JP2021179325A - 水道メータ - Google Patents

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Abstract

【課題】 羽根車の回転を検出する機能や検出された回転数に基づいて算出されたデータを外部に向けて送信する機能等を基板に集約することによって、指示ユニットのコンパクト化及び低消費電力化を図ることのできる水道メータを提供することである。【解決手段】 羽根車の回転に基づき流量を計測表示する指示ユニット20を有する水道メータにおいて、前記指示ユニット20は、前記羽根車の回転を検出する回転検出部31と、この回転検出部31によって検出された羽根車の回転数に基づいて流量を算出する制御部と、この制御部によって算出された流量値を表示する計量表示部33と、前記流量値を外部に向けて送信する外部出力部34と、前記回転検出部31、制御部、計量表示部33及び外部出力部34に電力を供給する電源部32と、を有するユニット基板24を備えた。【選択図】 図7

Description

本発明は、遠隔において検針操作可能な水道メータに関するものである。
従来の一般的な水道メータは、流入する水の流量によって回転する羽根車を有する下ケースと、前記羽根車の回転数を計測することによって水道の使用量を表示する指示ユニット等を有する上ケースとによって構成されている。
前記指示ユニットは、通常蓋体によって閉じられており、検針する際には、蓋体を開けて使用量を確認している。しかし、施錠された領域内に水道メータがある場合等では、検針員が指示ユニットの表示部を直接読み取れないことがある。このような問題を解決するため、指示ユニットの表面をカメラで撮影し、撮影された画像データを外部に送信するメータ装置が特許文献1に記載されている。
また、特許文献2には、指示ユニットの表面を覆う透明板上に配置可能な積算流量検出装置を備えた水道メータが開示されている。前記積算流量検出装置は、下ケースに配置されている羽根車の回転に連動する回転板の回転を、前記透明板を介して光学的に検知することによって、前記回転板の回転数に基づいた水の積算流量を算出する。そして、その算出したデータを無線送信することによって外部から検針することが可能な構成となっている。
特許第5882519号公報 特許第6489343号公報
特許文献1に記載された水道メータによれば、蓋体のみを取り換えるだけで、遠隔管理が可能となる。しかしながら、カメラで撮影した画像データを外部に送信する場合、電力消費量が多くなってしまう。このため、電池を駆動源とする場合にあっては、電池寿命が短くなり、電池交換する頻度が高くなる。また、画像データを外部に送信するシステムに故障や障害が生じた際には、蓋体を開けるのが容易でなく、検針員が水道メータの表示部を直接読み取るのが困難となる。
一方、特許文献2に記載された水道メータによれば、積算流量検出装置を用いて流量表示部の回転板の回転数に基づいた水の積算流量のデータを外部に送信するので、特許文献1に開示されているような画像データを外部に送信する水道メータと比べて消費電力が抑えることができる。しかしながら、前記積算流量検出装置が、回転板を備えた指示ユニットの上を覆うような別体で構成されているため、水道メータのコンパクト化が図られないといった問題があった。また、前記指示ユニットの表面を覆う透明板を介して回転板の回転を外付けの前記積算流量検出装置で光学的に検出する方式であるため、前記透明板の透過状態によっては回転検出精度に影響を受ける場合がある。
そこで、本発明の目的は、羽根車の回転を検出する機能や検出された回転数に基づいて算出されたデータを外部に向けて送信する機能等を基板に集約することによって、指示ユニットのコンパクト化及び低消費電力化を図ることのできる水道メータを提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の水道メータは、流入水によって回転する羽根車を有する下ケースと、前記下ケースの上に装着され、前記羽根車の回転に基づき流量を計測表示する指示ユニットを有する上ケースと、を備えた水道メータにおいて、前記指示ユニットは、前記上ケース内に組み込まれるユニット基板を有し、前記ユニット基板は、前記羽根車の回転を検出する回転検出部と、この回転検出部によって検出された羽根車の回転数に基づいて流量を算出する制御部と、この制御部によって算出された流量値を表示する計量表示部と、前記流量値を外部に向けて送信する外部出力部と、前記回転検出部、制御部、計量表示部及び外部出力部に電力を供給する電源部と、を備えている。
本発明に係る水道メータによれば、指示ユニットにユニット基板を設け、このユニット基板に流量の計測表示部、外部出力部及び電源部を集約して配置しているので、コンパクト化及び低消費電力を図ることができる。
