JP2004325429A - マイクロプロセッサをベースとするガスメータ - Google Patents

Abstract

【課題】 電子制御機能、安全遮断機能、およびデータ通信機能を有する一方、従来のガスメータと同じサイズに収まる、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータを提供する。
【解決手段】 マイクロプロセッサをベースとした制御回路基板は、搭載スロットを通じて、ガスメータのメインボディ内に配設され、センサ、ワイヤ、バッテリは、スペースの有効利用でき、チャンバの残りのスペースに収納され、異常状態が検知された場合、制御回路は、遮断バルブを起動させ、ガスの取り入れを遮断し、データ通信機能は、電話回線を通じて、ガスメータデータを、ガス会社に送信することによって、間違え、手動チェック、および記録の工程を除くことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一般的に、ガスメータに関するものであり、具体的には、ガスフローメータと安全遮断機構を有し、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータに関するものである。

環太平洋地震帯に位置する台湾や東京のように、地震帯上に位置する地域は、地震帯上に位置しないその他の地域に比べて、頻繁な地震の問題を抱えている。地震は、建物を破壊し、人々に被害を与えるだけではなく、電気やガスといった設備ラインをも破壊し、二次災害を引き起こすものである。

地震によるガス漏れを防ぐため、日本政府は、１９９８年から、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータを取り入れた。１９９５年１月１７日、日本ではマグニチュード７．２の阪神淡路大震災が起こり、ガスラインやガス設備に多大なダメージを与え、ガス漏れや火災が起こり、そして多くの死傷者を出した。その後、日本政府は、地震災害時または緊急時に、ガスラインを遮断することで、ガス漏れや火災を防ぐ、自動ガス遮断装置を積極的に導入した。

１９９８年、台湾経済省より出版されたエネルギーポリシー白書において、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータの研究が推薦された。これにより、エネルギー委員会や産業技術調査研究所は、１９９９年にマイクロプロセッサをベースとしたガスメータの開発を開始した。１９９９年９月２１日の早朝、台湾は、マグニチュード７．３の強い地震に見舞われた。この地震によって、台湾政府は、ガス設備の自動遮断装置の開発を更に促進させることとなった。規準・計測・検査局は、また公共の利益と消費者の安全のために、これらの装置に対する検査規制を含める計画を立案している。

図１は、日本の特願２０００−９５１１が開示した、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータの側面図である。図２は、従来のガスメータの平面図である。従来のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、従来のガスメータの計測チャンバ１０上に配設された後付け制御回路モジュール２０を有している。制御回路モジュール２０は、遮断バルブ２１と圧力検知器２２とを有し、緊急時には、前記遮断バルブ２１が、ガス漏れを防ぐこととなる。

しかしながら、従来のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、計測チャンバ１０から制御回路モジュールを分離した構成であるため、寸法が大きくなるのに加え、ガスメータ器具のコストを増大させる結果となる。更に、制御回路モジュール２０は、単一回路基板上に全ての制御要素を搭載しているため、熱を発し易く、回路にダメージを与え易い。

更に、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、完全に密閉されている訳ではないので、水や雨水がチャンバ内に入り込む恐れがある。制御回路モジュール２０は、水平に配置されるので、回路基板上に水が溜まり易く、回路をショートさせる原因となる。更に、制御回路モジュール２０は、従来のガスメータに追加される部材であり、ガスメータの全寸法を増加させるが、チャンバのスペースは利用すべきではない。

そして、日本の特願２０００−９５１１は、計測チャンバ上部の水平回路基板の回路の水溜まり問題およびショート問題を克服する手段を備えた、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータを開示している。マイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の防水素材を利用し、回路基板を覆い、水が滴れ落ちた時に、回路をショートから守るものである。

しかしながら、そのマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、下部の４つのチャンバは、まずステップモータを通過し、ガスの流れに対する抵抗を増加させ、ガスメータに影響を及ぼす。しかも、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、ソレノイドを利用してガスを遮断する。ソレノイドの電気消費は小さいが、ソレノイドのスプリングは、長期間使用された場合、弾性が変化する傾向にあり、ガス供給の安全性と信頼性の維持の妨げとなる。

上述した従来のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータを考慮することで、オリジナルガスメータに制御モジュールを追加して利用することによる一般的な問題点がわかる。この追加モジュールは、ユニット全体の寸法を大きくするし、ガスメータの内部スペースをフルに活用できない。

本発明の目的は、上述の問題を解決することにあり、完全に電子制御され、安全遮断およびデータ通信機能を有する一方、従来のガスメータと同じサイズとした、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータを提供することにある。従来技術のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータと比較して本発明は、ガスメータの寸法問題を改善し、回路基板上に落ちる水が引き起こす回路のショートを回避する、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータである。

