(57)【要約】【課題】落雷に起因する故障を防止し、正常かつ継続的に稼働することが可能な流量計を提供する。【解決手段】地電位Ｅを測定し、その地電位Ｅに基づいて雷の接近の有無を判断した上で通信線３０の接地状態を切り替える。地電位Ｅの低下現象に基づいて雷の接近が認知され、通信線３０が自動的に接地される。この場合には、落雷の発生時に過剰な電流が通信線３０を流れたとしても、その過剰な電流がマイコン１４に到達せずに配線Ｗ３を介して地中に誘導されるため、バリスタを備えた従来のガスメータとは異なり、落雷の規模に関係せずにマイコン１４が故障しない。もちろん、マイコン１４だけでなく、筐体１１やこの筐体１１の内部に収納された他の構成要素も破損しない。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流量を測定する流量測定手段と、
通信線を介して外部と通信するための通信手段と、
地電位を測定する地電位測定手段と、
この地電位測定手段により測定された地電位に基づいて、雷の接近の有無を判断する判断手段と、
この判断手段による雷の接近の有無に関する判断結果に基づいて、前記通信線の接地状態を切り替える接地切替手段と
を備えたことを特徴とする流量計。
【請求項２】
前記判断手段が、地電位が所定の地電位以下になったときに雷が接近しているものと判断すると共に、地電位が前記所定の地電位よりも大きくなったときに雷が接近していないものと判断する
ことを特徴とする請求項１記載の流量計。
【請求項３】
前記接地切替手段が、前記判断手段により雷が接近しているものと判断されたときに前記通信線を接地させると共に、前記判断手段により雷が接近していないものと判断されたときに前記通信線を前記通信手段に接続させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の流量計。
【請求項４】
前記接地切替手段が、前記通信線を接地させたのちに、地電位が前記所定の地電位よりも大きくなったときに、前記通信線の接地を解除する
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の流量計。
【請求項５】
さらに、導電性の筐体と、この筐体に連結され、前記流体を供給するための導電性の配管とを備え、
前記接地切替手段が、前記筐体および前記配管を介して前記通信線を接地させる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の流量計。
【請求項６】
前記流量測定手段が、ガスの流量を測定する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガスなどの流体の流量を測定する流量計に係り、特に、例えば電話回線などの通信線を介して外部と通信可能な流量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、消費者による燃料用ガスの消費量を測定するために、各消費者宅ごとにガスメータが設置されている。このガスメータは、一般に屋外に設置されており、ガス事業者は、一定期間ごとにガスメータからガスの消費量を検針することにより、その検針値に基づいてガスの使用料金を算定している。
【０００３】
従来のガスメータとしては、例えば、多彩な機能を実行するためのマイクロコンピュータ（以下、単に「マイコン」という。）を備えたマイコンメータが広く普及している。この種のガスメータとしては、例えば、落雷の発生時にマイコンが電気的障害を受けて故障することを防止するために、バリスタを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このバリスタは、主に、落雷が発生した際に、その落雷の電気エネルギーを熱エネルギーに変換して分散させるための耐電気障害用デバイスである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６７５２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、各消費者宅に設置されたガスメータを運用するためには、例えば、マイコンを正常かつ継続的に動作させる上で、落雷発生時の対策を万全に期す必要がある。しかしながら、バリスタを備えた従来のガスメータでは、そのバリスタの許容電圧以上の電気的障害には対応しきれないため、落雷の規模によっては依然としてマイコンが故障し得るという問題があった。この場合には、例えば、マイコンが故障した上に、さらにメータ本体（筐体）も破損すると、ガスメータの被る損害が極めて大きくなる。
