JP7327118B2 - 制御システム、高圧ガス容器、制御装置、制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御システム、高圧ガス容器、制御装置、制御方法およびプログラムに関する。

従来から、高圧ガス容器を管理する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、所在情報等のガス容器に付属する情報を各種センサで測定し、測定結果を通信して集中的に管理するシステムが開示されている。

特許第６３５６４７２号公報

高圧ガス容器に充填される高圧ガスには、法的規制の対象となるものも含まれるため、想定された場所以外での使用を制限されることがある。しかしながら、特許文献１に開示された技術を適用しても、従来の高圧ガス容器は場所に関係なく弁の開閉が可能であり、使用する場所を制限できなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてこれを解決すべくなされたものであり、高圧ガスの使用する場所を制限することを目的としている。

本発明は、以下に示す構成を備える。
［１］ 高圧ガス容器と携帯機器とを備える制御システムであって、
前記高圧ガス容器は、
ガスの流出を開閉制御する弁と、
前記弁の制御内容を示すデータを、近距離の通信によって受信する近距離通信器と、を備え、
前記携帯機器は、
前記携帯機器の位置を測定する位置測定部と、
測定された前記位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記高圧ガス容器の前記弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを、近距離の通信によって前記高圧ガス容器に送信する近距離通信部と、を備える、
制御システム。
［２］ 前記弁は、直列に接続された第１の弁と第２の弁とを含み、
前記第１の弁は、前記制御内容を示す前記データを受信すると開き、
前記第２の弁は、手動操作によって開閉される、
［１］に記載の制御システム。
［３］ 前記高圧ガス容器は、前記第２の弁の開閉状態を測定する開閉センサをさらに備え、
前記第１の弁は、測定された前記位置が前記基準範囲にある場合であって、かつ前記第２の弁が閉状態である場合に開く、
［２］に記載の制御システム。
［４］ 前記高圧ガス容器の前記第１の弁は、前記高圧ガス容器の前記弁を手動操作によって開可能な状態とする前記制御内容を示す前記データを受信してから、手動操作によって開可能な時間を示す基準期間を経過し、かつ前記第２の弁が開状態である場合に閉じる、
［３］に記載の制御システム。
［５］ 前記高圧ガス容器は、前記ガスの残量を測定するガス残量センサをさらに備え、
前記弁は、測定された前記ガスの残量の変化が、設定された条件を満たす場合にのみ、手動操作によって開可能な状態になる、
［１］から［４］のいずれか１つに記載の制御システム。
［６］ 前記高圧ガス容器は、前記高圧ガス容器の速度を測定する速度センサまたは加速度を測定する加速度センサをさらに備え、
前記弁は、測定された前記高圧ガス容器の前記速度または前記加速度が、設定された条件を満たす場合にのみ、手動操作によって開可能な状態になる、
［１］から［５］のいずれか１つに記載の制御システム。
［７］ ガスの流出を開閉制御する弁と、
携帯機器の位置を示す位置データを、近距離の通信によって前記携帯機器から受信する近距離通信器と、
前記位置データの示す位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記弁を手動操作によって開可能な状態とする制御器と、を備える、
高圧ガス容器。
［８］ 携帯機器の位置を示すデータを取得する位置データ取得部と、
取得した前記データの示す位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記携帯機器と近距離の通信を行う高圧ガス容器の弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを送信する弁制御データ送信部と、を備える、
制御装置。
［９］ 携帯機器の位置を測定し、
測定した前記携帯機器の位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記携帯機器と近距離の通信を行う高圧ガス容器の弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを、近距離の通信によって前記携帯機器から前記高圧ガス容器に送信する、
制御方法。
［１０］ コンピュータに、
携帯機器の位置を示すデータを取得するステップと、
取得した前記データの示す位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記携帯機器と近距離の通信を行う高圧ガス容器の弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを送信するステップと、
を実行させるためのプログラム。

高圧ガスの使用する場所を制限することができる。

第一の実施形態に係る制御システムの概念図である。 第一の実施形態に係る電磁弁と手動弁との関係の一例を示す図である。 第一の実施形態に係る電磁弁の開閉制御の一例を示す図である。 第一の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。 第一の実施形態に係る制御器のハードウェア構成の一例を示す図である。 第一の実施形態に係る携帯機器のハードウェア構成の一例を示す図である。 第一の実施形態に係る携帯機器の機能の一例を示す図である。 第一の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。 第二の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。 第二の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。 第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の一例を示す図である。 第三の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。 第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。 第四の実施形態に係る制御システムの概念図である。 第四の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 第四の実施形態に係る制御装置の機能の一例を示す図である。

（第一の実施形態）
以下に、図面を参照して、本発明に係る制御システムの実施の形態について説明する。

図１は、第一の実施形態に係る制御システムの概念図である。

制御システム１は、高圧ガス容器１０と携帯機器２０とを備える。

高圧ガス容器１０は、高圧ガスを内部に充填するための容器である。容器の種類は、継目なし容器、溶接容器、ろう付け容器、繊維強化プラスチック複合容器（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）容器）等のいずれであっても良い。また、容器の形状は、シリンダ、カードル、タンクコンテナ等のいずれであっても良い。また、高純度の半導体製造用ガスや反応性の高いガスなど、ガスの種類に合わせ高圧ガス容器を種々選択することができる。

