JP4083367B2 - Gas security device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流路を流れるガスの流量を測定し、異常な流量が検出されたときにガス流路を遮断して、ガス使用上の安全を図るガス保安装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガスの使用量を計測するガスメータに、多量の流量が検出された場合や通常ではあり得ないほどの長時間にわたる流量が検出された場合には異常と判定してガス流路を遮断し、ガス使用上の安全性を確保するガス保安装置を内蔵させたものが普及している。
【0003】
このガス保安装置におけるガス流量の測定方式として、所定の時間間隔で超音波センサを動作させて瞬時流量の積算から流量を測定する超音波ガス流量計が知られている。
【0004】
図7は、超音波ガス流量計とこれを利用したガス保安装置の従来構成を示すものである。ガス使用量を測定する場合には、制御回路31から所定間隔で超音波センサ駆動回路32に制御信号を出力することにより、超音波センサ駆動回路32は制御信号に対応する駆動信号により超音波センサ33を動作させてガス流路34を流れている瞬時流量を測定する。制御回路31は超音波センサ駆動回路32から返信される瞬時流量データを基に積算ガス使用量を演算する。また、制御回路31は算出された積算ガス使用量が異常か否かを判定して、異常と判定した場合には遮断弁駆動回路35に遮断信号を出力して、遮断弁駆動回路35の動作により遮断弁36を閉じてガス流路34を遮断する。このようなガス保安装置は設置場所が屋外であることや、設置の利便性から電源として電池37が使用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成になるガス保安装置では、ガス流路34の配管上流側にGHP(Gas Heat Pump)が設置され、これが使用されたとき、ガス保安装置に供給されるガスの圧力が変動し、その結果ガスの流速が変動するため、ガス流速の検出を基にガス流量を測定する超音波センサ33では、圧力の変動周期と超音波センサ33の測定周期とが一致してしまったとき、正確な測定結果が得られない問題点があった。
【0006】
このようにGHPのようなガス圧力に脈動を生じさせるような機器が設置されている場合に、正確な流量が測定できないことになると、ガス保安装置として機能が正確に発揮されないことになり、ガス保安装置による安全性の確保が果たせないことになる。
【0007】
本発明が目的とするところは、ガス保安装置が設置されたガス流路の上流側に圧力変動を伴うガス器具が設置されたときに流量測定が不正確になることを防止して、正確なガス遮断によるガス使用の安全を図ったガス保安装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願の第1発明は、ガス流路に流れるガスの瞬時流量を検出する超音波センサと、この超音波センサを駆動する超音波センサ駆動回路と、この超音波センサ駆動回路に流量測定のための制御信号を出力して超音波センサ駆動回路から入力される瞬時流量検出データより所定時間間隔毎の瞬時流量を演算すると共に、ガス流量に異常が検出されたとき遮断信号を出力する制御回路と、前記ガス流路を遮断する遮断弁と、前記制御回路から出力された遮断信号により前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動回路と、前記制御回路で演算される所定時間間隔毎の瞬時流量の変動が単位時間中に予め定められた変動範囲を上下に越えた回数を計測し、予め定められた回数と比較して、ガス流路に圧力変動発生ガス器具が設置されているか否かを判定する圧力変動発生判定手段とを備え、変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越えたとき、圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定するようにしたものである。
【0009】
上記構成によれば、計測されたガス流量が予め定められた単位時間中に予め定められた変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越える場合に、圧力変動発生判定手段はガス流路にGHPのような圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定することができる。従って、ガス流量の測定とこれを基に異常を検出してガス流路を遮断する保安動作が正確になされない状態にあることを知ることができ、これを知ることなくガス保安装置を構成した場合に発生する不安定動作を回避することができる。
【0010】
また、本願の第2発明は、ガス流路に流れるガスの瞬時流量を検出する超音波センサと、この超音波センサを所定の駆動間隔で駆動する超音波センサ駆動回路と、この超音波センサ駆動回路に流量測定のための制御信号を出力して超音波センサ駆動回路から入力される瞬時流量検出データより所定時間間隔毎の瞬時流量を演算すると共に、ガス流量に異常が検出されたとき遮断信号を出力する制御回路と、前記ガス流路を遮断する遮断弁と、前記制御回路から出力された遮断信号により前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動回路と、前記制御回路で演算される所定時間間隔毎の瞬時流量の変動が単位時間中に予め定められた変動範囲を上下に越えた回数を計測し、予め定められた回数と比較して、ガス流路に圧力変動発生ガス器具が設置されているか否かを判定する圧力変動発生判定手段と、前記超音波センサ駆動回路に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる駆動間隔可変手段とを備え、変動範囲を超えた回数が予め定められた回数を越えたとき、前記超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させるようにしたものである。
