JP4122611B2 - ガス保安装置 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流量を計測し、異常流量が計測された場合にはガス通路を遮断し、ガス使用上の安全性を確保するガス保安装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスの使用量を計測するガスメータに、多量の流量が計測された場合や、通常ではありえないほどの長時間使用があった場合には、異常と判定してガス通路を遮断し、安全性を確保する保安装置が内蔵されたものが普及している。
【０００３】
この種のガス保安装置の流量測定方式では、所定の時間内にメータを通過した体積より流量を測定する膜式メータと、所定の時間間隔で超音波センサを動作させて瞬時流量を測定するメータが一般的である。
【０００４】
従来の超音波センサを利用したガス保安装置を図８にもとづき説明する。図において、通常のガス使用量を測定する場合、制御回路４から所定の時間間隔で超音波センサ駆動回路３に動作信号を送り、超音波センサ１を動作させて流路２を流れているガスの瞬時流量を測定する。そして、超音波センサ駆動回路３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計測している。また、計測されたガスの使用量が異常かどうかを制御回路４で判断し、異常と判断した場合は遮断弁駆動回路６に動作信号を送信して、遮断弁７を閉じてガスを止める。
【０００５】
次に一般的な計測原理について説明する。通常、図９のように送信可能な超音波センサ１がガスの通路である流路２の上流側と下流側に設けられている。流量計測時には上流側から下流側センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１と下流側から上流側センサまでの伝搬時間Ｔ２を測定する。それぞれの伝搬時間はガスの流速をＶ，音速をＣ，二つの超音波センサ間の距離をＬとすると図９よりＴ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ・ＣＯＳθ），Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ・ＣＯＳθ）で表すことができる。そして、測定されたＴ１，Ｔ２よりガスの流速Ｖを計算して、流路２の断面積より瞬時流量を測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波センサを利用した流量計測方式では超音波センサ等の経時変化によって基準点がズレて流量計測値の誤差が徐々に大きくなり、微少なガス漏れを正確に検知できなくなる可能性があるという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ガスを流す流路と、この流路を流れるガスの流量を測定する一対の超音波センサと、前記超音波センサ間の超音波の伝搬時間を利用してガスの流量を計測する流量計測手段と、ガス不使用時におけるガス流量０状態時の上流側の超音波センサから下流側の超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１、および前記下流側超音波センサから前記上流側超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ２を記録する制御回路と、前記ガス不使用状態で、前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの変化量α１，α２を算出する機能を有するとともに、このα１，α２の絶対値が等しく、かつα１＞０，α２＜０の場合はガス漏れと判断して警告を出す機能を併せもつガス漏れ検知手段とを具備し、前記制御回路は前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の記憶の他、前記ガス漏れ検知手段がガス漏れを判断した異常時に遮断弁駆動回路を介してガス通路の遮断弁を遮断動作させる機能をも有するものとした。
【０００８】
これによって、超音波センサに経時変化があっても微少ガス漏れに対応できるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のガス保安装置は、ガスを流す流路と、この流路を流れるガスの流量を測定する一対の超音波センサと、前記超音波センサ間の超音波の伝搬時間を利用してガスの流量を計測する流量計測手段と、ガス不使用時におけるガス流量０状態時の上流側の超音波センサから下流側の超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１、および前記下流側超音波センサから前記上流側超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ２を記録する制御回路と、前記ガス不使用状態で、前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの変化量α１，α２を算出する機能を有するとともに、このα１，α２の絶対値が等しく、かつα１＞０，α２＜０の場合はガス漏れと判断して警告を出す機能を併せもつガス漏れ検知手段とを具備し、前記制御回路は前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の記憶の他、前記ガス漏れ検知手段がガス漏れを判断した異常時に遮断弁駆動回路を介してガス通路の遮断弁を遮断動作させる機能をも有するものとした。
【００１０】
これによって、超音波センサに経時変化があっても微少ガス漏れに対応できるものである。
【００１１】
