(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から給水管を介して湯水が流れ込む給水主管と該給水主管から分岐した使用箇所別分水用の給水枝管とを有するヘッダ管に対して、該ヘッダ管に流れ込む湯水の流量を調整するヘッダ流量制御システムにおいて、
弁の開度に応じて給水枝管の流路面積を変化させる一又は複数の流量制御バルブと、
該流量制御バルブの開度を所定の設定値に基づいて制御する制御手段と、
流量制御バルブの開度を所定の開度とする開度設定値の入力を受け付ける受付手段と
を備え、
前記制御手段は、前記受付手段で受け付けた開度設定値に基づいて、被制御対象の給水枝管の流量制御バルブの開度を制御するよう構成され、
前記開度設定値は、前記流量制御バルブを全開とした場合に前記給水主管に流れ込む湯水の流量に対する、減量制御した場合に前記給水主管に流れ込む湯水の流量の比であり、
前記給水主管に流れ込む湯水の流量を計測する主管流量センサと、
湯水の流量に関する流量情報を出力する表示手段と、
前記主管流量センサにて湯水の流量を計測した場合に、処理を継続するか否かの判定を行う判定手段と、
該判定手段にて処理を継続すると判定した場合、前記主管流量センサにて計測した湯水の流量に基づいて所定の水使用量に関するデータを生成する演算手段と
を備え、
前記表示手段は、該演算手段にて生成した所定の水使用量に関するデータを出力することを特徴とするヘッダ流量制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水主管とこの給水主管から分岐した使用箇所別分水用の給水枝管とを有するヘッダ管に対して、このヘッダ管に流れる湯水の流量を調整するヘッダ流量制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、戸建て住宅や集合住宅の専有部における給水・給湯配管の工法として、ヘッダ方式が広く採用されている。ヘッダ方式に用いられる配管は、可撓性を有する樹脂で形成されているため、接続箇所の数を抑えて接続箇所からの漏水の危険性を回避することができ、複数の使用箇所（水栓）で同時使用された場合であっても、各水栓の流量変動を抑えることができる、というメリットを有する。また、腐食などの劣化が少ないため、水質や衛生性の低下を抑えることができる、というメリットを有する。
【０００３】
また、近年、循環型社会及び低炭素社会が着目され、かかる社会を目指すにあたり、水道施設に対して給水・給湯配管に湯水を供給するポンプ装置に要するエネルギを削減することが望まれ、また、住宅内において給湯器に要するエネルギを削減することが望まれている。併せて、住宅内における湯水の使用量を削減することにより、上記エネルギの削減に寄与することが望まれており、これを実現するための技術開発や検討が種々進められている。
【０００４】
このようなエネルギ及び資源の削減を推進すべく、「エネルギの使用の合理化に関する法律」（以下、省エネ法という。）が制定され、エネルギ及び資源の使用量を監視及び表示することにより節減に対する心理的作用を生じさせること（見える化）と、エネルギ及び資源の使用量を最適なものに制御すること（最適制御）とが推進されている。
【０００５】
そこで、従来、上記の見える化と最適制御とを実現するために、ヘッダを介して複数の使用箇所に分水された湯水の使用量を集中管理する流量制御システムが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０６２６０号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、先に提案された特許文献１の発明は、見える化及び最適制御を実行するシステムであるが、複数の使用箇所から同時吐水させた場合に特定の使用箇所からの吐水を安定させるものであり、直接的に減量制御しているものでない。
【０００８】
また、先に提案された特許文献２の発明は、見える化及び最適制御を実行するシステムであるが、吐水の温度を安定させるものであり、直接的に減量制御しているものでない。
【０００９】
特に、近年、戸建て住宅や集合住宅では、シングルレバー式の水栓が広く普及するようになり、大半の台所や洗面所などにシングルレバー式の混合水栓が設置されている。シングルレバー式の水栓は、開閉操作し易いというメリットがある一方、吐出流量を微調整し難いため、必要以上に湯水を吐水させるという問題を有している。そのため、市場においては、住宅内における湯水の使用量を確実に減量制御することが望まれている。
【００１０】
本発明はかかる事情を鑑みてなされたものであり、給水主管とこの給水主管から分岐した給水枝管とを有するヘッダ管に対して、弁の開度に応じて給水枝管の流路面積を変化させる流量制御バルブを用い、流量制御バルブの開度を所定の設定値に基づいて制御することにより、所定の給水枝管を流れ込む湯水の流量を減量制御することができるヘッダ流量制御システム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】
