JP4590065B2 - ガス遮断装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はガス遮断装置に関し、特に配管内を流れる各種媒体、例えばLPガスなどの流速を検出してその流速変化より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ものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のガス遮断装置としては、例えば特開平9−21667号公報等に開示されたものが知られている。その一例を、図3を参照して説明する。図3において、21は流体管路、22、23は超音波を送受信する第1と第2の振動子であり、第1振動子22と第2振動子23は流体管路21の上流側と下流側に対向して設置されている。24は第1振動子22に超音波信号を送信する送信回路、25は第2振動子23で受信した信号を増幅する増幅回路である。26は増幅された信号を基準信号と比較して基準信号より大きい場合に信号を出力する比較回路である。27は超音波の発信から受信までの時間をタイマカウンタで計測する計時手段である。これら送信回路24から計時手段27にて計測回路28が構成されている。
【0003】
29は計時手段27にて検出された超音波伝搬時間に基づいて流体管路21の大きさ、流れの状態を考慮して流量値を求める流量演算手段である。30は流量演算手段29の値によって測定周期の変更を行う周期可変手段、31は周期可変手段30からの指示信号に応じて信号送出タイミング信号を送信回路24に対して出力する計測開始手段である。
【0004】
32は流量演算手段29の演算終了を検出する計測終了手段、33は演算終了に同期して計測回路28の電圧を低下させ、また計測開始手段31による計測開始と同期して電圧を復帰させる電圧制御手段、34は流量演算手段29で求めたガス使用量から異常な使用状態かどうかを判定する異常判定手段、35は異常判定手段34で異常と判定されたとき流体管路21を遮断する遮断手段、36はその異常の内容を表示又は報知する報知手段である。
【0005】
次に、以上の構成における動作を説明する。都市ガス、LPガス等の媒体ガスの流れる流体管路21内において、計測開始手段31からの信号により送信回路24からバースト信号が送出され、第1振動子22から発信された超音波信号は流体管路21の流れの中を伝搬し、第2振動子23で受信され、さらに増幅回路25と比較回路26で信号処理され、発信から受信までの時間が計時手段27で測定される。この発信から受信までの時間に基づいて流量演算手段29にて流量が演算される。
【0006】
流量が大きい時は計時サンプリングの間隔を速くして誤差を小さくする必要があり、流量が小さい時或いは流量0の時は計測サンプリングの間隔を遅くしても殆ど誤差を生じない。よって、流量演算手段29の値に応じて計測間隔が変更される。流量演算手段29の値が小さい時は、周期可変手段30で計測時間の間隔が大きくされ、流量演算手段29の値が大きくなるに伴って計測時間の間隔が小さくされる。
【0007】
また、計測と計測の間は計測回路28の電圧が低減される。流量演算手段29によって流量計測を終了すると、計測終了手段32から信号が出力され、電圧制御手段33で計測回路28の電圧が下げられるか、0にされ、計測開始手段31による計測開始前に電圧制御手段33により計測回路28の電圧が元に復帰される。
【0008】
また、ガス管が外れて所定時間間隔内でのガス使用量が異常に多くなったり、ガス漏れによって通常あり得ないような長期間にわたって継続使用されている場合のような異常な使用状態となったときには、流量演算手段29で求めたガス使用量から異常判定手段34にてこの異常使用状態を判定し、遮断手段35にて流体管路21を遮断するとともに、その異常の内容を報知手段36にて表示又は報知する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の構成では異常な使用状態のときには流体管路21が遮断されるとともにその状態が報知されるが、次のような状態に対処できないという問題がある。すなわち、例えばLPガスの流体管路21において、長時間ガス機器を停止すると、ガス遮断装置を設置した流体管路21の上流の圧力調整器とLPG容器との間でLPガスが液化状態になる場合があり、その状態で再びガス機器を使用した時に液化したLPガスが圧力調整器の2次側に漏れ、漏れた液化ガスがガス化することで圧力が変動し、それに連動して流速値が大きく変動し、燃焼状態が不安定になる恐れがあるが、上記従来の構成ではその時に異常報知する等の対処ができないという問題がある。
【0010】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、長時間使用されなかった状態から再度ガス機器を使用する場合に使用状態が安全か否かを監視できるガス遮断装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
