(57)【要約】【課題】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構築する。【解決手段】配管路Ｐの途中を分断した分断部分に接続される一対の接続フランジ１と、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の周囲に設けられ、バイパス管３への流体流通によって回転する回転体４と、前記回転体４の回転によって起電する起電装置５と、前記起電装置５と電気的に接続される、検知器６又は受電装置８の少なくともいずれかと、を具備する。【選択図】図４
2013002211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物、装置又は地中のいずれかに設けられた所定流体の配管路（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、前記配管路（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、前記起電装置（５）と電気的に接続されて起電装置（５）による起電状態の情報を取得する、検知器（６）又は受電装置（８）の少なくともいずれかと、を具備してなり、前記検知器（６）又は受電装置（８）の少なくともいずれかが、起電装置（５）による起電状態の情報を取得することによって、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自家発電機能付き配管センサ。
【請求項２】
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３】
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又は２に記載の自家発電機能付き配管センサ。
【請求項４】
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、２、又は３のいずれかに記載の自家発電機能付き配管センサ。
【請求項５】
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、３、又は４のいずれか記載の自家発電機能付き配管センサ。
【請求項６】
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、４、又は５のいずれかに記載の自家発電機能付き配管センサ。
【請求項７】
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、２、３、４、５、又は６のいずれかに記載の自家発電機能付き配管センサ。
【請求項８】
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１〜７のいずれかに記載の自家発電機能付き配管センサ。
【請求項９】
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１〜８のいずれかに記載の自家発電機能付き配管センサ（Ｇ）と、各自家発電機能付き配管センサ（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１０】
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９に記載の災害検知システム。
【請求項１１】
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請求項９又は１０に記載の災害検知システム。
【請求項１２】
構造物又は地中のいずれかに設けられた既設の所定流体の配管路（Ｐ）内に介設される配管付属装置であって、前記既設の配管路（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、前記起電装置（５）と電気的に接続され、起電装置（５）による起電圧を充電する受電装置（８）と、を具備してなり、前記受電装置（８）は、バイパス管（３）の周部又は周部近傍、或いは前記一対の接続フランジ（１）によるフランジ構造内又はフランジ構造近傍に配置され、それ自体の充電状況によって装置外部に自動給電することを特徴とする自家発電機能付き配管付属装置。
【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、外部への自動給電を可能とする自家発電機能付き配管付属装置に関する。
【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）〜（１２）の手段を講じている。（１）本発明の自家発電式配管センサは、構造物、装置又は地中のいずれかに設けられた所定流体の配管路（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、前記配管路（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、前記起電装置（５）と電気的に接続されて起電装置（５）による起電状態の情報を取得する、検知器（６）又は受電装置（８）の少なくともいずれかと、を具備してなり、前記検知器（６）又は受電装置（８）の少なくともいずれかが、起電装置（５）による起電状態の情報を取得することによって、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。（２）また、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。【０００９】（３）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、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）内に組み込まれることが好ましい。このように、配管センサＧの最も離れた両端部にて接続緩衝材１２内に検知器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器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。【００１０】（４）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ことが好ましい。このようにすることで、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。【００１１】（５）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ことが好ましい。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。このようにすることで、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。【００１２】（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）及び／又はデータ管理機（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。【００１３】（７）前記いずれか記載の自家発電式配管センサにおいて、更なる構成として、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。このように圧電ジャケット（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パックアップ電源として使用することもできる。【００１４】（８）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ことが好ましい。このようにして、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、異常発生時に配管路（Ｐ）を集中的に復旧したり、パイプスペース毎に配管路（Ｐ）を集中管理したりすることができる。【００１５】（９）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、前記いずれかに記載の自家発電機能付き配管センサ（Ｇ）と、各自家発電機能付き配管センサ（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、を具備した、災害を検知するためのシステムである。そして、前記中央監視装置（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。ここで、本発明におけ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。【００１６】（１０）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ことが好ましい。このようにすることで、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や、発電装置の作動を行うこと、或いはこのセンサ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。（１１）前記いずれかの災害検知システムとして、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ものとしてもよい。このようにすると、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。【００１７】（１２）そして、本発明の自家発電機能付き配管付属装置は、構造物又は地中のいずれかに設けられた既設の所定流体の配管路（Ｐ）内に介設される配管付属装置であって、前記既設の配管路（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、前記起電装置（５）と電気的に接続され、起電装置（５）による起電圧を充電する受電装置（８）と、を具備してなり、前記受電装置（８）は、バイパス管（３）の周部又は周部近傍、或いは前記一対の接続フランジ（１）によるフランジ構造内又はフランジ構造近傍に配置され、それ自体の充電状況によって装置外部に自動給電することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】上記起電装置を備えた配管あるいはシステムにより、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】
【００１９】
【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】
【００２０】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。
【００２１】〔実施例１〕（実施例１の自家発電式発電センサの全体構成）本発明の実施例１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ヘバイパス分岐され、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、パイパス管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国定され、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とを具備してなる。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。
