(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流路に流れるガスの瞬時流量を検出する超音波センサと、この超音波センサを駆動する超音波センサ駆動回路と、この超音波センサ駆動回路に流量測定のための制御信号を出力して超音波センサ駆動回路から入力される瞬時流量検出データより所定時間間隔毎の瞬時流量を演算すると共に、ガス流量に異常が検出されたとき遮断信号を出力する制御回路と、前記ガス流路を遮断する遮断弁と、前記制御回路から出力された遮断信号により前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動回路と、前記制御回路で演算される所定時間間隔毎の瞬時流量の変動が単位時間中に予め定められた変動範囲を上下に越えた回数を計測し、予め定められた回数と比較して、ガス流路に圧力変動発生ガス器具が設置されているか否かを判定する圧力変動発生判定手段とを備え、変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越えたとき、圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定するガス保安装置。
【請求項２】
ガス流路に流れるガスの瞬時流量を検出する超音波センサと、この超音波センサを所定の駆動間隔で駆動する超音波センサ駆動回路と、この超音波センサ駆動回路に流量測定のための制御信号を出力して超音波センサ駆動回路から入力される瞬時流量検出データより所定時間間隔毎の瞬時流量を演算すると共に、ガス流量に異常が検出されたとき遮断信号を出力する制御回路と、前記ガス流路を遮断する遮断弁と、前記制御回路から出力された遮断信号により前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動回路と、前記制御回路で演算される所定時間間隔毎の瞬時流量の変動が単位時間中に予め定められた変動範囲を上下に越えた回数を計測し、予め定められた回数と比較して、ガス流路に圧力変動発生ガス器具が設置されているか否かを判定する圧力変動発生判定手段と、前記超音波センサ駆動回路に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる駆動間隔可変手段とを備え、変動範囲を超えた回数が予め定められた回数を越えたとき、前記超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させることを特徴とするガス保安装置。
【請求項３】
駆動間隔可変手段で変更された駆動間隔で計測される瞬時流量の所定回数の平均流量を求める流量平均化後遮断判定手段を備え、前記平均流量が予め設定された流量以上になったとき、遮断弁駆動回路に遮断信号を出力する請求項２記載のガス保安装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流路を流れるガスの流量を測定し、異常な流量が検出されたときにガス流路を遮断して、ガス使用上の安全を図るガス保安装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスの使用量を計測するガスメータに、多量の流量が検出された場合や通常ではあり得ないほどの長時間にわたる流量が検出された場合には異常と判定してガス流路を遮断し、ガス使用上の安全性を確保するガス保安装置を内蔵させたものが普及している。
【０００３】
このガス保安装置におけるガス流量の測定方式として、所定の時間間隔で超音波センサを動作させて瞬時流量の積算から流量を測定する超音波ガス流量計が知られている。
【０００４】
図７は、超音波ガス流量計とこれを利用したガス保安装置の従来構成を示すものである。ガス使用量を測定する場合には、制御回路３１から所定間隔で超音波センサ駆動回路３２に制御信号を出力することにより、超音波センサ駆動回路３２は制御信号に対応する駆動信号により超音波センサ３３を動作させてガス流路３４を流れている瞬時流量を測定する。制御回路３１は超音波センサ駆動回路３２から返信される瞬時流量データを基に積算ガス使用量を演算する。また、制御回路３１は算出された積算ガス使用量が異常か否かを判定して、異常と判定した場合には遮断弁駆動回路３５に遮断信号を出力して、遮断弁駆動回路３５の動作により遮断弁３６を閉じてガス流路３４を遮断する。このようなガス保安装置は設置場所が屋外であることや、設置の利便性から電源として電池３７が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成になるガス保安装置では、ガス流路３４の配管上流側にＧＨＰ（Ｇａｓ  Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐ）が設置され、これが使用されたとき、ガス保安装置に供給されるガスの圧力が変動し、その結果ガスの流速が変動するため、ガス流速の検出を基にガス流量を測定する超音波センサ３３では、圧力の変動周期と超音波センサ３３の測定周期とが一致してしまったとき、正確な測定結果が得られない問題点があった。
