KR20040004103A - 가스 보안 장치 및 가스 보안 방법 - Google Patents

Abstract

가스 농도 데이터에 의해서 공기 퍼지 종료 판정을 행하는 가스 보안 장치와 그 방법. 적어도 한 쌍의 초음파 변환기는 가스 통로 내에 소정의 간격으로 설치된다. 제어 측정부는 이 한 쌍의 초음파 변환기의 한쪽으로부터 초음파를 발생시키고, 다른 쪽에서 초음파를 수신하여 초음파의 전파 시간을 측정하며, 전파 시간 데이터로서 출력한다. 가스 농도 표시부는 전파 시간 데이터에 근거하여 가스의 농도 표시를 한다. 또한, 가스 보안 방법에 있어서, 가스 통로 내에, 소정의 간격으로 설치된 한 쌍의 초음파 변환기 사이의 초음파 전파 시간이 측정된다. 측정된 초음파 전파 시간에 근거하여 가스 농도가 표시된다.

Description

가스 보안 장치 및 가스 보안 방법{GAS PROTECTIVE DEVICE AND GAS PROTECTIVE METHOD}

본 발명은 가스 공급로에 사용하는 가스 보안 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

최근, 도시가스(Town Gas)나 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas(LP 가스))가 안전하게 사용되는 것을 목적으로 하여, 연료 가스(이하, 가스라고 함)의사용량을 계측하여 사용량이 매우 증가한 경우나, 통상의 사용 상태와 크게 동떨어진 시간동안 사용되고 있는 것을 검지하면, 가스 통로를 차단하는 보안 장치가 보급되고 있다. 이러한 종류의 보안 장치는 가스 유량의 검출 신호를 보안 제어 회로에 취입하고, 내부의 마이크로컴퓨터에 의해 처리하여 가스 유량을 감시하며, 이상이 있으면 차단 신호를 출력하여 차단 밸브를 폐지(閉止)한다.

그러나, 종래의 가스 보안 장치에는 이하와 같은 경향이 있다.

(1) 처음으로 가스미터를 설치한 때에는, 배관 내의 공기를 제거하기 위한 공기 퍼지를 행해야 한다. 그러나, 종래의 방식에 있어서는, 연소 기구의 연소 상태가 관찰되어 공기 퍼지의 종료가 판정된다. 이 때문에, 공기 퍼지 종료가 확인되고, 가스콕이 닫힐 때까지 작업자는 눈을 뗄 수 없어 작업 효율이 나빠지기 쉽다.

(2) 공기 퍼지가 종료하기 전에 보안 기능이 작용하여 차단 밸브가 동작하는 경우가 있다. 이러한 경우, 작업자는 그 때마다 차단 밸브를 복귀 개방하는 조작을 반복하는 경우가 많아 작업 효율이 나빠지기 쉽다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 보안 장치의 구성도,

도 2는 일 실시예에 따른 가스 보안 장치에서의 표시부를 설명하는 회로도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어 측정 회로2 : 초음파 센서

3 : 가스 통로4 : 가스 농도 표시부

본 발명은 가스 농도 데이터에 의해 공기 퍼지 종료 판정을 행하는 가스 보안 장치와 그 방법을 제공한다.

본 발명의 가스 보안 장치에 있어서, 한 쌍 또는 그 이상의 초음파 변환기가 가스 통로 내에 소정의 거리를 두고 설치된다. 제어 측정부는 쌍으로 이루어지는 초음파 센서의 한쪽으로부터 초음파를 발생시키고, 다른 쪽에서 초음파를 수신하여 초음파의 전파 시간을 측정한다. 가스 농도 표시부는 전파 시간 데이터에 근거하여 가스 농도 판정을 행하여, 표시부에 표시한다.

또한, 가스 보안 제어 회로는 전파 시간 데이터를 취입하여 가스의 유량을 연산하고, 그 결과는 보안 감시에 사용된다.

본 발명의 가스 보안 방법은,

(a) 가스 통로 내에 소정의 간격으로 설치된 한 쌍의 초음파 변환기 사이의 초음파 전파 시간을 측정하는 단계와,

(b) 측정된 초음파 전파 시간에 근거하여 가스 농도를 표시하는 단계를 구비한다.