【０００６】
この問題は、特に、最近普及している通信機能を有するガスメータにおいて顕著となる。なぜなら、この種のガスメータは、一般に、屋外に延設された電話回線などの通信線と接続されているため、この通信線を介してガスメータが落雷の被害を受けやすいからである。通信機能を有するガスメータを利用すれば、例えば自動検針などの実用的なサービスが実現可能であることから、この種のガスメータを運用する上で、落雷発生時の対策確立は急務である。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、落雷に起因する故障を防止し、正常かつ継続的に稼働することが可能な流量計を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る流量計は、流体の流量を測定する流量測定手段と、通信線を介して外部と通信するための通信手段と、地電位を測定する地電位測定手段と、この地電位測定手段により測定された地電位に基づいて、雷の接近の有無を判断する判断手段と、この判断手段による雷の接近の有無に関する判断結果に基づいて、通信線の接地状態を切り替える接地切替手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
本発明に係る流量計では、地電位測定手段により地電位が測定され、判断手段により地電位に基づいて雷の接近の有無が判断されると、接地切替手段により雷の接近の有無に関する判断結果に基づいて通信線の接地状態が切り替えられる。
【００１０】
本発明に係る流量計では、判断手段が、地電位が所定の地電位以下になったときに雷が接近しているものと判断すると共に、地電位が所定の地電位よりも大きくなったときに雷が接近していないものと判断するようにし、接地切替手段が、判断手段により雷が接近しているものと判断されたときに通信線を接地させると共に、判断手段により雷が接近していないものと判断されたときに通信線を通信手段に接続させるようにしてもよい。この場合には、特に、接地切替手段が、通信線を接地させたのちに、地電位が所定の地電位よりも大きくなったときに、通信線の接地を解除するようにするのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る流量計としてのガスメータの構成について説明する。図１は、ガスメータ１０の設置状況を説明するためのものである。
【００１３】
ガスメータ１０は、配管Ｈを流れるガスＧの消費量（流量）を測定するものであり、例えば、屋外、具体的には消費者宅１の外壁近傍に設置されている。配管Ｈは、例えば金属などの導電性材料により構成されており、大部分が地中に埋設されている一方で、ガスメータ１０との連結箇所のみが部分的に地中から露出している。このガスメータ１０は、通信線３０を介して通信端末装置４０に接続されており、この通信端末装置４０は、例えば電話回線などの通信線５０を介して遠隔地に位置する管理センタ６０に接続されている。これにより、ガスメータ１０と管理センタ６０との間で通信端末装置４０を介して相互に通信可能になっている。
【００１４】
通信端末装置４０は、ガスメータ１０または消費者宅１に設置されている電話機７０へ通信線５０の接続先を切り替えるものであり、例えば、ＮＣＵ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）などの通信網制御装置である。この通信端末装置４０は、通常は通信線５０を電話機７０に接続し、その電話機７０を使用可能にしているが、ガスメータ１０と管理センタ６０との間で通信が行われる際には、通信線５０の接続先を電話機７０からガスメータ１０に切り替えるようになっている。
【００１５】
管理センタ６０は、消費者宅１におけるガスＧの消費状況を統括的に管理するための拠点であり、例えば、通信処理を利用してガスメータ１０の自動検針などのサービスを運用している。
【００１６】
次に、図１および図２を参照して、ガスメータ１０の詳細な構成について説明する。図２は、ガスメータ１０のブロック構成を表している。
【００１７】
