JP2008224279A - ガス器具判別システムおよびガス供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】ガス器具の種類だけでなく、ガス器具をメーカや品番等を含めて特定できるようにする。
【解決手段】ガス器具判別システムは、ガス供給管２０に接続されガスの瞬時流量を計測する超音波流量計１１と、瞬時流量から流量値や流量差分値等の器具判別のための流量特性を算出する流量演算部１２と、算出された流量特性に基づき、ガス供給管２０を流れるガスを使用する特定のガス器具を判別する器具特定部１３と、特定の器具の判別に用いる器具判別情報を保持する記憶部１６と、ガス器具の特定結果に基づき、特定されたガス器具に関する器具に応じた保安処理等の対応処理を行う器具対応処理部の機能を持つ制御部１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、家屋等に設置されるガス流量を計測するガスメータを用いてガス器具の判別を行うガス器具判別システムおよびガス供給システムに関する。

ガスのユーザの家屋等では、ガス供給路の入口部分にガス流量を計測するガスメータが設置されている。この種のガスメータとして、従来は所定の流量ごとに流れたガスの量を積算する膜式のガスメータが一般的であったが、最近では、超音波信号を用いて瞬時流量を求め、この瞬時流量を積算することでガスの流量を計測する超音波式のガスメータも提案されている。

また、ガスメータを用いたシステムとして、ユーザに使用されている器具を判別する器具判別システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このように器具を判別することによって、特定された器具の使用状況を把握したり、特定された器具に対して課金するなどの機能を実現できる。また、特定された器具に使用時間制限を設定することも可能になる。
特許第３４９００６４号明細書

しかしながら、従来のガス器具判別システムでは、ファンヒータや給湯器等、ガス器具の種類を判別することはできても、メーカや品番等を含めた特定のガス器具を判別するものではなかった。このため、特定のガス器具別の保安処理や課金など、きめ細かな管理をすることは困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガス器具の種類だけでなく、ガス器具をメーカや品番等を含めて特定することが可能なガス器具判別システムおよびガス供給システムを提供することを目的とする。

本発明のガス器具判別システムは、ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、特定のガス器具を判別するための器具判別情報を保持する記憶部と、前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、前記器具判別情報を用いてガス流量の流量特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する特定のガス器具を判別する器具特定部と、前記ガス器具の特定結果に基づき、特定されたガス器具に関する器具に応じた処理を行う器具対応処理部と、を備えるものである。
これにより、ガスの流量特性によってガス器具の種類だけでなく、ガス器具をメーカや品番等を含めて特定することが可能となる。使用されているガス器具の特定により、特定の器具に関する保安処理、管理等を行うことができる。

また、本発明は、上記のガス器具判別システムであって、前記器具特定部は、前記器具判別情報として、ガス器具の起動時の立上り流量推移、安定動作時の安定流量、出力調整の制御時の制御流量推移のうちの少なくともいずれか一つを含む流量特性情報を用いて、ガス器具の特定を行うものを含む。
これにより、立上り流量推移、安定流量、制御流量推移等の流量特性によって、使用されているガス器具が特定の器具であるかを判別可能となる。

また、本発明は、上記のガス器具判別システムであって、前記器具特定部は、前記器具判別情報の流量特性情報として、前記立上り流量推移、前記安定流量、前記制御流量推移のうちの２つ以上の組み合わせによる流量特性を用いるものを含む。
これにより、立上り流量推移、安定流量、制御流量推移等の流量特性の２つ以上の組み合わせによって、使用されているガス器具をより精度良く判別可能となる。

また、本発明は、上記のガス器具判別システムであって、前記器具判別情報を通信回線を介して伝送する通信部を備え、前記器具特定部は、前記伝送された器具判別情報を新たな器具判別情報として設定し、この器具判別情報を用いて特定のガス器具を判別するものを含む。
これにより、特定のガス器具を判別するための器具判別情報を通信回線を介して設定することが可能となる。

