JP2002267510A

JP2002267510A - テレメータ

Info

Publication number: JP2002267510A
Application number: JP2001063598A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishizawa; 宏西澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で寿命が長く、かつ、頻繁なメン
テナンスも不要であり、外部からの給電を必要としない
テレメータを提供する。【解決手段】発電手段５が、管２内を通過するガスや
水道などの流体１の流れが有する運動エネルギーの一部
を電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを用い
て、送受信手段７が、流量メータ４で計測された流体の
積算流量のデータを、アンテナ８を経由して外部の基地
局に送信する。また、２次電池を設置することによっ
て、発電手段で変換された電気エネルギーを蓄積し、そ
の蓄積された電気エネルギーを用いて、積算流量のデー
タの送信を要求する外部からの指令情報を受信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に、検針された
情報を外部の基地局に送信するテレメータに関し、特に
ガス又は水道などの非圧縮流体の使用量を計測し、外部
の基地局に送信するテレメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、水道メータやガスメータなどは積
算流量を計測する手段のみで構成されており、検針員が
定期的に各家庭などに設置されたメータを調べて検針す
ることにより使用量を調べ、この使用量に基づいて課金
されている。この検針作業を効率化するため、検針され
た情報を外部の基地局に無線で送信するテレメータが提
案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のテレメータは、
動作のために外部からの給電を必要としているか、又
は、テレメータ内部に給電用の１次電池を有している。
したがって、外部からの給電用に煩雑な配線が必要とな
ったり、テレメータに使用した電気料金の課金が必要と
なったり、１次電池の寿命による使用期間が限られてい
たりするなどの課題があった。

【０００４】上記課題を解決するため、本発明は、簡単
な構成で寿命が長く、かつ、頻繁なメンテナンスも不要
であり外部からの給電を必要としない、非圧縮流体の積
算流量のデータを外部に送信するテレメータを提供する
ことを目的とする。なお、本明細書では、岩波理化学辞
典第４版（岩波書店発行）の定義に従って、非圧縮流体
とは、流体のつりあいや運動を考えるとき密度変化が無
視できる流体、又は、音速に比べて遅い運動をする気体
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のテレメータは、管内を通過する非圧縮流体
の積算流量のデータを外部の基地局に送信するテレメー
タであって、前記管内を通過する前記非圧縮流体の流れ
が有する運動エネルギーの一部を電気エネルギーに変換
する発電手段と、前記非圧縮流体の積算流量を計測する
計測手段と、前記電気エネルギーを用いて、前記積算流
量のデータを前記外部の基地局に送信する送信手段とを
有する構成となっている。この構成により、管内を通過
する非圧縮流体が有する運動エネルギーの一部を電力に
変えて発電を行うことが可能となり、外部からテレメー
タに給電するための配線を設ける必要がなくなり、さら
に頻繁にメンテナンスを行う必要もなくなる。

【０００６】また、本発明のテレメータは、前記発電手
段が、前記非圧縮流体の通過によって回転する回転手段
と、前記回転手段による回転運動から電力を発生させる
発電用モータとを有する構成となっている。この構成に
より、発電手段の構成を簡単化することが可能となり、
管内を通過する非圧縮流体の運動エネルギーの損失を少
なくすることが可能となる。

【０００７】また、本発明のテレメータは、前記電気エ
ネルギーを蓄積する蓄電手段をさらに有する構成となっ
ている。この構成により、発電手段によって変換された
電力を蓄積することが可能となり、バックアップ用のバ
ッテリーが不要となる。

【０００８】また、本発明のテレメータは、前記電気エ
ネルギーを用いて、前記積算流量のデータの送信を要求
する外部からの指令情報を受信する受信手段をさらに有
する構成となっている。この構成により、外部からの指
令情報の受信及び／又は、外部への積算流量のデータの
送信用の配線を設ける必要がなくなり、遠隔地に設置さ
れたテレメータと情報の送受信を行うことが可能とな
る。

【０００９】また、本発明のテレメータは、前記送信手
段による前記積算流量のデータの送信、及び／又は、前
記受信手段による前記指令情報の受信が、無線通信によ
って行われる構成となっている。この構成により、発電
手段の構成を簡単化することが可能となり、管内を通過
する非圧縮流体の運動エネルギーの損失を少なくするこ
とが可能となる。

