【手続補正書】
【提出日】平成19年4月20日(2007.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】  明細書
【発明の名称】  ガスメータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】  需要家に供給するガスの使用量を検出する流量計測部と、情報信号の送信及び受信の一方または両方を行う通信部と、前記流量計測部または前記通信部の一方または両方に電力を供給する発電部とを備え、前記発電部は供給ガスのエネルギーで動作するガスメータ。
【請求項２】  通信部は、ＰＨＳを用いた請求項１に記載したガスメータ。
【請求項３】  流量計測部は、超音波流量計を使用した請求項１または２に記載したガスメータ。
【請求項４】  発電部は、配管内のガスを燃料として燃焼する発熱部を有し、前記発熱部と大気との温度差で発電する請求項１から３のいずれか１項に記載したガスメータ。
【請求項５】  発電部は、燃焼室に配置したタービンの回転エネルギーを利用して発電する請求項１から３のいずれか１項に記載したガスメータ。
【請求項６】  発電部は、配管内のガスを燃料とした燃料側電極と、空気側電極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とを備えた燃料電池とした請求項１から３のいずれか１項に記載したガスメータ。
【請求項７】  発電部は、配管内に設けた羽根車の回転エネルギーを利用して発電する請求項１から３のいずれか１項に記載したガスメータ。
【請求項８】  発電部は、補助電源を備えた請求項１から７のいずれか１項に記載したガスメータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動検針が可能なガスメータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のガスメータは、電気あるいは電子部品を使用した、いわゆるマイコンメータであり、このようなガスメータは、ガス使用量の検出やガス漏れの検出などに使用するセンサなどを駆動する電源が必要になる。特公平６−２３６１０号公報および特公平４−２３１６９公報には、これらのセンサのの駆動電源として一次電池からなるバッテリを使用することが示されている。また一部のガスメータには、ガス会社が有しているセンタ装置に有線または無線で接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成のものは、電池の消耗の際に電池を交換しなければならないという課題を有している。
【０００４】
特に近年では、ガス使用量の検出やガス漏れの検出以外に、他の多くのセンサの使用やガス使用量の液晶表示、さらには無線通信による自動検針など、電子通信化に伴う使用電力の増加が予想されるので、電池の消耗による電池交換の頻度が高まっているものである。
【０００５】
また、内蔵電池の容量や本数を増やして、電池交換の頻度を低下させようとすると、ガスメータ本体のサイズが大きくなり、屋外の設置に不向きとなってくる。
【０００６】
そこで、本発明は、ガスメータの電源装置として頻繁な電池交換を不要とし、また設置性の優れた小型軽量のガスメータとすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、供給ガスのエネルギーで動作する発電部を使用するようにして、電池交換を不要とし、さらに太陽光を利用した太陽電池や外気との温度差のみを利用した熱電発電などと比べると、環境条件に影響されず安定して電力を供給可能で、また設置性の優れた小型軽量のガスメータとしているものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、供給ガスのエネルギーで動作する発電部を使用するようにして、電池交換を不要とし、さらに太陽光を利用した太陽電池や外気との温度差のみを利用した熱電発電などと比べると、環境条件に影響されず安定して電力を供給可能で、また設置性の優れた小型軽量のガスメータとしているものである。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、通信部にＰＨＳを用いることで、需要家の電話回線を占有することなく大量のデータを高速で送受信可能で、またＮＣＵも不要のため小型軽量で設置性の優れたガスメータとしている。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、ガスの使用量の測定を超音波流量計を使用した流量計測部によって行うようにして、環境に左右されない正確な計測が可能なガスメータとしているものである。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、発電部は、配管内のガスを燃料として燃焼する発熱部を有し、前記発熱部と大気との温度差で発電するようにして、外部からの電力供給を必要としない簡易な構成で小型軽量のガスメータとしているものである。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、発電部は、燃焼室に配置したタービンの回転エネルギーを利用して発電するようにして、外部からの電力供給を必要とせず、さらにガス消費量も少ない高効率なガスメータとしているものである。