ガスメータ１０は、例えば金属などの導電性材料により構成された筐体１１の内部に、配管Ｈを流れるガスＧの流量を測定するための計量部１２と、ガスＧの圧力を検出するための圧力センサ１３と、メータ全体を制御するマイコン１４と、地電位を測定するための電圧計１５と、通信線３０を介して外部（管理センタ６０）と通信するための通信制御部１６と、通信線３０の接続先を物理的に切り替えるための切替スイッチ１７と、この切替スイッチ１７を駆動させるスイッチ制御部１８と、時間計測を行うためのクロック１９と、各種情報を記憶するためのメモリ２０と、ガスＧの供給状態を切り替えるための遮断弁２１とを備えている。配管Ｈは、筐体１１に部分的に連結されている。
【００１８】
計量部１２は、ガスＧの流量を測定するために利用されるものであり、例えば、フルイディック素子により構成されている。
【００１９】
圧力センサ１３は、ガスＧの圧力を検出するために利用されるものであり、例えば、圧力に基づく歪みに対応した電圧を発生させる圧電膜センサにより構成されている。
【００２０】
マイコン１４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの制御用デバイスにより構成されている。このマイコン１４は、クロック１９から出力されるクロック信号に基づいて、所定の時間間隔ごとに、計量部１２を利用してガスＧの瞬時流量や積算流量を演算すると共に、圧力センサ１３を利用してガスＧの圧力を検出するようになっている。また、マイコン１４は、ガスＧを消費する消費者の安全を確保することを目的として、必要に応じて遮断信号Ｓ３を出力して遮断弁２１を駆動させることにより、ガスＧの供給を遮断するようになっている。この遮断動作が実行される条件とは、例えば、ガスＧの消費量ごとに設定されている所定の時間（継続時間）にガスＧの消費時間が到達した場合や、所定の流量（安全最大流量）にガスＧの流量が到達した場合や、所定の圧力（安全最大圧力）にガスＧの圧力が到達した場合などであり、これらの各条件に基づく遮断機構は、それぞれ継続時間オーバー遮断、流量オーバー遮断、圧力オーバー遮断と呼ばれている。
【００２１】
このマイコン１４は、特に、所定の時間間隔ごとに電圧計１５を利用して地電位Ｅを測定し、その地電位Ｅに基づいて雷の接近の有無を判断したのち、その判断結果に基づいてスイッチ制御部１８に接地切替信号Ｓ１または非接地切替信号Ｓ２を出力することにより、切替スイッチ１７を駆動させて通信線３０の接地状態を切り替えるようになっている。このマイコン１４による接地状態の切替機構の詳細については、後述する。
【００２２】
電圧計１５は、地電位測定用の配線Ｗ１を使用して、ガスメータ１０が設置されている消費者宅１周辺の地電位Ｅを測定するために利用されるものである。
【００２３】
通信制御部１６は、外部通信用のインターフェースであり、切替スイッチ１７を介して通信端末装置４０に接続されている。
【００２４】
切替スイッチ１７は、例えば、２本の通信線３０に対応した２つの接点Ｐと、接続先が互いに異なる２組の２つの端子Ｔ１，Ｔ２とを含んで構成されており、スイッチ制御部１８からの駆動指示に従って接点Ｐを端子Ｔ１，Ｔ２のいずれかに切り替えるようになっている。接点Ｐは通信線３０に接続され、端子Ｔ１は通信制御部１６と切替スイッチ１７との間の配線Ｗ２に接続され、端子Ｔ２は配線Ｗ３に接続されている。この配線Ｗ３は、例えば、筐体１１に接続されている。
【００２５】
スイッチ制御部１８は、マイコン１４から出力される接地切替信号Ｓ１や非接地切替信号Ｓ２に基づいて、切替スイッチ１７を駆動させるようになっている。
【００２６】
メモリ２０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶デバイスにより構成されており、基準地電位ＥＳなどの情報を記憶している。
【００２７】
遮断弁２１は、マイコン１４から出力される遮断信号Ｓ３に基づいて駆動し、ガスメータ１０の下流側へのガスＧの供給を遮断するものである。
【００２８】
なお、このガスメータ１０は、上記した一連の構成要素以外に、いくつかの他の構成要素も備えている。この「他の構成要素」としては、例えば、ガスＧの積算流量などの情報を表示するための表示パネルなどが挙げられる。
【００２９】
次に、図１〜図４を参照して、ガスメータ１０の動作について説明する。図３はガスメータ１０の駆動機構を説明するためのものであり、図４はガスメータ１０の動作の流れを説明するためのものである。なお、以下では、落雷の発生時におけるマイコン１４による接地状態の切替機構について言及するものとする。
