JP7509559B2 - 見守りシステム - Google Patents

Description

本発明は、家庭用燃料電池コージェネレーション装置の稼働状況から居住者の生活状況を推測して、見守るための見守りシステムに関するものである。

コージェネレーション装置、例えば、家庭用燃料電池コージェネレーション装置は、貯湯ユニットと燃料電池ユニットとが併設されたシステムである。

燃料電池ユニットでは、発電を目的としてガスを消費し続けており、発電に伴う発熱で、貯湯ユニット内の水を加熱して温水を生成する。

特許文献１には、高齢者などの見守り対象者宅で発生する異常を各高齢者の生活状況に合わせて検出し、サービス利用者に通知することのできる生活見守りシステムが記載されている。

より詳しくは、生活見守りシステムの見守りセンタは、サーバ全体の制御及びパラメータ算出機能、通知機能を実現するホストコンピュータ、ネットワーク網に接続しデータ等の送受信を行うためのデータ入出力制御部、統計・数学技法を用いて算出された見守り対象者である高齢者の個別の生活情報を蓄積する管理データベースを備え、ホストコンピュータは、対象となる高齢者のデータから統計・数学技法を用いて各高齢者の生活情報を統計・数学技法により各見守り対象者毎の異常通知用パラメータを算出して宅内装置に送信し、宅内装置では高齢者毎に算出されたパラメータとセンサ情報に基づいて見守り宅で発生する異常を検出し、見守り者宅宛に通知する。

また、特許文献２には、独居高齢者をはじめとする居住者の安否又は住居の安全を見守るための見守りシステムが記載されている。

より詳しくは、見守りシステムは、見守りの対象となる居住者の居住者宅又は見守りの対象となる住居の電気使用量に関するデータを取得し、見守りセンタへ送信する電気使用データ取得・送信手段と、見守りセンタでは、受信した電気使用量に関するデータを蓄積し、分析する電気使用データ蓄積・分析手段と、分析にした結果を生活リズム情報として外部から閲覧可能にする生活リズム情報閲覧手段と、生活リズム情報に異常がある場合に、予め登録されている登録先に異常を通報する生活リズム異常通報手段と、を備える。

特開２００４－２８７７７０号公報 特開２０１９－０６１４６５公報

しかしながら、先行技術１及び先行技術２共に、生活状況に基づいて、居住者の異常の有無、安否を判断し、見守り者へ通知することが記載されているが、居住者の生活状況を認識するためには、住居内の水道光熱のそれぞれの使用量に基づく解析が必要であり、制御負担が大きい分、誤認識が多い。

本発明は、居住者の光熱水道の利用状況を検出することなく、燃料電池コージェネレーション装置の稼働状況から生活状況を見守り、特に異常時において迅速に通知することができる見守りシステムを得ることが目的である。

本発明に係る見守りシステムは、ガスを用いて発電する発電部、及び発電時に発生する熱を利用して温水を生成する温水生成部が設けられた燃料電池コージェネレーション装置が設置された住居の居住者の生活状況を見守る見守りシステムであって、前記燃料電池コージェネレーション装置の稼働状況を時系列に取得する取得部と、前記取得部で取得した時系列の稼働状況の推移に基づいて、前記居住者の生活状況を推測する推測部と、推測部で推測した生活状況に異常がある場合に、予め定めた複数の通知者の一部又は全部へ通知する通知部と、
を有している。

本発明によれば、取得部は、コージェネレーション装置の稼働状況を時系列に取得する。推測部は、取得部で取得した時系列の稼働状況の推移に基づいて、生活状況を推測する。通知部では、推測部で推測した生活状況に異常がある場合に、予め定めた複数の通知者の一部又は全部へ通知する。

これにより、居住者の光熱水道の利用状況を検出することなく、燃料電池コージェネレーション装置の稼働状況から生活状況を見守り、特に異常時において迅速に通知することができる。