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、検出した流速から流量を演算する流量演算手段と、前回と今回の流速差より検出した流速の変化勾配に基づき流速変化方向をプラス又はマイナスの値として求める変化勾配検出手段と、前記プラス又はマイナスの値に基づいて流速の変化周期を検出する周期変化検出手段と、前記周期変化検出手段が変化周期を検出すると再液化と判定する再液化検出手段と、求めた流量値が異常使用量か否かを判定する異常判定手段と、異常と判定したとき媒体流路を遮断する遮断手段と、再液化と判定したとき警告表示を行う報知手段とを備えたものであり、流速の変化勾配に基づいて再液化と判定したときに警告報知を行うようにしているので、ガス機器を長時間不使用状態にした後ガス使用を開始した際に再液化が生じていた場合にこれを確実に検出して異常を報知でき、ガス機器を使用する際に警告を促すことができて安全にガス機器を使用できる。
【0012】
詳しく説明すると、ガス機器の使用が長時間停止されると、ガス遮断装置が設置された管路の上流に取付けられた圧力調整器とLPG容器との間でLPガスが再液化した状態となる場合があり、そのような場合に再びガス機器を使用すると、液化ガスが圧力調整器から漏れ出してガス化することで圧力変動が生じ、それに連動してガス流速が大きく変化し、ガス機器の安全な使用に障害となる場合があるが、本発明では流速の変化をその変化勾配にて検出し、それに基づいて再液化が生じていたか否かを判定し、再液化状態と判定したときに報知手段に警告表示を行ったり、センタに異常通報を通知することができる。
【0013】
再液化検出手段は、流速の変化方向から変化周期を検出し周期の変化を検出すると再液化と判定する周期変化検出手段にて構成したり、流速の変化方向にマイナス方向を検出したときに検出した流速値が所定値以上か否かを判定し所定値より大きい場合に再液化と判定する流速比較手段にて構成することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス遮断装置の一実施形態を図1を参照して説明する。図1において、1はLPG等のガス媒体の流体管路であり、超音波を送受信する上流側振動子2と下流側振動子3が対向して設置されている。Aはガス媒体の流れる方向を示す。4は流速検出手段で、上流側と下流側の振動子2、3間で超音波信号を一方から他方に発信し、その伝搬時間から使用ガスの流速を検出する。
【0015】
流速検出手段4は、切替手段5と、送信手段6と、受信手段7と、繰返手段8と、伝搬時間計測手段9にて構成されている。送信手段6と受信手段7は切替手段5に接続され、切替手段5はまず送信手段6を上流側振動子2に、受信手段7を下流側振動子3に接続し、次は送信手段6を下流側振動子3に、受信手段7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6と受信手段7の接続先を切り替える。
【0016】
切替手段5により下流側振動子3に送信手段6を、上流側振動子2に受信手段7を接続した状態で、送信手段6から発信された超音波信号は下流側振動子3より流体管路1を伝搬し、上流側振動子2を経て受信手段7にて受信され、この超音波信号の送信から受信までの動作を繰返手段8にて繰り返し行い、伝搬時間計測手段9にてその間の信号伝搬時間を計測する動作を繰り返し行い、送信から受信までの時間を累積する。
【0017】
次に、切替手段5により上流側振動子2に送信手段6を、下流側振動子3に受信手段7を接続した状態で、上記と同様の動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段9は最初受信して求めた伝搬時間と、次に切替手段5にて切り替えた後計測した伝搬時間とから伝搬時間差を求める。
【0018】
10は流速演算手段で、求めた伝搬時間差より流速を求める。11は変化勾配検出手段で、流速演算手段10で求めた流速値を記憶し、今回求めた流速値と前回求めた流速値とから流速変化を求める。この時流速変化方向をプラス・マイナスとして求める。12は周期変化検出手段で、求めた流速の変化方向の繰り返し周期を求める。その結果、予め設定された範囲の周期的な流速変化を検出したとき再液化と判定し、警告表示の通報信号を出力する。13は報知手段で、再液化の警告通報を受けると、再液化状態を警告する表示を、例えばLCDやLED等で表示したり、ガスセンタに対してガス使用家宅で再液化が発生したことを通報する。
【0019】
14は流量演算手段で、流速演算手段10で求めた流速値より使用している媒体量、即ちガス流量を換算し求める。15は異常判定手段で、流量演算手段14で求めたガス使用量から異常な使用状態かどうかを判定する。異常判定手段15には、例えばストーブ等の使用器具ヘ供給するホースが何らかの原因で外れたときに発生する異常な大流量を監視するための合計流量遮断値や、器具の通常使用する最大使用時間よりはるかに長く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、それに該当する異常がないか監視する。16は遮断手段で、異常判定手段15から異常と判定されたとき遮断信号が出力され、流体管路1を遮断する。また、異常判定手段15でガスの使用状態が異常と判定され、遮断手段16が作動したとき、遮断状態や遮断内容を報知手段13の液晶表示素子等に表示するとともに、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。
