JP2007183289A

JP2007183289A - 埋設計器

Info

Publication number: JP2007183289A
Application number: JP2007076343A
Authority: JP
Inventors: Hirokuni Murakami; 博邦村上; Norio Niimura; 紀夫新村; Toshinori Arai; 利則新井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2007-07-19

Abstract

【課題】埋設計器における計測データを通信線を用いることなく、また、表示部を設けることなく入手することができる計器を提供する。
【解決手段】ケース１１内を通る対象流体の流路に対向して配置した超音波を送受する一対の超音波振動子５ａ、５ｂを用いて対象流体の流量を計測する流量計測手段５と、流路を遮断する遮断弁２２と、流量の情報より対象流体の供給状態等を管理する制御基板２３と、管理機器とアンテナ３１を介して無線通信にて信号を送受する送受信部２４を設けた構成としてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、埋設計器による流量計測に関するものである。

ガスや水道などの流量計は、図６に示すガスの流量計で代表して示すように対象流体であるガスや水などの流路ａをケースｂ内に引き込み、この引き込んだ流路ａの途中に計測器ｃを設けている。中でも図示するガスの流量計は、ケースｂの正面に流量の表示窓ｄを有し、地面ｅの上に見やすい高さで設置されることが多い。一方、近時ではケーブルや回線を通じて、あるいは無線通信にて、検針などの管理を行うことが提案されるのに伴い、ガスの流量を計測する流量計を地面に埋設して大きな計器が露出する邪魔や不体裁に対応することも提案されている。

ところで、ガスの流量計は現在、圧力を検出するセンサｆをも計測器ｃとともにケースｂに内蔵してガスの供給圧などを検出し、ガス供給上の管理に供しているが、このセンサｆに外気圧下で対象流体であるガスの圧力を検出するものが用いられている。このためにケースｂの背面などに図６に示すような通気孔ｇを設けてセンサｆに外気圧が及ぶようにしている。

しかし、このような流量計を埋設すると、雨水などによって万一にも冠水することがあれば、水が通気孔ｇからケースｂ内に侵入して早期故障の原因になりかねない。近時の流量計のように電気回路や電気・電子部品が内蔵している計器の場合は特に問題である。

本発明の目的は、埋設計器における計測データを通信線を用いることなく、また、表示部を設けることなく入手することができる計器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の埋設計器は、ケース内を通る対象流体の流路に対向して配置した超音波を送受する一対の超音波振動子を用いて対象流体の流量を計測する流量計測手段と、流路を遮断する遮断弁と、流量の情報より対象流体の供給状態等を管理する制御基板と、管理機器とアンテナを介して無線通信にて信号を送受する送受信部とを備え、管理機器からの要求に応じて制御基板の情報を無線通信機能を用いて送信可能としたことを特徴とするものである。

このような構成では、制御基板は定期的に、あるいは管理機器からの要求に応じて積算した流量を送受信部を通じて管理機器に送信し、必要な管理に供することができる。例えば、管理機器からの要求として、検針、ガスの供給状態、使用状態、危険の有無などの管理上の情報を得ることができる。また、これらの管理上、外部にデータを表示する表示部は不要となる。

本発明の埋設計器によれば、制御基板は定期的に、あるいは管理機器からの要求に応じて積算した流量を送受信部を通じて管理機器に送信し、必要な管理に供することができる。例えば、管理機器からの要求として、検針、ガスの供給状態、使用状態、危険の有無などの管理上の情報を得ることができる。また、これらの管理上、外部にデータを表示する表示部は不要となる。

第１の発明は、対象流体の流量を計測する流量計を密閉ケース内に収納し地中に埋設された埋設計器であって、ケース内を通る対象流体の流路に対向して配置した超音波を送受する一対の超音波振動子を用いて対象流体の流量を計測する流量計測手段と、流路を遮断する遮断弁と、流量の情報より対象流体の供給状態等を管理する制御基板と、管理機器とアンテナを介して無線通信にて信号を送受する送受信部とを備え、管理機器からの要求に応じて制御基板の情報を無線通信機能を用いて送信可能としたことを特徴とするものである。

