(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気を併用するガス機器の消費電力または消費電力相当量を測定する測定手段を備え、
ガス機器におけるガス供給のオンオフを行う電磁弁若しくはガス機器におけるガス供給量を調整する比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量と、前記測定手段で測定した消費電力または消費電力相当量との関係から、前記電磁弁若しくは比例弁の作動状態を判別する手段と、
当該作動状態からガス機器のガス使用状態であるガス使用期間を算出する手段と、
前記測定手段の測定した消費電力または消費電力相当量と、前記電磁弁若しくは比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量とのガス流量に関する関係から、前記ガス使用期間内におけるガス使用量の算出を行う手段と、
を有する処理手段を備えたガス機器使用状態検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガス機器使用状態検出装置と、
機器別ガス料金の換算を行うためのガス料金換算用知識に基づいて、前記ガス機器使用状態検出装置の前記処理手段が算出したガス使用量から前記ガス機器の機器別ガス料金を算出する機器別ガス料金算出手段とを備えてなるガス機器別課金システム。
【請求項３】
測定手段が、電気を併用するガス機器の消費電力または消費電力相当量を測定し、
処理手段が、ガス機器におけるガス供給のオンオフを行う電磁弁若しくはガス機器におけるガス供給量を調整する比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量と、前記測定手段で測定した消費電力または消費電力相当量との関係から、前記電磁弁若しくは比例弁の作動状態を判別し、当該作動状態からガス機器のガス使用状態であるガス使用期間を算出するとともに、
処理手段が、前記測定手段の測定した消費電力または消費電力相当量と、前記電磁弁若しくは比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量とのガス流量に関する関係から、前記ガス使用期間内におけるガス使用量の算出を行うガス機器使用状態検出方法。
【請求項４】
請求項３に記載のガス機器使用状態検出方法により算出したガス使用量から、機器別ガス料金の換算を行うためのガス料金換算用知識に基づいて、前記ガス機器の機器別ガス料金を算出するガス機器別課金方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス機器別にガス使用状態を監視する機器別ロードサーベイ技術に関し、更に詳しくは、例えば給湯器、空調機、炊飯器等の電気を併用するガス機器のガス使用状態の判別及びガス使用量の算出、或いは、機器別ガス料金の課金を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガス機器別のガス使用量を計測するには、各ガス機器に対して別途計測器を設置する必要があった。また、ガス機器内部における制御情報等からガス使用量を近似的に推測する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、各ガス機器に対して別途計測器を設置する場合では、複数のガス機器夫々にかかる計測器を設置しなければならず、また、その計測器を計測情報を転送するのに専用の通信媒体を設置する必要があり、面倒な作業手間及び費用を要していた。
また、ガス機器内部における制御情報等からガス使用量を近似的に推測する場合では、ガス機器が当該制御情報を外部に取り出せるインタフェースを具備しているとは限らず、広範なガス機器への適用が困難であった。
