JP6644653B2 - ガス遮断装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波によってガス流量を計測する計測流路内に水が浸入したことを判定したときに、ガス供給を遮断するガス遮断装置に関する。

ガス遮断装置は、一般的には、ガス流量を計測する流量計測手段と、ガス供給を遮断する遮断手段とを備えている。ガス流量の計測方式としては、代表的には、超音波方式が挙げられる。超音波方式の流量計測手段では、計測流路に一対の超音波送受信器が設けられており、これらの送受信を切り替えて超音波の伝搬時間を計測し、この伝搬時間からガス流量を算出している。一対の超音波送受信器の配置方式には、計測流路の同一面側に配置して反対面に超音波を反射させるＶパス方式と、計測流路を挟んで配置するＺパス方式とが知られている。

計測流路内に何らかの原因により水が浸入した場合には、ガス流量の正確な計測が妨げられるので、ガス供給を遮断する必要性が生じる。そこで、従来から、計測流路内への水の浸入を判定する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、計測流路（メータ流路）内に水が浸入していることを判断する水入り判断手段を備える超音波式ガスメータが開示されている。計測流路内にある程度の量の水が溜まった場合には、超音波の伝搬時間が短くなるとともに超音波の増幅度が小さくなる傾向にあるので、水入り判断手段は、この傾向を利用して水の浸入を判断している。

特許第５２４７６０４号公報

しかしながら、特許文献１に開示される超音波式ガスメータでは、超音波送受信器の配置方式がＺパス方式であるため、配置方式がＶパス方式である場合には、計測流路内における水の存在状態によっては水浸入を有効に判定することができない。

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、一対の超音波送受信器がＶパス方式で配置されていても、計測流路内への水の浸入を良好に判定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。

本発明に係るガス遮断装置は、前記の課題を解決するために、計測流路の上流側および下流側にそれぞれ設置され、少なくとも一方が当該計測流路の天面に位置する一対の超音波送受信器と、前記一対の超音波送受信器の送受信を切り替える切替手段と、前記切替手段により受信側に設定された前記超音波送受信器において、受信した超音波の信号が所定範囲の振幅になるように、信号の増幅度を調整して増幅する増幅手段と、前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間からガス流量を算出する流量演算手段と、前記増幅手段で調整された増幅度の変化が所定値以上であり、かつ、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間が所定範囲である場合に、前記計測流路内に水が存在すると判定する、水浸入判定手段と、を備えている構成である。

また、本発明に係る他のガス遮断装置は、前記の課題を解決するために、計測流路の上流側および下流側にそれぞれ設置され、少なくとも一方が当該計測流路の天面に位置する一対の超音波送受信器と、前記一対の超音波送受信器の送受信を切り替える切替手段と、前記切替手段により受信側に設定された前記超音波送受信器において、受信した超音波の信号が所定範囲の振幅になるように、信号の増幅度を調整して増幅する増幅手段と、前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間からガス流量を算出する流量演算手段と、前記増幅手段で調整された増幅度の変化が所定値以上になってから所定期間内に、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間が所定範囲になった場合に、前記計測流路内に水が存在すると判定する、水浸入判定手段と、
を備えている構成である。

本発明では、以上の構成により、一対の超音波送受信器がＶパス方式で配置されていても、計測流路内への水の浸入を良好に判定することができるガス遮断装置を提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係るガス遮断装置の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）は、図１に示すガス遮断装置での受信信号からのゼロクロス点の判定動作例を説明する模式図であり、（Ｂ）は、増幅手段による増幅度の調整例を説明する模式図であり、（Ｃ）は、増幅度の調整とその変化例を説明する模式図である。 図１に示すガス遮断装置における水浸入判定の一例を示すフローチャートである。 図１に示すガス遮断装置の他の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２に係るガス遮断装置における水浸入判定の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３に係るガス遮断装置における水浸入判定の一例を示すフローチャートである。

