JP5368121B2

JP5368121B2 - ガス漏洩検知装置

Info

Publication number: JP5368121B2
Application number: JP2009010714A
Authority: JP
Inventors: 和俊大城; 龍雄藤本; 正登近藤; 和弘森村; 清志小田; 洋小野; 敏菅信; 富功山下; 健長倉
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP2010169461A

Description

本発明は、ガスボンベ等のガス供給源からガス燃焼機器等のガス消費源にガスを供給するガス供給設備に設けられ、埋設管等のガス供給管の微少漏洩を検知するガス漏洩検知装置に関する。

従来、この種の装置として、例えば特開平３−４１３００号公報（特許文献１）、特開平５−２９６８７３号公報（特許文献２）に開示されたものがある。これらのガス漏洩検知装置は、プロパンガスボンベから集合住宅等にガスを供給するガス供給管に、親調整器をバイパスするバイパス流路を設けるとともに、このバイパス流路に親調整器よりも調整圧力を高くした子調整器と、微少流量を検知する流量検知手段を有するマイコンメータを設けたものである。

これらの構成は、夜間や深夜のガス消費がほとんどなくなるときに親調整器が閉となっても、子調整器を介してマイコンメータで微少流量を検出できるようにしたものである。そして、マイコンメータで微少流量を監視し、３０日間連続して３リットル／時間以上の流量があるときにはガスの微少漏洩が生じていると判断してその旨をランプの点灯により表示するものである。

特開平３−４１３００号公報特開平５−２９６８７３号公報

前記従来のガス漏洩検知装置では、親調整器、子調整器及びマイコンメータが正常に機能していることを前提としてガスの微少漏洩を検知できる。この何れの機能が損なわれていても正確な検知を行うことができない。

例えば、子調整器が、その内部に異物が混入して故障したり、経年劣化で調整圧力が変化してしまうと、子調整器の出力部と、親調整器の出力部との差圧が一定圧力値（例えば５０Ｐａ）以上確保できなくなり、マイコンメータに流量が流れなくなり、配管に微少漏洩が発生していてもそれを検出することができなくなる。

そこで、従来は定期点検を行うようにしているが、この定期点検は、子調整器の出力部と親調整器の出力部との差圧を測定し、一定圧力値以上の差圧があれば正常であるという判断をしていた。

しかしながら、この定期点検作業は、作業員が現地へ訪問し、圧力計を設置して測定を行うという作業が必要であり、手間がかかっていた。また、定期点検にてマイコンメータに故障が発見された場合、それまでの期間、ガスの漏洩があった可能性もあり、ガス漏洩検知装置としての信頼性に疑問があった。

本発明は、ガス漏洩検知装置において自己診断機能を持たせ、装置自体の異常を速やかにセンター等に通報できるようにすることを課題とする。

請求項１のガス漏洩検知装置は、ガス供給管に設けた親調整器をバイパスするバイパスガス流路に前記親調整器より調整圧力の高い子調整器と前記バイパスガス流路の流量を検知する流量検知手段とを設け、該流量検知手段によって所定期間継続して流量があることを検出して微少ガス漏洩を検知するようにしたガス漏洩検知装置において、前記バイパスガス流路の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段と、前記圧力検出手段からの圧力検出信号のガス使用開始時の圧力振動波形の圧力振動周波数及び圧力振動振幅に基づいて、前記バイパスガス流路の下流側に接続されたガス器具の使用状態を判別する判別手段と、前記判別手段でガス器具の使用状態と判別され、かつ前記流量検知手段で流量が検出されないとき故障警報処理をする故障診断手段と、を備え、前記判別手段は、前記圧力検出手段で検出される圧力を高速サンプリングし、サンプリングした圧力データにより圧力振動波形の圧力振動周波数及び圧力振動振幅を分析し、１０Ｈｚ以上の圧力振動周波数をもつ圧力振動波形が得られた場合と、圧力振動振幅がガス使用開始直前の圧力やガス使用量変化直前の圧力を０．０１５ｋＰａ以上越えている圧力振動波形が得られた場合は、ガバナ付きガス器具使用中と判別し、圧力振動周波数にかかわらず、圧力振動振幅が前記ガス使用開始直前の圧力や前記ガス使用量変化直前の圧力より０．０１５ｋＰａを越えない圧力振動波形が得られた場合は、ガバナなしガス器具使用中と判別することを特徴とする。