【０００４】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス機器別のガス使用状態の判別及びガス使用量の算出が容易なガス機器使用状態検出装置及び方法、更には、機器別ガス料金の課金システム及び方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係るガス機器使用状態検出装置の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載した如く、電気を併用するガス機器の消費電力または消費電力相当量を測定する測定手段を備え、ガス機器におけるガス供給のオンオフを行う電磁弁若しくはガス機器におけるガス供給量を調整する比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量と、前記測定手段で測定した消費電力または消費電力相当量との関係から、前記電磁弁若しくは比例弁の作動状態を判別する手段と、当該作動状態からガス機器のガス使用状態であるガス使用期間を算出する手段と、前記測定手段の測定した消費電力または消費電力相当量と、前記電磁弁若しくは比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量とのガス流量に関する関係から、前記ガス使用期間内におけるガス使用量の算出を行う手段と、を有する処理手段を備えた点にある。
【０００６】
尚、本明細書において、消費電力相当量とは当該ガス機器の消費電流、その消費電流と比例関係にある所定電圧、または、消費電力量等の消費電力と一定の相関関係にある物理量を意味する。また、ガス流量とは単位時間当りのガス使用量である。
【０００７】
この目的を達成するための本発明に係るガス機器別課金システムの特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項２に記載した如く、上記特徴構成のガス機器使用状態検出装置と、機器別ガス料金の換算を行うためのガス料金換算用知識に基づいて、前記ガス機器使用状態検出装置の前記処理手段が算出したガス使用量から前記ガス機器の機器別ガス料金を算出する機器別ガス料金算出手段とを備えてなる点にある。
【０００８】
この目的を達成するための本発明に係るガス機器使用状態検出方法の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項３に記載した如く、測定手段が、電気を併用するガス機器の消費電力または消費電力相当量を測定し、処理手段が、ガス機器におけるガス供給のオンオフを行う電磁弁若しくはガス機器におけるガス供給量を調整する比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量と、前記測定手段で測定した消費電力または消費電力相当量との関係から、前記電磁弁若しくは比例弁の作動状態を判別し、当該作動状態からガス機器のガス使用状態であるガス使用期間を算出するとともに、処理手段が、前記測定手段の測定した消費電力または消費電力相当量と、前記電磁弁若しくは比例弁が作動された場合に消費する消費電力または消費電力相当量とのガス流量に関する関係から、前記ガス使用期間内におけるガス使用量の算出を行う点にある。
【０００９】
この目的を達成するための本発明に係るガス機器別課金方法の特徴構成は、特許請求の範囲の欄の請求項４に記載した如く、上記特徴構成のガス機器使用状態検出方法により算出したガス使用量から、機器別ガス料金の換算を行うためのガス料金換算用知識に基づいて、前記ガス機器の機器別ガス料金を算出する点にある。
【００１０】
以下に作用並びに効果を説明する。
本発明に係るガス機器使用状態検出装置の特徴構成によれば、測定手段が測定した電気を併用するガス機器の消費電力または消費電力相当量から、そのガス機器のガス供給のオンオフを行う電磁弁や、ガス供給量を調整する比例弁の消費電力を割り出して電磁弁や比例弁の作動状態を判別でき、ガス機器のガス使用状態の判別及びガス使用量の算出を行うことができる。
具体的には、比例弁の無いガス機器では、電磁弁の作動状態からガス使用状態を判別でき、更に、ガス使用状態におけるガス流量が一定であるから、ガス使用状態であるオン期間を検出することでガス使用量が算出できる。
また、比例弁のあるガス機器では、比例弁の開閉に要する電流を検出することで、比例弁の開度即ちガス流量が検出できるので、オン期間のガス流量を積算することでガス使用量を算出できる。
