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【発明の名称】 ガス遮断装置
【発明者】 【氏名】植木 浩一

【氏名】浅野 一高

【氏名】大谷 卓久

【要約】 【課題】異常流量を即座に検出しガス等の媒体供給を停止するガス遮断装置を提供する。

【構成】配管内の流量を流速検出手段8で検出し、流量演算手段14で流量に換算し、使用器具等の異常流量判定値を流量異常記憶手段16に記憶し、流量演算手段14で求めた瞬時流量より流量推定手段15で瞬時流量推定値を求め、流量推定手段15の瞬時流量と流量異常記憶手段16の異常流量判定値とを比較し、瞬時流量推定値が流量異常記憶値より大きいと異常判定手段17で判定すると、媒体供給を停止する遮断手段18とからなる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、使用器具等の異常流量判定値を記憶する流量異常記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量より瞬時流量推定値を求める流量推定手段と、前記流量推定手段の瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較し前記流量推定手段で求めた瞬時流量推定値が所定値と判定時異常と判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により異常と判定時媒体供給を停止する遮断手段とを備えたガス遮断装置。
【請求項2】
請求項1項記載の遮断装置の手段の全てもしくは一部としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、超音波を用いて配管内を流れる各種媒体、例えば都市ガスやLPガス等の流速を検出しその合計流量よりガス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。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のガス遮断装置は例えば特開2005−207965号公報に示されるように図2、図3の構成になっていた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図2は従来のガス遮断装置のブロック図を示す。図2において、1は流量監視部で、ガス流路を流れるガスの流量を超音波センサやフローセンサ等で監視するもので、瞬時流量検出する。2はデータ演算部で、所定時間間隔毎の流量サンプリングによる流量監視部1からの検出出力が供給され、その検出出力により瞬時流量を演算すると共に、所定時間間隔毎の瞬時流量計測値に移動平均処理を行って移動平均流量を算出する。3はデータ記憶部で、データ演算部2で算出された瞬時流量及び移動平均流量を記憶する。4は遮断値記憶部で、予め設定された合計流量遮断機能の遮断値を予め記憶する。この遮断値は移動平均流量と比較される第1の遮断値Rth1と、瞬時流量と比較される第2の流量Rth2とからなる。5はデータ比較部で、データ記憶部3に記憶された瞬時流量及び移動平均流量と遮断値記憶部4に記憶された遮断値とを比較し、比較結果である異常検出信号を出力する。6は制御部で、流量監視部1に所定時間間隔で流量サンプリングを実施するよう流量監視部1に指示する指示信号を出力する。又データ比較部5からの異常検出出力の入力に応じて、遮断信号を出力する。7は遮断部で、制御部6からの遮断信号で制御される遮断弁からなる。
【0004】
次に従来例の構成の動作を説明する。まず瞬時流量Rnの計測を実行する。この流量計測時、制御部6は流量監視部1を所定時間間隔で流量サンプリングを実施するように指示する。それにより所定の時間間隔で出力された流量監視部1からの流量検出信号は、データ演算部2で演算され、瞬時流量Rnが算出される。算出された瞬時流量Rnのデータは、データ記憶部3に送られ記憶される。
【0005】
次に、算出された瞬時流量Rnに基づいて、1個づつずれる8個のデータ毎に移動平均演算処理がデータ演算部2で行われ、移動平均流量Raが算出される。算出された移動平均流量Raのデータは、データ記憶部3に送られ、記憶される。次に算出された移動平均流量Raがデータ記憶部3からデータ比較部5に送られ、遮断値記憶部4に記憶されている第1の遮断値RTh1と比較されて、それより大きいか否かを判定する。移動平均流量Raが第1の遮断値Rth1より大きい場合は、データ比較部5から異常検出出力が制御部6に送られ、それにより制御部6からの駆動出力が遮断部7に送られ遮断部7によりガス遮断が行われる。
【0006】
一方、移動平均流量Raが第1の遮断値Rth1より小さい場合、次に算出された瞬時流量Rnがデータ記憶部3からデータ比較部5に送られ、遮断値記憶部4に記憶されている第2の遮断値Rth2と比較されて、それより大きいかどうか判定される。瞬時流量Rnが第2の遮断値Rth2より大きい場合、データ比較部5で異常回数カウンタのインクリメントが行われる。インクリメントされた異常回数カウンタのカウント数が規定回数をオーバしたかどうかを判定する。オーバならばデータ比較部5から異常検出出力が制御部6に送られ、駆動出力が遮断部7に送られガス遮断を行う。
