JP2012002515A - Gas shutoff device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスメータ以後のガス使用時に、ガス使用上の安全を図る及びガス使用上の利便性を向上させるガス遮断装置に関するものである。 The present invention relates to a gas shut-off device that improves safety in use of gas and improves convenience in use of gas when using gas after a gas meter.
ガス器具の使用の際には、ガスの消し忘れやガス漏れなどによる事故を未然に防止するために、ガスのユーザ宅やガス供給路を管理しているガス事業者において、異常時に通報やガス供給路の遮断を行うシステムが普及しつつある。従来のガス保安装置としては、ガス流量などに基づき、大流量が流れたときにガスの供給を遮断したり、微小流量で長時間ガスが流れたときに遮断したり、流量区分別に所定流量で所定時間ガスが流れたときに遮断するものなどが用いられている(例えば、特許文献1参照)。 When using gas appliances, in order to prevent accidents caused by forgetting to turn off gas or leaking gas, etc., the gas business operator managing the gas user's home and the gas supply path should notify the Systems that block supply paths are becoming widespread. As a conventional gas security device, based on the gas flow rate, etc., the gas supply is cut off when a large flow rate flows, or the gas flow is cut off when the gas flows for a long time at a minute flow rate. What shuts off when gas flows for a predetermined time is used (for example, refer to Patent Document 1).
ガスのユーザの家屋等では、ガス供給路の入口部分にガス流量を計測するガスメータが設置されている。この種のガスメータとして、従来は所定の流量ごとに流れたガスの量を積算する膜式のガスメータが一般的であったが、最近では、超音波信号を用いて瞬時流量を求め、この瞬時流量を積算することでガスの流量を計測する超音波式のガスメータも提案されている。 In a gas user's house or the like, a gas meter for measuring a gas flow rate is installed at an inlet portion of a gas supply path. Conventionally, as this type of gas meter, a membrane-type gas meter that integrates the amount of gas that flows at a predetermined flow rate is generally used, but recently, an instantaneous flow rate is obtained using an ultrasonic signal, and this instantaneous flow rate is calculated. There has also been proposed an ultrasonic gas meter that measures the flow rate of gas by integrating.
しかしながら、前記従来のガス遮断装置では、計測回路等への水分付着などによる回路不具合が生じた際に、ガスを使用していないにもかかわらず流量が有ると計測してしまう事象が発生することがあるが、計測回路の不具合によるものなのか、実際にガスを使用しているのか、ガス供給圧の変動による一時的なものか特定できないという課題があった。 However, in the conventional gas shut-off device, when a circuit malfunction occurs due to moisture adhering to the measurement circuit or the like, an event may occur in which there is a flow rate even though the gas is not used, even if the gas is not used. However, there is a problem that it cannot be determined whether it is due to a malfunction of the measurement circuit, whether gas is actually used, or temporary due to fluctuations in the gas supply pressure.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガス使用上の安全性と利便性を向上させるガス遮断装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the gas interruption | blocking apparatus which improves the safety | security and convenience in use of gas.
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、ガス供給管に連通する計測流路と、前記計測流路を閉栓あるいは開栓する遮断弁と、前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動手段と、前記計測流路の上流側に取り付けられた第1の振動子と下流側に取り付けられた第2の振動子と、前記第1の振動子と前記第2の振動子に所定の駆動信号を出力する送信手段と、前記第1の振動子と前記第2の振動子で検出した超音波信号を所定レベルまで増幅する増幅手段と、前記第1の振動子と前記第2の振動子に前記送信手段と前記増幅手段を交互に接続することで、一方の振動子を受信側に設定したときに他方の振動子を受信側に切替える送受信切替手段と、前記増幅手段における前記第1の振動子を受信側としたときの増幅率と前記第2の振動子を受信側としたときの増幅率との差を求める増幅比較手段と、前記増幅手段で増幅した超音波信号より前記第1の振動子と前記第2の振動子間の伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、前記伝搬時間検出手段で検出した伝搬時間より流量を演算する流量演算部とを備え、所定範囲の流量が所定時間以上継続し、且つ、前記増幅比較部で求めた増幅率の差が所定値以上の場合に異常と判定する異常判定部を有するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a gas shutoff device according to the present invention includes a measurement flow path communicating with a gas supply pipe, a shutoff valve for closing or opening the measurement flowpath, and a shutoff driving the shutoff valve. Valve driving means, a first vibrator attached to the upstream side of the measurement flow path, a second vibrator attached to the downstream side, the first vibrator and the second vibrator are predetermined. Transmitting means for outputting the driving signal, amplifying means for amplifying the ultrasonic signals detected by the first vibrator and the second vibrator to a predetermined level, the first vibrator and the second vibrator By alternately connecting the transmitting means and the amplifying means to a vibrator, when one vibrator is set on the receiving side, a transmission / reception switching means for switching the other vibrator to the receiving side, and the first in the amplifying means The amplification factor when the first vibrator is the receiving side and the second vibration Amplifying / comparing means for obtaining a difference from the amplification factor when the child is the receiving side, and a propagation time between the first vibrator and the second vibrator are detected from the ultrasonic signal amplified by the amplifying means. A propagation time detecting means; and a flow rate calculating section for calculating a flow rate based on the propagation time detected by the propagation time detecting means, the flow rate in a predetermined range continues for a predetermined time or more, and the amplification factor obtained by the amplification comparing section An abnormality determination unit that determines that the difference is greater than or equal to a predetermined value.