本発明に係る代表的なガス遮断装置は、計測流路の上流側および下流側にそれぞれ設置され、少なくとも一方が当該計測流路の天面に位置する一対の超音波送受信器と、前記一対の超音波送受信器の送受信を切り替える切替手段と、前記切替手段により受信側に設定された前記超音波送受信器において、受信した超音波の信号が所定範囲の振幅になるように、信号の増幅度を調整して増幅する増幅手段と、前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間からガス流量を算出する流量演算手段と、前記増幅手段で調整された増幅度の変化が所定値以上であり、かつ、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間が所定範囲である場合に、前記計測流路内に水が存在すると判定する、水浸入判定手段と、を備えている構成である。

前記構成によれば、増幅手段による受信信号の増幅度が所定値以上に変化するとともに、伝搬時間が所定範囲内であれば、計測流路内に水が存在していると判定している。増幅度の大きな変化は、計測流路に水が存在する場合だけでなく、ガス種が変更された場合にも生じ得るが、ガス種の変更では、通常、伝搬時間も大きく変化する。そこで、増幅度および伝搬時間の双方が所定条件を満たす場合に、水が存在することを判定することで、ガス種が変更した場合に水が存在すると誤判定するおそれを有効に回避することできる。

特に、一対の超音波送受信器がＶパス方式で配置され、超音波の反射面側に水が存在する場合では、天面から送信される超音波が反射面だけでなく水面でも反射する。そのため、従来のように伝搬時間の変化を確認するだけでは水の存在を有効に判定することが難しい。しかしながら、前記構成によれば、伝搬時間とともに増幅度の変化を確認することで、水の存在を判定している。それゆえ、Ｖパス方式での配置のように、少なくとも一方の超音波送受信器が天面に位置する配置であっても、計測流路内への水の浸入を良好に判定することができる。

前記構成のガス遮断装置においては、前記水浸入判定手段は、前記増幅度の変化が所定値以上であるが、前記伝搬時間が所定範囲から外れている場合には、その後の所定期間内に計測された前記伝搬時間が所定範囲に入れば、前記計測流路内に水が存在すると判定する構成であってもよい。

また、本発明に係る他の代表的なガス遮断装置は、計測流路の上流側および下流側にそれぞれ設置され、少なくとも一方が当該計測流路の天面に位置する一対の超音波送受信器と、前記一対の超音波送受信器の送受信を切り替える切替手段と、前記切替手段により受信側に設定された前記超音波送受信器において、受信した超音波の信号が所定範囲の振幅になるように、信号の増幅度を調整して増幅する増幅手段と、前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間からガス流量を算出する流量演算手段と、前記増幅手段で調整された増幅度の変化が所定値以上になってから所定期間内に、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間が所定範囲になった場合に、前記計測流路内に水が存在すると判定する、水浸入判定手段と、を備えている構成である。

前記構成によれば、増幅手段による受信信号の増幅度が所定値以上に変化するとともに、その後の所定期間内に伝搬時間が所定範囲内になれば、計測流路内に水が存在していると判定している。ガス種の変更では、増幅度の大きな変化の後に、すぐに伝搬時間が変化せずに遅れて変化する場合がある。それゆえ、所定時間内に伝搬時間が変化するか否かを判定することで、ガス種が変更した場合に水が存在すると誤判定するおそれを有効に回避することできる。特に、一対の超音波送受信器のうち少なくとも一方が計測流路の天面に配置され、超音波の反射面側に水が存在する場合であっても、前記構成では、伝搬時間とともに増幅度の変化を確認することで、水の存在を判定している。それゆえ、Ｖパス方式での配置であっても、計測流路内への水の浸入を良好に判定することができる。

前記構成のガス遮断装置においては、前記水浸入判定手段で用いられる前記伝搬時間は、前記伝搬時間計測手段で計測された１回の計測値、または、複数回の計測値の平均値である構成であってもよい。

