CN111051825B - 流量测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流量测量装置，包括：流量测量部(102)，其以固定时间间隔测量流过流路(101)的流体的流量；区间形成部(104)，其形成第一区间和第二区间；运算部(105)，其计算规定区间中的第一区间平均流量和第二区间平均流量各自的变化量；以及燃料电池判定部(106)，其判定燃料电池是否正在被使用。燃料电池判定部(106)在第二平均流量的增加流量处于第一规定流量范围内且连续第一规定次数、并且第二区间中的第一区间平均流量的增加流量处于第二规定流量范围内且存在第二规定次数以上的次数、并且在第二区间中的第一区间平均流量的增加流量内不存在第三规定流量以上的流量的情况下，判定为燃料电池正在工作。

Description

流量测量装置
技术领域
本发明涉及一种通过检测燃气流量的变化来判别正在工作的燃气器具的技术。
背景技术
以往，作为在具有燃气器具判定装置的流体管道系统中确定正在工作的器具(尤其是燃料电池)的燃气器具判定装置，提出了下面的结构。
即，在以往的燃气器具判定装置中，基于由流量测量部测量出的每隔固定时间的燃气流量，提取燃料电池对象流量(瞬时流量和移动平均值)，在燃料电池对象流量满足规定条件的情况下，判定为燃料电池正在工作(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-237700号公报
发明内容
然而，存在根据燃气器具的设置环境等而以固定时间间隔测量出的燃气流量发生变动(波动)的情况，在如以往的结构那样将瞬时流量值与移动平均值进行比较来判别正在工作的燃气器具的方法中，存在如下问题：在燃料电池是否正在工作的判定中产生误判定。
本发明所涉及的例示性的流量测量装置具备：流量测量部，其以固定时间间隔测量流过流路的流体的流量；区间形成部，其按由流量测量部测量出的每M个流量形成第一区间，由N个第一区间形成第二区间。本发明所涉及的例示性的流量测量装置还具备：运算部，其根据第一区间中的M个流量数据计算第一平均流量，根据第二区间中的M×N个流量数据计算第二平均流量；以及燃料电池判定部，其在由运算部运算出的第一平均流量和第二平均流量满足下面的条件(A)、(B)、(C)的全部条件的情况下，判定为燃料电池正在工作。
(A)第二平均流量的增加流量处于第一规定流量范围内且连续第一规定次数(即，每个较长期间的平均流量的变化始终存在微小增加的趋势)。
(B)第二区间中的第一区间平均流量的增加流量处于第二规定流量范围内且存在第二规定次数以上的次数(即，每个短期间的平均流量的变化存在微小增加的趋势但不是始终如此)。
(C)在第二区间中的第一区间平均流量的增加流量内不存在第三规定流量以上的流量(即，没有大的流量变动)。
由此能够掌握使用的燃气的流量缓慢上升这样的燃料电池的特征，从而能够提高燃料电池是否正在工作的判别精度。
根据本发明的流量测量装置，即使是在以固定时间间隔测量出的流体的流量发生变动(波动)的环境下，也能够根据第一区间、第二区间各自的平均流量来判定燃料电池是否正在工作。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式中的流量测量装置的例示性结构的框图。
图2是示出用于说明本发明的第一实施方式中的流量测量装置的动作的第一区间与第二区间的关系的图。
图3A是示出开始工作的燃料电池的流量变化的一例的曲线图。
图3B是示出图3A的由虚线包围的范围内的按测量次序得到的8次区间平均流量及变化量、以及32次区间平均流量及变化量的图。
图4A是示出开始工作的炉具的流量变化的一例的曲线图。
图4B是示出图4A的由虚线包围的范围内的按测量次序得到的8次区间平均流量及变化量、以及32次区间平均流量及变化量的图。
图5是本发明的第一实施方式中的流量测量装置所具备的燃料电池判定部的处理流程图。
图6是示出作为本发明的第一实施方式中的流量测量装置的燃气表的硬件结构的一例的框图。
