專利名稱：微電腦煤氣表的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微電腦煤氣表，應用于煤氣流量的計量。
背景技術：
由于臺灣與日本均位于太平洋地震帶上，因此，發(fā)生地震的頻率較其它國家還高。然而，每次地震所帶來的災害，不僅會造成地面人員、建筑物等損壞，還有可能引發(fā)煤氣泄漏，而造成地震的二次傷害。
有鑒于此，日本政府特別立法通過改用微電腦煤氣表，以有效防止煤氣泄漏，并在1988年全面實施。1995年1月17日，日本阪神發(fā)生芮氏規(guī)模7.2級的地震，然而，煤氣管線與燃氣器具的損害，造成煤氣大量外泄而釀成火災，造成大量人員因而傷亡，此后，日本政府更積極推行“燃氣自動緊急遮斷裝置”，使煤氣管線在地震或是其它緊急情況發(fā)生時，能夠自動遮斷，以避免因為煤氣外泄而釀成火災。
臺灣經濟部于1998年5月26日的全國能源政策白皮書中的能源政策措施提及在微電腦煤氣表尚未普遍裝設下，宜研究推廣微電腦煤氣表的可行做法；而1999年開始由能源會與工研院規(guī)劃研發(fā)微電腦煤氣表。在1999年9月21日凌晨，臺灣發(fā)生了芮氏7.3級地震后，政府乃積極推動“燃氣自動緊急遮斷裝置”的研發(fā)，并鼓勵消費者加裝，而標準檢驗局也積極規(guī)劃將“燃氣自動緊急遮斷裝置”納入應檢驗的項目，以達到保護消費者生命財產安全的目的。
請參考圖1所示，為日本專利JP2000-9511號所揭露的微電腦煤氣表的側視圖，而其上視圖請參考圖2所示。此微電腦煤氣表是在傳統(tǒng)煤氣表的量測室(measuring chamber)10上方加裝一個控制電路模塊20，此控制電路模塊20上設置有遮斷閥(cutoff valve)21及壓力傳感器22，可于緊急情況發(fā)生的時候，達到安全遮斷的目的。
然而，此微電腦煤氣表為了將控制電路模塊20與量測室10的煤氣流道區(qū)隔出來，而使得制作微電腦煤氣表的模具成本及整體體積增加。而且，此控制電路模塊20是將所有電路控制的元件全部制作在一個電路板上，然而，電流通過電子元件之后，這些電子元件都會發(fā)熱，因此，可能會發(fā)生電路燒壞的情形。
且整個微電腦煤氣表并非完全和外界隔絕，因此，會有露水進入煤氣表中，然由于整個控制電路模塊20的電路板是平放的，因此，很容易會有露水累積在電路板上，而影響控制電路模塊20的運作，甚至會造成電路短路的情形。而且，其控制電路模塊20的部份是外加于傳統(tǒng)的煤氣表之上，因此，其體積大于傳統(tǒng)煤氣表的體積，且其空間利用率較差。
而在日本專利JP2000-65620號所揭露的微電腦煤氣表，其主要的目的是為解決電路板設置于量測室10上方窄小的空間中，容易因為露水累積于電路板上，而造成電路短路的缺點。此微電腦煤氣表主要是將控制電路的電路板表面涂覆上具有防水功能的材料，例如環(huán)氧樹脂(epoxy resin)、硅樹脂(silicon resin)，或具有同特性的樹脂材料，以防止露水滴在電路板上，而造成電路短路。
然而，煤氣由進口處進入到下方四個氣室前，需先經過步進馬達，此步進馬達會增加流體的流阻，而影響整個煤氣表的計量。且此微電腦煤氣表是利用電磁閥作為安全遮斷的遮斷閥，雖然在使用上可較為省電，但是由于電磁閥內有彈簧，而彈簧用久了之后彈性系數會改變，可能會造成遮斷閥關不緊的現象，而無法達到安全遮斷的目的，因此其可靠度較差。
綜觀上述所提及的微電腦煤氣表，其共同點即在傳統(tǒng)的煤氣表上另外加入一個微電腦電路的模塊，而達到安全遮斷及微電腦控制的目的；然而，這些微電腦煤氣表僅屬于外掛式的微電腦煤氣表，其體積較傳統(tǒng)的煤氣表增加許多，但并無法有效地利用煤氣表內的空間。

發(fā)明內容