また、本発明は、上記のガス器具判別システムであって、前記器具対応処理部は、特定のガス器具に応じた処理として、保安処理、器具特定結果の報告のうちの少なくとも一つを含む処理を行うものを含む。
これにより、特定のガス器具に応じて、保安処理や器具特定結果の報告等の個別の器具に対応した処理が可能となる。

また、本発明は、上記のガス器具判別システムであって、前記器具対応処理部は、前記保安処理として、前記特定されたガス器具の使用に関する警告、警告を行った後に遮断、遮断のうちのいずれかの処理を行うものを含む。
これにより、特定のガス器具に関して、警告や遮断等の保安処理を行うことが可能となる。

また、本発明は、上記のガス器具判別システムであって、前記器具対応処理部からの器具特定結果の報告を受信し、この器具特定結果に応じて、特定のガス器具に関するガス料金設定、特定のガス器具に対するサービスに関する処置のうちの少なくとも一つを含む管理処理を行う管理部を備えるものを含む。
これにより、特定のガス器具に関して、ガス料金の設定や保守等のサービスに関する処置などを行うことが可能となる。

また、本発明は、上記いずれかに記載のガス器具判別システムを用いたガス供給システムを提供する。

本発明によれば、ガス器具の種類だけでなく、ガス器具をメーカや品番等を含めて特定することが可能なガス器具判別システムおよびガス供給システムを提供できる。

図１は本発明の実施形態に係るガス器具判別装置の構成を示すブロック図である。本実施形態では、ガスのユーザの家屋等に設置されるガスメータを利用するガス器具判別システムの構成例を示す。

本実施形態のガス器具判別システムは、ガス供給路２０を管理している管理センター装置４０と、ガスのユーザのユーザの家屋等に設けられるユーザ宅装置１０とを有して構成される。管理センター装置４０とユーザ宅装置１０とは、公衆電話回線、携帯電話回線、光通信回線、有線や無線のＬＡＮ、その他の通信インタフェースなどの通信回線４２を介して接続され、各種信号や情報を送受信可能となっている。

ユーザ宅装置１０は、ユーザの家屋等に敷設されたガス供給管２０の途中に設けられ、このガス供給管２０の下流側の配管には複数のガス器具として器具Ａ２１、器具Ｂ２２、器具Ｃ２３が接続されている。このユーザ宅装置１０は、屋外または屋内の所定位置に設置される。なお、接続されるガス器具の数は図示例に限るものではなく、任意である。また、ユーザ宅としては、一般住宅の家屋だけでなく、共同住宅、店舗、工場、その他の各種施設を含むものとする。

前記ユーザ宅装置１０は、超音波流量計１１、流量演算部１２、器具特定部１３、制御部１５、記憶部１６、表示部１７、感震器１８、遮断弁１９、通信部４１を有して構成される。超音波流量計１１は、ガス供給管２０の経路中に接続され、後述するように、超音波信号を用いてガス供給管２０内のガス流により生じる伝搬時間差を求め、ガスの瞬時流量を検出するものである。流量演算部１２は、検出された瞬時流量を基に、瞬時流量を積算してガス流量を算出したり、流量差分値を算出するなど、後述する器具判別のための流量特性に関する各種演算を行うものである。この超音波流量計１１及び流量演算部１２が流量計測部の機能を実現する。

器具特定部１３は、前記算出された流量値及び流量差分値に基づき、記憶された器具別の判定値によって流量値や流量変化量、変化時間等のガス流量の流量特性を判定し、ガス供給管２０をガスが流れているときに使用されている特定のガス器具の判別を行うものである。

制御部１５は、器具対応処理部の機能を有しており、ユーザ宅装置１０各部の動作制御の他、器具特定部１３によるガス器具の特定結果に基づき警告やガスの遮断などの保安処理、器具特定結果の報告、器具判別情報の更新処理などを行うものである。記憶部１６は、特定の器具の判別に用いる判定値等の器具判別情報、超音波流量計１１により計測された瞬時流量値情報、流量演算部１２により算出されたガス流量値情報や流量差分値情報などの流量情報、及び、使用器具や使用状況の履歴情報など、ユーザ宅装置１０にて用いる各種情報を記憶するものである。ここで、制御部１５、流量演算部１２、器具特定部１３は、マイクロコンピュータ（マイコン）等を構成するプロセッサ及び動作プログラムにより構成され、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能が実現される。また、記憶部１６は、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ等のメモリにより構成される。

