JP7055701B2 - Gas meter - Google Patents
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Description
本発明は、ガスメータに関するものである。 The present invention relates to a gas meter.
従来、ガスの使用量を計測すると共にガス漏れを検知して報知するガスメータが知られている(例えば、特許文献1参照)。ガスメータにおいて、マイクロコンピュータ(以下、「マイコン」という)には、流量センサ、圧力センサ、感震センサ、及び遮断部が接続されている。 Conventionally, a gas meter that measures the amount of gas used and detects and notifies a gas leak is known (see, for example, Patent Document 1). In a gas meter, a flow rate sensor, a pressure sensor, a seismic sensor, and a cutoff unit are connected to a microcomputer (hereinafter referred to as "microcomputer").
マイコンは、ガスメータの全体を制御する。マイコンは、流量センサからの流量信号、圧力センサからの圧力信号及び感震センサからの感震信号を監視し、これらの信号に基づいて異常が発生したことを判断した場合は、遮断部に制御信号を送ってガス流路を遮断する。 The microcomputer controls the entire gas meter. The microcomputer monitors the flow signal from the flow sensor, the pressure signal from the pressure sensor, and the seismic signal from the seismic sensor, and if it is determined that an abnormality has occurred based on these signals, it is controlled by the cutoff unit. Send a signal to shut off the gas flow path.
遮断部は、マイコンからの制御信号に応じて、ガスメータ内のガス流路の途中に設けられた遮断弁を開閉する制御を行う。遮断部は、パターン発生回路、ドライブ回路及びパルスモータから構成されている。 The cutoff unit controls to open and close the cutoff valve provided in the middle of the gas flow path in the gas meter in response to the control signal from the microcomputer. The cutoff portion is composed of a pattern generation circuit, a drive circuit, and a pulse motor.
パターン発生回路は、パルスモータの動作(正転又は逆転)を指示するためのパターン信号を発生し、パターン信号をドライブ回路に供給する。 The pattern generation circuit generates a pattern signal for instructing the operation (forward rotation or reverse rotation) of the pulse motor, and supplies the pattern signal to the drive circuit.
ドライブ回路は、パターン発生回路から送られてくるパターン信号に基づいてパルスモータを正転又は逆転させるための電圧を生成し、パルスモータに送る。パルスモータは、ドライブ回路から送られてくる電圧に従って回転し、遮断弁を開閉させる。 The drive circuit generates a voltage for normal rotation or reverse rotation of the pulse motor based on the pattern signal sent from the pattern generation circuit, and sends the voltage to the pulse motor. The pulse motor rotates according to the voltage sent from the drive circuit to open and close the isolation valve.
以上のように構成された従来のガスメータにおいては、マイコンが制御信号を遮断部に送ることにより、遮断部内のパルス発生回路がパターン信号を発生してドライブ回路に供給する。ドライブ回路は、パターン信号に応じた電圧を生成してパルスモータに供給し、パルスモータを回転させる。これにより、遮断弁が開閉される。 In the conventional gas meter configured as described above, the microcomputer sends a control signal to the cutoff unit, so that the pulse generation circuit in the cutoff unit generates a pattern signal and supplies it to the drive circuit. The drive circuit generates a voltage corresponding to the pattern signal and supplies it to the pulse motor to rotate the pulse motor. As a result, the isolation valve is opened and closed.
従来のガスメータには、遮断弁の不動を検知するための専用の弁不動確認用の電子回路が搭載されるものもあった。しかしながら、遮断弁の不動を検知する弁不動検知機能は、弁の断線、配線ミス、弁を駆動するICの故障を検知するものであり、遮断弁は動作するが正常に動いたかどうかまでは検知することができなかった。 Some conventional gas meters are equipped with a dedicated electronic circuit for confirming valve immobility to detect the immobility of the isolation valve. However, the valve immobility detection function that detects the immobility of the isolation valve detects valve disconnection, wiring mistakes, and failure of the IC that drives the valve, and detects whether the isolation valve operates but operates normally. Couldn't.
