JP4544216B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、都市ガスやＬＰガス等を利用するガス器具の使用状態を監視するような遮断装置において、電池電源部の電源容量消耗時の安全性を確保するガス遮断装置に関する。

従来のこの種の遮断装置は、例えばガス遮断装置では図３のような構成になっていた（例えば、特許文献１参照）。図３は従来のガス遮断装置の制御ブロック図を示す。

図３のガス遮断装置１において、２は電池電源部でガス遮断装置全体に電源を供給する。３は遮断弁で流路でのガスの供給を停止したり、供給したりする。４は電圧低下検出部でガス遮断装置１の動作が可能な電池電源部２の容量が残されている動作保証電圧から遡る所定時間を考慮した電池電圧を検知して電磁弁に電池電圧低下信号Ａを出力する。５は開栓受付部で電圧低下信号Ａが入力された時から遮断弁3の開栓受付を行って、開栓要求（開栓要求スイッチ又は通信による開栓信号の入力）があった時に開栓要求信号Ｃを出力する。６はタイマ部で電圧低下信号Ａが入力された時から所定の動作保証時間をカウントして開栓終了信号Ｄを出力する。７は開栓機能停止部で開栓終了信号Ｄが入力されたときに開栓要求信号Ｃによる開栓を停止する閉栓停止信号Ｅを出力する。８はガス遮断制御部で電池電圧低下信号Ａ又は閉栓停止信号Ｅが入力された時遮断弁３を閉栓動作させ、閉栓停止信号Ｅの入力信号以前に開栓要求信号Ｃが入力された時には遮断弁３を開栓させる。

次に、従来例の構成の動作を説明する。電池電源部２の消耗度をチェックしている電圧低下検出部４が電池消耗電圧を検出したとき、電池電圧低下信号Ａを開栓受付部５とタイマ部６とガス遮断制御部８に出力する。電圧低下信号Ａが入力されたガス遮断制御部８は第一の遮断命令信号Ｂ１を出力して遮断弁３を動作させ、ガス通路の閉栓を実行する。タイマ部６は電圧低下信号Ａが入力されるとカウント開始し、このタイマ部６により所定時間のカウント終了する迄の間に、開栓受付部５に開栓要求があり、開栓要求信号Ｃが出力された時には、ガス遮断制御部８は遮断弁３を開栓する。タイマ部６でカウント終了したとき、開栓終了信号Ｄが出力されるので、開栓機能停止部７は閉栓停止信号Ｅを出力して開栓要求の受付を停止する。閉栓停止信号Ｅが入力されたガス遮断装置１は第二の遮断命令信号Ｂ２を出力して遮断弁３を閉栓する。

都市ガス、ＬＰガス等の媒体ガスの流れる流路に取り付けられたガス遮断装置１において、電圧低下検出部４は所定時間間隔毎に電池電源部２の電圧を測定し電池の消耗度を監視している。予めガス遮断装置１を動作させ得る下限値の電圧を動作保証電圧として設定しておき、ここから所要の日数分逆上った時の電圧値を電池消耗電圧として設定する。電圧低下検出部４は、電池電圧を監視してこの消耗時の電池電圧を検出する。即ち所要日数分だけ電池消耗電圧が検出されてから電池電源部２の電圧が動作保証電圧迄低下する期間だけ遮断弁３の開栓が可能としてガス遮断装置１を交換するまでの猶予期間を設けたものである。
特開平１０−１０３５４６号公報

しかしながら上記従来の構成では下記のような問題点があった。電池低下検出部が所定時間間隔毎に電池電圧を監視し、電池消耗時の電圧低下判定をするにあたり従来例には記していないが、一般的に電圧低下検出部は、電池電圧部に接続した擬似負荷が作動し、遮断弁が動作する時に要する電流と等価な電流を電池電源部に供給させた後、電池電源部の
電圧の過渡変化が安定した時の電池電圧をもって本装置が動作可能であるかを判定していた。

