(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路内の流体中に音波を伝搬させて送受信する送受信手段と、
前記音波の送受信の伝搬時間から流量を検出する流量検出手段と、
前記音波の送受信の伝搬時間から流体の温度を検出する温度検出手段と、
時間を計時する計時手段と、
前記温度検出手段の時間的な温度変化から凍結時刻を予測する凍結予測手段と、
前記流路を開閉する開閉弁と、を備え、
前記開閉弁は、前記凍結時刻に前記流路を開き、
この時間帯において凍結が発生した場合は、前記流量検出手段の流量計測間隔を長くする、もしくは流量計測を停止することを特徴とする水道メーター。
【請求項２】
凍結予測時刻が所定時刻の範囲の時、警報を報知する報知手段を備えた請求項１記載の水道メーター。
【請求項３】
前記温度検出手段の検出温度変化が所定温度変化の時、警報を報知する報知手段を備えた請求項１記載の水道メーター。
【請求項４】
前記温度検出手段の検出温度により開閉手段を制御する動作制御手段を備えた請求項１から３のいずれか１項記載の水道メーター。
【請求項５】
駆動電源として電池を用いた請求項１から４のいずれか１項記載の水道メーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道水を給水する管路に設置する水道メーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の流量計は、特開平１１−６４０５５号公報のようなものが知られていた。以下、その構成について図５を参照しながら説明する。
【０００３】
図５に示すように、流路１に対して超音波を送受信する超音波振動子２、３および検出回路４と、検出回路４で計測した伝搬時間Ｔ１、Ｔ２を基に、流量演算手段５で流体流量が計測され、温度検出手段６で流体温度が求められる。そして、求められた流量と温度から流体の使用状況を監視し、以上を判定する異常判定手段７と、異常判定されたときに外部に報知する報知手段８からなっていた。ここで、矢印は流体の流れる方向を示す。
【０００４】
上記構成において、流体温度が凍結温度に近づくと、流量が小さくなるので、異常レベルが高いと判断して報知することができるので、配管凍結を防止することができるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、流体の温度が０゜Ｃ近傍になるか、流体が凍結して流量低下が発生したときに異常が発見されるので、凍結の発見が遅れるという課題があった。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、温度低下によって生じる凍結等の不都合を未然に防止することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、流路内の流体中に音波を伝搬させて送受信する送受信手段と、前記音波の送受信の伝搬時間から流量を検出する流量検出手段と、前記音波の送受信の伝搬時間から流体の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の温度変化から凍結を予測する凍結予測手段を備えた構成とした。
【０００８】
これによって、温度検出手段の温度変化から凍結を予測することができ、未然に凍結を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本願に記載の発明である水道メーターは、流路内の流体中に音波を伝搬させて送受信する送受信手段と、音波の送受信の伝搬時間から流量を検出する流量検出手段と、音波の送受信の伝搬時間から流体の温度を検出する温度検出手段と、時間を計時する計時手段と、温度検出手段の時間的な温度変化から凍結時刻を予測する凍結予測手段と、流路を開閉する開閉弁と、を備えている。そして、その開閉弁は、当該凍結時刻に流路を開き、この時間帯において凍結が発生した場合は、流量検出手段の流量計測間隔を長くする、もしくは流量計測を停止することを特徴とすることにより凍結を未然に防止することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、水道メーターを例にして本発明の第１の実施例を、図１と図２を参照して説明する。
【００１１】