具体的には、高圧ガス容器１０は、電磁弁１１と、手動弁１２と、電池１３と、近距離通信器１４と、制御器１５と、プロテクタ１６と、スカート１７と、を備える。

電磁弁１１は、内部に充填された高圧ガスの流出を電気的に開閉制御する弁（第１の弁）である。電磁弁１１は、制御器１５によって開閉制御される。

手動弁１２は、内部に充填された高圧ガスの流出を手動操作によって開閉制御する弁（第２の弁）である。

電磁弁１１と手動弁１２とは、直列に接続されていて、ともに開状態となると高圧ガス容器１０の内部のガスが外部に流出する。

電池１３は、近距離通信器１４、制御器１５等に電力を供給するための電池である。

近距離通信器１４は、携帯機器２０との間で近距離の通信を行うための機器である。通信の方法は、無線であっても有線であっても良い。通信の規格は、赤外線通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のいずれであっても良い。

制御器１５は、電磁弁１１の開閉を制御する機器である。制御器１５は、近距離通信器１４から受信した制御データに基づいて、電磁弁１１の開閉を制御する。

プロテクタ１６は、電磁弁１１、手動弁１２等の高圧ガス容器の射出箇所を保護する保護材である。プロテクタ１６の内側の面に、電池１３、近距離通信器１４および制御器１５が取り付けられている。

スカート１７は、高圧ガス容器１０の設置状態において、地面と接触する部分の腐食を防ぐための保護部品である。なお、ガスの射出箇所が設置状態において下側の場合には、スカート１７の内側の面に、電池１３、近距離通信器１４および制御器１５が取り付けられていても良い。

携帯機器２０は、近距離通信によって高圧ガス容器１０の使用を開始するための開錠キーとして機能する機器である。携帯機器２０は、ユーザによって携帯される機器であり、専用の機器でも良いし、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレットＰＣ（Personal Computer）等の汎用の機器に、後述する機能を実現させる専用のアプリケーションがインストールされたものであっても良い。

図２は、第一の実施形態に係る電磁弁と手動弁との関係の一例を示す図である。図３は、第一の実施形態に係る電磁弁の開閉制御の一例を示す図である。

電磁弁１１は、アクチュエータ１１１と、ダイヤフラム１１２と、ボディ１１３と、を備える。

アクチュエータ１１１は、ソレノイドアクチュエータ等であって、ソレノイド内に可動鉄芯が設置され、電流を流すことで発生する電磁力によって可動鉄芯を上下させて、ダイヤフラム１１２の押圧と解放を制御する。

ダイヤフラム１１２は、Ｎｉ－Ｃｏ合金やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の金属や樹脂から形成された膜である。ダイヤフラム１１２は、アクチュエータ１１１によって押圧と解放を制御され、ボディ１１３に流れるガスの流出を制御する。

ボディ１１３の内部にガスが流れ、電磁弁１１が開状態となると、高圧ガス容器１０に充填されたガスがボディ１１３の内部を通り、手動弁１２に流出する。

手動弁１２は、ハンドル１２１と、ダイヤフラム１２２と、ボディ１２３と、を備える。

ハンドル１２１は、ユーザの操作を受けて、ダイヤフラム１２２の押圧と解放を制御する。

ダイヤフラム１２２は、Ｎｉ－Ｃｏ合金やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の金属や樹脂から形成された膜である。ダイヤフラム１２２は、ハンドル１２１によって押圧と解放を制御され、ボディ１２３に流れるガスの流出を制御する。

ボディ１２３の内部にガスが流れ、電磁弁１１が開状態になって、ボディ１１３の内部を通過して流出したガスは、手動弁１２が開状態になると、高圧ガス容器１０の外部に流出する。

図３に示すように、電磁弁１１が制御器１５の制御によって（ａ）閉状態となると、アクチュエータ１１１の可動鉄芯がダイヤフラム１１２をボディ１１３に固定されたポリクロロトリフルオロエチレンやポリイミド等の樹脂製のシート１１４に押圧される。これによって、ガスの流出が抑制される。

また、電磁弁１１が制御器１５の制御によって（ｂ）開状態となると、シート１１４への押圧が解放されてダイヤフラム１１２の中心付近が持ち上がる。これによって、高圧ガス容器１０に充填されていたガスが、手動弁１２を介して外部に流出する。

手動弁１２についても、ハンドル１２１の操作によって、同様の仕組みでダイヤフラム１２２が制御される。

図４は、第一の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。

電池１３は、近距離通信器１４、制御器１５等と電線によって接続されている。電池１３は、近距離通信器１４、制御器１５等の電気系統に電力を供給する。

近距離通信器１４は、制御器１５と通信可能に接続されている。近距離通信器１４は、携帯機器２０から制御データを受信して、受信した制御データを制御器１５に送信する。

制御器１５は、近距離通信器１４および電磁弁１１と通信可能に接続されている。制御器１５は、近距離通信器１４から取得した制御データに基づいて、電磁弁１１の開閉を制御する。

