JP3558430B2 - Gas meter with battery voltage monitoring device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガスやプロパンガス等による事故を未然に防ぐことができる電池電圧の監視装置付きのガスメータに関する。
【0002】
【従来の技術】
都市ガスやプロパンガス等を配管により需要者に供給する場合、需要者毎にガスメータが設けられる。このガスメータは、使用したガスの流量を計測して表示すると共に、内蔵する電装基板上にマイクロコンピュータからなる制御装置を搭載し、各種センサーを利用してガス漏れや地震が起きた時にガス流路に挿入した遮断用の電磁弁でガス流路を遮断する等の機能を有している。
【0003】
かかるガスメータの制御を行なう制御装置は、停電時にも正常に動作することができる様に同じ電装基板に搭載した電池から電源を供給されている。また、この電池は上記遮断弁を駆動するための電源としても利用される。従って、電池の出力電圧が低下することは、遮断弁を閉じることができない或いは正常に制御装置であるマイクロコンピュータを動作させることができない事態を招くことになる。
【0004】
一方、マイクロコンピュータ・チップはそれ自体のインピーダンスが非常に高く、消費電力が少ない。また、その動作が保証される電源電圧も、1.2−1.3ボルト程度と比較的低く、例えば3ボルトの電池から供給される電源電圧が経年変化等により多少低下しても、正常に動作することができる。
【0005】
これに対して、遮断弁を駆動するためには、遮断弁内のソレノイドコイルに電流を供給して所定の動力を発生させる必要がある。通常、遮断弁としての電磁弁は、電力消費を避けるために瞬時電流で閉弁し、開弁及び閉弁保持に電力を消費しない自己保持型遮断弁が用いられる。それでも、閉弁時には駆動電流を流す必要があり、所定の磁力を発生させるためにはある程度の電圧値が電池から供給される必要がある。
【0006】
従って、従来のガスメータでは、マイクロコンピュータ・チップとは別に電池の出力電圧値をチェックする回路が設けられていた。その回路の概略ブロック図を図9に示す。制御装置であるマイクロコンピュータ20に電源電圧を供給する電池21が接続されている。また、ガスの流路の途中に遮断弁22が挿入され、電池21から供給される電流により弁駆動部23により閉弁されるようになっている。そして、従来の電池電圧チェック回路6が同じ電装基板に設けられ、マイクロコンピュータ20から25時間に1回の頻度で供給される電圧チェック指令信号O1によりスイッチ61が閉じられ、電圧チェック回路6が動作し、その結果を電圧チェック結果信号I1としてマイクロコンピュータ20に供給する。
【0007】
上記した通り、電池から供給される電源電圧が比較的低くなってもマイクロコンピュータ20は動作することができるので、電圧チェック回路6から電池電圧が低下した旨のチェック電圧低下信号I1を受信すると、遮断指令信号O2 を出力してスイッチ231を閉じることで、安全の担保ができなくなる前に、遮断弁22の閉弁を実現している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
電池の出力電圧をチェックする場合、電池の出力を開放した場合の電圧値と所定の低インピーダンス値を持つ回路に通電した場合の電圧値とを考慮する必要がある。特に、遮断弁22を駆動するためには比較的低いインピーダンスのソレノイド回路に大電流を供給する必要がある。そして、一般に電池は、経年変化により内部の電極部分の内部抵抗が高くなる傾向があり、そのような場合は、開放時の電圧に比べて通電時の電圧値がかなり低くなる。これは、通電時の大きな電流により電池の内部抵抗により電圧降下が生じるためである。
【0009】
従って、電池の出力電圧が、遮断弁を駆動するに必要な値以上であるかどうかをチェックする為に、従来の電圧チェック回路6は、遮断弁のソレノイド回路と同等のインピーダンスを持つ疑似抵抗を有し、その疑似抵抗を電池に接続した状態で出力電圧をチェックするようにしている。よって、電圧チェック回路6を動作させると、大きな電力を消費することになる。この為、25時間に1回の頻度で上記した通り電池の出力電圧をチェックするようにしているのである。
【0010】
かかる電圧チェックの動作フローチャートを図10に示す。前回の測定から25時間経過すると(ステップ50)、電圧チェック回路内の疑似抵抗に電流を流し(ステップ51)、通電後に電池の電圧値を測定し(ステップ52)、電池電圧が例えば1.36ボルト以下の場合は(ステップ53)、マイクロコンピュータ20から遮断指令信号O2 を出力するようにしている(ステップ54)。尚、通電時の電圧値が1.36ボルトと低い場合でも、開放電圧は例えば2.7ボルトとマイクロコンピュータ20を動作させるには十分な値になる。
【0011】
しかしながら、電池の電圧の低下は、電池の経年変化等の徐々に進行する場合以外に、ガスメータ内に水が侵入して回路がショートする場合或いは稀にマイクロコンピュータ20が暴走することにより何らかの大電流が消費された場合等の急激に低下する場合も考えられる。その場合は、25時間に1回の頻度での電圧チェックでは、電池電圧が遮断弁の駆動に必要な電圧より低くなったことをタイムリーに検出することができない場合がある。その為、マイクロコンピュータ20が動作可能な電圧値が得られていても遮断弁を閉じることができなくなることが考えられる。
【0012】
また更に、電池の電圧の低下によりマイクロコンピュータ20自体の動作が不能になった場合は、もはや遮断弁を閉じる指示信号すら出すことはできず、遮断弁が開いた状態で安全制御が行なわれない事態を招くことも考えられる。
【0013】
そこで、本発明の目的は、常時電池の電圧値を監視することができる電圧監視装置付きのガスメータを提供することにある。
【0014】
また、本発明の目的は、内部インピーダンスが高く、電力を消費しないで常時電池電圧を監視することができる電圧監視装置付きのガスメータを提供することにある。
【0015】
更に、本発明の目的は、電池電圧が低下したことを検知したらマイクロコンピュータとは独立してガス遮断弁を閉じることができる電圧監視装置付きのガスメータを提供することにある。
【0016】
更に、本発明の目的は、電池電圧の低下を検知してガス遮断弁を閉じた後は、再利用が禁止されるガスメータを提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、第一の発明によれば、