本発明の水道メータの斜視図である。 水道メータの内部構造を示す断面図である。 指示ユニットの分解斜視図である。 指示ユニットの断面図である。 ユニット基板を表面側から見た斜視図である。 ユニット基板を裏面側から見た斜視図である。 ユニット基板の構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る水道メータの実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1及び図2に示すように、本発明の水道メータ11は、一対の通水管15を通して流れる水道水を計量する計量室14を有し、上部が開口した下ケース12と、前記計量室14の上部に配置され、指示ユニット20を有する上ケース13とを備えている。前記下ケース12は、ナイロンやポリフェニレンスルファイド(PPS)等からなる成形品あるいは鉛レス銅合金等からなる鋳造体によって形成されている。上ケース13は樹脂によって円筒状に形成され、前記下ケース12の開口した上部に固定される。この上ケース13には、指示ユニット20の上面から120度以上の角度で開閉可能な蓋体16がヒンジ16aを介して取り付けられている。
前記計量室14内には、羽根車17が回転軸17aを中心に回転自在に配置されており、前記一対の通水管15を通して流れる水道水の流量の増減に応じて、羽根車17の回転速度も増減する。前記羽根車17の回転軸17aの先端部にはマグネット19が組み込まれており、このマグネット19と磁気的に結合されるカップリングギア18を介して、前記羽根車17の回転を後述する回転伝達機構23に伝達する。なお、前記回転軸17aの先端部にはマグネット19とカップリングギア18とを囲うようにして磁気遮蔽リング18aを設けることによって、外部からの磁気の影響を受けずに結合を確実に行うことができる。前記計量室14の開口した上部には受圧板12aが載置され、Oリング45を介して下ケース12に密着される。
前記指示ユニット20は、図2及び図3に示したように、前記受圧板12a上に載置されるユニットケース21と、このユニットケース21内に収容される回転伝達機構23と、この回転伝達機構23の上に配置されるユニット基板24と、このユニット基板24の表面24aを覆う表面カバー25とによって構成されている。前記表面カバー25は、Oリング45を介してユニットケース21上に密接され、その周囲を表示面固定リング22によって固定されている。
前記表面カバー25には、前記ユニット基板24上の計量表示部33とパイロット本体29が露出する窓部35a,35bが形成された表示面35を備えている。前記表示面35には、計量表示部33に表示される数値の単位や水道メータ11の型番やその他の仕様が印字され、検針やメンテナンス等において蓋体16を開くことによって確認が可能となっている。また、前記表面カバー25には、図7に示すように、ユニット基板24に形成されている有線送信部34bのケーブル接続部40及びこのケーブル接続部40に接続されるケーブル41の一部を収容するケーブル接続部カバー36と、漏水を検知する振動センサの一部を収容するセンサ収容部37とを備えている。
前記回転伝達機構23は、図4に示すように、前記カップリングギア18に歯合して前記羽根車17の回転力を受けて回転するパイロット回転ギア26と、このパイロット回転ギア26に歯合する連結ギア群27と、この連結ギア群27によって回転する回転板28とを備えている。前記パイロット回転ギア26には、羽根車17の回転状態を外部から確認するためのパイロット本体29が設けられている。このパイロット本体29は、パイロット回転ギア26の主軸26aの先端に嵌め込まれるボス部29aと、このボス部29aの先端に設けられている光反射部29bとが一体に形成されている。前記光反射部29bの上面は、正多角錐面状の光反射面となっている。水道の非使用時においては、パイロット本体29 の回転の有無によって、水栓の不完全閉りや水道管の漏れ等の有無が判別できる。また、水道の使用時においては、一定位置からパイロット本体29 の光反射面に投光された光の反射角の変化の回数を検出することによって、パイロット本体29 の積算回転数から流量を計測することができる。
前記回転伝達機構23は、複数のスペーサ部材30を介してユニット基板24の裏面24bに取り付けられる。なお、前記カップリングギア18を設けずに、パイロット回転ギア26が羽根車17の回転軸17aと一体に回転するように連結されていてもよい。
前記ユニット基板24は、図5に示すように、表面24a側に計量表示部33、パターン状のアンテナ39及びケーブル接続部40が配置され、図6に示すように、裏面24b側に回転伝達機構23の回転板28と対向する回転検出部31、ユニット基板24の各部に電力を供給する電池38が装着可能な電源部32が設けられている。前記電池38としては、主にリチウム電池が使用される。このように、ユニット基板24の表面24aと裏面24bとに各部がコンパクトに集約して配置されている。また、ユニット基板24の中央部には、パイロット本体29を露出する貫通孔44が設けられると共に、ユニット基板24の側面を切り欠いた箇所に、後述する振動センサからなる漏水検知部43が設けられている。
