TWI386629B - Flow measurement device - Google Patents

Description

流量測量裝置 發明領域

本發明係有關於一種設置於各家庭的氣體供給管入口部分來測量氣體流量之氣體流量計，用以提供體氣體費用等使用器具及符合其使用方法之新的費用與服務，來判別檢測使用中的氣體器具之技術。

發明背景

以往，各種流量測量裝置的例子，具有例如日本公開公報2002-71421號所示之構造。

一般而言，各家庭中會在氣體供給線的入口安裝內藏有氣體流量計之氣體計。以往的氣體計，在執行器具別費用的情形下，係使用連接於氣體計之複數積算裝置，求出使用特定時間所使用時的積算流量及特定範圍的流量時的積算值，即，求出時間區分別流量及流量區分別流量，並以該積算值決定費用體系。

利用第13圖加以說明費用體系的1例。該例，係預先設定預定的折扣流量區分及預定的折扣時間帶，且以其折扣流量區分且相當於折扣時間帶之流量的氣體費用為折扣對象。即，以第13圖中斜線區分的部分為對象。然而，由於此方法中，器具的特定判斷是不明確的，且相較於對特定器具課以費用等，要進行讓消費者易懂且便利性的費用設定是有困難的。在此，用以判別特定器具之方法，例如日 本公開公報第2003-149027號所示之提案。

利用第14圖說明此種流量測量裝置的動作。第14圖係顯示當某種氣體器具啟動時的氣體流量變化模式，及依據該模式進行模式比對之參考值(模式表單)。對1個氣體器具而言，此模式表單必須留意隨氣體器具的燃燒控制所發生的一連串氣體流量變化模式部分，且，各家庭所使用的氣體器具總台數部分是必要的。平常，比較藉氣體計的流量測量裝置所測出的流量值變化與該等模式表單，並同時擷取符合比對者，再特別指定器具。

然而，上述習知構造中，為了進行器具判別，必須預先記憶維持氣體器具一連串的氣體流量模式，但使用氣體器具多時，其資料量會增加，同時要進行比較判別也很花時間。此外，用以判別的裝置也很貴，氣體計本身的成本也會增加。除此之外，同時使用複數器具時，必須推定該組合留意氣體流量模式，且由於該組合所產生的量會膨脹，因而會發生難以進行複數器具的判別的問題。

發明概要

本發明之流量測量裝置，包含有：間隔一定時間測量流量之流量測量器；用以求出前述流量測量器所輸出流量值之差分值的演算器；器具資訊記憶器；及比較前述演算器所算出之差分值與登錄於前述器具資訊記憶器內之啟動判定值的大小，而就連接於前述流量測量器下游側之器具的使用進行判定之器具判別器。

藉此構造，可提供判別時間很短且為複數器具的情況下也可判別之流量測量裝置。

圖式簡單說明

第1圖係本發明實施形態中1中流量測量裝置構造圖。

第2圖係第1圖所示之流量測量裝置中流量測量部的構造圖。

第3圖係第1圖所示之流量測量裝置中判別動作流程圖。

第4圖係第1圖所示之流量測量裝置中流量及演算值的圖。

第5圖係第1屠所示之流量測量裝置中流量及演算值的另一圖。

第6圖係本發明實施形態2中判別動作的流程圖。

第7圖係本發明實施形態2中判別動作的另一流程圖。

第8圖係本發明實施形態3中流量測量裝置的構造圖。

第9圖係第8圖所示之流量測量裝置中之流量圖。

第10圖係第8圖所示之流量測量裝置中另一流量圖。

第11圖係本發明實施形態4中之流量圖。

第12圖係本發明實施形態4中流量測量裝置的構造圖。

第13圖係習知流量測量裝置中判別方法的概念圖。

第14圖係習知流量測量裝置中判別方法的資料構造圖。

較佳實施例之詳細說明

以下，利用圖示說明本發明實施形態。

(實施形態1)

第1圖為本發明實施形態1中流量測量裝置的構造圖；第2圖為第1圖所示之流量測量裝置中流量測量部的構造圖；第3圖為第1圖所示之流量測量裝置中判別動作的流程圖；第4圖為第1圖所示之流量測量裝置中流量及演算值的另一圖。

