流量测量装置的制作方法

本发明涉及一种通过对流体的流量变化进行检测来判别正在使用流体的器具的技术。

背景技术：

存在如下一种燃气表装置(例如专利文献1和专利文献2)：对流体配管系统中的流体的流量变化进行检测，判别正在使用流体的器具。作为燃气器具，存在暖风机、燃气灶、热水器、地暖等各种燃气器具，但是点火时等的气体流量变化的特征各不相同，因此通过捕捉该流量变化的特征，能够判别使用中的燃气器具。另外，专利文献3公开了如下一种装置：测量燃气管内的压力，监视气体的压力有无异常。

专利文献1：日本特开2011-95200号公报

专利文献2：日本专利第529876号公报

专利文献3：日本专利第2713065号公报

技术实现要素：

期望燃气管内的压力在各家庭中是固定的，但是与各家庭中的配管的设置方式、燃气管内的温度等相应地燃气管内的压力可能取得多种值。如果燃气管内的压力不同，则气体流量值也可能成为不同的值，因此即使在使用相同的燃气器具的情况下，也存在测量的流量出现偏差的情况。期望即使在燃气管内的压力像这样产生变动的情况下也能够高精度地判别器具。

为了高精度地判别器具，考虑测量燃气管内的压力并与得到的压力值相应地对气体的流量值进行校正。例如，在气体的压力高时，气体流量变大，因此对气体流量计测量出的流量值进行校正使其成为小的值，通过使用该校正后的流量值判别器具，能够高精度地判别器具。另外，例如在气体的压力低时，气体流量变小，因此对气体流量计测量出的流量值进行校正使其成为大的值，通过使用该校正后的流量值判别器具，能够高精度地判别器具。

另外，作为家庭用的燃气表而使用的流量测量装置一般将电池作为电源来进行动作，希望在10年内不需要更换电池。在通过这样的电池进行动作的流量测量装置中，期望尽量抑制消耗电力。

如上述那样，通过测量燃气管内的压力并与测量出的压力值相应地对气体的流量值进行校正，能够高精度地判别器具，但是需要使测量压力的压力计进行动作，因此存在消耗电力增大的问题。

本发明提供一种提高器具判别精度并抑制消耗电力的流量测量装置。

本说明书所涉及的例示的流量测量装置具备：流量测量部，其用于以固定时间间隔测量在流路中流动的气体的流量；压力测量部，其用于测量流路内的气体的压力；电力供给部，其用于对压力测量部供给电力；以及器具判别部，其基于气体的流量值来判别使用器具。还具备测量间隔控制部，该测量间隔控制部基于气体的流量值和器具判别部的动作信息，来判别气体非使用状态、器具判别实施状态以及器具判别非实施状态，基于各个状态来控制电力供给部，变更向压力测量部供给的电力的开启间隔或关闭间隔。

根据本发明的流量测量装置，能够提高器具判别精度并抑制消耗电力。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的流量测量装置的框图。

图2是本发明的实施方式中的流量测量部的概要结构图。

图3是示出本发明的实施方式中的流量分区表的图。

图4是示出本发明的实施方式中的使用了流量分区表的代码变换的例子的图。

图5是示出本发明的实施方式中的气体的流量变化的图。

图6是示出本发明的实施方式中的代码的推移的图。

图7是示出本发明的实施方式中的流量测量装置的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式中的流量测量装置。在以下所说明的实施方式中，作为流量测量装置的例子，列举燃气表，对燃气表的处理进行说明。在附图中，对相同的结构要素标注相同的参照标记，关于已经说明的结构要素，省略再次的说明。此外，本发明不限定于以下所说明的实施方式。