図7は前記ユニット基板24の機能をブロック図で示したものである。このユニット基板24には、上記各部の他に、制御部(CPU)や記憶部(メモリ)等の電子部品が実装され、前記CPUを中心として各部がプリント配線パターンによって電気的に接続されている。
本実施形態の回転検出部31は、発光部と受光部とが対向してなる透過型の一対のフォトセンサ31a,31bによって構成されている。一方、前記回転伝達機構23の回転板28には、円周方向に沿って2分割された回転角を有する円弧状の遮光壁からなる検出面28aが形成されている。前記回転板28の回転量の検出は、前記検出面28aが一対のフォトセンサ31a,31bの発光部と受光部との間のスリットを出入りして遮光することによって行われ、その回数を制御部(CPU)がカウントし、そのカウント値を定期的にメモリに記憶する。前記回転伝達機構23の回転板28は、水道水が計量室14を通過するときの羽根車17の回転、すなわち水の流量に応じて回転する。前記回転板28は、水が10L流れると1回転するようになっている。
一対のフォトセンサ31a,31bは、回転板28の回転中心に対して90度の回転角度に配置されており、回転板28に設けられている前記検出面28aによって遮光されている区間と、遮光されていない区間とをそれぞれ検知する。これによって、羽根車17の1回転に相当する1周期を4分割したパルス列がフォトセンサ31a,31bごとに生成され、羽根車17の回転状態を1/4回転ごとに検出することができる。また、前記各フォトセンサ31a,31bによって生成されるパルス列の状態変化に基づいて、後述するように、回転板28の正逆の回転方向を判別すると共に、回転板28の通算正回転数を算出する。そして、前記通算正回転数に基づいて水の積算流量のデータを作成する。なお、本実施形態では、フォトセンサとして透過型を使用したが反射型であってもよい。反射型の場合は、前記検出面28aが回転板28の表面に半円状に形成され、この検出面28aによって反射した光を検知することによって回転板28の回転量を検出する。
本実施形態では、前記一対のフォトセンサ31a,31bを通過する前記回転板28の検出面28aを検出することによって、水2.5Lごとの量をカウントする。CPUは、前記カウント値に基づいて、水の積算流量をm換算で小数第4位の数値で算出する。この算出された数値は、所定時間ごとに前記計量表示部に表示されると共に、外部出力部の無線送信部又は有線送信部を介して外部の端末装置に送信される。
前記回転板28の正逆の回転方向は、前述したように、一対のフォトセンサ31a,31bの検出によって生成され、90度位相がずれたそれぞれのパルス列の状態変化に基づいてCPUが判定する。例えば、一方のパルス列が(H-H)の期間に他方のパルス列が(L→H)に変化したら+1カウントとし、(H→L)に変化したら−1カウントとするように設定する。このようにして、CPUは回転板28の正回転数と逆回転数を回転板28の1/4回転ごとに算出する。さらに、CPUは、正回転数を加算し、逆回転数を減算することによって、正逆回転数を積算し、回転板28の通算正回転数を算出する。そして、その通算正回転数に基づいて水の積算流量のデータを作成する。例えば、所定の期間で、通算で回転板28が9876回転半だけ正回転すれば、水の積算流量は、10L/回転×9876.5回転=98765L=98.765mとなる。
前記算出された積算流量は、計量表示部33に表示される。計量表示部33は、数桁のデジタル表示が可能な液晶表示装置(LCD)によって形成されている。このLCDは、一例として、1m3 以上の流量(水使用量)を示す第1表示部と、この第1表示部より数字が小さい第2表示部とで構成される。前記第2表示部は流量(水使用量)のm3 未満の数字となる。また、前記計量表示部33に、バッテリの残存量を示すようにしてもよい。
図3乃至図6に示したように、前記電源部32には、電池38が配置される。この電池38は、前記回転検出部31と、前記回転伝達機構23の一部であるパイロット本体29の主軸26a及び回転板28に隣接して配置されている。前記ユニット基板24の裏面24bには、円筒型の電池38を装着するためのプラス/マイナスからなる一対の電極端子46a,46bが、はんだ付け等によって直付けされている。本実施形態では、2本の電池38をユニット基板24の裏面24b内に左右並べて配置させるため、前記回転検出部31及び回転伝達機構23の一部が配置されているスペースを挟むように、一対の電極端子46a,46bを二組ハの字状にして配置した。なお、ユニット基板24の平面サイズに余裕がある場合は、前記回転検出部31及び回転伝達機構23の一部が配置されているスペースを挟んで2本の電池38を平行に配置してもよい。このように、電池38を2本分装着することができるので、指示ユニット20の駆動可能な期間を長くすることができる。また、前記一対の電極端子46a,46bがユニット基板24の裏面24bに直接取り付けられているので、電池38を省スペースで装着することができ、指示ユニット20自体のコンパクト化が図られる。
