JP2006190118A - 圧力調整器監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力調整器を常時監視することができ、点検のための労力や時間も省くことができるようにする。
【解決手段】 この発明の圧力調整器監視システムは、圧力調整器１の遠隔監視を行うシステムであり、圧力調整器１の異常を検出する異常検出手段２１と、異常検出手段２１が圧力調整器１の異常を検出したとき、その異常情報を送信する情報送信手段２２と、を備える圧力調整器異常検出装置２と、情報送信手段２２から送信された異常情報を受信し報知する情報受信報知手段３１を備える監視装置３と、を有することを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧力調整器の遠隔監視を行う圧力調整器監視システムに関するものである。

高圧ガス用圧力調整器は、ガス容器交換に伴う点検時や定期的な点検時に、使用上支障のないものであることを確認することが、法令により義務付けられている。この点検では調整圧力や閉塞圧力を測定し、その測定圧力が正常範囲内に入っているかどうかで判定している。

しかし、上記のような、ガス容器交換時や定期的な点検では、その点検時期までに異常が発生していても、その間は放置された状態となる。このため、保安上必ずしも十分な態勢とは言えず、圧力調整器を常時監視するシステムの構築が待望されている。

また、定期的な点検では、オペレータを派遣して点検を行っており、そのために多くの労力と時間を要していた。

この発明は上記に鑑み提案されたもので、圧力調整器を常時監視することができ、点検のための労力や時間も省くことができる圧力調整器監視システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、圧力調整器の遠隔監視を行う圧力調整器監視システムにおいて、上記圧力調整器の異常を検出する異常検出手段と、上記異常検出手段が圧力調整器の異常を検出したとき、その異常情報を送信する情報送信手段と、を備える圧力調整器異常検出装置と、上記情報送信手段から送信された異常情報を受信し報知する情報受信報知手段を備える監視装置と、を有することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記監視装置は、圧力調整器異常検出装置に対して要求情報を出力する要求情報送信手段を備え、上記圧力調整器異常検出装置は、上記圧力調整器の異常情報を時系列に記憶する時系列記憶手段を備え、情報送信手段は、監視装置からの要求情報に応じて、時系列記憶手段に記憶している時系列異常情報を監視装置に送信する、ことを特徴としている。

この発明の圧力調整器監視システムでは、圧力調整器が異常のとき、その異常情報が圧力調整器側から遠隔の監視装置に送信されるので、監視装置側で集中的に常時監視することができ、点検のための労力や時間を省くことができる。

また、監視装置からの要求に応じて圧力調整器側から時系列異常情報を送るようにしたので、監視装置側で圧力調整器の管理を過去の履歴に基づいて的確に行うことができる。

以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１はこの発明の圧力調整器監視システムの全体構成を示すブロック図である。この発明の圧力調整器監視システムは、圧力調整器１の遠隔監視を行うシステムであり、複数の圧力調整器１，１，…毎に設けられた圧力調整器異常検出装置２，２，…と、遠隔地の例えば監視センター内に配置されている監視装置３とから構成されている。

圧力調整器異常検出装置２の各々は、圧力調整器１の異常（寿命による不具合を含む）を検出する異常検出手段２１と、異常検出手段２１が圧力調整器１の異常を検出したとき、その異常情報を送信する情報送信手段２２と、その異常情報を時系列に記憶する時系列記憶手段２３とを備えている。

一方、監視装置３は、圧力調整器異常検出装置２（情報送信手段２２）の各々から送信された異常情報を受信し報知する情報受信報知手段３１と、圧力調整器異常検出装置２に対して要求情報を出力する要求情報送信手段３２とを備えている。なお、圧力調整器異常検出装置２と監視装置３との間は、電話回線または無線で接続されている。

そして、監視装置３（要求情報送信手段３２）から圧力調整器異常検出装置２に要求情報が送信されてくると、圧力調整器異常検出装置２は、時系列記憶手段２３に記憶されている時系列異常情報（使用開始時から現時点までに検出された異常情報、あるいは現時点までの所定期間中に検出された異常情報）を情報送信手段２２から監視装置３に返送する。

上記構成の圧力調整器監視システムにおいて、圧力調整器１が異常のとき、その異常は圧力調整器異常検出装置２の異常検出手段２１で検出され、異常情報が遠隔の監視装置３に送信される。したがって、監視装置３側で、多数の圧力調整器１，１，…を集中的に常時監視することができ、点検のための労力や時間を省くことができる。

また、監視装置３からの要求があると、それに応じて圧力調整器異常検出装置２から時系列異常情報を送るようにしたので、監視装置３側で圧力調整器１の管理を過去の履歴に基づいて的確に行うことができる。

