JP6489343B1

JP6489343B1 - 水道メータ

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Publication number: JP6489343B1
Application number: JP2018191773A
Authority: JP
Inventors: 章夫信長
Original assignee: Toshin Inc
Current assignee: Toshin Inc
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: JP2020060445A

Abstract

【課題】少ない電力消費量で水の積算流量のデータを外部に送信でき、このデータが外部に送信できない状況になっても、水の積算流量を数字で示しているデジタル表示部を検針員が直接読み取れる水道メータを提供する。【解決手段】水道メータ１０は、流量表示部２２と、流量表示部２２を覆う透明板２４と、透明板２４上に設けられ、透明板２４を通してデジタル表示部が視認できるように円板３６を覆う積算流量検出装置４０と、蓋体１１を有する。流量表示部２２は、水が通過するときの羽根車１８の回転に基づいて、水の積算流量を数字で表示するデジタル表示部および水の流量に応じて回転する円板３６を備えている。蓋体１１は、積算流量検出装置４０と併せて透明板２４を覆うことができる。積算流量検出装置４０は、円板３６の回転数に基づいた水の積算流量を算出し、算出した水の積算流量のデータを外部に送信する。【選択図】図３

Description

本発明は、水の積算流量のデータを外部に送信して、遠隔地でも水の使用量がわかる水道メータに関するものである。

水道メータの検針員は、水道メータの表示部を読み取って、所定期間の水の使用量を算出している。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、検針員が水道メータの表示部を読み取れないことがある。この課題を解決するため、水道メータの表示部をカメラで撮影し、取得し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。

特許文献１に記載されたメータ装置によれば、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ため、電源が電池のときには、頻繁に電池を交換しなければならない。また、例えば、画像データを外部に送信するシステムが故障したとき等に、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は困難である。

特許第５８８２５１９号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、少ない電力消費量で水の積算流量のデータを外部に送信でき、万が一、水の積算流量のデータが外部に送信できない状況になっても、検針員が水の積算流量を視認できる水道メータを提供することを目的とする。

本発明の水道メータは、水が通過するときの羽根車の回転に基づいて、水の積算流量を数字で表示するデジタル表示部および水の流量に応じて回転する回転板を備える流量表示部と、流量表示部を覆う透明板と、透明板上に設けられ、透明板を通してデジタル表示部が視認できるように回転板を覆う積算流量検出装置とを有し、積算流量検出装置が、回転板の回転数に基づいた水の積算流量を算出し、算出した水の積算流量のデータを外部に送信する。

本発明の水道メータは、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、画像データを外部に送信する水道メータと比べて電力消費量が少ない。また、水の積算流量を数字で表示するデジタル表示部が視認できるように積算流量検出装置が設けられているため、検針員がデジタル表示部を直接読み取ることもできる。

実施形態の水道メータの斜視図。実施形態の水道メータの上面図。図２の水道メータの縦断面図。実施形態の水道メータの蓋体を取った平面図。図４の水道メータの縦断面図。実施形態の水道メータの流量表示部の上面図。実施形態の水道メータの円板の上面図。実施形態の水道メータの積算流量検出装置のシステム構成を示すブロック図。実施形態の水道メータの検針時のフローチャート。実施形態の水道メータに用いられる漏水検知部の動作を示すフローチャート。

以下、本発明の水道メータについて、図面を参照しながら実施形態に基づいて説明する。なお、図面は、水道メータ、水道メータの構成部材、および水道メータの周辺部材を模式的に表したものであり、これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略する。図１は、本発明の実施形態に係る水道メータ１０を示している。図２は、蓋体１１を閉じたときの水道メータ１０の上面図である。図３は、図２に示す水道メータ１０をＡ−Ａ線で切断したときの断面図である。図４は、蓋体１１を除去したときの水道メータ１０の上面図である。図５は、図４に示す水道メータ１０をＢ−Ｂ線で切断したときの断面図である。

水道メータ１０は、下部容器１２と上部容器１４を備えている。下部容器１２内の計量部１６には、羽根車１８とマグネット２０が設けられている。計量部１６は水道水の流路でもある。計量部１６を通過する水道水の流量の増減に応じて、羽根車１８の回転速度も増減する。マグネット２０は、羽根車１８の回転軸１８ａの上部に設けられており、羽根車１８の回転に応じて回転する。上部容器１４内には、流量表示部２２と、透明板２４と、マグネット２６と、歯車２８と、複数の数字車３０と、減速歯車３２が設けられている。

