JP5908772B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガス遮断装置がガス通路を開栓したときに、測定条件想定外の流量に基づく異常流量での積算を実施しないようにするものである。

従来のこの種のガス遮断装置は図３に示す（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載されたガス遮断装置のブロック図を示すもので、図に示すように、ガス流路１０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、流量検出部１の流量信号ａを受け取ると流量ｂを算出する流量算出部２と、流量算出部２の流量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、異常流量判定部３の弁閉信号ｃまたは復帰入力部６の弁開信号ｅあるいはセンサ異常判定部８の弁閉信号ｃを受け取ると弁駆動信号ｄを出力する弁駆動部４と、弁駆動部４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弁５と、流量検出部１の流量信号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弁閉信号ｃを出力するセンサ異常判定部８と、通常状態であれば流量算出部２の流量ｂを積算部７に出力するが、復帰入力部６の弁開信号ｅあるいは異常流量判定部３の弁閉信号ｃを受け取ると所定時間前記流量算出部２の流量ｂを積算部７に出力しない積算バイパス部９と、積算バイパス部９の流量ｂを受け取ると積算して保持する積算部７とから構成されている。

特開２００７−１４７４３０号公報

しかしながら、前記従来の技術では、ガス遮断装置は、復帰入力を受付後、所定時間だけ流量を積算しない構成となっているため所定時間の設定が短すぎると異常な流量での積算を行い、所定時間の設定が長すぎると正常な流量での積算を取りこぼすという課題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、復帰入力を受付後、安全にガスを使用できる環境にあることを示す復帰安全確認の終了を起点として異常な流量信号が計測されなくなるまで、もしくは異常な流量信号が解消されると判断できる時間まで流量積算機能、或いは、流量異常判定を無効にし、不正確な流量に基づく積算や異常判定を行わないガス遮断装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明に係るガス遮断装置は、流体が流れるガス通路と、前記ガス通路の流れに沿って配置された一対の超音波センサと、前記超音波センサで受信した超音波信号を所定のゲイン値で増幅する増幅部と、前記増幅部のゲイン値を調整するゲイン調整部と、前記増幅部からの出力信号から前記一対の超音波センサ間の超音波の伝搬時間を計測する伝搬時間計測部と、前記伝搬時間計測部で計測された伝搬時間から前記ガス通路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、前記流量算出部が算出した流量値を積算する積算部と、前記ガス通路を開栓または閉栓する弁と、前記流量算出部が算出した流量値と予め保持している判定値とを比較し異常であれば弁を閉栓する為の弁閉信号を出力する異常流量判定部と、弁を開栓する為の弁開信号を出力する復帰部と、前記復帰部の弁開信号により、所定の異常の有無を確認し、異常が無ければ復帰安全確認終了信号を出力する復帰安全確認部と、前記復帰安全確認部の復帰安全確認終了信号の出力を起点に、前記流量算出部で算出した流量値が前記異常流量判定部及び／又は積算部で使用できるか否かを判定する復帰完了後流量監視部と、を備えたことにより、不正確な流量信号に基づいた処理を回避することができる。

本発明のガス遮断装置によると、正常な流量信号を得るとすぐに積算、或いは、流量異常判定を行うことが可能となる。従って、正常な流量を正確に積算できるため誤差の少ない積算が可能となり、また、正常な流量による流量異常判定を行うことができ、システムの信頼性を向上させることができる。

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 超音波センサによる受信波形を示す図 従来のガス遮断装置の機能ブロック図

第１の発明は、流体が流れるガス通路と、前記ガス通路の流れに沿って配置された一対の超音波センサと、前記超音波センサで受信した超音波信号を所定のゲイン値で増幅する増幅部と、前記増幅部のゲイン値を調整するゲイン調整部と、前記増幅部からの出力信号から前記一対の超音波センサ間の超音波の伝搬時間を計測する伝搬時間計測部と、前記伝搬時間計測部で計測された伝搬時間から前記ガス通路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、前記流量算出部が算出した流量値を積算する積算部と、前記ガス通路を開栓または閉栓する弁と、前記流量算出部が算出した流量値と予め保持している判定値とを比較し異常であれば弁を閉栓する為の弁閉信号を出力する異常流量判定部と、弁を開栓する為の弁開信号を出力する復帰部と、前記復帰部の弁開信号により、所定の異常の有無を確認し、異常が無ければ復帰安全確認終了信号を出力する復帰安全確認部と、前記復帰安全確認部の復帰安全確認終了信号の出力を起点に、前記流量算出部で算出した流量値が前記異常流量判定部及び／又は積算部で使用できるか否かを判定する復帰完了後流量監視部と、を備えたことを特徴としたもので、不正確な流量に基づいた処理を回避することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記復帰完了後流量監視部は、前記復帰安全確認終了信号の出力を起点に前記ゲイン値を所定値と比較し、所定値未満であれば前記流量算出部で算出した流量値を前記異常流量判定部と前記積算部への出力を行い、所定値以上であれば前記流量算出部で算出した流量値を前記異常流量判定部と前記積算部へ出力しないようにしたもので、異常な流量に基づいて計測された流量を積算部に積算させないようにできる。

