JP2002257605A - 流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 封止性能の信頼性を改善すると共に、回転磁
界検出性能を常に良好に確保でき、より少ない部材で簡
単に組み立てられる安価な流量計を提供する。 【解決手段】 羽根車５の回転軸上端に取付けられた永
久磁石６の回転磁界を検出して水の使用量に比例した計
量パルスを発生する磁気センサ４と、磁気センサ４から
の計量パルスに基づき水の使用量を算出するマイコン１
と、算出された水の使用量を表示するＬＣＤ２と、ＬＣ
Ｄ２とマイコン１とを含む電子回路部に電源を供給する
電池３とを備えるとともに、電子回路部を実装する回路
基板１９と、回路基板１９の上面に位置してＬＣＤ２を
支持する上部支持殻体２７と、回路基板１９の下面に位
置して磁気センサ４及びセンサ電極２０を支持する下部
支持殻体２６と、回路基板１９と上部支持殻体２７と下
部支持殻体２６を収納する有底筒体１１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水の使用量を計測
する流量計に関する。

【０００２】

【従来の技術】流量計においては、検定有効期間が計量
法で８年と定められているため、８年間は、流量計をメ
ンテナンスすることができない。従って、８年以上、流
量計内に設けられた電子回路部を動作させるために必要
な容量の電池が必要である。このため、従来のマイコン
／電池技術では、約１５〜１７ｍｍ直径の円筒缶をなす
電池が２本必要である。

【０００３】また、羽根車の回転数を検知する磁気セン
サは、羽根車最上部に設けられた永久磁石になるべく近
く、その感磁面を配置することによって、所要の回転磁
界検出性能を達成する。さらに、水の使用量を表示する
表示部は、検針員が目視で検針する都合から、流量計で
ある水道メータの最上部に位置する必要がある。

【０００４】従って、電子回路部は、必然的に水道メー
タの最下部に磁気センサ、水道メータの最上部に表示部
である液晶表示器（以下、ＬＣＤと称する。）、水道メ
ータの中間に電池を配置する構成となり、水道メータの
中間には最低でも電池の直径を収納できる空間が必要と
なる。

【０００５】一方、流量計は、その設置環境から電子回
路部を保護する構造が必要であり、特に水没した状態で
検定有効期間の８年間使用されることが想定されるの
で、水没の影響を直接受けることのないように、電子回
路部を収納するための密閉構造が必要となる。

【０００６】図３は従来の流量計の構成を示す図であ
る。図３に示す流量計において、磁気センサ１０１及び
２本の電池１０２は回路基板１０３に実装され、もう一
方の回路基板１０４にはＬＣＤ１０５、外部へ接続され
るケーブル電極１０６及びその他の電子部品が実装さ
れ、これらの回路基板１０３，１０４のそれぞれは、下
部殻体１０７に支持されている。この下部殻体１０７に
被さるように上部殻体１０８が設けられており、上部殻
体１０８の上面には、Ｏリング１０９を受ける溝と透視
ガラス１１０を受けて位置を固定するための段差面とが
形成されている。

【０００７】このようにして組み立てられた電子回路部
は、有底筒体１２１に収納され、枠体１２２が有底筒体
１２１の上部を覆い、有底筒体１２１及びケーブル電極
一体の透視ガラス１１０との間にはＯリング１２３とＯ
リング１２４が装着されている。

【０００８】一方、上記有底筒体１２１及び枠体１２２
の外側には、例えば合成樹脂で成形された保護枠体１３
１及び１３２が溶着部１３３で接合されることによっ
て、有底筒体１２１及び枠体１２２を覆うと同時に、上
記Ｏリング１０９，１２３，１２４に所要の圧力を加え
ることによって密閉構造を形成している。

【０００９】また、保護枠体１３２に形成されたケーブ
ル電極１０６周囲の空間には、保護枠体１３２、枠体１
２２と親和性のある接着剤を充填することによって水没
時の電飾を防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の流量計にあっては、磁気センサ１０１と２本の電池
１０２を実装する回路基板１０３と、ＬＣＤ１０５、ケ
ーブル電極１０６及びその他の電子部品を実装する回路
基板１０４との２枚の回路基板が必要となり、この２枚
の回路基板の間を信号線１４１で接続し、かつ下部殻体
１０７に取り付ける構成となっていた。このため、組立
に手間がかかるだけでなく、磁気センサ１０１の感磁面
と羽根車１４２に取り付けられた永久磁石１４３との距
離は、極力近いことが要求されるにもかかわらず、組立
誤差が重なった場合には、感磁面と永久磁石１４３との
距離が隔たって、所要の回転磁界検出機能を達成できな
いこともある。

