JP2002267518A

JP2002267518A - 膜式ガスメータ及びガス漏洩検知方法

Info

Publication number: JP2002267518A
Application number: JP2001071823A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Yamada; 勝久山田
Original assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Current assignee: Aichi Tokei Denki Co Ltd
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスメータの回転検出の分解能を向上する。
間欠駆動されるガス機器を設けたガス配管のガス漏洩を
正しく検知する。【解決手段】強磁性磁気抵抗素子の薄膜で形成した互
いに主電流方向が直交する折線状（ジグザグ形）の素子
Ａ，Ｂを設けた基板を有する磁気センサ２３を、小ひじ
金に取り付けた永久磁石８のループ状移動軌跡Ｋの中央
に設ける。軌跡Ｋを含む水平面から上方に距離Ｈだけ永
久磁石は離れている。永久磁石８の磁力線は図（ｂ）の
ように磁気センサの面に平行に印加される。図（ａ）の
位置では、素子Ａの抵抗値が磁界の印加で増大し、素子
Ｂの抵抗値は磁界の印加で減少する。永久磁石８が軌跡
Ｋにそって動くと、出力電圧が山形に変化し、１回の周
回で出力電圧に２つの山が生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膜式ガスメータ及び
ガス漏洩検知方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】膜式ガスメータは、ガス流量を常時マイ
コンで監視し、ガスの異常流量（過大使用）時には自動
的に遮断弁を閉じてガスの供給を止めたり、微小流量が
３０日間以上連続して検知されると、ガスメータ下流の
ガス配管等からのガスの漏洩があると判断して、ＬＥＤ
を点灯して警報表示をする安全機能を備えている。

【０００３】ガス流量は計量室の容積、つまりメータの
１回転毎にオン・オフするリードスイッチのパルス信号
（以下、流量パルスともいう）を電子回路のマイクロコ
ンピュータが監視する。ガスの漏洩の有無は、メータが
１回転もしない時間が６０分以上続いた場合は配管等の
漏洩が無いと判断する。

【０００４】メータの１回転毎にリードスイッチをオン
・オフさせる流量検知機構は、図８に示すように、下ケ
ース１内に設けてある第１と第２の膜にそれぞれ連動し
て各自その軸芯の廻りに往復回動する翼軸２，３に各一
端を固着した大ひじ金４，５の各他端にひじ金ピンで連
結した小ひじ金６，７の一方の小ひじ金６に取り付けた
永久磁石８の移動軌跡に前記リードスイッチを近接配置
して構成されている。

【０００５】リードスイッチ９は電子部品を搭載したプ
リント配線基板１０の下面に取り付けられ、プリント配
線基板１０をガスメータの上ケース１１のガイドレール
１２，１３の上面に沿って電子部品室１４内に挿入して
所定位置に装着することで永久磁石８の移動軌跡に近接
配置される。電子部品室１４の後方（図示手前側）の開
口部には、プリント配線基板１０を収納した状態で、図
示されてない裏蓋が取り付けられる。

【０００６】１５は小ひじ金６，７に連動するクランク
機構、１６，１７はクランクロッド、１８，１９は扇形
のバルブである。上ケース１１は下ケース１の上部にケ
ースがガスケット２０を介して装着固定される。２１は
ガス流入口、２２はガス流出口である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の膜式ガスメ
ータでは、ガス配管等からのガスの漏洩を検知するに
は、ガスメータに搭載されたマイクロコンピュータが、
ある時点を起点として例えば１時間単位のように一定の
時間単位で前記リードスイッチからの流量パルスの出力
の有無を監視し、各１時間毎のうちに少なくとも１つの
流量パルスが出力される状態が途切れることなく連続し
て３０日間続いた場合には、ガス漏れ有りと判定して警
報表示をするように設定されている。これは換言すれ
ば、３０日間の途中で、１パルスも検出されない時間が
１時間でもあれば、ガス漏れ有りとは判定しないという
ことである。

