JP2006039626A

JP2006039626A - 圧力調整器異常検出装置および圧力調整器異常検出方法

Info

Publication number: JP2006039626A
Application number: JP2004214191A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Nanba; 三男難波; Shoichi Hara; 正一原; Akira Kato; 加藤　　明; Yoshijiro Watanabe; 嘉二郎渡邊; Tsukasa Ishigaki; 司石垣; Hidetoshi Tanabe; 英俊田辺
Original assignee: High Pressure Gas Safety Institute of Japan; Yazaki Corp
Current assignee: High Pressure Gas Safety Institute of Japan; Yazaki Corp
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-22
Also published as: JP4435636B2

Abstract

【課題】ダイアフラムの劣化を、圧力調整器を分解することなく、簡単にかつ自動的に検出することができ、またその検出も適切な時期に随時行うことができ、ゴム部品劣化によるガス漏れを確実に防止することができるようにする。
【解決手段】この発明の圧力調整器異常検出装置１は、高圧ガス用圧力調整器２の異常を検出する装置であり、圧力調整器２で発生する圧力変動を検出する圧力変動検出手段４と、その圧力変動検出手段４からの検出信号に基づいて、圧力調整器２に異常が発生したか否かの判別を行う異常判別手段５と、その異常判別手段５の判別結果を報知する判別結果報知手段６と、を備えることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧ガス用圧力調整器の異常を検出する圧力調整器異常検出装置および圧力調整器異常検出方法に関するものである。

高圧ガス用圧力調整器は、ガス容器交換に伴う点検時に、使用上支障のないものであることを確認することが、法令により義務付けられている。この点検では調整圧力や閉塞圧力を測定し、その測定圧力が正常範囲内に入っているかどうかで判定している。

一方、圧力調整器内部に使用しているダイアフラムなどのゴム部品が劣化してきても、測定圧力は正常範囲内に入っていることが多く、測定圧力からはゴム部品の劣化を発見しにくい。そして、この劣化を見過ごしているとダイアフラムに亀裂が入り、そこからガスが漏出するなどのガス漏れ事故が発生する場合がある。

したがって、従来は圧力調整器を分解し、目視して亀裂等をチェックすることで、ガス漏れを防止するようにしている。

しかし、上記のように圧力調整器を分解していると、その点検作業は煩雑となりまた時間も要していた。さらにその分解作業は、ガス容器交換に伴う点検時に行うので、次回の点検時までにダイアフラムに亀裂が入り、ガス漏れにつながる場合もあり、適切な時期に点検が行われているとは言えなかった。

この発明は上記に鑑み提案されたもので、ダイアフラムの劣化を、圧力調整器を分解することなく、簡単にかつ自動的に検出することができ、またその検出も適切な時期に随時行うことができ、ゴム部品劣化によるガス漏れを確実に防止することができる圧力調整器異常検出装置および圧力調整器異常検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、高圧ガス用圧力調整器の異常を検出する圧力調整器異常検出装置において、上記圧力調整器で発生する圧力変動を検出する圧力変動検出手段と、上記圧力変動検出手段からの検出信号に基づいて、圧力調整器に異常が発生したか否かの判別を行う異常判別手段と、上記異常判別手段の判別結果を報知する判別結果報知手段と、を備えることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記圧力変動検出手段は圧力調整器の大気室側に配置されてその大気室側の圧力変動を検出する、ことを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の構成に加えて、上記圧力変動検出手段は圧力調整器の後段側に設けられるガスメータの配管に内蔵され、配管内の圧力変動を検出する、ことを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、上記した請求項１から３の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記圧力変動検出手段は高感度圧力センサである、ことを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、上記した請求項１から４の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記圧力調整器で発生する圧力変動は、圧力調整器のダイアフラムを支持するゴム部材の劣化に起因する特有の周波数を有する圧力変動である、ことを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明は、高圧ガス用圧力調整器の異常を検出する圧力調整器異常検出方法において、上記圧力調整器で発生する圧力変動を検出し、上記圧力変動検出手段からの検出信号に基づいて、圧力調整器に異常が発生したか否かの判別を行い、上記異常発生の判別結果を報知する、ことを特徴としている。