請求項２のガス漏洩検知装置は、請求項１に記載のガス漏洩検知装置であって、前記故障診断手段が、前記判別手段で前記ガス器具の使用状態と判別されてから所定時間経過後に、前記流量検知手段で流量が検出されているか否かを判別することを特徴とする。

ガス器具が使用されているのにガスの流量が検出できないということは、子調整器や流量検知手段が故障している可能性が高いが、請求項１のガス漏洩検知装置によれば、定期点検を待たずに、この故障を速やかに検出して故障警報処理により通報することができる。

請求項２のガス漏洩検知装置によれば、請求項１の効果に加えて、ガス器具の点火直後の流量の減衰振動の影響を受けずに正確に流量の判定を行うことができ、故障検出の検出精度が高まる。

本発明の一実施形態のガス漏洩検知装置の要部ブロック図である。実施形態のガス漏洩検知装置を適用したガス供給システムの外観図である。実施形態における制御部の制御プログラムの要部フローチャートである。実施形態における制御部のタイマ割り込み処理のフローチャートである。実施形態に係るガバナ付きガス器具におけるガス使用開始時またはガス使用量変化時の圧力特性の一例を示す図である。参考例における制御部の制御プログラムの要部フローチャートである。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態のガス漏洩検知装置の要部ブロック図、図２は実施形態のガス漏洩検知装置を適用したガス供給システムの外観図である。この実施形態のガス漏洩検知装置は、ガス供給源であるプロパンガスボンベ１０と、ガス消費源であるマンション等の集合住宅４０との間に配設されている。

プロパンガスボンベ１０には元調整器２０を介して親子式差圧調整器１が接続されており、元調整器２０はプロパンガスボンベ１０のガスを所定の圧力にして親子式差圧調整器１に供給する。親子式差圧調整器１は親調整器１１と子調整器１２とからなり、元調整器２０からのガスは親調整器１１と子調整器１２にそれぞれ供給される。親調整器１１の出口１１ａは集合住宅４０側にガスを供給するガス供給管３０に接続されている。また、子調整器１２の出口１２ａは、親調整器１１をバイパスしてガス供給管３０に導通するバイパスガス流路２に接続されている。そして、このバイパスガス流路２にマイコンガスメータ３が設けられている。

子調整器１２の調整圧力は親調整器１１の調整圧力より高く設定されている。例えば親調整器１１の調整圧力が２８０mmＨ₂Ｏに設定されているときは、子調整器１２の調整圧力は約３００mmＨ₂Ｏに設定する。これにより、集合住宅４０側で通常のガス消費があるときは、親調整器１１及び子調整器１２を介してガスが供給される。一方、夜間や深夜のガス消費がほとんどなくなるときにはガス供給管３０の圧力が高くなって親調整器１１が閉となり、子調整器１２及びマイコンガスメータ３にのみガスが流れるようになる。これにより、バイパスガス流路２を通じて流れる微少なガス流量をマイコンガスメータ３により監視することができる。

図１に示すように、マイコンガスメータ３は、判別手段及び故障診断手段を構成する制御部３１、流量検知手段としての流量センサ３２、圧力検知手段としての圧力センサ３３、ＥＥＰＲＯＭ３４、表示部３５及び通信部３６を含んで構成されている。制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイコンで構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御プログラムを実行することにより、後述の処理を行う。