【００１１】
本発明に係るヘッダ流量制御システムは、外部から給水管を介して湯水が流れ込む給水主管と該給水主管から分岐した使用箇所別分水用の給水枝管とを有するヘッダ管に対して、該ヘッダ管に流れ込む湯水の流量を調整するヘッダ流量制御システムにおいて、弁の開度に応じて給水枝管の流路面積を変化させる一又は複数の流量制御バルブと、該流量制御バルブの開度を所定の設定値に基づいて制御する制御手段と、流量制御バルブの開度を所定の開度とする開度設定値の入力を受け付ける受付手段とを備え、前記制御手段は、前記受付手段で受け付けた開度設定値に基づいて、被制御対象の給水枝管の流量制御バルブの開度を制御するよう構成され、前記開度設定値は、前記流量制御バルブを全開とした場合に前記給水主管に流れ込む湯水の流量に対する、減量制御した場合に前記給水主管に流れ込む湯水の流量の比であり、前記給水主管に流れ込む湯水の流量を計測する主管流量センサと、湯水の流量に関する流量情報を出力する表示手段と、前記主管流量センサにて湯水の流量を計測した場合に、処理を継続するか否かの判定を行う判定手段と、該判定手段にて処理を継続すると判定した場合、前記主管流量センサにて計測した湯水の流量に基づいて所定の水使用量に関するデータを生成する演算手段とを備え、前記表示手段は、該演算手段にて生成した所定の水使用量に関するデータを出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明にあっては、流量制御バルブの開度を所定の開度とする開度設定値の入力を受け付けることにより、任意の開度が設定される。また、受け付けた開度設定値に基づいて、被制御対象の給水枝管の流量制御バルブの開度を制御することにより、利用者が任意で設定した開度となるように流量制御バルブの開度が固定され、例えば、使用箇所に設置されたシングルレバー式の水栓が全開状態で使用される場合であっても水使用量が減量する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るヘッダ流量制御システムにあっては、弁の開度に応じて給水枝管の流路面積を変化させる流量制御バルブを用い、この流量制御バルブの開度を所定の設定値に基づいて制御することにより、例えば、シングルレバー式の水栓など、吐出調整し難い水栓に対しても、使用時に吐出流量を最適化して水の出過ぎを防ぐことができ、無駄に消費される水資源の削減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るヘッダ流量制御システムの全体構成を示す図である。
【図２】流量制御バルブの構成を説明する模式図であり、（ａ）はポテンショメータ式ＤＣサーボモータを備えるバルブの模式図、（ｂ）はステッピングモータを備えるバルブの模式図である。
【図３】制御手段が実行する流量値表示処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】制御手段がポテンショメータ式ＤＣサーボモータを制御する流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】制御手段がステッピングモータを制御する流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図１と異なるヘッダ流量制御システムの全体構成を示す図である。
【図７】図３とは異なる、制御手段がポテンショメータ式ＤＣサーボモータを制御する流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】図４とは異なる、制御手段がステッピングモータを制御する流量制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図７及び図８の処理過程で実行される流量値表示処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図７及び図８に処理過程で実行される駆動決定処理の手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１及び図６とは異なる、ヘッダ流量制御システムの全体構成を示す図である。
【図１２】図１、図６及び図１１とは異なる、ヘッダ流量制御システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１.
本発明に係るヘッダ流量制御システムについて、本実施の形態を示す図面に基づいて以下説明する。ヘッダ流量制御システムは、図１に示すように、ヘッダ管１と、複数の流量制御バルブ２と、主管流量センサ３と、制御装置４とを備える。ヘッダ管１は、架橋ポリエチレン樹脂などの可撓性を有する合成樹脂で形成されており、外部から湯水を取り入れる給水管（図示せず）と、洗面、台所、トイレ及び風呂などの使用箇所に給水する屋内配管（図示せず）とを接続するための管寄せである。
【００１８】