【0011】
上記構成によれば、計測されたガス流量が予め定められた単位時間中に予め定められた変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越えた場合に、圧力変動発生判定手段はガス流路にGHPのような圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定することができ、駆動間隔可変手段により超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させると、圧力変動の周期と超音波センサの駆動間隔とが一致することがなく、圧力変動に伴うガス流量の測定に支障が生じることが防止できる。また、このガス流量の測定に基づいて異常検出してガス流路を遮断する動作も正確になされ、圧力変動のあるときにも安定した保安動作するガス保安装置を提供することができる。
【0012】
上記構成において、駆動間隔可変手段で変更された駆動間隔で計測される瞬時流量の所定回数の平均流量を求める流量平均化後遮断判定手段を備え、前記平均流量が予め設定された流量以上になったとき、遮断弁駆動回路に遮断信号を出力するようにすると、圧力変動により異常流量の検出に誤りを発生させることなく、正確な流量検出により正確に異常流量を判定してガス流路を遮断するガス保安装置を構成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【0014】
まず、第1の実施形態に係るガス保安装置について、図1、図2を参照して説明する。
【0015】
図1において、ガス流路4には、その上流側から遮断弁6と、超音波センサ3とが配設されている。前記超音波センサ3はガス流路4に対して斜め方向に超音波を発信、受信することにより、ガスの流れ方向とガスの流れ方向に逆らう方向とでは超音波の伝播時間が流速によって異なることを利用してガス流路4を流れるガスの瞬時流量を検出するもので、超音波センサ駆動回路2から出力される駆動信号によって超音波を発信、受信して検出動作する。制御回路1は所定の時間間隔で制御信号を前記超音波センサ駆動回路2に出力し、超音波センサ駆動回路2は制御信号の入力に対応して超音波センサ3に駆動信号を出力する。超音波センサ3によって検出された瞬時流量は超音波センサ駆動回路2から制御回路1に入力されるので、制御回路1は所定時間間隔毎に得られる瞬時流量を基にガス流路4を流れるガスの流量を演算する。
【0016】
制御回路1は、多量の流量が検出されたり、通常ではあり得ない長時間にわたる流量が検出されたような異常発生時には、遮断弁駆動回路5に遮断信号を出力する。遮断弁駆動回路5は遮断信号の入力によって動作し、前記遮断弁6を作動させてガス流路4を遮断し、ガスの供給を止めて異常に対処してガス使用の安全を図る。
【0017】
このような超音波センサ3を用いてガス流量を測定し、それに異常が認められた時にガス流路4を遮断するガス保安装置において、ガス流路4の上流側にGHP(圧力変動発生ガス器具)のようにガス流路4を流れるガスの圧力に変動を生じさせるガス器具が設置されている場合に、圧力変動により流速変化が生じるので、超音波センサ3によるガス流量の検出に支障を来すことになる。従って、ガス流路4にGHPのような圧力変動を生じさせるガス器具が設置されているか否かを検出することが正確なガス流量の測定と同時に、ガス流量の測定に基づいて異常を検出してガス流路4を遮断するガス保安の機能を正確に動作させるために重要な要件となる。この圧力変動を生じさせるガス器具が設置されているか否かを検出するためにGHP判定手段(圧力変動発生判定手段)8が設けられている。
【0018】
ガス流路4の上流側にGHPが設置されている場合、そのGHPが使用されると、圧力変動により流速に変化が生じるので、図2に示すように、制御回路1によって測定されたガス流量は圧力変動に連動した値となる。GHP判定手段8は、流量値の変動を単位時間t中に予め設定した変動範囲Mを上下に越えた回数nを計測し、この回数nが予め設定した回数Nと比較して、n≧NであったときGHP有りと判定し、n≦NであればGHP無しと判定する。
【0019】
上記構成によりGHPが設置されているか否かを検出することができ、圧力変動によりガス流量の計測が正確になされない状態を未然に検知することができ、異常判定の基準となるガス流量が不正確であることからガス保安装置としての機能が正常になされない状態を未然に検知して、対応処置を実施することが可能となる。この圧力変動による影響を緩和して正確なガス流量の計測と、正確な異常検出動作を行わせるための対処構成を備えたガス保安装置について、次に第2の実施形態として説明する。
【0020】
図3は、第2の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すもので、第1の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【0021】