图1是本发明的实施方式中的作为流量测量装置的燃气表100的框图。燃气表100具备气体流路102、流量测量部104、测量流量信息存储部106、运算部108、流量分区表保持部110、差值变换部112、器具特征抽出部214以及器具判别部116。另外，还具备器具固有特征信息保持部218、压力测量部132、电力供给部134、测量流量校正部136以及测量间隔控制部138。燃气表100还包括切断部122，该切断部122配置于气体流路102，在紧急时等切断气体。

图1所示的测量流量信息存储部106、运算部108、流量分区表保持部110、差值变换部112、器具特征抽出部214、器具判别部116、器具固有特征信息保持部218、电力供给部134、测量流量校正部136、测量间隔控制部138例如能够通过控制部120来实现。控制部120例如是微计算机。

作为流量测量装置的燃气表100在上游侧与燃气管路19连接，在下游侧与燃气灶、暖风机、地暖等各种燃气器具13、14、15连接。

流量测量部104例如是超声波流量计。超声波流量计对作为在气体流路102中流动的流体的气体以固定时间间隔发射超声波来测量气体的流量。图2是流量测量部104的概要结构图。流量测量部104具有测量流路30，该测量流路30与气体流路102连通，具有矩形截面。在测量流路30的相向的流路壁的上游侧和下游侧配置有一对超声波发送接收器31、32。这些超声波发送接收器31、32被设定为超声波传播路径斜切在测量流路30中流动的气流，通过交替地发送和接收超声波，来相对于气流正向和逆向地传输超声波。此外，气流的方向用图2中的箭头表示。

此时，当将超声波发送接收器31、32间的距离、即测定距离设为l、将超声波传播路径相对于气流的角度设为φ、将超声波发送接收器31、32的从上游向下游的超声波传播时间设为t1、将从下游向上游的超声波传播时间设为t2、将声速设为c时，流速v通过以下的式子求出。

从超声波发送接收器31发送的超声波到达超声波发送接收器32为止的传输时间t1通过下式表示。

t1＝l/(c+vcosφ)(1)

另外，从超声波发送接收器32发送的超声波到达超声波发送接收器31为止的传输时间t2通过下式表示。

t2＝l/(c-vcosφ)(2)

当根据式(1)和式(2)消去流体的声速c时，得到下式。

v＝(l/(2cosφ))×((1/t1)-(1/t2))

(3)

根据该流速v和测量流路30的截面积计算气流的瞬时流量。测量瞬时流量的时间间隔是任意的。例如可以是以0.5秒为间隔，也可以是以1秒为间隔、以2秒为间隔。

压力测量部132例如是数字压力传感器。压力测量部132在每个被从电力供给部134供给了电力的定时都测量气体流路102内的气体的压力。

测量流量校正部136与由压力测量部132测量出的气体的压力值相应地对由流量测量部104测量出的气体的流量值进行校正。例如在气体的压力高于规定的标准压力时，气体流量大于标准压力时的气体流量，因此对由气体流量计测量出的流量值进行校正使其成为小的值。另外，例如在气体的压力低于标准压力时，气体流量小于标准压力时的气体流量，因此对由气体流量计测量出的流量值进行校正使其成为大的值。

与压力值相应的对流量值的校正能够应用例如伯努利定理来进行。作为一例，下面示出lp气体的校正为与标准压力相应的流量的近似式。

q＝q×{(0.25×p-1.06)²+0.87}(4)

在此，q为测量出的流量值，p为测量出的压力值，而且，q为校正后的流量值。

例如，在测量出的流量值为108.1l/h、压力值为3.3kpa的情况下，校正流量值q1如下那样而约为100l/h。

q1＝108.1×{(0.25×3.3-1.06)²+0.87)

另外，例如在测量出的流量值为88.5l/h、压力值为2.2kpa的情况下，校正流量值q2如下那样而约为100l/h。

q2＝88.5×{(0.25×2.2-1.06)²+0.87)