【００１１】また、水の使用量を算出するマイクロコン
ピュータ（以下、マイコンと称する。）は、汎用マイコ
ンを使い、タイマ割込みとポート出力を駆使して磁気セ
ンサ１０１の駆動／サンプリング、ＬＣＤ表示、パルス
出力、通信の機能を実現している。しかし、この方式に
あっては、ソフトウェアの動作停止時間を確保しにくい
ので、電池１本で１０年間動作可能な低消費電流化は、
実現できない。

【００１２】また、組み立てる部材が多いために材料費
もかさみ、手間のかかる組立では加工費もかさむため、
コストダウンも困難である。

【００１３】さらに、Ｏリングによる封止箇所が３箇所
と多く、かつＯリングを圧縮するための圧力は、合成樹
脂で形成された保護枠体１３１と保護枠体１３２との溶
着によっているので、合成樹脂の吸湿及び環境温度の変
化による経年劣化によって、圧力の低下をきたす恐れが
ある。このため、封止性能の信頼性を改善する必要があ
った。

【００１４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、封止性能の信頼性を改善
すると共に、回転磁界検出性能を常に良好に確保でき、
より少ない部材で簡単に組み立てられる安価な流量計を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の流量計は、水の使用量に比例して回転する
羽根車と、この羽根車の回転軸上端に取付けられた永久
磁石と、この永久磁石の回転磁界を検出して水の使用量
に比例した計量パルスを発生する検知センサと、この検
知センサからの計量パルスに基づき水の使用量を算出す
る制御部と、算出された水の使用量を表示する表示部
と、この表示部と前記制御部とを含む電子回路部に電源
を供給する電池とを備えた流量計において、前記電子回
路部を実装する回路基板と、この回路基板の上面に位置
して前記表示部を支持する上部支持殻体と、前記回路基
板の下面に位置して前記検知センサ及び検知センサ用の
センサ電極を支持する下部支持殻体と、前記回路基板と
前記上部支持殻体と前記下部支持殻体を収納する有底筒
体とを有することを特徴とする。

【００１６】この発明によれば、検知センサを下部支持
殻体の底面に組立誤差無く配置できるので、回転磁界検
出性能を常に良好に確保できる。また、下部支持殻体を
設けたことで、磁気センサを配置するための基板を省略
でき、上部支持殻体を設けたことで、部品の保持が可能
となるので、半田フロー層を利用でき、材料費、加工費
ともより安価にすることができる流量計を提供できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の流量計の実施の形
態を図面を用いて詳細に説明する。図１は実施の形態の
流量計の構成を示す図である。図２は実施の形態の流量
計に設けられたマイコンの詳細な構成を示す図である。

【００１８】流量計は、図１に示すように、水の使用量
に比例して回転する羽根車５と、この羽根車５の回転軸
上端に取付けられた永久磁石６と、この永久磁石６の回
転磁界を検出して水の使用量に比例した計量パルスを発
生する磁気センサ４（本発明の検知センサに対応）と、
この磁気センサ４からの計量パルスに基づき水の使用量
を算出するマイコン１（本発明の制御部に対応）と、算
出された水の使用量を表示するＬＣＤ２（本発明の表示
部に対応）と、マイコン１、ＬＣＤ２等の電子回路部に
電源を供給する電池３とを有して構成されている。

【００１９】また、図１に示す流量計において、マイコ
ン１、ＬＣＤ２、電池３、ケーブル電極１６、センサ電
極２０及びその他の電子部品等の一体の電子回路部を実
装する回路基板１９が設けられている。この回路基板１
９の上面にはＬＣＤ２、ケーブル電極１６を支持する上
部支持殻体２７が配置されている。この上部支持殻体２
７ごと半田フロー層に流すことで、ＬＣＤ２、ケーブル
電極１６が回路基板１９に半田接合される。

【００２０】一方、回路基板１９の下面には磁気センサ
４及びセンサ電極２０を支持する下部支持殻体２６が配
置されている。磁気センサ４及びセンサ電極２０は、予
めインサート成型または圧入により所定の位置に配置さ
れている。すなわち、磁気センサ４は、下部支持殻体２
６の底面で且つ永久磁石６と対向する位置に配置され、
センサ電極２０は、磁気センサ４と回路基板１９とを接
続するように配置されている。下部支持殻体２６ごと半
田フロー層に流すことで、磁気センサ４及びセンサ電極
２０が回路基板１９に半田接合される。この時、磁気セ
ンサ４のプラスチックモールド部にある感磁面は、下部
支持殻体２６の底面と同一面に位置する。電池３の支持
構造は、下部支持殻体２６内部の空間にあり、電池３を
下部支持殻体２６の上部の開口部からはめ込む形で固着
する。