【００１１】
一般に電磁弁や比例弁の作動に使用される電気は電磁弁や比例弁の作動以外にも利用されるため、消費電力または消費電力相当量の内の電磁弁や比例弁の作動に係る部分を、予め設定された両者の相関関係知識に基づいて求めることができる。従って、この相関関係知識に電磁弁や比例弁の消費電力とガス流量との関係を追加することで、ガス流量と消費電力または消費電力相当量との間の相関関係知識が得られ、電磁弁や比例弁の消費電力を割り出さずとも、ガス機器全体の消費電力または消費電力相当量から、このガス流量と消費電力または消費電力相当量との間の相関関係知識に基づいてガス機器のガス使用状態の判別及びガス使用量の算出を行うことができる。
【００１２】
更に、家庭用の商用交流電源から電力供給を受けるガス機器の場合は、ガス使用状態の判別またはガス使用量の算出結果を、商用交流電源の電力線（電灯線ともいう。）を介して電力線搬送通信により、新たな専用線を設置することなく、ガス機器全体を監視する監視装置等へ転送することができるのである。また、測定手段と処理手段を分離して測定手段が測定した消費電力または消費電力相当量の情報を、同じく電力線を介して、ガス機器と隔離された処理手段に送信することができるため、一つの処理手段で複数のガス機器のガス使用状態の判別及びガス使用量の算出を行うことができるガス機器使用状態検出装置を簡単に構成することができる。
【００１３】
本発明に係るガス機器別課金システムの特徴構成によれば、ガス機器使用状態検出装置がガス機器別にガス使用量を算出できるため、ガス機器別に単位ガス使用量当りのガス料金を設定してガス機器別にガス料金を課金できるのである。この結果、例えば、新製品の拡販において購買者に対して割引料金を一定期間設定することができ、省エネルギ型の商品への買い換え等を促すことも可能となるのである。
【００１４】
本発明に係るガス機器使用状態検出方法の特徴構成によれば、上記ガス機器使用状態検出装置の特徴構成と同様に、ガス機器の消費電力または消費電力相当量から、そのガス機器のガス供給のオンオフを行う電磁弁や、ガス供給量を調整する比例弁の消費電力を割り出して電磁弁や比例弁の作動状態を判別でき、ガス機器のガス使用状態の判別及びガス使用量の算出を行うことができる。
【００１５】
本発明に係るガス機器別課金方法の特徴構成によれば、ガス機器使用状態検出方法によりガス機器別にガス使用量を算出できるため、ガス機器別に単位ガス使用量当りのガス料金を設定してガス機器別にガス料金を課金できるのである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るガス機器使用状態検出装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、本発明に係るガス機器使用状態検出装置１は、給湯器、空調機、炊飯器等の一般家庭に供給される１００Ｖの商用交流電源から電力供給を受ける電気併用型のガス機器２に対して、商用交流電源の電力線３との間に挿入して使用され、ガス機器２の消費電力Ｐを測定する測定手段４と、ガス機器２のガス流量と消費電力Ｐとの間の相関関係知識５に基づいて測定手段４が測定した消費電力Ｐからガス機器２のガス使用量Ｑの算出を行う処理手段６と、電力線３を介して電力線搬送通信を行う送受信手段７とを備えている。
【００１８】
相関関係知識５は、ガス機器別にガス機器２のガス流量と消費電力Ｐとの間の相関関係を実験的に調査したもの、或いは、ガス機器２の物理的構成より理論的に導き出されたものを、処理手段６内の所定の記憶装置内に格納してあるもので、ガス機器使用状態検出装置１の製造時に、または、製造後に電力線３を介して外部から、前記記憶装置内に予め入力される。
【００１９】
処理手段６はマイクロコンピュータ等の既存のコンピュータシステムで構成されており、相関関係知識５と測定手段４が測定した消費電力Ｐからガス使用量Ｑを算出する構成となっている。
以下に、ガス機器２が炊飯器２ａの場合について、相関関係知識５と処理手段６の具体例について説明する。
【００２０】
先ず、一般的な炊飯器２ａの動作モードについて説明する。
