(57)【要約】      （修正有）【課題】既存の設備を利用して新エネルギーを創出し、配管センサの設置部への電源供給が断たれた状態であっても自家発電によって配管路の異常検知を継続する。【解決手段】配管路の途中を分断した分断部分をつなぐ内管２と、内管２の上流寄りの位置から内管２と隔離された外部周囲へバイパス分岐された流路を有するバイパス管３と、バイパス管３の流路内であって内管２の周囲に自由回転可能に設けられ、バイパス管３流路内への流体流通によってそれ自体が内管の管軸周りに自律回転する回転体４と、回転体４の内周面又は外周面又は構造内の構成面の少なくともいずれかに近接固定され、前記回転体４の自律回転によって起電する起電装置５と、分断部分より上流側及び下流側の配管路内の流体流通と相関する検知信号を検知し得る検知器６とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物又は地中に設けられた既設の所定流体の配管路（Ｐ）内に介設され、配管ないし配管周りの異常を検知する配管センサ（Ｇ）であって、
配管路の途中を分断した分断部分の上流側及び下流側のそれぞれにフランジ接続される一対の接続フランジ（１）と、
各接続フランジ（１）間の配管路（Ｐ）の分断部分を流体流通可能につなぐ内管（２）と、
内管（２）の上流寄りの位置から内管（２）と隔離された外部周囲へバイパス分岐され、内管（２）の下流寄りの位置に再合流する流路を有するバイパス管（３）と、
バイパス管（３）の流路内であって内管（２）の周囲に自由回転可能に設けられ、バイパス管（３）の流路への流体流通によってそれ自体が内管の管軸周りに回転する回転体（４）と、
回転体（４）の内周面、外周面又は構造内の構成面の少なくともいずれかに近接固定され、前記回転体（４）の回転によって起電する起電装置（５）と、
前記一対の接続フランジ（１）によるフランジ構造の流通路内又は前記一対の接続フランジ（１）間の流通路内に配置され、分断部分よりもさらに上流側及び／又は下流側の配管路内の流体流通と相関する検知信号を検知し得る検知器（６）と、を具備してなり、
起電装置（５）によって自家発電を行い、また、起電装置（５）による起電状態及び検知部（６）による検知信号によって、分断接続された配管路（Ｐ）ないし配管路（Ｐ）周りの状況を検知することを特徴とする自家発電機能付き配管センサ。
【請求項２】
上流側及び下流側の各接続フランジ（１）は、対向するフランジ構造（１１）とその間に介設される接続緩衝材（１２）とを具備して構成され、
前記検知部（６）は、各接続フランジ（１）のフランジ対向構造（１１）の間に挟設された接続緩衝材（１２）内に組み込まれる請求項１記載の配管センサ。
【請求項３】
バイパス管（３）は、内管（２）の上流寄り及び下流寄りの管周囲に設けられた連通孔（２ｈ）を覆い、内管（２）の各管端から管軸長の中央寄りに向かって拡径する拡径部（３１）と、両端の拡径部（３１）同士を繋ぎ、内管の外周を筒状に覆う筒状部（３２）とから構成され、
連通路（２ｈ）から拡径部（３１）内を通って筒状部（３２）内に流入するまでの上流側のバイパス管路は、管路内で少なくとも一部の流通流量が小さくなるように流路形成される請求項１又は２に記載の配管センサ。
【請求項４】
回転体（４）は、管軸周りに自由回転可能な多重筒状構造（４１）と、多重筒状構造の各筒面に形成されたフィン（４２）とを具備してなり、前記フィン（４２）は管軸方向に対して取り付け角度が無段階的に又は段階的に大きくまたは小さくなるように形成されたねじれ形状のフィン面を有する請求項１、２又は３のいずれか記載の配管センサ。
【請求項５】
バイパス管（３）の周部または周囲近傍に設けられ、起電装置（５）による起電圧を充電する受電装置（８）を具備してなり、この受電装置（８）はそれ自体の充電状況によって検知器（６）に自動給電する請求項１、２、３又は４のいずれか記載の配管センサ。
【請求項６】
バイパス管（３）の周部に取り付けられ、複数の圧電素子（９１）を備えた圧電ジャケット（９）を具備してなり、この圧電素子（９１）が、取り付けられた配管路の流体流通に基づく音圧又は振動によって発電し、これによる起電圧が前記受電装置（８）に送られる請求項１〜５のいずれかに記載の配管センサ。
【請求項７】
前記内管（２）が、蓋部付きのパイプスペース内に露出した配管路に介設されるもので
あり、
また、起電装置（５）による機電力と相関する起電圧信号及び検知部（６）による検知信号を送信又は保管するデータ管理機（７）を備え、
このデータ管理機（７）は、検知信号を増幅させる増幅器（７１）と、増幅させた増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（７２）と、Ａ／Ｄ変換した増幅信号を送信する送信機（７３／７３Ｍ）とを備えてなり、これら増幅器（７１）、Ａ／Ｄ変換機（７１）、及び送信機（７３／７３Ｍ）が、パイプスペース内又はその蓋部周辺に取り付けられる請求項１〜６のいずれかに記載の配管センサ。
