(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道水使用場所に水道水を供給する水道管に取り付けられた流量制御弁と、該流量制御弁の開閉動作を行う制御弁駆動装置と、前記制御弁駆動装置を制御する弁制御手段とを有する水道制御システムにおいて、
前記水道管において前記流量制御弁を挟む両側の水圧差を直接、あるいは間接的に監視する監視手段を有し、
前記弁制御手段は、
前記流量制御弁を開閉する必要が生じた場合には、
前記監視手段での監視結果に基づき、前記水圧差が小さい時、あるいは前記水圧差がない時に前記流量制御弁を駆動するように前記制御弁駆動装置を制御し、前記水圧差が大きい時には、当該水圧差が小さくなるか当該水圧差が無くなるまで前記流量制御弁を駆動しないように前記制御弁駆動装置を制御することを特徴とする水道制御システム。
【請求項２】
水道水使用場所に水道水を供給する水道管に取り付けられた流量制御弁と、該流量制御弁の開閉動作を行う制御弁駆動装置と、前記制御弁駆動装置を制御する弁制御手段とを有する水道制御システムにおいて、
前記流量制御弁を通る水道水の流速を直接、あるいは間接的に監視する監視手段を有し、
前記弁制御手段は、前記流量制御弁を開閉する必要が生じた場合には、
前記監視手段での監視結果に基づき、前記水道水の流速が低い時に前記流量制御弁を駆動するように前記制御弁駆動装置を制御し、前記水道水の流速が速い時には、当該流速が低くなるまで前記流量制御弁を駆動しないように前記制御弁駆動装置を制御することを特徴とする水道制御システム。
【請求項３】
水道水使用場所に水道水を供給する水道管に取り付けられた流量制御弁と、該流量制御弁の開閉動作を行う制御弁駆動装置と、前記制御弁駆動装置を制御する弁制御手段とを有する水道制御システムにおいて、
前記水道水使用場所で使用されている水道水の流量を監視する監視手段を有し、
前記弁制御手段は、前記流量制御弁を開閉する必要が生じた場合には、
前記監視手段での監視結果に基づき、水道水の流量が少ない時、あるいは水道水が使用されていない時に前記流量制御弁を駆動するように前記制御弁駆動装置を制御し、前記流量が多い時には、当該流量が少なくなるか、前記水道水が使用されなくなるまで、前記流量制御弁を駆動しないように前記制御弁駆動装置を制御することを特徴とする水道制御システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記監視手段は、前記水道管に取り付けられた電子式の水道メータであることを特徴とする水道制御システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記流量制御弁を閉じる必要が生じた時とは、水道水供給側が渇水状態になって節水する必要がある時であることを特徴とする水道制御システム。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記流量制御弁を閉じる必要が生じた時とは、漏水が発生して止水する必要がある時であることを特徴とする水道制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道制御システムに関するものである。さらに詳しくは、水道管に介挿された流量制御弁の開閉動作に対する制御技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水道管には、流量制御弁が介挿されているとともに、その下流側には水道メータが介挿されている。水道メータとしては電子式のものが知られており、水道管に接続した計量部において流量に応じて回転する羽根車の回転状態を非接触状態で検出し、これに基きマイクロコンピュータ内蔵の電子ユニットにおいて使用流量、使用時間等を算出し、算出結果を液晶表示器に表示するように構成されている。
【０００３】
また、一般に、電子式水道メータでの検出結果は、離れた位置に設置されている電子カウンタに電文形式で送信され、当該電子カウンタにおいて水道メータから供給される検出結果に基き各種の積算値の算出や表示が行われるようになっている。さらに、電子カウンタおよび伝送装置を介して、水道メータの検出結果や電子カウンタでの積算値等が、通信回線を介して、管理センタ端末に送信され、当該管理センタ端末が配置されている管理センタにおいて、各水道水使用場所での水道水使用状態の監視や、水道料金の算出等が行われるようになっている。
【０００４】
さらに、節水を行う必要になったとき、あるいは漏水が発生したとき、その旨の信号が制御弁駆動装置に送られることにより、流量制御弁を絞る動作、流量制御弁を閉じる動作が自動的に行われるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、流量制御弁を駆動する制御弁駆動装置として、バッテリでモータ駆動するタイプのものを採用した場合、小さな力で弁を駆動でき、かつ、弁を駆動する際の消費電力を低く抑える必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来は、弁を駆動するときの力や消費電力を考慮することなく、流量制御弁を開閉する動作を行っているため、大きな力を出力できる比較的、大型のモータが必要であり、その結果、消費電力が大きいという問題点がある。