此外，在由压力测量部132测量出的压力值为与上述标准压力相同或上述标准压力附近的值时，测量流量校正部136也可以不对由压力测量部132测量出的压力值进行校正而直接输出。在压力值为与标准压力相同或标准压力附近的值时，即使不进行校正也能够高精度地进行器具的判别，在该情况下，由于不进行校正的运算而能够抑制消耗电力。

测量流量信息存储部106存储将测量流量校正部136所输出的气体的流量值与测量出该流量值的测量时间相对应地记述的对象数据。

运算部108运算每隔与前述的超声波发射间隔相当的固定时间的气体的流量值的差值。例如，在规定定时的流量(绝对流量)为90l/h(升每小时)、下一个定时的流量为120l/h的情况下，此时的差值被运算为120-90＝30l/h。

流量分区表保持部110保持例如图3所示那样的将与差值的大小相应的多个差值的分区同表示各分区的代码对应起来的流量分区表110a。流量分区表110a起到将测量出的差值的绝对值划分为规定的分区并变换为表示该分区的规定的代码的变换表的作用。流量分区表110a的分区的数量不特别地进行限定，但是在图3中，作为一例记载了被划分为16个代码的分区。此外，列举了判断为流量为零的区域，但是在实际的装置中，测量的流量稍有偏差，因此基本上没有完全为零的情况。因而，流量为零也包含大致为零、实质为零的情况。

另外，关于各分区的范围，以具有各不相同的流量间隔的方式而被细分。例如像将代码“1”至“5”的流量间隔设为10l/h、将代码“6”至“b”的流量间隔设为25l/h、将代码“c”至“d”的流量间隔设为50l/h、将代码“e”的流量间隔设为100l/h那样，流量的差值越小划分得越细。由于在差值小的区域，器具的种类多，因此通过减小间隔，能够提高判别精度。此外，关于代码“a”至“f”，是将10进制的“10”至“15”用16进制数表述而得到的，因此能够将代码作为数值来进行大小比较。

差值变换部112基于流量分区表110a，来将由运算部108运算出的差值变换为表示每隔(超声波发射的)固定时间的差值被分类到的分区的代码。

器具特征抽出部214基于由差值变换部112得到的每隔固定时间的代码的集合，从通过实际测量得到的代码的列即测量代码列生成表示器具的特征的抽出代码列。该测量代码列模拟地表现流体的流量变化。器具特征抽出部214将表示器具的特征的抽出代码列根据需要记录于未图示的存储器。另外，器具特征抽出部214对由测量流量校正部136输出的气体的流量值进行监视，从流量的推移中抽出例如暖风机的缓点火流量那样的表示器具的特征的多个器具特征流量，并根据需要记录于未图示的存储器。

器具判别部116基于由器具特征抽出部214抽出的抽出代码列和器具特征流量，来判别正在使用作为流体的气体的燃气器具。器具固有特征信息保持部218按每个燃气器具预先存储表示燃气器具固有的特征代码列的器具固有特征代码列和燃气器具固有的多个器具特征流量。器具判别部116对抽出代码列与器具固有特征信息保持部218中所存储的器具固有特征代码列的比较和/或由测量流量校正部136输出的气体的流量值与器具固有特征信息保持部218中所存储的器具特征流量进行比较，根据其类似关系等判别使用气体的燃气器具。

对如以上那样构成的流量测量装置中的器具的特征抽出处理进行说明。

首先，将隔开固定时间间隔(例如0.5秒等)测量得到的流量(绝对流量)q(n)和通过上一次的测量得到的流量q(n-1)暂时地存储于测量流量信息存储部106。之后，由运算部108运算流量q(n)与流量q(n-1)的差即差值δq(n)＝q(n)-q(n-1)。

差值变换部112参照如图3所示的流量分区表110a，将由运算部108运算出的差值δq(n)的绝对值变换为表示每隔固定时间的差值被分类到的分区的代码即分区代码。图4示出使用了这样的流量分区表110a的变换的一例。图5是示出气体的流量变化的图，图6是示出代码的推移的图。

