(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス通路にガスを遮断する電磁弁を備え、電池を電源として該電磁弁を駆動させガスを遮断するガス遮断装置であって、
前記電磁弁を駆動する電磁弁駆動回路と、該電磁弁駆動回路を制御する制御部と、前記電池の電圧低下を検出する電圧検出回路と、を備え、
前記電磁弁は、ステッピングモータによって駆動されるステッピングモータ弁であり、
前記制御部は、前記電磁弁駆動回路を作動した状態で前記電池の電圧低下を検出するに際し、前記ステッピングモータ弁を実質的に閉弁も開弁もしないステップ数、駆動させるように、前記電磁弁駆動回路を制御することを特徴とするガス遮断装置。
【請求項２】
前記電圧検出回路は、前記検出の間隔より短い検出間隔で、且つ前記電磁弁駆動回路を作動させない状態で、前記電池の電圧低下を検出する手段を、さらに有することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス遮断装置に関し、より詳細には、電源電池の電圧検出手段を備えた、安全機能を有するガスメータに組み込むためのガス遮断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスメータはガスの通路に取り付けるという性質上、ガスの安全な供給を目的として、緊急時などに遮断弁を閉じてガスの供給を遮断するガス遮断装置が設けられている。ガス遮断装置が作動することをチェックするために、ガスメータの電源（少なくともガス遮断装置の電源）である電池の電圧を検出する手段を具備することもその一つである。
【０００３】
ガスメータの電池電圧検出手段の一例では、流量センサによって計測したガス流量に異常があった場合に遮断弁を駆動させると共に、電圧検出回路によって電池が遮断弁を駆動する能力がなくなる前に、遮断弁を駆動させている。しかしながら、従来の方式では、電池の負荷が制御部だけの微小電流が流れているときの電圧を測定しているため、電池の容量の末期や何らかの理由による内部抵抗の増加があった場合には、大電流のパルス特性が悪くなって遮断弁の駆動能力がなくなったにも拘わらず、電圧検出回路ではそれを検出できない。
【０００４】
このような問題を解決するためのガス遮断装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。図４は、特許文献１のガス遮断装置における電圧検出に係わる回路構成を示す図で、図中、２１は疑似抵抗としての遮断弁等価抵抗、２２は遮断弁等価抵抗作動回路、２３はマイコン、２４は電圧検出器である。特許文献１に記載の電圧検出方式によると、マイコン２３によってガスメータの電池の電圧をチェックする際、遮断弁等価抵抗作動回路２２を作動させ遮断弁等価抵抗２１に通電することで、電池に対し、遮断弁を遮断弁駆動回路で作動させた時と同じ負荷をかけて、遮断弁を遮断弁駆動回路で作動させずに電池の電圧のチェックを行っている。なお、このガス遮断装置では、遮断弁は緊急時にマイコンから出力される遮断信号によって作動して閉弁し、閉じた遮断弁は閉弁状態を維持し、異常が無くなった後は遮断弁を手動で復帰・開弁させてガスの供給を再開する構造になっている。
【０００５】
また、遮断弁等価抵抗をなくし、弁の開閉状態を確認後に、開弁状態なら開弁信号を、閉弁状態なら閉弁信号を、弁制御回路に送出すると共に、電圧検出回路を動作させて、電池の電圧のチェックを行うガスメータも提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特公平４−２３１６９号公報
【特許文献２】特開平１０−１９６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のごとき遮断弁等価抵抗を用いたガス遮断装置においては、電圧検出の際、遮断弁の疑似抵抗である遮断弁等価抵抗には遮断弁駆動と同等の大電流が流れることとなる。その様な回路設計を行うと遮断弁等価抵抗作動回路は部品点数が多くなり、コストアップの要因となる。さらに、遮断弁等価抵抗と遮断弁励磁コイルにおける、抵抗とインダクタンスの違いや抵抗値のバラツキ及び温度特性の違いによって、疑似抵抗を流れる電流と弁駆動時に励磁コイルを流れる電流が異なることとなる。つまり、疑似抵抗に電流を流したときの電池の端子電圧と、実際の弁駆動時の電池の端子電圧が異なった値となり、電池電圧検出の精度が落ちる。
【０００７】
