JPH081410B2 - ガス漏洩検知装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ガス流路からのガス漏洩を検知するガス
漏洩検知装置に関し、特に口火を使用している場合のガ
ス漏洩をも検知するガス漏洩検知装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、ガス配管からのガス漏洩に起因するガス爆発事
故が多発している。特に、病院や学校のようにガス貯蔵
施設からガス使用施設までの距離が長く、この間を地下
に埋設したガス管により連絡している場合には、埋設管
の腐食や、地盤の不等沈下により、埋設管にひび割れが
生じ、ガス漏洩が発生する危険性がある。

従来、このようなガス流路からのガス漏洩を検知する
には、ガス流路内に圧力センサを配設し、予め定めた検
査期間、例えば１年に１回とか２年に１回毎に、検査す
るガス流路の両端を閉じてガス流路内の圧力を850mmH₂O
程度に高め、漏洩に起因する圧力低下の有無を検査し
て、ガス漏洩を検知している。

また、ガス流路内に流量センサを配設し、ガスの流量
を常時監視することにより、通常のガス使用ではありえ
ないようなガス流量の異常を監視して、ガス漏洩を検知
する方法もある。

第２図に示す圧力センサに連動したガス遮断装置１
は、その一例である。

このガス遮断装置１は、遮断弁２を備えたガス流路３
に、ガス流路３の圧力を検出する圧力センサ４と、ガス
流路３のガスの流れを検出して流量信号を発信する流量
信号発信器５と、圧力センサ４の出力に基づいて圧力信
号を発信する圧力信号発信器６と、この圧力信号発信器
６からの圧力信号を記憶するとともに、圧力信号を記憶
した後に、低下している圧力が上昇し、且つ流量信号発
信器５から流量信号が供給されたときに、遮断弁２に閉
じる信号を発信する遮断信号器７とを備えている。

そして、このガス遮断装置１により、ガス器具を使用
中に、LPボンベ（容器）交換や、何らかの理由により、
ガス圧力が低下して炎が消えたにもかかわらずガス器具
の栓を閉め忘れた場合に、再びガス圧力が上昇すると、
ガス流路３を遮断して、ガス漏洩を防止する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、定期検査によりガス漏洩を発見する方法で
は、検査終了直後に発生した漏洩は次回の検査まで見過
ごされ、早期発見ができない。

また、流量センサによりガスの流量を常時監視してガ
スの漏洩を発見する方法では、流量センサより上流側で
漏洩が生じた場合には流量センサが機能しないため、流
量センサの下流側の漏洩は発見できても、上流側の漏洩
は発見できない。

さらに、従来のガス漏洩検知装置においては、口火を
使用している場合にガスの微少漏洩が発生しても、これ
を検知する手段がない。

したがって、口火使用中のガスの微少漏洩を検知でき
ないので、重大な事故が発生する可能性があった。

〈課題を解決するための手段〉 この発明は、上記に鑑み提案されたもので、ガス流路
に設けられた遮断弁と、遮断弁より下流側のガス流路に
設けられ、ガス流路に流れるガスの流量を検出する流量
センサと、流量センサがガスの流れを検出した場合に流
量信号を発信する流量信号発信器と、遮断弁より上流側
のガス流路に設けられ、ガス流路のガス圧を検出する圧
力センサと、圧力センサの出力に基づいてガス圧の変動
を検出した場合に圧力変動信号を発信する圧力信号発信
器と、ガス器具の口火のみを使用中における圧力信号発
信器が発信した圧力変動信号の圧力変動パターンを記憶
する圧力変動記憶手段と、流量信号が供給されていない
状態で圧力変動信号が供給されると、流量センサの上流
側でガス漏洩が発生していると判断し、ガス器具の口火
のみが使用され、流量信号が供給されている状態で圧力
変動記憶手段が記憶している圧力変動パターン以外の圧
力変動信号が供給されると、少なくとも流量センサの下
流側でガス漏洩が発生していると判断する演算手段とか
らなることを特徴とする。

〈作用〉 流量センサによりガス流路のガス流量を監視し、流量
センサがガスの流れを検出すると、流量信号発信器が流
量信号を発信する。

圧力センサによりガス流路のガス圧を監視し、ガス圧
の変動を検出すると、圧力信号発信器が圧力変動信号を
発信する。

圧力変動記憶手段は、口火のみが使用されているとき
の圧力変動信号を圧力変動パターンとして記憶する。

演算手段は、ガス器具が使用されていないにもかかわ
らず、すなわち流量信号が供給されていない状態で圧力
変動信号が供給されると、流量センサの上流側でガス漏
洩が発生していると判断する。

