JP5537052B2 - Gas shut-off device - Google Patents
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Description
本発明はガス遮断装置のセンサが異常判定しガスを遮断した時、ガスへの空気混入による一過性の異常の場合は異常を解除しガスを使用できるようにするものである。 In the present invention, when a sensor of a gas shut-off device judges an abnormality and shuts off the gas, in the case of a transient abnormality due to air mixing into the gas, the abnormality is canceled and the gas can be used.
従来この種のガス遮断装置は、図3に示すようにガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号aを出力する流量検出部1と、前記流量検出部1の前記流量信号aを受け取ると流量bを算出する流量算出部2と、前記流量算出部2の前記流量bを受け取ると予め保持している判定値と比較し異常であれば弁閉信号cを出力する異常流量判定部3と、前記異常流量判定部3の前記弁閉信号cまたは復帰入力部8の弁開信号eあるいはセンサ異常判定部6の前記弁閉信号cを受け取ると弁駆動信号dを出力する弁駆動部4と、前記弁駆動部4の前記弁駆動信号dを受け取るとガス通路を開栓または閉栓する弁5と、前記流量検出部1の前記流量信号aが予め定められた異常条件に合致するかどうかの異常判定を実施し異常成立時にのみ前記弁閉信号cを出力する前記センサ異常判定部6と、前記流量算出部2の前記流量bを受け取ると前記流量bを積算して保持する積算部7と、外部より復帰入力を受け付けると前記弁開信号eを出力する前記復帰入力部8とから構成されていた(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では流量検出部1で検出した流量信号aに基づき、異常流量判定、センサ異常判定、積算を実施するようにしているので、流量信号aが現在使用しているガス種と異なる気体が不均一に混合(例えば、熱量転換時やガス遮断装置の設置・交換時の空気混入)し、不均一でガスの層が出来ると超音波の伝搬が均一になっている時と異なる伝わり方となるため測定条件想定外の流量を示す可能性がある。
However, in the conventional configuration, abnormal flow determination, sensor abnormality determination, and integration are performed based on the flow signal a detected by the
超音波式ガス遮断装置の流量計測は上流側から下流側と下流側から上流側とセンサの送受信を切替え、伝搬時間Tの差から流速を求める構成になっている。すなわち、発信側のセンサから出力された超音波を受信側では図4に示すような波形として取得し、Vのレベルを3波目が超えその後に初めてゼロクロスする時点を伝搬時間Tとして測定している。このため波形全体が適正な大きさでなければ異常な流速を算出することとなる。 The flow rate measurement of the ultrasonic gas shut-off device is configured to switch the transmission and reception of the sensor from the upstream side to the downstream side and from the downstream side to the upstream side, and obtain the flow velocity from the difference in the propagation time T. That is, the ultrasonic wave output from the sensor on the transmitting side is acquired as a waveform as shown in FIG. 4 on the receiving side, and the time when the third wave exceeds the third wave and zero crosses for the first time is measured as the propagation time T. Yes. For this reason, if the entire waveform is not an appropriate size, an abnormal flow velocity is calculated.
この適正な波形をつくるために波形の最大ピークをVH、VLの間に入るように都度ゲイン補正し、波形の3波目が常に初めてVのレベルを超えるようにしている。従って、ゲイン補正が想定外の変動(ゲインの上げ下げが追従できないくらい変化した場合や、上下限値に張り付いた場合等で適正な波形が得られないような場合)を必要とされたときに計測した流速が異常(例えば2波目や4波目で初めてVのレベルを超えた場合や、全ての波形のピークがVのレベルを超えない場合等)となる可能性がある。 In order to create an appropriate waveform, the gain is corrected so that the maximum peak of the waveform falls between VH and VL so that the third wave of the waveform always exceeds the V level for the first time. Therefore, when the gain correction requires unexpected fluctuations (when the gain increases or decreases cannot be followed, or when an appropriate waveform cannot be obtained due to sticking to the upper and lower limits). There is a possibility that the measured flow velocity becomes abnormal (for example, when the V level exceeds the V level for the first time at the second or fourth wave, or when the peak of all waveforms does not exceed the V level).
そこでゲイン補正が想定外となった時それを判定してセンサ異常としてガスを遮断し、安全性を鑑みその状態を保持するようにしていた。 Therefore, when the gain correction becomes unexpected, it is determined and gas is shut off as a sensor abnormality, and the state is maintained in view of safety.