또한, 이 가스 보안 방법에 있어서는, 초음파 전파 시간을 한 쌍의 초음파 변환기 사이의 양방향의 초음파 전파 시간의 평균값으로 한다. 이에 따라, 보다 정확한 가스 농도가 구해진다.

이하에 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.

이 실시예에서는, 전체로서, 하기와 같은 프로세스로 공기 퍼지의 종료를 판정한다.

(1) 가스 사용 시에는 가스의 종류에 따라, 그 가스의 고유한 초음파의 전파속도에 가스의 유속 성분이 더해져 초음파의 전파 시간이 일정하지 않다. 따라서, 가스의 흐름에 대하여 정, 부 2방향의 초음파의 전파 시간이 측정된다. 그 정, 부 2방향의 평균 전파 시간이 전파 시간 데이터로 되어, 가스의 유속 성분이 상쇄된다.

(2) 가스의 종류에 따라 정해지는 밀도와 초음파의 전파 시간의 상관 관계식으로부터 전파 시간 데이터에 근거하여 가스 밀도가 계산되고, 이것이 표시부에 표시된다.

(3) 공기 퍼지 모드 시에는 보안 기능이 정지하여 차단 기능이 정지한다.

(4) 전파 시간 데이터가 시간적으로 변화하지 않게 되면(또는, 연속하여 소정의 범위 내이면), 가스 농도가 안정하다고 볼 수 있다. 따라서, 가스 중의 대기 성분이 완전히 치환되었다고 간주하여, 공기 퍼지 종료로 판정된다. 여기서, 전파 시간 데이터로부터 상기 (2)에 의해 가스 밀도 즉, 가스 농도가 얻어진다.

(5) 공기 퍼지 종료 판정 후에는 자동적으로 보안 기능이 재개(즉, 공기 퍼지 모드를 해제)되어, 차단 밸브는 폐지한 상태로 대기한다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 가스 보안 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.

도 1에서, 제어 측정 회로(1)의 발진 출력 단자 OUT로부터 출력된 전기 신호는 송신용 초음파 변환기(2(2A))에서 음향 변환되어, 가스 통로(3) 내에 초음파가 발생한다. 거리 L의 간격을 두고 설치된 수신용 초음파 변환기(2(2B))는 수신한초음파를 전기 신호로 변환하여, 제어 측정 회로(1)의 수신 입력 단자 IN에 되돌린다.

제어 측정 회로(1)는 전기 신호를 출력하고 나서 수신하기까지의 시간, T-DATA를 출력한다. T-DATA는 가스 통로(3) 내에서 거리 L을 초음파가 전파하는 전파 시간 T를 계측한 계측 데이터 T-DATA라고도 할 수 있다.

또한, 초음파 변환기(2(2A, 2B))는 송신, 수신의 가역 동작이 가능하고, 전환 수단(7)에서 접속이 전환되어, 가스 통과 방향에 대하여 정부(正負)의 2방향에서 초음파의 전파 시간을 측정한다.

제어 측정 회로(1)는, 공기 퍼지 모드 시에는 그 전파 시간의 평균 시간을 계측 데이터 T-DATA로서 출력한다. 이와 같이, 정부 2방향에서 초음파의 전파 시간의 평균치를 구하는 것에 의해 가스의 유속 성분이 상쇄된다. 이에 따라, 가스 유속의 영향에 의한 전파 시간의 변화분을 제거할 수 있다.

또한, 제어 측정 회로(1)는, 유량 계측을 행하는 통상 모드 시에는 가스 유속이 가미된 측정 데이터 T-DATA 값을 출력하게 되어 있어, 가스 유속을 구할 수 있다.

보안 제어 회로(5)는 입력된 계측 데이터 T-DATA에 근거하여 가스의 유량을 연산하고, 그 결과를 보안 감시에 사용한다.

가스 농도 표시부(4)는 초음파의 전파 시간(T-DATA)과 가스 농도의 상관 관계식으로부터 가스 농도를 연산하고, 그 결과를 표시한다.