この発明の圧力調整器異常検出装置および圧力調整器異常検出方法では、圧力調整器で発生する圧力変動を検出し、その検出信号に基づいて、圧力調整器に異常が発生したか否かの判別を行うので、ダイアフラムの劣化を、圧力調整器を分解することなく、簡単にかつ自動的に検出することができ、ゴム部品劣化により生じる亀裂に起因するガス漏れを確実に防止することができる。

また、自動的に検出するので人の点検作業を必要とせず、警報を出すことも可能になり、事故の未然防止精度の向上と省力化につなげることができる。

また、圧力変動検出手段を圧力調整器の大気室側でその圧力変動を検出するようにしたので、取り付けに気密性は要求されず、簡単に取り付けることができる。

また、圧力変動検出手段を圧力調整器の下流側に位置するガスメータの配管に内蔵し、その配管中のガスを介して伝わってくる圧力調整器の圧力変動を検出するようにしたので、実際にガスを使用している場所により近い位置で、圧力調整器の異常を監視することができ、ガス漏れ事故の未然防止精度をより一層向上させることができる。

また、圧力変動検出手段を高感度圧力センサで構成したので、圧力調整器のダイアフラムを形成するゴム部材の劣化に起因して発生する、特有の周波数を有する圧力変動を検出することができ、従来目視に頼っていたゴム部材の劣化を高精度で確実に検出することができる。

以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１はこの発明の圧力調整器異常検出装置の構成を示す図である。図において、この発明の圧力調整器異常検出装置１は、高圧ガス用圧力調整器２の異常を検出する装置であり、圧力調整器２で発生する圧力変動を検出する圧力変動検出手段４と、その圧力変動検出手段４からの検出信号に基づいて、圧力調整器２に異常が発生したか否かの判別を行う異常判別手段５と、異常判別手段５の判別結果を報知する判別結果報知手段６と、を備えている。圧力調整器２は、容器１１の出口側に取り付けられ、容器１１からの高圧ガスの圧力を所定圧力に調整し、ガス出口通路２０からガス消費側へ供給している。

次に、この圧力調整器異常検出装置１のより具体的な構成を図２を用いて説明する。

図２は圧力調整器異常検出装置の構成例を示す図である。この図において、圧力調整器異常検出装置１０は、圧力変動検出手段４の一構成例としての高感度圧力センサ４０、およびその高感度圧力センサ４０の検出信号に所定の信号処理を施して異常かどうかの判別を行うとともに異常であれば報知する異常判定器５０から構成されている。この異常判定器５０は、増幅器５１、バンドパスフィルター５２、判定回路５３、および報知部５４から成り、判定回路５３は、マイコンのＣＰＵを中心に形成されている。そして、増幅器５１、バンドパスフィルター５２および判定回路５３は、上記の異常判別手段５を構成し、報知部５４は、上記の判別結果報知手段６を構成している。

高感度圧力センサ４０は、蓋体３３の上端内周面に取り付けられている。この蓋体３３は、下端が開口した逆椀状のもので、圧力調整器２のキャップ２２に簡単に冠着したり取り外したりが可能となっている。この蓋体３３には、圧力調整器２の大気室２５の内圧に影響を与えない程度の連通孔４１が設けられている。

高感度圧力センサ４０は、低周波マイクロホンであり、その特性は１０Ｈｚ〜２０ｋＨｚでゲインが−４５ｄＢ（０ｄＢ＝０Ｖ／Ｐａ）＝５．６ｍＶ／Ｐａであって、０．１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの超微小圧力を計測可能となっている。

圧力調整器２は、ボディ２１と、このボディ２１の上部開口に装着されるキャップ２２とで構成されている。ボディ２１の左側端部には、容器１１からのガスが導入されるガス入口通路２３が形成されており、ボディ２１の右側端部には、所定圧に減圧されたガスが流出するガス出口通路２０が形成されている。