電磁弁１１は、制御器１５と通信可能に接続されている。電磁弁１１は、制御器１５による制御によって開閉する。

また、電池１３、近距離通信器１４、制御器１５、電磁弁１１、それらを結ぶ電線等は、改造されにくくするために、高圧ガス容器１０の外壁面から内側に埋没して配置されていても良い。

図５は、第一の実施形態に係る制御器のハードウェア構成の一例を示す図である。

制御器１５は、プロセッサ１５１と、メモリ１５２と、インタフェース１５３と、を備える。

プロセッサ１５１は、演算装置である。プロセッサ１５１は、メモリ１５２に格納されたプログラムを読み出して、読み出されたプログラムに規定された処理を実行することで、後述する各種の機能を実現する。

メモリ１５２は、記憶装置である。メモリ１５２は、プロセッサ１５１の実行する処理に必要なデータを格納する。

インタフェース１５３は、電磁弁１１および近距離通信器１４との間で通信するための通信器である。

図６は、第一の実施形態に係る携帯機器のハードウェア構成の一例を示す図である。

携帯機器２０は、プロセッサ２０１と、メモリ２０２と、タッチパネル２０３と、近距離通信ＩＦ（Interface）２０４と、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信器２０５と、遠距離通信ＩＦ２０６と、を備える。

プロセッサ２０１は、演算装置である。プロセッサ２０１は、メモリ２０２に格納されたプログラムを読み出して、読み出されたプログラムに規定された処理を実行することで、後述する各種の機能を実現する。

メモリ２０２は、記憶装置である。メモリ２０２は、プロセッサ２０１の実行する処理に必要なデータを格納する。

タッチパネル２０３は、ユーザによる操作を受ける機能と情報を表示する機能を併せ持つ表示装置である。

近距離通信ＩＦ２０４は、高圧ガス容器１０との間で近距離の通信を行うための装置である。

ＧＰＳ受信器２０５は、ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する機器である。

遠距離通信ＩＦ２０６は、無線通信等によって遠距離の通信を行うための装置である。

図７は、第一の実施形態に係る携帯機器の機能の一例を示す図である。

携帯機器２０は、位置測定部２１と、判定部２２と、近距離通信部２３と、記憶部２４と、を備える。

位置測定部２１は、携帯機器２０の位置を測定する。具体的には、位置測定部２１は、ＧＰＳ衛星から送信される無線通信を受信して、携帯機器２０の位置データを取得する。

なお、位置測定部２１は、ＧＰＳ以外の方法によって、携帯機器２０の位置データを取得しても良い。例えば、位置測定部２１は、基地局と無線通信を行うことによって、基地局の位置データから携帯機器２０の位置を推定しても良い。また、位置測定部２１は、ＧＰＳ衛星から取得した位置データと、基地局から取得した位置データと、を適宜組み合わせて携帯機器２０の位置を推定しても良い。

また、位置測定部２１は、速度、加速度等を測定して、あらかじめ与えられた初期位置と、測定した速度、加速度等に基づく自己位置の推定を行って、携帯機器２０の位置を推定しても良い。

判定部２２は、位置測定部２１が測定した位置と、使用可能範囲データ２５と、に基づいて、電磁弁１１の開閉状態を判定する。

近距離通信部２３は、高圧ガス容器１０との間で近距離の通信を行う。具体的には、近距離通信部２３は、判定部２２が判定した開閉状態となる制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１０に送信する。

記憶部２４は、判定部２２の判定に必要な各種データを記憶する。具体的には、記憶部２４は、使用可能範囲データ２５を記憶する。

使用可能範囲データ２５は、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲を示すデータである。具体的には、使用可能範囲データ２５は、高圧ガスを使用可能な位置の範囲を示すデータである。例えば、使用可能範囲データ２５は、使用可能な位置を緯度と経度の範囲によって示すデータであっても良い。

次に、制御システム１の動作について、図面を参照して説明する。

図８は、第一の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。

携帯機器２０は、近距離通信部２３が高圧ガス容器１０と近接して通信を開始すると、電磁弁の制御処理を実行する。

位置測定部２１は、携帯機器２０の位置を示す位置データを取得する（ステップＳ１１）。具体的には、位置測定部２１は、ＧＰＳ受信器２０５がＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信することによって、携帯機器２０の位置を測定する。

ここで、ＧＰＳ受信器２０５が、定期的に、例えば１０秒ごとに位置を測定しても良いし、位置測定部２１が位置データの測定を開始すると、ＧＰＳ受信器２０５が位置を測定しても良い。

なお、ＧＰＳ受信器２０５が、例えば１０秒ごとに位置を測定する場合には、測定した複数の位置データに含まれる経度、緯度等をそれぞれ平均した値を、携帯機器２０の位置としても良い。

次に、判定部２２は、位置データを取得できたか否かを判定する（ステップＳ１２）。判定部２２は、位置データを取得できなかったと判定すると（ステップＳ１２：Ｎｏ）、処理を終了する。

また、判定部２２は、位置データを取得できたと判定すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内であるか否かをさらに判定する（ステップＳ１３）。

判定部２２は、具体的には、記憶部２４に格納された使用可能範囲データ２５を取得して、使用可能範囲データ２５に規定された範囲内に、携帯機器２０の位置が存在するか否かを判定する。