そして、ガス器具の口火が連続して使用され、流量信
号が供給されている状態で、圧力変動記憶手段が記憶し
ている圧力変動信号の圧力変動パターンと計測した圧力
変動信号の圧力変動パターンとを比較し、両者が一致し
ないと、少なくとも流量センサの下流側でガス漏洩が発
生していると判断する。

〈実施例〉 以下に、図面に示した実施例に基づいてこの発明を説
明する。

第１図は、この発明に係る一実施例の概略ブロック図
である。

このガス漏洩検知装置８は、ガス流路９の途中に遮断
弁10を設け、遮断弁10の上流側に、ガス流路９のガス圧
を検出する圧力センサ11を、遮断弁10の下流側に、ガス
流路９に流れるガスの流量を検出する流量センサである
ガスメータ12を設けてある。そして、演算手段であるマ
イクロコンピュータ13には、圧力信号発信器14を介して
圧力センサ11を、流量信号発信器15を介してガスメータ
12を電気的に接続するとともに、圧力変動記憶手段であ
る圧力変動パターン記憶部16を電気的に接続する。ま
た、マイクロコンピュータ13には、異常表示等を行う表
示部17と、遮断弁10とを電気的に接続するとともに、電
池18より駆動電力を供給する。遮断弁10には、遮断弁10
を復帰させるための復帰安全装置19を接続する。

また、ガス流路９の上流側には、ガス流路９に流入す
るガス圧を一定に調整するための圧力調整器20が設けて
ある。

上記した圧力信号発信器14は、圧力センサ11からの信
号を増幅し、フィルタにより有効な信号成分のみを取り
出して波形整形器で波形整形をし、ガス圧の変動を検出
した場合にパルス信号である圧力変動信号を発信する。

また、流量信号発信器15は、ガスメータ12が１回転す
る毎に、その機械的な動きを電気的信号に変えるもので
ある。この流量信号発信器15を膜式ガスメータに設けた
場合について説明すると、流量信号発信器15は、ガスの
流れによって駆動される膜と、この膜の動きに連動して
回転運動する磁石と、この磁石の動きを検出してオンオ
フを繰り返すリードスイッチとからなる。そして、ガス
の流れに応じて磁石が回転運動すると、磁石がリードス
イッチに近付いたり、遠ざかったりして、リードスイッ
チがオンオフし、膜が１往復する毎、すなわち磁石が１
回転する毎に、１パルスの流量信号を発信する。

圧力調整器20は、ガス流路９に流入するガス圧を一定
に調整するための装置である。例えば、LPガスの場合に
は、ボンベ内圧力は、0.7〜15.6kg/cm²に制限されてお
り、ガス器具でガスを正常に燃焼させるためには、ガス
圧力を200〜330mmH₂Oに減圧調整して供給する必要があ
る。そこで、ボンベ出口に圧力調整器20を取り付けて、
ガス流路９に流入するガス圧力の調整を行う。

第３図に、圧力調整器20の一例を示す。

この圧力調整器20は、単段式の圧力調整器であり、本
体21の内部をダイアフラム22により上下に二分して、上
部を空気室23、下部を減圧室24としてある。そして、減
圧室24のガス流入口25側にノズル26を設け、ノズル26の
噴射口27に閉鎖弁28を有する弁棒29を臨ませ、弁棒29
を、レバー30を介してダイアフラム22に取り付けた作用
子31に連結する。また、ダイアフラム22は、空気室23内
に設けたスプリング32により減圧室24側に押し下げられ
ている。

したがって、ガス流入口25から高圧ガスが流入する
と、ガスはノズル26を通って減圧室24内に入る。ここ
で、ガスの流入が続くと、減圧室24内の圧力が上昇し、
ダイアフラム22はスプリング32の付勢に抗して、空気室
23側に押し上げられる。このため、ダイアフラム22に取
り付けた作用子31も上昇し、作用子31に連結したレバー
30が支点33を軸として回動し、弁棒29がガス流入口25側
に移動して、閉鎖弁28によりノズル26からのガスの噴射
量を絞ったり、圧力が高い場合には噴射口27を閉鎖す
る。一方、減圧室24内のガスがガス流出口34より流出す
ると、減圧室24の圧力が下降し、ダイアフラム22がスプ
リング32の付勢により減圧室24側に下降する。このた
め、作用子31に連結したレバー30が支点33を軸として回
動し、弁棒29がガス流出口34側に移動して、閉鎖弁28が
ノズル26の噴射口27から離れ、高圧ガスの流入量が再び
増加する。