また、日付と時間を制御回路に出力する時計機能を有するとともに、ガス漏れ検知手段には、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を時間帯及び季節ごとに登録し、ガス漏れ検知時の季節と時間に合った前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を用いてガス漏れ検知を行う機能を付加すれば、周囲温度の影響で伝搬時間にズレが生じるのを防ぎ、時間帯、および季節ごとに伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を設定できるものである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は本発明の第１の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５を追加したことである。本発明のガス保安装置では所定の間隔でガス漏れ検知を行っており、本発明の第１の手段によるガス漏れ検知手段５について図２のフローチャートを用いて説明する。まず本手段では一日の最低ガス流量が０（Ｌ／Ｈ）となるかどうかを監視しており、一日の最低流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合はガス漏れも超音波センサの経時変化による誤差も無いと判断する。また、一日の最低流量が０（Ｌ／Ｈ）で無くなった場合は、一日の最低流量計測時の上流側センサから下流側センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１と下流側センサから上流側センサまでの伝搬時間Ｔ２を計測し、あらかじめ制御回路４に記録されている流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２と比較する。そして、それぞれの変化量α１，α２を計算することによって、α１とαの絶対値が等しく、α１＞０かつα２＜０である場合は微少なガスの流量が有ると判断し、ガス漏れであると警告する。また、それ以外の場合は超音波センサの経時変化による誤差が発生していると判断する。
【００１４】
（実施例２）
図３は本発明の第２の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５と時計機能８を追加したことである。本発明の第２の手段によるガス漏れ検知手段５について図４のフローチャートを用いて説明する。基本的な動作については本発明の第１の手段と同じであり、本実施例と第１の手段との差異は流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を季節と時間帯ごとに記録しておき、ガス漏れ検知動作時の日付と時間を時計機能８によって確認し、ガス漏れ検知動作時の条件と合った流量０（Ｌ／Ｈ）の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を用いることによって温度による音速の変化の影響を少なくしたことである。
【００１５】
（実施例３）
図５は本発明の第３の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５と温度センサ９を追加したことである。本発明の第３の手段によるガス漏れ検知手段５について図６のフローチャートを用いて説明する。まず本手段では一日の最低ガス流量が０（Ｌ／Ｈ）となるかどうかを監視しており、前記最低流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合はガス漏れも超音波センサの経時変化による誤差も無いと判断する。また、一日の最低流量が０（Ｌ／Ｈ）で無くなった場合は、一日の最低流量計測時の上流側センサから下流側センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１と下流側センサから上流側センサまでの伝搬時間Ｔ２を計測し、同時に温度センサで測定した温度より正確な音速を計算する。そして、それぞれのガスの流速Ｖ１，Ｖ２を求めることによって、Ｖ１＝Ｖ２である場合は微少なガスの流量が有ると判断し、ガス漏れの警告を出す。また、それ以外の場合は超音波センサの経時変化による誤差が発生していると判断する。
【００１６】
（実施例４）
図７は本発明の第４の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５と自己診断手段１０を追加したことにある。本発明の第４の手段によるガス保安装置では一日の最低ガス流量が０（Ｌ／Ｈ）で無くなった場合、本発明の第１の手段によるガス漏れ検知手段５によってガス漏れで無いこと確認し、自己診断手段１０によって前記最低ガス流量を０（Ｌ／Ｈ）であると制御回路４に設定することによって、超音波センサの経時変化による誤差を自動的に補正することが可能になる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明のガス保安装置によれば、ガスの微少漏れと超音波センサの経時変化による誤差との判別が可能なため、ガス使用環境の安全性を向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１におけるガス保安装置の構成図
【図２】 同装置のフローチャート
【図３】 本発明の実施例２におけるガス保安装置の構成図
【図４】 同装置のフローチャート
【図５】 本発明の実施例３におけるガス保安装置の構成図
【図６】 同装置のフローチャート
【図７】 本発明の実施例４におけるガス保安装置の構成図
【図８】 従来のガス保安装置の構成図
【図９】 同装置の流量計測原理を示す図
【符号の説明】
１ 超音波センサ
２ 流路
３ 超音波センサ駆動回路
４ 制御回路
５ ガス漏れ検知手段
６ 遮断弁駆動回路
７ 遮断弁
８ 時計機能
９ 温度センサ
１０ 自己診断手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流量を計測し、異常流量が計測された場合にはガス通路を遮断し、ガス使用上の安全性を確保するガス保安装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ガスの使用量を計測するガスメータに、多量の流量が計測された場合や、通常ではありえないほどの長時間使用があった場合には、異常と判定してガス通路を遮断し、安全性を確保する保安装置が内蔵されたものが普及している。
【０００３】
この種のガス保安装置の流量測定方式では、所定の時間内にメータを通過した体積より流量を測定する膜式メータと、所定の時間間隔で超音波センサを動作させて瞬時流量を測定するメータが一般的である。
【０００４】