【0007】
このように流量遮断の設定値は、第1の遮断値Rth1及び第2の遮断値Rth2の2段階に設けられ、平均流量Raは第1の遮断値Rth1 と比較され、第1の遮断値を超えた場合遮断される。又平均流量Raの監視と平行して、瞬時流量Rnの監視を実施しており、第1の遮断値Rth1より高い第2の遮断値Rth2を超える瞬時流量Rnが規定回数以上連続して発生した場合、ガス遮断が行われる。
【特許文献1】特開2005−207965号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら上記従来の構成では下記問題点があった。下流側で配管が何らかの原因でひび割れたり、器具に接続されたホースが外れたり等のトラブルが発生すると、通常器具が使用する以上の異常な大流量が流れた場合遮断を行うが、移動平均流量と瞬時流量とが異なる遮断判定値で行っており、移動平均流量Raでは第1の遮断値Rth1に到達せず、又瞬時流量Rnで第2の遮断値Rth2に到達しない場合本来の遮断値Rth1を超えているのに第2の遮断値Rth2に到達していない為遮断できず非常に危険性が高く、一方遮断判定する場合更に異常な大きい遮断値で判定するため素早く遮断できず、遮断弁を作動しガス供給停止するのが遅れ、生ガスが漏れその間にガスが床下或いは居間等の部屋に充満し、最悪爆発事故や火災などの事故が発生することが予想される。
【0009】
本発明は上記課題を解決するもので、常に瞬時流量を検出し、何らかの原因で発生した異常な流量を2種類設けた判定流量で判定するのではなく即座に識別し、直ちにガス供給を停止するガス遮断装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この課題を解決するために本発明は、配管内の流量を流速検出手段で検出し、流量演算手段で流量に換算し、使用器具等の異常流量判定値を流量記憶手段に記憶し、流量演算手段で求めた瞬時流量より流量推定手段で瞬時流量推定値を求め、流量推定手段の瞬時流量と流量異常記憶手段の異常流量判定値とを比較し、瞬時流量推定値が流量異常記憶値より大きいと異常判定手段で判定すると、媒体供給を停止する遮断手段とからなる。
【0011】
このことにより、異常かつ多量のガスが漏洩しても、本来の遮断判定値で早期に異常判定し直ちにガス供給を停止できるので、安全性が極めて向上する効果がある。
【発明の効果】
【0012】
本発明のガス遮断装置によれば、ガス遮断装置からガス需要家が保有する器具への配管や、器具に接続されるホース等が何らかの原因で外れたり、破壊されたりして異常な流量でガスが噴出するが、予め流量異常記憶手段に異常流量値を記憶しておき、流量演算手段で求めた瞬時流量値より本来の安定すべき瞬時流量の推定値を求めて異常値と比較するので、異常な漏洩と判定し直ちに遮断手段によりガス供給を停止するので、異常流量判定に長時間要することなく、その結果ガス漏洩により最悪爆発や火災などに事故に至るという不具合がおきることなく、複数の遮断値を持つことなく正確に即座に遮断できるのでガス中毒や火災等を引き起す危険性がなく安全性や信頼性が極めて向上する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
本発明は上記目的を達成するため、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、前記流速検出手段で検出した流速より流量に換算する流量演算手段と、使用器具等の異常流量判定値を記憶する流量異常記憶手段と、前記流量演算手段で求めた瞬時流量より瞬時流量推定値を求める流量推定手段と、前記流量推定手段の瞬時流量と前記流量記憶手段の異常流量判定値とを比較し前記流量推定手段で求めた瞬時流量推定値が所定値と判定時異常と判定する異常判定手段と、前記異常判定手段により異常と判定時媒体供
給を停止する遮断手段とからなる。
【0014】
そしてガス遮断装置の下流側に接続されたガステーブル、ガスファンヒータ、ガスヒートポンプ式エアコン(GHP)や給湯器迄の配管や、器具に接続されるホース等が何らかの原因で外れたり、破壊されたりして異常な流量でガスが噴出するが、予め流量記憶手段に異常流量値を記憶しておき、流量演算手段で求めた瞬時流量値より本来の安定すべき瞬時流量の推定値を求めて異常値と比較するので、異常な漏洩と判定し直ちに遮断手段によりガス供給を停止するので、異常流量判定に長時間要することなく、その結果ガス漏洩により最悪爆発や火災などに事故に至るという不具合がおきることなく、複数の遮断値を持つことなく本来の基準等で規定の遮断値で正確に即座に遮断できるので最悪の爆発や火災等の危険性がなく安全性や信頼性が極めて向上する。請求項2に記載の発明は、請求項1項記載のガス遮断装置の手段の全てもしくは一部をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【0015】
