JP7090007B2 - 無線通信水道メータ - Google Patents

Description

本発明は、移動体回線網などの通信回線を介して、所定の通信先との間で通信を行うために、無線通信モジュール、電池その他の無線通信用部品が搭載された無線通信水道メータに関する。

水道メータは、一般に、水平に配置されている水道管の部分に水平姿勢で接続して使用される。水道メータとしては、メータケースに流量計測用の電子部品が収納された電子ユニットを備えた電子式の水道メータが知られている。電子式の水道メータは、特許文献１（特開２００３－５７０８４号公報）に示されているように、電子ユニットのユニットケース内には、流量計測用の電子回路部品が搭載された回路基板が配置され、その上側に液晶表示器が回路基板と平行に配置されている。液晶表示器の表示画面は、ユニットケースの上端面に形成した透明ガラスによって規定される表示窓を介して上方から目視できるようになっている。

水道メータの検針システムとして、無線通信により検針を行う自動検針システムが知られている。自動検針システムでは、各水道メータの検針データを、ＰＨＳ、一般加入電話回線、ＩＰ網あるいはＣＡＴＶ網などを介して、検針センター端末に収集する。このために、各水道メータには無線通信機能が搭載される。例えば、近年、長時間にわたって電池駆動で動作させることができるデータ通信モジュールが販売されている。このような通信モジュール、例えば、ＭＶＯ、ＭＶＮＯから提供されるＳＭＳ対応データ通信ＳＩＭなどの通信モジュールを利用して、メータの自動検針を行うシステムを構築することが考えられる。水道メータに通信モジュールを搭載すれば、水道メータ毎に携帯電話を内蔵している場合に等しい状態になるので、ＭＶＯ、ＭＶＮＯが提供する各種のサービスを利用した自動検針システムを構築できる。

特開２００３－５７０８４号公報

ここで、無線通信機能を水道メータに搭載する場合には、電子ユニット内に、無線通信用の通信基板、電池、アンテナその他の無線通信用部品を装着しなければならない。これらの部品の設置スペースを確保するために、電子ユニットを大きな寸法にする必要があり、水道メータの全体の上下あるいは左右方向の寸法が増加する。この結果、無線通信機能を備えた水道メータは、大型化した電子ユニットが邪魔になって、一般的な大きさの水道メータボックス内に収まらない、水道配管に対する水道メータの接続作業が困難になる、持ち難くなる、外観品位（意匠性）が低下するなどの問題が生じる。また、通信基板をメイン基板等に接続する配線作業が必要になるので、作業負荷も増える。このような作業負荷は、通信規格の異なる通信基板に交換する場合にも生じる。さらには、通信基板の開発のための開発費用が掛かるので、コスト高を招くという問題もある。

本発明の目的は、このような点に鑑みて、寸法増加、配線作業負荷、および、コスト高を抑制可能な形態で無線通信用部品が搭載された構成の無線通信水道メータを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信水道メータは、
流量計測用の通水路に配置した羽根車を備えたメータケースと、前記メータケースに取り付けたユニットケースとを有しており、
前記ユニットケースの内部には、前記羽根車の回転状態に基づき水道水の流量を計測する流量計測用電子部品および回路が実装されたメイン基板、および、外部との間で無線通信を行う通信用電子部品および回路が実装された通信基板が配置されており、
前記メイン基板は、前記通水路の通水方向に平行な方向である第１方向に沿う姿勢で配置されており、
前記通信基板は、前記第１方向に直交する第２方向に沿う姿勢で配置されていることを特徴としている。

メイン基板に対して直交する方向に通信基板を配置してあるので、メイン基板と同一方向に通信基板を配置する場合に比べて、ユニットケースの内部空間を有効利用でき、デッドスペースを少なくでき、ユニットケースの寸法増加を抑制できる。

