JP3633718B2 - ガス漏れ判断装置及びガス遮断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、各家庭へのガス供給入口部位に設けられているガスメータに対して設けられ、ガスメータより下手側のガス供給ライン中にガス漏れ等の異常が発生した場合に、ガス漏れ信号を生成するガス漏れ判断技術に関するとともに、このようなガス漏れ判断技術に基づいて得られるガス漏れ情報に基づいて、ガス供給ラインへのガスの供給を遮断するガス遮断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ガス漏れの検出・判断にあたっては、ガスメータを通過するガス量に応じて信号を発する流量測定手段と、この流量測定手段から得られる監視時系列流量信号データに基づいて、ガス供給ラインに於ける漏れ信号を生成する漏れ信号生成手段とを備えて、ガス漏れの検出・判断の用を成すとともに、ガス遮断操作をおこなっていた。
【0003】
このような従来技術の代表例について説明すると、従来のガス遮断装置は、流量測定手段による監視時系列流量信号データから、流量変化を確認する流量変化時点確認手段と、この流量変化時点確認手段によって確認される発生時からの対応する発生時流量の継続時間を検出する継続時間検出手段とを備え、継続時間検出手段によって検出される継続時間が予め設定された安全継続遮断時間を超える場合に、漏れ信号を生成するものとしていた。
この機能を図面に基づいて説明すると、図20に示されるように、監視時系列流量信号データが変化する場合にあっては、各流量変化が増加状態で段階的に発生する機器点火時と、減少状態で段階的に発生する機器停止時との関係より、変化流量が同一となる機器点火時と機器停止時の対応を取って、これらの間の時間間隔が、余りに長くなる場合(安全継続遮断時間を超える場合)は、遮断が必要なガス漏れが発生しているものと判断して、遮断操作をするものとしていた。
図21は、発生時流量と、この発生時流量に対する継続使用時間の関係を示しており、実線(もしくは破線)以下の領域にあっては遮断が必要な状態とは判断されず、これらの以上の長時間に渡って発生時流量が維持されている場合に遮断操作が行われる。
例えば、図22に示す例にあっては、発生時流量は、風呂釜に対応する1.2m3/hであって、100分弱の継続的な使用状態があって始めてガス漏れと判断され、ガス遮断操作が行われる。
【0004】
さらに、監視時系列流量信号データに基づいて、使用される機器の判別をおこない適切な遮断に役立てようとするものもあった(特開平3−236864(この例では、流量と変化流量とを検出して、ニューラルネットワーク手法でパターン認識をおこない正常点火パターン、正常燃焼パターン、ガス漏れパターンを各別に識別する))。しかしながら、この技術にあっては、機器が一段で着火状態になったか、緩点火状態を経てさらに所望の着火状態に設定される二段の緩点火が行われたかの判断をおこなうことができる程度であった。
ここで緩点火とは、給湯器などのガス機器の爆発的な点火を防止するため、ガス流量を機器の定格ガス流量の約40〜90%の範囲で約0.3〜10秒程度保持しながら点火を行うガス流量制御方式である。
さて、従来、流量測定手段としては、所謂、膜式の流量測定装置を使用していた。ここで、その時間分解能は数秒から数十秒程度であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上記のようなガス漏れ判断及び遮断技術においては、以下のような問題があった。
1 最大発生時流量の安全継続遮断時間基準の遮断の問題点
この手法の場合は、ガス漏れの判断・遮断が安全継続遮断時間より後になるため、判断及び遮断操作迄の時間が長くなる傾向にある。
2 特開平3−236864の限界点
この手法の場合は、ガス機器に固有の流量パターンを事前に規定せず、正常点火パターン、正常燃焼パターン、ガス漏れパターンという3種のパターンへの重み付けをおこなった確率的な判断をおこなうため、判断が概括的になりやすく、誤判断の確率が高い。
さらに、学習の期間と手間が必要であるとともに、限られた学習に基づく確率的な判断であるため、学習していない流量パターンの場合は、これを正しく認識しにくく、誤遮断の傾向が高くなる。
また、流量測定手段の時間分解能が低い(数秒から数十秒程度)ために、比較的短時間に行われる緩点火の状態を適切に判断できず、一般家庭等における、風呂釜、給湯器等のガス機器の点火状態(一般に緩点火機能を備えている)を的確に把握することが、難しかった。
【0006】
本発明はかかる従来の課題を解消することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本願の請求項1に係わる、ガス供給ライン中に設置されたガスメータを通過するガス量に応じて信号を発する流量測定手段と、この流量測定手段から得られる監視時系列流量信号データに基づいて、ガス供給ラインに於ける漏れ信号を生成する漏れ信号生成手段を備えたガス漏れ判断装置の特徴構成は、以下の通りである。