【００１０】また、本発明のテレメータは、前記非圧縮
流体が使用した体積に応じて課金される構成となってい
る。この構成により、非圧縮流体の運動エネルギーが減
少しても、体積は変化しないため、非圧縮流体による発
電が、非圧縮流体の積算流量に対する課金に影響を与え
ないようにすることが可能となる。

【００１１】また、本発明のテレメータは、前記非圧縮
流体がガス又は上水である構成となっている。この構成
により、本発明のテレメータをガスメータ又は水道メー
タに適用することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
のテレメータについて説明する。図１は、本発明のテレ
メータに係る全体的なシステムの一実施形態を示すブロ
ック図である。図１に示す全体的なシステムは、例えば
内径が２０ｍｍ程度のステンレス管などが用いられてお
り、ガスや水道などの流体（非圧縮流体）１を通すため
の管２、水道事業者などによって開栓または閉栓される
止水栓３、積算流量を計測するための流量メータ４、発
電手段５、発電手段５により発電された交流電力３１を
整流し蓄える充電ブロック６、送受信手段７、アンテナ
８により構成される。

【００１３】また、発電手段５及び充電ブロック６、充
電ブロック６及び送受信手段７、流量メータ４及び送受
信手段７はそれぞれ接続しており、発電手段５から充電
ブロック６へは交流電力３１が、充電ブロック６から送
受信手段７へは送受信手段７を稼動するための供給電力
３２が、流量メータ４から送受信手段７へは流量メータ
４からの積算流量のデータ３３がそれぞれ供給される。
さらに、アンテナ８からは、外部からの指令情報３４が
受信され、積算流量のデータ要求信号４０が流量メータ
４に出力されることにより、流量メータ４から積算流量
のデータ３３を得て、計測情報３５が送信される。

【００１４】まず、図２を参照しながら、発電手段５及
び充電ブロック６について説明する。図２は、図１の発
電手段及び充電ブロックの部分に関する詳細なブロック
図である。発電手段５は、管２内に設置され、流体１の
移動に伴って回転する回転翼５１、回転翼５１とともに
回転手段を形成し、発電用モータ５３に回転運動を伝達
する回転軸５２、例えば体積効率が高い永久磁石を用い
た発電用モータ５３により構成される。

【００１５】回転翼５１は、管２内の軸方向への流体の
流れを受け、その応力によって回転軸５２の周囲を回転
軸５２に略垂直な面内で回転可能となる複数枚のフィン
を有し、軽量で強度及び化学的安定性が高い部材が用い
られることが好ましい。また、特に、流体１が上水の場
合には、回転翼５１の素材として、人体に対する安全性
の高いポリアセタール樹脂などが用いられることが好ま
しい。また、さらに回転翼５１の表面の摩擦が低くなる
ようにフッ素コーティングされることが好ましい。

【００１６】また、充電ブロック６は、例えばダイオー
ドブリッジなど、交流電力３１を直流（脈流）電力３７
に整流するための整流手段６１、電気エネルギー（電
力）を蓄えるための２次電池（蓄電手段）６２により構
成される。この２次電池６２としては、漏れ電流の少な
く密閉型のものが適しており、アルカリ電池やニッケル
−カドミウム電池、電気エネルギーの形態のまま蓄える
コンデンサなどを用いることも可能である。また、２次
電池６２から整流手段６１への逆流防止については、ダ
イオードクランプなどを利用して行うことが可能であ
る。２次電池６２に充電された電力は、送受信手段７へ
の供給電力３２として用いられる。