動作モードとして、待機モード、点火モード、炊飯モード、通常保温モード、長時間保温モード、再加熱モードがある。図２に示す炊飯器２ａの概略構成に基づいて各モードの動作を説明する。
【００２１】
待機モードは、電源スイッチのオン操作で開始し、メイン基板１１と操作基板１２が通電状態となる。電源スイッチのオン状態では、スイッチ操作による各種入力を受け付けるためにメイン基板１１と操作基板１２は常時通電状態である。また、予約炊飯等の予定時間に炊飯を開始するための待機モードも含まれる。
【００２２】
点火モードでは、炊飯スイッチを操作により操作基板１２からメイン基板１１に点火指示がされるか、予約炊飯において、メイン基板１１の内蔵タイマーが内蔵メモリに記憶した炊きあがり希望時間の所定時間前になったことを認識して点火時刻を判断して、イグナイタ１３を起動し、元電磁弁１４、主電磁弁１５、比例弁１６を一体で開成動作させ、点火シーケンスに入り、メイン基板１１がサーモカップル１７に所定閾値以上の熱起電力が発生したのを検出して炎検知し、炊飯モードに移行する。尚、イグナイタ１３は点火モードでのみ動作する。
【００２３】
炊飯モードは、予備炊き、本炊き、むらしの３工程に分類される。また、各工程は、「洗米すぐ炊き」、「洗米おき炊き」、「お急ぎ炊き」等の炊飯パターンに応じて制御される。更に、予備炊きは、ガス燃焼と電気加熱を併用したガス予備炊きと、電気加熱のみの電気予備炊きがあり、前記炊飯パターンに応じて適切な組み合わせで使用される。ガス予備炊きでは、ガス燃焼と上蓋ヒータ１８の電気加熱が併用され、電気予備炊きでは、上蓋ヒータ１８と底ヒータ１９の電気加熱が併用される。本炊きでは、ガス燃焼と上蓋ヒータ１８の電気加熱が併用される。本炊き及びガス予備炊きでは、比例弁１６の開度がメイン基板１１によって制御される。むらしは、上蓋ヒータ１８の電気加熱が使用される。
【００２４】
通常保温モードは、炊飯完了後、または、保温スイッチの操作によってメイン基板１１が保温モードを認識して開始する。通常保温モードでは、ご飯を設定温度７４℃に保温維持すべく、上蓋ヒータ１８と底ヒータ１９の電気加熱による電気保温を断続的に行う。
長時間保温モードは、通常保温モードにおいて再度保温スイッチが操作されることにより開始する。長時間保温モードでは前記設定温度を７１℃に下げ、所定の時間間隔でガス燃焼と上蓋ヒータ１８の電気加熱を併用したガス保温によりご飯温度を約８０℃に上昇させ、臭いの元になる菌の繁殖を抑制し長時間保温を可能とする。
【００２５】
上記の各動作モードにおける電力消費に係る個所は、メイン基板１１、操作基板１２、イグナイタ１３、元電磁弁１４、主電磁弁１５、比例弁１６、上蓋ヒータ１８、底ヒータ１９であり、比例弁１６以外は、動作状態で一定電力を消費する。比例弁１６はメイン基板１１の開度制御に応じて消費電力が変化する。
この様子を図３に一覧表示する。図３中の〇印は動作状態または開成状態を、×印は停止状態または閉成状態を表している。比例弁１６の◎は開度制御されている状態を示す。各部の消費電力は夫々図３に示すように、Ｐ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐ14，Ｐ15，Ｐ16，Ｐ18，Ｐ19（添字番号と図中の符号とが一致している。）で表すと、前記各動作モードにおける消費電力Ｐは動作状態または開成状態にある各消費電力Ｐ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐ14，Ｐ15，Ｐ16，Ｐ18，Ｐ19の和で表される。比例弁１６の消費電力Ｐ16は開度に応じてＰ16MIN ≦Ｐ16≦Ｐ16MAX の範囲で変化する。
【００２６】
実際に炊飯器２ａで炊飯を行った場合の、時間軸を横軸とした消費電力Ｐの測定結果を図４に示す。消費電力Ｐは、測定手段４が一定のサンプリング周期Ｔで電流値と電圧値を測定して、これらの値を演算することにより算出される。
【００２７】
消費電力Ｐの測定結果より、処理手段６がガス使用状態であるかを判別する場合、図３より、数１または数２の関係が成立する場合にガス使用状態であると判断できる。ここで、ＰX ＝Ｐ11＋Ｐ12＋Ｐ14＋Ｐ15＋Ｐ18、Ｐ13≫Ｐ16MAX である。数１は点火モード以外のガス燃焼を伴う動作モードで成立し、数２は点火モードで成立する。