本発明において、前記通知者が、隣人、親戚、ホームセキュリティ会社、救急施設の少なくとも１つを含み、前記複数の通知者の各々と、前記異常の度合いとが対応付けられており、当該異常の度合いに基づいて、通知対象を決定する、ことを特徴としている。

異常の度合いによって、通知者を選択することができる。

本発明において、前記生活状況の推測が、前記燃料電池コージェネレーション装置における、電力使用量、タンク貯湯量、及びお湯の使用量に基づく、前記居住者の起床、朝食、掃除、洗濯、昼食、外出、帰宅、夕食、入浴、及び就寝の少なくとも１つの推測を含むことを特徴としている。

電力使用量、タンク貯湯量、及びお湯の使用量に基づいて、居住者の起床、朝食、掃除、洗濯、昼食、外出、帰宅、夕食、入浴、就寝の少なくとも１つの時間帯を得ることで、生活状況の推測が可能である。

本発明は、従来技術に対し、燃料電池コージェネレーション装置内で生活状況を推測することができる点が新しく、異常時に複数の通報先を予め登録しておく（かつ、異常度合いによって通知先を決める）点で大きく進歩している。

本発明によれば、居住者の光熱水道の利用状況を検出することなく、燃料電池コージェネレーション装置の稼働状況から生活状況を見守り、特に異常時において迅速に通知することができる。

本実施の形態に係るコージェネレーション装置の概略図である。 本実施の形態に係るコントローラの制御ブロック図である。 本実施の形態に係るコージェネレーション装置が導入された住居における生活スタイルの一例を示す遷移図である。 本実施の形態に係るコントローラで実行される、生活状況監視ルーチンを示す制御フローチャートである。 図５のステップ１１４の異常通知処理サブルーチンを示し、（Ａ）は例１としての一斉通知処理ルーチンを示すフローチャート、（Ｂ）は例２としての選択通知処理ルーチンを示すフローチャートである。 本実施の形態に係る変形例に係り、異常生活スタイルの継続時間と異常レベルとの関係を示す特性図である。

図１には、本実施の形態に係る家庭用燃料電池コージェネレーション装置、（以下、単に、「コージェネレーション装置１０」という）の概略図が示されている。

コージェネレーション装置１０は、貯湯ユニット１２と燃料電池ユニット１４とが併設されたシステムである。なお、併設とは、物理的に隣接していることに限定するものではなく、相互に連携しあうことを意味する。すなわち、貯湯ユニット１２と燃料電池ユニット１４とが離れた状態で設置され、配管や電気配線等で連結するようにしてもよい。

コージェネレーション装置１０は、図１に示される如く、家屋４８の外壁に沿って設置されるものであり、作業者が現場へ出向き、設置作業を実行する。

図１は、設置作業が完了し、試運転が完了し、家屋４８側の各種設備（電力消費機器２４，給湯設備４９等）と連携して、定常的に運転可能な状態である。

（コージェネレーション装置１０の構成）

コージェネレーション装置１０は、コントローラ１６によって制御される。

貯湯ユニット１２は、貯湯タンク３２を備えている。また、燃料電池ユニット１４は、ガス供給管１８からガス（例えば、都市ガス１３Ａ）を取り込んで水素を精製する燃料処理器２０と、水素と酸素とによる改質を中心とした処理で発電しかつ蓄電するスタック２２と、スタック２２に蓄電された電力（直流）を交流に変換し、家屋４８内の家電（家庭電化製品）や照明等のエネルギー消費機器の１つである電力消費機器２４に供給するインバータ２８とを備えている。

なお、図１では、電力消費機器２４の代表例として、家電及び照明を挙げているが、本実施の形態において、電力消費機器２４とは、家電及び照明を含め、家屋４８で必要とされる電気部品は全てを指すものとする。例えば、コージェネレーション装置１０に関わる貯湯ユニット制御部１２Ｄ、燃料電池ユニット制御部１４Ｄ（図２参照）、後述するリモコンパネル４６、及びガスファンヒータ５４等が、電力消費機器２４に属する。

