(57)【要約】【課題】トイレ等の水機器に水が流れたことを検知して信号を出力する。一定時間以上に亘って前記信号がないと第２の出力信号を出す。水の流れを静電容量の変化として取り出して検出する。【解決手段】図示されていないトイレの水洗便器の水タンクのすぐ上流の配管１の外周に一対の電極２，３を設ける。トイレを使うと配管１内の水４が流れ、水温が変化する。配管１内の水４の比誘電率が変化し、発振回路５の発振周波数が変わる。判定回路８は発振回路５の周波数をサンプリングして、隣接するサンプリング値の差の絶対値が一定値を越すと、水が流れたと判断して接点出力等の出力信号を出す。トイレ使用後便器は自動で止水する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の外側に配設され、配管内にある水の比誘電率に応じた静電容量を呈する一対の静電電極と、該一対の静電電極間の静電容量を時間間隔をおいてサンプリングする静電容量検知手段と、該静電容量検知手段でサンプリングした隣接する値の差が一定値を超えたら水が流れたと判断して出力信号を出す判定手段とを具備したことを特徴とする水流検知センサー。
【請求項２】
水洗便器のように、水使用後自動的に止水する水機器の上流側配管に前記一対の静電電極が配設されていることを特徴とする請求項１記載の水流検知センサー。
【請求項３】
前記判定手段の出力信号を入力し、一定時間以上に亘り前記入力信号が入力されないときに第２の出力信号を出す第２の判定手段を具備したことを特徴とする請求項１又は２記載の水流検知センサー。
【請求項４】
一対の静電電極が配管の外周に対向して配設されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の水流検知センサー。
【請求項５】
静電容量検出手段が一対の静電電極からなるコンデンサを含む発振回路であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の水流検知センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水道配管における水の流れを検知する水流検知センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化、核家族化の流れの中で、単身で生活する高齢者が見守られて安心して生活でき、また単身で生活する高齢者と別れて生活する家族も、前記高齢者の安否を、遠隔的に確認できるシステムが種々提案されており、ますますそうした要望が高まりつつある。
【０００３】
しかし、そうしたシステムに使用するセンサーとして、例えばテレビカメラに代表されるように、「監視されている」という認識を見守られている側に与えるものは不適切である。
【０００４】
そのため、単身で生活する高齢者が正常に生活しておれば必ず使用する水道の配管、例えばトイレの水洗便器のすぐ上流側の水平配管に水センサーを設け、水使用パターン等から入居者の健康状態の異変を自動的に発見する安否確認システムとしての緊急通報システムが実用化されている。これを第１の従来技術と言う。（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
この緊急通報システム（第１の従来技術）に使用されている水センサーは、両端に水道配管の口径（１３ｍｍ又は２０ｍｍ）に合う雄ねじを刻設した青銅鋳物製の下ケース内に、ピポットに軸受されて回転可能の羽根車が配設され、羽根車に取付けられたマグネットの回転を磁気センサーで検出して、口径毎に一定のパルス定数の電気パルス信号（オープンコレクター出力）を出力する小型の流量センサーである。そして、前述のように下ケース材質を青銅鋳物にして、（社）日本水道協会の型式承認をうけ、給水管直圧箇所へ取付けできる耐久性を有するものである（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００６】
また、床暖房などの給湯器の温水の温度はパルス的に制御されており、時間的に温度の高低差が生じる。つまり、制御上の温度揺らぎが生じる。水の比誘電率は温度に対して敏感で、例えば２５℃と２６℃の水の比誘電率は７８．５４１と７８．１９１となり、１℃の温度差で０．４５％変化する。そこで、給湯器から温水を取り出す部位に樹脂配管を使用し、温度揺らぎによる比誘導電率の変化を静電容量変化として測定して、流速や流量を測定する静電容量式の流速測定装置と流量側定装置が提案されている。これを第２の従来技術と言う。（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
この第２の従来技術における流速検出装置は、平板状などの誘電体の両表面に設けた静電電極からなる第１のコンデンサと、平板状などの誘電体の両表面に設けた静電電極からなる第２のコンデンサと、第１のコンデンサおよび第２のコンデンサの静電容量を検出する静電容量検出手段と、第１のコンデンサと第２のコンデンサの静電容量の変化を比較して両コンデンサ間の静電容量の変化の時間差を算出する時間差算出手段および時間差算出手段が算出した時間差と第１のコンデンサおよび第２のコンデンサ間の距離を用いて流速を算出する流速算出手段とからなる流速検出器とからなり、第１のコンデンサと第２のコンデンサが、内部に流体が流れる配管の外側に所定の間隔をおいて配置されており、温度揺らぎを利用して流速を検出する。
【０００８】
また、第２の従来技術における流量検出装置は、上述のように温度揺らぎを利用して検出した流速を所定時間積算して流量を算出する流量算出手段を有する流量検出器を備えている。そして、この流量検出装置と前記流速検出装置で、静電容量検出手段は、コンデンサを含む発振回路でも良いとしている。