そして、プログラムであるのでマイコン等を用いて本発明の遮断装置の一部あるいは全てを容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできる。
【0016】
以下、本発明の第1の実施例を図1を参照して説明する。図1において、図2と同一機能を有する構成要素に関しては同一番号を付した。
【0017】
(実施の形態1)
図1は本発明の第1の実施例のガス遮断装置で、8は流速検出手段で、LP等のガス媒体の流路1に対向設置された上流側振動子2、下流側振動子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より使用ガスの流速を検出する。流速検出手段8の一例として次の様な方法がある。即ち流速検出手段8は、切替手段9と、送信手段10と、受信手段11と、繰返手段12と、伝搬時間計測手段13とからなる。送信手段10と受信手段11とは切替手段9に接続され、切替手段9はまず送信手段10を上流側振動子2に、受信手段11を下流側振動子3に接続し、次は送信手段10を下流側振動子3に、受信手段11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10と受信手段11の接続先を切り替える。繰返手段12は切替手段9により上流側振動子2に受信手段11を、一方下流側振動子3に送信手段10を接続された時、送信手段10から発信された超音波信号は上流側振動子2より流路1を経て下流側振動子3から受信手段11で受信されるが、超音波信号の送信から受信迄を繰り返し行い、更に伝搬時間計測手段13でその間の信号伝搬時間を計測する動作を繰り返し行うが、回数は1回から任意の複数回を変えられる。伝搬時間計測手段13は超音波信号の送信から受信までの時間を計測し累積する。次に切替手段9により下流側振動子3に受信手段11を、上流側振動子2に送信手段10が接続され、前述の動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段21は最初受信し求めた伝搬時間と、次に切替手段9により切り替えた後計測した信号伝搬時間とから伝搬時間差を求める。
【0018】
14は流量演算手段で、求めた伝搬時間より流速を求め更に流量値に換算する。15は流量推定手段で、流量演算手段14からの瞬時流量より単位時間当たりの流量変化値を求め、即ち瞬時流量の微分値より到達する瞬時流量を推定する。16は流量異常記憶手段で、ホース抜け等の異常流量値や通常のガス器具等の使用流量ではない異常流量判定値を記憶する。17は異常判定手段で、流量推定手段15で求めた瞬時流量推定値と流量異常記憶手段16に記憶した異常流量判定値とを比較し異常流量かどうかを判定し、異常流量値を超えているならばホース抜け等の異常流量と判定する。この時器具により使用開始時一旦ピークを検出した後下がり安定するが、このピーク検出と流量推定値で判定する。最初から異常状態でピークを検出することなく瞬時流量推定値が安定した値を示した場合、その流量推定値で異常判定を行う。
【0019】
18は遮断手段で、異常判定手段17で異常流量状態と判定時、遮断信号が出力されガス流路1を遮断する。19は報知手段で、異常判定手段17でガスの使用状態が異常と判定し、遮断手段18を駆動した場合遮断状態や遮断内容を報知手段の液晶表示素子等に表示すると共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】
次に上記構成の動作を説明する。通常LPG容器から高圧ホースで圧力調整器に接続され、その下流側にガス遮断装置は設置される。ガス遮断装置の流体管路1は長い配管の一部であり、こうした中で上流側振動子2、および下流側振動子3とが斜向設置され超音波の伝搬により流量計測を行う。ガス遮断装置の下流側にガス消費器具、例えばガスヒートポンプエアコン(GHP)やファンヒータ、ストーブ等の暖房器具、風呂やキッチンにお湯を供給する給湯器、ガステーブル等の調理器具に接続される。
【0021】
ここで流速検出手段8の一例の動作を説明する。流路(ガス配管)1内で、斜向設置された上流側振動子2、および下流側振動子3との間で超音波信号を送受信する。切替手段9により上流側振動子2に送信手段10が接続され、一方受信手段11に下流側振動子3が接続され、送信手段10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を介し受信する。この動作を繰返手段12で設定された回数だけ行う。送信手段10より発射された超音波信号を受信手段11が受信する迄の伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段13で求める。
【0022】