보안 제어 회로(5)는 계측 데이터 신호 T-DATA를 수신하여 가스의 유량을 연산한다. 그 결과에 근거하여 보안 제어 회로(5)는, 가스의 사용량이 매우 증가한 경우나, 통상의 사용 상태와 크게 동떨어진 시간동안 가스가 사용되고 있는 것을 검지하면, 차단 장치(6)를 구동하여 가스 통로(3)를 차단시킨다.

또한, 가스 농도 표시부(4)에는, 도 2에 상세히 나타내는 구성의 가스 농도를 표시하는 복수의 LED(8a~8e)를 갖는 표시부(8)가 마련되어 있다. 가스 농도 표시부(4)는 저항(14a~14e), 트랜지스터(16a~16e)와, 전원(12)도 포함하고 있다. LED(8a~8e)는 각각 저항(14a~14e)과 트랜지스터(16a~16e)에 접속되어 전원(12)으로부터 전류를 공급받아 구동된다.

또한, 가스 농도 표시부(4)는 디코더(9)를 포함하고 있다. 여기서, 디코더(9)가 가스 농도 표시부(4)의 밖에 마련되고, 표시부에 접속되어 있어도 무방하다.

계측 데이터 신호 T-DATA는 디코더(9)에 입력된다. 디코더(9)는 T-DATA가 커짐에 따라, 즉, 초음파의 전파 시간이 길어짐에 따라 표시부의 LED를 LED(8a~8e)의 순서대로 점등시킨다.

기체의 분자량과 초음파의 전파 시간은 반비례 관계에 있다. 따라서, 대기보다 분자량이 크고 고밀도인 LP 가스의 경우, 공기 퍼지가 진행함에 따라서 전파 시간이 길어진다. 반대로, 대기보다 분자량이 작고 저밀도인 도시가스의 경우, 공기 퍼지가 진행함에 따라서 전파 시간이 짧아진다.

따라서, 대기보다 저밀도인 가스종에 대해서는, 계측 데이터 신호 T-DATA를 반전 처리(도시하지 않음)하여 디코더(9)에 입력하면, 어느 가스나 공기 퍼지가 진행함에 따라 LED(8a∼8e)가 순서대로 점등해 나간다. 여기서, 통상은, 미리 가스종을 알고 있기 때문에, 대기의 분자량과 비교하여 가스종의 분류를 하고, 반전 처리하는지 여부의 판정을 행하면 좋다.

보안 제어 회로(5)는 모드 설정부로서의 스위치(51)와 가스 농도 판정부(52)를 포함한다.

공기 퍼지의 종료를 판정할 때, 가스 농도의 절대값 판정은 오차를 수반하기 쉽다. 따라서, 일정 시간 간격으로 측정한 가스 농도 데이터(등가적으로 T-DATA)가 설정된 임의 범위 내의 값을 연속하여 나타낼 때, 가스 농도 판정부(52)는 가스 중의 대기 성분이 완전히 치환되었다고 간주하여 공기 퍼지의 종료를 판정한다.

통상 모드에서는, 프로그램된 순간 유량이나 통과 유량을 넘으면 보안 기능이 작용하여 차단 장치가 동작한다. 따라서, 통상 모드에서 공기 퍼지를 실시하면, 공기 퍼지를 종료하기 전에 차단 장치(6)가 동작하는 일이 있고, 그 때마다 차단 장치(6)를 복귀 개방하는 조작을 반복할 필요가 있다. 이것을 회피하기 위해서 보안 제어 회로(5)에 공기 퍼지 모드를 선택하는 모드 설정부로서의 스위치(51)를 마련하여, 공기 퍼지 모드 선택 시에는 보안 기능을 정지시킨다.

공기 퍼지 모드를 선택한 채로 해제하는 것을 잊으면, 보안 기능이 정지한 채로 되어 가스 보안 장치로서 바람직하지 못한 상태로 된다. 이것을 회피하기 위해 상술한 공기 퍼지의 종료를 판정한 후에는 자동적으로 공기 퍼지 모드로부터 통상 모드에 되돌려, 차단 장치(6)가 작동하여 가스 통로를 닫고, 대기 상태로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 가스 농도 표시부에 가스 농도가 표시되기 때문에 공기 퍼지의 진척도를 확인할 수 있다.

