JP2010091275A - 磁石取り付け診断装置、磁石取り付け診断装置を備えたガスメータ、および磁石取り付け診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測することによって、磁石の磁化方向の向きの取り付け間違いを確実に判定できる磁石取り付け診断装置、この診断装置を備えたガスメータ、および磁石取り付け診断方法を提供する。
【解決手段】複数の磁石１７を固定した回転盤１６と、この回転盤１６の回転軌道の近傍に設けられた磁気検出手段１８を有し、ＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段２２が回転盤が１回転した際の磁気検出手段１８からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測し、磁石向き判定手段２３がＯＮ時間またはＯＦＦ時間が所定の時間範囲内にあるかどうかで磁石の磁化方向の向きが正常か否かを判定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石取り付け診断装置、およびこの磁石取り付け診断装置を備えたガスメータ、および磁石取り付け診断方法に関し、更に詳細には、磁石の磁化方向の取り付け間違いを確実に判定できる磁石取り付け診断装置、この診断装置を備えたガスメータ、および磁石取り付け診断方法回転検出用の磁石の向きを判定することができるガスメータに関する。

図７は、膜式ガスメータの一部破断正面図、図８は、同じく側断面図である。
膜式ガスメータ１のケーシングは、その下部を構成する本体ケースと、上部を構成する上ケースとを有し、上ケースにはガス入口１２及びガス出口１３が設けられている。また、本体ケースの内部に設けられる下部空間と、上ケースの内部に設けられる上部空間とは仕切壁によって仕切られており、下部空間は前部計量室１ａと、後部計量室１ｂとに仕切られている。

前部計量室１ａには計量膜７ａにより第１及び第２計量室（ア）、（イ）が形成され、後部計量室１ｂには計量膜７ｂにより第３及び第４計量室（ウ）、（エ）が形成されている。計量膜７ａ，７ｂの往復運動は、計量膜の両面に添設される膜板８，８に取り付けられた蝶番枠５を介して翼３に伝達され、さらに翼３の揺動が翼軸２及びリンク機構６に伝達され、さらに、バルブ４を回転駆動し、流量積算機構を駆動する。

他方、バルブ４の上部には複数の磁石１７を配置した回転盤１６が設けられ、リンク機構６によってバルブ４とともに回転軸１５が回転し、さらに回転盤１６を回転駆動している。そして、この回転盤１６の磁石１７と対向する位置に、磁気検出手段１８（例えば、ＭＲセンサやリードスイッチ）が設けられ、回転盤１６が回転することにより磁石１７の磁界変化を検知し、流量を算出している。

図９は、膜式ガスメータの動作原理を説明するための図である。
ガス入口１２から流入したガスは、バルブ４、分配室１４を通過し、前後部計量室１ａ，１ｂの第１〜４計量室（ア），（イ），（ウ），（エ）のいずれかに流入する。ここでは、図９（Ａ）に示すように、仮に前部計量室１ａの第１計量室（ア）にガスが流入したとし、このとき流入したガスの圧力により計量膜７ａが移動し、計量膜７ａにより仕切られた対向する第２計量室（イ）のガスが排出される。排出されたガスは、分配室１４、バルブ１３からガス出口１３を通過しガスメータ外へ排出される。また、計量膜７ａの移動は翼３の揺動運動に変換され、翼軸２を介してリンク機構６に伝達され、ガスメータの流量積算機構を駆動し、またバルブ４を駆動して回転させる。

バルブ４が所定角度回転することにより、バルブ４と分配室１４の流路が切り換わり、図９（Ｂ）に示すように、ガスメータに流入したガスは後部計量室１ｂの第４計量室（エ）に導かれ、第３計量室（ウ）内のガスはガス出口１３に導かれ排出される。以上の一連の動作により、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に示すように、ガスが出入する計量室は（ア）→（エ）→（イ）→（ウ）の順に切り換わり、計量膜７ａ，７ｂは往復運動を続け、ガスの計量が行われる。また、計量膜７ａ，７ｂの１往復でバルブ４及び回転軸１５は１回転するようになっている。

このような、リンク機構と回転磁石を備えたガスメータとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。このガスメータでは、計量室へのガスの供給・排出により往復動する膜部リンク機構を介して回転部材を連結し、膜部の１往復で回転部材が１回転するようにしている。そして、この回転部材上に磁石を配置し、磁石の軌道付近にリードスイッチを設け、このリードスイッチのオン・オフによるスイッチング作用によって流量信号を得ている。実際の流量計測に当たっては、所定のサンプリング間隔で流量計測を行い、時間帯など所定の条件に応じてサンプリング間隔を変化させ、回転部材が低速回転時はサンプリング間隔を長く、高速回転時はサンプリング間隔を短くしている。

