(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス入口部と、ガス出口部と、前記ガス入口部を通じて送り込まれたガスを計量する計量室を含む内室と、前記内室からガスを排出する排出口と、前記排出口と前記ガス出口部とを接続する送出管とを備えたガスメータにおいて、
熱による前記送出管の材料変態を検出する変態検出部と、前記変態検出部による検出信号に基づいて前記送出管の異常を判定する判定部とを備えたガスメータ。
【請求項２】
前記変態検出部は、発光素子と受光素子とからなる変色検出センサである請求項１に記載のガスメータ。
【請求項３】
前記変態検出部がハウジング内部に配置されている請求項１又は２に記載のガスメータ。
【請求項４】
前記判定部は、前記異常の判定時に前記検出信号の経時的評価を行う請求項１から３のいずれか一項に記載のガスメータ。
【請求項５】
前記判定部が前記異常を判定した際に前記異常を外部に報知する報知手段が備えられている請求項１から４のいずれか一項に記載のガスメータ。
【請求項６】
前記ガス入口部と前記ガス出口部と前記内室とは一体的に成形される型成形品であり、前記送出管は樹脂製品である請求項１から５のいずれか一項に記載のガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス入口部と、ガス出口部と、前記ガス入口部を通じて送り込まれたガスを計量する計量室を含む内室とを備えたガスメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
上述した形式のガスメータは、本体部分はアルミ製の型成形品（鋳物品）として製作され、製作の困難さやコストダウンのために部分的には、別個に製作された別部材が組みつけられる。例えば、代表的なガスメータとして、特許文献１に記載されているガスメータでは、ガスを計量する計量室を含む内室からガスを排出する排出口と、室内への供給ラインと接続されるガス出口部とを接続する送出管が、別部材として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８３２４４号公報（段落番号〔０００９−００１２〕、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ガスメータは、直射日光を浴びる屋上や玄関先などに設置された場合、夏場などではガスメータ本体はかなり高温となる。アルミ鋳物などからなるガスメータ本体はそのような高温に大して十分な耐久性を有するが、樹脂製品からなる送出管は、アルミ鋳物ほどの熱耐久性を有していない。特にガス出口部との接続領域は高温となったガスメータ本体から熱伝達による熱負荷が大きくなる。このため、送出管のガス出口部側の領域は熱負荷にさらされて高温となり、樹脂の材料変態を含む熱劣化を生じる可能性が高い。例えば、ポリアセタールなどの結晶化度の高い樹脂は熱により結晶化が進みやすく、その結果材料変態の１つとして寸法収縮が生じる。この寸法収縮が送出管のシール部材との接当領域で生じると、密封性が低下する。このような密封性の低下は、ガスメータの内部であるがガス漏れが生じ、場合によっては計量精度の低下や微小漏洩検知機能の不全といった悪影響をもたらす可能性がある。
【０００５】
従って、ガスメータの送出管のガス出口部側の接当領域付近の材料変態をチェックすることが重要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ガス入口部と、ガス出口部と、前記ガス入口部を通じて送り込まれたガスを計量する計量室を含む内室と、前記内室からガスを排出する排出口と、前記排出口と前記ガス出口部とを接続する送出管とを備えた、本発明によるガスメータでは、熱による前記送出管の材料変態を検出する変態検出部と、前記変態検出部による検出信号に基づいて前記送出管の異常を判定する判定部とが備えられている。
【０００７】
この構成によると、変態検出部を駆動して得られる検出信号を評価することで問題となる送出管の材料変態を見出すことができ、送出管に異常が発生したと判定することができる。この材料変態のレベルと、送出管としての不具合とを関係付けておくことで、信頼性の高い送出管の異常判定が可能なガスメータを提供することができる。
【０００８】
従来の構造のガスメータに本発明を適用する場合、送出管周辺には大きなスペースを確保することは困難である。このため、変態検出部はできるだけコンパクトなものが好ましい。このことから、本発明の好適な実施形態の１つでは、前記変態検出部は、発光素子と受光素子とからなる変色検出センサとして構成されている。例えば、発光素子にＬＥＤ、受光素子にＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサを用いると、コンパクトな構成となる。また、送出管がガスメータに内蔵されていることから、送出管が環境光の影響を直接受けないので、安定した変態検出が可能となる。同様に、変態検出部が直射日光にさらされないハウジング内に配置されることで、誤動作の確率は低くなる。