【００１７】回転手段によって取り込まれた運動エネル
ギーは、発電用モータ５３で電気エネルギー（交流電力
３１）に変換されて、充電ブロック６に送られる。例え
ば、回転翼５１及び回転軸５２により構成される回転手
段及び発電用モータ５３を通過する前の質量ｍの流体１
の速度をｖ、通過した後の質量ｍの流体１の速度をｖ’
とすると、ｍ×（ｖ²−ｖ’²）/２の運動エネルギー
が、回転手段及び発電用モータ５３によって取り込まれ
たことになる。なお、ガスや上水などの流体１は非圧縮
流体であり、ガスや上水は使用した体積に応じて課金さ
れている場合が多い。したがって、回転手段及び発電用
モータ５３によって流体の運動エネルギーが取り込まれ
ても、ガスや上水などの流体１の課金に影響を与えるこ
とはない。また、発電用モータ５３で変換される電気エ
ネルギーは、発電用モータ５３によって取り込まれた運
動エネルギーに、発電用モータ５３の電力変換効率を乗
じた値となる。

【００１８】次に、図３を参照しながら、送受信手段７
について説明する。図３は、図１の送受信手段の部分に
関する詳細なブロック図である。送受信手段７は、送受
信ブロック７１、制御ブロック７２、データブロック７
３、レギュレータブロック７４により構成される。例え
ば基地局などの外部施設からの指令情報３４がアンテナ
８を経由して送受信ブロック７１に入力された場合、送
受信ブロック７１は、ガスや水道などの積算流量（使用
量）を要求するという指令情報３４の内容をコマンド信
号３８として制御ブロック７２に送信する。制御ブロッ
ク７２は、このコマンド信号３８に従って、データブロ
ック７３を制御するデータ制御信号３９をデータブロッ
ク７３に送信する。

【００１９】データブロック７３は、このデータ制御信
号３９を受信して、積算流量のデータ要求信号４０を流
量メータ４に送信し、積算流量のデータ要求信号４０に
応じて流量メータ４から送信される積算流量のデータ３
３を受信する。そして、データブロック７３は、積算流
量のデータ３３に送受信手段７の識別番号などの所要の
データを付加し、それを計測データ４１として制御ブロ
ック７２に送信する。制御ブロック７２は、計測データ
４１に対して、さらに日付や機器番号などのデータを付
加するとともに送信形態に合ったコード化を行い、それ
を送信データ４２として送受信ブロック７１に送信す
る。送受信ブロック７１は、アンテナ８を経由して計測
情報３５を、例えば基地局などの外部施設に送信する。

【００２０】上記各手段の動作では、充電ブロック６か
ら供給される供給電力３２がレギュレータブロック７４
によって所要の電圧に変換された交流電圧４３が用いら
れる。また、送受信手段７を、常に指令情報３４を受信
可能なように待機状態となっている部分と、指令情報３
４を受信してから計測情報３５を基地局に送信するまで
の期間に動作する部分とに区分けすることが好ましく、
これにより消費電力の低減を図ることが可能となる。ま
た、さらに消費電力の低減を図るため、消費電力の少な
いＣ−ＭＯＳなどの半導体を回路素子として使用するこ
とが好ましい。

【００２１】また、特に流体１が上水の場合には水道管
（管２）に設置されるため、上記実施の形態における全
てのブロックが地中に設けられる場合が多い。このた
め、アンテナ８における送受信に用いられる電波の周波
数として、地中からの電波の送受信が可能となる電界信
号強度を選定したり、アンテナ８の配置を地表付近にし
たりすることが好ましい。また、アンテナ８を用いず
に、導電ケーブルや光ファイバなどの伝送媒体を用い
て、外部との送受信を行うことも可能である。

【００２２】また、例えば通常の水道メータの検針は、
２ヶ月間隔で行われることが多い。一方、２ヶ月間で使
用する水道の流れから得られる運動エネルギーを電気エ
ネルギーに変換して蓄積した電力を用いれば、送受信手
段７の待機状態に使用される電力及び３回程度の情報転
送（指令情報３４の受信から計測情報３５の送信完了ま
での処理）を行うことが可能である。したがって、本発
明のテレメータの発電手段が発電した電力を用いれば、
実際に使用量の計測を行い、その計測情報３５を基地局
に送信することは十分に可能である。

【００２３】また、流量メータ４に羽根車式の流量計を
利用する場合もある。この場合、発電手段５の回転翼５
１の代わりに流量メータ４の羽根車を用いて発電を行う
ことが可能となる。ただし、羽根車の回転エネルギーの
一部が電気エネルギーに変換されてしまうので、正確に
積算流量の測定ができなくなることも考えられる。した
がって、積算流量を補正する手段を設けたり、羽根車の
回転と積算流量との関係の設定を変えたりすることが必
要となる。