本発明のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、遠隔操作機能と、遠隔測定と、安全警報手段とを有するものである。したがって、ガス会社は、電話回線ネットワークを介してメータのデータを取得することが可能である。ホーム・セイフティ・モニタも可能となる。

本発明のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおける制御回路基板は、搭載スロットを通して、ガスメータのメインボディ内に搭載される。センサ、ワイヤ、およびバッテリは、チャンバの残りのスペースに位置することによって、チャンバ内のスペースを有効利用する。

本発明のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、自動遮断機能とデータ通信機能を有している。異常事態を検知した場合、制御回路が起動して遮断バルブを閉じてガスを止める。データ通信機能は、電話回線を通じてガスメータデータをガス会社に送信することで、間違い、マニュアル検査、記録作業を除くことが出来る。

図３は、本発明のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータの分解図である。マイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、主にメインボディ３０と、制御回路基板４０と、ダイヤフラム５０と、カバー６０と、遮断バルブ７０と、メータユニット８０と、通信ユニット９０と、パワーシステム（図示せず）とより構成される。

制御回路基板４０は、メインボディ３０内に配設され、メータシステム全体の制御回路を含むものである。メインボディ３０の両側のチャンバ３２外に位置するダイヤフラム５０によって、ガス取り入れ口用のスペースが４つのチャンバに分かれる。ダイヤフラム５０は、振動して、スムーズで安定したガス出力を供給する。カバー６０は、メインボディ３０上に配設され、ガスの取り入れと取り出しを行う、ガス入口６１とガス出口６２とを含む。

遮断バルブ７０は、ガス入り口６１の下に配設される。制御回路基板４０の幾つかのセンサが、異常を検出した場合、遮断バルブ７０が立ち上がり、ガス入口６１を閉鎖し、ガス取り込みを遮断する。メータユニット８０は、ダイヤフラム５０の中心部分に付く、マグネットである。制御回路基板の二つのリードスイッチは、そのマグネットに応答する。ダイヤフラム５０が、振動してリードスイッチを稼動させた場合、ガスメータが、制御回路基板４０中のフローメータ論理ユニットで構成されている。

通信ユニット９０は、従来のガスメータと比較できる、本発明の特徴である。ガス会社は、手動チェックと手動記録無しに、通信ユニット９０から電話回線を通じてガスメータデータを入手することが可能である。コンピュータ化されたガスメータに必要な電力は、電力システムより供給される。

メインボディ３０の底面透視図を説明した図４を参照する。メインボディ３０の底部は、制御回路基板４０を搭載する搭載スロット３１を有する。制御回路基板４０に異常があった場合、搭載スロット３１から簡単に取り外し、修理や交換が可能である。

メインボディ３０の底部において、メインボディ内部の換気用に空けられた空気孔３４を介してコーンがあり、回路のショートを引き起こす原因となる制御回路基板４０上の水の凝結を防ぐものである。同時に、空気孔３４を介したコーンは、虫がメインボディ３０に入り込むのを防ぐことも可能である。

図４にある搭載スロット３１は、Ｈ形状を呈する。しかしながら、搭載スロット３１の断面は、制御回路基板や、センサ、パワーシステム等の構成機器を取り付ける等、メインボディ３０の残りのスペースを有効に活用するという目的では、Ｉ、Ｔまたは、その他の形状を採用しても良い。

制御回路基板４０は、ガスメータの制御機能用の回路を含むものである。例えば、ガスフローメータ、ガス圧力検知およびガス遮断用回路を含むものである。これらの機能を果たすための構成部材は、リードスイッチ、メータユニット、そしてセンサアセンブリである。

リードスイッチとメータユニットは、ガスフローを計算するのに用いられる。センサアセンブリは、ガス取り入れ圧力と、ガス出力圧力と、ガスメータ内部のガス圧力とを検知する、複数の圧力センサを含むものである。

ガスがガスメータに入る部分のガス取り入れ圧力を検知することは、ガスメータ外のガスラインをチェックすることであり、ガスラインの漏れを防ぐこととなる。制御回路基板４０は、ユーザに対する警報信号を生成し、検査や修理を依頼する目的で、通信ユニット９０を通じて、低ガス圧力信号をガス会社へと送る。低圧力状態が一定時間続いた場合、制御回路基板４０は、安全のため、ガス取り入れ口を自動的に遮断する。