従来の超音波センサを利用したガス保安装置を図８にもとづき説明する。図において、通常のガス使用量を測定する場合、制御回路４から所定の時間間隔で超音波センサ駆動回路３に動作信号を送り、超音波センサ１を動作させて流路２を流れているガスの瞬時流量を測定する。そして、超音波センサ駆動回路３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計測している。また、計測されたガスの使用量が異常かどうかを制御回路４で判断し、異常と判断した場合は遮断弁駆動回路６に動作信号を送信して、遮断弁７を閉じてガスを止める。
【０００５】
次に一般的な計測原理について説明する。通常、図９のように送信可能な超音波センサ１がガスの通路である流路２の上流側と下流側に設けられている。流量計測時には上流側から下流側センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１と下流側から上流側センサまでの伝搬時間Ｔ２を測定する。それぞれの伝搬時間はガスの流速をＶ，音速をＣ，二つの超音波センサ間の距離をＬとすると図９よりＴ１＝Ｌ／（Ｃ＋Ｖ・ＣＯＳθ），Ｔ２＝Ｌ／（Ｃ−Ｖ・ＣＯＳθ）で表すことができる。そして、測定されたＴ１，Ｔ２よりガスの流速Ｖを計算して、流路２の断面積より瞬時流量を測定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波センサを利用した流量計測方式では超音波センサ等の経時変化によって基準点がズレて流量計測値の誤差が徐々に大きくなり、微少なガス漏れを正確に検知できなくなる可能性があるという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ガスを流す流路と、この流路を流れるガスの流量を測定する一対の超音波センサと、前記超音波センサ間の超音波の伝搬時間を利用してガスの流量を計測する流量計測手段と、ガス不使用時におけるガス流量０状態時の上流側の超音波センサから下流側の超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１、および前記下流側超音波センサから前記上流側超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ２を記録する制御回路と、前記ガス不使用状態で、前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの変化量α１，α２を算出する機能を有するとともに、このα１，α２の絶対値が等しく、かつα１＞０，α２＜０の場合はガス漏れと判断して警告を出す機能を併せもつガス漏れ検知手段とを具備し、前記制御回路は前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の記憶の他、前記ガス漏れ検知手段がガス漏れを判断した異常時に遮断弁駆動回路を介してガス通路の遮断弁を遮断動作させる機能をも有するものとした。
【０００８】
これによって、超音波センサに経時変化があっても微少ガス漏れに対応できるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のガス保安装置は、ガスを流す流路と、この流路を流れるガスの流量を測定する一対の超音波センサと、前記超音波センサ間の超音波の伝搬時間を利用してガスの流量を計測する流量計測手段と、ガス不使用時におけるガス流量０状態時の上流側の超音波センサから下流側の超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１、および前記下流側超音波センサから前記上流側超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ２を記録する制御回路と、前記ガス不使用状態で、前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの変化量α１，α２を算出する機能を有するとともに、このα１，α２の絶対値が等しく、かつα１＞０，α２＜０の場合はガス漏れと判断して警告を出す機能を併せもつガス漏れ検知手段とを具備し、前記制御回路は前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の記憶の他、前記ガス漏れ検知手段がガス漏れを判断した異常時に遮断弁駆動回路を介してガス通路の遮断弁を遮断動作させる機能をも有するものとした。
【００１０】
これによって、超音波センサに経時変化があっても微少ガス漏れに対応できるものである。
【００１１】
また、日付と時間を制御回路に出力する時計機能を有するとともに、ガス漏れ検知手段には、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を時間帯及び季節ごとに登録し、ガス漏れ検知時の季節と時間に合った前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を用いてガス漏れ検知を行う機能を付加すれば、周囲温度の影響で伝搬時間にズレが生じるのを防ぎ、時間帯、および季節ごとに伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を設定できるものである。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は本発明の第１の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５を追加したことである。本発明のガス保安装置では所定の間隔でガス漏れ検知を行っており、本発明の第１の手段によるガス漏れ検知手段５について図２のフローチャートを用いて説明する。まず本手段では一日の最低ガス流量が０（Ｌ／Ｈ）となるかどうかを監視しており、一日の最低流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合はガス漏れも超音波センサの経時変化による誤差も無いと判断する。また、一日の最低流量が０（Ｌ／Ｈ）で無くなった場合は、一日の最低流量計測時の上流側センサから下流側センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１と下流側センサから上流側センサまでの伝搬時間Ｔ２を計測し、あらかじめ制御回路４に記録されている流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２と比較する。そして、それぞれの変化量α１，α２を計算することによって、α１とαの絶対値が等しく、α１＞０かつα２＜０である場合は微少なガスの流量が有ると判断し、ガス漏れであると警告する。また、それ以外の場合は超音波センサの経時変化による誤差が発生していると判断する。
