JP2018184798A - 漏水検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水道管の漏水を検出する。【解決手段】水道管用の漏水検出装置は、水道管に設けられた第１シャットバルブより下流側の水道管に設置され、一端部が水道管と連通して他端部が水道管の下方に位置する検出パイプと、検出パイプに設けられた第２シャットバルブと、検出パイプから水の流出の有無を検出するセンサと、センサの検出値を用いて水道管の漏水の有無を判定する制御装置と、を備える。制御装置は、第１シャットバルブが閉鎖した状態かつ第２シャットバルブが開いた状態で、センサが水の流出があると検出した場合には、第１シャットバルブより下流側の水道管に漏水があると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、水道管用の漏水検出装置に関するものである。

特許文献１では、コージェネレーションシステムの漏水を検知する方法が開示されている。このコージェネレーションシステムは、供給側水循環路と、受給側水循環路と、供給側水循環路を循環する水と受給側水循環路を循環する水との間で熱交換を行う熱交換器と、受給側水循環路と連通して水を貯留する暖房水タンクと、暖房水タンク内に設置された水位検知部と、制御装置と、タイマとを備える。熱交換器において、供給側水循環路と受給側水循環路が隔壁によって隔てられており、供給側水循環路の圧力が受給側水循環路の圧力よりも高い。制御装置は、水位検知部により暖房水タンクの水位が所定水位に到達したことを検知するとタイマを作動し警告水位に到達するまでの時間を計測し、計測された時間が予め設定された所定時間以内であれば、熱交換器の隔壁が破損して供給側水循環路の水が受給側水循環路に浸入することによる漏水が発生していると判定する。

特開２００４−２５７７１４号公報

特許文献１の従来技術は、漏洩した水が暖房水タンクに貯留されて水位計によって漏水の検知が行われる。しかしながら、水道管には、特許文献１のような循環路が存在しないので、特許文献１の技術を水道管の漏水検出に適用することは困難である。そこで、従来から、水道管の漏水を簡単な構成で検出できる技術が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、水道管用の漏水検出装置が提供される。この漏水検出装置は、前記水道管に設けられた第１シャットバルブより下流側の前記水道管に設置され、一端部が前記水道管と連通して他端部が前記水道管の下方に位置する検出パイプと、前記検出パイプに設けられた第２シャットバルブと、前記検出パイプから水の流出の有無を検出するセンサと、前記センサの検出値を用いて前記水道管の漏水の有無を判定する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記第１シャットバルブが閉鎖した状態かつ前記第２シャットバルブが開いた状態で、前記センサが水の流出があると検出した場合には、前記第１シャットバルブより下流側の前記水道管に漏水があると判定する。
この形態の漏水検出装置によれば、水道管に漏水があった場合に、検出パイプから水が流出することをセンサによって検出できるので、簡単な構成で水道管の漏水を検出できる。

（２）上記形態の漏水検出装置において、更に、前記水道管に漏水がない場合に、前記第１シャットバルブが閉鎖した状態かつ前記第２シャットバルブが開いた状態で、前記検出パイプからの水の流出を阻止する流出阻止手段を備えてもよい。
この形態の漏水検出装置によれば、水道管に漏水がない場合には流出阻止手段によって検出パイプからの水の流出が阻止されるので、水道管に漏水があった場合に検出パイプからの水の流出を検出することによって水道管の漏水を確実に検出できる。

（３）上記形態の漏水検出装置において、前記流出阻止手段は、前記検出パイプの前記他端部の内径が、前記第２シャットバルブが開いた状態で前記他端部に位置する水面の表面張力によって空気が前記検出パイプ内に進入しない程度に細く設定されていることを含むものとしてもよい。
この形態の漏水検出装置によれば、検出パイプの他端部が細く設定されているので、水道管に漏水がない場合に、他端部に位置する水面の表面張力によって空気が検出パイプ内に進入することを抑制でき、検出パイプから水が流出しない。一方、水道管に漏水があれば、検出パイプから水が流出し続けるので、漏水をセンサによって検出できる。

