JP5285566B2

JP5285566B2 - 圧力検出ユニット及びガスメータ

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Publication number: JP5285566B2
Application number: JP2009233699A
Authority: JP
Inventors: 正登近藤; 龍雄藤本
Original assignee: Yazaki Energy System Corp
Current assignee: Yazaki Energy System Corp
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2009-10-07
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2029-10-07
Also published as: JP2011080876A

Description

本発明は、圧力検出ユニット及びガスメータに関する。

従来、半導体基板を加工して薄膜のダイヤフラムを形成し、圧力が加わることにより変移するダイヤフラムの変移量に応じた圧力信号を出力する圧力センサが知られている。この圧力センサでは、ダイヤフラム上にピエゾ抵抗を形成し、ダイヤフラムが変移したことによって変化するピエゾ抵抗の抵抗値に基づく圧力信号を出力している（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−８２９６９号公報

また、本件出願人は、特願２００９−１３０４６３の技術を発明している。この発明では、ガス流路にトリガ発生装置を設けている。このトリガ発生装置は、ダイヤフラムを有し、圧力変化発生時にダイヤフラムが変移してダイヤフラム上の可動接点と、固定して設けられた固定接点とが接触することにより、圧力変化を検出するようにしている。そして、可動接点と固定接点とが接触することにより発生するトリガ信号をマイコンなどに入力させ、マイコンにより圧力センサを駆動させて圧力計測を開始するようにすることができる。

しかし、特願２００９−１３０４６３の技術の場合、圧力変化を検出するのみの構成である。このため、圧力変化を検出して圧力計測を開始するためには、圧力センサとトリガ発生装置との２つが必要となり、スペース面で不利となってしまう。なお、本件明細書では、特願２００９−１３０４６３の一部技術を説明しているが、この説明は特願２００９−１３０４６３の技術の公知性を認めるものではない。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、省スペース化を図ることが可能な圧力検出ユニット及びガスメータを提供することにある。

本発明の圧力検出ユニットは、電源からの電流供給により作動する圧力センサと、前記圧力センサからの信号に基づいて圧力を計測する圧力検出手段と、前記圧力センサからの信号に基づいて圧力変化を検出する圧力変化検出手段と、前記圧力センサからの信号を前記圧力検出手段に入力させる入力状態と入力させない非入力状態とで切り替える切替手段と、を備え、前記切替手段は、前記圧力変化検出手段により圧力変化が検出されない場合に非入力状態とし、前記圧力変化検出手段により圧力変化が検出された場合に入力状態に切り替え、前記圧力センサからの信号を分岐させ、一方を前記圧力変化検出手段に入力させると共に、他方を前記切替手段に入力させ、前記圧力変化検出手段は、圧力変化を検出しない状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して前記切替手段が入力状態となった場合に増幅率を前記所定値より小さい値とすることを特徴とする。

この圧力検出ユニットによれば、圧力センサからの信号に基づいて圧力を計測する圧力検出手段と、圧力センサからの信号に基づいて圧力変化を検出する圧力変化検出手段と、圧力センサからの信号を圧力検出手段に入力させる入力状態と入力させない非入力状態とで切り替える切替手段と、を備え、圧力変化検出手段により圧力変化が検出されない場合に非入力状態とし、圧力変化検出手段により圧力変化が検出された場合に入力状態に切り替える。このため、圧力変化が検出されない場合において圧力センサからの信号は、圧力検出手段に入力されず、圧力変化検出手段に入力されて、圧力変化を検出することとなる。一方、圧力変化があった場合、圧力センサからの信号は圧力検出手段に入力され、圧力の計測を行うこととなる。これにより、圧力変化を検出して圧力計測を開始することができる。特に、圧力変化の検出と圧力計測とは、圧力センサからの信号に基づいて行うこととなり、圧力センサ機能の共用化を図っている。これにより、圧力センサとトリガ発生装置との２つが必要とならず、圧力センサの信号を利用してトリガ発生装置と同様の機能を実現することができる。従って、省スペース化を図ることが可能な圧力検出ユニットを提供することができる。また、圧力センサからの信号を分岐させ、一方を圧力変化検出手段に入力させると共に、他方を切替手段に入力させる。このため、圧力変化検出手段には常時圧力センサからの信号が入力されることとなり、例えば１つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出した後に、２つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出することができる。従って、適切に圧力変化を検出することができる。さらに、圧力変化を検出しない状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して切替手段が入力状態となった場合に増幅率を所定値より小さい値とする。このため、圧力変化を検出していない状態においては、増幅率を高くすることとなり、圧力変化が発生したことをより明確に捉えることができる。

