(57)【要約】【課題】メーターの設置角度に制限なく、所定の地震検知性能が得られるガスメーターを提供すること。【解決手段】加速度センサー１と、加速度センサー１において取得した加速度値の水平成分から設置角度を算出する設置角度算出手段２と、設置角度算出手段２で算出された角度から、３軸方向で計測された加速度値の感度精度とオフセット値を補正する加速度補正手段３によって、設置角度に関わらず正確に地震判定を実施することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの流量を計測するガス計量部と、
ガスの遮断と供給を行う遮断弁と、
ガスの計量やガスの遮断と供給を制御するメーター制御器とを備えたガスメーターであって、
前記メーター制御器は、地震を検知する感震部を備え、
前記感震部は、３軸方向の加速度変化を検出する加速度センサーと、
前記加速度センサーが検出した各軸の加速度値からガスメーターの設置時の傾き角度を算出する設置角度算出手段と、
前記設置時の傾き角度から３軸の加速度値の感度精度とオフセット値を補正する加速度補正手段と、
前記補正された加速度値を用いて地震判定を行う地震判定手段と、
を備えたことを特徴とするガスメーター。
【請求項２】
メーターの形状がガスの流入口と流出口が概同一軸にあることを特徴とした請求項１に記載のガスメーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３軸方向の加速度変化を検出する加速度センサーの加速度値に基づき地震の判定を行う感震機能を備えたガスメーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の感震装置は、３軸方向の加速度変位を検出する加速度センサーを備え、この加速度センサーで検出された変位量からガスメーターの設置状態を判定し補正することができるため、ガスメーターが傾斜状態に設置されても、一定範囲内であれば正確に地震判定をすることができる構成である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の感震装置を示すものである。図５に示すように設置状態設定スイッチ１１５を操作することにより、加速度センサー１１２から出力された加速度変位量から設置状態判定手段１１４によって設置状態が正常か、異常か判定した上で地震判定手段１１３において地震検知を実施する構成である。更に、地震判定手段１１３において地震と判断された場合は、駆動手段１１１において、遮断弁１１０を閉じる構成である。また、加速度センサー１１２で検出された変位量によっては、設置状態を判断し補正を行う構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１８０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成では設置状態における加速度センサーの変位量のみを補正する構成であるため、ガスメーターの設置において一定値以上の傾きが発生すると感度精度が悪化し、正確に地震検知ができなくなるという課題を有していた。
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の感震部を備えたガスメーターは、３軸方向の加速度変化を検出する加速度センサーの各軸の加速度値から設置角度を算出することにより、３軸全ての加速度値の感度精度とオフセット値を補正して地震の判定を行うものである。
【０００７】
これによって、ガスメーターの設置角度に制限が無くなり設置施工の制約を無くすことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のガスメーターは、ガスの流量を計測するガス計量部と、ガスの遮断と供給を行う遮断弁と、ガスの計量やガスの遮断と供給を制御するメーター制御器とを備えたガスメーターであって、前記メーター制御器は、地震を検知する感震部を備え、前記感震部は、３軸方向の加速度変化を検出する加速度センサーと、前記加速度センサーが検出した各軸の加速度値からガスメーターの設置時の傾き角度を算出する設置角度算出手段と、前記設置時の傾き角度から３軸の加速度値の感度精度とオフセット値を補正する加速度補正手段と、前記補正された加速度値を用いて地震判定を行う地震判定手段と、を備えたことを特徴としたものである。
【０００９】
これによって、３軸全ての加速度値の感度精度とオフセット値のズレを補正して地震の