このようにして、減圧室24内の圧力の上下に伴いダイ
アフラム22が上下し、ノズル26からのガス流入量を調整
して、ガス流路９に流れ込むガス圧をほぼ一定に保つ。
この場合、ガス流路９に流れ込むガス圧は脈動すること
になる。

尚、この実施例においては、単段式の圧力調整器によ
り圧力調整の仕組みを説明したが、これを他の圧力調整
器、例えば、自動切替式の圧力調整器に変更した場合も
同様である。

上記したように、圧力調整器20を用いてガス流路９内
に流れ込むガス圧を調整する場合には、ガス圧の周期的
変動が生じる。

微少なガス漏洩が起こった場合の圧力変動パターンを
第４図及び第５図に示す。第４図は、単段式の圧力調整
器を使用した場合の変動パターンであり、四つのパター
ンが示してある。また、第５図は、自動切替式の圧力調
整器を使用した場合の変動パターンである。この圧力変
動パターンが発生する時間間隔は一定ではなく、漏洩量
により異なる。また、圧力変動パターンも夫々の流路系
の構成機器により異なるが、流路系を特定した場合で漏
洩量に変化がなければ、ほぼ一定の圧力変動パターンを
示す。

そこで、ガス器具の口火を連続使用している場合の圧
力変動パターンを圧力変動パターン記憶部16で記憶し、
この記憶した圧力変動パターンと計測した圧力変動パタ
ーンとをマイクロコンピュータ13により比較演算して両
者に差があれば、ガスが漏洩しているものと判断する。

以下に、上記したガス漏洩検知装置８による、ガス漏
洩の判断処理を説明する。

第６図に、ガス漏洩の判断基準を示す。

ガス漏洩を判断するには、流量信号の有無、及び圧力
変動信号の有無を比較するとともに、圧力変動パターン
記憶部16に記憶した圧力変動パターンと測定した圧力変
動パターンとを比較する。

すなわち、圧力変動信号が検出された場合で、流量信
号が検出された場合には、ガスメータ12の少なくとも下
流側でガス漏洩が生じたものと判断する。

圧力変動信号が検出された場合で、流量信号が検出さ
れない場合には、ガスメータ12の上流側でガス漏洩が生
じたものと判断する。

圧力変動信号が検出されずに、流量信号が検出された
が場合には、圧力センサ11の異常であると判断する。

圧力変動信号が検出されず、且つ流量信号が検出され
ない場合には、ガス漏洩はないもの、すなわち正常と判
断する。

また、口火使用中には、圧力変動パターン記憶部16に
記憶した圧力変動パターンと測定した圧力変動パターン
とを比較し、両者が一致すれば、ガス漏洩はないものと
判断し、両者が不一致の場合には、ガスメータ12の上流
側でガス漏洩が生じたものと判断する。

第７図のタイムチャート及び第８図のフローチャート
によりガス漏洩の判断処理を説明する。

この実施例は、判断処理を自動的に行うとともに、口
火の使用をも判断し、少なくともガスメータ12の下流側
でガス漏洩が発生した場合に、ガスが漏洩していること
を表示したり、自動的に遮断弁10の操作を行うものであ
る。

マイクロコンピュータ13において、予め定めた一定の
信号受付開始時間、例えば30分間、ガス器具が使用され
ず、流量信号発信器15からの流量信号が検出されないと
きに、圧力信号発信器14からの圧力変動信号を受け付け
始める。そして、圧力変動信号を検出すると、タイマを
スタートさせ、予め定めた一定の信号間隔時間、例えば
30分間以内に、連続して圧力変動信号を検出している場
合にはカウントを継続して、信号間隔時間に達したとき
に、漏洩信号を発信する。一方、信号間隔時間内に圧力
変動信号を検出しない場合には、カウントをクリアし、
タイマをリセットして、上記処理を繰り返す。また、信
号間隔時間内にガス器具の使用が再開され、流量信号発
信器15からの流量信号が検出された場合には、以前のカ
ウント値をクリアし、カウントを中止して、処理の初期
段階へ戻る。