第３の発明は、特に第２の発明において、前記復帰完了後流量監視部は、前記復帰安全確認終了信号の出力を起点として、所定時間経過した時点に、前記ゲイン値に係わらず前記異常流量判定部と前記積算部へ前記流量算出部で算出した流量値を出力することを特徴としたものである。

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態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。

図１において、超音波センサ部１０１は、ガス流路１００の流れに沿って上流と下流に配置された一対の超音波センサからなり、超音波センサの送受信を切替えることにより、超音波の伝播方向を上流側から下流側へ、下流側から上流側へと切り替えてそれぞれの伝搬時間を計測するように構成している。

図２は、送受信波形を示すもので、図に示すように発信側の超音波センサから出力された超音波信号（送信波形）は、受信側の超音波センサでは図２に示すような受信波形として取得され、それを超音波信号Ｘとして出力する。

ゲイン調整部１０２は、超音波信号Ｘを受け取ると超音波信号の波形の最大ピーク（Ａ）が図２の電圧ＶＨとＶＬの間に入るまでゲイン値を調整し、調整したゲインＨを出力する。増幅部１０３は調整されたゲインＨを受け取りその分超音波信号を増幅させた増幅信号Ｙを出力する。

伝搬時間計測部１０４は、増幅信号Ｙを受け取り図２の電圧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（Ｚ）までの時間Ｔを求め、さらに、受信開始点（Ｃ）からゼロクロス点（Ｚ）までの時間Ｔａを引いて伝搬時間Ｔ０を求める。このようにして、上流側から下流側への伝搬時間Ｔｊと下流側から上流側への伝搬時間Ｔｇを計測し出力する。

流量算出部１２は、伝搬時間計測部１０４で計測された伝搬時間ＴｊとＴｇを受け取るとその時間差から流速を求め、その流速と固定されたガス流路の面積との積よりガスの流量Ｂを算出する。

このような超音波センサを用いた計測では、超音波信号の波形が適正な大きさでなければゼロクロスが本来の位置とはズレてしまい異常な流速を算出することとなる。従って、ゲイン値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、適正な波形が得られないような場合などの様に、ゲイン調整が想定外のゲイン値を必要とされたときには、２波目や４波目で初めて電圧Ｖのレベルを超えたり、或いは、全ての波形のピークが電圧Ｖのレベルを超えないことが生じたりして、計測した流速が不正確な値となり、正確な流量計測ができない可能性がある。

特に、熱量転換時やガス遮断装置の設置・交換時含めた遮断、復帰のタイミングなどにおける弁開閉時においては、ガス種と異なる気体が均一化するまでの間一過性の異常なゲイン値が暫く続くことが多い。従って、本願発明では、異常なゲイン値を得ている間は積算や異常流量の判定を止めることでシステムの信頼性向上を図っている。以降、実施の形態について詳細を説明する。

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所定値と比較し異常であれば弁閉信号Ｃを出力する。この所定値は、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。

弁駆動部１４は、異常流量判定部１３の弁閉信号Ｃまたは復帰部１６の弁開信号Ｅを受け取ると弁１５を開栓または閉栓するように駆動させる弁駆動信号Ｄを出力する。さらに、弁駆動部１４は、開栓方向の弁駆動信号Ｄを出力完了後に開栓駆動完了信号Ｆも出力する。

弁１５は、弁駆動部１４の弁駆動信号Ｄを受け取るとガス流路１００を開栓または閉栓する。

復帰部１６は、外部より復帰入力を受け付けると弁開信号Ｅを出力する。この復帰入力は、ボタン等により直接人が操作するものやガス遮断装置内に内蔵したリードスイッチを磁石等を用いて外部から非接触で操作するもの、或いは、通信電文による入力を用いることができる。

復帰安全確認部１８は、弁駆動部１４の開栓駆動完了信号Ｆを受け取ると任意の時間（例えば、３０秒）ガスを使用可能な状態かどうかを確認し、ガスを使用可能な状態であると判定されると復帰安全確認終了信号Ｇを出力する。逆に、ガスを使用すると危険な状態であると判定されると弁閉信号Ｃを弁駆動部１４に出力する。

復帰完了後流量監視部１９は、復帰安全確認部１８の復帰安全確認終了信号Ｇを受け取るとゲイン調整部１０２のゲインＨを受け取り予め定められた異常ゲイン値と比較する。そして、ゲインＨが正常なゲイン値と判定された場合、復帰完了後流量監視部１９は積算部１７における積算に問題ないと判断し、積算部１７、或いは、異常流量判定部１３に流量Ｂを出力する。逆に、ゲインＨが異常なゲイン値と判定された場合、積算部１７、或いは、異常流量判定部１３に対する流量Ｂの出力を停止する。

積算部１７は、復帰完了後流量監視部１９からの流量Ｂを受け取ると流量Ｂを積算して保持し、保持した積算値は有線または無線による通信で外部に出力したり、ＬＣＤ等に表示する。

