(57)【要約】【課題】配管の使用の有無、すなわちその配管内の流体の通過の有無を検出する流体通過検出システムであって、配管を加工することなく容易に着脱可能であって、かつ監視部以外で発生した流体の流れの影響を受けることがない流体通過検出システムを提供する。【解決手段】給水管１の外部表面の異なる位置の２箇所に音響センサ３ａ，３ｂを設けるとともに、音響センサ３ａ，３ｂからの出力の差分を検出する差分検出部５と、差分検出部５の出力の絶対値が所定のしきい値を超えている場合に、液体通過があるとの判定出力を出すしきい値判定部６とを設ける。音響センサ３ａ，３ｂは、給水管１における乱流域、例えば、流量調整弁２の下流側に好ましく設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路内を流体が通過しているかどうかを検出する流体通過検出方法であって、
前記管路の外表面の２箇所において、前記管路内を通過する流体から発生する流動音または振動を検出し、
前記２箇所で検出された流動音または振動の相互の差分を求め、
前記差分の大きさに基づいて、前記管路内を前記流体が通過しているかどうかを判定する、
流体通過検出方法。
【請求項２】
前記２箇所のうちの少なくとも一方で検出された前記流動音または振動に対して位相シフトを与えてから前記差分を求める、請求項１に記載の流体通過検出方法。
【請求項３】
管路内を流体が通過しているかどうかを検出する流体通過検出システムであって、
前記管路の外部表面の異なる位置の２箇所にそれぞれ設置された音響センサと、
前記音響センサからの出力の差分を検出する差分検出部と、
を有する流体通過検出システム。
【請求項４】
前記音響センサの少なくとも一方と前記差分検出部との間に、当該音響センサの出力の位相をシフトする位相シフト部を有する、請求項３に記載の流体通過検出システム。
【請求項５】
前記差分検出部の出力の絶対値が所定のしきい値を超えている場合に、液体通過があるとの判定出力を出すしきい値判定部をさらに備える、請求項３または４に記載の流体通過検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を流すための管路において、その管路内の流体の通過の有無を検出する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会における少子化と高齢化の進行に伴って、独居高齢者いわゆる一人暮らしの高齢者が増えている。そのため、遠隔地に居住する近縁者や介護機関によりその独居高齢者の異常の有無を監視する、いわゆる「見守りサービス」に対する需要が増大しつつある。見守りサービスは、監視対象である独居老人の行動様式を焦電型人感センサによる室内の移動の有無や、電気ポット等の生活家電機器の操作情況から判定するものである。いずれの検出方式を採用したとしても、正常行動様態において、いかに通過する確率が高い経路に人感センサを設置するか、またはいかに使用する確率が高い家電機器を操作の情報源に使用するかによって、情報の信頼度が大きく変化する。
【０００３】
独居高齢者の行動様態を判定する情報源として、水道の使用情報は、在宅時に被監視者により人為的に使用される確率が１００％に近く、極めて有力な情報源となり得る。水道の使用状況を検出する方法として、水道メータを電気的出力付きのものに交換するか、既存の水道メータに光学的読み取り装置を取り付ける等の方法があるが、水道メータの所有者は水道事業者である場合が多く、容易に交換したり、あるいは光学読み取り装置のような付属機器を取り付けたりすることはできない。また水道メータは屋外に設置されている場合がほとんどであるので、その設置環境の面からも、情報取得のための機器を取り付けるのは困難であった。
【０００４】
ところで水道の使用情報の取得は、水道メータによらずとも、屋内の給水用配管に流量計を取り付けることでも達成できる。しかし既存の流量計は、いずれの方式も、原理的に内部を通過する流体とセンサ部とが接触する必要がある。すなわち、監視対象とする給水用配管を一旦切断してセンサを取り付けるための工事が必要であり、設置に手間がかかる、という問題点がある。また、流量計は、価格的にも高価なものである。流量計に関する一般的な解説は、例えば、非特許文献１（株式会社キーエンスのホームページ）に示されれている。
【０００５】
「見守りサービス」の観点からは、水道が使用されたか否かの情報のみが必要であり、具体的にどれだけの使用量があったか、どれだけの流量があったかの情報は不要である。すなわち、給水用配管内での流体の通過の有無だけを検出できればよいことになる。
【非特許文献１】“流量センサとは／分類／特徴・原理”、［online］、株式会社キーエンス、［２００６年２月１０日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：http://www.sensor.co.jp/atsuryoku/jiten/ryuryo01.html〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、流体を流すための管路において、その管路内での流体の通過の有無を検出したいという需要がある。このような需要は、独居高齢者のための「見守りサービス」のほかに、例えば、ＥＳＣＯ（エネルギー・サービス・カンパニー(Energy Servic Company)）事業などで系統別の使用実態を調べたい場合などにもある。しかしながら、管路内での流体の通過の有無を簡単に検出できる方法及びシステムは存在しないのが実情である。