例えば、使用可能範囲データ２５に規定された範囲が、東経１２２度以上１５４度以下、かつ北緯２０度以上４６度以下である場合、携帯機器２０の位置が東経１３４度、北緯４０度の場合には、判定部２２は、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内であると判定する。

また、携帯機器２０の位置が東経１１４度、北緯５０度の場合には、判定部２２は、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内でないと判定する。

ここで、使用可能範囲データ２５は、例えば、複数の範囲の組み合わせであっても良く、また、特定の範囲を使用可能範囲から除外する指定を含んでいても良い。

判定部２２は、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内でないと判定すると（ステップＳ１３：Ｎｏ）、処理を終了する。

また、判定部２２が、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内であると判定すると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、近距離通信部２３は、電磁弁１１を開く制御内容を示す制御データを送信する（ステップＳ１４）。

高圧ガス容器１０の近距離通信器１４が制御データを受信すると、制御器１５は、電磁弁１１に開信号を送信して、アクチュエータ１１１に電磁力を発生させて、ダイヤフラム１１２にシート１１４への押圧を解放させる。これによって、高圧ガス容器１０の内部のガスは、ボディ１１３を通過して、手動弁１２に到達する。

その後、手動弁１２がユーザの操作によって開状態となると、手動弁１２に到達していたガスが射出口から流出する。

本実施形態に係る制御システム１によれば、携帯機器２０が使用可能範囲内にある場合には、手動弁１２の操作によってガスが流出するのに対して、携帯機器２０が使用可能範囲外では、手動弁１２の操作によっても電磁弁１１が閉状態であるためにガスが流出しない。

また、携帯機器２０と高圧ガス容器１０が近距離の通信を開始した場合に、上述した制御処理が実行されるため、携帯機器２０と高圧ガス容器１０とが近い位置にある場合に、高圧ガスを使用できる。したがって、高圧ガスの使用する場所を使用可能範囲内に制限することができる。

具体的には、本実施形態に係る高圧ガス容器１０に高圧ガスを充填させて販売する場合、販売先として使用する場所を表す使用可能範囲データ２５を生成して、携帯機器２０の記憶部２４に格納しておき、携帯機器２０を販売先の顧客に渡しておけば良い。

そして、高圧ガス容器１０の出荷先において、高圧ガスを購入した顧客は、使用可能な場所において、携帯機器２０を高圧ガス容器１０と近距離通信させることによって、高圧ガスを使用できる。このとき、使用可能でない場所において、携帯機器２０を高圧ガス容器１０と近距離通信させても、電磁弁１１が開かないため、高圧ガスを使用できない。

このようにすれば、高圧ガスを販売する際に、高圧ガスの使用する場所を使用可能範囲内に制限することができる。

本実施形態に係る高圧ガス容器１０は、電磁弁１１および手動弁１２の組み合わせを複数備えていても良い。その場合、制御器１５は、電磁弁１１を開く際には、すべての電磁弁１１を開くように制御する。これによって、複数の電磁弁１１のいずれかに不具合が生じて開かなくなっても、他の電磁弁１１で代用可能である。

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、手動弁１２が開状態の際には電磁弁１１が開かないように制御する点が、第一の実施形態と相違する。以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

本実施形態に係る高圧ガス容器１０は、開閉センサ１８をさらに備える。開閉センサ１８は、手動弁１２の開閉状態を測定する機器である。

図９は、第二の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。

開閉センサ１８は、電池１３と電線によって接続されている。また、開閉センサ１８は、制御器１５と通信可能に接続されている。

開閉センサ１８は、電池１３から電力の供給を受けて、手動弁１２の開閉状態を測定する。そして、開閉センサ１８は、測定結果を制御器１５に送信する。具体的には、開閉センサ１８は、定期的に、例えば１０秒ごとに、手動弁の開閉状態を示す開閉データを制御器１５に送信する。

図１０は、第二の実施形態に係る電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。

制御器１５は、近距離通信器１４を介して、電磁弁１１を開く制御内容を示す制御データを受信する（ステップＳ２１）。

次に、制御器１５は、開閉センサ１８を介して、手動弁１２の開閉データを取得する（ステップＳ２２）。具体的には、開閉データが例えば１０秒ごとに送信される場合には、制御器１５は、最新の開閉データを取得する。

続いて、制御器１５は、手動弁１２が閉状態であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。制御器１５は、手動弁１２が閉状態でないと判定すると（ステップＳ２３：Ｎｏ）、処理を終了する。

また、制御器１５が、手動弁１２が閉状態であると判定すると（ステップＳ２３：Ｙｅｓ）、制御器１５は、電磁弁１１を開く（ステップＳ２４）。

本実施形態に係る制御システム１によれば、手動弁１２が開状態の時には、携帯機器２０が使用可能範囲内でも電磁弁１１は開かない。これによって、誤って手動弁１２が開いている時に、電磁弁１１が開くことによって、ユーザの予期しないタイミングでガスが流出するといった事態を回避することができる。