ここで擬似負荷を作動させて電圧低下判定を行う理由を述べる。電池電圧部を構成する電池には内部抵抗が有り、電池の等価回路は、内部抵抗と当初の電圧を保持する理想電池とが直列に接続する事で表わされている。そして、内部抵抗値は経年変化により徐々に増加する特性を有している。今、電池電源部から電流を取出すと、この内部抵抗によりその抵抗値と取出した電流の積の分だけがＩＲドロップとして電圧ロスとなり、電池電源部の電圧はその分だけ低下してしまう。一方、遮断弁の動作電流は、その他各部の動作電流と比較すると著しく多い為に内部抵抗の影響を最も大きく受ける。したがって、電池電圧低下判定時に電池電圧低下判定電流を流す事で最大のＩＲドロップを生じさせて、その時の電池電源部の電圧をもって、本装置が動作可能であるかを判定しているのである。

しかしながら、電池電源部の電池の内部抵抗は擬似負荷を作動させて電池電源部の電圧の過渡変化が安定した後も一定時間増加し、その後に減少する特性を示す物がある。この内部抵抗の増加量や増加から減少に転じる時間は電池を構成する電解液や電極の材質により異なる。このために、最悪の場合は電池電圧低下を検出から所定時間後に遮断弁を動作しようとしても電池の内部抵抗の増加により動作出来ない場合も考えられる。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電池電源部の電源容量消耗時の安全性を確保するガス遮断装置を供給することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明のガス遮断装置は、電池電源部の電力供給開始より予め定めた一定時間毎に次段に出力を行う電池監視時間計時部と、遮断弁と等価な負荷を有する擬似負荷と、電池監視時間計時部の信号を受け擬似負荷に電流が流れたのち所定時間経過後に次段に出力する波形安定時間計時部と、波形安定時間計時部の信号を受け所定の計測時間を計時する電池電圧計測計時部と、波形安定時間計時部の信号を受け電池電圧部の出力電圧を一定時間毎に記憶すると共に電池電圧計測計時部からの信号により記憶した電圧値のうち最低電圧値を次段に出力する電池最低電圧判定部と、電池最低電圧判定部の信号を受け予め定めた基準電圧と比較し基準電圧以下になったとき電池電圧低下と判定し所定時間後に遮断信号を出力する電圧低下検出部とを備えたものである。

そして、電池監視時間計時部からの信号により擬似負荷が作動し電池電源部に遮断弁が動作する時に要する電流と等価な電流を供給させる。また、同時に電池監視時間計時部からの信号により波形安定時間計時部が予め設定した擬似負荷が動作する際の電池電源部の電池の過渡変化が安定する時間を計時し次段に出力する。波形安定時間計時部からの信号により、電池電圧計測計時部は予め設定した電圧の過渡変化が安定後の電池の内部抵抗が一定時間増加し、その後に減少することに伴う電池電圧の低下検出を考慮して予め定めた時間を計時し電池最低電圧判定部に出力を行う。電池最低電圧判定部は同様に波形安定時間計時部の信号を受け電池電源部の電圧入力を予め定めた一定時間毎に入力してその値を逐次記憶することを開始し、電池電圧計測計時部からの信号により電圧入力を停止するとともに記憶した電圧入力値の中での最低電圧値を電圧低下検出部に出力する。電圧低下検出部はこの信号を基に、遮断弁を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電源部の電池電圧低下判定を行い、その後の所定時間後に遮断弁動作信号を出力する。これによって、電池電源部の電池の内部抵抗が、擬似負荷を作動させて電池電源部の電圧の過渡変化が安定した後も一定時間増加しその後に減少する特性を示す場合でも、電池電圧低下を検出した後から所定時間後に遮断弁を動作しようとしても出来ない問題を減じることが出来る。

本発明のガス遮断装置は、電池電源部の電圧低下を擬似負荷が動作した当初の過渡変化が終了して後、更に電池電源部の電圧を一定期間だけ一定時間毎に入力して逐次記憶し、記憶した電圧の中の最低電圧値で判定する様にしている。この事で、電池電源部の最も低下した電圧で電池低下判定をおこなうことが可能となり遮断動作を行う前に電池電圧の低下が進み遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