そして、制御基板は定期的に、あるいは管理機器からの要求に応じて積算した流量を送受信部を通じて管理機器に送信し、必要な管理に供することができる。例えば、管理機器からの要求として、検針、ガスの供給状態、使用状態、危険の有無などの管理上の情報を得ることができる。また、これらの管理上、外部にデータを表示する表示部は不要となる。

以下、本発明の実施形態について図１〜図５を参照して詳細に説明し、本発明の理解に供する。以下の説明は本発明の具体例を示すものであって、特許請求の範囲の記載を限定するものではない。

本実施の形態は図１に示すように、各家庭などのユーザーにガスを供給してコンロ１をはじめとするガス器具や給湯設備２、暖房設備３などのガス設備の使用に供する場合のガス使用量を検出するための流量計としての計器４の場合の例であり、流量の計測手段５に加え、ガスの圧力を大気圧下で検出するセンサ６が設けられ、計器本体７が地面８の下に埋設されている。しかし、本発明はこれに限られることはなく、水やその他の流体を供給する場合などを含め、大気圧下で対象流体の圧力を検出するセンサ６を持った計器本体７が埋設される各種の計器に適用して本発明は有効であり、計器４の埋設場所も地面８に限られることはなく、雨水などにより冠水し、あるいは吹き込み、吹き上げ、伝い落ちなど各種の事情で水が侵入するおそれや可能性がある場所、例えば屋根上、ビルの屋上、建物の壁、外構部分など、どのような場所に計器４を埋設する場合にも本発明は有効である。従って、それらいずれの場合も本発明の範疇に属する。

本実施の形態の埋設された計器４は、図１に示す例を参照して、対象流体の圧力を外気圧下で検出するセンサ６がケース１１内を通る流路１２に設けられた計器４を図１に示すような埋設状態にて使用に供するのに、閉じた、より好ましくは密閉したケース１１から延ばした通気路１３の通気口１４を前記埋設域１５外に出して防水環境１６にて大気１０に通じさせることにより、外気圧を埋設域１５外から通気路１３を通じて前記ケース内のセンサに及ぼし、対象流体の圧力を前記センサにより外気圧下で検出する圧力検出方法を採用している。

これにより、図１に示すように埋設状態で使用に供している計器４において、そのケース１１内を通る流路１２に設けられたセンサ６にて対象流体の圧力を検出するのに、ケース１１から延びた通気路１３の埋設域１５外に位置する通気口１４から通気路１３を通じてケース１１内のセンサ６に大気圧を及ばせることができる。従って、センサ６は計器４が埋設されていることの影響なく大気圧下での対象流体の圧力を検出することができる。これに併せ、埋設された計器４のケース１１が閉じられ、さらに好ましくは密閉され、このケース１１から延びた通気路１３の埋設域１５外に位置する通気口１４が防水環境１６にて大気に通じていて、計器４が冠水したり、通気口１４に雨水などが及んでも水がケース１１内や通気路１３内に侵入するようなことを防止することができる。従って、水の侵入により計器４の寿命が低下するのを回避することができる。

ケース１１の密閉は冠水などしても水が内部に侵入しないようにするもので、容器１１ａとこれを閉じる蓋１１ｂとの間にシール部材１７を挟み込むなどして密閉することができる。もっとも、この種の計器４はメンテナンスフリーに使用されるものであるので、ケース１１はその合わせ部が溶接などにて気密的に接合されたものでもよいし、具体的な密閉構造は特に問わない。また、通気路１３は図１に示すように蓋１１ｂから延ばしているが、容器１１ａから延ばしてもよいし、ケース１１のどの部分から延ばしてもよい。しかし、通気路１３はそれ自体はもとより、気密性を損なわないように蓋１１ｂや容器１１ａに接続されているのが前記防水上から好適である。それには、例えば、ゴムや樹脂などの可撓性のある材料からなる通気路１３であれば図１に示すように接続端に設けたゴムなどのシールブッシュ１８をケース１１の取り付け孔に弾性的に密に嵌め合わせて接続してもよい。また、接着や溶着にて接続することもできる。ケース１１に外部に突出する接続口を設けてそれに通気路１３の接続端を弾性的に嵌め合わせるだけでもよいし、接続口の外回りに嵌め合わせた通気路１３の接続端を結束するなどすればシール性が向上する。さらに、ケース１１に気密性を確保して設けたコネクタと、通気路１３の接続端に気密性を確保して設けたコネクタとを気密性を確保して接続してもよい。通気路１３が金属製であると溶接接合やろう接接合、ガラス製の封止材による封止構造にて接続することもできる。