また、ヘッダ管１は、一本の給水主管１０と、この給水主管１０から分岐する複数の給水枝管１１とを備え、給水主管１０は給水管に接続し、給水枝管１１は屋内配管に接続している。ヘッダ管１は、湯水が給水管から給水主管１に流れ込み、流れ込んだ湯水を各給水枝管１１に分水し、分水した湯水を各使用箇所に供給する。
【００１９】
実施の形態１において、ヘッダ管１は、給水主管１０の始端部に主管流量センサ３が取り付けられている。ここで、始端とは流水の上流側の端をいい、終端とは流水の下流側の端をいう。主管流量センサ３は、給水主管１０に流れ込む湯水の流量を計測するものであり、ロータ式流量センサが用いられ、湯水の流量を着磁したロータの回転によりホール素子にて電気的信号に変換し、流量に応じたパルスを出力する。
【００２０】
また、ヘッダ管１は、減量制御すべき被制御対象の給水枝管１１の始端側に流量制御バルブ２が取り付けられている。流量制御バルブ２は、開閉弁（図示せず）とこれを開閉させるためのモータとを備える。流量制御バルブ２は、弁の開度に応じて給水枝管１１内の流路面積を変化させ、減量制御すべき給水枝管１１に流れ込む湯水の流量を調整する。ここで、管内を流れる湯水の流量と管内の流路面積とは、以下の式（１）のような比例関係が成立する。
【００２１】
Ｑ＝α×Ｓ×ΔＰ1/2  …（１）
但し、Ｑは管内を流れる湯水の流量を示す。また、αは定数を示す。また、Ｓは管内の流路面積を示す。また、ΔＰ1/2は、流路前後の差圧を示す。
【００２２】
実施の形態１にあっては、給水枝管１１を流れる湯水の流量を検出しないため、検出した流量に応じて実時間で流量制御バルブ２の開度が制御されることはない。しかしながら、流量制御バルブ２は、式（１）の比例関係が成立することにより、弁の開度を上げて管内の流路面積を広げることによって管内の湯水の流量を増やす一方、弁の開度を下げて管内の流路面積を狭めることによって管内の湯水の流量を減らすことができる。このように、流量制御バルブ２は、流路面積を変化させる目的で弁の開度が制御されることにより、管内の湯水の流量を調整する。
【００２３】
そこで、流量制御バルブ２の開度を所定の開度にする設定値（以下「開度設定値」という。）を指定することにより、減量制御すべき給水枝管１１を流れる湯水の流量を指定することができる。指定すべき開度設定値は、例えば、弁の全開状態を１００％とした場合における、この全開状態に対する流路内の弁の開度の割合である。指定された開度設定値は、流量制御バルブ２の開度を制御するために用いられる。流量制御バルブ２は、弁の開度が制御されることにより、配管系の全圧力損失の大きさを調整し、減量制御すべき給水枝管１１を流れる湯水の流量を調整する。例えば、開度設定値を６０％と指定することにより、対応する配管系統の圧力損失合計が増加し、減量制御すべき使用箇所の水栓からの吐出流量が絞り込まれる。
【００２４】
減量制御すべき給水枝管１１は、住宅内における水使用量の節約に寄与する使用箇所に給水する配管が対象であり、具体的には、台所及び洗面化粧台に給水する給水枝管１１が主な対象となる。近年、台所や洗面化粧台は、シングルレバー式の湯水混合水栓が取り付けられるようになって吐出流量が調整し難いため、水使用量の節約の対象となるからである。なお、水洗式トイレや全自動洗濯機などは、機器側で必要な使用量が設定されているため、水使用量の節約に寄与しないので対象とならない。また、近年、浴槽についても、全自動又は半自動の給水機能を備えた給湯器が主流となり、予め設定された流量の湯水が浴槽に供給されるものが主流であるため、水使用量の節約に寄与しないので対象とならない。
【００２５】
また、流量制御バルブ２及び主管流量センサ３は、信号線２０及び信号線３０を介して制御装置４に接続され、集中管理されている。制御装置４は、制御基盤４０と、操作部４１と、表示部４２と、電源４３とを備えており、これらは、バス４４を介して接続されている。制御装置４は、利用者が操作し易い場所、例えば、リビングルームなどに設置されている。
【００２６】
制御基盤４０は、演算部（図示せず）と記憶部（図示せず）とを備える。制御基盤４０は、主管流量センサ３から出力されたパルスを信号線３０を介して受け付け、受け付けたパルスを積算して湯水の積算流量に換算し、換算した流量値を記憶部に記憶する。また、制御基盤４０は、記憶している流量値に基づいて演算部が演算し、住宅内における、瞬間の水使用量データ、所定期間の水使用量データ、複数の所定期間の水使用量の比較データ、前年同月の水使用量との比較データなど、様々な水使用量に関するデータを生成する。なお、制御基盤４０は、データ生成のための計算式及び処理手順に関する情報を記憶部が記録しており、データを生成する際に演算部が適宜用いる。
【００２７】
操作部４１は、各種ボタンを備えており、利用者が所定のボタンを押下することにより、上述した水使用量に関するデータの生成指示や、生成したデータの表示指示などの入力を受け付け、受け付けた指示を制御基盤４０に出力する。また、操作部４１は、開度設定値の入力を受け付け、受け付けた開度設定値を制御基盤４０に出力する。
【００２８】