本発明の目的は、製造コストの低減を図りつつ、遮断弁の動作の異常を検知可能なガスメータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas meter capable of detecting an abnormality in the operation of a isolation valve while reducing the manufacturing cost.
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載された発明は、ガス流路と、異常発生時に前記ガス流路を遮断する遮断弁と、該遮断弁を駆動する駆動部と、前記遮断弁の振動を検知して振動信号を出力する加速度センサと、該加速度センサの前記振動信号に基づいて、前記遮断弁の異常を検知する遮断弁異常検知部と、所定の加速度パターンが登録される記憶部と、を備え、前記記憶部には、前記所定の加速度パターンとして前記遮断弁の標準駆動時間が登録され、前記遮断弁異常検知部は、前記振動信号の出力時間である前記遮断弁の駆動時間と、前記記憶部に登録された前記標準駆動時間とを比較して、前記振動信号が前記所定の加速度パターンから外れた場合に、前記遮断弁は異常であると判断することを特徴とするガスメータである。
In order to solve the above problems and achieve the object, the invention according to
請求項2に記載された発明は、請求項1に記載の発明において、前記加速度センサの前記振動信号から前記駆動部の駆動周波数に対応した周波数範囲の信号を抽出する抽出部を備え、前記記憶部には、前記所定の加速度パターンとして所定の周波数範囲における振幅値が登録され、前記遮断弁異常検知部は、前記抽出部が抽出した前記周波数範囲の信号と、前記記憶部に登録された前記振幅値とを比較することを特徴とする。
The invention according to claim 2 includes, in the invention according to
請求項4に記載された発明は、請求項2または3に記載の発明において、前記記憶部には、前記所定の加速度パターンとして前記遮断弁の標準駆動時間が登録され、前記遮断弁異常検知部は、前記遮断弁の駆動時間と、前記記憶部に登録された前記標準駆動時間とを比較することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to the second or third aspect, the standard drive time of the isolation valve is registered in the storage unit as the predetermined acceleration pattern, and the isolation valve abnormality detection unit is registered. Is characterized in that the drive time of the isolation valve is compared with the standard drive time registered in the storage unit.
請求項3に記載された発明は、請求項1または2に記載の発明において、前記遮断弁異常検知部が、前記遮断弁が異常であると判断した場合に、前記遮断弁が異常である旨を報知する報知手段を備えたことを特徴とする。 According to the third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect, when the isolation valve abnormality detecting unit determines that the isolation valve is abnormal, the isolation valve is abnormal. It is characterized by being provided with a notification means for notifying.
請求項1記載の発明によれば、遮断弁異常検知部が、加速度センサにより出力された振動信号に基づいて、遮断弁の異常を検知することができる。これにより、従来技術の弁不動確認用の電子回路を不要とすることが出来るから、製造コストを低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, the isolation valve abnormality detecting unit can detect the abnormality of the isolation valve based on the vibration signal output by the acceleration sensor. As a result, it is possible to eliminate the need for an electronic circuit for confirming valve immobility in the prior art, and thus it is possible to reduce the manufacturing cost.
