(57)【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、
検出した流速から流量を演算する流量演算手段と、
前回と今回の流速差より検出した流速の変化勾配に基づき流速変化方向をプラス又はマイナスの値として求める変化勾配検出手段と、
前記プラス又はマイナスの値に基づいて流速の変化周期を検出する周期変化検出手段と、
前記周期変化検出手段が変化周期を検出すると再液化と判定する再液化検出手段と、
求めた流量値が異常使用量か否かを判定する異常判定手段と、
異常と判定したとき媒体流路を遮断する遮断手段と、
再液化と判定したとき警告表示を行う報知手段とを
備えたことを特徴とするガス遮断装置。
【請求項２】
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、
検出した流速から流量を演算する流量演算手段と、
前回と今回の流速差より検出した流速の変化勾配に基づき流速変化方向をプラス又はマイナスの値として求める変化勾配検出手段と、
前記変化勾配検出手段の値がマイナスの場合に、検出した流速値を所定値と比較し前記所定値以上である場合は再液化と判定する再液化検出手段と、
求めた流量値が異常使用量か否かを判定する異常判定手段と、
異常と判定したとき媒体流路を遮断する遮断手段と、
再液化と判定したとき警告表示を行う報知手段とを
備えたことを特徴とするガス遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス遮断装置に関し、特に配管内を流れる各種媒体、例えばＬＰガスなどの流速を検出してその流速変化より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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のガス遮断装置としては、例えば特開平９−２１６６７号公報等に開示されたものが知られている。その一例を、図３を参照して説明する。図３において、２１は流体管路、２２、２３は超音波を送受信する第１と第２の振動子であり、第１振動子２２と第２振動子２３は流体管路２１の上流側と下流側に対向して設置されている。２４は第１振動子２２に超音波信号を送信する送信回路、２５は第２振動子２３で受信した信号を増幅する増幅回路である。２６は増幅された信号を基準信号と比較して基準信号より大きい場合に信号を出力する比較回路である。２７は超音波の発信から受信までの時間をタイマカウンタで計測する計時手段である。これら送信回路２４から計時手段２７にて計測回路２８が構成されている。
【０００３】
２９は計時手段２７にて検出された超音波伝搬時間に基づいて流体管路２１の大きさ、流れの状態を考慮して流量値を求める流量演算手段である。３０は流量演算手段２９の値によって測定周期の変更を行う周期可変手段、３１は周期可変手段３０からの指示信号に応じて信号送出タイミング信号を送信回路２４に対して出力する計測開始手段である。
【０００４】
３２は流量演算手段２９の演算終了を検出する計測終了手段、３３は演算終了に同期して計測回路２８の電圧を低下させ、また計測開始手段３１による計測開始と同期して電圧を復帰させる電圧制御手段、３４は流量演算手段２９で求めたガス使用量から異常な使用状態かどうかを判定する異常判定手段、３５は異常判定手段３４で異常と判定されたとき流体管路２１を遮断する遮断手段、３６はその異常の内容を表示又は報知する報知手段である。
【０００５】
次に、以上の構成における動作を説明する。都市ガス、ＬＰガス等の媒体ガスの流れる流体管路２１内において、計測開始手段３１からの信号により送信回路２４からバースト信号が送出され、第１振動子２２から発信された超音波信号は流体管路２１の流れの中を伝搬し、第２振動子２３で受信され、さらに増幅回路２５と比較回路２６で信号処理され、発信から受信までの時間が計時手段２７で測定される。この発信から受信までの時間に基づいて流量演算手段２９にて流量が演算される。
【０００６】
流量が大きい時は計時サンプリングの間隔を速くして誤差を小さくする必要があり、流量が小さい時或いは流量０の時は計測サンプリングの間隔を遅くしても殆ど誤差を生じない。よって、流量演算手段２９の値に応じて計測間隔が変更される。流量演算手段２９の値が小さい時は、周期可変手段３０で計測時間の間隔が大きくされ、流量演算手段２９の値が大きくなるに伴って計測時間の間隔が小さくされる。
【０００７】
また、計測と計測の間は計測回路２８の電圧が低減される。流量演算手段２９によって流量計測を終了すると、計測終了手段３２から信号が出力され、電圧制御手段３３で計測回路２８の電圧が下げられるか、０にされ、計測開始手段３１による計測開始前に電圧制御手段３３により計測回路２８の電圧が元に復帰される。
【０００８】