また、本発明の圧力検出ユニットにおいて、前記入力状態において前記電源から前記圧力センサに通常電流を供給する通常電流供給経路と、前記非入力状態において前記電源から前記圧力センサに通常電流よりも低い低電流を供給する低電流供給経路と、をさらに備え、前記切替手段は、信号出力先が前記圧力検出手段か前記圧力変化検出手段かに応じて、前記通常電流供給経路と前記低電流供給経路とを切り替えることが好ましい。

この圧力検出ユニットによれば、非入力状態において電源から圧力センサに通常電流よりも低い低電流を供給する低電流供給経路を備える。ここで、一般家庭等においてガスは常時使用されているわけではなく、むしろ使用されていない時間の方が長い。このため、ガスが使用されておらず圧力変化が発生していない時間が長いといえ、非入力状態において低電流を供給することで、消費電流を抑制することができる。

また、本発明の圧力検出ユニットにおいて、前記低電流供給経路は、前記電源と前記圧力センサとをつなぐ電流供給経路と、前記電流供給経路上に設けられた抵抗と、を有し、前記通常電流供給経路は、前記抵抗をバイパスして前記電源と前記圧力センサとをつなぐバイパス経路を有することが好ましい。

この圧力検出ユニットによれば、低電流供給経路は、電源と圧力センサとをつなぐ電流供給経路と、電流供給経路上に設けられた抵抗と、を有し、通常電流供給経路は、抵抗をバイパスして電源と圧力センサとをつなぐバイパス経路を有する。このため、低電流供給時には抵抗を介して電流供給するだけでよく、電源を複数設ける必要がない。従って、構成を簡素化することができる。

また、本発明の圧力検出ユニットにおいて、前記圧力センサからの信号を分岐させ、一方を前記圧力変化検出手段に入力させると共に、他方を前記切替手段に入力させることが好ましい。

この圧力検出ユニットによれば、圧力センサからの信号を分岐させ、一方を圧力変化検出手段に入力させると共に、他方を切替手段に入力させる。このため、圧力変化検出手段には常時圧力センサからの信号が入力されることとなり、例えば１つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出した後に、２つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出することができる。従って、適切に圧力変化を検出することができる。

また、本発明の圧力検出ユニットにおいて、前記圧力変化検出手段は、圧力変化を検出しない状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して前記切替手段が入力状態となった場合に増幅率を前記所定値より小さい値とすることが好ましい。

この圧力検出ユニットによれば、圧力変化を検出しない状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して切替手段が入力状態となった場合に増幅率を所定値より小さい値とする。このため、圧力変化を検出していない状態においては、増幅率を高くすることとなり、圧力変化が発生したことをより明確に捉えることができる。

また、本発明のガスメータは、上記記載の圧力検出ユニットを内蔵することを特徴とする。

このガスメータによれば、ガスメータは上記の圧力検出ユニットを内蔵するため、省スペース化を図ることが可能なガスメータを提供することができる。

本発明によれば、省スペース化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るガスメータを含むガス供給システムの構成図である。図１に示したガスメータの詳細を示す構成図である。図２に示したμＣＯＭの内部を示す構成図である。図２に示した圧力検出ユニットの詳細を示す構成図である。図４に示した圧力センサの概略図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。本実施形態に係る圧力検出ユニットに動作を説明する状態図であり、（ａ）は信号出力先が圧力変化検出回路である例を示し、（ｂ）は信号出力先が通常圧力検出回路である例を示している。第２実施形態に係る圧力検出ユニットの詳細を示す構成図である。第２実施形態に係る圧力検出ユニットに動作を説明する状態図であり、（ａ）は信号出力先が圧力変化検出回路である例を示し、（ｂ）は信号出力先が通常圧力検出回路である例を示している。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガスメータを含むガス供給システムの構成図である。ガス供給システム１は、各ガス器具１０に燃料ガスを供給するものであって、複数のガス器具１０と、ガス供給元の調整器２０と、配管３１，３２と、ガスメータ４０とを備えている。

調整器２０は上流からの燃料ガスを所定圧力に調整して第１配管３１に流すものである。この調整器２０は、例えば燃料ガスを２．９ｋＰａ程度の圧力に調整して第１配管３１に流す構成となっている。第１配管３１は、調整器２０とガスメータ４０とを接続するものである。第２配管３２はガスメータ４０とガス器具１０とを接続する配管である。ガスメータ４０は、燃料ガスの流量を測定して積算流量を表示するものである。このようなガス供給システム１では、ガスメータ４０内に第１配管３１及び第２配管３２とつながる流路が形成されており、調整器２０を通じて流れてきた燃料ガスは第１配管３１からガスメータ４０、及び第２配管３２を通じてガス器具１０に到達し、ガス器具１０において燃焼されることとなる。