【０００９】
場合によって生じる突発的なノイズによる誤検出や誤判定を抑制するために前記判定部が、前記異常の判定時に前記検出信号の経時的評価を行うことは好適である。
また、前記判定部が前記異常を判定した際に前記異常を外部に報知する報知手段が備えられていると、ガスメータの不具合をユーザや保守点検員に伝えることができる。
【００１０】
鋳物などの型成形品では、その内部構造を一体的に作り出すことに制限があり、送出管などは後から別部品として組み付けられる。その際、組み付け容易性やコストの観点から樹脂製品を使用されることが一般的である。アルミなどの鋳物製品は熱伝達性が良く、樹脂製品は熱負荷に比較的弱いことを考慮すると、本発明は、前記ガス入口部と前記ガス出口部と前記内室とは一体的に成形される型成形品であり、前記送出管は樹脂製品であるガスメータに適用すると、利点が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の基本的な特徴を模式的に説明する模式図である。
【図２】本発明によるガスメータの実施形態の1つを示す、部分的に断面で図示された外観図である。
【図３】コントローラの機能ブロック図である。
【図４】変色検出・異常判定ルーチンを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の具体的な実施形態を説明する前に、図１の模式図を用いて本発明の基本的な特徴を説明する。
図１には、屋内のガス配管にガスを送り出すガス出口部とガスメータの計量室を含む内室の排出口とを接続する送出管の熱による材料変態を検出し、評価する様子を時系列で示している模式図である。このガスメータは屋外に設置されており、太陽光にさらされており、ハウジングの一部として形成されているガス出口部の温度は夏場の日中ではかなり高温となる。その結果、ガス出口部と接続している送出管２０もガス出口部からの熱伝達により繰り返し熱負荷を受けることになる。送出管２０が熱によって材料変態（結晶変態など）を生じてその結果寸法縮小などをもたらす樹脂製品などの場合、その材料変態を監視する必要がある。さらにその材料変態が許容範囲を超えた材料変態が生じた場合部品交換などのメンテナンスを行わなければならない。このような材料変態を監視するため本発明のガスメータは、変態検出部と、この変態検出部による検出信号に基づいて送出管２０の異常（許容範囲を超えた材料変態を判定する判定部とを備えている。図１による送出管２０の材料変態監視では、変態検出部として光センサが用いられている。この光センサ８は発光素子８１と受光素子８２とから構成され、発光素子８１から照射された照射光が送出管２０で反射して戻ってくる反射光を受光素子８２が受ける。受光素子８２で光電変換によって電気信号化された信号に基づいて、判定部が送出管２０の材料変態を判定する。
【００１３】
受光素子８２から判定部に送られる信号の形態として、図１の説明では、２種類取り上げられている。
その１つは図１の(ａ)に示しているように、反射光をそのまま受け取った受光素子８２からの電気信号を反射光の光強度信号として取り扱う。つまり、送出管２０の材料変態の進行に伴って変化する光反射率に応じた光強度信号の経時変化を判定部は利用することになる。例えば、送出管２０の色が材料変態に進行とともに白色から暗色に変化するとすれば、その変化に伴って光強度信号の振幅は低下していく。予め、許容される材料変態の進行度、例えば、結果としての送出管２０の寸法縮小（接続不良に至る）の許容値を実験的に調べておき、それに対応する光強度信号の振幅値を異常発生しきい値：ＴＨとして設定しておく。また、判定精度を高めるため、生じる材料変態の進行度に対して最も過敏な周波数帯域を有する光を放射する発光素子を選択して使用する。
【００１４】
図１の(ａ)では、そのような光強度信号の経時的な変化が時間軸ｔに沿って示されている。
時間：ｔ1は初期段階であり、熱負荷をあまり受けておらず、材料変態が進行していないので、その光強度信号の振幅値は十分な高さを維持している。
時間：ｔ2は中期段階であり、熱負荷の影響が集積され、材料変態も進行しているが、その光強度信号の振幅値はしきい値：ＴＨを越えている。
時間：ｔ3は最終段階であり、熱負荷の影響がさらに集積され、送出管２０の品質維持（密封接続性など）が困難となる程度に材料変態が進行し、その光強度信号の振幅値がしきい値：ＴＨ以下となる。これにより、送出管２０の異常が判定され、異常の報知やメンテナンスを促す報知が行われる。
【００１５】