【請求項８】
既設の配管路の所定間隔ごとに取り付けられた請求項１〜７のいずれか記載の配管センサ（Ｇ）と、各配管センサ（Ｇ）のデータ管理機（７）から送信されたデータを受信すると共に各配管センサの受電装置（８）から送られた起電圧と相関する起電圧信号を受信する中央監視装置（Ｓ）と、を具備してなる災害検知システムであって、
中央監視装置（Ｓ）は、配管路を通じて隣り合う配管センサからそれぞれ受信した起電圧信号及び検知信号を相関処理することで、配管センサに挟まれた配管路内の異常発生位置を２点間距離として特定し、この２点間距離を、予め入力された配管路の位置情報と照合してマップ表示するマップ表示機（ＳＭ）を有することを特徴とする災害検知システム。
【請求項９】
中央監視装置（Ｓ）及び自家発電機を搭載した測定車両（Ｃ）を備え、測定車両（Ｃ）は、異常発生した配管路近傍の配管センサに接続して検知信号を直接受信する直受装置を備える請求項８記載の災害検知システム。
【請求項１０】
複数の受電装置（８）による起電圧を集中充電する集中受電盤（８Ｓ）を具備し、集中受電盤（８Ｓ）は、配管路の異常発生時に手動操作のみによる外部給電に切り替える切り替え装置を有する災害時給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
自家発電機能を備えることで、外部からの電源供給がなされない場合でも配管路Ｐの異常を検知することのできる自家発電式配管センサ、並びに、複数の前記自家発電式配管センサを備えることで、配管異常を含む災害の発生総合的に検知することのできる災害検知システム、及び災害地域への給電を可能とする災害時給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日地球上では、天災又は人災による過失災害が数多く発生しているが、従来から或る地域での地中内部又は建物等の構造物内部の異変発生を検知して該地域や構造物での災害事故発生を予知する技術は、その一つのジャンルとして、地中に埋設した上水道の配水管で発生する漏水を検知して漏水位置を特定する漏水検査技術以外は存在しなかった。これに対して、地中に埋設された上水道の配管路乃至は建物等の構造物内部に配設された上水道の配管路等の配管路全体を各種原因による災害事故発生を予知するための総合危機予知警報センサが開示される（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、地中埋設物全般にはり巡らされた配管路及び建物等の構造物内部全般にはり巡らされた配管路の所要部位に多数設定したそれぞれ特定距離区間の配管の両端部に、音、放射、熱、機械歪、電気、磁気、振動にそれぞれ関連した測定をするための各検知部を備えた総合センサを付設したものである、該総合センサの各検知部で同時計測されるそれぞれの検知信号の常態からの変動により地中埋設物及び構造物内の配管路内外部又は地層内部及び構造物内部の異常情報信号を測定し、該測定信号の解析により多数設定した特定距離区間のうちの或る特定距離区間における地盤陥没、地盤沈下、放射能洩れ、又は異常温度上昇による災害事故の徴候を発見して発生現場を場所的に特定し、未然に予測するようにした方法をとっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５２０４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記総合危機予知警報センサは、音、放射、熱、機械歪、電気、磁気、振動にそれぞれ関連した測定をするための各検知部をすべて備えた総合センサとなっており、全種類の検知部とそのデータ取得機器を備えるための製造及び設置の手間や費用がかさみ、配管路の所定区間ごとに複数設置したシステムを構築することは容易では無かった。
【０００６】
また従来の自家発電式配管センサによる水道管等のパイプラインの異常検知は、センサ稼働電源の安定供給を前提としており、電源供給が断たれた状態では異常検知自体を行うことができなかった。すなわちたとえ各区間に上記のような総合危機予知センサを備えていても、各検知部や検知情報送信機の駆動電力が途絶えてしまうと、そもそも検知情報自体を取得することができず、電気ラインを含む複数のライフライン異常といった総合災害に対応することはできなかった。さらに現代は、水力、火力発電設備や原子力発電設備を増設することなく、新たな電気エネルギーを提供することが求められている。
【０００７】
そこで本発明は、複数種類の検知部やそのデータ取得機器を備えるための製造及び設置の手間や費用を削減し、配管路の所定区間ごとにセンサを複数設置した防災システムを比較的容易に構築し、また電源供給が断たれた状態でも異常検知を行うことができ、さらに、水力、火力発電設備や原子力発電設備を増設することなく、新たな電気エネルギーを提供する災害時給電システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく以下（１）〜（１０）の手段を講じている。
