(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を通過する流体の通過流量および流量変動値をそれぞれ計測する流量計測手段と、流体通路を通過する流体の圧力および圧力変動値をそれぞれ計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量変動値からこれに対応する変換圧力変動値を求め、この変換圧力変動値と、前記圧力変動値とを比較し流体の供給状態が正常か否かを判定する流体供給状態判定手段と、前記流体供給状態判定手段で判定された結果を報知する報知手段とを備えた流体安全供給装置。
【請求項２】
流体供給状態判定手段の結果に基き、流体の供給を遮断する流体供給遮断手段を備えた請求項１記載の流体安全供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を安全に供給する装置に関し、特にその安全性を自動的に検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の流体供給装置は、特開平６−１５９６５５号公報に記載されているようなのが一般的であった（図１２参照）。即ち、高圧の流体供給部１（ボンベまたはガスタンク）の手動弁あるいは電磁弁２の近くに中圧減圧弁３を設け、中圧の流体を供給管４である程度の距離を搬送し、さらに低圧減圧弁５を設け、低圧の流体としてガス器具などの端末機器６に供給していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、中圧減圧弁３あるいは低圧減圧弁４に動作不良が発生すると、端末機器に供給する流体の圧力が不安定になり、例えばガス器具などであれば、燃焼が不安定になったり、あるいは、他の端末機器で流体を急激に大量消費した場合には、正常に燃焼していたガス器具が立ち消えしたりするという課題を有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、流体通路を通過する流体の通過流量および流量変動値をそれぞれ計測する流量計測手段と、流体通路を通過する流体の圧力および圧力変動値をそれぞれ計測する圧力計測手段と、流量計測手段で計測された流量変動値からこれに対応する変換圧力変動値を求め、この変換圧力変動値と、圧力変動値とを比較し流体の供給状態が正常か否かを判定する流体供給状態判定手段を設け、さらに判定結果を表示する報知手段あるいは流体の供給を遮断する流体供給遮断手段を備えたものである。
【０００５】
本発明によれば、
流体の流量値あるいは流量変動値と、流体の圧力値あるいは圧力変動値とを、予め設定された設定値と比較し流体供給装置が正常か、異常かを判定することができる。また、流体の圧力が不安定になったり、燃焼が不安定になったりすることがない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の流体安全供給装置は、流体通路を通過する流体の通過流量を計測する流量計測手段と、流体通路を通過する流体の圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量値と前記圧力計測手段で計測された圧力値とを、予め設定された設定流量値および設定圧力値と比較し流体の供給状態が正常か異常かを判定する流体供給状態判定手段と、前記供給状態判定手段で判定された結果を表示する表示手段とからなる構成とした。これにより、供給された流体の流量値と圧力値とを予め設定された設定値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【０００７】
また流体通路を通過する流体の通過流量を計測する流量計測手段と、流体通路を通過する流体の圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量値を用い、予め設定された関数により圧力値を演算し、演算された圧力値と、計測した圧力値とを比較し流体の供給状態が正常か異常かを判定する流体供給状態判定手段と、前記供給状態判定手段で判定された結果を表示する表示手段とからなる構成とした。これにより、供給された流体の流量値から、予め設定された関数を用い圧力値を演算し、計測された圧力値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かをより正確に判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【０００８】
