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技術 水道メーター

出願人 発明者
出願日 2008年5月22日 (6年4ヶ月経過) 出願番号 2008-133787
公開日 2009年12月3日 (4年9ヶ月経過) 公開番号 2009-281843
登録日 2012年11月22日 (1年10ヶ月経過) 登録番号 5137124
特許期限 2028年5月22日 (残13年8ヶ月) 状態 特許維持
技術分野
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課題

防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーターを提供する。

解決手段

本発明の水道メーター10は、メーターケース10Cの一部として透光部材で構成された採光壁部35Sを備えている。そして、採光壁部35Sの外面対向配置されたLED38にて、外部電源70が出力した電力を光に変換して、メーターケース10C内に取り込み、メーターケース10C内で光を電力に戻して電気回路19に給電する。これにより、本発明の水道メーター10は、従来の独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能及び耐外部ノイズ性能を発揮すると共に、従来の外部受電方式の水道メーターと同等の電源寿命性能を発揮する。即ち、本発明によれば、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーター10を提供することが可能になる。

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背景

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従来、この種の水道メーター代表例として、電磁式水道メーター羽根車式水道メーター及び超音波式水道メーターが知られている(例えば、特許文献1,2,3参照)。 特開2000−180224号公報(段落[0011]) 特開2005−292096号公報(段落[0057]、第1図、第11図) 特開2005−189090号公報(段落[0030]、第4図、第6図)

概要

防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーターを提供する。本発明の水道メーター10は、メーターケース10Cの一部として透光部材で構成された採光壁部35Sを備えている。そして、採光壁部35Sの外面対向配置されたLED38にて、外部電源70が出力した電力を光に変換して、メーターケース10C内に取り込み、メーターケース10C内で光を電力に戻して電気回路19に給電する。これにより、本発明の水道メーター10は、従来の独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能及び耐外部ノイズ性能を発揮すると共に、従来の外部受電方式の水道メーターと同等の電源寿命性能を発揮する。即ち、本発明によれば、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーター10を提供することが可能になる。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーターの提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項

以下の情報は公開日時点(2009年12月3日)のものです。

請求項1

水道水使用量計測するための電気回路を有した水道メーターにおいて、前記電気回路を収容した密閉空間を有するメーターケースと、前記メーターケースの一部として設けられ、透光部材で構成された採光壁部と、前記採光壁部の外面接合又は対向配置された状態に保持されて、前記採光壁部に向けて光を出射可能な発光素子と、一端部が前記発光素子に接続されかつ他端部が外部電源接続可能な給電ケーブルと、前記発光素子及び前記給電ケーブルを防水状態被覆した防水被覆部材と、前記メーターケース内に収容され、前記採光壁部を介して前記メーターケース外からの光を受光して発電し、前記メーターケース内の前記電気回路に給電する光発電部とを備えたことを特徴とする水道メーター。

請求項2

水道水の使用量を計測するための電気回路を有した水道メーターにおいて、前記電気回路を収容した密閉空間を有するメーターケースと、前記メーターケースの一部として設けられ、透光部材で構成された採光壁部と、外部電源に接続可能な発光素子と、一端面が前記採光壁部の外面に接合又は対向配置された状態に保持される一方、他端面が前記発光素子に接合又は対向配置された光ファイバーケーブルと、前記メーターケース内に収容され、前記採光壁部を介して前記メーターケース外からの光を受光して発電し、前記メーターケース内の前記電気回路に給電する光発電部とを備えたことを特徴とする水道メーター。

請求項3

前記光発電部は、太陽電池パネルであり、前記メーターケースの内部には、前記採光壁部を介して前記メーターケース外から取り込んだ光を前記太陽電池パネルに案内する光誘導ブロックが備えられ、前記光誘導ブロックは、前記太陽電池パネルの受光面に接合又は対向配置されたパネル状導光部と、前記パネル状導光部の一側部に設けられ、前記採光壁部からの光を、前記パネル状導光部の一側部から他の側部に向かわせるための光導入部と、前記パネル状導光部のうち前記太陽電池パネルと反対側の面を階段構造にしてその各段差部分に設けられ、前記パネル状導光部の一側部からの光をそれぞれ前記太陽電池パネルに向けて反射する複数段差反射面とを備えたことを特徴とする請求項1又は2に記載の水道メーター。

請求項4

前記光導入部は、前記パネル状導光部の一側面における長手方向中央から、前記太陽電池パネルにおける受光面の法線方向延び柱構造をなし、先端面が前記採光壁部の内面に接合される一方、基端面球面を4等分して得られる1/4球面形状球面状射面とされ、前記先端面から導入した光を前記球状反射面で反射して、前記パネル状導光部の一側部から他の側部に向かわせ、前記複数の段差反射面は、前記光導入部を中心とした同心円状に配置されたことを特徴とする請求項3に記載の水道メーター。

請求項5

前記メーターケースの内部には、水道水の使用量の計測結果表示するための表示器が備えられると共に、前記メーターケースの上端部には、前記表示器を外部から視認可能とするための上面透光部材が備えられ、前記太陽電池パネルを、前記上面透光部材と平行にして前記表示器の下方に配置し、前記光誘導ブロックにおける前記パネル状導光部を、前記太陽電池パネルの上面又は下面に重ねて配置し、前記光導入部を前記表示器の側方を通して前記上面透光部材の一部に突き合わせて、その上面透光部材の一部を前記採光壁部としたことを特徴とする請求項3又は4に記載の水道メーター。