また、特許文献２のガスメータにおける電池電圧検出方式を含め、上述のごとき電池電圧検出方式は、電池電圧が徐々に降下してくる電池残容量末期の電圧特性による電圧低下、及び弁駆動時の電圧を検出することを目的とするものであり、そのため、監視間隔は数時間毎に設定されていた。従って、正常な場合は、前述した検出により安全を確保できるが、万一、電池単体の不良や、基板の異常（結露等による回路短絡）が発生した場合、前述した検出では、安全を確保できない可能性がある。さらに、監視間隔が長いと、予期せぬ異常状態が発生した場合、大電流が流れ電池容量の急激な減少と共に電圧も通常より早く低下し、監視タイミング前に警告や、閉弁をすることなしにガスメータの保安機能が働かなくなる可能性がある。しかしながら、逆に、従来技術による電圧チェックの方式において、監視時間を短くすると消費電流が大きくなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２のごとき弁制御による電圧検出を行うガスメータでは、閉弁の場合閉弁信号、開弁の場合開弁信号を送出するなど、弁の開閉状態により制御を行う必要がある。すなわち、このようなガスメータにおいて、制御用のマイコンは、電圧検出を行う前に、弁の状態を確認する必要がある。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、遮断弁等価抵抗、遮断弁等価抵抗作動回路が不要で、部品点数削減、実装費の削減によりコストダウンを図ることができ、且つ、ガス消費者の通常使用に影響を及ぼすことなく、電磁弁の遮断状態に関係なく簡単な制御によって電池の電圧検出を高精度で行うことが可能な、電磁弁によりガス通路を遮断するガス遮断装置を提供することをその目的とする。
【００１０】
また、本発明は、電池容量を無駄に消費せずに、電池不良など予期せぬ電圧低下を早期に発見してガス通路を遮断することが可能な、ガス遮断装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上述のごとき課題を解決するために、以下の各技術手段により構成される。
第１の技術手段は、ガス通路にガスを遮断する電磁弁を備え、電池を電源として該電磁弁を駆動させガスを遮断するガス遮断装置であって、前記電磁弁を駆動する電磁弁駆動回路と、該電磁弁駆動回路を制御する制御部と、前記電池の電圧低下を検出する電圧検出回路と、を備え、前記電磁弁は、ステッピングモータによって駆動されるステッピングモータ弁であり、前記制御部は、前記電磁弁駆動回路を作動した状態で前記電池の電圧低下を検出するに際し、前記ステッピングモータ弁を実質的に閉弁も開弁もしないステップ数、駆動させるように、前記電磁弁駆動回路を制御することを特徴としたものである。
【００１３】
第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記電圧検出回路は、前記検出の間隔より短い検出間隔で、且つ前記電磁弁駆動回路を作動させない状態で、前記電池の電圧低下を検出する手段を、さらに有することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の技術手段によれば、遮断弁等価抵抗、遮断弁等価抵抗作動回路が不要で、部品点数削減、実装費の削減によりコストダウンを図ることができ、また、電磁弁駆動回路に実際に電流を流すため電圧検出の精度が上がり、信頼性の向上に繋がる。さらに、本発明の第１の技術手段によれば、電磁弁の遮断状態に関係なく電池電圧低下を検出することができるため、検出制御が簡単であり、また、電磁弁停止状態を保持したまま検出を行うことが可能なため、ガス消費者の通常使用に影響を及ぼすことがなく、ガスメータとしての機能を損なわない。
【００１６】
本発明の第２の技術手段によれば、短周期で監視することで、電池不良など予期せぬ電圧低下を早期に発見でき、また、無負荷での監視のため、電池容量を無駄に消費することがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るガス遮断装置を備えたガスメータの回路構成例を示す図で、図中、１はガスメータ、２はガスメータ本体、３はガス通路、４は電磁弁、５は制御部、６は電池、７は電磁弁駆動回路、８は電圧検出回路、９は表示盤等の表示部である。但し、図１では、簡略化のためガスメータ１の主要部となる流量計測に関するセンサや回路、さらにはガス圧低下や地震の検知など安全機能に関するセンサや回路を図示していないが、適宜、その使用形態に応じて備えればよい。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るガス遮断装置は、電源を電池６とし、電磁弁４，制御部５，電磁弁駆動回路７，電圧検出回路８を備えるものとする。なお、電池６は、ガスメータ１における上述の流量計測に関するセンサや回路等の電源と共通のものであることが、異常流量検知などに連動した弁制御を行うための電源として電圧検出対象が広がるため好ましいが、流量計測に係わる電池とは別の電源電池であってもよく、少なくとも電磁弁４の駆動に係わる回路の電源となるものであればよい。