【０００７】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小さな力で流量制御弁を駆動でき、かつ、流量制御弁を駆動する際の消費電力を低く抑えることのできる水道制御システムを提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、水道水使用場所に水道水を供給する水道管に取り付けられた流量制御弁と、該流量制御弁の開閉動作を行う制御弁駆動装置と、前記制御弁駆動装置を制御する弁制御手段とを有する水道制御システムにおいて、
前記水道管において前記流量制御弁を挟む両側の水圧差を直接、あるいは間接的に監視する監視手段を有し、
前記弁制御手段は、
前記流量制御弁を開閉する必要が生じた場合には、
前記監視手段での監視結果に基づき、前記水圧差が小さい時、あるいは前記水圧差がない時に前記流量制御弁を駆動するように前記制御弁駆動装置を制御し、前記水圧差が大きい時には、当該水圧差が小さくなるか当該水圧差が無くなるまで前記流量制御弁を駆動しないように前記制御弁駆動装置を制御することを特徴としている。
【０００９】
本願明細書において、流量制御弁を開くとは、流量制御弁を全開状態に駆動する意味に加えて、その開度を高めるように駆動する意味も含んでおり、流量制御弁を閉じるとは、流量制御弁を全閉状態に駆動する意味に加えて、その開度を低くするように駆動する意味も含むものである。
【００１０】
流量制御弁を開閉するのに必要な力は、この流量制御弁を挟む両側での水圧差に左右される。すなわち、流量制御弁を挟む両側での水圧差が大きければ、流量制御弁を開閉するのに大きな力が必要であるが、流量制御弁を挟む両側での水圧差が小さいか、あるいは水圧差がない時には小さな力で流量制御弁を駆動することができる。このような知見に基づいて、本発明では、流量制御弁を開閉する必要が生じた場合に、監視手段での監視結果に基づき、水圧差が大きいときには、このような動作を行わず、水圧差が小さい時あるいは水圧差がない時に流量制御弁を駆動する。このため、制御弁を駆動する制御弁駆動装置として、小さな力で弁を駆動する小型のバッテリ駆動型モータを用いることができ、このような小型のバッテリ駆動型のモータを用いた場合でも、流量制御弁を駆動するときの消費電力が少ないので、流量制御弁を頻繁に駆動しても支障がない。
【００１１】
本発明では、水道水使用場所に水道水を供給する水道管に取り付けられた流量制御弁と、該流量制御弁の開閉動作を行う制御弁駆動装置と、前記制御弁駆動装置を制御する弁制御手段とを有する水道制御システムにおいて、
前記流量制御弁を通る水道水の流速を直接、あるいは間接的に監視する監視手段を有し、
前記弁制御手段は、前記流量制御弁を開閉する必要が生じた場合には、
前記監視手段での監視結果に基づき、前記水道水の流速が低い時に前記流量制御弁を駆動するように前記制御弁駆動装置を制御し、前記水道水の流速が速い時には、当該流速が低くなるまで前記流量制御弁を駆動しないように前記制御弁駆動装置を制御することを特徴としている。
【００１２】
流量制御弁を開閉するのに必要な力は、この流量制御弁を挟む両側での水圧差に左右され、この水圧差は、流量制御弁を通過する水道水の流速に左右される。すなわち、流量制御弁を通過する水道水の流速が高ければ、流量制御弁を挟む両側での水圧差が大きいので、流量制御弁を開閉するのに大きな力が必要であるが、流量制御弁を通過する水道水の流速が低ければ、流量制御弁を挟む両側での水圧差が小さいので、小さな力で流量制御弁を駆動することができる。このような知見に基づいて、本発明では、流量制御弁を開閉する必要が生じた場合に、監視手段での監視結果に基づき、流速が高いときには、このような動作を行わず、流速が低い時に流量制御弁を駆動する。このため、制御弁を駆動する制御弁駆動装置として、小さな力で弁を駆動でき、かつ、弁を駆動する際の消費電力が低い小型のバッテリ駆動型モータを用いることができる。
【００１３】
本発明において、水道水使用場所に水道水を供給する水道管に取り付けられた流量制御弁と、該流量制御弁の開閉動作を行う制御弁駆動装置と、前記制御弁駆動装置を制御する弁制御手段とを有する水道制御システムにおいて、
前記水道水使用場所で使用されている水道水の流量を監視する監視手段を有し、
前記弁制御手段は、前記流量制御弁を開閉する必要が生じた場合には、
前記監視手段での監視結果に基づき、水道水の流量が少ない時、あるいは水道水が使用されていない時に前記流量制御弁を駆動するように前記制御弁駆動装置を制御し、前記流量が多い時には、当該流量が少なくなるか、前記水道水が使用されなくなるまで、前記流量制御弁を駆動しないように前記制御弁駆動装置を制御することを特徴としている。
【００１４】