異常状態を検出した時ガス流路中に設けられた遮断弁を閉じる様駆動制御する制御装置と、
該制御装置と遮断弁に接続されそれらに電圧を供給する電池と、
該電池及び該遮断弁に接続され、前記遮断弁の内部インピーダンスより十分高い内部インピーダンスを有し、該電池の出力電圧を常時監視し電池の出力電圧が前記遮断弁を駆動するに必要な最低電圧値近傍に低下したら前記遮断弁を閉じる強制遮断信号を当該遮断弁に供給する電圧監視装置と、
前記遮断弁と類似する疑似インピーダンス手段を有し、所定時間経過する度に前記電池から該疑似インピーダンス手段に通電した状態の当該電池の出力電圧をチェックし、該電圧が所定の値まで低下している場合に前記制御装置にチェック電圧低下信号を供給する電圧チェック回路を有し、
前記制御装置は、該電圧チェック回路からの該チェック電圧低下信号に応答して、前記遮断弁を閉じる遮断指令信号を当該遮断弁に供給することを特徴とするガスメータを提供することにより達成される。
【0018】
かかる構成の電圧監視装置を設けることにより、電池電圧を常時監視することができ、電池の電圧が何らかの原因により急激に低下する場合は、その時の電圧の低下を検知することができる。電圧が急激に低下する場合は、比較的大きな電流が流れているので、例え電圧監視装置が高いインピーダンスを有していても、実質的に電池の内部抵抗を含めて電圧値を監視することが可能になるのである。また、高いインピーダンスを有しているので、常時電池に接続されていても電池の電力を大量に消費することはない。更に、比較的内部インピーダンスの低い電圧チェック回路を有しているので、電池電圧値が徐々に低下する場合も適切に検出することができる。また、所定時間経過する度に電池を疑似インピーダンス手段に通電するだけなので、電池の電力は消費されない。
【0019】
上記本発明の目的は、第二の発明によれば、上記第一の発明において、
前記制御装置は、異常状態の履歴を記憶するメモリを有し、前記電圧監視装置から該電池の出力電圧が前記最低電圧値近傍に低下した時に供給される監視電圧低下信号に応答して、前記メモリに電池電圧低下の履歴を記憶し、その後該遮断弁の復帰を禁止することを特徴とするガスメータを提供することにより達成される。
【0020】
かかる構成により、電圧監視装置から直接遮断弁が遮断されても、制御装置は電池電圧の低下による遮断であるとの履歴を知らされるので、その後の遮断弁の復帰を禁止することができる。ここで、遮断弁の復帰を禁止するとは、遮断方向のみ制御装置で遮断され復帰は手動によって行われるタイプの遮断弁の場合は、手動にて復帰された時に制御装置が再度遮断する遮断指令信号を供給することを意味する。また、遮断と復帰の双方向の駆動が制御装置により行われるタイプの遮断弁の場合は、復帰指令が出された時に復帰指令信号を供給しないようにすることを意味する。
【0021】
上記本発明の目的は、第三の発明によれば、上記第二の発明において、
更に、前記制御装置は、該電圧チェック回路からの該チェック電圧低下信号に応答して、前記メモリに前記電池電圧低下の履歴を記憶することを特徴とするガスメータを提供することにより達成される。
【0022】
上記本発明の目的は、第四の発明によれば、上記第二または第三の発明において、
前記制御装置は、前記メモリに前記電池電圧の低下とは異なる別の異常状態の履歴を記憶し、該別の異常状態の検知に応答して前記遮断指令信号を該遮断弁に供給し、その後当該別の異常状態が解消されない間は前記遮断弁の復帰を禁止することを特徴とするガスメータを提供することにより達成される。
【0023】
ここで遮断弁の復帰を禁止するとは、上述したのと同じ意味である。
【0024】
上記本発明の目的は、第五の発明によれば、上記第一乃至第四の発明の何れかにおいて、
前記電圧監視装置は、該電池に接続され所定の定電圧を発生する基準電圧発生回路と、該電池に接続されその出力電圧を所定比に分圧する比較電圧発生回路と、該基準電圧と比較電圧とを比較する比較回路と、該電池の出力電圧が前記最低電圧値近傍に低下した時に出力される該比較回路の出力に応答して前記強制遮断信号を出力する出力回路とを有することを特徴とするガスメータを提供することにより達成される。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下図面に従って本発明の実施の形態を説明する。
【0026】
[ガスメータの概略]
図1は、ガスメータの概略的な外観図である。説明のためにメータ上部ケース9の一部が除かれている。ガスメータ本体1は、ガスの供給管が入口側口金2と出口側3に結合され、両口金2、3を通り抜けるガスの量を計測するための一対のダイヤフラムが計量部4に内蔵されている。この一対のダイヤフラムは、ガス流に応じて往復運動を行い、その回数が積算されてカウンタ7に表示される。以上が一般的なガス流量の計測機能である。
【0027】
かかるガスメータは、ガス流量の計測機能に加えて、ガスの流量やその変化等による往復運動が永久磁石に伝えられ、その動きをリードスイッチ等で検出し予め設定してある正常使用条件の範囲から逸脱していないかどうかを監視する機能を備えている。そして、異常状態が検出されるとメータ上部ケース9内に設けられた遮断用の電磁弁22を遮断するようにしている。このような一連の制御は、上部ケース9内の電装基板8上に搭載したマイクロコンピュータ等からなる制御装置20により行なわれる。また、電池21も電装基板8上に搭載されている。7は計量された結果を表示するカウンタ、28は遮断弁22の復帰ボタン、29は感震器である。
【0028】
このように、最近のガスメータは、計測に必要な機構以外に遮断弁やマイクロコンピュータ等を内蔵して、ガス流量の計測と共に安全制御の機能も担うようになっている。
【0029】
図2は、ガスメータのシステムの概略図である。ガスメータ本体1内には、ガスの供給管がコック5を介して接続される。ガスメータ内の計量部4に流れるガス流は、上述した様に永久磁石等の往復運動に変換され、流量測定装置12内のリードスイッチ等で検出され、往復運動に対応したパルス信号がマイクロコンピュータからなる制御装置20に伝えられる。そこで、制御装置20では、単位時間当たりのパルス数から現在のガス流量値を知ることができるのである。
【0030】
