【センサー活用】水道バルブセンサー・制御ユニット
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受託背景
お客様がウォーターハンマー現象※を解消する水道バルブを開発するにあたり、バルブの開閉を検知するセンサー部分の製作をご依頼いただきました。本受託では、金属部品に囲まれた水道設備特有の設置環境や、使用時の温度変化といった条件を踏まえ、誤作動なく安定して動作する検知システムの実現を目的として製作を行いました。
ウォーターハンマー現象
流水の急激な変化によって管内圧力が急激に変化した際に起きる衝撃のこと。その名の通り、衝撃が起きた際にはハンマーで叩いたような音が出るのが特徴です。この現象は、水道設備の破損や、圧力制御システムの不調が起きる原因となります。家庭では勢いよく蛇口を締めたとき、工場ではポンプの急停止を行ったときなどにこの現象が起きる可能性があります。
ご依頼内容・仕様
- 鉄製バルブおよび周辺金属部品に囲まれた環境下でも安定して検知できること
- バルブの開閉状態を非接触で正確に検知できること
- 屋内外での使用を想定し、水温0℃〜40℃の変化に対応できること
- 周囲環境の影響による誤検知・誤作動を起こさないこと
- 現場での設置・保守が容易で、状態確認がしやすい構成であること
技術ポイント・工夫
周りに金属がある環境でも誤作動を起こさない
水道バルブは鉄製部品や配管など金属に囲まれた環境で使用されるため、センサーには外乱の影響を受けにくい方式が求められました。本事例では、バルブの開閉に伴って変化する磁力線の密度変化に着目し、非接触で検知可能な磁気センサー方式を採用。周囲金属の影響を考慮した磁気設計により、誤作動を抑えた安定した開閉検知を実現しています。
【左図：通水時】
磁力線の密度・コイルの発電量ともに小さいため、コイルと水道弁が離れていると分かる
→ 弁が上がって水が流れている状況 と判断
【右図：止水時】
磁力線の密度・コイルの発電量ともに大きいため、コイルと水道弁が近くにあると分かる
→ 弁が下りて水が流れていない状況 と判断
センター内部イメージ
温度で変化する制御条件に合わせて自動で調整
水道設備では、水温や周囲環境の変化によってセンサー出力が変動する可能性があります。本システムでは、水温0℃〜40℃の変化に対応する自動補正機能を組み込み、温度変動による検知精度の低下を防止。季節や設置環境に左右されにくい、安定した動作を可能としました。
センサー設置場所と制御室が離れていても問題なし
センサー本体およびセンサーユニットの双方にLED表示機能を搭載。バルブから離れた位置でも開閉状態を視認できるため、設置時の調整や保守点検作業をスムーズに行うことが可能です。現場での使いやすさを重視した設計としています。
成果・導入後の効果
本システムの導入により、バルブの開閉状態を確実に把握できるようになったことで、バルブを用いた圧力制御の信頼性が向上し、最終ユーザーの水道設備において安定した運用が可能となるとともに、設備トラブルの未然防止と現場での確認・運用負荷の低減に貢献しました。
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磁気センサーの一般活用例
- ドアや窓の開閉検知
- 金庫のロック状態検知
- 侵入検知システム
- 洗濯機のドラム位置検知
- 冷蔵庫のドア開閉検知
- 電子レンジのターンテーブル位置検知