ガス入口通路２３とガス出口通路２０との間には、減圧室２４が設けられており、この減圧室２４は、流入されたガスの圧力（……ＭＰａ程度の圧力）を……Ｐａ程度の圧力に減圧する。減圧室２４は、気圧室としての大気室２５側から押圧部材としてのスプリング２６により当該減圧室２４側に押圧されるダイアフラム２７を備えている。ダイアフラム２７は、ゴム部材からなり周縁がボディ２１とキャップ２２との間に挟持固定されて、大気室２５と減圧室２４とを気密に区画している。

キャップ２２には、大気室２５を大気と連結する通気孔２２ａが設けられている。

スプリング２６は大気室２５に設けられており、比較的大径のばねからなり、一端が大気室２５の内壁に形成された突起部２５ａに当接し他端がダイアフラム２７の上面に当接して配置されている。

ダイアフラム２７の中心には、作動桿２８が上下に貫通して設けられており、この作動桿２８の下部にはレバー２９の一端が連結されている。レバー２９の他端には、支点ピン２９ａと可動ピン２９ｂとが挿通しており、レバー２９が支点ピン２９ａを中心として回動可能になっている。可動ピン２９ｂは、弁棒３０の一端にも挿通しており、弁棒３０の他端には、ノズル３１を開閉すべく左右方向に移動可能な弁体としての弁３２が設けられている。

上記の圧力調整器２は次のように作用する。容器１１のバルブが開かれると、容器１１からの高圧ガスはノズル３１を通って減圧室２４に入る。このとき、ガス出口通路２０が閉じられていると、減圧室２４のガス圧力は高くなり、ダイアフラム２７を押し下げているスプリング２６に打ち勝って、ダイアフラム２７は上方に押し上げられる。これにより、ダイアフラム２７に連結されているレバー２９は、支点ピン２９ａを中心として反時計方向に回動するため、可動ピン２９ｂが左方に移動する。このため、弁棒３０も左方に移動してガス入口通路２３のノズル３１を閉止するので、減圧室２４へのガス流入は止まり、減圧室２４の圧力はそれ以上に上昇しない。

一方、ガスをガス出口通路２０から流出させる、つまり燃焼器側でガスの消費を始めると、減圧室２４の圧力は下がり、ダイアフラム２７も下がる。これにより、ダイアフラム２７に連結されているレバー２９は支点ピン２９ａを中心として時計方向に回動するため、可動ピン２９ｂが右方に移動する。このため、弁棒３０も右方に移動して弁３２が開き、ガス入口通路２３から高圧のガスが流入する。このように、圧力調整器２は、ダイアフラム２７の上下動によって、ガス入口通路２３から流出するガスの圧力を所定の圧力に制御している。

次に、上記した圧力調整器異常検出装置１０を用いて、圧力調整器２の内部に使用されているダイアフラム２７のゴム劣化を点検する場合について説明する。この点検の際には、オペレータは、先ず圧力調整器２のキャップ２２に、蓋体３３を被せる作業を行う。そして、高圧ガスの供給を停止した状態で、圧力調整器異常検出装置１０を作動させ、高感度圧力センサ４０による圧力測定を予め行う。次に高圧ガスを圧力調整器２のガス入口通路２３に供給し、圧力調整器２に導入する。このとき、圧力調整器２は、上記したように、減圧室２４内部のガス圧力を一定に保つように制御を行い、ガス出口通路２０のガス圧力を所定の低い圧力に保持する。

ところで、導入された高圧ガスを所定の低い圧力に制御する場合、ダイアフラム２７は、初期の上下振動は大きく、その後は微小な減衰振動を繰り返しながらその振動を収束させており、ゴムの劣化が少ないとき、その微小な振動は、図３（ａ）に示すように、早い時期に収束し、ゴムが劣化するにつれて、図３（ｂ）に示すように、収束に時間を要するようになる。そして、ゴムの劣化が進むにつれて、ゴム損失係数は減少する。本発明は、このゴム劣化に伴うゴム損失係数の減少に着目してなされたものであり、空気の振動音からダイアフラム２７の微小な減衰振動を抽出し、その抽出した減衰振動からゴム損失係数を求め、そのゴム損失係数が閾値より小さくなるとゴムの劣化であると判別している。

