燃氣保安裝置及其方法
2023-04-30 08:21:01 2
專利名稱：燃氣保安裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及燃氣供給通路中使用的燃氣保安裝置及其方法。
但是，上述現有的燃氣保安裝置具有以下的傾向。
(1)在最初設置燃氣表時需要將燃氣管內的空氣排出。目前的做法是通過觀察燃燒器具的燃燒狀態判斷排氣是否結束。因此，在確認到排氣結束、並且關上燃氣開關之前，施工人員眼光不能離開，作業效率容易變低。
(2)排氣結束之前，保安功能就可能工作，將斷路閥關上。在這樣的情況下，施工人員每次都需要重複進行使斷路閥重新打開的操作，作業效率容易變低。
在本發明的燃氣保安裝置中，一對或更多的超聲波換能器相隔一定的距離上設置在燃氣通路內。控制測定單元從一對超聲波換能器中的一個上發出超聲波、在另一個上接收超聲波並測定出超聲波的傳播時間。燃氣濃度顯示單元根據傳播時間數據進行燃氣濃度判定，並通過指示器顯示出來。
另外，保安控制電路讀入所述傳播時間數據，計算出燃氣的流量，其計算結果被用於保安監視。
本發明的燃氣保安方法包括以下步驟(a)測定出相隔一定的距離上設置在燃氣通路內的一對超聲波換能器之間的超聲波傳播時間，(b)根據測定出的超聲波傳播時間，顯示出燃氣的濃度。
另外，在上述的燃氣保安方法中，將一對超聲波換能器之間兩個方向上的超聲波傳播時間的平均值作為超聲波傳播時間。這樣，可以更正確的求出燃氣的濃度。
從整體上來說，本實施例是通過以下的操作過程來判定排氣是否完成的。
(1)在燃氣被使用時，各種燃氣的因種類不同而不同的固有超聲波傳播速度中摻入了流速成分，故超聲波的傳播時間是不一樣的。因此，相對於燃氣的流向在正、負2個方向上測定出超聲波的傳播時間，並將正、負2個方向的平均傳播時間作為傳播時間數據，這樣可以將燃氣的流速成分抵消掉。
(2)根據由燃氣種類確定的密度和傳播時間的相關關係式從傳播時間數據計算出燃氣密度，再將結果在顯示單元中顯示出來。
(3)在排氣操作方式期間，使保安功能停止，停止斷路功能。
(4)一旦傳播時間變得不隨時間發生變化(或者連續處於規定的範圍內)，則可以看成燃氣的濃度已經穩定。因此，可以認為燃氣中的大氣成分已經被完全置換乾淨，可以判定為排氣已經結束。此時，可以從傳播時間根據上面(2)中所述的關係求得燃氣的密度亦即燃氣濃度。
(5)當判定排氣已經結束時，自動地使保安功能重新起作用(亦即解除排氣操作方式)，關上斷路閥，進入待機狀態。
下面通過附圖來描述本發明的實施例。
圖1示出了本發明的燃氣保安裝置的一個實施例的結構圖。圖1中，從控制測定電路1的振蕩輸出端(OUT)輸出的電信號在用於進行發送的超聲波換能器2(2A)處被變換成超聲波，並被發射到燃氣通路3內的超聲波中。相隔一定距離L設置的用於進行接收的超聲波換能器2(2B)再將接收到的超聲波變換成電信號，送回控制測定電路1的接收輸入端(IN)中。
控制測定電路1輸出從發送出電信號到再次接收到它之間的時間T-DATA。T-DATA也可以說是對超聲波在燃氣通路3內傳播距離L所需的傳播時間T進行計測得到的計測數據。
另外，超聲波換能器2(2A，2B)可以可逆地進行發射、接送操作，由切換裝置7進行連接切換，相對於燃氣的流動方向在正、負2個方向上測定出超聲波的傳播時間。
控制測定電路1在排氣操作方式期間將傳播時間的平均時間作為計測數據T-DATA來輸出。通過這樣求出正、負2方向上的超聲波的傳播時間的平均值，可以使燃氣的流速成分抵消掉。這樣一來，可以將燃氣流速的影響造成的傳播時間中的變化消除掉。