【０００６】
このようにＧＨＰのようなガス圧力に脈動を生じさせるような機器が設置されている場合に、正確な流量が測定できないことになると、ガス保安装置として機能が正確に発揮されないことになり、ガス保安装置による安全性の確保が果たせないことになる。
【０００７】
本発明が目的とするところは、ガス保安装置が設置されたガス流路の上流側に圧力変動を伴うガス器具が設置されたときに流量測定が不正確になることを防止して、正確なガス遮断によるガス使用の安全を図ったガス保安装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願の第１発明は、ガス流路に流れるガスの瞬時流量を検出する超音波センサと、この超音波センサを駆動する超音波センサ駆動回路と、この超音波センサ駆動回路に流量測定のための制御信号を出力して超音波センサ駆動回路から入力される瞬時流量検出データより所定時間間隔毎の瞬時流量を演算すると共に、ガス流量に異常が検出されたとき遮断信号を出力する制御回路と、前記ガス流路を遮断する遮断弁と、前記制御回路から出力された遮断信号により前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動回路と、前記制御回路で演算される所定時間間隔毎の瞬時流量の変動が単位時間中に予め定められた変動範囲を上下に越えた回数を計測し、予め定められた回数と比較して、ガス流路に圧力変動発生ガス器具が設置されているか否かを判定する圧力変動発生判定手段とを備え、変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越えたとき、圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定するようにしたものである。
【０００９】
上記構成によれば、計測されたガス流量が予め定められた単位時間中に予め定められた変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越える場合に、圧力変動発生判定手段はガス流路にＧＨＰのような圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定することができる。従って、ガス流量の測定とこれを基に異常を検出してガス流路を遮断する保安動作が正確になされない状態にあることを知ることができ、これを知ることなくガス保安装置を構成した場合に発生する不安定動作を回避することができる。
【００１０】
また、本願の第２発明は、ガス流路に流れるガスの瞬時流量を検出する超音波センサと、この超音波センサを所定の駆動間隔で駆動する超音波センサ駆動回路と、この超音波センサ駆動回路に流量測定のための制御信号を出力して超音波センサ駆動回路から入力される瞬時流量検出データより所定時間間隔毎の瞬時流量を演算すると共に、ガス流量に異常が検出されたとき遮断信号を出力する制御回路と、前記ガス流路を遮断する遮断弁と、前記制御回路から出力された遮断信号により前記遮断弁を駆動する遮断弁駆動回路と、前記制御回路で演算される所定時間間隔毎の瞬時流量の変動が単位時間中に予め定められた変動範囲を上下に越えた回数を計測し、予め定められた回数と比較して、ガス流路に圧力変動発生ガス器具が設置されているか否かを判定する圧力変動発生判定手段と、前記超音波センサ駆動回路に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる駆動間隔可変手段とを備え、変動範囲を超えた回数が予め定められた回数を越えたとき、前記超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させるようにしたものである。
【００１１】
上記構成によれば、計測されたガス流量が予め定められた単位時間中に予め定められた変動範囲を越えた回数が予め定められた回数を越えた場合に、圧力変動発生判定手段はガス流路にＧＨＰのような圧力変動発生ガス器具が設置されていると判定することができ、駆動間隔可変手段により超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させると、圧力変動の周期と超音波センサの駆動間隔とが一致することがなく、圧力変動に伴うガス流量の測定に支障が生じることが防止できる。また、このガス流量の測定に基づいて異常検出してガス流路を遮断する動作も正確になされ、圧力変動のあるときにも安定した保安動作するガス保安装置を提供することができる。