【００１３】
請求項６に記載した発明は、発電部は、配管内のガスを燃料とした燃料側電極と、空気側電極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とを備えた燃料電池を使用するようにして、外部からの電力供給を必要とせず、ＮＯｘなどの燃焼排気が少なく、さらにガス消費量も少ない高効率で小型軽量のガスメータとしているものである。
【００１４】
請求項７に記載した発明は、発電部は、配管内に設けた羽根車の回転エネルギーを利用して発電するようにして、外部からの電力供給を必要としない、高効率で小型軽量のガスメータとしているものである。
【００１５】
請求項８に記載した発明は、発電部は補助電源を備えた構成として、定常時の発電量を抑えることが可能で、さらにガスの供給が停止した場合でも一定時間の電力供給が可能であるガスメータとしているものである。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
本発明の第１の実施例であるガスメータについて説明する。図１は、本実施例で使用しているガスメータの構成を示すブロック図である。また図２は、発電部の具体的構成を表している。
【００１７】
ガスメータ本体１１の内部には、Ｕ字状のガス管１２を配設している。ガス管１２の入口部１３と出口部１４の間には、図２に示しているように、上流側から分岐したガス供給管１６を設けている。前記ガス供給管１６を流れたガスは、発電部１５内に供給される。ガス管１２の入口部１３と出口部１４の間には、前記ガス供給管１６と、遮断弁１７と、流量計測部１８とを設けている。
【００１８】
流量計測部１８は本実施例では超音波流量計を使用している。すなわち、ガス管１６の上流側に配置している超音波パルスの発信部１９と、下流側に配置している受信部２０によって構成している。発信部１９と受信部２０とは前記しているように、上流側、下流側に配置している、換言すれば斜めに取り付けているものである。また、発信部１９と受信部２０とは、流量計測部１８を構成する検出回路２１に接続されている。
【００１９】
２２はマイコン（図示せず）を搭載した制御回路であり、遮断弁１７を制御する駆動回路２３と、検出回路２１と、無線通信部２４であるＰＨＳ通信端末２５と、表示装置２６と、二次電池２７を用いた補助電源２８と発電部１５とに接続されている。
【００２０】
発電部１５は、ガス管１２から分岐した微細なガス供給管１６と、一方が外気に面する吸気管２９と、これら２管が接続された混合室３０と、この混合室３０内に設けたヒータ式着火装置３１と、その上方に設けた発熱触媒３２および排気管３３と、熱電発電素子３４から構成している。
【００２１】
発熱触媒３２は、触媒燃焼を起こすために使用しているものであり、例えば金属やセラミック等をハニカム状あるいはネット状または繊維状に加工したものを使用している。
【００２２】
熱電発電素子３４は、本実施例ではゼーベック効果を有するペルチェ素子によって構成している。すなわち、熱発電素子３４の高温側は前記発熱触媒３２に密接させており、もう片面、すなわち低温側は外気に触れさせた構成としている。つまり、熱電発電素子３４は、発熱触媒３２の温度と外気との温度差に応じて発電する。また、熱電発電素子３４の周囲には断熱層３５を、外気側にはヒートシンク３６を設けている。矢印Ｇはガスの流れを表している。
【００２３】
以下、本実施例の動作について説明する。ガス管１２に取り付けたガスメータ本体１１にガスが供給されていると、ガス管１２から図２に示しているようにガス供給管１６を通って微量なガスが混合室３０に供給される。このてき、同時に吸気管２９から空気が供給される。このガスと空気とは、混合室３０で混合されて可燃性の混合ガスとなる。この状態で、着火装置３１に例えば高電圧による火花が発生すると、この混合ガスは着火されて燃焼する。この燃焼は徐々に発熱触媒３２へと移行し、ついに発熱触媒が触媒燃焼の可能温度に到達すると触媒燃焼が行われるようになる。触媒燃焼が開始されると、燃焼炎は消滅して無炎燃焼となる。触媒燃焼による排気は、発熱触媒３２の上方に設けた排気管３３から外部へ排出される。この排気ガスの上昇気流によって、さらに空気が吸気管２９から供給されるようになる。
【００２４】