〔構成〕
即ち、前記流量測定手段が、少なくとも0.5秒の時間分解能を有するものとされ、ガス供給ラインの下手側に備えられるガス機器が正常点火される場合に認められる、前記時間分解能より高い時間分解能で計測された正常点火流量パターンに基づいて予め設定される正常点火判断基準指標を記憶した記憶手段を備え、監視時系列流量信号データに基づいて求まる監視流量パターン指標の正常点火判断基準指標に対する適合判断を行い、適合しない場合に、漏れ信号を生成する第1漏れ信号生成手段を備えるのである。
〔作用・効果〕
この構成のガス漏れ判断装置においては、流量測定手段により0.5秒より高い時間分解能で監視時系列流量信号データが取り込まれ、このデータから監視流量パターン指標が生成される。そして、この監視流量パターン指標の正常点火判断基準指標に対する適合判断がおこなわれ、この適合判断に適合しない場合、第1漏れ信号生成手段が、漏れ信号を生成する。
さて、本願が対象とする一般的な漏れは、図5に示すように、ほぼ瞬間的に発生するが、ガス機器点火時の流量は時間領域で一定のパターン形状を有して立ち上がる。この場合、0.5秒より高い時間分解能を備える場合は、漏れと点火による立ち上がりパターンを、流量の無い状態から所定量の流量になるまでの変化経路に沿って把握して、判別して漏れの判断を確実におこなうことができる。
さらに、この判断にあっては、正常点火流量パターンに基づいて予め設定された明示的な指標によって、正常点火かどうかの適合判断をおこない、適合しない場合に漏れ信号を生成するものとされる。ここで、判断指標は正常点火流量パターンを典型化して構成するため、比較的簡単な種類の物理データの組み合わせ(これらは後に示す、所定流量以上の流量変化が認められる流量変化発生時からの経過時間、流量、流量変化の傾向等である)から、これを構成できる。従って、指標は簡略化できるとともに、正常なパターンからのみ導き出される指標であるため、適合判断が比較的厳密なものとなる。
この例と、ニューラルネットワーク手法の従来技術を比較すると、後者の場合、正常点火パターンと誤点火パターンの両方の学習が必要であり、指標(ニューラルネットワーク手法に於ける結合係数)の数が非常に多くなるという点で大きく異なる。
また、本願の構成にあっては、ガス漏れ状態の検出を、ガス機器の着火時点で逐次、検証しながら、ガス漏れに対応できるため、安全継続遮断時間以降の遮断をおこなうといった従来技術よりも早期に対応が取れる。
【0008】
上記の目的を達成するための本願の請求項2に係わる、ガス供給ライン中に設置されたガスメータを通過するガス量に応じて信号を発する流量測定手段と、この流量測定手段から得られる監視時系列流量信号データに基づいて、ガス供給ラインに於ける漏れ信号を生成する漏れ信号生成手段を備えたガス漏れ判断装置の特徴構成は、以下の通りである。
〔構成〕
前記ガス供給ラインの下手側に備えられるガス機器が正常点火される場合に、認められる正常点火流量パターンに基づいて予め設定され、所定流量以上の流量変化が認められる流量変化発生時からの経過時間、流量、流量変化の傾向からなる正常点火判断基準指標を記憶した記憶手段を備え、
監視時系列流量信号データに基づいて、流量変化発生時、この流量変化発生時からの経過時間、流量及び、流量変化の傾向からなる監視流量パターン指標を演算する流量パターン指標演算手段を備え、この流量パターン指標演算手段により得られる監視流量パターン指標が、正常点火判断基準指標に適合するかどうかの適合判断をおこない、適合しない場合に、前記漏れ信号を生成する第1信号生成手段を備えるのである。
〔作用・効果〕
この構成のガス漏れ判断装置にあっては、正常点火判断基準指標が流量変化発生時からの経過時間、流量、流量変化の傾向の組み合わせから構成される。そして、これに対応して、監視時系列流量信号データに基づいて、流量変化発生時、この流量変化発生時からの経過時間、流量、及び、流量変化の傾向からなる監視流量パターン指標が求められる。そして、これらの比較的、簡単な物理量の組み合わせから、正常点火状態の適合判断が行われる。ここで、各時点の流量の変化の傾向とは、流量が経時的に増加状態、変化の無い状態、減少状態にあるかどうかを示す指標であり、例えば、経時的に取り込まれる連続した信号データにおいて、それらの傾向により決定される。
さて、ガス機器に於ける正常点火にあっては、これを、流量変化発生時、各時点に於ける流量及び、各時点に於ける流量変化の傾向から、パターン化することが後に示すように容易であり、このような比較的簡略化されたパターンとの適合判断をおこなうことで、機器の点火は、容易且つ簡便に判別できる。