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施の形態にかかるガスメータ1を示す外観斜視図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external perspective view showing a
ガスメータ1は、図1に示すように、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料等により成形された筐体であるメータボディ10を備えている。メータボディ10は、一端部にガスを導入するガス流入口11と、他端部にガスを排出するガス流出口12と、を備えている。ガス流入口11は、不図示の上流側配管を介してガス供給元に接続され、ガス流出口12は、不図示の下流側配管を介してガス供給先に接続される。メータボディ10の内部には、ガス流入口11からガス流出口12に至る不図示のガス流路が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
さらに、ガスメータ1は、図2に示すように、表示パネル13(報知手段)、流量センサ3、圧力センサ4、加速度センサ5、ステッピングモータ6(駆動部)、遮断弁7、通信部8(報知手段)及びマイクロコンピュータ9(以下、μCOM9と記す)と、を備えている。
Further, as shown in FIG. 2, the
表示パネル13は、LCD等によって構成され、メータボディ10の正面部に設けられている。表示パネル13は、μCOM9によって処理された情報を表示する。表示パネル13に表示される代表的な情報として、流量センサ3により計測される計測値に基づくガス流量の積算値(積算流量)がある。さらに、表示パネル13には、μCOM9の指示により、遮断弁7の状態(正常である旨、異常(劣化を含む)である旨)が表示される。
The
流量センサ3は、メータボディ10内部のガス流路に設けられている。流量センサ3は、ガス流路を通過するガス流量を計測し、その流量に応じた信号を出力する。流量センサ3から出力される信号は、μCOM9に入力される。流量センサ3としては、例えば超音波式センサやフローセンサ等を用いることができる。
The flow rate sensor 3 is provided in the gas flow path inside the
圧力センサ4は、メータボディ10内部のガス流路に設けられている。圧力センサ4は、ガス流路内におけるガス圧力を計測し、その圧力に応じた信号を出力する。圧力センサ4から出力される信号はμCOM9に入力される。圧力センサ4としては、ピエゾ抵抗式や静電容量式等のセンサを用いることができる。
The
遮断弁7は、メータボディ10内部のガス流路に設けられており、CPU94が、流量センサ3や圧力センサ4からの異常信号を検知した場合や加速度センサ5により感震を検知した場合等の異常発生時にガス流路を遮断するためのものである。遮断弁7として、本実施形態では、ステッピングモータ6により駆動されるモータ弁が用いられている。遮断弁7は、ステッピングモータ6を介してμCOM9に接続されている。ステッピングモータ6は、μCOM9からの制御信号に応じて駆動され、その駆動力で遮断弁7を駆動する。本実施形態のステッピングモータ6の駆動周波数は、200Hz~250Hzである。
The
通信部8は、μCOM9と外部機器(設定器、検針用機器やセンターの機器)と通信するためのものである。通信部8は、通信I/F80を介してμCOM9に接続されている。通信部8は、各種信号が入出力される端子(例えば、電話回線用のNライン端子、ガス漏れ警報器と接続するための端子、一酸化炭素警報機と接続するための端子)を備えた端子台や、電波や光を利用した無線式の通信機器等で構成されている。また、後述する遮断弁異常検知部91が、遮断弁7が異常(劣化を含む)であると判断した場合に、その旨を、通信部8が外部機器に通信する。
The
μCOM9は、入力部92、出力部93、CPU94、記憶部95、及びCPU94の命令で実行される遮断弁異常検知部91を有し、ガスメータ1の全体の制御を行う制御部として機能する。μCOM9は、例えば制御基板(不図示)に実装されている。
The
さらに、ガスメータ1は、遮断弁7の振動や感震を検知して振動信号を出力する加速度センサ5を備えている。加速度センサ5から出力された振動信号はμCOM9に入力される。詳細には、加速度センサ5が遮断弁7の振動を検知した際に、μCOM9は入力された振動信号からステッピングモータ6の駆動周波数に対応した周波数範囲の信号成分以外が不図示のバンドパスフィルター(抽出部)で除去される。このように、バンドパスフィルターにより不要な周波数範囲の信号成分が除去されることで、遮断弁異常検知部91が遮断弁7の状態を判断する際に、ガスメータ1の設置場所(地盤の状況や電車による振動)の影響を受け難くする。または、μCOM9は、入力された振動信号を高速フーリエ変換(FFT)して、所定の周波数範囲の信号を求めてもよい。また、CPU94は、加速度センサ5により出力された振動信号の出力時間(遮断弁7の駆動時間)を計測する。後述する断弁異常検知部91は、CPU94が求めた所定の周波数範囲の信号や遮断弁7の駆動時間に基づいて、遮断弁7の動作の異常(劣化を含む)を検知する。
Further, the