表示部１７は、ＬＥＤ、液晶ディスプレイ等により構成され、ガス流量やガス器具の動作状態、警告などを表示するものである。感震器１８は、地震などの振動を検出して検出信号を制御部１５に出力するものである。遮断弁１９は、ガス供給管２０の経路中に接続され、制御部１５からの指示に基づいてガス供給管２０を閉塞してガスの供給を遮断するものである。

通信部４１は、有線または無線による通信機能を有し、通信回線４２を介して管理センター装置４０と接続される。この通信部４１は、器具判別情報等を要求する情報要求信号などを管理センター装置４０へ送信し、器具判別情報などを含む信号を管理センター装置４０から受信するなど、各種情報及びコマンドや信号を管理センター装置４０との間で授受するものである。

管理センター装置４０は、コンピュータ等を有して構成され、管理部の機能を実現するもので、所定の期間ごと、新規の器具情報の追加や器具情報の変更があったとき、ユーザ宅装置１０から要求があったときなどに、器具判別情報を含む信号をユーザ宅装置１０へ送信する。この管理センター装置４０は、コンピュータ等を構成するプロセッサ及び動作プログラムを含み、プロセッサにおいて所定の動作プログラムを実行して対応する処理を行うことにより、各機能が実現される。

上記の超音波流量計１１及び流量演算部１２の動作について詳しく説明する。図２は超音波流量計１１の概略構成を示す構成図である。

超音波流量計１１は、ガス供給管２０に連通する矩形断面を持つ計測流路３２を有し、この計測流路３２の相対向する流路壁の上流側と下流側には、一対の超音波送受信器３３、３４が配置されている。これらの超音波送受信器３３、３４は、超音波伝播経路が計測流路３２を流動するガス流を斜めに横切るように設定され、交互に超音波を送受信させることによって、ガス流に対して順方向と逆方向に超音波の伝搬を行う。

このとき、超音波送受信器３３、３４間の距離、すなわち測定距離をＬ、ガス流に対する超音波伝播経路の角度をφ、超音波送受信器３３、３４の上流から下流への超音波伝播時間をｔ１、下流から上流への超音波伝播時間をｔ２、音速をＣとすると、流速Ｖは以下の式により求められる。
Ｖ＝Ｌ／２ｃｏｓφ(（１／ｔ１）−（１／ｔ２）) …（１）
この流速Ｖと計測流路３２の断面積とからガス流の瞬時流量を算出する。

瞬時流量の計測の時間間隔は、超音波の送受信が可能な範囲で設定できる。ガス器具により起動や制御により変化する時間が器具ごとに異なるため、計測時間間隔を小さくすることは器具判別を瞬時に行う点では有利となるが、計測時間間隔を短くすると電池の消耗が大きくなる。また、計測時間間隔が従来のガスメータで使用している膜式方式と同等の２桁オーダーの秒数間隔になると、流量変化の差分を見て判断することが困難になる。そこで、本実施形態では、ガス器具が使われていないときは２秒間隔の周期的な瞬時流量の計測を行い、その差分値をとってガス器具の起動を判別する。なお、計測時間間隔は更に短くすることも可能である。例えば、ガス器具起動後は計測精度を上げるために計測時間間隔を短くするなどの制御を行ってもよい。

次に、器具特定部１３の動作について詳しく説明する。図３はガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す特性図、図４は複数のガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す特性図である。

図３において、実線は超音波流量計１１により測定されたガスの瞬時流量値、破線はそのときの微分値、すなわち、所定の計測時間間隔毎の差分値をそれぞれ示している。差分値は、ガス器具の起動時にはプラス側にピークを持って表現され、停止時にはマイナス側にピークをもって表現される。ここで、差分値の変化がある所定の値（変化判定値）以上の場合、ガス流量に変化があったとして器具の判別や状態の変化を判断する。