このような従来のガスメータでは、回転部材に取り付けた磁石の磁化方向の向きを判定する機能は備えていない。
図１０は、このような従来のガスメータの流量検出のためのブロック図であり、図１１は、その動作異常の判定フローである。
回転盤１６とこの回転盤１６に固定された複数の磁石１７と、磁石１７の磁界を検知する磁気検出手段１８（例えば、ＭＲセンサやリードスイッチ）と、磁気検出手段１８の電源を供給する電源供給手段２５と、磁気検出手段１８からの電気信号のＯＮ／ＯＦＦ回数をカウントするＯＮ／ＯＦＦ回数カウント手段２１と、その結果を表示する動作結果表示手段２７から構成される。

磁石１７の数が４個である場合、図１１の判定フローでは、回転盤１６の１回転当たり磁気検出手段１８により４つのパルスが出力されるかどうかをＯＮ／ＯＦＦ回数カウント手段２１が判定し（ステップＳ２１）、４つのパルスが得られた場合に正常動作であると判断し（ステップＳ２２）、そうでない場合は動作異常であると判断している（ステップＳ２３）。そして、これらの結果は動作結果表示手段２７（例えば、ＬＣＤやＬＥＤ）に表示している。

ここで、回転盤１６の１回転当たり磁気検出手段１８により４つのパルスが出力されない原因としては、磁石１７が所定個数取り付けられていない場合や、磁石１７の磁化方向を間違えて取り付けてしまい、その間違えて取り付けられた磁石の周辺の磁場が弱くなり、磁気検出手段１８の検出レベルに達しなかったことが挙げられる。
しかし、磁石１７の磁化方向を間違えて取り付けた場合であっても、磁気検出手段１８の感度や磁石１７の強さによっては、回転盤１６の１回転あたり４つのパルス信号を検出できることがある。

そして、磁石１７の磁化方向を間違えて取り付けたガスメータが出荷された場合、ガス機器の故障やゴムホースが外れて異常な流量が流れると、通常使用時に比べて磁気検出素子から得られるパルスの信号幅は短くなり、信号計測間隔によっては、信号を取りこぼすこととなり、安全機能が正常に機能しないおそれがあった。特に、省電力の見地から、磁気検出手段１８を所定のサンプリング間隔で駆動する場合には、このような信号の取りこぼしのおそれも大きくなってしまう。
特開２００６−２７６０３５号公報

上記のように、製造工程において作業者が磁石の磁化方向の向きを間違って回転盤に磁石を組み込んだ場合、磁気検出が正常に出来ないことや、磁気検出が出来ても正確に電気信号を検出できないという問題があった。また、目視での検査では見落とすことがあり、工場から流出した場合、結果として、異常な流量が流れた際などに正確に電気信号を検出できず、安全機能が正常に動作しないといった恐れがあった。

本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測することによって、磁石の磁化方向の取り付け間違いを確実に判定できる磁石取り付け診断装置、この診断装置を備えたガスメータ、および磁石取り付け診断方法を提供することを、その目的とする。

請求項１の発明は、回転盤と、該回転盤に固定された複数の磁石と、前記回転盤の回転軌道の近傍に設けられた磁気検出手段と、前記回転盤が１回転した際の前記磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測するＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段と、前記ＯＮ時間またはＯＦＦ時間が所定の時間範囲内にあるか否かで前記磁石の磁化方向の向きが正常に取り付けられているか否かを判定する磁石向き判定手段とを有することを特徴とした磁石取り付け診断装置である。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記磁石向き判定手段により判定した結果を表示する磁石向き判定結果表示手段をさらに有することを特徴としたものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記磁石向き判定手段は、前記回転盤が１回転した際の前記磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間の合計値またはＯＦＦ時間の合計値が所定の時間範囲内にあるか否かで磁石の磁化方向の向きが正常にとりつけられているか否かを判定することを特徴としたものである。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項の発明である磁石取り付け診断装置を備えたことを特徴としたガスメータである。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記回転盤が、計量室へのガスの供給・排出により往復動する膜部とリンク機構を介して膜部の１往復で１回転するように連結されていることを特徴としたものである。

請求項６の発明は、請求項４または５の発明において、前記磁気検出手段への給電を、常時給電とサンプリング給電のいずれかに切り替える電源供給切替手段を有することを特徴としたものである。

