JP2017116382A - ガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実にガス漏れを検出することができるように、個々の遮断弁についてガス漏れを検出するガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法を提供する。【解決手段】本発明のガス供給装置は、ガスが供給されるガス供給路と、ガス供給路に配置された第１遮断弁と、第１遮断弁の下流側のガス供給路に配置された第２遮断弁と、第１遮断弁と第２遮断弁との間のガス供給路内の圧力を検出する圧力検出部と、第１遮断弁及び第２遮断弁を制御する制御部と、を備える。制御部は、第１遮断弁を閉じた状態で、第２遮断弁を開いて所定の時間経過後に閉じ、圧力検出部で検出される第１圧力変化に基づいて第１遮断弁のガス漏れを検出する。また、制御部は、第２遮断弁を閉じた状態で、第１遮断弁を開いて所定の時間経過後に閉じ、圧力検出部で検出される第２圧力変化に基づいて第２遮断弁のガス漏れを検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスバーナを有するボイラ等のガス供給路に設けられるガス漏れ検出装置およびガス漏れ検出方法に関する。

ガス漏れ検出装置として、同時通電型の二重遮断弁を備えるガス漏れ検出装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載のガス漏れ検出装置は、第１遮断弁および第２遮断弁を閉じ、所定時間経過後に第１遮断弁と第２遮断弁との間の補助通路に設けられた検出弁を閉じている。特許文献１に記載のガス漏れ検出装置は、検出弁を閉じた後、第１遮断弁と第２遮断弁との間の圧力の変化に基づき、第１遮断弁のガス漏れを検出している。

特開２００６−１７６５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のガス漏れ検出装置では、第１遮断弁のガス漏れしか検出することができない。一方で、近年、安全性の観点から、より確実にガス漏れを検出することができるように、個々の遮断弁についてのガス漏れを検出することが求められている。

本発明は、個々の遮断弁のガス漏れを検出し、より確実にガス漏れを検出することができるガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様であるガス漏れ検出装置は、ガスが供給されるガス供給路と、前記ガス供給路に配置された第１遮断弁と、前記第１遮断弁の下流側の前記ガス供給路に配置された第２遮断弁と、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力を検出する圧力検出部と、前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１遮断弁を閉じた状態で、前記第２遮断弁を開いて第１所定時間の経過後に閉じ、前記圧力検出部で検出される第１圧力変化に基づいて前記第１遮断弁のガス漏れを検出し、前記第２遮断弁を閉じた状態で、前記第１遮断弁を開いて第２所定時間の経過後に閉じ、前記圧力検出部で検出される第２圧力変化に基づいて前記第２遮断弁のガス漏れを検出することを特徴とする。

前記ガス漏れ検出装置において、前記制御部は、前記第１遮断弁のガス漏れの検出を行った後に、前記第２遮断弁のガス漏れの検出を行ってもよい。

前記ガス漏れ検出装置において、前記制御部は、前記ガス供給路に接続されたボイラ本体の運転開始時に前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁のガス漏れの検出を行ってもよい。

前記ガス漏れ検出装置において、前記第１圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力上昇であり、前記第２圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力減少であってもよい。

前記ガス漏れ検出装置において、前記ガス供給路は、ボイラ本体に接続され、前記制御部は、前記ボイラ本体に接続された空気供給路に配置されたダンパの開度を絞った状態で、前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁のガス漏れの検出を行ってもよい。

本発明の一態様であるガス漏れ検出方法は、ガス供給路に配置された第１遮断弁を閉じた状態で、前記第１遮断弁の下流側の前記ガス供給路に配置される第２遮断弁を開いて第１所定時間の経過後に閉じ、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の第１圧力変化を検出するステップと、前記第１圧力変化に基づき、前記第１遮断弁のガス漏れを検出するステップと、前記第２遮断弁を閉じた状態で、前記第１遮断弁を開いて第２所定時間の経過後に閉じ、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の第２圧力変化を検出するステップと、前記第２圧力変化に基づき、前記第２遮断弁のガス漏れを検出するステップと、を含むことを特徴とする。