このように構成しておくと、機器が更新されて、新たな正常点火が発生する場合にあっても、比較的簡単なパラメータ変更で、正常点火の判断に的確に対応できる。
〔構成〕
請求項2に係わるガス漏れ判断装置において、前記正常点火判断基準指標として、ガス機器が緩点火される場合に対応する緩点火対応の正常点火判断基準指標を備えることが好ましい。これが、請求項3に係わるガス漏れ判断装置の特徴構成である。
〔作用・効果〕
一般の家庭等に備えられるガス機器にあっては、そのガス使用量の多い機器は、その点火操作として、緩点火制御されるものが主流である。
一方、このような緩点火制御に於ける流量パターンは、比較的分類しやすく、定型的な流量パターンを示すものであり、所定量以上の流量変化が発生した時からの経過時間、流量、流量変化の傾向を捉えるだけで、その適合性を判断できる。一方、緩点火において現れる流量パターンは、漏れの発生においては、発生することが無い。従って、正常点火判断基準指標として、緩点火対応の正常点火判断基準指標を備え、これと監視流量パターン指標との適合性の判断をおこなって、適切に緩点火状況を判断でき、退いては、適切に漏れ信号を生成することができ、有用である。
〔構成・作用・効果〕
さらに、本願のガス漏れ判断装置において、流量測定手段が、少なくとも0.5秒の時間分解能を有し、正常点火判断基準指標が、時間分解能以上の分解能で取られたデータに基づくものであることが好ましい。この構成が請求項8に係わる。
流量測定手段の時間分解能を0.5秒以下にしておく場合は、ガス機器の点火が短時間(数秒)単位で起こる場合にあっても、この点火パターンを高い分解能で、的確に捉えて、これが、点火によるものか、点火によらないものかを判断できる。
〔構成・作用・効果〕
さらに、本願のガス漏れ判断装置を備えるとともに、このガス漏れ判断装置から発生される漏れ信号の生成に応じてガスを遮断する遮断手段を備えて、ガス遮断装置を構成することが好ましい。この構成が請求項9に係わる。
本願のガス漏れ判断装置からの信号に基づいて、遮断手段によりガスの遮断を、比較的簡単な構造で、確実な遮断をおこなうことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図19には、このガス遮断装置1を備えたガスメータ20とガス供給ライン21の下手側に備えられるガス機器22が模式的に示されている。
【0010】
説明にあたっては、ガス遮断装置1について説明するが、このガス遮断装置1において、漏れ信号を生成するまでの部位が、本願のガス漏れ判断装置を構成する。
図1は、本発明の一実施例のブロック図である。この実施例のガス遮断装置1は、ガスメーターを通過するガス量に応じて約0.3秒以下の短い時間単位で信号を発する流量測定手段2と、流量測定手段2からの信号を基に監視流量パターン指標(流量変化発生後の経過時間、流量、流量変化の傾向から構成される)を演算する流量パターン指標演算手段3と、流量パターン指標演算手段3から出力に基づきガス機器の緩点火による流量パターンを認識して機器(機器の点火)と漏洩(ガス漏れ)を判断し漏洩と判断される場合、漏れ信号を生成・出力する緩点火パターン認識手段4と、流量パターン指標演算手段3からの出力に基づきガス機器の自動温度制御(比例制御)によるガス流量パターンを認識して機器(機器の自動制御燃焼)と漏洩(ガス漏れ)を判断し漏洩と判断される場合、漏れ信号を生成・出力する自動制御パターン認識手段5と、前記緩点火パターン認識手段4及び前記自動制御パターン認識手段5からの漏れ信号に応じてガスを遮断する遮断手段6を備えている。
【0011】
さらに、本願のガス遮断装置1には、先に説明した流量パターン指標演算手段3からの出力に基づき、所定値以上の流量変化の発生時を確認する流量変化時点確認手段100と、この流量変化時点確認手段100によって確認される発生時から、発生時流量の継続時間を検出する継続時間検出手段101とを備え、継続時間検出手段101によって検出される継続時間が予め設定された安全継続遮断時間を超える場合に、漏れ信号を生成する安全継続時間超過判別手段102を備え、この手段からの漏れ信号によっても、前記遮断手段6が働いて、ガス漏洩を遮断する構成とされている。
【0012】
本願のガス遮断装置1においては、ガス機器の点火時に対応して、緩点火パターン認識手段4によるガス漏れの有無の判断、次に、ガス機器の燃焼時に対応して自動制御パターン認識手段5によるガス漏れの有無の判断、さらには、最終的に、安全継続時間超過判別手段102によるガス漏れの有無の判断により、合計3段のガス漏れチェックをおこない、確実なガス漏れ監視をおこなって、使用者の安全を確保することができる構成とされている。
従って、図1に示すように、これらを第1漏れ信号生成手段、第3漏れ信号生成手段、第2漏れ信号生成手段と呼ぶ。
