专利名称：燃气断路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气断路装置，这种燃气断路装置使用超声波来检测在管道中流动的城市煤气、液化石油气等各种燃气的流速，再根据这些燃气的流速变化来监视其使用状态是否安全。
背景技术：
现有的这种燃气断路装置的结构如图3中的方框图所示(其中的一例可参考日本专利公报特开平9-21667号公报)。
图3中，1为流路，2为上游侧振荡器，设置在流路1的上游一侧，用于发送、接收超声波。3为下游侧振荡器，与上游侧振荡器2对向地设置在流路1的下游一侧，也用于发送、接收超声波。4为发送电路，用于向上游侧振荡器2发送超声波信号，5为放大电路，用于放大由下游侧振荡器3接收到的信号。6为比较电路，用于将放大后的信号和基准信号进行比较。7为计时装置，用于通过定时计数器来计测超声波从发送到接收的时间。虚线框8为计测系统，该系统包含从发送电路4到计时装置7的各个装置。9为流量计算装置，根据计时装置7计得的超声波传播时间，并参考管路的截面积大小、流动状态来求出流量值。10为周期改变装置，用于根据流量计算装置9计算出的值改变测定周期。11为计测起动装置，用于根据周期改变装置10的值调整向发送电路4送出信号的时刻。12为计测结束装置，用于检测流量计算装置9的计算结束时的状态。13为电压控制装置，用于与计测结束装置12发出的表示计算结束的信号同步地降低计测电路8的电压，以及与计测起动装置11开始进行计测操作同步地恢复计测电路8的电压。
下面说明具有上述结构的现有装置中的操作情况。首先，由计测起动装置11通过发送电路4发出间歇脉冲信号，由上游侧振荡器2向有城市煤气、液化石油气等媒体燃气流过的流路1发出超声波信号，这些超声波信号在流路1的流体中传播，然后被下游侧振荡器3所接收，再由放大电路5和比较电路6进行信号处理，由计时装置7测定出从发送到接收的时间。在流量较大时，需要加快计时采样速度以减小误差；而当流量较小或者流量为零时，即使降低计测采样速度也几乎不产生误差。因此，根据流量计算装置9的值可以改变计测操作之间的间隔。当流量计算装置9的值较小时，周期改变装置10加大计测操作之间的时间间隔；而流量计算装置9的值变大时，则减小计测操作之间的时间间隔。另外，计测电路8的电压在两个计测操作之间也被降低。在流量计算装置9中进行的流量计测操作结束时，计测结束装置12送出信号，使电压控制装置13降低电压、或者使电压变为零。与之相反，在计测起动装置11开始进行计测操作之前，由电压控制装置13使计测电路8的电压恢复到原有值。
但是，在上述的现有装置中存在以下的问题。虽然通过上游侧振荡器2和下游侧振荡器3能够计测出流路1中的流量，但是在上游侧使用容易使压力发生变化的器具的场合下，流路1中的流速分布将与压力没有变化的场合下不同。特别是在使用燃气灶等低流量的燃气器具的场合下，流速分布不稳定；在压力变化很大时，还有可能一时地检测到负的瞬间流量。另外，在器具处于停止状态的场合下，检测到的流量也有可能因压力变化而出现负的瞬间流量。对于这种的场合下的累计判定方法，至今没有公开过。
发明内容
本发明旨在解决现有设备中存在的上述问题，其目的在于提供这样一种燃气断路装置，即器具的使用流量即使发生变化，且无论燃气器具使用与否，上述燃气断路装置都可以正确地、高精度地对燃气使用量进行累计。
为了解决现有技术中的上述问题，在本发明的燃气断路装置中，由流量计算装置进行流量换算，累计补正装置对流量计算装置的流量值为正流量还是为负流量进行判断，并进行累计补正，直至累计到规定的量值。累计补正装置输出规定的累计值时，相加累计值计算装置从上述的规定累计值和流量计算装置中求出的流量值计算出单位累计量的累计周期，并每隔规定的时间输出单位累计量。当相加累计值计算装置每隔规定的时间输出单位累计量时，累计装置将单位累计量进行相加。