また、前記構成のガス遮断装置においては、前記一対の超音波送受信器は、前記計測流路内の天面の上流側および下流側にそれぞれ設置され、前記伝搬時間計測手段は、前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、前記天面の対向面に反射して、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する構成であってもよい。

また、前記構成のガス遮断装置においては、さらに、ガスを遮断する遮断手段を備えており、前記水浸入判定手段により前記計測流路内に水が存在すると判定されたときには、前記遮断手段が動作してガスを遮断する構成であってもよい。

以下、本発明の代表的な実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
［ガス遮断装置の構成］
まず、本実施の形態１に係るガス遮断装置の代表的な構成について、図１を参照して具体的に説明する。

本実施の形態１に係るガス遮断装置は、図１に示すように、計測流路１に設置される一対の超音波送受信器２，３と、流量計測手段２０と、制御手段２１と、遮断手段２２とを備えている。流量計測手段２０は、切替手段４、送信手段５、受信手段６、増幅手段７、基準比較手段８、基準電圧設定手段９、到達点判定手段１０、伝搬時間計測手段１１、流量演算手段１２、および水浸入判定手段１３を備えている。なお、計測流路１、超音波送受信器２，３、流量計測手段２０、制御手段２１、遮断手段２２の具体的構成は特に限定されず、公知の構成を好適に用いることができる。

計測流路１は、ガス管３０の一部に設けられており、天面（上面）である設置面１ａと、設置面１ａに対向する底面（下面）である対向面１ｂとを有している。超音波送受信器２，３は、いずれも計測流路１の同一側面となる設置面１ａに設置されており、上流側には第一の超音波送受信器２が位置し、下流側には第二の超音波送受信器３が位置している。したがって、本実施の形態では、超音波送受信器２，３はＶパス方式で配置されている。

図１に示すように、超音波は、上側の設置面１ａから下側の対向面１ｂに向かって送信され、対向面１ｂで設置面１ａに向かって反射される。したがって、設置面１ａは超音波の送信面または受信面（送受信面）であり、対向面１ｂは超音波の反射面である。なお、図１に示す超音波の送受信例では、超音波送受信器２が送信側であり超音波送受信器３が受信側であるが、後述するように、切替手段４により送受信は切り替えられる。

図１に示す矢印Ｐ１は、送信側の超音波送受信器２から送信されて対向面１ｂに達する超音波（送信波）の伝搬経路であり、矢印Ｐ２は、送信波が対向面１ｂで反射されて反射波となり、受信側の超音波送受信器３に達するまでの伝搬経路である。送信波は、ガスの流れ方向Ｖに対して角度θをなしている。

切替手段４は、超音波送受信器２，３の一方を送信側に他方を受信側に切り替える。送信手段５は、切替手段４により送信側に切り替えられた超音波送受信器２，３から超音波を送信させる。受信手段６は、切替手段４により受信側に切り替えられた超音波送受信器３，２に超音波の反射波を受信させる。増幅手段７は、受信側の超音波送受信器２，３において、受信した超音波の信号（受信信号）が所定範囲の振幅になるように、受信信号の増幅度（ゲイン）を調整して増幅する。

基準比較手段８は、増幅手段７で増幅された受信信号と予め設定される基準電圧とを比較する。基準電圧設定手段９は、増幅手段７の出力に基づく基準電圧を、基準比較手段８に対して出力する。到達点判定手段１０は、基準比較手段８の出力と増幅手段７で増幅された受信信号とから、超音波の到達点を判定する。伝搬時間計測手段１１は、到達点判定手段１０の出力から超音波の伝搬時間を計測する。流量演算手段１２は、伝搬時間計測手段１１で計測された伝搬時間からガス流量を算出する。

