JPH09229743A - ガスメータの下流側配管容積の推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガスメータの下流側配管容積を推定する方法を
提供する。 【解決手段】容積の異なる複数の配管について、一定の
供給条件でガスを供給したときの経過時間と配管内圧力
との関係を基礎データとしてそれぞれ予め求めておく。
次に、ガスメータ１のガス供給弁４を開弁し、前記と同
じ供給条件で下流側配管３にガスを供給したときの経過
時間と配管内圧力との関係を測定する。そして、この測
定により得られたデータと前記複数の基礎データとを比
較し、測定データと同一ないしは近似する基礎データに
対応する容積を、配管内容積と推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガスメータの下
流側（二次側）配管容積の推定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決しようとする課題】次世代のガス
メータの１つとして、ガス供給弁に双方向弁を用い、地
震等の緊急時におけるガスの遮断のみならず、遮断後の
復旧動作をも遠隔操作等により電気的に行う提案がなさ
れている。このようなガスの復旧動作を行う場合、ガス
メータの下流側配管に損傷を生じて漏れが発生している
と、復旧後のガス事故につながる恐れがあることから、
復旧に際しては、漏れの有無を確認する必要がある。

【０００３】かかるガスメータの下流側配管の漏れの確
認は、開弁して配管内にガスを供給後閉弁したときのガ
ス圧力の低下を監視することにより行い得るが、配管内
の圧力低下の度合いは配管容積にも依存することから、
復旧時における下流側配管の漏れの有無を正確に判定す
るためには、配管容積を予め把握しておく必要がある。
このため、配管容積を知るための方法の提供が望まれて
いる。

【０００４】この発明は、このような技術的背景に鑑み
てなされたものであって、ガスメータの下流側配管容積
を推定する方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者は、一定のガス供給条件で下流側配管にガス
を供給した場合、時間経過とともに増加する配管内圧力
の増加の度合いは、配管容積に応じて異なっている点に
着目し、この発明を完成し得たものである。

【０００６】即ち、この発明は、容積の異なる複数の配
管について、一定の供給条件でガスを供給したときの経
過時間と配管内圧力との関係を基礎データとしてそれぞ
れ予め求めておき、ガスメータのガス供給弁を開弁し、
前記と同じ供給条件で下流側配管にガスを供給したとき
の経過時間と配管内圧力との関係を測定し、この測定に
より得られたデータと前記複数の基礎データとを比較
し、測定データと同一ないしは近似する基礎データに対
応する容積を、配管内容積と推定することを特徴とする
ものであり、これにより従来実現されていなかった下流
側配管容積の推定が可能となる。

【０００７】この場合、ガス供給弁の開弁直前に下流側
配管の圧力を測定し、圧力が零またはこれに近いときに
測定を行う構成にすれば、得られた圧力データと予め求
めた基礎データとの対応関係を容易に把握することがで
きる。

【０００８】さらに、下流側配管容積の推定後、圧力低
下を測定してガスの漏れを推定し、漏れ量が小さければ
配管容積の推定を有効とする構成にすれば、配管容積の
推定をより確実かつ高精度に行い得る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、ガス配管系とこれに設置
されたガスメータの概略構成を示すものである。同図に
おいて、（１）はガスメータ、（２）は上流側配管、
（３）は需要家に引き込まれた下流側配管である。

【００１０】前記ガスメータは、双方向弁（４）を備
え、電気的な制御により閉弁、開弁いずれの動作も可能
に構成されている。また、前記双方向弁（４）はガスを
遮断するための主弁とガス流量を制限するための小弁を
備え、開弁時には先に小弁のみを開いて下流側配管の急
激な圧力上昇を押えることにより、圧力上昇傾向を測定
することを可能とし、上流側と下流側の差圧が一定水準
より小さくなった時点で主弁を開き、下流側配管（３）
にガスを供給できる構成となされている。

【００１１】下流側配管（３）の容積の推定に際して
は、まず、容積の異なる複数の配管について、一定条件
でガスを供給したときの時間と配管内圧力との関係を基
礎データとして予め求めておく。このデータは演算によ
って求めることができるし、実際に測定しても良い。演
算あるいは測定は、ガスメータ（１）に用いられている
のと同じ前記双方向弁（４）を適用し、その小弁を開い
て下流側空間の急激な圧力上昇を抑制した状態と同じ供
給条件に設定して行う。配管内圧力が零の状態でガス供
給を開始すると、時間の経過につれて配管内の圧力は増
加するが、この圧力増加の度合いは配管容積によって異
なっている。

【００１２】下流側配管（３）内の圧力変化は次式によ
って与えられる。

【００１３】

【数１】 ただし、 ｐ：下流側配管のガス圧（大気圧との差
圧） ｐ0 ：ガス供給圧（大気圧との差圧） Ｖ：双方向弁（４）より下流側の配管（３）の容積 Ｐa ：大気圧 ｋ1 、ｋ2 ：係数 ｔ：時間 である。上記［１］式は、以下によって導かれる。