（４）上記形態の漏水検出装置において、前記検出パイプの前記他端部の開口より外部に水が露出した場合に、前記露出した部分の水の質量をＭ［ｋｇ］とし、前記露出した部分の水の表面張力をγ［Ｎ／ｍ］とし、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ^２］とするとき、前記他端部の前記内径Ｄ［ｍ］は、次式π×γ×Ｄ≧Ｍ×ｇを満足するように設定されていてもよい。
この形態の漏水検出装置によれば、水道管に漏水がない状態で、検出パイプの他端部の開口より外部に水が露出した場合にも、検出パイプから水が流出しない。一方、水道管に漏水があれば、検出パイプから水が流出し続けるので、漏水をセンサによって検出できる。

（５）上記形態の漏水検出装置において、前記流出阻止手段は、前記検出パイプの前記他端部より下方の位置に設置され、前記検出パイプから流出する水を収容する容器を含み、前記容器は、前記検出パイプの前記他端部の開口の高さ以上の水位まで水を収容可能に構成されているものとしてもよい。
この形態の漏水検出装置によれば、水道管に漏水がない場合に、第２シャットバルブが開くと、検出パイプから水が流出して容器に収容され、容器内の水面が検出パイプの他端部の開口に達すると水の流出が停止する。一方、水道管に漏水があれば、検出パイプから水が流出し続けるので、漏水をセンサによって検出できる。

（６）上記形態の漏水検出装置において、前記流出阻止手段は、前記第１シャットバルブより下流側の前記水道管に設置され、前記水道管内の圧力を減少させる減圧ポンプを含むものとしてもよい。
この形態の漏水検出装置によれば、減圧ポンプが水道管内の圧力を減少させるので、水道管内に負圧を生じさせることができる。従って、水道管に漏水がない場合に、検出パイプ内の水にかかる重力と、検出パイプの他端部に位置する水面にかかる大気圧と、減圧ポンプが生じさせた負圧とが平衡するので、検出パイプから水が流出しない。一方、水道管に漏水があれば、検出パイプから水が流出し続けるので、漏水をセンサによって検出できる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、水道管の漏水検出方法等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施形態における漏水検出装置の概念図。 水道管に漏水がない場合の漏水検出装置の様子を示す図。 水道管に漏水があった場合の漏水検出装置の様子を示す図。 第２実施形態における漏水検出装置の概念図。 水道管に漏水がない場合の漏水検出装置の様子を示す図。 水道管に漏水があった場合の漏水検出装置の様子を示す図。 第３実施形態における漏水検出装置の概念図。 水道管に漏水がない場合の漏水検出装置の様子を示す図。 水道管に漏水があった場合の漏水検出装置の様子を示す図。

・第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態における水道管１１０用の漏水検出装置５００の概念図である。図示の便宜上、水道管１１０及び漏水検出装置５００内の水をハッチングで表している。水道管１１０は、その末端を含む一部の水道管１１０が地上の屋内Ｒに設置されており、残りの部分が地下Ｇに設置され、地下室Ｂを通過している。地上の屋内Ｒに設置された水道管１１０の末端には、蛇口３００が設けられている。地下室Ｂ内における水道管１１０の部分には、第１シャットバルブ２１０が設けられており、第１シャットバルブ２１０の下流側には漏水検出装置５００が設置されている。

漏水検出装置５００は、検出パイプ１２０と、検出パイプ１２０に設けられた第２シャットバルブ２２０と、流量センサ２３０と、制御装置４００とを備える。検出パイプ１２０は、第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に設置されている。検出パイプ１２０の一端部１２１は、水道管１１０に装着され、水道管１１０と連通している。検出パイプ１２０の他端部１２２は、水道管１１０の鉛直下方に位置する。但し、検出パイプ１２０の他端部１２２は、水道管１１０の下方であれば、任意の位置に設置してもよい。なお、検出パイプ１２０の他端部１２２を含む下流側の部分は、一端部１２１を含む上流側の部分よりも細く設けられている。検出パイプ１２０の他端部１２２を含む下流側の部分は、例えば内径が１０ｍｍ以下で、長さが５０〜７０ｃｍの範囲内である。