記憶部95には、所定の加速度パターンとしての所定の周波数範囲における振幅値、及び遮断弁7の標準駆動時間が登録される。登録される所定の周波数範囲における振幅値は以下のように求める。即ち、初期設定時に遮断弁7を動作させ、CPU94は、入力された振動信号からバンドパスフィルターでステッピングモータ6の駆動周波数に対応した駆動周波数成分以外が除去された振動信号を求め、除去された振動信号をCPU94が高速フーリエ変換(FFT)して、所定の周波数範囲における振幅値を求める。CPU94は、求めた所定の周波数範囲における振幅値を記憶部95に登録する。また、CPU94は、求めた所定の周波数範囲における振幅値を基準とする所定範囲を記憶部95に登録する。なお、本実施形態では、所定の加速度パターンとして、初期設定時に遮断弁7を動作させることで得られた値を記憶部95に登録しているが、本発明はこれに限定されるものではない。所定の加速度パターンとして、予め定められた設計値や、予め定められた遮断弁7の駆動時間(標準駆動時間)が登録されていてもよい。
In the
遮断弁異常検知部91は、遮断弁7が開または閉に動作した際に、遮断弁7の振動信号から求めた周波数範囲の信号と、登録された所定の周波数範囲における振幅値と、を比較する。そして、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値と一致し、かつ計測した遮断弁7の駆動時間が登録された標準駆動時間と一致した場合は、正常と判断する。また、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値と一致しない場合(求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値から外れた場合)や、計測した遮断弁7の駆動時間が登録された標準駆動時間と一致しない場合は、異常(劣化を含む)と判断する。
The isolation valve
また、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値を基準とする範囲内であり、かつ計測した遮断弁7の駆動時間が登録された標準駆動時間を基準とする範囲内である場合は、正常と判断してもよい。または求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値を基準とする範囲内から外れた場合(求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値から外れた場合)や、計測した遮断弁7の駆動時間が登録された標準駆動時間を基準とする範囲内から外れた場合は、異常(劣化を含む)と判断してもよい。
Further, the signal in the obtained frequency range is within the range based on the amplitude value in the registered predetermined frequency range, and the measured drive time of the
遮断弁異常検知部91は、例えば、遮断弁7が動作した際に完全に開状態または閉状態にならないことを異常(劣化を含む)と判断する。判断要素の一例として、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値から外れた場合(登録された所定の周波数範囲における振幅値を基準とする範囲内から外れた場合)は、コイル内部の短絡及び、コイルを含む励磁側インピーダンスの増加(コネクタ部分、半田部の疑似接触等)による電流の減少が磁界を減少させたことが想定される。また、計測された遮断弁の駆動時間が、記憶部に登録された標準駆動時間を基準とする範囲内から外れた場合は、遮断弁7の機械的移動量が少ないことが想定される。即ち、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値から外れた場合(登録された所定の周波数範囲における振幅値を基準とする範囲内から外れた場合)や、計測された遮断弁7の駆動時間が、記憶部95に登録された標準駆動時間を基準とする範囲内から外れた場合は、遮断弁7が正常に動作していないことが想定される。これらの場合において、遮断弁異常検知部91は、遮断弁7を異常(劣化を含む)と判断する。
The isolation valve
次に、ガスメータ1に搭載されたCPU94の動作を説明する。図3は、ガスメータ1に搭載されたCPU94の処理内容を示すフローチャートである。図3に示すように、まず、CPU94は、遮断弁7の開閉信号がONの場合(ステップS1でYES)、加速度センサ5は遮断弁7の振動を検知して、遮断弁7の振動信号の出力を開始する。CPU94は、加速度センサ5により出力された振動信号の読込みを開始する(ステップS2)。遮断弁7の開閉信号がOFFの場合(ステップS1でNO)には、STARTに戻り、CPU94は、再び遮断弁7の開閉信号のON/OFFを判定する。
Next, the operation of the
ステップS2の後、CPU94は、遮断弁7の開閉信号のON/OFFを判定する(ステップS3)。CPU94は、遮断弁7の開閉信号がONの場合(ステップS3でYES)、加速度センサ5から出力される遮断弁7の振動信号の読込みを継続し、遮断弁7の開閉信号がOFFの場合(ステップS3でNO)には、CPU94は、加速度センサ5の振動信号の読込みを停止(ステップS4)して、ステップS5に進む。即ち、CPU94は、遮断弁7の開閉信号がONである間は継続して、加速度センサ5から出力される遮断弁7の振動信号の読込みを続ける。
After step S2, the