表示部４２は、入力された開度設定値を制御基盤４０から受け付けて画面出力する。また、表示部４２は、生成水使用量に関するデータを制御基盤４０から受け付けて画面出力し、見える化を実行する。
【００２９】
また、制御基盤４０は、操作部４１を介して受け付けた開度設定値を満たすように流量制御バルブ２を制御する。制御基盤４０は、流量制御バルブ２の構造に応じて以下のように異なる制御を実行する。流量制御バルブ２がポテンショメータ式ＤＣサーボモータを備える場合、制御基盤４０は、図２（ａ）に示すように、電源４３からＤＣモータ２０に電流を流してモータ軸を回転駆動させ、モータ軸の回転位置に応じて開閉弁の開度を変化させる。ポテンショメータ２１は、モータ軸の回転位置を測定して開閉弁の開度を検出し、制御基盤４０に出力する。制御基盤４０は、検出した開閉弁の開度に応じてモータ軸を更に回転させ、開度設定値を満たすように開閉弁の開度を調整する。なお、制御基盤４０は、モータ軸の回転位置と開閉弁の開度との対照情報テーブルを記憶部が記録しており、制御する際に演算部が用いる。
【００３０】
一方、流量制御バルブ２がステッピングモータ２２を備える場合、制御基盤４０は、図２（ｂ）に示すように、開度設定値に応じた駆動パルスを出力し、電源４３からステッピングモータ２２に駆動パルスに同期する電流を流してモータ軸を一定角度で回転させ、モータ軸の回転位置に応じて開閉弁の開度を変化させる。なお、制御基盤４０は、開度設定値に応じた駆動パルスの出力情報テーブルを記憶部が記録しており、出力する際に演算部が用いる。
【００３１】
このように、ヘッダ流量制御システムは、複数の装置を備え、これらの装置が動作することにより、住宅内の水使用量の節約が行われる。そこで、これらの装置の動作について以下説明する。
【００３２】
（見える化について）
ヘッダ流量制御システムは、制御基盤４０に記憶している流量値に基づいて水使用量に関するデータを生成して画面出力する。その処理の手順は、図３に示すとおりである。制御基盤４０は、主管流量センサ３からパルスが出力された場合、このパルスの入力を受け付け（Ｓ１０１）、システムがＯＮであるか否かを判定する（Ｓ１０２）。その結果、制御基盤４０は、システムがＯＮでないと判定した場合（Ｓ１０２でＮＯ）、処理を終了する。
【００３３】
一方、制御基盤４０は、システムがＯＮであると判定した場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）、受け付けたパルスを積算し（Ｓ１０３）、積算したパルスを湯水の積算流量に換算する（Ｓ１０４）。制御基盤４０は、換算した流量値を記憶部に記憶する（Ｓ１０５）。制御基盤４０は、操作部４１を介して表示指示の入力を受け付けたか否かを判定し（Ｓ１０６）、表示指示の入力を受け付けていないと判定した場合（Ｓ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０１に戻り、主管流量センサ３から出力されたパルスを受け付ける。
【００３４】
一方、制御基盤４０は、表示指示の入力を受け付けたと判定した場合（Ｓ１０６でＹＥＳ）、受け付けた表示指示に応じて表示部４２に画面出力するための表示値を演算する（Ｓ１０７）。例えば、制御基盤４０は、所定期間の水使用量データを表示する指示を受け付けた場合、記憶部に記憶してある流量値に基づいて所定期間の水使用量データを生成し、生成した水使用量に関するデータを表示部４２に表示するための表示値を演算する。
【００３５】
制御基盤４０は、演算した表示値を表示部４２に出力する（Ｓ１０８）。表示部４２は、受け付けた表示値に従って画面出力する。
【００３６】
（最適制御その１）
また、ヘッダ流量制御システムは、操作部４１を介して受け付けた開度設定値を満たすように流量制御バルブ２の開閉弁の開度を調整する。流量制御バルブ２がポテンショメータ式ＤＣサーボモータを備える場合、その制御処理の手順は、図４に示すとおりである。制御基盤４０は、操作部４１から開度設定値が出力された場合、この開度設定値を受け付け（Ｓ２０１）、開度設定値に応じた目標開度を演算する。
【００３７】
制御基盤４０は、ポテンショメータ２１を介して現在の開度を検出し（Ｓ２０２）、演算した目標開度を変数ｉに代入するととともに、検出した現在の開度を変数ｊに代入する（Ｓ２０３）。制御基盤４０は、変数ｉと変数ｊとの差が零であるか否かを判定し（Ｓ２０４）、その差が零であると判定した場合（Ｓ２０４でＹＥＳ）、開閉弁が目標開度を満たしていると判断して処理を終了する。
【００３８】
一方、制御基盤４０は、その差が零でないと判定した場合（Ｓ２０４でＮＯ）、ＤＣモータ２０を駆動させ（Ｓ２０５）、再度、ポテンショメータ２１を介して現在の開度を検出する（Ｓ２０２）。
【００３９】
（最適制御その２）
また、制御流量バルブ２がステッピングモータ２２を備える場合、その制御処理の手順は、図５に示すとおりである。制御基盤４０は、操作部４１から開度設定値が出力された場合、この開度設定値を受け付け（Ｓ３０１）、受け付けた開度設定値に応じた目標開度を演算する（Ｓ３０２）。
【００４０】