通気口１４の防水環境１６は、通気口１４の埋設域１５からの例えば高さ、向き、半透膜、カバー、キャップ、ケースの少なくとも１つによって与えることができる。高さは少なくとも地面８の上に溜まる水に対する防水となるし、家屋の庇などの下にまで立ち上がることによって降ってくる雨水などに対する防水ともなる。向きは通気口１４が横に向けられるだけでも降ってくる雨水などが侵入しにくいし、斜め下方、下方に向けられるとさらに雨水が侵入しにくくなり、吹き込みや伝い入りなどに対する防水効果も高まる。半透膜は通気口１４に設けられれば通気はできるが水や湿気の侵入を確実に防止することができ、温度の変化によるケース１１での吸気、排気の呼吸動作によっても湿気や水を吸い込むことを防止することができる。さらに、通気口１４のまわりを通気空間１９を持って必要な範囲を覆うカバー２１や通気通路を持って被さるキャップやケースなどでも降ってくる雨水の侵入、雨水の吹き込みや伝い入りを防止することができる。

ここに、以上述べた埋設計器による圧力検出方法は、密閉されたケース１１内を通る対象流体の流路１２に対象流体の圧力を外気圧下で検出するセンサ６を設けた計器４が埋設され、この計器４はそのケース１１から延びる通気路１３を有し、この通気路１３の通気口１４が前記計器４の埋設域１５外に出て通気路１３を通じ外気圧を前記センサ６に及ぼす状態にて防水環境１６が与えられた埋設計器による圧力検出構造も提供している。同時に、閉じられ、さらに好ましくは密閉されたケース１１内を通る対象流体の流路１２に対象流体の圧力を外気圧下で検出するセンサ６を設けた計器本体７と、前記ケース１１に一端が接続されて通気口１４が前記ケース１１内に通じる通気路１３とを備えた計器４をも提供している。

このような計器４は、計器本体７を埋設域１５に埋設する際にそのケース１１に接続された通気路１３をその通気口１４が埋設域１５外に出るように敷設し、埋設域１５外に出た通気口１４に防水環境１６を与えて大気に通じさせるだけで、埋設使用される計器４の前記圧力検出構造が得られ、前記圧力検出方法を実現することができる。

ここで、図１に示す例での計器４について詳述する。ケース１１内に引き込まれた流路１２には前記流量検出のための計測手段５および圧力検出のためのセンサ６のほか、流路１２を遮断する遮断弁２２も設けられ、これらが制御基板２３に接続されている。制御基板２３は管理側の図示しない管理機器と回線通信や地面８上に出したアンテナ３１を介した無線通信にて信号を送受する送受信部２４とも接続している。アンテナ３１は地面８上
に出さずに持ち運んできた管理機器側のアンテナを埋設域１５内に挿入して通信できるようにしてもよい。

計測手段５は例えば対象流体を挟んで超音波を送受する一対の超音波振動子５ａ、５ｂを有し、矢印２５で示す方向に流れる対象流体であるガス流に対して、下流側の超音波振動子５ａから上流側の超音波振動子５ｂに向けて超音波を発信したときの到着時間と、上流側の超音波振動子５ｂから下流側の超音波振動子５ａに向けて超音波を発信したときの到着時間との差を制御基板２３において計測し、その計測値からガス流の流量を検出する。実際には、超音波は複数回ずつ発信したときの各回の到着時間を合計することで、１回の到着時間がごく微小時間で取り扱いにくいことに対応している。また、対象流体がガスで引火性を有することから制御基板２３の電源は例えば３Ｖ程度と小さく抑えて安全性を確保し、前記メンテナンスフリーな使用に耐えるようにできるだけ節電を図る必要があり、流量が多くて前記計測が困難な条件では前記計測時の超音波の発信回数を高めて対応するが、流量が少ないときは発信回数を少なくする。また、これに併せて、流量の計測は所定の周期で行って計測値をサンプリングし、この計測値から次のサンプリング時点までの経過時間によって流量を積算し、使用流量などを得るようにしている。しかも、サンプリング周期は流量が多くて積算に誤差が生じやすいときは短くするが、流量が少ないと長くする。