次に、圧力調整器１と圧力調整器異常検出装置２について説明する。

図２は圧力調整器と圧力調整器異常検出装置との第１の構成例を示す図である。図において、圧力調整器１は、調整器本体１０と、発電部１４０と、蓄電部１５０と、圧力調整器異常検出装置２とから構成されている。

上記の調整器本体１０は、ボディ１０１と、このボディ１０１の上部開口に装着されるキャップ１０２とで構成されている。ボディ１０１の図面左側には、ＬＰガスボンベ（図示省略）からのガスが導入されるガス入口通路１０３が形成されており、ボディ１０１の図面右側には、所定圧に減圧されたガスが流出するガス出口通路１２０が形成されている。

ガス入口通路１０３とガス出口通路１２０との間には、減圧室１０４が設けられており、この減圧室１０４は、流入されたガスの圧力（０．１〜１．５６ＭＰａ程度の圧力）を２．８ｋＰａ程度の圧力に減圧し、減圧されたガスは出口１２１からガス出口通路１２０に向けて流出する。減圧室１０４は、気圧室としての大気室１０５側から押圧部材としてのスプリング１０６により当該減圧室１０４側に押圧されるダイアフラム１０７を備えている。ダイアフラム１０７は、ゴム部材からなり周縁がボディ１０１とキャップ１０２との間に挟持固定されて、大気室１０５と減圧室１０４とを気密に区画している。キャップ１０２には、大気室１０５を大気と連結する通気孔（図示省略）が設けられている。

スプリング１０６は大気室１０５に設けられており、比較的大径のばねからなり、一端が大気室１０５の上壁側に当接し他端がダイアフラム１０７の上面に当接して配置されている。

ダイアフラム１０７の中心には、作動桿１０８が上下に貫通して設けられており、この作動桿１０８の下部にはレバー１０９の一端が連結されている。レバー１０９の他端には、支点ピン１１０と可動ピン１１１とが挿通しており、レバー１０９が支点ピン１１０を中心として回動可能になっている。可動ピン１１１は、弁棒１１２の一端にも挿通しており、弁棒１１２の他端には、ノズル１１３を開閉すべく左右方向に移動可能な弁体としての弁１１４が設けられている。

上記の調整器本体１０は次のように作用する。ＬＰガスボンベのバルブが開かれると、ＬＰガスボンベからの高圧ガスはノズル１１３を通って減圧室１０４に入る。このとき、ガス出口通路１２０が閉じられていると、減圧室１０４のガス圧力は高くなり、ダイアフラム１０７を押し下げているスプリング１０６に打ち勝って、ダイアフラム１０７は上方に押し上げられる。これにより、ダイアフラム１０７に作動桿１０８を介して連結されているレバー１０９は、支点ピン１１０を中心として反時計方向に回動するため、可動ピン１１１が左方に移動する。このため、弁棒１１２も左方に移動してガス入口通路１０３のノズル１１３を閉止するので、減圧室１０４へのガス流入は止まり、減圧室１０４の圧力はそれ以上に上昇しない。

一方、ガスをガス出口通路１２０から流出させる、つまり燃焼器側でガスの消費を始めると、減圧室１０４の圧力は下がり、ダイアフラム１０７も下がる。これにより、ダイアフラム１０７に連結されているレバー１０９は支点ピン１１０を中心として時計方向に回動するため、可動ピン１１１が右方に移動する。このため、弁棒１１２と弁１１４が右方に移動してノズル１１３が開き、ガス入口通路１０３から高圧のガスが流入する。このように、調整器本体１０は、ダイアフラム１０７の上下動によって、ガス入口通路１０３から流出するガスの圧力を所定の圧力に減圧制御している。

次に上記の発電部１４０について説明する。発電部１４０は、回転翼１４１と発電体１４３とを備えている。回転翼１４１はガス出口通路１２０の内部に配置され、ガス流を受けて、図３に示すように回転し、その軸端には磁石１４２が設けられている。一方の発電体１４３は回転翼１４１と対向させて、ガス出口通路１２０の管外壁に設けられている。発電体１４３は、カバー１４４の内部中央の軸１４９に軸端側磁石１４５と発電用磁石１４６とを回転自在に有し、発電用磁石１４６の外周には、離間させてコイル１４７が配置されている。この構成を備えた発電部１４０において、ガス流を受けて回転翼１４１および磁石１４２が回転すると、対向する軸端側磁石１４５が連動して回転し、同軸の発電用磁石１４６が回転する。この発電用磁石１４６の回転により、コイル１４７に誘導電流が発生する。この誘導電流は取り出されて、上記の蓄電部１５０に蓄電される。

