(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２または３方向の加速度を計測できる加速度計測手段と、
落雷や外的衝撃による加速度の変動パターンを記憶した衝撃値記憶部と、
前記加速度計測手段で所定間隔ごとに計測された１方向の加速度を入力し、前記加速度の変動パターンが前記衝撃記憶部に記憶した前記変動パターンと一致せず、前記加速度が閾値を超えていた場合は他の１または２方向の加速度を検出するよう前記加速度計測手段を制御する加速度計測制御手段と、
計測された２または３方向の加速度が所定条件を満たした場合にはガスを遮断する遮断手段と、を有するガス遮断装置。
【請求項２】
ガスの流量を検出した場合は、前記所定間隔を小さくすることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断装置。
【請求項３】
計測された１方向の加速度が所定値以上の場合には、他方向の加速度を計測することなくガスを遮断する請求項１または２に記載のガス遮断装置。
【請求項４】
所定状態の間は、常に２または３方向全ての加速度を検出することを特徴とした請求項１乃至請求項３の何れか１項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、３次元加速度センサを搭載したガス遮断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震を検知する感震手段として、取付方向が変化しても正常に地震を検出できるよう３次元加速度センサが用いられていた。３次元加速度センサを用いることにより、どの方向にも設置が可能となり、施工時の設置方向の確認作業が簡素化されるとともに、流路の配管のどの位置、方向にも取り付けることができるガス遮断装置が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−９４６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の特許文献１によるガス遮断装置とガスメータでは、３次元の加速度を計測するのに、常に３次元計測を行うため大きな消費電流を要し、電池の寿命を短くしてしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、消費電流を削減したガス遮断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、一方向の加速度を計測し、その加速度が閾値を超えていた場合に、全方向を計測するように制御する手段と、計測された全方向の加速度が所定条件を満たした場合に遮断信号を出力する手段を設けている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のガス遮断装置を用いることにより、消費電流を削減した３次元加速度センサを搭載した流量計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１〜５におけるガスメータのブロック図
【図２】同超音波流量計測部の概略構成図
【図３】本発明の実施の形態１におけるガスメータの加速度判定の動作手順を示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２におけるガスメータの加速度判定の動作手順を示すフローチャート
【図５】本発明の実施の形態３におけるガスメータの加速度判定の動作手順を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態４におけるガスメータの加速度判定の動作手順を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態５におけるガスメータの加速度判定の動作手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態におけるガス遮断装置として、ガスメータを用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態のガスメータのブロック図を示すものである。
【００１０】
図１において、ガスメータ１は、ガス供給管ａの途中に設けられ、その下流側の配管には、各顧客宅内に設置された１台以上のガス器具が接続されている。
【００１１】
図１において、ガスメータ１は、遮断部２、流量計測部３、演算部４、加速度計測制御部５、加速度計測部６、加速度計測結果保持部７、加速度閾値記憶部８、加速度判定部９、状態保持部１０を有して構成される。
【００１２】
流量計測部３は、ガス供給管ａの経路中に接続され、後述するように、超音波信号を用いてガス供給管ａ内のガス流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。
【００１３】
演算部４は、流量計測部３により検出された瞬時流量を基に、瞬時流量を積算してガス流量を算出するものである。この流量計測部３及び演算部４により流量計測部の機能を実現する。
【００１４】
加速度計測制御部５は、一定時間間隔で加速度計測部６を制御するもので、加速度の計測する方向、加速度を計測する周期、加速度を計測する分解能の決定、加速度計測部６への加速度計測指示をするものである。
【００１５】