受光素子８２から判定部に送られる信号の別な形態が図１の(ｂ)に示されている。ここでは、反射光は、三原色フィルタにより分光されて受光素子８２に入り、受光素子８２から、ＲＧＢ信号、つまり、ｒ値、ｇ値、ｂ値が出力される。さらにはｒｇｂ値から輝度値信号（ｄ値）を付加的に算出してもよい。つまり、この形態では、反射光を受け取った受光素子８２、カラー信号を出力する。このようにして得られたｒ値、ｇ値、ｂ値、ｄ値（必要の場合）から材料変態評価値：γを導出する。この材料変態評価値：γは、予め実験等を通じて学習することにより作り出される演算式：ｆによって導出するようにするとよい。つまり
γ＝ｆ(ｒ、ｇ、ｂ、ｄ)
となり、この関係式はテーブル化しておくと好都合である。ここでも、送出管２０の寸法縮小（接続不良に至る）をもたらす材料変態時の材料変態評価値：Ｈを異常発生しきい値：γthとして求め、設定しておく。
【００１６】
図１の(ｂ)では、そのような材料変態評価値：Ｈの経時的な変化が時間軸ｔに沿って示されている。
時間：ｔ1は初期段階であり、熱負荷をあまり受けておらず、材料変態が進行していないので、その材料変態評価値：γ1はしきい値：γthより低い。
時間：ｔ2は中期段階であり、熱負荷の影響が集積され、材料変態も進行しているが、その材料変態評価値：γ2はしきい値：γthより低い。
時間：ｔ3は最終段階であり、熱負荷の影響がさらに集積され、その材料変態評価値：γ3はしきい値：γthを越える。これにより、送出管２０の異常が判定され、異常の報知やメンテナンスを促す報知が行われる。
【００１７】
以下、本発明の具体的な実施形態の１つを図面に基づいて説明する。
図２は部分的に断面で示されたガスメータの正面図である。このガスメータは実質的に直方体形状であり、その全体がハウジング１０によって覆われている。ハウジング１０の上部一方側に外部のガス供給管と接続されるガス入口部１１が形成され、上部他方側に屋内のガス配管と接続されるガス出口部１５が形成されている。ガス入口部１１とガス出口部１５との下方にはガスが流通する内室１２が形成されており、内室１２には１つ以上の計量室１３が区画形成されている。計量室１３は、ガス入口部１１から入ってガス出口部１５から出て行くガスの貫流量を計測する機能を有する。計測方式としては、膜式や超音波流速測定式などがあるが、ここでは膜式が採用されている。膜式計量室１３の構造は公知であるので、ここでは模式的に示されているだけであるが、詳しく知るためには、例えば、上述した特許文献１（特開２００５−２８３２４４号）などが参照される。内室１２のガス貫流の終端部は排出口１４として形成されている。ガス入口部１１、ガス出口部１５、内室１２、排出口１４を形成する境界壁はハウジング１０と一体的に鋳造成形されている。この実施形態では、ハウジング１０はアルミ鋳物製品である。なお、ハウジング１０は、通常、鋳造製作上の制限等から蓋体、上部体、下部体といったように分割体に区分けされて構成される。
【００１８】
ガス入口部１１と内室１２とをつなぐ流通路には、遮断弁７が設けられており、緊急時には、このガスメータへのガスの供給を停止させる。
【００１９】
ガス出口部１５の下端と排出口１４とは間隔があいているので、この間に送出管２０が介装される。このガス出口部１５の下端は送出管２０の接続部１５ａとして形成されている。同様に詳しく図示されていないが、排出口１４にも送出管２０との接続のための接続部が形成されている。送出管２０はポリアセタールなどの樹脂成形品である。送出管２０の上端部とガス出口部１５の接続部１５ａとの接続及び送出管２０の下端部と排出口１４との接続は、送出管２０側に形成された接続ボス部と、接続部１５ａと排出口１４とに形成された環状座面との嵌め合わせによって行われる。さらにガス密封性を確保するためにその嵌め合わせ領域にＯリング２が装着されている。
【００２０】
ポリアセタール樹脂成形品である送出管２０は、熱伝達性のよいアルミ鋳物製であるガス出口部１５からの熱を長期にわたって繰り返し受けることで、材料変態が生じる。この材料変態の特徴的な現象として、白色から茶色への変色、ボス部外径などの寸法変化が挙げられる。ボス部外径の縮小は、ボス部と環状座面との間の嵌め合わせ不良、結果的に密封性不良を導く。このため、このガスメータでは、送出管２０の変色を光学的に検出して変態検出部８と、変態検出部８による検出信号に基づいて送出管２０の許容範囲を超える材料変態を異常として判定する判定部５を備えている。
【００２１】
ここでは、変態検出部８は、ＬＥＤなどの発光素子８１と、ＣＣＤなどの受光素子８２からなる。判定部５は、発光素子８１や受光素子８２と接続されているコントローラ５に実質的にプログラムによって構築される。発光素子８１は、送出管２０のうち最も熱が伝達されやすく高温となるガス出口部１５との接続領域、特に、Ｏリング２にできるだけ近い位置に照準を合わせて光を照射できるようにハウジング１０の内壁に取り付けられている。受光素子８２は、発光素子８１から照射された光が送出管２０で反射されて戻ってくる反射光を良好に受けることができるハウジング１０の内壁に取り付けられている。
【００２２】