制御基盤４０は、目標開度に応じた駆動パルスを出力し（Ｓ３０３）、この駆動パルスに同期する電流を流してステッピングモータ２２を駆動させる。ステッピングモータ２２は、モータ軸を回転させ、目標開度を満たすように開閉弁を開閉させる。
【００４１】
ヘッダ流量制御システムは、表示部４２を介して住宅内の水使用量に関するデータを画面出力（見える化）することにより、利用者に水使用量を意識付け、節水に対して接触的に取り組む意識を高める。また、シングルレバー式の水栓など、吐出調整し難くて全開か全閉かで操作される水栓に対して、使用時の吐出流量を最適化させて水の出過ぎを防ぎ、無駄に消費される水資源の削減に寄与する。特に、実施の形態１にあっては、システムを構成する部品の点数が抑えられているため、比較的安価にシステムを構築することができる。
【００４２】
実施の形態２．
本発明に係るヘッダ流量制御システムは、給水枝管１１を流れる湯水の流量をそれぞれ検出し、検出した流量に応じて実時間で各流量制御バルブ２の開度を調整するフィードバック制御を行ってもよい。以下、上述した実施の形態１に係るシステムと異なる点のみを説明する。
【００４３】
ヘッダ流量制御システムは、図６に示すように、ヘッダ管１と、複数の流量制御バルブ２と、複数の枝管流量センサ５と、制御装置４とを備える。ヘッダ管１は、減量制御すべき給水枝管１１の始端部に流量制御バルブ２が取り付けられている。また、ヘッダ管１は、主管流量センサ３の代わりに、全ての給水枝管１１に枝管流量センサ５が取り付けられている。枝管流量センサ５は、各給水枝管１１の始端側に取り付けられ、特に、減量制御すべき給水枝管１１には始端側から流量制御バルブ２、枝管流量センサ５の順番となるように取り付けられている。
【００４４】
枝管流量センサ５は、給水枝管１１に流れ込む湯水の流量を計測するものであり、主管流量センサ３と同様、ロータ式流量センサが用いられ、湯水の流量を着磁したロータの回転によりホール素子にて電気的信号に変換し、流量に応じたパルスを出力する。
【００４５】
このように、減量制御すべき給水枝管１１には、始端側から流量制御バルブ２、枝管流量センサ５の順番となるように取り付けられている。そのため、枝管流量センサ５は、流量制御バルブにより減量制御された湯水の流量を計測することができる一方、流量制御バルブ２は、そのように正確に計測された湯水の流量に基づき、同一の給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２の開閉弁の開度をフィードバック制御することが可能となる。
【００４６】
現在の水道施設は、同一地域内における水使用量の変動に伴い、水使用量が多い場合には給水元圧が下がり、水使用量が少ない場合には給水元圧が上がるため、上述した式（１）のうちの流路前後の差圧（ΔＰ1/2）が安定しない。そのため、ヘッダ管１に供給される湯水の流量は、常に変動することとなる。しかしながら、実施の形態２にあっては、枝管流量センサ５が検出した湯水の流量に基づき、同一の給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２の開閉弁の開度をフィードバック制御するので、給水元圧の変動にかかわらず、使用箇所の応じた最適流量を安定して吐出させる。
【００４７】
その結果、任意の給水枝管１１を流れる湯水の流量の目標値（以下「流量設定値」という。）を指定することにより、任意の給水枝管１１から吐水すべき湯水の流量を指定することができる。例えば、洗面所に給水する給水枝管１１に対して流量設定値を毎分１０リットルと指定することにより、この給水枝管１１を流れる湯水の流量が動的に調整され、洗面所の水栓からの吐出流量が常に毎分１０リットルとなる。
【００４８】
流量制御バルブ２及び枝管流量センサ５は、信号線２０及び信号線５０を介して制御装置４に接続され、集中管理されている。制御基盤４０は、枝管流量センサ５から出力されたパルスを信号線５０を介して受け付け、受け付けたパルスを積算して湯水の積算流量に換算し、換算した流量値を記憶部に記憶する。また、制御基盤４０は、記憶してある流量値に基づいて演算し、給水枝管１１（又は使用箇所）毎に識別し、識別した対象毎に、瞬間の水使用量データ、所定期間の水使用量データ、複数の所定期間の水使用量の比較データ、前年同月の水使用量との比較データなど、様々な水使用量に関するデータを生成する。なお、制御基盤４０は、各給水枝管１１（又は使用箇所）に対応する識別情報テーブルを記憶部が記録しており、識別する際に演算部が適宜用いる。また、制御基盤４０は、データ生成のための計算式及び処理手順に関する情報を記憶部が記録しており、データを生成する際に演算部が適宜用いる。また、制御基盤４０は、全ての給水枝管１１の流量値を合計することにより、住宅全体における、様々な水使用量に関するデータを生成する。また、制御基盤４０は、枝管流量センサ５が検出した流量値が流量設定値を満たすように流量制御バルブ２をフィードバック制御する。
【００４９】
