(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流水管に設置された流量計測手段と、
振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の信号から地震レベルを判定する判定手段とを備え、
前記判定手段が第１の地震レベルと判定したとき、前記流水管に設置された開閉弁をその
ままの状態で維持し、
前記判定手段が前記第１の地震レベルより大きい第２の地震レベルと判定したとき、前記
流量計測手段の結果に関係なく前記開閉弁を閉弁する水道メーター。
【請求項２】
前記判定手段が前記第１の地震レベルより大きく前記第２の地震レベルより小さい第３
の地震レベルと判定したとき、前記流量計測手段の結果に応じて前記開閉弁を調整する請
求項１記載の水道メーター。
【請求項３】
前記振動検出手段は、３次元方向の振動加速度を検出する請求項１または２記載の水道
メーター。
【請求項４】
前記振動検出手段が地震を検出したときに、地震の発生を報知する地震報知手段を備え
た請求項１〜３のいずれか１項記載の水道メーター。
【請求項５】
前記地震報知手段は、住居内に地震情報を伝送する伝送手段を備えた請求項４記載の水
道メーター。
【請求項６】
前記地震報知手段は、通信回線を用いて管理センターに地震情報を伝送する伝送手段を
備えた請求項４記載の水道メーター。
【請求項７】
前記閉弁後の所定時間後に開栓の是非を判断する復帰確認手段を備えた請求項１〜６のい
ずれか１項記載の水道メーター。
【請求項８】
前記復帰確認手段により開栓可能と確認後に前記流量検出手段が検出した流量が所定値
未満か否かを判定する復帰確認手段と、
前記流量が所定値以上の時、前記開閉弁を閉止する開閉制御手段を備えた請求項７記載の
水道メーター。
【請求項９】
前記振動検出手段の信号からウォーターハンマーやキャビテーションなどの流れの異常
を検出する異常検出手段を備えた請求項１〜８のいずれか１項記載の水道メーター。
【請求項１０】
前記異常検出手段が異常を検出した時、前記開閉弁により流路の開度を調整する請求項
９記載の水道メーター。
【請求項１１】
前記異常検出手段が異常を検出した時、異常の発生が低減または停止するように前記開
閉弁により流路の開度を調整する請求項９記載の水道メーター。
【請求項１２】
前記異常検出手段が異常を検出し、かつ前記流量計測手段が計測した流量が所定値以上
のときは、異常の発生が低減または停止するように前記開閉弁により流路の開度を調整す
る請求項９記載の水道メーター。
【請求項１３】
前記開閉弁はモーターを用いて流路の開度を自在に開閉する請求項１〜１２のいずれか
１項記載の水道メーター。
【請求項１４】
前記流量計測手段は、超音波の送受信時間を計測して流水管内の流量を瞬時に計測する
超音波流量計測手段を用いた請求項１〜１３のいずれか１項記載の水道メーター。
【請求項１５】
前記通信回線は光ファイバーを媒体として情報通信を行う請求項６記載の水道メーター。
【請求項１６】
前記振動検出手段は圧電素子を用いて振動を検出する請求項１〜１５のいずれか１項記
載の水道メーター。
【請求項１７】
電池を電源とした請求項１〜１６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、水道水の流水管に設置する水道メーターに関し、更に詳しくは、地震や振動を検出して異常を早期に検出できる水道メータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の水道メーターは、特開２０００−２５８２０１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６を参照しながら説明する。
【０００３】
図６に示すように、水道メーター１は、流量検出部２と、流量制御機構３とを有し、流量制御機構３は、弁手段４と、この弁手段４を駆動するためのモータ５と、このモータ５を駆動制御して弁手段４により管路の開閉および流量調整の少なくともいずれか一方の動作を行わせる弁制御手段６から構成されていた。ここで、７は整流器、８は羽根車、９は磁石、１０は磁気センサ、１１は弁座、１２は弁体、１３は圧力取出口、１４は圧力センサである。
【０００４】
上記構成において、圧力センサにより検出された水圧に基づき弁体の開度を制御することにより、水圧変動に影響されることのない給水を実現することができる。
【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、静的な圧力の異常は検出できるが、地震や、水中または管路の振動のような動的な変動を検出することができない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、流水管に設置された流量計測手段と、振動を検出する振動検出手段とを備えることで、動的な振動の異常を検出することを目的としている。