또한, 가스 농도가 규정된 표준 상태에 도달했다고 판정하면 자동적으로 통상 모드가 되어, 공기 퍼지 모드를 해제하는 것을 잊는 것을 회피할 수 있다.

또한, 공기 퍼지가 끝나면 차단 밸브를 자동적으로 닫기 때문에, 연소 기구 옆에서 공기 퍼지의 종료까지 기다리고 있을 필요가 없다는 효과를 발휘한다.

Claims (11)

1. 가스 보안 장치에 있어서,

   가스 통로 내에 소정의 간격으로 설치한 적어도 한 쌍의 초음파 변환기와,

   상기 적어도 한 쌍의 초음파 변환기의 한쪽으로부터 초음파를 발생시키고, 다른 쪽에서 상기 초음파를 수신하여, 상기 초음파의 전파 시간을 측정하고, 전파 시간 데이터로서 출력하는 제어 측정부와,

   상기 전파 시간 데이터에 근거하여 가스의 농도 표시를 행하는 가스 농도 표시부를 구비하는 가스 보안 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 측정부는 가스의 흐름 방향에 대하여 정, 부 2방향의 상기 초음파의 전파 시간을 측정하고, 상기 정, 부 2방향의 전파 시간의 평균 시간을 전파 시간 데이터로서 출력하는 가스 보안 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가스 농도 표시부는 상기 전파 시간 데이터를 상기 가스의 표준 전파 시간과 비교하여 가스 농도를 연산, 표시하는 가스 보안 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   가스 농도 판정부를 더 구비하고,

   상기 측정 제어부는 일정 시간 간격으로 상기 초음파의 전파 시간을 측정하여 상기 전파 시간 데이터를 출력하며,

   상기 가스 농도 판정부는, 상기 전파 시간 데이터의 값이 연속하여 소정의 범위 내일 때, 상기 가스 농도가 규정된 표준 상태에 도달했다고 판정하는

   가스 보안 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 가스 통로 내의 공기를 제거하기 위한 공기 퍼지 모드를 설정·해제하기 위한 모드 설정부와, 상기 가스 통로를 차단하는 차단 장치를 더 구비하고,

   상기 모드 설정부가 상기 공기 퍼지 모드로 설정되어, 공기의 퍼지 중, 상기 차단 장치는 상기 가스 통로를 차단하지 않는

   가스 보안 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 모드 설정부가 공기 퍼지 모드로 설정되어 있는 동안에, 상기 전파 시간 데이터의 값이 소정의 범위에 도달했을 때, 상기 모드 설정부는 상기 공기 퍼지 모드를 해제하고, 상기 차단 장치는 상기 가스 통로를 차단하는 가스 보안 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 모드 설정부가 상기 공기 퍼지 모드로 설정되어 있는 동안에, 상기 전파 시간 데이터의 값이 연속하여 소정의 범위에 도달했을 때, 상기 모드 설정부는 상기 공기 퍼지 모드를 해제하고, 상기 차단 장치는 상기 가스 통로를 차단하는 가스 보안 장치.
8. 가스 보안 방법에 있어서,

   (a) 가스 통로 내에, 소정의 간격으로 설치된 한 쌍의 초음파 변환기 사이의 초음파 전파 시간을 측정하고,

   (b) 상기 측정된 초음파 전파 시간에 근거하여 가스 농도를 표시하는 단계를 구비하는

   가스 보안 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 초음파 전파 시간은 상기 한 쌍의 초음파 변환기 사이의 양방향의 상기 초음파 전파 시간의 평균값인 가스 보안 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    (c) 공기를 제거하기 위한 공기 퍼지 모드를 설정하고,

    (d) 단계(c)의 공기 퍼지 모드가 설정되어, 상기 가스 통로 내의 공기의 퍼지 중, 상기 가스 통로를 차단하는 것을 금지하는 단계를 더 구비하는

    가스 보안 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    (e) 상기 초음파 전파 시간이 연속하여 소정의 범위 내일 때, 상기 공기 퍼지가 종료했다고 판정하고,

    (f) 단계 (e)에서 상기 공기 퍼지의 종료가 판정된 경우, 상기 공기 퍼지 모드를 해제하고, 상기 가스 통로를 차단하는 단계를 더 구비하는

    가스 보안 방법.