める。
【００１４】
２０は流量演算手段で、検出した流速値、即ち伝搬時間より使用している媒体量、即ちガス流量を換算し求める。２１は流量停止検出手段で、ガス器具不使用時に流量演算手段２０で求めた流量値が所定流量範囲内（例えば±１．５Ｌ／ｈ等）に入っているか判定し、入っている場合には流量停止と判定し、所定流量範囲外の場合には流量零オフセットが発生と判定し、後記遮断手段２６を駆動させる。２２は流量補正値記憶手段で、流量停止検出手段２１で流量零オフセット発生と判定後、遮断状態で流速検出手段１４で検出し流量演算手段２０で求めた流量値をオフセット補正値として格納する。２３は補正期間計時手段で、オフセット補正値を格納した時点でスタートし、次回に流量補正値を求め格納する迄の時間をカウントする。２４は補正期間判定手段で、補正期間計時手段２３でカウントした補正間隔時間が所定時間以下かどうかを判定する。２５は異常判定手段で、流量演算手段２０で求めたガス使用量から後記流量補正手段２７で補正された流量値で異常な使用状態かどうかを判定する。例えばストーブ等の使用器具へガスを供給するホースが何らかの原因で外れた時、発生する異常な大流量を監視するための合計流量遮断値や、器具の通常使用する最大使用時間よりはるかに長く使用された場合に対応した使用時間の制限時間を規定した使用時間遮断テーブル等が格納されており、それに該当する異常がないかを監視する。２６は遮断手段で、流量停止検出手段２１で流量オフセット有りつまり所定範囲外の流量を検出時に遮断信号が出力され、異常判定手段２５で前記補正流量が異常と判定された時に遮断信号が出力されガスの流路１を遮断する。２７は流量補正手段で、遮断手段２６で流路１を閉じた状態で流速検出手段１４で検出した流速より流量演算手段２０で求めた流量値を流量零時の流量補正値、即ち流量オフセット補正量として流量補正値記憶手段２２に記憶し、その後ガス器具使用時に求めた流量値を前記流量補正値で補正する。２８は報知手段で、補正期間計時手段２３がカウントし補正期間判定手段２４で異常に短い間隔でオフセット補正値が求められたと判定した時にガス遮断装置メンテナンス警告報知を行うと共に、異常判定手段２５でガスの使用状態が異常と判定して遮断手段２６を駆動した場合、遮断状態や遮断内容を液晶表示素子等に表示すると共に、ガスの安全監視を行っているセンタに電話回線などで通報する。
【００１５】
次に上記構成の動作を説明する。ガス遮断装置設置時、ガス器具不使用時には流速検出手段１４で検出した流速より流量演算手段２０で換算した流量値は零或いは所定範囲内（例えば±１．５Ｌ／ｈ未満）である。この流量演算手段２０の出力より流量停止検出手段２１は最初流量零の状態を記憶している。そして流量零となるように予め流量補正値を計測し流量零或いは所定流量範囲内となるように流量補正値記憶手段２２に記憶させ、その後ガス器具使用時には流量演算手段２０で求めた流量値を流量補正値で補正し、その補正流量で積算すると共に補正流量で異常使用か否かを監視する。ここでガス器具不使用時とは、例えば流量演算手段２０でガス器具使用時にその使用流量を登録するが、全く未登録の時にはガス器具不使用と判定する。しかし長期的に使用するにしたがって種々の環境条件、温度や湿度等の影響によりガス器具不使用時の流量値が流量零或いは所定範囲内とならずあたかも何らかのガス器具を使用しているかの流量値を示し、流量零状態或いは前記所定流量範囲より逸脱し求めていた流量補正値よりずれる場合がある。即ち流量停止検出手段２１はガス器具不使用時の流量値がそれまで所定流量範囲内に入っていたのに、所定流量範囲外になったのを検出すると、流量オフセット発生と判定する。そこで下記のような方法で新流量補正値を求め所定流量範囲内となるように調整する。
【００１６】