燃料電池ユニット１４では、スタック２２で発電する際に発熱するため、冷却する必要がある。

一方、貯湯ユニット１２では、貯湯タンク３２内に水道水等を取り入れ（給水）、家屋４８の内部に設けられ、電力消費機器２４と共にエネルギー消費機器を構成する給湯設備４９（シャワー、風呂、シンク等）への給湯用、及び床暖房や空調設備等での熱交換用として利用するため、加熱（加温）する必要がある。

このため、燃料電池ユニット１４は、熱交換器３０を備えており、スタック２２での発電で発生した熱と、水道管３３を介して貯湯ユニット１２に設けられた貯湯タンク３２内に供給する水との間で熱交換を行っている。

なお、水道管３３には、図示しないヒータ（主として、電気ヒータ）が設けられ、ヒータで水道管３３を加熱することで、当該水道管３３及び周辺機器の凍結防止を行う場合がある。

燃料電池ユニット１４の一部を構成するインバータ２８は、商用電源６０との切り替えを制御する切替部６２に接続されている。切替部６２は、コントローラ１６の指示に基づき、電力供給源（燃料電池ユニット１４で発電した電力又は商用電源６０からの電力）を切り替える。

切替部６２の下流側には、電力の消費状態を監視するメータとして、電力スマートメータ６３が取り付けられている。

電力スマートメータ６３には、切替部６２による切り替えに依存して、燃料電池ユニット１４で発電した電力、或いは、商用電源６０からの電力が入力され、電力消費機器２４へ供給されるようになっている。言い換えれば、利用者が電力消費機器２４を利用する場合、何れかの電力が供給されるため、何ら支障はない。

なお、電力スマートメータ６３は、コントローラ１６に接続されており、コントローラ１６で制御されるリモコンパネル４６に、電力源が表示されるようになっている。

電力スマートメータ６３では、消費される電力の推移（消費電力、単位時間当たりの電力量及び電力変化量、並びに、消費される時期及び時間帯等）を解析することで、予め定格の消費電力が既知とされている電力消費機器２４の種類の特定及び動作状態（オン・オフのタイミングを含む）を認識することが可能となっている。この電力消費機器２４で消費される電力の推移は、コントローラ１６へ送出される。

ガス供給管１８には、マイコンメータ５０が取り付けられている。マイコンメータ５０の下流側には、分岐部１８Ａが設けられ、その一方の枝管１８Ｂが前記燃料処理器２０へガスを供給する管路となる。

また、他方の枝管１８Ｃは、家屋４８内のガス機器（コンロ５２、ガスファンヒータ５４等）へガスを供給する管路である。

マイコンメータ５０は、供給するガスの流量を計測すると共に、ガスの供給における異常を監視する複数の機能を有している。主たる監視機能としては、異常流出監視機能、感震機能、圧力監視機能、及び長時間使用監視機能等がある。

また、マイコンメータ５０では、上記の主たる監視機能に加え、ガスの供給を積極的に遮断するものではないが、安全機能として、「微量漏洩監視機能」を搭載している。

（コントローラ１６の構成）

図２に示される如く、コントローラ１６は、ＣＰＵ３４、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３８、Ｉ／Ｏ４０、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス４２で構成されたマイクロコンピュータ４４を備える。

Ｉ／Ｏ４０には、貯湯ユニット制御部１２Ｄと、燃料電池ユニット制御部１４Ｄとが接続され、貯湯ユニット１２及び燃料電池ユニット１４の動作がコントローラ１６によって制御される。

また、Ｉ／Ｏ４０には、稼働情報データベース７０が接続されている。稼働情報データベース７０には、時系列で、電力使用量、貯湯タンク３２の貯湯量、お湯の使用量、及びガスの使用量が、順次格納されるようになっている。

さらに、Ｉ／Ｏ４０には、リモコンパネル４６が接続されている。リモコンパネル４６は、コージェネレーション装置１０が設置される対象の家屋４８（図１参照）の内部に設置され、利用者がコージェネレーション装置１０に関して指令を入力したり、コージェネレーション装置１０の状態を表示する機能を有する。