【0020】
次に、以上の構成の動作を説明する。図示していないが、通常LPG容器から高圧ホースで圧力調整器に接続され、その下流側のガス消費器具との間にガス遮断装置が設置されている。ガス器具を使用した後、夜間等に長時間使用されないと、特に冬期などにはLPG容器と圧力調整器との間でLPガスが液化して高圧ホース中に溜まることがある。このような状態から、翌日ガス器具の使用を開始すると、高圧ホース中の液化ガスが圧力調整器の2次側に漏れ、気化して大きな圧力変動を生じることがある。この場合、流速が大きく変化し、ガス器具の燃焼状態が不安定な状態となる。
【0021】
上記再液化による異常な圧力の変動状況は、それに連動して生じる急激な流速変化を流速演算手段10にて検出することによって検出される。圧力が高くなると流速は大きくなり、変化勾配検出手段11でプラス方向の大きい流速変化として検出される。逆に、圧力が低下すると変化勾配検出手段11でマイナス方向の流速変化として検出される。即ち、圧力調整器が圧力を安定させようとするが、液化ガスがガス化(気化)する時にはある期間にわたって圧力の変動を生じることになる。
【0022】
ここで、流速演算手段10にて流速を検出する動作を説明する。流体管路1内で斜向設置された上流側振動子2と下流側振動子3との間で超音波信号を送受信するが、まず切替手段5により上流側振動子2に送信手段6を接続し、下流側振動子3に受信手段7が接続する。この状態で送信手段6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を介して受信手段7で受信する。この動作を繰返手段8に設定された回数だけ繰り返し、いわゆるシングアラウンド系を構成する。送信手段6より発信された超音波信号を受信手段7が受信するまでの伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段9で求める。
【0023】
次に、切替手段5は下流側振動子3に送信手段6を接続し、上流側振動子2に受信手段7を接続する。この状態で送信手段6から発信された信号を下流側振動子3から上流側振動子2を介して受信手段7で受信する。上記と同様にこの動作を繰返手段8に設定された回数だけ繰り返す。送信手段6より発信された超音波信号を受信手段7が受信するまでの伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段9で求める。次に、流速演算手段10で上流から下流へ超音波信号を発信した時の伝搬時間と下流から上流へ発信した時の伝搬時間とから伝搬時間差を求め、その伝搬時間差を流速値Vに換算する。その後、流量演算手段14で流速値Vを流量値Qに換算する。
【0024】
以上のように流速を計測した後、変化勾配検出手段11で前回と今回の流速差を求める。求められた流速差は交互にプラス・マイナス値が生じる。そのプラス側の流速差とマイナス側の流速差が繰り返し発生する周期を周期変化検出手段12で計測する。通常、圧力変動がない場合は、一定流量で流れるため、前回と今回の流速差はない。再液化が発生した後再使用した時に圧力変動が生じると、圧力変動に連動して流速が大きくなったり(増加)、小さくなったり(減少)して流速が変化する。このような圧力変動による流速の変動周期の変化を周期変化検出手段12で検出すると、再液化と見なして警告報知信号を出力する。
【0025】
報知手段13が警告報知信号を受けると、再液化による異常としてLCD素子等の表示手段で器具使用注意の警告表示を出力するとともに、通信手段を介してLPガスの保安センタ等に再液化異常の報知を行う。また、需要家のガス使用状態を監視しているセンタから需要家に対し、ガス器具使用の注意勧告を行ったり、最悪の異常時にはセンタよりガス使用停止することができる。
【0026】
このように本実施形態によれば、ガス器具の使用停止期間が長くなり上流においてLPガスが再液化したままの状態から再度ガス器具を使用する場合、圧力変動が生じその結果ガス流速が異常に変動するが、流速検出手段で検出した流速値を流速演算手段で換算し変化勾配検出手段で流速変化差を求め、その周期変化を周期変化検出手段で検出すると再液化と判定し報知手段に警告報知するので、ガス器具の使用時の注意を促したり、又保安センタを通じて器具使用の警告を出したりすることが可能で正確にガスの使用状態を流速で監視でき、需要家のガス使用状態を監視しているセンタから需要家に対し、ガス器具使用の注意勧告を行ったり最悪の異常時センタよりガス使用停止することができ安全性、使い勝手が向上する効果がある。
【0027】