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、地震、警報器、圧力低下・上昇等の他のセンサ（図示せず）により異常を検出した場合や、有線または無線による通信（図示せず）で弁の開閉を指示された場合に、弁閉信号Ｃが発生すると弁駆動部１４は、弁駆動信号Ｄを出力して弁１５を閉栓方向に駆動しガスが流れないようにする。

その後、復帰部１６は、復帰入力受け付けにより弁開信号Ｅを弁駆動部１４に出力する。弁駆動部１４は弁１５に弁駆動信号Ｄを出力し弁１５を開栓方向に駆動し、開栓駆動完了後、弁駆動部１４は開栓駆動完了信号Ｆを出力する。

そして、復帰安全確認部１８は、開栓駆動完了信号Ｆを受けると安全にガスを使用可能な環境かを調べる復帰安全確認を実施し、安全が確認できると復帰安全確認終了信号Ｇを出力する。復帰完了後流量監視部１９は、復帰安全確認終了信号Ｇを受けるとゲイン調整部からのゲインＨが正常か異常かを判定し、正常ならば流量Ｂを積算部１７、或いは、異常流量判定部１３に出力し、積算部１７は積算を開始し、ゲインＨが異常ならば流量Ｂを出力せず積算部１７は積算を停止することとなる。或いは、異常流量判定部１３は流量Ｂに基づく異常判定を停止する。なお、このゲイン値の異常判定はゲイン値が正常になるまで続ける。

以上のように、本実施の形態においては復帰完了後流量監視部１９が、流量算出部１２からのガス遮断装置が弁を開閉栓したとき発生する可能性のある一過性の異常な流量Ｂを積算することを回避することができ、且つ、正常な流量Ｂを得られるとすぐに積算を開始できるため、誤差の少ない正しい積算をすることができる。また、異常流量判定部１３における異常判定を正確に行うことができる。

また、復帰完了後流量監視部１９は、復帰安全確認終了信号Ｇを得た後のゲイン値の異常判定が継続するような場合の処置として、通常、異常な流量算出が解消されると判断できる所定の時間（例えば、６０分）が経過したらゲイン値の異常判定を中止し、流量Ｂを出力し、積算部１７に積算させるようにしてもよい。このように復帰安全確認終了後のゲイン異常判定の確認に期限を設け、その期限を設置状況（例えば、配管状況や設置場所）に応じて設定できるようにすることもできる。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、ガス流量を計測するガスメータ等のガス遮断装置の分野に広く好適に用いることができる。

１２ 流量算出部
１３ 異常流量判定部
１４ 弁駆動部
１５ 弁
１６ 復帰部
１７ 積算部
１８ 復帰安全確認部
１９ 復帰完了後流量監視部
１００ ガス流路
１０１ 超音波センサ部（超音波センサ）
１０２ ゲイン調整部
１０３ 増幅部
１０４ 伝搬時間計測部

Claims (3)

1. 流体が流れるガス通路と、
   前記ガス通路の流れに沿って配置された一対の超音波センサと、
   前記超音波センサで受信した超音波信号を所定のゲイン値で増幅する増幅部と、
   前記増幅部のゲイン値を調整するゲイン調整部と、
   前記増幅部からの出力信号から前記一対の超音波センサ間の超音波の伝搬時間を計測する伝搬時間計測部と、
   前記伝搬時間計測部で計測された伝搬時間から前記ガス通路を流れる流体の流量を算出する流量算出部と、
   前記流量算出部が算出した流量値を積算する積算部と、
   前記ガス通路を開栓または閉栓する弁と、
   前記流量算出部が算出した流量値と予め保持している判定値とを比較し異常であれば弁を閉栓する為の弁閉信号を出力する異常流量判定部と、
   弁を開栓する為の弁開信号を出力する復帰部と、
   前記弁開信号又は前記弁閉信号により前記弁を開栓又は閉栓するように駆動させる弁駆動信号を出力するとともに前記弁を開栓するように駆動させる前記弁駆動信号を出力完了後に開栓駆動完了信号を出力する弁駆動部と、
   前記弁駆動部の開栓駆動完了信号により、所定の異常の有無を確認し、異常が無ければ復帰安全確認終了信号を出力する復帰安全確認部と、
   前記復帰安全確認部の復帰安全確認終了信号の出力を起点に、前記流量算出部で算出した流量値が前記異常流量判定部及び／又は積算部で使用できるか否かを判定する復帰完了後流量監視部と、を備えたガス遮断装置。
2. 前記復帰完了後流量監視部は、前記復帰安全確認終了信号の出力を起点に前記ゲイン値を所定値と比較し、所定値未満であれば前記流量算出部で算出した流量値を前記異常流量判定部と前記積算部への出力を行い、所定値以上であれば前記流量算出部で算出した流量値を前記異常流量判定部と前記積算部へ出力しない請求項１のガス遮断装置。
3. 前記復帰完了後流量監視部は、前記復帰安全確認終了信号の出力を起点として、所定時間経過した時点に、前記ゲイン値に係わらず前記異常流量判定部と前記積算部へ前記流量算出部で算出した流量値を出力する請求項１のガス遮断装置。

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