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、流水管に設置された流量計測手段と、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の信号から地震レベルを判定する判定手段とを備え、前記判定手段が第１の地震レベルと判定したとき、前記流水管に設置された開閉弁をそのままの状態で維持し、前記判定手段が前記第１の地震レベルより大きい第２の地震レベルと判定したとき、前記流量計測手段の結果に関係なく前記開閉弁を閉弁する構成とした。
【０００８】
これによって、地震のような全体振動の異常や、管路内の流体振動の異常を迅速に発見することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、流水管に設置された流量計測手段と、振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の信号から地震レベルを判定する判定手段とを備え、前記判定手段が第１の地震レベルと判定したとき、前記流水管に設置された開閉弁をそのままの状態で維持し、前記判定手段が前記第１の地震レベルより大きい第２の地震レベルと判定したとき、前記流量計測手段の結果に関係なく前記開閉弁を閉弁する構成としたことで、地震のような全体振動の異常や、管路内の流体振動の異常を迅速に発見することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記判定手段が前記第１の地震レベルより大きく前記第２の地震レベルより小さい第３の地震レベルと判定したとき、前記流量計測手段の結果に応じて前記開閉弁を調整することで異常を迅速に検出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、振動検出手段は、３次元方向の振動加速度を検出することで、３次元方向の振動を検出できるので正確に地震を検出することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、前記振動検出手段が地震を検出したときに、地震の発生を報知する地震報知手段を備えたことで、地震異常を報知することでき災害を最小限にすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、地震報知手段は、住居内に地震情報を伝送する伝送手段を備えたことで、住居内にいる人に知らせることができ災害を最小限にすることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、地震報知手段は、通信回線を用いて管理センターに地震情報を伝送する伝送手段を備えたことで、管理センターでは地域全体の地震状況を把握することができ、水の供給管理や供給制御を迅速に行うことができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記閉弁後の所定時間後に開栓の是非を判断する復帰確認手段を備えたことで、給水を所定時間後に自動的に復帰させることができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、前記復帰確認手段により開栓可能と確認後に前記流量検出手段が検出した流量が所定値未満か否かを判定する復帰確認手段と、前記流量が所定値以上の時、前記開閉弁を閉止する開閉制御手段を備えたことで、所定時間後に自動的に復帰するときに再度異常を確認して給水制限することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、振動検出手段の信号からウォーターハンマーやキャビテーションなどの流れの異常を検出する異常検出手段を備えたことで、水道に関する流れの異常を迅速に検出することができる。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、前記異常検出手段が異常を検出した時、前記開閉弁により流路の開度を調整することで異常を低減することができる。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、前記異常検出手段が異常を検出した時、異常の発生が低減または停止するように前記開閉弁により流路の開度を調整することで、流れの異常を検出して流路の開度を調整することで異常を迅速に低減させることができる。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、前記異常検出手段が異常を検出し、かつ前記流量計測手段が計測した流量が所定値以上のときは、異常の発生が低減または停止するように前記開閉弁により流路の開度を調整することで、流れの異常を検出して流量が発生している時、流路の開度を調整することで異常を迅速に低減させることができる。