また、携帯機器２０が使用可能範囲内にある場合に、ユーザの操作によって手動弁１２が開状態から閉状態になると、電磁弁１１が開く。これによって、ユーザは、使用可能範囲内において、誤って手動弁１２が開いている時であっても、手動弁１２を閉めてから再び開くことによって、ガスを使用することができる。

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して、第三の実施形態について説明する。第三の実施形態では、電磁弁１１と手動弁１２の代わりに、手動操作電磁弁を備える点が、第一の実施形態と相違する。以下の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

本実施形態に係る高圧ガス容器１０は、電磁弁１１と手動弁１２の代わりに、手動操作電磁弁１９を備える。

図１１は、第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の一例を示す図である。

手動操作電磁弁１９は、手動操作が可能な電磁弁である。具体的には、手動操作電磁弁１９は、ハンドル１９１と、アクチュエータ１９２と、ダイヤフラム１９３と、ボディ１９４と、を備える。

ハンドル１９１は、ユーザの操作を受けて、ダイヤフラム１９３の押圧と解放を制御する。

アクチュエータ１９２は、ソレノイドアクチュエータ等であって、ソレノイド内に可動鉄芯が設置され、電流を流すことで発生する電磁力によって可動鉄芯を上下させて、ダイヤフラム１９３の押圧と解放を制御する。

ダイヤフラム１９３は、Ｎｉ－Ｃｏ合金やＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）等の金属や樹脂から形成された膜である。ダイヤフラム１９３は、ハンドル１９１およびアクチュエータ１９２によって押圧と解放を制御され、ボディ１９４に流れるガスの流出を制御する。

より詳細には、ダイヤフラム１９３は、ハンドル１９１とアクチュエータ１９２の両方からの押圧を受けている。したがって、ハンドル１９１とアクチュエータ１９２のいずれかが押圧している間は、ダイヤフラム１９３は解放されず、ガスは流出しない。

ハンドル１９１とアクチュエータ１９２のいずれも解放すると、ダイヤフラム１９３は解放され、ガスが流出する。

したがって、手動操作電磁弁１９は、制御器１５によって開可能となった後に、ユーザによるハンドル１９１の操作によって、開状態となる。

図１２は、第三の実施形態に係る電気系統のハードウェア構成の一例を示す図である。

手動操作電磁弁１９は、制御器１５と通信可能に接続されている。制御器１５の制御によって、手動操作電磁弁１９は、開不能な状態から、手動操作によって開可能な状態に移行する。

図１３は、第三の実施形態に係る手動操作電磁弁の制御処理の一例を示すフローチャートである。

本実施形態に係る手動操作電磁弁１９の制御処理のステップＳ３１からステップＳ３３までは、第一の実施形態に係る電磁弁１１の制御処理のステップＳ１１からステップＳ１３までと同じである。

判定部２２が、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内であると判定すると（ステップＳ３３：Ｙｅｓ）、近距離通信部２３は、手動操作電磁弁９０を開可能にする制御内容を示す制御データを送信する（ステップＳ３４）。

高圧ガス容器１０の近距離通信器１４が制御データを受信すると、制御器１５は、手動操作電磁弁１９に開信号を送信して、アクチュエータ１９２に電磁力を発生させて、ダイヤフラム１９３にアクチュエータ１９２による押圧を解放させる。

これによって、ダイヤフラム１９３は、ハンドル１９１からの押圧のみを受けている状態となる。すなわち、手動操作電磁弁１９は、手動操作によって開可能な状態となる。

本実施形態に係る高圧ガス容器１０によれば、携帯機器２０の使用可能範囲内では、手動操作電磁弁９０の操作によってガスが流出するのに対して、携帯機器２０の使用可能範囲外では、手動操作電磁弁９０の操作によってもガスが流出しない。したがって、高圧ガスの使用する場所を使用可能範囲内に制限することができる。

また、手動操作電磁弁９０は、手動操作が行われない限りは開かれない。したがって、例えば、使用可能範囲を通過した場合等に、複数の弁の間にガスが流出することが無い。

手動操作電磁弁９０は、制御器１５によって開可能とならなければ、手動操作によっても開かない例を示した。さらに、制御器１５によって操作可能とならなければ、手動操作ができない、すなわちハンドル１９１が回転しないようにしても良い。このようにすれば、使用可能範囲外において、誤ってハンドル１９１によるダイヤフラム１９３の押圧を解放してしまうことが無い。

（第四の実施形態）
以下に図面を参照して、第四の実施形態について説明する。第四の実施形態では、外部から電磁弁１１が制御される点が、第一の実施形態と相違する。以下の第四の実施形態の説明では、第一の実施形態との相違点について説明し、第一の実施形態と同様の機能構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し、その説明を省略する。

図１４は、第四の実施形態に係る高圧ガス容器の制御システムの概念図である。

制御システム１は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）アクセスポイント４０と、制御装置３０と、ネットワーク５０と、を備える。

本実施形態に係る高圧ガス容器１０は、無線機１００をさらに備える。無線機１００は、無線ＬＡＮアクセスポイント４０と無線通信を行う通信器である。また、無線ＬＡＮアクセスポイント４０は、ネットワーク５０を介して制御装置３０と通信可能に接続されている。