ガス器具１０は、ガスストーブ、ファンヒータ、給湯器及びテーブルコンロなどのガス燃焼機器である。このガス器具１０には、ガバナを有するものと、有しないものとがある。また、ガス器具１０には、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御可能であるものと、可能でないものとがある。

図２は、図１に示したガスメータ４０の詳細を示す構成図である。同図に示すガスメータ４０は超音波方式ガスメータであって、ガス流路内に距離Ｌだけ離され、かつ、ガス流方向Ｙに対して角度θをなすように、互いに対向して配置された２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を有している。なお、図２に示す例では、ガスメータ４０の一例として超音波方式ガスメータを挙げるが、ガスメータ４０は超音波方式ガスメータに限るものではない。

２つの音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２は、超音波周波数で作動する例えば圧電式振動子から構成されている。ガス流路には、両音響トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の上流側に弁閉によってガス流路を遮断するガス遮断弁４６が設けられている。

各トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２はトランスジューサインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路４１ａ，４１ｂをそれぞれ介して送信回路４２及び受信回路４３に接続されている。送信回路４２は、マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）４４の制御の下で、トランスジューサＴＤ１，ＴＤ２の一方を駆動して超音波信号を発生させる信号をパルスバーストの形で送信する。

受信回路４３は、ガス流路を通過した超音波信号を受信した他方のトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２からの信号を入力して超音波信号を所定の強さまで増幅する増幅器４３ａを内蔵している。この増幅器４３ａの増幅度は、μＣＯＭ４４によって調整することができる。また、μＣＯＭ４４には、表示器４５が接続されている。

また、ガスメータ４０は、圧力検出ユニット４７を内蔵している。この圧力検出ユニット４７は、ガス流路内の圧力を検出し、圧力値に応じた信号をμＣＯＭ４４に送信する。

図３は、図２に示したμＣＯＭ４４の内部を示す構成図である。μＣＯＭ４４は、図３に示すように、プログラムに従って各種の処理を行う中央処理ユニット（ＣＰＵ）４４ａ、ＣＰＵ４４ａが行う処理のプログラムなどを格納した読み出し専用のメモリであるＲＯＭ４４ｂ、及び、ＣＰＵ４４ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読み出し書き込み自在のメモリであるＲＡＭ４４ｃなどを内蔵している。また、これらはバスライン４４ｄによって互いに接続されている。

また、ＣＰＵ４４ａは、２つのトランスジューサＴＤ１，ＴＤ２を用いて、サンプリング時間毎にガス流速を計測し、計測したガス流速にガス流路の断面積を乗じて瞬時流量を計測する計測機能を備えている。さらに、ＣＰＵ４４ａは、圧力検出ユニット４７により検出された圧力値に基づいて、使用されているガス器具１０がガバナ付きガス器具であるか、ガバナ無しガス器具１０であるか、ＰＩＤ制御機能付きガス器具であるか、ガス漏れであるかなどを判定する判定機能を備えている。加えて、ＣＰＵ４４ａは、圧力検出ユニット４７により検出された圧力値に基づいて、使用されているガス器具１０の種類（例えばファンヒータやガスコンロなど）を判別するガス器具判別機能についても備えている。なお、これら判定機能やガス器具判別機能は、ガス使用開始直後又はガス漏れ発生直後の数秒内におけるガス圧力の振動波形に基づいて、判定及び判別を行う。この際、これら機能は、振動波形の特徴を捉えたり、フーリエ変換を利用したマッチングを行ったりして、判定及び判別を行う。

図４は、図２に示した圧力検出ユニット４７の詳細を示す構成図である。図４に示すように、圧力検出ユニット４７は、圧力センサＳと、通常圧力検出回路（圧力検出手段）４７ａと、圧力変化検出回路（圧力変化検出手段）４７ｂと、切替回路（切替手段）４７ｃとを備えている。

圧力センサＳは、電源からの電流供給により作動して、流路内の圧力に応じた信号を送信するものである。図５は、図４に示した圧力センサＳの概略図であり、（ａ）は上面図を示し、（ｂ）は断面図を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、圧力センサＳは、撓み自在に設けられた薄肉状のダイヤフラムＤと、外部流体の圧力により生じるダイヤフラムＤの撓みを検出する検出素子としての第１〜第４ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４とを有している。これらピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４は、流路内のガス圧力の変化時に生じるダイヤフラムＤの撓みにより抵抗値が変化するものであり、ダイヤフラムＤに撓みが発生していないときに例えば約１ｋΩ程度の抵抗値を有するものである。

また、図５（ａ）に示すように、第２及び第４ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ４は、第１及び第３ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ３に対してダイヤフラムＤの中央側に位置している。このため、ダイヤフラムＤの撓みにより生じる第２及び第４ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ４の抵抗値の変化量は、第１及び第３ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ３の抵抗値の変化量と異なることとなる。