ただし、センサ異常の原因には装置の永続的な故障によるものとガスへの空気混入で生じる一過性のものとが含まれ、一過性の異常においてもガスを遮断状態を保持するという課題を有していた。 However, the causes of sensor abnormalities include those due to permanent failure of the device and those that are transient due to air mixing into the gas. Had.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガスと空気との混合で(例えば、熱量転換時やガス遮断装置の設置・交換時含めた遮断、復帰のタイミング)で生じた一過性のセンサ異常が原因で至る遮断状態を外部からの入力により弁復帰できる構成とし、設置現場でのメンテナンスにより再使用可能とすることができるガス遮断装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and is caused by a mixture of gas and air (for example, the timing of shutting down and returning including the time of heat conversion or installation / replacement of a gas shut-off device). It is an object of the present invention to provide a gas shut-off device that is configured so that the shut-off state caused by the sensor abnormality can be restored by external input, and can be re-used by maintenance at the installation site.
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、センサ異常判定部が一過性の可能性のあるセンサ異常を判定するとセンサ異常解除信号をセンサ異常解除入力部に出力し、センサ異常解除入力部はそのタイミングで外部からの入力を受け取ると弁駆動部に弁開信号を出力し、遮断した弁を復帰するようにしたものである。 In order to solve the conventional problem, the gas cutoff device of the present invention outputs a sensor abnormality release signal to the sensor abnormality release input unit when the sensor abnormality determination unit determines a sensor abnormality that may be transient, The sensor abnormality canceling input unit outputs an opening signal to the valve driving unit when an external input is received at that timing, and the shut-off valve is restored.
これによってガスと空気との混合などによる一過性のセンサ異常により生じた弁の遮断状態を解除することができる。 As a result, it is possible to release the shut-off state of the valve caused by a temporary sensor abnormality due to mixing of gas and air.
本発明のガス遮断装置はセンサ異常の発生でガスを遮断し、センサ異常の原因により一過性の異常事象についてはガスの遮断を解除しガスの使用が可能となる。従って、異常発生の安全性を確保するとともに、設置現場でのメンテナンスでガスの再使用が可能となり利便性を向上させることができる。 The gas shut-off device of the present invention shuts off gas when a sensor abnormality occurs, and enables the use of gas by releasing the gas shut-off for a transient abnormal event due to the cause of the sensor abnormality. Therefore, it is possible to ensure the safety of occurrence of abnormality, and it is possible to reuse the gas by maintenance at the installation site, thereby improving convenience.
第1の発明は、ガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号を出力する流量検出部と、前記流量検出部の前記流量信号を受け取ると流量を算出する流量算出部と、前記流量算出部の前記流量を受け取ると予め保持している判定値と比較し異常であれば弁閉信号を出力する異常流量判定部と、前記異常流量判定部の前記弁閉信号または復帰入力部の弁開信号あるいはセンサ異常判定部の前記弁閉信号またはセンサ異常解除入力部の前記弁開信号を受け取ると弁駆動信号を出力する弁駆動部と、前記弁駆動部の前記弁駆動信号を受け取るとガス通路を開栓または閉栓する弁と、前記異常流量判定部が異常流量を判定した時外部より復帰入力を受け付けると前記弁開信号を出力する前記復帰入力部と、前記流量検出部の流量信号を受け流量信号の状況より装置の故障による定常的な異常かガスへの空気混入による一過的な可能性のある異常かを判定し、一過的な可能性のある異常の場合はセンサ異常解除信号を出力するセンサ異常判定部と、前記センサ異常判定部のセンサ異常解除信号を受け取ると有効となり、外部より異常解除入力を受け付け前記弁駆動部に弁開信号を出力するセンサ異常解除入力部とを備え、前記異常流量判定部からの弁閉信号に基づき前記弁が閉栓された場合において、前記センサ異常解除入力部の弁開信号により前記弁を開栓することを特徴としたガス遮断装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow rate detection unit that outputs a flow rate signal corresponding to a gas flow rate passing through the gas passage, a flow rate calculation unit that calculates a flow rate when receiving the flow rate signal of the flow rate detection unit, and the flow rate When the flow rate of the calculation unit is received, an abnormal flow rate determination unit that outputs a valve closing signal if it is abnormal as compared with a determination value held in advance, and the valve closing signal of the abnormal flow rate determination unit or the valve of the return input unit A valve drive unit that outputs a valve drive signal when receiving the valve open signal of the valve open signal or the sensor abnormality release input unit of the sensor abnormality determination unit or a gas when receiving the valve drive signal of the valve drive unit A valve that opens or closes the passage, a return input unit that outputs the valve opening signal when a return input is received from the outside when the abnormal flow rate determination unit determines an abnormal flow rate, and a flow rate signal of the flow rate detection unit Received flow rate From the above situation, it is judged whether there is a steady abnormality due to a device failure or an abnormality that may be transient due to air in the gas, and if there is an abnormality that may be transient, a sensor abnormality release signal is output. A sensor abnormality determination unit that is effective when receiving a sensor abnormality cancellation signal from the sensor abnormality determination unit, and receives an abnormality cancellation input from the outside and outputs a valve opening signal to the valve drive unit, When the valve is closed based on a valve closing signal from the abnormal flow rate determination unit, the gas blocking device is configured to open the valve by a valve opening signal of the sensor abnormality cancellation input unit.