請求項6

前記メーターケースの内部には、水道水の使用量の計測結果を表示するための表示器が備えられると共に、前記メーターケースの上端部には、前記表示器を外部から視認可能とするための上面透光部材が備えられ、その上面透光部材の一部を前記採光壁部としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の水道メーター。

請求項7

水道水が通過する計測路と、前記計測路内に磁束を発生させる電磁石と、前記計測路内に対向配置された1対の検知電極とを備え、前記計測路内を前記水道水が流れることによって前記1対の検知電極の間に生じた電位差に基づいて、前記水道水の使用量を計測する電磁式水道メーターであることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の水道メーター。

詳細

以下の情報は 公開日時点 (2009年12月3日)のものです。

技術分野

0001

本発明は、水道水使用量計測するための電気回路を有した水道メーターに関する。


背景技術

0002

従来、この種の水道メーターの代表例として、電磁式水道メーター羽根車式水道メーター及び超音波式水道メーターが知られている(例えば、特許文献1,2,3参照)。 特開2000−180224号公報(段落[0011]) 特開2005−292096号公報(段落[0057]、第1図、第11図) 特開2005−189090号公報(段落[0030]、第4図、第6図)


発明が解決しようとする課題

0003

ところで、上記した水道メーターには、外部電源(例えば、100Vの商用電源)から受電して作動する外部受電方式の水道メーターと、外部電源から受電せずに内蔵した電池のみで作動する独立作動方式の水道メーターとがある。そして、それらの構造上の相違から、防水性能、耐外部ノイズ性能に関しては独立作動方式の水道メーターが優れる一方、電池交換せずに長期間に亘って使用可能な性能(以下、「電源寿命性能」という)に関しては外部受電方式の水道メーターの方が優れていた。

0004

しかしながら、防水性能の欠如により水道メーター内に浸水した場合、及び、電源寿命性能の欠如により電池切れが生じた場合の何れの場合も、水道メーターの交換作業が必要になる。そして、その交換作業は、古い水道メーターを水道管から取り外しかつ新規の水道メーターを水道管に取り付ける必要があるので手間がかかると共に一時的に水道水が使用不能になる。このため、独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能を有すると共に、外部受電方式の水道メーターと同等の電源寿命性能を有し、耐外部ノイズに関しては外部受電方式より強い性能を有した水道メーターの開発が求められていた。

0005

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーターの提供を目的とする。


課題を解決するための手段

0006

上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係る水道メーターは、水道水の使用量を計測するための電気回路を有した水道メーターにおいて、電気回路を収容した密閉空間を有するメーターケースと、メーターケースの一部として設けられ、透光部材で構成された採光壁部と、採光壁部の外面接合又は対向配置された状態に保持されて、採光壁部に向けて光を出射可能な発光素子と、一端部が発光素子に接続されかつ他端部が外部電源に接続可能な給電ケーブルと、発光素子及び給電ケーブルを防水状態被覆した防水被覆部材と、メーターケース内に収容され、採光壁部を介してメーターケース外からの光を受光して発電し、メーターケース内の電気回路に給電する光発電部とを備えたところに特徴を有する。

0007

請求項2の発明に係る水道メーターは、水道水の使用量を計測するための電気回路を有した水道メーターにおいて、電気回路を収容した密閉空間を有するメーターケースと、メーターケースの一部として設けられ、透光部材で構成された採光壁部と、外部電源に接続可能な発光素子と、一端面が採光壁部の外面に接合又は対向配置された状態に保持される一方、他端面が発光素子に接合又は対向配置された光ファイバーケーブルと、メーターケース内に収容され、採光壁部を介してメーターケース外からの光を受光して発電し、メーターケース内の電気回路に給電する光発電部とを備えたところに特徴を有する。

0008

請求項3の発明は、請求項1又は2に記載の水道メーターにおいて、光発電部は、太陽電池パネルであり、メーターケースの内部には、採光壁部を介してメーターケース外から取り込んだ光を太陽電池パネルに案内する光誘導ブロックが備えられ、光誘導ブロックは、太陽電池パネルの受光面に接合又は対向配置されたパネル状導光部と、パネル状導光部の一側部に設けられ、採光壁部からの光を、パネル状導光部の一側部から他の側部に向かわせるための光導入部と、パネル状導光部のうち太陽電池パネルと反対側の面を階段構造にしてその各段差部分に設けられ、パネル状導光部の一側部からの光をそれぞれ太陽電池パネルに向けて反射する複数段差反射面とを備えたところに特徴を有する。

0009

請求項4の発明は、請求項3に記載の水道メーターにおいて、光導入部は、パネル状導光部の一側面における長手方向中央から、太陽電池パネルにおける受光面の法線方向延び柱構造をなし、先端面が採光壁部の内面に接合される一方、基端面球面を4等分して得られる1/4球面形状球面状射面とされ、先端面から導入した光を球状反射面で反射して、パネル状導光部の一側部から他の側部に向かわせ、複数の段差反射面は、光導入部を中心とした同心円状に配置されたところに特徴を有する。