すなわち、図２において、高感度圧力センサ４０は、圧力調整器２のキャップ２２の周辺で集音し、その検出信号を異常判定器５０に出力する。この高感度圧力センサ４０は、上記したように、０．１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの超微小圧力を計測可能なものであり、従来検出するのが困難であったダイアフラム２７の微小減衰振動を検出する。

異常判定器５０は、その高感度圧力センサ４０からの検出信号に所定の信号処理を施す。先ず増幅器５１で増幅し、バンドパスフィルター５２で所定周波数の信号を抽出し、その抽出信号Ｓ３を出力する。

図４は抽出信号Ｓ３を示す図である。図中、横軸は時間、縦軸は変位量であり、波形Ｓ３はダイアフラム２７の微小減衰振動を表している。判定回路５３は、この抽出信号Ｓ３のｉ番目のピーク値Ｐ_iと（ｉ＋１）番目のピーク値Ｐ_i+1を求める。一方、このピーク値の比Ｐ_i／Ｐ_i+1は、損失係数ζを用いて次式（１）のように表すことができる。

判定回路５３は、上記の式（１）を変形して得られる次式（２）に、Ｐ_i値とＰ_i+1値を入れることで、損失係数ζを求める。

そして、得られた損失係数ζを閾値ζoと比較し、閾値ζoより小さいとき、ダイアフラム２７のゴムが劣化していると判別し、報知部５４にその情報を出力する。報知部５４は、ＬＥＤを点灯したり、液晶画面に表示したり、あるいは警報音を発して、オペレータに報知する。

一方、バンドパスフィルター５２で抽出した信号Ｓ３の振動が、図５（ａ）に示すように、乱流により継続している場合、判定回路５３は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などのアルゴリズムを用いて、信号Ｓ３から、図５（ｂ）に示すようなスペクトルを求め、このスペクトルから得られる周波数のピーク値からＱ値を求める。判定回路５３は、損失係数ζをこのＱ値を次式（３）に代入して求め、得られた損失係数ζを閾値ζoと比較する。

このように、本発明では、圧力調整器２で発生する圧力変動を高感度圧力センサ４０で検出し、その検出信号に基づいて、ダイアフラム２７のゴムが劣化しているか否かの判別を行うので、ダイアフラム２７の劣化を、圧力調整器２を分解することなく、簡単にかつ自動的に検出することができ、ゴム部品劣化により生じる亀裂に起因するガス漏れを確実に防止することができる。

また、高感度圧力センサ４０を用いるので、ダイアフラム２７を形成するゴム部材の劣化に起因して発生する、特有の周波数を有する圧力変動を検出することができ、従来目視に頼っていたゴム部材の劣化を高精度で確実に検出することができる。

さらに、自動的に検出して警報を出すことも可能になり、事故の未然防止精度の向上と省力化につなげることができる。

また、圧力調整器２の大気室側でその圧力変動を検出するようにしたので、取り付けに気密性は要求されず、簡単に取り付けることができる。

また、オペレータが圧力調整器２を点検する際に、蓋体３３を圧力調整器２のキャップ２２に被せるだけで、計測することができるので、計測を極めて簡単に短時間で行うことができる。

図６、図７はこの発明の第２の実施形態を示す図である。この第２の実施形態が上記の第１の実施形態と異なる点は、高感度圧力センサ４０を圧力調整器２の近傍でなく、圧力調整器２の下流側に配置されるガスメータ７に設けるようにした点である。

高感度圧力センサ４０は、図７に示すように、ガスメータ（マイコンメータ）７内部の配管７１の途中に、ガスの流れに接するように取り付ける。この場合、配管７１の入口側に設けることで、ウェットなガスが結露してその水滴が高感度圧力センサ４０に付着するのを防止することができる。異常判定器５０は回路基板７２に設ける。