第１の発明は、異常時にガス通路を遮断する遮断弁と、この遮断弁を含む装置に動作電力を供給する電池電源部とを備えたガス遮断装置において、前記電池電源部の電力供給開始より予め定めた一定時間毎に次段に出力を行う電池監視時間計時部と、前記遮断弁と等価な負荷を有する擬似負荷と、前記電池監視時間計時部の信号を受け前記擬似負荷に電流が流れたのち所定時間経過後に次段に出力する波形安定時間計時部と、前記波形安定時間計時部の信号を受け所定の計測時間を計時する電池電圧計測計時部と、前記波形安定時間計時部の信号を受け前記電池電圧部の出力電圧を一定時間毎に記憶すると共に前記電池電圧計測計時部からの信号により記憶した電圧値のうち最低電圧値を次段に出力する電池最低電圧判定部と、前記電池最低電圧判定部の信号を受け予め定めた基準電圧と比較し基準電圧以下になったとき電池電圧低下と判定し所定時間後に遮断信号を出力する電圧低下検出部とを備えたものである。

そして、電池電源部の電圧低下を、擬似負荷が動作した当初の過渡変化が終了して後、更に電池電源部の電圧を一定期間だけ一定時間毎に入力して逐次記憶し、記憶した電圧の中の最低電圧値で判定し、電圧低下検出部に出力を行う。この事で、電池電源部の最も低下した電圧で電池低下判定をおこなうことが可能となり遮断動作を行うにあたり遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

第２の発明は、電池最低電圧判定部は、記憶した電圧値のうち低い電圧値から順に予め定めた一定個数を抽出しその平均値を次段に出力するようにしたものである。

そして、電池電源部の電圧変化が電池の内部抵抗の変化が安定しない時や、外来ノイズ等で不安定な場合にあっても、低い電圧値から順に抽出した一定個数の平均値で電池低下判定をおこなうことが可能となり、遮断動作を行うにあたりより高い信頼性で遮断弁を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

第３の発明は、電池最低電圧判定部は、平均値算出用の記憶データ抽出数を自在に変更可能な手段を有したものである。

そして、電池電源部の電圧低下を考慮した平均する一定個数を、例えば装置外より切換え可能となり、装置を製造するにあたり搭載する電池の種類に応じた判定値を設定できる。また、電池を構成する材質に変更があった場合でも電池の変更条件を加味した判定値を設定できる。このことで、より確実に電池の内部抵抗の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

第４の発明は、電池最低電圧判定部は、電池電圧部の出力電圧を記憶する間隔を自在に変更可能な手段を有したものである。

そして、電池電源部の電圧低下を考慮した電池電源部の電圧を入力する一定の時間間隔を、例えば装置外より切換え可能となり、装置を製造するにあたり搭載する電池の種類に応じた判定値を設定できる。また、電池を構成する材質に変更があった場合でも電池の変
更条件を加味した判定値を設定できる。このことで、より確実に電池の内部抵抗の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

第５の発明は、電池最低電圧判定部が次段へ出力する電池電圧値を表示するか、あるいは基準電圧に対する余裕度を表示する、表示部を備えたものである。

そして、第三者が装置を見ただけで容易にその状態での電池電源部の電圧値、あるいは基準電圧に対する余裕度が判る様になり、電池の実使用状態や電池のバラツキをモニタするような場合にあっても、容易に調査することが可能となる。

第６の発明は、電圧低下検出部の基準電圧は遮断弁を動作させることが可能な下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧とし、この電池消耗電圧以下が検出された後、前記所定時間が経過すると遮断信号を出力するものである。

そして、動作保証電圧から余裕を持った電池消耗電圧で電圧低下状態を判断し、電圧低下状態を判断した以降は所定時間で遮断信号を出力するようにしているため、安定した遮断動作を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、本発明の実施の形態はガス遮断装置で説明するが、本発明はガスに限らず水道や電力、燃焼燃料などの電池電圧判定装置であってもよい。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態におけるガス遮断装置の制御ブロック図を示すものである。また、図２は本発明の第１の実施の形態におけるガス遮断装置で擬似負荷が動作した際の電圧変化のタイミング図示すものである。