制御回路基板４０に予めセットされた、ガス取り込みの急激な落ち込みが起きた場合または少量のガスが長時間（例えば３６時間)流れ続ける状況が起きた場合のガス圧力を検知した場合、それは、異常事態（例えば、誰かが自殺を図る等）を示し、制御回路基板４０は、ガスの取り込み遮断する安全遮断メカニズムを実施する。

更に、センサアセンブリは、地震のような振動に見舞われた場合、ガスメータの加速を検知するための、振動センサを含むものである。加速とは、地震のマグニチュードを示す。したがって、加速が予め設定した一定の値を超えると、制御回路基板４０が安全遮断メカニズムを稼動させ、ガス入口６１下のバルブ７０が上げられ、ガス入口を遮断するので、ガスの流れが止まり、火事の二次災害を防ぐことが可能である。

メインボディ３０の両側には、それぞれ円形チャンバ３２がある。前記円形チャンバ３２は、搭載スロット３１と平行であるが、搭載スロット３１と接続状態にはない。ダイヤフラム５０は、各円形チャンバ３２の横に配設される。外部カバー３３は、更にメインボディ３０を覆い、ガスメータの内部を４つのチャンバに区切るものである。ダイヤフラム５０の振動によって、ガスは４つのチャンバから押し出され、ガス出口がスムーズになり安定する。

メインボディ３０上のカバー６０は、ガスメータへのガスの出入を目的としたガス入口６１とガス出口６２とを有する。遮断バルブ７０は、緊急時にガス取り入れを遮断する安全装置である。遮断バルブ７０は、ガス入口６１下に配設される。図５の断面図に示すように、遮断バルブ７０は、ステップモータ７１と円形自在継手７２で構成される。ガスを完全に遮断するために、稼動中の遮断バルブ７０と接触するガス入口６１の部分は、鋭角の端部で形成される。

振動センサが、ガスメータの過剰な加速を検知した場合、または圧力センサが異常圧力状態を検知した場合、制御回路基板４０が、自動遮断機能を起動する。ステップモータ７１が上がる。ステップモータ７１上の円形自在継手７２は、弾性部材であり、したがってガスケット７３を介してガス入口６１を完全に閉じることができる。よって、ガスが遮断され、密閉されることによって漏れや危険を回避することができる。

ガスの流れは、ガスメータ中のメータユニット８０によって測定される。図６は、メータユニット８０の側面図である。メータユニット８０は、ロッド８１とロッドの下部に接続したウイング８２を含む。ロッド８１は、ダイヤフラム５０付近に配設される。ウイング８２は、ダイヤフラム５０の中心部に付けられるマグネット８３を含むものである。制御回路基板４０のリードスイッチは、マグネット８３の位置に対応する。ダイヤフラム５０がガスの入出時に振動する場合、マグネット８３の移動がリードスイッチを起動させ、制御回路基板上のフローメータ論理ユニットが、ガスの流れをカウントする。これにより、ダイヤフラム５０の移動は、パルス信号を発信し、メータを起動させる。

現在、ガス会社は、マニュアル検査および記録を利用してガスメータデータを取得する。マニュアルプロセスは、非常にコストがかかり、間違え易いものである。マイクロプロセッサをベースとした本発明のガスメータは、制御回路基板４０に接続される通信ユニット９０を含むものである。通信ユニット９０は、ガスメータデータを収集可能であり、前記データは電話回線を介してガス会社へと送り出すことができる。

ガス会社は、周期的にノーリングコールをクライアントのサイトへと送信する。通信ユニット９０は、リング抑制信号を検知する。そして、制御回路基板４０は、メータデータをガス会社に報告する。ノーリングコールは、電話システムと同じ電話回線を通じて成されるが、異なったキャリア周波数を利用することで、通常の電話は鳴らない。

通信ユニット９０は、また、ユーザ優先設定を含むものである。ノーリングコールが呼び出された時に、ユーザが電話を使っていた場合、ノーリングコールは、止まり、それ以降にまた再送される。通信ユニット９０の他の実施例では、コンピュータネットワークを通じて制御回路基板４０からメータデータを報告する。

クライアントサイトにおけるガス料金が期間内に支払われなかった場合、ガス会社は通信ユニット９０を通じてガスメータに指令を送り、遮断バルブ７０を作動させてガスの供給を遮断させることができる。

マイクロプロセッサをベースとしたガスメータは、２つのバッテリを含み、その一方がシステム全体用のものであり、他方がステップモータ用のものである。

カバー６０上には、表示ユニット１００が配設してある。表示ユニット１００は、液晶ディスプレイまたは発光ダイオードモジュールである。スタートボタン１０１により、データ表示を実行する。プリセット期間後、表示は自動的に終了して電力消費を防ぐ。

