JP2007232672A - ガス遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異常流量を即座に検出しガス等の媒体供給を停止するガス遮断装置を提供する。
【解決手段】流速検出手段４で検出した流速をもとに流量演算手段１０で流量を換算し、求めた瞬時流量値と流量記憶手段１１に格納された異常流量判定値と比較判定手段１２で比較し、検出した瞬時流量が連続して異常流量以上であることを流量回数計数手段１３で計測し、異常判定手段１５が流量回数計測手段１３での異常回数が所定回数に達したと判定した場合に遮断手段１６を遮断し、その後のガス供給を停止するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管内を流れるガス流体の流量よりガス使用状態が安全か否かを監視するガス遮断装置に関する。

従来、この種のガス遮断装置は図３，４に示すように、ガス流路５１における途中の上流側と下流側に一対の超音波振動子５２，５３を配設したものであった。そして、これらの超音波振動子５２，５３の間で送受信される超音波が前記ガス流路５１を斜めに横切るようにしてあった。

これら超音波振動子５２，５３は切替スイッチ５４を介して超音波振動子駆動手段５５に接続されており、マイコン５６に指令されて交互に流速測定用の超音波を送信する。

また、これら超音波信号振動子５２，５３は切替スイッチ５７を介して超音波受信増幅手段５８にも接続されており、マイコン５６に指令されて上記交互に送信される超音波の送信タイミングに同期して交互に超音波信号を受信するようにしてある。

超音波振動子５２，５３は共に、流速測定用の超音波の送受信機能を備えており、一方が送信機として機能しているとき他方は受信機として機能するように、送受信動作を交互に行うように制御される。

超音波受信増幅手段５８は、上記超音波振動子５２，５３から供給される流速に応じた電気信号を受けて増幅する。この増幅された電気信号はアナログ信号なので、Ａ／Ｄ変換器５９でディジタル信号に変換されてマイコン５６へ出力される。

マイコン６は、例えば、１秒毎に上記超音波振動子５２，５３が送受信動作をするように制御し、これに基づいて瞬時流量の算出及び瞬時流量の積算処理によりガス使用量の計算も行っている。

そして、後述のような処理手順を含む遮断制御を行っている。異常が検出されると、異常処理としてＬＣＤやＬＥＤなどを用いた表示部６０から異常警報が出されたり、管理センタに異常通報されたり、遮断弁制御機構によりの遮断弁６１が継続的に遮断制御される。

記憶手段６２には瞬時流量遮断判定値の上限値及び下限値が予め記憶されている。

マイコン５６において、ガスの瞬時流量の合計値或いは平均値と予め定められた合計流量遮断判定値とを比較する。

即ち、瞬時流量遮断判定値の上限値及び下限値を予め記憶する記憶手段６２と、超音波振動子５２，５３から得られる瞬時流量の生データと、上限値及び下限値とを比較する比較手段６３と、瞬時流量が上限値又は下限値を超えたときには、この生データをそれぞれ上限値又は下限値に置換した値を瞬時流量として採用し、瞬時流量が上限値及び下限値の範囲内のときには、この生データをそのまま瞬時流量として採用する瞬時流量算出手段６４と、瞬時流量算出手段６４にて算出された瞬時流量を所定期間内で合計する瞬時流量合計手段６５とからなる。

次に従来例の構成の動作を説明する。所定時間のサンプリング時毎、両超音波振動子５２，５３間の信号伝搬時間差によって瞬時流量Ｒｎが計測される。続いて、この瞬時流量Ｒｎが記憶手段６２に予め格納されている瞬時流量遮断判定値の上限値及び下限値と比較手段６３で比較される。

なお、瞬時流量遮断判定値の上限値及び下限値は、ガスメータの規格や仕様などによって具体的に決定される。

次に、瞬時流量算出手段６４で計測された瞬時流量Ｒｎが上限値及び下限値で規定される範囲内に収まっていれば、この瞬時流量Ｒｎをそのまま合計流量の算出のために用いる。また、範囲以下の場合、計測された瞬時流量Ｒｎを下限値に置換した値を合計流量の算出のための瞬時流量として採用し、一方範囲以上の時計測された瞬時流量Ｒｎを上限値に置換した値を合計流量の算出のための瞬時流量として採用する。

