JP2009281843A - 水道メーター - Google Patents

Abstract

【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の外面に対向配置された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。
【選択図】 図４

Description

本発明は、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関する。

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）

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。

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。

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。

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、採光壁部の外面に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に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。

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。

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の段差反射面とを備えたところに特徴を有する。

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の中央から、太陽電池パネルにおける受光面の法線方向に延びた柱構造をなし、先端面が採光壁部の内面に接合される一方、基端面が球面を４等分して得られる１／４球面形状の球面状射面とされ、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。

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、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。

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。

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。

［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。

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。

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、ノイズ成分が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。

［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。

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。

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。

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。

［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。

［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。

［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で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。

［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。

［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。

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図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の内側に内側管部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に挿通したボルトを締めることで、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。

図１に示すように、中継筒部１２は、両端開放の円筒形状をなし、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。

基板収容部１３は、下端有底、上端開放の円筒ケース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。

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に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。

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。

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。

下側キャップ３３における内側円筒壁３３Ａの下端部からは、外側水平方向に円板壁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。

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。

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。

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、円錐壁の下端面に開放した縦長形状になっている。

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。

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でパッケージされて、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。

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。

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、無線で警告信号を出力する。

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、環状のヨーク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、軸状の鉄芯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。

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。

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。

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の仕切板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。

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。

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。

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。

回路基板４１の上面には、表示器４０としての液晶表示盤が実装されている。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。

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。

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。

コイル励磁回路６２は、電源回路６０の正負の直流出力端子を、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。

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コンバータを入力側から順番に備えている。

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を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。

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を演算する。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。

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の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。

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。

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を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）に示すように斜めにカットして、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。

また、光導入部５２を下方に進んだ光は、球面状射面５４のうち左右方向の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。

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。

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、地中に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。

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。

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、先端がフック形状のツール（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。

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。

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。

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。

［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にて水密状態に閉塞されている。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。

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。

［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。

（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。

（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を取得可能な構成にしてもよい。

（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。

（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。

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

符号の説明

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

Claims (7)

1. 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、
   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に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に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。
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。
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の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。
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の中央から、前記太陽電池パネルにおける受光面の法線方向に延びた柱構造をなし、先端面が前記採光壁部の内面に接合される一方、基端面が球面を４等分して得られる１／４球面形状の球面状射面とされ、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。
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、
   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。
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。
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。

Images