【０００８】ところが、上記のガス漏洩検知方法では、
間欠的に駆動されるようなガス機器には対応することが
できない。例えば常に給湯温度を最適に保つように機能
する給湯システムや風呂温度調節装置などでは、２４時
間休むことなく、単位時間、例えば１時間以下の間隔で
ガス機器が間欠的に駆動される場合がある。このような
場合には、間欠的に消費されるガス流量に対応した流量
パルスが、ガス漏れの検出に関する最小単位時間である
１時間以下の間隔で検出される。その結果、ガス漏れが
実際には発生していないにも関わらず、流量パルスが出
力される状態が３０日間に亘って連続することになり、
ガス漏れ有りとの判定がなされてしまうという問題点が
あった。

【０００９】或いは、このとき実際に微小漏洩のような
ガス漏れが発生している可能性もあるが、上記のような
従来の検知方法及び膜式ガスメータでは、ガス漏れと判
定されたものが本当にガス漏れによるものであるのか、
それともガス機器の間欠駆動に起因したものであるかの
判別をすることができない。

【００１０】また、前記リードスイッチのパルス信号は
ガスメータの１回転当り１発の信号が発生するが、膜式
ガスメータの計量室体積はメータの号数毎に定められて
いて、大きなメータになる程その値が大きくなる。例え
ば５号メータでは、計量室体積が１．７〔Ｌ／ｒｅｖ〕
であるため、１．７〔Ｌ〕のガスが流れて初めて１つの
流量パルスが発生する。そのため、上記のような従来の
検知方法では、１．７〔Ｌ／ｈ〕以上の流量（換言すれ
ば、１．７〔Ｌ〕）の漏れしか検知できず、漏洩検知の
分解能をより小さい値にしたいという要望があった。

【００１１】そこで本発明は、前記の問題点を解消で
き、更にリードスイッチに比較してより微小流量に対す
る高分解能の電気信号を出力できる膜式ガスメータとこ
の膜式ガスメータを用いたガス漏洩検知方法を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、翼軸に連動する小ひじ金に取り
付けられた永久磁石が水平面内でループ状に移動するガ
スメータにおいて、永久磁石のループ状移動軌跡のほぼ
中央で、かつループ状移動軌跡を含む水平面から上方に
一定の距離を離して強磁性磁気抵抗素子を配設したこと
を特徴とする膜式ガスメータである。

【００１３】請求項２記載の第２の発明は、請求項１の
膜式ガスメータにおいて、永久磁石が円柱形で、その軸
線方向に着磁されているとともに、その軸線が上下方向
を向くように小ひじ金に取り付けられており、更に、強
磁性磁気抵抗素子は互いに主電流方向が直交する二つの
強磁性薄膜の素子を備えた電気絶縁性の基板が前記ルー
プ状移動軌跡を含む水平面に対して平行に配設され、か
つ前記強磁性薄膜の一方の素子の主電流方向が前記ルー
プ状移動軌跡である楕円状軌跡の長径方向と平行に配設
されていることを特徴とするものである。

【００１４】請求項３記載の第３の発明は、小ひじ金に
取り付けられた永久磁石のループ状移動軌跡に近接配置
した強磁性磁気抵抗素子の出力信号を監視し、該出力信
号の変化が連続して一定時間以上継続したときに配管等
からのガス漏洩があると判定することを特徴とするガス
漏洩検知方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に従って説明する。なお、図１〜図３に
おいて、小ひじ金６に取り付けた永久磁石８がガスメー
タの回転につれてループ状の移動軌跡を描く点は図８で
説明した従来技術と同一構成であるので、図１〜図３の
実施例で図８の従来技術と同一部品には同一符号を付し
てその説明を省略する。