制御装置20には、正常使用条件が予め設定されている。例えば、瞬間最大流量や、ガス流量の時間的変化なしの最大継続時間などである。このような瞬間最大流量や最大継続時間を越えるようなガス流が検出されると、制御装置20は遮断指令信号を遮断弁22の弁駆動回路23に与えることでガスを遮断する。そして、その履歴を制御装置20内のメモリに記憶し、発光ダイオード等よりなる表示部11に遮断の原因を表示する。また、制御装置20は例えば地震を検知する等のガス流以外の異常を検知するセンサ14からの異常信号を受けて、同様に遮断指令信号を遮断弁20に与えてガス遮断し、メモリに記憶し表示する。
【0031】
これらのマイクロコンピュータ20や遮断弁の駆動回路23等は、それらに電源電圧を供給する電池21と共にガスメータ本体1の上部ケース9内の電装基板8に共通に搭載されているのが通常である。
【0032】
図3は、上記の制御装置とその周辺の概略回路図であり、図4は遮断弁22の概略断面図である。図3において、電池21はマイクロコンピュータからなる制御装置20及び他の周辺回路に電源電圧Vccを供給している。12の流量測定装置には、前述の一対のダイヤフラムから永久磁石13に伝えられた往復運動を検知するリードスイッチ121が設けられ、このリードスイッチからのパルス信号によりドライバトランジスタ122が駆動され、制御装置20にガス流のパルス入力I3 が入力される。124はリードスイッチ121のチャタリングを排除するためのフィルタ回路である。
【0033】
センサ14では、例えば感震器29が地震を感知した場合の感知信号を入力端141で受けて、駆動トランジスタ142を駆動することにより地震感知入力I4が制御装置20に入力される。143は同様にフィルタ回路である。
【0034】
上記のガス流のパルス入力I3 を監視することで、ガス流が正常使用条件を外れたかどうかをチェックすることができ、制御装置20にて異常を検出した場合は、遮断指令信号O2 を出力して遮断弁22を閉じるようにしている。また、地震感知入力I4 を受信した場合も同様に遮断指令信号O2 を出力している。
【0035】
遮断弁22の概略について図4にて説明する。遮断弁22はガスメータ本体の上部ケース9内の入口側口金2の部分に設けられている。通常は開いた状態であり、弁座221から弁体222が離れている。これは、ソレノイドコイル224に電流が流されていない状態では、可動鉄心223が離脱用のスプリング225に打ち勝って永久磁石226に吸着するからである。そして、遮断弁22を閉じる場合は、ソレノイドコイル224にワンショット電流を流すことで逆磁界が生じ、永久磁石226から鉄心223が離れてスプリング225の反発力で弁体222が弁座221に当接して遮断弁は閉じられることになる。
【0036】
このように、遮断弁22は電力消費を避けるために、瞬時電流で閉じて、閉弁及び開弁保持には電力を消費しない自己保持型遮断弁になっている。
【0037】
再び図3に戻って、異常を検知した制御装置20は遮断指令信号O2 を出力し、駆動トランジスタ231がワンショット電流を電源Vccからソレノイドコイル224に流すことで、弁を遮断するのである。従って、遮断弁22を閉じるためには比較的低い内部インピーダンスのコイル224にある程度の電流を流す必要があり、その為にはある程度の電源電圧が要求される。また、制御装置20は、異常の種類に応じた履歴を内部のメモリに記憶させる。
【0038】
再度図4に戻って、上記したように地震を感知したり最大瞬間流量を越えたりして遮断弁22が閉じられた後は、キャップ281を外して復帰ボタン28を押すことにより、弁座221に当接している弁体222を押し下げて鉄心223を永久磁石226に吸着させることで、遮断弁22の復帰を行なうことができるようになっている。
【0039】
かかる手動による遮断弁22の復帰は、可動鉄心223が移動することに伴い発生するソレノイドコイルL2 の逆起電力により検知され、図3に示されるように駆動トランジスタ232から遮断弁の復帰を通知する入力I2 が制御装置20に入力される。
【0040】
こうして、制御装置20は手動により遮断弁22が復帰したことを検知すると、再度、内蔵のメモリに記憶されている異常の履歴に従い同じ異常がないかどうかの検査を行い、異常がなければ正常状態に移行する。また、ガス漏れ等の異常が検知される場合は、異常状態が取り除かれていないと判断して、再度遮断指令信号O2 を出力して遮断するようにしている。
【0041】
[電池電圧の低下の監視]
信頼性の問題から、ガスメータ内の電装基板の各回路装置は、基板に搭載された電池21を電源として利用している。従って、この電池21は、第一にマイクロコンピュータからなる制御装置20を正常に動作させるために必要十分な電圧値が必要であり、第二に遮断弁22を閉じるために必要十分な電圧値が必要である。遮断弁22を閉じるために必要十分な電圧値は、通電時で約1.5ボルト程度、開放時で約2.7ボルト程度であるのに対して、制御装置20の場合は内部インピーダンスが非常に高く、開放に近い電圧値で1.2−1.3ボルト程度である。
【0042】
そして、従来のガスメータには図8で説明した様に、25時間に1回の頻度で電池の電圧をチェックする電圧チェック回路6が設けられている。その詳細な動作は既に述べた通りである。
【0043】
しかしながら、25時間に1回の頻度でチェックしていたのでは、電池21の電圧が何らかの原因で急激に低下した場合は、検知することができず遮断弁22を閉じることができなくなるという問題がある。そこで、本実施の形態では、図3に示される通り、電池21の出力電圧Vccを常時監視する電圧監視装置24が、マイクロコンピュータ20とは別に独立して設けられている。そして、電池21の電圧が、所定の値まで低下したことを検知したら、強制遮断信号O6 を遮断弁22の駆動回路23に供給すると共に、監視電圧低下信号O7 を制御装置20のチェック電圧低下信号I1 のポートに供給する。
【0044】
ここで、一定時間の頻度で電池の電圧をチェックする電圧チェック回路6は、遮断弁22の内部インピーダンスに類似する比較的低い疑似インピーダンスZ6 を有している。こうすることで、電池の電圧が徐々に低下する場合、一定時間の頻度で電池21に接続して大電流を流しながら電池21の電圧を測定することができる。
【0045】
一方、常時監視する電圧監視装置24は、その内部インピーダンスZ26が遮断弁22の内部インピーダンスより十分高く設定されている。こうすることで、電圧監視装置24が常に電池21に接続されていても、電池21の電力の消費は少ない。従って、電圧監視装置24は電池21の開放電圧に近い電圧を常時監視していることになる。また、電池21の電圧が急激に低下する場合は、大電流が流れているので、実質的には電池21の内部抵抗の影響のもとで電池21の電圧を監視することができるのである。