また、ガス管が外れて所定時間間隔内でのガス使用量が異常に多くなったり、ガス漏れによって通常あり得ないような長期間にわたって継続使用されている場合のような異常な使用状態となったときには、流量演算手段２９で求めたガス使用量から異常判定手段３４にてこの異常使用状態を判定し、遮断手段３５にて流体管路２１を遮断するとともに、その異常の内容を報知手段３６にて表示又は報知する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の構成では異常な使用状態のときには流体管路２１が遮断されるとともにその状態が報知されるが、次のような状態に対処できないという問題がある。すなわち、例えばＬＰガスの流体管路２１において、長時間ガス機器を停止すると、ガス遮断装置を設置した流体管路２１の上流の圧力調整器とＬＰＧ容器との間でＬＰガスが液化状態になる場合があり、その状態で再びガス機器を使用した時に液化したＬＰガスが圧力調整器の２次側に漏れ、漏れた液化ガスがガス化することで圧力が変動し、それに連動して流速値が大きく変動し、燃焼状態が不安定になる恐れがあるが、上記従来の構成ではその時に異常報知する等の対処ができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、長時間使用されなかった状態から再度ガス機器を使用する場合に使用状態が安全か否かを監視できるガス遮断装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス遮断装置は、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、検出した流速から流量を演算する流量演算手段と、前回と今回の流速差より検出した流速の変化勾配に基づき流速変化方向をプラス又はマイナスの値として求める変化勾配検出手段と、前記プラス又はマイナスの値に基づいて流速の変化周期を検出する周期変化検出手段と、前記周期変化検出手段が変化周期を検出すると再液化と判定する再液化検出手段と、求めた流量値が異常使用量か否かを判定する異常判定手段と、異常と判定したとき媒体流路を遮断する遮断手段と、再液化と判定したとき警告表示を行う報知手段とを備えたものであり、流速の変化勾配に基づいて再液化と判定したときに警告報知を行うようにしているので、ガス機器を長時間不使用状態にした後ガス使用を開始した際に再液化が生じていた場合にこれを確実に検出して異常を報知でき、ガス機器を使用する際に警告を促すことができて安全にガス機器を使用できる。
【００１２】
詳しく説明すると、ガス機器の使用が長時間停止されると、ガス遮断装置が設置された管路の上流に取付けられた圧力調整器とＬＰＧ容器との間でＬＰガスが再液化した状態となる場合があり、そのような場合に再びガス機器を使用すると、液化ガスが圧力調整器から漏れ出してガス化することで圧力変動が生じ、それに連動してガス流速が大きく変化し、ガス機器の安全な使用に障害となる場合があるが、本発明では流速の変化をその変化勾配にて検出し、それに基づいて再液化が生じていたか否かを判定し、再液化状態と判定したときに報知手段に警告表示を行ったり、センタに異常通報を通知することができる。
【００１３】
再液化検出手段は、流速の変化方向から変化周期を検出し周期の変化を検出すると再液化と判定する周期変化検出手段にて構成したり、流速の変化方向にマイナス方向を検出したときに検出した流速値が所定値以上か否かを判定し所定値より大きい場合に再液化と判定する流速比較手段にて構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス遮断装置の一実施形態を図１を参照して説明する。図１において、１はＬＰＧ等のガス媒体の流体管路であり、超音波を送受信する上流側振動子２と下流側振動子３が対向して設置されている。Ａはガス媒体の流れる方向を示す。４は流速検出手段で、上流側と下流側の振動子２、３間で超音波信号を一方から他方に発信し、その伝搬時間から使用ガスの流速を検出する。
【００１５】
流速検出手段４は、切替手段５と、送信手段６と、受信手段７と、繰返手段８と、伝搬時間計測手段９にて構成されている。送信手段６と受信手段７は切替手段５に接続され、切替手段５はまず送信手段６を上流側振動子２に、受信手段７を下流側振動子３に接続し、次は送信手段６を下流側振動子３に、受信手段７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６と受信手段７の接続先を切り替える。
【００１６】
切替手段５により下流側振動子３に送信手段６を、上流側振動子２に受信手段７を接続した状態で、送信手段６から発信された超音波信号は下流側振動子３より流体管路１を伝搬し、上流側振動子２を経て受信手段７にて受信され、この超音波信号の送信から受信までの動作を繰返手段８にて繰り返し行い、伝搬時間計測手段９にてその間の信号伝搬時間を計測する動作を繰り返し行い、送信から受信までの時間を累積する。
【００１７】
次に、切替手段５により上流側振動子２に送信手段６を、下流側振動子３に受信手段７を接続した状態で、上記と同様の動作を繰り返し行う。伝搬時間計測手段９は最初受信して求めた伝搬時間と、次に切替手段５にて切り替えた後計測した伝搬時間とから伝搬時間差を求める。