鑒于以上現有技術的問題，本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提供一種微電腦煤氣表，其主要的特點為結合電子控制、安全遮斷及通訊功能成為一個整表式的微電腦煤氣表；然而，此微電腦煤氣表的體積大小與傳統(tǒng)的煤氣表大小是相同的，相較于現有的微電腦煤氣表而言，其不僅改善了煤氣表內的空間利用率，亦不致發(fā)生露水累積于電路板而產生電路短路的情形。
本發(fā)明搭配通訊與網絡的功能，可以對微電腦煤氣表進行遠程控制、計量回報以及安全警示的功能，以方便煤氣公司進行客戶端煤氣用量的記錄，且可作為往后居家保全，家庭護理監(jiān)視的工作。
此微電腦煤氣表將控制其內部電路的微電腦控制電路板以插卡的型式設置于煤氣表本體內的容置槽中，并將感測元件、電路線及電池等設置于容置槽剩余的空間中，以提高煤氣表的空間利用率。
而其亦包括有安全遮斷及通訊功能，當控制電路板的感測元件感測到異常狀況發(fā)生時，控制電路板會自動啟動其內部的遮斷閥，阻絕煤氣的進氣。而其通訊功能可通過電話系統(tǒng)回傳客戶端的煤氣用量，以節(jié)省人工抄表所需花費的人力，及避免人工抄表所產生的誤差。
為達上述目的，本發(fā)明提供一種微電腦煤氣表，用以量測一煤氣的流量，其包括有一本體，至少具有一腔體以及大略平行于該腔體且不連通的一容置槽，該腔體內設置有一膜片，通過該膜片將該腔體區(qū)隔成數個氣室，并可將該氣室內部的氣體向外推送，而該容置槽內用以容納一控制電路板，該控制電路板至少包括有一用以感測進出該本體的該煤氣壓力的傳感器組；一蓋體，設置于該本體的上方并連通于該氣室，其包括有一進氣孔及一出氣孔分別提供該煤氣進出該氣室；一遮斷閥，設置于該進氣孔的下方，當該控制電路板感測到一異常狀況發(fā)生時，用以遮斷該煤氣的進氣；及一計量單元，裝設于該本體上，并通過該膜片的擺動，來進行該煤氣流量的計量。


圖1為現有的微電腦煤氣表的側視圖；圖2為現有的微電腦煤氣表的上視圖；圖3為本發(fā)明所研發(fā)的微電腦煤氣表的結構分解圖；圖4為本發(fā)明的微電腦煤氣表本體的下視圖；圖5為本發(fā)明的遮斷閥的結構剖面圖；圖6為本發(fā)明的計量單元的側視圖。
圖中符號說明10量測室20控制電路板21遮斷閥22壓力傳感器30本體31容置槽32腔體33外罩34錐形穿孔40控制電路板50膜片60蓋體61進氣孔62出氣孔
70 遮斷閥71 步進馬達72 球形萬向接頭73 墊片80 計量單元81 旗桿82 翼桿83 磁鐵90 通訊單元100 顯示單元101 啟動按鍵具體實施方式
根據本發(fā)明所研發(fā)的微電腦煤氣表，其立體結構分解圖請參考圖3所示，其包括有下列幾個主要的部份微電腦煤氣表的本體30、控制電路板40、膜片50、蓋體60、遮斷閥70、計量單元80、通訊單元90及電源系統(tǒng)(圖中未示)。
控制電路板40設置于本體30中，整個微電腦煤氣表系統(tǒng)中的控制電路的部份皆制作于控制電路板40中；而通過設置于本體30兩側的腔體32外部的膜片50，將煤氣進入微電腦煤氣表內的空間區(qū)分為四個氣室，通過膜片50的擺動，可使氣室內部的煤氣向外推送，以使煤氣的出氣能夠更平均及更穩(wěn)定；而蓋體60設置于本體30的上方，其進氣孔61及出氣孔62是煤氣進出此微電腦煤氣表的管道。
遮斷閥70設置于進氣孔61的下方，當控制電路板40中的一些感測元件偵測到異常的狀況時，遮斷閥70會向上升起并堵住進氣孔61，以阻絕煤氣的進氣。而此計量單元80是通過貼附于膜片50中央的磁鐵，并配合控制電路板40內與其相對應的磁簧開關，當煤氣進出此微電腦煤氣表而造成膜片50的來回擺動時，由于磁鐵靠近所產生的磁力會啟動磁簧開關，并啟動控制電路板40內部的流量計量邏輯單元進行煤氣計量的工作。