操作部４１は、利用者がボタンを押下することにより、制御すべき給水枝管１１の選択を受け付け、選択された給水枝管１１の識別情報を制御基盤４０に出力する。また、操作部４１は、選択された給水枝管１１に対する流量設定値の入力を受け付け、受け付けた流量設定値を制御基盤４０に出力する。選択された給水枝管１１は、個別に選択される場合と、全てが選択される場合とがある。
【００５０】
表示部４２は、選択された給水枝管１１の識別情報とこれに対応する流量設定値を制御基盤４０から受け付けて画面出力する。また、表示部４２は、水使用量に関するデータを制御基盤４０から受け付け、受け付けた水使用量に関するデータを、給水枝管１１（又は使用箇所）毎のデータとして画面出力するか、住宅全体のデータとして画面出力する。
【００５１】
このように、ヘッダ流量制御システムは、複数の装置を備え、これらの装置が動作することにより、使用箇所毎の水使用量の節約が行われる。そこで、これらの装置の動作について以下説明する。
【００５２】
（見える化及び最適制御その１）
ヘッダ流量制御システムは、流量制御バルブ２がポテンショメータ式ＤＣサーボモータを備える場合、図７に示す手順により処理を実行する。制御基盤４０は、制御すべき給水枝管１１が選択された場合であって、選択された給水枝管１１に取り付けられている枝管流量センサ５からパルスが出力されたとき、このパルスの入力を受け付け（Ｓ４０１）、システムがＯＮであるか否かを判定する（Ｓ４０２）。その結果、制御基盤４０は、システムがＯＮでないと判定した場合（Ｓ４０２でＮＯ）、処理を終了する。
【００５３】
一方、制御基盤４０は、システムがＯＮであると判定した場合（Ｓ４０２でＹＥＳ）、受け付けたパルスを積算し（Ｓ４０３）、積算したパルスを湯水の流量に換算する（Ｓ４０４）。制御基盤４０は、換算した流量値についての流量値表示処理を実行する（Ｓ４０５）。流量値表示処理の詳細な手順については、後述にて説明する。
【００５４】
制御基盤４０は、ステップＳ４０５において流量値表示処理を実行した後、選択された給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２に対する駆動決定処理を実行する（Ｓ４０６）。駆動決定処理の詳細な手順については、後述にて説明する。
【００５５】
制御基盤４０は、ステップＳ４０６において駆動決定処理を実行した結果、駆動を決定したか否かを判定し（Ｓ４０７）、駆動を決定していないと判定した場合（Ｓ４０７でＮＯ）、ステップＳ４０１に戻り、枝管流量センサ５から出力されたパルスを受け付ける。
【００５６】
一方、制御基盤４０は、駆動を決定したと判定した場合（Ｓ４０７でＹＥＳ）、選択された給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２についての現在の開度をポテンショメータ２１を介して検出する（Ｓ４０８）。制御基盤４０は、予め設定してある一単位当たりの開度を変数ｉに代入するとともに、検出した現在の開度を変数ｊに代入する（Ｓ４０９）。一単位当たりの開度は、駆動決定処理を一回実行した場合に調整した開閉弁の開度を示す。
【００５７】
制御基盤４０は、変数ｉと変数ｊとの差が零であるか否かを判定し（Ｓ４１０）、その差が零であると判定した場合（Ｓ４１０でＹＥＳ）、ステップＳ４０１に戻り、次の処理を実行する。
【００５８】
一方、制御基盤４０は、その差が零でないと判定した場合（Ｓ４１０でＮＯ）、決定された駆動方向に従ってＤＣモータ２０を駆動させ（Ｓ４１１）、再度、ポテンショメータ２１を介して現在の開度を検出する（Ｓ４０８）。
【００５９】
（見える化及び最適制御その２）
また、ヘッダ流量制御システムは、流量制御バルブ２がステッピングモータ２２を備える場合、図８に示す手順により処理を実行する。制御基盤４０は、制御すべき給水枝管１１が選択された場合であって、選択された給水枝管１１に取り付けられている枝管流量センサ５からパルスが出力されたとき、このパルスの入力を受け付け（Ｓ５０１）、システムがＯＮであるか否かを判定する（Ｓ５０２）。その結果、制御基盤４０は、システムがＯＮでないと判定した場合（Ｓ５０２でＮＯ）、処理を終了する。
【００６０】
一方、制御基盤４０は、システムがＯＮであると判定した場合（Ｓ５０２でＹＥＳ）、受け付けたパルスを積算し（Ｓ５０３）、積算したパルスを湯水の流量に換算する（Ｓ５０４）。制御基盤４０は、換算した流量値についての流量値表示処理を実行する（Ｓ５０５）。流量値表示処理の詳細な手順については、後述にて説明する。
【００６１】
制御基盤４０は、ステップＳ５０５において流量値表示処理を実行した後、選択された給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２に対する駆動決定処理を実行する（Ｓ５０６）。駆動決定処理の詳細な手順については、後述にて説明する。
【００６２】
制御基盤４０は、ステップＳ５０６において駆動決定処理を実行した結果、駆動を決定したか否かを判定し（Ｓ５０７）、駆動を決定していないと判定した場合（Ｓ５０７でＮＯ）、ステップＳ５０１に戻り、枝管流量センサ５から出力されたパルスを受け付ける。