图7是示出作为本发明的第二实施方式的流量测量装置的燃气表的例示性结构的框图。
图8是本发明的第二实施方式中的流量测定装置所具备的燃料电池判定部的处理流程图。
具体实施方式
下面，参照添附的附图来对本发明所涉及的流量测量装置的实施方式进行说明。在下面说明的实施方式中，作为流量测量装置的例子，列举燃气表并对其处理进行说明。在附图中，对相同的结构要素标注相同的标记，并关于已经说明过的结构要素省略再次的说明。此外，本发明不限定于下面说明的实施方式。
(第一实施方式)
(流量测量装置的例示性结构)
图1是本发明的第一实施方式中的流量测量装置的框图。
在图1中，作为流量测量装置的燃气表100具备流路101、流量测量部102、测量流量存储部103、区间形成部104、运算部105以及燃料电池判定部106。并且，燃气表100与燃气配管1连接，并在燃气表100的下游侧经由燃气配管2连接有燃气器具10～12。
作为流量测量部102的超声波流量计是针对作为流过流路101的流体的燃气，以固定时间间隔(例如每隔0.5秒或每隔2秒)发射超声波来测量燃气的流量，能够使用一般的超声波流量计。测量流量存储部103存储将由流量测量部102测量出的流量数据与测量出该流量数据的测量时间对应起来记述而得到的对象数据。
区间形成部104按测量流量存储部103中所存储的每M个(M为2以上的整数，例如8个)流量测量值形成多个第一区间，由形成有多个的第一区间中的N个(N为2以上的整数，例如4个)第一区间形成第二区间。
在本实施方式中，下面设为M＝8、N＝4来作为一例进行说明。图2是示出M＝8、N＝4的情况下的第一区间和第二区间的图。在图2中，●表示流量测量部102的流量测量时刻，第一区间是按每8个流量数据在○的时刻完成的区间，第二区间是每当形成有多个的该第一区间完成4个时在◎的时刻完成的区间。
运算部105根据第一区间中的8个流量数据计算第一平均流量，根据第二区间中的32个流量数据计算第二平均流量。下面，利用将第一区间称为8次区间、将第二区间称为32次区间、将第一平均流量称为8次区间平均流量、将第二平均流量称为32次区间平均流量这样的名称来进行说明。
图3A是示出开始工作的燃料电池的流量变化的一例的曲线图，图3B是根据图3A的由虚线包围的范围内的按测量次序(n)得到的流量数据来表示出在后面记述的8次区间平均流量Q8(n)、32次区间平均流量Q32(n)、以及8次区间平均流量Q8(n)相对于前次值的增加流量ΔQ8、ΔQ32的图。
同样地，图4A、图4B是示出用于与燃料电池进行比较说明的炉具在使用过程中的流量变化的一例的曲线图，图4B是根据图4A的由虚线包围的范围内的按测量次序(n)获得的流量数据来表示出在后面记述的8次区间平均流量Q8(n)、32次区间平均流量Q32(n)、8次区间平均流量Q8(n)相对于前次值的增加流量ΔQ8、以及32次区间平均流量Q32(n)相对于前次值的增加流量ΔQ32的图。
此外，曲线图的纵轴为流量[L/h]，横轴为对流量测量部102以固定时间间隔测量出的流量数据赋予的连续编号，在此表示为测量次序(n)。
而且，燃料电池判定部106从由运算部105计算出的流量数据中提取包含流量平稳上升这一燃料电池的特征的燃料电池判定对象流量，通过所提取出的燃料电池判定对象流量是否满足下面的3个条件来判定燃料电池是否正在工作。
条件(a)：作为第二平均流量的32次区间平均流量的增加流量处于第一规定流量范围(例如，2L/h以上且小于10L/h)内且连续第一规定次数(例如5次)。
条件(b)：作为第二区间的32次区间中的作为第一区间平均流量的8次区间平均流量的增加流量处于第二规定流量范围(例如0L/h以上且小于5L/h)内且存在第二规定次数(例如2次)以上的次数。
条件(c)：在作为第二区间的32次区间中的作为第一区间平均流量的8次区间平均流量的增加流量内不存在第三规定流量以上(例如10L/h以上)的流量。
而且，在满足上述3个条件的情况下，燃料电池判定部106判定为燃料电池正在工作。