而通訊單元90是此微電腦煤氣表有別于傳統(tǒng)煤氣表的特點，煤氣公司可利用電話系統(tǒng)并通過此通訊單元90而得到客戶端的煤氣用量，而不再需要靠人工抄表；而整個微電腦煤氣表所需的電源，皆由電源系統(tǒng)所提供。
請參考圖4所示，為微電腦煤氣表本體30的下視圖，在本體30的底部開設有一個容置槽31，此容置槽31用以置放組成控制電路板40，使控制電路板40可以插卡的形式設置于容置槽31中。當控制電路板40發(fā)生問題時，可直接將控制電路板40由容置槽31中拆下來修理，以簡化維修所需的時間和成本。
而在本體30的底部設置有數個錐形穿孔34，一方面可保持整個煤氣表內部的通風，使露水不致悶在容置槽31內而造成控制電路板40的短路，同時亦可防止昆蟲進入本體30中。
在圖4中所示的容置槽31其剖面形狀為“工”字型，然而，此容置槽31的剖面可依據使用者不同的需求而設計為“一”字型、“T”字型，或是其它可作為置放微電腦控制電路板、感測元件、電源系統(tǒng)及其它元件的空間設計。
而此控制電路板40是用以控制整個微電腦煤氣表內部的電路，例如煤氣流量的計量、煤氣表內部的壓力感測、驅動遮斷閥70運作的電路等，都是由控制電路板40內部的電路來操控；其主要的元件包括有磁簧開關、流量計量處理單元及傳感器組等。
其中，磁簧開關和流量計量處理單元是用以感測并處理煤氣流量的計算；而傳感器組中包含有數個壓力傳感器，分別用以量測由外界管路進入微電腦煤氣表的壓力、微電腦煤氣表進入客戶端的壓力及微電腦煤氣表內部的壓力。
量測由外界管路進入微電腦煤氣表的煤氣壓力，是為了防止客戶端房子外面的煤氣管路外漏而發(fā)生壓力低下的情形時，此控制電路板40會發(fā)出警告信號給客戶端知道，且通過通訊單元90回傳客戶端壓力低下的信息讓煤氣公司了解，并派人修理；若是經過一段時間還未處理客戶端壓力低下的情況時，此控制電路板40會自動驅動安全遮斷機制，阻絕煤氣的進氣。
若是微電腦煤氣表進入客戶端的壓力傳感器突然一下子感受到客戶端過量使用煤氣，或是在控制電路板40的邏輯程序設定的時間內(例如36小時)，一直有微量的煤氣由微電腦煤氣表流進客戶端時，為防止客戶端可能有人自殺，此控制電路板40也會自動驅動安全遮斷機制，阻絕煤氣的進氣。
而傳感器組中另外包括有振蕩傳感器，通過量測微電腦煤氣表所在的位置感受到的加速度的大小，推算地震發(fā)生規(guī)模的大小，當其所感受到的振蕩或是地震規(guī)模大于某一設定值時，此控制電路板40會啟動安全遮斷的機制，驅動進氣孔61下方的遮斷閥70向上升起，并堵住煤氣表的進氣孔61，阻絕煤氣的進氣，以防止因煤氣大量外泄而釀成火災，而造成地震的二次傷害。
而在本體30的兩側對稱地設置有圓形的腔體32，此腔體32與容置槽31為互相平行但不相通；鄰近腔體32處分別設置有一片膜片50，且本體30的外圍包括有外罩33，用以將此微電腦煤氣表內部區(qū)分為四個氣室，通過膜片50的擺動可將四個氣室內部的煤氣往外推送，并可使進入微電腦煤氣表的煤氣出氣更平均且更穩(wěn)定。
而位于本體30上方的蓋體60，其包含有進氣孔61及出氣孔62，以分別使煤氣流入此微電腦煤氣表及流出此微電腦煤氣表。而遮斷閥70是當緊急情況發(fā)生時用以遮斷煤氣氣源，禁止煤氣進入微電腦煤氣表的安全裝置，設置于進氣孔61的下方，其結構的剖面圖請參考圖5所示，它是由步進馬達71及連接于步進馬達71上方的球形萬向接頭72所組成。
而為使遮斷閥70啟動之后，確實可以達到氣密的效果，在進氣孔61下方與遮斷閥70啟動后的接觸部分設計為刀口型式，以完全阻絕煤氣進入。
當振蕩傳感器感測到大于某一地震規(guī)模的加速度、振動，或是壓力傳感器感測到異常的壓力分布時，此控制電路板40會啟動安全遮斷的機制，驅動步進馬達71向上升起；而由于其上方的球形萬向接頭72是有彈性的，因此，它可通過墊片73自動堵住進氣孔61，并與進氣孔61完全密合，以阻絕煤氣的進氣，并達到完全防漏及安全遮斷的目的。