0010

請求項5の発明は、請求項3又は4に記載の水道メーターにおいて、メーターケースの内部には、水道水の使用量の計測結果表示するための表示器が備えられると共に、メーターケースの上端部には、表示器を外部から視認可能とするための上面透光部材が備えられ、太陽電池パネルを、上面透光部材と平行にして表示器の下方に配置し、光誘導ブロックにおけるパネル状導光部を、太陽電池パネルの上面又は下面に重ねて配置し、光導入部を表示器の側方を通して上面透光部材の一部に突き合わせて、その上面透光部材の一部を採光壁部としたところに特徴を有する。

0011

請求項6の発明は、請求項1又は2に記載の水道メーターにおいて、メーターケースの内部には、水道水の使用量の計測結果を表示するための表示器が備えられると共に、メーターケースの上端部には、表示器を外部から視認可能とするための上面透光部材が備えられ、その上面透光部材の一部を採光壁部としたところに特徴を有する。

0012

請求項7の発明は、請求項1乃至6の何れかに記載の水道メーターにおいて、水道水が通過する計測路と、計測路内に磁束を発生させる電磁石と、計測路内に対向配置された1対の検知電極とを備え、計測路内を水道水が流れることによって1対の検知電極の間に生じた電位差に基づいて、水道水の使用量を計測する電磁式水道メーターであるところに特徴を有する。


発明の効果

0013

[請求項1の発明] 請求項1の水道メーターに備えた給電ケーブルを外部電源に接続すると、給電ケーブルの一端部の発光素子が発光する。すると、メーターケース内の光発電部が、そのメーターケースの一部である採光壁部を介して発光素子からの光を受光して発電し、メーターケース内の電気回路に給電する。これにより電気回路が作動して水道水の使用量を計測する。このように本発明の水道メーターは、外部電源が出力する電力によって作動するので、従来の外部受電方式の水道メーターと同等の電源寿命性能を発揮することができ、従来の独立作動方式の水道メーターより電源寿命性能に優れる。

0014

また、本発明の水道メーターでは、外部電源が出力する電力を光に変換してメーターケース内に取り込んだ後、光を電力に戻して電気回路に給電するので、メーターケースの内外を貫通する導電部材が不要になる。これにより、本発明の水道メーターは、従来の独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能を発揮することができ、従来の外部受電方式の水道メーターより防水性能に優れる。

0015

さらに、給電ケーブルに電気ノイズが乗っても、電力を光に変換してその光を電力に戻す際に、ノイズ成分フィルタリングされ、従来の外部受電方式の水道メーターより耐外部ノイズ性能に優れる。即ち、本発明によれば、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーターを提供することが可能になる。

0016

[請求項2の発明] 請求項2の水道メーターに備えた発光素子を外部電源に接続すると、その発光素子の発光による光が光ファイバーケーブル及び採光壁部を介してメーターケース内に取り込まれる。すると、その光をメーターケース内の光発電部が受光して発電し、メーターケース内の電気回路に給電する。これにより電気回路が作動して水道水の使用量を計測する。このように本発明の水道メーターは、外部電源が出力する電力によって作動するので、従来の外部受電方式の水道メーターと同等の電源寿命性能を発揮することができ、従来の独立作動方式の水道メーターより電源寿命性能に優れる。

0017

また、本発明の水道メーターでは、外部電源が出力する電力を光に変換してメーターケース内に取り込んだ後、光を電力に戻して電気回路に給電するので、メーターケースの内外を貫通する導電部材が不要になる。これにより、本発明の水道メーターは、従来の独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能を発揮することができ、従来の外部受電方式の水道メーターより防水性能に優れる。

0018

さらに、外部電源とメーターケース内の電気回路との間を光ファイバーケーブルにて接続しているので、電気ノイズが電気回路に取り込まれ難くなり、従来の外部受電方式の水道メーターより耐外部ノイズ性能に優れる。即ち、本発明によれば、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーターを提供することが可能になる。

0019

なお、請求項1又は2の発明において、発光素子が故障したり、給電ケーブル又は光ファイバーケーブルが断線した場合には、水道メーターを水道管に取り付けた状態を維持して、発光素子、給電ケーブル及び光ファイバーケーブルを交換すればよいので、水道水を止めることなく容易かつ迅速に修理を行うことができる。また、水道メーターの内部にバックアップ用の電池を内蔵していれば、上記した断線等の不具合発生時に水道水の使用量を継続して計測することができる。

0020

[請求項3の発明] 請求項3の水道メーターは、光発電部としての太陽電池パネルに、光誘導ブロックに備えたパネル状導光部が接合又は対向配置されている。そして、採光壁部から光誘導ブロックの光導入部に進入した光が、パネル状導光部の一側部から他の側部に向かい、その途中で、パネル状導光部における各段差反射面で反射して太陽電池パネルに向かう。これにより、採光壁部を通過した光を、太陽電池パネルの受光面に分散させて照射することができ、太陽電池パネルで効率よく光を電気に変換することができる。