第2の発明は、特に第1の発明のセンサ異常判定部が、前記センサ異常解除入力部が異常解除入力を受け付けた後所定時間以内にセンサ異常が解消されないと判定した時、装置の故障による定常的な異常と判定しセンサ異常解除信号を出力しないようにしたことにより、流量信号の状態より一過的な可能性のある異常と区別ができない定常的な故障を判定し異常解除を不可能とすることができる。 According to the second invention, particularly when the sensor abnormality determination unit of the first invention determines that the sensor abnormality is not resolved within a predetermined time after the sensor abnormality cancellation input unit receives the abnormality cancellation input, By determining that it is a steady abnormality and not outputting a sensor abnormality release signal, it is possible to judge a steady failure that cannot be distinguished from an abnormality that may be transient due to the flow signal state, and to cancel the abnormality. It can be.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるガス遮断装置の機能ブロック図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a functional block diagram of a gas cutoff device in
図1において、流量検出部11はガス通路内を通過するガス流量に対応して流量信号Aを出力する(例えば、ガス通路内に対向した超音波センサを取り付け超音波の伝播時間の違いからガス流量を検知する)。 In FIG. 1, the flow rate detection unit 11 outputs a flow rate signal A corresponding to the gas flow rate passing through the gas passage (for example, an ultrasonic sensor facing the gas passage is attached, and the gas is detected due to the difference in ultrasonic propagation time. Detect the flow rate).
流量算出部12は流量検出部11の流量信号Aを受け取ると流量Bを算出する。 When the flow rate calculation unit 12 receives the flow rate signal A from the flow rate detection unit 11, the flow rate calculation unit 12 calculates the flow rate B.
異常流量判定部13は流量算出部12の流量Bを受け取ると予め保持している判定値(例えば、ガス遮断装置が許容している最大通過ガス流量でもよいし、少量のガス流量が継続して流れ続けて許容時間を超えた場合でもよい)と比較し異常であれば弁閉信号Cを出力する。 When the abnormal flow rate determination unit 13 receives the flow rate B of the flow rate calculation unit 12, the determination value held in advance (for example, the maximum flow rate gas flow allowed by the gas shut-off device may be used, or a small amount of gas flow rate continues. The valve closing signal C is output if there is an abnormality as compared with the case where the allowable time is exceeded after the flow continues.
弁駆動部14は異常流量判定部13の弁閉信号Cまたは復帰入力部16の弁開信号Eあるいはセンサ異常判定部18の弁閉信号Cを受け取ると弁駆動信号D(例えば、弁15を開栓または閉栓するように駆動させる信号)を出力する。
When the valve drive unit 14 receives the valve close signal C of the abnormal flow rate determination unit 13, the valve open signal E of the
弁15は弁駆動部14の弁駆動信号Dを受け取るとガス通路を開栓または閉栓する。 When the valve 15 receives the valve drive signal D of the valve drive unit 14, the valve 15 opens or closes the gas passage.
