JP4487552B2

JP4487552B2 - ガス遮断装置

Info

Publication number: JP4487552B2
Application number: JP2003411467A
Authority: JP
Inventors: 浩一植木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: KR20050056848A; JP2005172554A; KR101073239B1; CN1303404C; CN1627047A

Description

本発明は、超音波を用いて配管内を流れる各種媒体、例えば都市ガスやＬＰガス等流速を検出しそのガス流速変化よりガス使用状態が安全か否かを監視するガス遮断装置に関する。

従来のこの種のガス遮断装置は、図３に示すブロック図のような構成になっていた（例えば、特許文献１参照）。

図３において、１は流路、２は上流側振動子で、超音波を送受信し流路１の上流側に設置される。３は下流側振動子で、超音波を送受信し流路１の下流側に対向して取り付けられている。４は送信回路で、上流側振動子２へ超音波信号を送信し、５は増幅回路で、下流側振動子３で受信した信号を増幅する。６は比較回路で、増幅された信号と基準信号とを比較する。７は計時手段で、超音波の発信から受信迄の時間をタイマカウンタで計測する。８は計測回路で、送信回路４から計時手段７迄を含む。９は流量演算手段で、計時手段７による超音波伝搬時間に応じて管路の大きさ、流れの状態を考慮して流量値を求める。１０は周期可変手段で、流量演算手段９の値によって測定周期の変更を行う。１１は計測開始手段で、周期可変手段１０の値に応じて送信回路への信号送出タイミングを調節する。１２は計測終了手段で、流量演算手段９の演算終了を検出する。１３は電圧制御手段で、計測終了手段１２に同期して計測回路８の電圧を低下させ、又計測開始手段１１による計測開始と同期して計測回路８の電圧を復帰させる。

次に従来例の構成の動作を説明する。都市ガス、ＬＰガス等の媒体ガスの流れる流路１内において、計測開始手段１１により送信回路４からバースト信号が送出され、上流側振動子２で発信された超音波信号は流路１の流れの中を伝搬し、下流側振動子３で受信され、更に増幅回路５と比較回路６で信号処理され発信から受信までの時間を計時手段７で測定する。流量が大きい時は計時サンプリングを速くして誤差を小さくする必要があり、又流量が小さい時、或いは流量零の時は計測サンプリングを遅くしてもほとんど誤差にならない。よって流量演算手段９の値に応じて計測間隔を変更する。流量演算手段９の値が小さい時周期可変手段１０で計測時間の間隔を大きくし、流量演算手段９の値が大きくなるに伴って計測時間の間隔を小さくする。又計測と計測との間には計測回路８の電圧を低減する。流量演算手段９によって流量計測を終了すると計測終了手段１２に信号送出し電圧制御手段１３で電圧を下げるか、零にする。計測開始手段１１によって計測開始前に電圧制御手段１３により計測回路８の電圧を元に復帰させる。
特開平９−２１６６７号公報

しかしながら、前記従来の構成では下記問題点があった。上流側振動子２と下流側振動子３とにより流路１中の流量を計測するが、上流側で圧力を変動させるような器具が使用された場合、流路１中の流速分布が圧力変動がない場合と異なり、特にガステーブル等の低流量のガス器具の場合流速分布が安定せず圧力変動が大きいと一時的にマイナスの瞬時流量を検出する場合があったり、また器具停止状態の場合、検出する流量値が圧力変動によりマイナスの瞬時流量を検出する場合があるが、このような場合の積算判定方法が開示されていない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用器具の使用流量が変動してもガス器具の使用有無にかかわらず正確に精度よくガス使用量を積算するガス遮断装置を提供することを目的としたものである。

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、媒体内の信号伝搬時間を計測し流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段の流量値より積算補正を行う積算補正手段と、前記積算補正手段で所定量に達すると所定回数積算することで所定量となる単位積算量を
前記流量演算手段で求めた流量値で除算して積算周期を求め、前記積算周期毎に単位積算量を出力する加算積算量演算手段と、前記加算積算量演算手段から出力される単位積算量を加算する積算手段と、積算値等を表示する表示手段とからなる。