再度、図５を参照する。図５に示すように、圧力センサＳでは電源側の接続点Ａを分岐点として、第１及び第４ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ４と第２及び第３ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ３とが並列接続されている。具体的に説明すると、第１ピエゾ抵抗Ｒ１は、一端が接続点Ａにつながっており、他端が第４ピエゾ抵抗Ｒ４の一端に接続されている。また、第４ピエゾ抵抗Ｒ４の他端は接続点Ｄを介してグランド接続されている。同様に、第２ピエゾ抵抗Ｒ１は、一端が接続点Ａにつながっており、他端が第３ピエゾ抵抗Ｒ３の一端に接続されている。また、第３ピエゾ抵抗Ｒ３の他端は接続点Ｄを介してグランド接続されている。

第１及び第４ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ４の接続点Ｂ、並びに、第２及び第３ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点Ｃは、切替回路４７ｃを介して通常圧力検出回路４７ａ及び圧力変化検出回路４７ｂ側に接続されている。このため、通常圧力検出回路４７ａ及び圧力変化検出回路４７ｂは、第１及び第４ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ４の分圧値、並びに第２及び第３ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ３の分圧値を入力することとなる。

通常圧力検出回路４７ａは、圧力センサＳからの信号に基づいて圧力を計測するものである。すなわち、通常圧力検出回路４７ａは接続点Ｂ，Ｃの分圧値から圧力を計測する。上述したように、ダイヤフラムＤの撓みにより生じる第２及び第４ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ４の抵抗値の変化量は、第１及び第３ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ３の抵抗値の変化量と異なる。このため、加わる圧力に応じて接続点Ｂ，Ｃの分圧値が異なることとなり、通常圧力検出回路４７ａは分圧値から圧力を算出することとなる。また、通常圧力検出回路４７ａは、圧力を計測後、計測圧力に応じた信号をμＣＯＭ４４に送信する。

なお、本実施形態において圧力センサＳはピエゾ抵抗式の圧力センサを例示しているが、これに限らず、カーボンナノチューブを用いた圧力センサであってもよいし、静電容量式の圧力センサであってもよい。

圧力変化検出回路４７ｂは、圧力センサＳからの信号に基づいて圧力変化を検出するものである。すなわち、圧力変化検出回路４７ｂは接続点Ｂ，Ｃの分圧値から圧力変化を検出する。この圧力変化検出回路４７ｂは例えば微分回路や増幅器等から構成され、圧力が変化した場合に圧力変化を示すトリガ信号を出力する。なお、圧力変化検出回路４７ｂは、特に微分回路や増幅器等に限らず、積分回路を用いたり、差動増幅回路を用いたりなど、他の回路構成であってもよい。

切替回路４７ｃは、圧力センサＳからの信号を通常圧力検出回路４７ａに入力させる入力状態と入力させない非入力状態とで切り替えるものである。具体的に切替回路４７ｃは、圧力センサＳからの信号の出力先を通常圧力検出回路４７ａと圧力変化検出回路４７ｂとで切り替える構成となっており、第１〜第５接点Ｐ１〜Ｐ５と、第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３とを備えている。

このような切替回路４７ｃは、信号の出力先を圧力変化検出回路４７ｂとする場合、第１スイッチＳＷ１を第１接点Ｐ１に接続させ、第２スイッチＳＷ２を第３接点Ｐ３に接続させる。これにより、接続点Ｂ，Ｃの分圧値を圧力変化検出回路４７ｂに入力させ、非入力状態とする。また、切替回路４７ｃは、信号の出力先を通常圧力検出回路４７ａとする場合、第１スイッチＳＷ１を第２接点Ｐ２に接続させ、第２スイッチＳＷ２を第４接点Ｐ４に接続させる。これにより、接続点Ｂ，Ｃの分圧値を通常圧力検出回路４７ａに入力させ、入力状態とする。

なお、上記通常圧力検出回路４７ａ、圧力変化検出回路４７ｂ及び切替回路４７ｃは、アナログ回路（スイッチングＩＣを含む）により構成されることが望ましい。これらをマイコンにより構成すると、マイコンによる電力消費が発生し、電力消費量が大きくなってしまうからである。

さらに、圧力センサＳは、通常電流供給経路４７ｄと低電流供給経路４７ｅを有している。通常電流供給経路４７ｄは、信号出力先が通常圧力検出回路４７ａである場合に圧力センサＳに通常電流を供給する経路である。低電流供給経路４７ｅは、信号出力先が圧力変化検出回路４７ｂである場合に圧力センサＳに通常電流よりも低い低電流を供給する経路である。