【００１４】即ち、大気圧をＰa 、下流側配管内にある
ガスの大気圧換算の体積をｖとすれば、

【数２】 であるから、ｖは次式で計算できる。

【００１５】

【数３】 一方、下流側配管に流入するガス流量をＱ1 、該配管か
ら流出するガス流量をＱ2 とすれば、下流側配管内にあ
るガスの体積は、初期量をｖ0 （大気圧換算）として、

【数４】 となる。

【００１６】先ず、遮断後の圧力低下を考える。

【００１７】配管内の圧力の初期値はｐ0 に等しいか
ら、下流側配管内のガス体積の初期値ｖ0 は、次式で計
算される。

【００１８】

【数５】 又、遮断後の弁の漏れがないとすればＱ1 ＝０であるか
ら、このとき配管内にあるガスの体積の時間変化は、

【数６】 となる。ここで、絞りを通過する気体の体積流量は、差
圧の平方根に比例するので、配管から放出するガス流量
Ｑ2 は係数をｋ2 とすれば、

【数７】 となる。

【００１９】従って、［３］［６］［７］式から次式が
導かれる。

【００２０】

【数８】 ｐについて整理すると、

【数９】 ここで、

【数１０】 として、さらに

【数１１】 と置けば、

【数１２】 となる。故に、圧力変化ｐは次式で計算出来る。

【００２１】

【数１３】 次に、開弁後の圧力増加について考える。

【００２２】この場合、絞りを通過する流量が差圧の平
方根に比例すると考えると後の計算が複雑になるため、
近似的に流量が差圧に比例するとして考える。

【００２３】この場合、Ｑ1 、Ｑ2 は、次式で計算され
る。

【００２４】

【数１４】 このときの配管内のガスの体積は［４］式から、

【数１５】 従って、［３］［１５］式から

【数１６】 ここで、開弁時の配管のガス圧を０とすれば初期のガス
体積ｖ0 ＝Ｖとなり、［１６］式は以下となる。

【００２５】

【数１７】 ｐについて整理すれば、次式で圧力変化を計算できる。

【００２６】

【数１８】 表１は、下流側配管に漏れが存在しない状態で、ガス供
給圧２００mmＨ₂ Ｏ、弁を通過するガス流量の初期値が
２０００リットル／時間の条件で、４リットル、８リッ
トル、１２リットル、１６リットル、２０リットルの各
容積を有する配管にガスを供給したときの時間と配管内
の圧力との関係を示すものであり、上記［１］式を用い
て算出したものである。また、図２はこれをグラフに表
したものである。なお、温度変化はないものとしてい
る。この表１、図２から明らかなように、下流側配管
（３）内の圧力増加特性は配管容積によって変化してい
ることがわかる。

【００２７】

【表１】 上記により得られた配管容積と圧力との関係を示す測定
データは、予めガスメータ（１）内に設けられた基礎デ
ータ記憶手段（５）に記憶させておく。

【００２８】次に、実施工されたガスメータ（１）の下
流側配管（３）について、該配管にガスを供給したとき
の時間と配管内圧力との関係を、下流側配管（３）に臨
んでガスメータ（１）内に設置した圧力センサ（６）を
用いて測定する。このような測定は、ガスメータの新規
設置のときや下流側配管の増設のとき等に適宜行えば良
い。また、測定は、前述した基礎データ作成時と同じガ
ス供給条件で行うことが、基礎データとの対応関係を保
持するうえから必要である。

【００２９】測定は次の手順で行う。即ち、まず双方向
弁（４）の開弁直前に、下流側配管（３）内の圧力を測
定し、圧力が零またはこれに近いことを確認し、その後
開弁してガスを供給する。このように、下流側配管
（３）の圧力が零またはこれに近いときに開弁すること
で、得られる測定データと前記基礎データとの対応関係
を簡単に把握することができるものとなる。もとより、
下流側配管（３）に初期圧力が存在する状態で開弁して
も良いが、この場合には、測定データと前記基礎データ
との対応関係を求めるために複雑な演算処理が必要とな
る。

【００３０】開弁後、一定時間経過したときに再度配管
（３）内の圧力を測定し、測定値を測定データ記憶手段
（７）に記憶させておく。この圧力測定は、主弁が開弁
して配管（３）内の圧力増加が飽和限界に達するまでに
行う。