而此微電腦煤氣表用以量測煤氣流量的機制是通過計量單元80來達成，其結構的側視圖請參考圖6所示，它包括有旗桿81及連接于其下半部的翼桿82，旗桿81設置的位置是鄰近其中一片膜片50。
而翼桿82上具有一個磁鐵83，此磁鐵83是貼附于膜片50的中央位置，而控制電路板40上的磁簧開關是相對應于磁鐵83的位置。當膜片50因著煤氣的流動(進出)而擺動時，相對應于磁鐵83的磁簧開關會感受到磁鐵83靠近所產生的磁力而啟動，而控制電路板40會驅動流量計量處理單元進行煤氣流量的計算。所以，只要膜片作動，便能正確擷取磁簧開關的脈波，達到煤氣計數的功能。
目前，煤氣公司是以人工抄表的方式挨家挨戶去抄表，才能計算客戶端每個月的煤氣費，然而，此方式不僅要花費人力上的成本，且可能會有人工操作所產生的誤差。因此，本發(fā)明所研發(fā)的微電腦煤氣表利用一組與控制電路板40相連接的通訊單元90，通過電話系統(tǒng)回傳客戶端的控制電路板40計量的結果。
煤氣公司會利用計算機定期打無響鈴(no ring system)的電話到各客戶端，此無響鈴的電話信號會直接進到通訊單元90中，而控制電路板40會回傳目前煤氣的用量給煤氣公司。此無響鈴的電話雖然和室內電話是共享同一條信號線，然而，其系統(tǒng)與載波頻率和一般室內電話不同，因此家里的電話是不會響的。
且此通訊單元90具有用戶優(yōu)先設定，若煤氣公司打無響鈴電話到客戶端，而用戶端正在使用電話時，煤氣公司的電話即自動中斷，可由計算機設定過幾天之后再打無響鈴電話到客戶端回傳其煤氣用量。此通訊單元90亦可通過網絡回傳客戶端的控制電路板40計量的結果。
而如果客戶端不按時繳交煤氣費時，煤氣公司可下達命令，通過此通訊單元90啟動客戶端的微電腦煤氣表的遮斷閥70，阻絕煤氣的進氣。
而此微電腦煤氣表的電源系統(tǒng)包括了二個電池，用以分別提供微電腦煤氣表整個系統(tǒng)及步進馬達所需的電量。
而在微電腦煤氣表的蓋體60上設置有一個顯示單元100，此顯示單元100可由液晶顯示器或是發(fā)光二極管所組成，而其旁邊設置有一個啟動按鍵101；當用戶欲了解目前煤氣表的用量時，需先按下啟動按鍵101，顯示單元100才會顯示目前微電腦煤氣表的用量，而超過一段預設時間之后，顯示單元100的字幕會自動消失，以節(jié)省電的消耗。
而本發(fā)明為能使本體30內部的空間充分地運用，特別將“工”字形的一側邊作為電路線管道，且于其上方放置步進馬達，而其它的一些感測元件與電池則放置于“工”字形兩側剩余的空間，以達到良好的空間利用率。
以上所述，僅為本發(fā)明其中的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明權利要求書所作的均等變化與修飾，皆為本發(fā)明權利要求書所涵蓋。
權利要求
1.一種微電腦煤氣表，用以量測一煤氣的流量，其特征在于，包括有一本體，至少具有一腔體以及大略平行于該腔體且不連通的一容置槽，該腔體內設置有一膜片，通過該膜片將該腔體區(qū)隔成數個氣室，并可將該氣室內部的氣體向外推送，而該容置槽內用以容納一控制電路板，該控制電路板至少包括有一用以感測進出該本體的該煤氣壓力的傳感器組；一蓋體，設置于該本體的上方并連通于該氣室，其包括有一進氣孔及一出氣孔分別提供該煤氣進出該氣室；一遮斷閥，設置于該進氣孔的下方，當該控制電路板感測到一異常狀況發(fā)生時，用以遮斷該煤氣的進氣；及一計量單元，裝設于該本體上，并通過該膜片的擺動，來進行該煤氣流量的計量。
2.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該容置槽的剖面選自由工字型、T字型及一字型所成組合之一。
3.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該本體的底部更包括有數個圓錐穿孔，以使該本體通風。