【０００９】
（１）本発明の自家発電式配管センサは、構造物又は地中に設けられた既設の所定流体の配管路Ｐ内に介設され、配管ないし配管周りの異常を検知する自家発電式配管センサであって、
配管路Ｐの途中を分断した分断部分の上流側及び下流側のそれぞれにフランジ接続される一対の接続フランジ１と、
各接続フランジ１間を分断部分の配管内径と同径でつなぐ内管２と、
内管２の上流寄りの位置から内管２と隔離された外部周囲へバイパス分岐され、内管２の下流寄りの位置に再合流する流路を有するバイパス管３と、
バイパス管３の流路内であって内管２の周囲に自由回転可能に設けられ、バイパス管３の流路への流体流通によってそれ自体が内管の管軸周りに自律回転する多重筒状の回転体４と、
回転体４の内周面又は外周面又は構造内の構成面の少なくともいずれかに近接固定され、前記回転体４の自律回転によって起電する起電装置５と、
前記回転体４よりも上流側及び下流側の管路にそれぞれ配置され、分断部分よりもさらに上流側及び下流側の配管路Ｐ内の流体流通と相関する検知信号を検知し得る検知器６と、を具備してなり、
起電状態の起電装置５によって自家発電を行い、この起電装置５による起電状態の情報と前記検知部６による検知信号とによって、分断接続された配管路Ｐないし配管路Ｐ周りの状況を検知することを特徴とする。
【００１０】
（２）前記自家発電式配管センサにおいて、上流側及び下流側の各接続フランジ１は、対向するフランジ構造１１とその間に介設される接続緩衝材１２とを具備して構成され、検知部６は、各接続フランジ１のフランジ対向構造１１の間に挟設された接続緩衝材１２内に組み込まれることが好ましい。
配管センサＧの最も離れた両端部にて接続緩衝材１２内に検知部６が埋め込み構成されることで、分断された配管内の情報と相関する検知信号をより正確に把握することができる。またセンサ両端部の検知部６間で発生した異常信号を検知することで、センサ自体の異常を検知信号として得ることができる。
【００１１】
（３）前記いずれか記載の自家発電式配管センサにおいて、バイパス管３は、内管２の上流寄り及び下流寄りの管周囲に設けられた連通孔２ｈを覆い、内管２の各管端から軸中央寄りに向かって拡径する拡径部３１と、両端の拡径部３１同士を繋ぎ、内管の外周を筒状に覆う筒状部３２とから構成され、
連通路２ｈから拡径部３１内を通って筒状部３２内に流入する上流側のバイパス管路は、下流側に向かって流通流量が小さくなるように流路形成されることが好ましい。
筒状部３２内へ流入する流通流体の流速を上げることができ、回転体４の回転量を増加させて効率的に発電できるものとなる。
【００１２】
（４）前記いずれか記載の自家発電式配管センサにおいて、回転体４は、管軸周りに自由回転可能な多重筒状構造４１と、多重筒状構造の各筒面に形成されたフィン４２とを具備してなり、前記フィン４２は管軸方向に対して取り付け角度が無段階的に又は段階的に大きくまたは小さくなるように形成されたねじれ形状のフィン面を有する。さらにいえばフィン４２は管軸周りをらせん状に延伸配置されることが好ましい。
フィン４２によって回転体４内の流体流通を阻害することなく回転体４の回転量を確保することができる。
【００１３】
（５）前記いずれか記載の自家発電式配管センサにおいて、バイパス管３の周部または周囲近傍に設けられ、起電装置５による起電圧を充電する受電装置８を具備してなり、この受電装置８はそれ自体の充電状況によって検知器６及びデータ管理機７に自動給電することが好ましい。
自動給電によって外部電源が遮断された場合でもセンサ自体を作動させることができ、異常発生の検知や信号送信を継続することができる。
【００１４】
（６）前記いずれか記載の自家発電式配管センサにおいて、バイパス管３の周部に取り付けられ、複数の圧電素子９１を備えた圧電ジャケット９を具備してなり、この圧電素子９１が、取り付けられた配管路Ｐの流体流通に基づく音圧又は振動によって発電し、これによる起電圧が前記受電装置８に送られることが好ましい。
圧電ジャケット９によっても発電することで、非常時の給電機能を高め、自家発電機自体が故障した場合のバックアップ電源として使用することもできる。
【００１５】
（７）前記いずれか記載の自家発電式配管センサにおいて、前記内管２が、蓋部付きのパイプスペース内に露出した配管路Ｐに介設されるものであり、
また、起電装置５による機電力と相関する起電圧信号及び検知部６による検知信号を送信又は保管するデータ管理機７を備え、
このデータ管理機７は、検知信号を増幅させる増幅器７１と、増幅させた増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器７２と、Ａ／Ｄ変換した増幅信号を送信する送信機（７３／７３Ｍ）とを備えてなり、これら増幅器７１、Ａ／Ｄ変換機７１、及び送信機（７３／７３Ｍ）が、パイプスペース内又はその蓋部周辺に取り付けられることが好ましい。