請求項７の発明は、複数の磁石を固定した回転盤の回転軌道の近傍に磁気検出手段を設け、前記回転盤が１回転した際の前記磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測し、該ＯＮ時間またはＯＦＦ時間が所定の時間範囲内にあるか否かで前記磁石の磁化方向の向きが正常に取り付けられているか否かを判定することを特徴とした磁石取り付け診断方法である。

本発明によれば、ＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測することにより装置により磁石の磁化方向の取り付け間違いを確実に判定できるため、検査時間短縮、不良品（磁石向きが間違った回転盤）の組み込みが防止でき、結果として製品の品質向上に繋がる。また、ガスメータに磁石取り付け診断機能を持つことで、組み込み後の工程内不具合を検出でき、不良品の流出防止に繋がる。また、サンプリング給電を行っても磁気検出手段からのパルス信号を取りこぼすことがないため、通常使用時の省電力に繋がる。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁石取り付け診断装置を有するガスメータのブロック図であり、図２は図１に示した磁石取り付け診断装置を有するガスメータにおける磁石取り付け判定のフローを示す図である。図１のブロック図において、従来技術と同じ構成手段については、同じ符号を付してある。また、以下、磁石１７の数は４個である場合について説明する。

ガスメータは、回転盤１６とこの回転盤１６に固定された複数の磁石１７と、磁石１７の磁界を検知する磁気検出手段１８（例えば、ＭＲセンサやリードスイッチ）と、磁気検出手段１８への電源を供給する磁気検出電源供給手段２５と、磁気検出手段１８からの電気信号のＯＮ／ＯＦＦ回数をカウントするＯＮ／ＯＦＦ回数カウント手段２１と、ＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測するＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段２２と、ＯＮ／ＯＦＦ回数と、ＯＮ／ＯＦＦ時間の結果を元に磁石１７の磁化方向の向きを判定する２３と、その判定結果を表示する磁石向き判定結果表示手段２４を有している。

ＯＮ時間とＯＦＦ時間は磁気検出手段１８からの電気信号から得ており、例えば、磁気検出手段１８がリードスイッチである場合は、リードスイッチが磁石１７の磁界によってそのリード片が接触しスイッチがＯＮとなった場合をＯＮ時間として計測している。なお、ＯＮ時間の代わりにＯＦＦ時間を計測するようにしてもよい。

図２の判定フローでは、回転盤１６の１回転当たり磁気検出手段１８により４つのパルスが出力されるかどうかをＯＮ／ＯＦＦ回数カウント手段２１によって判定し（ステップＳ１）、４つのパルスが得られた場合にはステップＳ２へ進んで、ＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段２２によって計測されたＯＮ時間が所定時間の範囲内であるかどうかを判定し（ステップＳ２）、所定時間範囲内であれば、磁石１７の磁化方向の向きが正しく取り付けられているものと判断し、磁石向き判定結果表示手段２４にその旨を表示する（ステップＳ３）。

例えば、回転盤１６の回転速度が１０００ｒｐｍ（磁気検出素子１８の保証値：１０００回転／分）、ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比が１：１になるように配置した場合、ＯＮ時間は約２１ｍｓ（１０００回÷６０秒÷８）となる。しかし、実際には、磁気検出素子１８にリードスイッチを使用する場合、リードスイッチは感度に幅があるため（例えば、８０〜１００ＡＴ（ＡＴは感度を示す単位））、感度最小値と最大値によりＯＮ時間が異なるため判定値を２０ｍｓ以上（感度最小値の場合）、３２ｍｓ以下（感度最大値の場合）と設定している。そして、１０００ｒｐｍの場合にＯＮ時間が２０ｍｓ以上、３２ｍｓ以下の場合に磁石の取り付け方向は正常と判断している。
したがって、例えば、５００ｒｐｍで回転盤１６を回転させた際には、ＯＮ時間が４０ｍｓ以上、６４ｍｓ以下を満足する場合に磁石の取り付けが正常という判断を行うことになる。
なお、より詳細には、リードスイッチを用いる場合は、その感度のバラツキの度合いやマグネットとの距離の取付精度、あるいは使用温度の変化によって、磁石の取り付けが正常であるとの判断を行う際のリードスイッチのＯＮ時間の幅は変化することになることから、これらを考慮して、ＯＮ時間の幅を決める必要がある。