【００２０】
電磁弁４は、ガス通路３をガスメータ本体２或いは図示しない流量センサの上流側で遮断するための遮断弁であり、電磁的に閉弁するものであればよい。電磁弁４により開弁も行えることが好ましいが、開弁作業は利用者やガス管理者が行うようにしてもよい。なお、電磁弁４を設ける位置は、流量センサの下流側でもよいが、流量停止状態であっても脈動をセンサが検出する可能性があるので上流側であることが好ましい。また、電磁弁駆動回路７は、電磁弁４を駆動するための回路で、制御部５により制御される。電圧検出回路８は、電磁弁駆動回路７を作動した時の電池６の電圧低下を検出し、制御部５に伝える回路である。なお、電圧検出回路８では、電磁弁４の最低駆動電圧値に基づき、所定駆動電圧未満であることを検出する。
【００２１】
上述のごとき構成により、ガス遮断装置及びその装置を備えたガスメータ１においては、電圧検出の際、制御部５により電磁弁駆動回路７を制御し電磁弁４を駆動させた状態で、電圧検出回路８により電池６の電圧チェックを行う。つまり遮断弁等価回路及び遮断弁等価抵抗作動回路は不要で、検出時に実際に電磁弁駆動回路７を作動（電磁弁駆動）することで、その時の電池電圧をチェックする。チェックタイミングは、例えば数時間毎とするとよい。
【００２２】
図２は、図１のガス遮断装置における電池電圧検出に係わる主要部の回路構成例を示す図で、図中、１４は電磁弁４の一例としてのモータ弁、１５は制御部５の一例としてのマイコン、１７は電磁弁駆動回路７の一例としての電磁弁駆動ＩＣ（ＩＣ：半導体集積回路）、１８は電圧検出回路８の一例としての電圧検出器（ＶＤ）である。
【００２３】
図２に例示する回路構成においては、電池の電圧検出に際しては、マイコン１５は、所定のタイミング（電圧検出を行うタイミング）でＰＯ端子から信号（電磁弁駆動ＩＣ制御信号）を電磁弁駆動ＩＣ１７へ出力し、さらにＰＯ１，ＰＯ２端子を制御することで、電磁弁駆動ＩＣ１７は、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４端子から駆動信号をモータ弁１４の弁励磁コイルに出力して電流を流す。電圧検出器１８は、このときの電池の電圧を検出する。電圧検出器１８もマイコン１５で制御されるようにしてもよく、例えば、検出開始信号と共にマイコン１５は電圧検出器１８に対して検出命令信号を出力することで、電圧検出器１８が電圧検出を行うようにすればよい。電圧検出器１８は、電池の電圧が所定の電圧より低いことを検出したときに、検出信号（電圧低下検出信号）を、マイコン１５の端子ＰＩに出力する。このように、電圧検出に際しては、マイコン１５により電磁弁駆動ＩＣ１７を制御させた時、すなわち弁励磁コイルに実際に電流を流した状態で、電圧検出器１８により電池の電圧チェックを行う。
【００２４】
電圧低下検出信号を端子ＰＩから受け取ったマイコン１５は、ＰＯ，ＰＯ１，ＰＯ２端子から電磁弁駆動ＩＣ１７を制御する信号を出力する。この制御信号によって、電磁弁駆動ＩＣ１７は、ＯＵＴ１，ＯＵＴ２，ＯＵＴ３，ＯＵＴ４端子から駆動信号をモータ弁１４の弁励磁コイルに出力して電流を流し、モータ弁１４を駆動させ、閉弁させる。
【００２５】
上述のごとく本実施形態に係るガス遮断装置では、図４で説明したような遮断弁等価抵抗２１及び遮断弁等価抵抗作動回路２２は不要で、検出時に実際に電磁弁駆動回路を作動（電磁弁駆動）することで、その時の電池電圧をチェックしている。従って、本実施形態によれば、部品点数削減、実装費の削減によりコストダウンを図ることができ、また、電磁弁駆動回路に（ここでは弁励磁コイルに）実際に電流を流すため、電圧検出の精度が上がり、信頼性の向上に繋がる。
【００２６】
本発明は、他の実施形態として、電池不良など短期間での電圧低下を検出するために、他の電圧検出回路をさらに備えるようにしてもよい。ここで追加される他の電圧検出回路（以下、第２の電圧検出回路という）は、上述した先の実施形態における電圧検出回路８における検出間隔より短い検出間隔で、電池の電圧低下を検出し、制御部５に伝える回路であり、その回路構成は問わない。但し、第２の電圧検出回路は、電圧検出回路８のように電磁弁駆動回路７を作動させた状態での検出は行わず、開放時の電池の電圧を検出するための回路である。また、ここでのチェックタイミング（上述の短い検出間隔）は、例えば１０分などの一定間隔にすればよい。
【００２７】
また、このような第２の電圧検出は、図１，図２で説明した電圧検出回路８や電圧検出器１８によって行うこと、すなわち電圧検出を共通の回路で行うことが、部品数が少なくて済み、回路構成上有利となり、好ましい。このような実施形態では、電圧検出回路８は、電圧検出に際しては、制御部５により電圧検出回路８を制御して電池６の電圧チェックを行うが、この時、電磁弁駆動回路７は制御しない。このときのチェックタイミングも、例えば１０分などの一定間隔とすればよい。