加速度計測部６は、加速度計測制御部５に制御されて加速度を計測するもので、第１水平方向の加速度を計測する第１加速度検出部１１と、第２水平方向の加速度を計測する第２加速度検出部１２と、鉛直方向の加速度を計測する鉛直加速度検出部１３を有し、各方向の加速度の大きさを加速度計測結果保持部７へ出力するものである。
【００１６】
加速度計測結果保持部７は、計測された加速度の結果を一定期間保持するものである。なお、保持する期間は変更できる設定であってもよい。
【００１７】
加速度閾値記憶部８は、地震判定をするために各方向の成分の加速度の閾値を記憶するものである。なお、各成分の閾値は設置条件等の環境によって変更できる設定であってもよい。
【００１８】
加速度判定部９は、計測された加速度が加速度閾値記憶部８に記憶されている加速度の閾値を超えているか否か判定するものである。
【００１９】
状態保持部１０は、ガスメータ１の現在の状態を表すものである。
【００２０】
ここで、演算部４、加速度計測制御部５、加速度計測結果保持部７、加速度閾値記憶部８、加速度判定部９、状態保持部１０は、マイクロコンピュータ（マイコン）等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成し、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能を実現している。
【００２１】
なお、本実施の形態１における流量計測部３は、超音波方式の計測手段を使用しているが、計測方式としては、他の流量計測方式でも、フルイディック方式などの短時間に一定サイクルで連続計測可能であれば他の方式を用いてもよい。
【００２２】
遮断部２は、ガス供給管ａの経路中に接続し、加速度判定部９からの指示に基づいてガ
ス供給管ａを閉塞してガスの供給を遮断するものである。
【００２３】
流量計測部３及び演算部４の動作について超音波方式を例にして説明するが、上述のようにこの方式に発明が限定されるものではない。
【００２４】
図２は、流量計測部３の概略構成図である。流量計測部３は、ガス供給管ａに連通する矩形断面を持つ計測流路３０を有し、この計測流路３０の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波送受信器３１、３２が配置されている。これらの超音波送受信器３１、３２は、超音波伝播経路が計測流路３０を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬をおこなう。
【００２５】
このとき、超音波送受信器３１、３２間の距離、すなわち測定距離をＬ、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波送受信器３１、３２の上流から下流への超音波伝播時間をｔ１、下流から上流への超音波伝播時間をｔ２、音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式により求められる。
【００２６】
Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ（（１／ｔ１）−（１／ｔ２））
この流速Ｖと計測流路３０の断面積とからガス流の瞬時流量を算出する。瞬時流量の計測の時間間隔は、超音波の送受信が可能な範囲で設定できる。
【００２７】
一般的に、使用するガス器具によって起動時や制御によりガス流量の変化する時間が異なるため、計測時間間隔を小さくすることは、器具判別を瞬時に行うためには有利となるが、計測時間間隔を短くすると、電池により駆動しているガスメータ等では、電池の消耗が大きくなる。また、計測時間間隔が従来のガスメータで使用している膜式方式と同等の２桁オーダーの秒数間隔になると、流量変化の差分を見て判断することが困難になる。
【００２８】
本実施の形態では、ガス器具が使われていないときは、２秒間隔の周期的な瞬時流量の計測を行い、その差分値をとってガス器具の起動を判別する。なお、計測時間間隔は、更に短くすることも可能である。例えば、ガス器具起動後は、計測精度を上げるために計測時間間隔を短くするなどの制御を行ってもよい。
【００２９】
次に、加速度判定部９の動作について、以下に詳述する。本実施の形態では、常に３次元方向すべての計測を行うのではなく、１方向ずつ計測を行うことで消費電流が削減し、電池の消耗を抑えられる。地震判定を行う際には、１方向ずつの計測で所定値を超えた場合に、３次元方向すべて計測を行い、地震判定を行う。
【００３０】
図３は、本実施の形態における加速度計測制御部５、加速度計測部６、加速度計測結果保持部７、加速度閾値記憶部８、加速度判定部９、第１加速度検出部１１、第２加速度検出部１２、鉛直加速度検出部１３の動作手順を示すフローチャートである。これらは、図３に示すステップＳ１からステップＳ１１の制御フローを実行するプログラムを格納したものである。
【００３１】
ステップＳ１において、計測方向の設定を行い、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２において、計測周期のタイミングか否かの判定を行い、計測タイミングであれば、ステップＳ３に移行し、ステップＳ３において、設定した計測方向の加速度ａ１の計測を行う。
【００３２】