判定を行うため、ガスメーターの設置角度に制限なく、所定の性能が得られるため、設置施工の制約を無くすことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガスメーターは、３軸方向の加速度変化を検出する加速度センサーを用い、設置角度により発生する、３軸全ての加速度値の感度精度とオフセット値のズレを補正して地震の判定を行うため、ガスメーターの設置角度に制限なく、所定の性能が得られるため、設置施工の制約を無くすことができる。また、ガスメーター内の感震部や制御装置の取り付け角度を制限しなくても所定の性能を得ることができるため、設計の自由度を上げることができる。更に、多様な設置姿勢が想定される構造のガスメーターに搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるガスメーターの構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるガスメーターの電気系統の構成を示すブロック図
【図３】本実施の形態１の感震部のブロック図
【図４】（ａ）本実施の形態１のガスメーターの初期調整時の姿勢、（ｂ）同ガスメーターの傾斜設置の状態を示す図
【図５】従来のガスメーター用感震装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明は、ガスの流量を計測するガス計量部と、ガスの遮断と供給を行う遮断弁と、ガスの計量やガスの遮断と供給を制御するメーター制御器とを備えたガスメーターであって、前記メーター制御器は、地震を検知する感震部を備え、前記感震部は、３軸方向の加速度変化を検出する加速度センサーと、前記加速度センサーが検出した各軸の加速度値からガスメーターの設置時の傾き角度を算出する設置角度算出手段と、前記設置時の傾き角度から３軸の加速度値の感度精度とオフセット値を補正する加速度補正手段と、前記補正された加速度値を用いて地震判定を行う地震判定手段と、を備えたことを特徴とすることにより、ガスメーターの設置角度に制限なく正確に地震判定を実施することができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明において、メーターの形状がガスの流入口と流出口が概同一軸にあることを特徴としたものである。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における感震部を備えたガスメーターの構成図を示すものである。
【００１６】
図１において、メーター筐体本体１３ａは、ガス流入口１１とガス流出口１２とを同一軸上（ガス流路軸１００）に有している。メーター筐体本体１３ａは、ガス流入口１１からガス流出口１２の間でガスの気密が保たれており、メーター筐体本体１３ａを部分的に覆うメーター筐体外殻１３ｂと共にメーター筐体１３をなしている。
【００１７】
メーター筐体外殻１３ｂ内には、プリント配線基板で構成されるメーター制御器１８が設けてある。メーター制御器１８には、感震部１９が搭載されており、この感震部１９には、３軸方向の加速度を計測する加速度センサー１を備え、加速度センサー１は、各々が直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸を有し、ガス流路軸１００方向がＺ軸、メーター制御器
１８の前後方向がＸ軸、残りの一軸がＹ軸となるよう取付けられている。
【００１８】
図１の感震部１９の加速度軸で示す各加速度軸の矢印方向を正の加速度、各矢印の反対方向を負の加速度とすると、３軸×２極性（正／負）において、単純な加速度値により６方向を見分けられる。なお、○の中に×の記号は図の手前から奥の方向が正であることを示している。
【００１９】
メーター筐体本体１３ａ内には、ガス遮断部１７、ガス流路１４ａ、流路の一部を成すガス計量部１５、ガス流路１４ｂが順にガス流入口１１からガス流出口１２に向けて同一軸上にＩ字状に配置してある。
【００２０】
ガス遮断部１７には、メーター筐体本体１３ａと気密を保つようにしてガス遮断弁１６が設けてある。ガス遮断弁１６は、ガス遮断部１７が持つフランジ１７ａに弁体１６ａを押し当てガスを封止する構造のものであり、弁体は圧縮性のあるゴム材料が一般的に使用されている。また、ガス遮断弁１６は、弁体１６ａの封止面（封止方向（矢印Ａ））が感震部１９のＸ軸の負の方向を向くよう、メーター筐体本体１３ａに取付けてある。