【００１８】
１０は流速演算手段で、求めた伝搬時間差より流速を求める。１１は変化勾配検出手段で、流速演算手段１０で求めた流速値を記憶し、今回求めた流速値と前回求めた流速値とから流速変化を求める。この時流速変化方向をプラス・マイナスとして求める。１２は周期変化検出手段で、求めた流速の変化方向の繰り返し周期を求める。その結果、予め設定された範囲の周期的な流速変化を検出したとき再液化と判定し、警告表示の通報信号を出力する。１３は報知手段で、再液化の警告通報を受けると、再液化状態を警告する表示を、例えばＬＣＤやＬＥＤ等で表示したり、ガスセンタに対してガス使用家宅で再液化が発生したことを通報する。
【００１９】
１４は流量演算手段で、流速演算手段１０で求めた流速値より使用している媒体量、即ちガス流量を換算し求める。１５は異常判定手段で、流量演算手段１４で求めたガス使用量から異常な使用状態かどうかを判定する。異常判定手段１５には、例えばストーブ等の使用器具ヘ供給するホースが何らかの原因で外れたときに発生する異常な大流量を監視するための合計流量遮断値や、器具の通常使用する最大使用時間よりはるかに長く使用された場合に対応した使用時間の制限時間を規定した使用時間遮断テーブルが格納されており、それに該当する異常がないか監視する。１６は遮断手段で、異常判定手段１５から異常と判定されたとき遮断信号が出力され、流体管路１を遮断する。また、異常判定手段１５でガスの使用状態が異常と判定され、遮断手段１６が作動したとき、遮断状態や遮断内容を報知手段１３の液晶表示素子等に表示するとともに、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、以上の構成の動作を説明する。図示していないが、通常ＬＰＧ容器から高圧ホースで圧力調整器に接続され、その下流側のガス消費器具との間にガス遮断装置が設置されている。ガス器具を使用した後、夜間等に長時間使用されないと、特に冬期などにはＬＰＧ容器と圧力調整器との間でＬＰガスが液化して高圧ホース中に溜まることがある。このような状態から、翌日ガス器具の使用を開始すると、高圧ホース中の液化ガスが圧力調整器の２次側に漏れ、気化して大きな圧力変動を生じることがある。この場合、流速が大きく変化し、ガス器具の燃焼状態が不安定な状態となる。
【００２１】
上記再液化による異常な圧力の変動状況は、それに連動して生じる急激な流速変化を流速演算手段１０にて検出することによって検出される。圧力が高くなると流速は大きくなり、変化勾配検出手段１１でプラス方向の大きい流速変化として検出される。逆に、圧力が低下すると変化勾配検出手段１１でマイナス方向の流速変化として検出される。即ち、圧力調整器が圧力を安定させようとするが、液化ガスがガス化（気化）する時にはある期間にわたって圧力の変動を生じることになる。
【００２２】
ここで、流速演算手段１０にて流速を検出する動作を説明する。流体管路１内で斜向設置された上流側振動子２と下流側振動子３との間で超音波信号を送受信するが、まず切替手段５により上流側振動子２に送信手段６を接続し、下流側振動子３に受信手段７が接続する。この状態で送信手段６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を介して受信手段７で受信する。この動作を繰返手段８に設定された回数だけ繰り返し、いわゆるシングアラウンド系を構成する。送信手段６より発信された超音波信号を受信手段７が受信するまでの伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段９で求める。
【００２３】
次に、切替手段５は下流側振動子３に送信手段６を接続し、上流側振動子２に受信手段７を接続する。この状態で送信手段６から発信された信号を下流側振動子３から上流側振動子２を介して受信手段７で受信する。上記と同様にこの動作を繰返手段８に設定された回数だけ繰り返す。送信手段６より発信された超音波信号を受信手段７が受信するまでの伝搬時間を累積し、その時間を伝搬時間計測手段９で求める。次に、流速演算手段１０で上流から下流へ超音波信号を発信した時の伝搬時間と下流から上流へ発信した時の伝搬時間とから伝搬時間差を求め、その伝搬時間差を流速値Ｖに換算する。その後、流量演算手段１４で流速値Ｖを流量値Ｑに換算する。
【００２４】
以上のように流速を計測した後、変化勾配検出手段１１で前回と今回の流速差を求める。求められた流速差は交互にプラス・マイナス値が生じる。そのプラス側の流速差とマイナス側の流速差が繰り返し発生する周期を周期変化検出手段１２で計測する。通常、圧力変動がない場合は、一定流量で流れるため、前回と今回の流速差はない。再液化が発生した後再使用した時に圧力変動が生じると、圧力変動に連動して流速が大きくなったり（増加）、小さくなったり（減少）して流速が変化する。このような圧力変動による流速の変動周期の変化を周期変化検出手段１２で検出すると、再液化と見なして警告報知信号を出力する。