復帰入力部16は外部より復帰入力(例えば、ボタンによる入力でも良いし、リードスイッチのような非接触のものでも良いし、通信電文による入力でも同等の効果が得られる)を受け付けると弁開信号Eを出力する。
When the
センサ異常判定部17は流量信号Aを受け取ると流量信号Aの持つ情報と予め保持している判定値と比較し流量信号Aが想定外の範囲になった時センサ異常と判定して弁閉信号Cを出力する。併せて流量信号Aの情報より装置の故障による定常的な異常かガスへの空気混入による一過的な可能性のある異常かを判定し、一過的な可能性のある異常の場合はセンサ異常解除信号Fを出力する。
When the sensor
センサ異常解除入力部18はセンサ異常解除信号Fを受け取り、センサ異常解除信号Fを受け取り且つ外部より異常解除入力(ボタンによる入力でも良いし、リードスイッチのような非接触のものでも良いし、またそれらの同時入力でも良いし、通信電文による入力でも同等の効果が得られる)を受け付けると弁開信号Eを出力する。
The sensor abnormality
流量検出部11は超音波式の速度センサであり、流量計測は上流側から下流側と下流側から上流側とセンサの送受信を切替え、伝搬時間Tの差から流速を求め、固定されたガス流路の面積との積よりガスの流量を求める構成になっている。すなわち、発信側のセンサから出力された超音波を受信側では図4の波形図に示すような波形として取得し、Vのレベルを3波目が超えてその後に初めてゼロクロスする時点を伝搬時間Tとして測定している。 The flow rate detection unit 11 is an ultrasonic velocity sensor, and the flow rate measurement is performed by switching the transmission and reception of the sensor from the upstream side to the downstream side and from the downstream side, obtaining the flow velocity from the difference in the propagation time T, and fixing the gas flow The gas flow rate is obtained from the product of the area of the road. In other words, the ultrasonic wave output from the sensor on the transmitting side is acquired as a waveform as shown in the waveform diagram of FIG. 4 on the receiving side, and the time when the third wave exceeds the third level and zero crosses for the first time thereafter is the propagation time T. As measured.
例えば、センサ異常判定部17は発信側より超音波送信後所定時間以内に受信側で信号が検出されない状態が継続した時センサ異常を判定し、発生した異常がセンサの発信異常もしくは受信異常の故障が想定されるためセンサ異常解除信号Fは出力しない。
For example, the sensor
また、熱量転換時やガス遮断装置の設置・交換時にガス配管中に空気が混入した場合、ガスと空気では図4に示す受信波形の波高値が異なる。伝搬時間Tの測定は受信波形の3波目がVレベルを超えたその後のゼロクロスまでの時間を基点に測定しているため波形全体が適正な大きさでなければ異常な流速を測定することとなるため、波形の最大ピークがVHからVLの間に入るよう都度ゲインを補正し、波形の3波目が常に初めてVのレベルを超えるようにしている。混入した空気中を超音波が通過したときの受信波形の波高値は小さくなるためゲインの調整値は大きくなる。センサ異常判定部17はゲインの調整値が所定値を超えることが所定時間継続した時センサ異常を判定し、発生した異常が空気の混入と想定されるためセンサ異常解除信号Fを出力する。
Further, when air is mixed in the gas pipe at the time of heat quantity conversion or when the gas shut-off device is installed / replaced, the peak value of the received waveform shown in FIG. 4 differs between gas and air. The measurement of the propagation time T is based on the time until the zero cross after the third wave of the received waveform exceeds the V level, and therefore the abnormal flow velocity is measured unless the entire waveform is an appropriate size. Therefore, the gain is corrected each time the maximum peak of the waveform falls between VH and VL so that the third wave of the waveform always exceeds the V level for the first time. Since the peak value of the received waveform when the ultrasonic wave passes through the mixed air becomes small, the gain adjustment value becomes large. The sensor
以上のように構成されたガス遮断装置について、以下その動作、作用を説明する。 The operation and action of the gas shut-off device configured as described above will be described below.
まず、流量信号Aの情報が想定外の状態になった時センサ異常判定部17が異常を判定し弁閉信号Cを出力し弁駆動部14が弁15をガス遮断状態とする。またセンサ異常判定部17は発生した異常が空気の混入のような一過性の異常と判定した時はセンサ異常解除部18にセンサ異常解除信号Fを出力し、外部からの異常解除入力を有効としてセンサ異常解除部18より弁開信号Eを出力し弁駆動部14が弁15を復帰する。
First, when the information of the flow rate signal A becomes an unexpected state, the sensor
以上のように、本実施の形態においてはセンサ異常判定部18が、計測するガスの状態によってもたらせられる一過性の可能性がある異常を判別し、安全確保のため一度遮断した弁を復帰することができる。また明らかなセンサの故障については遮断を継続し弁の復帰を不可能にすることができる。
As described above, in the present embodiment, the sensor
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2におけるガス遮断装置のタイムチャートを示すものである。なお、実施の形態2は実施の形態1のガス遮断装置のセンサ異常判定部17に以下の特徴を付加したものである。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a time chart of the gas cutoff device according to
図2において、センサ異常判定部17はゲイン調整値が閾値G1を所定時間越えた時点(t1)でセンサ異常を判定し、弁閉信号Cを出力して弁が遮断(閉)し、センサ異常解除信号Fを出力する。センサ異常解除入力部18は外部より異常解除入力を受け取った時点(t2)で弁開信号Eを出力して弁が復帰(開)する。併せて異常解除入力を受け取ったことをセンサ異常判定部17に出力(図1信号G)する。センサ異常判定部17は信号Gを受け取った時点(t2)から所定時間tのタイマをカウントし、tの間に流量信号Aのゲインが閾値G2(G1≧G2)を下回らない時センサ異常を判定し弁閉信号Cを出力して弁が遮断(閉)する。その際、センサ異常判定部17はセンサ異常解除信号Fを出力しない。
In FIG. 2, the sensor
以上のように構成されたガス遮断装置について、以下その動作、作用を説明する。
まず、空気中を超音波が通過した時と同様にセンサの発信部の何らかの故障により超音波信号の出力が小さいときゲイン調整値は大きくなる。すなわち一過性の異常と同様に装置の故障による定常的な故障においてもゲイン調整値が大きくなる事象が現れる。
The operation and action of the gas shut-off device configured as described above will be described below.