【００１６】ガスが流れてガスメータの計量機構が作動
すると、小ひじ金６に取り付けられている永久磁石は楕
円形様のループ状移動軌跡Ｋを描いて水平面内を移動す
る。軌跡Ｋを図３に示す。この永久磁石８の動きを強磁
性磁気抵抗素子からなる磁気センサ２３で検出する。磁
気センサ２３を構成する強磁性磁気抵抗素子は電子式水
道メータの羽根車の回転検出に用いるものと同様の構造
で、図５に示すように１辺が数ｍｍの絶縁基板２４の一
表面に主電流方向が互いに直交する折線状の強磁性体の
薄膜素子Ａ，Ｂを形成したチップを有し、両素子Ａ，Ｂ
を電気的に直列接続して、その共通接続点２５を出力端
子となし、直列接続の両端２６と２７に直流電圧３Ｖを
印加して用いている（図４（ｃ）参照）。そして、磁気
センサ２３は軌跡Ｋを含む水平面に平行に前記チップが
配設され、かつ永久磁石８の上面（上端）から距離Ｈだ
け上方に離れて配設されている。しかも前記素子Ｂの主
電流方向が軌跡Ｋの楕円状軌跡の長径方向と平行になる
ように配設されている（図４（ａ）参照）。

【００１７】なお、図４（ａ）では、図面が煩雑になる
のを避けるために素子ＡとＢをそれぞれ複数の平行線で
簡略化して示しているが、実際には図５に拡大図示する
ように、素子ＡとＢはそれぞれ折線（ジグザグ）状に形
成されている。

【００１８】磁気センサ２３には、図４（ａ）に示すよ
うに、平面図で、ループ状軌跡Ｋのほぼ中央に配設され
る。そして、各素子Ａ，Ｂの抵抗値は、その主電流方向
と平行に磁界が印加されると増大し、主電流方向と直に
磁界が印加されると減少する。もっとも、これらのとき
の磁界は磁気センサの基板面に平行に印加される。

【００１９】従って、図４（ａ）の位置に永久磁石８が
くると、同図（ｂ）に示すように永久磁石８からの磁力
線が磁気センサ２３の基板面に平行に印加され、素子Ａ
の主電流方向に平行に、かつ素子Ｂの主電流方向に直角
に印加される。そして、永久磁石の位置が水平面内でル
ープ状軌跡Ｋに沿って移動すると、出力端子２５の出力
電圧は、例えば図６のように変化する。なお、永久磁石
８は円柱形で、その軸線方向（上下方向）に着磁されて
いる。また、磁気センサ２３は、図１に示すように、プ
リント配線基板１０Ａの下面にそのリードをハンダ付け
することで実装されている。プリント配線基板１０Ａを
収納する電子部品室１４は、隔壁１１ａによりガスの流
れと遮断されている。なお、磁界は印加しないときの素
子Ａ，Ｂの抵抗値の比は、実施例ではほぼ１：２であ
る。

【００２０】図６で横軸はガスメータのクランク機構１
５のクランク軸の回転角で、この回転角の３６０度がメ
ータのいわゆる１回転になる。クランク軸２８は、図１
に示すようにウォーム２９と共に回動して、ウォームホ
イール３０を駆動する。従ってウォームホイール軸３１
が回動して、表示機構３２を駆動してガス使用量を表示
する。

【００２１】図６に示す出力波形は、プリント配線基板
に実装された電子回路で処理される。この電子回路の要
部ブロック図を図７に示すが、これらの回路は図７に限
らないで、例えばガスメータの安全機能のための前記マ
イクロコンピュータを用いて、ソフトウェアで処理する
こともできる。

【００２２】図７で、磁気センサ２３の出力は、シュミ
ットトリガ回路からなる波形整形回路３３で矩形波に整
形される。従って、図６に示す回転角３６０度の間の２
つの山は、２つの矩形波に整形される。そして、周期測
定回路３４で周期を測定する。この周期はガス流量の逆
数に比例するので、測定した周期からガス使用量（流
量）の過大などの異常を検知して周知の遮断弁を閉じて
ガスの供給を止めるなどの処理ができる。