【００３１】次に、主弁が開弁して下流側配管内の圧力
増加が飽和限界に達した後、閉弁し配管（３）内の圧力
低下を測定して、該配管（３）からの漏れの有無を調べ
る。漏れの有無は、ガス供給後の配管内圧力の増加特性
にも影響を及ぼし、測定データの信頼性に欠けるものと
なる。しかるに、ガス流量等の供給条件に対して漏れ量
が小さければ、下流側配管（３）内の圧力増加特性に及
ぼす影響は軽微であり、漏れがないときの測定データと
ほぼ同一と見なすことができる。表２及び表３に、一定
の漏れを有する配管に、表１と同一のガス供給条件でガ
スを供給したときの時間と圧力との関係を演算により求
めたものを示す。表２は、１００リットル／時間の漏れ
があるとき、表３は３００リットル／時間の漏れがある
ときのものであり、図３は表２を、図４は表３をそれぞ
れグラフに表したものである。これらの表２、表３と表
１の比較、及び図３、図４と図２の比較からもわかるよ
うに、漏れ量が１００リットル／時間のとき（表２）の
各経過時間における圧力値は、漏れがないとき（表１）
の圧力値に近似してその変動はわずかであり、測定値と
して十分に信頼性を有するものとみなし得る。従って、
ガス供給圧２００mmＨ₂ Ｏ、弁を通過するガス流量の初
期値が２０００リットル／時間の条件の場合には、ガス
漏れ量が１００リットル／時間以下であれば、測定デー
タを有効なものとすることができる。

【００３２】

【表２】

【表３】 上記により、漏れの有無を調べ、漏れがないかあっても
一定水準以下の場合には、測定データ記憶手段（７）に
記憶された測定データと、基礎データ記憶手段（５）に
記憶されている容積別の基礎データとを、比較推定手段
（８）により比較照合し、同一ないしは近似する基礎デ
ータに対応する容積を、測定した下流側配管（３）の容
積と推定し、これを容積記憶手段（９）に記憶する。な
お、比較推定手段（８）は、ガスメータ（１）内に組み
込まれたマイクロコンピュータにより構成すれば良い。
また、下流側配管（３）の漏れの有無を調べることな
く、測定データと基礎データを比較して配管容積を推定
するものとしても良いことは勿論であるが、より確実か
つ高精度な推定値を得られる点で、本実施形態のように
漏れの有無を調べた方が望ましい。

【００３３】そして、例えばその後に下流側配管の増設
等があった場合等に、上記と同様の手順により配管容積
を推定して、推定値に変動があればこれを容積記憶手段
（９）に新たに記憶させれば良い。

【００３４】而して、地震等の緊急時におけるガス遮断
後の復旧動作に際しては、容積記憶手段（９）に記憶さ
れている配管容積の推定値を用いて、下流側配管の損壊
等による漏れが生じているか否かを確認すれば良い。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、比較的
簡単に下流側配管の容積を推定することができる。従っ
て、例えば、地震等の緊急時におけるガス遮断後のガス
供給弁の復旧動作に際して、配管損壊等による漏れが生
じているか否かを把握することが可能となり、ガスメー
タの高機能化に資するものとなし得る。

【００３６】また、請求項２に記載の発明によれば、上
記の効果に加えて、ガス供給弁の開弁直前に下流側配管
の圧力を測定し、圧力が零またはこれに近いときにガス
供給弁を開弁するから、得られた圧力データと予め求め
た基礎データとの対応関係を容易に把握することがで
き、圧力データと基礎データとの比較照合のための構成
を簡素化できる効果がある。

【００３７】また、請求項３に記載の発明によれば、上
記の効果に加えて、下流側配管容積の推定後、圧力低下
を測定してガスの漏れを推定し、漏れ量が小さければ配
管容積の推定を有効とするから、配管容積の推定をより
確実にかつ高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用される一例としてのガスメータ及
び配管系の概略構成図である。

【図２】下流側配管に漏れが無いときの、一定条件下に
おけるガス供給の経過時間と圧力との関係を示すグラフ
である。

【図３】下流側配管に僅かな漏れがあるときの、一定条
件下におけるガス供給の経過時間と圧力との関係を示す
グラフである。

【図４】下流側配管に比較的大きな漏れがあるときの、
一定条件下におけるガス供給の経過時間と圧力との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１…ガスメータ ３…下流側配管 ４…双方向弁（ガス供給弁）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江下 和雄 大阪市東成区東小橋２丁目10番16号 関西 ガスメータ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容積の異なる複数の配管について、一定
   の供給条件でガスを供給したときの経過時間と配管内圧
   力との関係を基礎データとしてそれぞれ予め求めてお
   き、 ガスメータのガス供給弁を開弁し、前記と同じ供給条件
   で下流側配管にガスを供給したときの経過時間と配管内
   圧力との関係を測定し、 この測定により得られたデータと前記複数の基礎データ
   とを比較し、測定データと同一ないしは近似する基礎デ
   ータに対応する容積を、配管内容積と推定することを特
   徴とするガスメータの下流側配管容積の推定方法。
2. 【請求項２】 ガス供給弁の開弁直前に下流側配管の圧
   力を測定し、圧力が零またはこれに近いときにガス供給
   弁を開弁する請求項１に記載のガスメータの下流側配管
   容積の推定方法。
3. 【請求項３】 下流側配管容積の推定後、圧力低下を測
   定してガスの漏れを推定し、漏れ量が小さければ配管容
   積の推定を有効とする請求項１または２に記載のガスメ
   ータの下流側配管容積の推定方法。