パイプスペース内又はその付属部品や周辺機にてデータ管理機７によるデータ変換、増幅、送信までを行うことで、異常発生時に集中的に復旧したりパイプスペースごとに集中管理することができる。
【００１６】
（８）本発明の災害検知システムは、既設の配管路Ｐの所定間隔ごとに取り付けられた上記いずれか記載の自家発電式配管センサＧと、各自家発電式配管センサＧに付属のデータ管理機７から送信されたデータを受信すると共に各自家発電式配管センサの受電装置８から送られた起電圧と相関する起電圧信号を受信する中央監視装置Ｓと、を具備してなる。
そしてこの中央監視装置Ｓは、配管路Ｐを通じて隣り合う自家発電式配管センサからそれぞれ受信した起電圧信号及び検知信号を相関処理することで、自家発電式配管センサに挟まれた配管路Ｐ内の異常発生位置を２点間距離として特定し、この２点間距離を、予め入力された配管路Ｐの位置情報と照合してマップ表示するマップ表示機ＳＭを有することを特徴とする。起電圧信号とはすなわち自家発電による電圧に関する信号を意味し、所定時間における累計電圧又は瞬間電圧を電気信号に変換して起電圧信号として取得する。
【００１７】
（９）前記災害検知システムとして、中央監視装置Ｓ及び自家発電機を搭載した測定車両Ｃを備え、測定車両Ｃは、異常発生した配管路Ｐ近傍の自家発電式配管センサに接続して検知信号を直接受信する直受装置を備えることが好ましい。
非常時に車から給電して、配管センサＧによる検知及び検知信号のデータ管理の作動、発電装置の作動又はこのセンサＧが取り付けられた配管路Ｐの復旧を行うことができる。
【００１８】
（１０）災害時給電システムは、複数の受電装置８による起電圧を集中受電する集中受電盤８Ｓを具備し、集中受電盤８Ｓは、配管路Ｐの異常発生時に手動操作のみによる外部給電に切り替える切り替え装置を有する。切り替え装置によって自動受電や自動給電を強制停止することで、異常発生時に電気系統のトラブルが生じた場合の漏電事故を防ぐことができ、或いは災害時の非常電源を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上記起電装置を備えた自然を破壊せずに既存の設備を利用して新エネルギーを創出する機構を提供するものとなった。また自家発電式配管センサの設置部への電源供給が断たれた状態であっても自家発電によって配管路Ｐの異常検知を継続することが可能となった。さらに電気供給が断たれた地域に災害時給電を行うことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の自家発電式配管センサＧの実施例の断面構造説明図。
【図２】接続フランジ１の実施例を示す図１のａ−ａ断面図。
【図３】本発明の自家発電式配管センサＧの実施例の内部構造を示す破断説明図。
【図４】本発明の自家発電式配管センサＧのマンホールへの設置状態例を示す断面構造説明図。
【図５】図４におけるマンホール蓋Ｍの平面図。
【図６】本発明の災害検知システム又は災害時給電システムの実施例の構成を示す断面説明図。
【図７】本発明の災害検知システム又は災害時給電システムの各構成の配置例を示す斜視説明図。
【図８】本発明の災害検知システムのマップ表示器による異常検知時表示の画像例。
【図９】本発明の災害検知システムによる検知信号表示の画像例。
【図１０】本発明の災害検知システムによる漏水位置診断表示の画像例。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、各実施例として示す図面と共に説明する。図１〜図５は、本発明の実施例の自家発電式発電センサＧを示し、図６及び図７はこれを備えた実施例の災害検知システム、兼、災害時給電システムの実施例の構成を示す。また図８〜図１０は、本発明の自家発電式発電センサＧないし災害検知システムに用いられる表示画像例を示す。
【００２２】
（自家発電式発電センサの全体構成）
本実施例の自家発電式発電センサ１０は、基本的に、構造物又は地中に設けられた既設の所定流体の配管路Ｐ内に介設され、配管ないし配管周りの異常を検知する自家発電式配管センサであって、
配管路Ｐの途中を分断した分断部分の上流側及び下流側のそれぞれにフランジ接続される一対の接続フランジ１と、
各接続フランジ１間を分断部分の配管内径と同径でつなぐ内管２と、
内管２の上流寄りの位置から内管２と隔離された外部周囲へバイパス分岐され、内管２の下流寄りの位置に再合流する流路を有するバイパス管３と、
バイパス管３の流路内であって内管２の周囲に自由回転可能に設けられ、バイパス管３の流路への流体流通によってそれ自体が内管の管軸周りに自律回転する多重筒状の回転体４と、