【００２１】また、回路基板１９と上部支持殻体２７と
下部支持殻体２６とは有底筒体１１に収納されており、
この有底筒体１１は、その上部に広口に形成された段差
面１２を有し、この段差面１２には気密保持用弾性体を
構成するＯリング１３が配置されている。

【００２２】このＯリング１３を押圧するように、広口
に形成された有底筒体１１の開口部には、穴あきの透視
ガラス１４がはめこまれており、この透視ガラス１４を
押圧するように有底筒体１１の開口端部の周囲には、複
数の折り爪１５が形成されている。このため、Ｏリング
１３を介して透視ガラス１４を押圧せしめられた上で有
底筒体１１の開口端部に形成された折り爪１５を折り曲
げることにより、Ｏリング１３及び透視ガラス１４が有
底筒体１１に固着されている。有底筒体１１は、例え
ば、合成樹脂で形成された上部側の保護枠体２２及び下
部側の保護枠体２３により覆われている。

【００２３】また、透視ガラス１４には複数個の穴（例
えば４個）が形成されており、この複数個の穴に対応し
て設けられた複数個の中空パイプ形状のケーブル電極１
６は、回路基板１９に実装され、透視ガラス１４の穴か
ら突出している。複数本の心線２４ａが耐熱樹脂鎖で所
要ピッチに形成されたケーブル２４は、ケーブル電極１
６のパイプ部に差込まれて半田付けなどの接合を施され
て上記電子回路部と電気的な接続を行うようになってい
る。

【００２４】接着剤２５は、透視ガラス１４上面で、ケ
ーブル電極１６と心線２４ａの半田接合部（本発明の接
続部に対応）とケーブル２４の一部を所要の体積で覆う
ことでケーブル接続構造を形成するようになっている。

【００２５】以上のように構成された流量計によれば、
磁気センサ４を下部支持殻体２６の底面に組立誤差なく
配置できるので、回転磁界検出性能を常に良好に確保で
きる。また、下部支持殻体２６を設けたことで磁気セン
サ４を配置するための基板を省略でき、上部支持殻体２
７を設けたことで、部品の保持が可能となるので、半田
フロー層を利用でき、材料費、加工費ともより安価にす
ることができる。

【００２６】また、有底筒体１１の開口部にＯリング１
３を押圧するように透視ガラス１４が填め込まれ、有底
筒体１１の開口端部の周囲に複数設けられた折り爪１５
が透視ガラス１４を押さえ、且つ接着剤２５によるケー
ブル接続構造が相俟って電子回路部内の気密を保持でき
る。

【００２７】また、接着剤２５により、透視ガラス１４
と心線２４ａの半田接合部との密着を維持できるので、
水没環境でも８年以上、水の拡散による電飾などの弊害
を防止できる。

【００２８】従って、封止性能の信頼性を改善すると共
に、回転磁界検出性能を常に良好に確保でき、より少な
い部材で簡単に組み立てられる安価な流量計を提供する
ことができる。

【００２９】次に、図２を参照してマイコン１の詳細を
説明する。マイコン１には、ＬＣＤ２、電池３及び磁気
センサ４が電気的に接続されている。マイコン１は、磁
気センサ４の出力する計量パルスから水の使用量などを
演算し、ＬＣＤ２に表示させる。なお、マイコン１、Ｌ
ＣＤ２及び磁気センサ４は電池３の供給する電圧により
動作するようになっている。

【００３０】マイコン１は、間欠電源パルス供給手段３
１、自動周期切替手段３２、シリアル通信制御手段３
３、マーク信号検出手段３４、ＬＣＤ制御手段３５、多
重割込制御手段３６、クロック制御手段３７、発振手段
３８、汎用タイマ３９、ウォッチドッグタイマ４０、マ
イコンコア４１、リードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭ
と称する。）４２、ランダムアクセスメモリ（以下、Ｒ
ＡＭと称する。）４３を有して構成されている。

【００３１】自動周期切替手段３２は、羽根車５の回転
速度に見合った周期を発生し、その周期を間欠電源パル
ス供給手段３１に供給する。間欠電源パルス供給手段３
１は、自動周期切替手段３２に指示される周期で、磁気
センサ４に間欠の電源パルスを与える。

【００３２】マイコンコア４１は、多重割込制御手段３
６の制御のもとに、磁気センサ４からの計量パルスを割
込みで水の使用量に変換し、変換された水の使用量を、
表示すべきタイミングを図りながら、ＬＣＤ制御手段３
５に出力する。ＬＣＤ制御手段３５は、水の使用量をＬ
ＣＤ２に表示させる。