次に、本発明のガス遮断装置の他の実施形態を図2を参照して説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【0028】
本実施形態では上記実施形態の周期変化検出手段12に代えて、流速比較手段17が配設され、変化勾配検出手段11の検出信号と流速演算手段10の検出信号が入力されている。流速比較手段17は、変化勾配検出手段11でマイナスの流速差を検出したときに、流速演算手段10で求めた流速値と予め設定された所定の流速値(外部より可変可能な値)とを比較し、大きい場合再液化と判定し、報知手段13に警告報知信号を出力する。
【0029】
次に、以上の構成の動作を説明する。上記実施形態と同様に変化勾配検出手段11で前回と今回の流速差を求めると、交互に流速のプラス・マイナス値が生じる。そのマイナス側の流速差を検出したとき、流速比較手段17において流速演算手段10で求めた流速値と予め設定された所定の流速値とを比較する。この流速差がマイナスの時の流速値が所定値より大きい場合、再液化による流速変動と見なして警告報知信号を出力する。その後、上記実施形態と同様に警告表示し、また保安センタに報知してしかるべき対処がなされ、ガスの使用状態を流速で正確に監視できて安全性及び使い勝手が向上する。
【0030】
この実施例によればガス器具の使用停止期間が長くなり上流においてLPガスが再液化したままの状態から再度ガス器具を使用する場合、圧力変動が生じその結果ガス流速が異常に変動するが、流速検出手段で検出した流速値を流速演算手段で換算し変化勾配検出手段で流速変化差を求め、そのマイナス側の流速差を検出時流速演算手段で求めた流速値と予め設定された流速値とを流速比較手段で比較しマイナス流速値が所定流速値より大きいと判定すると再液化と判定し報知手段に警告報知するので、早期に再液化と判定することができ、かつガス器具の使用時の注意を促したり、又保安センタを通じて器具使用の警告を出したりすることが可能で正確にガスの使用状態を流速で監視でき、需要家のガス使用状態を監視しているセンタから需要家に対し、ガス器具使用の注意勧告を行ったり最悪の異常時センタよりガス使用停止することができ安全性、使い勝手が向上する効果がある。
【0031】
【発明の効果】
本発明のガス遮断装置によれば、以上のように媒体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出し、検出した流速の変化勾配を検出し、流速の変化勾配に基づいて再液化を判定し、再液化と判定したとき警告表示を行うようにしたので、ガス機器を長時間不使用状態にした後ガス使用を開始した際に再液化が生じていた場合にこれを確実に検出して異常を報知でき、ガス機器を使用する際に警告を促すことができて安全にガス機器を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス遮断装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明のガス遮断装置の他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図3】従来例のガス遮断装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
4 流速検出手段
10 流速演算手段
11 変化勾配検出手段
12 周期変化検出手段
13 報知手段
14 流量演算手段
15 異常判定手段
16 遮断手段
17 流速比較手段
Claims (2)
- 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、
検出した流速から流量を演算する流量演算手段と、
前回と今回の流速差より検出した流速の変化勾配に基づき流速変化方向をプラス又はマイナスの値として求める変化勾配検出手段と、
前記プラス又はマイナスの値に基づいて流速の変化周期を検出する周期変化検出手段と、
前記周期変化検出手段が変化周期を検出すると再液化と判定する再液化検出手段と、
求めた流量値が異常使用量か否かを判定する異常判定手段と、
異常と判定したとき媒体流路を遮断する遮断手段と、
再液化と判定したとき警告表示を行う報知手段とを
備えたことを特徴とするガス遮断装置。 - 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、
検出した流速から流量を演算する流量演算手段と、
前回と今回の流速差より検出した流速の変化勾配に基づき流速変化方向をプラス又はマイナスの値として求める変化勾配検出手段と、
前記変化勾配検出手段の値がマイナスの場合に、検出した流速値を所定値と比較し前記所定値以上である場合は再液化と判定する再液化検出手段と、
求めた流量値が異常使用量か否かを判定する異常判定手段と、
異常と判定したとき媒体流路を遮断する遮断手段と、
再液化と判定したとき警告表示を行う報知手段とを
備えたことを特徴とするガス遮断装置。
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