これにより、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の異常により、流量がプラス側になった場合は誤積算してしまうことや、流量がマイナス側になった場合は計測流路を遮断、或いは、警報すべき際に正しく判定しない危険性に対して、順方向と逆方向の増幅率を比較することで、ガス遮断装置の不具合によりガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に検出できるため、ガス使用上の安全性及び誤積算を防止することができる。 As a result, even if there is no actual gas flow rate, if the flow rate becomes positive due to an abnormality in the gas shut-off device, misintegration will occur, and if the flow rate becomes negative, the measurement flow will be lost. By comparing the forward and reverse gains against the risk of not being judged correctly when the road is blocked or alarmed, the gas flow rate becomes positive or negative due to a malfunction of the gas cutoff device. Therefore, it is possible to prevent gas accumulation safety and misintegration.
本発明のガス遮断装置によれば、順方向と逆方向の増幅率を比較することで、ガス遮断装置の不具合により、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の異常により、ガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に異常と判断できるため、ガス使用上の安全性を確保すると共に、誤積算を防止することができる。これにより、ガス使用上の安全を図る及びガス使用上の利便性を向上させるガス遮断装置を提供できる。 According to the gas shut-off device of the present invention, by comparing the amplification factor in the forward direction and the reverse direction, due to the malfunction of the gas shut-off device, even though there is actually no gas flow rate, Since it can be determined that there is an abnormality when the gas flow rate is on the plus side or minus side, it is possible to ensure safety in use of the gas and to prevent erroneous integration. Thereby, the gas interruption | blocking apparatus which aims at the safety on use of gas and improves the convenience on use of gas can be provided.
第1の発明は、ガス供給管に連通する計測流路と、前記計測流路を閉栓あるいは開栓する遮断弁と、前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動手段と、前記計測流路の上流側に取り付けられた第1の振動子と下流側に取り付けられた第2の振動子と、前記第1の振動子と前記第2の振動子に所定の駆動信号を出力する送信手段と、前記第1の振動子と前記第2の振動子で検出した超音波信号を所定レベルまで増幅する増幅手段と、前記第1の振動子と前記第2の振動子に前記送信手段と前記増幅手段を交互に接続することで、一方の振動子を受信側に設定したときに他方の振動子を受信側に切替える送受信切替手段と、前記増幅手段における前記第1の振動子を受信側としたときの増幅率と前記第2の振動子を受信側としたときの増幅率との差を求める増幅比較手段と、前記増幅手段で増幅した超音波信号より前記第1の振動子と前記第2の振動子間の伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、前記伝搬時間検出手段で検出した伝搬時間より流量を演算する流量演算部とを備え、所定範囲の流量が所定時間以上継続し、且つ、前記増幅比較部で求めた増幅率の差が所定値以上の場合に異常と判定する異常判定部を有するものである。 A first invention includes a measurement flow path communicating with a gas supply pipe, a shut-off valve for closing or opening the measurement flow path, a shut-off valve driving means for driving the shut-off valve, and an upstream side of the measurement flow path A first vibrator attached to the second vibrator, a second vibrator attached downstream, a transmission means for outputting a predetermined drive signal to the first vibrator and the second vibrator, and the first vibrator Amplifying means for amplifying ultrasonic signals detected by one vibrator and the second vibrator to a predetermined level, and alternately transmitting means and amplifying means for the first vibrator and the second vibrator The transmission / reception switching means for switching the other vibrator to the receiving side when one vibrator is set to the receiving side, and the amplification when the first vibrator in the amplifying means is the receiving side. The difference between the gain and the gain when the second vibrator is the receiving side Amplification comparison means, propagation time detection means for detecting the propagation time between the first vibrator and the second vibrator from the ultrasonic signal amplified by the amplification means, and propagation detected by the propagation time detection means A flow rate calculation unit that calculates a flow rate from time, an abnormality determination that determines an abnormality when a predetermined range of flow rate continues for a predetermined time or more and the difference in amplification factor obtained by the amplification comparison unit is a predetermined value or more It has a part.