このことにより、上流側に圧力変動させるような器具が接続されていて下流側にガステーブルやガスファンヒータ等の低流量の器具や、ＧＨＰや給湯器等の大流量器具が接続されていても、積算補正手段で検出した瞬時流量値に応じプラス側に積算するかマイナス側に調節するか判断して積算を行い、所定量が積算されたら流量検出手段でもとめた流量に応じた時間毎に単位積算量を積算手段に出力するので、積算値は器具の使用量に応じて増加していき、特に積算値を表示手段で表示する場合器具の使用量に応じた増え方をし、その変化状態を使用実態にあわせ適確に表示できるので、流速変動を生じていても流量の異なる器具を使用しても、正確かつ精度よく積算値を求めかつ表示できる。

本発明のガス遮断装置によれば、上流側に圧力変動させるような器具が接続されていて下流側にガステーブルやガスファンヒータ等の低流量の器具や、ＧＨＰや給湯器等の大流量器具が接続されていても、積算補正手段で検出した瞬時流量値に応じプラス側に積算するかマイナス側に調節するか判断して積算を行い、所定量が積算されたら流量検出手段でもとめた流量に応じた時間毎に単位積算量を積算手段に出力するので、積算値は器具の使用量に応じて増加していき、特に積算値を表示手段で表示する場合器具の使用量に応じた増え方をし、その変化状態を使用実態にあわせ適確に表示できるので、流速変動を生じていても流量の異なる器具を使用しても、器具の使用量に応じた速度で表示できないという不具合がおきることなく、ガス器具使用時の正確かつ精度よく積算値を求めかつ表示でき表示等の信頼性が極めて向上する効果がある。

第１の発明は、媒体内の信号伝搬時間を計測し流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段の流量値より積算補正を行う積算補正手段と、前記積算補正手段で所定量に達すると所定回数積算することで所定量となる単位積算量を前記流量演算手段で求めた流量値で除算して積算周期を求め、前記積算周期毎に単位積算量を出力する加算積算量演算手段と、前記加算積算量演算手段から出力される単位積算量を加算する積算手段と、積算値等を表示する表示手段とからなる。

そしてガス遮断装置が設置された上流側にガスヒートポンプ式エアコン（ＧＨＰ）等の圧力変動を起こしやすい器具が接続され、下流側にガステーブルやガスファンヒータ等の低流量の器具や、ＧＨＰや給湯器等の大流量器具が接続されている場合、流速検出手段で器具の使用流速を求め流量換算するが圧力変動等により瞬時流量が変動し正負流量を検出するときあるが、まず検出した流量が正負かどうか判断し積算補正手段で一旦プラスマイナス値により相殺積算され、所定量積算されると加算積算量演算手段に出力され現在の器具使用流量より所定流量の更に単位流量を出力する周期を求め定期的に積算手段に単位流量を積算していくので、器具の使用流量に応じた積算値の増加量で正確に積算でき、かつ表示できるので器具流量に無関係に一定量で積算、あるいは表示されたり実態に合わない積算増加表示されることなく正確に表示できる。

第２の発明は、媒体内の信号伝搬時間を計測し流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段の流量値より積算補正を行う積算補正手段と、前記積算補正手段で所定量に達すると所定回数積算することで所定量となる単位積算量を前記流量演算手段で求めた流量値で除算して積算周期を求め、前記積算周期毎に単位積算量を出力する加算積算量演算手段と、前記加算
量積算手段で求めた単位積算量の積算周期が所定時間未満の場合所定周期で出力する加算量制限手段と、前記加算量制限手段からの出力される単位積算量を加算する積算手段と、積算値等を表示する表示手段とからなる。

そしてガス遮断装置が設置された上流側にガスヒートポンプ式エアコン（ＧＨＰ）等の圧力変動を起こしやすい器具が接続され、下流側にガステーブルやガスファンヒータ等の低流量の器具や、ＧＨＰや給湯器等の大流量器具が接続されている場合、流速検出手段で器具の使用流速を求め流量換算するが圧力変動等により瞬時流量が変動し正負流量を検出するときあるが、まず検出した流量が正負かどうか判断し積算補正手段で一旦プラスマイナス値により相殺積算され、所定量積算されると加算積算量演算手段に出力され現在の器具使用流量より所定流量の更に単位流量を出力する周期を求め定期的に積算手段に単位流量を積算していくが、求めた周期が実現不可能なくらい異常に短い場合、加算量制限時間である一定周期で積算手段に加算するように制限しており、通常器具の使用流量に応じた積算値の増加量で正確に積算でき、かつ表示でき、また異常な流量が流れた場合でもある一定時間毎積算するので必ず積算され、器具流量に無関係に一定量で積算、あるいは表示されたり実態に合わない積算増加表示されることなく正確に表示できる。