【００６３】
一方、制御基盤４０は、駆動を決定したと判定した場合（Ｓ５０７でＹＥＳ）、決定された駆動方向に従って一単位当たりの開度に応じた駆動パルスを出力し（Ｓ５０８）、この駆動パルスに同期する電流を流してステッピングモータ２２を駆動させる。ステッピングモータ２２は、モータ軸を回転させて一単位当たりの開度を満たすように開閉弁を開閉させる。
【００６４】
ここで、図７のステップＳ４０５（又は図８のステップＳ５０５）において実行する流量値表示処理の手順について説明する。制御基盤４０は、図９に示すように、ステップＳ４０４（又はステップＳ５０４）において換算した流量値を記憶部に記憶する（Ｓ６０１）。制御基盤４０は、操作部４１を介して表示指示の入力を受け付けたか否かを判定し（Ｓ６０２）、表示指示の入力を受け付けていないと判定した場合（Ｓ６０２でＮＯ）、流量値表示処理を終了し、次のステップに移行する。
【００６５】
一方、制御基盤４０は、表示指示の入力を受け付けたと判定した場合（Ｓ６０２でＹＥＳ）、受け付けた表示指示に応じて表示部４２に画面出力するための表示値を演算する（Ｓ６０３）。制御基盤４０は、演算した表示値を表示部４２に出力し（Ｓ６０４）、流量値表示処理を終了し、次のステップに移行する。表示部４２は、制御基盤４０から出力された表示値に従って画面出力する。
【００６６】
次に、図７のステップＳ４０６（又は図８のステップＳ５０６）において実行する駆動決定処理の手順について説明する。制御基盤４０は、図１０に示すように、操作部４１を介して、選択された給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２に対する流量設定値を受け付け、受け付けた流量設定値を変数Ｑ１に代入するとともに、ステップＳ４０４（又はステップＳ５０４）で換算した流量値を現在の流量値として変数Ｑ２に代入する（Ｓ７０１）。
【００６７】
制御基盤４０は、変数Ｑ１と変数Ｑ２との差が零であるか否かを判定し（Ｓ７０２）、その差が零であると判定した場合（Ｓ７０２でＹＥＳ）、選択された給水枝管１１を流れる湯水の現在の流量が流量設定値の範囲内に保たれていると判断し、駆動を決定することなく、駆動決定処理を終了し、次のステップに移行する。
【００６８】
一方、制御基盤４０は、その差が零でないと判定した場合（Ｓ７０２でＮＯ）、現在の流量が流量設定値の範囲外であると判断し、その差が零未満であるか否かを判定する（Ｓ７０３）。その結果、制御基盤４０は、その差が零未満であると判定した場合（Ｓ７０３でＹＥＳ）、現在の流量が流量設定値を超えていると判断し、弁を閉める方向への駆動を決定し（Ｓ７０４）、駆動決定処理を終了して次のステップに移行する。
【００６９】
一方、制御基盤４０は、その差が零を超えると判断した場合（Ｓ７０３でＮＯ）、現在の流量が流量設定値に達していないと判断し、弁を開ける方向への駆動を決定し（Ｓ７０５）、駆動決定処理を終了して次のステップに移行する。
【００７０】
このように、ヘッダ流量制御システムは、枝管流量センサ５が検出した湯水の流量に基づき、同一の給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２の開閉弁の開度をフィードバック制御するので、給水元圧の変動にかかわらず、使用箇所の応じた最適流量を安定して吐出させることができる。また、各給水枝管１１を流れる湯水の流量を検出し、この流量に基づいて流量制御バルブ２を調整するので、実時間に減量調整することができる。また、給水枝管１１（使用箇所）毎に湯水の水量を減量制御することができる。特に、制御基盤４０は、枝管流量センサ５が検出した給水枝管１１の瞬時流量に基づいて流量制御バルブ２をフィードバック制御することから、流量制御バルブ２をより細やかに制御することができる。
【００７１】
また、減量制御の対象としている台所や洗面所は、吐出流量が使用感や快適感に影響し易い使用箇所である。しかし、台所や洗面所の水栓は、他の使用箇所と同時に使用される場合であっても、フィードバック制御により最適流量を安定して吐出させることができるため、使用感や快適感が損なわれることがない。
【００７２】
実施の形態３．
本発明に係るヘッダ流量制御システムは、実施の形態１に係るシステムの構成に枝管流量センサ５を更に加えた構成であってもよい。以下、上述した実施の形態１に係るシステムと異なる点のみを説明する。ヘッダ流量制御システムは、図１１に示すように、ヘッダ管１と、複数の流量制御バルブ２と、主管流量センサ３と、複数の枝管流量センサ５と、制御装置４とを備える。
【００７３】
実施の形態３において、ヘッダ管１は、減量制御すべき給水枝管１１に始端側から順番に流量制御バルブ２と枝管流量センサ５とが取り付けられている。そのため、制御基盤４０は、枝管流量センサ５が検出した湯水の流量に基づき、同一の給水枝管１１に取り付けられている流量制御バルブ２の開閉弁の開度をフィードバック制御することが可能となる。
【００７４】