図3において、GHP判定手段8によってGHP有りと判定されたとき、GHP判定手段8から制御回路1に判定信号が入力される。このとき制御回路1は駆動間隔可変手段9を動作させ、超音波センサ駆動回路2に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる。駆動間隔可変手段9は、GHP判定手段8によりGHP無しと判定されている間は制御回路1から出力される制御信号をそのまま超音波センサ駆動回路2に出力し、GHP判定手段8によってGHP有りと判定され、制御回路1に判定信号が入力されたとき制御回路1の制御によって動作し、制御回路1から一定間隔で出力された制御信号をランダムな出力間隔に変化させて超音波センサ駆動回路2に入力する。
【0022】
図4に示すように、GHP判定手段8によってGHP有りと判定された状態では、圧力変動に連動してガス流量が変化している。この圧力変動の周期と制御信号の出力周期とが一致すると、計測されるガス流量は不正確な値となる。そこで、図示するように駆動間隔可変手段9により制御信号の出力間隔をランダムに変化させると、圧力変動に超音波センサ3による流量検出のタイミングが一致することなく、流量変動値の大きい点、小さい点で検出されるので、これを平均して圧力変動の影響を受けない正確な流量が計測できる。
【0023】
次いで、第3の実施形態に係るガス保安装置について、図5、図6を参照して説明する。尚、先の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【0024】
図5において、GHP判定手段8によってGHP有りと判定されたとき、GHP判定手段8から制御回路1に判定信号が入力される。このとき制御回路1は駆動間隔可変手段9を動作させ、超音波センサ駆動回路2に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる。駆動間隔可変手段9は、GHP判定手段8によりGHP無しと判定されている間は制御回路1から出力される制御信号をそのまま超音波センサ駆動回路2に出力し、GHP判定手段8によってGHP有りと判定され、制御回路1に判定信号が入力されたとき制御回路1の制御によって動作し、制御回路1から一定間隔で出力された制御信号をランダムな出力間隔に変化させて超音波センサ駆動回路2に入力する。駆動間隔可変手段9により制御信号の出力間隔をランダムに変化させると、圧力変動に超音波センサ3による流量検出のタイミングが一致することなく、流量変動値の大きい点、小さい点で検出されるので、これを平均して圧力変動の影響を受けない正確な流量が計測できる。
【0025】
ここで計測された流量値から流量平均化後遮断判定手段10により平均流量を求め、平均流量値が予め設定した流量値を越えたとき、遮断弁駆動回路5に遮断信号を出力するので、遮断弁駆動回路5は遮断弁6を作動させてガス流路4を遮断する。
【0026】
ガス流路4の上流側にGHPが設置されているような場合に、従来技術においては流量変動のピーク値(A)の流量値で遮断弁6の作動がなされ、実際の流量値は平均流量値と等しいのに誤判定し誤った遮断がなされていたが、流量平均化後遮断判定手段10により平均流量値で予め設定した流量値を越えたか否かを判定するため、誤判定の発生や誤った遮断弁6の作動が解消される。従って、正確な異常検出によるガス流路4の遮断がなされ、信頼性の高いガス保安装置を提供することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、超音波センサを用いたガス流量の測定に障害となる圧力変動を発生させるガス器具の設置が検出できる。この圧力変動を発生させるガス器具が存在することが検出されたときには圧力変動によるガス流量の計測に影響がでないように超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させる駆動間隔可変手段により正確なガス流量が計測できる。また、このガス流量の計測により過大なガス流量の検出が正確になされ、信頼性の高いガス遮断装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すブロック図。
【図2】圧力変動発生ガス器具の設置の検出を説明するグラフ。
【図3】第2の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すブロック図。
【図4】圧力変動に対応する超音波センサの駆動間隔の変化を説明するグラフ。
【図5】第3の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すブロック図。
【図6】遮断弁を動作させる流量の設定を説明するグラフ。
【図7】従来構成になるガス保安装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
1 制御回路
2 超音波センサ駆動回路
3 超音波センサ
4 ガス流路
5 遮断弁駆動回路
6 遮断弁
8 GHP判定手段(圧力変動発生判定手段)
9 駆動間隔可変手段
10 流量平均化後遮断判定手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas security device that measures the flow rate of a gas flowing through a gas flow channel and shuts off the gas flow channel when an abnormal flow rate is detected, thereby ensuring safety in use of the gas.