【非特許文献１】「ヘルシールックシステム−たすけ愛」，カタログ，愛知時計電機株式会社，２００３年７月
【非特許文献２】「アイチの流量センサーシリーズ」，カタログ，愛知時計電機株式会社，Ｐ．９
【特許文献１】特開２００３−２５４９８７号公報（第３−５頁、図１−図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
入居者の健康異変を発見する安否確認システムにおいて、前記第１の従来技術では、流量センサーを設置するに当り、水道配管を一旦切断して設置工事を行なう必要があり、しかも水平配管に流量センサーを取付ける必要があるという問題点があった。
【００１０】
また、前記第２の従来技術では、距離を離して設けた第１と第２のコンデンサと、各コンデンサの静電容量を検出する２つの静電容量検出手段と、両コンデンサ間の静電容量の変化の時間差を算出する時間差算出手段と、流速や流量を算出する流速又は流量算出手段を必要とするので、構成や検出アルゴリズムが複数で、コスト高になるという問題点があった。
【００１１】
安否確認システムでは、流速とか流量を検出しなくても、水道配管における水の流れを検知すれば、入居者の健康異変を自動的に発見できる。そこで、本発明は前記従来技術の問題点を解消できる水流検知センサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は配管の外側に配設した一対の静電電極間の静電容量を間隔をおいてサンプリングする。水が流れると電極近くの配管内の水の温度が変化し、静電容量が水温に応じて変化する。サンプリングした隣接値同志の差が一定値を超えたら水が流れたと判断して出力信号を出すことを最も主要な特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明は、配管の外側に配設され、配管内にある水の比誘電率に応じた静電容量を呈する一対の静電電極と、該一対の静電電極間の静電容量を時間間隔をおいてサンプリングする静電容量検知手段と、該静電容量検知手段でサンプリングした隣接する値の差が一定値を超えたら水が流れたと判断して出力信号を出す判定手段とを具備したことを特徴とする水流検知センサーである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の水流検知センサーにおいて、水洗便器のように、水使用後自動的に止水する水機器の上流側配管に前記一対の静電電極が配設されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の水流検知センサーにおいて、前記判定手段の出力信号を入力し、一定時間以上に亘り前記入力信号が入力されないときに第２の出力信号を出す第２の判定手段を具備したことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１，２又は３の水流検知センサーにおいて、一対の静電電極が配管の外周に対向して配設されていることを特徴とするものである。
【００１７】
そして、請求項５の発明は、請求項１，２，３又は４の流量検知センサーにおいて、静電容量検出手段が一対の静電電極からなるコンデンサを含む発振回路であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
水流検知センサーを設置するに当り、第１の従来技術のように水道配管を一旦切断して工事を行なう必要がなく、配管の外側から一対の静電電極を取り付けることが容易にできるので既設住宅にも簡単に取り付けることができる。
【００１９】
また、静電電極間の静電容量の真の値を正確に検知する必要はなく、単に静電容量の変化を知れば良いため、簡単な構成で安価に制作できる。
【００２０】
本発明では、水が流れることにより、静電電極の近くの配管内の水温が変化するのを、水の比誘電率を介して検知して、水が流れ始めたと判断するものである。従って、何らかのトラブルによって、水が流れっぱなしになったとすると、そのことを検知できない虞がある。請求項２の発明では、水機器の止水機能によって自動的に水が止まるので、流れっぱなしになる虞がない。
【００２１】
請求項３の発明では、一定時間以上に亘り、新しく水が使用されないと、第２の判定手段がそれを判断して出力信号を出すので、入居者の異常を一定時間後に自動的に知ることができる。
【００２２】
請求項４の発明では、静電電極の設置が容易で、かつ、コンパクトにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明を実施するための最良の形態を図の実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１と図２はこの発明の好ましい実施の形態で、図示されていないトイレの水洗便器の水タンクのすぐ上流の樹脂配管１の外周に、一対の静電電極２，３が接着などで配設されている。この静電電極２，３は樹脂配管１と、配管１内の水４とで決まる静電容量を有するコンデンサＣを構成する。つまり、このコンデンサＣは、一対の静電電極２，３間の静電容量を有するコンデンサＣを構成している。水４の比誘電率は前述のように温度に応じて変化するため、コンデンサＣの静電容量は水４の温度に対して敏感に変る。
【００２５】