0021

[請求項4の発明] 請求項4の水道メーターによれば、柱構造の光導入部の先端面から光誘導ブロックに取り込んだ光を、光導入部における球状反射面で反射することでパネル状導光部の縦横厚さの3次元の方向で分散させることができ、その分散した光をパネル状導光部に分散配置された複数の段差反射面で反射することで、太陽電池パネルの受光面を広範囲に亘って照射することができる。

0022

[請求項5の発明] 請求項5の水道メーターによれば、太陽電池パネル及び光誘導ブロックのパネル状導光部を、メーターケースの上面透光部材と平行に配置したので、水道メーターを上面透光部材の板厚方向コンパクトにすることができる。また、上面透光部材の一部を採光壁部としたので、採光壁部を上面透光部材と別に設けた場合に比べて防水性能が向上する。

0023

[請求項6の発明] 請求項6の水道メーターによれば、メーターケース内の表示器を外部から視認可能とするための上面透光部材の一部を採光壁部としたので、採光壁部を上面透光部材と別に設けた場合に比べて防水性能が向上する。

0024

[請求項7の発明] 電磁式水道メーターは羽根車式水道メーターに比べて消費電力が大きいので、請求項7の発明のように、本発明を電磁式水道メーターに適用した場合には、電源寿命性能を顕著に向上させることができる。


発明を実施するための最良の形態

0025

[第1実施形態] 以下、本発明の一実施形態図1図9に基づいて説明する。本実施形態の水道メーター10のメーターケース10Cは、図1に示すように、計測部11と中継筒部12と基板収容部13とを備えてなる。計測部11は、図3に示すように、外側管部15の内側内側管部14を備えた二重管構造になっている。内側管部14は、例えば、円筒管14Aの両端部から側方に鍔部14B,14Bを張り出してなり、それら鍔部14B,14Bが外側管部15の両端内側に嵌合されて溶接されている。また、外側管部15の外面両端部からは固定フランジ15Fが張り出され、それら各固定フランジ15Fには、図1に示すように、複数のボルト挿通孔15Bが貫通形成されている。そして、固定フランジ15Fを、図3に示した水道管90のフランジ90Fに重ね合わせてボルト挿通孔15Bに挿通したボルト締めることで、水道メーター10が水道管90に固定され、内側管部14の内側の計測路22を水道水が流れる。

0026

図1に示すように、中継筒部12は、両端開放円筒形状をなし、外側管部15における長手方向の中間部に溶接されて上方に突出している。また、基板収容部13は、中継筒部12より大径で両端有底の円筒状をなし、中継筒部12の上端部に溶接されている。そして、図3に示すように、基板収容部13及び外側管部15のうち中継筒部12が溶接された部分の内側には、貫通孔15C,30Cがそれぞれ形成されている。これにより、計測部11における外側管部15と内側管部14との間の空間と、中継筒部12及び外側管部15の内部空間とが連通している。

0027

基板収容部13は、下端有底、上端開放円筒ケース31における上面開口を上面透光部材35で閉塞した構造になっている。そして、その円筒ケース31における底部の中心に前記中継筒部12の上端部が溶接されると共に、上記貫通孔30Cが貫通形成されている。

0028

上面透光部材35は、円形で透明な板ガラスであって、この上面透光部材35には、上側キャップ32が上方から嵌合されている。図5拡大して示すように、上側キャップ32は、上面透光部材35の外側に嵌合されて円筒壁32Aの上端部から内側に上面押さえ壁32Bを張り出して備えている。そして、上面押さえ壁32Bの内側は、上面透光部材35を通して基板収容部13内を視認可能とするための表示窓32Cになっている。また、円筒壁32Aの周方向における複数箇所には、円筒壁32Aの下端部を突片状に切り離し、円筒壁32Aの上下方向の中間位置から斜め外側下方に延びた係合突起32Kが形成されている。

0029

上側キャップ32のうち上面透光部材35の下方には、下側キャップ33が嵌合されている。下側キャップ33は、上側キャップ32における円筒壁32Aの内側に嵌合された内側円筒壁33Aを備え、その内側円筒壁33Aの上端部を段付き状に縮径してOリング収容部33Rが形成されている。また、Oリング収容部33Rの上端部から内側に下面押さえ壁33Bが張り出され、その下面押さえ壁33Bの内側は、上面透光部材35を通して基板収容部13内を視認可能とするための表示窓33Cになっている。そして、Oリング収容部33RにOリング34Aを装着し、そのOリング34Aと下面押さえ壁33Bとを上面透光部材35の下面に押し付けた状態で円筒壁32Aと内側円筒壁33Aとが溶接されている。

0030

なお、Oリング収容部33Rの下方には、緩衝Oリング34Bが備えられ、下側キャップ33と後述する回路基板41との緩衝を防いでいる。

0031

下側キャップ33における内側円筒壁33Aの下端部からは、外側水平方向円板壁33Dが張り出され、その円板壁33Dの外縁部から上方に外側円筒壁33Kを突出させた構造になっている。そして、外側円筒壁33Kが、円筒ケース31の上端部の内側に嵌合されている。詳細には、円筒ケース31の上端部は、図3に示すように、内径を段付き状に大きくすることで薄肉になった薄肉筒壁31Lになっている。そして、図5に示すように、薄肉筒壁31Lと外側円筒壁33Kとが互いの上端面を面一にした状態で全周溶接されている。これにより、円筒ケース31の上面開口が防水された状態で密閉され、基板収容部13、中継筒部12及び計測部11に亘って連通した空間が外部から防水状態に隔離された密閉空間23になっている。