以下、本発明の第１、及び第２の実施の形態を図１、及び図２を参照して説明する。図１、図２において、図３と同一機能を有する構成要素に関しては同一番号を付した。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。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態のガス遮断装置のブロック図で、１４は流速検出手段で、ＬＰ等のガス媒体の流路１に対向設置された上流側振動子２、下流側振動子３間で超音波信号を一方から他方に発信しその伝搬時間より使用ガスの流速を検出する。流速検出手段１４の一例として次の様な方法がある。即ち流速検出手段１４は、切替手段１５と、送信手段１６と、受信手段１７と、繰返手段１８と、伝搬時間計測手段１９とからなる。送信手段１６と受信手段１７とは切替手段１５に接続され、切替手段１５はまず送信手段１６を上流側振動子２に、受信手段１７を下流側振動子３に接続し、次は送信手段１６を下流側振動子３に、受信手段１７を上流側振動子２に接続するというように交互に送信手段１６と受信手段１７の接続先を切り替える。繰返手段１８は切替手段１５により上流側振動子２に受信手段１７を、一方下流側振動子３に送信手段１６を接続された時、送信手段１６から発信された超音波信号は上流側振動子２より流路１を経て下流側振動子３から受信手段１７で受信されるが、超音波信号の送信から受信迄を繰り返し行い、更に伝搬時間計測手段１９でその間の信号伝搬時間を計測する動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段１９は超音波信号の送信から受信までの時間を計測し累積する。次に切替手段１５により下流側振動子３に受信手段１７を、上流側振動子２に送信手段１６が接続され、前述の動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段１９は最初受信し求めた伝搬時間と、次に切替手段１５により切り替えた後計測した信号伝搬時間とから伝搬時間差を求める。

２０は流量演算手段で、求めた伝搬時間より流速を求め更に流量値に換算する。２１は積算補正手段で、流量演算手段２０で求めた流量値を所定時間毎に積算するが、求めた瞬時流量がプラスの場合加算し、マイナス流量の場合減算処理を行い相殺処理を行う。そして、特に上流側にＧＨＰ等の圧力変動を起こす器具が使用された場合、下流側にあるガス遮断装置では下流側で器具を使用していない時にあたかも器具を使ったような流量値や逆のマイナス流量を検出することがあっても積算量が勝手に増加するのを防止している。

２２は加算積算量演算手段で、積算補正手段２１で求めた流量より相殺処理を行いつつ所定量に達したならば積算値として積算するが、直接加算すると特に積算表示値において数字飛びが発生し順番に増加表示しないという問題がある。そこで積算補正手段２１で所
定量積算されたらその時の流量値で単位積算量を除算することで積算周期を求め、求めた積算周期毎に単位積算量を出力するように構成し、単位積算量の加算が所定の回数に達すれば所定量になるようにする。２３は積算手段で、加算積算量演算手段２２で求めた積算周期毎に出力される単位積算量を加算していく。２４は表示手段で、積算手段２３で積算された積算値などを表示する。

２５は異常判定手段で、ホース抜け等の異常流量値やガス遮断装置で使用可能な流量域を分割し各々の流量域に対応した使用時間設定値を有しガス器具の通常使用時間とを識別する判定時間等を保持しており、流量演算手段２０で求めた流量値と設定されたガス器具使用時の異常判定値とを比較し異常な使用状態かどうかを判定する。例えば、ストーブ等の器具への接続ホース等が誤ってはずれた場合、異常な流量が流れるが、求めた流量値と異常判定値とを異常判定手段２５で比較し異常かどうか判定する。或いは、ストーブ等の器具を通常使用する最大使用時間より長くはるかに使用された場合に対応した使用時間の制限時間を規定した使用時間遮断テーブルが格納されており、異常判定手段２５が流量演算手段２０で求めた流量値を監視する。

２６は遮断手段で、異常判定手段２５から異常と判定された時遮断信号が出力され流路１を遮断する。異常判定手段２５でガスの使用状態が異常と判定し、遮断手段２６を駆動した場合遮断状態や遮断内容を報知手段（図示せず）の液晶表示素子等に表示すると共にガスの安全監視を行っているセンタに電話回線などで通報する。