次に、切替手段9は下流側振動子3に送信手段10を接続し上流側振動子2に受信手段11を接続する。送信手段10より超音波信号を出力し下流側振動子3を介し流路1を経て上流側振動子2に接続された受信手段11で信号受信する。前述同様に繰返手段12で設定された回数だけ行う。送信手段10より発射された超音波信号を受信手段11が受信する迄の伝搬時間を伝搬時間計測手段13で累積し求め、更に上流から下流へ超音波信号を発射した時の伝搬時間と、下流から上流へ発射した時の伝搬時間とから伝搬時間差を求める。流量演算手段14で伝搬時間計測手段13で求めた伝搬時間を流速値Vに換算し、次に流量値Qに換算する。
【0023】
次に、流量演算手段14で求めた流量値より流量推定手段15で流量の変化勾配、即ち微分値を求めこの先の安定するとする瞬時流量値を推定する。流量異常記憶手段16に予め記憶された流量異常判定値と瞬時流量推定値とを異常判定手段17で比較する。流量記憶手段16で、予め給湯器等の大流量器具、ガス乾燥機、5号瞬間湯沸器、ファンヒータ等の暖房器具、ガステーブルの等の調理器具等が全て使用される、或いは複数使用される場合の流量合計値より大きな流量値を異常流量として設定している。異常判定手段17では推定した瞬時流量が異常な判定流量以上かどうかを判定する。器具の使用開始時、一般的に初期圧力が高く一時的に大流量に達した後、流量が下がり安定化する傾向がある。流量推定手段15は、流量有状態を検出後プラス勾配の流量変化を検出し、その推定ピーク値が遮断値を超えていても異常判定手段17ではその瞬時流量では判定しない。流量推定手段15でピークを検出後、その後すぐ流量が下がるが、その流量の微分値より安定化する流量を推定する。異常判定手段17は流量推定手段15よりピーク信号と流量推定値とを入力し、その瞬時流量推定値で異常判定する。特に器具使用中に誤って接続ホースが外れ異常な流量が流れたり、配管が何らかの原因で破壊され、異常な流量が噴出したりすると、流速検出手段8での流量計測サンプリングごとの瞬時流量値がピーク値より下がっても早く安定するが、流量推定手段15はこの状態を微分値で推定することにより早期に流量の安定しようとする値を求める。即ち推定し安定した瞬時流量値が異常判定流量値より超えたのを早期に異常判定手段17で判定するため、移動平均流量による異常判定より早く遮断判定が可能である。
【0024】
異常判定手段17から異常と判定された時遮断信号が遮断手段18に出力されガス流路1を遮断する。遮断すると遮断状態や遮断内容を報知手段19の液晶表示素子等に表示すると共にガスの安全監視を行っているセンタに電話回線などを介し通信電文で通報する。
【0025】
このようにしてガス遮断装置が設置された配管1中の流量計測時、流速検出手段8による異常な瞬時流速を連続して検出し流量演算手段14で換算し、流量推定手段15で求めた瞬時流量値より安定すると推定される瞬時流量を求め、流量記憶手段16に予め記憶した瞬時流量値と比較し超えているのを検出すると、器具等の通常使用する流量ではないと判定し直ちに検出して遮断信号を出力しており、かつ器具の使用開始時のピークを検出しその後の安定する流量を推定し、その推定値が異常かどうかを早期に判定する為、器具による特性によって誤遮断することなく、瞬時流量で本来の遮断すべき基準で判定し、早期に遮断するので、何らかの原因で異常流量が噴出し結果部屋にガスが充満しガス爆発あるいは火災などの最悪な異常状態に至ることなく、直ちにガス供給を遮断するので早期に異常状態を判定することができ安全性や信頼性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【0026】
以上のように、本発明にかかるガス遮断装置は、超音波を用いて配管内を流れる各種媒体、例えば水などの液体を計測する水道メータや、電気量を計測し使用量を積算する電力計等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明の実施例1のガス遮断装置の制御ブロック図
【図2】従来のガス遮断装置の制御ブロック図
【符号の説明】
【0028】
8 流速検出手段
14 流量演算手段
15 流量推定手段
16 流量記憶手段
17 異常判定手段
18 遮断手段
【出願人】 【識別番号】000005821
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【出願日】 平成18年6月29日(2006.6.29)
【代理人】 【識別番号】100097445
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄

【識別番号】100109667
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 浩樹

【識別番号】100109151
【弁理士】
【氏名又は名称】永野 大介


【公開番号】 特開2008−8734(P2008−8734A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−179131(P2006−179131)