このとき本実施例では、熱電発電素子３４の高温側が発熱触媒３２の片面に密接されている。また、熱電発電素子３４の低温面はヒートシンク３６を介して外気によって冷却されていてる。従って熱電発電素子３４は、ゼーベック効果によって発熱触媒３２の温度と外気温との温度差に応じた電圧を発生する。このとき本実施例では、熱電発電素子３４の周囲や発電部１５の周辺を断熱層３５で断熱しているものである。従ってこのゼーベック効果は、最大限に引き出されているものである。こうして発生した電圧は、一部は補助電源２８である二次電池２７の充電に使用され、また一部は発信部１９，受信部２０、検出回路２１、制御回路２２、無線通信部２４の駆動電源として利用される。
【００２５】
流量計測部１８は、本実施例では、超音波流量計を使用した構成としている。すなわち、ガス管１２の上流側に配置している超音波パルス発信部１９と、超音波パルス発信部１９に対して下流側に配置している受信部２０によって構成しており、発信部１９から発信された超音波が、下流側の受信部２０で受信されたときに生ずる時間差を検出することによって、検出回路２１が具体的な流量を求めている。つまり、発信部１９から発信された超音波が流体の圧力によって下流側に流されて受信部２０で受信されるものである。この流される量は、流体の量に応じたものとなっている。検出回路２１は、予めこの流される量と流体の量との関係を例えばテーブルの形で有しており、流量計測部で検出した値から流体の量すなわちガスの使用量を演算するものである。検出回路２１は、このガスの使用量を制御回路２２を経て内蔵するＰＨＳ通信端末２５からＰＨＳ通信網へと送信する。つまり、一般の電話回線を経て、ガス会社などのセンタ端末（図示せず）に送信する。こうして、自動検針が行われる。
【００２６】
このとき、ガス会社などのセンタ端末がガス漏れなどの異常を検知した場合には、この信号がＰＨＳ通信端末２５から制御回路２２に伝達される。制御回路２２はこの信号を受けると、駆動回路２３を駆動して遮断弁１７を閉じる。こうして、安全が確保されるものである。
【００２７】
また装置の正常あるいは異常、流量計測部１８が計測したガスの流量等の情報は、ガスメータ本体１１の表面に配置している表示装置２６に表示している。
【００２８】
また本実施例では、二次電池２７を補助電源２８として使用している。二次電池２７の充電は、前記しているように発電部１５が発電する余剰電力を使用して行っている。この補助電源２８の電力は、異常時の管路遮断からの復帰や、遮断弁１７の開閉時などの一時的に多くの電力を消費するとき、あるいは発電部１５の電力が使用できないときに使用される。
【００２９】
以上のように本実施例によれば、需要家に供給するガスの使用量を検出する流量計測部１８と、情報信号の送信と受信の一方または両方を行う無線通信部２４と、前記流量計測部１８または前記無線通信部２４の一方または両方に電力を供給する発電部１５とを備え、前記発電部１５は供給ガスのエネルギーを利用して動作する構成としているため、頻繁な電池交換を不要とし、さらに太陽光を利用した太陽電池や外気との温度差のみを利用した熱電発電などと比べると、環境条件に影響されず安定して電力を供給可能で、また設置性の優れた小型軽量のガスメータとしているものである。
【００３０】
また本実施例によれば、無線通信部２４は、ＰＨＳ通信端末２５を用いることで、需要家の電話回線を占有することなく大量のデータを高速で送受信可能で、またＮＣＵも不要のため小型軽量で設置性の優れたガスメータとしているものである。
【００３１】
また本実施例によれば、流量計測部１８は、ガス配管に超音波パルスの送信部１９と受信部２０とを有し、流れによって生ずる時間差を検出して流量を測定する超音波流量計であるので、環境に左右されない高精度でリアルタイムな計測が可能であるガスメータとしているものである。
【００３２】
また本実施例によれば、発電部１５は、配管内のガスを燃料として燃焼する発熱部（発熱触媒３２）を有し、前記発熱部（発熱触媒３２）と大気との温度差で発電するので、別途外部からの電力供給を必要としない簡易な構成で小型軽量のガスメータとしているものである。
【００３３】
また本実施例によれば、補助電源２８を備えた構成としているため、遮断弁１７の開閉時など一時的に多くの電力を消費する場合に補助電源２８を使用でき、定常時の発電量を抑えることが可能で、さらにガスの供給が停止した場合でも一定時間の電力供給が可能である信頼性の高いガスメータとしているものである。
【００３４】
また本実施例によれば、補助電源２８は二次電池２７で構成されるため、大容量で一時的に多くの電力を消費でき、ガス供給停止時に電力供給が可能で、かつ小型なガスメータとしているものである。
【００３５】
なお本実施例では、補助電源２８として二次電池２７を使用しているが、コンデンサを使用することで補助電源２８の充放電を頻繁に行える、言い換えれば寿命の長いガスメータとすることもできる。またコンデンサは部品供給が容易で、簡易にガスメータを構成することが可能である。
【００３６】