水浸入判定手段１３は、増幅手段７で調整された増幅度の変化が所定値以上であり、かつ、伝搬時間計測手段１１で計測された伝搬時間が所定範囲である場合に、計測流路１内に水が存在すると判定する（水浸入判定を行う）。水浸入判定の詳細については後述する。制御手段２１は、前記構成の流量計測手段２０による流量計測動作および水浸入判定動作を制御するとともに、遮断手段２２によるガス管３０の遮断動作を制御する。遮断手段２２は、制御手段２１の制御によりガス管３０内でのガス供給を遮断する。

前記構成のガス遮断装置において、制御手段２１の制御による流量計測手段２０での流量計測について説明する。制御手段２１は、流量計測の開始に伴って送信手段５を動作させ、超音波送受信器２，３の一方、例えば、第一の超音波送受信器２から超音波を送信させるとともに、伝搬時間計測手段１１を動作させて計時を開始する。第一の超音波送受信器２からの送信波（矢印Ｐ１）は、計測流路１内のガス中を伝搬し、対向面１ｂで反射されて反射波（矢印Ｐ２）となり、第二の超音波送受信器３で受信される。

受信された超音波の信号（受信信号）は、受信手段６を介して増幅手段７に出力される。増幅手段７では、制御手段２１の制御により、受信信号の増幅度（ゲイン）を調整して、受信信号の波形が一定の振幅になるように増幅する。なお、増幅度の調整方法については後述する。

増幅手段７で増幅された受信信号は、基準比較手段８、基準電圧設定手段９、到達点判定手段１０に出力される。基準電圧設定手段９は増幅手段７の出力のピーク電圧に対して所定比率の基準電圧を発生し、基準比較手段８へ出力する。基準比較手段８は増幅手段７の出力（増幅された受信信号）と基準電圧設定手段９からの出力（基準電圧）とを比較し、比較結果を到達点判定手段１０に出力する。到達点判定手段１０では、後述するゼロクロス点を超音波の到達点として判定し、伝搬時間計測手段１１に出力する。伝搬時間計測手段１１は、計時開始から到達点までの時間を伝搬時間として計測する。

制御手段２１は、超音波送受信器２，３の送受信を切替手段４で切り替え、前記と同様に、第二の超音波送受信器３から超音波を送信し、第一の超音波送受信器２で受信させるとともに、伝搬時間計測手段１１により伝搬時間を計測させる。そして、前述した一連の超音波送受信動作を予め設定された回数繰り返し行う。計測された伝搬時間は流量演算手段１２に出力され、流量値が算出される。なお、流量値の算出方法は、公知の方法を好適に用いることができるので、具体的な説明は省略する。

［増幅度の調整］
次に、増幅手段７における増幅度の調整方法の代表的な一例、並びに、増幅度による水浸入判定について、到達点判定手段１０による到達点判定方法とともに、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して具体的に説明する。

図２（Ａ）に示すように、受信信号Ａの波形（増幅信号の出力）は複数のピークを有しているが、到達点判定手段１０では、通常、受信から何番目かの波を特定して、その波において、受信信号Ａの符号が正から負に変わる「最初の負のゼロクロス点ｐ」を到達点として判定する。本実施の形態では、第４波のゼロクロス点ｐを判定する。

基準電圧設定手段９は、第４波のゼロクロス点ｐを判定するために、受信信号Ａの第３波および第４波のピーク電圧値の中点となる電圧値を基準電圧Ｄとして設定する。基準比較手段８は、受信信号Ａと基準電圧Ｄとを比較し、図２（Ａ）の信号出力タイミングｔに示すように、これらの大小関係が反転した時点で到達点判定手段１０に出力信号Ｂを出力する。到達点判定手段１０では、図２（Ａ）に示す最初の負のゼロクロス点ｐを超音波の到達点として判定し、出力信号Ｃを伝搬時間計測手段１１に出力する。

ここで、受信信号Ａは、増幅手段７により一定の振幅となるように増幅されたものである。増幅手段７は、例えば図２（Ｂ）に示すように、受信信号Ａの第４波の最大電圧値（ピーク値）が、所定の電圧範囲（電圧範囲の下限Ｒ１および上限Ｒ２の間）に入るように、増幅度（ゲイン値、増幅率）を調整する。