回転体４の内周面又は外周面又は構造内の構成面の少なくともいずれかに近接固定され、前記回転体４の自律回転によって起電する起電装置５と、
前記回転体４よりも上流側及び下流側の管路にそれぞれ配置され、分断部分よりもさらに上流側及び下流側の配管路Ｐ内の流体流通と相関する検知信号を検知し得る検知器６と、起電装置５による起電力と相関する起電圧信号及び検知部６による検知信号を送信又は保管するデータ管理機７とを具備してなる。
【００２３】
そして、データ管理機７が取得した起電圧信号及び検知信号によって、接続された配管路Ｐの状況を分析すると共に、起電装置５によって自家発電機能を有することを特徴とする。配管路Ｐ内を流通する流通流体圧によって回転体が回転駆動し、その周囲または内部に備えた起電装置５によって自家発電を行いながら、検知部６による管内の流体状態の検知を行うことができる。また自家発電機能による起電圧は回転体の回転数ひいては流体の流量に影響するため、起電圧の状態を起電圧信号として取得することで、管内の流体流通情報を得ることができる。以下、各構成につき実施例として示す各図と共に詳述する。
【００２４】
（接続フランジ１）上流側及び下流側の各接続フランジ１は、配管路Ｐの分断面に固定したフランジ１１に対向するフランジ構造１１と、対向するフランジ１１及びフランジ構造１１間に介設された薄型円形枠状の接続緩衝材１２と、これらを貫通する複数のフランジ固定具１３とを具備して構成される（図１、図２）。
【００２５】
（内管２）内管２は、マンホール下のマンホール空間内に露出した配管路Ｐに介設される直管からなり、分断部分の配管路Ｐと同じ内径を保って接続されることで、流量が阻害されることがないものとなっている。また内管２の両端付近であってバイパス管３の拡径部３１と重なる領域には、管面に対して斜め方向に穿孔された複数の連通孔が形成される。
【００２６】
（バイパス管３）バイパス管３は、内管２の上流寄り及び下流寄りの管周囲に設けられた連通孔２ｈを覆い、内管２の各管端から軸中央寄りに向かって拡径する拡径部３１と、両端の拡径部３１同士を繋ぎ、内管の外周を筒状に覆う筒状部３２とから構成される。ここで、連通路２ｈから拡径部３１内を通って筒状部３２内に流入するまでの上流側バイパス管路は、管路内の上流側から下流側に向かって流通流量が無段階的にまたは段階的に小さくなるように、少なくとも一部の流路が絞り形成されることが好ましい。例えば図１の図示左側の拡径部３１内は、連通路２ｈで流路が狭くなり流速が大きくなったのち、円錐柱状の拡径部内で一旦流速を下げ、その後、起電装置５の外コイル５１、内コイル５２を保持する発電機フレーム５Ｆによって流通路が極端に絞られる。実施例ではこの絞り部分で流速を一気に上げて回転体４内の流通流速を一定以上に確保している。
【００２７】
また筒状部３２の管表面であって鉛直上部には、自動エア抜き弁３３が設けられる。自動エア抜き弁３３はバイパス管３内のエア抜き機能を有するとともに、少なくとも内部が導電体からなり、起電装置５の起電圧を外部伝達するコネクタの役割を果たす。  また筒状部３２の管表面であって鉛直上部には、自動エア抜き弁３３が設けられる。自動エア抜き弁３３はバイパス管３内のエア抜き機能を有するとともに、起電装置５の圧力
【００２８】
（回転体４）回転体４は、管軸周りに自由回転可能な多重筒状構造４１と、多重筒状構造の各筒面に形成された多数のフィン４２とを具備してなり、前記フィン４２は軸方向に長いフィン面を裏表に有し、流体圧を片側のフィン面に受けることで回転体４自体に回転力を付与するものであり、管軸方向に対して取り付け角度が無段階的に又は段階的に大きくまたは小さくなるように形成されたねじれ形状のフィン面を有する。実施例では特に、互いに同軸の内筒４１２と外筒４１１とを有した２重筒状構造において、内筒と外筒の間を複数枚のフィンが筒径方向に亘って固定される。複数枚のフィンは断面視放射状に配置され、各フィンはいずれも、管軸方向に沿って内筒４１２と外筒４１１それぞれへの取り付け部の位相が一回転方向に沿って一定変化することで、管軸に沿って管軸周りをらせん状に延伸して配設される。内筒４１２と外筒４１１には、磁石４１Ｍが縦横配列して内蔵される。
【００２９】
（起電装置５）起電装置５は回転体４の外筒４１１の外面に近接した位置に非接触配置され、円筒状に多重巻回された外コイル５１と、回転体４の内筒４１２の内面に近接した位置に非接触配置され、円筒状に多重巻回された内コイル５２と、外コイル５１及び内コイル５２を２重枠状に保持するとともに２重枠内に回転体４を同軸回転可能に収容する発電機フレーム５Ｆとを具備してなる。また外コイル５１、内コイル５２による起電圧をフレーム内で充電し、回転体の上部中央の自動エア抜き弁３３に有線で電気導通するようにしている。
【００３０】