次に上記の圧力調整器異常検出装置２について説明する。この圧力調整器異常検出装置２は蓄電部１５０から電力供給を受けて作動する。この圧力調整器異常検出装置２は、調整器本体１０で発生する圧力変動を検出する高感度圧力センサ２９、およびその高感度圧力センサ２９の検出信号に所定の信号処理を施して異常かどうかの判別を行うとともに異常であれば報知する異常検出器２００から構成されている。この異常検出器２００は、増幅器２０１、バンドパスフィルター２０２、異常検出部２０３、情報送信部２０４および時系列記憶部２０５から成り、マイコンのＣＰＵを中心に形成されている。なお、異常検出部２０３、情報送信部２０４および時系列記憶部２０５はそれぞれ、請求項１の異常検出手段２１、情報送信手段２２および時系列記憶手段２３に相当している。

高感度圧力センサ２９は、低周波マイクロホンであり、大気室１０５に臨むように取り付けられている。この高感度圧力センサ２９の特性は１０Ｈｚ〜２０ｋＨｚでゲインが−４５ｄＢ（０ｄＢ＝０Ｖ／Ｐａ）＝５．６ｍＶ／Ｐａであって、０．１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの超微小圧力を計測可能となっている。

ところで、上記の調整器本体１０において、燃焼器側でガスの消費を始めると、調整器本体１０は、導入された高圧ガスを所定の低い圧力に調整する制御を開始する。その場合、ダイアフラム１０７は、初期の上下振動は大きく、その後は微小な減衰振動を繰り返しながらその振動を収束させており、ゴムの劣化が少ないとき、その微小な振動は、図４（ａ）に示すように、早い時期に収束し、ゴムが劣化するにつれて、図４（ｂ）に示すように、収束に時間を要するようになる。そして、ゴムの劣化が進むにつれて、ゴム損失係数は減少する。圧力調整器異常検出装置２は、このゴム劣化に伴うゴム損失係数の減少に着目し、空気の振動音からダイアフラム１０７の微小な減衰振動を抽出し、その抽出した減衰振動からゴム損失係数を求め、そのゴム損失係数が閾値より小さくなるとゴムの劣化であると判別している。

すなわち、図２において、高感度圧力センサ２９は、調整器本体１０の大気室１０５で集音し、その検出信号を異常検出器２００に出力する。この高感度圧力センサ２９は、上記したように、０．１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの超微小圧力を計測可能なものであり、従来検出するのが困難であったダイアフラム１０７の微小減衰振動を検出する。

異常検出器２００は、その高感度圧力センサ２９からの検出信号に所定の信号処理を施す。先ず増幅器２０１で増幅し、バンドパスフィルター２０２で所定周波数の信号を抽出し、その抽出信号を異常検出部２０３に出力する。異常検出部２０３では、抽出信号の波高値を検出し、その波高値が、ゴム劣化により所定の波高値より高くなったとき異常または寿命であると判定する。または、抽出信号の波数をカウントし、調整器本体１０を取り付けてから現時点までの使用期間全体における波数の総数が所定数を超えたか否かの判定を行い、所定数を超えたと判定したとき、調整器本体１０が寿命である、あるいはゴム劣化により異常であるとし、その異常情報を時系列記憶部２０５に記憶するとともに、情報送信部２０４に出力する。情報送信部２０４は、その異常情報を監視装置３に送信する。

また、異常検出器２００は、監視装置３から要求情報が送信されてくると、時系列記憶部２０５に記憶されている時系列異常情報（使用開始時から現時点までに検出された異常情報、あるいは現時点までの所定期間中に検出された異常情報）を、情報送信部２０４から監視装置３に返送する。

この第１の構成例では、圧力調整器異常検出装置２の電源として蓄電部１５０を用い、蓄電部１５０の電力を圧力調整器異常検出装置２の各部位に供給するようにしている。したがって、自家発電の電力で圧力調整器異常検出装置２を駆動することができ、商用電源がない環境でも駆動電源を長期間に渡って確保することができ、調整器本体１０の監視を常時確実に行うことができる。

また、電池が不要となるのでコストを低減することができ、電池交換の手間も省くことができる。

図５は圧力調整器と圧力調整器異常検出装置との第２の構成例を示す図である。なお、この第２の構成例において、上記の第１の構成例と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。

