JP2001281037A

JP2001281037A - ガスメータ、ガス消費機器およびガス漏洩検知システム

Info

Publication number: JP2001281037A
Application number: JP2000099501A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Sakai; 克人酒井; Shinichi Sato; 真一佐藤
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】早期かつ信頼性の高いガス漏れ検知を可能に
するガスメータ、ガス消費機器およびガス漏洩検知シス
テムを提供する。【解決手段】ガス器具３０，４０，５０が稼動する際
にガスＧの圧力に生じる周期的な圧力変動を検出するこ
とによって各ガス器具の稼動状況を認識し、いずれのガ
ス器具の稼動も認識されないような状態において、ガス
メータ１０の制御部２０によってガスＧの消費状態が認
識されたときに、このときのガス消費状態がガス漏洩に
よるものであると判定する。このとき認識されたガスＧ
の消費状態は、ガス器具３０，４０，５０の稼動以外の
要因によるものである可能性が高いため、ガス漏洩の検
知に関する信頼性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料ガスの消費量
を測定するためのガスメータ、燃料ガスを消費して稼動
するガス消費機器、ガスメータおよびガス消費機器を含
んで構成されるガス漏洩検知システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃料ガス、例えば、需要家の消費
にともなう家庭用燃料ガス（以下、単に「ガス」ともい
う。）の消費量（ガス流量）を測定するために、膜式流
量計やフルイディック流量計等の流量計を用いたガスメ
ータが実用化されている。特に、最近では、流路を流れ
るガスの流量（例えば瞬時流量，積算流量）等を測定す
る他、ガスの流量（例えば瞬時流量）や圧力を監視し、
これらの因子が所定の条件に該当したときに、ガス漏れ
等の異常事態が発生したと判断してガスの供給を遮断す
る機能（保安機能）を有するものも知られている。これ
らの監視・判断・遮断等の保安動作は、一般に、ガスメ
ータに搭載されたマイクロコンピュータによって独自に
行われている。この種のガスメータによれば、ガス流路
におけるガス漏れ等の異常事態を発見することが可能で
あり、ガスの使用にともなう需要家の安全を確保するこ
とができる。

【０００３】ここで、ガスメータによってガスの遮断動
作が実行される際の上記の「所定の条件」としては、例
えば、ガスの消費状態が所定の時間（継続許容時間）以
上にわたって継続して検知された場合などがある。この
ような場合には、ガスメータに搭載されたマイクロコン
ピュータは、需要家によるガス器具（例えばガスレンジ
等）の使用以外の要因によるガスの消費状態が生じてい
るものと判断し、このときのガス消費状態がガス漏洩に
よるものであると判定する（継続許容時間認識遮断）。
一般に、ガス漏洩を判定するまでに要する上記の「継続
許容時間」としては、例えば７２０時間（＝３０日）程
度の長い期間が設定される。これは、長期（例えば数日
〜数週間）にわたるガス器具の口火稼動状態等とガス漏
洩状態とを区別するためである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスを使用
する需要家の安全性を確保するためには、ガス漏洩など
の異常事態をできるだけ早急に検知し、ガス供給の遮断
等の動作を実行する必要がある。しかしながら、従来の
ガスメータでは、ガス漏れ発生との判定がなされるまで
に、例えば７２０時間＝３０日という長期間（継続許容
時間）を要するため、早期にガス漏れ検知を行うことが
困難であった。また、このときのガス漏洩の判定は、ガ
ス器具の稼動状況を加味せず、ガス消費状態の検知のみ
によって行われるため、上記の継続時間認識遮断機構に
よってガスの供給が遮断された場合に、そのときのガス
の消費状態がガス漏洩によるものでない場合があった。
このため、従来のガス漏洩判定の信頼性は十分なもので
はなかった。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、早期かつ信頼性の高いガス漏れ検知
を可能にするガスメータ、ガス消費機器およびガス漏洩
検知システムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のガスメータは、
１または２以上のガス消費機器によって燃料ガスの圧力
に生じる周期的な圧力変動を検出するための圧力変動検
出手段と、圧力変動検出手段によって周期的な圧力変動
が検出されない状態において、燃料ガスの消費状態を認
識したときに、ガス流路においてガス漏洩が生じている
ものと判定する漏洩判定手段とを備えるようにしたもの
である。

【０００７】本発明のガスメータでは、圧力変動検出手
段により、１または２以上のガス消費機器によって燃料
ガスの圧力に生じる周期的な圧力変動が検出される。そ
して、圧力変動検出手段によって周期的な圧力変動が検
出されない状態において、漏洩判定手段によって燃料ガ
スの消費状態が認識されたときに、ガス流路においてガ
ス漏洩が生じているものと判定される。

【０００８】本発明のガスメータでは、さらに、圧力変
動検出手段によって検出された周期的な圧力変動の周波
数を演算すると共に、演算した周波数に対して解析処理
を施す周波数解析手段を備えるようにしてもよい。

【０００９】また、本発明のガスメータでは、漏洩判定
手段が周波数解析手段の解析結果に基づいてガス消費機
器の稼動状況を判断するようにしてもよい。このような
場合には、さらに、ガス消費機器によって消費されるガ
ス消費量を演算するための流量演算手段を備え、この流
量演算手段が、周波数解析手段の解析結果に基づいてガ
ス消費機器によるガス消費量を個別に演算するようにし
てもよい。

【００１０】また、本発明のガスメータでは、さらに、
異常発生時にガス流路を遮断するための流路遮断手段を
備えるようにしてもよい。このような場合には、漏洩判
定手段がガスの漏洩が生じていると判定したときに流路
遮断手段を作動させるようにしてもよい。

【００１１】本発明のガス消費機器は、ガス流路を流れ
る燃料ガスの圧力に周期的な圧力変動を発生させるため
の圧力変動発生手段を備えるようにしたものである。

【００１２】本発明のガス消費機器では、圧力変動発生
手段により、ガス流路を流れる燃料ガスの圧力に周期的
な圧力変動が発生する。

【００１３】本発明のガス消費機器では、圧力変動発生
手段が、交流電流信号に応じて振動することによって周
期的な圧力変動を発生させるようにしてもよい。このよ
うな場合には、圧力変動発生手段が、所定の周波数を有
する圧力変動をさせるようにしてもよいし、または所定
の範囲内における周波数を有する圧力変動を発生させる
ようにしてもよい。