水道メータにおいては、ユニットケースの内部に、羽根車の回転状態を検出するホール素子などの検出素子および回路が実装されたサブ基板が配置されている。検出素子を羽根車に近接した位置に配置するために、サブ基板は、メイン基板から離れた位置において、メイン基板と平行に配置される。この場合、通信基板を配線基板として用いて、メイン基板とサブ基板との間を配線接続できる。これにより、配線作業が容易となり、また、配線引き回しのためのスペースも節約できるので、ユニットケースの寸法増加を抑制できる。

また、メイン基板と通信基板の間、および、サブ基板と通信基板の間の配線接続の作業負荷を軽減するためには、メイン基板に、通信基板との間の配線接続を行うメイン基板側コネクタを配置し、サブ基板に通信基板との間の配線接続を行うサブ基板側コネクタを配置しておく。また、通信基板には、メイン基板側コネクタに配線接続される通信基板側第１コネクタ、および、サブ基板側コネクタに配線接続される通信基板側第２コネクタを配置しておく。これにより、各基板の間の配線接続を簡単に行うことができる。

この場合、メイン基板とサブ基板の間の空間を電池収納部とし、ここに、無線通信用電源である電池を収納することが望ましい。電池収納部の側方に、通信基板を配置できる。これにより、ユニットケースの内部空間を、デッドスペースが生じないように有効利用でき、ユニットケースの寸法増加を抑制できる。

本発明を適用した無線通信水道メータの一例を示す概略斜視図、および、その主要構成部分を示す概略分解斜視図である。 図１の無線通信水道メータの縦断面図および横断面図である。 本発明を適用した無線通信水道メータの別の例を示す概略斜視図、および、その主要構成部分を示す概略分解斜視図である。 図３の無線通信水道メータの縦断面図および横断面図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用した無線通信水道メータの実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、無線通信水道メータを単に「水道メータ」と呼ぶものとする。また、以下の実施の形態は本発明の適用例であり、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。

［実施の形態１］
図１（ａ）は本発明の実施の形態１の水道メータを示す概略斜視図であり、図１（ｂ）はその主要構成部分を示す概略分解斜視図である。図２（ａ）は水道メータの縦断面図であり、図２（ｂ）はその横断面図である。

水道メータ１は、メータケース２と、メータケース２に取り付けた電子ユニット３とから構成されている。メータケース２の内部には、円筒状のインナーケース２１の内部に配置した羽根車２２を経由する流量計測用の通水路２３が形成されている。羽根車２２は通水路２３を流れる水の通水方向に直交する状態に配置されている。水道メータ１は不図示の水道配管の水平配管部分に接続され、通水路２３の通水方向は水平方向Ｈ（第１方向）とされる。通水路２３の入口２４から出口２５に向かって流れる水量に応じて羽根車２２が回転する。この羽根車２２が配置されているメータケース２の部分からは、流水方向に直交する垂直方向Ｖに、電子ユニット収納用円筒部２６が延びている。

電子ユニット３は、ユニットケース３１と、ここに内蔵された電子回路部３２、通水方向である水平方向Ｈに平行に配置した液晶表示器３３等から構成されている。電子回路部３２は、検出素子としてホール素子等の磁気センサ（図示せず）を含む検出回路が実装されたサブ基板３５を備えている。サブ基板３５は、ユニットケース３１の底板部分において、水平方向Ｈに沿う姿勢で配置されている。サブ基板３５に搭載されている磁気センサが、ユニットケース３１の底板部分を挟み、羽根車２２の上端部に内蔵されている一対の永久磁石２７に対峙している。羽根車２２と共に回転する永久磁石２７の回転磁界が、磁気センサによって検出される。

電子回路部３２には、磁気センサ出力に基づき水量を演算する演算回路等が実装されたメイン基板３７が配置されている。メイン基板３７には、算出された水量等を液晶表示器３３に表示させるための表示制御回路部等も実装されている。メイン基板３７は、液晶表示器３３の下側位置において、液晶表示器３３と平行に配置されている。すなわち、メイン基板３７は水平方向Ｈに沿う姿勢で配置されている。