流量センサ２３０は、検出パイプ１２０に設けられ、第２シャットバルブ２２０の上流側に位置する。流量センサ２３０は、検出パイプ１２０内の水の流量を計測して、計測した流量値を制御装置４００に送信する。具体的には、流量センサ２３０は、検出パイプ１２０の他端部１２２から水の流出があった場合には水の流量値を制御装置４００に送信し、水の流出がなかった場合には流量無しの信号を制御装置４００に送信する。第１実施形態では、流量センサ２３０は、検出パイプ１２０から水の流出の有無を検出するセンサとして利用されている。

制御装置４００は、中央処理装置と、主記憶装置とを備えるマイクロコンピュータによって構成され、第１シャットバルブ２１０と、第２シャットバルブ２２０と、地上の屋内Ｒに設置された警報装置６００の動作を制御する。また、制御装置４００は、流量センサ２３０の検出値を用いて水道管１１０の漏水の有無を判定する。なお、図示の便宜上、制御装置４００と上述各機器との間の制御信号やセンサ信号のための接続関係を破線で示している。

図１において、水道管１１０に設けられた第１シャットバルブ２１０は開いており、検出パイプ１２０に設けられた第２シャットバルブ２２０は閉鎖している。このとき、水道管１１０全体及び第２シャットバルブ２２０より上流側の検出パイプ１２０は水で充満している。

図２は、水道管１１０の第１シャットバルブ２１０を閉鎖し、検出パイプ１２０の第２シャットバルブ２２０を開いた後の様子を示す図であり、水道管１１０に漏水がない場合の漏水検出装置５００の様子を示している。水道管１１０の第１シャットバルブ２１０を閉鎖すると、第１シャットバルブ２１０より上流側の水及び水圧が遮断される。そして、検出パイプ１２０の第２シャットバルブ２２０を開くと、検出パイプ１２０内の水は大気圧を受ける。また、第２シャットバルブ２２０を開くと、検出パイプ１２０内の水は重力によって他端部１２２に流れようとする。ここで、検出パイプ１２０の他端部１２２の内径は、他端部１２２に位置する水面の表面張力によって空気が検出パイプ１２０内に進入しない程度に細く設定されている。このため、検出パイプ１２０内の水が第２シャットバルブ２２０を通過した後にわずかに下降し、他端部１２２の開口の手前で静止する。

また、検出パイプ１２０内の水が下降して他端部１２２の開口より外部に水が露出する場合もある。この場合に、露出した部分の水の質量をＭ［ｋｇ］とし、露出した部分の水の表面張力をγ［Ｎ／ｍ］とし、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ^２］とするとき、他端部１２２の内径Ｄ［ｍ］は、次式（１）を満足するように設定されることが好ましい。
π×γ×Ｄ≧Ｍ×ｇ …（１）

このような検出パイプ１２０の他端部１２２の内径を細く設定することは、水道管１１０に漏水がない場合に、第１シャットバルブ２１０が閉鎖した状態かつ第２シャットバルブ２２０が開いた状態で検出パイプ１２０からの水の流出を阻止する流出阻止手段の一例である。但し、漏水検出装置５００は、流出阻止手段を備えなくてもよい。なお、検出パイプ１２０内には、検出パイプ１２０内の水が重力方向に流れた結果として負圧（大気圧より小さい圧力）が生じる。

図２に示す水道管１１０に漏水がない場合において、検出パイプ１２０内の水にかかる重力と大気圧と負圧とが平衡しており、検出パイプ１２０から水の流出がない。従って、流量センサ２３０は、流量無しの信号を制御装置４００に送信する。制御装置４００は、流量センサ２３０が水の流出がないと検出すると、水道管１１０に漏水がないと判定する。なお、第２シャットバルブ２２０を開いた直後は、検出パイプ１２０内の水がわずかに下降するので、制御装置４００は、第２シャットバルブ２２０を開いてから一定の時間（例えば５秒）後に流量センサ２３０が計測した流量値を取得することが好ましい。