【００１４】本発明のガス漏洩検知システムは、請求項
１ないし請求項７のいずれか１項に記載のガスメータお
よび請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載の
１または２以上のガス消費機器を含んで構成されるガス
漏洩検知システムであって、ガス消費機器によって燃料
ガスの圧力に周期的な圧力変動が生じないような状態に
おいて、ガスメータによって燃料ガスの消費状態が認識
されたときに、ガス流路においてガスの漏洩が生じてい
るものと判定するようにしたものである。

【００１５】本発明のガス漏洩検知システムでは、ガス
消費機器によって燃料ガスの圧力に周期的な圧力変動が
生じないような状態において、ガスメータによって燃料
ガスの消費状態が認識されたときに、ガス流路において
ガスの漏洩が生じているものと判定される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施の形態に係るガス
漏洩検知システム１００の概略構成を表すものである。
なお、本実施の形態に係るガスメータおよびガス消費機
器は、それぞれ図１に示したガス漏洩検知システム１０
０の構成要素のうちの一つであるので、以下併せて説明
する。

【００１８】本実施の形態に係るガス漏洩検知システム
１００は、配管Ｈ中を流れる家庭用燃料ガス（以下、単
に「ガスＧ」ともいう。）の流量を測定するためのガス
メータ１０と、ガスメータ１０の下流側において配管Ｈ
に接続された１または２以上のガス器具とによって構成
されている。本実施の形態では、例えば３個のガス器
具、すなわちガス器具３０，４０，５０が配設されてい
る場合について説明する。ガス器具３０，４０，５０
は、例えば、それぞれガスレンジ，ガス湯沸し器，ガス
暖房器等である。ここで、ガス器具３０，４０，５０
が、本発明における「ガス消費機器」の一具体例に対応
する。

【００１９】配管Ｈは、ガスＧの供給元に接続されてい
る本管（図示せず）から分岐したものであり、ガスメー
タ１０の下流側に配設されたガス器具３０，４０，５０
まで本管中に流れるガスＧを導くためのものである。な
お、図１では、配管Ｈの一部のみを図示している。ガス
メータ１０の配設領域よりも下流側における配管Ｈの一
部は、例えば、分岐点Ｂを起点として三又（分岐配管Ｈ
_a，Ｈ_b，Ｈ_c）に分岐している。これらの分岐配管Ｈ
_a，Ｈ_b，Ｈ_cは、ガス器具３０，４０，５０内に設け
れた図示しない燃焼器（バーナ）にそれぞれ接続されて
いる。

【００２０】ガスメータ１０は、配管Ｈ中を流れるガス
Ｇの流量等を測定することを目的として、分岐点Ｂより
も上流側における配管Ｈの任意の位置に設置されてい
る。ガスメータ１０は、例えば金属製の筐体１の内部
に、ガスＧの瞬時流量を測定するための流量測定部１１
と、ガスＧの圧力を検出すると共に、ガスＧの圧力に生
じる周期的な圧力変動を検出するための圧力検出部１２
と、ガスメータ１０全体の動作制御等を行うと共に、ガ
スＧの漏洩状態を判定するための制御部２０と、ガスメ
ータ１０よりも下流側へのガスＧの供給状態を切り替え
るための遮断弁１３とを備えている。筐体１の例えば外
側の表面には、ガスメータ１０に関するメータ情報Ｉ_M
を表示するための表示部１４が設けられている。ここ
で、圧力検出部１２が、本発明における「圧力変動検出
手段」の一具体例に対応し、遮断弁１３が、本発明にお
ける「流路遮断手段」の一具体例に対応する。

【００２１】流量測定部１１は、配管Ｈ中を流れるガス
Ｇの瞬時流量、すなわち、ガス器具全体による消費量で
ある総瞬時流量Ｑ_1S（以下、単に「瞬時流量Ｑ₁」もい
う。）を測定するようになっている。流量測定部１１と
しては、例えば、フルイディック素子を用いることがで
きる。流量測定部１１は、測定した瞬時流量Ｑ₁を制御
部２０に対して出力するようになっている。

【００２２】圧力検出部１２は、圧力センサによって構
成され、配管Ｈ中を流れるガスＧの圧力を検出するよう
になっている。圧力検出部１２を構成する圧力センサと
しては、例えば、検出した圧力によって生じる歪みに対
応した電圧を発生する圧電膜センサを用いることができ
る。圧力検出部１２として圧電膜センサを用いることに
より、他の諸センサ（例えば、静電容量型圧力センサ
等）を用いる場合よりも、圧力検出部１２を低消費電力
で稼動させることができる。圧力検出部１２は、検出し
た圧力Ｐを制御部２０に対して出力するようになってい
る。

【００２３】また、圧力検出部１２は、ガスＧの圧力Ｐ
を検出すると同時に、配管Ｈ中を流れるガスＧの圧力に
生じる周期的な圧力変動を検出するようになっている。
この「周期的な圧力変動」は、ガス器具３０，４０，５
０に設けられた後述する電磁弁３１，４１，５１が振動
することによって生じるものである。電磁弁３１，４
１，５１の振動動作に関する詳細については、後述す
る。圧力検出部１２は、検出した「周期的な圧力変動」
を圧力変動信号Ｓ_Dとして制御部２０に対して出力する
ようになっている。

【００２４】遮断弁１３は、異常発生時に制御部２０か
ら出力される弁駆動信号Ｓ_Uに応じて駆動し、ガスメー
タ１０よりも下流側へのガスＧの供給を遮断するように
なっている。これにより、ガスＧの使用にともなう需要
家の安全が確保されることとなる。

【００２５】表示部１４は、例えば液晶表示器（Liquid
Crystal Display）を用いて構成され、制御部２０から
出力されるメータ情報Ｉ_Mを表示するようになってい
る。このメータ情報Ｉ_Mは、例えば、後述するガスＧの
積算流量Ｑ₂などの各種測定データや、遮断弁１３の駆
動状況などのガスメータ１０の動作に関する各種動作デ
ータ等を含むものである。需要家またはガス事業者等
は、この表示部１４を目視にて確認することにより、ガ
スメータ１０に関する各種情報を把握することができ
る。