制御装置３０は、位置データに基づいて、電磁弁１１の制御内容を決定し、決定した制御内容を示す制御信号を、ネットワーク５０および無線ＬＡＮアクセスポイント４０を介して高圧ガス容器１０に送信する。

無線ＬＡＮアクセスポイント４０は、無線ＬＡＮを設定して、ネットワーク５０に接続された機器と無線機１００との間の通信を仲介する通信中継装置である。

図１５は、第四の実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

制御装置３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、主記憶装置３０２、補助記憶装置３０３、入力装置３０４、表示装置３０５、通信インタフェース装置３０６、ドライブ装置３０７を備える。これらの各装置は、バスで接続されている。

ＣＰＵ３０１は、制御装置３０の動作を制御する主制御部であり、主記憶装置３０２に格納されたプログラムを読み出して実行することで、後述する各種の機能を実現する。

主記憶装置３０２は、制御装置３０の起動時に補助記憶装置３０３からプログラムを読み出して格納する。補助記憶装置３０３は、インストールされたプログラムを格納すると共に、後述する各種機能に必要なファイル、データ等を格納する。

入力装置３０４は、各種の情報の入力を行うための装置であり、例えばキーボードやポインティングデバイス等により実現される。表示装置３０５は、各種の情報の表示を行うためものであり、例えばディスプレイ等により実現される。通信インタフェース装置３０６は、ＬＡＮカード等を含み、ネットワークに接続する為に用いられる。

本実施形態に係るプログラムは、制御装置３０を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。プログラムは、例えば記憶媒体３０８の配布やネットワークからのダウンロード等によって提供される。プログラムを記録した記憶媒体３０８は、ＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的、電気的或いは磁気的に記録する記憶媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記憶媒体を用いることができる。

また、プログラムは、プログラムを記録した記憶媒体３０８がドライブ装置３０７にセットされると、記憶媒体３０８からドライブ装置３０７を介して補助記憶装置３０３にインストールされる。ネットワークからダウンロードされたプログラムは、通信インタフェース装置３０６を介して補助記憶装置３０３にインストールされる。

図１６は、第四の実施形態に係る制御装置の機能の一例を示す図である。

制御装置３０は、記憶部３１と、位置データ取得部３２と、判定部３３と、弁制御データ送信部３４と、を備える。

記憶部３１は、制御装置３０の制御に必要な各種データを記憶する。具体的には、記憶部３１は、使用可能範囲データ３５を記憶する。

使用可能範囲データ３５は、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲を示すデータである。具体的には、使用可能範囲データ３５は、高圧ガスを使用可能な位置の範囲を示すデータである。例えば、使用可能範囲データ３５は、使用可能な位置を緯度と経度の範囲によって示すデータであっても良い。

位置データ取得部３２は、高圧ガス容器１０の無線機１００を介して、携帯機器２０の位置を示す位置データを取得する。

判定部３３は、位置データ取得部３２が取得した位置データと、使用可能範囲データ３５と、に基づいて、電磁弁１１の開閉状態を判定する。

弁制御データ送信部３４は、判定部３３の判定結果にしたがって、電磁弁１１の開閉制御する制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１０に送信する。

本実施形態に係る制御装置３０の動作は、第一の実施形態に係る電磁弁１１の制御処理と同様である。本実施形態に係る制御システム１によれば、第一の実施形態と同様に、使用可能範囲内では、手動弁１２の操作によってガスが流出するのに対して、使用可能範囲外では、手動弁１２の操作によっても電磁弁１１が閉状態であるためにガスが流出しない。したがって、高圧ガスの使用する場所を使用可能範囲内に制限することができる。

本実施形態に係る制御システム１によれば、複数の高圧ガス容器１０の弁の制御を１つの制御装置３０で実行することができる。したがって、使用可能範囲データ３５および判定部３３等の処理内容を規定したプログラムの作成、変更等のメンテナンスを制御装置３
行えば、携帯機器２０のメンテナンスを行うことなく、使用可能な場所の設定および変更が可能である。

また、使用可能範囲データ３５は、高圧ガス容器１０を識別するための識別子を含み、識別子ごとに使用可能な範囲が異なっていても良い。このようにすれば、複数の高圧ガス容器１０について、それぞれの使用可能な場所を、制御装置３０において集中して管理することができる。

さらに、携帯機器２０による制御だけではなく、制御装置３０の制御によって電磁弁１１が開くため、携帯機器２０と同様の機能を持つ機器を不正に作成されたとしても、制御装置３０の処理内容が解析されない限り、電磁弁１１を不正に開くことが困難である。

本実施形態では、携帯機器２０が測定した位置を示す位置データを、携帯機器２０が高圧ガス容器１０に送信し、高圧ガス容器１０が、受信した位置データを制御装置３０に送信する例を示した。しかし、携帯機器２０が遠距離通信ＩＦ２０６を介して、無線ＬＡＮアクセスポイント４０と通信することによって、携帯機器２０が、高圧ガス容器１０を介さずに、位置データを制御装置３０に送信しても良い。

その場合、携帯機器２０は、近距離通信によって高圧ガス容器１０と通信が確立した後に、無線ＬＡＮアクセスポイント４０との通信を確立し、位置測定部２１が測定した位置を示す位置データを、無線ＬＡＮアクセスポイント４０を介して制御装置３０に送信すれば良い。