図３は、図２の状態で水道管１１０に漏水があった場合の漏水検出装置５００の様子を示す図である。漏水孔ＬＨは、水道管１１０の第１シャットバルブ２１０より下流側に位置する。水道管１１０に漏水があった場合に、漏水孔ＬＨに位置する水面にかかる大気圧が図２の平衡を崩し、検出パイプ１２０の他端部１２２から水が流出する。従って、流量センサ２３０は、検出パイプ１２０内の水の流量値を制御装置４００に送信する。制御装置４００は、流量センサ２３０が水の流出があると検出すると、第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に漏水があると判定する。また、制御装置４００は、水道管１１０に漏水があると判断した場合には、第１シャットバルブ２１０の閉鎖を継続させるようにしてもよい。それとともに、地上の屋内Ｒに設置された警報装置６００に警報を出させるようにしてもよい。

以上説明したように、第１実施形態では、制御装置４００は、第１シャットバルブ２１０が閉鎖した状態かつ第２シャットバルブ２２０が開いた状態で、流量センサ２３０が水の流出があると検出した場合には、第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に漏水があると判定する。すなわち、水道管１１０に漏水があった場合に、検出パイプ１２０から水が流出するので、簡単な構成で水道管１１０の漏水を検出できる。

・第２実施形態：
図４は、第２実施形態における漏水検出装置５００ａの概念図であり、第１実施形態の図１と対応した図である。図１に示す第１実施形態と比べて、検出パイプ１２０ａの形状、及び、流量センサ２３０を有せずに水位センサ２５０付きの容器２４０を設けた点において異なり、他の構成はほぼ同様である。

図４において、検出パイプ１２０ａは、他端部１２２を含む下流側の部分が、一端部１２１を含む上流側の部分と同一の太さになるように設けられている。検出パイプ１２０ａの他端部１２２は、第１実施形態と比べて、第２シャットバルブ２２０を開くと水が他端部１２２から流出するように太く設けられている。検出パイプ１２０ａの他端部１２２より下方の位置には、検出パイプ１２０ａから流出する水を収容する容器２４０が設置されている。容器２４０の開口Ｋ１は、検出パイプ１２０ａの他端部１２２の開口Ｋ２よりも上方に位置している。このため、容器２４０は、検出パイプ１２０ａの他端部１２２の開口Ｋ２の高さ以上の水位まで水を収容可能である。なお、容器２４０は、水道管１１０に漏水がない場合に、第１シャットバルブ２１０が閉鎖した状態かつ第２シャットバルブ２２０が開いた状態で検出パイプ１２０ａからの水の流出を阻止する流出阻止手段の他の例である。

容器２４０の開口Ｋ１内部の周縁には、水位センサ２５０が設けられている。水位センサ２５０は、検出パイプ１２０ａの他端部１２２の開口Ｋ２よりも高い位置に設置されることが好ましい。図４の例では、水位センサ２５０は、容器２４０の開口Ｋ１の位置の水位を計測し、計測した水位値を制御装置４００に送信する。具体的には、容器２４０内の水位が開口Ｋ１に到達した場合には、水位センサ２５０は水位値最大を示す信号を制御装置４００に送信する。また、容器２４０内の水位が開口Ｋ１に到達しなかった場合には、水位センサ２５０は水位値ゼロを示す信号を制御装置４００に送信する。第２実施形態では、水位センサ２５０は、検出パイプ１２０から水の流出の有無を検出するセンサとして利用されている。

図５は、第１実施形態の図２に対応し、水道管１１０に漏水がない場合の漏水検出装置５００ａの様子を示している。検出パイプ１２０ａの第２シャットバルブ２２０を開くと、検出パイプ１２０ａ内の水が容器２４０に流入する。容器２４０内の水面が検出パイプ１２０ａの他端部１２２の開口Ｋ２に達すると水の流出が停止する。このとき、検出パイプ１２０ａ内の水にかかる重力と、容器２４０内の水面にかかる大気圧と、検出パイプ１２０ａ内の水の流出から生じる負圧とが平衡している。なお、容器２４０の開口Ｋ１が検出パイプ１２０ａの他端部１２２の開口Ｋ２よりも上方に位置するので、検出パイプ１２０ａから水の流出が停止したときの容器２４０内の水位が水位センサ２５０に到達しない。