图4至图6所示的时间“1”至时间“9”的期间是没有使用燃气器具的状态，是气体非使用的状态。此时，流量q(n)＝0，差值和代码也为“0”。

相当于图1的燃气器具13、14、15中的某一个的燃气器具(例如暖风机)在时间“9”开始启动，当产生气体流量时，测量的流量如图4的“流量值”、图5的曲线图所示那样从流量q(n)＝0变为流量q(n)≠0，流量与气体使用量相应地发生变化。随着流量测量部104测量流量，运算部108运算差值，由差值变换部112进行向分区代码的变换。将差值变换所得到的分区代码表示在图4的“代码”列中。例如使用从燃气器具启动起的8秒内得到的流量来进行燃气器具的判定。在该例子中，使用在时间“9”至时间“24”得到的流量进行燃气器具的判定。

在由差值变换部112变换得到的代码在规定范围内(例如代码“1”以上且代码“2”以下)连续了第一规定次数(例如3次以上且5次以下)的情况下，器具特征抽出部214计算此时的流量的平均值，作为中间稳定流量而保存。在图4所示的例子中，时间“11”至时间“13”符合代码“1”和代码“2”连续3次至5次的部分，将时间“11”的流量54l/h、时间“12”的流量50l/h以及时间“13”的流量52l/h的平均值52l/h保存为中间稳定流量。

另外，在由差值变换部112变换得到的代码在规定范围内(例如代码“1”以上且代码“2”以下)连续了第二规定次数(例如6次)的情况下，器具特征抽出部214计算此时的流量的平均值，作为稳定流量而保存。在图4所示的例子中，时间“19”至时间“24”符合代码“1”和代码“2”连续6次的部分。将时间“19”的流量180l/h、时间“20”的流量184l/h、时间“21”的流量182l/h、时间“22”的流量180l/h、时间“23”的流量180l/h、时间“24”的流量184l/h的平均值181.67l/h保存为稳定流量。

如从图5的曲线图可知，保存的中间稳定流量相当于缓点火流量(曲线图的变化点(1)至变化点(2)之间)，稳定流量相当于紧接着点火之后的稳定的流量(曲线图的变化点(3)以后)，可知充分地抽出了器具特征流量。

另外，观察图6所示的表示代码的推移的曲线图则可知，代码的峰和谷分别表示图5的变化点(1)、(2)以及(3)，因此器具特征抽出部214当抽出代码的峰和谷的峰值时，从代码列[0511134333111111]中抽出[05141]，作为器具特征代码列而保存。

将作为每个燃气器具的个别的启动特性的器具固有的中间稳定流量、稳定流量以及器具特征代码列预先存储于器具固有特征信息保持部218，通过将所使用的燃气器具的中间稳定流量、稳定流量以及器具特征代码列进行比较、判定，能够判别所使用的燃气器具是多个已登记器具中的哪一个、或者是否为新器具。

例如，在器具固有特征信息保持部218中作为特定的暖风机而预先存储了中间稳定流量45l/h～60l/h、稳定流量170l/h～190l/h、器具特征代码列[05141]的信息的情况下，由于上述的检测结果与该信息的内容一致，因此能够判别正在使用的器具是该特定的暖风机。

此外，作为中间稳定流量和稳定流量的计算方法，示出了规定范围的代码连续时的流量的平均值，但是也可以加上成为规定范围的代码的流量的前一个流量来计算平均值。

另外，在本实施方式中，如上述那样，测量流量校正部136与由压力测量部132测量出的气体的压力值对应地对由流量测量部104测量出的气体的流量值进行校正。由此，即使在由于各家庭中的配管的设置方式、燃气管内的温度等而燃气管内的压力与标准压力不同的情况下，也能够高精度地判别器具。