【０００７】
そこで本発明の目的は、配管を加工することなく、かつ監視部以外で発生した流体の流れの影響を受けることなく、その配管の使用の有無、すなわち配管内の流体の通過の有無を検出することができる方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、配管を加工することなく容易に着脱可能であって、かつ監視部以外で発生した流体の流れの影響を受けることがない、その配管の使用の有無を検出するシステムを提供することにある。
【０００９】
なお、本発明において、流体とは、液体または気体に限られるものではなく、液体と固体の混合物、気体と液体の混合物、気体と固体の混合物など、管路により運搬可能な物体または混合体なら、どのようなものであってもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の流体通過検出方法は、管路内を流体が通過しているかどうかを検出する流体通過検出方法であって、管路の外表面の２箇所において、管路内を通過する流体から発生する流動音または振動を検出し、２箇所で検出された流動音または振動の相互の差分を求め、差分の大きさに基づいて、管路内を前記流体が通過しているかどうかを判定する。
【００１１】
本発明の液体通過検出システムは、管路内を流体が通過しているかどうかを検出する流体通過検出システムであって、管路の外部表面の異なる位置の２箇所にそれぞれ設置された音響センサと、音響センサからの出力の差分を検出する差分検出部と、を有する。
【００１２】
本発明では、監視対象の管路の使用により内部を通過した流体が発する流動音または振動を、管路の外表面に設置した２つの音響センサで検出する。流動音または振動が検出されれば、管路内を流体が通過していると判断できる。このとき、隣家などの監視対象宅以外で発生した流動音または振動も、監視対象の管路または流体内を伝播し、音響センサで検出されることとなるが、検出対象音または振動の波長に対し十分に短い間隔で音響センサを設置しておき、２つの音響センサからの出力の差分を求めることで、すなわち２つの音響センサの出力を逆相で合成することで、監視対象外の発生源から影響を相殺できる。一方、監視対象の管路内で発生する流体音または振動は、音響センサの設置位置を例えば配管の分岐部や屈曲部等の乱流域とすることにより、このような乱流域で発生する流体音または振動では２点間の位相の相関が少なくなるため、逆相で合成しても相殺されない。このことにより、本発明の手法によれば、監視対象の管路での流体通過音または振動のみを検出することができ、結果として、その管路の使用の有無、すなわちその管路を通過する流れ（流体）があるかどうかを正確に判定することができる。
【００１３】
本発明では、音響センサの出力側に位相シフト部を設け、２つの音響センサの出力間の位相を調整することにより、音響センサの製造バラツキによる位相のずれや、設置位置の音響環境に起因する特殊性を調整により回避することができ、より正確な判定が可能となる。なお位相シフト部には、現場での位相シフト量の調整も可能であり、かつ必要な位相シフト量を必要な周波数帯域内で容易に維持できる等の理由から、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ：Digital Signal Processor）を用いたデジタルヒルベルト変換法を用いるとよい。ＤＳＰを用いる場合、差分検出部としての回路を別途設ける必要はなく、そのＤＳＰにおいて両音響センサの出力信号間の減算処理を併せて行うことにより代用できる。また必要に応じて検出する周波数帯域を制限することも、ＤＳＰを用いれば容易に実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配管を加工する必要がなく、かつ監視部以外で発生した流体の流れの影響を受けることなしで、監視対象の配管の使用の有無、すなわちその配管内の流体通過の有無を検出する方法を実現できる。また、本発明によれば、配管を加工することなく容易に着脱可能で、かつ監視部以外で発生した流体の流れの影響を受けない、監視対象の配管の使用の有無を検出するシステムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による流体通過検出システムの構成例を示している。図示したものでは、給水管１に流量調整弁２が設けられているとして、流量調整弁２の下流側の配管の外表面に、音響センサ３ａ，３ｂが、相互に位置が重ならないように、異なる位置に設置されている。これらの音響センサ３ａ，３ｂからの信号は、それぞれ、信号線４ａ，４ｂを介して、差分検出部５に送られ、差動増幅される。増幅された結果はしきい値判定部６に送られ、増幅後の信号の絶対値が予め定めたしきい値レベルを超えた場合に、しきい値判定部６は、流体通過があるとの判定出力を出す。