0032

基板収容部13の上端部には、固定リング16が嵌合されている。固定リング16は、図5に示すように、外筒壁16Xと内筒壁16Yの上端部を接続してなり、それら外筒壁16Xと内筒壁16Yとの間に嵌合溝16Zを備えた構造になっている。そして、その嵌合溝16Zに薄肉筒壁31Lと外側円筒壁33Kの上端部が嵌合されている。また、固定リング16の内側面には、係合溝16Vが形成されており、係合突起32Kが係合溝16Vに係合して固定リング16が抜け止めされている。

0033

なお、本実施形態の水道メーター10は、水没させて所定の水圧をかけた状態で密閉空間23内に浸水しないことを確認して出荷される。

0034

図4に示すように、固定リング16に備えたヒンジ部17Hに上面蓋17が回動可能に取り付けられている。上面蓋17は、図2に示すように、円板の外周面から円錐壁を垂下したキャップ構造をなし、その円錐壁の下面を固定リング16の上面に接合して閉状態になり(図1参照)、その閉状態から略90度上方に回動して開状態になる(図2参照)。また、上面蓋17のうちヒンジ部17Hと反対側の位置には、ケーブル挿通スリット17Aが形成されている。そのケーブル挿通スリット17Aは、円錐壁の下端面開放した縦長形状になっている。

0035

図2に示すように、基板収容部13の円筒ケース31における上端部には、上面押さえ壁32Bの一部を内側に延長して上面突片32Tが形成されている。上面突片32Tは、上面透光部材35のうち後述する表示器40との対向部分から外れた位置に重ねられている。また、上面突片32Tの中央部には、例えば円形の発光部固定孔32Aが貫通形成されている。そして、この上面突片32Tに給電ケーブル36の先端部が固定されている。

0036

図9に示すように、給電ケーブル36は、銅線36Aを絶縁被覆36Bで被覆してなる。給電ケーブル36の先端部では、絶縁被覆36Bから銅線36Aが露出しており、その露出した銅線36Aの先端に、本発明の「発光素子」に相当するLED38が接続されている。そして、LED38全体と銅線36Aの露出部分と絶縁被覆36Bの先端部とが透明な樹脂パッケージされて、防水が図られている。なお、本実施形態では、絶縁被覆36Bと上記パッケージに用いた樹脂とにより本発明に係る「防水被覆部材」が構成されている。

0037

LED38等をパッケージした上記樹脂は、固化して図2に示した円柱形発光部37になっている。LED38は、図4に示すように、円柱形発光部37の一端面に向けて光を出射するように配置され、給電ケーブル36は、円柱形発光部37の側面から側方に引き出されている。そして、円柱形発光部37の一端部が、発光部固定孔32Aに例えば、圧入固定され、円柱形発光部37の一端面である光出射面が上面透光部材35の上面に接合されている。これにより、LED38が発光すると、その光が上面透光部材35を通してメーターケース10C内に取り込まれる。即ち、本実施形態では、上面透光部材35のうち発光部固定孔32Aに対向する部分が、本発明に係る採光壁部35S(図2及び図4参照)になっている。

0038

図9に示すように、給電ケーブル36の基端部は、LED駆動回路72に接続されている。そのLED駆動回路72は、外部電源70(例えば、交流100V〜200Vの商用電源)にコンセント71を介して接続されている。これにより、LED38が常時発光する。また、LED駆動回路72は、例えば、電流センサ(例えば、シャント抵抗)を有しており、LED38及び給電ケーブル36に通電される電流に異常が生じた場合には、例えば、無線警告信号を出力する。

0039

図4に示すように、計測部11における密閉空間23には、磁束生成部24が収容されている。磁束生成部24は、環状ヨーク25の2箇所に1対の電磁石26,26を設けた構造になっている。これら電磁石26,26は、内側管部14を径方向で挟んで対向配置されている。また、各電磁石26は、軸状鉄芯26Aにコイル26Bを巻回してなり、コイル26Bの端末部が中継筒部12を通して基板収容部13内に引き込まれている。

0040

鉄芯26Aのうち内側管部14から離れた側の一端面は、ヨーク25に接合されている。一方、鉄芯26Aの他端面は、内側管部14の外面に固定された磁極27に接合されている。この磁極27は、帯板を内側管部14の外面に沿って湾曲させた構造をなしている。そして、コイル26B,26Bが励磁されると、一方の磁極27から他方の磁極27に向かって磁束が延びて計測路12内を磁束が横切った状態になる。

0041

内側管部14のうち各電磁石26,26から90度間隔を空けた位置には、1対の検知電極28,28が設けられている。具体的には、内側管部14における2つの位置に貫通孔28A,28Aが形成されており、そこにピン状の検知電極28,28が嵌合固定されると共に、防水処理が施されている。そして、検知電極28の一端が計測路12内の水道水に接触すると共に、検知電極28の他端に接続された電線が中継筒部12を通して基板収容部13内に引き込まれている。