【００３０】
このガスメータ１０では、図１に示したように、ガスメータ１０が通信端末装置４０を介して管理センタ６０と接続されていると共に、図２に示したように、切替スイッチ１７の接点Ｐが端子Ｔ１に接続され、マイコン１４が通信制御部１６を介して管理センタ６０と通信可能な状態において、まず、電圧計１５を利用して地電位Ｅを測定すると（ステップＳ１０１）、その地電位Ｅがメモリ２０に記憶されている基準地電位ＥＳ以下であるか否か（Ｅ≦ＥＳ？）を判定することにより、消費者宅１に雷が接近しているか否かを判断する（ステップＳ１０２）。
【００３１】
地電位Ｅが基準地電位ＥＳ以下である場合には（Ｅ≦ＥＳ；ステップＳ１０２Ｙ）、地表と大気との間に大きな電位差が生じているため、消費者宅１付近に雷が接近しているものと判断し（ステップＳ１０３）、スイッチ制御部１８に接地切替信号Ｓ１を出力する（ステップＳ１０４）。この接地切替信号Ｓ１に応じて、図３に示したように、スイッチ制御部１８により切替スイッチ１７の接点Ｐが端子Ｔ１からＴ２に切り替えられる。これにより、通信線３０が配線Ｗ３を介して筐体１１に接続されるため、その通信線３０が接地される。具体的には、落雷の発生時に通信線３０を通じて過剰な電流がガスメータ１０に流れ込んだとしても、その過剰な電流がマイコン１４に到達せず、配線Ｗ３を通じて筐体１１に誘導された上、さらに筐体１１に連結された配管Ｈを通じて地中に誘導される。この状態では、マイコン１４が管理センタ６０と通信不能になる。なお、地電位Ｅが基準地電位ＥＳよりも大きい場合には（Ｅ＞ＥＳ；ステップＳ１０２Ｎ）、消費者宅１付近に雷が接近していないものと判断し、地電位Ｅの比較動作を反復的に実行する（ステップＳ１０２）。
【００３２】
続いて、通信線３０を接地させている状態において、引き続き地電位Ｅを測定し、その地電位Ｅが基準地電位ＥＳよりも大きくなったか否か（Ｅ＞ＥＳ？）を判定することにより、消費者宅１付近から雷が遠ざかったか否かを判断する（ステップＳ１０５）。
【００３３】
地電位Ｅが基準地電位ＥＳよりも大きくなった場合には（Ｅ＞ＥＳ；ステップＳ１０５Ｙ）、地表と大気との間の電位差が緩和されたため、消費者宅１付近から雷が遠ざかったものと判断し（ステップＳ１０６）、スイッチ制御部１８に非接地切替信号Ｓ２を出力する（ステップＳ１０７）。この非接地切替信号Ｓ２に応じて、図２に示したように、スイッチ制御部１８により切替スイッチ１７の接点Ｐが端子Ｔ２からＴ１に切り替えられるため、通信線３０の接地状態が解除される。これにより、通信線３０が再び通信制御部１６に接続されるため、マイコン１４の通信状態が回復し、管理センタ６０と通信可能になる。なお、地電位Ｅが基準地電位ＥＳ以下である場合には（Ｅ≦ＥＳ；ステップＳ１０５Ｎ）、消費者宅１付近に雷が滞在しており、未だ落雷が発生するおそれがあるものと判断し、地電位Ｅの比較動作を反復的に実行する（ステップＳ１０５）。
【００３４】
以上説明したように、本実施の形態に係るガスメータ１０では、地電位Ｅに基づいて雷の接近の有無を判断し、その判断結果に基づいて通信線３０の接地状態を切り替えるようにしたので、地電位Ｅの低下現象に基づいて雷の接近が認知され、通信線３０が自動的に接地される。この場合には、落雷の発生時に過剰な電流が通信線３０を流れたとしても、その過剰な電流がマイコン１４に到達せずに地中に誘導されるため、バリスタを備えた従来のガスメータとは異なり、落雷の規模に関係せずにマイコン１４が故障しない。もちろん、この場合には、マイコン１４だけでなく、筐体１１やこの筐体１１の内部に収納されている他の構成要素も破損しない。したがって、本実施の形態では、落雷に起因する故障を防止し、正常かつ継続的に稼働することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、雷の接近を認知して通信線３０を接地させたのち、地電位Ｅの上昇現象に基づいて雷の通過を認知したときに、通信線３０の接地状態を自動的に解除するようにしたので、落雷の危険性がなくなった際にガスメータ１０の通信状態を速やかに回復することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、雷の接近を認知したときに、導電性の筐体１１および配管Ｈを介して通信線３０を接地させるようにしたので、落雷の発生時に過剰な電流をガスメータ１０内に滞留させることなく、その過剰な電流を確実に地中に誘導することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、筐体１１および配管Ｈを介して通信線３０を接地させるために、配線Ｗ３を筐体１１に接続するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、筐体１１や配管Ｈを介さずに通信線３０を接地させるために、配線Ｗ３を直接地中に埋め込むようにしてもよい。