【００１４】
（実施例２）
図３は本発明の第２の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５と時計機能８を追加したことである。本発明の第２の手段によるガス漏れ検知手段５について図４のフローチャートを用いて説明する。基本的な動作については本発明の第１の手段と同じであり、本実施例と第１の手段との差異は流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を季節と時間帯ごとに記録しておき、ガス漏れ検知動作時の日付と時間を時計機能８によって確認し、ガス漏れ検知動作時の条件と合った流量０（Ｌ／Ｈ）の伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を用いることによって温度による音速の変化の影響を少なくしたことである。
【００１５】
（実施例３）
図５は本発明の第３の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５と温度センサ９を追加したことである。本発明の第３の手段によるガス漏れ検知手段５について図６のフローチャートを用いて説明する。まず本手段では一日の最低ガス流量が０（Ｌ／Ｈ）となるかどうかを監視しており、前記最低流量が０（Ｌ／Ｈ）の場合はガス漏れも超音波センサの経時変化による誤差も無いと判断する。また、一日の最低流量が０（Ｌ／Ｈ）で無くなった場合は、一日の最低流量計測時の上流側センサから下流側センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１と下流側センサから上流側センサまでの伝搬時間Ｔ２を計測し、同時に温度センサで測定した温度より正確な音速を計算する。そして、それぞれのガスの流速Ｖ１，Ｖ２を求めることによって、Ｖ１＝Ｖ２である場合は微少なガスの流量が有ると判断し、ガス漏れの警告を出す。また、それ以外の場合は超音波センサの経時変化による誤差が発生していると判断する。
【００１６】
（実施例４）
図７は本発明の第４の手段によるガス保安装置を示す構成図である。基本的な構成は従来例の説明と同じで、本実施例と従来例との差異はガス漏れ検知手段５と自己診断手段１０を追加したことにある。本発明の第４の手段によるガス保安装置では一日の最低ガス流量が０（Ｌ／Ｈ）で無くなった場合、本発明の第１の手段によるガス漏れ検知手段５によってガス漏れで無いこと確認し、自己診断手段１０によって前記最低ガス流量を０（Ｌ／Ｈ）であると制御回路４に設定することによって、超音波センサの経時変化による誤差を自動的に補正することが可能になる。
【００１７】
【発明の効果】
以上のように本発明のガス保安装置によれば、ガスの微少漏れと超音波センサの経時変化による誤差との判別が可能なため、ガス使用環境の安全性を向上できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１におけるガス保安装置の構成図
【図２】 同装置のフローチャート
【図３】 本発明の実施例２におけるガス保安装置の構成図
【図４】 同装置のフローチャート
【図５】 本発明の実施例３におけるガス保安装置の構成図
【図６】 同装置のフローチャート
【図７】 本発明の実施例４におけるガス保安装置の構成図
【図８】 従来のガス保安装置の構成図
【図９】 同装置の流量計測原理を示す図
【符号の説明】
１ 超音波センサ
２ 流路
３ 超音波センサ駆動回路
４ 制御回路
５ ガス漏れ検知手段
６ 遮断弁駆動回路
７ 遮断弁
８ 時計機能
９ 温度センサ
１０ 自己診断手段
Claims (2)
- ガスを流す流路と、この流路を流れるガスの流量を測定する一対の超音波センサと、前記超音波センサ間の超音波の伝搬時間を利用してガスの流量を計測する流量計測手段と、ガス不使用時におけるガス流量０状態時の上流側の超音波センサから下流側の超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ１、および前記下流側超音波センサから前記上流側超音波センサまでの超音波の伝搬時間Ｔ２を記録する制御回路と、前記ガス不使用状態で、前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２のそれぞれの変化量α１，α２を算出する機能を有するとともに、このα１，α２の絶対値が等しく、かつα１＞０，α２＜０の場合はガス漏れと判断して警告を出す機能を併せもつガス漏れ検知手段とを具備し、前記制御回路は前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２の記憶の他、前記ガス漏れ検知手段がガス漏れを判断した異常時に遮断弁駆動回路を介してガス通路の遮断弁を遮断動作させる機能をも有することを特徴としたガス保安装置。
- 日付と時間を制御回路に出力する時計機能を有するとともに、ガス漏れ検知手段には、伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を時間帯及び季節ごとに登録し、ガス漏れ検知時の季節と時間に合った前記伝搬時間Ｔ１，Ｔ２を用いてガス漏れ検知を行う機能を付加した請求項１記載のガス保安装置。
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| JP36916098A JP4122611B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | ガス保安装置 |
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