メインボディ３０内部のスペースを最大限利用するために、Ｈ形搭載スロット３１の一方側が、ステップモータ７１に接続したり、搭載したりするのに用いられる。両側の残りのスペースは、センサとバッテリを搭載するのに利用される。この配置により、本発明のガスメータの全構成部品を、従来のガスメータのスペースに収めることでスペースの有効利用が図れる。

本発明は上述の通りであるから、様々な変形が可能であることは明白である。このような変形は、本発明の精神と範疇から逸脱するものではなく、このような変形の全ては、当業者にとって明白であり、特許請求の範囲に記載の各請求項の範囲におさまるよう設計されている。

従来のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータの側面図。 従来のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータの平面図。 本発明に係るマイクロプロセッサをベースとしたガスメータの分解図。 本発明に係るマイクロプロセッサをベースとしたガスメータのメインボディの底側透視図。 本発明に係るマイクロプロセッサをベースとしたガスメータの遮断バルブの断面図。 本発明に係るマイクロプロセッサをベースとしたガスメータのメータユニットの側面図。

Claims (20)

1. 少なくとも１つのチャンバと、実質的にチャンバと平行に離れた搭載スロットとを有した、メインボディと、
   前記チャンバを複数のチャンバに区切り、チャンバからガスを押し出すためにチャンバに配設された、ダイヤフラムと、
   前記搭載スロットに配設され、少なくともガス圧力を検知する、センサアセンブリを有した、制御回路基板と、
   前記メインボディ上に配設され、チャンバに接続し、チャンバからのガス取り入れとガスの排出のためのガス入口とガス出口とを有した、カバーと、
   前記ガス入口下に配設され、制御回路基板が異常事態を検知した場合、ガスの取り入れを遮断する、遮断バルブと、
   前記メインボディに配設され、ダイヤフラムの振動からのガスフローを測る、メータユニットと、より構成することを特徴とする、
   マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
2. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記搭載スロットの断面が、Ｈ形であることを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
3. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記搭載スロットの断面が、Ｔ形であることを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
4. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記搭載スロットの断面が、Ｉ形であることを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
5. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記メインボディが、その底部に形成した穴を通じて内部換気を行う、複数のコーンを有することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
6. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記センサアセンブリは、震度の大きさを検知する振動センサを有することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
7. 請求項６に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記制御回路基板は、振動センサが、規定値を超える振動を検知した場合、遮断バルブを起動し、ガス取り入れを遮断することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
8. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記遮断バルブは、自在継手とステップモータとを有し、前記ステップモータは、制御回路基板が異常事態を検知した場合、自在継手を移動して、ガス入口を閉めることを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
9. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記遮断バルブは、起動時にはガス入口方向に移動し、ガス入口を塞ぐ役割を果たすことを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
   
10. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記異常状態とは、センサアセンブリが検知するガスの取り込み圧力が規定値より高い状態を示すことを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
11. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記異常状態とは、センサアセンブリが、既定値を超えるガス圧力の変化を検知した瞬間であることを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
12. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記異常事態とは、センサアセンブリが、不安定なガス圧力を検知した状態であることを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
13. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、
    前記チャンバの一方に配設した、ロッドと、
    前記ロッドの下部に接続され、ダイヤフラムの中心部に付着したマグネットを有する、ウイングと、
    前記制御回路基板にセットされる、リードスイッチとフローメータ論理ユニットと、より構成され、
    ガスが流れ、前記ダイヤフラムが振動し、マグネットがリードスイッチを起動させ、フローメータ論理ユニット用の信号を生成して、ガスの流量を計測することを特徴とする、
    マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
14. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記制御回路基板に接続され、ガス会社にガスメータのデータを送信する、通信ユニットを有することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
15. 請求項１４に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記通信ユニットが、電話回線を通じてガスメータデータを送信することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
16. 請求項１４に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記通信ユニットが、コンピュータネットワークを通じてガスメータデータを送信することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
17. 請求項１４に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記センサアセンブリが異常ガス圧力状態を検知した場合、通信ユニットが、異常圧力情報を送信することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
18. 請求項１に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、ガスメータデータを表示する表示ユニットを有することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
19. 請求項１８に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記表示ユニットが、押圧中にガスメータデータを表示するための、スタートボタンを有することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。
    
20. 請求項１８に記載のマイクロプロセッサをベースとしたガスメータにおいて、前記表示ユニットが、発光ダイオードを有することを特徴とする、マイクロプロセッサをベースとしたガスメータ。

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