また、Ｉ／Ｏ４０には、無線通信モジュール７１が接続されている。無線通信モジュールは、例えば、ＬＴＥ通信、及びＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）等の通信技術）を利用し、直接コントローラから、予め定めた通知対象者へ情報を通知することができる。

本実施の形態では、通知する情報は、居住者の生活スタイルが正常の生活スタイルから乖離している場合の異常情報である。

また、予め定めた通知対象者は、事前登録された当該家屋４８の同居者、近隣居住者、コージェネレーション装置１０のメンテナンス会社、及び医療従事関係者等である。この通知対象者への情報通知に関しては後述する。

貯湯タンク３２（図１参照）内の水温は、複数の温度層に分類される。貯湯タンク３２には、貯留された温水の温度を検出する複数のサーミスタ５１が、貯湯タンク３２の異なる高さ位置に取り付けられ、貯湯ユニット制御部１２Ｄに、検出した温度を送出する。

水温は上層部ほど、高くなる。このため、貯湯タンク３２内の水温は、最上層の水温が最も高く、最下層の水温が最も低い。

サーミスタ５１は、貯湯タンク３２内の各層（例えば、４層に分類した場合は、４層各々）の温度を検出する。コントローラ１６では、サーミスタ５１で検出した温度に基づいて、水道管３３からの給水時期や給水量等を制御する。

ここで、ＣＰＵ３４では、定期的な時期、又は不定期の契機（居住者等からの指示）に基づいて、稼働情報データベース７０から、当該稼働情報データベース７０に時系列で格納した電力使用量、貯湯タンク３２の貯湯量、お湯の使用量、及びガスの使用量を読み出し、生活スタイルを推測する。

図３は、一例として、一般的な家庭の生活スタイルにおける、お湯の使用量、貯湯タンク３２の貯湯量、及び発電の推移を示すタイミングチャートである。

図３に示す生活スタイルでは、発電期間（発電開始時刻及び停止時刻）が予め設定されている。

起床後、朝食、掃除、及び洗濯なされ、この期間のお湯の使用量及びガスの使用量が増え、昼食時刻まで徐々に減少し、昼食時に若干増える傾向になっている。外出中は、お湯の使用量に合わせて水道水が補充され、燃料電池ユニット１４の発電によって加熱されて、貯湯タンク３２内の貯湯量が増加する。

また、夕食時刻から就寝時刻までが、お湯の使用量及びガスの使用量がピークとなり、貯湯タンク３２の貯湯量が減少している。

なお、お湯の使用量によっては、図示しないバックアップ熱源機を作動させ、水道水を直接加熱する場合がある。

ここで、稼働情報データベース７０には、基準生活スタイル推移情報が記憶されている。この基準生活スタイル推移情報とは、図３の実線で示されている電力使用量のように、正常な生活をしているときに遷移する特性曲線である。なお、正常の生活スタイルは、季節によって変動するため、例えば、四季毎又は月毎の基準生活スタイル推移情報を記憶しておくことが好ましい。

一方、図３の点線で示されている電力使用量は、異常生活スタイル例を表現している。この異常生活スタイルは、図３の実線で示す基準生活スタイルとは大きく乖離していることがわかる。

このような状況となる要因の一つに、居住者の健康に関わる異常が想定される。そこで、本実施の形態では、稼働情報データベース７０から電力使用量、貯湯タンク３２の貯湯量、お湯の使用量、及びガスの使用量を読み出して推測した生活スタイルが、基準生活スタイルの特性曲線と、所定以上乖離がある場合に、予め定めた通知対象者の一部又は全部を選択して、異常な生活スタイルであることを報知するようにした。

通知対象者の選択は、常に全員に一斉通知するようにしてもよいし、一例として、推測した生活スタイルと基準生活スタイルとの差に基づいて異常レベルを判定し、異常レベルと通知対象者とを予め関連付けておくことが考えられる。