そして、ステップＳ１において、パルスが４つ得られない場合、すなわち、ＯＮ／ＯＦＦ回数が４でない場合、及び、ステップＳ２でＯＮ時間が２０ｍｓ以上、３２ｍｓ以下を満足しない場合は、磁石１７の取り付け忘れ、あるいは磁化方向の向きが間違って取り付けられているものと判断し、磁石向き判定結果表示手段２４にその旨を表示する（ステップＳ４）。

図３（Ａ）は、磁石の磁化方向の向きが正常に取り付けられている場合の回転盤と磁石の関係を示す図であり、また、図３（Ｂ）は、その場合の磁気検出素子の出力を示す図である。
４個の磁石１７がほぼ等間隔に、かつ、磁化方向がほぼ円周方向に、Ｓ−Ｎ，Ｎ−Ｓ，Ｓ−Ｎ，Ｎ−Ｓとなるように回転盤１６に取り付けられており、各磁石１７の外部への磁界の大きさもほぼ均等となっている。したがって、各磁石１７が磁気検出手段１８に近づいた際に得られるパルスも、ほぼ均等のパルス幅となっている。

図４（Ａ）は、磁石の磁化方向の向きが間違って取り付けられている場合の回転盤と磁石の関係を示す図であり、また、図４（Ｂ）は、その場合の磁気検出素子の出力を示す図である。
４個の磁石１７がほぼ等間隔に回転盤１６に取り付けられているが、iiiで示す磁石１７の磁化方向が図３（Ａ）で示したものと反対になっているため、iiiで示す磁石１７によって形成される磁場が強さが弱くなる。このため、各磁石１７が磁気検出手段１８に近づいた際に得られるパルスも、iiiで示す磁石１７が近づいた際に得られるパルスの幅が他の磁石の場合よりも小さくなっている。
このため、先述したように、ガス流量が多くなった場合には、回転盤の回転数も上昇し、パルス幅も小さくなるため、信号を取りこぼす恐れが大きくなる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る磁石取り付け診断装置を有するガスメータのブロック図であり、図６は図５で示したガスメータにおける磁石取り付け判定及び流量測定のフローを示す図である。図５のブロック図において、図１に示したブロック図と同じ構成手段については、同じ符号を付してある。

図５で示すブロック図において、ガスメータが、回転盤１６とこの回転盤１６に固定された複数の磁石１７と、磁石１７の磁界を検知する磁気検出手段１８（例えば、ＭＲセンサやリードスイッチ）と、磁気検出手段１８への電源を供給する磁気検出電源供給手段２５と、磁気検出手段１８からの電気信号のＯＮ／ＯＦＦ回数をカウントするＯＮ／ＯＦＦ回数カウント手段２１と、ＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測するＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段２２と、ＯＮ／ＯＦＦ回数と、ＯＮ／ＯＦＦ時間の結果を元に磁石１７の磁化方向の向きを判定する磁石向き判定手段２３と、その判定結果を表示する磁石向き判定結果表示手段２４を有する点は、図１で示したブロック図と同様であり、図５で示すガスメータでは、さらに電源供給切替手段２６を備えている。

電源供給切替手段２６は、磁気検出電源供給手段２５から磁気検出手段１８へ供給する電源の切り替えを行うもので、磁石の取り付け診断を行う際には、磁気検出手段１８へ常時給電を行い、また、通常のガスメータの使用時には、ガスメータの電源の低消費と実使用を考慮して所定のサンプリング周期で磁気検出手段１８への給電を切り替えるためのものである。
例えば、実仕様において５０００Ｌ／ｈ（一般家庭用２．５号メータの使用最大流量の２倍）を想定した場合は、ＯＮ時間は約６４ｍｓ（３６００秒×０．７１４÷５０００Ｌ×１０００÷８＝約６４ｍｓ、ここで０．７１４Ｌは１回転で流れるガス量）となる。よって、電源供給間隔（ＯＮ／ＯＦＦ時間計測間隔）は６４ｍｓ以下であればよいが、判定の精度を上げるために、計測間隔を例えば３０ｍｓとして、使用最大流量の２倍の流量が流れた場合でも、２回検知（３０ｍｓ×２＝６０ｍｓでＯＮ判定）とすることが望ましい。

図６のフローにおいて、ステップＳ１１で電源供給切替手段２６がＯＮになっているかどうかを判別し、ＯＮになっているときは磁石の取り付け診断を行うために、ステップＳ１２へ進み、磁気検出電源供給手段２５は磁気検出手段１８へ常時給電を行った後、ステップＳ１３へ進む。また、ステップＳ１２では、回転盤１６の回転数が１０００ｒｐｍになるようにしている。
そして、ステップＳ１３からＳ１６のフローにおいて、磁石１７が正しく取り付けられているかどうかを判別するが、これらの各ステップは、図２のフローにおけるステップＳ１からＳ４の各ステップと同じであるので、説明を省略する。