前記ガス漏れ検出方法において、前記第１圧力変化を検出するステップと前記第１遮断弁のガス漏れを検出するステップとは、前記第２圧力変化を検出するステップと前記第２遮断弁のガス漏れを検出するステップとの前に行われてもよい。

前記ガス漏れ検出方法において、すべての前記ステップは、前記ガス供給路と接続されたボイラ本体の運転開始時に実行されてもよい。

前記ガス漏れ検出方法において、前記第１圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力上昇であり、前記第２圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力減少であってもよい。

前記ガス漏れ検出方法において、更に、前記ガス供給路と接続されたボイラ本体に接続された空気供給路に配置されたダンパの開度を絞るステップ、を含んでもよい。

本発明によれば、個々の遮断弁のガス漏れを検出し、より確実にガス漏れを検出することができるガス漏れ検出装置及びガス漏れ検出方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係るガス漏れ検出装置を備えるボイラシステムの全体構成図である。 本発明の実施の形態に係るガス漏れ検出のタイミングチャートの一例を示す図である。

（実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るガス漏れ検出装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るガス漏れ検出装置１０を備えるボイラシステム１の全体構成図である。

図１に示すように、ボイラシステム１は、ガス漏れ検出装置１０、送風機１５、インバータ１６、ダンパ１７、及びボイラ本体１８を備える。ボイラシステム１においては、ガス供給路Ｌ１を介してボイラ本体１８にガスを供給し、空気供給路Ｌ２を介してボイラ本体１８に空気を供給している。

ガス漏れ検出装置１０は、ガス供給路Ｌ１、第１遮断弁１１、第２遮断弁１２、圧力検出部１３、及び制御部１４を備える。ガス漏れ検出装置１０は、ガス供給路Ｌ１に配置された第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２のそれぞれのガス漏れを検出する装置である。

ガス供給路Ｌ１は、ボイラ本体１８へガスを供給する流路、径路、管路等である。

第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２は、電子制御により開閉することができる遮断弁である。第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２は、ガス供給路Ｌ１に配置されている。実施の形態において、第２遮断弁１２は、第１遮断弁１１より下流側のガス供給路Ｌ１に配置されている。第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２は、制御部１４によって開閉動作が制御されている。

圧力検出部１３は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力を検出している。実施の形態において、圧力検出部１３は、圧力センサである。圧力検出部１３は、制御部１４によって制御されている。

制御部１４は、第１遮断弁１１、第２遮断弁１２、圧力検出部１３、インバータ１６を制御している。具体的には、制御部１４は、第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２の開閉動作を制御している。また、制御部１４は、圧力検出部１３で検出されたガス供給路Ｌ１内の圧力変化に基づいて、第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２それぞれのガス漏れを検出している。また、制御部１４は、送風機１５の回転数を制御するインバータ１６を制御している。

送風機１５は、空気供給路Ｌ２に配置され、ボイラ本体１８に空気を供給している。送風機１５の回転数は、インバータ１６によって制御される。

インバータ１６は、送風機１５を駆動する駆動周波数を制御している。インバータ１６は、制御部１４によって制御されている。

ダンパ１７は、送風機１５の下流側の空気供給路Ｌ２に配置されている。ダンパ１７は、ボイラ本体１８に供給される空気の量を調整している。ダンパ１７の開弁度は、制御部１４によって制御されている。

ボイラ本体１８は、ガス供給路Ｌ１から供給されるガスと、空気供給路Ｌ２から供給される空気とを混合して燃焼を行っている。

［動作（ガス漏れ検出方法）］
次に、ガス漏れ検出装置１０の動作、即ちガス漏れ検出方法について説明する。

図２は、ガス漏れ検出のタイミングチャートの一例を示す図である。

図２に示すように、ボイラ本体１８で燃焼を開始する前に、ボイラシステム１に異常がないかを確認する（確認ステップＳＴ１）。確認ステップＳＴ１は、例えば、ボイラシステム１内で漏電、接点溶着、及び擬似炎が生じていないかを確認する。実施の形態において、確認ステップＳＴ１においては、パージ動作による故障診断を所定時間Ｔの間行い、制御部１４等で使用されている燃料系リレー、点火トランス出力の接点溶着、及びボイラ本体１８内の炎の有無の診断を行う。所定時間Ｔは、３〜１２秒であり、好ましくは９秒である。