流量制御弁を開閉するのに必要な力は、この流量制御弁を挟む両側での水圧差に左右され、この水圧差は、流量制御弁を通過する水道水の流速、言い換えれば、水道水の使用流量に左右される。すなわち、水道水の使用流量が多くて流量制御弁を通過する水道水の流速が高ければ、流量制御弁を挟む両側での水圧差が大きいので、流量制御弁を開閉するのに大きな力が必要であるが、水道水の使用流量が少なくて流量制御弁を通過する水道水の流速が低ければ、流量制御弁を挟む両側での水圧差が小さいので、小さな力で流量制御弁を駆動することができる。このような知見に基づいて、本発明では、流量制御弁を開閉する必要が生じた場合に、監視手段での監視結果に基づき、使用流量が多いときには、このような動作を行わず、水道水の流量が少ない時、あるいは水道水が使用されていない時に流量制御弁を駆動するように制御弁駆動装置に制御する。このため、制御弁を駆動する制御弁駆動装置として、小さな力で弁を駆動でき、かつ、弁を駆動する際の消費電力が低い小型のバッテリ駆動型モータを用いることができる。
【００１５】
本発明において、前記監視手段は、例えば、前記水道管に取り付けられた電子式の水道メータである。この水道メータは、水道水の使用流量を監視し、その監視結果によれば、流量制御弁を通過する水道水の流速、すなわち、流量制御弁を挟む両側での水圧差を間接的に監視することができる。
【００１６】
本発明において、前記流量制御弁を絞る必要が生じた時とは、例えば、水道水供給側が渇水状態になって節水する必要がある時である。
【００１７】
本発明において、前記流量制御弁を閉じる必要が生じた時とは、例えば、漏水が発生したため、止水する必要がある時である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した電子式水道メータシステム（水道制御システム）の実施例を説明する。
【００１９】
本例の電子式水道メータシステムは、一般的な水道水使用流量および使用時間の算出、その積算機能に加えて、水道水使用場所における水道水使用器具の識別（推察）機能と、多様な水道料金算出機能と、渇水時における節水機能と、水道水使用場所における人間の異常を検出する健康管理機能とを備えている。
【００２０】
図１は、かかる電子式水道メータシステムの全体構成図であり、当該電子式水道メータシステム１は、複数の水道水使用場所２（２（１）、２（２）、２（３）・・・）、例えば、一般住宅、会社、工場等のそれぞれに設けた水道水使用側システム３と、各水道水使用側システム３をインターネット４などの通信回線を介して集中管理している管理センタ側システム５とを有している。
【００２１】
水道水使用側システム３は、水道水使用場所２に敷設した水道管６と、この水道管６に取り付けた電子式水道メータ７と、これよりも上流側の水道管部分に取り付けた流量制御弁８を備えている。
【００２２】
また、流量制御弁８に対しては、バッテリ駆動型のモータを用いた制御弁駆動装置８８が構成されている。ここで、制御弁駆動装置８８は、流量制御弁８と一体になったもの、あるいは別体になったもののいずれにおいても、本発明を適用できる。
【００２３】
さらに、水道メータ７から離れた位置には、電子カウンタ９が設置され、この電子カウンタ９と水道メータ７は通信回線１０を介して接続されている。ここで通信回線１０は、無線、あるいは有線のいずれであってもよい。
【００２４】
電子カウンタ９は、制御弁駆動装置８８を介して流量制御弁８を制御すると共に、通信回線１１を介して伝送装置１２に接続され、当該伝送装置１２がインターネット４を介して管理センタ側システム５に接続されている。水道水使用場所２（１）には、例えば、水道水使用機器として、風呂Ａ、水洗トイレＢ、および通常の水道蛇口Ｃ等が接続されている。
【００２５】
一方、管理センタ側システム５は、パーソナルコンピュータ、入出力装置等の各種周辺機器から構成される管理センタ端末１５と、各水道水使用場所２での水道水使用状態等が記憶保持されているデータベース１６と、インターネット上に各種情報の閲覧サイトを運営しているインターネットサーバ１７とを備えている。
【００２６】
なお、閲覧サイトには、インターネット通信機能を備えたパーソナルコンピュータ等のインターネット端末１９からアクセス可能となっている。
【００２７】
次に、図２は、水道水使用場所２に設置されている水道水使用側システム３における水道メータ７および電子カウンタ９の機能ブロック図である。この図を参照して説明すると、電子式水道メータ７は、水道管６内に形成した計量室に配置した羽根車２１を備え、この羽根車２１が水道管６の水量に応じて回転する。羽根車２１が回転すると、そこに取り付けられている永久磁石２２によって回転磁界が発生し、これが磁気抵抗素子等の磁気検出素子２３によって検出され、ここからの検出信号に基き、回転検出回路２４において回転状態が検出され、これに基き、積算回路２５において水道水使用流量、使用時間等が演算される。算出された水道水使用流量情報および水道水使用時間情報は、データ出力回路２６から通信回線１０を介して電子カウンタ９に供給される。
【００２８】
本例の電子式水道メータシステム１では、電子カウンタ９が、水道水使用場所における水道水使用器具の識別（推察）機能、多様な水道料金算出機能、渇水時における節水機能、水道水使用場所における人間の異常を検出する健康管理機能等を備えている。