0042

基板収容部13では、密閉空間23は、上面透光部材35、円筒ケース31に囲まれている。その基板収容部13における密閉空間23には、上下方向の中間に円板形仕切板44が上面透光部材35と平行な状態になって円筒ケース31の内側面に嵌合固定されている。図3に示すように、仕切板44の外縁部からは、複数の支柱44Sが起立している。そして、それら支柱44Sの上端部に回路基板41が固定されて、仕切板44及び上面透光部材35と平行になっている。また、基板収容部13のうち仕切板44の下方には、バックアップ用の電池45(例えば、リチウム電池)が収容されている。この電池45及び1対の電極に接続された電線の端末部が、仕切板44の上方の回路基板41に接続されている。

0043

なお、電池45は、図示しない固定手段によって例えば円筒ケース31の底部に固定されている。また、前記したコイル26Bを構成する電線や、検知電極28に接続された電線は、仕切板44に形成された図示しない孔に通されて、回路基板41に接続されている。

0044

仕切板44の上面には、太陽電池パネル43が配置されている。太陽電池パネル43は、図8に示すように、四角形の平板状(即ち、パネル状)になっており、上面が受光面43J(図3及び図4参照)になっている。そして、太陽電池パネル43の上面(受光面43J)に光誘導ブロック50のパネル状導光部51が重ねて固定されている。光誘導ブロック50のパネル状導光部51に関しては、後に詳説する。

0045

回路基板41は、例えば、円板の外縁部の一部を切り欠いた構造をなしている。そして、光誘導ブロック50のうちパネル状導光部51から起立した光導入部52が、回路基板41の切り欠き部分の側方を通過して上面透光部材35の内面に下方から突き合わされている。光誘導ブロック50の光導入部52に関しては、後に詳説する。

0046

回路基板41の上面には、表示器40としての液晶表示盤実装されている。また、図2に示すように、表示器40は上面透光部材35を通して視認することができるようになっている。さらに、回路基板41には、表示器40以外に、CPU、メモリコンデンサ抵抗スイッチ素子等の複数の電気素子群42が実装されている。

0047

図9には、水道メーター10の密閉空間23に収容された電気回路19の全体が示されている。この電気回路19は、回路基板41に実装された電気素子群42を接続してなる電源回路60、主制御回路61、コイル励磁回路62、電圧検出回路63及び表示制御回路64を備えている。

0048

電源回路60の入力部には、電池45及び太陽電池パネル43が接続されている。そして、電源回路60は、通常は太陽電池パネル43から受電して作動し、太陽電池パネル43が電力を出力していない場合に電池45から受電する。そして、電源回路60は、太陽電池パネル43又は電池45から受電した電力の電圧を、平滑処理、昇圧又は降圧処理等して直流の安定電圧を生成して、主制御回路61、コイル励磁回路62、電圧検出回路63及び表示制御回路64等に供給する。

0049

コイル励磁回路62は、電源回路60の正負直流出力端子を、電磁石26の両端末に交互に切り替えて接続可能なスイッチ素子群を備えてなる。

0050

電圧検出回路63は、例えば、ローパスフィルタ増幅回路、A/Dコンバータ入力側から順番に備えている。

0051

主制御回路61は、CPU、メモリを備えており、電気回路19全体を制御する。具体的には、主制御回路61は、メモリに備えた所定のプログラム実行してコイル励磁回路62のスイッチ素子をオンオフ制御し、計測路22内の磁束の向きが交互に切り替わるようにコイル励磁回路62により両電磁石26,26を励磁する。その磁束を計測路22内の流れる水道水が横切ると1対の検知電極28,28の間に電位差が生じ、その電位差が電圧検出回路63で増幅されかつデジタルデータ化されて主制御回路61に取り込まれる。

0052

すると、主制御回路61が、検知電極28,28間の電位差に基づいて水道水の流速演算する。そして、主制御回路61は、流速に計測路22の断面積を乗じて流量を演算すると共に、その流量の積算値を演算して、それら演算結果を表示制御回路64に出力する。表示制御回路64は、それら演算結果を水道水の使用量として表示器40に表示させる。

0053

さて、光誘導ブロック50は、図4に示すように、太陽電池パネル43の受光面43Jである上面に重ね合わされたパネル状導光部51の一側部から上方に光導入部52を起立させた構造になっている。パネル状導光部51は、図8に示すように、太陽電池パネル43と平面形状が略同一四角形になっており、太陽電池パネル43の受光面43J全体を上方から覆っている。

0054

光導入部52は、図7(A)に示すように、パネル状導光部51の一側面における長手方向の中央から上方に延びた柱構造をなしている。そして、図4に示すように、光導入部52の先端面(上端面)が、上面透光部材35の一部である採光壁部35Sの内面(下面)に接合されている。また、光導入部52の基端面(下端面)は、球面を4等分して得られる1/4球面形状の球面状射面54になっている。そして、光導入部52の先端面から導入した光を光導入部52における球面状射面54で反射して、パネル状導光部51の一側部から他の側部に向かわせる。