【００２４】また、上記実施の形態では、ガスや水道な
どの使用がない場合には、発電手段５の回転翼５１が回
転せず、２次電池６２に電力を蓄えることが不可能にな
る。したがって、補助の電力を供給する供給源として、
さらに１次電池を設けたり、外部から給電を行ったりす
ることも可能である。

【００２５】また、上記実施の形態では、２次電池６２
に蓄積された電力を用いて基地局などの外部施設に計測
情報３５を送信し、従来の検針に比べて簡単にかつ短時
間で、間違いのない検針を可能としているが、例えば検
針員による検針メータにおいて、流体１によって発電さ
れた電力を用いて、検針メータの使用量を液晶表示とし
たり、バックライトを点灯させたりして、検針員が検針
を行いやすいようにすることも可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のテレメー
タは、管内を通過する非圧縮流体の流れが有する運動エ
ネルギーの一部を電気エネルギーに変換する発電手段
と、非圧縮流体の積算流量を計測する計測手段と、電気
エネルギーを用いて、積算流量のデータを外部の基地局
に送信する送信手段とを有する構成により、管内を通過
する非圧縮流体が有する運動エネルギーの一部を電力に
変えて発電を行うことが可能となり、外部からテレメー
タに給電するための配線を設ける必要がなくなり、さら
に頻繁にメンテナンスを行う必要もなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテレメータに係る全体的なシステムの
一実施形態を示すブロック図

【図２】図１の発電手段及び充電ブロックの部分に関す
る詳細なブロック図

【図３】図１の送受信手段の部分に関する詳細なブロッ
ク図

【符号の説明】

１流体（非圧縮流体）２管３止水栓４流量メータ５発電手段６充電ブロック７送受信手段８アンテナ３１交流電力３２供給電力３３積算流量のデータ３４指令情報３５計測情報３７直流電力３８コマンド信号３９データ制御信号４０積算流量のデータ要求信号４１計測データ４２送信データ４３交流電圧５１回転翼５２回転軸５３発電用モータ６１整流手段６２２次電池（蓄電手段）７１送受信ブロック７２制御ブロック７３データブロック７４レギュレータブロック

フロントページの続きＦターム(参考） 2F030 CC02 CC13 CE06 CE09 CE22 CE25 2F031 AE09 AF04 2F073 AA04 AA07 AA08 AB02 BB01 BB04 BB06 BC02 CC07 CC09 CC12 DE11 EE11 EE13 EF09 FF01 FG01 FG02 GG01 5K048 BA36 DB01 DC01 EB10 FB09 HA04 HA36

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】管内を通過する非圧縮流体の積算流量の
データを外部の基地局に送信するテレメータであって、前記管内を通過する前記非圧縮流体の流れが有する運動
エネルギーの一部を電気エネルギーに変換する発電手段
と、前記非圧縮流体の前記積算流量を計測する計測手段と、前記電気エネルギーを用いて、前記積算流量のデータを
前記外部の基地局に送信する送信手段とを、有するテレメータ。
【請求項２】前記発電手段が、前記非圧縮流体の通過
によって回転する回転手段と、前記回転手段による回転
運動から電力を発生させる発電用モータとを有すること
を特徴とする請求項１に記載のテレメータ。
【請求項３】前記電気エネルギーを蓄積する蓄電手段
をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載
のテレメータ。
【請求項４】前記電気エネルギーを用いて、前記積算
流量のデータの送信を要求する外部からの指令情報を受
信する受信手段をさらに有することを特徴とする請求項
１ないし３のいずれか１つに記載のテレメータ。
【請求項５】前記送信手段による前記積算流量のデー
タの送信、及び／又は、前記受信手段による前記指令情
報の受信が、無線通信によって行われることを特徴とす
る請求項１ないし４のいずれか１つに記載のテレメー
タ。
【請求項６】前記非圧縮流体が使用した体積に応じて
課金されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
か１つに記載のテレメータ。
【請求項７】前記非圧縮流体がガス又は上水であるこ
とを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載
のテレメータ。