また本実施例では、補助電源２８として二次電池２７のみを用いているが、コンデンサを併用し、通常はコンデンサのみに充電してこの電力を使用する。さらに余剰に発生した電力は二次電池２７に蓄えておき、遮断弁１７の開閉など多くの電力を消費する場合にはこの二次電池２７からも電力を消費することで、補助電源２８の充放電を頻繁に行え、かつ補助電源２８を大型化することなく多くの電力を消費することが可能となる。
【００３７】
なお本実施例では、燃焼のための着火装置３１にヒータ式を用いているが、昇圧コンデンサを使用した火花式にすることで、着火に係る電力を低減することもできる。
【００３８】
なお本実施例では、発熱触媒３２を用いて発電部の安全性や電力の安定供給性を重視したが、発熱触媒３２を用いない通常の燃焼式とすることで、簡易な構成で長寿命を実現することもできる。
【００３９】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。図３は本実施例の発電部の構成を示す断面図である。本実施例では、ガス供給管１６と吸気管２９とは燃焼室４１に接続しており、この燃焼室４１はタービン４２と配管４３で接続している。４４は軸で、タービン４２とロータ部４５と接続している。すなわちタービン４２の回転力をロータ部４５で電力に変換している。ロータ部４５は、例えば周囲に永久磁石で構成した磁極を配置しており、表面に廃したコイルがこの磁極から発生する磁界を切る構成となっているものである。３３はロータ部の後方に設けた排気管である。矢印Ａは空気の流れを表している。
【００４０】
以下、本実施例の動作について説明する。実施例１と同様にして、ガスと空気とが燃焼室４１に供給されると、燃焼室４１では高圧の燃焼気流が発生する。この燃焼気流は配管４３を抜けてタービン４２と接触し、タービン４２を回転させる。タービン４２の回転力は軸４４からロータ部４５に伝達される。ロータ部４５が回転すると、周囲に配置している磁極によって巻線に起電力が発生するものである。すなわち、本実施例では実施例１で使用している発電部１５として、タービン４２とロータ部４５とを使用しているものである。こうして、燃焼気流はロータ部４５を抜けて排気管３３から外部に排出される。
【００４１】
以上のように本実施例によれば、発電部１５として、配管内のガスを燃料とした燃焼部４１と、燃焼部４１の燃焼気流により回転するタービン４２と、タービン４２の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するロータ部４５とを使用する構成としているため、外部からの電力供給を必要とせず、さらにガス消費量も少ない高効率なガスメータを実現するものである。
【００４２】
（実施例３）
続いて本発明の第３の実施例について説明する。図４は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、ガス供給管１６は燃料改質装置５１を通った後、吸気管２９とともに燃料電池本体５２に接続している。燃料電池本体５２は、ガス供給管１６側の燃料側電極５３と、吸気管２９側の空気側電極５４と、これらの間にありイオンのみを通す電解質５５とから構成している。燃料電池本体５２には排気管３３が設けられている。
【００４３】
以下、本実施例の動作について説明する。ガス供給管１６を通ったガスは、燃料改質装置５１を通過する。燃料改質装置５１は、例えば３００〜５００℃程度の高温で気化させた水蒸気のガスを有しており、燃料改質装置５１を通過することによって、ガスは水素を豊富に含んだ水素リッチガスとなる。この水素リッチガスは、燃料電池本体５２の燃料側電極５３へ送られる。同時に吸気管２９から吸気された空気が燃料電池本体５２の空気側電極５４を通過する。燃料側電極５３と空気側電極５４との間には電解質５５が配置されている。この電解質５５は、溶融塩等のような酸化物固体電解質を用いており、ガス中の水素は電解質５５によって水素イオンのみが空気側電極５４まで通過する。こうして水素イオンが分離されると、残った電子が電荷として外部に取り出されるものである。このとき発生する排ガスは排気管３３から外気に排出される。
【００４４】
以上のように本実施例によれば、発電部１５は、配管内のガスを燃料とした燃料側電極５３と、空気側電極５４、これらの間にありイオンのみを通す電解質５５によって構成した燃料電池として、燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換するので、外部からの電力供給を必要とせず、ＮＯｘなどの燃焼排気が少なく、さらにガス消費量も少ない高効率で小型軽量のガスメータとしているものである。
【００４５】
（実施例４）