另外，在進行流量計測的正常操作方式期間，控制測定電路1輸出的是帶有燃氣流速成份的測定數據T-DATA值，從而可以求出燃氣的流速。
保安控制電路5根據輸入的計測數據T-DATA計算出燃氣的流量，其結果用於保安監視。
燃氣濃度顯示單元4由超聲波的傳播時間(T-DATA)和燃氣濃度的相關關係式計算出燃氣濃度，並將其結果顯示出來。
保安控制電路5讀入計測數據信號T-DATA，計算出燃氣的流量。保安控制電路5在根據其結果檢測到燃氣的使用量異常地增大的場合及燃氣在遠離通常的使用狀態的時間被使用時，驅動斷路裝置6切斷燃氣通路3。
另外，燃氣濃度顯示單元4設有指示器8，該指示器8如圖2所示具有能詳細地顯示出燃氣濃度的多個發光二極體8a～8e。燃氣濃度顯示單元4中包括電阻14a～14e、電晶體16a～16e以及電源12。發光二極體8a～8e分別與電阻14a～14e和電晶體16a～16e相連接，由電源12供給的電流驅動。
另外，燃氣濃度顯示單元4還包含解碼器9。但是，解碼器9也可以設置在燃氣濃度顯示單元4之外，或者設置成與指示器相連接。
計測數據信號T-DATA被送入解碼器9中。隨著T-DATA增大亦即超聲波的傳播時間變長，解碼器9使指示器中發光二極體以從8a到8e的順序依次點亮。
氣體的分子量和超聲波的傳播時間成反比例關係。因此，分子量比大氣大的高密度液化石油氣的場合下，隨著排氣的進行，傳播時間將變長。反過來，分子量比大氣小的低密度都市燃氣的場合下，隨著排氣的進行，傳播時間將變短。
因此，對於密度比大氣低的氣種，可以將計測數據信號T-DATA進行倒相處理(圖中未示出)後再輸入解碼器9中。這樣一來，無論是哪種燃氣，隨著排氣的進行，發光二極體都將以8a～8e的順序點亮。由於通常燃氣的種類是預先知道的，可以先與大氣分子量比較，對燃氣的種類進行分類，再判斷要不要進行倒相處理。
保安控制電路5包括用作操作方式設定裝置的開關51和燃氣濃度判定單元52。
在對排氣是否完成進行判斷時，由於燃氣濃度的絕對值判定中很容易帶有誤差，因此只有當以一定的時間間隔測定出的燃氣濃度數據(即等價的T-DATA)連續地為設定好的範圍內的值時，燃氣濃度判定單元52才判定燃氣中的大氣成分已經被完全地置換乾淨，排氣已經結束。
在正常操作模式下，當瞬時流量或(一定時間內的)流過流量超過預先設定的值時，保安功能將被啟動，斷路裝置將發生動作。因此，在正常操作方式下進行排氣時，在排氣完成前切斷裝置6有可能發生動作，每次動作時都需要重複對切斷裝置6實行使其恢復打開的操作。為避免這一情況的發生，保安控制電路5設有開關51，作為選擇排氣操作方式的操作方式操作單元。在排氣操作方式被選擇時，保安功能將被停止。
如果選擇了排氣操作方式後忘記了解除，保安功能便一直被停止，作為燃氣保安裝置來說，這樣的狀態是不希望出現的。為避免這一情況的出現，在判定前述的排氣已經結束時將自動地從排氣操作方式恢復成正常操作方式，使斷路裝置6動作，關斷燃氣通路，進入待機狀態。
縱上所述，如果採用本發明的話，由於燃氣濃度在燃氣濃度顯示單元中被顯示了出來，故施工人員可以把握排氣的進展程度。
另外，當判定燃氣濃度已經達到規定的標準狀態時，自動地進入正常操作方式，這樣能夠避免忘記解除排氣操作方式的情況。
而且，由於排氣結束時會將斷路閥自動關閉，可以起到不必在燃燒器具的旁邊一直等到排氣結束的作用。
權利要求