また流体通路を通過する流体の通過流量を計測する流量計測手段と、流体通路を通過する流体の圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量変動値と前記圧力計測手段で計測された圧力変動値とを、予め設定された設定流量変動値および設定圧力変動値と比較し流体の供給状態が正常か異常かを判定する流体供給状態判定手段と、前記供給状態判定手段で判定された結果を表示する表示手段とからなる構成とした。これにより、供給された流体の流量変動値と圧力変動値とを予め設定された設定値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【０００９】
また流体通路を通過する流体の通過流量を計測する流量計測手段と、流体通路を通過する流体の圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量変動値を用い、予め設定された関数により圧力変動値を演算し、演算された圧力変動値と、計測した圧力変動値とを比較し流体の供給状態が正常か異常かを判定する流体供給状態判定手段と、前記供給状態判定手段で判定された結果を表示する表示手段とからなる構成とした。供給された流体の流量変動値から、予め設定された関数を用い圧力変動値を演算し、計測された圧力変動値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【００１０】
また流体通路を通過する流体の通過流量を計測する流量計測手段と、流体通路を通過す
る流体の圧力を計測する圧力計測手段と、前記流量計測手段で計測された流量値と前記圧力計測手段で計測された圧力値とを、予め設定された設定流量値および設定圧力値と比較し流体の供給状態が正常か異常かを判定する流体供給状態判定手段と、前記供給状態判定手段で判定された結果を表示する表示手段と、前記判定手段を動作させる起動手段とからなる構成とした。これにより、例えば定期的に、あるいは通信、オペラ−レ−タなどによりが外部から起動手段を動作させた場合に、通過流量や流量変動を検知し、あるいは流体の圧力値や圧力変動値などを計測し、それらから流体供給が正常か、あるいは異常かを判定することができる。従って、必要なときだけ判定することができ、判定作業が効率的に実施できる。
【００１１】
また流体供給状態判定手段の結果に基き、流体の供給を遮断する流体供給遮断手段を備えた構成とした。このため、供給状態判定手段で異常と判定した場合には、流体の供給を遮断することができる。従って、常に安全に流体を供給することができる。
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の流体安全供給装置７の構成図である。８は流体通路９を通過する流体の通過流量を計測する流量計測手段を示し、流体の流量を約１秒程度で計測できる計測時間の短い超音波流量計で構成した。また、１０は流体の圧力を計測する圧力計測手段を示し、応答性の速い圧力センサで構成した。１１は流体供給状態判定手段を示し、マイコンで構成した。１２は判定結果などを表示する表示手段を示し、液晶表示器で構成した。なお、液晶表示器は、判定結果だけでなく流量計測結果なども表示できる。このような構成の流体安全供給装置において、流体供給状態判定手段のマイコンでは図２に示すようにして判定した。図２において、横軸は流体通路を流れる流体の流量を示し、縦軸は流体の圧力を示す。計測した流体の流量値が設定流量値Ｑｓｅｔ以下で、計測した流体の圧力値が設定圧力値Ｐｓｅｔ以下の異常１の場合には中圧減圧弁３あるいは低圧減圧弁５の異常か、あるいは流体供給部１内の流体が減少したための異常と判定する。この場合は流量が少ないにもかかわらず流体の圧力低下が発生している。
【００１４】
また、計測した流体の流量値が設定流量値Ｑｓｅｔ以上で、計測した流体の圧力値が設定圧力値Ｐｓｅｔ以下の異常２の場合には中圧減圧弁３あるいは低圧減圧弁５の異常であると判定する。この場合は流量が大きい時に圧力低下を発生している。
【００１５】
