(57)【要約】【課題】コンパクト化と正確な流量計測を両立できる流量メータ、および、この流量メータを各水栓ごとに設置するための給水配管構造を提案すること。【解決手段】流量メータ１は、概略円筒状のメータケース２内の流体通路３に配置した羽根車７を備える。羽根車７に隣接するように隔壁部６が設けられ、この隔壁部６内にセンサ装着穴１１が形成されている。センサ装着穴１１には、磁気抵抗素子１２および回路基板１３が挿入されている。回路基板１３には、パルス発生回路１５および分周回路１６が設けられ、パルス発生回路１５からの出力パルス信号を所定の分周比で分周して、外部の計測ユニット１８に出力する。給水本管２０から各水栓２２への分岐配管２３を分岐させるためのヘッダ２１において、各分岐口２４に流量メータ１を一体形成し、各水栓２２における流量計測用の流量メータ１を１箇所にまとめて設置可能にする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路が形成されたメータケースと、
当該流体通路を流れる流体の流量に応じた回転磁界を発生する回転磁界発生手段と、
前記回転磁界を検出するための検出素子と、
当該検出素子の出力に基づいてパルス信号を生成するパルス発生回路、および、当該パルス信号を所定の分周比で分周する分周回路が設けられた回路基板とを有し、
前記メータケースに、前記回路基板を差し込むための基板装着部が形成されていることを特徴とする流量メータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板装着部は、前記回転磁界発生手段に隣接して前記メータケースの内周面から前記流体通路内に延びている延出部内に形成されており、
前記メータケースの外周面から突出している突出部に、前記基板装着部への前記回路基板の差し込み口が開口していることを特徴とする流量メータ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記回転磁界発生手段は、
前記流体通路内において同軸状態に配置された軸流回転式の羽根車と、
当該羽根車の回転中心から外れた位置に設けられた磁石片とを備えることを特徴とする流量メータ。
【請求項４】
複数の水栓に流体を供給するための複数の分岐配管と、
各水栓における流量を計測するために、各分岐配管に対応して設けられた請求項１ないし３のいずれかの項に記載の流量メータとを備え、
当該流量メータは、給水本管から前記複数の分岐配管を分岐させるためのヘッダにおける分岐口に一体形成されるか、もしくは、各分岐配管における前記ヘッダとの接続部または当該接続部付近の配管途中に取り付けられていることを特徴とする給水配管構造。
【請求項５】
請求項４において、
各流量メータ毎に、前記回路基板と上位の計測機器とを接続する配線が設けられ、
前記複数の流量メータに対応する複数の前記配線が、前記ヘッダから前記上位の計測機器に至る配線経路においてまとめて引き回されていることを特徴とする給水配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水などの流量を計測するための流量メータに関し、特に、水栓ごとに設置して各水栓における流量を計測するためのコンパクトで設置が容易な流量メータ、および、このような流量メータを水栓ごとに設置するための給水配管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
水の無駄な使用を抑制して省エネルギーおよび省資源を推進するためには、水の使用量を明確にして節水意識を喚起することが有効である。一般の住宅においては、台所、洗面所、風呂、トイレなどの各箇所に配管が引かれ、水が供給されている。各箇所での水の使用量を明確にするためには、各箇所の水栓もしくは各箇所への配管に、水の使用量を計測するための流量メータを設置する必要がある。
【０００３】