例えば、計測された瞬時流量Ｒｎが１２０００Ｌ／ｈのときには合計流量算出のために１００００Ｌ／ｈが採用され、計測された瞬時流量Ｒｎが−２０００Ｌ／ｈのときには合計流量算出のために−１０００Ｌ／ｈが採用されることになる。この繰り返しの中で、瞬時流量合計手段は、例えば、最新のサンプリング回数内における、予め定められたガス流量の合計値（或いは、この合計値に基づく平均瞬時流量）の閾値と、実際に計測された瞬時流量の合計値（或いは、この合計値に基づく平均瞬時流量）とが比較され、遮断制御されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２１４９２３号公報

しかしながら上記従来の構成では、配管の下流側でひび割れが発生したり、器具に接続されたホースが外れたりなどのトラブルが発生して異常な大流量のガスが流れた場合、瞬時流量の合計値（結果的に平均流量）や平均瞬時流量で異常かどうか判定して遮断弁を作動するのに時間がかかって、ガス供給の停止が遅れ、生ガスが漏れてその間にガスが床とか居間などの部屋に充満し、最悪爆発事故や火災などの事故が発生することが予想されるものであった。

本発明は上記課題を解決するもので、常に瞬時流量を検出し、何らかの原因で発生した異常な流量を即座に識別し、直ちにガス供給を停止するガス遮断装置を提供することを目的としたものである。

この課題を解決するために本発明は、ガス流体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、ガス流体の異常流量判定値を記憶する流量記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段で判定した瞬時流量値が所定値以上の時計数する流量回数計測手段と、前記流量回数計測手段が所定回数以上を計測したことを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段の出力によりガス流体の供給を遮断する遮断手段とを具備したものである。

このことにより、異常かつ多量のガスが漏洩しても、早期に異常判定し直ちにガス供給を停止できるので、安全性が極めて向上する効果がある。

本発明のガス遮断装置によれば、ガス遮断装置からガス需要家が有するガステーブルやガスファンヒータ、ＧＨＰや給湯器迄の配管や、器具に接続されるホース等が何らかの原因で外れたり、破壊されたりして異常な流量でガスが噴出するが、予め流量記憶手段に異常流量値を記憶しておき、流量演算手段で求めた瞬時流量値と比較し、異常流量を越えた異常回数を計数し所定回数に達したのを検出すると、異常な漏洩と判定し直ちに遮断手段によりガス供給を停止するので、異常流量判定に長時間要することなく、その結果ガス漏洩により最悪爆発や火災などに事故に至るという不具合がおきることなく、正確かつ即座に異常と判定できるのでガス中毒を起すことなく安全性や信頼性が極めて向上する効果がある。

第１の発明は、ガス流体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、ガス流体の異常流量判定値を記憶する流量記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段で判定した瞬時流量値が所定値以上の時計数する流量回数計測手段と、前記流量回数計測手段が所定回数以上を計測したことを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段の出力によりガス流体の供給を遮断する遮断手段とを具備した。

第２の発明は、ガス流体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、ガス流体の異常流量判定値を記憶する流量記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段で判定した瞬時流量値が所定値以上の時計数する流量回数計測手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量から平均流量を求める流量平均演算手段と、前記流量回数計測手段での計測が所定回数以上およびまたは流量平均演算手段での平均流量が所定流量以上かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段の出力によりガス流体の供給を遮断する遮断手段とを具備した。

このように第１，２の発明によれば、ガス遮断装置の下流側に接続されたガステーブルやガスファンヒータ、ガスヒートポンプ式エアコン（ＧＨＰ）や給湯器などの器具は、器具使用開始時よりの流量変化を流量検出手段より求めると各々独特の流量変化パターンを有しており、流量パターン記憶手段に予め記憶しておき、流速検出手段より流量を検出し流量演算手段からの流量値で周期設定手段は流量検出周期を短い周期に設定し時系列的に流量変化を検出し緻密に流量パターンを記憶し、予め記憶した器具流量パターンと流量変化パターンを比較し、一致している場合器具と判定し平均流量演算手段で平均流量を求め、求めた流量をもとに異常判定手段で異常流量か、あるいは長時間使用されていないか使用監視するが、一方流量変化パターンが不一致と判定時器具ではないと判定し、即ち漏洩等の異常と判定し直ちに遮断手段に駆動出力を行いガスの供給を停止するので、漏洩を器具を判断し長時間に渡りガス漏洩が発生し最悪爆発や火災などに事故に至るという不具合がおきることなく、周期設定手段で緻密な流量計測周期に変え器具独特の流量変化を検出し流量パターンと精度良く判定できると共に安定流量域では流量計測周期を長くし消費電流量を低減でき、かつ器具使用時と漏洩とを正確かつ精度よく識別でき安全性や信頼性が向上する。