【００２４】
請求項１３に記載の発明は、前記開閉弁はモーターを用いて流路の開度を自在に開閉することで、開度が自由にできるのでウォーターハンマーなどの異常を低減または停止させる流量の微調整を行うことができる。
【００２５】
請求項１４に記載の発明は、前記流量計測手段は、超音波の送受信時間を計測して流水管内の流量を瞬時に計測する超音波流量計測手段を用いたことで、異常時においても瞬時に流量を計測することができる。
【００２６】
請求項１５に記載の発明は、前記通信回線は光ファイバーを媒体として情報通信を行うことで、水道管に近接した下水道管などに配設された光ファイバーを利用することができ、地震や振動の異常を地域で集中管理してライフラインの異常発見を迅速に行うことができる。
【００２７】
請求項１６に記載の発明は、前記振動検出手段は圧電素子を用いて振動を検出することで、圧電現象による起電力により低消費電流とすると共に、振動歪みによる交流分のみを検出することができるので異常の判定を容易に行なうことができる。
【００２８】
請求項１７に記載の発明は、電池を電源とすることで、電源のない屋外に設置することができると共に、災害によって電気が不通となっても動作させることができる。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３０】
（実施例１）
本発明の実施例１を、図１と図２を参照して説明する。図１に示すように、流水管１５を流れる流体としての水を介して超音波の送受信を行う１対の超音波送受信素子１６、１７と、前記送受信を制御する送受信手段１８と、前記送受信の伝搬時間から流量を算出する超音波流量計測手段１９を備えた水道メーターと共に、前記流水管１５の一部と接続された流路２０に３次元方向の振動加速度を検出する振動検出手段としての振動センサ２１と、前記振動センサ２１の信号から地震を検知する地震検知手段２２と地震レベル判定手段２３と、地震を検知した時には地震の発生を報知する地震報知手段２４を備えた構成とした。そして、地震報知手段２４は、有線による伝送手段２５を介して住居内に警報音で地震情報を伝達することができる。また、流水管１５の流路を開閉するステッピングモータ２６を用いた流路開閉手段としての開閉弁２７を備えており、地震の発生時には、流路の開閉を行うことができる。ここで、２８は地震検出回路、２９は別の地震報知手段としての表示器、３０は住居、３１は住居内に設置された警報手段、３２は開閉弁を制御する開閉制御手段、３３は開閉弁を手動で開閉するための開閉指示スイッチ、３４は開閉弁を開弁するときに安全を確認する復帰確認手段、３５は本水道メーター全体の電源となる電池である。
【００３１】
上記構成によれば、流れの上流側の超音波振動子１６から送信して下流側の超音波振動子１７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１７から送信して上流側の超音波振動子１６で受信して計測された伝搬時間ｔｄから流速Ｖを求め、送受信素子間の距離Ｌと流路の断面積Ｓと所定の係数ｋをかけることで、流量計測手段１９は流量Ｑを求めることができる。機械的な可動部がないので、地震のように３次元方向に振動が発生している最中でも精度よく計測することが可能である。
【００３２】
一方、図２に示すように水道メーター３６は、通常地中に埋め込まれた容器３７の中に設置されている。よって、水道メーター３６に取り付けられた振動センサ２１は、地盤の振動を計測しやすく地震の振動を正確に検知することができる。そして、前記振動センサ２１は、圧電現象による起電力により低消費電流とすることができるので電池でも長寿命の動作が可能である。また、圧電方式の振動センサ２１は、振動歪みによる交流分のみを検出することができるので、設置に傾きが発生した時でも正確に振動を計測することができ、異常の判定を容易に行なうことができる。図２において、３８は水道の配水管、３９は水道の給水管、４０は水道の蛇口、４１は地面である。
【００３３】
また、３次元方向の振動を検出する振動センサ２１が出力する３つの信号は、それぞれ地震検出回路によつて、地震の周波数成分を抽出するフィルターで処理した後、ベクトル合成することによって、地震のレベルに変換される。そして、その地震のレベルが、所定値以上か否かを地震検知手段が判定することで地震検知を行うこととした。さらに、前記地震レベルは、地震レベル判定手段によって、震度５強弱と、震度５強以上から震度６強未満と、震度６強以上との３段階に判定することとした。
【００３４】