図２（Ｂ）において実線の受信信号Ａ０は、所定の電圧範囲に入っているが、長破線の受信信号Ａ１は、最大電圧値が電圧範囲の下限Ｒ１を下回っており、短破線の受信信号Ａ２は、最大電圧値が電圧範囲の上限Ｒ２を上回っている。このような場合には増幅手段７は、制御手段２１の制御により、最大電圧値が所定の電圧範囲内に入るように、増幅度を調整する。受信信号Ａ１であれば増幅度を上昇させ、受信信号Ａ２であれば増幅度を下降させる。このような増幅度の調整動作は、流量計測毎に行われる。

図２（Ｃ）では、流量計測毎に行われる増幅度の調整回に対する増幅度の大きさを模式的に示している。図２（Ｃ）において、通常の状態であれば、ｎ回〜ｎ＋３回までの増幅度の調整のように、増幅度の値は所定の範囲内（増幅度の下限Ｇ１および上限Ｇ２の間）に入る。しかしながら、計測流路１内に外部から水が浸入する等して水が存在すると、ｎ＋４回のように増幅度は、上限Ｇ２を超えて大幅に上昇する。

この知見に基づけば、計測流路１内での水浸入判定を行う際には、増幅手段７における増幅度の急上昇を判定すればよいことになる。ところが、ガス種が変更されると、水の存在時と同様に増幅度が大幅に上昇する可能性がある。ガスの自由化に伴い、ガス遮断装置においては、熱量調整または原料調達先の多様化等により、計測対象となるガス種が変わることを想定する必要がある。

ここで、水の存在とガス種の変更との間では、超音波の伝搬時間に相違があることが明らかとなった。水の存在では、増幅度が上昇しても伝搬時間そのものは大きく変化しない。これに対して、ガス種の変更では、通常、増幅度の上昇とともに伝搬時間も大きく変化する。そこで、水浸入判定手段１３では、増幅手段７で調整された増幅度の変化が所定値以上であり、かつ、伝搬時間計測手段１１で計測された伝搬時間が所定範囲である場合に、計測流路１内に水が存在すると判定する。

［水浸入判定］
次に、水浸入判定手段１３による水浸入判定の代表的な一例について、図３を参照して具体的に説明する。

まず、水浸入判定手段１３は、増幅手段７で変更された増幅度を取得し（ステップＳ１１）、増幅度の変化が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。所定値以上でなければ（ステップＳ１２でＮＯ）水浸入判定を終了する。所定値以上であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、水浸入判定手段１３は、伝搬時間計測手段１１で計測された伝搬時間を取得し（ステップＳ１３）、この伝搬時間が所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。

伝搬時間が所定範囲内でなければ（ステップＳ１４でＮＯ）水浸入判定を終了する。伝搬時間が所定範囲内であれば（ステップＳ１４でＹＥＳ）、水浸入判定手段１３は、計測流路１内に水が存在している（水浸入が生じている）と判定し（ステップＳ１５）、水浸入判定を終了する。なお、増幅度の変化の下限（所定値）および伝搬時間の所定範囲は、諸条件に応じて適宜設定することができる。

本実施の形態では、一対の超音波送受信器２，３はＶパス方式で計測流路１に設置されている。ここで、計測流路１内に水が存在していれば、送信側の超音波送受信器２，３から送信された超音波（送信波）は、対向面１ｂだけでなく水面でも反射されるため、ガス流量を正確に計測できなくなる。ガス流量を正確に計測できない場合には、ガス供給を遮断する必要があるので、制御手段２１は、水浸入判定手段１３で水浸入が判定されれば、遮断手段２２を動作させてガス供給を遮断する。