【0046】
更に、電圧監視装置24は、電池21が遮断弁22を閉じるのに必要十分なワンショット電流が得られるにだけの電圧が維持されているかどうかを監視している。従って、それに対応する最適な閾値が基準電圧として設定されている。
【0047】
電池21の電圧が低下したことに伴い、遮断弁22が閉じられた場合は、ガスメータの再度の復帰は永久に禁止されなければならない。その為、従来の電圧チェック回路6からチェック電圧低下信号I1 を受けると、制御装置20は内蔵のメモリにその履歴を記憶し、遮断弁22が開かれて復帰しようとすると、強制的に再度遮断するために遮断指令信号O2を発している。
【0048】
同様に、本発明にかかる電圧監視装置24も、電池21の電圧低下を検知して自ら遮断弁22を強制遮断信号O6 にて閉じた場合は、制御装置20に監視電圧低下信号O6 により通知している。その結果、制御装置20では同様に内蔵のメモリにその履歴を記憶し、再度遮断弁が手動で復帰させられる場合は遮断指令信号O2 を発することで再度遮断することになる。
【0049】
即ち、マイクロコンピュータ20が動作するに必要な電圧値よりも遮断弁22を駆動するに必要な電圧値のほうが高いので、電圧監視装置24により監視電圧低下信号O7 が出力されても、依然としてマイクロコンピュータ20は正常に動作している場合があり、上記のようなガスメータの復帰の永久禁止機能が生かされることになる。
【0050】
図5は電池の電圧低下を監視する電圧監視装置24の回路例である。この回路例では、抵抗R1 、R2 によって電池21の出力電圧Vccが分圧されて比較電圧Vb が生成され、一方基準電圧Vref が抵抗R3 とツェナーダイオードZ1 とにより生成されている。これらの抵抗R1 、R2 、R3 、Z1 は、電池21の出力電圧Vccが遮断弁22を駆動するに必要な最低電圧値近傍に低下した時に、比較電圧Vbが基準電圧Vrefより低くなるよう設計されている。そして、比較電圧Vbと基準電圧Vrefとが比較回路241に入力され、比較回路241の出力はローパスフィルタ242を介して出力O6 、O7 に接続されている。
【0051】
比較回路241は、例えば図5中に矢印でしるしたような回路で構成される。一対のトランジスタ243、244と出力トランジスタ245及び抵抗R5 −R8 により構成され、一対のトランジスタのゲートにそれぞれ基準電圧Vrefと比較電圧Vbとが入力される。通常は、電池21の出力電圧Vccが十分高く比較電圧Vbが基準電圧Vrefよりも高い為、トランジスタ244がオン状態となり、出力トランジスタ245がオフとなり、出力はハイレベルになっている。この結果、遮断弁22の駆動トランジスタ231はオフ状態で、遮断弁22は開いた状態が保持されている。一方、電池21の出力電圧が低下して予め設計したレベル以下になると比較電圧Vbが基準電圧Vrefより低くなりトランジスタ244はオフとなり、出力トランジスタ245がオンとなり、出力はローレベルになる。その結果、遮断弁22の駆動トランジスタ231のベースがローレベルになり、オンすることでソレノイドコイルにワンショット電流が供給される。
【0052】
尚、ワンショット電流を流すために比較回路241の出力246の所に一定幅のローレベルのパルスを出力する回路を接続することが望ましい。
【0053】
ローパスフィルタ242は、通常のCR回路から構成されている。図3に示したように、電池21の出力はやはり同等のローパスフィルタ回路211を介してマイクロコンピュータ20に供給されている。これは、例えば、地震を感知した結果遮断弁22を駆動した場合など比較的大電流を流した時に、電池電圧が短時間の間低下しその後元の電圧に回復することがしばしばある。その場合のマイクロコンピュータ20の正常動作を担保するために設けられているのである。従って、電圧監視装置24においても、同様の現象では遮断弁22を遮断する遮断指令信号O6 や監視電圧低下信号O7 を出力しないようにする為にローパスフィルタ242を設けている。
【0054】
以上のような電圧監視装置24は、内部インピーダンスが比較的高く設計されている。特に、遮断弁22の駆動時の内部インピーダンスよりはかなり高い。その結果、電圧監視装置24が電池21に常時接続されて電圧が監視されていても、電圧監視装置24自体で消費する電力は極めて低い値であり、それ自体が電池21の電圧降下の原因になることはない。
【0055】
[制御装置内での動作]
図6は、マイクロコンピュータからなる制御装置20の概略的ブロック図である。制御装置20は一般的な汎用マイクロコンピュータでも良いし、またカスタマイズされたマイクロコンピュータでもよい。内部構造は、演算部201と、制御プログラムが記憶されているROM203、プログラム実行時にワーク領域として利用されたりガスメータが設置される環境を記憶しておくRAM202と、外部との信号の送受を行なうインターフェース部204等が共通のバス205を通じて接続されている。インターフェース部204にはアナログ・デジタル変換回路等を有している。
【0056】
RAM202には、例えばガスメータの号数、最大瞬間流量、最大継続時間、計測されるガス流量の積算値、漏れ検知閾値、弁遮断情報、電話番号、ガスメータのID番号等が記憶される。最大瞬間流量や最大継続時間、漏れ検知閾値等はガス流の異常を検出するために利用される。また弁遮断情報は、種々の異常を検知して遮断弁を閉じた場合にその原因としての履歴と弁遮断の情報である。従って、地震を感知した場合や最大瞬間流量を越えたことを検知した場合に遮断した時は、その後手動により遮断弁が復帰させられても、その履歴を確認することで遮断弁の復帰を許してよいかどうかの判断を行なうことができる。
【0057】
ROM203に記憶されている制御プログラムに従って、演算部201でプログラムを実行するが、その動作フローについて、図7のフローチャートに従って説明する。
【0058】
図7中のステップ30、34、37がそれぞれ異常状態をチェックする部分である。これらのステップは、図7では同時進行する並列的なプログラムになっているが、シーケンシャルなプログラムで実行されても良い。ステップ34と37ではそれぞれ電池電圧の低下をみるのに対して、ステップ30ではそれとは別の理由による異常を検知している。ステップ30−32では、例えば、ガス流が瞬間的に最大瞬間流量を越えた場合などに、制御装置20から遮断指令信号O2 が出力され遮断弁22が閉じられる。それと同時に、内部のメモリのRAM202にその履歴と弁を遮断した情報が書き込まれる。