【００３３】また、汎用タイマ３９は、計量パルスを測
定し、測定された計量パルスに基づく回転速度に見合っ
た間欠電源パルス供給周期を自動周期切替手段３２に書
込む。これにより、間欠電源パルス供給手段３１は、常
に羽根車５の回転速度に見合った電源パルスを磁気セン
サ４に供給することができる。従って、水の使用量が少
ない場合には、間欠電源パルス供給周期も長くなり、電
池３の消耗を押さえることができる。

【００３４】また、マーク信号検出手段３４は、通信ラ
イン上の電文の先頭に付加されるマーク信号を検出し、
マーク信号を検出した場合には、シリアル通信制御手段
３３に受信の起動をかける。マイコンコア４１は、多重
割込制御手段３６の制御のもとに電文を割込みでシリア
ル通信制御手段３３を介して受信する。マイコンコア４
１は、電文の受信が完了した場合には、返送すべき電文
を編集し、多重割込制御手段３６の制御のもとに電文を
割込みで、シリアル通信制御手段３４から送信する。計
量パルス、電文の受信／送信で発生する割込み要因は、
多重割込制御手段３６に優先順位付けされてマイコンコ
ア４１で処理される。

【００３５】また、発振手段３８は、高速クロックと低
速クロックとのそれぞれのクロックを発振する。マイコ
ンコア４１は、発振手段３８の高速クロック又は低速ク
ロックで処理を実行し、羽根車５の回転速度がある値を
超えた場合、又は通信ラインのマーク信号を検出した場
合などに、クロック制御手段３７にクロック切替信号を
出力する。

【００３６】クロック制御手段３７は、マイコンコア４
１からのクロック切替信号によって、低速クロックから
高速クロックにウェイト時間無しに切替える。従来の一
般的なマイコンでは、低速クロックから高速クロックに
切り替えて高速クロックの発振が安定するまでのウェイ
ト時間が約２００ｍｓであったが、実施の形態のマイコ
ン１、クロック制御手段３７及び発振手段３８によれ
ば、ウェイト時間が数ｎｓである。これにより、流量計
としての計量または通信のリアルタイム性を確保できる
と同時に、マイコンコア４１が高速で処理するから、マ
イコンコア４１が処理を停止している時間をより多く確
保できるので、低消費電流化に大きく寄与できる。

【００３７】なお、このようなマイコン１としては、例
えば、ＮＥＣ製マイコンμＰＤ７８０９５７又はμＰＤ
７８０９５８を用いるのが好ましい。

【００３８】また、ウォッチドッグタイマ４０は、周期
的に動作するマイコンコア４１の処理でタイムアウトに
ならないようにクリアされる。ウォッチドッグタイマ４
０は、予めタイムアウトの時間が設定され、マイコンコ
ア４１の処理が暴走し、予め設定されたタイムアウトの
時間を過ぎると、マイコン１にリセットをかける。リセ
ット時には、マイコンコア４１は、少くともＲＡＭ４３
に書込まれている水の使用量とその変換乗数が保存され
た状態で、リセットが起きたものかどうかを判断して、
周期的な処理に移行する。

【００３９】マイコンコア４１の処理には周期的な処理
と割込み処理があり、周期的な処理を行いながら外的要
因で発生する割り込み処理を都度行っている。これらの
処理の手続はＲＯＭ４２に不揮発情報として予め記録さ
れている。

【００４０】汎用タイマ３９は、受信電文又は送信電文
のタイムオーバ、マーク信号の検出のための周期的監
視、送信電文のマーク時間の生成などを行うために、時
間間隔の発生源として使用される。

【００４１】このように、実施の形態の流量計に設けら
れたマイコン１によれば、クロック制御手段３７が、マ
イコンコア４１からのクロック切替信号によって、低速
クロックから高速クロックにウェイト時間無しに切替え
ることができ、流量計としての計量又は通信のリアルタ
イム性を確保できると同時に、マイコンコア４１が高速
で処理するから、マイコンコア４１が処理を停止してい
る時間をより多く確保できるので、低消費電流化に大き
く寄与できる流量計を提供できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
封止性能の信頼性を改善すると共に、回転磁界検出性能
を常に良好に確保でき、より少ない部材で簡単に組み立
てられる安価な流量計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の流量計の構成を示す図である。