発振回路５は前記コンデンサＣを含む発振回路で、図３に示すように、ＣＲ発振回路で構成され、２個の排他的論理和素子６，７と、直列に接続された２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２を互いに並列に接続し、排他的論理和素子６，７の接続点および抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点間にコンデンサＣを接続している。排他的論理和素子７の入力の一方は、電源Ｖｃｃに接続され他方は排他的論理和素子６の出力とコンデンサＣに接続される。排他的論理和素子７の出力は抵抗Ｒ２に接続され出力端子とされる。
【００２６】
発振回路５の発振周波数ｆは、周知のように、
ｆ＝１／（２．２ＣＲ２）
で示され、コンデンサＣの容量に反比例して変化する。コンデンサＣの容量は、配管１内の水の温度、すなわち、水の比誘電率に応じて変化するため、発振回路５の発振周波数から配管内の水温の変化を知ることができる。
【００２７】
判定回路８は、一対の静電電極２，３間の静電容量を一定の時間間隔をおいてサンプリングする。この実施例では３０秒毎の時間間隔をおいて発振回路５の発振周波数をサンプリングして一時的に記憶する。そして、今回サンプリングした発振周波数と前回サンプリングした発振周波数の差の絶対値を演算し、その値が一定値を超えたら水が流れたと判断して接点出力等の出力信号を出す。
【００２８】
トイレを使用すると一時的に水が使用されるため、配管１内の水が水タンク内に移り、上流の地中配管内から違う温度の水が配管１内を通って流れるため、このときの配管１内の水温の変化がコンデンサＣの容量変化として検知され、判定回路８が水が流れたと判断して出力信号を出す。こうして水が流れたことを検知する。配管１に接続された水洗便器は、所定の水を流すと自動的に止水する。
【実施例２】
【００２９】
図２は本発明の実施例２のブロック図で、前記図１の実施例１と比較して、判定回路８の後段に第２の判定回路９を接続した点だけが異なる。第２の判定回路９は判定手段８の出力信号が入力されている。そして所定の一定時間例えば２４時間以上に亘り判定手段８からの信号が入力されないときに第２の出力信号を出力して、入居者の異常を知らせる。なお、この一定時間の２４時間は、設定値を変更できるようにしておくと良い。
【００３０】
また、本実施例２と前記実施例１において、発振回路５の発振周波数をサンプリングするサンプリング間隔は、前記実施例１で説明した３０秒に限ることはなく、短い方へはアプリケーション要望に応じて短くしてゆけばよい。即ち、その流れ検出の目的に応じて、流れ始めからなるべく短時間の内にそれを検知したいというのであれば、必要なだけ短くしてゆけばよい。逆に測定間隔（サンプリング間隔）をあまり長くすると、水温変化が生じたあと、次のサンプリングまでに、水温が元の温度に戻ってしまい、流れを検知できなくなる虞があるため、最長でも数分程度に押さえることが好ましい。
【実施例３】
【００３１】
図４は本発明の実施例３のブロック図、図５は、実施例３におけるコンデンサＣと配管１の配置関係を説明する図である。この実施例では、平板状の静電電極２と３の間に樹脂製の平板状誘電体１０が挟まれていてコンデンサＣを構成する。誘電体１０には例えば発泡スチロールを用いることができる。両静電電極２と３の間の電場は、両電極２と３に挟まれる誘電体１０内だけに限らなくて、電極２，３の縁を回り込む電場もあるため、図４，５のように配管１を配置すると、配管１内の水の比誘電率の大きさに応じて、コンデンサＣの静電容量を変化する。従って、コンデンサＣの静電容量を検知することで水４の水温を検知できる。このことは前記第２の従来技術で詳しく説明されているので、ここではその詳細は省略する。
【００３２】
配管１に水が流れ始めて、配管１内の水温が変化すると、水４の誘電率が時間的に変化し、コンデンサＣを含む発振回路５の発振周波数ｆが変化する。この発振周波数ｆを判定回路８でサンプリングし、隣接するサンプリング値の差の絶対値が一定以上になると、水が流れたと判断して接点出力等の出力信号を出力する。第２に判定回路９は、所定の一定時間例えば２４時間以上に亘り判定手段８からの信号が入力されないときに第２の出力信号を出力して、入居者の異常を知らせる。
【００３３】
ところで、上記実施例１〜３において、発振回路５はコンデンサＣの静電容量に応じた発振周波数で常時継続して発振させ、その発振周波数ｆを判定回路８でサンプリングする代わりに、発振回路５を間欠的に発振させて、その発振周波数の差に基づいて水の流れを判断するように判定回路８を作動させるようにしてもよい。
【００３４】
なお、上記何れの実施例においても、発振周波数をサンプリングするための判定回路８によるサンプリング機能が、静電容量検知手段として機能している。また、判定回路８は判定手段として、第２の判定回路９は第２の判定手段として機能している。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は安否確認装置、健康異常通報システム、生活異常監視システム等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１のブロック図。
【図２】本発明の実施例１に用いる発振回路の電気回路図。
【図３】本発明の実施例２のブロック図。
【図４】本発明の実施例３のブロック図。
【図５】本発明の実施例３のコンデンサと配管の配置を説明する図。
【符号の説明】
【００３７】
１        配管
２，３    静電電極
４        水
５        発振回路（静電容量検出手段）
Ｃ        コンデンサ
８        判定回路
９        第２の判定回路
１０      誘電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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