これにより、順方向と逆方向の増幅率を比較することで、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の異常により、流量がプラス側になった場合は誤積算してしまうことや、流量がマイナス側になった場合は計測流路を遮断(警報)すべき際に遮断(警報)判定しない危険性に対して、ガス遮断装置の不具合によりガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に検出できるため、ガス使用上の安全性及び誤積算を防止することができる。 As a result, by comparing the amplification factors in the forward direction and the reverse direction, even if there is actually no gas flow rate, if the flow rate becomes positive due to an abnormality in the gas shut-off device, it will be erroneously integrated. In addition, when the flow rate is negative, the gas flow rate is positive or negative due to a malfunction of the gas shut-off device, against the danger that the measurement flow path should be shut off (alarm). Therefore, it is possible to prevent gas accumulation safety and misintegration.
第2の発明は、特に第1の発明において、前記異常判定部で異常と判断した場合、前記遮断弁駆動手段にて前記遮断弁を駆動して前記計測流路を閉栓し、前記遮断弁の閉栓前後の流量差が所定値以内であればオフセットが発生していると判断するものである。 According to a second aspect of the present invention, in particular, in the first aspect, when the abnormality determination unit determines that there is an abnormality, the cutoff valve driving means drives the cutoff valve to close the measurement flow path. If the flow rate difference before and after closing is within a predetermined value, it is determined that an offset has occurred.
これにより、遮断前後の流量差が、所定値以内であれば、流量が無いにもかかわらずプラス側又はマイナス側の流量が発生している、即ち、回路の異常によりオフセットが発生していると判別できる。 As a result, if the flow rate difference before and after the shut-off is within a predetermined value, the flow rate on the plus side or the minus side is generated even if there is no flow rate, that is, the offset is generated due to the abnormality of the circuit. Can be determined.
また、遮断不具合によりガスが流れているのか計測回路の不具合か判別できなかったが、遮断中に流量のオフセットを測定することで、正しくオフセットの有無を確認することができる。加えて、増幅率に差があればガス遮断装置の異常と判別できるため、遮断中流量あり遮断を実施する必要がないため、不要な電池消耗を抑えることができる。 Moreover, although it was not possible to determine whether the gas was flowing due to the shutoff failure or the failure of the measurement circuit, the presence or absence of the offset can be correctly confirmed by measuring the flow rate offset during the shutoff. In addition, if there is a difference in the amplification factor, it can be determined that the gas shut-off device is abnormal, and it is not necessary to perform shut-off with a flow rate during shut-off, so that unnecessary battery consumption can be suppressed.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は実施の形態1に係るガス遮断装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態では、ガスのユーザの家屋等に設置されるガスメータを利用するガス遮断装置の構成例を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the gas cutoff device according to Embodiment 1. In FIG. In the present embodiment, a configuration example of a gas cutoff device using a gas meter installed in a gas user's house or the like will be described.
このガス遮断装置10は、屋外または屋内の所定位置に設置される。ガス遮断装置10は、超音波送受信器11、受信部12、送信部13、送受信切替部14、増幅部15、伝搬時間検出部16、増幅比較部17、流量演算部18、異常判定部19、制御部20、遮断弁21、遮断弁駆動部22、電池23を有して構成される。
The gas shut-off
超音波送受信器11は、計測流路30の経路中に接続され、図2に示すように、上流側に超音波振動子31(第1の振動子)、下流側に超音波振動子32(第2の振動子)が対向して配置されており、超音波信号の送受信を行うものである。
The ultrasonic transmitter /
受信部12は、超音波受信器11の超音波振動子31、32により超音波信号を受信し、所定レベルまで増幅する増幅部15と、この増幅部15で増幅した超音波信号より伝搬時間を検出する伝搬時間検出部16を有している。
The
送信部13は、超音波送受信器11の超音波振動子31、32に所定の駆動信号を出力する。
The
送受信切替部14は、超音波振動子31、32を送信側と受信側に交互に切り替えるものでこれにより、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行うことができる。
The transmission /
ここで、増幅部15は、超音波振動子31を受信側にしたときの増幅率と、超音波振動子32を受信側にしたときの増幅率を別々に設定できるように構成されている。
Here, the
増幅比較部17は、超音波振動子31、32で受信したときに、増幅部15で用いた増幅率の差を求めるものである。
The
流量演算部18は、伝搬時間検出部16で検出した伝搬時間から流量に換算する。異常判定部19は、流量演算部18で求めた流量が所定範囲で所定時間以上継続した場合、増幅比較部17で求めた増幅率の差が所定値以上かどうか判定するものである。
The flow
ここで、受信部12、送信部13は絶縁劣化または不要な静電容量が接続されると、送信波形や受信波形が変化することで、増幅率が変化してしまう。また、受信波形が変形することで、伝搬時間のズレが起こり流量のオフセット(流量が無いにもかかわらずプラス側又はマイナス側の流量が発生)が発生する。上流側と下流側が全く同様に絶縁劣化または不要な静電容量が接続されることはなく、バランスが崩れることによって流量のオフセットが発生する。
Here, when insulation degradation or unnecessary capacitance is connected to the
従って、バランスが崩れたことを増幅率の差で検出することで、異常の判定を行うことができる。 Therefore, it is possible to determine abnormality by detecting that the balance has been lost based on the difference in amplification factor.