0055

具体的には、光導入部52は、例えば、太陽電池パネル43における受光面43Jの法線方向と平行になった中心軸を有する円柱体ベースとした形状をなし、その円柱体のうちパネル状導光部51側の側面を図6(A)に示すように斜めカットして、光導入部52の側面が上端部から下端側に向かうに従ってパネル状導光部51から離れるように傾斜した構造になっている。これにより、光導入部52の先端面から導入した光を絞って光導入部52における球面状射面54で反射させる。

0056

また、光導入部52を下方に進んだ光は、球面状射面54のうち左右方向中央寄り位置で反射するか側部寄り位置で反射するかによって、太陽電池パネル43の受光面43Jと平行な2次元平面内で、パネル状導光部51内を進む光の方向が強制的に分散される。また、図6(A)〜図6(C)及び図7(A)〜図7(C)に比較して示すように、光導入部52を下方に進んだ光が、球面状射面54の下端寄り位置で反射するか、上端寄り位置で反射するかによって、太陽電池パネル43の受光面43Jと直交する2次元平面内で、パネル状導光部51内を進む光の方向が強制的に分散される。即ち、球面状射面54が3次元の球面形状をなしているので、球面状射面54で反射した光がパネル状導光部51の縦横厚さの3次元の方向で強制的に分散されて進む。

0057

パネル状導光部51のうち太陽電池パネル43との接合面と反対側の面(即ち、パネル状導光部51の上面)は、光導入部52を有した一側部から他の側部に向かって段階的に低くなる階段構造になっている。そして、階段構造の各段差部分には、パネル状導光部51の一側部からの光を太陽電池パネル43に向けて反射するための複数の段差反射面53が備えられている。具体的には、複数の段差反射面53は、図8に示すように、光導入部52を中心とした同心円状に配置されている。そして、各段差反射面53は、図6(A)及び図7(A)に示すように、太陽電池パネル43における受光面43Jの法線方向に対して傾斜して、前述の如く、パネル状導光部51内を一側部から他の側部に向かって進んだ光を太陽電池パネル43の受光面43J側に反射する。

0058

本実施形態の水道メーター10の構成に関する説明は以上である。次に、この水道メーター10の作用効果について説明する。水道メーター10は、例えば屋外の地面に設けた凹所(図示せず)内に配置され、地中埋設されている水道管90(図3参照)の途中に取り付けられる。また、池や河川等の水中に設置された水道管90の途中に水道メーター10が取り付けられる場合もある。

0059

水道メーター10の給電ケーブル36の基端部に接続されたLED駆動回路72は、水道メーター10の設置場所に拘わらず、水道メーター10から離れた家屋工場又は管理小屋の内部に設置されて外部電源70のコンセント71に接続される。これにより、LED38が発光した状態に維持される。すると、LED38の光が採光壁部35Sを通してメーターケース10C内の光誘導ブロック50における光導入部52に入り込む。そして、その光は、光導入部52を下方に進んで光導入部52の下端部における球面状射面54で反射することで、パネル状導光部51の縦横厚さの3次元の方向に分散して進む。そして、その分散した光は、パネル状導光部51の上面に分散配置された複数の段差反射面53で反射して太陽電池パネル43の受光面43J全体に照射される。すると、太陽電池パネル43は光から電力を発電して、メーターケース10C内の電気回路19に給電する。これにより、主制御回路61,コイル励磁回路62等を含む電気回路19が作動して水道水の使用量が計測され、その計測結果が表示器40に表示される。

0060

なお、水面下の水道メーター10の表示器40を視認するには、先端がフック形状ツール(図示せず)で上面蓋17を開き、上下に延びた筒体の下面にガラスを張ってなるメーター視認ツール(図示せず)を、水道メーター10の上面に突き合わせて上から覗き込めばよい。

0061

このように、本実施形態の水道メーター10は、外部電源70が出力する電力によって作動するので、従来の外部受電方式の水道メーターと同等の電源寿命性能を発揮することができ、従来の独立作動方式の水道メーターより電源寿命性能に優れる。また、本実施形態の水道メーター10では、外部電源70が出力する電力を光に変換してメーターケース10Cの内部に取り込んだ後、光を電力に戻して電気回路19(図9参照)に給電するので、メーターケース10Cの内外を貫通する導電部材が不要になる。さらに、本実施形態の水道メーター10では、給電ケーブル36に電気ノイズが乗っても、電力を光に変換してその光を電力に戻す際に、ノイズ成分がフィルタリングされる。これにより、本実施形態の水道メーター10は、従来の独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能及び耐外部ノイズ性能を発揮することができ、従来の外部受電方式の水道メーターより防水性能及び耐外部ノイズ性能に優れる。即ち、本実施形態によれば、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーター10を提供することが可能になる。

0062

また、本実施形態の水道メーター10では、太陽電池パネル43及び光誘導ブロック50のパネル状導光部51を、メーターケース10Cの上面透光部材35と平行に配置したので、上面透光部材35の板厚方向で水道メーター10をコンパクトにすることができる。しかも、上面透光部材35の一部を採光壁部35Sとしたので、採光壁部35Sを上面透光部材35と別に設けた場合に比べて防水性能及び耐外部ノイズ性能が向上する。