【００２１】
ガス計量部１５は、流路の一部となりガスが流れる計量流路部１５ａと電子計量を行う計量電気部１５ｂとで構成されている。また、計量電気部１５ｂは、計量回路部１５ｂ１と計量センサー１５ｂ２とで構成され、計量センサー１５ｂ２は計量回路部１５ｂ１に電気配線（図示せず）で接続されている。計量センサー１５ｂ２は、対になった超音波センサーであり、図の点線で示す経路を伝搬する超音波を相互に送受信する。即ち、上流側の計量センサー１５ｂ２から超音波を送信し、計量流路部の内壁に反射した超音波を下流側の計量センサー１５ｂ２で受信する（Ａ方向とする）。また、その逆方向での送受信を行う（Ｂ方向とする）。計量センサー１５ｂ２は、計量流路部１５ａに向け超音波を放射するので、計量流路部１５ａと計量電気部１５ｂとの間には開口１５ｃが設けられている。
【００２２】
また、計量回路部１５ｂ１は超音波センサーを駆動し、ガス流速中での上記Ａ方向（ガスの流れに対して上流から）と上記Ｂ方向（ガスの流れに対して下流から）との超音波の伝搬速度の差より、ガスの流速を計算する電子回路ユニットであり、プリント配線基板上に形成されている。
【００２３】
このように、ガス計量部１５は流路、センサー、電子回路を一体にしたユニットであり、超音波計測についての技術的手段を集約したものである。また、ガス計量部１５は、計量電気部１５ｂがガス流路軸１００に対して感震部のＸ軸の正の方向側となるように配置してある。
【００２４】
メーター制御器１８は、計量回路部１５ｂ１やガス遮断弁１６と電気配線（図示せず）で接続され、ガスの流速信号からガス流量を計算し、ガス流量より異常なガスの流れを検知した場合はガス遮断弁１６を遮断するなど、ガスメーター全体の制御を行うものである。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態におけるガスメーターの電気系統の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２において、メーター制御器１８はマイクロコンピューター３０（以下、マイコン３０と言う）を有し、マイコン３０には、計量電気部１５ｂの信号を取込む計測回路３１、ガス遮断弁１６を駆動する遮断弁駆動回路３２、圧力センサー１０の信号を取込む圧力検知回路３３、電池電圧の低下を検出する電圧検出回路３４、ガス漏れ警報器の信号を取込む警報器回路３６、定められた信号体系の有線通信電文をバス方式でやり取りする通信回
路３７、動作状況を表示する表示部２０、各種操作を受付ける接点スイッチや磁気スイッチからなる操作部２１が接続されている。また、感震部１９が接続されている。
【００２７】
警報器回路３６と通信回路３７は外部端子３８に接続され、警報器などの外部機器が接続可能な構成としてある。
【００２８】
マイコン３０は、加速度センサー１の各軸の加速度値を読込み、重力加速度方向よりメーター筐体の姿勢を判定すると共に、加速度変化値より計測震度やＳＩ値（建物倒壊度指数）を算出し、地震の規模を推定する感震器の機能を有する。
【００２９】
図３は、本実施の形態における感震部１９の構成図を示すものである。
図３において、感震部１９は、３軸方向の加速度を計測する加速度センサー１と、加速度センサー１が取得した加速度値から垂直軸を自動で決定し、前記加速度値から各軸の設置角度を算出する設置角度算出手段２と、前記設置角度から加速度値の感度精度と設置角度により発生する重力加速度の分配成分を補正する加速度補正手段３と、補正した加速度値から地震判定を行う地震判定手段４を備えている。ここで、垂直軸は、加速度センサー１の各軸において取得された加速度値が、重力加速度×ｓｉｎ４５°（＝ｃｏｓ４５°）以上である軸となる。
【００３０】
設置角度算出手段２、加速度補正手段３、地震判定手段４は、記載しないマイクロコンピューターが実行する処理手続き、いわゆるソフトウェアにより実現することができる。なお、図３においては、設置角度算出手段２、加速度補正手段３、地震判定手段４における処理を感震部１９の内部で行っているが、メーター制御器１８のマイコン３０のプログラムの一部として処理を行うことも可能である。
【００３１】
また、加速度センサー１は、各軸の正向き、負向きの姿勢において、感度精度とオフセット値を初期調整しているものとする。加速度が印加される軸において取得される加速度値と、実際に印加された加速度値との差異が感度精度であり、重力方向以外（加速度が印加されない）の軸において取得される加速度値がオフセット値である。なお、初期調整において、オフセット値、感度精度ともにゼロとなるように調整する。