図４に示すように、ガスの瞬時流量値の差分値に基づき、例えば３つの器具（Ａ、Ｂ、Ｃ）を同時に使用した場合であっても、個々のガス器具の起動や停止、並びに出力調整時のガス流量の変化を検出できる。ガス器具毎に起動時や終了時、並びに出力調整時のガス流量調整における制御の形態が異なり、ガス流量の流量変化特性が異なっている。したがって、ガス流量やその流量変化特性を判定することによって、器具ごとにガス器具の種類を判別したり、メーカ及び品番などを特定して特定の器具を判別することが可能である。

例えば、ガスコンロ、ガス燃焼熱を熱源とするファンヒータ、ガス湯沸かし器などの器具が判別できることとなる。なお、ガスコンロは調理用、ファンヒータは温風暖房用というように単機能であるが、ガス湯沸かし器は給湯用と床暖房用の二つの機能を有する。床暖房は床裏側に熱媒体流路を形成したもので、ここを流動する熱媒体をガス湯沸かし器で沸かした湯で加熱するようにしたものである。そして、給湯用と床暖房用とでは、起動または制御パターンが異なり、当然のことながら差分値の変化量や変化時間にも違いがある。そこで、所定値以上の差分値の連続発生回数や連続発生時間などにより、ガス器具がガス湯沸かし器である場合には、給湯用か床暖房用かまでも判定可能である。なお、差分値は起動または制御開始時だけではなく、停止または制御終了時のマイナス差分を用いてもよい。

器具特定部１３は、超音波流量計１１で検出された所定時間ごとの瞬時流量、及び流量演算部１２で算出された瞬時流量の差分値に基づき、ガス器具の起動時などに、記憶部１６に予め記憶されている器具判別情報を用いて流量値、及び流量変化量や変化時間を判定し、特定のガス器具の判別を行う。なお、ガス器具の使用状況の履歴情報などを用いて器具を特定することも可能である。

図５は本実施形態における器具判別情報の一例を示す図である。器具判別情報としては、例えば、器具Ａ、器具Ｂなどの器具ごとに、器具ＩＤ、器具の種類（ガス給湯器、床暖房熱源機、浴室暖房機、浴室乾燥機、風呂給湯器、５号湯沸かし器、ガスファンヒータ、ガスＦＦ温風器、ガスストーブ、ガステーブル（コンロ）、ガスオーブン、ガス炊飯器など）、器具のメーカ、品番などの特定器具情報を割り当て、個々の特定の器具に対して、流量特性Ａ（立上り流量推移）、流量特性Ｂ（安定流量）、流量特性Ｃ（制御流量推移）などの対応する流量特性情報を関連付けて記憶しておく。

この器具判別情報は、ユーザ宅装置１０におけるガスメータの出荷時などに、現在までに出荷されたガス器具に関する情報を記憶部１６に記憶して登録しておく。また、ユーザ宅でのガス器具の設置時などに、該当する種類のガス器具に関する情報を設定するようにしてもよい。また、所定の期間ごと、新規の器具情報の追加や器具情報の変更があったとき、ユーザ宅装置１０から要求があったときなどに、管理センター装置４０から器具判別情報をユーザ宅装置１０へ通信回線４２を介して送信して通信によって設定することも可能である。なお、器具判別情報は、管理センター装置４０側で保持しておき、必要なときのみユーザ宅装置１０へ転送してガス器具の特定を行うようにしてもよい。

続いて、本実施形態のガス器具判別システムの動作を説明する。特定のガス器具よっては、器具の管理上、機種ごとに適した管理を行った方が好ましい場合がある。例えば、保安処理を行う場合に、古い機種で不完全燃焼防止装置が設けられていない器具とか、パイロットバーナー付きの器具など、早めに警告やガス供給の遮断を行った方が望ましい器具がある。また、特定のガス器具については器具別に利用料金を割り引くなど、販売施策上の目的から器具ごとに管理できた方が望ましい場合がある。そこで、本実施形態では、ユーザ宅で使用されている器具をメーカ、品番等まで特定し、特定の器具に対応した処理を可能にする。