メイン基板３７における水平方向Ｈの側方には、通信基板３８が垂直方向Ｖ（第２方向）に沿う姿勢で配置されている。通信基板３８には、外部との間で無線通信を行う無線通信モジュール３９、アンテナ４０および配線用の回路が実装されている。メイン基板３７の下側は電池収納部となっており、ここに、電池電源として、複数本の円筒型の電池４１が水平方向Ｈに沿う姿勢で収納されている。これらの各部品は、電子回路部３２の取付け枠４３あるいはユニットケース３１に取り付けられている。

ここで、電子ユニット３のユニットケース３１は、下ケース５１および上ケース５２から構成されている。下ケース５１は、上側から、メータケース２の電子ユニット収納用円筒部２６に装着された底付きの円筒状ケースであり、上端が開口している。

上ケース５２は、下半部分５３と、この上に取り付けた上半部分５４とから構成されている。下半部分５３は、円環状部分５３ａと、この円環状部分５３ａから側方に突出している突出部分５３ｂとを備えている。円環状部分５３ａは、下ケース５１を装着した状態でメータケース２の電子ユニット収納用円筒部２６の上端開口部２６ａの外周縁部分に、ねじ込み固定される部分である。突出部分５３ｂには、上端に開口した所定深さの矩形断面の基板収納下半部５３ｃが形成されている。

上ケース５２の上半部分５４は、下半部分５３の円環状部分５３ａに対応した輪郭形状の円環状部分５４ａと、突出部分５３ｂに対応した輪郭形状の突出部分５４ｂと、上半部分５４の上端面を規定している上面板部分５４ｃとを備えている。突出部分５４ｂの内部は基板収納上半部５４ｄとなっており、基板収納上半部５４ｄは下側の基板収納下半部５３ｃに繋がっている。これら基板収納上半部５４ｄと基板収納下半部５３ｃによって、通信基板収納部５５が形成されている。

また、上面板部分５４ｃには、上方に円筒状に突出した突出部分５４ｅが形成されており、この円形の上端面に、透明ガラス６１によって規定される表示窓が形成されている。表示窓を介して内部の液晶表示器３３の表示面を目視可能である。突出部分５４ｅに開閉蓋６２が取り付けられており、通常は、開閉蓋６２によって表示窓は封鎖されている。

図２に示すように、電子回路部３２の下側のサブ基板３５は、メータケース２内に装着した下ケース５１の底部分に水平に配置される。電子回路部３２の上側の電池４１、メイン基板３７および液晶表示器３３は、メータケース２の上端に取り付けられている上ケース５２の上半部分５４の内部に配置される。通信基板３８は、上ケース５２における突出部分５３ｂ、５４ｂによって形成される通信基板収納部５５内に垂直に配置されている。

以上説明したように、本例の水道メータ１においては、その電子ユニット３のユニットケース３１の上ケース５２を横方に突出させて、通信基板３８を収納するための通信基板収納部５５を確保している。通信基板３８は、通信基板収納部５５内において垂直方向Ｖに沿う姿勢で配置される。通信基板３８を、メイン基板３７、サブ基板３５あるいは液晶表示器３３と同様に水平方向Ｈに沿う姿勢で配置する場合には、通信基板収納部５５として、横方向（水平方向Ｈ）に広い設置スペースを確保する必要があり、電子ユニット３の一部を大きく横方向に突出させる必要がある。本例では、通信基板３８を垂直に配置しているので、電子ユニット３の横方向の突出量を小さくでき、したがって、無線通信機能を内蔵した水道メータ１の横方向の寸法の増加を抑制できる。

［実施の形態２］
図３（ａ）は、本発明を適用した無線通信水道メータの実施の形態２に係る水道メータを示す概略斜視図であり、図３（ｂ）は、その主要構成部分を示す概略分解斜視図である。また、図４（ａ）は水道メータの縦断面図であり、図４（ｂ）はその横断面図である。