【００１２】
上記構成において、駆動間隔可変手段で変更された駆動間隔で計測される瞬時流量の所定回数の平均流量を求める流量平均化後遮断判定手段を備え、前記平均流量が予め設定された流量以上になったとき、遮断弁駆動回路に遮断信号を出力するようにすると、圧力変動により異常流量の検出に誤りを発生させることなく、正確な流量検出により正確に異常流量を判定してガス流路を遮断するガス保安装置を構成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１４】
まず、第１の実施形態に係るガス保安装置について、図１、図２を参照して説明する。
【００１５】
図１において、ガス流路４には、その上流側から遮断弁６と、超音波センサ３とが配設されている。前記超音波センサ３はガス流路４に対して斜め方向に超音波を発信、受信することにより、ガスの流れ方向とガスの流れ方向に逆らう方向とでは超音波の伝播時間が流速によって異なることを利用してガス流路４を流れるガスの瞬時流量を検出するもので、超音波センサ駆動回路２から出力される駆動信号によって超音波を発信、受信して検出動作する。制御回路１は所定の時間間隔で制御信号を前記超音波センサ駆動回路２に出力し、超音波センサ駆動回路２は制御信号の入力に対応して超音波センサ３に駆動信号を出力する。超音波センサ３によって検出された瞬時流量は超音波センサ駆動回路２から制御回路１に入力されるので、制御回路１は所定時間間隔毎に得られる瞬時流量を基にガス流路４を流れるガスの流量を演算する。
【００１６】
制御回路１は、多量の流量が検出されたり、通常ではあり得ない長時間にわたる流量が検出されたような異常発生時には、遮断弁駆動回路５に遮断信号を出力する。遮断弁駆動回路５は遮断信号の入力によって動作し、前記遮断弁６を作動させてガス流路４を遮断し、ガスの供給を止めて異常に対処してガス使用の安全を図る。
【００１７】
このような超音波センサ３を用いてガス流量を測定し、それに異常が認められた時にガス流路４を遮断するガス保安装置において、ガス流路４の上流側にＧＨＰ（圧力変動発生ガス器具）のようにガス流路４を流れるガスの圧力に変動を生じさせるガス器具が設置されている場合に、圧力変動により流速変化が生じるので、超音波センサ３によるガス流量の検出に支障を来すことになる。従って、ガス流路４にＧＨＰのような圧力変動を生じさせるガス器具が設置されているか否かを検出することが正確なガス流量の測定と同時に、ガス流量の測定に基づいて異常を検出してガス流路４を遮断するガス保安の機能を正確に動作させるために重要な要件となる。この圧力変動を生じさせるガス器具が設置されているか否かを検出するためにＧＨＰ判定手段（圧力変動発生判定手段）８が設けられている。
【００１８】
ガス流路４の上流側にＧＨＰが設置されている場合、そのＧＨＰが使用されると、圧力変動により流速に変化が生じるので、図２に示すように、制御回路１によって測定されたガス流量は圧力変動に連動した値となる。ＧＨＰ判定手段８は、流量値の変動を単位時間ｔ中に予め設定した変動範囲Ｍを上下に越えた回数ｎを計測し、この回数ｎが予め設定した回数Ｎと比較して、ｎ≧ＮであったときＧＨＰ有りと判定し、ｎ≦ＮであればＧＨＰ無しと判定する。
【００１９】
上記構成によりＧＨＰが設置されているか否かを検出することができ、圧力変動によりガス流量の計測が正確になされない状態を未然に検知することができ、異常判定の基準となるガス流量が不正確であることからガス保安装置としての機能が正常になされない状態を未然に検知して、対応処置を実施することが可能となる。この圧力変動による影響を緩和して正確なガス流量の計測と、正確な異常検出動作を行わせるための対処構成を備えたガス保安装置について、次に第２の実施形態として説明する。
【００２０】
図３は、第２の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すもので、第１の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２１】
図３において、ＧＨＰ判定手段８によってＧＨＰ有りと判定されたとき、ＧＨＰ判定手段８から制御回路１に判定信号が入力される。このとき制御回路１は駆動間隔可変手段９を動作させ、超音波センサ駆動回路２に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる。駆動間隔可変手段９は、ＧＨＰ判定手段８によりＧＨＰ無しと判定されている間は制御回路１から出力される制御信号をそのまま超音波センサ駆動回路２に出力し、ＧＨＰ判定手段８によってＧＨＰ有りと判定され、制御回路１に判定信号が入力されたとき制御回路１の制御によって動作し、制御回路１から一定間隔で出力された制御信号をランダムな出力間隔に変化させて超音波センサ駆動回路２に入力する。