具体的に説明すると、低電流供給経路４７ｅは、電源と圧力センサＳの接続点Ａとをつなぐ電流供給経路Ｌ１と、電流供給経路Ｌ１上に設けられた抵抗Ｒｚとから構成されている。この経路４７ｅでは、電源からの電流を、抵抗Ｒｚを介して圧力センサＳに供給することにより、低電流を圧力センサＳに供給することとなる。また、通常電流供給経路４７ｄは、抵抗Ｒｚをバイパスして電源と圧力センサＳの接続点Ａとをつなぐバイパス経路Ｌ２を有している。この経路４７ｄでは、抵抗Ｒｚを介することなく電源からの電流を圧力センサＳに供給することにより、通常電流を圧力センサＳに供給することとなる。

なお、通常電流供給経路４７ｄは切替回路４７ｃを経由して圧力センサＳにつながっており、第３スイッチＳＷ３と第５接点Ｐ５とを含んでいる。通常電流供給経路４７ｄは、第３スイッチＳＷ３が第５接点Ｐ５に接続されることにより、通常電流を圧力センサＳに供給することとなる。

次に、図６を参照して本実施形態に係る圧力検出ユニット４７に動作を説明する。図６は、本実施形態に係る圧力検出ユニット４７に動作を説明する状態図であり、（ａ）は信号出力先が圧力変化検出回路４７ｂである例を示し、（ｂ）は信号出力先が通常圧力検出回路４７ａである例を示している。

まず、ガス漏れが発生しておらず且つガスが使用されていない場合、すなわち圧力変化が検出されていない場合、図６（ａ）に示すように、切替回路４７ｃは信号出力先を圧力変化検出回路４７ｂとしている。このため、第１スイッチＳＷ１は第１接点Ｐ１に接続され、第２スイッチＳＷ２は第３接点Ｐ３に接続され、通常圧力検出回路４７ａは非入力状態となっている。

また、圧力変化が検出されていない場合、第３スイッチＳＷ３は接点Ｐ５に接続されておらず、電源からの電流は低電流供給経路４７ｅを介して圧力センサＳに供給される。すなわち、低電流が圧力センサＳに供給される。このように、本実施形態では圧力変化がない場合、低電流を圧力センサＳに供給する。ここで、家庭等においてガスは常時使用されているわけではなく、むしろ使用されない時間の方が長い。このため、ガスが使用されておらず（ガス漏れを含む）圧力変化が発生していない時間が長いといえ、圧力センサＳに低電流を供給することで、消費電流を抑制することとしている。

なお、本実施形態において低電流とは例えば１μＡ程度である。このため、圧力センサＳは１μＡ程度の電流で駆動することとなり、ノイズの影響を受け易くなってしまう。よって、圧力センサＳと、切替回路４７ｃ及び圧力変化検出回路４７ｂを含む一群とは、近接配置されることが望ましいといえる。これにより、ノイズの影響を軽減できるからである。

次いで、ガス漏れが発生し、又はガスが使用された場合、すなわち圧力変化が発生した場合、圧力センサＳのダイヤフラムＤが撓むこととなる。これにより、第１〜第４ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値が変化する。具体的に第１ピエゾ抵抗Ｒ１の抵抗値Ｒ１はＲ１１に変化する。同様に第２ピエゾ抵抗Ｒ２の抵抗値Ｒ２はＲ２’に変化し、第３ピエゾ抵抗Ｒ３の抵抗値Ｒ３はＲ３１に変化し、第４ピエゾ抵抗Ｒ４の抵抗値Ｒ４はＲ４’に変化する。圧力変化検出回路４７ｂは、これらの抵抗値の変化を接続点Ｂ，Ｃの分圧値の変化から認識し、圧力変化を検出する。

また、圧力変化検出回路４７ｂは圧力変化を検出するとトリガ信号を出力する。そして、トリガ信号は切替回路４７ｃに入力される。切替回路４７ｃは、トリガ信号を入力すると、第３スイッチＳＷ３を作動させ、第３スイッチＳＷ３と第５接点Ｐ５とを接続させる。これにより、電源からの電流は通常電流供給経路４７ｄ介して圧力センサＳに供給されることとなる。

さらに、切替回路４７ｃは、トリガ信号を入力すると、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を作動させ、第１スイッチＳＷ１と第２接点Ｐ２とを接続させると共に、第２スイッチＳＷ２と第４接点Ｐ４とを接続させる。これにより、圧力センサＳの信号出力先は通常圧力検出回路４７ａに切り替えられる。すなわち、通常圧力検出回路４７ａは入力状態に切り替えられる。そして、通常圧力検出回路４７ａは、圧力センサＳからの信号に基づいて圧力を計測する。

次いで、圧力センサＳの信号出力先が圧力変化検出回路４７ｂから通常圧力検出回路４７ａに切り替えられてから所定秒数（例えば１秒）経過したとする。このとき、切替回路４７ｃは、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を作動させ、第１スイッチＳＷ１と第１接点Ｐ１とを接続させると共に、第２スイッチＳＷ２と第３接点Ｐ３とを接続させる。これにより、圧力センサＳの信号出力先は圧力変化検出回路４７ｂに切り替えられ、通常圧力検出回路４７ａは非入力状態に戻ることとなる。