【0059】
また、ステップ33−36では、25時間経過する度に、制御装置20が電圧チェック指令信号O1 を出力して電圧チェック回路6を動作させる。そしてその時の電池の電圧(通電状態)が、所定の電圧まで低下しているかどうかのチェックが行なわれ、低下している場合は弁を遮断してその履歴がメモリに書き込まれる。
【0060】
一方、電圧監視装置24ではステップ37の通り常時電池の出力電圧を監視し、所定の閾値まで低下した場合は、制御装置20を介さずに自ら強制遮断信号O6 を遮断弁22に与えて遮断をする。そして、制御装置20に監視電圧低下信号O7 を供給し、制御装置20ではその履歴と遮断した旨の情報がメモリに書き込まれる(ステップ37、36)。
【0061】
遮断弁22が閉じられると、制御装置20により、ガスメータの表示部11にその原因が表示される。従って、ガスメータの使用者はその情報に従って異常状態をチェックし、問題がなければ手動で遮断弁22を開いて復帰させることになる。
【0062】
遮断弁22が復帰させられると、それに伴って発生する逆起電力により制御装置20が認識し(ステップ38)、制御装置20では再起動が禁止される原因で遮断が行なわれたかどうかの判断を行なう(ステップ39)。これは、RAM202の領域を読むことにより判断することができる。例えば、電池電圧の低下による場合は、ガスメータの再使用は永久に禁じられるので、その場合は、制御装置20が再度遮断指令信号O2 を発することで、遮断弁は再度閉じられることになる(ステップ41)。一方、地震感知や最大瞬間流量オーバ等の場合は、原因さえなくなれば再使用は可能であるから、例えば制御装置20からの診断プログラムを実行して正常動作かどうかの判断がなされ(ステップ40)、問題なければ正常動作状態となる。
【0063】
尚、遮断弁22の復帰動作が2−3回行われても再度遮断する場合は、復帰不可と判断されて、それ以上の復帰動作は行われないのが通常である。
【0064】
以上のように、制御装置20には遮断弁が閉じられた時に、その閉じられた履歴の内容に応じて、その後の遮断弁の手動復帰を許すかどうかの動作が行なわれる。従来の制御装置20からの指令により25時間に一回の頻度で動作する電圧チェック回路6の場合は、制御装置20により遮断指令が行なわれていた。しかしながら、常時電池の電圧を監視する電圧監視装置24の場合は、制御装置20が正常に動作していか否かにかかわらず強制的に遮断を行なうので、制御装置20ではその遮断を知ることができない。そこで、電圧監視装置24は強制遮断を行なった場合は、その旨を制御装置20に通知して、制御装置20の再復帰禁止機能を利用するようにしている。
【0065】
以上は、遮断弁22が制御装置20によって一方向のみ駆動される場合について説明したが、本発明は遮断弁22が双方向とも制御装置20によって駆動される場合も適用できる。即ち、制御装置20が遮断指令信号と復帰指令信号を与えることにより、遮断弁22が双方向に駆動される場合である。かかる双方向性の遮断弁は、開弁状態と閉弁状態では電力を消費しない自己保持型であることには変わりない。
【0066】
図8は、双方向の遮断弁を使用した場合の動作フローチャートである。図7の場合と異なるのは、ステップ42以降である。即ち、双方向の遮断弁を使用した場合は、遮断弁の復帰は制御装置20が復帰指令信号を与えることにより行われる。従って、制御装置20が復帰指令を受けるまで待機することになる(ステップ42)。そして、復帰指令を受けると、前記と同様に制御装置20内のRAM202に記憶されている履歴をチェックし、再起動禁止の履歴かどうかが判断される。再起動禁止の場合は、遮断弁は復帰されない。再起動禁止でない場合は、ガス流などが正常動作状態であるかどうかの検査が行われ、正常動作の場合は(ステップ40)、制御装置20からの復帰指令信号により遮断弁が復帰されることになる。
【0067】
【発明の効果】
本発明によれば、ガスメータの制御装置と遮断弁に電源を与える電池の出力電圧を常時監視し、遮断弁の駆動に必要最低限の電圧近傍まで低下した時には、自ら強制的に遮断弁を閉じるようにする電圧監視装置を設けたため、急激に電池の電圧が低下しても確実に検知することができ、しかもマイクロコンピュータ等の制御装置が正常に動作できなくなる前にもっとも安全対策上重要な遮断弁の遮断を行なうことができる。
【0068】
また、電圧監視装置は、その内部インピーダンスが比較的高く設計されているので、常時電池の出力電圧を監視するために接続していても、電池の電力消費を招くことはない。
【0069】
また、電圧監視装置は、自らで強制的に遮断した場合は、同時に制御装置20にその旨を通知するので、その後制御装置20のメータの再復帰禁止機能を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスメータの外観図である。
【図2】ガスメータのシステムの概略図である。
【図3】本発明の実施の形態の制御装置の概略回路図である。
【図4】遮断弁の概略図である。
【図5】本発明の実施の形態における電圧監視装置の回路図である。
【図6】制御装置の概略ブロック図である。
【図7】本発明の実施の形態の動作フローチャート(1)である。
【図8】本発明の実施の形態の動作フローチャート(2)である。
【図9】従来技術を示す図である。
【図10】従来の電圧チェックのフローチャートである。
【符号の説明】
1 ガスメータ本体
6 電圧チェック回路
20 制御装置
21 電池
22 遮断弁
23 遮断弁の駆動部
24 電圧監視装置
241 比較回路
242 ローパスフィルタ
O2 遮断指令信号
O6 強制遮断信号
O7 監視電圧低下信号
I1 チェック電圧低下信号
I2 遮断弁復帰信号
Vcc 電池の出力電圧(電源電圧)
Vb 比較電圧
Vref 基準電圧[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas meter with a battery voltage monitoring device capable of preventing accidents caused by city gas, propane gas, and the like.