【００２６】ガス器具３０，４０，５０は、それぞれ電
磁弁３１，４１，５１を備えている。電磁弁３１，４
１，５１は、分岐配管Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_c内の流路にそれ
ぞれ配設されており、各分岐配管内における流路の開度
を調整するためのものである。電磁弁３１，４１，５１
は、それぞれ任意の開度を確保するように駆動しつつ、
所定の周波数で振動するようになっている。電磁弁３
１，４１，５１は、互いにほぼ同様の構造を有するもの
である。

【００２７】ここで、図２を参照して、例えば、電磁弁
３１の構造およびその動作原理について説明する。な
お、他の電磁弁４１，５１の動作原理は、電磁弁３１の
動作原理とほぼ同様である。図２において、（Ａ）は、
電磁弁３１およびその周辺部の概略構造の断面を表すも
のであり、（Ｂ）は、電磁弁３１を駆動させるために電
磁コイル３６に供給される電流信号を説明するためのも
のである。図２（Ｂ）において、縦軸は「電流」変化を
示し、横軸は「時間」の経過を表している。電磁弁３１
は、一般に、ガスＧの燃焼量を比例制御するような動作
機構を有するガス器具、例えばファンヒーターなどに配
設されているものである。図２（Ａ）に示したように、
電磁弁３１は、分岐配管Ｈ_a内の流路３２に配設されて
いる。ガスＧは、分岐配管Ｈ_a内の流路３２をガス入り
口３３からガス出口３４に向かって流れるようになって
おり、最終的に、分岐配管Ｈ_aに接続された図示しない
燃焼器（バーナ）まで導かれるようになっている。電磁
弁３１は、その上方に配設された弁支持体３５と連結さ
れている。電磁弁３１と連結されている部分と反対側
（図中の上側）における弁支持体３５の一部は、分岐配
管Ｈ_aの外部に導出されており、この弁支持体３５の導
出部分の周囲には電磁コイル３６が配設されている。な
お、図２（Ａ）では、電磁コイル３６の一部のみを図示
している。

【００２８】電磁コイル３６に電流が供給されていない
状態においては、電磁弁３１の下面と分岐配管Ｈ_aの管
内面とが接触しており、すなわち、分岐配管Ｈ_a内の流
路３２は遮断されている（図中の破線参照）。

【００２９】一方、電磁コイル３６に電流Ｉ（図２
（Ｂ）参照）が供給されると、電磁コイル３６の周内領
域に鉛直上向きの力が生じる。この鉛直上向きの力に応
じて弁支持体３５が上方向に駆動することにより、弁支
持体３５と連結されている電磁弁３１もまた上方向に駆
動するようになっている。このとき、弁支持体３５の駆
動に応じて、その上方に配設された図示しない可動バネ
が収縮するようになっている。電磁弁３１が駆動するこ
とにより、電磁弁３１の配設領域よりも上流側から下流
側への流路３２が開通し、図示しない燃焼器（バーナ）
にガスＧが供給されることとなる。電磁弁３１の駆動に
ともなう流路３２の開度、すなわち電磁弁３１の下面と
分岐配管Ｈ_aの管内面との間の距離Ｌ１は、電磁コイル
３６に供給される電流量ΔＩ（図２（Ｂ）参照）の大き
さに対応するようになっている。すなわち、電磁コイル
３６に供給する電流量ΔＩを変化させることにより、上
記の距離Ｌ１を変化させ、流路３２の開度を制御できる
ようになっている。これにより、流路３２の開度に応じ
て、図示しない燃焼器（バーナ）に供給されるガスＧの
供給量が調整されることとなる。

【００３０】電磁コイル３６に供給される電流Ｉは、図
２（Ｂ）に示したように、直流電流信号Ｉ_Tおよび交流
電流信号Ｉ_Kを含んでいる。電磁弁３１は、電磁コイル
３６に供給された電流量ΔＩに応じて任意の開度を確保
するように駆動すると同時に、上記の交流電流信号Ｉ_K
に応じてそれ自体が所定の周波数で上下に振動するよう
になっている。電磁弁３１が振動するときの周波数は、
交流電流信号Ｉ_Kの周波数に対応するようになってい
る。この電磁弁３１の周期的な振動動作により、流路３
２に、所定の周波数（後述する固有周波数Ｚ_a）を有す
る振動成分Ｖ_aが生じることとなる。このとき発生した
振動成分Ｖ_aの一部は、流路３２を上流側に向かって伝
搬する。

【００３１】なお、電磁コイル３１に対する電流Ｉの供
給を中断したときには、電磁コイル３６の周内領域に生
じていた鉛直上向きの力が消失し、上記した図示しない
可動バネが拡張することにより、弁支持体３５と共に電
磁弁３１が下方向に駆動するようになっている。これに
より、分岐配管Ｈ_a内の流路３２は再び遮断されること
となる。

【００３２】上記のような動作原理によってガス器具３
０，４０，５０内の電磁弁３１，４１，５１が駆動する
ことにより、図１に示したように、分岐配管Ｈ_a，
Ｈ_b，Ｈ _c内の流路にそれぞれ振動成分Ｖ_a，Ｖ_b，Ｖ
_cが発生する。ここで、振動成分Ｖ_a，Ｖ_b，Ｖ_cは、
各ガス器具に固有の互いに異なる固有周波数Ｚ_a，
Ｚ_b，Ｚ_cを有するものである。固有周波数Ｚ_a，
Ｚ_b，Ｚ_cの値としては、例えば、それぞれが約２００
Ｈｚ以下となるように設定するのが好ましい。固有周波
数の値が２００Ｈｚよりも大きくなると、これに応じて
電磁弁の振動動作が大きくなり、このときの振動動作に
起因して音響ノイズが発生してしまうからである。具体
的な固有周波数Ｚ_a，Ｚ_b，Ｚ_cの値は、例えば、それ
ぞれ３０Ｈｚ，５０Ｈｚ，８０Ｈｚ程度である。それぞ
れの固有周波数の値を設定する際には、後述する周波数
解析部２２（図３参照）が各振動成分の周波数を確実に
区別できるようにするために、例えば、各周波数間に１
０Ｈｚ以上のブランク域を設けるようにするのが好まし
い。なお、電磁弁３１，４１，５１の駆動動作等は、各
ガス器具に設けられた図示しないＣＰＵ（Centrl Proce
ssing Unit；中央演算処理装置）によってそれぞれ制御
されるようになっている。