従って、この場合には、減弁が故障しているのか、流体の使用流量にあった適切な減圧弁が取り付けられていないための異常と判定することができる。このような異常は、減圧弁設置後に端末機器が増設され、流体の使用流量が増加した場合によく認められる。異常と判定した場合、液晶表示器１２に”異常”と表示する。これら以外の場合は、正常であると判定する。この判定の流れを図３に示す。同図において、計測された流量値Ｑｍ（１３）と計測された圧力値Ｐｍ（１４）とを用い、予め設定された流量値Ｐｓｅｔ（１５）、圧力値Ｑｓｅｔ（１６）と比較することにより、異常１（１７）、異常２（１８）あるいは正常（１９）と判定する。異常１（１７）あるいは異常２（１８）と判定された場合、異常表示（２０）する。
【００１６】
なお、通常の場合、設定流量値Ｑｓｅｔは、約１〜６［ｍ＾３／ｈｒ］に、設定圧力値Ｐｓｅｔは、約１００〜１５０［ｍｍＡｑ］に設定される。
【００１７】
（参考例１）
次に、本発明の参考例１を説明する。参考例１の流体安全供給装置は実施例１と同じ構成とした。しかし、流体安全供給装置が、正常か、異常かの判定は以下のようにして判定
した。即ち、計測した流体の流量値Ｑｍから、正常な圧力を予め設定された１次関数を用い演算し、演算された圧力値Ｐｃと、計測した圧力値Ｐｍとを比較して図４に示すようにして判定した。
【００１８】
図４において、横軸は流体通路を流れる流体の流量を示し、縦軸は流体の圧力を示す。計測された圧力値Ｐｍが、演算された圧力値Ｐｃよりも大きいと、流体安全供給装置が正常に動作していると判定した。圧力Ｐｃを演算する１次の演算式は、図４に示すように、流量Ｑｍとともに減少する直線２１となり、Ｐｃ＝−Ａ・Ｑｍ＋Ｂとした。但し、Ａは傾きを、ＢはＱｍ＝０のときの圧力値を示し、図４において、切片２２を示す。演算された圧力値Ｐｃが、計測された圧力値Ｐｍよりも、大きい場合は、流体安全供給装置が異常であると判定した。一般的に、中圧減圧弁あるいは低圧減圧弁は流れる流体の流量とともに、供給圧力が低下する特性を示すので、演算された圧力値Ｐｃが、計測された流量Ｑｍとともに減少するよに設定されているため、流体安全供給装置が、正常か、異常かを、実施例１より正確に判定することができる。この判定の流れ図を図５に示す。
【００１９】
図５において、流量計測（２３）後、計測した流量値Ｑｍを用い、１次式Ｐｃ＝−Ａ・Ｑｍ＋Ｂから圧力演算値Ｐｃを演算（２４）する。次に、流体の圧力Ｐｍを計測（２５）し、演算された圧力値Ｐｃと計測された圧力値Ｐｍとを比較する（２６）。Ｐｍ＞Ｐｃであれば正常と判定（２７）し、Ｐｍ＜Ｐｃであれば異常（２８）と判定する。異常の場合は、異常表示（２９）し、終了する。
【００２０】
（参考例２）
次に、本発明の参考例２を説明する。参考例２の流体安全供給装置は実施例１と同じ構成とした。しかし、流体安全供給装置が、正常か、異常かは以下のようにして判定した。即ち、計測した流体の流量変動値△Ｑｍおよび圧力変動値△Ｐｍとから、図６のようにして判定した。
【００２１】
図６において、横軸は流体通路を流れる流体の流量変動値を示し、縦軸は流体の圧力変動値を示す。なお、流量変動値および圧力変動値は、流量値、および圧力値をそれぞれ１秒および０．１秒間隔でサンプリングし、その差分から１秒間の変動値を演算し求めた。流量変動値△Ｑｍは、流量増加を正とした。圧力変動値△Ｐｍは、圧力低下値を正とした。従って、△Ｑｍと△Ｐｍとが大きいということは、流量が急激に大きく増加し、それとともに流体の圧力が大きく低下したことを意味する事になる。図６に示すように、（領域Ａ）計測された流量変動値△Ｑｍが、設定流量変動値△Ｑｓよりも小さく、且つ、計測された圧力変動値△Ｐｍ
が、設定圧力変動値△Ｐｓよりも小さい場合には、流量変動も、圧力変動も小さく、流体安全供給装置は正常であると判定する。
【００２２】
また、（領域Ｂ）計測された流量変動値△Ｑｍが、設定流量変動値△Ｑｓよりも小さく、計測された圧力変動値△Ｐｍが、設定圧力変動値△Ｐｓよりも大きい場合には、流量変動が小さいにもかかわらず、圧力変動が大きく、流体安全供給装置は異常であると判定する。この場合、減圧弁の応答性が劣化している可能性が大きいと考えられる。
【００２３】