このように、本実施の形態では、増幅手段７による受信信号の増幅度（ゲイン値）が所定値以上に変化するとともに、超音波の伝搬時間が所定範囲内であれば、計測流路１内に水が存在していると判定する。増幅度の大きな変化は、計測流路１に水が存在する場合だけでなく、ガス種が変更された場合にも生じ得るが、ガス種の変更では、通常、伝搬時間も大きく変化する。そこで、増幅度および伝搬時間の双方が所定条件を満たす場合に、水が存在することを判定することで、ガス種が変更した場合に水が存在すると誤判定するおそれを有効に回避することできる。

［変形例］
なお、水浸入判定手段１３による水浸入判定は、図１に例示するＶパス方式での超音波送受信器２，３の配置に限定されず、例えば、図４の変形例に示すように、Ｚパス方式にも適用可能である。

例えば、前述したようなＶパス方式では、計測流路１の天面（設置面１ａ）側に一対の超音波送受信器２，３が設置されているため、超音波の反射面となる底面（対向面１ｂ）に水が存在すると、超音波は底面だけでなく水面でも反射する。この場合、特許文献１のように、伝搬時間の変化を確認するだけでは水の存在を有効に判定することが難しい。そこで、前記の通り、増幅度および伝搬時間の双方が所定条件を満たすことを確認して、水浸入判定を行っている。

これに対して、Ｚパス方式では、図４に示すように、一対の超音波送受信器２，３が、計測流路１を挟んで対向配置している。このＺパス方式の配置では、超音波送受信器２，３が計測流路１の水平方向に沿って対向していれば、超音波送受信器２，３の間（超音波の伝搬経路全体）に水が存在し得るため、特許文献１のように伝搬時間の確認のみで水浸入判定が可能になる。しかしながら、図４に示すように、一対の超音波送受信器２，３の一方（図４では、超音波送受信器２）が天面に設置される場合、すなわち、一方の超音波送受信器２，３が鉛直方向上側に位置し、他方の超音波送受信器３，２が鉛直方向下側に位置している場合では、他方の超音波送受信器３，２の上側に水が溜まる可能性がある。

この場合、一方の超音波送受信器２，３から送信された超音波は、水面で反射されるおそれがあるので、伝搬時間の確認のみでは水浸入判定が難しくなる。これに対して、本実施の形態では、水浸入判定手段１３は、増幅度および伝搬時間の双方が所定条件を満たすことを確認する。それゆえ、一対の超音波送受信器２，３の一方が天面に設置される場合であっても、良好な水浸入判定を行うことができる。

また、図４に示すように、本実施の形態に係るガス遮断装置は、制御手段２１の制御によりユーザに水浸入の発生を報知する報知手段２３を備えていてもよい。この報知手段２３は、水浸入の発生だけでなく、これに伴うガス供給の遮断も報知するように構成されてもよいし、水浸入の発生、ガス供給の遮断に加えて、他の異常を報知するように構成されてもよい。

報知手段２３は、ガス遮断装置に表示器、発光素子、または音声警報器等を設けて異常を報知する形態であってもよいし、ガスユーザまたはガス供給事業者に対して、公共または専用の通信手段により通報する形態であってもよいし、インターネットを利用して通報する形態であってもよい。なお、図１に示すように、ガス遮断装置は必ずしも報知手段２３を備えていなくてもよい。それゆえ、例えば、公知の表示装置、発光装置、または音声警報装置を報知手段２３として増設してもよい。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、水浸入判定手段１３は、増幅度の変化と超音波の伝搬時間の変化とを同時期に確認して水浸入判定を行っているが、本実施の形態２では、増幅度の変化を確認してから所定期間内における伝搬時間の変化を確認している。このような構成の一例について、図５を参照して具体的に説明する。

図５に示すように、水浸入判定手段１３は、増幅手段７で変更された増幅度を取得し（ステップＳ２１）、増幅度の変化が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。所定値以上でなければ（ステップＳ２２でＮＯ）水浸入判定を終了する。所定値以上であれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、水浸入判定手段１３は、伝搬時間計測手段１１で計測された伝搬時間を取得し（ステップＳ２３）、この伝搬時間が所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。