【００３３】分岐配管Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_c内の流路に生じ
た振動成分Ｖ_a，Ｖ_b，Ｖ_cのそれぞれの一部は、流路
を上流側（図中の左側）に向かって伝搬し、分岐点Ｂに
おいて合流する。そして、分岐点Ｂにおいて合流した振
動成分（合成振動成分Ｖ＝Ｖ _a＋Ｖ_b＋Ｖ_c）は、さら
に流路を上流側に向かって伝搬し、圧力検出部１２の配
設位置近傍に到達することとなる。この合成振動成分Ｖ
は、各振動成分の固有周波数Ｚ_a，Ｚ_b，Ｚ_cを合成し
た周波数（合成周波数Ｚ＝Ｚ_a＋Ｚ_b＋Ｚ_c）を有する
ものである。

【００３４】図３は、図１に示したガスメータ１０の詳
細な構成例を表すものである。図３では、配管Ｈ（分岐
配管Ｈａ，Ｈｂ，Ｈｃを含む。）の図示を省略してい
る。図中の線分Ｖ，Ｖ_a，Ｖ_b，Ｖ_cは、上記した各振
動成分を表すと共に、それらの伝搬経路を表している。
図３において、図１に示した構成要素と同一の部分には
同一の符号を付すものとする。

【００３５】制御部２０は、ガスメータ１０全体の動作
を制御すると共に、ガスＧの漏洩状態を判定するための
ＣＰＵ２１と、圧力検出部１２から出力される圧力変動
信号Ｓ_Dに基づいて周波数解析を行うための周波数演算
部２２と、流量測定部１１から出力される流量データ
（瞬時流量Ｑ₁）に基づいてガスＧの積算流量を演算す
るための流量積算部２３と、ＣＰＵ２１に取り込まれた
各種データを格納するためのＲＡＭ（Random Access Me
mory）２４と、時間計測を行うためのクロック２５とを
備えている。ここで、周波数演算部２２が、本発明にお
ける「周波数解析手段」の一具体例に対応し、ＣＰＵ２
１が、本発明における「漏洩判定手段」の一具体例に対
応する。

【００３６】周波数演算部２２は、圧力検出部１２から
出力される圧力変動信号Ｓ_Dを取り込み、この圧力変動
信号Ｓ_Dに基づいて周波数解析を行うようになってい
る。具体的には、周波数演算部２２は、まず、取り込ん
だ圧力変動信号Ｓ_Dに基づいて合成周波数Ｚを演算す
る。このとき演算される合成周波数Ｚは、上記したよう
に、固有周波数Ｚ_a，Ｚ_b，Ｚ_c を合成したものであ
る。続いて、この合成周波数Ｚに対して高速フーリエ変
換（Fast Fourier Transfom ；以下、単に「ＦＦＴ」と
いう。）処理を施すことにより、上記の固有周波数
Ｚ_a，Ｚ_b，Ｚ_c に対応する変換周波数Ｚ_w，Ｚ_x，Ｚ
_yを演算する。すなわち、周波数演算部２２によるＦＦ
Ｔ処理によって、合成周波数Ｚは変換周波数Ｚ_w，
Ｚ_x，Ｚ_yに分解されることとなる。上記のようなＦＦ
Ｔ処理を用いることにより、合成周波数Ｚから変換周波
数Ｚ_w，Ｚ_x，Ｚ_yへの変換処理を高精度に行うことが
できる。周波数演算部２２は、ＦＦＴ処理を用いて演算
した演算データ（変換周波数Ｚ_w，Ｚ_x，Ｚ_y）を含む
周波数情報Ｉ_FをＣＰＵ２１に対して出力するようにな
っている。なお、ガス器具３０，４０，５０のうちの一
部（例えばガス器具３０）のみが稼動している場合に
は、その稼動しているガス器具に対応した変換周波数
（例えば固有周波数Ｚ_aに対応する変換周波数Ｚ_w）の
みが周波数情報Ｉ_Fに含まれることとなる。もちろん、
いずれのガス器具も稼動していない場合には、変換周波
数を含まない周波数情報Ｉ_Fが出力されることとなる。

【００３７】流量積算部２３は、流量測定部１１から出
力される流量データ（瞬時流量Ｑ₁）に基づいて、ガス
Ｇの積算流量、すなわち、ガス器具全体による総積算流
量Ｑ _2S（以下、単に「積算流量Ｑ₂」ともいう。）を演
算するようになっている。流量積算部２３は、演算した
積算流量Ｑ₂を瞬時流量Ｑ₁と共にＣＰＵ２１に対して
出力するようになっている。

【００３８】ＣＰＵ２１は、例えば、ガスメータ１０全
体の動作を制御するようになっている。また、ＣＰＵ２
１は、上記の制御動作を実行する他、ガスＧの流量デー
タ等を含む各種情報を取得・保存すると共に、ガスＧの
漏洩状態を判定するようになっている。

【００３９】ＣＰＵ２１は、クロック２５から出力され
るクロック信号Ｓ_cに基づき、所定の時間（例えば１時
間）間隔ごとに、流量積算部２３から出力される流量デ
ータ（瞬時流量Ｑ₁および積算流量Ｑ₂）を取り込むと
共に、圧力検出部１２から出力される圧力データ（圧力
Ｐ）を取り込むようになっている。ＣＰＵ２１は、例え
ば、流量データの一部（例えば積算流量Ｑ₂）を含むメ
ータ情報Ｉ_Mを表示部１４に対して出力し、表示部１４
に表示させるようになっている。

