JPH084057A - 水道の漏水検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】自動的に、かつ、連日の水道漏水を検査し、し
かも、正確な検査ができる水道の漏水検出器を提供する
ことを目的とする。 【構成】給水管１に接合して音波を検出するセンサ２
と、電源電池６と、電源電池６で駆動される時計回路５
と、時計回路５で制御され、特定時間内に設定回数の音
の有無を測定する測定起動回路７と、その測定結果を記
憶する測定制御記憶回路８と漏水表示部９によって構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は器具を含む配水管あるい
は器具を含む給水管の漏水を検知する水道の漏水検出器
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に水道の普及は著しく、国民皆水道
の思恵に預かっているが、配水管ならびに給水管の敷設
より年数を経ると、前記配水管ならびに給水管、さらに
はこれに付属する器具の老朽化にともない漏水が生じ
る。また、特に寒冷地においては凍結による損傷事故が
多い。

【０００３】ここでその漏水の状況についてある統計よ
り説明すると、図５に示すように発生件数７，８９１
件、管路延長４，２６５，８ｋｍにおいて、配水管の漏
水は１１．２％、給水管の漏水は８８．８％と圧倒的に
多かった。また、その漏水内訳は止水栓漏水が３１．５
％と一番多く、次に給水管上漏水が２９．８％、分水栓
漏水が１５．０％と続いている。

【０００４】このようなことから多くの市町村水道事業
では、建設から維持管理に比重が移行し、その維持管理
のための漏水調査は欠かせないものとなってきている。
そして、この漏水調査は多くの人力と調査日数を要する
ものであった。

【０００５】漏水の調査には漏水音を検知するものが多
い。水道管のような圧力管路から水が漏れた場合、その
漏水孔から連続して不規則な振動音が発生する。この振
動音は、水の噴出時の流体エネルギーの一部が音響エネ
ルギーまたは何等かの機械振動エネルギーに変化して発
生するものと考えられている。漏水音の音量、音質は、
管の材質、管厚、管径、水圧、漏水孔の形状等の種々の
条件により異なり、同じ音はない。このため、音聴によ
る漏水発見作業は、経験や勘を必要とする。

【０００６】なお、漏水音を分析して見ると、その発生
要因として次のようなことが考えられる。その一つ目は
コアンダ効果による超低周波の振動音である。漏水孔の
内壁では、コアンダ効果により噴出水流の縮流現象が観
察されている。その結果、噴出水流が側壁で付着・離脱
を繰返し、超低周波の水中圧力変動が発生する。なお、
この圧力変動は超低周波帯域（１〜１０Ｈｚ）であるた
め、人間の可聴範囲外で漏水音としては聞こえない。

【０００７】また漏水音の発生要因として、その二つ目
は大気中および水中噴出流の漏水音である。漏水孔外に
噴出した水流は周辺空気と混合域を形成し、この混合域
で音が発生していると考えられる。これは露出管などで
漏水孔から水が噴出してくる際に聞える音である。一
方、水中放出の場合は、噴出流と水との混合が激しい
が、空気と水の混合によって生じる高い周波数成分は減
少するものと考えられる。このため、漏水孔の周囲が水
で満されているような場合は、漏水音の発生は少なく漏
水発見が困難である。

【０００８】また、漏水音の発生要因として三つ目は、
漏水孔噴出時の乱れによる可聴域高音である。漏水孔近
傍では、管内に渦が発生していると推定され、これは比
較的低周波の圧力変動を引き起こす。この漏水孔付近の
圧力変動により流出速度に比例した周期で細かな渦が発
生し、大きな渦から小さな渦へと消滅、成長を繰り返
し、これが高い周波数帯域（数ＫＨｚ）での音源となっ
ているものと思われる。

【０００９】また、漏水音の発生要因として四つ目は、
エッジ音である。漏水孔は、錆や腐食が発生した管に異
常な応力が作用したためにできたものが多く、その孔
は、一般に鋭い先端を有する複雑な形状をしているもの
が多い。この先端（エッジ）に噴出水がぶつかり、分流
するときにはエッジの先端近くに交互に渦が発生し、こ
の渦が生成・消滅・移動時に圧力波を発生し、音の要因
となると推定される。この音は、一般にエッジ音とよば
れ、比較的高周波帯域に発生する。図６は前記各漏水音
の周波数帯域を示している。