次に、第１遮断弁１１のガス漏れの検出を行う（第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２）。第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２においては、第１遮断弁１１を閉じた状態で、第２遮断弁１２を所定時間Ｔｃ１開く。第１遮断弁１１を閉じた状態で第２遮断弁１２を開くことで、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内に残っているガスをボイラ本体１８へ流し、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力を下げることができる。即ち、図２に示すように、第２遮断弁１２を開くことによって、遮断弁間のガスが抜けて、遮断弁間圧力が低下する。所定時間Ｔｃ１とは、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力を下げるために必要な時間である。実施の形態において、所定時間Ｔｃ１は、２〜１０秒であり、好ましくは５秒である。

また、第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２において、第２遮断弁１２を開いてから所定時間Ｔｃ１経過後、第２遮断弁１２を閉じる。第２遮断弁１２を閉じた後、所定時間Ｔｓ１の間、圧力検出部１３が第１遮断弁１１と第２遮断弁との間のガス供給路Ｌ１内の圧力の検出を行う。所定時間Ｔｓ１とは、第１遮断弁１１と第２遮断弁との間のガス供給路Ｌ１内の圧力変化の有無を診断できる程度の時間である。実施の形態において、所定時間Ｔｓ１は、１０〜６０秒であり、好ましくは２０秒である。

第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２において、制御部１４は、所定時間Ｔｓ１の間に、圧力検出部１３で検出された圧力変化に基づいて、第１遮断弁１１のガス漏れを検出する。実施の形態において、制御部１４は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力が上昇していると判断した場合、第１遮断弁１１でガス漏れが生じていると決定する。一方、制御部１４は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力がほぼ変化していない場合、第１遮断弁１１でガス漏れが生じていないと決定する。ステップＳＴ２において、圧力がほぼ変化していない場合とは、例えば、圧力変化が＋１０％の範囲内にあることを意味する。即ち、ステップＳＴ２では、圧力検出を開始してから所定時間Ｔｓ１経過後の圧力が＋１０％以上増大している場合、第１遮断弁１１でガス漏れが生じていると決定する。

次に、第２遮断弁１２のガス漏れの検出を行う（第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３）。第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３においては、第２遮断弁１２を閉じた状態で、第１遮断弁１１を所定時間Ｔｃ２開く。第２遮断弁１２を閉じた状態で第１遮断弁１１を開くことで、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内にガスを溜めて、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力を上げることができる。即ち、図２に示すように、第１遮断弁１１を開くことによって、遮断弁間にガスが供給されるため遮断弁間圧力が増大する。所定時間Ｔｃ２とは、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力を上げるために必要な時間である。実施の形態において、所定時間Ｔｃ２は、所定時間Ｔｃ１より短く、１〜５秒であり、好ましくは３秒である。第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１間のガスを抜くよりも、ガスを溜める方がより短い時間で行うことができるため、所定時間Ｔｃ２は、所定時間Ｔｃ１より短くすることができる。これにより、ガス漏れ検出の時間を短縮することができる。

また、第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３において、所定時間Ｔｃ２経過後、第１遮断弁１１を閉じる。第１遮断弁１１を閉じた後、所定時間Ｔｓ２の間、圧力検出部１３が第１遮断弁１１と第２遮断弁との間のガス供給路Ｌ１内の圧力の検出を行う。所定時間Ｔｓ２とは、第１遮断弁１１と第２遮断弁との間のガス供給路Ｌ１内の圧力の変化の有無を診断できる程度の時間である。実施の形態において、所定時間Ｔｓ２は、所定時間Ｔｓ１と同様に１０〜６０秒であり、好ましくは２０秒である。

第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３において、制御部１４は、所定時間Ｔｓ２の間に、圧力検出部１３で検出された圧力変化に基づいて、第２遮断弁１２のガス漏れを検出する。実施の形態において、制御部１４は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力が減少していると判断した場合、第２遮断弁１２でガス漏れが生じていると決定する。一方、制御部１４は、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１内の圧力がほぼ変化していない場合、第２遮断弁１２でガス漏れが生じていないと決定する。ステップＳＴ３において、圧力がほぼ変化していない場合とは、例えば、圧力変化が−１０％の範囲内にあることを意味する。即ち、ステップＳＴ３では、圧力検出を開始してから所定時間Ｔｓ２経過後の圧力が−１０％以上減少している場合、第２遮断弁１２でガス漏れが生じていると決定する。