コントローラ６５部５２と、判定部５３と、制御管理部５４と、報知部５５と、制御信号生成部５６とを構築している。発光駆動部５１は、駆動信号を発光素子８１に与えて発光素子８１から光を送出管２０の測定対象箇所に照射させる。信号処理部５２は、受光素子８２から出力された光強度信号に対してノイズ抑制やデジタル化などの処理を施して、判定部５３に送る。判定部５３は、信号処理部５２で処理された光強度信号の振幅、つまり光強度を予め設定しているしきい値：ＴＨと比較して、白色から茶色への変色による反射光強度の低下が許容範囲から外れているかどうか、つまり異常が発生したかどうかを判定する。判定部５３には、複数サンプリングした光強度に対して中間値演算や平均値演算など少なくとも１つの統計的演算機能が備えられており、突発的に入力したノイズ信号による誤判定を抑制している。発光駆動部５１、信号処理部５２、判定部５３による送出管２０の変色測定と送出管２０の異常判定は、所定のタイミングで行われるので、これらの機能部は制御管理部５４によってその動作が管理されている。
【００２３】
報知部５５は、判定部５３による送出管２０の異常判定に基づいて、異常の発生をランプ（ＬＥＤなど）の点灯や、ブザーの駆動を通じてユーザに報知する。また、判定部５３は、判定された異常のレベルが、送出管２０のガス出口部１５や排出口１４からの離脱を含むガス密封性の破綻を示すものと判断された場合、緊急遮断指令を発する機能も有する。この緊急遮断指令が発せられると、制御信号生成部５６は、遮断弁７に対して閉鎖制御信号を送る。これによって遮断弁７が閉鎖し、ガスのガスメータへの供給が停止される。
【００２４】
上述のように構成された変態検出部８とコントローラ５による、送出管２０の材料変態としての変色を検出して、異常を判定する制御の流れを図４のフローチャートを用いて以下に説明する。
月単位ないしは所定時間単位の所定タイミングないしはオペレータによるマニュアル指令で、変色検出・異常判定ルーチンがスタートすると、まず、しきい値：ＴＨが設定される（＃１０）。しきい値：ＴＨが固定値であれば、このルーチンが実行される毎に異なるしきい値：ＴＨを設定することはないが、例えば、送出管２０の測定対象箇所に環境光が漏れ入り込むようなケースなどでは、発光素子８１の非駆動下での受光素子８２の光強度信号に基づいて補正したしきい値：ＴＨを設定するようにしてもよい。次に、発光素子８１を駆動し（＃１２）、受光素子８２から出力される反射光強度を算定する（＃１４）。この反射光測定が複数回行われるか、あるいは、送出管２０の周囲に配置された複数の変態検出部８が順次測定を行うような構成の場合、所定のサンプリング数：ｎ分の測定が完了したかどうかチェックされる（＃１６）。所定のサンプリング数：ｎ分の測定が完了すれば、取得した数の反射光強度データを統計的に演算し、統計的光強度：Ｉを算定する（＃１８）。サンプリング数が１つだけなら、ステップ＃１６と＃１８は省略される。ここでの統計的演算は、平均演算、中間値演算、最大値演算などである。
【００２５】
算定された統計的光強度（又は統計的演算なしの光強度）：Ｉがしきい値：ＴＨと比較される（＃２０）。
Ｉ≧ＴＨなら（＃２０Ｎｏ分岐）、白色から茶色への変色が問題ある程度には進行していないと判断して、このルーチンを終了する。
Ｉ＞ＴＨなら（＃２０Ｙｅｓ分岐）、変色、つまり寸法収縮が許容範囲を超えたとみなし、送出管２０に異常が発生したと判定し（＃２２）、異常の発生を報知する（＃２４）。さらにその異常レベルがガスを遮断するレベルであるかどうかを判定し（＃２６）、ガス遮断レベルであれば（＃２６Ｙｅｓ分岐）、遮蔽弁７を閉鎖して（＃２０）、このルーチンを終了する。
【００２６】
〔別実施の形態〕
【００２７】
上述した実施の形態では、送出管２０の材料変態を検出する変態検出部８として光学測定手法を用いていたが、これに代えて、変態検出部８として超音波センサを採用し、送出管２０の材料変態をその超音波物性、例えば音速や音波吸収度などの変動から判定する構成を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、熱負荷によって問題となる材料変態を生じる送出管を用いている全てのガスメータに適用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
２：シール部材
８：変態検出部
８１：発光素子
８２：受光素子
５：コントローラ
５１：発光駆動部
５２：信号処理部
５３：判定部
５４：制御管理部
５５：報知部
５６：制御信号生成部
７：遮蔽弁
１１：ガス入口部
１２：内室
１３：計量室
１４：排出口
１５：ガス出口部
２０：送出管
【図１】
0005628727.tif 000002
【図２】
0005628727.tif 000003
【図３】
0005628727.tif 000004
【図４】
0005628727.tif 000005