【００２９】
（水道使用機器の識別機能）
まず、水道水使用器具の識別機能について説明する。本例の電子カウンタ９は、使用流量パターン記憶部３１と、水道水使用場所２に設置されている使用器具Ａ、Ｂ、Ｃに関する情報を記憶した使用器具情報記憶部３２と、使用器具識別部３３とを備えている。使用器具識別部３３における使用器具識別方法としては次の解析パターンが考えられる。
【００３０】
（１）使用流量、使用時間が判明している場合
風呂、水洗トイレ、自動洗濯機等の水道水使用器具は、一回に使用する使用流量、使用時間が明確である。従って、これらの器具が単独で使用された場合は勿論のこと、複数同時に使用された場合においても、いずれの器具が使用されているのかを識別することは可能である。すなわち、使用流量パターン記憶部３１に、各器具の使用流量および使用時間を含む使用流量パターンを各器具毎に記憶保持しておけば、水道メータ７からの水道水使用情報に基き、使用器具を特定できる。
【００３１】
例えば、図４に示すように、水洗トイレを使用する場合における使用流量パターンは毎回ほぼ同一のパターンになる。同様に、図５に示すように、風呂使用時の場合も、一定時間の間は一定流量が使用されるので、毎回ほぼ同一のパターンになる。よって、これらの流量パターンを器具と対応付けした形態で記憶保持しておけば、検出された使用流量に基き、使用器具を識別可能である。
【００３２】
（２）手動の蛇口等のように、使用流量、使用時間が明確でない場合
手動の蛇口（炊事用、洗車用等）の場合は、使用流量と使用時間が任意となる。この場合の解析方法の一つとしては、グラフ理論を用いた方法、例えばニューラルネットを用いた方法がある。
【００３３】
この場合、様々な水道水使用器具（蛇口、風呂、水洗トイレ等）について、主要な入力因子である水の使用量と使用時間を測定し、これを使用器具を出力因子としたデータファイル（教師データ）を作成する。作成した教師データについて、ニューラルネットを作成し、ニューラルネットのパラメータを変化（学習）させながら誤差を計算し、もっとも誤差の少ないパラメータを学習結果としてニューラルネットワークに適用する。学習結果を適用したニューラルネットワークに、実際の水道水使用量と使用時間を入力因子として適用することにより、使用中の器具が出力因子として出力され、これにより、使用機器を推測（識別）できる。
【００３４】
なお、ニューラルネットを用いれば、上記の（１）の場合も含めて包括的に使用器具を特定できる。
【００３５】
（３）流量変化、使用時間帯に特徴のある器具の場合
各水道水使用器具には、各々の使用流量パターンに特性がある。すなわち、使用開始時の流量の立ち上がり特性、使用停止時の流量の立ち下がり特性、立ち上がりから立ち下がりまでの間の中間部分の特性が、使用器具毎に異なっている。従って、各器具を同時に使用していても、これらの特性要因に基き使用器具を特定可能である。
【００３６】
例えば、人間が手で蛇口を回す場合には、図３の実線で示すように、蛇口を回す速度に限界があり、流量が急激に立ち上がることはなく、また、立ち上がり曲線が段状になる。これに対して洗濯機等のような自動開栓の場合には、図３において点線で示すように、立ち上がりが急峻となる。
【００３７】
また、水洗トイレの場合には、図４に示すように、流量の増加は急激であるが、それに比べて流量の減少は緩やかとなる。さらに、風呂の場合には、図５に示すように、立ち上がり、および立ち下がりが共に急峻であり、その中間においては流量変化が殆どなく一定となる。
【００３８】
本例では、水道メータ７で算出された使用流量および使用時間に基き、水道水使用場所２における使用流量パターンを求め、これを、使用流量パターン記憶部３１に保持されている各器具毎の使用流量パターンと比較する等の操作を行なって、使用器具情報記憶部３２に保持されている水道水使用場所２に設置されている水道水使用器具の中から、実際に使用されている水道水使用器具を識別している。
【００３９】
（水道料金算出機能）
次に、本例の電子カウンタ９における水道料金算出機能を説明する。本例の電子カウンタ９は流量積算部３４を備えており、この流量積算部３４は、使用されている水道水使用器具の識別結果に基き水道水使用器具毎の水道水使用量を積算する使用器具別積算部３５と、時間帯別の水道水使用量、例えば夜間使用量を積算する時間帯別使用量積算部３６と、流量帯別の水道水使用量、例えば、一定流量を超えた場合における超過流量を積算する流量帯別使用量積算部３７を備えている。
【００４０】
また、水道水使用料金を記憶した料金記憶部４０を備えており、この料金記憶部４０には、各水道水使用器具毎の水道水使用料単価を記憶した使用器具別料金記憶部４１と、時間帯別の水道水使用料単価を記憶した時間帯別使用料金記憶部４２と、流量帯別の水道水使用料単価を記憶した流量帯別使用料金記憶部４３が含まれている。
【００４１】
さらに、料金算出部５０を備えており、この料金算出部５０では、積算部３４における積算値と、料金記憶部４０に記憶されている水道水使用量単価とに基き、使用器具別料金、時間帯別料金、および流量帯別料金を算出し、これらを合計して、各水道水使用場所２における水道水使用料を算出する。