制御基板２３は定期的に、あるいは管理機器からの要求に応じて積算した流量を送受信部２４を通じて管理機器に送信し、必要な管理に供する。管理機器からの要求は、検針、ガスの供給状態、使用状態、危険の有無などの管理上の情報を得るために行われ、センサ６による圧力の検出は、例えば、ガスの供給圧のモニタや異常圧の検出などのために行われ、場合によっては管理機器側からも遮断弁２２が閉じられる。これらの管理上、計器４には外部にデータを表示する表示部は不要である。しかし、使用者が計器４の動作や積算量を確認し、あるいは遮断などの操作をするのに表示器や操作部を外部に設けておくと便利である。逆に外部に表示器や操作部があると管理機器との回線や無線での通信機能を省略した管理体制を採ることもできる。

図２に示す例では、計器本体７とケーブル３２により接続した埋設域１５から分離して積算した流量などを表示する表示器３３を持った計器４の場合を示している。図２（ａ）に示すように計器本体７の埋設域１５は地面８に形成したマンホールになっていて人が作業できる空間をなし、着脱できる蓋３４で閉じている。これによって、故障した、あるいは寿命に達した計器本体７の交換などができる。前記の例のように計器本体７のケース１１に接続した通気路１３は前記ケーブル３２と引き揃えて敷設されている。この敷設のために地面８の下に埋設した地中のガイド管３５を設け、このガイド管３５内に前記通気路１３およびケーブル３２を通している。ガイド管３５は埋設域１５をなすマンホール部の周壁部から地中に入って地面８と平行に延び、所定位置にて地面８上に出ている。ガイド管３５の途中の経路は自由に設定できるが、ガイド管３５があることによって、ケーブル３２や通気路１３を引き抜いてもそれらの敷設通路が塞がらずに残るので、ケーブル３２や通気路１３の交換に便利である。もっとも、ケーブル３２や通気路１３は埋設することを必須とするものではない。

計器本体７から分離した表示器３３は外部に出ても小さいので、邪魔にならないし、不体裁でもないので、設置場所を自由に選べる利点があり、場合によっては埋設した計器本体７から遠くに設置されることもある。しかし、通気路１３は通気口１４が大気中でかつ防水環境１６に置かれればその位置に規制はなく、ケーブル３２に引き揃えて同時に敷設できるものの、ガイド管３５から出た位置やケーブル３２の途中でも通気口１４が大気に通じるようにすることができる。表示器３３には計器本体７側の遮断弁などの操作部３６を設けておけば便利である。

図２（ｂ）に示すように表示器３３のケース３７を通気口１４に防水環境１６を与えるケースに共用することができる。この場合、ケース３７は既述したように一部に外気との通気部を残して、通気口１４を覆えばよいが、具体例としては図示したように通気路１３をケーブル３２と伸縮チューブ３９によりひとまとめにしてケース３７に導き、通気口１４をケース３７内に臨ませ、ケース３７に設けた通気孔３８を通じて通気口１４を防水環境１６を持って大気に開放している。通気孔３８を通じて通気口１４に水が及ばないよう双方に上下の位置関係をつけたり、仕切りを設けるなどの配慮をするのが好適である。表示器３３が計器本体７の近くに設置される場合は特に通気口１４の防水環境１６に共用するのに通気路１３が不必要に長くならない利点がある。もっとも、通気路１３をケーブル３２の一部に形成することもできる。これによると、敷設部材数が少なくなり作業がさらに容易になる。

図３（ａ）（ｂ）に示す例は、３芯のケーブル３２の外側に通気路１３を残して通気チューブ４１で覆った同軸ケーブル４２を形成し、通気チューブ４１の一端を計器本体７のケース１１の筒状に突出した接続口４３に接続して結束具４４により結束して機密性を確保し、通気チューブ４１の他端を表示器３３のケース３７に設けた孔状の接続口４５に嵌め付けて接続しフランジ部の圧着や接着などにて気密性を確保している。ケーブル３２は計器本体７内で既述した制御基板２３に結線され、表示器３３内で図示しない表示用の回路基板に結線されている。このような接続および結線は設置現場よりも計器の製造段階で行うと作業が容易であり、計器本体７と表示器３３との設置距離が一定することの多い集合住宅などに適している。しかし、具体的な接続方法はこれに限られない。通気路１３は必ずしもケーブル３２に対して同心である必要はなく、通気チューブ４１が変形したりケーブル３２との間で偏心してもよく、通気路１３が全長において繋がってさえいればよい。