伝搬時間が所定範囲内でなければ（ステップＳ２４でＮＯ）、水浸入判定手段１３は、所定時間（伝搬時間確認待機時間）が経過したか否かを判定する（ステップＳ２５）。所定時間が経過していなければ（ステップＳ２５でＮＯ）、伝搬時間が所定範囲内にあるか否かを再度判定する（ステップＳ２４に戻る）。所定時間が経過していれば（ステップＳ２５でＹＥＳ）、所定期間が経過しても伝搬時間が所定範囲から外れているということなので、水浸入判定を終了する。また、所定期間で伝搬時間が所定範囲内であれば（ステップＳ２４でＹＥＳ）、水浸入判定手段１３は、計測流路１内に水が存在している（水浸入が生じている）と判定し（ステップＳ２６）、水浸入判定を終了する。

計測流路１内に水が浸入している場合、増幅度の変化に対して、水の浸入過程で伝搬時間にエラーが生じる可能性がある。そこで、本実施の形態では、増幅度の変化を確認してからすぐに伝搬時間の変化を確認して水浸入判定を行うのではなく、所定時間（伝搬時間確認待機時間）が経過してから（所定期間内に）伝搬時間を確認する。これにより、水浸入判定の誤判定を有効に抑制することができる。

なお、図示しないが、伝搬時間の取得（ステップＳ２３）は、増幅度の変化を確認してから（ステップＳ２２）所定時間経過した後に行ってもよい。例えば、増幅度の変化が所定値以上である時に、第一所定時間が経過した後に伝搬時間を取得し、その後、第二所定時間が経過するまでの間に（ステップＳ２５）、伝搬時間が所定範囲内であるか確認してもよい（ステップＳ２４）。また、具体的な所定期間、すなわち、前述した所定時間（もしくは第一所定時間および第二所定時間）については特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定することができる。

（実施の形態３）
前記実施の形態１または２では、伝搬時間が所定範囲内であるか否かを確認するために、１回の計測値を用いていたが、本実施の形態３では、複数の計測値の平均値を用いている。このような構成の一例について、図６を参照して具体的に説明する。

図６に示すように、水浸入判定手段１３は、増幅手段７で変更された増幅度を取得し（ステップＳ３１）、増幅度の変化が所定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。所定値以上でなければ（ステップＳ３２でＮＯ）水浸入判定を終了する。所定値以上であれば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、水浸入判定手段１３は、伝搬時間計測手段１１で計測された伝搬時間の１回の計測値を取得し（ステップＳ３３）、この計測値が伝搬時間の所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。

１回の計測値が所定範囲内でなければ（ステップＳ３４でＮＯ）、水浸入判定手段１３は、所定時間（計測時間）内における複数回の計測値の平均値を取得する（ステップＳ３５）。この平均値は、伝搬時間計測手段１１で算出されてもよいし、流量計測手段２０が平均値算出手段を別途備え、この平均値算出手段から取得してもよいし、水浸入判定手段１３が平均値を算出してもよい。水浸入判定手段１３は、この平均値が伝搬時間の所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ３６）。平均値が所定範囲内でなければ（ステップＳ３６でＮＯ）水浸入判定を終了する。

先に取得した１回の計測値が所定範囲内であるか（ステップＳ３４でＹＥＳ）、複数回の計測値の平均値が所定範囲内であれば（ステップＳ３６でＹＥＳ）、水浸入判定手段１３は、計測流路１内に水が存在している（水浸入が生じている）と判定し（ステップＳ２６）、水浸入判定を終了する。

このように、伝搬時間として、１回の計測値のみを用いるのではなく、所定時間（計測時間）内で計測された複数回の計測値の平均値を用いることにより、ガスの流れの脈動を含む伝搬時間の計測のばらつきに由来する誤判定を有効に抑制することができるので、より正確に水浸入判定を行うことができる。