这样，即使在上游侧联结上容易使压力发生变化的器具、在下游侧联结上燃气灶、风扇式燃气加热器等低流量器具和燃气热泵、热水器等大流量器具的话，在进行累计时，根据累计补正装置检测出的瞬时流量值判断是进行相加累计还是通过减法进行抵消处理。当累计到规定的累计值时，在每一段与流量检测装置中求出的流量相对应的时间中，单位累计量被输出到累计装置中。这样，当累计值将与器具的使用量相对应地增加，特别是在通过显示装置显示出累计值的场合下，累计值与器具的使用量相对应地增加的话，其变化状态能够与实际使用情况相一致，从而能够进行正确的显示。因此，即使流速发生变化或者使用流量不同的器具，也能正确地、高精度地求出并显示出累计值。
本发明的技术效果如下。采用本发明的燃气断路装置的话，即使在上游侧联结上容易使压力发生变化的器具、在下游侧联结上燃气灶、风扇式燃气加热器等低流量器具和燃气热泵、热水器等大流量器具的话，在进行累计时，根据累计补正装置检测出的瞬时流量值判断是进行相加累计还是进行加法调节。当累计到规定的累计值时，在每段与流量检测装置中求出的流量相对应的时间中，单位累计量被输出到累计装置中。这样，当累计值将与器具的使用量相对应地增加，特别是在通过显示装置显示出累计值的场合下，累计值与器具的使用量相对应地增加的话，其变化状态能够与实际使用情况相一致，从而能够进行正确的显示。因此，即使流速发生变化或者使用流量不同的器具，也不会发生显示速度与器具的使用量不对应的情况，在燃气器具使用过程中能够正确地、高精度地求出并显示出累计值，具有极大地提高显示信息等的可靠性的效果。
本发明的具体实施方案如下。第1方案中的燃气断路装置包括计测媒体内的信号传播时间、进而检测出流速的流速检测装置；从所述流速检测装置检测出的流速换算出流量的流量计算装置；对所述流量计算装置的流量值进行累计补正的累计补正装置；当所述累计补正装置中达到规定的累计值时，从所述的规定累计值和所述流量计算装置中求出的流量值求出单位累计量的累计周期，再在每个所述的累计周期中输出单位累计量的相加累计值计算装置；对所述相加累计值计算装置输出的单位累计量进行相加的累计装置；以及显示出累计值等信息的显示装置。
这样，即使在燃气断路装置设置位置的上游侧联结容易引起压力变化的燃气热泵式空调器等器具、下游侧联结上燃气灶、风扇式燃气加热器等低流量器具及燃气热泵、热水器等大流量器具的场合下，可由流速检测装置求出器具的使用流速并换算成流量。虽然由于压力变化等因素瞬时流量会发生变化、检测到的流量有正有负，但是，本发明中首先对检测出的流量是正是负进行判断，由累计补正装置根据正负值进行相抵累计，当累计到规定量时，即输出到相加累计值计算装置中；然后，从当前的器具使用流量求出规定流量亦即单位流量的周期，再定期地在累计装置中将单位流量进行累计。这样，就能够以和器具的使用流量相对应的累计值的增加量正确地进行累计和显示，不会出现与器具流量无关地以恒定的量进行累计或显示、累计增加的显示情况与实际状况不符的情况，从而可以进行正确的显示。
第2方案中的燃气断路装置，其特征在于包括计测媒体内的信号传播时间、进而检测出流速的流速检测装置；从所述流速检测装置检测出的流速换算出流量的流量计算装置；对所述流量计算装置的流量值进行累计补正的累计补正装置；当所述累计补正装置中达到规定的累计值时，从所述的规定累计值和所述流量计算装置中求出的流量值求出单位累计量的累计周期，再在每个所述的累计周期中输出单位累计量的相加累计值计算装置；在所述相加量累计装置中求出的单位累计量的累计周期不到规定时间的场合下，以规定的周期进行输出的相加量限制装置；对所述相加量限制装置输出的单位累计量进行相加的累计装置；和显示出累计值等信息的显示装置。