図６は本実施形態のガス器具判別システムの動作手順を示すフローチャートである。まず、超音波流量計１１及び流量演算部１２により、所定の計測時間間隔ごとに瞬時流量を計測し、瞬時流量の積算値や差分値等を算出する（ステップＳ１）。そして、制御部１５により、特定の器具を判別するタイミングであるかどうかを判定する（ステップＳ２）。ここで、器具判別タイミングでない場合は、元の処理に戻って再び流量計測処理を行う。ステップＳ２で器具判別タイミングとなった場合は、器具特定部１３により、器具判別情報を参照する（ステップＳ３）。そして、算出された瞬時流量値やその差分値に基づき、流量変化量や変化時間による流量変化特性、あるいは安定時の流量値などによって器具判別情報の流量特性を判定し、使用されている特定のガス器具を判別する（ステップＳ４）。

図７はガス流量の変化特性において特定のガス器具を判別するタイミングの一例を示す図である。図７に示すように、ガス器具の起動時のタイミングａにおいて、立上り流量推移の流量特性によって器具を特定したり、ガス器具の安定動作時のタイミングｂにおいて、安定流量の流量特性によって器具を特定したり、ガス器具の出力調整の制御時のタイミングｃにおいて、制御流量推移の流量特性によって器具を特定するなど、所定の器具判別タイミングにおいてガス器具を特定する。このとき、特定のガス器具を判別する際、立上り流量推移と安定流量などの複数の流量特性を用いて、複数の判定条件の組み合わせによって判別するようにすれば、判別精度を向上できる。

次いで、制御部１５は、器具特定部１３で特定された器具特定結果に応じて、特定のガス器具に対応した器具対応処理を行う（ステップＳ５）。この器具対応処理としては、器具特定結果の報告、保安処理としての警告やガス供給の遮断などを実行する。保安処理を行う場合、警告を行う、警告を行った後に遮断する、遮断する、遮断後に再度復旧させる自動復帰確認機能など、種々の処理やその組み合わせが考えられる。警告を行う際に、ユーザが登録している固定電話や携帯電話に遮断や遮断予告の通知をしたり、ガス供給路を管理している管理センター装置４０に通報するようなことも可能である。

警告を行う場合は、制御部１５から表示部１７に警告指示信号を送出し、この警告指示信号に応じて、表示部１７においてＬＥＤ点灯や液晶ディスプレイへの文字や絵の表示などを行って異常を報知する。また、音などを用いて警告してもよい。遮断を行う場合は、制御部１５から遮断弁１９に遮断指示信号を送出し、この遮断指示信号に応じて、遮断弁１９を駆動してガス供給管２０を閉じ、ガスの供給を遮断する。

また、ガス器具の特定結果の報告を行う場合は、制御部１５は通信部４１から器具特定結果情報を送信し、通信回線４２を介して管理センター装置４０に通知する。管理センター装置４０は、器具特定結果に基づき、特定のガス器具に対する管理処理を行う。例えば、器具別に利用料金を割り引くなどのガス料金の課金に関する料金設定処理を行ったり、特定のガス器具を使用しているユーザに保守や販売等のサービスに関するお知らせ等の処置をするなど、種々の用途に器具特定結果を利用できる。

また、管理センター装置４０は、所定の期間ごと、新規の器具情報の追加や器具情報の変更があったとき、ユーザ宅装置１０から要求があったときなどに、器具判別情報を通信回線４２を介してユーザ宅装置１０に送信する。ユーザ宅装置１０の制御部１５は、受信した新規の器具判別情報を記憶部１６に記憶し、器具判別情報の設定を更新する。このように適宜器具判別情報を更新することで、ガス器具の特定を常時継続的に精度良く行うことが可能になる。

上述したように、本実施形態によれば、超音波流量計１１及び流量演算部１２においてガス流量の流量変化量や変化時間を算出し、器具特定部１３においてガス器具の種類だけでなく、ガス器具をメーカや品番等を含めて特定することが可能となる。この器具特定結果を用いて、特定のガス器具に対して、警告や遮断などの保安処理を行ったり、ガス料金設定を行ったり、保守や販売等のサービスに利用するなど、種々の用途に利用することが可能であり、ガス器具の管理を適切かつ利便性良く行うことができる。