ガス使用期間ＴS は、ガス使用状態であると判断している期間中、サンプリング周期Ｔを積算して算出される。
【００２８】
【数１】
ＰX ＋Ｐ16MIN ≦Ｐ≦ＰX ＋Ｐ16MAX
【数２】
ＰX ＋Ｐ13＋Ｐ16MIN ≦Ｐ≦ＰX ＋Ｐ13＋Ｐ16MAX
【００２９】
比例弁１６の開度ｖは、数１が成立した場合は数３で、数２が成立した場合は数４で与えられる。
【００３０】
【数３】
ｖ＝（Ｐ−ＰX −Ｐ16MIN ）／（Ｐ16MAX −Ｐ16MIN ）
【数４】
ｖ＝（Ｐ−ＰX −Ｐ13−Ｐ16MIN ）／（Ｐ16MAX −Ｐ16MIN ）
【００３１】
従って、処理手段６は、サンプリング周期Ｔ当りのガス使用量Ｑ（ｍ3 ）を、定数Ｋ（ｍ3 ／ｓ）として、数５に基づいて算出する。更に、算出したガス使用量Ｑをガス使用期間ＴS 中において積算することで、ガス使用期間ＴS 中のガス使用量ＱS が算出できる。
【００３２】
【数５】
Ｑ＝Ｋ×ｖ×Ｔ
【００３３】
以上より、相関関係知識５は数１乃至数５と関係する定数から構成され、処理手段６はその相関関係知識５と測定手段４が測定した消費電力Ｐとに基づいて、上記要領で、ガス使用状態の判別とガス使用量の算出を行う。
このように算出された、ガス使用期間ＴS 、ガス使用量Ｑ、ガス使用量ＱS は処理手段６の所定の記憶装置内に記憶され、所定の時間間隔或いはガス使用状態収集監視装置８からの転送要求に基づいて、送受信手段７が電力線３を介して電力線搬送通信によりガス使用状態収集監視装置８にガス使用期間ＴS 、ガス使用量Ｑ、ガス使用量ＱS を送信する。ガス使用状態収集監視装置８は、他のガス機器からも同様の算出結果を受信することで、ガス需要者毎に全ての電気を併用するガス機器に対して機器別のガス使用状態を収集監視できることになる。
【００３４】
次に、ガス機器使用状態検出装置１を使用した、本発明に係るガス機器別課金システムの一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図５に示すように、ガス機器別課金システムは、ガス機器使用状態検出装置１と、機器別ガス料金の換算を行うためのガス料金換算用知識９に基づいて、ガス機器使用状態検出装置１の処理手段６が算出したガス使用期間ＴS 中のガス使用量ＱS に対するガス機器２の機器別ガス使用料金ＵS を算出する機器別ガス料金算出手段１０とから構成されている。更に具体的には、ガス料金換算用知識９と機器別ガス料金算出手段１０は、処理手段６と同じマイクロコンピュータ等で構成されている。従って、ガス料金換算用知識９は機器別ガス料金算出手段１０に内蔵の記憶装置の所定領域に予め格納されている。
ガス料金換算用知識９は、具体的には、数６に示す機器別ガス使用料金ＵS （円）の算出式と数６中の対象ガス機器２の単位使用量当りのガス料金Ｕ0 （円／ｍ3 ）とからなっている。
【００３５】
【数６】
ＵS ＝Ｕ0 ×ＱS
【００３６】
機器別ガス料金算出手段１０が算出した機器別ガス使用料金ＵS は機器別ガス料金算出手段１０の所定の記憶装置内に記憶され、所定の時間間隔或いはガス使用状態収集監視装置８からの転送要求に基づいて、送受信手段７が電力線３を介して電力線搬送通信によりガス使用状態収集監視装置８に送信される。ガス使用状態収集監視装置８は他のガス機器からも同様の機器別ガス使用料金ＵS を受信することで、ガスメータの検針結果であるガス総使用量から各ガス機器のガス使用量ＱS の和を差し引いたガス使用量に対して通常のガス使用料金を算出し、前記機器別ガス使用料金ＵS の和と合算することで、ガス需要者毎の全ガス機器に対するガス料金を算出することができるのである。
【００３７】
ガス機器別課金システムの別実施形態として、ガス料金換算用知識９と機器別ガス料金算出手段１０を各ガス機器別にガス機器使用状態検出装置１側に設けるのではなく、各ガス機器別のものを総合してガス使用状態収集監視装置８側に設けても構わない。
【００３８】
以下に別実施形態を説明する。