第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３の終了後、プレパージを行い、着火に移行する（プレパージステップＳＴ４及び着火ステップＳＴ５）。

実施の形態において、確認ステップＳＴ１、第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２、第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３では、ダンパ１７の開度を絞った状態、即ち、開度０％の状態にして、ボイラ本体１８へ供給される空気の量を少なくしている。ダンパ１７の開度０％の状態とは、空気の流れを完全に遮断するのではなく、少量の空気が流れる状態を意味する。ダンパ１７の開度０％の状態、即ち、空気の供給が低風量で行われている状態にすることで、ボイラ本体１８の背圧の影響を小さくし、ガス供給路Ｌ１内のガスがボイラ本体１８へ抜け易くすることができる。プレパージステップＳＴ４においては、ダンパ１７を開いた状態（開度１００％の状態）で、プレパージを行う。

［効果］
実施の形態に係るガス漏れ検出装置１０によれば、以下の効果を奏することができる。

ガス漏れ検出装置１０においては、第１遮断弁１１を閉じた状態で、第２遮断弁１２を開いて所定時間Ｔｃ１の経過後に閉じ、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１の圧力が上昇した場合に第１遮断弁１１のガス漏れを検出している。また、ガス漏れ検出装置１０においては、第２遮断弁１２を閉じた状態で、第１遮断弁１１を開いて所定時間Ｔｃ２の経過後に閉じ、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１の圧力が減少した場合に第２遮断弁１２のガス漏れを検出している。

このような構成により、ガス漏れ検出装置１０においては、第１遮断弁１１の及び第２遮断弁１２のそれぞれのガス漏れを圧力変化に基づいて検出することができるため、より確実にガス漏れを検出することができる。

ガス漏れ検出装置１０においては、ボイラ本体１８の運転開始時、即ち、燃焼開始前に、第１遮断弁１１及び第２遮断弁１２のガス漏れの検出を行うことにより、より安全にボイラシステム１を運転することができる。

ガス漏れ検出装置１０においては、第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２及び第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３のとき、制御部１４によってダンパ１７の開度を絞った状態で、ガス漏れの検出を行っている。このような構成により、ボイラ本体１８内に供給される空気を低風量にし、ボイラ本体１８内の背圧の影響を小さくすることができる。その結果、第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２において、第２遮断弁１２を所定時間Ｔｃ１開いたとき、第１遮断弁１１と第２遮断弁１２との間のガス供給路Ｌ１に存在するガスをボイラ本体１８へ短時間で流すことができる。また、第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２及び第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３で排出される微量のガス燃料をボイラ外に排出することもできる。

ガス漏れ検出装置１０においては、第１遮断弁１１又は第２遮断弁１２でガス漏れを検知した場合、表示部に警告を表示したり、警告音を鳴らすことにより、ガス漏れを報知してもよい。また、ガス漏れ検出装置１０においては、第１遮断弁１１又は第２遮断弁１２でガス漏れを検知した場合、ボイラ本体１８の燃焼を開始しないように制御してもよい。また、第１遮断弁１１又は第２遮断弁１２でガス漏れを検知した場合、ダンパ１７を全開として送風機１５、インバータ１６を制御し、ボイラ本体１８に空気を供給して漏れているガスの排気を行ってもよい。

なお、実施の形態において、第１遮断弁１１のガス漏れを検出した後、第２遮断弁１２のガス漏れを検出する例について説明したが、これに限定されない。ガス漏れ検出を行う順番は、限定されず、例えば、第２遮断弁１２のガス漏れを検出した後、第１遮断弁１１のガス漏れの検出を行ってもよい。

実施の形態において、所定時間Ｔ、Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｓ１、Ｔｓ２は、例示の時間であり、ガス漏れ検出装置１０の適用される環境に応じて変更してもよい。