本実施の形態では、先に１回の計測値のみで伝搬時間の変化を確認してから、平均値により再び伝搬時間の変化を確認しているが、水浸入判定はこれに限定されず、先の伝搬時間の変化確認においても、伝搬時間の１回の計測値ではなく平均値を用いてもよい。あるいは、前記実施の形態１で説明した図３に示す水浸入判定、もしくは、前記実施の形態２で説明した図５に示す水浸入判定においても、伝搬時間の１回の計測値ではなく平均値を用いてもよい。逆に、本実施の形態における水浸入判定において、後の伝搬時間の変化確認で平均値を用いずに、１回の計測値を用いてもよい。

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。

本発明は、水浸入判定が必要なガス遮断装置等の分野に広く用いることができ、特に、ガス種の変更に対応可能なガス遮断装置等の分野に好適に用いることができる。

１ 計測流路
１ａ 設置面
１ｂ 対向面
２ 超音波送受信器
３ 超音波送受信器
４ 切替手段
５ 送信手段
６ 受信手段
７ 増幅手段
８ 基準比較手段
９ 基準電圧設定手段
１０ 到達点判定手段
１１ 伝搬時間計測手段
１２ 流量演算手段
１３ 水浸入判定手段
２０ 流量計測手段
２１ 制御手段
２２ 遮断手段
２３ 報知手段
３０ ガス管

Claims (5)

1. 計測流路の天面の上流側および下流側にそれぞれ設置された一対の超音波送受信器と、
   前記一対の超音波送受信器の送受信を切り替える切替手段と、
   前記切替手段により受信側に設定された前記超音波送受信器において、受信した超音波の信号が所定範囲の振幅になるように、信号の増幅度を調整して増幅する増幅手段と、
   前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、前記天面の対向面に反射して、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、
   前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間からガス流量を算出する流量演算手段と、
   前記増幅手段で調整された増幅度が所定値以上に変化し、かつ、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間が所定範囲である場合に、前記計測流路内に水が存在すると判定する、水浸入判定手段と、
   を備えていることを特徴とする、
   ガス遮断装置。
2. 前記水浸入判定手段は、前記増幅度が所定値以上に変化したが、前記伝搬時間が所定範囲から外れている場合には、その後の所定期間内に計測された前記伝搬時間が所定範囲に入れば、前記計測流路内に水が存在すると判定することを特徴とする、
   請求項１に記載のガス遮断装置。
3. 計測流路の天面の上流側および下流側にそれぞれ設置された一対の超音波送受信器と、
   前記一対の超音波送受信器の送受信を切り替える切替手段と、
   前記切替手段により受信側に設定された前記超音波送受信器において、受信した超音波の信号が所定範囲の振幅になるように、信号の増幅度を調整して増幅する増幅手段と、
   前記超音波送受信器の一方から送信された超音波が、前記天面の対向面に反射して、他方の前記超音波送受信器に受信されるまでの伝搬時間を計測する伝搬時間計測手段と、
   前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間からガス流量を算出する流量演算手段と、
   前記増幅手段で調整された増幅度が所定値以上に変化してから所定期間内に、前記伝搬時間計測手段で計測された伝搬時間が所定範囲になった場合に、前記計測流路内に水が存在すると判定する、水浸入判定手段と、
   を備えていることを特徴とする、
   ガス遮断装置。
4. 前記水浸入判定手段で用いられる前記伝搬時間は、前記伝搬時間計測手段で計測された１回の計測値、または、複数回の計測値の平均値であることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のガス遮断装置。
5. さらに、ガスを遮断する遮断手段を備えており、
   前記水浸入判定手段により前記計測流路内に水が存在すると判定されたときには、前記遮断手段が動作してガスを遮断することを特徴とする、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のガス遮断装置。

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