なお、給湯器等の器具を使用した場合、大きなガス流量が発生するが、その際は上流側と下流側の増幅率に差が生じるため、比較的流量の少ない範囲で本発明は有効である。 In addition, when a device such as a water heater is used, a large gas flow rate is generated. However, in this case, a difference occurs in the amplification factor between the upstream side and the downstream side. Therefore, the present invention is effective in a relatively low flow rate range. .
制御部20は、流量演算部18により算出されたガス流量値情報や積算流量値情報などの流量情報、及び、ガス遮断装置10にて用いる各種情報を記憶し、保安処理部の機能を有し、ガス遮断装置各部の動作制御、通信、警告やガスの遮断などの保安処理を行うものである。ここで、制御部20は、マイクロコンピュータ(マイコン)等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成され、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能が実現される。
The
遮断弁21は、計測流路30の経路中に接続され、制御部20からの指示に基づいて遮断弁駆動部22からの信号により計測流路30を閉塞してガスの供給を遮断するものである。
The shut-off
電池23は、リチウム電池等を用いてガス遮断装置の電源とするものである。
The
次に、超音波送受信器11の構成と流量測定の原理を図2を用いて説明する。計測流路30に連通する矩形断面を持つ計測流路30を有し、この計測流路30の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波振動子31、32が配置されている。これらの超音波振動子31、32は、超音波伝播経路が計測流路30を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行う。
Next, the configuration of the
このとき、超音波振動子31、32間の距離、すなわち測定距離をL、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波振動子31、32の上流から下流への超音波伝播時間をt1、下流から上流への超音波伝播時間をt2、音速をCとすると、流速Vは以下の式により求められる。
At this time, the distance between the
V=L/2cosφ((1/t1)−(1/t2))
そして、この流速Vと計測流路30の断面積とからガス流の瞬時流量を算出することができる。
V = L / 2 cos ((1/1/1)-(1 / t2))
Then, the instantaneous flow rate of the gas flow can be calculated from the flow velocity V and the cross-sectional area of the
次に、動作について図3を用いて説明する。前記流量演算部18にて流量を計測(S1)し、流量の有無を判断(S2)し、流量があると、所定範囲かどうか判定(S3)し、所定範囲の流量で、且つ、所定時間経過が経過したかを判断(S4)し、所定経過すると、増幅部15で増幅した増幅率を検出(S5)して、増幅比較部17にて、超音波振動子31を受信側としたときの増幅率と、超音波振動子32を受信側としたときの増幅率との差を演算する(S6)。異常判定部19は、この増幅率の差が所定値以上であればガス遮断装置の異常と判断する(S7)ものである。
Next, the operation will be described with reference to FIG. The flow
尚、本実施の形態では、計測流路30に相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波振動子31、32が配置する構成を例として説明したが、計測流路の入口に上流側の超音波振動子31、計測流路の出口に下流側の超音波振動子32を設置する構成にも対応できる。また、計測流路の流路壁の1面に上流側の超音波振動子31と下流側の超音波振動子32を設置し、流路壁の反射面を介して超音波振動子31と下流側の超音波振動子32の超音波信号の送受信する構成にも対応できる。
In the present embodiment, the configuration in which the pair of
(実施の形態2)
図4は、本発明の第2の実施形態に係るガス遮断装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the gas cutoff device according to the second embodiment of the present invention. In addition, the thing of the same code | symbol as Embodiment 1 has the same structure, and abbreviate | omits description.