上述した各実施形態において、高圧ガス容器１０が種々のセンサを備え、開閉センサ１８に加えて、他のセンサの測定結果に応じて、電磁弁１１または手動操作電磁弁１９の制御内容を決定しても良い。

例えば、高圧ガス容器１０は、時計、ガス残量センサ、電池残量センサ、速度センサ、加速度センサ等を備えても良い。

例えば、時計は、時刻を計測する。そして、制御器１５は、時計から取得した時刻によって、弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを受信してから、手動操作によって開可能な時間を示す基準期間を経過したか否かを判定する。

なお、基準期間は、制御器１５にあらかじめ設定されている。制御器１５は、基準期間を経過したと判定し、かつ開閉センサ１８から手動弁１２が開状態を示すデータを取得した場合、電磁弁１１を閉じる制御を行う。

このようにすれば、一旦、使用可能範囲内において手動操作可能な状態となった後で、手動弁１２を開かずに放置された場合には、電磁弁１１を閉じることによって、例えば、使用期限にかかわる誤操作等を防止することができる。

例えば、ガス残量センサは、高圧ガスの残量を計測する。そして、ガス残量センサから取得したガスの残量の変化が、あらかじめ設定されたパターン以外の場合には、制御器１５または制御装置３０は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行わない。

あるいは、ガスの残量があらかじめ設定された閾値以上の速度で減っている場合には、制御器１５または制御装置３０は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行わない。

ガス残量センサを併用して、ガスの残量の変化が、設定された条件を満たす場合にのみ電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行うことによって、通常の使用状態と異なる使用状態であることを推定することができるため、異常な使用状態等を防止することができる。

また、電池残量センサは、電池１３の残量を計測する。そして、電池１３の残量があらかじめ設定された閾値以下の場合には、制御器１５または制御装置３０は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行わない。

電池残量センサを併用して、電池１３の残量があらかじめ設定された条件を満たす場合にのみ、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行うことによって、電池１３の残量がなくなって、各センサが動作しない場合において、あやまって弁が開くことを防止することができる。

また、速度センサは、高圧ガス容器１０の速度を計測する。そして、加速度センサは、高圧ガス容器１０の加速度を計測する。高圧ガス容器１０の速度または加速度があらかじめ設定された閾値以上の場合には、制御器１５または制御装置３０は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行わない。

速度センサまたは加速度センサを併用して、高圧ガス容器１０の速度または加速度が設定された条件を満たす場合にのみ、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行うことによって、高圧ガス容器１０の輸送中に、あやまって弁が開くことを防止することができる。

上述した各実施形態において、高圧ガス容器１０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子等の充電端子をさらに備えても良い。これによって、電池１３に充電することができる。

上述した各実施形態において、高圧ガス容器１０が電池１３を備える代わりに、ＵＳＢ端子等の受電端子を備えても良い。この場合、ユーザは、外部から高圧ガス容器１０に、受電端子を介して電力を供給して、高圧ガスを使用する。また、受電端子から電力が供給されていない場合には、制御器１５または制御装置３０は、他のセンサの状態にかかわらず、電磁弁１１を開く制御または手動操作電磁弁１９を開可能とする制御を行わないものとしても良い。

上述した各実施形態における電池１３、近距離通信器１４、制御器１５等は、専用のハードウェアでなく、汎用のコンピュータ等によって実現されても良い。例えば、これらはスマートフォンによっても代用可能である。スマートフォンは、備えられた近距離通信機能によって、近距離通信を行うことが可能である。また、スマートフォンにアプリケーションをインストールすることによって、スマートフォンが、制御器１５の各種の処理を実行することができる。

上述した各実施形態における電磁弁１１と手動弁１２との組み合わせは、１つの弁とみなすことができる。この場合、弁は、電磁弁１１が開かれると、手動弁１２の操作によって弁が開状態になる。したがって、電磁弁１１が開かれることによって、弁は、手動操作によって開可能な状態となる。

上述した各実施形態における電磁弁１１または手動操作電磁弁１９は、電気的な制御が可能な弁の一例である。これらをソレノイドアクチュエータによって制御する例を示したが、本発明の範囲はこれに限られない。例えば、空気圧による制御が可能な弁であっても良い。この場合、空気圧を電気的に制御することによって、間接的に弁の開閉が電気的に制御され得る。

上述した各実施形態において、弁を手動操作によって開可能な状態とする場合以外の場合には、制御処理を終了する例を示した。しかし、弁を手動操作によって開可能な状態とする場合以外の場合に、弁を閉じる制御としても良い。

具体的には、第一の実施形態に係る近距離通信部２３は、電磁弁の制御処理において、判定部２２が、位置データを取得できなかったと判定した場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、または判定部２２が携帯機器２０の位置が使用可能範囲内でないと判定した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、電磁弁１１を閉じる制御内容を示す制御データを送信する。