実施の形態２の水道メータ１００の基本構成は前述の水道メータ１と同様であり、メータケース１１０と、メータケース１１０に取り付けた電子ユニット１２０とから構成されている。電子ユニット１２０は、固定用円環１３０によって、メータケース１１０に固定されている。メータケース１１０の内部には、円筒状のインナーケース１１１の内部に配置した羽根車１１２を経由する流量計測用の通水路１１３が形成されている。羽根車１１２は通水路１１３の通水方向に直交する状態に配置されている。水道メータ１００は不図示の水道配管の水平配管部分に接続され、通水方向は水平方向Ｈ（第１方向）とされる。通水路１１３の入口１１４から出口１１５に向かって流れる水量に応じて羽根車１１２が回転する。この羽根車１１２が配置されているメータケース１１０の部分からは、通水方向に直交する垂直方向Ｖに、電子ユニット収納用円筒部１１６が延びている。

電子ユニット１２０は、ユニットケース１４０と、ここに内蔵された電子回路部１５０、通水方向と平行な水平方向Ｈに配置した液晶表示器１６０等から構成されている。電子回路部１５０は、検出素子としてホール素子等の磁気センサ（図示せず）を含む検出回路が実装されたサブ基板１５１を備えている。サブ基板１５１はユニットケース１４０の底板部分に水平方向Ｈに配置されており、そこに搭載されている磁気センサが、ユニットケース１４０の底板部分を挟み、羽根車１１２の上端部に内蔵されている一対の永久磁石１１７に対峙している。羽根車１１２と共に永久磁石１１７が回転して回転磁界を発生させ、この回転磁界が磁気センサによって検出される。

電子回路部１５０には、磁気センサ出力に基づき水量を演算する演算回路等が実装されたメイン基板１５２が配置されている。メイン基板１５２には、算出された水量等を液晶表示器１６０に表示させるための表示制御回路部等も実装されている。メイン基板１５２は、液晶表示器１６０の下側位置において、液晶表示器１６０と平行に配置されている。すなわち、メイン基板１５２は水平方向Ｈに配置されている。

メイン基板１５２と、下方のサブ基板１５１との間は電池収納部となっており、ここに、通信用電源である複数本の円筒型の電池１５３が垂直方向Ｖに平行に収納されている。また、電池１５３の水平方向Ｈの側方の位置には、通信基板１５４が垂直方向Ｖに配置されている。通信基板１５４には、外部との間で無線通信を行う無線通信モジュール１５５、アンテナおよび配線用の回路が実装されている。通信基板１５４は、上側のメイン基板１５２と下側のサブ基板１５１との間において、垂直方向Ｖに架け渡した状態に配置されており、メイン基板１５２とサブ基板１５１との間を接続する配線基板として機能している。

ここで、電子ユニット１２０のユニットケース１４０は、下ケース１４１および上ケース１４２から構成されている。下ケース１４１は、上側から、メータケース１１０の電子ユニット収納用円筒部１１６に装着された底付きの円筒状ケースであり、上端が開口している。上ケース１４２は、円筒部分１４３と、この上端を封鎖している上面板部分１４４とを備えている。上面板部分１４４に、液晶表示器１６０の表示窓を規定する透明ガラス板１４６が取り付けられている。透明ガラス板１４６によって規定される表示窓は、上面板部分１４４に取り付けた開閉蓋１４７によって通常は閉鎖されている。この構成のユニットケース１４０は、内周縁部に雌ねじが形成された固定用円環１３０によって、メータケース１１０の電子ユニット収納用円筒部１１６の上端縁部に形成した雄ねじ部にねじ込み固定されている。

図４に示すように、メータケース１１０に固定されたユニットケース１４０の内部において、電子回路部１５０の下側のサブ基板１５１は、メータケース内に装着した下ケース１４１の底部分に水平に配置される。電子回路部１５０の電池１５３は、下ケース１４１から上ケース１４２の間に配置されている。上側のメイン基板１５２および液晶表示器１６０は、上ケース１４２の内部の上端側の部分に位置している。