さらに、切替回路４７ｃは、第３スイッチＳＷ３を作動させ、第３スイッチＳＷ３と第５接点Ｐ５との接続関係を解除する。これにより、電源からの電流は低電流供給経路４７ｅ介して圧力センサＳに供給されることとなる。すなわち初期状態に戻ることとなる。

このようにして、本実施形態に係る圧力検出ユニット４７によれば、圧力センサＳからの信号に基づいて圧力を計測する通常圧力検出回路４７ａと、圧力センサＳからの信号に基づいて圧力変化を検出する圧力変化検出回路４７ｂと、圧力センサＳからの信号を通常圧力検出回路４７ａに入力させる入力状態と入力させない非入力状態とで切り替える切替回路４７ｃと、を備え、圧力変化検出回路４７ｂにより圧力変化が検出されない場合に非入力状態とし、圧力変化検出回路４７ｂにより圧力変化が検出された場合に入力状態に切り替える。このため、圧力変化が検出されない場合において圧力センサＳからの信号は、通常圧力検出回路４７ａに入力されず、圧力変化検出回路４７ｂに入力されて、圧力変化を検出することとなる。一方、圧力変化があった場合、圧力センサＳからの信号は通常圧力検出回路４７ａに入力され、圧力の計測を行うこととなる。これにより、圧力変化を検出して圧力計測を開始することができる。特に、圧力変化の検出と圧力計測とは、圧力センサＳからの信号に基づいて行うこととなり、圧力センサ機能の共用化を図っている。これにより、圧力センサとトリガ発生装置との２つが必要とならず、圧力センサＳの信号を利用してトリガ発生装置と同様の機能を実現することができる。従って、省スペース化を図ることが可能な圧力検出ユニット４７を提供することができる。

より具体的には、特許文献１の圧力センサと特願２００９−１３０４６３のトリガ発生装置とを単純に組み合わせた場合、圧力センサのダイヤフラムとトリガ発生装置のダイヤフラムとの２つのダイヤフラムが必要となるが、本実施形態では１つのダイヤフラムＤで圧力変化の検出と圧力計測とが可能となっており、省スペース化が図られている。

また、非入力状態において電源から圧力センサＳに通常電流よりも低い低電流を供給する低電流供給経路４７ｅを備える。ここで、一般家庭等においてガスは常時使用されているわけではなく、むしろ使用されていない時間の方が長い。このため、ガスが使用されておらず圧力変化が発生していない時間が長いといえ、非入力状態において低電流を供給することで、消費電流を抑制することができる。

また、低電流供給経路４７ｅは、電源と圧力センサＳとをつなぐ電流供給経路Ｌ１と、電流供給経路Ｌ１上に設けられた抵抗Ｒｚと、を有し、通常電流供給経路４７ｄは、抵抗Ｒｚをバイパスして電源と圧力センサＳとをつなぐバイパス経路Ｌ２を有する。このため、低電流供給時には抵抗Ｒｚを介して電流供給するだけでよく、電源を複数設ける必要がない。従って、構成を簡素化することができる。

また、圧力変化が検出されない場合、信号出力先を圧力変化検出回路４７ｂとして非入力状態にし、圧力変化が検出された場合、信号出力先を通常圧力検出回路４７ａに切り替えて入力状態とする。このため、圧力変化が検出されず圧力検出の必要がない場合、通常圧力検出回路４７ａには圧力センサＳからの信号が入力されないこととなる。また、圧力変化が検出されて圧力検出が必要となった場合、通常圧力検出回路４７ａに圧力センサＳからの信号が入力されることとなる。このように、圧力センサＳからの信号の出力先を、状況に合致したものとすることができる。

また、切替回路４７ｃは、入力状態に切り替えてから、所定秒数経過後に非入力状態に戻す。このため、圧力変化を検出して圧力計測を行った後に、所定秒数経過後には再度圧力変化を検出することとなり、例えば１つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出した後に、２つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出することができる。従って、適切に圧力変化を検出することができる。

特に、本件出願人が発明した特願２００９−０７１２３３の技術のように、圧力変化発生時から数秒内の圧力波形に基づいてガス器具１０の使用等を判断する場合には、所定秒数の圧力計測だけで足り、一層適切に圧力変化の検知及び圧力計測を行うことができる。

さらに、本実施形態に係るガスメータ４０によれば、圧力検出ユニット４７を内蔵するため、省スペース化を図ることが可能なガスメータ４０を提供することができる。特に、省スペース化を図った圧力検出ユニット４７であるため、ガスメータ４０内に内蔵しやすく設計等においても有利である。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態に係る圧力検出ユニット４７は第１実施形態のものと同様であるが、構成が一部異なっている。以下、第１実施形態との相違点のみを説明する。