さらに流量測定手段2からの信号により、漏れ信号を生成する手段を漏れ信号生成手段と呼ぶ(図1参照)。
【0013】
緩点火パターン認識手段4、自動制御パターン認識手段5及び安全継続時間超過判別手段102に対して、記憶手段7が設けられている。この記憶手段7には、前記緩点火パターン認識手段4に於ける判断に必要な指標である緩点火対応の正常点火判断基準指標、自動制御パターン認識手段5に於ける判断に必要な指標である比例制御対応の正常使用判断基準指標さらに、安全継続時間超過判別手段102で使用される発生時流量と許容される継続時間(安全継続遮断時間)との関係指標である遮断時間対応表が記憶されている。この表を図21に示している。
ここで、正常点火判断基準指標は、ガス供給ラインの下手側に備えられるガス機器が正常点火される場合に認められる正常点火流量パターンに基づいて予め設定され、所定流量以上の流量変化が認められる流量変化発生時からの経過時間、各時点の流量、各時点の流量変化の傾向からなるものである。
さらに、正常使用判断基準指標は、ガス供給ラインの下手側に備えられるガス機器が正常使用される場合に認められる正常使用流量パターンに基づいて予め設定され、流量変化が認められる流量変化発生時からの経過時間、流量、流量変化の傾向からなるものである。
【0014】
以下、夫々の手段の構成及びその働きについて順次説明していく。
1 流量測定手段2
この流量測定手段2は、ガスメーターに付属して備えられる流量計であり、所謂、フルイディックメータ(流路内に、ノズル部とこのノズル部の下手側に備えられる流路拡大部とを備えて構成され、この流路拡大部に形成される帰還流(流路方向を上手側に流れる流れ)により振動的に発生する主流の流路変更の周期を検出して、この周期から流路を流れる流量を求めるもの)である。
この流量測定手段2は、具体的には約0.3秒以下(ここで、本願の目的に適合するためには、0.5秒以下の時間分解能を有していればよい)の短い時間単位で信号を発することができる。
この流量測定手段2によって測定された信号が、前記流量パターン指標演算手段3に送られる。
【0015】
2 流量パターン指標演算手段3
この流量パターン指標演算手段3は、流量測定手段2からの信号を基に、所定流量以上の流量変化が認められる流量変化発生時、この流量変化発生時からの経過時間、これ以降の各時点の流量(基本的に流量変化発生時前の流量を基準とする)、各時点の流量変化の傾向を演算するように構成されている。即ち、ガス流量が立ち上がり後、極大、定常となる時の流量、流量変化発生時からの経過時間、さらに各時点に於ける流量変化の傾向といった、立上がり後、約10〜100秒以内の監視流量パターン指標を導出する。
ここで、流量変化の傾向とは、流量が経時的に増加傾向、変化の無い傾向、減少傾向にあるかどうかの指標であり、例えば、経時的に取り込まれる信号データの関係から、それらの傾向が決定される。
この監視流量パターン指標は、後に示す緩点火パターン認識手段4、自動制御パターン認識手段5及び安全継続時間超過判別手段102の認識・判別の用に供せられる。
【0016】
流量パターン指標演算手段3による監視流量パターン指標の生成は、リアルタイムベースで行われる。そして、緩点火パターン認識手段4においては、緩点火対応の正常点火判断基準指標との適合性判断が行われ、これに適合しない場合に、漏れ信号が生成されて、遮断操作が行える構成が採用されている。
一方、自動制御パターン認識手段5においては、比例制御対応の正常使用判断基準指標との適合性判断が行われ、これに適合しない場合に、漏れ情報が生成されて、遮断操作が行える構成が採用されている。
【0017】
先ず、緩点火の監視に関して説明する。
図6には、緩点火及び流量継続時間を監視対象とする遮断操作スキームが示されている。
このスキームにおいて、流量測定手段2により流量測定が行われ(ステップ1)、この測定結果が、流量パターン指標演算手段3により処理される(ステップ2)。だだし、この処理においては、流量測定手段2において測定されている最先のデータと、この最先の時点から一定の時間(20〜200秒程度)のデータが記憶されており、このような所定期間の時系列データを対象として、処理が行われる。そして、流量変化が所定値以上(A以上)である場合に、流量変化が認められたと判断される(発生時流量が発生したと判断される)(ステップ3)。このデータから変化が認められ無い場合は、流量測定を繰り返す。一方、流量変化が認められた場合は、緩点火パターン認識手段4による適合判断をおこない(ステップ4)、緩点火パターンである場合は、安全継続遮断時間の延長をおこない(ステップ5)、さらに、安全継続遮断時間による遮断判断をおこなう(ステップ6)。一方、適合判断において、緩点火パターンに適合しないと判断された場合は、漏れ信号の生成を介して、遮断操作をおこなう(ステップ7)。
【0018】