【００２５】
報知手段１３が警告報知信号を受けると、再液化による異常としてＬＣＤ素子等の表示手段で器具使用注意の警告表示を出力するとともに、通信手段を介してＬＰガスの保安センタ等に再液化異常の報知を行う。また、需要家のガス使用状態を監視しているセンタから需要家に対し、ガス器具使用の注意勧告を行ったり、最悪の異常時にはセンタよりガス使用停止することができる。
【００２６】
このように本実施形態によれば、ガス器具の使用停止期間が長くなり上流においてＬＰガスが再液化したままの状態から再度ガス器具を使用する場合、圧力変動が生じその結果ガス流速が異常に変動するが、流速検出手段で検出した流速値を流速演算手段で換算し変化勾配検出手段で流速変化差を求め、その周期変化を周期変化検出手段で検出すると再液化と判定し報知手段に警告報知するので、ガス器具の使用時の注意を促したり、又保安センタを通じて器具使用の警告を出したりすることが可能で正確にガスの使用状態を流速で監視でき、需要家のガス使用状態を監視しているセンタから需要家に対し、ガス器具使用の注意勧告を行ったり最悪の異常時センタよりガス使用停止することができ安全性、使い勝手が向上する効果がある。
【００２７】
次に、本発明のガス遮断装置の他の実施形態を図２を参照して説明する。なお、上記実施形態と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略し、主として相違点について説明する。
【００２８】
本実施形態では上記実施形態の周期変化検出手段１２に代えて、流速比較手段１７が配設され、変化勾配検出手段１１の検出信号と流速演算手段１０の検出信号が入力されている。流速比較手段１７は、変化勾配検出手段１１でマイナスの流速差を検出したときに、流速演算手段１０で求めた流速値と予め設定された所定の流速値（外部より可変可能な値）とを比較し、大きい場合再液化と判定し、報知手段１３に警告報知信号を出力する。
【００２９】
次に、以上の構成の動作を説明する。上記実施形態と同様に変化勾配検出手段１１で前回と今回の流速差を求めると、交互に流速のプラス・マイナス値が生じる。そのマイナス側の流速差を検出したとき、流速比較手段１７において流速演算手段１０で求めた流速値と予め設定された所定の流速値とを比較する。この流速差がマイナスの時の流速値が所定値より大きい場合、再液化による流速変動と見なして警告報知信号を出力する。その後、上記実施形態と同様に警告表示し、また保安センタに報知してしかるべき対処がなされ、ガスの使用状態を流速で正確に監視できて安全性及び使い勝手が向上する。
【００３０】
この実施例によればガス器具の使用停止期間が長くなり上流においてＬＰガスが再液化したままの状態から再度ガス器具を使用する場合、圧力変動が生じその結果ガス流速が異常に変動するが、流速検出手段で検出した流速値を流速演算手段で換算し変化勾配検出手段で流速変化差を求め、そのマイナス側の流速差を検出時流速演算手段で求めた流速値と予め設定された流速値とを流速比較手段で比較しマイナス流速値が所定流速値より大きいと判定すると再液化と判定し報知手段に警告報知するので、早期に再液化と判定することができ、かつガス器具の使用時の注意を促したり、又保安センタを通じて器具使用の警告を出したりすることが可能で正確にガスの使用状態を流速で監視でき、需要家のガス使用状態を監視しているセンタから需要家に対し、ガス器具使用の注意勧告を行ったり最悪の異常時センタよりガス使用停止することができ安全性、使い勝手が向上する効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のガス遮断装置によれば、以上のように媒体内の信号伝搬時間を計測して流速を検出し、検出した流速の変化勾配を検出し、流速の変化勾配に基づいて再液化を判定し、再液化と判定したとき警告表示を行うようにしたので、ガス機器を長時間不使用状態にした後ガス使用を開始した際に再液化が生じていた場合にこれを確実に検出して異常を報知でき、ガス機器を使用する際に警告を促すことができて安全にガス機器を使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス遮断装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のガス遮断装置の他の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】従来例のガス遮断装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
４  流速検出手段
１０  流速演算手段
１１  変化勾配検出手段
１２  周期変化検出手段
１３  報知手段
１４  流量演算手段
１５  異常判定手段
１６  遮断手段
１７  流速比較手段
【図１】
0004590065.tif 000002
【図２】
0004590065.tif 000003
【図３】
0004590065.tif 000004