上記した信号間隔時間を設定したのは、ガス漏洩に基
づかない圧力変動、例えば、日照等によるガス配管の膨
張や温度変化による圧力変動により漏洩信号が発生する
ことを防ぐためである。このようなガス漏洩に基づかな
い圧力変動は、ガス漏洩による圧力変動よりも長周期で
発生する。そこで、一定の信号間隔時間を設定して、信
号間隔時間内に連続して発生した圧力変動はガス漏洩に
よるものとし、信号間隔時間の周期を越えて発生した圧
力変動は、ガス漏洩以外の要因により発生した圧力変動
であると判断している。

尚、信号受付開始時間、信号間隔時間ともに、適宜変
更して実施することができる。

判断処理を開始し、流量信号Ｑを検出しない場合に
は、圧力変動信号Ｐの有無を判断する。

ここで、圧力変動信号Ｐを検出しない場合には、ガス
漏洩は発生していないので、表示部17に正常であること
を表示した後、流量信号Ｑの有無の判断に戻る。一方、
圧力変動信号Ｐを検出した場合には、ガスメータ12より
上流側でガス漏洩が発生しているので、表示部17に上流
側でガス漏洩が発生していることを表示して処理を終了
する。

次に、流量信号Ｑを検出した場合には、圧力変動信号
Ｐの有無を判断する。

ここで、圧力変動信号Ｐが検出されない場合には、圧
力センサ11の異常であるので、表示部17に圧力センサ11
に異常が発生したことを表示して処理を終了する。

一方、圧力変動信号Ｐが検出された場合には、流量信
号Ｑが21リットル/hより少ないかどうかを判断する。

流量信号Ｑが21リットル/h以上の場合には、上記処理を繰
り返す。

ここで、流量信号Ｑが21リットル/hより少ないかどうかを
判断しているのは、ガス器具において口火を使用してい
る場合には、通常、ガス流路９に21リットル/h以下のガスの
流れがあり、この口火使用によるガスの流れと、ガス漏
洩によるガスの流れとを区別するためである。尚、21リッ
トル/hは一般家庭用のガス器具を使用した場合であり、業
務用のガス器具を使用した場合には、基準値を60リットル/h
とする。

そして、口火使用中におけるガス漏洩の有無の判断
は、予め圧力変動パターン記憶部16に記憶した圧力変動
パターンと、計測した圧力変動パターンを比較すること
により行う。この圧力変動パターンの記憶は、ガス漏洩
検知装置８を新たに設置したときに自動的に行われるよ
うになっている。例えば、ガス漏洩検知装置８を設置し
てから14日間にわたり流量を計測し、口火登録流量範囲
を満足する最少流量値を口火流量として登録し、この口
火流量値における圧力変動パターンを圧力変動パターン
記憶部16に記憶する。微少漏洩検知域における口火登録
範囲を第９図に示してある。この場合、口火流量は一定
であるから、圧力変動の誤差を考慮して圧力変動パター
ンの±５％以内はガス漏洩がないものとする。

流量信号Ｑが21リットル/hより少ない場合には、口火登録
の有無を判断する。

ここで、口火が登録されている場合には、圧力変動パ
ターン記憶部16に記憶した圧力変動パターンと、計測し
た圧力変動パターンとを比較する。そして、両者が一致
した場合にはガスの微少漏洩はないものとして、表示部
17に正常であることを表示する。また、両者が一致しな
い場合には、少なくともガスメータ12の下流側にガス漏
洩が発生しているので、遮断弁10を動作させてガス流路
９を閉じるとともに、表示部17に少なくともガスメータ
12の下流側にガス漏洩が発生していることを表示して処
理を終了する。

圧力変動パターンの比較を第10図に基づいて説明す
る。

ガス漏洩がない場合の流量パルスと圧力信号パルスと
の関係は第10図（Ａ）のようになる。そして、ガスメー
タ12の上流側でガス漏洩がある場合には、正常に使用し
ているガスの流量に加えてガス漏洩に基づくガスの流量
があることから、圧力信号パルスの間隔が正常時に比べ
て短くなるが、流量パルスの間隔に変化はない（第10図
（Ｂ））。流量パルスの間隔に変化がない場合、この圧
力信号パルスの間隔の差が正常時の間隔の±５％以上と
なったとき、ガスメータ12の上流側でガス漏洩が発生し
ているものと判断する。また、圧力信号パルスの間隔に
変化があり、かつ流量パルスの間隔に変化がある場合に
は、ガスメータ12の下流側でガス漏洩が発生しているも
のと判断する。

一方、口火が登録されていない場合には、少なくとも
ガスメータ12の下流側に微少漏洩が発生しているものと
判断して、表示部17に少なくとも下流側に微少漏洩が発
生していることを表示するとともに遮断弁10を遮断して
ガスの流れを止める。