【００４０】ＣＰＵ２１は、流量データや圧力データを
取り込む他、所定の時間（例えば１時間）間隔ごとに、
周波数演算部２２から出力される周波数情報Ｉ_Fを取り
込むようになっている。そして、ＣＰＵ２１は、取り込
んだ周波数情報Ｉ_Fの中に、変換周波数が含まれている
かどうかを判定することにより、各ガス器具（３０，４
０，５０）の稼動状況を判断するようになっている。具
体的には、例えば、ＣＰＵ２１は、周波数情報Ｉ_Fの中
に、固有周波数Ｚ_aに対応する変換周波数Ｚ_wが含まれ
ていた場合に、ガス器具３０が稼動しているものと判定
するようになっている。逆に言えば、ＣＰＵ２１は、周
波数情報Ｉ_Fの中に変換周波数Ｚ_wが含まれていない場
合には、ガス器具３０が稼動していないものと判定する
ようになっている。すなわち、いずれかのガス器具が稼
動している場合には、周波数演算部２２からＣＰＵ２１
に対して、いずれかの固有周波数に対応する変換周波数
を含む周波数情報Ｉ_Fが出力されることとなる。なお、
上記の周波数判定に関して、ＣＰＵ２１は、例えば、判
定対象となる周波数が、固有周波数Ｚ_aに対してＺ _a±
３％の範囲内に属する場合に、このときの周波数が、固
有周波数Ｚ_aに対応する変換周波数Ｚ_wであると判定す
るようになっている。

【００４１】ＣＰＵ２１は、周波数演算部２２から取り
込んだ周波数情報Ｉ_Fおよび流量積算部２３から取り込
んだ流量データ（瞬時流量Ｑ₁等）に基づき、ガスＧの
漏洩状態を判定するようになっている。ＣＰＵ２１は、
周波数情報Ｉ_Fの中に変換周波数が含まれていない状態
において、ガスＧの消費にともなう流量データ（瞬時流
量Ｑ₁≠０）を取り込んだとき、すなわち、いずれのガ
ス器具の稼動も認識されないような状態においてガスＧ
の消費状態を認識したときに、このときのガス消費状態
がガス器具の稼動以外の要因によるものであると判断
し、ガスＧの漏洩が生じているものと判定するようにな
っている。このときのガスＧの漏洩に関する判定結果
は、ガス器具の稼動状況を加味して判定されたものであ
るので、ガスＧの消費状態のみに基づいてガス漏洩の判
定を行っていた従来の場合よりも信頼性が高いものであ
る。また、ガス器具の稼動状況を加味してガスＧの漏洩
判定を行うことにより、ガス漏洩状態が極めて早期に検
知されることとなる。このため、従来の「継続時間認識
遮断」機構による場合よりも、ガス供給の遮断等の対応
動作を迅速に実行することができる。ガスＧの漏洩を検
知した場合には、ＣＰＵ２１は、遮断弁１３に対して弁
駆動信号Ｓ_Uを出力し、遮断弁１３を駆動させることに
よってガスＧの供給を遮断させるようになっている（稼
動状況認識遮断）。

【００４２】なお、周波数情報Ｉ_Fの中に、固有周波数
に対応する変換周波数以外の周波数が含まれていた場合
には、ＣＰＵ２１は、このときの周波数が、ガスメータ
１０等の揺れやその他の要因によって生じた振動成分に
対応するものであると認識するようになっている。ここ
で、上記の「その他の要因によって生じた振動成分」と
しては、以下のようなものがある。すなわち、本実施の
形態のガス漏洩検知システム１００は、ガスＧを使用す
る各需要家宅ごとに設置されるものである。ここで、複
数のガス漏洩検知システム１００が近接して存在するよ
うな場合には、稼動状況の判定対象であるガス器具３
０，４０，５０以外の他のガス器具（他のガス漏洩検知
システムを構成するガス器具）によって発生した他の振
動成分による圧力変動が、ガスメータ１０の圧力検出部
１２によって検出される可能性がある。もちろん、ＣＰ
Ｕ２１は、上記の「固有周波数に対応する変換周波数以
外の周波数」のみを認識した場合には、一連の保安動作
（弁駆動信号Ｓ_Uの出力等）を実行しないようになって
いる。

【００４３】ＣＰＵ２１は、ガスＧの漏洩を検知した場
合の他、例えば、その内部に予め所有している基準瞬時
流量値Ｑ_Jおよび基準圧力値Ｐ_Jと取り込んだガスＧの
瞬時流量値Ｑ₁および圧力値Ｐとをそれぞれ比較し、測
定値（瞬時流量値Ｑ₁，圧力値Ｐ）が上記の基準値以上
となった場合にも、遮断弁１３に対して弁駆動信号Ｓ _U
を出力するようになっている（上限値認識遮断）。ま
た、ＣＰＵ２１は、例えば、その内部に所有している許
容時間テーブル７０（図４参照）に基づき、取り込んだ
ガスＧの瞬時流量Ｑ₁（例えばＱ₁＝８００Ｌ（リット
ル）／ｈ（時間））が属する範囲を認識し、このときの
範囲に対応する所定の許容時間（例えば６時間）以上の
期間にわたってガスＧの消費状態が認識された場合に
も、遮断弁１３に対して弁駆動信号Ｓ_Uを出力するよう
になっている（許容時間認識遮断）。なお、図４に示し
た許容時間テーブル７０中の各パラメータ値（許容時間
等）は、それらの一例を表すものである。

【００４４】次に、図１〜図３と、図５および図６とを
参照して、本実施の形態に係るガス漏洩検知システム１
００の動作について説明する。ここで、図５は、ガス器
具３０の動作を表す流れ図であり、図６は、ガスメータ
１０の動作を表す流れ図である。ガス器具４０，５０の
動作は、ガス器具３０の動作とほぼ同様である。以下で
は、主に、稼動状況認識遮断および上限値認識遮断の双
方の保安機構に係るガス器具３０およびガスメータ１０
のそれぞれの動作について、順に説明する。