ここで、流量メータとしては、流路に羽根車を設置してこの羽根車の回転毎（単位流量毎）にパルスを出力する羽根車式流量メータが一般的である。特許文献１には、この種の流量メータが開示されている。特許文献１の流量メータは、羽根車が回転すると羽根車に埋めこまれた磁石片によって回転磁界が発生し、この回転磁界を磁気センサの検出素子により検出する。磁気センサは、検出素子およびこれに接続されている信号処理回路が設けられている回路基板を備えており、この回路基板から計測ユニットにパルスを出力して流量算出処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３９８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような構成の羽根車式流量メータは、コンパクトに構成すると羽根車１回転当たりの流量が小さくなるため、同じ流量に対する出力パルス数が従来よりも増加する。従って、パルス間隔（パルス幅）が従来よりも短くなり、このパルスを受信して流量算出処理を行う計測ユニットの側において高速のパルスを確実に受信できない場合には、正確な流量を算出できないという問題点がある。また、パルス発生回路から計測ユニットに至る配線が長い場合には出力パルスがノイズの影響を受け易く、このようなノイズによって正確な流量算出が阻害されるという問題点もある。
【０００６】
また、従来の流量メータは、住宅全体の水使用量を計測する水道メータのように給水本管に取り付けられるか、もしくは、節水用として台所や洗面所などの各箇所の蛇口に直接取り付けられることが多かった。あるいは、住宅内の各箇所の配管に取り付けるとしても、一時的な使用量調査のためが多く、恒久的に使用することは想定されていなかった。そのため、設置スペースや設置後の外観等に十分に配慮されているとはいえず、メンテナンスや設置作業の容易性への配慮も十分であるとはいえなかった。
【０００７】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、コンパクト化により単位流量あたりの出力パルス数が多くなった場合でも正確な流量を計測できる流量メータを提案することにある。
【０００８】
また、本発明の他の課題は、上記のような流量メータを各水栓ごとに設置する作業の容易化および効率化を図ると共に、設置後に各水栓付近の外観を損なわず、設置スペースの問題も解消でき、メンテナンスも容易な給水配管構造を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の流量メータは、
流体通路が形成されたメータケースと、
当該流体通路を流れる流体の流量に応じた回転磁界を発生する回転磁界発生手段と、
前記回転磁界を検出するための検出素子と、
当該検出素子の出力に基づいてパルス信号を生成するパルス発生回路、および、当該パルス信号を所定の分周比で分周する分周回路が設けられた回路基板とを有し、
前記メータケースに、前記回路基板を差し込むための基板装着部が形成されていることを特徴としている。
【００１０】
このように、分周回路とパルス発生回路を１つの回路基板に設けて一体化し、流量メータに内蔵させたことにより、パルス発生回路で生成されるパルス信号のパルス幅および出力間隔を、所定の比率で増大させることができる。よって、流量メータを小型化した場合においても、外部の計測ユニットで確実に受信可能な出力間隔のパルス信号を生成できる。また、回路基板をメータケースに差し込むことにより、分周回路およびパルス発生回路をコンパクトに流量メータに内蔵させることができ、外部からの配線接続も容易となる。
【００１１】
本発明において、前記基板装着部を、前記回転磁界発生手段に隣接して前記メータケースの内周面から前記流体通路内に延びている延出部内に形成し、前記メータケースの外周面から突出している突出部に、前記基板装着部への前記回路基板の差し込み口を開口させた構成にすれば、回路基板をコンパクトに装着でき、流量メータをコンパクトな形状にすることができる。また、回転基板と一体化させた検出素子を基板装着部内に挿入すれば、検出素子の取り付け作業を容易に且つ効率良く行うことができる。
【００１２】
また、この場合に、前記回転磁界発生手段を、前記流体通路内において同軸状態に配置された軸流回転式の羽根車と、当該羽根車の回転中心から外れた位置に設けられた磁石片とを備える構成にすれば、羽根車を流体の流量に応じた回転速度で回転させて、流量に応じた回転磁界を発生させることができる。
【００１３】
次に、本発明の給水配管構造は、
複数の水栓に流体を供給するための複数の分岐配管と、
各水栓における流量を計測するために、各分岐配管に対応して設けられた上記の流量メータとを備え、