流量センサ３２は、バイパスガス流路２を通過するガスの流量を検出するための検出素子であり、微少流量（例えば３リットル／時間程度）の流量を正確に積算できる。この流量センサ３２でガスの流量を検出し、ガスが３０日間ずっと連続して流れ続けている場合は、ガス供給管３０のどこかにガスの微少漏洩があると判断し、その旨を表示部３５で表示するとともに、通信部３６によりセンターに対して発呼を行う。

また、圧力センサ３３は周知の検出素子であり、この圧力センサ３３は、子調整器１２より下流側のバイパスガス流路２の内部圧力を検出する。この圧力センサ３３でバイパスガス流路２の内部圧力を監視し、集合住宅４０におけるガス器具５０の使用状態を検出する。そして、この使用状態と流量センサ３２で検知する流量に応じて自己診断を行い、故障と判断したときは、その旨を表示部３５で表示するとともに、通信部３６によりセンターに対して発呼を行う。

ここで、最近のガス器具には、ガスグリル、ガス給湯器、ガス食器洗い乾燥機、ガスオーブン、ガスファンヒータ、ガス瞬間湯沸かし器、ガス床暖房、ガスヒートポンプ（ＧＨＰ）等があるが、そのほとんどの器具に圧力調整手段としてのガバナが内蔵されており、器具ごとにガス圧力の調整を行っている。なお、ガスコンロ（ガステーブル）は、ガバナが内蔵されていないものが多い。

図５はガバナ付きガス器具におけるガス使用開始時またはガス使用量変化時の圧力特性の一例を示す図である。ガバナは、その構造上、ガス流量変化時、すなわち、ガス使用開始時やガス使用量変化時に、瞬時ではあるがガスの調圧動作による圧力変動を引き起こす。これは、０．３〜１秒程度かかって収束する減衰振動である。この振動は、使用されているガバナ特有の特徴（圧力波形）を示す。したがって、圧力センサ３３で圧力を高速サンプリングし、ガス使用開始時またはガス使用量変化時の圧力変動波形を基にして、ガス器具５０が使用され始めたのを短時間で判定することが可能となる。

すなわち、サンプリングした圧力データにより圧力波形の圧力振動周波数及び圧力振動振幅を分析し、ガス器具使用かの判別を行う。例えば、１０Ｈｚ以上の周波数をもつ圧力振動波形が得られれば、ガバナ付きガス器具使用中と判別できる。また、振動振幅がガス使用開始直前の圧力（すなわち、元圧）やガス使用量変化直前の圧力を所定の圧力値（０．０１５ｋＰａ）以上越えている圧力振動波形が得られれば、同様に、ガバナ付きガス器具使用中と判別できる。また、周波数にかかわらず、圧力振動振幅がガス使用開始直前の圧力（すなわち、元圧）やガス使用量変化直前の圧力程度に上昇している圧力振動波形が得られれば、同様に、ガバナなしガス器具使用中と判別できる。

図３は実施形態における制御部３１（マイコン）の制御プログラムの要部フローチャート、図４は同制御部３１のタイマ割り込み処理のフローチャートであり、同図に基づいて動作を説明する。なお、以下の説明で、微少漏洩判定の日数（期間）をカウントするためのカウンタを「微少漏洩カウンタ」とする。

図４のタイマ割り込み処理では、ステップＳ２１において１日が経過したか否かを判定し、この判定がＹＥＳのときにはステップＳ２２に進み、ＮＯのときには何もしないで元のルーチンに復帰する。ステップＳ２２においては微少漏洩カウンタをカウントアップし、ステップＳ２３で微少漏洩カウンタの内容が３０に等しいか否かを判定する。判定がＮＯのときには元のルーチンに復帰し、判定がＹＥＳのときには、連続して３０日の間、流量が０になることがなく微少漏洩が生じていると判断し、ステップＳ２４で漏洩警報処理を行って元のルーチンに復帰する。

