(57)【要約】【課題】遮断機能を働かせる動作基準値を変更可能な構成として、安全性と利便性を高めたガス遮断ユニットを提供することを目的とする。【解決手段】ガスの流量を計測する流量検出手段２と、振動の大きさを検知する感震手段３と、ガスの圧力を検知する圧力検知手段５と、ガス流路４を遮断する遮断手段６と、異常の有無を判定し、異常有と判定した時に遮断手段６でガス流路４を遮断する制御手段９と、制御手段９での異常有無の判定条件を変更する異常判定条件変更手段７と、を備え、制御手段９は、流量検出手段２で検出された流量、感震手段３で検出された検出値、圧力検知手段５で検知された圧力のいずれかが所定の異常判定条件を満たした場合に、異常有と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流量を計測する流量検出手段と、
振動の大きさを検知する感震手段と、
ガスの圧力を検知する圧力検知手段と、
ガス流路を遮断する遮断手段と、
異常の有無を判定し、異常有と判定した時に前記遮断手段でガス流路を遮断する制御手段と、
前記制御手段での異常有無の判定条件を変更する異常判定条件変更手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された流量が流量区分に応じて設定された最大使用時間を超えてガスが使用された場合、又は、前記流量検出手段で検出された流量が所定の流量条件等の異常判定条件を満たした場合、又は、前記感震手段で検出された検出値が所定の感震レベルを超えた場合、又は、前記圧力検知手段で検知された圧力が所定の圧力条件等の異常判定条件を満たした場合に、異常有と判定するガス遮断ユニット。
【請求項２】
前記異常判定条件変更手段は、前記最大使用時間、前記所定の流量条件等の異常判定条件、前記所定の感震レベル、前記所定の圧力条件等の異常判定条件の少なくとも一つを変更する請求項１記載のガス遮断ユニット。
【請求項３】
前記異常判定条件変更手段は、予め設定された複数の異常判定条件から選択して設定する請求項１または２に記載のガス遮断ユニット。
【請求項４】
外部との通信手段を備え、前記異常判定条件変更手段は、前記通信手段により、外部から設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断ユニット。
【請求項５】
前記異常判定条件変更手段は、設置から所定期間で検出されたガスの流量を元に異常判定の最大の流量区分を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス遮断ユニット。
【請求項６】
前記異常判定条件変更手段は、設置から所定期間で検出されたガスの最大圧力を元に異常判定の最大圧力を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス遮断ユニット。
【請求項７】
前記流量検出手段は、前記ガス流路の途中に設けた計測流路の上流と下流に配置した一対の超音波センサ間の超音波の伝播時間を計時して流量を計測する瞬時計測式とし、前記感震手段で検出された検出値が所定の感震レベルを超えた場合、前記流量検出手段で計測された流量がゼロの時は前記遮断手段による前記ガス流路の遮断を行わないことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガス遮断ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガスなどの使用流量を計測するだけでなく、異常な使用環境や異常な使用状態などを検知し、ガス供給を停止してガスの安全使用を提供するガス遮断ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、ガス配管の外れによる異常大流量や異常な使用状態あるいは大地の発生を検知した時にガスの供給を遮断する安全機能を付加した、いわゆる保安メータがあり、ガス流量の計量部と安全遮断部を一体化した構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１２０９１４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、この保安メータは遮断機能を働かせる動作基準値が事前に設定されているので、設置場所などの環境や使用者の使用状態に応じたきめ細かな動作基準値の設定ができずに、不要な遮断を起こす可能性がある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、遮断機能を働かせる動作基準値を変更可能な構成として、安全性と利便性を高めたガス遮断ユニット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】