また、（領域Ｃ、Ｄ）計測された流量変動値Ｑｍが、設定流量変動値△Ｑｓよりも大きい場合には、計測された圧力変動値の大小に拘わらず異常と判定する。この場合は、流体安全供給装置７の下流側の流体通路９が折損などにより、流体が急激に流れた時に相当する。通常の場合、設定流量変動値△Ｑｓは、３〜５［（ｍ＾３／ｈｒ）／ｓｅｃ］に、設定圧力変動値△Ｐｓは、５０〜２００［ｍｍＡｑ／０．１ｓｅｃ］に設定される。この判定の流れ図を図７に示す。
【００２４】
図７において、流量サンプリング（３０）、圧力サンプリング（３１）後、それぞれの単位時間当たりの変動値を演算し（３２）、流量変動値△Ｑｍ、圧力変動値△Ｐｍを得る。演算された流量変動値△Ｑｍを、設定流量変動値△Ｑｓと比較する（３３）。△Ｑｍ＞△Ｑｓであれば、領域Ｃ、Ｄの異常と判定する（３４）。△Ｑｍ＜△Ｑｓであれば、次に演算された圧力変動値△Ｐｍを、設定圧力変動値△Ｐｓと比較する（３５）。△Ｐｍ＞△Ｐｓであれば、領域Ｂの異常と判定する（３６）。また、△Ｐｍ＜△Ｐｓであれば、領域Ａの正常と判定する（３７）。
【００２５】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２を説明する。実施例２の流体安全供給装置は実施例１と同じ構成とした。しかし、流体安全供給装置が、正常か、異常かは以下のようにして判定した。即ち、計測した流体の流量変動値△Ｑｍおよび圧力変動値△Ｐｍとから、図８のようにして判定した。
【００２６】
図８において、横軸は流体通路を流れる流体の流量変動値を示し、縦軸は流体の圧力変動値を示す。なお、流量変動値および圧力変動値は、流量値、および圧力値をそれぞれ１秒および０．１秒間隔でサンプリングし、その差分から１秒間の変動値を演算し求めた。流量変動値△Ｑｍは、流量増加を正とした。圧力変動値△Ｐｍは、圧力低下値を正とした。従って、△Ｑｍと△Ｐｍとが大きいということは、流量が急激に大きく増加し、それとともに流体の圧力が大きく低下したことを意味する事になる。図８の実線（３８）に示すように、一般に圧力変動値は、ある一定の流量変動値以上に対して、概ね２次曲線で近似される。即ち、△Ｐ＝Ａ・△Ｑ＾２＋Ｂで示される。
【００２７】
Ｂは、△Ｑ＝０の時の圧力変動値△Ｐを示し、図８の実線（３８）の切片に相当する。この実線（３８）以下の領域を正常と判定し、この実線以上の領域を異常と判定する。このように２次曲線でもって判定するため、参考例２で判定するよりも、圧力変動値△Ｐが、流量変動値△Ｑとともに変化するため、より正確に判定することができる。この判定の流れ図を図９に示す。
【００２８】
図９において、流量サンプリング（３９）、圧力サンプリング（４０）後、それぞれの単位時間当たりの変動値を演算し、流量変動値△Ｑｍ、圧力変動値△Ｐｍを得る（４１）。演算された流量変動値△Ｑｍを用い、圧力変動値△Ｐｃを演算する（４２）。この演算された圧力変動値△Ｐｃと、計測された圧力変動値△Ｐｍとを比較する（４３）。圧力変動値△Ｐｍが、演算された圧力変動値△Ｐｃよりも大きい場合（４４）異常と判定する。逆に小さい場合（４５）には、正常と判定する。
【００２９】
（参考例３）
次に、本発明の参考例３を説明する。参考例３の流体安全供給装置を図１０に示す。構成は実施例１と同じとし、判定手段１１を動作させる起動手段４６を設けた。起動手段４６は、押し釦スイッチで構成した。このスイッチが動作すると、前記実施例１、２、参考例１，２で説明した判定動作が行われるようにした。このため、判定手段の動作を外部から制御できるので、実施したい時にはいつでも実施できるので、効率的である。また、むやみやたらに判定動作を実施することも無いので省電力などの効果も得られる。なお、このスイッチは、マイコンなどで一定時間ごと、例えば、１日あるいは１ヶ月、などのように自動的に実施されるように構成してもよい。また、ある一定の流量以上ながれた場合に、動作するようにマイコンなどで設定しても良い。あるいは、ある一定以上の圧力変動、圧力値が検知された場合に動作するようにマイコンなどで設定しても良い。
【００３０】
（参考例４）
次に、本発明の参考例４を説明する。参考例４の流体安全供給装置を図１１に示す。構