図６は、流量表示部２２の上面を示している。流量表示部２２は、デジタル表示部３４と、回転板である円板３６を備えている。回転板は円板以外の形状を備えていてもよい。デジタル表示部３４は、水道水が計量部１６を通過するときの羽根車１８の回転に基づいて、水の積算流量を数字で表示する。円板３６は、水道水が計量部１６を通過するときの羽根車１８の回転、すなわち水の流量に応じて回転する。本実施形態では、円板３６は、水が１０Ｌ流れると１回転する。透明板２４は、流量表示部２２を覆う透明の板状部材で、例えばガラス製である。

マグネット２６は、マグネット２０と対向するようにマグネット２０の上方に設けられており、マグネット２０の回転に応じて回転する。歯車２８は、マグネット２６の回転と連動するように、マグネット２６に取り付けられている。このため、水道水の計量部１６の通過によって羽根車１８が回転すると、この回転に応じて歯車２８も回転する。なお、マグネット２０，２６を設けずに、歯車２８が羽根車１８と一体に回転するように、歯車２８と羽根車１８が連結されていてもよい。

数字車３０の側面には、０から９の数字が表示されている。すなわち、数字車３０の回転に伴って、デジタル表示部３４に表示される数値が変化する。歯車２８と数字車３０の間には、複数の歯車から構成される減速用歯車列が設けられている。この減速用歯車列は、回転速度を変えながら、歯車２８から数字車３０に回転運動を伝達している。すなわち、羽根車１８の回転運動は、マグネット２０，２６、歯車２８、および減速用歯車列を介して、数字車３０に伝達される。このため、デジタル表示部３４は、水道水が計量部１６を通過するときの羽根車１８の回転に基づいて、水の積算流量を数字で表示できる。

減速歯車３２は、上記の減速用歯車列を構成する一つの歯車である。減速歯車３２の中心の回転軸３２ａは円板３６と連結されており、減速歯車３２の回転と連動して円板３６も回転する。すなわち、羽根車１８の回転運動は、マグネット２０，２６、歯車２８、および減速用歯車列を構成する減速歯車３２を介して、円板３６に伝達される。このため、円板３６は、水道水が計量部１６を通過するときの羽根車１８の回転、すなわち水の流量に応じて回転できる。

水道メータ１０は、積算流量検出装置４０と蓋体１１を備えている。積算流量検出装置４０は、透明板２４上と上部容器１４の側方にわたって設けられ、透明板２４を通してデジタル表示部３４が視認できるように円板３６を覆っている。このため、積算流量検出装置４０が使用できないときでも、検針員がデジタル表示部３４を直接読み取れる。なお、積算流量検出装置４０は、透明板２４上にのみ設けられていてもよい。積算流量検出装置４０は、円板３６の回転数に基づいた水の積算流量を算出し、算出した水の積算流量のデータを外部に送信する。このため、少ない消費電力で、水道の使用量が遠隔管理できる。

蓋体１１は、閉状態と開状態が切り替えられる。閉状態では、蓋体１１は、積算流量検出装置４０と併せて透明板２４を覆う。開状態では、透明板２４を通してデジタル表示部３４が視認できる。蓋体１１は、例えば樹脂製で、端部が上部容器１４に固定されており、ヒンジ機構によって、閉状態と開状態が切り替えられる。なお、蓋体１１が透明または半透明の部材で構成されていれば、閉状態でもデジタル表示部３４が視認できる。

積算流量検出装置４０は、筐体４４と、回路基板４６と、光センサ窓４８を備えている。筐体４４は、積算流量検出装置４０の各種部品を収納する。回路基板４６には、制御手段であるマイクロプロセッサ５０と、取付基板５１に取り付けられ、マイクロプロセッサ５０に接続された光源５２，５３および光センサ５４，５５と、電池などの電源５６と、無線機５８が搭載されている。なお、電源５６は家庭用電源であってもよい。この場合、家庭用電源からの給電線を回路基板４６に接続する。