なお、最初の計測方向の設定については、例えば、過去の地震のデータから一番数値が高く出ている方向を初期方向に設定すれば良い。
【００３３】
ステップＳ４において、計測した加速度ａ１の出力を行い、出力結果を保持する。ステップＳ５において、保持した加速度ａ１が所定値Ａ以上か否かの判定を行い、加速度ａ１が所定値Ａ以上の場合は、ステップＳ７に移行する。加速度ａ１が所定値Ａ未満の場合は、ステップＳ６に移行し、ステップＳ６において、先ほどの計測方向とは別の方向の設定を行い、ステップＳ２へ移行する。例えば、第１方向を計測した場合は、次に第２方向の計測をし、第２方向を計測した場合は、次に鉛直方向を計測するといったように前回とは別方向を計測するよう制御する。
【００３４】
ステップＳ７において、計測方向を３次元すべての方向を計測するように設定を行い、ステップＳ８において、３次元全方向の加速度ａｘ、ａｙ、ａｚを計測する。ステップＳ９において、計測した加速度ａｘ、ａｙ、ａｚを出力して保持し、ステップＳ１０に移行する。
【００３５】
ステップＳ１０において、計測した加速度ａｘ、ａｙ、ａｚが所定条件Ｍを満たしているか否かを判定する。加速度ａｘ、ａｙ、ａｚが所定条件Ｍを満たしていなかった場合はステップＳ６に移行する。加速度ａｘ、ａｙ、ａｚが所定条件Ｍを満たしていた場合は、地震と判断し、ステップＳ１１に移行し遮断出力を行い、ガス供給管を閉塞してガスの供給を遮断する。
【００３６】
このように、加速度判定部９は、１方向の加速度が閾値を超えていた場合に３次元方向すべての加速度を計測して判定するものである。
【００３７】
以上のように、本実施の形態においては、３次元方向の計測を最小限に抑えることで、消費電流を削減し電池の消耗を抑えることができる。
【００３８】
なお、所定条件Ｍについては、例えばメーカの実験結果等を反映した初期条件を設定する。しかし、例えば本来ならばガスを遮断すべき地震が起こった場合に設置状況によって遮断しない場合は、その地震の時の条件を記憶させて、条件Ｍに追加しても良い。
【００３９】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態におけるガス遮断装置として、ガスメータを用いて説明する。
【００４０】
図４は、本実施の形態における加速度判定の動作手順を示すフローチャートである。図４において、図３と同一動作を示す手順には同一番号を付し説明は省略する。
【００４１】
図１において、衝撃値記憶部１４は、落雷や外的衝撃による加速度の変動パターンを記憶した構成である。また、加速度判定部９は、図４に示すステップＳ１からステップＳ２１の制御フローを実行するプログラムを格納したものである。
なお、実施の形態１と異なるのは、衝撃値記憶部１４を設けた点で、衝撃値記憶部１４に記憶した加速度の変動パターンが計測した加速度の変動パターンと同様の場合、計測した加速度は地震による加速度でなく、落雷や外的衝撃などによる加速度と判断し、感震遮断による誤遮断を防止している。
【００４２】
すなわち実施の形態１における所定条件の例外条件を設定し、加速度の計測結果が例外条件に該当する場合は、ガスを遮断しないようにしている。
【００４３】
次に上記構成の動作を説明するが、加速度計測部６で、加速度を計測する点は実施の形態１と同様であり省略する。
【００４４】
図４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ２１において、所定期間の保持した加速度ａ１を集め、加速度の変動パターンが衝撃値の変動パターンと一致するか否かを判定する。加速度が衝撃値の変動パターンでなければ、ステップＳ５に移行する。加速度が衝撃値の変動パターンであれば、ステップＳ６へ移行する。
このように、加速度判定部９は、計測した加速度が衝撃値と判断された場合は、地震の判定を行わないようにするものである。
【００４５】
以上のように、本実施の形態においては、消費電流を削減し電池の消耗を抑えるだけでなく、衝撃値を判断できることで、落雷や外的衝撃による振動を除いた地震の判定をすることができる。
【００４６】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態におけるガス遮断装置として、ガスメータを用いて説明する。
【００４７】
図５は、本実施の形態における加速度判定の動作手順を示すフローチャートである。図５において、図３と同一動作を示す手順には同一番号を付し説明は省略する。
【００４８】
図１において、加速度計測制御部５は、演算部４により流量が検出された際に、加速度検出周期を変更するように出力する構成である。また、加速度判定部９は、図５に示すステップＳ１からステップＳ３１の制御フローを実行するプログラムを格納したものである。
【００４９】
なお、実施の形態１と異なるのは、流量が検出された際に、加速度計測制御部５により加速度検出周期を変更する構成にした点で、流量が検出された場合、地震判定を短い周期で行い、地震判定精度を高めている。
【００５０】
次に上記構成の動作を説明するが、加速度計測部６で、加速度を計測する点は実施の形態１と同様であり省略する。
【００５１】
図５に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３１において、流量有か否かを判定する。流量が無い場合は、ステップＳ２に移行し、計測タイミングか否か判定する。流量がある場合は、ステップＳ３に移行し、加速度の計測を行う。