ガス器具不使用状態で流路１に設置した流速検出手段１４で流速検知し流量演算手段２０で流量値に換算し、流量停止検出手段２１で所定流量範囲内の流量値であり流量停止と検出されていたのに、所定範囲より逸脱する流量値が検出された時、流量零状態よりずれたと判定して流量停止検出手段２１より遮断手段２６に遮断信号を出力し、流路１を遮断する。その遮断状態で流速検出手段１４で流速検出し、流量演算手段２０より流量零状態より逸脱した流量信号を求めて新流量補正値計測状態に入る。遮断手段２６で流路１を閉じているので流量補正値は器具が使用されない、完全に流量がない状態で計測される。ここで流速検出手段１４の一例の動作を説明する。
【００１７】
流路（ガス配管) １内で、斜向設置された上流側振動子２、および下流側振動子３との間で超音波信号を送受信する。切替手段１５により上流側振動子２に送信手段１６が接続され、一方受信手段１７に下流側振動子３が接続され、送信手段１６から発信された信号を上流側振動子２から下流側振動子３を介し受信する。この動作を繰返手段１８で設定された回数だけ行う。いわゆるシングアラウンド系を構成する。送信手段１６より送信された超音波信号を受信手段１７が受信する迄の伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段１９で求める。
【００１８】
次に、切替手段１５は下流側振動子３に送信手段１６を接続する一方、上流側振動子２に受信手段１７を接続する。送信手段１６より出力された超音波信号は、下流側振動子３を介して流路１を経て上流側振動子２に接続された受信手段１７で受信される。この動作は繰返手段１８で設定された回数だけ行う。送信手段１６より送信された超音波信号が受信手段１７で受信される迄の伝搬時間を伝搬時間計測手段１９で累積し求め、更に上流から下流へ超音波信号を送信した時の伝搬時間と、下流から上流へ送信した時の伝搬時間とから伝搬時間差を求める。流量演算手段２０は伝搬時間計測手段１９で求めた伝搬時間を流速値に換算し、次に流量演算手段２０で流速値を流量値に換算する。
【００１９】
求められた流量値は、本来の器具不使用時には伝搬時間差が零となりその結果零となるはずが、或いは所定流量範囲内の流量となるはずが、温度等の環境要因によりずれてくる。そして本来の流量零或いは所定流量範囲より逸脱する。流量停止検出手段２１は今まで流量零或いは所定流量範囲内に入っていた状態から戻らなくなったのを検出するとオフセット発生と判定する。
【００２０】
そこで流量停止検出手段２１は、遮断手段２６を駆動し流路１を閉じた状態で流速検出手段１４により流速を求め流量演算手段２０で流量値に換算する。この流量値を新流量補正値として流量補正値記憶手段２２に記憶する。同時に流量補正値を求め記憶した時点でスタートし次の流量補正値を記憶する迄の間隔時間を補正期間計時手段２３でカウントする。次回流量補正値を求め記憶すると、補正期間判定手段２４で前記間隔時間が短いかどうか判定すると共に、更に次の流量補正値を記憶する迄の時間をカウントする。一方、遮断手段２６を駆動し流路１を開けて通常通りガス器具が使用できる状態で、流量補正手段２７は流速検出手段１４に流速を検出し流量演算手段２０で換算した流量値を流量補正値記憶手段２２に記憶した新流量補正値で補正（補正値の符号は±があり、加算補正又は減算補正がある）し、真の流量を求める。その結果、器具不使用時の流量値は流量零或いは所定流量範囲内（流量零範囲と定義する）に入り、器具使用時も正確に流量計測ができる。しかし時間経過と共にまた温度や湿度等の環境条件により流量零値がずれ、流量補正値が適さなくなる。この時には再度流量補正値を求めて流量補正値記憶手段２２に記憶させるが、その度に補正期間計時手段２３がその間隔時間をカウントする。環境条件に対しなかには次第に流量補正値を求める頻度が高くなるガス遮断装置も現れる。その状態を補正期間判定手段２４で監視する。つまり流量零から異常にずれるような経時劣化が生じ、補正値を求める間隔時間が異常に短くなったのを判定すると、ガス遮断装置の流量計測部のメンテナンスの必要があるとして、補正期間判定手段２４は報知手段２８に対しメンテナンス警告報知を行う。ガス事業者はその内容をみてガス遮断装置の交換対応などのメンテナンス対応ができ、かつガス遮断装置が常に正常に流量計測しているかを判別できる。
【００２１】