ステップS5において、遮断弁7が開または閉に動作した際に、加速度センサ5により出力された遮断弁7の振動信号から求めた周波数範囲の信号と、登録された所定の周波数範囲における振幅値と、を比較し、計測された遮断弁7の駆動時間と、記憶部95に登録された標準駆動時間とを比較する。そして、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値を基準とする範囲内であり、かつ、計測された遮断弁7の駆動時間が、記憶部95に登録された標準駆動時間を基準とする範囲内であれば(ステップS6でNO)、遮断弁7が正常と判断し(ステップS7)て、処理を終了する。また、求めた周波数範囲の信号が登録された所定の周波数範囲における振幅値を基準とする範囲内から外れた場合や、計測された遮断弁7の駆動時間が、記憶部95に登録された標準駆動時間を基準とする範囲内から外れた場合(ステップS6でYES)には、遮断弁7が異常(劣化を含む)と判断し(ステップS8)て、処理を終了する。
In step S5, when the
ここで、ステップS7にて、遮断弁7が正常と判断された後、CPU94は、その旨を表示パネル13に表示する。また、ステップS8にて、遮断弁7が異常(劣化を含む)と判断された後、CPU94は、その旨を表示パネル13に表示する。即ち、遮断弁7の状態により、表示パネル13の表示を変更する。さらに、CPU94は、ステップS7にて、遮断弁7が正常と判断された後、その旨を、通信部8を介して、その旨を外部に通信する。また、ステップS7にて、遮断弁7が異常(劣化を含む)と判断された後、その旨を、通信部8を介して、その旨を外部に通信する。
Here, after the
上述した実施形態によれば、遮断弁異常検知部91が、加速度センサ5により出力された振動信号に基づいて、遮断弁7の異常を検知することができる。これにより、従来技術の弁不動確認用の電子回路を不要とすることが出来るから、製造コストを低減することができる。
According to the above-described embodiment, the isolation valve
また、所定の加速度パターンとしての所定の周波数範囲における振幅値が登録される記憶部95を備え、遮断弁異常検知部91は、加速度センサ5の振動信号と記憶部95に登録された所定の加速度パターンとを比較して、振動信号が所定の加速度パターンから外れた場合に、遮断弁7は異常であると判断する。これによれば、遮断弁異常検知部91は、精度よく遮断弁7の異常を検知することができる。
Further, a
また、加速度センサ5の振動信号からステッピングモータ6(駆動部)の駆動周波数に対応した周波数範囲の信号を抽出する抽出部を備え、記憶部95には、所定の加速度パターンとして所定の周波数範囲における振幅値が登録され、バンドパスフィルター(抽出部)が抽出した周波数範囲の信号と、記憶部95に登録された振幅値とを比較する。これによれば、バンドパスフィルター(抽出部)により、不要な周波数範囲の信号が除去されて、ステッピングモータ6の駆動周波数成分の信号が抽出されることで、地盤の状況や電車による振動等の設置場所に起因するノイズが除去されて、遮断弁異常検知部91が遮断弁7の状態を判断する際に、ガスメータ1の設置場所(地盤の状況や電車による振動)の影響を受け難くすることができ、精度よく遮断弁7の異常を検知することができる。
Further, the
また、記憶部95には、所定の加速度パターンとして遮断弁7の標準駆動時間が登録され、遮断弁7の駆動時間と、記憶部95に登録された標準駆動時間とを比較する。これによれば、精度よく遮断弁7の異常を検知することができる。
Further, the standard drive time of the
また、遮断弁異常検知部91が、遮断弁7が異常であると判断した場合に、遮断弁7が異常である旨を報知する報知手段を備えている。遮断弁異常検知部91は、遮断弁7が異常(劣化を含む)であると判断した場合に、CPU94が、異常である旨を表示パネル13に表示するように命令してもよいし、CPU94が、異常である旨を通信部8で外部に通信するように命令してもよい。即ち、報知手段は、CPU94及び表示パネル13で構成されていてもよく、CPU94及び通信部8で構成されていてもよい。これによれば、消費者に、遮断弁7の異常(劣化を含む)を速やかに知らせることが出来るとともに、消費者の安全を担保することができる。
Further, when the isolation valve
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 In addition, the best configuration, method, and the like for carrying out the present invention are disclosed in the above description, but the present invention is not limited thereto. That is, the present invention is primarily illustrated and described with respect to a particular embodiment, but without departing from the scope of the technical idea and object of the present invention, with respect to the embodiments described above. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of material, quantity, and other detailed configurations. Therefore, the description limiting the shapes, materials, etc. disclosed above is merely an example for facilitating the understanding of the present invention, and does not limit the present invention. Therefore, those shapes, materials, etc. The description by the name of the member excluding a part or all of the limitation such as is included in the present invention.