〈１〉上記実施形態では、ガス機器２として炊飯器２ａを想定したが、給湯器や空調機等の電気を併用するガス機器であれば炊飯器２ａ以外に適用可能である。但し、適用対象となるガス機器に応じて相関関係知識５及びガス料金換算用知識９は適宜変更する必要がある。
【００３９】
〈２〉また、ガス機器２が比例弁１６を具備せず、ガス使用状態では一定流量Ｆ（ｍ3 ／ｓ）のガスが常時消費される場合は、処理手段６が消費電力Ｐからガス使用状態の判別を行い、ガス使用期間ＴS を算出し、ガス使用期間ＴS 中のガス使用量ＱS を数７により求めるようにしてもよい。この場合、相関関係知識５は数７と一定流量Ｆである。更に、ガス料金換算用知識９と機器別ガス料金算出手段１０を具備していれば、上記実施形態と同様に数６に基づいて機器別ガス使用料金ＵS を算出できる。従って、送受信手段７が電力線３を介して電力線搬送通信により、ガス使用期間ＴS 、ガス使用量ＱS 、機器別ガス使用料金ＵS をガス使用状態収集監視装置８に送信すればよい。
【００４０】
【数７】
ＱS ＝Ｆ×ＴS
【００４１】
また、処理手段６はガス使用期間ＴS のみを算出してガス使用状態収集監視装置８に送信するようにしても構わない。ガス使用状態収集監視装置８側に相関関係知識５があれば、同様にガス使用期間ＴS 中のガス使用量ＱS を求めることができる。また、ガス使用状態収集監視装置８側にガス料金換算用知識９と機器別ガス料金算出手段１０を設けることで、上記実施形態と同様に数６に基づいて機器別ガス使用料金ＵS を算出できる。
【００４２】
〈３〉上記実施形態では、機器別ガス使用料金ＵS は単位使用量当りのガス料金Ｕ0 をガス機器２の使用時間帯にかかわらず一定としていたが、機器別ガス料金算出手段１０がガス機器使用状態としてガス使用時刻情報を収集して、ガス料金換算用知識９内に設定された使用時間帯別に異なる単位使用量当りのガス料金Ｕ0 に基づいて、使用時間帯別に対応した機器別ガス使用料金ＵS を算出できるようにするのも好ましい実施の形態である。
【００４３】
〈４〉上記実施形態では、測定手段４は一定のサンプリング周期Ｔで電流値と電圧値を測定していたが、電圧値の変動がない場合は電流値、つまり、消費電流のみを測定しても構わない。但し、相関関係知識５はその消費電流との関係を表すものである必要がある。
【００４４】
〈５〉上記実施形態では、処理手段６と機器別ガス料金算出手段１０はマイクロコンピュータ等のコンピュータシステムで構成したが、専用ハードウェアで構成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス機器使用状態検出装置の一実施の形態の構成を示す説明図
【図２】炊飯器の概略構成を示す説明図
【図３】炊飯器の動作モード別の電力消費の内訳を示す一覧表
【図４】炊飯器の消費電力の一測定結果を示す説明図
【図５】本発明に係るガス機器別課金システムの一実施の形態の構成を示す説明図
【符号の説明】
１        ガス機器使用状態検出装置
２        ガス機器
２ａ      炊飯器
３        電力線
４        測定手段
５        相関関係知識
６        処理手段
７        送受信手段
８        ガス使用状態収集監視装置
９        ガス料金換算用知識
１０      機器別ガス料金算出手段
１１      メイン基板
１２      操作基板
１３      イグナイタ
１４      元電磁弁
１５      主電磁弁
１６      比例弁
１７      サーモカップル
１８      上蓋ヒータ
１９      底ヒータ
Ｐ        消費電力
ＱS ，Ｑ  ガス使用量
ＴS       ガス使用期間
Ｕ0       単位使用量当りのガス料金
ＵS       機器別ガス使用料金
【図１】
0004093671.tif 000002
【図２】
0004093671.tif 000003
【図３】
0004093671.tif 000004
【図４】
0004093671.tif 000005
【図５】
0004093671.tif 000006