【００２３】また、磁気センサ２３の出力信号は、出力
信号が変化しているかどうかを検知する出力変化検出回
路３５で変化の有無が検知され、かつ出力変化検出回路
３５の変化有りの出力が継続時間測定回路３６で３０日
間継続していると確認されたときはガスの漏洩有りと判
定する。

【００２４】ガスの漏洩が無くて、前述のように間欠駆
動されるガス機器が作動しているときは、ガスの流れが
止まる時間が１日の間に何回かあるので、継続時間測定
回路の作用で、ガス漏れは無いと判定できる。

【００２５】図の実施例では、図６の出力半径に示すよ
うに、クランク軸の１回転当り、２つの山が発生し、し
かも出力電圧の変化からもクランク軸が動いたかどうか
を従来技術に比べて高い分解能で認知できる。従来技術
では１回転当り１パルスの流量パルスしか得られなかっ
たが、本実施例では、波形整形回路３３により１回転２
パルスの流量パルスが得られ、更に、図６の出力波形で
電圧変化を見ると、傾斜のゆるいところでも１０ｍＶ当
りで約３０度回転しているので、出力電圧を１０ｍＶ間
隔の比較用基準電圧と比較することで、ほぼ３０度程度
以上の分解能で、ガスメータのクランク軸の回転を認識
することが可能となる。この分解能は従来技術の分解能
の１回転（３６０度）と比較すると、１２倍に向上して
いる。出力電圧の安定性が良ければ更に向上させること
も可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明の膜式ガスメータは上述のように
構成されているので、ガスメータの回転検出の分解能を
向上できる。また、本発明のガス漏洩検知方法によれ
ば、間欠作動するガス機器を用いているガス配管等のガ
ス漏れを検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の膜式ガスメータの実施例の一部縦断面
図。

【図２】図１の実施例の横断面図。

【図３】図１の実施例の横断面図に永久磁石の移動軌跡
を記入した図。

【図４】本発明の実施例の要部で、（ａ）は永久磁石と
磁気センサの配置を説明する平面図、（ｂ）は同図
（ａ）のＡ−Ａ視図、（ｃ）は磁気センサの電気接続
図。

【図５】本発明の実施例に用いる磁気センサのチップの
平面図。

【図６】本発明の実施例の磁気センサの出力電圧の図。

【図７】本発明の実施例の電気回路の要部のブロック
図。

【図８】従来技術のガスメータの分解斜視図。

【符号の説明】

２，３翼軸６，７小ひじ金８永久磁石２３強磁性磁気抵抗素子からなる磁気センサ２４絶縁基板Ａ，Ｂ薄膜素子Ｈ距離Ｋ移動軌跡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】翼軸に連動する小ひじ金に取り付けられ
た永久磁石が水平面内でループ状に移動するガスメータ
において、永久磁石のループ状移動軌跡のほぼ中央で、かつループ
状移動軌跡を含む水平面から上方に一定の距離を離して
強磁性磁気抵抗素子を配設したことを特徴とする膜式ガ
スメータ。
【請求項２】永久磁石が円柱形で、その軸線方向に着
磁されているとともに、その軸線が上下方向を向くよう
に小ひじ金に取り付けられており、更に、強磁性磁気抵
抗素子は互いに主電流方向が直交する二つの強磁性薄膜
の素子を備えた電気絶縁性の基板が前記ループ状移動軌
跡を含む水平面に対して平行に配設され、かつ前記強磁
性薄膜の一方の素子の主電流方向が前記ループ状移動軌
跡である楕円状軌跡の長径方向と平行に配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の膜式ガスメータ。
【請求項３】小ひじ金に取り付けられた永久磁石のル
ープ状移動軌跡に近接配置した強磁性磁気抵抗素子の出
力信号を監視し、該出力信号の変化が連続して一定時間
以上継続したときに配管等からのガス漏洩があると判定
することを特徴とするガス漏洩検知方法。