【図２】実施の形態の流量計に設けられたマイコンの詳
細な構成を示す図である。

【図３】従来の流量計の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…マイコン、２…ＬＣＤ、３…電池、４…磁気セン
サ、５…羽根車、６…永久磁石、１１…有底筒体、１２
…段差面、１３…Ｏリング、１４…透視ガラス、１５…
折り爪、１６…ケーブル電極、１９…回路基板、２０…
センサ電極、２２，２３…保護枠体、２４…ケーブル、
２４ａ…心線、２５…接着剤、２６…下部支持殻体、２
７…上部支持殻体、３１…間欠電源パルス供給手段、３
２…自動周期切替手段、３３…シリアル通信制御手段、
３４…マーク信号検出手段、３５…ＬＣＤ制御手段、３
６…多重割込制御手段、３７…クロック制御手段、３８
…発振手段、３９…汎用タイマ、４０…ウォッチドッグ
タイマ、４１…マイコンコア、４２…ＲＯＭ、４３…Ｒ
ＡＭ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水の使用量に比例して回転する羽根車
   と、この羽根車の回転軸上端に取付けられた永久磁石
   と、この永久磁石の回転磁界を検出して水の使用量に比
   例した計量パルスを発生する検知センサと、この検知セ
   ンサからの計量パルスに基づき水の使用量を算出する制
   御部と、算出された水の使用量を表示する表示部と、こ
   の表示部と前記制御部とを含む電子回路部に電源を供給
   する電池とを備えた流量計において、 前記電子回路部を実装する回路基板と、この回路基板の
   上面に位置して前記表示部を支持する上部支持殻体と、
   前記回路基板の下面に位置して前記検知センサ及び検知
   センサ用のセンサ電極を支持する下部支持殻体と、前記
   回路基板と前記上部支持殻体と前記下部支持殻体を収納
   する有底筒体とを有することを特徴とする流量計。
2. 【請求項２】 開口端部が段差面を介して広口に形成さ
   れた前記有底筒体の前記段差面に配置された気密保持用
   弾性体と、広口に形成された前記有底筒体の開口部に前
   記気密保持用弾性体を押圧するようにはめ込まれた穴あ
   きの透視ガラスと、前記有底筒体の開口端部の周囲に複
   数設けられ前記透視ガラスを押さえる折り爪とを有する
   ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
3. 【請求項３】 前記回路基板上に実装され且つ前記上部
   支持殻体に支持され、前記透視ガラスの穴から突出する
   ケーブル電極と、 複数本の心線が前記ケーブル電極のパイプ部に差込まれ
   て前記電子回路部と電気的接続を行うケーブルと、 前記透視ガラス上面で前記ケーブル電極と前記心線の接
   続部と前記ケーブルの一部を覆い前記透視ガラス表面と
   前記心線の接続部とを密着させる接着剤と、を有するこ
   とを特徴とする請求項２記載の流量計。
4. 【請求項４】 水の使用量に比例して回転する羽根車
   と、この羽根車の回転軸上端に取付けられた永久磁石
   と、この永久磁石の回転磁界を検出して水の使用量に比
   例した計量パルスを発生する検知センサと、この検知セ
   ンサからの計量パルスに基づき水の使用量を算出する制
   御部と、算出された水の使用量を表示する表示部と、こ
   の表示部と前記制御部とを含む電子回路部に電源を供給
   する電池とを備えた流量計において、 前記電子回路部を実装する回路基板と、この回路基板上
   に実装され、透視ガラスの穴から突出するケーブル電極
   と、複数本の心線が前記ケーブル電極のパイプ部に差込
   まれて前記電子回路部と電気的接続を行うケーブルと、
   前記透視ガラス上面で前記ケーブル電極と前記心線の接
   続部と前記ケーブルの一部を覆い前記透視ガラス表面と
   前記心線の接続部とを密着させる接着剤とを有すること
   を特徴とする流量計。
5. 【請求項５】 水の使用量に比例して回転する羽根車
   と、この羽根車の回転軸上端に取付けられた永久磁石
   と、この永久磁石の回転磁界を検出して水の使用量に比
   例した計量パルスを発生する検知センサと、この検知セ
   ンサからの計量パルスに基づき水の使用量を算出する制
   御部と、算出された水の使用量を表示する表示部と、こ
   の表示部と前記制御部とを含む電子回路部に電源を供給
   する電池とを備えた流量計において、 前記制御部は、高速クロック又は低速クロックで処理を
   実行するマイコンコアと、高速クロックと低速クロック
   とを発振可能な発振手段と、前記マイコンコアからのク
   ロック切替信号に基づき前記発振手段の高速クロックと
   低速クロックとの切替を瞬時に行うクロック制御手段と
   を有することを特徴とする流量計。