図１に示すように、流路９内の水中に超音波を送受信する１対の超音波振動子１０、１１と、前記超音波振動子１０、１１を用いて送受信する送受信手段１２と、前記送受信手段１２によって送受信された超音波の伝搬時間から流量を算出する流量検出手段１３と、前記送受信手段１２によって送受信された超音波の伝搬時間から水中温度を算出する温度検出手段１４と、前記温度検出手段１４の温度変化から流路内の水の凍結を予測する凍結予測手段１５を備えた構成とした。そして、時間を計時する計時手段１６と、様々な警報事態を報知する報知手段１７と、流路の開閉度を制御する開閉手段としての開閉弁１８と、前記開閉弁１８を駆動制御する制御手段１９と、上記各手段へ電力を供給する電源としての電池２０からなる水道メーターとした。ここで、２１は警報を報知する表示器、２２は警報を離れたところへ通報する通信手段、２３は開閉弁を駆動するステッピングモーターである。
【００１２】
上記構成によれば、流れの上流側の超音波振動子１０から送信して下流側の超音波振動子１１で受信して計測された伝搬時間ｔｕと、逆に下流側の超音波振動子１１から送信して上流側の超音波振動子１２で受信して計測された伝搬時間ｔｄから、流速Ｖを求め流路の断面積や所定の係数をかけることで、流量検出手段１３が流量Ｑを算出する。そして、同様に温度検出手段１４によって、伝搬時間ｔｕ、ｔｄから音速Ｃを求める。そして、求めた音速Ｃから温度Ｔを算出することができる。
【００１３】
そして、所定時間間隔で、計時手段によって計測された時刻ｔと、温度検出手段によって検出された温度Ｔを記憶していく。記憶された時刻と温度のデータから、所定温度以下（例えば、水の温度が０゜Ｃ以下）になる時刻を凍結予測手段により予測する。例えば、図２に示すように、時刻ｔ１の時の温度Ｔ１と、時刻ｔ２の時の温度Ｔ２から、直線予測で、温度が凍結温度であるＴ０以下になる時刻ｔ３を予測する。この予測時刻ｔ３が、所定時間範囲（例えば、０時から９時以内）であれば、凍結の可能性が強いので、警報を報知する。しかし、予測時間が所定時刻（例えば、９時）以降であれば、気温が上昇する方向にあるので凍結の可能性は低い。よって、警報は報知しない。
【００１４】
警報は凍結予測手段が予測したその時点でもよいし、予測凍結時刻の少し前でもよい。また、凍結を確認した後は、さらに強い警報を報知してもよい。例えば、予測時点では、水道メーターに備えた表示器に表示する方法や、水道メーターから離れた表示器に表示する方法を取ることで報知できる。さらに、強い警報の時は、表示器にその強さを表示することはもちろん、通信手段を介して管理する人に通報する方法で報知する。そして、凍結が解凍を始めるときを予測して、その時刻に通報することで凍結が解凍した後の処置を敏速に行うことが出来るようなる。
【００１５】
また、検出温度の温度変化が所定温度変化以上の時、すなわち特定の温度から急激に温度が低下した時も、凍結を予測することができる。この場合も同様に、凍結の可能性ありとして警報を報知する。急激な温度変化がなくても、絶対温度が所定温度（例えば、０゜Ｃ以下）になったときには、警報を報知することができる。
【００１６】
また、凍結の可能性を事前に知ることで、水道栓を開放して常時水を流すことで凍結を防止することができる。この際、水道メーターに備えた開閉弁を動作制御手段によって流路の開閉度を制御することで、凍結防止用の死水を最低限の流量に絞ることができ、余分な水を放水することなく使用することができる。さらに、万が一、凍結したときでも、その凍結が解凍されれば、流量が発生するようになるが、その時には、開閉弁で遮断することも可能である。ステッピングモーターを用いた駆動方式の開閉弁なので開閉度の調整を自由に行うことができる。
【００１７】
また、開閉弁と流量計測手段と温度検出手段などの各種手段は、電池駆動方式とすることで、電源のない屋外においても使用することができる。特に、水道メーターの用いる超音波式の流量計測手段や開閉弁は、電池駆動とすることによって、電源が近くにない屋外でも設置することができる。
【００１８】
このように、温度センサーを新たに設置しなくても超音波の伝搬時間から、流量と温度を計測することができる。そして、温度検出手段の温度変化から凍結を予測することができるとともに、凍結の時間が予測され、凍結の可能性が高い早朝の時間帯かどうかを判別することで、予測の精度を向上することができる。また、警報を報知して凍結を未然に防止することができる。そして、凍結の発生が予測されるときは、開閉手段で捨て水の流量を制御することで、無駄な放水を低減させることができる。さらに、電池駆動方式とすることで、電源のない屋外においても使用することができる。
【００１９】
なお、流量と温度を超音波の伝搬時間で計測する方式で説明したが、機械式の水道メーターや機械式のガスメーターでも、温度センサーを設置して温度を検出すれば同様の効果が得られるのは明白である。また、記憶手段を設けて過去のデータを記憶し、予測の的中度合いから予測精度を向上するように学習することで、それぞれの水道配管や水道メーターの置かれた環境に順応して凍結予測の精度を上げることも可能である。
【００２０】