続いて本発明の第４の実施例について説明する。図５は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、ガス管１２内に、ガスの流れの方向と平行に設けた羽根車６１と、羽根車６１の回転を軸４４によって伝達されるロータ部４５を有している。ロータ部４５は、例えば周囲に永久磁石で構成した磁極を配置しており、表面に廃したコイルがこの磁極から発生する磁界を切る構成となっているものである。４４は軸で、羽根車６１の回転力を電力に変換するロータ部４５と接続している。
【００４６】
以下、本実施例の動作について説明する。ガス管１２にガスが流れると羽根車６１を回転させる。羽根車６１の回転力は軸４４を伝いロータ部４５を回転させて発電を行う。
【００４７】
以上のように本実施例によれば、発電部１５を、配管内のガスの流れによって回転する羽根車６１と、羽根車６１の回転エネルギーを電気エネルギーに変換するロータ部４５とによって構成しているため、電力供給を必要としない、安全な構成で小型軽量のガスメータを実現するものである。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、需要家に供給するガスの使用量を検出する流量計測部と、情報信号の送信及び受信の一方または両方を行う通信部と、前記流量計測部または前記通信部の一方または両方に電力を供給する発電部とを備え、前記発電部は供給ガスのエネルギーで動作する構成として、電池交換を不要とし、さらに太陽光を利用した太陽電池や外気との温度差のみを利用した熱電発電などと比べると、環境条件に影響されず安定して電力を供給可能で、また設置性の優れた小型軽量のガスメータを実現するものである。
【００４９】
請求項２に記載した発明は、通信部はＰＨＳを用いた構成として、需要家の電話回線を占有することなく大量のデータを高速で送受信可能で、またＮＣＵも不要のため小型軽量で設置性の優れたガスメータを実現するものである。
【００５０】
請求項３に記載した発明は、流量計測部は超音波流量計を使用した構成として、環境に左右されない正確な計測が可能なガスメータを実現するものである。
【００５１】
請求項４に記載した発明は、発電部は、配管内のガスを燃料として燃焼する発熱部を有し、前記発熱部と大気との温度差で発電する構成として、外部からの電力供給を必要としない簡易な構成で小型軽量のガスメータを実現するものである。
【００５２】
請求項５に記載した発明は、発電部は、燃焼室に配置したタービンの回転エネルギーを利用して発電する構成として、外部からの電力供給を必要とせず、さらにガス消費量も少ない高効率なガスメータを実現するものである。
【００５３】
請求項６に記載した発明は、発電部は、配管内のガスを燃料とした燃料側電極と、空気側電極と、これらの間にありイオンのみを通す電解質とを備えた燃料電池とした構成として、外部からの電力供給を必要とせず、ＮＯｘなどの燃焼排気が少なく、さらにガス消費量も少ない高効率で小型軽量のガスメータを実現するものである。
【００５４】
請求項７に記載した発明は、発電部は、配管内に設けた羽根車の回転エネルギーを利用して発電する構成として、外部からの電力供給を必要としない、高効率で小型軽量のガスメータを実現するものである。
【００５５】
請求項８に記載した発明は、発電部は補助電源を備えた構成として、定常時の発電量を抑えることが可能で、さらにガスの供給が停止した場合でも一定時間の電力供給が可能であるガスメータを実現するものである。
【００５６】
請求項９に記載した発明は、補助電源は二次電池で構成して、大容量で一時的に多くの電力を消費でき、ガス供給停止時に電力供給が可能で、かつ小型なガスメータを実現するものである。
【００５７】
請求項１０に記載した発明は、補助電源はコンデンサで構成して、一時的に多くの電力を消費でき、ガス供給停止時に電力供給が可能で、かつ充放電回数の多い、言い換えれば寿命の長いガスメータを実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施例であるガスメータの構成を示すブロック図
【図２】
同、ガスメータの発電部の構成を示す断面図
【図３】
本発明の第２の実施例であるガスメータの発電部の構成を示す断面図
【図４】
本発明の第３の実施例であるガスメータの発電部の構成を示す断面図
【図５】
本は対の第４の実施例であるガスメータの発電部の構成を示す断面図
【符号の説明】
１１  ガスメータ本体
１２  ガス管
１３  入口部
１４  出口部
１５  発電部
１６  ガス供給管
１７  遮断弁
１８  流量計測部
１９  発信部
２０  受信部
２１  検出回路
２２  制御回路
２３  駆動回路
２４  無線通信部
２５  ＰＨＳ通信端末
２６  表示装置
２７  二次電池
２８  補助電源
２９  吸気管
３０  混合室
３１  着火装置
３２  発熱触媒
３３  排気管
３４  熱電発電素子
３５  断熱層
３６  ヒートシンク
４１  燃焼室
４２  タービン
４３  配管
４４  軸
４５  ロータ部
５１  燃料改質装置
５２  燃料電池本体
５３  燃料側電極
５４  空気側電極
５５  電解質
６１  羽根車