なお、本実施形態においては、記憶部１６に予め記憶されている器具判別情報として、流量値、流量変化量や変化時間、及びガス器具の使用状況の履歴情報を用いて、特定のガス器具の判別を行う場合について説明したがこれに限定されるものではなく、計測頻度を上げた流量変化量、ガス圧力、ガス温度を特定のガス器具の器具判別情報として用いることもできる。

なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

本発明は、ガス器具の種類だけでなく、ガス器具をメーカや品番等を含めて特定することが可能となる効果を有し、家屋等に設置されるガス流量を計測するガスメータを用いてガス器具の判別を行うガス器具判別システムならびにガスを供給する供給システム等に有用である。

本発明の実施形態に係るガス器具判別装置の構成を示すブロック図 本実施形態における超音波流量計の概略構成を示す構成図 本実施形態におけるガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す特性図 本実施形態における複数のガス器具使用時のガス流量の変化と差分値の変化を示す特性図 本実施形態における器具判別情報の一例を示す図 本実施形態のガス器具判別システムの動作手順を示すフローチャート 本実施形態のガス流量の変化特性において特定のガス器具を判別するタイミングの一例を示す図

符号の説明

１０ ユーザ宅装置
１１ 超音波流量計
１２ 流量演算部
１３ 器具特定部
１５ 制御部（器具対応処理部）
１６ 記憶部（器具判別情報）
１７ 表示部
１８ 感震器
１９ 遮断弁
２０ ガス供給管
２１、２２、２３ 器具
４０ 管理センター装置（管理部）
４１ 通信部
４２ 通信回線

Claims (8)

1. ガス供給管に接続され、ガス流量を計測する流量計測部と、
   特定のガス器具を判別するための器具判別情報を保持する記憶部と、
   前記流量計測部により計測されたガスの瞬時流量に基づき、前記器具判別情報を用いてガス流量の流量特性から前記ガス供給管を流れるガスを使用する特定のガス器具を判別する器具特定部と、
   前記ガス器具の特定結果に基づき、特定されたガス器具に関する器具に応じた処理を行う器具対応処理部と、
   を備えるガス器具判別システム。
2. 請求項１に記載のガス器具判別システムであって、
   前記器具特定部は、前記器具判別情報として、ガス器具の起動時の立上り流量推移、安定動作時の安定流量、出力調整の制御時の制御流量推移のうちの少なくともいずれか一つを含む流量特性情報を用いて、ガス器具の特定を行うガス器具判別システム。
3. 請求項２に記載のガス器具判別システムであって、
   前記器具特定部は、前記器具判別情報の流量特性情報として、前記立上り流量推移、前記安定流量、前記制御流量推移のうちの２つ以上の組み合わせによる流量特性を用いるガス器具判別システム。
4. 請求項１に記載のガス器具判別システムであって、
   前記器具判別情報を通信回線を介して伝送する通信部を備え、
   前記器具特定部は、前記伝送された器具判別情報を新たな器具判別情報として設定し、この器具判別情報を用いて特定のガス器具を判別するガス器具判別システム。
5. 請求項１に記載のガス器具判別システムであって、
   前記器具対応処理部は、特定のガス器具に応じた処理として、保安処理、器具特定結果の報告のうちの少なくとも一つを含む処理を行うガス器具判別システム。
6. 請求項５に記載のガス器具判別システムであって、
   前記器具対応処理部は、前記保安処理として、前記特定されたガス器具の使用に関する警告、警告を行った後に遮断、遮断のうちのいずれかの処理を行うガス器具判別システム。
7. 請求項５に記載のガス器具判別システムであって、
   前記器具対応処理部からの器具特定結果の報告を受信し、この器具特定結果に応じて、特定のガス器具に関するガス料金設定、特定のガス器具に対するサービスに関する処置のうちの少なくとも一つを含む管理処理を行う管理部を備えるガス器具判別システム。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載のガス器具判別システムを用いたガス供給システム。

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