本発明に係るガス遮断ユニットは、前記の課題を解決するために、ガスの流量を計測する流量検出手段と、振動の大きさを検知する感震手段と、ガスの圧力を検知する圧力検知手段と、ガス流路を遮断する遮断手段と、異常の有無を判定し、異常有と判定した時に前記遮断手段でガス流路を遮断する制御手段と、前記制御手段での異常有無の判定条件を変更する異常判定条件変更手段と、を備え、前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された流量が流量区分に応じて設定された最大使用時間を超えてガスが使用された場合、又は、前記流量検出手段で検出された流量が所定の流量条件等の異常判定条件を満たした場合、又は、前記感震手段で検出された検出値が所定の感震レベルを超えた場合、又は、前記圧力検知手段で検知された圧力が所定の圧力条件等の異常判定条件を満たした場合に、異常有と判定する構成としたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のガス遮断ユニットによると、ガスの使用時に際して異常時に前記遮断手段を閉成作動させる判定条件を変更する異常判定条件変更手段を設けることで、遮断手段の遮断機能を働かせる動作基準値を変更可能な構成として、安全性と利便性を向上できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットの一例を示すブロック図
【図２】図１に示すガス遮断ユニットにおける、流量検出手段の一例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットの一例を示す外観図
【図４】図３に示すガス遮断ユニットにおける、ガス遮断弁ユニットを示す断面図
【図５】本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットの他の一例を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットにおける流量区分の特性図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、ガスの流量を計測する流量検出手段と、振動の大きさを検知する感震手段と、ガスの圧力を検知する圧力検知手段と、ガス流路を遮断する遮断手段と、異常の有無を判定し、異常有と判定した時に前記遮断手段でガス流路を遮断する制御手段と、前記制御手段での異常有無の判定条件を変更する異常判定条件変更手段と、を備え、前記制御手段は、前記流量検出手段で検出された流量が流量区分に応じて設定された最大使用時間を超えてガスが使用された場合、又は、前記流量検出手段で検出された流量が所定の流量条件等の異常判定条件を満たした場合、又は、前記感震手段で検出された検出値が所定の感震レベルを超えた場合、又は、前記圧力検知手段で検知された圧力が所定の圧力条件等の異常判定条件を満たした場合に、異常有と判定するガス遮断ユニットである。
【００１０】
前記構成によれば、異常時に遮断手段を閉成作動させる判定条件を変更する異常判定条件変更手段を設け、遮断手段の遮断機能を働かせる動作基準値を変更可能に構成することにより、設置場所などの環境や使用者の使用状態に応じたきめ細かな動作基準値の設定できるようにして、安全性と利便性を向上できる。
【００１１】
第２の発明は、特に第１の発明において、異常判定条件変更手段は、最大使用時間、所定の流量条件等の異常判定条件、所定の感震レベル、所定の圧力条件等の異常判定条件の少なくとも一つを変更するようにした構成のガス遮断ユニットである。
【００１２】
前記構成によれば、使用環境に最適な条件設定が可能となり、利便性を確保したまま安全性を一層向上できる。
【００１３】
第３の発明は、特に第１または２の発明において、異常判定条件変更手段は、予め設定された複数の異常判定条件から選択して設定するようにした構成のガス遮断ユニットである。
【００１４】
前記構成によれば、細かな設定値を入力する手間の省略および誤入力の排除がなされ、簡便な操作で使用環境に適した条件設定でき、安全性を確保したまま利便性を一層向上できる。
【００１５】
第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、外部との通信手段を備え、異常判定条件変更手段は、通信手段により、外部から設定されるようにした構成のガス遮断ユニットである。
【００１６】
前記構成によれば、通信により異常判定条件の設定が可能なので、ガス遮断ユニットの設置場所の制限が小さくでき、設置自由度を向上でき、設置施工性が向上する。
【００１７】
第５の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、異常判定条件変更手段は、設置から所定期間で検出されたガスの流量を元に異常判定の最大の流量区分を変更するようにした構成のガス遮断ユニットである。