下面，使用图5的流程图来对燃料电池判定部106的处理流程进行说明。
在步骤S10中，由区间形成部104进行作为第一区间的8次区间是否完成的判定。在8次区间已完成的情况下，在步骤S20中，由运算部105对1个8次区间中所包含的8个流量数据进行平均，来计算作为第一区间平均流量的8次区间平均流量Q8(n)和相对于前次的8次区间平均流量Q8(n-8)的增加流量ΔQ8(n)。
在图3A、图3B所示的燃料电池的情况下，在测量次序n＝33得到的8次区间平均流量Q8(33)是对从测量次序n＝26到测量次序n＝33测量出的8个流量数据(未图示)进行平均而得到的值21.679，是测量次序n每增加8而得到的值。另外，测量次序n＝41处的增加流量ΔQ8是在测量次序n＝41得到的8次区间平均流量Q8(41)的值22.565与前次的8次区间平均流量Q8(33)的值21.679之差0.886。此外，符号为负的情况意味着减少。
在步骤S30中，由区间形成部104进行32次区间是否完成的判定。在32次区间已完成的情况下，在步骤S40中，由运算部105计算32次区间平均流量Q32(n)和32次区间平均流量Q32(n)相对于前次的32次区间平均流量Q32(n-32)的增加流量ΔQ32(n)。
在图3A、图3B所示的燃料电池的情况下，在测量次序n＝57得到的32次区间平均流量Q32(57)是在测量次序n＝33、n＝41、n＝49、n＝57得到的4个8次区间平均流量的平均值23.756，是测量次序n每增加32而得到的值。另外，测量次序n＝89处的增加流量ΔQ32为在测量次序n＝89得到的32次区间平均流量Q32(89)的值27.985与前次的32次区间平均流量Q32(57)的值23.756之差4.229。
在步骤S50中，判定在步骤S40中计算出的32次区间平均流量的增加流量ΔQ32(n)是否处于作为条件(a)之一的第一规定流量范围内。在ΔQ32(n)处于第一规定流量范围内的情况下，在步骤S60中累加连续次数。在ΔQ32(n)处于第一规定流量范围外的情况下，在步骤S70中清除连续次数。
在图3A、图3B所示的燃料电池的情况下，在测量次序n＝57～n＝249得到的7个32次区间平均流量的增加流量ΔQ32(n)均满足该第一规定流量范围(2L/h以上且小于10L/h)，从而是累加的对象。
在步骤S80中，判定32次区间中的8次区间平均流量的增加流量ΔQ8(n)是否满足条件(b)的处于第二规定流量范围(例如0L/h以上且小于5L/h)内且存在第二规定次数(例如2次)以上的次数。在存在第二规定次数以上的次数的情况下，转移到步骤S90，在不存在第二规定次数以上的次数的情况下，在步骤S70中清除连续次数。
在图3A、图3B所示的燃料电池的情况下，在测量次序n＝33～n＝217内，8次区间平均流量的增加流量ΔQ8(n)满足处于第二规定流量范围(0L/h以上且小于5L/h)且存在第二规定次数(2次)以上的次数这个条件，因此转移到步骤S90。
在步骤S90中，判定在32次区间中的8次区间平均流量的增加流量ΔQ8(n)内是否存在第三规定流量以上(例如10L/h以上)的流量。在不存在第三规定流量以上的流量的情况下，转移到步骤S100，在存在第三规定流量以上的流量的情况下，在步骤S70中清除连续次数。
在图3A、图3B所示的燃料电池的情况下，由于在测量次序n＝33～n＝281内不存在条件(c)中的第三规定流量以上(例如10L/h以上)的流量，因此满足该条件。
在步骤S100中，判定在步骤S60中累加得到的连续次数是否达到了第一规定次数(例如5次)。在达到了第一规定次数的情况下，在步骤S110中使燃气表100存储存在燃料电池的信息、即存在正在工作的燃料电池的信息。在没有达到第一规定次数的情况下，在步骤S120中使燃气表100存储不存在燃料电池的信息、即不存在正在工作的燃料电池的信息，并从步骤S10起再次重复进行燃料电池是否正在工作的判定。