【００１０】音聴法により漏水を探知する場合、問題と
なるのは、漏水音に非常によく似た雑音や騒音などの擬
似音があることである。発生形態から見て、擬似音には
水道管内の流水音、水道使用音、電力ケーブル等から誘
導してくる回路音、電力トランスや蛍光灯等が常に発生
している励磁振動音、モータ音、さらには風速４ｍ以上
の風の音等、様々な音源から発生している音がある。こ
れらの音が大気中や地中を伝播してくる場合、漏水音と
誤認する危険性がある。したがって、聴音する場合、こ
れらの擬似音を拾わないようにする必要がある。なお図
７は前記擬似音ならびに漏水音等の周波数と、漏水発見
機器の可聴範囲を示している。

【００１１】さて、従来の漏水発見機器としては次のよ
うなものがある。 （１）棒状音聴器 （２）電子式漏水発見器 （３）相関式漏水発見装置 （４）時間積分式漏水発見器 （５）地中探査レーダ法 前記の漏水発見機器のうち、棒状音聴器は、歴史的にも
古くから使用されているものであり、図８に示すように
鋼棒１３の一端に振動板１４を取り付けたものである。
さらに詳わしくは、図９に示すように振動板１４の下部
には聴音室１５を形成するとともに、振動板１４には聴
音孔１６を形成して構成され、いうならば電気的増幅器
のない一種の聴診器である。そして使用方法は、図１０
に示すように管路付属設備１７あるいは給水管１８に鋼
棒１３の先端を直接に接触させ、鋼棒１３を伝わってく
る音を振動板１４に共振させ、作業者１９がこれを耳に
当てて聴くことにより漏水の有無を調査する。この器具
は漏水調査開始以来、基本的な構成は未だに変わらず、
現在も漏水防止作業に使用されている。

【００１２】つぎに電子式漏水発見器は図１１に示すよ
うに本体２０と、ヘッドホン２１と、リモコンユニット
２２とピックアップ２３から構成され、図１２に示すよ
うに地表面２４または消火栓、バルブ等、管路の付属設
備に置いたピックアップ２３により漏水箇所から発生す
る漏水振動音を検出し、本体２０でその信号を電気的に
増幅し、ヘッドホン２１で作業者１９がその音を聴きと
るものである。あるいは音のかわりにメータの針の振幅
の大小により漏水の有無を表示するものである。

【００１３】つぎに相関式漏水発見器は図１３に示すよ
うに水道管のような圧力管路２５の漏水が発生する箇所
２６をはさむ管路上の２箇所にセンサ２７，２８を設置
し、その検出出力を無線送信器２９，３０によって相関
器３１に入力し、ブラウン管上にピーク波形を現出させ
る。前記ピーク波形は、漏水箇所２６から両方向に伝播
した漏水音の相関を取って、相関が大きい場合に現れる
ものである。そしてセンサ２７，２８間の距離、音の到
着時間差、振動音の伝播速度により、漏水箇所２６を探
知する。なお、この算出式等の説明は省略する。

【００１４】つぎに時間積分式漏水発見器は、図１４に
示すようにメータます３２内に加速センサ３３を取付け
てるとともに漏水検出器３４、ハンディターミナル３５
を付属させ、管路の伝播音を捕そく、解析し、測定点周
辺の漏水の有無を自動的に発見する。

【００１５】さらに詳しく述べると、管路の伝播音には
様々なものがあるが、水使用音や車輌３６の通過音等は
断続的であるのに対し、漏水音は継続的な音である。本
器の原理は、この両者の性質の違いを時間積分率（単位
時間内における一定レベル以上の音の占有率：管路の伝
播音が一定レベル以上の継続音であれば、時間積分率は
大きくなる）で表し、その大きさから管路の伝播音が漏
水音か否かを判別する。

【００１６】つぎに地中探査レーダ法は図１５に示すよ
うに地表の移動自在なアンテナ部３７から電波を地中に
向けて放射し、この電波が地中埋設物、すなわち水道管
３８に当って反射してきた電波を送受信部３９で受信
し、距離検出部４０、信号処理部４１等で電波の往復時
間や強弱を解析することにより水道管３８の埋設状況を
出力部４２より得て把握する。そして、アンテナ部３７
を地表面に沿って移動させることにより水道管３８の埋
設状態を連続的にＣＲＴやプリンタ等に表示させて判断
する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前記棒状聴音器ならび
に電子式漏水発見器は、聴音による判断であるため、都
市騒音、風やビル冷暖房用機器、自動車走行等の４００
〜２ＫＨｚにわたる合成音があって、漏水音であるか否
かを判断しにくく、作業員はその判断に熟練を要する。
そして水道敷設は広範囲にわたっていることから相当の
人力を要するという問題がある。