这样，即使在燃气断路装置设置位置的上游侧联结容易引起压力变化的燃气热泵式空调器等器具、下游侧联结上燃气灶、风扇式燃气加热器等低流量器具及燃气热泵、热水器等大流量器具的场合下，可由流速检测装置求出器具的使用流速并换算成流量。虽然由于压力变化等因素瞬时流量会发生变化、检测到的流量有正有负，但是，本发明中首先对检测出的流量是正是负进行判断，由累计补正装置根据正负值进行相抵累计，当累计到规定量时，即输出到相加累计值计算装置中；然后，从当前的器具使用流量求出规定流量亦即单位流量的周期，再定期地在累计装置中将单位流量进行累计。另外，在求出的周期短得几乎不可能实现的情况下，将累计装置中进行相加的周期限制成一定的周期，从而能够以和器具的正常使用流量相对应的累计值增加量来进行正确的累计和显示；在流过的流量发生异常的情况下，由于是每隔一定的时间进行累计，因此累计操作肯定能够实行，不会出现与器具流量无关地以恒定的量进行累计或显示、累计增加的显示情况与实际状况不符的情况，从而可以进行正确的显示。
本发明的第3方案为一种计算机程序，其特征在于该程序能够使计算机实现权利要求1或者2中所述的燃气断路装置的所有或者一部分功能。通过这样的程序，可以使用通用计算机或服务器等很容易实现本发明的燃气断路装置的部分或全部功能。另外，通过将程序记录在记录媒体中、或者使用通信线路进行程序下载，可以使程序的发放及安装作业很简单地就能够进行。
图1为本发明的实施例1的燃气断路装置的控制方框图，图2为本发明的实施例2的燃气断路装置的控制方框图，图3为现有的燃气断路装置的控制方框图。
上述附图中，14为流速检测系统，20为流量计算装置，21为累计量补正装置，22为相加累计值计算装置，23为累计装置，24为显示装置，25为异常情况判断装置，26为断路装置，27为相加量限制装置。
具体实施例方式
下面参照图1、图2来解释本发明的第1、第2实施例。在图1、图2中，与图3中具有相同功能的构成要素被标上了相同的序号。另外，需要指出的是，这样的实施例对本发明并没有限定作用。
(实施例1)图1为本发明的第1实施例的燃气断路装置的方框图。其中，14为流速检测系统，在液化石油气等燃气媒体的流路1中互相相对地设有上游侧振荡器2和下游侧振荡器3，从其中一个向另一个发送超声波信号，再从超声波信号的传播时间检测出使用中的燃气的流速。作为流速检测系统14的一种示例，可以采用下面的方法，亦即流速检测系统14可以包括切换装置15、发送装置16、接收装置17、重复装置18、和传播时间计测装置19。发送装置16和接收装置17与切换装置15相连接，切换装置15首先使发送装置16与上游侧振荡器2连接、使接收装置17与下游侧振荡器3相连接；然后，使发送装置16与下游侧振荡器3连接、使接收装置17与上游侧振荡器2相连接，也就是说，交互地切换发送装置16和接收装置17的连接对象。在切换装置15使发送装置16与上游侧振荡器2相连、并且使接收装置17与下游侧振荡器3相连时，从发送装置16发出的超声波信号由上游侧振荡器2发射出来，在流路1中传播后，经下游侧振荡器3由接收装置17加以接收。重复装置18使超声波信号的发送和接收反复进行，并且使传播时间计测装置19也反复计测其间的信号传播时间。传播时间计测装置19对超声波信号从发送到接收的时间进行计测，并进行累积。接着，切换装置15使发送装置16与下游侧振荡器3相连、使接收装置17与上游侧振荡器2相连接，重复进行上述的操作。传播时间计测装置19根据最初接收到/求出的传播时间、和后来经切换装置15切换后计测到的信号传播时间来求出传播时间之间的差值。