4.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該傳感器組更包括有一振蕩傳感器，用以感測該微電腦煤氣表的振蕩規(guī)模。
5.如權利要求4所述的微電腦煤氣表，其特征在于，當該振蕩傳感器感測到的振蕩規(guī)模大于一設定值時，該控制電路板會驅動該遮斷閥阻絕該煤氣的進氣。
6.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該遮斷閥包括有一萬向接頭；及一步進馬達，當該控制電路板感測到該異常狀況發(fā)生時，用以帶動該萬向接頭頂住該進氣孔，而達成安全遮斷。
7.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，當啟動該遮斷閥后，該進氣孔會嵌入該遮斷閥以達到氣密。
8.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該異常狀況是該傳感器組感測到進出該微電腦煤氣表的該煤氣的壓力大于一設定值。
9.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該異常狀況是該傳感器組感測到該煤氣的瞬間壓力變化大于一設定值。
10.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該異常狀況是該傳感器組感測到該煤氣的壓力不穩(wěn)定。
11.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該計量單元包括有一旗桿，設置于該腔體的一側邊；一翼桿，連接于該旗桿的下半部，其包括有一磁鐵貼附于該膜片的中央；及一磁簧開關及一流量計量邏輯單元，設置于該控制電路板；當該膜片因著該煤氣的流動而擺動時，該磁鐵所產生的磁力啟動該磁簧開關，而該磁簧開關啟動該流量計量邏輯單元以進行計量。
12.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該微電腦煤氣表更包括有一通訊單元，與該控制電路板相連接，以回傳該流量計量邏輯單元所量測的該煤氣計量。
13.如權利要求12所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該傳感器組感測到異常的壓力分布時，該控制電路板會通過該通訊單元回傳異常壓力訊息。
14.如權利要求1所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該微電腦煤氣表更包括有一顯示單元，用以顯示該微電腦煤氣表的煤氣計量。
15.如權利要求14所述的微電腦煤氣表，其特征在于，該顯示單元更包括有一啟動按鍵，當按壓該啟動按鍵時，該顯示單元會顯示該微電腦煤氣表的煤氣計量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微電腦煤氣表，將控制其內部電路的微電腦控制電路板以插卡的形式設置于煤氣表本體內的容置槽中，并將感測元件、電路線及電池等設置于容置槽剩余的空間中，以提高煤氣表的空間利用率，而其兼具安全遮斷及通訊功能，當感測元件感測到異常狀況發(fā)生時，會自動啟動其內部的遮斷閥，阻絕煤氣的進氣，且其通訊功能可通過電話系統(tǒng)回傳客戶端的煤氣用量，以節(jié)省人工抄表所需花費的人力，及避免人工抄表所產生的誤差。
文檔編號G01F3/02GK1548929SQ0313133
公開日2004年11月24日 申請日期2003年5月12日 優(yōu)先權日2003年5月12日
發(fā)明者陳相甫, 李宗昇, 葉晃瑋, 洪啟富, 周文揚, 甯校龍, 郭仕奇 申請人:財團法人工業(yè)技術研究院