在此，为了更高精度地判别器具，在流量值被用于燃气器具的判别的期间(在该例子中为时间“9”至时间“24”)，期望缩短压力测量的间隔，来更高精度地进行校正。因此，当检测出与燃气器具的启动相应的流量变化(例如差值为5以上的变化)时，测量间隔控制部138判别出燃气表100已变为器具判别实施状态，对电力供给部134进行控制来将向压力测量部132供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定得短，从而缩短压力测量的间隔。例如在该燃气表100成为器具判别实施状态的时间“9”以后至时间“24”，压力测量部132以与流量测量部104的测量间隔相同的0.5秒间隔测量压力。由此，流量值的校正精度提高，能够高精度地判别器具。

另外，器具判别部116将表示是否正在执行器具的判别的动作信息输出到测量间隔控制部138。测量间隔控制部138也可以从该动作信息判别出燃气表100已变为器具判别实施状态，对电力供给部134进行控制来将向压力测量部132供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定得短，从而缩短压力测量的间隔。

在流量值被用于燃气器具的判别的期间结束后(在该例子中为时间“24”以后)，测量间隔控制部138控制电力供给部134来将向压力测量部132供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定得长，从而延长压力测量的间隔。测量间隔控制部138从由器具判别部116输出的动作信息判别出燃气表100已从器具判别实施状态转变为器具判别非实施状态，将向压力测量部132供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定得长。例如，在器具判别非实施状态下，压力测量部132以2秒间隔测量压力。这样，通过在器具判别后延长压力测量的间隔，能够抑制消耗电力，能够实现电池的长寿命化。

另外，在作为气体非使用状态的时间“9”之前的期间，通过使压力测量的间隔进一步延长，能够进一步抑制消耗电力。在气体非使用状态下，气体流量值为零。在气体流量值为零时，测量间隔控制部138对电力供给部134进行控制来将向压力测量部132供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定得长，从而延长压力测量的间隔。例如，在气体非使用状态下，压力测量部132以15分钟间隔测量压力。这样，在燃气器具为非使用时，通过使压力测量的间隔进一步延长，能够进一步抑制消耗电力，能够实现电池的长寿命化。

此外，在上述的例子中，使用代码抽出了燃气器具的特征，但是也可以不使用代码而从气体流量的值中抽出燃气器具的特征。例如，也可以是，在流量的差值δq在规定范围内(例如0l/h以上且20l/h以下的范围内)连续了第一规定次数(例如3次以上且5次以下)的情况下，器具特征抽出部214计算此时的流量的平均值，作为中间稳定流量而保存。在图4所示的例子中，时间“11”至时间“13”符合成为0l/h以上且20l/h以下的差值δq连续3次至5次的部分，将时间“11”的流量54l/h、时间“12”的流量50l/h以及时间“13”的流量52l/h的平均值52l/h保存为中间稳定流量。

另外，在流量的差值δq在规定范围内(例如0l/h以上且20l/h以下的范围内)连续了第二规定次数(例如6次)的情况下，器具特征抽出部214计算此时的流量的平均值，作为稳定流量而保存。在图4所示的例子中，时间“19”至时间“24”符合成为0l/h以上且20l/h以下的差值δq连续6次的部分。将时间“19”的流量180l/h、时间“20”的流量184l/h、时间“21”的流量182l/h、时间“22”的流量180l/h、时间“23”的流量180l/h、时间“24”的流量184l/h的平均值181.67l/h保存为稳定流量。

这样，也可以不使用代码而从气体流量的值中抽出燃气器具的特征，即使存在因手动操作、点火状态所致的偏差，也能够确定表示器具动作中途的特征的流量和表示稳定时的特征的流量，从而能够进行高精度的器具判别。

另外，在该情况下也同样地，测量间隔控制部138判别气体非使用状态、器具判别实施状态以及器具判别非实施状态，与各个状态相应地对电力供给部134进行控制，变更向压力测量部132供给的电力的开启间隔或关闭间隔，由此能够实现高精度的器具判别，并且抑制消耗电力。