【００１８】
前記構成によれば、使用者の使用状態を使用流量から学習し、過大な最大流量区分を低めて最適な異常判定条件を設定できるので、安全性を一層向上できる。
【００１９】
第６の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明において、異常判定条件変更手段は
、設置から所定期間で検出されたガスの最大圧力を元に異常判定の最大圧力を変更するようにした構成のガス遮断ユニットである。
【００２０】
前記構成によれば、使用者の使用環境を流体圧力から学習し、過大な異常最大圧力の設定値を低減させて最適な異常判定条件を設定できるので、安全性を一層向上できる。
【００２１】
第７の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明において、流量検出手段は、ガス流路の途中に設けた計測流路の上流と下流に配置した一対の超音波センサ間の超音波の伝播時間を計時して流量を計測する瞬時計測式とし、前記感震手段で検出された検出値が所定の感震レベルを超えた場合、前記流量検出手段で計測された流量がゼロの時は遮断手段による前記ガス流路の遮断を行わないようにした構成のガス遮断ユニットである。
【００２２】
前記構成によれば、流量は瞬時計測式なので、感震手段で異常と判定したと同時に、流量計測値を検出して瞬時に対応でき、流量ゼロの場合はガス流路の遮断を防止することで、次の使用時における復帰動作を回避して利便性を向上できる。
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、これら実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットについて、図１〜図５を参照して具体的に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットの一例を示すブロック図であり、図２は図１に示すガス遮断ユニットにおける流量検出手段の一例を示すブロック図、図３は本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットの一例を示す外観図、図４は図３に示すガス遮断ユニットにおけるガス遮断弁ユニットを示す断面図、図５は本発明の実施の形態１に係るガス遮断ユニットの他の一例を示す断面図である。
【００２５】
［ガス遮断ユニットの構成］
まず、本実施の形態１に係るガス遮断ユニットの構成について説明する。
【００２６】
図１に示すガス遮断ユニット１は、ガスの流量を計測する流量検出手段２と、振動の大きさを検知する感震手段３と、ガス流路４の圧力を検知する圧力検知手段５と、ガス流路４を遮断する遮断手段６と、異常時に遮断手段６を閉成作動させる判定条件を変更する異常判定条件変更手段７と、外部との通信を行う通信手段８および制御手段９を備えている。そして、この制御手段９は、流量検出手段２、感震手段３、圧力検知手段５および異常判定条件変更手段７と接続されるとともに、遮断手段６と接続されている。
【００２７】
次に、ガス遮断ユニット１における流量検出手段２を図２を用いて説明する。流量検出手段２は、図２に示すように、被計測流体であるガスが流れるガス流路４の途中に設けた計測流路１０の上流と下流に配置した一対の超音波センサ１１、１２と、送信側に設定された超音波センサ１１あるいは超音波センサ１２を駆動する送信手段１３と、受信側に設定された超音波センサ１２あるいは超音波センサ１１で受信された超音波信号を検知する受信手段１４と、一方の超音波センサ１１あるいは超音波センサ１２から送信された超音波信号を、他方の超音波センサ１２あるいは超音波センサ１１が受信するまでの伝搬時間を計測する計時手段１５と、前記伝搬時間より前記被計測流体の流量を演算する流量演算手段１６と、超音波センサ１１、超音波センサ１２の一方を受信側に設定し他方を送信側に設定する切替手段１７と、超音波での計測動作を総合的に制御する計測制御手段１８を有している。
【００２８】
ここで、超音波センサ１１、超音波センサ１２は、被測定流体の流れる計測流路１０の流路軸に角度φで交わるように、対向して配置されている。
【００２９】
図３は、流量検出手段２（図示せず）を収納する流量メータユニット１９として分離し、流量検出手段２（図示せず）を除く他の部分をガス遮断弁ユニット２０としたガス遮断ユニット１を示したものである。流量メータユニット１９の流入口２１にガス遮断弁ユニット２０を接続し、流量メータユニット１９の流出口２２に利用側のガス器具に連通する配管（図示せず）を接続する。
【００３０】
図４は、流量メータユニット１９の流入口２１に接続するガス遮断弁ユニット２０を示したもので、ガス流路４の途中に遮断手段６を配置してガス流路４の出口２３を流量メータユニット１９の流入口２１に接続し、ガス流路４の入口２４からガスを流入させる。このガス遮断弁ユニット２０には、ガス流路４に臨ませた圧力検知手段５、感震手段３、通信手段８、制御手段９および電源となる電池２５を設けている。