当該流量メータは、給水本管から前記複数の分岐配管を分岐させるためのヘッダにおける分岐口に一体形成されるか、もしくは、各分岐配管における前記ヘッダとの接続部または当該接続部付近の配管途中に取り付けられていることを特徴としている。
【００１４】
このように、各水栓の蛇口や水栓の設置場所の配管に流量メータを設置せず、給水本管のヘッダ部分あるいはその付近に流量メータを設ければ、水栓ごとに流量メータの設置方法を変える必要がなく、複数の水栓に対して同じ取り付け方法で設置できる。また、ヘッダ付近に流量メータをまとめて設置できるので、各水栓の設置場所で個別に取り付け作業を行う必要がなく、各水栓付近に流量メータの設置場所を確保する必要もない。よって、流量メータの設置作業を容易に且つ効率良く行うことができる。また、メンテナンスを効率良く行うことができる。更に、水栓付近に設置した場合のように流量メータがユーザの目に付かないため、外観を低下させることがない。更に、流量メータをヘッダに一体形成した場合には、ヘッダに分岐配管を接続するだけで済み、更に効率良く設置できる。
【００１５】
この場合に、各流量メータ毎に、前記回路基板と上位の計測機器とを接続する配線を設け、前記複数の流量メータに対応する複数の前記配線を、前記ヘッダから前記上位の計測機器に至る配線経路においてまとめて引き回すことが望ましい。このようにすれば、各水栓付近から個別に配線作業を行う必要がないため、流量の算出処理を行う上位の計測機器と複数の流量メータとの配線作業を、容易に且つ効率良く行うことができる。また、配線のメンテナンスも容易である。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、流量メータを小型化した場合においても、外部の計測ユニットで確実に受信可能な出力間隔のパルス信号を生成できる。また、分周回路およびパルス発生回路をコンパクトに流量メータに内蔵させることができ、外部からの配線接続も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る流量メータの正面図である。
【図２】本実施の形態に係る流量メータの背面図である。
【図３】本実施の形態に係る流量メータの右側面図（流出口側から見た側面図）である。
【図４】本実施の形態に係る流量メータの左側面図（流入口側から見た側面図）である。
【図５】本実施の形態に係る流量メータの上面図である。
【図６】本実施の形態に係る流量メータの下面図である。
【図７】本実施の形態に係る流量メータの断面図（図５のＸ−Ｘ断面図）および磁気センサの正面図である。
【図８】流量メータにおける信号処理系の概略構成を示す説明図である。
【図９】給水配管構造の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した流量メータの実施の形態を説明する。
【００１９】
（流量メータ）
図１は本実施の形態に係る流量メータの正面図、図２は流量メータの背面図、図３は流量メータの右側面図（流出口側から見た側面図）、図４は流量メータの左側面図（流入口側から見た側面図）、図５は流量メータの上面図、図６は流量メータの下面図である。また、図７（ａ）は流量メータの断面図（図５のＸ−Ｘ断面図）であり、図７（ｂ）は磁気センサの正面図である。これらの図に示すように、流量メータ１は概略円筒状のメータケース２を備えており、メータケース２の内部には、全体として円形断面の直線状の流体通路３が形成されている。メータケース２の一端には流体通路３の一端が開口しており、この開口が、流体の流入口４（図４参照）となっている。また、流体通路３の他端がメータケース２の他端に開口しており、この開口が、流体通路３への流体の流出口５（図３参照）となっている。
【００２０】
図７（ａ）に示すように、流体通路３の中央よりもやや流出口５側の位置には、流体通路３を横断する方向に延出された隔壁部６（延出部）が形成されている。図３に示すように、隔壁部６は流体通路３の中央部分のみを塞いでいる。従って、流体通路３に流入した流体は、隔壁部６の両側の通路部分３ａ、３ｂ（図３参照）を通って流れる。隔壁部６の上流側には軸流回転式の羽根車７が流体通路３と同軸状態に配置され、羽根車７の上流側には整流器８が配置されている。羽根車７は、流体通路３を通過する流体の流量に応じて回転するように構成されている。また、整流器８は、流入口４から羽根車７に向かう流体に渦流を発生させて羽根車７に加わるスラスト力を低減させるように構成されている。