【００４５】このガス漏洩検知システム１００では、ま
ず、ガス器具３０において、電磁コイル３６に電流Ｉを
供給することにより、電磁弁３１を駆動させる（図５；
ステップＳ１０１）。これにより、ガス器具３０内の図
示しない燃焼器（バーナ）に分岐配管Ｈａを通じてガス
Ｇが取り込まれ、ガスＧを燃焼させることによってガス
器具３０が稼動する。このとき、ガス器具３０は、電磁
弁３１を駆動させると同時に、電流Ｉに含まれる交流電
流信号Ｉ_Kに応じて電磁弁３１を周期的に振動させるこ
とにより、ガスＧの圧力に周期的な圧力変動を生じさせ
る（図５；ステップＳ１０２）。電磁弁３１の駆動動作
等は、ガス器具３０内の図示しないＣＰＵによって制御
される。なお、ガス器具３０の動作と並行して、他のガ
ス器具４０，５０もガス器具３０の場合と同様に動作
し、ガスＧの圧力に周期的な圧力変動を生じさせる。

【００４６】次に、ガスメータ１０の圧力検出部１２に
おいて、ガスＧの圧力変動を検出する（図６；ステップ
Ｓ２０１）。圧力検出部１２によって検出される圧力変
動は、ガス器具３０，４０，５０によって生じたそれぞ
れの圧力変動を含むものである。圧力検出部１２によっ
て検出されたガスＧの圧力変動は、圧力変動信号Ｓ_Dと
して周波数演算部２２に対して出力される。次に、周波
数演算部２２において、圧力検出部１２から取り込んだ
圧力変動信号Ｓ_Dに基づいて、周波数解析を行う（図
６；ステップＳ２０２）。この周波数解析により、圧力
変動信号Ｓ_Dに基づいて合成周波数Ｚが演算され、さら
に合成周波数Ｚが変換周波数Ｚ_w，Ｚ_x，Ｚ_yに分解さ
れる。周波数演算部２２によって演算された変換周波数
Ｚ_w，Ｚ_x，Ｚ_yを含む周波数情報Ｉ_Fは、ＣＰＵ２１
に対して出力される。次に、ＣＰＵ２１は、周波数演算
部２２から取り込んだ周波数情報Ｉ_Fに基づいて、各ガ
ス器具の稼動状況を判定する（図６；ステップＳ２０
３）。

【００４７】ガスメータ１０は、上記した圧力変動の検
出と並行して、圧力検出部１２において、配管Ｈ中を流
れるガスＧの圧力Ｐを測定する（図６；ステップＳ２０
４）と共に、流量測定部１１において、配管Ｈ中を流れ
るガスＧの瞬時流量Ｑ₁を測定する（図６；ステップＳ
２０５）。流量測定部１１は、測定したガスＧの瞬時流
量Ｑ₁を流量積算部２３に対して出力する。次に、流量
積算部２３は、流量測定部１１から取り込んだ瞬時流量
Ｑ₁に基づいて、ガスＧの積算流量Ｑ₂を演算する（図
６；ステップＳ２０６）。圧力検出部１２および流量演
算部２３は、取得したそれぞれの測定データ（圧力Ｐ，
瞬時流量Ｑ₁および積算流量Ｑ₂）をＣＰＵ２１に対し
て出力する。

【００４８】次に、ＣＰＵ２１において、取り込んだ圧
力Ｐおよび瞬時流量Ｑ₁が需要家に対して安全な範囲内
であるかどうかを判定する（図６；ステップＳ２０
７）。ここで、圧力Ｐまたは瞬時流量Ｑ₁が所定の基準
値（基準圧力値Ｐ_J，基準瞬時流量値Ｑ_J）よりも大き
い値であるような場合（図６；ステップＳ２０６Ｎ）に
は、ＣＰＵ２１は、ガスＧを使用する需要家に対して危
険をともなう過大な圧力Ｐまたは瞬時流量Ｑ₁を検知し
たと判断し、遮断弁１３に対して弁駆動信号Ｓ_Uを出力
する。この弁駆動信号Ｓ_Uに応じて遮断弁１３が駆動
し、需要家へのガスＧの供給が遮断される（上限値認識
遮断）。

【００４９】一方、圧力Ｐ，瞬時流量Ｑ₁が共に安全範
囲内である場合（図６；ステップＳ２０７Ｙ）には、Ｃ
ＰＵ２１において、ガスＧの漏洩状態を判定する。ＣＰ
Ｕ２１は、周波数情報Ｉ_Fの中に変換周波数が含まれて
いない状態において、ガスＧの消費にともなう流量デー
タ（瞬時流量Ｑ₁≠０）を取り込んだかどうか、すなわ
ち、いずれのガス器具の稼動も認識されないような状態
において、ガスＧの消費状態を認識したかどうかを判定
する（図６；ステップＳ２０８）。ここで、ガス器具の
稼動が認識されないような状態において、ガスＧの消費
状態を認識した場合（図６；ステップＳ２０８Ｙ）に
は、ガス器具の稼動以外の要因によるガスＧの消費が生
じているものと判断し、このときのガス消費状態がガス
Ｇの漏洩によるものであると判定する。ガス漏洩を検知
した場合には、ＣＰＵ２１は、上記の場合（ステップＳ
２０７Ｎ）と同様に、遮断弁１３に対して弁駆動信号Ｓ
_Uを出力し、ガスＧの供給を遮断する（稼動状況認識遮
断）。

【００５０】ガス器具の稼動が認識されないような状態
において、ガスＧの消費状態も認識されない場合（図
６；ステップＳ２０８Ｎ）には、ＣＰＵ２１において、
ガスＧの漏洩が生じていないものと判定する。このよう
な場合には、ＣＰＵ２１から表示部１４に対してメータ
情報Ｉ_Mを出力し、表示部１４においてメータ情報Ｉ_M
を表示する（図６；ステップＳ２０９）。このメータ情
報Ｉ_Mには、ガスＧの積算流量Ｑ₂などの各種測定デー
タの他、遮断弁１３の駆動状況などのガスメータ１０の
動作に関する各種動作データなどが含まれている。