1 ガスメータ
5 加速度センサ
6 ステッピングモータ(駆動部)
7 遮断弁
91 遮断弁異常検知部
95 記憶部
1
7
Claims (3)
異常発生時に前記ガス流路を遮断する遮断弁と、
該遮断弁を駆動する駆動部と、
前記遮断弁の振動を検知して振動信号を出力する加速度センサと、
該加速度センサの前記振動信号に基づいて、前記遮断弁の異常を検知する遮断弁異常検知部と、
所定の加速度パターンが登録される記憶部と、を備え、
前記記憶部には、前記所定の加速度パターンとして前記遮断弁の標準駆動時間が登録され、
前記遮断弁異常検知部は、前記振動信号の出力時間である前記遮断弁の駆動時間と、前記記憶部に登録された前記標準駆動時間とを比較して、前記振動信号が前記所定の加速度パターンから外れた場合に、前記遮断弁は異常であると判断することを特徴とするガスメータ。 Gas flow path and
A isolation valve that shuts off the gas flow path when an abnormality occurs,
A drive unit that drives the isolation valve and
An accelerometer that detects the vibration of the isolation valve and outputs a vibration signal,
A isolation valve abnormality detection unit that detects an abnormality in the isolation valve based on the vibration signal of the acceleration sensor, and a isolation valve abnormality detection unit.
Equipped with a storage unit in which a predetermined acceleration pattern is registered,
The standard drive time of the isolation valve is registered in the storage unit as the predetermined acceleration pattern.
The isolation valve abnormality detecting unit compares the driving time of the isolation valve, which is the output time of the vibration signal, with the standard driving time registered in the storage unit, and the vibration signal has the predetermined acceleration pattern. A gas meter characterized in that the shutoff valve is determined to be abnormal when it deviates from the above .
前記記憶部には、前記所定の加速度パターンとして所定の周波数範囲における振幅値が登録され、
前記遮断弁異常検知部は、前記抽出部が抽出した前記周波数範囲の信号と、前記記憶部に登録された前記振幅値とを比較することを特徴とする請求項1に記載のガスメータ。 It is provided with an extraction unit that extracts a signal in a frequency range corresponding to the drive frequency of the drive unit from the vibration signal of the acceleration sensor.
An amplitude value in a predetermined frequency range is registered in the storage unit as the predetermined acceleration pattern.
The gas meter according to claim 1 , wherein the isolation valve abnormality detecting unit compares a signal in the frequency range extracted by the extraction unit with the amplitude value registered in the storage unit.
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