図１において９は電源電圧部である。１０は電池監視時間計時部であり、電池電源部９の供給開始からの使用時間を計測し一定時間毎に次段に出力する。１１は擬似負荷であり遮断弁が動作する時に要する電流と等価な電流を電池電源部９に供給させる。１２は波形安定時間計時部であり擬似負荷１１が動作した際の過渡的な電圧変化を考慮した時間を予め設定している。１３は電池電圧計測計時部であり、予め設定した電圧の過渡変化が安定後の電池の内部抵抗が一定時間増加ことに伴う電池電圧の低下検出を考慮して予め定めた時間を計時する。１４は電池最低電圧判定部であり電池電源部の電圧入力を予め定めた一定時間毎に入力してその値を逐次記憶し、記憶した電圧入力値の中での最低電圧値を出力する。１５は電圧低下検出部であり電池電源部９の電池電圧を一定時間間隔毎に監視している。１６は表示部であり計時信号が有ればそのことを表示する。１７は遮断弁であり異常時にガス通路を遮断するように構成している。

以上のように構成されたガス遮断装置について、以下その動作、作用を図２を用いて説明する。

まず、Ａ点は電池監視時間計時部９からの信号により擬似負荷１１が作動し電池電源部９に遮断弁１６が動作する時に要する電流と等価な電流を供給させる。次にＢ点で、Ａ点と同じ電池監視時間計時部９からの信号により波形安定時間計時部１２が予め設定した擬似負荷１１が動作する際に電池電源部９の電池の過渡変化が安定する時間であるｔ１を計時して電池電圧計測計時部１３と電池最低電圧判定部１４に出力をおこなう。波形安定時間計時部１２の信号を受け電池電圧計測計時部１３はＣ点である予め設定した電圧の過渡
変化が安定後の電池の内部抵抗が一定時間増加しその後に減少する時間であるｔ２を計時し電池最低電圧判定部に出力を行う。

電池最低電圧判定部１４はＢ点からＣ点の間（例えば約５０〜２００ｍ秒間）予め定めた一定時間毎（例えば約１０〜数１０ｍ秒毎）に入力してその値を逐次記憶することを行い、Ｃ点で電圧入力を停止するとともに記憶した電圧入力値の中での最低電圧値を電圧低下検出部１５に出力する。電圧低下検出部１５はこの信号を基に、遮断弁１７を動作させることができる下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧以下になった事で電池電源部９の電池電圧低下判定を行い、その後の所定時間後に遮断弁動作信号を出力する。

これによって、電池電源部９の電池の内部抵抗が、擬似負荷１１を作動させて電池電源部９の電圧の過渡変化が安定した後も一定時間増加しその後に減少する特性を示す場合でも、電池電圧低下検出から所定時間後に遮断弁１７を動作しようとしても出来ない問題を減じることが出来る。

また、波形安定時間計時部１２からの信号により電池電源部９の電圧入力を予め定めた一定時間毎に入力してその値を逐次記憶することを開始し、電池電圧計測計時部１２からの信号により電圧入力を停止するとともに、記憶した電圧入力値の中から低い電圧値から順に予め定めた一定個数を抽出しその平均値を次段に出力する電池最低電圧判定部１４とすることにより、電池電源部９の電圧変化が電池の内部抵抗の変化が安定しない時や、外来ノイズ等で不安定な場合にあっても、低い電圧値から順に抽出した一定個数の平均値で電池低下判定をおこなうことが可能となり、遮断動作を行うにあたりより高い信頼性で遮断弁１７を動作しようとしても出来ないという問題を減じることが出来る。

また、波形安定時間計時部１２の信号を受け、電池電源部９の電圧入力を予め定めた一定時間毎に入力してその値を逐次記憶することを開始し、電池電圧計測計時部１３からの信号により電圧入力を停止するとともに記憶した電圧入力値の中から低い電圧値から順に予め定めた一定個数を抽出しその平均値を次段に出力する。そして、平均する一定個数を外部から変更可能な電池最低電圧判定部１４とすることにより、電池電源部９の電圧低下を考慮した平均する一定個数を装置外より切換え可能となり、装置を製造するにあたり搭載する電池の種類に応じた判定値を設定できる。また、電池を構成する材質に変更があった場合でも電池の変更条件を加味した判定値を設定できる。このことで、より確実に電池の内部抵抗の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