ここで、遮断流量比較部24は、異常判定部19で異常と判断した場合、遮断弁駆動部22にて遮断弁21を駆動し計測流路30を閉栓し、流量演算部18で求めた流量を閉栓前後で比較するもので、この遮断流量比較部24で求めた流量差が所定値以内かどうか判定し、所定値以内であれば異常と判断し、遮断弁による開栓動作を禁止する。
Here, if the shutoff flow
つまり、順方向と逆方向の増幅率に所定値以上の差が生じている状態で、遮断前後の流量差が、所定値以内であれば、流量が無いにもかかわらずプラス側又はマイナス側の流量が発生している、即ち、回路の異常によりオフセットが発生していると断定できるのである。 In other words, when the difference between the forward and reverse gains is greater than a predetermined value, and the flow rate difference before and after the shut-off is within the predetermined value, the positive or negative side regardless of the flow rate. It can be determined that a flow rate is generated, that is, an offset is generated due to a circuit abnormality.
以上の様に、本発明にかかるガス遮断装置は、実際にはガス流量が無いにもかかわらず、ガス遮断装置の不具合によりガス流量がプラス側又はマイナス側になった際に検出できるため、ガス使用上の安全性及び誤積算を防止することができる。これにより、ガス使用上の安全を図る及びガス使用上の利便性を向上させるガス遮断装置に有用である。 As described above, the gas shut-off device according to the present invention can detect when the gas flow rate becomes positive or negative due to a malfunction of the gas shut-off device, even though there is no actual gas flow rate. Safety in use and misaccumulation can be prevented. Thereby, it is useful for the gas interruption | blocking apparatus which aims at the safety on use of gas, and improves the convenience on use of gas.
10 ガス遮断装置
14 送受信切替部(送受信切替手段)
15 増幅部(増幅手段)
16 伝搬時間検出部(伝搬時間検出手段)
17 増幅比較部(増幅比較手段)
18 流量演算部
21 遮断弁
22 遮断弁駆動部
30 計測流路
31 超音波振動子(第1の振動子)
32 超音波振動子(第2の振動子)
10 Gas shut-off
15 Amplification part (amplification means)
16 Propagation time detector (Propagation time detector)
17 Amplification comparison section (amplification comparison means)
18 Flow
32 Ultrasonic transducer (second transducer)
Claims (2)
前記計測流路を閉栓あるいは開栓する遮断弁と、
前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動手段と、
前記計測流路の上流側に取り付けられた第1の振動子と下流側に取り付けられた第2の振動子と、
前記第1の振動子と前記第2の振動子に所定の駆動信号を出力する送信手段と、
前記第1の振動子と前記第2の振動子で検出した超音波信号を所定レベルまで増幅する増幅手段と、
前記第1の振動子と前記第2の振動子に前記送信手段と前記増幅手段を交互に接続することで、一方の振動子を受信側に設定したときに他方の振動子を受信側に切替える送受信切替手段と、
前記増幅手段における前記第1の振動子を受信側としたときの増幅率と前記第2の振動子を受信側としたときの増幅率との差を求める増幅比較手段と、
前記増幅手段で増幅した超音波信号より前記第1の振動子と前記第2の振動子間の伝搬時間を検出する伝搬時間検出手段と、
前記伝搬時間検出手段で検出した伝搬時間より流量を演算する流量演算部と、
を備え、
所定範囲の流量が所定時間以上継続し、且つ、前記増幅比較手段で求めた増幅率の差が所定値以上の場合に異常と判定する異常判定部を有する、
ガス遮断装置。 A measurement channel communicating with the gas supply pipe;
A shutoff valve for closing or opening the measurement flow path;
Shut-off valve driving means for driving the shut-off valve;
A first vibrator attached to the upstream side of the measurement channel and a second vibrator attached to the downstream side;
Transmitting means for outputting a predetermined drive signal to the first vibrator and the second vibrator;
Amplifying means for amplifying the ultrasonic signals detected by the first vibrator and the second vibrator to a predetermined level;
By alternately connecting the transmitting means and the amplifying means to the first vibrator and the second vibrator, when one vibrator is set on the receiving side, the other vibrator is switched to the receiving side. Transmission / reception switching means;
Amplification comparison means for obtaining a difference between an amplification factor when the first transducer in the amplification unit is a reception side and an amplification factor when the second transducer is a reception side;
A propagation time detecting means for detecting a propagation time between the first vibrator and the second vibrator from the ultrasonic signal amplified by the amplifying means;
A flow rate calculation unit for calculating the flow rate from the propagation time detected by the propagation time detection means;
With
A flow rate in a predetermined range continues for a predetermined time or more, and has an abnormality determination unit that determines an abnormality when the difference in amplification factor obtained by the amplification comparison means is a predetermined value or more.
Gas shut-off device.
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