したがって、上記のような特長をもつガス遮断装置をガス供給先に接続することでガス供給システムとしての安全管理の確立も図れるものである。

以下、本発明の実施の形態を添付したを図面とともに説明する。なお、実施の形態が本発明を限定するものでないことは今更いうまでもないことであろう。

(実施の形態１)
図１は本発明の実施の形態１を示し、下流側にガス消費器具、例えば、ガスヒートポンプエアコン（ＧＨＰ））、ファンヒータ，ストーブなどの暖房器具、風呂やキッチンにお湯を供給する給湯器、ガステーブルなどの調理器具に接続されるガス流路１における途中の上流側と下流側に一対の超音波振動子２，３が配設してある。そして、これらの超音波振動子２，３の間で送受信される超音波が前記ガス流路１を斜めに横切るようにしてあり、それら超音波振動子２，３からの出力が後段の流速検出手段４に入力されるようにしてある。

さらに述べると、ガス流路１内に斜向設置された上流側の超音波振動子２、および下流側の超音波振動子３との間で超音波を送受信する。

ここで、先ず、切替手段５を介して上流側の超音波振動子２に送信手段６が接続され、一方、下流側の超音波受信手段３に受信手段７が接続されており、したがって、上流側の超音波振動子２から超音波が送信され、下流側の超音波振動子３で受信される。この動作は繰返手段８で設定された回数だけ行う。

前記上流側の超音波振動子２から下流側の超音波振動子３で受信されるまでの超音波伝播時間の累積値は伝搬時間計測手段９で計測されるようにしてある。

次に、前記切替手段５は前記とは逆に、下流側の超音波振動子３に送信手段６を、上流側の超音波振動子２に受信手段７をそれぞれ接続する。つまり、ここでは下流側の超音波振動子３から超音波が送信され、上流側の超音波振動子２で受信されるもので、繰返手段８で設定された回数だけ繰り返した後、超音波伝播時間の累積値が伝搬時間計測手段９で計測される。

伝搬時間計測手段９は、これら上流側から下流側への累積伝搬時間と下流側から上流側への累積伝搬時間との伝搬時間差を演算して流量演算手段１０に出力する。

流量演算手段１０は伝搬時間差から流速値Ｖに換算し、これにガス流路１の断面積、および補正係数などを乗じて流量値Ｑを演算する。

流量演算手段１０で求めた流量値と流量記憶手段１１に予め記憶されている流量異常判定値とは比較判定手段１２で比較される。

前記流量記憶手段１１は、給湯器のような大流量器具、ガス乾燥機、小出力瞬間湯沸器、ファンヒータのような暖房器具、ガステーブルのような調理器具が全て使用される状態での全ガス流量、或いはそれらの複数使用される場合のガス流量の合計値より大きな流量値が異常流量として記憶されている。

比較判定手段１２で検出した瞬時流量が異常な判定流量以上であることを判定すると、流量回数判定手段１３でその超えた回数を計数する。瞬時流量が異常な判定流量を超えない場合はそれまでカウントした回数をクリアし、次回に備える。

器具の使用開始時、一般的に初期圧力が高く一時的に大流量に達する場合もあるが、その後すぐ流量が下がり安定化する。器具使用中に誤って接続ホースが外れ異常な流量が流れたり、配管が何らかの原因で破壊され、異常な流量が噴出したりすると、流速検出手段４での流量計測サンプリングごとの瞬時流量値が異常流量から下がることがなく、連続的に異常流量状態を継続する。すなわち、こうした状態を瞬時流量により連続して検出すると、流量回数計数手段１３でカウントし、異常回数設定手段１４の設定回数を超えたのを
異常判定手段１５で判定する。

異常判定手段１５から異常と判定された時、遮断信号が遮断手段１６に出力され、ガス流路１を遮断する。前記遮断状態や遮断内容は報知手段１７の液晶表示素子などに表示するとともに、ガスの安全監視を行っているガス供給元の管理センタに電話回線などを介して送信するようにしておくことで全ガス供給先の安全管理が一元的に行なえ、安全上非常に合理的なものとし得るものである。
このようにしてガス遮断装置が設置されガス流炉１の流量計測時、流速検出手段４による異常な瞬時流速を連続して検出して流量演算手段１０で換算し求めた瞬時流量値より流量記憶手段１１に予め記憶した瞬時流量値と比較し、超えていると流量回数計数手段１３でカウントし、異常流量回数に達したのを異常判定手段１５で検出し、器具などの通常使用する流量ではないと判定し直ちに遮断しており、瞬時流量が連続して複数回異常流量以上に達したのを検出して遮断信号を出力するので、何らかの原因で異常流量が噴出し結果部屋にガスが充満しガス爆発あるいは火災などの最悪な異常状態に至ることなく、直ちにガス供給を遮断できるので、安全性や信頼性を大いにたかめることができる。