ここで、メイン基板１５２の側には、通信基板１５４との間の配線接続を行うためのメイン基板側コネクタ１５６が搭載されている。サブ基板１５１の側にも、通信基板１５４との間の配線接続を行うためのサブ基板側コネクタ１５７が備わっている。通信基板１５４には、その上端部に、メイン基板側コネクタ１５６に配線接続のために連結される通信基板側第１コネクタ１５８が備わっており、その下端部には、サブ基板側コネクタ１５７に配線接続される通信基板側第２コネクタ１５９が備わっている。

以上説明したように、本例の水道メータ１００においては、その電子ユニット１２０のユニットケース１４０の内部において、水平に配置した上側のメイン基板１５２と下側のサブ基板１５１との間に、電池１５３が垂直姿勢で収納された電池収納部が形成されている。また、電池収納部の側方には、メイン基板１５２とサブ基板１５１との間に架け渡した状態で通信基板１５４が垂直に配置されている。

このように、液晶表示器１６０が配置されている上方位置に水平に配置されるメイン基板１５２と、羽根車の側の下側に水平に配置されるサブ基板１５１との間の空間を利用して無線通信用の電源である電池１５３を配置する電池収納部を設けている。また、電池収納部の側方部分を利用して、垂直に通信基板１５４を配置している。したがって、ユニットケース１４０内の空間を有効利用して、通信基板１５４および通信用電源である電池１５３を配置できる。これらの無線通信用部品が配置されていない場合に比べて、ユニットケース１４０の上下方向の寸法を僅かに大きくするだけで、無線通信用部品を組み込むことができ、水道メータ１００の寸法の増加を抑制できる。

また、通信基板１５４はメイン基板１５２とサブ基板１５１との間を接続する配線基板として機能する。別途、配線を行う必要がないので、配線用のスペースが不要となり、これによっても寸法の増加を抑制できる。さらに、コネクタを介して、通信基板１５４は、メイン基板１５２およびサブ基板１５１の間に接続される。したがって、基板間の配線作業の負荷が軽減される。

［その他の実施の形態］
ここで、無線通信規格としては各種のものがある。利用する無線通信規格に応じて、通信基板を制作する必要がある。このための費用等を削減するためには、通信基板を共通規格となるようにモジュール化し、搭載される通信モジュールのみを変更できるようにすればよい。また、共通寸法の通信基板モジュールとして、メイン基板およびサブ基板への配線接続用のコネクタも標準装備されたものを用意しておけばよい。

また、上記の各例では、水道メータに通信機能を付与するための通信基板およびその電池電源の配置構造について説明した。通信基板は水道メータに限らず、ガスメータ等に無線通信機能を付与するために共通に用いることができる。水道メータおよびガスメータに共通の通信基板を制作することで、通信基板の制作コストを低減できるという利点が得られる。

１ 水道メータ
２ メータケース
３ 電子ユニット
２１ インナーケース
２２ 羽根車
２３ 通水路
２４ 入口
２５ 出口
２６ 電子ユニット収納用円筒部
２６ａ 上端開口部
２７ 永久磁石
３１ ユニットケース
３２ 電子回路部
３３ 液晶表示器
３５ サブ基板
３７ メイン基板
３８ 通信基板
３９ 無線通信モジュール
４０ アンテナ
４１ 電池
４３ 取付け枠
５１ 下ケース
５２ 上ケース
５３ 下半部分
５３ａ 円環状部分
５３ｂ 突出部分
５３ｃ 基板収納下半部
５４ 上半部分
５４ａ 円環状部分
５４ｂ 突出部分
５４ｃ 上面板部分
５４ｄ 基板収納上半部
５４ｅ 突出部分
５５ 通信基板収納部
６１ 透明ガラス
６２ 開閉蓋
１００ 水道メータ
１１０ メータケース
１１１ インナーケース
１１２ 羽根車
１１３ 通水路
１１４ 入口
１１５ 出口
１１６ 電子ユニット収納用円筒部
１１７ 永久磁石
１２０ 電子ユニット
１３０ 固定用円環
１４０ ユニットケース
１４１ 下ケース
１４２ 上ケース
１４３ 円筒部分
１４４ 上面板部分
１４６ 透明ガラス板
１４７ 開閉蓋
１５０ 電子回路部
１５１ サブ基板
１５２ メイン基板
１５３ 電池
１５４ 通信基板
１５５ 無線通信モジュール
１５６ メイン基板側コネクタ
１５７ サブ基板側コネクタ
１５８ 通信基板側第１コネクタ
１５９ 通信基板側第２コネクタ
１６０ 液晶表示器