このような操作をおこなう場合の、緩点火の認識について、緩点火パターン認識手段4の構成を中心に、以下、説明する。
3 緩点火パターン認識手段4
緩点火の場合のガス流量パターンは、図2、図3または図4に示すように、点火直後約0.3〜10秒間のガス流量が機器の定格ガス流量の約40〜90%の一定範囲内に維持されながら極大、極小または定常となり、その後定格ガス流量もしくは使用条件に応じた所要の値に向かって変化する。
一方、これに対し漏洩発生時は、図5に示すように、ガス流量が瞬時に上昇し以後一定流量を示すものが多く、緩点火と同様の流量パターンは基本的に出現しない。
従って、機器の緩点火により立上がり後約10秒以内に出現する固有の流量パターンの有無に着目することにより、フローチャート図13、図14に示すように、機器と漏洩を従来方法に比べ極めて早期にかつ確実に判断することができる。
【0019】
即ち、緩点火パターン認識手段4は、流量パターン指標演算手段3から出力される監視流量パターン指標の正常点火判断基準指標に対する適合判断をおこなうことにより、機器立上がり後約10秒程度の極めて早期に、ガス漏れの有無を判別し、漏洩と判断した場合に漏れ信号を生成・出力する。
ここで緩点火パターンに対応する正常点火判断基準指標は、図10、図11または図12、及び表1(図23)に示すような、流量変化発生時(Y0)後、初めて極大または定常となる時の経過時間対応値(P1、P2)、これらの時の流量対応値(Q1、Q2,但し流量変化前の流量を基準とする)、さらにその後初めて極小または増加開始となる時の経過時間対応値(P3、P4、P5)、これらの時の流量対応値(Q3、Q4、Q5、但し流量変化前の流量を基準とする)及び流量変化の傾向(増加、変化無し、減少)を構成要素とする明示的、簡略化された指標である。この流量変化の傾向の判断指標は、後に示す適合判断の判断フロー内に「判断基準」として組み込まれている。
【0020】
以下、図面とフローチャートの対応をとって説明する。
基本的には、適合判断は、図13に示す構成で十分であるが、機器と漏洩の判別をより一層確実にするためには、例えば流れ図14に示すような、ガス流量が立上がり後初めて極大となった後の変動パターンについての規定も含めた条件判定を用いてもよい。
【0021】
以下、正常点火判断基準指標について説明する。
3−1 緩点火パターンの認識 1
この状況は、図13、図14に示すフローチャートの第1段(J1)に対応し、図10、図12に示す流量の変化状況に対応する。
即ち、初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定時間P1内に、最初の流量減少傾向が現れる第1判断時点Y1があり、第1判断時点Y1直前の第1a判断流量X1aが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1a<Q2)に、緩点火が発生している(適合判断において適合すると判断する)と判断する。ここで、Q1及びQ2は定格ガス流量の約40〜90%以内の値である。
【0022】
3−2 緩点火パターンの認識 2
この状況は、図13の第2段(J2)、図14に示すフローチャートの第3段(J2)に対応し、図11に示す流量の変化状況に対応する。
即ち、初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第2設定時間P2内の第2判断時点Y2において流量変化傾向が認められず(例えば、直前流量に対して±1%以内の流量変化しか発生しない)、第2判断時点Y2の第1b判断流量X1bが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1b<Q2)にあり、且つ、第2判断時点Y2後の第3設定時間P3内にある第3判断時点Y3において流量増加傾向が認められる場合に、緩点火が発生している(適合判断において適合すると判断する)と判断する。
【0023】
3−3 緩点火パターンの認識 3
この状況は、図14に示すフローチャートの第1、2段(J1、J3)に対応し、図10に示す流量の変化状況に対応する。
初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定時間P1内に、最初の流量減少傾向が現れる第1判断時点Y1があり、第1判断時点Y1直前の第1a判断流量X1aが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1a<Q2)において、第1判断時点Y1から第4設定時間P4経過までの第4判断時点Y4で流量増加傾向が認められ、且つ前記第1判断時点Y1と第4判断時点Y4との流量差である第2判断流量X2が前記第3設定流量Q3と第4設定流量Q4との間にある場合(Q3<X2<Q4)に、緩点火が発生している(適合判断において適合すると判断する)と判断する。