図３において、光源５３は、光源５２と重なるように、光源５２の奥で取付基板５１に取り付けられている。同様に、光センサ５５は、光センサ５４と重なるように、光センサ５４の奥で取付基板５１に取り付けられている。本実施形態では、円板３６が平坦な上面３６ａを備え、上面３６ａの一部に光反射面６０が設けられている。光源５２，５３は、上面３６ａの２か所の固定地点に光をそれぞれ照射する。なお、上面３６ａの２か所の固定地点に光を照射できれば、光源は１つでもよい。また、１つまたは複数の光源が、上面３６ａの３地点以上に光を照射してもよい。

光センサ５４，５５は、上面３６ａの２か所の固定地点である２地点で反射された光をそれぞれ検知する。すなわち、光センサ５４，５５は、２か所の回転しない固定地点である光の反射地点６２，６４に光反射面６０が存在するとき、光反射面６０で反射された光源５２，５３からの光をそれぞれ検知する。一方、光の反射地点６２，６４に光反射面６０が存在しないときは、光源５２，５３からの光が上面３６ａでほとんど反射されず、光センサ５４，５５は光源５２，５３からの光を検知しない。

したがって、光センサ５４が光を検知すれば、光の反射地点６２に光反射面６０が存在すると判断でき、光センサ５４が光を検知しなければ、光の反射地点６２に光反射面６０が存在しないと判断できる。同様に、光センサ５５が光を検知すれば、光の反射地点６４に光反射面６０が存在すると判断でき、光センサ５５が光を検知しなければ、光の反射地点６４に光反射面６０が存在しないと判断できる。なお、３つ以上の光センサを設け、この３つ以上の光センサが、上面３６ａの３か所以上の固定地点での反射光を検知してもよい。

マイクロプロセッサ５０は、光センサ５４，５５の光の検知に基づいて、円板３６の正逆の回転方向を判定するとともに、円板３６の通算正回転数を算出し、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。光センサ５４，５５で円板３６の正逆の回転方向を判定する仕組みは後述する。光センサ窓４８は、例えば石英から作製され、筐体４４の下面に形成された開口部に装着されている。すなわち、光センサ窓４８は、光源５２，５３の光照射面および光センサ５４，５５の受光面と透明板２４の間に配置されている。このため、透明な光センサ窓４８を通して、光センサ５４，５５を正確に動作させられる。

積算流量検出装置４０は、漏水検知部をさらに備えていてもよい。漏水検知部は、筐体４４内または筐体４４外に設けられた加速度センサを備えている。この加速度センサは、水道管の漏水に伴う水道メータ１０の振動を検知する。図１０は、漏水検知部の動作を示している。まず、加速度センサが振動を検知する。そして、光センサ５４，５５で円板３６の回転を検出したら、自身の水道メータからの振動であると判定する。一方、光センサ５４，５５で円板３６の回転を検出しなかったら、自身の水道メータより上流側の水道管より漏水があると判定する。

こうして検知された漏水情報は、マイクロプロセッサ５０によって、データとして外部に送信してもよいし、水道メータ１０の警告音等などによって使用者に喚起してもよい。水道メータで水の使用量を常時監視して漏水の有無を判定する漏水検知方法では、水道メータより下流の宅内の漏水しか検知できないが、本方式では、水道メータより上流の本管などの水道管からの漏水が検知できる。

図７は円板３６の上面図である。円板３６は平坦な上面３６ａを備え、上面３６ａの一部に光反射面６０が設けられている。円板３６は、中心を回転軸として回転する。また、円板３６には針６６が設けられている。針６６は円板３６に形成された貫通孔である。なお、針６６は、肉眼で認識できる形状や色彩を備えていればよく、貫通孔でなくてもよい。貫通孔以外の針を設ける場合、針が光源５２，５３からの光を、ほとんど反射しないようにする。