この場合においても、上記実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、この場合には、落雷の発生時に生じた過剰な電流が通電面積の小さな配線Ｗ３を流れにくくなり、地中に円滑に誘導されにくくなることが想定されるため、その過剰な電流を円滑に地中に誘導することを考慮すれば、通電面積の大きな筐体１１や配管Ｈを介して通信線３０を接地させるようにするのが好ましい。
【００３８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施の形態において説明したものに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３９】
具体的には、例えば、上記実施の形態では、マイコンを搭載した上に通信機能を有するガスメータに本発明を適用するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、マイコンを搭載しているものの通信機能を有していないガスメータや、マイコンを搭載していないガスメータにも本発明を適用することが可能である。落雷の発生確率や落雷発生時の損害状況等に差異はあるものの、これらのガスメータも落雷の影響を受ける可能性があるため、この場合においても上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、本発明をガスメータに適用した場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、本発明を他の流量計、具体的には水道メータや電力メータなどに適用することも可能である。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る流量計によれば、地電位に基づいて雷の接近の有無を判断し、その判断結果に基づいて通信線の接地状態を切り替えるようにしたので、落雷に起因する故障を防止し、正常かつ継続的に稼働することができる。
【００４２】
また、上記の他、本発明に係る流量計では、通信線を接地させたのちに、地電位が所定の地電位よりも大きくなったときに、通信線の接地を解除するようにすれば、落雷の危険性がなくなった際に通信状態を速やかに回復することができる。
【００４３】
また、本発明に係る流量計では、導電性の筐体および配管を介して通信線を接地させるようにしたので、落雷の発生時に過剰な電流を確実に地中に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガスメータの設置状況を説明するためのブロック図である。
【図２】図１に示したガスメータの詳細な構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示したガスメータの駆動機構を説明するためのブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るガスメータの動作の流れを説明するための流れ図である。
【符号の説明】
１…消費者宅、１０…ガスメータ、１１…筐体、１２…計量部、１３…圧力センサ、１４…マイコン、１５…電圧計、１６…通信制御部、１７…切替スイッチ、１８…スイッチ制御部、１９…クロック、２０…メモリ、２１…遮断弁、３０，５０…通信線、４０…通信端末装置、６０…管理センタ、７０…電話機、Ｅ…地電位、ＥＳ…基準地電位、Ｇ…ガス、Ｈ…配管、Ｐ…接点、Ｓ１…接地切替信号、Ｓ２…非接地切替信号、Ｓ３…遮断信号、Ｔ１，Ｔ２…端子、Ｗ１〜Ｗ３…配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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