【００５１】以上説明したように、本実施の形態に係る
ガス漏洩検知システム１００によれば、ガス器具の稼動
時にガスＧの圧力に生じる圧力変動を検出することによ
ってガス器具の稼動状況を認識し、ガス器具の稼動が認
識されないような状態においてガス消費状態を認識した
ときに、このときのガス消費状態がガス漏洩によるもの
であると判定するようにしているので、ガス器具の稼動
状況を加味してガス漏洩の判定を行うことにより、ガス
Ｇの消費状態のみによってガス漏洩の判定を行っていた
従来の場合よりも、ガス漏洩の検知に関する信頼性を向
上させることができると共に、ガス漏洩等の異常事態を
極めて早期に発見することができる。

【００５２】また、本実施の形態に係るガス器具３０に
よれば、ガス器具３０の稼動時に、ガスＧの圧力に周期
的な圧力変動を発生させる部位を設けるようにしたの
で、このガスＧの圧力変動の発生の有無により、外部に
対してガス器具３０の稼動状況を伝達することができ
る。特に、本実施の形態では、ガスＧの圧力変動が、ガ
ス器具３０に設けれた電磁弁によって生じるようにして
いる。この電磁弁３１は、例えば、一般に、ガスＧの燃
焼量を比例制御するような動作機構を有するガス器具、
例えばファンヒーターなどに搭載されているものであ
る。このような場合には、電磁弁３１によってガスＧの
圧力変動を発生させるようにすることにより、圧力変動
を生じさせるための新たな部位を設ける必要がなく、ガ
ス漏洩検知システム１００を構成するユニットとして、
電磁弁３１を備えるガス器具３０をそのまま用いること
ができる。なお、ガス器具４０，５０に関する効果は、
上記したガス器具３０の場合と同様である。

【００５３】なお、本実施の形態のガス器具３０では、
電磁弁３１が所定の周波数で振動することにより、固有
周波数Ｚ_a（例えば、Ｚ_a＝３０Ｈｚ）を有する振動成
分を発生させるようにしたが、必ずしもこれに限られる
ものではない。例えば、電磁弁３１が、所定の範囲内に
おける固有周波数Ｚ_A（例えば、Ｚ_A＝３０〜４０Ｈ
ｚ）を有する振動成分を発生させるようにしてもよい。
このような場合には、例えば、固有周波数Ｚ_Aの増減
（Ｚ_A＝３０〜４０Ｈｚ）が、ガス器具３０単体の瞬時
流量、すなわち個別瞬時流量Ｑ_1Kの増減（例えばＱ_1K＝
１Ｌ／ｈ〜１５０Ｌ／ｈ）に対応するようにすると共
に、ＣＰＵ２１が、上記の固有周波数Ｚ_Aの値に基づい
てガス器具３０の個別瞬時流量Ｑ_1Kを演算するようにし
てもよい。ＣＰＵ２１によって独自にガス器具３０の個
別瞬時流量Ｑ_1Kが演算されるような場合には、その個別
積算流量Ｑ_2Kも同様にＣＰＵ２１によって演算されるよ
うにしてもよい。なお、上記の電磁弁３１の場合と同様
に、電磁弁４１，５１によって生じるそれぞれの振動成
分もまた所定の範囲内における固有周波数Ｚ_B，Ｚ_Cを
有するようにし、ガス器具４０，５０のそれぞれの個別
瞬時流量Ｑ_1Kおよび個別積算流量Ｑ_2KもＣＰＵ２１によ
って演算するようにしてもよい。上記の場合におけるＣ
ＰＵ２１が、本発明における「流量演算手段」の一具体
例に対応する。

【００５４】このような場合には、特に、上記したガス
器具全体の総瞬時流量Ｑ_1Sの他、各ガス器具ごとの個別
流量データ（例えば個別積算流量Ｑ_2K）も取得できるた
め、ガスＧを使用する需要家に対して、例えば「器具別
料金設定」などの新規なサービスを提供することが可能
となる。ここで、「器具別料金設定」とは、ガス器具の
個別積算流量Ｑ_2Kに基づいて、各ガス器具ごとに異なる
料金体系を設定するものである。また、流量測定部１１
および流量積算部２３などの流量測定ユニットを用いる
ことなくガスＧの流量データを取得することができる。
なお、上記のような場合には、流量測定部１１および流
量積算部２３を設けないようにしてもよい。

【００５５】また、本実施の形態では、電磁弁の振動動
作によって流路に発生した振動成分を、ガスＧの圧力に
生じた圧力変動として圧力検出部１２（圧力センサ）
によって検出するようにしたが、必ずしもこれに限られ
るものではない。例えば、圧力検出部１２の替わりに、
配管Ｈ中を流れるガスＧの流速を測定するための流速セ
ンサを備えた流速測定ユニットを設け、流路に発生した
振動成分をガスＧの流速に生じた流速変動として流速測
定ユニットによって検出するようにしてもよい。このよ
うな場合においても、上記実施の形態の場合とほぼ同様
の効果を得ることができる。

【００５６】また、本実施の形態では、電磁弁３１の振
動動作によってガスＧの圧力に生じる圧力変動に基づい
てガス器具３０の稼動状況を判定するようにしたが、必
ずしもこれに限られるものではない。ガスＧの圧力変動
以外の因子に基づいてガス器具３０の稼動状況を判定す
る方法としては、例えば、以下のような手法がある。す
なわち、例えば、図７に示したように、ガス器具３０の
配設位置近傍における任意の位置、例えば分岐配管Ｈ_a
の表面にマイクロフォン６０を配設する。このマイクロ
フォン６０は、ガス器具３０の稼動時に発生する微小な
音波Ｎを検出し、検出した音波Ｎを電流信号Ｉ_Dに変換
するものである。このような場合には、マイクロフォン
６０からガスメータ１０のＣＰＵ２１に対して出力され
る電流信号Ｉ_Nの有無により、ガス器具３０の稼動状況
を判定することができる。図７において、上記の点以外
の構造は、上記の実施の形態において図２（Ａ）に示し
た場合と同様である。なお、上記のようなガス器具の稼
動状況の判定方法は、ガス器具４０，５０についても適
用することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項６のいずれか１項に記載のガスメータ、請求項７な
いし請求項１０に記載のガス消費機器および請求項１１
記載のガス漏洩検知システムによれば、ガス消費機器に
よって燃料ガスの圧力に周期的な圧力変動が生じないよ
うな状態において、ガスメータによって燃料ガスの消費
状態が認識されたときに、ガス流路においてガス漏洩が
生じているものと判定するようにしたので、ガス消費機
器の稼動状況も加味してガス漏洩の判定を行うことがで
きる。このため、ガス漏洩の検知に関する信頼性を向上
させることができると共に、ガス漏洩等の異常事態を早
期に発見することができる。