【0024】
3−4 緩点火パターンの認識 4
この状況は、図14に示すフローチャートの第1、2段(J1、J3)に対応し、図12に示す流量の変化状況に対応する。
初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定時間P1内に、最初の流量減少傾向が現れる第1判断時点Y1があり、第1判断時点Y1直前の第1a判断流量X1aが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1a<Q2)において、第1判断時点Y1から第5設定時間P5経過以上の第5判断時点Y5で流量減少傾向が認められ、且つ前記第1判断時点Y1と第5判断時点Y5との流量差である第3判断流量X3が前記第5設定流量Q5より大きい場合(Q5<X3)に、緩点火が発生している(適合判断において適合すると判断する)と判断する。
【0025】
図14において、第2段(J3)内の判断にあたっては、先に緩点火パターン3−3、3−4で分類して説明したように、パターン認識は、文言「または」の前後で二つの別種に別れ、これらが選択的に適応される。
このようにして、発生した流量に関して、予め設定された正常点火判断基準指標と適合判断し、適合しない場合に、漏洩が発生していると判断して、従来の確率的な判別方法よりも確実に機器と漏洩が判別できる。
【0026】
これまで説明してきたものにあっては、緩点火を監視対象としたが、この内容に加えて、緩点火後の比例制御を監視対象とすることもできる。この場合の例を、図9に基づいて説明する。この図は、図6に対応するものであり、緩点火、比例制御及び流量継続時間を監視対象とする遮断操作スキームを示している。
図示するように、図6に比較して、自動制御パターン(比例制御パターン)の識別ステップ(ステップ8)が加わっている。
先に説明した、緩点火パターンの識別説明と同様に、自動制御パターン識別手段5の構成を中心に、これを説明する。
4 自動制御パターン認識手段5
この制御が問題となる、例えば、自動温度制御とは、空調機や給湯器などのガス機器において、室温または水温を設定温度で安定化させるため、比例制御などの制御方式により点火後のガス流量を自動的に制御するものであり、図7に示すように、流量が数秒〜数十秒単位で継続的に増加または減少する固有のガス流量パターンを呈する。
一方、漏洩時のガス流量は、図8に示すように、基本的に一定であり、自動温度制御と同様の変動パターンは出現しない。
従って、機器の自動温度制御による継続的な流量変動パターンの有無に着目することにより、フローチャート図9に示すように、緩点火パターンの認識と合わせて、機器と漏洩をより一層確実に判断できる。
自動制御パターン認識手段5は、流量パターン指標演算手段3から出力される監視流量パターン指標の比例制御対応の正常使用判断基準指標に対する適合判断をおこなうことにより、自動制御パターンの認識の有無を判別し、漏洩と判断した場合に漏れ信号を生成・出力する。ここで正常使用判断基準指標は、図15または図16、及び表2(図24)に示すように、ガス流量発生後の所定の変動継続時間の範囲(t1〜t2)に於ける流量変動幅対応値J及び、単調変化の時間対応値L.単調変化の流量対応値Mにより構成されている明示的な指標である。ここで、J、L、Mは0より大きい値である。
【0027】
この手段5においては、以下に説明される指標に適合した場合に、比例制御パターンにあると判断する。
4−1 比例制御パターン認識 1
この状況は、図17に示すフローチャートに対応し、図15に示す流量の変化状況に対応する。
流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定期間(t1〜t2)内における、最大流量値Qmaxと最小流量値Qminとの差X4が、比例第1設定流量Jよりも大きい場合(J<X4)に、比例制御状態にあると判断する。
【0028】
4−2 比例制御パターン認識 2
この状況は、図18に示すフローチャートに対応し、図16に示す流量の変化状況に対応する。
直前データとの流量差が±1%以上である、単調な増加または減少が、第2設定期間L以上のY6(L<Y6)の間継続し、その間の流量変化X5が、比例第2設定流量M以上である場合(M<X5)、比例制御状態にあると判断する。
なお、上記緩点火パターン及び自動制御パターンを、流量発生後の経過時間の代わりに累積流量を用いて規定し、流量測定手段1からの信号を基に累積流量を算出して判定に用いてもよい。
【0029】
さらに、これまで説明したきたように、本願には、安全継続時間超過判別手段102が設けられている。以下これについて説明する。
5 安全継続時間超過判別手段102