(実施の形態２)
図２は本発明の実施の形態２を示し、図１と同一機能を有する構成については同一符号を付し、具体的説明は実施の形態１のものを援用する。

実施の形態１と異なる点は、流量演算手段１０で求めた瞬時流量を複数回毎平均化して平均流量を求め、それが遮断流量判定値を超えている場合には異常判定手段１５に出力する流量平均演算手段１８を付加したところである。

このように、流量平均演算手段１８より平均流量値と遮断流量判定値と比較し超えているとホース抜けなどの異常流量と判定するようにした。

上術したように、通常、器具の使用開始時、一時的に異常流量に達する場合もあるが、その後すぐ流量が下がり安定化する。器具使用中に誤って接続ホースが外れて異常な流量が流れたり、配管が何らかの原因で破壊され、異常な流量が噴出したりすると、異常流量から下がることがなく、異常流量状態を継続する。

こうした状態を流量回数計数手段１３でカウントし、異常回数設定手段１４の設定回数を超えたのを異常判定手段１５で判定する。同時に、このような状況でＧＨＰなどの圧力変動器具が使用されると、配管内の圧力変動が生じ、結果瞬時流量値が変動する。配管が異常状態であるのに瞬時流量の異常回数が途中リセットされる場合があるが平均化すると絶対値が異常流量を超える。

こうしたガス需要家によるさまざまな器具使用状態による生ずる流量変動状態があっても異常な状態を検出できるように、流量回数計数手段１３と流量平均演算手段１８との出力を異常判定手段１５で監視し、いずれか一方から異常信号が出力されたと判定時遮断信号が遮断手段１６に出力され、ガス流路１を遮断する。

このようにしてガス遮断装置が設置されたガス流路１中の流量計測時、圧力変動などの異常な状態がおきても、流量演算手段１０で換算し求めた流量値からの平均流量値とあるいは計測ごとの異常な瞬時流量の検出回数とを同時、かつ並行して監視することにより、いずれか一方の早期の異常判定信号により、器具等の通常使用する流量ではないと早期に判定し直ちに遮断できるので、圧力脈動が異常状態発生時に生じても即座に遮断信号を出力するため、何らかの原因で異常流量が噴出し結果部屋にガスが充満しガス爆発あるいは火災などの最悪な異常状態に至ることなく、直ちにガス供給を遮断するので早期に異常状
態を判定することができ安全性や信頼性が向上する。

以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、超音波を用いて配管内を流れる各種媒体、例えば水などの液体を計測する水道メータや、電気量を計測し使用量を積算する電力計等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１のガス遮断装置の制御ブロック図 本発明の実施の形態２のガス遮断装置の制御ブロック図 従来のガス遮断装置のブロック図 従来のガス遮断装置の制御ブロック図

符号の説明

１ ガス流路
４ 流速検出手段
１０ 流量演算手段
１１ 流量記憶手段
１２ 比較判定手段
１３ 流量回数計数手段
１４ 異常回数設定手段
１５ 異常判定手段
１６ 遮断手段
１８流量平均演算手段

Claims (3)

1. ガス流体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、ガス流体の異常流量判定値を記憶する流量記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段で判定した瞬時流量値が所定値以上の時計数する流量回数計測手段と、前記流量回数計測手段が所定回数以上を計測したことを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段の出力によりガス流体の供給を遮断する遮断手段とを具備したガス遮断装置。
2. ガス流体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、ガス流体の異常流量判定値を記憶する流量記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較する比較判定手段と、前記比較判定手段で判定した瞬時流量値が所定値以上の時計数する流量回数計測手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量から平均流量を求める流量平均演算手段と、前記流量回数計測手段での計測が所定回数以上およびまたは流量平均演算手段での平均流量が所定流量以上かを判定する異常判定手段と、前記異常判定手段の出力によりガス流体の供給を遮断する遮断手段とを具備したガス遮断装置。
3. 請求項１または２記載のガス遮断装置の異常判定手段の出力をガス供給元側の管理センタへ送信するようにしたガス供給システム。

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