そして、図３に示すように、上記３段階の地震レベルと流量の計測値によって、流路の開閉弁制御を変えることとした。まず、地震検知手段で地震の有無を検知した後、地震レベル判定手段が地震のレベルを判定する。そして、その地震のレベルが、震度５強未満の時は、流路の開閉弁はそのままの状態で維持するようにして、再び地震の監視状態に戻る。
【００３５】
また、地震のレベルが震度５強以上から震度６強未満の間に当る時は、異常レベルと判定して流量計測手段が計測した流量値によって処置を変える。すなわち、流量値が所定流量（例えば、０から２００Ｌ／ｈの間の流量で、５０Ｌ／ｈが最適）未満であれば、その流量が流れる程度の開度にモータを制御して開閉弁を調整するようにした。そうすることによって、現状以上の水が流れなくなり、無駄水の放水を防止することができる。モータを使用した開閉弁とすることで、微調整できるので、どんな流量にも対応することが可能である。そして、超音波流量計であるために、流量を計測したい時に、短時間で計測が可能であり、地震のような緊急時にも素早い計測が可能である。
【００３６】
また、前記所定流量以上のときは、開閉弁で流路を閉弁することとした。そして、タイマーで時間の経過を監視し、所定時間（例えば、２０秒から５分で、２分が最適）経過した時、開閉弁の開弁が可能かどうかを復帰確認手段が確認する。これは、所定時間経過後に、開閉弁を一度短時間だけ開弁し、流量を計測する。そして、その時に流量が発生していなかったら、自動的に開弁することとした。
【００３７】
そして、流量を超音波流量計で瞬時に計測できるので、計測された流量値から使用されている器具を推定し、地震時に使用してはならないガス給湯器が使用されていると判定した時は、通水を遮断してガス給湯器を停止されることもできる。
【００３８】
また、地震のレベルが震度６強以上の時は、流量の使用状況に関係無く流路を開閉弁で閉弁することとした。この場合は、所定時間経過しても自動的には、開弁せず、水道の管理者または使用者などが確認を行った後、手動で開弁するとこととした。
【００３９】
そして、震度５強以上の場合、住居内に地震を警報音で報知することで、地震の発生をいち早く知ることができる災害に対する瞬時の備えが可能となり、人災や災害を最小限に食い止めることができる。
【００４０】
また、上記水道メーターは、電池を電源とすることで、電源のない屋外や地中のようなところでも容易に設置することができると共に、災害によって電気が不通となっても動作させることができる。
【００４１】
このように、水道メーターに地震を検出する振動センサーを設置することで、地震のような異常を正確に検出できると共に、地震のレベルによって流路の開閉を制御して、防災に対する処置を的確に行うことで、無駄な放水を低減し災害時の渇水を防止することができる。また、自動的に開閉弁を復帰させることもできるので、利便性を損なわずに、防災処置を行うことができる。
【００４２】
（実施例２）
実施例２について図４と図５を用いて説明する。上記実施例１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。
【００４３】
図４と図５に示すように、地震報知手段２４は、伝送手段として下水道管４２と併設して設置された通信回線としての光ファイバー４３を利用して管理センター４４に報知する構成とした。ここで、４５は接続手段、４６は各戸の水道メーターである。
【００４４】
上記構成によれば、地震を検知した内容を管理センター４４に報知することで、管理センター４４では、各戸の地震状況を把握することができる。そして、その情報から、どの地区に地震が発生したか、誤報か否かを判定することができる。さらに、水道だけでなくガスや電気などのライフラインの安全性も、地震のレベルに応じて検証することができ、地域の防災管理を容易に行うことができる。
【００４５】
また、下水道管４２は、多くのところで上水道の配水管３８と近接しており、水道メーターから下水道管４２に併設された光ファイバー４３へ接続することは容易に行える。各家庭の下水道管４７にも光ファイバーが敷かれていれば、光ファイバーへの信号接続手段４５を設置することで、さらに容易に接続することができる。
【００４６】
このように、管理センターと接続された光ファイバーを介して、水道メーターで検出した地震情報を管理センターに通報することで、地域の防災管理を迅速に行え、有事の時の対応を的確に行うことができる。そして、地震情報だけでなく水道の使用量も管理センターに通報することができ、水道の使用量の検針作業を簡素化、あるいは自動化することができると共に、水道の使用状況と住居の世帯状況から住人の行動管理が行え、安否確認や防犯のサービスを自治体が提供できるようになる。例えば、安否確認は、高齢者の一人住まいの住居において、水道の使用量が所定期間無かった時、異常事態として安否の確認に住居を訪ねること可能となり、また、防犯は、水道の使用が所定期間無かった時、留守宅と判断し定期的に巡回監視を行うようなサービスで可能となる。さらに、自治体からの行政や生活情報に関するお知らせを、逆に管理センター側から水道メーターに送信すると共に、水道メーターからは住居内に設置された警報装置３２を用いて、情報を表示伝達することもできる。