在图3A、图3B所示的燃料电池的情况下，如上所述，在测量次序n＝57～n＝249，满足作为条件(a)之一的处于第一规定流量范围内，并且在测量次序n＝33～n＝217，满足条件(b)，在测量次序n＝33～n＝281，满足条件(c)。因此，连续次数的计数值在测量次序n＝57、n＝89、n＝121、n＝153、n＝185时被累加。因而，在测量次序n＝185，满足全部的条件(a)～(c)，因此能够判定为燃料电池已开始工作。
另一方面，在图4A、图4B所示的炉具的情况下，明显可知不满足该条件。
此外，也可以设为如下的结构：以由2个32次区间形成64次区间并同样地计算64次区间平均流量来追加新的条件的方式，通过追加区间来在上述判定中追加新的条件。
如以上所说明的那样，根据本发明的实施方式，即使是在以固定时间间隔测量出的流体的流量发生变动(波动)的环境下，也能够根据区间平均流量判定燃料电池是否正在工作。
(硬件结构)
图6示出燃气表100的硬件结构的一例。在图6所例示的结构中，燃气表100具有中央运算电路(CPU)210、存储器220以及流量计204。流量计204是图1所示的流量测量部102的一例，能够是众所周知的流量计、例如超声波流量计。
CPU 210执行存储器220中所保存的计算机程序221。在计算机程序221中描述了上述的各种处理。CPU 210执行例如图1所示的运算部105、燃料电池判定部106的各种处理。存储器220典型地包括RAM及ROM，例如与第一规定流量范围、第一规定次数对应。运算部105、燃料电池判定部106也可以作为自身的一部分来包括存储器220。
运算部105、燃料电池判定部106可以是单个处理器(CPU 210)的一部分。控制部110可以通过多个处理器的集合来实现。控制部110可以包括一个以上的存储器、周边电路。也可以在控制部110的外部配置一个以上的存储器。例如，燃料电池判定部106也可以配置在控制部110的外部。通过利用CPU 210和存储器220(参照图6)执行上述的各种处理，能够高精度地判别出正在工作的器具。
(第二实施方式)
接着，使用图7、图8来对本发明的第二实施方式中的流量测量装置进行说明。图7是示出作为本实施方式中的流量测量装置的燃气表200的结构的框图，与第一实施方式的图1所示的燃气表100的框图的不同点在于追加了燃料电池设置信息存储部107。
在图7中，燃料电池设置信息存储部107将在燃气表200的下游侧是否设置有燃料电池作为信息进行存储，在设置有燃料电池时，能够通过未图示的开关操作、利用通信发出的电文来预先设定并存储信息。此外，也可以设为：在通过后述的燃料电池判定部106的判定而判断为燃料电池处于工作中的情况下，在燃料电池设置信息存储部107中存储设置有燃料电池这样的信息。
图8是本实施方式中的流量测量装置的燃料电池判定部106的处理流程图，与用于说明第一实施方式的图5的处理流程图的不同点在于将图5所示的步骤S100以后的处理替换为步骤S200～步骤S220，在下面的说明中，对步骤S200以后的处理进行说明。
在步骤S90中，在判定为例如在第二区间即32次区间中的第一区间即8次区间平均流量的增加流量ΔQ8(n)内存在小于第三规定流量(例如小于10L/h)的流量的情况下，在步骤S200中确认燃料电池设置信息存储部107中所规定的有无燃料电池的设置，在判断为设置有燃料电池的情况下，在步骤S201中将用于判定为燃料电池正在工作的条件(a)、(b)、(c)的连续成立次数即第一规定次数设为3次，在判断为没有设置燃料电池的情况下，在步骤S202中将第一规定次数设为5次。
然后，在步骤S210中，如果条件(a)～(c)的连续成立次数为步骤S201或步骤S202中所设定的第一规定次数以上，则判断为燃料电池正在工作(步骤S220)，如果小于第一规定次数，则视为燃料电池没有工作，并再次返回到判定的处理。
如以上那样，在本实施方式中，通过由燃料电池设置信息存储部107使用在燃气表200的下游侧是否设置有燃料电池的信息，由此能够在设置有燃料电池的情况下，及早地进行燃料电池正在工作的判断。