図７は、第２実施形態に係る圧力検出ユニットの詳細を示す構成図である。図７に示すように、圧力検出ユニット４７は、圧力センサＳからの信号を分岐する分岐点Ｅ，Ｆを備えている。また、圧力センサＳからの信号は、分岐点Ｅ，Ｆを介して、一方が圧力変化検出回路４７ｂに入力され、他方が切替回路４７ｃに入力される。このため、第２実施形態では圧力センサＳからの信号が常時圧力変化検出回路４７ｂに入力されることとなる。

さらに、第２実施形態において切替回路４７ｃは、第１接点Ｐ１及び第３接点Ｐ３を有していない。具体的に説明すると、切替回路４７ｃは、第１〜第３スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を備えると共に、通常圧力検出回路４７ａに接続される第２及び第４接点Ｐ２，Ｐ４と、通常電流供給経路４７ｄを形成する第５接点とを備えている。

さらに、第２実施形態において圧力変化検出回路４７ｂは、増幅率を調整可能となっている。詳細に圧力変化検出回路４７ｂは、圧力変化を検出しない状態、すなわち非入力状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して切替回路４７ｃが入力状態となった場合に増幅率を所定値よりも小さい値とする。

次に、図８を参照して第２実施形態に係る圧力検出ユニット４７の動作を説明する。図８は、第２実施形態に係る圧力検出ユニット４７に動作を説明する状態図であり、（ａ）は信号出力先が圧力変化検出回路４７ｂである例を示し、（ｂ）は信号出力先が通常圧力検出回路４７ａである例を示している。

まず、ガス漏れが発生しておらず且つガスが使用されていない場合、すなわち圧力変化が検出されていない場合、図８（ａ）に示すように、切替回路４７ｃは非入力状態となっている。このため、第１スイッチＳＷ１は第２接点Ｐ２に接続されておらず、第２スイッチＳＷ２は第４接点Ｐ４に接続されていない。

また、圧力変化が検出されていない場合、第３スイッチＳＷ３は接点Ｐ５に接続されておらず、電源からの電流は低電流供給経路４７ｅを介して圧力センサＳに供給される。すなわち、低電流が圧力センサＳに供給される。また、この場合において、圧力変化検出回路４７ｂは増幅率を所定値とし、圧力センサＳからの小さな信号によっても圧力変化を正確に捉えるようにしている。

なお、この場合において圧力変化検出回路４７ｂは、増幅率を所定値よりも小さい値とする。すなわち、圧力センサＳには通常電流供給経路４７ｄを介して通常電流が流れるため、圧力センサＳからの信号は比較的大きく、増幅率を下げても問題なく圧力変化を検出できるため、圧力変化検出回路４７ｂは、増幅率を所定値よりも小さい値とする。

次いで、圧力センサＳの信号出力先が圧力変化検出回路４７ｂから通常圧力検出回路４７ａに切り替えられてから所定秒数（例えば１秒）経過したとする。このとき、切替回路４７ｃは、第１及び第２スイッチＳＷ１，ＳＷ２を作動させ、第１スイッチＳＷ１と第２接点Ｐ２との接続関係が解除されると共に、第２スイッチＳＷ２と第４接点Ｐ４との接続関係が解除される。これにより、通常圧力検出回路４７ａは非入力状態に戻ることとなる。

このようにして、第２実施形態に係る圧力検出ユニット４７によれば、第１実施形態と同様に、省スペース化を図ることが可能な圧力検出ユニット４７を提供することができる。また、消費電流を抑制することができると共に構成を簡素化することができる。

さらに、第２実施形態によれば、圧力センサＳからの信号を分岐させ、一方を圧力変化検出回路４７ｂに入力させると共に、他方を切替回路４７ｃに入力させる。このため、圧力変化検出回路４７ｂには常時圧力センサＳからの信号が入力されることとなり、例えば１つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出した後に、２つ目のガス器具の使用開始による圧力変化を検出することができる。従って、適切に圧力変化を検出することができる。

また、圧力変化を検出しない状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して切替回路４７ｃが入力状態となった場合に増幅率を所定値より小さい値とする。このため、圧力変化を検出していない状態においては、増幅率を高くすることとなり、圧力変化が発生したことをより明確に捉えることができる。

特に、非入力状態において圧力センサＳに低電流を供給する場合には圧力センサＳからの信号についても小さくなるため、増幅度を所定値とすることで、小さな信号に基づいて圧力変化を捉えることができる。加えて、入力状態において圧力センサＳに通常電流を供給する場合には圧力センサＳからの信号がある程度大きいため、増幅度を所定値よりも小さくしておいても問題なく、圧力変化を捉えることができる。