すなわち、異常レベルが最も低いレベルの場合は同居者や近隣居住者に通知し、異常レベルが最も高いレベルの場合は医療従事関係者へ連絡し（具体的には救急車の出動を要請し）、その中間のレベル（中レベル)では、コージェネレーション装置１０のメンテナンス会社へ通知する。

以下に、本実施の形態の作用を、図４及び図５のフローチャートに従い説明する。

図４は、コントローラ１６で実行される、生活状況監視ルーチンを示す制御フローチャートである。

ステップ１００では電力使用量を取り込み、ステップ１０２へ移行して貯湯タンク３２の貯湯量を取り込み、ステップ１０４へ移行してお湯の使用量を取り込み、ステップ１０６へ移行してガスの使用量を取り込み、ステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、ステップ１００～ステップ１０６で取り込んだ各情報を稼働情報データベース７０へ格納し、ステップ１１０へ移行する。

なお、ステップ１００～ステップ１０６の各情報の取り込み及び格納は、３０秒に１回程度のインタバルが好ましいが、特に限定されるものではない。インタバルが短ければ精度が上がるが情報量が増え、インタバルが長ければ、情報量は軽減するが精度が下がる。従って、処理能力と目標精度との関係で、インタバルを決めれば良い。

ステップ１１０では、生活スタイル推測時期か否かを判断する。

この生活スタイルの推測時期は、例えば、１日単位で行うことで、日常の生活スタイル全体を把握することができるが、例えば、１時間単位であってもよいし、１週間単位及びそれ以上であってもよい。言い換えれば、生活スタイルの監視する対象者の重要度によって決めればよく、比較的高齢者や不健康者等の場合は、短い単位で監視し、健常者（故郷に住む両親等）の場合は、長い単位で監視するようにしてもよい。

ステップ１１０で否定判定された場合は、ステップ１００へ戻り、上記工程を繰り返す。また、ステップ１１０で肯定判定されると、ステップ１１２へ移行して。稼働情報データベース７０から、ステップ１００～ステップ１０６で取り込んだ情報の内の所定期間の情報を読み出し、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、読み出した情報に基づいて、生活スタイルを推測する。

次のステップ１１６では、稼働情報データベース７０から基準生活スタイル推移情報を読み出し、ステップ１１８へ移行して、推測した生活スタイル情報と基準生活スタイル情報とを比較し、ステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０では、ステップ１１８の比較の結果、両者に所定以上の乖離があり、推測した生活スタイルに異常があるか否かを判断する。

このステップ１２０で否定判定された場合は、「異常無し」と判断し、ステップ１００へ戻り上記工程を繰り返す。

また、ステップ１２０で肯定判定された場合は、「異常有り」と判断し、ステップ１２２へ移行して、異常通知処理を実行する。

図５（Ａ）は、図４のステップ１２２の異常通知処理の例１に係る処理であり、ステップ１３０では、予め登録されている通知対象者を読み出し、次いで、ステップ１３２へ移行して、生活スタイルに異常がある旨を、一斉通知する。この一斉通知の場合は、近隣居住者、近親者、及び賃貸住宅であれば管理会社や大家等が挙げられる。

本実施の形態では、この一斉通知を、コントローラ１６が装備する無線通信モジュール７１によって実行するため、迅速な対応が可能となる。

図５（Ｂ）は、図４のステップ１２２の異常通知処理の例２に係る処理であり、ステップ１４０では、基準生活スタイルと、異常判定された生活スタイルとの乖離度合いを計算し、次いで、ステップ１４２で計算結果から異常レベルを判定する。

次のステップ１４４では異常レベルに応じた通知対象者を読み出し、ステップ１４６へ移行して、読み出した通知者へ通知する。

すなわち、例２では、生活スタイルの異常度合いによって通知するべき通知対象者と、通知するまでもない通知対象者とを区別することができる。

具体的には、異常レベルが低いときは、近隣居住者及び近親者に連絡する。異常レベルが高くなるにつれて、予め契約した警備会社、賃貸住宅の場合は管理会社や大家に連絡し、最高異常レベルでは、医療従事関係者（救急車等）に連絡する。