（検知部６）検知部６は、流通路内に露出した水中マイク６１及び放射能センサ６２からなり、各接続フランジ１のフランジ対向構造１１の間に挟設された接続緩衝材１２内に組み込まれる。水中マイクの検知部は配管内径よりも大径の接続緩衝材１２の内枠から軸方向へ向かって突出し、配管内径よりも外部の位置に設けられる（図２）。自家発電式配管センサＧの上流側、下流側それぞれの接続緩衝材１２ごとに水中マイク６１及び放射能センサ６２が組み込まれており、上流側と下流側の検知信号を相関させることで、自家発電式配管センサＧよりも上流側の検知信号のみを抽出することができる。他の形態として、水中マイク６１及び放射能センサ６２のいずれかのみを備えたもの、水中マイク６１及び予備水中マイク６１を併設したもの、或いは検知部自体を設けないものとしても良い。
【００３１】
なお実施例では、後述するマンホール蓋Ｍにもパネル型の放射能検知部６Ｍやマンホールハンドル型の筒状の振動検知部６Ｈを備えている（図５）。
【００３２】
なおこの検知信号は、分断部分を両端に有する配管路の両端において互いに相関させることで、図９左図に示すように異常信号の発生位置を、分断両端部の各センサからの距離として特定することができ、さらにこの合成波形を相関式分類フィルターでフィルタリングし、増幅器７１で増幅させることで、図９右図に示すように特徴値として拡大表示することができる。
【００３３】
図９右図に示す特徴値に変換することで、漏水なのか、外部応力発生状態なのか、周辺の放射能値以上なのか、といった異常状態の種類をも判別し得る。またこのように特定した異常信号位置や検知種類は、図１０に示すような診断結果として表示することができる。例えば図１０ではセンサＧ１から検出された異常信号が分断配管路の片側の配管センサＧから２９．５ｍ離れた位置と２４１．９ｍ離れた位置の２カ所にあり、各位置における管内流体の推定漏えい量（漏水量）が、それぞれ毎分７．６リットル、毎分１０．６リットル、であることを示している。下部には両端にセンサを有する配管路の略図が棒状に示され、異常発生特定位置が色を変えて表示してある。またその下部には、区間名称、管種、センサ間隔、配管径、並びに計測時間を表示している。
【００３４】
このような画面は、例えば本発明の災害検知システムのマップ表示機ＳＭの表示画面として、中央監視装置Ｓにおいて表示したり、或いは測定車両Ｃに搭載した表示機に表示したりすることができる。また図８に示すような配管種、配管の配置データと重ね合わせて、具体的な異常発生個所をマップデータとして表示することができる。例えば図８ではマップ内左上２列目付近の第二センサＧ２と，その直下であってマップ内左下付近の第三センサＧ３との間で漏水位置が星印のふきだしマークとして特定されており、センサＧ１、Ｇ４による検知信号と併せて相関し、検知信号による異常発生の種類を特定すると共に配管マップと重ね合わせることで、正確な漏水位置として表示している。例えば測定車両Ｃにこのような表示を行うことで、より迅速かつ正確な配管復旧作業を行うことができる。また放射能量の検知信号、或いは地盤変動の信号をロードマップと重ね合わせることで、危険地域を特定し、迂回推奨ルート等を表示することもできる。
【００３５】
（データ管理機７）データ管理機（７）は、検知信号を増幅させる増幅器と、増幅させた増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換した増幅信号を送信する送信機とを備えてなる。
【００３６】
前記増幅器、Ａ／Ｄ変換機、及び前記受電装置（８）は、マンホール構造内の上部空間に集合して取り付けられる。
【００３７】
前記送信機７３は、マンホール蓋Ｍに取り付けられるマンホール内蔵発信機７３Ｍと、地上に設けられた収集受電盤８Ｓに取り付けられる受電信号用送信機７３と、建物及び構造物に設置されている既存の電波用アンテナを使用した受電信号用送信機７３とに分類される（図６、図７）。
【００３８】
（受電装置８）受電装置８は、バイパス管３の周部または周囲近傍に設けられ、起電装置５による起電圧を充電する。この受電装置８はそれ自体の蓄電量が所定量以上になると、検知器６及びデータ管理機７に自動給電を開始する。電源供給が断たれた場合には、この受電装置８からの電圧がデータ管理機７に送られることで、配管センサＧ自体の電源供給が遮断された場合でもセンサ検知や検知信号の送信を継続することができる。
【００３９】
（圧電ジャケット９）圧電ジャケット９は、発電機のバイパス管３の周囲外方へ貼り付け固定される薄型板状の筒体を有し、筒体の筒面に沿って、複数の圧電素子９１を内蔵並設したジャケット体からなる。各圧電素子９１が、取り付けられた配管路Ｐの流体流通に基づく音圧又は振動によって発電し、これによる起電圧が前記受電装置８に送られる。なお圧電ジャケット９の設置領域であって、管上面の日照区域には、圧電素子９１に代えて光感圧素子を内蔵したものとしても良い。これにより、管の上面ではソーラーパネルによる発電を行い、管の下面では振動又は音検知による発電を行って、センサ故障時の非常用電源を確保することが可能となる。