成は実施例１と同じとし、流体の供給を遮断する流体供給遮断手段４７を設けた。従って、前記実施例１、２、参考例１，２説明した判定動作で、異常と判定された場合、流体供給遮断手段４７を動作させて、流体の端末機器への供給を遮断することができる。流体安全供給装置を異常と判定した場合に、流体の供給を遮断することができるので、端末機器に供給する流体の圧力が不安定になったり、例えばガス器具などであれば、燃焼が不安定になり有毒な排気ガスを発生したり、あるいは、他の端末機器で流体を急激に大量消費した場合には、正常に燃焼していたガス器具が立ち消えしたりする、などの問題の発生がなくなる。なお、上記流体供給遮断手段は流体の供給を遮断する機能があればよく、例えば開閉可能な流体遮断手段であってもよい。
【００３１】
なお、本発明の流体安全供給装置は、流量計測手段８と圧力計測手段１０と流体供給状態判定手段１１とを同一の機器、流体安全供給装置７内に構成したが、各々の手段がそれぞれ独立に構成され、相互に計測結果などデ−タを送信・受信が行われる構成であってもよい。
【００３２】
以上の説明から明らかなように本発明の各実施例および参考例における流体安全供給装置によれば次の効果が得られる。
【００３３】
（１）供給された流体の流量値と圧力値とを予め設定された設定値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【００３４】
（２）供給された流体の流量値から、予め設定された関数を用い圧力値を演算し、計測された圧力値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かをより正確に判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【００３５】
（３）供給された流体の流量変動値と圧力変動値とを予め設定された設定値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【００３６】
（４）供給された流体の流量変動値から、予め設定された関数を用い圧力変動値を演算し、計測された圧力変動値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができる。さらに、その結果を表示することができる。
【００３７】
（５）判定手段の動作を外部から制御できるため、実施したい時にはいつでも実施できるので、効率的に実施できる。また、むやみやたらに実施することも無いので省電力などの効果も得られる。
【００３８】
（６）流体安全供給装置を異常と判定した場合に、流体の供給を遮断することができるので、端末機器に供給する流体の圧力が不安定になったり、例えばガス器具などであれば、燃焼が不安定になり有毒な排気ガスを発生したり、あるいは、他の端末機器で流体を急激に大量消費した場合には、正常に燃焼していたガス器具が立ち消えしたりするなどの問題の発生がなくなる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の流体安全供給装置は、供給された流体の流量変動値から、予め設定された関数を用い圧力変動値を演算し、計測された圧力変動値と比較することにより、流体安全供給装置が正常か、異常かを判定することができ、さらに、その結果を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１の流体安全供給装置の構成図
【図２】  同装置の正常・異常の判定方法を説明する図
【図３】  同装置の正常・異常の判定を説明する流れ図
【図４】  本発明の参考例１の流体安全供給装置の正常・異常の判定方法を説明する図
【図５】  同装置の正常・異常の判定方法を説明する流れ図
【図６】  本発明の参考例２の流体安全供給装置の正常・異常の判定方法を説明する図
【図７】  同装置の正常・異常の判定方法を説明する流れ図
【図８】  本発明の実施例２の流体安全供給装置の正常・異常の判定方法を説明する図
【図９】  同装置の正常・異常の判定方法を説明する流れ図
【図１０】  本発明の参考例３の流体安全供給装置の構成図
【図１１】  本発明の実施例６の流体安全供給装置の構成図
【図１２】  従来の流体安全供給装置の構成図
【符号の説明】
７  流体安全供給装置
８  流量計測手段
９  流体通路
１０  圧力計測手段
１１  流体供給状態判定手段
１２  表示手段
４６  起動手段
４７  流体供給遮断手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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