次に第２の実施例について図３を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００２１】
図３に示すように、温度検出手段１４の検出温度が所定温度以下のときには、流量計測手段１３で計測された計測流量を修正する流量修正手段２４を備えた構成とした。
【００２２】
上記構成によれば、所定温度以下のとき、凍結を防止するために水道栓などから放水した流量を修正して低流量とすることができる。すなわち、水道局などから凍結防止の対策として水道栓からの放水を呼びかけるが、その際の放水流量を水道料金で徴収されると各家庭が放水を実施しないことがある。その結果、凍結事故になり、大きな損害が発生する。しかし、温度を計測していることで、実際に凍結の危険性がある時には、凍結防止の放水流量を低流量とすることで水道料金の徴収を軽減することができる。その結果、水道料金の心配なく放水することができるので、凍結事故を防止することができる。
【００２３】
また、温度だけでなく放水している流量を計測管理することで、凍結防止用放水を理由に、水道を多量に使用することがないように監視することも可能で、所定流量未満の時は使用流量を修正して低流量で積算するが、所定流量以上流れると修正せずに規定の料金を徴収したりすることもできる。また、開閉弁で流路を絞ることで、使用流量を制限することもできる。
【００２４】
さらに、計時手段で時刻を流量と温度とともに管理することで、所定時刻の時の使用流量を修正して夜間の凍結防止の放水は、使用流量を実際より少な目に修正することで、各家庭に水道料金の負担をかけずに放水に協力してもらうことができる。
【００２５】
このように凍結防止に用いる捨て水の流量を実際の流量より少なく修正することで水道使用者の料金負担を低減して放水に強力してもらうことで凍結事故を低減することができる。そして、凍結防止に用いる捨て水の流量を低流量と修正することで水道使用者の料金負担を低減することができる。また、流量や時刻を管理することで、捨て水に使用されていることの判断の精度を向上することができる。
【００２６】
なお、通信手段で凍結を報知すると同時に、現在の使用流量を管理センターなどへ報知することで、凍結の予測がされているにもかかわらず凍結防止の放水がされていないところを知ることができる。
【００２７】
次に第３の実施例について図４を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００２８】
図４に示すように、温度検出手段１４の検出温度が所定温度範囲の時、流量検出手段の動作を停止する計測制御手段２５を備えた構成とした。
【００２９】
上記構成によれば、温度を検出することで凍結が発生する時間帯が予測できる。その時間帯は、凍結防止のための放水であり、流量計測して水道料金に加える必要がないと判断すれば、流量を計測する必要がないので、流量計測手段を停止することができる。また、多少放水していたところで凍結する場合があるが、この場合も流量を計測する必要なく、流量検出手段の動作を停止することができる。いずれの場合も流量計測手段を停止することで低消費電力とすることができ、電池駆動で行う場合、長寿命化を図ることができるようになる。
【００３０】
なお、完全に停止するまでもなく、計測制御手段で検知温度によって、流量計測の時間間隔を長く設定することや短く設定することも可能である。よって、低温時には、凍結防止の放水なら流量変化も小さく流量も少ないので、長時間間隔で測定しても計測精度に支障はない。その結果、電力の消費を押さえることができ、電池の寿命をのばすことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の水道メーターは、温度検出手段の温度変化から凍結を予測したり、あるいは検出流量を修正したり、あるいは流量計測を停止したりすることができ、温度低下によって生じる不都合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す流量計のブロック図
【図２】  同流量計の動作を示す特性図
【図３】  本発明の第２の実施例を示す流量計のブロック図
【図４】  本発明の第３の実施例を示す流量計のブロック図
【図５】  従来の流量計のブロック図
【符号の説明】
９  流路
１２  送受信手段
１３  流量検出手段
１４  温度検出手段
１５  凍結予測手段
１６  計時手段
１７  報知手段
１８  開閉弁（開閉手段）
１９  動作制御手段
２０  電池
２４  流量修正手段
２５  計測制御手段
【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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