【００４０】
マンホール蓋Ｍの周部には、さらに複数の蓋部圧電素子９２が扇状区間に分けて埋め込み固定され、この蓋部圧電素子９２が、マンホール蓋Ｍ周りの路面使用に基づく音圧又は振動によって発電し、この起電圧もまた、前記受電装置８に送られる。
【００４１】
前記自家発電式発電センサＧは、配管点検またはメンテナンス用の蓋付きパイプスペース内に設けられる。特に実施例では、前記内管２が、マンホール蓋Ｍ付きのマンホール構造内に露出した配管路Ｐに介設されるものであり、前記データ管理機７は、検知信号を増幅させる増幅器と、増幅させた増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、Ａ／Ｄ変換した増幅信号を送信する送信機とを備えてなる。そして、前記増幅器、Ａ／Ｄ変換機、及び前記受電装置８が、マンホール構造内の上部空間に集合して取り付けられる。
【００４２】
また前記送信機が、マンホール蓋Ｍに取り付けられ、さらにマンホール蓋Ｍの一部には、複数の蓋部圧電素子９２が埋め込み固定され、この蓋部圧電素子９２が、マンホール蓋Ｍ周りの路面使用に基づく音圧又は振動によって発電し、この起電圧が前記受電装置８に送られることが好ましい。
【００４３】
（災害検知システム）本発明の災害検知システムは、既設の配管路Ｐの所定間隔ごとに取り付けられた請求項１ないし６のいずれか記載の自家発電式配管センサと、各自家発電式配管センサのデータ管理機７から送信されたデータを受信すると共に各自家発電式配管センサの受電装置８から送られた起電圧と相関する起電圧信号を受信する中央監視装置Ｓと、を具備してなる。
【００４４】
（中央監視装置Ｓ）中央監視装置Ｓは、配管路Ｐを通じて隣り合う自家発電式配管センサからそれぞれ受信した起電圧信号及び検知信号を相関処理することで、自家発電式配管センサに挟まれた配管路Ｐ内の異常発生位置を２点間距離として特定し、この２点間距離を、予め入力された配管路Ｐの位置情報と照合してマップ表示するマップ表示機ＳＭを有することを特徴とする。
【００４５】
本発明の災害検知システムはまた、中央監視装置Ｓ及び自家発電機を搭載した測定車両Ｃを備え、測定車両Ｃは、異常発生した配管路Ｐ近傍の自家発電式配管センサに接続して検知信号を直接受信する直受装置を搭載する走行車である。
【００４６】
（災害時給電システム）本発明の災害時給電システムは、複数の受電装置８による起電圧を集中充電する集中受電盤８Ｓを具備し、集中受電盤８Ｓは、配管路Ｐの異常発生時に手動操作のみによる外部給電に切り替える切り替え装置を有する。
【００４７】
上記構成によれば、自然を破壊せずに既存の設備を利用して新エネルギーを創出する機構を提供すること、または自家発電式配管センサの設置部への電源供給が断たれた状態であっても自家発電によって配管路Ｐの異常検知を継続すること、あるいは電気供給が断たれた地域に災害時給電を行うシステムを提供することが可能となる。
【００４８】
その他、本発明は上述した実施例に限定されることなく、本考案の趣旨を逸脱しない範囲で適宜、要素の抽出、組み合わせの変更、省略、各構成による処理の順番の変更や一部構成の省略或いは配置の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  接続フランジ
１１  フランジ構造
１２  接続緩衝材
２  内管
２ｈ  連通孔
３  バイパス管
３１  拡径部
３２  筒状部
３３  エア抜き弁
４  回転体
４１  多重筒状構造
４２  フィン
５  起電装置（コイル）
６  検知器（水中マイクまたは放射能センサ）
７  データ管理機
７１  増幅器
７２  Ａ／Ｄ変換機
７３  送信機
８  受電装置
８Ｓ  集中受電盤
９  圧電ジャケット
９１  圧電素子
９２  蓋部圧電素子
Ｐ  配管路
Ｍ  マンホール蓋
Ｓ  中央監視装置
ＳＭ  マップ表示機
Ｃ  測定車両
【図１】
2014077228.tif 000003
【図２】
2014077228.tif 000004
【図３】
2014077228.tif 000005
【図４】
2014077228.tif 000006
【図５】
2014077228.tif 000007
【図６】
2014077228.tif 000008
【図７】
2014077228.tif 000009
【図８】
2014077228.tif 000010
【図９】
2014077228.tif 000011
【図１０】
2014077228.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月21日(2012.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物又は地中に設けられた既設の所定流体の配管路（Ｐ）内に介設され、配管ないし配管周りの異常を検知する配管センサ（Ｇ）であって、