図５に示す水道管１１０に漏水がない場合において、容器２４０内の水位が開口Ｋ１に到達しなかったので、水位センサ２５０は水位値ゼロを示す信号を制御装置４００に送信する。制御装置４００は、水位センサ２５０から送信された水位値ゼロを示す信号を、検出パイプ１２０ａから水の流出がないことを示す信号として捉えて、水道管１１０に漏水がないと判定する。

図６は、図５の状態で水道管１１０に漏水があった場合の漏水検出装置５００ａの様子を示す図であり、第１実施形態の図３に対応した図である。水道管１１０に漏水があった場合に、漏水孔ＬＨに位置する水面にかかる大気圧が図５の平衡を崩し、検出パイプ１２０ａから再び水が流出する。流出した水が容器２４０を充満し、水面が容器２４０の開口Ｋ１に到達する。従って、水位センサ２５０は、水位値最大を示す信号を制御装置４００に送信する。制御装置４００は、水位センサ２５０から送信された水位値最大を示す信号を、検出パイプ１２０ａから水の流出があることを示す信号として捉えて、第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に漏水があると判定する。

第２実施形態において、制御装置４００は、第１シャットバルブ２１０が閉鎖した状態かつ第２シャットバルブ２２０が開いた状態で、水位センサ２５０が容器２４０内の水位値が最大と検出した場合には、第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に漏水があると判定する。すなわち、水道管１１０に漏水があった場合に、検出パイプ１２０ａから水が再び流出するので、簡単な構成で水道管１１０の漏水を検出できる。なお、水位センサ２５０の代わりに、流量センサを検出パイプ１２０ａに設けてもよい。

・第３実施形態：
図７は、第３実施形態における漏水検出装置５００ｂの概念図であり、第１実施形態の図１に対応した図である。図１に示す第１実施形態と比べて、検出パイプ１２０ｂの長さ、及び、減圧ポンプ２８０を設けた点において異なり、他の構成はほぼ同様である。

図７において、検出パイプ１２０ｂは、図１に示す検出パイプ１２０よりも短い。減圧ポンプ２８０は、連結パイプ２６０を介して、水道管１１０の第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に設置されている。減圧ポンプ２８０は、水道管１１０内の圧力を減少させる機能を有する。減圧ポンプ２８０は、水道管１１０に漏水がない場合に、第１シャットバルブ２１０が閉鎖した状態かつ第２シャットバルブ２２０が開いた状態で検出パイプ１２０ｂからの水の流出を阻止する流出阻止手段の他の例である。また、連結パイプ２６０には、第３シャットバルブ２７０が設けられている。なお、減圧ポンプ２８０及び第３シャットバルブ２７０の動作は制御装置４００によって制御されている。

図７において、水道管１１０に設けられた第１シャットバルブ２１０は開いており、検出パイプ１２０ｂに設けられた第２シャットバルブ２２０及び連結パイプ２６０に設けられた第３シャットバルブ２７０は閉鎖している。このとき、水道管１１０全体と、第２シャットバルブ２２０より上流側の検出パイプ１２０ｂ、及び、第３シャットバルブ２７０より上流側の連結パイプ２６０は水で充満している。

図８は、図７の状態で第１シャットバルブ２１０を閉鎖して第２シャットバルブ２２０及び第３シャットバルブ２７０を開いた後の様子を示す図であり、水道管１１０に漏水がない場合の漏水検出装置５００ｂの様子を示している。制御装置４００は、図８の状態とする前に、３つのシャットバルブ２１０，２２０，２７０を閉じた状態で、第３シャットバルブ２７０と減圧ポンプ２８０との間の連結パイプ２６０ｃ内の圧力を減圧ポンプ２８０によって減少させ、負圧を生じさせる。その後、減圧ポンプ２８０を停止して、第３シャットバルブ２７０を開くと図８の状態となる。このとき、検出パイプ１２０ｂ内の水にかかる重力と、検出パイプ１２０ｂの他端部１２２に位置する水面にかかる大気圧と、減圧ポンプ２８０が生じさせた負圧とが平衡しており、検出パイプ１２０ｂから水の流出がない。