【００４２】
使用器具別料金を算出する場合には、例えば、新製品である対象の水道水使用機器による水道水使用料を安く設定しておけば、当該器具の販売が促進されることを期待できる。また、水道水使用量が少ない深夜における水道水使用料金を安くしておけば、一日当りの水道水使用量の変動を抑制する効果を期待できる。さらに、超過流量について高額な水道水使用料を設定しておけば、例えば、夏場の渇水時等には節水効果を期待できる。
【００４３】
図６には節水効果を期待できる水道水使用料の課金方法を示してある。図においては横軸に時間をとり、縦軸に流速をとってある。大流量の水を使用する場合としては、風呂使用時、洗車時、散水時が考えられる。これらのうち、風呂は他に比べて必需であるので、水道水使用料を安くし、他の散水、洗車の場合の使用料を高くしておく。
【００４４】
図において流速ａで時間ｂだけ洗車のための水が使用され、流速ｄで時間ｅだけ風呂用の水が使用され、流速ｇで時間ｈだけ散水が行われた場合、洗車用の使用量ｃ（＝ａ×ｂ）、および散水用の使用料ｉ（＝ｇ×ｈ）については単価を高くしておき、風呂用の使用料ｃ（＝ｄ×ｅ）については単価を安くしておく。さらには、１日１回分だけの風呂水使用料いついてのみ単価を安くしておいてもよい。なお、風呂が使用されているか否かは、前述のように、流速および時間、または使用量で判別でき、また、流速の立ち上がり、立ち下がりのパターンによっても判別できる。このような料金体系にすれば、節水効果を期待できる。
【００４５】
（健康管理機能）
次に、電子カンウタ９には、水道水使用場所２における人間が使用する特定の水道水使用器具の水道水使用パータンを記憶保持している水道水使用パータン記憶部８０と、この記憶部の内容と実際の水道水の使用パターンとに基き、水道水使用場所における人間の異常を検出する異常判別部８１とが備わっている。
【００４６】
例えば、水洗トイレの水道水使用パターンが記憶保持されており、１日の間において１回も水洗トイレの使用が検出されない場合等には、当該水道水使用場所にいる人間に異常が発生したものとして、異常判別部８１では緊急通報信号を発生する。この緊急通報信号は、通信部７０、および伝送装置１２を介して、管理センタ端末１５に送信される。
【００４７】
このように水道水使用場所、例えば、一人暮らしの老人宅等において水道水使用状態に基き、老人の健康状態を把握でき、また、異常発生時には、迅速に対応することが可能になる。
【００４８】
（渇水・漏水時等における節水・止水機能および弁駆動動作）
次に、本例の電子カウンタ９は、漏水判別部６０を備えており、使用されている器具と、検出された水道水の使用時間および使用流量とに基き、漏水の有無を判別している。漏水の有無については、検出される水道水の最小流量が一定の場合、または、その増加率が一定の場合に、漏水が発生しているものと判断することができる。また、漏水量は、使用器具の判別結果に基づき、一定期間の間における水の総使用量から、使用器具による使用量を引いた値として求めることができる。あるいは、漏水であると判断される最小流量に時間を掛けた値として求めることができる。
【００４９】
漏水状態が検出された場合には、漏水判別部６０はその旨を弁制御部６１に通報する。弁制御部６１は、当該通報を受け取ると、弁駆動装置８８に制御信号を出力して、当該流量制御弁８を遮断する。これと同時に、通信部７０を介して、漏水が検出された旨および弁を遮断した旨の緊急通報を、伝送装置１２に送出する。伝送装置１２は当該緊急通報をインターネット４を介して管理センタ端末１５に送信する。
【００５０】
また、夏場等、水道水供給源側が渇水状態等に陥っている場合や、水不足で節水の必要のある場合に、その旨の信号が管理センタシステム５から電子カウンタ９の弁制御部６１に送られてくる。この信号が送られてくると、弁制御部６１は、弁駆動装置８８に制御信号を出力して、当該流量制御弁８を絞る。これと同時に、通信部７０を介して、節水のため弁を絞った旨の通報を、伝送装置１２に送出する。伝送装置１２は当該緊急通報をインターネット４を介して管理センタ端末１５に送信する。
【００５１】
このような止水動作および節水動作を行うにあたって、本例では、小さな力、かつ、消費電力を低く抑えることのできる条件下で流量制御弁８を駆動する。すなわち、弁制御部６１は、流量制御弁８を開閉する必要がある時でも、流量制御弁８を挟む両側での水圧差が小さいか、あるいは水圧差がない時に流量制御弁８を駆動するように弁駆動装置８８を制御する。
【００５２】
ここで、流量制御弁８を通過する水道水の流速、すなわち、水道水使用場所での水道水の使用流量と、流量制御弁８を挟む両側での水圧差とは、図７（Ａ）に示す関係がある。この図に示すグラフによれば、水道水の使用流量が多くて流量制御弁８を通過する水道水の流速が高ければ、流量制御弁８を挟む両側での水圧差が大きいのに対して、水道水の使用流量が少なくて流量制御弁８を通過する水道水の流速が低ければ、流量制御弁８を挟む両側での水圧差が小さい。
【００５３】