【００２１】
羽根車７における下流側端面（流出口５側の端面）の中央部には、羽根車７の回転軸７ａが下流側に突出している。この回転軸７ａと対峙する隔壁部６の部分には、回転軸７ａを回転自在な状態で挿入可能な軸穴６ａが形成されている。一方、整流器８の下流側端面の中央部には、羽根車７の側に突出する支軸８ａが形成されており、この支軸８ａと対峙する羽根車７の上流側端面（流入口４側の端面）の中央には、支軸８ａを回転自在な状態で挿入可能な軸穴７ｂが形成されている。羽根車７は、回転軸７ａを軸穴６ａ内に挿入し、且つ、支軸８ａを軸穴７ｂに挿入した状態に取り付けられている。これにより、羽根車７は、流体通路３の中心軸線Ｌを中心として回転自在な状態で支持されている。
【００２２】
整流器８における上流側の端部には、支軸８ａと同軸状に配置された円筒部８ｂが設けられ、この円筒部８ｂ内の流体通路を４分割するように、整流板８ｃが配置されている。円筒部８ｂおよび整流板８ｃの下流側には、支軸８ａと同軸状に形成された傘状の整流器本体部分８ｄが設けられている。円筒部８ｂの外周面にはねじ山が形成されている。一方、メータケース２における流入口４側の端部には、隔壁部６側の内周面よりも一段径寸法が大きい段部２ａが形成されており、この段部２ａの内周面には、ねじ溝が形成されている。整流器８は、段部２ａに円筒部８ｂをねじ込むことにより、メータケース２内に取り付けられている。
【００２３】
羽根車７の下流側端部には、その回転中心線から外れた位置に磁石片９が埋め込まれている。磁石片９は、羽根車７の回転に伴って中心軸線Ｌを中心として回転するため、羽根車７の回転に伴って回転磁界が発生する。流量メータ１は、この回転磁界を検出し、回転磁界に応じたパルス信号を生成するための磁気センサ１０を備えている。羽根車７に隣接して配置されている隔壁部６の内部には、センサ装着穴１１（基板装着部）が形成されている。磁気センサ１０は、このセンサ装着穴１１に収納された磁気抵抗素子１２（検出素子）および回路基板１３を備えている。
【００２４】
センサ装着穴１１への回路基板１３の差し込み口１１ａは、メータケース２から外周側に向かって突出している突出部１４の先端面に開口している。センサ装着穴１１は、この差し込み口１１ａから、流体通路３の中心よりもやや深い位置まで延びている凹部である。磁気抵抗素子１２は、図７（ｂ）に示すように、回路基板１３の下端に配置されている。磁気抵抗素子１２および回路基板１３は、図示しないホルダや固定部材等を介して、センサ装着穴１１内に着脱可能に固定されている。なお、樹脂等の成形材料により、磁気抵抗素子１２および回路基板１３をセンサ装着穴１１内に固定してもよい。回路基板１３は、その一端がセンサ装着穴１１の差し込み口１１ａ側に延びるようにセンサ装着穴１１内に挿入されており、回路基板１３における差し込み口１１ａ側の端部には、外部機器との接続用の端子が設けられている。
【００２５】
図８は流量メータにおける信号処理系の概略構成を示す説明図である。磁気抵抗素子１２と共にセンサ装着穴１１に挿入されている回路基板１３には、パルス発生回路１５および分周回路１６が設けられている。図８に示すように、羽根車７の回転に伴う磁気抵抗素子１２の出力は、パルス発生回路１５に入力される。パルス発生回路１５は、羽根車７の１回転ごとに所定数のパルス信号を出力する。このパルス信号は分周回路１６に入力される。分周回路１６は、入力されたパルス信号を所定の分周比で分周して、入力されたパルス信号を、その整数倍のパルス間隔のパルス信号に変換し、出力する。分周回路１６からの出力パルス信号は、回路基板１３に接続された配線１７を経由して外部の計測ユニット１８（上位の計測装置）に入力される。計測ユニット１８は、流量メータ１からのパルス信号を受信し、受信内容に基づいて、流体通路３における単位時間当たりの流量や、積算流量を算出する。
【００２６】