図９は、図８の状態で水道管１１０に漏水があった場合の漏水検出装置５００ｂの様子を示す図であり、第１実施形態の図３に対応した図である。水道管１１０に漏水があった場合に、漏水孔ＬＨに位置する水面にかかる大気圧が図８の平衡を崩し、検出パイプ１２０ｂの他端部１２２から水が流出する。第３実施形態においても、制御装置４００は、第１シャットバルブ２１０が閉鎖した状態かつ第２シャットバルブ２２０が開いた状態で、流量センサ２３０が水の流出があると検出した場合には、第１シャットバルブ２１０より下流側の水道管１１０に漏水があると判定することができる。

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１１０…水道管
１２０，１２０ａ，１２０ｂ…検出パイプ
１２１…一端部
１２２…他端部
２１０…第１シャットバルブ
２２０…第２シャットバルブ
２３０…流量センサ
２４０…容器
２５０…水位センサ
２６０，２６０ｃ…連結パイプ
２７０…第３シャットバルブ
２８０…減圧ポンプ
３００…蛇口
４００…制御装置
５００，５００ａ，５００ｂ…漏水検出装置
６００…警報装置
Ｂ…地下室
Ｇ…地下
Ｋ１…開口
Ｋ２…開口
ＬＨ…漏水孔
Ｒ…屋内

Claims (6)

1. 水道管用の漏水検出装置であって、
   前記水道管に設けられた第１シャットバルブより下流側の前記水道管に設置され、一端部が前記水道管と連通して他端部が前記水道管の下方に位置する検出パイプと、
   前記検出パイプに設けられた第２シャットバルブと、
   前記検出パイプから水の流出の有無を検出するセンサと、
   前記センサの検出値を用いて前記水道管の漏水の有無を判定する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、前記第１シャットバルブが閉鎖した状態かつ前記第２シャットバルブが開いた状態で、前記センサが水の流出があると検出した場合には、前記第１シャットバルブより下流側の前記水道管に漏水があると判定する、
   漏水検出装置。
2. 請求項１に記載の漏水検出装置において、更に、
   前記水道管に漏水がない場合に、前記第１シャットバルブが閉鎖した状態かつ前記第２シャットバルブが開いた状態で、前記検出パイプからの水の流出を阻止する流出阻止手段を備える、
   漏水検出装置。
3. 請求項２に記載の漏水検出装置において、
   前記流出阻止手段は、前記検出パイプの前記他端部の内径が、前記第２シャットバルブが開いた状態で前記他端部に位置する水面の表面張力によって空気が前記検出パイプ内に進入しない程度に細く設定されていることを含む、
   漏水検出装置。
4. 請求項３に記載の漏水検出装置において、
   前記検出パイプの前記他端部の開口より外部に水が露出した場合に、前記露出した部分の水の質量をＭ［ｋｇ］とし、前記露出した部分の水の表面張力をγ［Ｎ／ｍ］とし、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ^２］とするとき、前記他端部の前記内径Ｄ［ｍ］は、次式π×γ×Ｄ≧Ｍ×ｇを満足するように設定されている、
   漏水検出装置。
5. 請求項２に記載の漏水検出装置において、
   前記流出阻止手段は、前記検出パイプの前記他端部より下方の位置に設置され、前記検出パイプから流出する水を収容する容器を含み、
   前記容器は、前記検出パイプの前記他端部の開口の高さ以上の水位まで水を収容可能に構成されている、
   漏水検出装置。
6. 請求項２に記載の漏水検出装置において、
   前記流出阻止手段は、前記第１シャットバルブより下流側の前記水道管に設置され、前記水道管内の圧力を減少させる減圧ポンプを含む、
   漏水検出装置。

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