また、流量制御弁８を挟む両側での水圧差と、流量制御弁８を開閉するのに必要な力の大きさとは、図７（Ｂ）に示す関係を有し、流量制御弁８を挟む両側での水圧差と、流量制御弁８を開閉するのに必要な電力とは、図７（Ｃ）に関係を有している。この図に示すグラフによれば、流量制御弁８を挟む両側での水圧差が大きければ、流量制御弁８を開閉するのに大きな力、多くの電力を必要とし、流量制御弁８を挟む両側での水圧差が小さければ、流量制御弁８を開閉するのに小さな力、少ない電力で済む。
【００５４】
ここで、電子式水道メータ７は、水道水使用流量情報をデータ出力回路２６から通信回線１０を介して電子カウンタ９に供給するので、電子式水道メータ７は、水道水使用場所で使用されている水道水の流量を監視する監視手段として機能する。また、水道水の流量情報は、そのまま、流量制御弁８を通る水道水の流速を表すので、電子式水道メータ７は、流量制御弁８を通る水道水の流速を間接的に監視する監視手段として機能する。さらに、流量制御弁８を通る水道水の流速は、そのまま、流量制御弁８を挟む両側の水圧差を表すので、電子式水道メータ７は、流量制御弁８を挟む両側の水圧差を間接的に監視する監視手段として機能する。
【００５５】
それ故、本例において、弁制御部６１は、流量制御弁８を絞る必要が生じた場合、あるいは流量制御弁８を閉じる必要が生じた場合に、電子式水道メータ７での監視結果に基づき、水道水の流量が少ない時、あるいは水道水が使用されていない時に流量制御弁８を駆動するように制御弁駆動装置８８を制御し、水道水の流量が多い時には、水道水の流量が少なくなるか、水道水が使用されなくなるまで、流流量制御弁８を駆動しないように制御弁駆動装置８８を制御する。その結果、弁制御部６１は、電子式水道メータ７での監視結果に基づき、流量制御弁８を通る水道水の流速が低くて、流量制御弁８を挟む両側の水圧差が小さい時、あるいは水圧差がない時に流量制御弁８を駆動するように制御弁駆動装置８８を制御することになる。よって、本例によれば、流量制御弁８を駆動する制御弁駆動装置８８として、小さな力で弁を駆動でき、かつ、弁を駆動する際の消費電力が低い小型のバッテリ駆動型モータを用いることができ、このような小型のバッテリ駆動型モータを用いた場合でも、流量制御弁８を駆動するときの消費電力が少ないので、流量制御弁８を頻繁に駆動しても支障がない。
【００５６】
なお、節水を解除する時、漏水が修復された時には、流量制御弁８を開くことになるが、このような時でも、弁制御部６１は、電子式水道メータ７での監視結果に基づき、水道水の流量が少ない時、あるいは水道水が使用されていない時に流量制御弁８を駆動するように制御弁駆動装置８８を制御し、水道水の流量が多い時には、水道水の流量が少なくなるか、水道水が使用されなくなるまで、流流量制御弁８を駆動しないように制御弁駆動装置８８を制御する。それ故、流量制御弁８を挟む両側の水圧差が小さい時、あるいは水圧差がない時に流量制御弁８を駆動するので、小さな力で弁を駆動できる。
【００５７】
（管理センタ側システム）
なお、本例の水道メータシステム１の管理センタ側システム５では、前述のように、インターネットサーバ１７が備わっており、インターネット上において閲覧サイトを運営している。この閲覧サイトに対しては、予めアクセス権が付与されたもののみがアクセス可能となっている。例えば、水道水使用場所２に住んでいる人に対して予めアクセス権が付与されている。水道水使用場所２に住んでいる人が当該閲覧サイトにアクセスして、予め付与されているバスワードを入力すると、当該水道水使用場所における水道水使用料金、水道水使用状況等を閲覧することができる。従って、インターネット端末１９から時間および場所に制約されることなく、これらを確認できるので便利である。
【００５８】
また、本例では、電子カウンタ９に取り付けた入力部９０から料金およびパターンの設定、変更を行なうことができる。すなわち、使用流量パターン記憶部３１、使用パターン記憶部８０、使用器具情報記憶部３２、および料金記憶部４０の内容の設定、変更、更新が可能となっている。さらには、管理センタ端末１５の側からも、インターネット経由で、これらを設定、変更、更新可能となっている。
【００５９】
また、本例では、流量制御弁８を通る水道水の流速、あるいは流量制御弁８を挟む両側の水圧差を間接的に監視する監視手段として、電子式水道メータ７を用いため、これらを検出する専用のセンサが不要である。それ故、従来からある水道メータシステムに本発明を容易に適用することができる。
【００６０】
［その他の実施の形態］
上記の例では、電子カウンタ９に使用器具の識別部、料金の記憶部等を配置しているが、これらの各部分を、電子式水道メータ７の側に配置、あるいは伝送装置１２に内蔵することも可能である。
【００６１】
さらに、上記の例では、流量制御弁８を通る水道水の流速、あるいは流量制御弁８を挟む両側の水圧差を間接的に監視する監視手段として、電子式水道メータ７を用いたが、これらを検出するセンサなどを用いてもよい。さらにまた、弁制御部６１としての機能は、流量制御弁８、電子式水道メータ７、あるいは制御弁駆動装置８８などに搭載されていてもよい。
【００６２】