また、ヘッダ管１は、全ての給水枝管１１に枝管流量センサ５が取り付けられておらず、減量制御すべき給水枝管１１にのみ枝管流量センサ５が取り付けられている。そのため、制御基盤４０は、少数の枝管流量センサ５を用いて流量制御バルブ２をフィードバック制御しつつ、全ての給水枝管１１の流量値の合計については主管流量センサ３を用いて計測することができる。
【００７５】
その結果、実施の形態１のように部品点数を抑えた構成によって住宅全体における水使用量に関するデータを生成しつつ、実施の形態２のように使用箇所の応じた最適流量を安定して吐出させることができる。
【００７６】
実施の形態４．
本発明に係るヘッダ流量制御システムは、実施の形態１乃至３に係るシステムの構成に緊急用止水バルブ６を更に加えた構成であってもよい。以下、実施の形態２に係るシステムに緊急用止水バルブ６を加えた構成を一例として説明するので、実施の形態２と異なる点のみ説明する。
【００７７】
ヘッダ流量制御システムは、図１２に示すように、ヘッダ管１と、複数の流量制御バルブ２と、複数の枝管流量センサ５と、緊急用止水バルブ６と、制御装置４とを備える。ヘッダ管１は、給水主管１０の始端部に緊急用止水バルブ６が取り付けられている。緊急用止水バルブ６は、内部に備える開閉弁（図示せず）が開閉し、給水主管１０内に湯水が流れ込むことがないように遮断する。
【００７８】
緊急用止水バルブ６は、信号線６０を介して制御装置４に接続されて管理されている。制御基盤４０は、操作部４１を介して遮断指示の入力を受け付けた場合、受け付けた遮断指示に応じて緊急用止水バルブ６を閉じる。その結果、例えば、作業員は、ヘッダ管１内の空にして、水栓金具のパッキン交換などのメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【００７９】
また、制御基盤４０は、枝管流量センサ５が急激な増大した流量（又は急激に減少した流量）を検出した場合、例えば、管の破裂など管路に異常事態が生じ、大量の水が流れ込んだ（又は大量の水が漏水した）と判断して、緊急用止水バルブ６を自動的に閉じる。
【００８０】
なお、上述した実施の形態において、開示設定値は、弁の全開状態を１００％とした場合における、この全開状態に対する流路内の弁の開度の割合としたが、本発明においては、これに限定されず、流量制御バルブ２の弁を全開とした場合に給水主管１０内の流れる湯水の流量に対する、流量制御バルブ２の弁の開度を調整して減量制御した場合に給水主管１０内を流れる湯水の流量の比であってもよい。弁を全開とした場合の湯水の流量については、予め主管流量センサ３などで計測しておく。その結果、開度設定値は、実際に流れる流量に基づいて設定されるので、利用者は、より具体的な状態を把握して設定することができる。
【００８１】
また、以上の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００８２】
（付記１）
給水主管と該給水主管から分岐した使用箇所別分水用の給水枝管とを有するヘッダ管に対して、該ヘッダ管を流れる湯水の流量を調整するヘッダ流量制御システムにおいて、弁の開度に応じて給水枝管の流路面積を変化させる一又は複数の流量制御バルブと、該流量制御バルブの開度を所定の設定値に基づいて制御する制御手段と、被制御対象の給水枝管を流れる湯水の流量を計測する枝管流量センサと、被制御対象の給水枝管を流れる湯水の流量を所定流量とする流量設定値の入力を受け付ける受付手段とを備え、前記制御手段は、前記受付手段により受け付けた流量設定値と、前記枝管流量センサにより計測された流量とを比較し、比較結果に基づいて、被制御対象の給水枝管の流量制御バルブの開度を制御するよう構成されたことを特徴とするヘッダ流量制御システム。
【００８３】
（付記２）
湯水の流量に関する流量情報を出力する表示手段を更に備え、
該表示手段は、前記枝管流量センサにより計測された流量に関する流量情報を出力することを特徴とする付記１に記載のヘッダ流量制御システム。
【符号の説明】
【００８４】
１  ヘッダ管
１０  給水主管
１１  給水枝管
２  流量制御バルブ
２０  ＤＣモータ
２１  ポテンショメータ
２２  ステッピングモータ
３  主管流量センサ
４  制御装置
４０  制御基盤（制御手段）
４１  操作部
４２  表示部
４３  電源
４４  バス
５  枝管流量センサ
６  緊急用止水バルブ
【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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【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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【図１１】
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【図１２】
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