【００５８】特に、請求項２および請求項３に記載のガ
スメータによれば、周波数解析手段によって解析された
解析結果に基づいてガス消費機器の稼動状況を判断する
ようにしたので、ガス消費機器の稼動状態を正確に認識
することができる。

【００５９】また、請求項４記載のガスメータによれ
ば、流量演算手段が、周波数解析手段の解析結果に基づ
いてガス消費機器によるガス消費量を個別に演算するよ
うにしたので、例えば「器具別料金設定」などの新たな
サービス体系を需要家に対して提供することができると
共に、流量計などの流量測定ユニットを用いることなく
ガス消費量を取得することができる。

【００６０】また、請求項７ないし請求項１０のいずれ
か１項に記載のガス消費機器によれば、ガス流路を流れ
る燃料ガスの圧力に周期的な圧力変動を発生させるため
の圧力変動発生手段を備えるようにしたので、この燃料
ガスの圧力変動の発生の有無により、外部に対してガス
消費機器の稼動状況を伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るガス漏洩検知システ
ムの概略構成を表すブロック図である。

【図２】図１に示した電磁弁の詳細な構成例およびその
動作原理を説明するための図である。

【図３】図１に示したガス漏洩検知システムにおけるガ
スメータの詳細な構成例を表すブロック図である。

【図４】許容時間テーブルを表す図である。

【図５】ガス器具の動作を説明するための流れ図であ
る。

【図６】ガスメータの動作を説明するための流れ図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態に係るガス漏洩検知システ
ムの変形例を表すブロック図である。

【符号の説明】

１…筐体、１０…ガスメータ、１１…流量測定部、１２
…圧力検出部、１３…遮断弁、１４…表示部、２０…制
御部、２１…ＣＰＵ、２２…周波数演算部、２３…流量
積算部、２４…ＲＡＭ、２５…クロック、３０，４０，
５０…ガス器具、３１，４１，５１…電磁弁、３２…流
路、３５…弁支持体、３６…電磁コイル、６０…マイク
ロフォン、７０…許容時間テーブル、１００…ガス漏洩
検知システム、Ｇ…ガス、Ｈ…配管、Ｈ_a，Ｈ_b，Ｈ_c
…分岐配管、Ｉ_K…交流電流信号、Ｉ_T…直流電流信
号、Ｉ_F…周波数情報、Ｉ_M…メータ情報、Ｐ…圧力、
Ｑ₁…瞬時流量、Ｑ_1S…総瞬時流量、Ｑ_1K…個別瞬時流
量、Ｑ₂…積算流量、Ｑ_2S…総積算流量、Ｑ_2K…個別積
算流量、Ｓ_D…圧力変動信号、Ｓ_U…弁駆動信号、Ｖ…
合成振動成分、Ｖ_a，Ｖ_b，Ｖ_c…振動成分、Ｚ…合成
周波数、Ｚ_a，Ｚ_b，Ｚ_c…固有周波数、Ｚ_w，Ｚ_x，
Ｚ_y…固有周波数。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１または２以上のガス消費機器によって
燃料ガスの圧力に生じる周期的な圧力変動を検出するた
めの圧力変動検出手段と、前記圧力変動検出手段によって周期的な圧力変動が検出
されない状態において、前記燃料ガスの消費状態を認識
したときに、ガス流路においてガス漏洩が生じているも
のと判定する漏洩判定手段とを備えたことを特徴とする
ガスメータ。
【請求項２】さらに、前記圧力変動検出手段によって検出された周期的な圧力
変動の周波数を演算すると共に、演算した周波数に対し
て解析処理を施す周波数解析手段を備えたことを特徴と
する請求項１記載のガスメータ。
【請求項３】前記漏洩判定手段は、前記周波数解析手
段の解析結果に基づいて、前記ガス消費機器の稼動状況
を判断することを特徴とする請求項２記載のガスメー
タ。
【請求項４】さらに、前記ガス消費機器によって消費されるガス消費量を演算
するための流量演算手段を備え、前記流量演算手段は、前記周波数解析手段の解析結果に
基づいて、前記ガス消費機器によるガス消費量を個別に
演算することを特徴とする請求項３記載のガスメータ。
【請求項５】さらに、異常発生時にガス流路を遮断するための流路遮断手段を
備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいず
れか１項に記載のガスメータ。
【請求項６】前記漏洩判定手段は、ガス漏洩が生じて
いると判定したときに、前記流路遮断手段を作動させる
ことを特徴とする請求項５記載のガスメータ。
【請求項７】ガス流路を流れる燃料ガスの圧力に周期
的な圧力変動を発生させるための圧力変動発生手段を備
えたことを特徴とするガス消費機器。
【請求項８】前記圧力変動発生手段は、交流電流信号
に応じて振動することによって周期的な圧力変動を発生
させることを特徴とする請求項７記載のガス消費機器。
【請求項９】前記圧力変動発生手段は、所定の周波数
を有する圧力変動を発生させることを特徴とする請求項
７または請求項８に記載のガス消費機器。
【請求項１０】前記圧力変動発生手段は、所定の範囲
内における周波数を有する圧力変動を発生させることを
特徴とする請求項７または８に記載のガス消費機器。
【請求項１１】請求項１ないし請求項６のいずれか１
項に記載のガスメータおよび請求項７ないし請求項１０
のいずれか１項に記載の１または２以上のガス消費機器
を含んで構成されるガス漏洩検知システムであって、前記ガス消費機器によって燃料ガスの圧力に周期的な圧
力変動が生じないような状態において、前記ガスメータ
によって前記燃料ガスの消費状態が認識されたときに、
ガス流路においてガス漏洩が生じているものと判定する
ことを特徴とするガス漏洩検知システム。