Claims (8)

1. 流量計測用の通水路に配置した羽根車を備えたメータケースと、前記メータケースに取り付けたユニットケースとを有しており、
   前記ユニットケースの内部には、前記羽根車の回転状態に基づき水道水の流量を計測する流量計測用電子部品および回路が実装されたメイン基板、および、外部との間で無線通信を行う通信用電子部品および回路が実装された通信基板が配置されており、
   前記メイン基板は、前記通水路の通水方向に平行な方向である第１方向に沿う姿勢で配置されており、
   前記通信基板は、前記第１方向に直交する第２方向に沿う姿勢で配置されている無線通信水道メータ。
2. 請求項１において、
   前記ユニットケースの内部には、前記羽根車の回転状態を検出する検出素子および回路が実装されたサブ基板が配置されており、
   前記サブ基板は、前記メイン基板に対して、前記第２方向における前記羽根車の側に離れた位置において、前記第１方向に沿う姿勢で配置されており、
   前記通信基板は、前記メイン基板と前記サブ基板の間において前記第２方向に架け渡した状態に配置され、前記メイン基板と前記サブ基板の間を接続する配線基板として機能する無線通信水道メータ。
3. 請求項２において、
   前記メイン基板には、前記通信基板との間の配線接続を行うメイン基板側コネクタが備わっており、
   前記サブ基板には、前記通信基板との間の配線接続を行うサブ基板側コネクタが備わっており、
   前記通信基板には、前記メイン基板側コネクタに配線接続される通信基板側第１コネクタ、および、前記サブ基板側コネクタに配線接続される通信基板側第２コネクタが備わっている無線通信水道メータ。
4. 請求項３において、
   前記通信基板は、異なる無線通信規格の通信モジュールの一つを選択的に搭載可能な共通規格の通信基板モジュールである無線通信水道メータ。
5. 請求項２において、
   前記メイン基板と前記サブ基板の間の空間は、電池収納部となっており、
   前記電池収納部には、無線通信用電源である電池が収納されており、
   前記電池収納部に対して、前記第１方向の側方の位置に、前記通信基板が配置されている無線通信水道メータ。
6. 請求項５において、
   前記ユニットケースの内部には、計測された流量を表示する表示器が配置されており、
   前記表示器は、前記メイン基板に対して、前記第２方向における前記電池収納部とは反対側に配置されている無線通信水道メータ。
7. 請求項６において、
   前記ユニットケースは、円環状部分と、この円環状部分の側面から前記第１方向に突出している突出部分とを備えており、
   前記円環状部分の内部に、前記表示器、前記メイン基板および前記電池収納部が、この順序で第２方向に配置されており、
   前記電池収納部には、円筒型の電池が前記第１方向に沿う姿勢で収納されており、
   前記突出部分の内部に、前記通信基板が前記第２方向に沿う姿勢で配置されている無線通信水道メータ。
8. 請求項６において、
   前記ユニットケースは円筒状ケースであり、
   前記表示器、前記メイン基板、前記電池収納部および前記サブ基板が、この順序で第２方向に配置されており、
   前記電池収納部には、円筒型の電池が前記第２方向に沿う姿勢で収納されており、
   前記電池収納部における前記第１方向の側方の部位に、前記通信基板が前記第２方向に沿う姿勢で配置されている無線通信水道メータ。

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