従って、何度も流量零オフセットが発生し、再度新補正値を求め直す間の流量誤差を誤って積算蓄積されることがなくなる。よってガス器具不使用時、ずれて検出された微少流量をあたかも器具が使用されていると間違ってガス使用量に積算されたり、またガスが漏れていると間違って警告表示される機会が減り、極めて流量計測精度が高い状態で常にガス需要家の使用量検針や異常な使用がないかの監視を行え、ガス事業者の不要な出動を抑制でき信頼性や安全性、及び使い勝手が向上する。
【００２２】
このようにしてガス遮断装置設置以降、自動的に流量零状態に調節するように流量補正値を求め、本来の流量零状態に設定できると共に、その補正値を求める間隔頻度を補正期間計時手段２３で監視し、かつ補正期間判定手段２４で異常な短期間で補正を実施していないかどうかを判定するので、即座にガス遮断装置の計測部が異常にオフセットズレし易くなっているかどうかを判定してガス事業者に報知できるので、ガス事業者が早期にメンテナンスでき、最悪にはガス遮断装置交換等の対応がとれる。従って、ガス器具使用状態の監視で間違って異常な大流量と誤判定し合計流量遮断としたり、また流量停止であるのに流量オフセットにより誤検針し積算誤差を蓄積する等の不具合がなく、正確にガスの使用状態を監視できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、媒体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値を求める流量演算手段と、ガス器具不使用時に、前記流量演算手段で求めた流量値が所定範囲内であれば流量停止を検出すると共に前記流量値が所定範囲外であれば遮断信号を出力する流量停止検出手段と、媒体流路を遮断する遮断手段と、前記流量停止検出手段により前記遮断手段が流路を閉じた状態で前記流量演算手段で求めた流量値を流量補正値として記憶する流量補正値記憶手段と、前記流量補正値を記憶してから次回に記憶する迄の時間を計測する補正期間計時手段と、その後ガス器具使用時に前記流量演算手段で求めた流量値を前記流量補正値で補正する流量補正手段と、前記補正期間計時手段で計測した時間が所定時間以内の時に異常と判定する補正期間判定手段と、前記補正期間判定手段で異常と判定時に報知する報知手段とを備えており、流量停止検出手段により、ガス器具不使用時に流速検出手段で流速を検出し流量演算手段で求めた流量値が所定範囲内であれば流量停止を検出する一方、前記流量値が所定範囲外であれば遮断手段により流路を閉じ、その遮断状態で前記流量演算手段で求めた流量値を流量補正値として流量補正値記憶手段に記憶すると共に、補正期間計時手段で流量補正値を記憶してから次回に記憶する迄の時間を計測している。そしてガス器具使用時に流量演算手段で求めた流量値は流量補正手段により前記流量補正値で補正されるので、ガス器具不使用時には常に流量零もしくは所定流量範囲内（流量零とする）となり正確に流量計測が行え、間違ってガス器具不使用であるのに使用流量ありとして積算するのを防止する。補正期間判定手段では補正期間計時手段で計測した時間つまり流量補正値を求めた間隔時間が所定時間以内であるかどうかを判定しそれが所定時間以内であり異常に短いと判定した時には、報知手段にガス事業者にガス遮断装置メンテナンス等の報知を行え、最悪にはガス遮断装置交換等の異常報知を行える。従って、常に正確なガス遮断装置でガス使用量の積算や監視を行え、利用者のガス使用状態を正確な流量計測で監視できるので、信頼性や安全性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のガス遮断装置の制御ブロック図。
【図２】従来のガス遮断装置の制御ブロック図。
【符号の説明】
１４  流速検出手段
２０  流量演算手段
２１  流量停止検出手段
２２  流量補正値記憶手段
２３  補正期間計時手段
２４  補正期間判定手段
２６  遮断手段
２７  流量補正手段
２８  報知手段
【図１】
0004813650.tif 000002
【図２】
0004813650.tif 000003