【００１８】さらに相関式漏水発見装置は、固定された
音源から常時発生している振動音（漏水音）が検出され
たときのみ相関関数計算結果のピーク波形が表われると
いう性質を利用しているため、移動する自動車の騒音や
一時的水道使用音の影響を受けにくく、漏水箇所付近に
障害物があったり、漏水箇所が深くても検知できる利点
があるが、アンテナ装置車などを要して装置が大型化
し、その漏水検査費が高くなるとともに検査が容易でな
い。

【００１９】また、時間積分式漏水発見器は、漏水器と
擬似音の区別ができることにおいて有効であるが、測定
箇所がメータます近傍に限定されるという問題がある。
さらに地中探査レーダ法は埋設物や空洞等の識別は可能
であるが、漏水を発見することはできない。

【００２０】本発明は前記従来の問題に留意し、簡単な
装置で、自動的に、かつ確実に漏水を検出できる水道の
漏水検出器を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の水道の漏水検出器は、水道管路を伝播する音
波を検出する手段と、時計手段で特定時間内に設定回数
の前記音波の有無を測定する測定手段と、前記測定手段
の測定結果を記憶する手段と、前記記憶手段の出力手段
をもつ構成とする。

【００２２】

【作用】上記構成において、音波を検出する手段は、水
道管路を伝播する音波、すなわち漏水音を検出し、測定
手段は、特定時間内に設定回数の測定をする。前記測定
の結果は記憶手段に記憶され、設定回数の数だけ音が検
出されたときには漏水と判断し、それ以下の数の音が検
出したときには漏水無しと判断する。そしてこれを表示
器あるいは記録手段等に表示記録することとなる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の一実施例の水道の漏水検出器
を図面を参照して説明する。図１は前記一実施例の水道
の漏水検出器のブロック図を示し、構成要素として、１
は水道施設における水を各家庭に給水する給水管、２は
前記給水管１に接合し、給水管１に伝わる振動音を検出
する圧電素子よりなるセンサ、３は波形増幅回路、４は
漏水音帯域フィルタ回路、５は時計回路、６はリチュウ
ム電池よりなる電源電池、７は測定起動回路、８は測定
制御記憶回路、９は漏水表示部である。

【００２４】前記各構成要素よりなる水道の漏水検出器
において、給水管１に伝わる漏水による振動音はセンサ
２でとらへられ、かつ電気信号としてとり出される。こ
の電気信号は波形増幅回路３で増幅され、また、漏水音
に近い帯域以外の音信号成分を漏水音帯域フィルタ４で
除く。時計回路５は７０，０００時間、８年以上作動す
る時計として構成され、毎日の深夜の時間帯に電源電池
６の接続ならびに測定起動回路７を作動させる。前記測
定起動回路７は、数分単位で複数回の測定を起動させ
る。測定制御記憶回路８は前記測定起動回路７の複数回
の測定結果を記憶し、ここで漏水と判断した時点で漏水
表示部９に漏水の表示を行なわせる。この表示は、電池
の消耗を少なくするためにマグネットを使用した着色表
示板を反転するようにする。

【００２５】前記漏水検出器は、具体的には図２に示す
ように、たとえばメータます内に本体をその漏水表示部
１１が見やすいように装置し、また、センサ２を給水管
１に当接させる。

【００２６】この実施例の水道の漏水検出器の一つの特
徴は、空き時間待ち測定手段を備えたことにある。図３
に示すように１日全体の時間について発生する音の関係
を見ると、給水管に伝播する音のうち漏水音は連続して
いるが、その他の雑音、水道使用水音、都市騒音、車輌
騒音は、Ａｍ１：００〜Ａｍ４：００の間は途切れてい
る。すなわち、日中は都市騒音と水道使用水音、都市騒
音、車輌騒音がひどく、Ａｍ１：００以降になってよう
やく静けさを取りもどす。この深夜の時間帯が最も雑音
の少ない時間帯である。また、水道使用が深夜の時間帯
は少なく、水道水圧が高いことから漏水音が最も確認し
やすい条件下でもある。本実施例の水道の漏水検出器
は、この時間帯を有効に使用し「空き時間待ち測定」に
て漏水の有無を確実に判断する。

【００２７】ここで本実施例の水道の漏水検出器は毎
日、時計回路によってＡｍ１：００からＡｍ４：００ま
での３時間、数分間隔で複数回測定を行い、漏水判断基
準周波数帯域内の伝播音を測定する。Ａｍ４：００にな
って、所定回数の周波数帯域に入る伝播音が記録されて
いると、漏水ということで漏水表示を行い、時計回路５
のみが作動し測定回路は遮断する。また、Ａｍ４：００
で所定回数測定のうち、１部しか音が検出されない場合
は、漏水無しという判断で測定回路がクリアーされ、翌
日の測定準備に入る。このため、電池使用量は時計と複
数回の測定の時間帯のみのため、連続８年間（３，００
０日）の測定を可能とする。