この第２の構成例において、発電部１４０は、ダイアフラム１０７と一体に取り付けられてダイアフラム１０７とともに振動する磁石１４ａと、磁石１４ａの磁束が鎖交するように配置されたコイル１４ｂとで構成されている。すなわち、ダイアフラム１０７に支軸１４ｃを立設し、その支軸１４ｃに磁石１４ａを取り付け、その磁石１４ａの外周に離間させてコイル１４ｂを配置している。この構成を備えた発電部１４０において、磁石１４ａがダイアフラム１０７とともに振動すると、コイル１４ｂに誘導電流が発生し、この誘導電流は取り出されて、蓄電部１５０に蓄電される。

この第２の構成例における圧力調整器異常検出装置２は、異常検出器２００のみで構成されている。この異常検出器２００は、コイル１４ｂからの誘導電流に所定の処理を施し、その誘導電流のパルス数をカウントし、パルス数が所定数を超えたとき圧力調整器１が異常または寿命であると判別する。すなわち、使用年数とともにダイアフラム１０７の振動回数がパルス数として加算されていき、その振動回数が例えば１０万回になったとき、ダイアフラム１０７が寿命に達していると判定するようにしている。

したがって、この第２の構成例においても、上記の第１の構成例と同様に、自家発電の電力で圧力調整器異常検出装置２を駆動することができ、商用電源がない環境でも駆動電源を長期間に渡って確保することができ、調整器本体１０の監視を確実に行うことができる。

また、電池が不要となるのでコストを低減することができ、電池交換の手間も省くことができる。

なお、上記の説明では、磁石１４ａをダイアフラム１０７とともに振動させるようにしたが、磁石１４ａを固定しておきコイル１４ｂをダイアフラム１０７とともに振動させるように構成してもよい。

また、上記の説明では、コイルに発生した誘導電流のパルス数が所定数を超えたとき異常または寿命であるとしたが、コイルに発生した誘導電流の波高値を検出し、その波高値が所定高さを超えたとき圧力調整器が異常または寿命であると判別するように構成してもよい。これは、ダイアフラムが劣化すると、その振幅も大きくなる現象を利用したものである。

この発明の圧力調整器監視システムの全体構成を示すブロック図である。 圧力調整器と圧力調整器異常検出装置の第１の構成例を示す図である。 第１の構成例における回転翼の説明図である。 ダイアフラムの微小な減衰振動を示し、（ａ）は正常な場合を、（ｂ）はゴムが劣化した場合をそれぞれ示す図である。 圧力調整器と圧力調整器異常検出装置との第２の構成例を示す図である。

符号の説明

１ 圧力調整器
２ 圧力調整器異常検出装置
３ 監視装置
１０ 調整器本体
１４ａ 磁石
１４ｂ コイル
１４ｃ 支軸
２１ 異常検出手段
２２ 情報送信手段
２３ 時系列記憶手段
２９ 高感度圧力センサ
３１ 情報受信報知手段
３２ 要求情報送信手段
１０１ ボディ
１０２ キャップ
１０３ ガス入口通路
１０４ 減圧室
１０５ 大気室
１０６ スプリング
１０７ ダイアフラム
１０８ 作動桿
１０９ レバー
１１０ 支点ピン
１１１ 可動ピン
１１２ 弁棒
１１３ ノズル
１１４ 弁
１２０ ガス出口通路
１２１ 出口
１４０ 発電部
１４１ 回転翼
１４２ 磁石
１４３ 発電体
１４４ カバー
１４５ 軸端側磁石
１４６ 発電用磁石
１４７ コイル
１４９ 軸
１５０ 蓄電部
２００ 異常検出器
２０１ 増幅器
２０２ バンドパスフィルター
２０３ 異常検出部
２０４ 情報送信部
２０５ 時系列記憶部

Claims (2)

1. 圧力調整器の遠隔監視を行う圧力調整器監視システムにおいて、
   上記圧力調整器の異常を検出する異常検出手段と、
   上記異常検出手段が圧力調整器の異常を検出したとき、その異常情報を送信する情報送信手段と、を備える圧力調整器異常検出装置と、
   上記情報送信手段から送信された異常情報を受信し報知する情報受信報知手段を備える監視装置と、
   を有することを特徴とする圧力調整器監視システム。
2. 上記監視装置は、圧力調整器異常検出装置に対して要求情報を出力する要求情報送信手段を備え、
   上記圧力調整器異常検出装置は、
   上記圧力調整器の異常情報を時系列に記憶する時系列記憶手段を備え、情報送信手段は、監視装置からの要求情報に応じて、時系列記憶手段に記憶している時系列異常情報を監視装置に送信する、
   請求項１に記載の圧力調整器監視システム。

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