[0002]
[Prior art]
If a gas meter that measures the amount of gas used detects a large flow rate or a flow rate that is too long to be normal, it is judged abnormal and the gas flow path is shut off. A gas safety device with a built-in gas safety device that ensures safety in use is in widespread use.
[0003]
As a method for measuring the gas flow rate in this gas security device, an ultrasonic gas flow meter is known in which an ultrasonic sensor is operated at predetermined time intervals and the flow rate is measured from the integration of instantaneous flow rates.
[0004]
FIG. 7 shows a conventional configuration of an ultrasonic gas flow meter and a gas security device using the ultrasonic gas flow meter. When measuring the amount of gas used, the control signal is output from the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the gas safety device having the above-described conventional configuration, a GHP (Gas Heat Pump) is installed on the upstream side of the piping of the
[0006]
Thus, when a device that causes pulsation in gas pressure, such as GHP, is installed, if an accurate flow rate cannot be measured, the function as a gas security device will not be exhibited accurately, and the gas It will not be possible to secure safety with the security device.
[0007]
The purpose of the present invention is to prevent the flow measurement from becoming inaccurate when a gas appliance with pressure fluctuation is installed on the upstream side of the gas flow path where the gas safety device is installed. It is an object of the present invention to provide a gas safety device that secures gas use by shutting off gas.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first invention of the present application includes an ultrasonic sensor that detects an instantaneous flow rate of a gas flowing in a gas flow path, an ultrasonic sensor driving circuit that drives the ultrasonic sensor, and an ultrasonic sensor driving method. Outputs a control signal for measuring the flow rate to the circuit, calculates the instantaneous flow rate for each predetermined time interval from the instantaneous flow rate detection data input from the ultrasonic sensor drive circuit, and shuts off signal when an abnormality is detected in the gas flow rate A shutoff valve that shuts off the gas flow path, a shutoff valve drive circuit that drives the shutoff valve by a shutoff signal output from the control circuit, and a predetermined time interval that is calculated by the control circuit the variation range of fluctuation of the instantaneous flow rate were predetermined in unit time for each number of times exceeding vertically measured, compared to a predetermined number of times, it is installed a pressure fluctuation generated gas appliances in the gas passage Or a pressure fluctuation occurrence determination means for determining whether that, which when exceeded the number of times reaches a predetermined beyond the variation range, and to determine that the pressure fluctuations generated gas appliances are installed It is.
[0009]
According to the above configuration, when the number of times the measured gas flow rate exceeds the predetermined fluctuation range during a predetermined unit time exceeds the predetermined number of times, the pressure fluctuation occurrence determination means is the gas flow path. It can be determined that a pressure fluctuation generating gas appliance such as GHP is installed in Therefore, it is possible to know that the gas flow measurement and the safety operation for detecting the abnormality based on this and shutting off the gas flow path are not performed accurately, and the gas safety device is configured without knowing this. Unstable operation that occurs in some cases can be avoided.
[0010]
The second invention of the present application is an ultrasonic sensor that detects an instantaneous flow rate of a gas flowing in a gas flow path, an ultrasonic sensor drive circuit that drives the ultrasonic sensor at a predetermined drive interval, and an ultrasonic sensor drive Outputs a control signal for measuring the flow rate to the circuit, calculates the instantaneous flow rate for each predetermined time interval from the instantaneous flow rate detection data input from the ultrasonic sensor drive circuit, and shuts off signal when an abnormality is detected in the gas flow rate A shutoff valve that shuts off the gas flow path, a shutoff valve drive circuit that drives the shutoff valve by a shutoff signal output from the control circuit, and a predetermined time interval that is calculated by the control circuit variation of the instantaneous flow rate measuring the number of times exceeds a predetermined fluctuation range in unit time at the top and bottom of each, as compared to a predetermined number of times, has been installed a pressure fluctuation generated gas appliances in the gas passage And pressure fluctuation occurrence determination means for determining whether or not the number of times that the a drive interval changing means for randomly changing the output interval of the control signal to the ultrasonic sensor driving circuit, the number of times that exceeds the variation range is predetermined When the value exceeds the value, the drive interval of the ultrasonic sensor is randomly changed.