[0002]
[Prior art]
When supplying city gas, propane gas, or the like to consumers through piping, a gas meter is provided for each customer. This gas meter measures and displays the flow rate of the gas used, and has a built-in control unit consisting of a microcomputer on the built-in electrical board. Using various sensors, the gas flow path is used when a gas leak or earthquake occurs. And has a function of shutting off a gas flow path by a shut-off electromagnetic valve inserted into the gas passage.
[0003]
A control device for controlling such a gas meter is supplied with power from a battery mounted on the same electrical board so that it can operate normally even in the event of a power failure. This battery is also used as a power source for driving the shut-off valve. Therefore, a decrease in the output voltage of the battery causes a situation where the shut-off valve cannot be closed or the microcomputer as the control device cannot be normally operated.
[0004]
Microcomputer chips, on the other hand, have very high impedances themselves and low power consumption. Also, the power supply voltage at which the operation is guaranteed is relatively low at about 1.2-1.3 volts. Can work.
[0005]
On the other hand, in order to drive the shut-off valve, it is necessary to supply a current to a solenoid coil in the shut-off valve to generate a predetermined power. Usually, a self-holding type shut-off valve that closes with an instantaneous current to avoid power consumption and consumes no electric power for opening and closing the valve is used as the shut-off valve. Nevertheless, when the valve is closed, it is necessary to supply a drive current, and a certain voltage value needs to be supplied from the battery to generate a predetermined magnetic force.
[0006]
Therefore, in the conventional gas meter, a circuit for checking the output voltage value of the battery is provided separately from the microcomputer chip. FIG. 9 shows a schematic block diagram of the circuit. A
[0007]
As described above, since the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When checking the output voltage of a battery, it is necessary to consider a voltage value when the output of the battery is opened and a voltage value when a circuit having a predetermined low impedance value is energized. In particular, in order to drive the
[0009]
Therefore, in order to check whether or not the output voltage of the battery is equal to or higher than the value required to drive the shut-off valve, the conventional
[0010]
FIG. 10 shows an operation flowchart of such a voltage check. When 25 hours have passed since the previous measurement (step 50), a current is applied to the pseudo resistor in the voltage check circuit (step 51), and after the power is supplied, the voltage value of the battery is measured (step 52), and the battery voltage is, for example, 1.36. If the voltage is equal to or less than the volt (step 53), the
[0011]
However, a decrease in the battery voltage is caused not only by a gradual progression such as aging of the battery, but also by a large current caused by water entering the gas meter, causing a short circuit, or rarely by the
[0012]
Furthermore, when the operation of the
[0013]
Therefore, an object of the present invention is to provide a gas meter with a voltage monitoring device that can constantly monitor the voltage value of a battery.
[0014]
Another object of the present invention is to provide a gas meter with a voltage monitoring device that has a high internal impedance and can constantly monitor the battery voltage without consuming power.
[0015]
A further object of the present invention is to provide a gas meter with a voltage monitoring device capable of closing a gas shut-off valve independently of a microcomputer when detecting that the battery voltage has dropped.
[0016]
It is a further object of the present invention to provide a gas meter in which reuse is prohibited after detecting a drop in battery voltage and closing a gas shutoff valve.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is, according to the first invention,
When detecting an abnormal state, a control device that performs drive control to close a shutoff valve provided in the gas flow path,
A battery connected to the control device and the shut-off valve to supply voltage to them;
Connected to the battery and the shut-off valve, has an internal impedance sufficiently higher than the internal impedance of the shut-off valve, constantly monitors the output voltage of the battery, and adjusts the output voltage of the battery to the minimum voltage required to drive the shut-off valve. A voltage monitoring device that supplies a forced shut-off signal to the shut-off valve to close the shut-off valve when the value drops to near the value,
It has pseudo-impedance means similar to the shut-off valve, and checks the output voltage of the battery in a state where power is supplied from the battery to the pseudo-impedance means every time a predetermined time elapses, and the voltage decreases to a predetermined value. A voltage check circuit that supplies a check voltage drop signal to the control device when
The control device is provided by providing a gas meter which supplies a shutoff command signal for closing the shutoff valve to the shutoff valve in response to the check voltage drop signal from the voltage check circuit. .
[0018]
By providing the voltage monitoring device having such a configuration, the battery voltage can be constantly monitored, and when the battery voltage suddenly drops for some reason, the drop in the voltage at that time can be detected. If the voltage drops rapidly, a relatively large current is flowing, so even if the voltage monitoring device has a high impedance, it is possible to substantially monitor the voltage value including the internal resistance of the battery. It becomes possible. In addition, since the battery has a high impedance, a large amount of battery power is not consumed even when the battery is constantly connected. Further, since a voltage check circuit having a relatively low internal impedance is provided, it is possible to appropriately detect a case where the battery voltage value gradually decreases. In addition, since the battery is merely energized to the pseudo impedance means every time a predetermined time has elapsed, the battery power is not consumed.
[0019]
The object of the present invention is, according to the second invention, in the first invention,
The control device has a memory for storing a history of abnormal conditions, in response to a monitoring voltage drop signal supplied from the voltage monitoring device when the output voltage of the battery drops to near the minimum voltage value, This is achieved by providing a gas meter characterized by storing a history of a decrease in battery voltage in a memory and then prohibiting the return of the shutoff valve.