20为流量计算装置，用于根据求出的传播时间求出流速，再换算成流量值。21为累计补正装置，用于每隔规定的时间对流量计算装置20求出的流量值进行累计，在求出的瞬时流量为正值的场合下进行加法运算，为负流量的场合下进行减法运算，进行抵消处理。这样，在特别是上游侧使用燃气热泵(英文缩写GHP)等易引起压力变化的器具的场合下，当下游侧的燃气断路装置将下游侧的器具切断、使之不使用的时候，即使检测到器具好像在使用的流量值或者检测到负流量时，也能防止累计值错误地增加。
22为相加累计值计算装置，用于一边对累计补正装置21求出的流量进行上述的抵消处理，一边在达到规定量时作为累计值进行累计，但是在直接相加时，有可能产生(特别是)累计显示值中的显示数字出现不连续、不进行递增显示等问题。为此，当累计补正装置21中累计到规定量时，根据此时的瞬时流量求出每个单位累计值的相加周期，再在每个相加周期结束时输出单位累计量；当单位累计量达到规定的次数时，也就成为规定的流量值。23为累计装置，在每个相加累计值计算装置22求出的相加周期中对输出的单位累计量进行相加运算。24为显示装置，用于显示出累计装置23累计出的累计值等结果。
25为异常情况判断装置，该装置中存贮有软管发生脱落等异常情况下的流量值及用于识别燃气器具的正常使用时间的判断时间等信息，其中，对于所设置的燃气断路装置允许使用的流量域进行分割，并在各个流量域中相对于各种燃气器具设定好相应的使用时间。异常情况判断装置25将流量计算装置20中求出的流量值和设定好的燃气器具使用时的异常情况判定值进行比较，从而判定使用状态是否出现异常。例如，当煤气暖炉等器具的连接软管等发生脱落时，流量将出现异常。异常情况判断装置25将求出的流量值和异常情况判定值进行比较后，就可以判定是否出现了异常情况。另外，也可以在异常情况判断装置25中存贮使用时间断路表，该表中规定了煤气暖炉等器具的使用时间大大超过正常使用时的最大使用时间的场合下对使用时间作出的限制时间。异常情况判断装置25对流量计算装置20求出的流量值进行监视。
26为断路装置，用于在异常情况判断装置25判定出异常时输出断路信号，将流路1切断。在异常情况判断装置25判定燃气的使用状态出现异常、从而驱动断路装置26时，还可以通过报警装置(图中未示出)中的液晶显示元件等显示出断路状态及故障内容，同时通过电话线路向监视燃气安全的有关部门进行通报。
下面解释上述结构中的操作情况。在典型的使用情况下，液化石油气容器通过高压软管与压力调整器相连，在压力调整器的下游侧与燃气消费器具之间设置有燃气断路装置。燃气断路装置的流路1为很长的管道中的一段，上游侧振荡器2及下游侧振荡器3斜向互相相对地设置在这段管道中，通过超声波的传播进行流量计测。另一方面，流路1在燃气断路装置的上游侧分出一路，与燃气热泵空调器等器具相联接。
在这样的设置状态下，在燃气器具使用停止后，虽然管道中的燃气不会从上游流向下游，但是，上游侧的燃气热泵空调器等工作时燃气压力会发生变化，有时会检测到好像器具也在使用似的正流量，有时则会检测到负流量。
下面，对流速检测系统14的操作情况进行说明。在斜向设置在流路(燃气管道)1内的上游侧振荡器2及下游侧振荡器3之间，超声波信号被进行发送和接收。切换装置15使发送装置16与上游侧振荡器2相连、使接收装置17与下游侧振荡器3相连，从发送装置16发出的信号经上游侧振荡器2发射出，并通过下游侧振荡器3进行接收。在每个这样的回合中，上述的操作被反复进行，直至达到重复装置18中设定的次数为此。然后，对从发送装置16发出超声波信号起到接收装置17接收到超声波信号为止的传播时间进行累积，这一时间由传播时间计测装置19来求出。