図３の処理では、まず、ステップＳ１で、圧力センサ３３により圧力を計測するとともに、流量センサ３２で流量の計測を行う。次に、ステップＳ２で流量が０であるかを判定し、流量が０であれば微少漏洩カウンタをクリアしてステップＳ４に進み、流量が０でなければそのままステップＳ１３に進む。この処理は、流量がない場合には微少漏洩もないことになるのでその場合に常に微少漏洩カウンタをクリアする処理である。

ステップＳ４では、計測した圧力が判別のために予め設定された計測開始圧力値より小さくなったか否かを判定する。圧力が計測開始圧力値より小さくなっていなければ、ステップＳ１３に進み、小さくなっていれば、ガス使用が開始されたかまたはガス使用量が変化したことになるので、ステップＳ５で、所定データ数だけ圧力を高速サンプリングする。この所定データ数は、ガス使用開始時またはガス使用量変化時の圧力振動波形の周波数分析及び振幅分析に必要なデータ数が集まるように設定される。

次に、ステップＳ６で、サンプリングした圧力のデータに基づいて周波数分析及び振幅分析を行って、集合住宅４０におけるガス器具５０の使用状態を判定する。そして、ステップＳ７でガス器具５０の使用状態を記憶し、ステップＳ８に進む。なお、集合住宅４０では、多くの世帯の住人がガス給湯器、ガスコンロ、ガスストーブ等の点火／消火を繰り返している。しかし、どの部屋の住人がどのガス器具を点火したかなど、詳細な判別は行う必要がなく、ガス器具５０が点火されたという使用状態を把握すればよい。

ステップＳ８では、ガス器具５０が使用中の状態であるかを判定する。使用中でなければステップＳ１３に進み、使用中であればステップＳ９でガス使用開始あるいはガス使用量変化時から所定の遅延時間が経過するのを監視する。この遅延時間を設ける理由は、ガス器具５０が点火した直後は圧力、流量ともに減衰振動波形が生じるので、この減衰振動が消滅してから流量を計測しないと、誤計測をしてしまう可能性があるからである。遅延時間が経過すると、ステップＳ１０で流量センサ３２により一定時間（例えば２〜３分間）、流量を監視する。そして、ステップＳ１１で、流量＝０の状態が一定時間継続したか否かを判定し、一定時間継続しなければステップＳ１３に進み、一定時間継続したらステップＳ１２で故障警報処理を行い、ステップＳ１３に進む。この故障警報処理としては、通信部３６によりセンター等に発呼する処理を行う。ステップＳ１３では圧力異常監視などその他の処理を行い、ステップＳ１に戻る。

以上のように、ガス器具が使用状態であるのに流量が０である場合、すなわち流量が検出できないときには、流量センサ３２や子調整器１２で何らかの故障が発生していると判断でき、この故障を速やかに通報することができる。

図６は参考例における制御部３１（マイコン）の制御プログラムの要部フローチャートである。なお、この参考例でも微少漏洩の検出及び漏洩警報のために図４の割り込み処理を行う。この参考例では圧力センサ３３検出される圧力の変化によりガス器具５０の使用状態を判断し、使用状態と見なされて、かつ流量が検出できないとき故障警報を行う。

まず、ステップＳ３１で、圧力センサ３３により圧力を計測するとともに、流量センサ３２で流量の計測を行う。次に、ステップＳ３２で流量が０であるかを判定し、流量が０であれば微少漏洩カウンタをクリアしてステップＳ３４に進み、流量が０でなければそのままステップＳ４０に進む。この処理は、流量がない場合には微少漏洩もないことになるのでその場合に常に微少漏洩カウンタをクリアする処理である。