【００１７】
本実施形態の構成では、給水管１内に流れがあれば、流動音または振動が発生し、発生した流動音または振動が音響センサ３ａ，３ｂによって検出されることになる。このとき、隣家など監視対象宅以外で発生した流動音または振動も、監視対象の給水管１や流体内を伝播して音響センサ３ａ，３ｂで検出されることとなるが、本実施形態では、２つの音響センサ３ａ，３ｂを検出対象音または振動の波長に対し十分に短い間隔で設置し、これらの音響センサ３ａ，３ｂの出力の差分を求めることで、すなわち逆相で合成することにより、監視対象外の発生源から影響を相殺することができる。
【００１８】
一方、監視対象の給水管１内で発生する流体音または振動は、センサ設置位置を例えば配管の分岐部や屈曲部等の乱流域とすることにより、これらの領域で発生する流体音または振動の２点間の位相の相関が少なくなるため、音響センサ３ａ，３ｂの出力を逆相で合成したとしても相殺されなくなる。本実施形態において音響センサ３ａ，３ｂを流量調整弁２の下流側に設置しているのは、流量調整弁２の下流側において乱流が発生しやすいためである。２つの音響センサ３ａ，３ｂは相互に重ならないように設置するが、それらの離隔方向は配管の長手方向でもよいし、円周方向でもよいし、またはそれれの両方向でもよい。乱流の発生様態に応じて取り付け位置を調整すればよい。
【００１９】
本実施形態では、このように音響センサ３ａ，３ｂを設けることにより、監視対象の給水管１における流体通過音または振動のみを検出することができ、結果として、給水管１を介して水が使用されたかどうかを正確に判定することができる。
【００２０】
以上説明した本実施形態の流体通過検出システムは、管路内を通過する物質の種類によらずに通過する流れがあるかどうかを検出できることができるから、排水管や汚水管へも適用することができる。例えば、トイレ用の汚水管に適用すれば、監視対象から発生する音圧レベルを、監視対象外から伝播する音圧に比べ十分に高くすることが容易なため、確度の高い検出が可能となる。
【００２１】
［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態による流体通過検出システムの構成例を示している。図示したものでは、図１に示すものと同様に、給水管１において流量調整弁２の下流配管の外表面に、重ならないように異なる位置に音響センサ３ａ，３ｂが設置されている。この例では、音響センサ３ａからの信号は差分検出部５ａに直接送られているものの、もう１つの音響センサ３ｂからの信号は、位相シフト部７を介して、差分検出部５ａに送られるようになっている。差分検出部５ａからの差分検出結果は、上述と同様にしきい値判定部６に送られ、しきい値判定部６は、差分検出結果の絶対値が予め定めたしきい値レベルを超えた場合に、流体通過があるとの判定出力を出す。ここで位相シフト器７は、音響センサ３ｂからの信号の位相をシフトさせるものである。この実施形態では、位相シフト部７を設け、音響センサ３ａ，３ｂからの信号間の位相を調整することにより、音響センサ３ａ，３ｂの製造バラツキによる位相のずれや、設置位置の音響環境に起因する特殊性を調整により回避することができ、より正確な判定が可能となる。
【００２２】
図３は、第２の実施形態の流体通過検出システムの別の構成例を示している。図２にしめしたものでは、一方の音響センサ３ｂの出力の後段のみに位相シフト部７を設けているが、図３に示したものでは、両方の音響センサ３ａ，３ｂの出力の後段のそれぞれに位相シフト部７ａ，７ｂが設けられている。位相シフト部７ａ，７ｂを介してそれぞれの音響センサ３ａ，３ｂからの信号を差分検出部５ａに入力することによって。検出周波数域を制限し外乱を受けにくくする操作を容易に行えるようになる。
【００２３】
以上、本発明の流体通過検出システムについて、「見守りサービス」への適用の観点から説明したが、上述の流体通過検出システムは、例えばＥＳＣＯ事業等でエネルギー消費動向の把握のために、給湯系の系統別使用実態の調査の用途などにも利用できる。また取り付け対象配管も給水系に限らず、排水管や汚水管へも適用でき、例えば浴槽の排水弁の栓の締め忘れ検出用にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態の流体通過検出システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の流体通過検出システムの構成例を示す図である。
【図３】第２の実施形態の流体通過検出システムの別の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    給水管
２    流量調整弁
３ａ，３ｂ    音響センサ
４ａ，４ｂ    信号線
５，５ａ    差分検出部
６    しきい値判定部
７，７ａ，７ｂ    位相シフト部
【図１】
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【図２】
2007278747.tif 000004
【図３】
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