[0020]
With this configuration, even if the shut-off valve is directly shut off from the voltage monitoring device, the control device is notified of the history of the shut-off due to the decrease in the battery voltage, so that the subsequent return of the shut-off valve can be prohibited. Here, prohibiting the return of the shut-off valve means that in the case of a type of shut-off valve in which the control device shuts off only in the shut-off direction and the return is performed manually, a shut-off command signal that the control device shuts off again when the shut-off valve is manually reset. Means to supply. Further, in the case of a shutoff valve of a type in which the bidirectional drive of shutoff and return is performed by a control device, it means that a return command signal is not supplied when a return command is issued.
[0021]
The object of the present invention is, according to the third invention, in the second invention,
Further, the control device is provided by providing a gas meter which stores the history of the battery voltage drop in the memory in response to the check voltage drop signal from the voltage check circuit.
[0022]
According to a fourth aspect, the object of the present invention is the above-mentioned second or third aspect,
The control device stores a history of another abnormal state different from the decrease in the battery voltage in the memory, and supplies the shutoff command signal to the shutoff valve in response to the detection of the another abnormal state, This is attained by providing a gas meter characterized in that the return of the shutoff valve is prohibited while the other abnormal state is not resolved.
[0023]
Here, prohibiting the return of the shutoff valve has the same meaning as described above.
[0024]
According to a fifth aspect of the present invention, the object of the present invention is any one of the first to fourth aspects,
The voltage monitoring device includes a reference voltage generation circuit connected to the battery for generating a predetermined constant voltage, a comparison voltage generation circuit connected to the battery for dividing the output voltage to a predetermined ratio, and a reference voltage and a comparison voltage. , And an output circuit that outputs the forced cutoff signal in response to the output of the comparison circuit that is output when the output voltage of the battery drops near the minimum voltage value. This is achieved by providing a gas meter.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0026]
[Outline of gas meter]
FIG. 1 is a schematic external view of a gas meter. A part of the meter
[0027]
In such a gas meter, in addition to the function of measuring the gas flow rate, reciprocating motion due to the gas flow rate and its change is transmitted to the permanent magnet, and the motion is detected by a reed switch or the like, and the reciprocating motion is detected from a range of normal use conditions set in advance. It has a function to monitor whether it has deviated. Then, when an abnormal state is detected, the
[0028]
As described above, a recent gas meter incorporates a shut-off valve, a microcomputer, and the like in addition to a mechanism necessary for measurement, and has a function of safety control as well as measurement of a gas flow rate.
[0029]
FIG. 2 is a schematic diagram of a gas meter system. A gas supply pipe is connected to the gas meter
[0030]
Normal use conditions are set in the
[0031]
The
[0032]
FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the control device and its periphery, and FIG. 4 is a schematic sectional view of the shut-off
[0033]
In the
[0034]
By monitoring the above-mentioned pulse input I3 of the gas flow, it is possible to check whether the gas flow has deviated from the normal use condition. If an abnormality is detected by the
[0035]
The outline of the
[0036]
As described above, the shut-off
[0037]
Returning to FIG. 3 again, the
[0038]
Returning to FIG. 4 again, after the shut-off
[0039]
Such manual return of the shut-off
[0040]
In this way, when the
[0041]
[Monitoring of battery voltage drop]
Due to the problem of reliability, each circuit device of the electric board in the gas meter uses the
[0042]
The conventional gas meter is provided with the
[0043]
However, if the check is performed once every 25 hours, if the voltage of the
[0044]
Here, the
[0045]
On the other hand, the
[0046]
Further, the
[0047]
If the shut-off
[0048]
Similarly, when the
[0049]
That is, since the voltage value required to drive the shut-off
[0050]
FIG. 5 is a circuit example of the
[0051]
The
[0052]
Note that it is desirable to connect a circuit that outputs a low-level pulse with a constant width to the
[0053]
The low-
[0054]
The
[0055]
[Operation in control device]
FIG. 6 is a schematic block diagram of the
[0056]
The
[0057]
The arithmetic unit 201 executes the program according to the control program stored in the
[0058]
[0059]
Also, in steps 33-36, every time 25 hours elapse, the
[0060]
On the other hand, the
[0061]
When the
[0062]
When the shut-off
[0063]
In addition, when the shut-off
[0064]
As described above, when the shut-off valve is closed, the
[0065]
Although the case where the
[0066]
FIG. 8 is an operation flowchart when a bidirectional shutoff valve is used. What is different from the case of FIG. That is, when a bidirectional shutoff valve is used, the shutoff valve is reset by the
[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, the output voltage of the battery that supplies power to the control device and the shut-off valve of the gas meter is constantly monitored, and when the voltage drops to near the minimum voltage necessary for driving the shut-off valve, the shut-off valve is forcibly closed by itself. The voltage monitoring device ensures that even if the battery voltage drops sharply, it can reliably detect the voltage, and shut down the most important safety measures before a microcomputer or other control device cannot operate normally. Valve shutoff can be performed.
[0068]
Further, since the voltage monitoring device is designed to have a relatively high internal impedance, even if the voltage monitoring device is constantly connected to monitor the output voltage of the battery, power consumption of the battery does not occur.
[0069]
In addition, when the voltage monitoring device forcibly shuts down itself, the voltage monitoring device notifies the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external view of a gas meter.
FIG. 2 is a schematic diagram of a gas meter system.
FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a control device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a shut-off valve.
FIG. 5 is a circuit diagram of the voltage monitoring device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram of a control device.
FIG. 7 is an operation flowchart (1) of the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an operation flowchart (2) of the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a conventional technique.
FIG. 10 is a flowchart of a conventional voltage check.