本実施の形態では、この選択的通知を、コントローラ１６が装備する無線通信モジュール７１によって実行するため、迅速な対応が可能となる。

(変形例)

本実施の形態の例２では、異常レベルが低レベルの場合は同居者や近隣居住者に通知し、中レベルの場合はコージェネレーション装置１０のメンテナンス会社へ通知、高レベルの場合は医療従事関係者へ連絡していた。

すなわち、本実施の形態では、生活スタイルが、一旦、異常と判定されると、その異常発生継続時間に関わらず、そのときの正常の生活スタイルとの乖離状態により、一意的に異常の通知先を決めていた。

これに対して、変形例では、異常の生活スタイルの状況が継続している時間に応じて、異常レベルを比較するしきい値を変化させることで、短期間では最も低いレベルであっても、時間が経過するにつれて、異常レベルを中レベル→高レベルへと移行させるようにした。これにより、時間が経過するにつれ、緊急度の高い対象者へ移行させることができる。

なお、本実施の形態(変形例を含む)では。異常を通知する場合、コージェネレーション装置１０のコントローラ１６に装備した無線通信モジュール７１を利用し、直接コントローラから通知するようにしたが、家屋４８に設定された通信ネットワーク（無線ＬＡＮに属するＷｉ－Ｆｉ（Wireless Fidelity）設備等、又は電話回線）を利用してもよい。また、環境によっては、公共のＷｉ－Ｆｉを利用してもよい。

１０ コージェネレーション装置
１２ 貯湯ユニット
１２Ｄ 貯湯ユニット制御部
１４ 燃料電池ユニット
１４Ｄ 燃料電池ユニット制御部
１６ コントローラ（監視部）
１８ ガス供給管
１８Ａ 分岐部
１８Ｂ 枝管
１８Ｃ 枝管
２０ 燃料処理器
２２ スタック（発電部）
２４ 電力消費機器
２８ インバータ
３０ 熱交換器
３２ 貯湯タンク
３３ 水道管
３４ ＣＰＵ
３６ ＲＡＭ
３８ ＲＯＭ
４０ Ｉ／Ｏ
４２ バス
４４ マイクロコンピュータ
４６ リモコンパネル
４８ 家屋
４９ 給湯設備
５０ マイコンメータ
５１ サーミスタ
５２ コンロ
５４ ガスファンヒータ
６０ 商用電源
６２ 切替部
６３ 電力スマートメータ
７０ 稼働情報データベース
７１ 無線通信モジュール

Claims (2)

1. ガスを用いて発電する発電部、及び発電時に発生する熱を利用して温水を生成する温水生成部が設けられた燃料電池コージェネレーション装置が設置された住居の居住者の生活状況を見守る見守りシステムであって、
   前記燃料電池コージェネレーション装置の稼働状況を時系列に取得する取得部と、
   前記取得部で取得した時系列の稼働状況の推移に基づいて、前記居住者の生活スタイルを推測する推測部と、
   推測部で推測した生活スタイルに異常がある場合に、予め定めた複数の通知者の一部又は全部へ通知する通知部と、
   を有し、
   前記通知部は、異常と認められる前記生活スタイルの継続時間と、前記異常と認められる生活スタイルの正常な生活スタイルからの乖離度合いとに基づき、前記異常と認められる生活スタイルの継続時間が長くなるに従って異常レベルを高くし、前記異常レベルに応じて、予め定めた複数の通知者の中から通知対象者を決定する見守りシステム。
2. 前記通知者が、隣人、親戚、ホームセキュリティ会社、救急施設の少なくとも１つを含み、前記複数の通知者の各々と、前記異常レベルとが対応付けられており、当該異常レベルに基づいて、通知対象を決定する、請求項１記載の見守りシステム。