1.一種燃氣保安裝置，其特徵在於包括以規定的間隔設置在燃氣通路中的至少一對的超聲波換能器；從所述的至少一對的超聲波換能器中的一個發射出超聲波，在另一個上接收所述超聲波，測定出所述超聲波的傳播時間，並作為傳播時間數據加以輸出的控制測定單元；和根據所述傳播時間數據顯示出燃氣濃度的燃氣濃度顯示單元。
2.如權利要求1所述的燃氣保安裝置，其特徵在於包括所述控制測定單元相對於燃氣的流動方向測定出正、負2個方向上的所述超聲波的傳播時間，並將所述正、負2個方向上的傳播時間的平均時間作為傳播時間數據加以輸出。
3.如權利要求1或2所述的燃氣保安裝置，其特徵在於包括所述燃氣濃度顯示單元將所述傳播時間數據與所述燃氣的標準傳播時間進行比較，計算出燃氣濃度，並且顯示出來。
4.如權利要求1或2所述的燃氣保安裝置，其特徵在於還包括燃氣濃度判定單元，所述測定控制單元以一定的時間間隔測定所述超聲波的傳播時間，並輸出所述的傳播時間數據，所述燃氣濃度判定單元在所述傳播時間數據的值連續地處於規定的範圍內時，判定所述燃氣的濃度已經達到了規定的標準狀態。
5.如權利要求1或2所述的燃氣保安裝置，其特徵在於還包括用於設定/解除用於排出所述燃氣通路內的空氣的排氣操作方式的操作方式設定單元，和使所述燃氣通路斷路的斷路裝置，當所述操作方式設定單元被設定成所述排氣操作方式、進行排氣的過程中，所述斷路裝置不會切斷所述燃氣通路。
6.如權利要求5中所述的燃氣保安裝置，其特徵在於所述操作方式設定單元在被設定為排氣操作方式期間，所述傳播時間數據的值達到規定的範圍時，所述操作方式設定單元將所述排氣操作方式解除，所述斷路裝置將所述燃氣通路切斷。
7.如權利要求5中所述的燃氣保安裝置，其特徵在於在所述操作方式設定單元被設定為所述的排氣操作方式期間，所述傳播時間數據的值連續地達到所定的範圍時，所述操作方式設定單元將所述排氣操作方式解除，所述遮斷裝置將所述燃氣通路切斷。
8.一種燃氣保安方法，其特徵在於包括以下步驟(a)測定以規定的間隔設置在燃氣通路內的一對超聲波換能器之間的超聲波傳播時間，和(b)根據上面測定出的超聲波傳播時間顯示出燃氣濃度。
9.如權利要求8所述的燃氣保安方法，其特徵在於所述超聲波傳播時間為所述的一對超聲波換能器間的兩個方向上的所述超聲波傳播時間的平均值。
10.如權利要求8或9所述的燃氣保安方法，其特徵在於還包括以下步驟(c)設定用於排除空氣的排氣操作方式，(d)在設定步驟(c)的排氣操作方式、使所述燃氣通路內的空氣排除的過程中，所述燃氣通路的切斷被禁止。
11.如權利要求10所述的燃氣保安方法，其特徵在於還包括以下步驟(e)當所述超聲波傳播時間連續處於規定的範圍內時，判定所述排氣操作已經完成，(f)當步驟(e)中判定所述排氣操作已經完成時，解除所述排氣操作方式，將所述燃氣通路切斷。
全文摘要
本發明為根據燃氣濃度數據判斷排氣是否完成的的燃氣保安裝置及其方法。其中，燃氣通路內中以規定的間隔設置有至少一對的超聲波換能器。控制測定單元從一對超聲波換能器中的一個上發射出超聲波，在另一個上接收超聲波，測定超聲波的傳播時間，並作為傳播時間數據加以輸出。燃氣濃度顯示單元根據傳播時間數據進行燃氣的濃度顯示。另外，本發明的燃氣保安方法為，測定出以規定的間隔設置在燃氣通路內中的一對超聲波換能器之間的超聲波傳播時間；再根據測定出的超聲波傳播時間，顯示出燃氣濃度。
文檔編號G01N29/00GK1469077SQ0314908
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月26日 優先權日2002年7月1日
發明者德南敬雄, 新村紀夫, 夫 申請人:松下電器產業株式會社