本発明の水道メータ11は、蓋体16を開けることなく、無線又は有線による通信手段によって外部の端末等に検針データを送信することをメインとしているため、指示ユニット20の表面側は、計量表示部33とパイロット本体29のみのシンプル且つコンパクトな構成となっている。前記計量表示部33は、外部への通信障害が発生した場合やメンテナンス等において有用となる。また、前記計量表示部33にLCDを使用したことで、消費電力を低減させることができると共に、従来のような羽根車の回転に連動させる数字車を駆動する機構部が不要となり、その代わりに図4に示したような前記電池38を2本分収容可能なスペースを有する電源部32が設けられるので、指示ユニット20全体のコンパクト化が図られる。また、前記LCDの表示を蓋体16が閉じられている場合はオフにし、蓋体16を開けた状態でオンにするように設定することによって、電力消費をさらに低く抑えることができる。さらに、ユニット基板24の裏面24b側に2本の電池38が装着可能となっているので、電源寿命を長くすることができる。
外部出力部34は、無線送信部34a又は有線送信部34bのいずれかの通信手段を備えている。無線送信部34aは、ユニット基板24に実装される無線伝送チップ(図示せず)及びアンテナ39によって構成されている。CPUは計量表示部33に表示されるデータを一定間隔で無線伝送チップに送り、前記アンテナ39を介して外部に発信する。検針する受信側では、前記アンテナ39から発信される電波を専用端末あるいははタブレットやスマートフォンのような携帯情報端末で受信することによって、所定の検針データを得ることができる。有線送信部34bは、前記ユニット基板24に実装される有線伝送チップ(図示せず)及び図1に示したように、上ケース13の外部に引き出されるケーブル41を接続するためのケーブル接続部40を有している。このケーブル接続部40には、有線出力ピン(図示せず)がユニット基板24の表面24aに設けられており、前記有線出力ピンにケーブル41の一端がはんだ付けされる。また、前記はんだ付け部分をエポキシ樹脂等によって埋め込むことで防水性を高めることができる。なお、前記有線出力ピンにコネクタ(図示せず)を接続し、このコネクタにケーブル41を着脱可能に接続させてもよい。前記ケーブル41は、ケーブル接続部カバー36から引き出され、このケーブル41の先に接続される専用端末あるいはタブレットやスマートフォンのような携帯情報端末で検針データを得ることができる。
また、前記ユニット基板24には、水道メータ11周辺の温度を測定することができるサーミスタ等の温度センサ42を備えており、前記温度センサ42が通常使用範囲を超えた異常温度を検出すると、外部出力部34を介してアラームを通知することができる。これによって、水道メータ11の凍結等を防止することができると共に、ユニット基板24に実装されているCPUやメモリ等の電子部品を保護することができる。
本実施形態では、指示ユニット20に漏水検知部43を備えている。この漏水検知部43は、圧電素子を備えた振動センサを使用することができる。この振動センサを指示ユニット20の内部に設けることで、指示ユニット20が受ける所定以上の振動を検知することができる。ここで、CPUでは、回転検出部31において回転板28の回転を検出している際に生じる振動は、水道メータ11自体の振動であると判定する。一方、前記回転検出部31において回転板28の回転を検出していない状態に振動を検知すると、この振動は、水道メータ11の通水管15に接続されている水道管によって漏水が発生したものと判定する。従来、水道メータにおける水の使用量を常時監視することによって、漏水の有無を確認するのが一般的であるが、本方式では、通常の水量検知以外の異常振動を検知することによって水道管からの漏水を検知することができる。
このようにして検知された漏水情報や前記温度センサによって検知された温度情報等は、メモリ内に予め登録されている各種パターンの警報文や警報音に基づいて、CPUから外部出力部34を介してアラーム情報として外部に送信することができる。また、水道メータ11に設けられるブザー等を介して警告音を発するようにすることもできる。