例えば、上記形態では、図８にブロック図で示すように、電子式水道メータ７で流量を監視し、その監視結果に基づいて、所定の条件下で、流量制御弁８とは別体の電子カウンタ９に構成されている弁制御部６１から弁駆動装置８８への電文あるいはパルス信号からなる指令によって流量制御弁８の開閉を行う構成であったが、図９に示すように、電子水道メータ７に弁制御部６１を内蔵させた構成であってもよい。
【００６３】
これらいずれの場合にも、センターとの信号の授受は、インターネットなどを介して行われ、各水道メータの設置箇所では、信号に含まれる事業体コードやメータＩＤによって、自身宛ての信号であるか否かを識別する。
【００６４】
このように構成した場合、電子式水道メータ７あるいは電子カウンタ９は、流量制御弁８が閉状態にあるとき、例えば、１時間毎に流量確認を行い、一定値以上の流量があるときには異常と判断する。このような流量確認は、流量制御弁が開状態になるまで行われる。また、流量制御弁８が閉状態にあるとき、瞬時の流量、一定時間の積算値、時間単位での漏水監視などを目的に流量確認が行われる。また、流量制御弁８が開状態にあるとき、一定時間の積算値、日単位での不使用監視などを目的に流量確認が行われる。この監視結果において、過大流量、超過流量があったとき、漏水などの異常が発生しているものとして流量制御弁８を閉状態とする。
【００６５】
また、弁制御部６１から流量制御弁８を開状態に切り換えるようにとの指令があったとき、その旨の報知を行う。また、流量制御弁８の下流側に水抜き装置が構成されている場合には、流量制御弁８を開状態にした際、この水抜き装置を利用して水抜きを行い、この水抜きによって、羽根車２１を数回転させて信号検出を行い、流量制御弁８が正常に開状態になったか否かを確認する。
【００６６】
なお、パルス制御を行った場合には、電文による監視などと比較して流量確認を容易に行うことができる。
【００６７】
また、節水時には流量制御弁８を絞るが、そのときの開度が同じでも、給水圧が異なれば流量が異なる。従って、流量制御弁８を絞った状態で各使用箇所での流量を計測し、流量が等しくなるように、流量制御弁７の開度を調節すれば各使用箇所間での公平性を確保できる。
【００６８】
また、図１０に示すように、流量制御弁８、弁駆動装置８８、流量や弁前後の水圧を監視するセンサなどの監視手段７′、およびこの監視手段７′による監視結果に基づいて所定の条件下で弁駆動装置８８を制御する弁制御部６１を備えた流量制御弁ユニット８′を用いてもよい。このように構成した場合、電子式水道メータ７との信号の授受がないので、有線系の接続が不要となる。
【００６９】
なお、流量制御弁８の開閉を電池駆動で行う場合、この電池電圧の低下などの異常検出機能を行う自己診断機能を設け、異常が発生したときには、その旨をＬＥＤなどで表示してもよい。
【００７０】
また、電子式水道メータ７が発電機能を有してる場合には、その電力を利用して流量制御弁８を開閉駆動すれば、流量制御弁８の側に設けられた電池の寿命を延ばすことができる。
【００７１】
さらに、流量制御弁８の下流側に水抜き弁を設けた場合、流量制御弁８を閉状態に切り換えたとき一定時間をおいて水抜き弁を開状態にし、流量制御弁８を開状態に切り換えたとき水抜き弁を自動的に閉状態にするように構成してもよい。
【００７２】
また、図１１に示すように、流量制御弁８、弁駆動装置８８、および流量や弁前後の水圧を監視するセンサなどの監視手段７′を備えた流量制御弁ユニット８′を用い、監視手段７′の監視結果を伝送装置１２を介してセンターの弁制御部６１に送ることにより、センターの弁制御部６１から弁を開閉するようにとのコントロール電文が伝送装置１２を介して弁駆動装置８８に届くように構成してもよい。この際、弁駆動装置８８は、電文を正しく受信したか否かの確認電文を伝送装置１２を介してセンターの弁制御部６１に送る。
【００７３】
また、図１２に示すように、流量制御弁８、弁駆動装置８８、および流量や弁前後の水圧を監視するセンサなどの監視手段７′を備えた流量制御弁ユニット８′を用い、監視手段７′の監視結果を屋内に設けた弁制御部６１に送ることにより、屋内の弁制御部６１から弁を開閉するようにとの指令が弁駆動装置８８に届くように構成してもよい。この場合、流量制御弁７の開閉状態については、監視手段７′の監視結果として伝送装置１２を介してセンターなどに送信されるにしてもよい。
【００７４】
さらに、図１３に示すように、流量制御弁８、弁駆動装置８８、および所定の条件下で弁駆動装置８８を制御する弁制御部６１を備えた流量制御弁ユニット８′を用い、電子式水道メータ７での監視結果に基づいて、弁制御部６１が弁駆動装置８８に対して電文あるいはパルスからなる指令を送ることにより、弁駆動装置８８を制御するように構成してもよい。この場合、図１４に示すように、弁制御部６１は、流量制御弁７の開閉状況を伝送装置１２などを介してセンターに出力するように構成してもよい。
【００７５】