流量表示部２２の円板３６の周囲には、１０本の目盛６８が設けられている。水が１０Ｌ流れると円板３６が１回転するので、目盛６８の１つ分は１Ｌの水量に相当する。積算流量検出装置４０を取り外して、針６６が指す目盛６８の位置または目盛６８の間の位置を、透明板２４を通して視認すれば、水の積算流量のＬ単位の数値、すなわちｍ^３換算で小数第三位の数値がわかる。本実施形態では、２つの光の反射地点６２，６４と円板３６の回転軸とのなす角が９０°であり、針６６部分を含まない光反射面６０の形状が半円形である。２つの光の反射地点６２，６４は、光源５２，５３が円板３６の上面３６ａに光を照射する２つの光の照射地点でもある。

このように、円板３６の回転軸と２つの光の反射地点６２，６４とのなす角が９０〜１００°であり、光反射面６０をすべて含む中心角が最小の扇形の中心角が１６０〜２００°であることが好ましい。２つの四分円のそれぞれの中心付近に２つの光の反射地点６２，６４を設定できる上、円板３６の上面３６ａにおいて、光が反射する部分の面積と、光がほとんど反射しない面積の両方を大きくできるからである。つまり、円板３６の回転軸と２つの光の反射地点６２，６４とのなす角が９０〜１００°であり、光反射面６０をすべて含む中心角が最小の扇形の中心角が１６０〜２００°であれば、光センサ５４，５５は、円板３６の正逆の回転方向の判定を誤りにくい。

つぎに、光センサ５４，５５によって、円板３６の正逆の回転方向が判定される仕組みについて説明する。水道水が正常な方向に流れるときの円板３６の回転方向、例えば時計回りを正回転とし、正回転と反対方向の円板３６の回転方向、例えば反時計回りを逆回転とする。図７は、円板３６の初期状態を示している。このとき、光源５２，５３からの光が上面３６ａに照射されると、光の反射地点６２，６４での反射光は、光センサ５４，５５で検知される。この状態から円板３６が時計回りに９０°回転すると、光の反射地点６２での反射光は光センサ５４で検知されず，光の反射地点６４での反射光は光センサ５５で検知される。

さらに、円板３６が時計回りに９０°回転すると、つまり、初期状態から円板３６が時計回りに１８０°回転すると、光の反射地点６２，６４での反射光は、光センサ５４，５５でそれぞれ検知されない。さらに、円板３６が時計回りに９０°回転すると、つまり、初期状態から円板３６が時計回りに２７０°回転すると、光の反射地点６２での反射光は光センサ５４で検知され、光の反射地点６４での反射光は光センサ５５で検知されない。さらに、円板３６が時計回りに９０°回転すると、初期状態に戻り、光の反射地点６２，６４での反射光は、光センサ５４，５５で検知される。

一方、初期状態から円板３６が反時計回りに９０°回転すると、光の反射地点６２での反射光は光センサ５４で検知され、光の反射地点６４での反射光は光センサ５５で検知されない。さらに、円板３６が反時計回りに９０°回転すると、つまり、初期状態から円板３６が反時計回りに１８０°回転すると、光の反射地点６２，６４での反射光は、光センサ５４，５５でそれぞれ検知されない。

さらに、円板３６が反時計回りに９０°回転すると、つまり、初期状態から円板３６が反時計回りに２７０°回転すると、光の反射地点６２での反射光は光センサ５４で検知されず、光の反射地点６４での反射光は光センサ５５で検知される。さらに、円板３６が時計回りに９０°回転すると、初期状態に戻り、光の反射地点６２，６４での反射光は、光センサ５４，５５で検知される。

このように、光センサ５４，５５が反射光を検知するかしないかの組み合わせと順番によって、すなわち、光センサ５４，５５での反射光の検知の位相差が＋９０°か−９０°かによって、マイクロプロセッサ５０は円板３６の回転方向を判定する。また、光センサ５４，５５が反射光を検知するかしないかの組み合わせと順番の繰り返し回数によって、マイクロプロセッサ５０は円板３６の正回転数と逆回転数を算出する。さらに、マイクロプロセッサ５０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、円板３６の通算正回転数を算出する。

マイクロプロセッサ５０は、円板３６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、通算で円板３６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^３となる。なお、２つの光センサ５２，５４によって円板３６の通算正回転数が算出できれば、光反射面６０の形状は特に制限がない。