【００２８】図４は本発明の第２の実施例の水道の漏水
検出装置のブロック図を示す。この実施例の漏水検出装
置の基本的構成は前述の第１の実施例と同じであり、ま
た測定動作も同じであるのでその説明は省略する。

【００２９】この実施例の特徴は、図に示すように漏水
表示部に代えて無線発信回路１０を設け、その無線信号
を受ける受信器１１を備えたことにある。図中の１２は
前記受信器１１を備えた車輌である。

【００３０】この実施例では測定結果を得る場合は、す
なわち漏水の検査は受信器１１側において行なわれる。
したがって車輌１２を運転し、漏水検出器の無線発信回
路１０を作動させることにより、前記漏水検出器でカバ
ーされる管理範囲の給水管あるいは配水管の漏水の有無
をチェックできることになり、第１の実施例のように、
個々に装置された漏水検出器を点検する必要がなく、検
査のための労力が小さくて済むことになる。

【００３１】このように各実施例の水道の漏水検出器
は、自動的に、かつ毎日、連続して漏水を検出でき、し
かも擬似音の少ない時間帯に測定できるので、検査労力
が少なく、そして正確な漏水検査ができる。また、装置
も小形、簡単で、検査コストも少なくてすむ。

【００３２】なお前記実施例ではセンサを圧電センサと
したが、これに変わる容量可変センサであってもよく、
電源もリチュウム電池以外の電池でもよい。また漏水表
示部はマグネットを用いる以外の表示構成としてもよ
い。また、回路構成は図１、図４に限定されるものでは
なく、同じ機能を果す回路構成であればよい。さらに測
定時間は、必ずしもＡｍ１：００〜Ａｍ４：００としな
くてもよく、深夜のある時間帯であればよい。

【００３３】

【発明の効果】前記実施例の説明より明らかなように、
本発明の水道の漏水検出器は自動的に、かつ連日の水道
漏水を検査し、しかも正確な検査ができるものであり、
検査のために努力を要しなく、また装置も簡単で経済的
であり、その工業的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の水道の漏水検出器のブロッ
ク図

【図２】同水道の漏水検出器のセット状態の説明図

【図３】水道管に伝播する音と時間帯の関係を示す図

【図４】本発明の第２の実施例の水道の漏水検出器のブ
ロック図

【図５】漏水件数を示すグラフ

【図６】漏水音の周波数帯域を示すグラフ

【図７】漏水検出器の可聴範囲と漏水音等の周波数を示
す説明図

【図８】従来の棒状音聴器の斜視図

【図９】同棒状音聴器の要部断面図

【図10】同棒状音聴器の使用状態の説明図

【図11】従来の電子式漏水発見器の構成図

【図12】同電子式漏水発見器の使用状態の説明図

【図13】従来の相関式漏水発見装置の斜視図

【図14】従来の時間積分式漏水発見器の説明図

【図15】従来の地中探査レーダ法の説明図

【符号の説明】

１ 給水管 ２ センサ ３ 波形増幅回路 ４ 漏水音帯域フィルタ ５ 時計回路 ６ 電源電池 ７ 測定起動回路 ８ 測定制御記憶回路 ９ 漏水表示部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水道管路に伝播する音波を検出する手段
   と、時計手段で特定時間内に設定回数の前記音波の有無
   を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果を記憶
   する手段と、前記記憶手段の出力手段を有する水道の漏
   水検出器。
2. 【請求項２】 水道管路に接合して音波を検出するセン
   サと、電源電池と、前記電源電池で駆動される時計回路
   と、時計回路で制御され特定時間内に設定回数の測定を
   行う測定起動回路と、測定起動回路の測定結果を記憶す
   る測定制御記憶回路と、前記測定制御記憶回路の出力手
   段を有する水道の漏水検出器。
3. 【請求項３】 時計回路は、測定する特定時間に電源電
   池より電源を供給制御する請求項２記載の水道の漏水検
   出器。
4. 【請求項４】 時計回路は測定する特定時間内の各測定
   時ごとに電源電池より電源を供給制御する請求項２記載
   の水道の漏水検出器。
5. 【請求項５】 センサの後段に帯域フィルタを設けてな
   る請求項２記載の水道の漏水検出器。
6. 【請求項６】 記憶手段の出力を漏水表示部に与えるよ
   うにした請求項２に記載の水道の漏水検出器。
7. 【請求項７】 記憶手段の出力を無線発信部に与えるよ
   うにした請求項２記載の水道の漏水検出器。
8. 【請求項８】 時計手段で制御される特定時間を深夜に
   選んだ請求項１または２記載の水道の漏水検出器。