0063

なお、LED38が失陥したり、給電ケーブル36が断線した場合には、LED駆動回路72が無線の警告信号を出力する。その無線の警告信号は、例えば、水道の管理局に備えた無線受信機にて受信され、水道の管理者がLED38及び給電ケーブル36が新しいものに交換される。このとき、水道メーター10を水道管90に固定した状態を維持して、LED38及び給電ケーブル36のみが交換されるので、水道水を止めることなく容易かつ迅速に交換作業を行うことができる。また、このとき、水道メーター10に内蔵したバックアップ用の電池45で水道メーター10内の電気回路19が作動するので、上記した断線等の不具合発生時からLED38及び給電ケーブル36の交換作業完了までの水道水の使用量も継続して計測することができる。

0064

[第2実施形態] 本実施形態は、図10及び図11に示されており、仕切板44の上面には、本発明の「光発電部」としてのフォトダイオード80が実装されている。このフォトダイオード80は、円筒ケース31の内側面に隣接配置されている。これに対し、円筒ケース31のうちフォトダイオード80との対向位置には、採光孔84が貫通形成され、その採光孔84が、円形の透光部材である採光壁部83にて水密状態閉塞されている。また、採光孔84の開口縁からは側方に向けて円筒突部82が突出している。そして、円筒突部82内に光ファイバーケーブル81の一端部が嵌合され、その光ファイバーケーブル81の一端面と採光壁部83の外面とを接合させた状態で例えば接着剤にて固定されている。また、本実施形態では、図11に示すように、屋内でLED駆動回路72にLED38Vが接続されており、そのLED38Vに、光ファイバーケーブル81の先端面が対向配置されている。

0065

上記以外の構成は、第1実施形態と同一であるので第1位実施形態と同一の符号を付して重複した説明は省略する。本実施形態の水道メーター10Vでは、外部電源70にLED駆動回路72を介して接続されたLED38Vの光が光ファイバーケーブル81及び採光壁部83を介してメーターケース10C内に取り込まれる。そして、その光をメーターケース10C内のフォトダイオード80が受光して発電し、メーターケース10C内の電気回路19に給電する。このように、本実施形態の水道メーター10Vも、外部電源70が出力する電力によって作動するので、従来の外部受電方式の水道メーター10と同等の電源寿命性能を発揮することができると共に、外部電源70が出力する電力を光に変換してメーターケース10C内に取り込む構成であるので、メーターケース10Cの内外を貫通する導電部材が不要になり、従来の独立作動方式の水道メーターと同等の防水性能及び耐外部ノイズ性能を発揮することができる。即ち、本実施形態によっても、防水性能及び耐外部ノイズ性能及び電源寿命性能が共に優れた水道メーター10Vを提供することが可能になる。

0066

[他の実施形態] 本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

0067

(1)前記第1実施形態の電池45は、充電不能なリチウム電電であったが、図12に示すように、太陽電池パネル43と電源回路60との接続ラインの途中に充電可能な二次電池45Vを接続し、太陽電池パネル43が発電した電力が余った場合には、その余った電力で二次電池45Vを充電する構成にしてもよい。

0068

(2)前記実施形態の水道メーターの電気回路に無線回路を設けて、遠隔地で水道メーターによる検出結果取得可能な構成にしてもよい。

0069

(3)本発明は、電磁式水道メーターに限らず、超音波式水道メーター、電子演算付羽根車式水道メーター等に適用してもよい。なお、電磁式水道メーターは電子演算付羽根車式水道メーター等に比べて消費電力が大きいので、前記本実施形態のように本発明を電磁式水道メーターに適用した場合には、電源寿命性能を顕著に向上させることができる。

0070

(4)前記実施形態では、回路基板41が水平に配置されており、その回路基板41と並行にパネル状導光部51が水平に配置されているが、例えば、回路基板41を垂直に配置した場合には、その回路基板41と並行にパネル状導光部51を垂直に配置するように、光誘導ブロック50、パネル状導光部51の形状を適宜変更すればよい。


図面の簡単な説明

0071

本発明の第1実施形態に係る水道メーターの斜視図 水道メーターの上面蓋を開けた状態の斜視図 水道メーターの側断面図 水道メーターの正断面図 水道メーターの部分側断面図 光誘導ブロックの側面図 光誘導ブロックの正面図 水道メーターの平断面図 水道メーターが有する電気回路の回路図 第2実施形態の水道メーターの正断面図 水道メーターが有する電気回路の回路図 変形例の水道メーターが有する電気回路の回路図


--

0072

10,10V 水道メーター 10C メーターケース 19 電気回路 23 密閉空間 26 電磁石 28 検知電極 35 上面透光部材 35S,83 採光壁部 36 給電ケーブル 36B 絶縁被覆 37 円柱形発光部 38,38V LED(発光素子) 40 表示器 43 太陽電池パネル(光発電部) 43J 受光面 50 光誘導ブロック 51 パネル状導光部 52 光導入部 53 段差反射面 54 球面状射面 70 外部電源 80 フォトダイオード(光発電部) 81 光ファイバーケーブル 90 水道管


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