接下来，切换装置15使发送装置16与下游侧振荡器3相连、使接收装置17与上游侧振荡器2相连接。发送装置16输出超声波信号，这样的信号经过下游侧振荡器3和流路1后，由与上游侧振荡器2相连接的接收装置17加以接收。和上面一样，这样的操作也要进行重复装置18中所设定的次数。从发送装置16发射出超声波信号起到接收装置17接收到信号为止的传播时间由传播时间计测装置19进行累积，并且进一步求出从上游向下游发射超声波信号时的传播时间与从下游向上游发射时的传播时间之间的传播时间差。在流量计算装置20中，传播时间计测装置19中求出的传播时间被换算成流速值V，接着再被换算成流量值Q。另外，图1中的箭头A表示燃气媒体的流动方向。
接下来，由累计补正装置21对流量计算装置20中求出的流量值进行累计。如果流量为正值，则进行相加累计；如果流量为负值，则对存贮在累计补正装置21中的当前累计值进行减法运算。这样，在因上游侧的压力变化而检测到流量变化的场合下，通过进行正负抵消处理，可以求出器具的实际使用量。在变化过程中，虽然正负值互相抵消、累计值不会增加，但是在器具使用开始时，累计值将会增加，达到规定量时即进行存贮到累计装置23中的准备工作，其具体步骤如下当累计值达到规定量时，相对于此时由流量计算装置20检测到的瞬时流量，通过相加累计值计算装置22计算出构成规定量的1/n的单位流量的累计周期；然后，以求出的周期输出单位累计量，累计装置23对每个单位累计量进行累计、存贮，其累计值在显示装置24中以单位累计量为单位逐个进行相加，达到最小显示值时则显示出来，同时还显示出累计值。
接下来，由异常情况判断装置25根据求出的流量来判定器具的使用状态是否异常。异常情况判断装置25中贮存有燃气断路装置允许使用的最大流量与发生软管脱落等异常情况的大流量之间的识别判定流量；以及对燃气断路装置允许使用的流量域进行分割后与各个流量域相对应的使用时间设定值。异常情况判断装置25将流量计算装置20求出的流量和设定好的异常情况判定流量进行比较，判定是否发生了超值现象。在判定没有发生超值的场合下，则将求出的平均流量值和燃气使用量的使用时间设定值进行比较，判定是否属于异常的长时间使用状态。具体作法可以是，在异常情况判断装置25中存贮一个使用时间断路表，这一使用时间断路表中规定了煤气暖炉等器具的使用时间比正常使用时的最大使用时间长得多的场合下对使用时间的限制时间。异常情况判断装置25对器具流量进行监视，当异常情况判断装置25判定出异常时，则向断路装置26输出断路信号，将流路1切断。另外，在异常情况判断装置25判定燃气的使用状态出现异常、从而驱动断路装置26时，还可以在显示装置24的液晶显示元件等上显示出断路状态及故障内容，同时通过电话线路等向监视燃气安全的有关部门进行通报。
这样，在设置燃气断路装置、对流路1中的流量进行计测时，器具的流量即使发生变化，本实施例中也是对于每个规定量更具体地说就对于每个单位流量求出与器具使用流量相对应的累计周期后再进行累计，从而可以进行与器具的使用流量相对应的累计及显示。这样，可以消除显示值与流量无关地一时保持不动等不协调感，也不会进行无关的、错误的累计，而是可以与器具的使用状态的变化连动地进行正确的累计及显示。另外，还可以通过煤气保安部门从累计值来监视器具的使用量的变化，正确地把握燃气的使用状态，提高使用时的方便性。
(实施例2)图2是本发明第2实施例中的燃气断路装置的方框图。图2中与图1及图3具有相同功能的构成要素被标上了相同的符号，并省略对其的说明。
另外，实施例2与实施例1中的不同之处在于设置了相加量限制装置27。在相加累计值计算装置22中求出的累计周期为规定时间以下的场合下，每隔一定的时间对累计周期加上一定的限制，从而防止在太短的周期内完不成累计操作这样的差错发生。
下面解释上述结构中的操作情况。其中，由于相加累计值计算装置22中计算累计周期这一点与实施例1中相同，故在此省略对其的描述。