この手段は、監視時系列流量信号データから、流量変化の発生時を確認する流量変化時点確認手段100と、この流量変化時点確認手段100によって確認される発生時から、対応する発生時流量の継続時間を検出する継続時間検出手段101とともに働いて、継続時間検出手段101によって検出される継続時間が予め設定された安全継続遮断時間を超える場合に、漏れ信号を生成する。
【0030】
この機能を図面に基づいて説明すると、図20に示されるように、監視時系列流量信号データが変化する場合にあっては、各流量変化が増加状態で段階的に発生する機器点火時と、減少状態で段階的に発生する機器停止時との関係より、変化流量が同一となる機器点火時(発生時)と機器停止時(消滅時)の対応を取って、これらの間の時間間隔が、余りに長くなる場合(安全継続遮断時間を超える場合)は、遮断が必要なガス漏れが発生しているものと判断して、漏れ信号を発生する。図20(図22でも同じ)において、内部登録は、監視の対象となる発生時流量、夫々を示している。さらに、図20及び図22に示すテイブルは、流量の変化に応じて、夫々の発生時流量に対して監視の為に形成されるテイブルを示している。
図21は、発生時流量と、この発生時流量に対する継続時間の関係を示しており、実線(もしくは破線)以下の領域にあっては遮断が必要な状態とは判断されず、これらの以上の長時間に渡って発生時流量が維持されている場合に漏れ信号が生成される。
例えば、図22に示す例にあっては、発生時流量は、風呂釜に対応する1.2m3/hであって、100分弱の継続的な使用状態があって始めてガス漏れと判断され、ガス遮断操作が行われる。
ここで、先にも説明したように、緩点火パターン認識手段4により緩点火が確認された段階、さらに、自動制御パターン認識手段5による比例制御パターンの確認された段階で、安全継続遮断時間を使用実態に応じて延長することにより、機器使用中に従来の安全継続遮断機能により遮断される誤遮断を低減もする構成とされている。図21に於ける実線は、初期の設定時間であり、破線が延長された時間である。
【0031】
〔効果〕
本発明により、ガス漏洩を従来方法に比べ極めて早期にかつ確実に認識し遮断することにより、ガスの安全性を向上する効果を奏する。
本発明の緩点火ターン認識手段及び自動制御パターン認識手段における緩点火パターン及び自動制御パターンは一般的なガス機器に広く対応して事前に規定できるため、実使用前の学習過程が不要であり学習に要する期間と手間を省くことができる。また新規に導入した機器の使用時にも誤遮断が発生し難い。
本発明における判別方法は、流量監視時間が、実質上、数十秒以内と短く演算及び判定基準が複雑でないため、従来メーターに搭載されているような小容量メモリと低速CPUで運用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス遮断装置のブロック構成を示す図
【図2】緩点火に於ける流量パターンの一例を示す図
【図3】緩点火に於ける流量パターンの一例を示す図
【図4】緩点火に於ける流量パターンの一例を示す図
【図5】漏れが発生している場合の流量パターンを示す図
【図6】緩点火及び流量継続時間を監視対象とする遮断操作スキームを示す図
【図7】比例制御を行っている場合の流量パターンの一例を示す図
【図8】漏れが発生している場合の流量パターンを示す図
【図9】緩点火、比例制御及び流量継続時間を監視対象とする遮断操作スキームを示す図
【図10】図2に対応する正常点火判断基準指標の説明図
【図11】図3に対応する正常点火判断基準指標の説明図
【図12】図4に対応する正常点火判断基準指標の説明図
【図13】緩点火に於ける流量パターンの適合判断のフローチャート
【図14】緩点火に於ける流量パターンの適合判断のフローチャートの別実施形態
【図15】比例制御対応の正常使用判断基準指標の説明図
【図16】比例制御対応の正常使用判断基準指標の別実施形態の説明図
【図17】比例制御に於ける流量パターンの適合判断のフローチャート
【図18】比例制御に於ける流量パターンの適合判断のフローチャートの別実施形態
【図19】ガスメータとガス機器の連結状態を示す図
【図20】流量継続時間を監視対象とする適性使用状態の説明図
【図21】発生時流量と安全継続遮断時間の関係を示す図
【図22】流量継続時間を監視対象とする遮断操作の説明図
【図23】緩点火対応の指標表を示す図表
【図24】比例制御対応の指標表を示す図表
【符号の説明】
2 流量測定手段
3 流量パターン指標演算手段
4 緩点火パターン認識手段
5 自動制御パターン認識手段
6 遮断手段
7 記憶手段
Claims (9)
- ガス供給ライン中に設置されたガスメータを通過するガス量に応じて信号を発する流量測定手段と、前記流量測定手段から得られる監視時系列流量信号データに基づいて、前記ガス供給ラインに於ける漏れ信号を生成する漏れ信号生成手段を備えたガス漏れ判断装置であって、
前記流量測定手段が、0.5秒以下の時間分解能を有し