First, the gain adjustment value increases when the output of the ultrasonic signal is small due to some failure of the transmitter of the sensor, as in the case where the ultrasonic wave passes through the air. That is, an event in which the gain adjustment value becomes large appears in a steady failure due to a device failure as well as a transient abnormality.
そこで、信号のゲイン調整値が閾値G1を超えた時点(t1)でガス配管中に空気が混合した一過性の可能性があるセンサ異常と判断しセンサ異常解除信号Fを出力し、外部入力によりセンサ異常解除可能な状態とする。センサ異常を解除し弁15を復帰した時点(t2)で所定時間tの間ゲイン調整値を更に監視し十分に大きい閾値G2を下回らないときは装置に起因する定常的なセンサ異常と判断(t3)する。t3時点ではセンサ異常解除信号Fを出力しないため外部入力によるセンサ異常解除ができなくなり弁15の遮断状態が継続する。 Therefore, when the gain adjustment value of the signal exceeds the threshold value G1 (t1), it is determined that there is a possibility that the air is mixed in the gas pipe and there is a possibility of a transient, and the sensor abnormality canceling signal F is output. This makes it possible to cancel the sensor abnormality. When the sensor abnormality is canceled and the valve 15 is returned (t2), the gain adjustment value is further monitored for a predetermined time t. If the value is not less than a sufficiently large threshold G2, it is determined that the sensor abnormality is a steady sensor abnormality (t3). ) At time t3, since the sensor abnormality release signal F is not output, the sensor abnormality cannot be released by external input, and the shut-off state of the valve 15 continues.
以上のように、本実施の形態においてはセンサ異常判定部18がセンサ異常解除された後も同一要因の異常判定を行うことで、装置の故障による定常的な異常かガスの状態による一過性の異常かを精度良く判断することができる。
As described above, in the present embodiment, even after the sensor
実施の形態1、2おいてセンサ異常の発生でガスを遮断し安全性を確保するとともに、センサや計測回路が物理的に破損または故障しているような永続的なものと、一過性の異常な流量信号に基づく異常とを切り分けて一過性の異常な流量信号に基づく誤ったセンサ異常を設置現場でのメンテナンスで解除することでガスの再使用が可能となり利便性を向上させることができる。 In the first and second embodiments, the gas is shut off due to the occurrence of a sensor abnormality to ensure safety, and the sensor or measurement circuit is physically damaged or malfunctioned. By separating abnormalities based on abnormal flow rate signals and canceling erroneous sensor abnormalities based on transient abnormal flow rate signals through maintenance at the installation site, gas can be reused and convenience can be improved. it can.
以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は一過性の異常な流量信号によるセンサ異常を設置現場でのメンテナンスにより解除することができる。従って、安全性を確保しつつ利便性を向上させることができるのでガスを水に置き換えれば、水道メータ等の用途にも適用できる。 As described above, the gas shut-off device according to the present invention can cancel the sensor abnormality caused by the transient abnormal flow signal by the maintenance at the installation site. Therefore, convenience can be improved while ensuring safety. Therefore, if gas is replaced with water, it can be applied to uses such as a water meter.
11 流量検出部
12 流量算出部
13 異常流量判定部
14 弁駆動部
15 弁
16 復帰入力部
17 センサ異常判定部
18 センサ異常解除入力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Flow rate detection part 12 Flow rate calculation part 13 Abnormal flow rate determination part 14 Valve drive part 15
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