尚、この発明は、LPガスを使用したときのみならず、
圧力調整機能を持つ機器を使用してガスを供給する都市
ガスや簡易ガスを使用した場合にも応用できる。

また、少なくともガスメータ12の下流側でガス漏洩が
発生している場合、遮断弁10を動作させてガス流路９を
閉じる例で説明したが、遮断弁10でガス流路９を閉じる
か閉じないかにかかわらず、表示部17に少なくともガス
メータ12の下流側でガス漏洩が発生していることを表示
して処理を終了してもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明は、遮断弁より下流側
のガス流路に流量センサを設け、遮断弁より上流側のガ
ス流路に圧力センサを設け、流量センサの出力を入力と
して流量信号発信器が発信する流量信号と、圧力センサ
の出力を入力として圧力信号発信器が発信する圧力変動
信号と、圧力変動記憶手段が記憶した口火のみの使用時
における圧力変動パターンとに基づいて演算手段でガス
漏洩を検知する構成としたので、ガス器具が使用されて
いないにもかかわらず、すなわち流量信号が供給されて
いない状態で圧力変動信号が供給されると、流量センサ
の上流側でガス漏洩が発生していることを検知すること
ができ、また、ガス器具の口火のみが使用され、流量信
号が供給されている状態で、圧力変動記憶手段が記憶し
ている圧力変動パターン以外の圧力変動信号が供給され
ると、少なくとも流量センサの下流側でガス漏洩が発生
していることを検知することができる。

したがって、病院、学校等の施設において、ガス貯蔵
施設からガス使用施設までの距離が長く、この間を地下
に埋設したガス管により連絡し、流量センサを、ガス使
用施設のガスメータに内蔵したり、ガス使用施設の壁面
に固定している場合であっても、流量センサの上流側、
例えば埋設管内でのガス漏洩を確実に発見することがで
きる。

そして、ガスの漏洩判断が容易に行えるので、ガス漏
洩の早期発見が可能であり、重大な事故の発生を未然に
防止することができる。

また、遮断弁の上流と下流とに圧力センサと流量セン
サとを１組配設すればよいので、簡単、且つ安価な構成
で所期の目的を達成することができる。

さらに、口火使用中のガス漏洩をも検知することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示すもので、第１図はこの
発明のガス漏洩検知装置を示す概略ブロック図、第２図
は従来のガス遮断装置を示す概略ブロック図、第３図は
圧力調整器の内部構造を示す側面図、第４図、第５図は
微少漏洩時の圧力変動パターンを示すグラフで、第４図
は単段式の圧力調整器を使用した場合の圧力変動パター
ン、第５図は自動切替式の圧力調整器を使用した場合の
圧力変動パターン、第６図はガス漏洩の判断基準の説明
図、第７図は判断処理のタイムチャート、第８図は判断
処理のフローチャート、第９図は微少漏洩検知域と口火
登録範囲を示すグラフ、第10図は口火使用時における流
量パルスと圧力信号パルスを示すグラフである。 図中、８…ガス漏洩検知装置、９…ガス流路、10…遮断
弁、11…圧力センサ、12…ガスメータ、13…マイクロコ
ンピュータ、14…圧力信号発信器、15…流量信号発信
器、16…圧力変動パターン記憶部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス流路に設けられた遮断弁と、 遮断弁より下流側のガス流路に設けられ、ガス流路に流
   れるガスの流量を検出する流量センサと、 流量センサがガスの流れを検出した場合に流量信号を発
   信する流量信号発信器と、 遮断弁より上流側のガス流路に設けられ、ガス流路のガ
   ス圧を検出する圧力センサと、 圧力センサの出力に基づいてガス圧の変動を検出した場
   合に圧力変動信号を発信する圧力信号発信器と、 ガス器具の口火のみを使用中における圧力信号発信器が
   発信した圧力変動信号の圧力変動パターンを記憶する圧
   力変動記憶手段と、 流量信号が供給されていない状態で圧力変動信号が供給
   されると、流量センサの上流側でガス漏洩が発生してい
   ると判断し、ガス器具の口火のみが使用され、流量信号
   が供給されている状態で圧力変動記憶手段が記憶してい
   る圧力変動パターン以外の圧力変動信号が供給される
   と、少なくとも流量センサの下流側でガス漏洩が発生し
   ていると判断する演算手段と、 からなることを特徴とするガス漏洩検知装置。