前記ガス供給ラインの下手側に備えられるガス機器が正常点火される場合に認められる、前記時間分解能より高い時間分解能で計測された正常点火流量パターンに基づいて予め設定される正常点火判断基準指標を記憶した記憶手段を備え、前記監視時系列流量信号データに基づいて求まる監視流量パターン指標の前記正常点火判断基準指標に対する適合判断を行い、適合しない場合に、前記漏れ信号を生成する第1漏れ信号生成手段を備えたガス漏れ判断装置。 - ガス供給ライン中に設置されたガスメータを通過するガス量に応じて信号を発する流量測定手段と、前記流量測定手段から得られる監視時系列流量信号データに基づいて、前記ガス供給ラインに於ける漏れ信号を生成する漏れ信号生成手段を備えたガス漏れ判断装置であって、
前記ガス供給ラインの下手側に備えられるガス機器が正常点火される場合に、認められる正常点火流量パターンに基づいて予め設定され、所定流量以上の流量変化が認められる流量変化発生時からの経過時間、流量、流量変化の傾向からなる正常点火判断基準指標を記憶した記憶手段を備え、
前記監視時系列流量信号データに基づいて、流量変化発生時、前記流量変化発生時からの経過時間、流量及び、流量変化の傾向からなる監視流量パターン指標を演算する流量パターン指標演算手段を備え、
前記流量パターン指標演算手段により得れる前記監視流量パターン指標が、前記正常点火判断基準指標に適合するかどうかの適合判断をおこない、適合しない場合に、前記漏れ信号を生成する第1漏れ信号生成手段を備えたガス漏れ判断装置。 - 前記正常点火判断基準指標として、前記ガス機器が緩点火される場合に対応する緩点火対応の正常点火判断基準指標を備えた請求項2記載のガス漏れ判断装置。
- 前記適合判断をおこなう場合に、
初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定時間P1内に、最初の流量減少傾向が現れる第1判断時点Y1があり、
前記第1判断時点Y1直前の第1a判断流量X1aが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1a<Q2)に、
適合すると判断する請求項3記載のガス漏れ判断装置。 - 前記適合判断をおこなう場合に、
初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第2設定時間P2内の第2判断時点Y2において流量変化傾向が認められず、
前記第2判断時点Y2の第1b判断流量X1bが前記第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1b<Q2)にあり、且つ、
前記第2判断時点Y2後の第3設定時間P3内にある第3判断時点Y3において流量増加傾向が認められる場合に、
適合すると判断する請求項3記載のガス漏れ判断装置。 - 前記適合判断をおこなう場合に、
初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定時間P1内に、最初の流量減少傾向が現れる第1判断時点Y1があり、
前記第1判断時点Y1直前の第1a判断流量X1aが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1a<Q2)において、
前記第1判断時点Y1から第4設定時間P4経過までの第4判断時点Y4で流量増加傾向が認められ、且つ前記第1判断時点Y1と第4判断時点Y4との流量差である第2判断流量X2が第3設定流量Q3と第4設定流量Q4との間にある場合(Q3<X2<Q4)に、
適合すると判断する請求項3記載のガス漏れ判断装置。 - 前記適合判断をおこなう場合に、
初期に流量変化が認められる初期流量変化発生時点Y0からの第1設定時間P1内に、最初の流量減少傾向が現れる第1判断時点Y1があり、
前記第1判断時点Y1直前の第1a判断流量X1aが第1設定流量Q1と第2設定流量Q2との間にある場合(Q1<X1a<Q2)において、
前記第1判断時点Y1から第5設定時間P5経過以上の第5判断時点Y5に到るまで連続して流量減少傾向が認められ、且つ前記第1判断時点Y1と第5判断時点Y5との流量差である第3判断流量X3が第5設定流量Q5より大きい場合(Q5<X3)に、
適合すると判断する請求項3記載のガス漏れ判断装置。 - 前記流量測定手段が、0.5秒以下の時間分解能を有し、前記正常点火判断基準指標が、前記時間分解能より高い時間分解能で取られたデータに基づく請求項2〜7のいずれか1項に記載のガス漏れ判断装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のガス漏れ判断装置を備えるとともに、前記漏れ信号の生成に応じてガスを遮断する遮断手段を備えたガス遮断装置。
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