図８は、積算流量検出装置４０のシステム構成を示している。マイクロプロセッサ５０は、測定部７０と、記憶部７２と、演算部７４と、送信部７６を備えている。測定部７０は、光センサ５４，５５からの光反射検知情報に基づいて、円板３６の正逆の各回転方向を判定するとともに、各回転方向の回転数を測定する。記憶部７２は、円板３６の正逆の各回転方向の回転数を記憶する。

演算部７４は、円板３６の正逆の各回転方向の回転数を記憶部７２から読み込み、円板３６の正回転数と逆回転数を積算し、通算正回転数を算出して、水の積算流量のデータを作成する。この水の積算流量のデータは記憶部７２で記憶される。送信部７６は、記憶部７２に記憶された水の積算流量のデータを、無線機５８を使って外部に送信する。なお、回路基板４６に接続された有線ケーブルを用いて、送信部７６が水の積算流量のデータを、外部に有線送信してもよい。この有線ケーブルは、例えば、建築物の壁に固定された流量表示装置に接続されており、この流量表示装置を視認して水の積算流量を把握することもできる。

図９は、水道メータ１０の検針時の動作を示している。水道メータ１０は以下のように動作する。まず、所定の周期、例えば４秒間隔で、２つの光センサ５４，５５で円板３６の上面３６ａの光反射を検知する（ＳＴＥＰ１）。つぎに、この検知結果に基づき、円板３６の正逆の各回転方向の回転数を記憶する（ＳＴＥＰ２）。そして、外部からの求めに応じて、または所定の周期でもしくは日時に、円板３６の正回転数と逆回転数を積算し、通算正回転数と水の積算流量を算出して、水の積算流量のデータを作成する（ＳＴＥＰ３）。最後に、各家庭の水の積算流量を集計し、これに基づいて水道料金の徴収事務等を行っているデータ管理場所に、水の積算流量のデータを送信する（ＳＴＥＰ４）。こうして、水の使用量が遠隔管理できる。

１０水道メータ
１１蓋体
１２下部容器
１４上部容器
１６計量部
１８羽根車
１８ａ回転軸
２０，２６マグネット
２２流量表示部
２４透明板
２８歯車
３０数字車
３２減速歯車
３２ａ回転軸
３４デジタル表示部
３６円板
３６ａ上面
４０積算流量検出装置
４４筐体
４６回路基板
４８光センサ窓
５０マイクロプロセッサ
５１取付基板
５２，５３光源
５４，５５光センサ
５６電源
５８無線機
６０光反射面
６２，６４光の反射地点
６６針
６８目盛
７０測定部
７２記憶部
７４演算部
７６送信部

Claims

水が通過するときの羽根車の回転に基づいて、水の積算流量を数字で表示するデジタル表示部および水の流量に応じて回転する回転板を備える流量表示部と、
前記流量表示部を覆う透明板と、
前記透明板上に設けられ、前記透明板を通して前記デジタル表示部が視認できるように前記回転板を覆う積算流量検出装置と、
前記積算流量検出装置と併せて前記透明板が覆われる閉状態と、前記透明板を通して前記デジタル表示部が視認できる開状態が切り替えられる蓋体と、
を有し、
前記積算流量検出装置が、前記回転板の回転数に基づいた水の積算流量を算出し、算出した水の積算流量のデータを外部に送信する水道メータ。
請求項１において、前記回転板が、一部に光反射面が設けられた平坦な上面を備え、前記積算流量検出装置が、前記上面に光を照射する光源と、前記上面の２地点以上で、前記光反射面で反射された前記光源からの光を検知する光センサとを備え、前記光センサの光の検知に基づいて、前記回転板の正逆の回転方向を判定するとともに、前記回転板の通算正回転数を算出し、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水道メータ。
請求項２において、前記回転板が、中心を回転軸とする円板であり、前記光センサが前記上面の２地点で反射された光を検知し、前記回転軸と前記２地点とのなす角が８５〜９５°であり、前記光反射面をすべて含む中心角が最小の扇形の中心角が１７０〜１９０°である水道メータ。
請求項２または３において、前記光源の光照射面および前記光センサの受光面と前記透明板の間に、光センサ窓が配置されている水道メータ。
請求項１から４のいずれかにおいて、前記積算流量検出装置が漏水検知部をさらに備える水道メータ。