以上説明したように、本発明の水道メータによれば、指示ユニット20に備わるユニット基板24に流量の計測表示機能、外部出力機能及び電源部を集約しているので、コンパクト化が図られる。また、外部への通信に関して、無線又は有線のいずれかの通信方式が選択可能となっているので、検針作業や異常が発生した際のアラーム情報を迅速に取得することができる。さらに、計量表示部にLCDを採用することによって、内部機構を簡略化することができると共に、電力消費を大幅に削減することができる。
11 水道メータ
12 下ケース
12a 受圧板
13 上ケース
14 計量室
15 通水管
16 蓋体
16a ヒンジ
17 羽根車
17a 回転軸
18 カップリングギア
18a 磁気遮蔽リング
19 マグネット
20 指示ユニット
21 ユニットケース
22 表示面固定リング
23 回転伝達機構
24 ユニット基板
24a 表面
24b 裏面
25 表面カバー
26 パイロット回転ギア
26a 主軸
27 連結ギア群
28 回転板
28a 検出面
29 パイロット本体
29a ボス部
29b 光反射部
30 スペーサ部材
31 回転検出部
31a,31b フォトセンサ
32 電源部
33 計量表示部
34 外部出力部
34a 無線送信部
34b 有線送信部
35 表示面
35a,35b 窓部
36 ケーブル接続部カバー
37 センサ収容部
38 電池
39 アンテナ
40 ケーブル接続部
41 ケーブル
42 温度センサ
43 漏水検知部
44 貫通孔
45 Oリング
46a,46b 電極端子
上記課題を解決するため、本発明の水道メータは、流入水によって回転する羽根車を有する下ケースと、前記下ケースの上に装着され、前記羽根車の回転に基づき流量を計測表示する指示ユニットを有する上ケースと、を備えた水道メータにおいて、前記指示ユニットは、前記上ケース内に組み込まれるユニット基板を有し、前記ユニット基板は、前記羽根車の回転を検出する回転検出部と、この回転検出部によって検出された羽根車の回転数に基づいて流量を算出する制御部と、この制御部によって算出された流量値を表示する計量表示部と、前記流量値を外部に向けて送信する外部出力部と、前記回転検出部、制御部、計量表示部及び外部出力部に電力を供給する電源部と、備えられ、前記羽根車と前記回転検出部との間に回転伝達機構が設けられ、前記回転伝達機構は、前記回転検出部と前記電源部とが配置される側において、前記ユニット基板に取り付けられている。

Claims (9)

  1. 流入水によって回転する羽根車を有する下ケースと、
    前記下ケースの上に装着され、前記羽根車の回転に基づき流量を計測表示する指示ユニットを有する上ケースと、を備えた水道メータにおいて、
    前記指示ユニットは、前記上ケース内に組み込まれるユニット基板を有し、
    前記ユニット基板は、前記羽根車の回転を検出する回転検出部と、この回転検出部によって検出された羽根車の回転数に基づいて流量を算出する制御部と、この制御部によって算出された流量値を表示する計量表示部と、前記流量値を外部に向けて送信する外部出力部と、前記回転検出部、制御部、計量表示部及び外部出力部に電力を供給する電源部と、を備えている水道メータ。
  2. 前記外部出力部は、アンテナを有する無線送信部及びケーブル接続部を有する有線送信部の少なくともいずれかによる通信手段を備え、
    前記計量表示部と、前記アンテナ及びケーブル接続部の少なくともいずれかが前記ユニット基板の表面に設けられ、
    前記回転検出部及び電源部が前記ユニット基板の裏面に設けられている請求項1に記載の水道メータ。
  3. 前記羽根車と回転検出部との間に、回転伝達機構が設けられ、
    前記回転伝達機構は、前記羽根車の回転軸の先端部に磁気結合されるカプリングギアと、このカプリングギアに歯合される連結ギア群を介して、前記回転検出部と対向する位置に回転可能に配置される回転板と、を備えている請求項1に記載の水道メータ。
  4. 前記回転検出部は、発光部と受光部を有するフォトセンサを一対備え、
    前記回転板には、前記一対のフォトセンサによる遮光又は反射を検出する検出面が円周方向に形成されている請求項3に記載の水道メータ。
  5. 前記制御部は、前記回転検出部によって検出される前記羽根車の正逆の回転方向を判別すると共に、前記羽根車の通算正回転数に基づいて積算流量を算出する請求項1に記載の水道メータ。
  6. 前記外部出力部は、前記計量表示部に表示されるデータや各種のアラーム情報を外部に送信する請求項1又は2に記載の水道メータ。
  7. 前記電源部には電池が配置され、この電池に隣接して前記回転検出部が配置されている請求項1又は2に記載の水道メータ。
  8. 前記電源部には2本電池が左右に並んで配置され、2本の電池の間に前記回転検出部が配置されている請求項7に記載の水道メータ。
  9. 前記指示ユニットには、振動によって漏水を検知する漏水検知部を備える請求項1に記載の水道メータ。
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