さらに、第２実施形態に係るガスメータ４０によれば、第１実施形態と同様に、省スペース化を図ることが可能なガスメータ４０を提供することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、本実施形態において圧力検出ユニット４７はガスメータ４０の内部構成として存在しているが、これに限らず、圧力検出ユニット４７をガスメータ４０から取り出して、第１配管３１や第２配管３２に配置してもよい。この場合、圧力検出ユニット４７に加え、圧力検出ユニット４７により計測された圧力値に基づいてガス漏れを判断する機能を一体化して、第１及び第２配管３１，３２に配置することが望ましい。これにより、ガスメータ４０の上流や下流のガス漏れを判断できるからである。特に、第１及び第２配管３１，３２に配置する場合、通常圧力検出回路４７ａ、圧力変化検出回路４７ｂ及び切替回路４７ｃをマイコンにて構成することが望ましい。これにより、ガス漏れを判断する機能と上記回路４７ａ〜４７ｃとをマイコンに内蔵することで省スペース化を図ることができるためである。

また、本実施形態において圧力変化検出回路４７ｂが圧力変化を検出しない場合とは、ガス流量に変化がないことを示すため、流量計測の必要性が少ないといえる。よって、圧力変化検出回路４７ｂからのトリガ信号がμＣＯＭ４４に出力されるように構成し、トリガ信号入力時に詳細に流量計測を実施し、トリガ信号非入力時には通常２秒に１回の流量計測の間隔を、例えば１０秒に１回など、長くしてもよい。これにより、一層消費電流を削減することができるからである。

さらに、本実施形態において圧力検出ユニット４７は、通常圧力検出回路４７ａにより圧力値の計測を行っているが、これに限らず、通常圧力検出回路４７ａの機能をμＣＯＭ４４に持たせるようにしてもよい。

１…ガス供給システム
１０…ガス器具
２０…調整器
３１…第１配管
３２…第２配管
４０…ガスメータ（圧力検出ユニット）
４１ａ，４１ｂ…トランスジューサＩ／Ｆ回路
４２…送信回路
４３…受信回路
４３ａ…増幅器
４４…μＣＯＭ
４４ａ…ＣＰＵ
４４ｂ…ＲＯＭ
４４ｃ…ＲＡＭ
４４ｄ…バスライン
４５…表示器
４６…ガス遮断弁
４７…圧力検出ユニット
４７ａ…通常圧力検出回路（圧力検出手段）
４７ｂ…圧力変化検出回路（圧力変化検出手段）
４７ｃ…切替回路（切替手段）
４７ｄ…通常電流供給経路
４７ｅ…低電流供給経路
Ａ〜Ｄ…接続点
Ｅ，Ｆ…分岐点
Ｌ１…電流供給経路
Ｌ２…バイパス経路
Ｐ１〜Ｐ５…接点
Ｒ１〜Ｒ４…ピエゾ抵抗
Ｒｚ…抵抗
Ｓ…圧力センサ
ＳＷ１〜ＳＷ３…スイッチ
ＴＤ１，ＴＤ２…音響トランスジューサ

Claims

電源からの電流供給により作動する圧力センサと、
前記圧力センサからの信号に基づいて圧力を計測する圧力検出手段と、
前記圧力センサからの信号に基づいて圧力変化を検出する圧力変化検出手段と、
前記圧力センサからの信号を前記圧力検出手段に入力させる入力状態と入力させない非入力状態とで切り替える切替手段と、を備え、
前記切替手段は、前記圧力変化検出手段により圧力変化が検出されない場合に非入力状態とし、前記圧力変化検出手段により圧力変化が検出された場合に入力状態に切り替え、
前記圧力センサからの信号を分岐させ、一方を前記圧力変化検出手段に入力させると共に、他方を前記切替手段に入力させ、
前記圧力変化検出手段は、圧力変化を検出しない状態において増幅率を所定値とし、圧力変化を検出して前記切替手段が入力状態となった場合に増幅率を前記所定値より小さい値とする
ことを特徴とする圧力検出ユニット。
前記入力状態において前記電源から前記圧力センサに通常電流を供給する通常電流供給経路と、
前記非入力状態において前記電源から前記圧力センサに通常電流よりも低い低電流を供給する低電流供給経路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の圧力検出ユニット。
前記低電流供給経路は、前記電源と前記圧力センサとをつなぐ電流供給経路と、前記電流供給経路上に設けられた抵抗と、を有し、
前記通常電流供給経路は、前記抵抗をバイパスして前記電源と前記圧力センサとをつなぐバイパス経路を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の圧力検出ユニット。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧力検出ユニットを内蔵する
ことを特徴とするガスメータ。