[0011]
According to the above configuration, when the number of times the measured gas flow rate exceeds the predetermined fluctuation range during a predetermined unit time exceeds the predetermined number of times, the pressure fluctuation occurrence determination means It can be determined that a pressure fluctuation generating gas appliance such as GHP is installed on the road, and if the driving interval of the ultrasonic sensor is randomly changed by the driving interval variable means, the cycle of the pressure fluctuation and the ultrasonic sensor The drive interval does not coincide with each other, and it is possible to prevent troubles in measuring the gas flow rate due to pressure fluctuation. In addition, an operation of detecting an abnormality based on the measurement of the gas flow rate and shutting off the gas flow path can be performed accurately, and a gas safety device that can perform a stable safety operation even when there is a pressure fluctuation can be provided.
[0012]
In the above configuration, there is provided a flow rate averaged cutoff determining means for obtaining an average flow rate of a predetermined number of instantaneous flow rates measured at the drive interval changed by the drive interval variable means, and the average flow rate is equal to or higher than a preset flow rate. and time, when the so that to output a shut-off signal to the shut-off valve driving circuit, without causing an error in the detection of abnormal flow due to pressure fluctuations, the gas flow path to determine accurately the abnormal flow rate by accurate flow detection A gas safety device to be shut off can be configured.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
[0014]
First, the gas safety device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0015]
In FIG. 1, the gas flow path 4 is provided with a
[0016]
The
[0017]
In a gas safety device that measures the gas flow rate using such an
[0018]
When a GHP is installed on the upstream side of the gas flow path 4, if the GHP is used, the flow rate changes due to pressure fluctuations. Therefore, as shown in FIG. 2, the gas flow rate measured by the
[0019]
With the above configuration, it is possible to detect whether or not the GHP is installed, it is possible to detect in advance a state in which the gas flow rate is not accurately measured due to pressure fluctuations, and the gas flow rate that is the basis for abnormality determination is not satisfactory. Since it is accurate, it is possible to detect a state in which the function as the gas security device is not normally performed and to take a countermeasure. Next, a gas security device having a countermeasure configuration for reducing the influence of the pressure fluctuation and performing accurate gas flow rate measurement and accurate abnormality detection operation will be described as a second embodiment.
[0020]
FIG. 3 shows the configuration of the gas security device according to the second embodiment. Elements common to the configuration of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0021]
In FIG. 3, when the
[0022]
As shown in FIG. 4, in the state where the GHP determination means 8 determines that there is GHP, the gas flow rate changes in conjunction with the pressure fluctuation. If the period of this pressure fluctuation coincides with the output period of the control signal, the measured gas flow rate becomes an inaccurate value. Therefore, when the output interval of the control signal is randomly changed by the drive interval varying means 9 as shown in the figure, the flow rate detection value by the
[0023]
Next, a gas security device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in the structure of previous embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
[0024]
In FIG. 5, when the
[0025]
Since the average flow rate is calculated by the cutoff judgment means 10 after the flow rate averaging from the measured flow rate value and the average flow rate value exceeds a preset flow rate value, a cutoff signal is output to the cutoff valve drive circuit 5. The valve drive circuit 5 operates the
[0026]
When GHP is installed on the upstream side of the gas flow path 4, the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to detect the installation of a gas appliance that generates pressure fluctuations that hinder measurement of gas flow rate using an ultrasonic sensor. When it is detected that there is a gas appliance that generates this pressure fluctuation, an accurate gas flow rate is provided by a drive interval variable means that randomly changes the drive interval of the ultrasonic sensor so as not to affect the measurement of the gas flow rate due to the pressure fluctuation. Can be measured. In addition, an excessive gas flow rate is accurately detected by measuring the gas flow rate, and a highly reliable gas shutoff device can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gas security device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a graph illustrating detection of installation of a pressure fluctuation generating gas appliance.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a gas security device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a graph for explaining changes in the driving interval of the ultrasonic sensor corresponding to pressure fluctuations.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a gas security device according to a third embodiment.
FIG. 6 is a graph for explaining setting of a flow rate for operating a shut-off valve.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a gas safety device having a conventional configuration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
9 Drive interval variable means 10 Flow rate averaged cutoff judgment means
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