【００２２】これにより、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、その周固または内部 に備えた起電装置５によって自家発電を行いながら、検知器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。
【００２３】（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に対向するフランジ構造１１ と、対向するフランジ及びフランジ構造１１の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）。
【００２４】（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る。内管２が分断部分の配管路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の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。
【００２５】（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、連通孔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、連通孔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１ではこの発電機フレーム５Ｆによる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。
【００２６】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 の圧力の過上昇による破裂や漏えいを防ぐ機能を有している。
【００２７】（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４１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、流体庄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１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４１２と外筒４１１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４２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。
【００２８】（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\円筒状に多重巻目された外コイル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による起電圧を発電機フレーム５Ｆ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。
【００２９】（検知器６）検知器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の聞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。
【００３０】なお実施例１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器６Ｍやマンホールハンドル型の筒状の振動検知器６Ｈを備えている（図５）。
【００３１】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 7 １ 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。
【００３２】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１ 0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である。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。
【００３３】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。
【００３４】（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。
【００３５】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。
【００３６】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）。
【００３７】（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はそれ白体の蓄電量が所定量以上になると、検知器６及び／又はデータ管理機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。
【００３８】（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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】〔実施例２〕（実施例２の自家発電式発電センサの全体構成）また、本発明の実施例２の自家発電式発電センサ１０は、基本的に、構造物、装置又は地中のいずれかに設けられた所定流体の配管路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、前記配管路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、前記起電装置５と電気的に接続されて起電装置５による起電状態の情報を取得する、検知器６又は受電装置８の少なくともいずれかと、を具備してなる。そして、前記検知器６又は受電装置８の少なくともいずれかが、起電装置５による起電状態の情報を取得することによって、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。
【００４３】この実施例は、上記実施例１の構成において、前記検知器６、前記受電装置８の少なくともいずれかを除いても成り立つ構成である。少なくとも検知器６を備える場合は、上記実施例１と同様、フランジ構造内又は一対のフランジ間に備えるものとし、その基本構成も実施例１と同様とする。但し、検知器６自体の検知手段によって配管内又は配管周りの異常を検知する機能を必ずしも備えていなくてもよく、代わりに、起電装置５と電気的に接続されて起電装置５による起電状態の情報を取得する機能を備えたものであればよい。この場合は、受電装置８を配管センサ内に備えていてもよいが、配管センサ外に付属させるなどすれば、配管センサ装置内から除いてもよい。
【００４４】また、少なくとも受電装置８を備える場合は、上記実施例１と同様の配置及び構成とする。但し、受電装置８自体の充電機能を必ずしも備えていなくてもよく、代わりに、起電装置５と電気的に接続されてその起電力を受けるものであり、起電装置５による起電状態の情報を取得する機能を備えたものであればよい。この場合は、検知器６をフランジ構造内又は一対のフランジ間に備えていてもよいが、検知器６自体の検知手段によって配管内又は配管周りの異常を検知する機能を除いてもよい。
【００４５】（本発明の災害検知システム）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、上記のいずれか記載の自家発電式配管センサ（実施例１、２）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。
【００４６】（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。
【００４７】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。
【００４８】〔実施例３〕（実施例３の自家発電機能付き配管付属装置の全体構成）本発明の実施例３の実施例の自家発電機能付き配管付属装置は、構造物又は地中のいずれかに設けられた既設の所定流体の配管路Ｐ内に介設される配管付属装置であって、前記既設の配管路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、前記起電装置５と電気的に接続され、起電装置５による起電圧を充電する受電装置８と、を具備してなり、前記受電装置８は、バイパス管３の周部又は周部近傍、或いは前記一対の接続フランジ１によるフランジ構造内又はフランジ構造近傍に配置され、それ自体の充電状況によって装置外部に自動給電することを特徴とする。
【００４９】（本発明の災害検知システムの全体構成）そして、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、上記のいずれか記載の自家発電式配管センサ（実施例１、２を含む）又は自家発電式配管付属装置（実施例３を含む）と、各自家発電式配管センサ／自家発電式配管付属装置から送電される各電気を受電する複数の受電装置８と、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とを具備し、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。
【００５０】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。
【００５１】上記配管センサ又は配管付属装置は、上下水道の水道管路のほかに、消火剤管路、ガス管路、天然ガス管路、石油・ガソリン等の液体燃料管路、冷却配管路に取り付けることができる。また、上記災害検知システムは、地中埋設された既設の配管路Ｐ又は構造物内の既設の配管路Ｐの管路途中に固定し、配管内外の異常信号をキャッチし、異常信号の内容を解析してモニター画面に表示させることで、総合危機予知防災監視システムとして機能し、配管路Ｐ内外の事故を未然に予測するように運用することができる。かかる機器予知防災監視システムは、上下水道の水道管路のほかに、空港施設、鉄道施設、病院施設、避難施設、港湾施設、国家の重要施設、退避フィルター施設に適用することができる。
【００５２】また例えば国境防衛ラインに地中埋設した配管路に本発明の配管センサを設置し、２４時間の防犯用監視システムを構築することもできる。この場合には、国境防衛ラインの地上又は地下道を利用して国境防衛ラインを通過、侵入する物体や人物を感知することができる。
【００５３】また原子炉発電装置、火力発電装置、水力発電装置やこれら装置を含むプラントに適用することもできる。冷却配管、燃料配管、水力配管と炉心、燃焼装置、発電装置の異常をキャッチして、警報を発信することができる。
【００５４】また都市部等において網の目状に張り巡らされた地中配管路のそれぞれに、複数の配管センサを一定間隔で設置することで、防犯機能、災害予知機能を備えたシステム装置として運用することができる。
【００５５】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】
【００５６】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】
2013002211.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2013002211.tif 000013
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