【００３１】
図５は、図４で説明した流量メータユニット１９とガス遮断弁ユニット２０を一体化したガス遮断ユニット１の構成を示す。図５において、接続入口２６側に遮断手段６を配置し、遮断手段６の下流側の流出口２７はガス遮断ユニット１内に設けた内部容積の大きい拡大空間部２８に開放させている。計測流路１０の入口２９はこの拡大空間部２８に開放し、計測流路１０の出口３０側は流出路３１を経て接続出口３２に連通している。計測流路１０には、超音波センサ１１、超音波センサ１２をＶ字状に配置し、一方の超音波センサ１１あるいは１２から送信した超音波を計測流路１０の壁面で反射させて他方の超音波センサ１２あるいは１１で受信するように配置している。
【００３２】
［ガス遮断ユニットの動作］
次に、前記構成のガス遮断ユニットの動作について説明する。
【００３３】
まず、流量検出手段２で検出された流量が流量区分に応じて設定された最大使用時間を超えてガスが使用された場合の異常判定方法について説明する。図６は流量区分と最大使用時間の関係で設定される異常判定条件の一例を示した特性図で、縦軸を流量Ｑ、横軸を時間ｔとし、流量ＱがＱ１まで（０＜Ｑ≦Ｑ１）の流量区分では最大使用時間ｔ１とし、流量ＱがＱ１＜Ｑ≦Ｑ２の流量区分では最大使用時間ｔ２とし、流量ＱがＱ２＜Ｑ≦Ｑ３の流量区分では最大使用時間ｔ３とし、流量ＱがＱ３＜Ｑ≦Ｑ４の流量区分では最大使用時間ｔ４（ｔ１＞ｔ２＞ｔ３＞ｔ４）としている。
【００３４】
このように、流量Ｑの流量区分が大きくなるにつれて最大使用時間ｔを小さくして、大きな流量を要するガス器具を使用する時は、連続して使用できる時間は短くして異常時における安全性を高めている。
【００３５】
ここで、流量検出手段２で検出された流量がＱｇ（Ｑ２＜Ｑｇ≦Ｑ３）で、流量区分（Ｑ２＜Ｑ≦Ｑ３）に応じて設定された最大使用時間ｔ３を超えてガスが使用されると、制御手段９は、異常有と判断して、遮断手段６を閉成させてガス流路４を遮断し、ガスの供給を停止する。
【００３６】
なお、図６では、４つの流量区分を設ける場合で説明したが、流量区分をさらに多くすることでより細かな設定が可能となり安全性、利便性を高められるのは言うまでもない。
【００３７】
次に、流量検出手段２で検出された流量Ｑが所定の流量条件等の異常判定条件を満たした場合について説明する。使用可能な流量Ｑａの下限値をＱｍｉｎとし、使用可能な流量Ｑａの上限値をＱｍａｘ（Ｑｍｉｎ≦Ｑａ≦Ｑｍａｘ）とするもので、下限値Ｑｍｉｎを
下回る場合（Ｑ＜Ｑｍｉｎ）は微少な漏洩が発生して異常であると判定し、上限値Ｑｍａｘを超える場合（Ｑｍａｘ＜Ｑ）は配管の外れ等による大きな漏洩が発生して異常であると判定する。
【００３８】
ここで、流量検出手段２で検出された流量Ｑが所定の流量条件（Ｑｍｉｎ≦Ｑ≦Ｑｍａｘ）等を逸脱して異常判定条件（Ｑ＜ＱｍｉｎあるいはＱｍａｘ＜Ｑ）を満たした場合は、制御手段９は、異常有と判断して、遮断手段６を閉成させてガス流路４を遮断し、ガスの供給を停止する。
【００３９】
また、地震などの発生により感震手段３で検出された検出値が所定の感震レベルを超えた場合でも、制御手段９は、異常有と判断して、遮断手段６を閉成させてガス流路４を遮断し、ガスの供給を停止する。
【００４０】
また、圧力検知手段５で検知されたガスの圧力Ｐが許容上限値Ｐｕを超えた場合や、許容下限値Ｐｄを下回った場合など、所定の圧力条件（Ｐｄ≦Ｐ≦Ｐｕ）等の異常判定条件を満たした場合では、制御手段９は、異常有と判断して、遮断手段６を閉成させてガス流路４を遮断し、ガスの供給を停止する。
【００４１】
さらに、前述した時間、流量、感震レベル、圧力などの異常判定条件は、設置環境、使用条件などに応じて遮断機能を働かせる動作基準値を異常判定条件変更手段７により変更するようにして使い易くきめ細かな設定を行う。
【００４２】
このように、遮断手段を閉成作動させる異常判定条件を変更する異常判定条件変更手段を設け、通信手段８を介して遮断手段の遮断機能を働かせる動作基準値を変更可能に構成することにより、設置場所などの環境や使用者の使用状態に応じたきめ細かな動作基準値の設定がなされて、安全性と利便性を向上できる。
【００４３】
次に、流量検出手段２の計測動作について図２をもとに説明する。
【００４４】
計測制御手段１８により切替手段１７を制御して、まず超音波センサ１１を送信側に、超音波センサ１２を受信側に設定する。そして、送信手段１３から出力される駆動信号が送信側に設定された超音波センサ１１に入力され、超音波センサ１１から超音波信号が発信される。発信された超音波の信号が受信側の超音波センサ１２で受信されるまでの伝搬時間を計時手段１５で計測する。
【００４５】