【００４７】
なお、伝送手段としては、光ファイバーで説明したが、既設の電話回線を利用することや、携帯電話、ＰＨＳ電話などの回線、さらには、ＬＡＮ回線などのネットワーク回線、あるいは水道管を用いた超音波伝送などを用いた構成でも実現できることは明白である。
【００４８】
（実施例３）
実施例３について図６と図７を用いて説明する。上記実施例１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。
【００４９】
図６に示すように、振動検出手段である振動センサ２１の信号を基に、ウォーターハンマーのような衝撃的な振動と、キャビテーションのように高周波のノイズ振動を検出する異常検出手段４８を備えた構成とした。そして、異常検出手段４８が異常を検出した時、流路開閉手段である開閉弁２７を調整して異常を抑制する開閉制御手段３２を備えた構成とした。
【００５０】
上記構成によれば、水道メーターの流水管１５に接続して振動センサ２１を設置してあるので、流水管１５の振動や、流水管内の水に伝わる振動を迅速に検出することができる。
【００５１】
そして、その振動を常時あるいは定期的に監視することで異常が検出できる。もし、異常検出手段が異常を検出した場合、開閉弁２７によって流路の開度を調整することによって異常を防止することができるのである。すなわち、異常を検出した時、流量検出手段によって計測した流量が所定流量（例えば、０から１００Ｌ／ｈ、最適には５０Ｌ／ｈ）以上の時には、異常振動が減少するように流路の開度を調整する。ここで、キャビテーションのような異常振動は、流量が流れている時に発生するので、流量の有無を判定して開閉弁の開度を調整することで低減することができる。そして、開度の調整により、振動が最も小さい開度を見つけて開閉弁を停止することで、キャビテーションを抑制した状態で水道を使用することができる。そして、流量を計測しながら調整するので、流量を大きく抑制することがなく水道の使用には支障を発生させない。そして、開閉弁はモーターを用いて流路の開度を自在に開閉することができるので、異常を低減または停止させる開度を微妙に調整できるので、多くの流量範囲で振動を低減することができる。
【００５２】
また、ウォーターハンマーのような衝撃的な振動も、流路の開度を開閉弁で調整することで低減できる。水道を使用している時は、ウォーターハンマにより水道蛇口より発生する突発的な噴流を低減することができるので、流量が発生している時に、開閉弁で開度を調整してウォーターハンマーを抑制すると、快適に水道が使用できる。
【００５３】
なお、ここでは流量ありの場合で説明したが、流量なしの場合も、開度を調整することで異常振動を抑制できる効果がある。
【００５４】
このように、振動を検出して流量を監視しながら流路の開度を調整することで、異常なウォーターハンマーやキャビテーションを、水道の使用勝手を損なうことなく低減することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の流量計によれば、次の効果が得られる。
【００５６】
本発明は、流量計測手段を備えた水道メーターに振動検出手段を設置することで、地震や水道管の異常振動を検出することができ、災害に対する処置や異常振動に対する処置を迅速にかつ的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す水道メーターのブロック図
【図２】同水道メーターの設置例を示す構成図
【図３】同水道メーターの動作をを示すフローチャート
【図４】本発明の実施例２を示す水道メーターのブロック図
【図５】同水道メーターの設置例を示す構成図
【図６】本発明の実施例３を示す水道メーターのブロック図
【図７】同水道メーターの動作を示すフローチャート
【図８】従来の水道メーターの断面図
【符号の説明】
１５  流水管
１９  超音波流量計測手段（流量検出手段）
２１  振動センサ（振動検出手段）
２２  地震検知手段
２３  地震レベル判定手段
２４  地震報知手段
２５  伝送手段
２６  モータ
２７  開閉弁（流路開閉手段）
３２  開閉制御手段
３４  復帰確認手段
３５  電池
４３  光ファイバー（通信回線）
４４  管理センタ
４８  異常検出手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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