存在由流量测量部102测量出的燃气流量根据设置环境等而流量值发生变动(波动)的情况，如果在燃料电池是否正在工作的判定中发生像这样的流量变动，则用于条件(a)～(c)成立的第一规定次数不容易连续发生，因此很难进行燃料电池正在工作的判定。然而，通过将设置有燃料电池作为条件来使第一规定次数减少，由此能够及早地进行燃料电池正在工作的判定，因此结果为，即使是在引起流量变动的设置环境中也容易地进行燃料电池是否正在工作的判定。
另外，在燃料电池是否正在工作的判定中使用了其它器具的情况下，由于条件(a)～(c)不成立，因此尽管燃料电池正在工作，也无法判别为燃料电池正在工作。然而，根据本实施方式，通过将设置有燃料电池作为条件，由此能够在短时间内进行燃料电池是否正在工作的判别，因此在燃料电池是否正在工作的判定中开始使用其它的燃气器具的机会减少。因此，结果为能够提高在燃料电池工作中判定燃料电池是否正在工作的精度。
因而，能够应用于针对燃料电池的燃气使用量进行收费折扣等费用措施的情况等。
此外，当设为在通过燃料电池判定部106的判定而判断为燃料电池处于工作中的情况下将设置有燃料电池的信息存储到燃料电池设置信息存储部107时，无需通过开关操作、通信来预先设定。在该情况下，第一次是以第一规定次数为5次来判断为燃料电池处于工作中，但从下一次开始能够以第一规定次数为3次来判断为燃料电池处于工作中，即使是在引起流量变动的设置环境中也容易地进行燃料电池是否处于工作中的判定。
以上对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式的说明是本发明的示例，并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结构要素适当组合而成的实施方式。本发明能够在权利要求书或与权利要求书等同的范围内进行改变、置换、添加以及省略等。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明所涉及的流量测量装置能够提取器具的特征，因此在工业用流量计、自来水测量仪中也同样地能够应用于连接在流量测量装置的下游侧的使用器具的确定、使用器具的分组。
附图标记说明
10～12：燃气器具；100、200：燃气表(流量测量装置)；101：流路；102：流量测量部；103：测量流量存储部；104：区间形成部；105：运算部；106：燃料电池判定部；107：燃料电池设置信息存储部；110：控制部。

Claims (2)

1.一种流量测量装置，具备：
流量测量部，其以固定时间间隔测量流过流路的流体的流量；
区间形成部，其按由所述流量测量部测量出的每M个流量形成第一区间，由N个所述第一区间形成第二区间；
运算部，其根据所述第一区间中的M个流量数据计算第一平均流量，根据所述第二区间中的M×N个流量数据计算第二平均流量；以及
燃料电池判定部，其在由所述运算部运算出的所述第一平均流量和所述第二平均流量满足下面的条件(A)、(B)、(C)的全部条件时，判定为燃料电池正在工作，
其中，(A)：所述第二平均流量的增加流量处于第一规定流量范围内且连续第一规定次数，
(B)：所述第二区间中的所述第一区间平均流量的增加流量处于第二规定流量范围内且存在第二规定次数以上的次数，
(C)在所述第二区间中的所述第一区间平均流量的增加流量内不存在第三规定流量以上的流量。
2.根据权利要求1所述的流量测量装置，其特征在于，
所述流量测量装置还具备燃料电池设置信息存储部，所述燃料电池设置信息存储部存储是否设置有燃料电池的信息，
在所述燃料电池设置信息存储部中存储有设置有燃料电池的信息时，所述燃料电池判定部变更所述第一规定次数。
CN201880053344.5A 2017-08-31 2018-08-09 流量测量装置 Active CN111051825B (zh)

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