图7是示出燃气表100的硬件结构例的图。燃气表100具备控制部120、流量测量部104、压力测量部132以及切断部122。控制部120具备中央运算电路(cpu)210和存储器220。

cpu210执行存储器220中保存的计算机程序230。计算机程序230记述了上述的各种处理。cpu210执行图1所示的运算部108、差值变换部112、器具特征抽出部214、器具判别部116、电力供给部134、测量流量校正部136、测量间隔控制部138的各种处理。存储器220受cpu210控制，作为测量流量信息存储部106、流量分区表保持部110、器具固有特征信息保持部218来进行动作。这样，能够使用cpu210和存储器220执行上述的各种处理，来高精度地判别器具。

以上说明了本发明的实施方式。上述的实施方式的说明是本发明的例示，不是对本发明进行限定。另外，也能够是将上述实施方式中所说明的各构成要素适当组合得到的实施方式。本发明能够在权利要求书或其等同的范围内进行改变、替换、附加以及省略等。

如以上所说明那样，本发明所涉及的流量测量装置具备：流量测量部，其用于以固定时间间隔测量在流路中流动的气体的流量；压力测量部，其用于测量流路内的气体的压力；电力供给部，其用于向压力测量部供给电力；以及器具判别部，其基于气体的流量值来判别使用器具。还具备测量间隔控制部，该测量间隔控制部基于气体的流量值和器具判别部的动作信息，来判别气体非使用状态、器具判别实施状态以及器具判别非实施状态，基于各个状态来控制电力供给部，变更向压力测量部供给的电力的开启间隔或关闭间隔。

另外，在本发明所涉及的流量测量装置中，也可以构成为，在判别为当前的状态是器具判别实施状态的情况下，测量间隔控制部将向压力测量部供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定为比判别为是器具判别非实施状态的情况下的开启间隔或关闭间隔和判别为是气体非使用状态的情况下的开启间隔或关闭间隔短。

另外，在本发明所涉及的流量测量装置中，也可以构成为，在判别为当前的状态是器具判别非实施状态的情况下，测量间隔控制部将向压力测量部供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定为比判别为是器具判别实施状态的情况下的开启间隔或关闭间隔长且比判别为是气体非使用状态的情况下的开启间隔或关闭间隔短。

另外，在本发明所涉及的流量测量装置中，也可以构成为，在判别为当前的状态是气体非使用状态的情况下，测量间隔控制部将向压力测量部供给的电力的开启间隔或关闭间隔设定为比判别为是器具判别实施状态的情况下的开启间隔或关闭间隔和判别为是器具判别非实施状态的情况下的开启间隔或关闭间隔长。

另外，在本发明所涉及的流量测量装置中，还具备流量校正部，该流量校正部基于压力测量部测量出的气体的压力值，来对由流量测量部测量出的气体的流量值进行校正。而且，也可以构成为器具判别部基于由流量校正部输出的气体的流量值来判别使用器具。

另外，在本发明所涉及的流量测量装置中，还具备流量校正部，该流量校正部基于由压力测量部测量出的气体的压力值，来对由流量测量部测量出的气体的流量值进行校正。而且，也可以构成为测量间隔控制部基于由流量校正部输出的气体的流量值和器具判别部的动作信息，来判别气体非使用状态、器具判别实施状态以及器具判别非实施状态。

产业上的可利用性

本发明在判别正在使用流体的器具的技术领域中特别有用。

附图标记说明

13、14、15：燃气器具；19：燃气管路；100：燃气表(流量测量装置)；102：气体流路；104：流量测量部；106：测量流量信息存储部；108：运算部；110：流量分区表保持部；112：差值变换部；116：器具判别部；122：切断部；132：压力测量部；134：电力供给部；136：测量流量校正部；138：测量间隔控制部；214：器具特征抽出部；218：器具固有特征信息保持部。