図４（ａ）（ｂ）に示す例は、図３に示す例で示した同軸ケーブル４２を採用しているが、計器本体７のケース１１や表示器３３のケース３７に設けたコネクタ５１と着脱できるコネクタ５２を同軸ケーブル４２の端部に設けてある。機器側のコネクタ５２は図４（ｂ）に示すように、結線用の電極５３と通気孔５４とを有し、例えばケース１１や３７の筒状に突出する接続口５５に嵌め込んで接着などして気密性を確保している。ケーブル側のコネクタ５２は接続口５５の外側にＯリング５６を介して気密性を確保して嵌まり合って着脱できるように接続され、この接続と同時に双方の電極５３、５７どうしが接続し合い、同軸ケーブル４２の通気路１３が通気孔５４にコネクタ５２内の空間を通じて繋がるようにしている。

このように着脱できるコネクタ５１、５２を利用すると、計器本体７や表示器３３を設置した後に同軸ケーブル４２などの接続ができるので、それまで、計器本体７や表示器３３を単純な荷扱いができ、収納、運搬、設置作業が容易になる。また、何らかの理由で同軸ケーブル４２などを交換することも容易に行える。コネクタ５１、５２は特別な構造になるが量産する体制で採用すればコストが低減するので好適である。なお、表示器３３は小さく取り扱いやすいので、ケーブル類を予め接続しておいても取り扱いが特に困難になることはない。

図５（ａ）（ｂ）に示す例は、計器本体７や表示器３３のケース１１、３７にケーブル３２を接続するコネクタ６１と通気路１３を接続するパイプ状の接続口６２とを設け、コネクタ６１にはケーブル３２の端部に設けたコネクタ６３により着脱できるように接続し、接続口６２には通気路１３の端部に設けたコネクタ６４にて着脱できるように接続してある。従って、ケーブル３２に専用のコネクタ電気結線用の前記電極５３、５７のみを有し、通気路１３用のコネクタ６４は通気路１３を接続口６２に通じさせる通気空間ないし
は孔があれば足りる。

本発明の実施の形態に係るガス流量計の一例を模式的に示す全体構成図（ａ）本発明の実施の形態に係るガス流量計の他の例を示す全体構成図（ｂ）同ガス流量計の表示器回りの正面図（ａ）本発明の実施の形態に係るガス流量計の計器本体からのケーブルの引き出し状態図（ｂ）同ガス流量計の計器本体および表示器と通気路および信号ケーブルの接続状態を示す模式図（ａ）本発明の実施の形態に係るガスの流量計の他の接続例を示し計器本体とケーブルとの接続を外して見た分離状態図（ｂ）同ガス流量計の計器本体または表示器と通気路および信号ケーブルとの接続部を示す模式図（ａ）本発明の実施の形態に係るガスの流量計の他の接続例を示し計器本体とケーブルとの接続を外して見た分離状態図（ｂ）同ガス流量計の計器本体または表示器と通気路および信号ケーブルとの接続部を示す模式図従来のガス流量計を示す配管図

符号の説明

４計器
５計測手段
６センサ
７計器本体
８地面
１０大気
１１、３７ケース
１２流路
１３通気路
１４通気口
１５埋設域
１６防水環境
１７シール部材
１８シールブッシュ
２１カバー
３２ケーブル
３３表示器
３８通気孔
４３、５５、６２、４５接続口
５１、５２、６１、６３、６４コネクタ

Claims

対象流体の流量を計測する流量計を密閉ケース内に収納し地中に埋設された埋設計器であって、
ケース内を通る対象流体の流路に対向して配置した超音波を送受する一対の超音波振動子を用いて対象流体の流量を計測する流量計測手段と、流路を遮断する遮断弁と、流量の情報より対象流体の供給状態等を管理する制御基板と、管理機器とアンテナを介して無線通信にて信号を送受する送受信部とを備え、
管理機器からの要求に応じて制御基板の情報を無線通信機能を用いて送信可能とした埋設計器。