配管路の途中を分断した分断部分の上流側及び下流側のそれぞれにフランジ接続される一対の接続フランジ（１）と、各接続フランジ（１）間の配管路（Ｐ）の分断部分を流体流通可能につなぐ内管（２）と、内管（２）の上流寄りの位置から内管（２）と隔離された外部周囲へバイパス分岐され、内管（２）の下流寄りの位置に再合流する流路を有するバイパス管（３）と、バイパス管（３）の流路内であって内管（２）の周囲に自由回転可能に設けられ、バイパス管（３）の流路への流体流通によってそれ自体が内管の管軸周りに回転する回転体（４）と、回転体（４）の内周面、外周面又は構造内の構成面の少なくともいずれかに近接固定され、前記回転体（４）の回転によって起電する起電装置（５）と、前記一対の接続フランジ（１）によるフランジ構造の流通路内又は前記一対の接続フランジ（１）間の流通路内に配置され、分断部分よりもさらに上流側及び／又は下流側の配管路内の流体流通と相関する検知信号を検知し得る検知器（６）と、を具備してなり、
起電装置（５）によって自家発電を行い、また、起電装置（５）による起電状態及び検知部（６）による検知信号によって、分断接続された配管路（Ｐ）ないし配管路（Ｐ）周りの状況を検知することを特徴とする自家発電機能付き配管センサ。
【請求項２】
上流側及び下流側の各接続フランジ（１）は、対向するフランジ構造（１１）とその間に介設される接続緩衝材（１２）とを具備して構成され、
前記検知部（６）は、各接続フランジ（１）のフランジ対向構造（１１）の間に挟設された接続緩衝材（１２）内に組み込まれる請求項１記載の配管センサ。
【請求項３】
バイパス管（３）は、内管（２）の上流寄り及び下流寄りの管周囲に設けられた連通孔（２ｈ）を覆い、内管（２）の各管端から管軸長の中央寄りに向かって拡径する拡径部（３１）と、両端の拡径部（３１）同士を繋ぎ、内管の外周を筒状に覆う筒状部（３２）とから構成され、
連通路（２ｈ）から拡径部（３１）内を通って筒状部（３２）内に流入するまでの上流側のバイパス管路は、管路内で少なくとも一部の流通流量が小さくなるように流路形成される請求項１又は２に記載の配管センサ。
【請求項４】
回転体（４）は、管軸周りに自由回転可能な多重筒状構造（４１）と、多重筒状構造の各筒面に形成されたフィン（４２）とを具備してなり、前記フィン（４２）は管軸方向に対して取り付け角度が無段階的に又は段階的に大きくまたは小さくなるように形成されたねじれ形状のフィン面を有する請求項１、２又は３のいずれか記載の配管センサ。
【請求項５】
バイパス管（３）の周部又は周部近傍に設けられ、起電装置（５）による起電圧を充電する受電装置（８）を具備してなり、この受電装置（８）はそれ自体の充電状況によって検知器（６）に自動給電する請求項１、２，３又は４のいずれか記載の配管センサ。
【請求項６】
バイパス管（３）の周部に取り付けられ、複数の圧電素子（９１）を備えた圧電ジャケット（９）を具備してなり、この圧電素子（９１）が、取り付けられた配管路の流体流通に基づく音圧又は振動によって発電し、これによる起電圧が前記受電装置（８）に送られる請求項１〜５のいずれかに記載の配管センサ。
【請求項７】
前記内管（２）が、蓋部付きのパイプスペース内に露出した配管路に介設されるものであり、
また、起電装置（５）による起電力と相関する起電圧信号及び検知器（６）による検知信号を送信又は保管するデータ管理機（７）を備え、
このデータ管理機（７）は、検知信号を増幅させる増幅器（７１）と、増幅させた増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（７２）と、Ａ／Ｄ変換した増幅信号を送信する送信機（７３／７３Ｍ）とを備えてなり、これら増幅器（７１）、Ａ／Ｄ変換器（７１）、及び送信機（７３／７３Ｍ）が、パイプスペース内又はその蓋部周辺に取り付けられる請求項１〜６のいずれかに記載の配管センサ。
【請求項８】
既設の配管路の所定間隔ごとに取り付けられた請求項１〜７のいずれかに記載の配管センサ（Ｇ）と、各配管センサ（Ｇ）のデータ管理機（７）から送信されたデータを受信するとともに各配管センサの受電装置（８）から送られた起電圧と相関する起電圧信号を受信する中央監視装置（Ｓ）と、を具備してなる災害検知システムであって、
中央監視装置（Ｓ）は、配管路を通じて隣り合う配管センサ（Ｇ）からそれぞれ受信した起電圧信号及び検知信号を相関処理することで、配管センサ（Ｇ）に挟まれた配管路内の異常発生位置を２点間距離として特定し、この２点間距離を、予め入力された配管路の位置情報と照合してマップ表示するマップ表示機（ＳＭ）を有することを特徴とする災害検知システム。
【請求項９】
中央監視装置（Ｓ）及び自家発電機を搭載した測定車両（Ｃ）を備え、測定車両（Ｃ）は、異常発生した配管路近傍の配管センサ（Ｇ）に接続して検知信号を直接受信する直受装置を備える請求項８記載の災害検知システム。