このようにすれば、一旦、使用可能範囲内において高圧ガスが使用された後に、使用可能範囲外に移動された場合にも、高圧ガスの使用を制限することができる。

上述した各実施形態は、適宜組み合わせが可能である。例えば、第二の実施形態と、第四の実施形態と、を組み合わせることができる。具体的には、開閉センサ１８の測定結果を示すデータを、制御装置３０が受信する。そして、制御装置３０は、第二の実施形態に係る電磁弁１１の制御処理と同様の処理によって、電磁弁１１の制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１０に送信する。

また、第三の実施形態と、第四の実施形態と、を組み合わせることができる。具体的には、制御装置３０は、第三の実施形態に係る手動操作電磁弁１９の制御処理と同様の処理によって、手動操作電磁弁１９の制御内容を示す制御データを、高圧ガス容器１０に送信する。

また、高圧ガス容器１０の制御器１５が、電磁弁１１または手動操作電磁弁１９の制御処理を実行しても良い。この場合、制御器１５に使用可能範囲データ２５が格納される。そして、制御器１５は、携帯機器２０から位置データを取得して、携帯機器２０の位置が使用可能範囲内である場合に、電磁弁１１を開くか、または手動操作電磁弁１９を開可能に制御する。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１ 制御システム
１０ 高圧ガス容器
１１ 電磁弁
１２ 手動弁
１３ 電池
１４ 近距離通信器
１５ 制御器
１６ プロテクタ
１７ スカート
１８ 開閉センサ
１９ 手動操作電磁弁
２０ 携帯機器
２１ 位置測定部
２２ 判定部
２３ 近距離通信部
２４，３１ 記憶部
２５，３５ 使用可能範囲データ
３０ 制御装置
３２ 位置データ取得部
３３，５３ 判定部
３４ 弁制御データ送信部
４０ 無線ＬＡＮアクセスポイント
５０ ネットワーク
１００ 無線機
１１１，１９２ アクチュエータ
１１２，１２２，１９３ ダイヤフラム
１１３，１２３，１９４ ボディ
１１４ シート
１２１ ハンドル

Claims (11)

1. 高圧ガス容器と携帯機器とを備える制御システムであって、
   前記高圧ガス容器は、
   ガスの流出を開閉制御する弁と、
   前記弁の制御内容を示すデータを、近距離の通信によって受信する近距離通信器と、を備え、
   前記携帯機器は、
   前記携帯機器の位置を測定する位置測定部と、
   測定された前記位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記高圧ガス容器の前記弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを、近距離の通信によって前記高圧ガス容器に送信する近距離通信部と、を備える、
   制御システム。
2. 前記弁は、直列に接続された第１の弁と第２の弁とを含み、
   前記第１の弁は、前記制御内容を示す前記データを受信すると開き、
   前記第２の弁は、手動操作によって開閉される、
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記高圧ガス容器は、前記第２の弁の開閉状態を測定する開閉センサをさらに備え、
   前記第１の弁は、測定された前記位置が前記基準範囲にある場合であって、かつ前記第２の弁が閉状態である場合に開く、
   請求項２に記載の制御システム。
4. 前記高圧ガス容器の前記第１の弁は、前記高圧ガス容器の前記弁を手動操作によって開可能な状態とする前記制御内容を示す前記データを受信してから、手動操作によって開可能な時間を示す基準期間を経過し、かつ前記第２の弁が開状態である場合に閉じる、
   請求項３に記載の制御システム。
5. 前記弁は、手動操作により開閉され、
   前記制御内容を示す前記データを受信すると、手動操作が可能な状態になる、
   請求項１に記載の制御システム。
6. 前記高圧ガス容器は、前記ガスの残量を測定するガス残量センサをさらに備え、
   前記弁は、測定された前記ガスの残量の変化が、設定された条件を満たす場合にのみ、手動操作によって開可能な状態になる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の制御システム。
7. 前記高圧ガス容器は、前記高圧ガス容器の速度を測定する速度センサまたは加速度を測定する加速度センサをさらに備え、
   前記弁は、測定された前記高圧ガス容器の前記速度または前記加速度が、設定された条件を満たす場合にのみ、手動操作によって開可能な状態になる、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の制御システム。
8. ガスの流出を開閉制御する弁と、
   携帯機器の位置を示す位置データを、近距離の通信によって前記携帯機器から受信する近距離通信器と、
   前記位置データの示す位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記弁を手動操作によって開可能な状態とする制御器と、を備える、
   高圧ガス容器。
9. 携帯機器の位置を示すデータを取得する位置データ取得部と、
   取得した前記データの示す位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記携帯機器と近距離の通信を行う高圧ガス容器の弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを送信する弁制御データ送信部と、を備える、
   制御装置。
10. 携帯機器の位置を測定し、
    測定した前記携帯機器の位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記携帯機器と近距離の通信を行う高圧ガス容器の弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを、近距離の通信によって前記携帯機器から前記高圧ガス容器に送信する、
    制御方法。
11. コンピュータに、
    携帯機器の位置を示すデータを取得するステップと、
    取得した前記データの示す位置が、ガスを使用可能な範囲として設定された基準範囲にある場合に、前記携帯機器と近距離の通信を行う高圧ガス容器の弁を手動操作によって開可能な状態とする制御内容を示すデータを送信するステップと、
    を実行させるためのプログラム。

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