ステップＳ３４では、計測した圧力Ｐ₀を記憶し、ステップＳ３５，Ｓ３６で一定時間の間に圧力がＰ₀から所定値（例えば、０．０５ｋＰａ）以上急激に低下するのを監視する。なお、この一定時間の監視中に低下がなくても、実質的にはステップＳ３１〜Ｓ３６，Ｓ４０が繰り返される。圧力がＰ₀から所定値以上急激に低下したら、ステップＳ３７で流量センサ３２により一定時間（例えば２〜３分間）、流量を監視する。そして、ステップＳ３８で流量＝０であるか否かを判定し、流量＝０でなければ（流量があれば）ステップＳ４０に進み、流量＝０であれば（流量がなければ）ステップＳ２５で故障警報処理を行い、ステップＳ４０に進む。この故障警報処理としては、通信部３６によりセンター等に発呼する処理を行う。ステップＳ４０では圧力異常監視などその他の処理を行い、ステップＳ３１に戻る。

集合住宅において、例えば深夜すべての住人がガスを全く使用していないとき、流量は０で、閉塞状態となり、バイパスガス流路２（圧力センサ３３）のガス圧力は、例えば、３．１０ｋＰａとなる。ガス給湯器やガスコンロ等１台が使用されると、バイパスガス流路２のガス圧力は、例えば、３．００ｋＰａとなり、０．１０ｋＰａ程度低下する。

また、子調整器１２が正常な場合、圧力が急激に所定値（例えば、０．０５ｋＰａ）以上低下すれば、流量は少なくともガス器具１台分以上は検出されるはずであり、流量＝０とはならない。一方、子調整器１２が経年劣化してくると、この子調整器１２における差圧が徐々に小さくなり、例えばコンロで弱火程度の流量があっても、流量が検出できなくなる。したがって、上記の処理によりこのような子調整器１２の故障を検出することができる。

１親子式差圧調整器
１１親調整器
１２子調整器
２バイパスガス流路
３マイコンガスメータ
３１制御部（判別手段及び故障診断手段）
３２流量センサ（流量検知手段）
３３圧力センサ（圧力検知手段）
３４ＥＥＰＲＯＭ
３５表示部
３６通信部
１０プロパンガスボンベ
２０元調整器
３０ガス供給管
４０集合住宅
５０ガス器具

Claims

ガス供給管に設けた親調整器をバイパスするバイパスガス流路に前記親調整器より調整圧力の高い子調整器と前記バイパスガス流路の流量を検知する流量検知手段とを設け、該流量検知手段によって所定期間継続して流量があることを検出して微少ガス漏洩を検知するようにしたガス漏洩検知装置において、
前記バイパスガス流路の圧力を検出して圧力検出信号を出力する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段からの圧力検出信号のガス使用開始時の圧力振動波形の圧力振動周波数及び圧力振動振幅に基づいて、前記バイパスガス流路の下流側に接続されたガス器具の使用状態を判別する判別手段と、
前記判別手段でガス器具の使用状態と判別され、かつ前記流量検知手段で流量が検出されないとき故障警報処理をする故障診断手段と、
を備え、
前記判別手段は、前記圧力検出手段で検出される圧力を高速サンプリングし、サンプリングした圧力データにより圧力振動波形の圧力振動周波数及び圧力振動振幅を分析し、
１０Ｈｚ以上の圧力振動周波数をもつ圧力振動波形が得られた場合と、圧力振動振幅がガス使用開始直前の圧力やガス使用量変化直前の圧力を０．０１５ｋＰａ以上越えている圧力振動波形が得られた場合は、ガバナ付きガス器具使用中と判別し、
圧力振動周波数にかかわらず、圧力振動振幅が前記ガス使用開始直前の圧力や前記ガス使用量変化直前の圧力より０．０１５ｋＰａを越えない圧力振動波形が得られた場合は、ガバナなしガス器具使用中と判別する
ことを特徴とするガス漏洩検知装置。
前記故障診断手段が、前記判別手段で前記ガス器具の使用状態と判別されてから所定時間経過後に、前記流量検知手段で流量が検出されているか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載のガス漏洩検知装置。