[Explanation of symbols]
1 Gas meter body
6 Voltage check circuit
20 Control device
21 Battery
22 Shutoff valve
23 Drive section of shut-off valve
24 Voltage monitoring device
241 comparison circuit
242 Low-pass filter
O2 cutoff command signal
O6 Force cutoff signal
O7 Monitor voltage drop signal
I1 Check voltage drop signal
I2 Shut-off valve return signal
Vcc Battery output voltage (power supply voltage)
Vb Comparison voltage
Vref reference voltage
Claims (7)
該制御装置と遮断弁に接続されそれらに電圧を供給する電池と、
該電池及び該遮断弁に接続され、前記遮断弁の内部インピーダンスより十分高い内部インピーダンスを有し、該電池の出力電圧を常時監視し電池の出力電圧が前記遮断弁を駆動するに必要な最低電圧値近傍に低下したら前記遮断弁を閉じる強制遮断信号を当該遮断弁に供給する電圧監視装置と、
前記遮断弁と類似する疑似インピーダンス手段を有し、所定時間経過する度に前記電池から該疑似インピーダンス手段に通電した状態の当該電池の出力電圧をチェックし、該電圧が所定の値まで低下している場合に前記制御装置にチェック電圧低下信号を供給する電圧チェック回路を有し、
前記制御装置は、該電圧チェック回路からの該チェック電圧低下信号に応答して、前記遮断弁を閉じる遮断指令信号を当該遮断弁に供給することを特徴とするガスメータ。When detecting an abnormal state, a control device that performs drive control to close a shutoff valve provided in the gas flow path,
A battery connected to the control device and the shut-off valve to supply voltage to them;
Connected to the battery and the shut-off valve, has an internal impedance sufficiently higher than the internal impedance of the shut-off valve, constantly monitors the output voltage of the battery, and adjusts the output voltage of the battery to the minimum voltage required to drive the shut-off valve. A voltage monitoring device that supplies a forced shut-off signal to the shut-off valve to close the shut-off valve when the value drops to near the value,
It has pseudo-impedance means similar to the shut-off valve, and checks the output voltage of the battery in a state where power is supplied from the battery to the pseudo-impedance means every time a predetermined time elapses, and the voltage decreases to a predetermined value. A voltage check circuit that supplies a check voltage drop signal to the control device when
The gas meter, wherein the control device supplies a shutoff command signal for closing the shutoff valve to the shutoff valve in response to the check voltage drop signal from the voltage check circuit.
前記制御装置は、異常状態の履歴を記憶するメモリを有し、前記電圧監視装置から該電池の出力電圧が前記最低電圧値近傍に低下した時に供給される監視電圧低下信号に応答して、前記メモリに電池電圧低下の履歴を記憶し、その後該遮断弁の復帰を禁止することを特徴とするガスメータ。In claim 1,
The control device has a memory for storing a history of abnormal conditions, and in response to a monitoring voltage drop signal supplied when the output voltage of the battery drops from the voltage monitoring device to near the minimum voltage value, A gas meter wherein a history of a decrease in battery voltage is stored in a memory, and thereafter the return of the shutoff valve is prohibited.
更に、前記制御装置は、該電圧チェック回路からの該チェック電圧低下信号に応答して、前記メモリに前記電池電圧低下の履歴を記憶することを特徴とするガスメータ。In claim 2,
Furthermore, the control device stores the history of the battery voltage drop in the memory in response to the check voltage drop signal from the voltage check circuit.
前記制御装置は、前記メモリに前記電池電圧の低下とは異なる別の異常状態の履歴を記憶し、該別の異常状態の検知に応答して前記遮断指令信号を該遮断弁に供給し、その後当該別の異常状態が解消されない間は前記遮断弁の復帰を禁止することを特徴とするガスメータ。In claim 2 or 3,
The control device stores a history of another abnormal state different from the decrease in the battery voltage in the memory, and supplies the shut-off command signal to the shut-off valve in response to the detection of the another abnormal state. A gas meter, wherein the return of the shutoff valve is prohibited while the other abnormal state is not resolved.
前記電圧監視装置は、該電池に接続され所定の定電圧を発生する基準電圧発生回路と、該電池に接続されその出力電圧を所定比に分圧する比較電圧発生回路と、該基準電圧と比較電圧とを比較する比較回路と、該電池の出力電圧が前記最低電圧値近傍に低下した時に出力される該比較回路の出力に応答して前記強制遮断信号を出力する出力回路とを有することを特徴とするガスメータ。In any one of claims 1 to 4,
The voltage monitoring device includes a reference voltage generation circuit connected to the battery and generating a predetermined constant voltage, a comparison voltage generation circuit connected to the battery and dividing the output voltage to a predetermined ratio, and a reference voltage and a comparison voltage. And an output circuit that outputs the forced cutoff signal in response to the output of the comparison circuit that is output when the output voltage of the battery drops to near the minimum voltage value. And a gas meter.
該制御装置と遮断弁に接続されそれらに電圧を供給する電池と、
該電池及び該遮断弁に接続され、前記遮断弁の内部インピーダンスより十分高い内部インピーダンスを有し、該電池の出力電圧を常時監視し電池の出力電圧が前記遮断弁を駆動するに必要な最低電圧値近傍に低下したら前記遮断弁を閉じる強制遮断信号を当該遮断弁に供給する電圧監視装置とを有することを特徴とするガスメータ。When detecting an abnormal state, a control device that performs drive control to close a shutoff valve provided in the gas flow path,
A battery connected to the control device and the shut-off valve to supply voltage to them;
Connected to the battery and the shut-off valve, has an internal impedance sufficiently higher than the internal impedance of the shut-off valve, constantly monitors the output voltage of the battery, and adjusts the output voltage of the battery to the minimum voltage required to drive the shut-off valve. A voltage monitoring device for supplying a forced shutoff signal to the shutoff valve to close the shutoff valve when the value drops to a value near the value.
前記制御装置は、異常状態の履歴を記憶するメモリを有し、前記電圧監視装置から該電池の出力電圧が前記最低電圧値近傍に低下した時に供給される監視電圧低下信号に応答して、前記メモリに電池電圧低下の履歴を記憶し、その後該遮断弁の復帰を禁止することを特徴とするガスメータ。In claim 6,
The control device has a memory for storing a history of abnormal conditions, and in response to a monitoring voltage drop signal supplied when the output voltage of the battery drops from the voltage monitoring device to near the minimum voltage value, A gas meter wherein a history of a decrease in battery voltage is stored in a memory, and thereafter the return of the shutoff valve is prohibited.
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