なお、この送受信動作を所定の回数（ｎ回）だけ繰り返されたときの時間を計時手段１５で求めることにより、計測精度を高めることができる。
【００４６】
次に、切替手段１７で超音波センサ１１と超音波センサ１２の送受信を切り替えて、超音波センサ１２を送信側、超音波センサ１１を受信側に設定して超音波信号を送信し、この送受信を前述のように行い、その超音波の伝搬に要した伝搬時間を計時する。
【００４７】
このようにして、切替手段１７により、超音波センサ１１、超音波センサ１２の送信側と受信側との設定を切り替え、それぞれの伝搬時間を上述のように測定し、流量演算手段１６において（式１）ようにして流量Ｑを求める。
【００４８】
Ｑ＝Ｓ・ｖ＝Ｓ・Ｌ／２・ｃｏｓφ｛（１／ｔ１）−（１／ｔ２）｝・・・（式１）
但し、（式１）においては、Ｌが超音波センサ１１と超音波センサ１２間の流れ方向の有効距離であり、ｔ１が超音波センサ１１から超音波センサ１２への伝搬時間であり、ｔ２が超音波センサ１２から超音波センサ１１への伝搬時間であり、ｖが被測定流体の流速
であり、Ｓが計測流路１０の断面積であり、φは超音波センサが計測流路１０の軸となす角度であり、Ｑが流量である。このような流量計測を順次繰り返し、時間経過とともに流量を積算して積算流量を計測する。
【００４９】
このように、時間経過とともに瞬時・瞬時の流量検出が可能であり、瞬時式流量計測による高速で瞬時に流量判断を行い、流量区分特性への対応および異常流量条件への瞬時対応を可能としている。
【００５０】
また、最大使用時間、所定の流量条件等の異常判定条件、感震レベル、所定の圧力条件などの異常判定条件は、設置環境、使用条件などに応じて遮断機能を働かせる動作基準値を異常判定条件変更手段７により変更するようにして使い易くきめ細かな設定を行う。
【００５１】
さらに、異常判定条件変更手段７は、最大使用時間、流量条件等の異常判定条件、所定の感震レベル、所定の圧力条件等の異常判定条件の少なくとも一つを変更することで、使用環境に最適な条件設定を行い、使用者およびガス供給事業者の利便性を確保したまま安全性を一層向上させた設定がなされる。
【００５２】
また、異常判定条件は予め複数の異常判定条件を設定しておき、この設定された異常判定条件から選択して異常判定条件変更手段７で設定するようにして、使用者毎に個々バラバラの値が設定値として使われるのを防止して、設定の簡略化と管理性を高めている。
【００５３】
また、異常判定条件を変更する際に、通信手段８を介して外部から変更操作するもので、ガス遮断ユニット１の設置場所は任意に決定しても良く、設置場所の制限が小さくして、設置自由度の向上および設置施工性の向上がなされる。なお、通信手段としてコネクタ等による有線接続や、赤外線による通信、あるいは電波による無線通信などがあり限定されるものではない。
【００５４】
さらに、異常判定条件を変更する際に、設置から所定期間で検出されたガスの流量を元に、異常判定の最大の流量区分を変更するようにすることもできる。即ち、異常判定条件の最大の流量区分は、誤動作を防止するために想定される最大流量に設定する必要がある為、実際に設置された家庭の使用最大流量に対して過大に設定されている可能性があるが、使用者の使用状態を使用流量から学習することにより、使用実態に合わせて、最大流量を設定できるので、過大な最大流量区分を低めて最適な異常判定条件を設定でき、安全性を一層向上することができる。
【００５５】
また、同様に、異常判定条件を変更する際に、設置から所定期間で検出されたガスの圧力を元に、異常判定の最大圧力を変更するようにすることもでき、使用者の使用環境を流体圧力から学習し、過大な異常最大圧力の設定値を低減させて最適な異常判定条件を設定できるので、安全性を一層向上できる。
【００５６】
また、図５に示したように流量メータユニット内に一体化して配置することで、図３に示した別設時と同様に安全性が確保できるだけでなく、コンパクト化を推進して設置性を向上することができる。
【００５７】
なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明に係るガス遮断ユニットは、遮断手段の遮断機能を働かせる判定条件を変更する異常判定条件変更手段を設けたもので、使用する流体に課金する分野であれば、被測定流体がどのようなものであっても好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ガス遮断ユニット
２  流量検出手段
３  感震手段
４  ガス流路
５  圧力検知手段
６  遮断手段
７  異常判定条件変更手段
８  通信手段
９  制御手段
１０  計測流路
１１、１２  超音波センサ
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図４】
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