また、波形安定時間計時部１２の信号を受け電池電源部９の電圧を入力する一定の時間間隔を外部から変更可能な電池最低電圧判定部１４とすることにより、電池電源部９の電圧低下を考慮した電池電源部の電圧を入力する一定の時間間隔を装置外より切換え可能となり、装置を製造するにあたり搭載する電池の種類に応じた判定値を設定できる。また、電池を構成する材質に変更があった場合でも電池の変更条件を加味した判定値を設定できる。このことで、より確実に電池の内部抵抗の増加に応じた遮断弁動作が可能となる。

また、電池最低電圧判定部１４が次段へ出力する電池電圧値を表示部１６で表示する電池最低電圧判定部１４とすることにより、第三者が装置を見ただけで容易にその状態での電池電源部の電圧値が判る様になり、電池の実使用状態や電池のバラツキをモニタするような場合にあっても、容易に調査することが可能となり、表示部１６の表示形態として電池電圧値そのものを表示する以外に基準電圧となる電池消耗電圧あるいは動作保証電圧に対する余裕度を表示するようにしても同様の効果が得られる。

また、電池最低電圧判定部１４が次段へ出力する平均値、及び平均値の計算に使用した
電池電圧値を表示部１６で表示する電池最低電圧判定部１４とすることにより第三者が容易に装置を見ただけでその状態での電池電源部の電圧値が判る様になり、電池の実使用状態や電池のバラツキをモニタするだけではなく、実使用における電池の内部抵抗の安定性や装置への外来ノイズの影響も容易に調査することが可能となる。

本発明の実施例１のガス遮断装置の制御ブロック図 同ガス遮断装置のおける擬似負荷動作時の電圧変化タイミング図 従来のガス遮断装置の制御ブロック図

符号の説明

２、９ 電池電源部
３、１７ 遮断弁
１０ 電池監視時間計時部
１１ 擬似負荷
１２ 波形安定時間計時部
１３ 電池電圧計測計時部
１４ 電池最低電圧判定部
１５ 電圧低下検出部
１６ 表示部

Claims (6)

1. 異常時にガス通路を遮断する遮断弁と、この遮断弁を含む装置に動作電力を供給する電池電源部とを備えたガス遮断装置において、
   前記電池電源部の電力供給開始より予め定めた一定時間毎に次段に出力を行う電池監視時間計時部と、前記遮断弁と等価な負荷を有する擬似負荷と、前記電池監視時間計時部の信号を受け前記擬似負荷に電流が流れたのち所定時間経過後に次段に出力する波形安定時間計時部と、前記波形安定時間計時部の信号を受け所定の計測時間を計時する電池電圧計測計時部と、前記波形安定時間計時部の信号を受け前記電池電圧部の出力電圧を一定時間毎に記憶すると共に前記電池電圧計測計時部からの信号により記憶した電圧値のうち最低電圧値を次段に出力する電池最低電圧判定部と、前記電池最低電圧判定部の信号を受け予め定めた基準電圧と比較し基準電圧以下になったとき電池電圧低下と判定し所定時間後に遮断信号を出力する電圧低下検出部とを備えたガス遮断装置。
2. 電池最低電圧判定部は、記憶した電圧値のうち低い電圧値から順に予め定めた一定個数を抽出しその平均値を次段に出力するようにした請求項１記載のガス遮断装置。
3. 電池最低電圧判定部は、平均値算出用の記憶データ抽出数を自在に変更可能な手段を有した請求項２記載のガス遮断装置。
4. 電池最低電圧判定部は、電池電圧部の出力電圧を記憶する間隔を自在に変更可能な手段を有した請求項１〜３のいずれか１項記載のガス遮断装置。
5. 電池最低電圧判定部が次段へ出力する電池電圧値を表示するか、あるいは基準電圧に対する余裕度を表示する、表示部を備えた請求項１〜４のいずれか１項記載のガス遮断装置。
6. 電圧低下検出部の基準電圧は遮断弁を動作させることが可能な下限値となる動作保証電圧から遡る所定時間の電池消耗を考慮して設定した電池消耗電圧とし、この電池消耗電圧以下が検出された後、前記所定時間が経過すると遮断信号を出力する請求項１〜５のいずれか１項記載のガス遮断装置。
   

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