次に上記構成の動作を説明する。通常ＬＰＧ容器から高圧ホースで圧力調整器に接続され、その下流側にガス消費器具との間にガス遮断装置は設置される。ガス遮断装置の流路１は長い配管の一部であり、こうした中で上流側振動子２、および下流側振動子３とが斜向設置され超音波の伝搬により流量計測を行う。一方、ガス遮断装置の上流側より流路１が分岐しガスヒートポンプエアコン（ＧＨＰ）等に接続される。

このような設置状態において、ガス器具を使用停止後、配管中のガスの上流から下流への流れはないが、上流側でＧＨＰ等が運転されているとガス圧力の変動が起こり、あたかも器具を使用しているかのような流量を検出したり、マイナス流量を検出する場合がある。

ここで流速検出手段１４の一例の動作を説明する。流路（ガス配管）１内で、斜向設置された上流側振動子２、および下流側振動子３との間で超音波信号を送受信する。切替手段１５により上流側振動子２に送信手段１６が接続され、一方、受信手段１７に下流側振動子３が接続され、送信手段１６から発信された信号を上流側振動子２から下流側振動子３を介し受信する。この動作を繰返手段１８で設定された回数だけ行うシングアラウンド系を構成する。そして、送信手段１６より発射された超音波信号を受信手段１７が受信する迄の伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段１９で求める。

次に、切替手段１５は下流側振動子３に送信手段１６を接続し上流側振動子２に受信手段１７を接続する。送信手段１６より超音波信号を出力し下流側振動子３を介し流路１を経て上流側振動子２に接続された受信手段１７で信号受信する。前述同様に繰返手段１８で設定された回数だけ行う。送信手段１６より発射された超音波信号を受信手段１７が受信する迄の伝搬時間を伝搬時間計測手段１９で累積し求め、更に上流から下流へ超音波信号を発射した時の伝搬時間と、下流から上流へ発射した時の伝搬時間とから伝搬時間差を求める。流量演算手段２０で伝搬時間計測手段１９で求めた伝搬時間を流速値Ｖに換算し、次に流量値Ｑに換算する。なお、図１でＡはガス媒体の流れる方向を示す。

次に、流量演算手段２０で求めた流量値を積算補正手段２１に積算する。このときプラ
ス流量の場合加算積算するが、マイナス流量の場合現在の積算補正手段２１に格納されている積算値より減算処理を行う。こうして上流側で圧力変動による流量変化を検出した場合相殺しながら実際の器具の使用量を求める。変動中は相殺され積算値は増加しないが、器具を使用開始すると積算値が増加し所定量に達すると積算手段２３に格納する準備を行う。即ち所定量積算されると加算積算量演算手段２２ではその時流量演算手段２０で検出した瞬時流量で所定回数積算することで所定量となる単位積算量の積算周期を演算する。そして求まった積算周期で単位積算量を出力し積算手段２３は単位積算量毎に積算し格納し、その積算値を表示手段２４で単位積算量毎加算し、最小表示値に達すると表示するとともに、積算値を表示する。

次に求めた流量を異常判定手段２５は器具の異常な使用状態かどうかを判定する。異常判定手段２５は、ガス遮断装置で使用可能な最大流量とホース抜け等による異常な大流量との識別判定流量や、ガス遮断装置で使用可能な流量域を分割し各々の流量域に対応した使用時間設定値を有している。異常判定手段２５は、流量演算手段２０で求めた流量と設定された異常判定流量とを比較し超えているかどうか判定したり、超えていない場合求めた平均流量値とガス使用量の使用時間設定値と比較し異常な長時間使用状態かどうかを判定する。例えばストーブ等の器具を通常使用する最大使用時間より長くはるかに使用された場合に対応した使用時間の制限時間を規定した使用時間遮断テーブルが異常判定手段２５に格納されており、異常判定手段２５が器具流量を監視する。異常判定手段２５から異常と判定された時遮断信号が遮断手段２６に出力され流路１を遮断する。異常判定手段２５でガスの使用状態が異常と判定し、遮断手段２６を駆動した場合遮断状態や遮断内容を表示手段２４の液晶表示素子等に表示すると共にガスの安全監視を行っているセンタに電話回線などで通報する。