ガスメータ７の後段には、配管９を介して家屋１２内のガス消費設備１３が配置されている。

上記構成において、、圧力調整器２のダイアフラム２７で発生する微小な圧力変動は、圧力調整器２の出口側の配管８を介して、ガスメータ７に伝達され、高感度圧力センサ４０によって検出される。

このように、高感度圧力センサ４０を圧力調整器２の下流側に位置するガスメータ７の配管７１に内蔵し、その配管７１中のガスを介して伝わってくる圧力調整器２の圧力変動を検出するようにしたので、家屋１２等の実際にガスを使用している場所により近い位置で、圧力調整器２の異常を監視することができ、ガス漏れ事故の未然防止精度をより一層向上させることができる。

また、このガスメータ７には高感度圧力センサ４０を内蔵させているので、点検時だけでなく常時異常検出を行うことができ、ガス漏れ防止をより一層確実に行うことができる。

この発明の圧力調整器異常検出装置の構成を示す図である。圧力調整器異常検出装置の構成例を示す図である。ダイアフラムの微小な減衰振動を示し、（ａ）は正常な場合を、（ｂ）はゴムが劣化した場合をそれぞれ示す図である。抽出信号Ｓ３の波形および損失係数ζの求め方を示す図である。乱流により振動が継続する場合の抽出信号Ｓ３の波形および損失係数ζの求め方を示す図である。この発明の圧力調整器異常検出装置をガスメータに内蔵する場合の説明図である。ガスメータに設けた圧力調整器異常検出装置の構成を示す図である。

符号の説明

１圧力調整器異常検出装置
２圧力調整器
４圧力変動検出手段
５異常判別手段
６判別結果報知手段
７ガスメータ
８配管
９配管
１０圧力調整器異常検出装置
１１高圧ガス容器
１２家屋
１３ガス消費設備
２０ガス出口通路
２１ボディ
２２キャップ
２２ａ通気孔
２３ガス入口通路
２４減圧室
２５大気室
２５ａ突起部
２６スプリング
２７ダイアフラム
２８作動桿
２９レバー
２９ａ支点ピン
２９ｂ可動ピン
３０弁棒
３１ノズル
３１弁
３２弁
３３蓋体
４０高感度圧力センサ
４１連通孔
５０異常判定器
５１増幅器
５２バンドパスフィルター
５３判定回路
５４報知部
７１配管
７２回路基板

Claims

高圧ガス用圧力調整器の異常を検出する圧力調整器異常検出装置において、
上記圧力調整器で発生する圧力変動を検出する圧力変動検出手段と、
上記圧力変動検出手段からの検出信号に基づいて、圧力調整器に異常が発生したか否かの判別を行う異常判別手段と、
上記異常判別手段の判別結果を報知する判別結果報知手段と、
を備えることを特徴とする圧力調整器異常検出装置。
上記圧力変動検出手段は圧力調整器の大気室側に配置されてその大気室側の圧力変動を検出する、請求項１に記載の圧力調整器異常検出装置。
上記圧力変動検出手段は圧力調整器の後段側に設けられるガスメータの配管に内蔵され、配管内の圧力変動を検出する、請求項１に記載の圧力調整器異常検出装置。
上記圧力変動検出手段は高感度圧力センサである、請求項１から３の何れか１項に記載の圧力調整器異常検出装置。
上記圧力調整器で発生する圧力変動は、圧力調整器のダイアフラムを支持するゴム部材の劣化に起因する特有の周波数を有する圧力変動である、請求項１から４の何れか１項に記載の圧力調整器異常検出装置。
高圧ガス用圧力調整器の異常を検出する圧力調整器異常検出方法において、
上記圧力調整器で発生する圧力変動を検出し、
上記圧力変動検出手段からの検出信号に基づいて、圧力調整器に異常が発生したか否かの判別を行い、
上記異常発生の判別結果を報知する、
ことを特徴とする圧力調整器異常検出方法。