这里，单位累计量以求出的累计周期进行输出。另外，相加量限制装置27还对此时的累计周期是否比规定的周期短进行判定。如果比规定的周期长，则以该累计周期输出单位累计量，并由累计装置23对每个单位累计量进行累计，并将结果进行存贮；但是，在流量异常大、从而累计周期将比规定周期短的场合下，则将累计周期固定某个一定的时间，即每隔上述的一定时间进行单位累计量的输出。在计算出来的累计周期太短的情况下，在累计周期的计算过程中就需要进行累计操作，因此相加操作便不可能进行。通过上面的将累计周期进行固定的方法，就可以防止出现这样的操作情况。然后，由显示装置24对累计值以单位累计量为单位进行相加，达到最小显示值时进行显示，并显示出累计值。
这样，在设置燃气断路装置、对流路1中的流量进行计测时，器具的流量即使发生变化，本实施例中也是对于每个规定量更具体地说就对于每个单位流量求出与器具使用流量相对应的累计周期后再进行累计，从而可以进行与器具的使用流量相对应的累计及显示。特别是，在软管脱落等情况下流过的流量出现异常的场合下，在超过某一流量时累计周期将被设定在规定的周期上，故不进行累计这样的情况将被消除，显示与流量无关、断续地保持固定不动这样的不协调感也能消除，也不会进行无关的、随便的累计，可以与器具的使用状态的变化连动地进行正确的累计及显示。另外，还可以由煤气保安部门从累计值来监视器具的使用量变化，正确地把握燃气的使用状态，提高使用方便程度。
另外，本发明的燃气断路装置还可以使用在通过超声波对在流路内流动的水等液体媒体进行计测的自来水表、及计测/累计电力使用量的电源功率计等场合下。
权利要求
1.一种燃气断路装置，其特征在于包括计测媒体内的信号传播时间、进而检测出流速的流速检测装置；从所述流速检测装置检测出的流速换算出流量的流量计算装置；对所述流量计算装置的流量值进行累计补正的累计补正装置；当所述累计补正装置中达到规定的累计值时，从所述的规定累计值和所述流量计算装置中求出的流量值求出单位累计量的累计周期，再在每个所述的累计周期中输出单位累计量的相加累计值计算装置；对所述相加累计值计算装置输出的单位累计量进行相加的累计装置；以及显示出累计值等信息的显示装置。
2.一种燃气断路装置，其特征在于包括计测媒体内的信号传播时间、进而检测出流速的流速检测装置；从所述流速检测装置检测出的流速换算出流量的流量计算装置；对所述流量计算装置的流量值进行累计补正的累计补正装置；当所述累计补正装置中达到规定的累计值时，从所述的规定累计值和所述流量计算装置中求出的流量值求出单位累计量的累计周期，再在每个所述的累计周期中输出单位累计量的相加累计值计算装置；在所述相加量累计装置中求出的单位累计量的累计周期不到规定时间的场合下，以规定的周期进行输出的相加量限制装置；对所述相加量限制装置输出的单位累计量进行相加的累计装置；和显示出累计值等信息的显示装置。
3.一种计算机程序，其特征在于该程序能够使计算机实现权利要求1或者2中所述的燃气断路装置的所有或者一部分功能。
全文摘要
本发明提供一种能够进行与器具流量相适应的累计运算及结果显示的燃气断路装置。在本发明的燃气断路装置中，由流量计算装置(20)进行流量换算，累计补正装置(21)对流量计算装置(20)的流量值为正流量还是为负流量进行判断，并进行累计补正，直至累计到规定的量值。累计补正装置(21)输出规定的累计值时，相加累计值计算装置(22)从上述的规定累计值和流量计算装置(20)中求出的流量值计算出单位累计量的累计周期，并每隔规定的时间输出单位累计量。当相加累计值计算装置(22)每隔规定的时间输出单位累计量时，累计装置(23)将单位累计量进行相加。
文档编号G01F15/00GK1627047SQ20041009797
公开日2005年6月15日 申请日期2004年12月2日 优先权日2003年12月10日
发明者植木浩一 申请人:松下电器产业株式会社