さらにまた、図１５に示すように、流量制御弁７から離れた位置に配置された遠隔式の電子式水道メータ７を配置したときにも、流量制御弁８、弁駆動装置８８、および所定の条件下で弁駆動装置８８を制御する弁制御部６１を備えた流量制御弁ユニット８′を用い、電子式水道メータ７での監視結果に基づいて、弁制御部６１が弁駆動装置８８を制御するように構成してもよい。この場合、弁制御部６１は、流量制御弁７での開閉状況を伝送装置１２などを介してセンターに出力するように構成してもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、水道水の使用流量が多くて流量制御弁を通過する水道水の流速が高ければ、流量制御弁を挟む両側での水圧差が大きいので、流量制御弁を開閉するのに大きな力が必要であるが、水道水の使用流量が少なくて流量制御弁を通過する水道水の流速が低ければ、流量制御弁を挟む両側での水圧差が小さいので、小さな力で流量制御弁を駆動することができる。このような知見に基づいて、本発明では、流量制御弁を開閉する必要が生じた場合に、監視手段での監視結果に基づき、水圧差を直接、あるいは間接的に監視して、水圧差が大きいときには、このような動作を行わず、水圧差が小さい時、あるいは水圧差がない時に流量制御弁を駆動するように制御弁駆動装置に制御する。このため、制御弁を駆動する制御弁駆動装置として、小さな力で弁を駆動でき、かつ、弁を駆動する際の消費電力が低いバッテリ駆動型のモータを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した水道メータシステムの概略システム構成図である。
【図２】図１における水道メータおよび電子カウンタの概略機能ブロック図である。
【図３】蛇口使用時の流量パターン例を示すグラフである。
【図４】水洗トイレ使用時の流量パターン例を示すグラフである。
【図５】風呂使用時の流量パターン例を示すグラフである。
【図６】使用器具に応じた水道料金設定例を説明するためのグラフである。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、水道水使用場所での水道水の使用流量と流量制御弁を挟む両側での水圧差との関係を示すグラフ、流量制御弁を挟む両側での水圧差と流量制御弁を開閉するのに必要な力の大きさとの関係を示すグラフ、および流量制御弁を挟む両側での水圧差と流量制御弁を開閉するのに必要な電力との関係を示すグラフである。
【図８】図１および図２に示す水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図９】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図１０】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図１２】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図１３】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図１４】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【図１５】本発明を適用した別の水道メータシステムの要部を示すブロック図である。
【符号の説明】
１    水道メータシステム（水道制御システム）
２    水道水使用場所
３    水道水使用側システム
４    インターネット
５    管理センタ側システム
６    水道管
７    電子式水道メータ（監視手段）
７′  監視手段
８    流量制御弁
８′  流量制御弁ユニット
９    電子カウンタ
１０、１１  通信回線
１２  伝送装置
１５  管理センタ端末
１６  データベース
１７  インターネットサーバ
１９  インターネット端末
３１  使用流量パターン記憶部
３２  使用器具情報記憶部
３３  使用器具識別部
３４  積算部
３５  使用器具別積算部
３６  時間帯別積算部
３７  流量帯別積算部
４０  料金記憶部
４１  使用器具別料金記憶部
４２  時間帯別料金記憶部
４３  流量帯別料金記憶部
５０  料金算出部
６０  漏水判別部
６１  弁制御部（弁制御手段）
７０  通信部
８０  特定器具の使用パターン記憶部
８８  制御弁駆動装置
９０  入力部
１００  表示部
【図１】
0005081347.tif 000002
【図２】
0005081347.tif 000003
【図３】
0005081347.tif 000004
【図４】
0005081347.tif 000005
【図５】
0005081347.tif 000006
【図６】
0005081347.tif 000007
【図７】
0005081347.tif 000008
【図８】
0005081347.tif 000009
【図９】
0005081347.tif 000010
【図１０】
0005081347.tif 000011
【図１１】
0005081347.tif 000012
【図１２】
0005081347.tif 000013
【図１３】
0005081347.tif 000014
【図１４】
0005081347.tif 000015
【図１５】
0005081347.tif 000016