【００２８】
本実施形態によれば、さらに、開放時の電圧を短周期で監視することで、電池不良など予期せぬ電圧の急激な低下などの電圧低下を早期に発見でき、安全を確保できる。また、本実施形態では、無負荷での監視のため、電池容量を無駄に消費することがない。
【００２９】
本発明の他の実施形態として、電池電圧検出において、電磁弁４を遮断してガス消費者の通常使用に影響を及ぼすようなことがないようにすることが好ましい。この実施形態では、再度図１に基づいて説明すると、制御部５は、電磁弁駆動回路７を作動した時の電池６の電圧低下を検出する際に、電磁弁４を実質上閉弁や開弁しないように、電磁弁駆動回路７を制御する。本実施形態では、このように、制御部５により電磁弁４の状態を確認することなしに電磁弁４の状態（開閉状態）を保持したまま、実際に弁駆動した時と同等の電流が流れるように制御している。
【００３０】
次に、本実施形態のより具体的な一構成例を図３に基づいて説明する。
図３は、本発明の他の実施形態に係るガス遮断装置において用いられるステッピングモータ弁の概略を示す断面図で、図２の回路構成例におけるモータ弁として用いられるステッピング弁の概略を示す図である。図中、１４ａは弁体、１４ｂはシャフト、１４ｃはステッピングモータである。
【００３１】
ステッピングモータ弁（ステッピングモータ駆動弁）１４の一例としては、弁体１４ａ，シャフト１４ｂ，ステッピングモータ１４ｃをその主要部として備える。例えば、その細部は図示していないが、シャフト１４ｂには雄ネジが刻設され、この雄ネジが弁体１４ａに設けられている雌ネジと螺合し、またステッピングモータ１４ｃの台板に突設されたガイドロッドなどによって弁体１４ａに設けられた回転止め部と摺動自在に嵌合して弁体１４ａの回転が規制されていることにより、シャフト１４ｂの回転は弁体１４ａの直線運動に変換される。
【００３２】
次に、本構成例におけるステッピングモータ弁の制御方法について説明する。
ステッピングモータ弁１４は、マイコン１５から電磁弁駆動ＩＣ１７にパルスを出力することで駆動する。ステッピングモータ弁１４を、４８ステップで１回転（ストロークは１.５ｍｍ）するように設定すると、１ステップでのストロークは０.０３１２５ｍｍになる。なお、実際に弁閉する場合は、例えば１７６ステップ（ストロークは５.５ｍｍ）としておく。
【００３３】
本実施形態においては、電池電圧を検出する際に、電磁弁駆動ＩＣ１７を１ステップのみ制御するようにする。この場合、理論的には上述したように、ストローク方向（図３の矢印方向）に弁体１４ａ（及びシャフト１４ｂ）が２ステップ分（０.０６２５ｍｍ）動く可能性があるが、実動作ではステッピングモータ弁１４の構造により弁停止位置は保持されることとなる。なお、電磁弁駆動ＩＣ１７の制御は、１ステップのみの制御に限らず、数ステップのみの制御など、上述のごとくモータ弁１４を実質上閉弁や開弁しないようなステップ数のみの制御であればよい。
【００３４】
本実施形態によれば、電磁弁の遮断状態（開閉状態）に関係なく電池の電圧が検出できるため、検出制御が簡単である。本実施形態では、前述した実施形態における電磁弁の開閉状態をチェックする手段も不要となる。また、本実施形態によれば、弁停止状態を保持したまま検出を行うことが可能であり、ガス消費者の通常使用に影響を及ぼすことがなく、ガスメータとしての機能を損なわずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス遮断装置を備えたガスメータの回路構成例を示す図である。
【図２】図１のガス遮断装置における電池電圧検出に係わる主要部の回路構成例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るガス遮断装置において用いられるステッピングモータ弁の概略を示す断面図である。
【図４】特許文献１のガス遮断装置における電圧検出に係わる回路構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ガスメータ、２…ガスメータ本体、３…ガス通路、４…電磁弁、５…制御部、６…電池、７…電磁弁駆動回路、８…電圧検出回路、９…表示部、１４…モータ弁（ステッピングモータ弁）、１４ａ…弁体、１４ｂ…シャフト、１４ｃ…ステッピングモータ、１５…マイコン、１７…電磁弁駆動ＩＣ、１８…電圧検出器。
【図１】
0004751029.tif 000002
【図２】
0004751029.tif 000003
【図３】
0004751029.tif 000004
【図４】
0004751029.tif 000005