ステップＳ１１で電源供給切替手段２６がＯＦＦになっている場合（ＮＯの場合）は、通常使用時であり、磁気検出電源供給手段２５は磁気検出手段１８へ例えば３０ｍｓのサンプリング周期でサンプリング給電を行う（ステップＳ１７）。また、ステップＳ１５で 磁石１７の磁化方向の向きが正しく取り付けられているものと判断され、磁石向き判定結果表示手段２４にその旨を表示した後も、ステップＳ１７のサンプリング給電の状態に移る。

なお、膜式ガスメータの場合、膜の往復運動をリンク機構によって回転運動に変換しているため、回転盤の１回転の速度は一定ではなく、１回転で得られる４パルスの各ＯＮ時間、ＯＦＦ時間にばらつきを生じることとなる。このため、例えば、４回のＯＮ時間、またはＯＦＦ時間の合計を磁石の取り付け方向の判定値としてもよい。

本発明の一実施形態に係る磁石取り付け診断装置を有するガスメータのブロック図である。 図１のガスメータにおける磁石取り付け判定のフローを示す図である。 （Ａ）は磁石の磁化方向の向きが正常に取り付けられている場合の回転盤と磁石の関係を示す図であり、（Ｂ）はそのときの磁気検出素子の出力を示す図である。 （Ａ）は磁石の磁化方向の向きが間違って取り付けられている場合の回転盤と磁石の関係を示す図であり、（Ｂ）はそのときの磁気検出素子の出力を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る磁石取り付け診断装置を有するガスメータのブロック図である。 図５のガスメータにおける磁石取り付け判定及び流量測定のフローを示す図である。 膜式ガスメータの一部破断正面図である。 膜式ガスメータの側断面図である。 膜式ガスメータの動作原理を説明するための図である。 従来のガスメータの流量検出のためのブロック図である。 従来のガスメータの動作異常の判定フローを示す図である。

符号の説明

１…膜式ガスメータ、１ａ，１ｂ…計量室、２…翼軸、３…翼、４…バルブ、５…蝶番枠、６…リンク機構、７ａ，７ｂ…計量膜、８…膜板、１２…ガス入口、１３…ガス出口、１４…分配室、１５…回転軸、１６…回転盤、１７…磁石、１８…磁気検出手段、２１…ＯＮ／ＯＦＦ回数カウント手段、２２…ＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段、２３…磁石向き判定手段、２４…磁石向き判定結果表示手段、２５…磁気検出電源供給手段、２６…電源供給切替手段、２７…動作結果表示手段。

Claims (7)

1. 回転盤と、該回転盤に固定された複数の磁石と、前記回転盤の回転軌道の近傍に設けられた磁気検出手段と、前記回転盤が１回転した際の前記磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測するＯＮ／ＯＦＦ時間計測手段と、前記ＯＮ時間またはＯＦＦ時間が所定の時間範囲内にあるか否かで前記磁石の磁化方向の向きが正常に取り付けられているか否かを判定する磁石向き判定手段とを有することを特徴とする磁石取り付け診断装置。
2. 前記磁石向き判定手段により判定した結果を表示する磁石向き判定結果表示手段をさらに有することを特徴とする請求項１記載の磁石取り付け診断装置。
3. 前記磁石向き判定手段は、前記回転盤が１回転した際の前記磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間の合計値またはＯＦＦ時間の合計値が所定の時間範囲内にあるか否かで磁石の磁化方向の向きが正常にとりつけられているか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の磁石取り付け診断装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の磁石取り付け診断装置を備えたことを特徴とするガスメータ。
5. 前記回転盤が、計量室へのガスの供給・排出により往復動する膜部とリンク機構を介して膜部の１往復で１回転するように連結されていることを特徴とする請求項４に記載のガスメータ。
6. 前記磁気検出手段への給電を、常時給電とサンプリング給電のいずれかに切り替える電源供給切替手段を有することを特徴とする請求項４または５に記載のガスメータ。
7. 複数の磁石を固定した回転盤の回転軌道の近傍に磁気検出手段を設け、前記回転盤が１回転した際の前記磁気検出手段からの電気信号のＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測し、該ＯＮ時間またはＯＦＦ時間が所定の時間範囲内にあるか否かで前記磁石の磁化方向の向きが正常に取り付けられているか否かを判定することを特徴とする磁石取り付け診断方法。

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