このようにしてガス遮断装置が設置され流路１中の流量計測時、器具流量による流量変化があっても所定量毎の更に単位流量毎器具使用流量に応じた積算周期を求め積算するので、器具の使用流量に応じた積算、及び積算表示ができ、流量に無関係に一定に表示することによる違和感をなくし、無関係に勝手に積算されることなく、正確に器具の使用実態の変化に連動した積算及び積算表示が可能となり、又保安センタを通じて器具の使用量の変化を積算値より監視することも可能で正確にガスの使用状態を把握でき、使い勝手が向上する。

（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態２のガス遮断装置のブロック図である。図２において、図１、及び図３と同一機能を有する構成要素には同一番号を付し説明は省略する。

なお、実施の形態１と異なるのは、加算量制限手段２７を設けた点で、加算積算量演算手段２２で求めた積算周期が所定時間以下の場合、ある一定時間毎の積算周期にリミットをかけ、逆にあまりの短い周期にために積算しないミスを起こすのを防止している。

次に上記構成の動作を説明するが、加算積算量演算手段２２で、積算周期を演算する点は実施の形態１と同様であり省略する。

ここで、求められた積算周期で単位積算量を出力するが、この時の積算周期を加算量制限手段２７で所定周期以下かどうかを判定し、所定周期以上の場合は、この積算周期で単位積算量が出力され積算手段２３は単位積算量毎に積算し格納する。しかし、流量が異常に大きい場合など所定周期より短い周期の場合は、ある一定時間に周期を固定しその時間毎出力する。即ち、計算上あまりに短い時間の場合、積算周期の計算中に積算時間がくると加算できなくなり、こうした非現実的な動作を防止する。そして、その積算値を表示手段２４で単位積算量毎加算され、最小表示値に達すると表示するとともに、積算値を表示
する。

このようにしてガス遮断装置が設置され流路１中の流量計測時、器具流量による流量変化があっても所定量毎の更に単位流量毎器具使用流量に応じた積算周期を求め積算するので、器具の使用流量に応じた積算、及び積算表示ができ、特にホースはずれなどの異常な流量が流れた場合ある流量以上では所定周期に設定されるので積算されないという不具合もなく、流量に無関係に一定に表示することによる違和感をなくし、無関係に勝手に積算されることなく、正確に器具の使用実態の変化に連動した積算及び積算表示が可能となり、又保安センタを通じて器具の使用量の変化を積算値より監視することも可能で正確にガスの使用状態を把握でき、使い勝手が向上する。

以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、超音波を用いて流路内を流れる各種媒体、例えば水などの液体を計測する水道メータや、電気量を計測し使用量を積算する電力計等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１のガス遮断装置の制御ブロック図本発明の実施の形態２のガス遮断装置の制御ブロック図従来のガス遮断装置の制御ブロック図

１４流速検出手段
２０流量演算手段
２１積算量補正手段
２２加算積算量演算手段
２３積算手段
２４表示手段
２５異常判定手段
２６遮断手段
２７加算量制限手段

Claims

媒体内の信号伝搬時間を計測し流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段の流量値より積算補正を行う積算補正手段と、前記積算補正手段で所定量に達すると所定回数積算することで所定量となる単位積算量を前記流量演算手段で求めた流量値で除算して積算周期を求め、前記積算周期毎に単位積算量を出力する加算積算量演算手段と、前記加算積算量演算手段から出力される単位積算量を加算する積算手段と、積算値等を表示する表示手段とを備えたガス遮断装置。
媒体内の信号伝搬時間を計測し流速を検出する流速検出手段と、前記流速検出手段で検出した流速より流量値に換算する流量演算手段と、前記流量演算手段の流量値より積算補正を行う積算補正手段と、前記積算補正手段で所定量に達すると所定回数積算することで所定量となる単位積算量を前記流量演算手段で求めた流量値で除算して積算周期を求め、前記積算周期毎に単位積算量を出力する加算積算量演算手段と、前記加算量積算手段で求めた単位積算量の積算周期が所定時間未満の場合所定周期で出力する加算量制限手段と、前記加算量制限手段からの出力される単位積算量を加算する積算手段と、積算値等を表示する表示手段とを備えたガス遮断装置。