このように、加速度判定部９は、流量がある場合は、計測周期を短くし、地震の判定精度を高めるようにするものである。
【００５２】
以上のように、本実施の形態においては、消費電流を削減し電池の消耗を抑えるだけでなく、流量の有無を判断して計測周期を変更することで、流量がある場合の地震の判定精度を高め、保安機能を向上させることができる。
【００５３】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態におけるガス遮断装置として、ガスメータを用いて説明する。
【００５４】
図６は、本実施の形態における加速度判定の動作手順を示すフローチャートである。図６において、図３と同一動作を示す手順には同一番号を付し説明は省略する。
【００５５】
図１において、即遮断値記憶部１５は、各方向成分における即遮断する所定値を記憶した構成である。また、加速度判定部９は、図６に示すステップＳ１からステップＳ４１の
制御フローを実行するプログラムを格納したものである。
【００５６】
なお、実施の形態１と異なるのは、即遮断値記憶部１５を設けた点で、計測した加速度が即遮断値記憶部１５に記憶された遮断値を超えていた場合、３次元の計測を行うことなく地震と判断し、即遮断し、安全性を高めている。
【００５７】
次に上記構成の動作を説明するが、加速度計測部６で、加速度を計測する点は実施の形態１と同様であり省略する。
【００５８】
図６に示すフローチャートにおいて、ステップＳ４１において、計測した加速度ａ１が、即遮断値Ｂを超えているか否か判定する。計測した加速度ａ１が、即遮断値Ｂ以上の場合、ステップＳ１１に移行し、即遮断する。計測した加速度ａ１が、即遮断値Ｂ未満の場合、ステップＳ５に移行し、所定値Ａ以上か否かの判定を行う。
【００５９】
このように、加速度判定部９は、計測した加速度が即遮断値を超えていた場合は、地震と判断し、３次元計測を行わないですぐに遮断出力するものである。
【００６０】
以上のように、本実施の形態においては、消費電流を削減し電池の消耗を抑えるだけでなく、即遮断するか否か判断できることで、地震の検出を早め、保安機能を向上させることができる。
【００６１】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態におけるガス遮断装置として、ガスメータを用いて説明する。
【００６２】
図７は、本実施の形態における加速度判定の動作手順を示すフローチャートである。図７において、図３と同一動作を示す手順には同一番号を付し説明は省略する。
【００６３】
図１において、状態保持部１０は、ガスメータ１の現在の状態を表す構成である。また、加速度判定部９は、図７に示すステップＳ１からステップＳ５１の制御フローを実行するプログラムを格納したものである。
なお、実施の形態１と異なるのは、状態保持部１０を設けた点で、ガスメータ１の現在の状態が所定状態の場合、常に３次元の計測を行うことで、安全性を高めている。
【００６４】
所定状態の例としては、大地震が起こった後の余震が起こる可能性が高い期間や、遮断状態を解除し復帰漏洩を確認している期間などが考えられる。この期間は、所定状態として、常に３次元の計測を行うことで、安全性を高めることができる。
次に上記構成の動作を説明するが、加速度計測部６で、加速度を計測する点は実施の形態１と同様であり省略する。
【００６５】
図７に示すフローチャートにおいて、ステップＳ５１において、ガスメータが現在所定状態か否かを判定する。所定状態以外の場合、ステップＳ２に移行する。所定状態の場合、ステップＳ７に移行し、加速度の計測方向を全方向に設定する。
このように、加速度判定部９は、ガスメータが所定状態の場合は、常に３次元の加速度計測を行うようにするものである。
【００６６】
以上のように、本実施の形態においては、消費電流を削減し電池の消耗を抑えるだけでなく、所定状態の場合には常に３次元の加速度計測を行うことで、地震の検出を早め、保安機能を向上させることができる。
【００６７】
なお、以上の実施の形態では、３方向の加速度検出について説明してきたが、もちろん３方向に限定されるものではなく、精度面では３方向に劣るが２方向で実施しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、加速度の計測を最小限に抑え必要なときのみ３次元方向の加速度を計測することから、消費電流を抑えた感震遮断システムとして適用できる。
【符号の説明】
【００６９】
１  ガスメータ
２  遮断部
３  流量計測部
４  演算部
５  加速度計測制御部
６  加速度計測部
７  加速度計測結果保持部
８  加速度閾値記憶部
９  加速度判定部
１０  状態保持部
１１  第１加速度検出部
１２  第２加速度検出部
１３  鉛直加速度検出部
１４  衝撃値記憶部
１５  即遮断値記憶部
【図１】
0006340592.tif 000002
【図２】
0006340592.tif 000003
【図３】
0006340592.tif 000004
【図４】
0006340592.tif 000005
【図５】
0006340592.tif 000006
【図６】
0006340592.tif 000007
【図７】
0006340592.tif 000008