【００３２】
従って、ガスメーターが初期調整を行った所定の姿勢に対して傾いて設置された場合、加速度センサー１で計測される実際の地震による各軸方向の加速度は、この傾きの影響を受けることになる。詳細は後述する。
【００３３】
図４はガスメーターの設置状態を示す図である。
図４（ａ）は、初期調整を行う所定の姿勢を示す図であり、加速度センサー１の所定の軸（ここではＺ軸）を重力加速度方向に合せた姿勢において、Ｚ軸の加速度値が重力加速度値に調整することで感度精度をゼロに、Ｘ軸とＹ軸のオフセット値がゼロになるようを初期調整しているものとする。
図４（ｂ）は、所定の姿勢に対して角度θだけ傾いて設置された状態を示しており、説明を簡略化する為、ここでは、Ｙ軸方向の傾きは０とする。以下、図４を用いて本実施の形態における感度精度の補正方法を説明する。
【００３４】
まず、設置角度算出手段２は、ガスメーターの設置角度θを、加速度センサー１の各軸で計測される重力加速度から求める。即ち、重力加速度をｇ、静止状態におけるＸ軸方向の加速度の計測値をｇｘとすると、重力加速度の分配成分ｇｘ＝ｇ・ｓｉｎθが印加されるため、その加速度値からＸ軸に対する設置角度θを求めることができる。
【００３５】
ここで、水平方向に加速度Ｇの地震が発生した場合を想定すると、加速度センサー１で
計測されるＸ軸方向の加速度ｋｘは、加速度ＧのＸ軸成分をＧｘとすると、図４（ｂ）に示すように、ｋｘ＝Ｇｘ−ｇｘ＝Ｇ・ｃｏｓθ−ｇ・ｓｉｎθとなる。
【００３６】
従って、Ｇ＝（ｋｘ＋ｇ・ｓｉｎθ）／ｃｏｓθとなり、初期調整を行った姿勢に対して傾いて設置された場合でも、地震による水平方向加速度を正確に求めることができる。
【００３７】
なお、上記説明においては、Ｘ軸方向で計測される加速度の補正方法を説明したが、Ｙ軸、Ｚ軸に対しても同様に補正することができる。
【００３８】
また、地震は水平方向の加速度について、説明したが、垂直方向であっても同様であり、３軸と、地震による垂直、水平方向の加速度を補正して求めることで、地震の大きさを正確に計測することが出来る。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては感度精度、傾きにより発生する重力加速度の分配成分ともに補正することにより、ガスメーターの設置角度に制限なく地震を正確に判断、検知することができる。
【００４０】
従って、３軸全ての加速度値の感度精度と傾きにより発生する重力加速度の分配成分を補正するため、設置方向の自由度が増し、横設置の場合にも正面方向を厳密に決める必要がなく施工精度を緩和でき、特に、図１に示すようなガス流入口とガス流出口が直線状に配置されたガスメーターのように取付け方向に規制がないメーターにも搭載することができる。
【００４１】
また、設置角度が閾値を超えた場合に表示部２０で報知したり、地震と判断した時にガス遮断弁１６を動作させ、ガスの使用量を計量するガス量計測部（図示せず）を流れるガス流量を遮断することもできる。
【００４２】
また、地震判定手段４においては、ＳＩ値により行う方式と計測震度により行う方式とを用いることができる。
【００４３】
また、感震部１９は、本実施の形態では図３に示すように地震判定を出力するモジュールとする形態としたが、他に、加速度値を取り込みガスメーター制御器搭載マイコンにおいて処理をして地震判定を行う形態もある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる感震部を備えたガスメーターは、３軸全ての加速度値の感度精度と傾きにより発生する重力加速度の分配成分の補正が可能となるので、取り付け方向の規制がない構造のメーターやその他設備等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  加速度センサー
２  設置角度算出手段
３  加速度補正手段
４  地震判定手段
１５  ガス計量部
１６  ガス遮断弁（遮断弁）
１８  メーター制御器
１９  感震部
３０  マイクロコンピューター（マイコン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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