実施の形態において、第１ガス漏れ検出ステップＳＴ２では、圧力検出を開始してから所定時間Ｔｓ１経過後の圧力が＋１０％以上増大している場合、第１遮断弁１１でガス漏れが生じていると決定しているが、これに限定されない。同様に、第２ガス漏れ検出ステップＳＴ３では、圧力検出を開始してから所定時間Ｔｓ２経過後の圧力が−１０％以上減少している場合、第２遮断弁１２でガス漏れが生じていると決定しているが、これに限定されない。ガス漏れを検出する圧力変化の閾値は、ガス漏れ検出装置１０が適用される状況又は設備に応じて適宜変更してもよい。

本発明をある程度の詳細さをもって実施の形態において説明したが、実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、実施の形態における要素の組合せや順序の変化は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

本発明は、ガスバーナを有するボイラ等のガス供給路に設けられた遮断弁のガス漏れを検出することができるため、ボイラシステムに有用である。

１ ボイラシステム
１０ ガス漏れ検出装置
１１ 第１遮断弁
１２ 第２遮断弁
１３ 圧力検出部
１４ 制御部
１５ 送風機
１６ インバータ
１７ ダンパ
１８ ボイラ本体
Ｌ１ ガス供給路
Ｌ２ 空気供給路

Claims (10)

1. ガスが供給されるガス供給路と、
   前記ガス供給路に配置された第１遮断弁と、
   前記第１遮断弁の下流側の前記ガス供給路に配置された第２遮断弁と、
   前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力を検出する圧力検出部と、
   前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１遮断弁を閉じた状態で、前記第２遮断弁を開いて第１所定時間の経過後に閉じ、前記圧力検出部で検出される第１圧力変化に基づいて前記第１遮断弁のガス漏れを検出し、
   前記第２遮断弁を閉じた状態で、前記第１遮断弁を開いて第２所定時間の経過後に閉じ、前記圧力検出部で検出される第２圧力変化に基づいて前記第２遮断弁のガス漏れを検出する、
   ガス漏れ検出装置。
2. 前記制御部は、前記第１遮断弁のガス漏れの検出を行った後に、前記第２遮断弁のガス漏れの検出を行う、
   請求項１に記載のガス漏れ検出装置。
3. 前記制御部は、前記ガス供給路に接続されたボイラ本体の運転開始時に前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁のガス漏れの検出を行う、請求項１または２に記載のガス漏れ検出装置。
4. 前記第１圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力上昇であり、
   前記第２圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力減少である、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス漏れ検出装置。
5. 前記ガス供給路は、ボイラ本体に接続され、
   前記制御部は、前記ボイラ本体に接続された空気供給路に配置されたダンパの開度を絞った状態で、前記第１遮断弁及び前記第２遮断弁のガス漏れの検出を行う、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス漏れ検出装置。
6. ガス供給路に配置された第１遮断弁を閉じた状態で、前記第１遮断弁の下流側の前記ガス供給路に配置される第２遮断弁を開いて第１所定時間の経過後に閉じ、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の第１圧力変化を検出するステップと、
   前記第１圧力変化に基づき、前記第１遮断弁のガス漏れを検出するステップと、
   前記第２遮断弁を閉じた状態で、前記第１遮断弁を開いて第２所定時間の経過後に閉じ、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の第２圧力変化を検出するステップと、
   前記第２圧力変化に基づき、前記第２遮断弁のガス漏れを検出するステップと、
   を含む、ガス漏れ検出方法。
7. 前記第１圧力変化を検出するステップと前記第１遮断弁のガス漏れを検出するステップとは、前記第２圧力変化を検出するステップと前記第２遮断弁のガス漏れを検出するステップとの前に行われる、請求項６に記載のガス漏れ検出方法。
8. すべての前記ステップは、前記ガス供給路と接続されたボイラ本体の運転開始時に実行される、請求項６または７に記載のガス漏れ検出方法。
9. 前記第１圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力上昇であり、
   前記第２圧力変化は、前記第１遮断弁と前記第２遮断弁との間の前記ガス供給路内の圧力減少である、
   請求項６〜８のいずれか一項に記載のガス漏れ検出方法。
10. 更に、
    前記ガス供給路と接続されたボイラ本体に接続された空気供給路に配置されたダンパの開度を絞るステップ、
    を含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載のガス漏れ検出方法。

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