【００２２】
図４に示すように、ＧＨＰ判定手段８によってＧＨＰ有りと判定された状態では、圧力変動に連動してガス流量が変化している。この圧力変動の周期と制御信号の出力周期とが一致すると、計測されるガス流量は不正確な値となる。そこで、図示するように駆動間隔可変手段９により制御信号の出力間隔をランダムに変化させると、圧力変動に超音波センサ３による流量検出のタイミングが一致することなく、流量変動値の大きい点、小さい点で検出されるので、これを平均して圧力変動の影響を受けない正確な流量が計測できる。
【００２３】
次いで、第３の実施形態に係るガス保安装置について、図５、図６を参照して説明する。尚、先の実施形態の構成と共通する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２４】
図５において、ＧＨＰ判定手段８によってＧＨＰ有りと判定されたとき、ＧＨＰ判定手段８から制御回路１に判定信号が入力される。このとき制御回路１は駆動間隔可変手段９を動作させ、超音波センサ駆動回路２に対する制御信号の出力間隔をランダムに変化させる。駆動間隔可変手段９は、ＧＨＰ判定手段８によりＧＨＰ無しと判定されている間は制御回路１から出力される制御信号をそのまま超音波センサ駆動回路２に出力し、ＧＨＰ判定手段８によってＧＨＰ有りと判定され、制御回路１に判定信号が入力されたとき制御回路１の制御によって動作し、制御回路１から一定間隔で出力された制御信号をランダムな出力間隔に変化させて超音波センサ駆動回路２に入力する。駆動間隔可変手段９により制御信号の出力間隔をランダムに変化させると、圧力変動に超音波センサ３による流量検出のタイミングが一致することなく、流量変動値の大きい点、小さい点で検出されるので、これを平均して圧力変動の影響を受けない正確な流量が計測できる。
【００２５】
ここで計測された流量値から流量平均化後遮断判定手段１０により平均流量を求め、平均流量値が予め設定した流量値を越えたとき、遮断弁駆動回路５に遮断信号を出力するので、遮断弁駆動回路５は遮断弁６を作動させてガス流路４を遮断する。
【００２６】
ガス流路４の上流側にＧＨＰが設置されているような場合に、従来技術においては流量変動のピーク値（Ａ）の流量値で遮断弁６の作動がなされ、実際の流量値は平均流量値と等しいのに誤判定し誤った遮断がなされていたが、流量平均化後遮断判定手段１０により平均流量値で予め設定した流量値を越えたか否かを判定するため、誤判定の発生や誤った遮断弁６の作動が解消される。従って、正確な異常検出によるガス流路４の遮断がなされ、信頼性の高いガス保安装置を提供することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明の通り本発明によれば、超音波センサを用いたガス流量の測定に障害となる圧力変動を発生させるガス器具の設置が検出できる。この圧力変動を発生させるガス器具が存在することが検出されたときには圧力変動によるガス流量の計測に影響がでないように超音波センサの駆動間隔をランダムに変化させる駆動間隔可変手段により正確なガス流量が計測できる。また、このガス流量の計測により過大なガス流量の検出が正確になされ、信頼性の高いガス遮断装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すブロック図。
【図２】圧力変動発生ガス器具の設置の検出を説明するグラフ。
【図３】第２の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すブロック図。
【図４】圧力変動に対応する超音波センサの駆動間隔の変化を説明するグラフ。
【図５】第３の実施形態に係るガス保安装置の構成を示すブロック図。
【図６】遮断弁を動作させる流量の設定を説明するグラフ。
【図７】従来構成になるガス保安装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１  制御回路
２  超音波センサ駆動回路
３  超音波センサ
４  ガス流路
５  遮断弁駆動回路
６  遮断弁
８  ＧＨＰ判定手段（圧力変動発生判定手段）
９  駆動間隔可変手段
１０  流量平均化後遮断判定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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