以上のように、本実施形態の流量メータ１は、分周回路１６とパルス発生回路１５を１つの回路基板１３に設けて一体化し、流量メータ１に内蔵させたことにより、パルス発生回路１５で生成されるパルス信号のパルス幅および出力間隔を、所定の比率で増大させることができる。よって、流量メータ１を小型化した場合においても、外部の計測ユニット１８で確実に受信可能な出力間隔のパルス信号を生成できる。また、回路基板１３をメータケース２のセンサ装着穴１１に差し込んで装着することにより、分周回路１６およびパルス発生回路１５をコンパクトに流量メータ１に内蔵させることができ、外部からの配線接続も容易である。
【００２７】
（給水配管構造）
図９は、住宅などの建物における給水配管構造の説明図である。この建物の床下空間等には、公共の水道管等の給水元配管から水が供給される給水本管２０が引かれており、この給水本管２０にヘッダ２１が設けられている。ヘッダ２１には、建物内の複数の箇所に配置された各水栓２２への分岐配管２３を接続するための分岐口２４が形成されている。本実施形態では、各分岐口２４に流量メータ１のメータケース２が一体形成されており、ヘッダ２１における各分岐口２４に、予め流量メータ１を設けた構造となっている。各流量メータ１の回路基板１３に接続された配線１７は、まとめて結束された状態で建物内を引き回され、建物内の適宜箇所に配置された計測ユニット１８に接続されている。
【００２８】
このような給水配管構造では、各分岐口２４に分岐配管２３を接続するだけで、この分岐配管２３における流量を流量メータ１で計測可能となり、別途流量メータ１の設置作業を行う必要がない。従って、各分岐配管２３への流量を計測するためには、極めて効率が良い。また、複数の流量メータ１と計測ユニット１８との配線を、ヘッダ２１から計測ユニット１８に至る配線経路においてまとめて引き回しているため、配線作業を効率良く行うことができる。また、流量メータ１およびその配線のメンテナンスを１箇所でまとめて効率よく行うことができる。更に、このような構成では、各水栓２２の付近に流量メータ１の設置場所を確保する必要がなく、狭い場所で設置作業を行う必要もない。また、水栓付近に流量メータ１が設置されないため、流量メータ１がユーザの目に付かず、水栓付近の外観を低下させることがない。
【００２９】
なお、図９では予めヘッダ２１に流量メータ１を一体に形成しているが、ヘッダ２１に設けられた分岐口を流量メータ１を接続可能な構成にしておき、ヘッダ２１と分岐配管２３との間に流量メータ１を設置可能にしても良い。あるいは、ヘッダ２１との接続部付近の分岐配管２３の途中に流量メータ１を設置可能にしても良い。このような構成においても、複数の水栓２２に対する流量メータ１の設置および配線を一箇所でまとめて行うことができるため、設置作業の効率化、容易化、およびメンテナンスの効率化を図ることができる。また、水栓付近の外観低下を防止でき、水栓付近に流量メータの設置スペースを確保する必要もなくなる。
【符号の説明】
【００３０】
１      流量メータ
２      メータケース
２ａ    段部
３      流体通路
３ａ    通路部分
３ｂ    通路部分
４      流入口
５      流出口
６      隔壁部（延出部）
６ａ    軸穴
７      羽根車（回転磁界発生手段）
７ａ    回転軸
７ｂ    軸穴
８      整流器
８ａ    支軸
８ｂ    円筒部
８ｃ    整流板
８ｄ    整流器本体部分
９      磁石片（回転磁界発生手段）
１０    磁気センサ
１１    センサ装着穴（基板装着部）
１１ａ  差し込み口
１２    磁気抵抗素子（検出素子）
１３    回路基板
１４    突出部
１５    パルス発生回路
１６    分周回路
１７    配線
１８    計測ユニット（上位の計測装置）
２０    給水本管
２１    ヘッダ
２２    水栓
２３    分岐配管
２４    分岐口
Ｌ      中心軸線
【図１】
2012013491.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】
2012013491.tif 000009
【図８】
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【図９】
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