第1圖中，本實施形態1的流量測量裝置，包含有：以一定時間間隔測量流量之流量測量裝置3；用以求出從該流量流量測量裝置3輸出之流量值的差分值之演算器6；器具資訊記憶器7；及比較藉演算器6所算出的差分值與登錄於器具資訊記憶器7內之啟動判定值間的大小，再進行連接於流量測量器3下游側之器具的使用上的判定之器具判別器8。

利用第1圖，進一步詳細說明本實施形態1之流量測量裝置的構造。第1圖中，流量測量裝置1係設置於氣體供給管的途中，且在其下游側的配管上連接各顧客家中所配置之1台以上的氣體器具、氣體器具A、氣體器具B及氣體器具C。

流量測量裝置1內藏有設置於與氣體管連接的氣體流路內之氣體遮斷閥與流量測量器3。又，流量測量裝置1內藏有：演算並處理來自流量測量器3的信號，再顯示使用氣體流量之顯示部4；及可檢測出地震等震動之感震器5。此外，流量測量裝置1為了進行與本發明有關的器具判別，更可內藏有：演算器6；器具資訊記憶器7；器具判別器8；用 以統括控制處理感震器5的作動、器具判斷、保安功能及其他功能之控制電路9；及做為該等動力源之電池(未圖示)。

在此，器具記憶器7中紀錄有流量變化是否產生變化等作為比較判定值之啟動判定值，及各氣體器具燃燒啟動時的流量資訊之器具判定值。本實施形態1中，用以記憶維持業已紀錄的資料之器具資訊記憶器7，係使用半導體記憶體，但只要是可進行紀錄追加、改寫，亦可使用其他磁性記錄媒體。

另，本實施形態中流量測量裝置1的流量測量器3，係使用作為瞬時流量測量器的超音波流量計(超音波方式的測量器)。測量方式，只要是以射流(fluidic)方式等可在短時間內以一定循環連續測量即可，也可使用其他流量測量方式。

以下，說明本實施形態的流量測量裝置1的動作。首先，利用第2圖說明有關超音波方式的流量測量。第2圖中，測量流路10其截面為矩形。在與測量流路10的氣體流動方向呈直角方向的壁面上，以夾住測量流路10，且在前述流路的上游測與下游側具有一角度ψ，傾斜對向安裝一對超音波接收器11及12。超音波發送接收器11及12，是在兩者間交互發送接收超音波，並以一定間隔對此流體的流動計算順方向與逆方向超音波的搬送時間差，來維持作為搬送時間差信號而輸出的動作。計算器(未圖示)，係接收該搬送時間差信號，並算出被測量流體的流速及流量。

其演算式如下，第2圖中，L為測定距離，且以t1為從 上游的傳送時間，以t2為從下游的傳送時間，則流速V可以V=(L/2cosψ)×(1/t1-1/t2)表示。

測量時間間隔可設定在超音波可發送接收的範圍內，但本實施形態1中是以2秒間隔進行測量。此外，縮短時間間隔在測定原理上是可行的。由於也有氣體器具在低於2秒的時間內啟動的器具，因而在縮短測定時間間隔瞬時進行器具判別方面是有利的，但縮短測量間隔則會發生使電池消耗變大等課題，又，與以習知氣體計使用測量時間之膜式方式同樣的測量間隔為2位數秒數間隔，則不易看出並判斷本實施形態1中演算法的流量變化差分。因此，本實施形態1中，從成本及器具判別的性能面來看，是以2秒間隔進行測量為平衡的較佳時間。

接著，利用第3圖說明氣體器具動作狀態的判別順序。流量測量裝置1中，係如上所述，每2秒間隔測量流量，再將該資料送至演算器6，並將該流量值微分，再輸出作為每2秒的流量差分資料。

該差分資料係逐次送至器具判別器8，再與登錄於器具資訊記憶器7之啟動判定值進行比較。當差分值超過比較判定值時，則判斷為氣體器產生狀態變化。由於一旦檢測此變化，即可進一步判斷怎樣的氣體器會有怎樣的變化，故器具判別器8可與登錄於器具資訊記憶器7之各種氣體器具的狀態別變化值進行比較，來進行器具判別。

第4圖中顯示實際氣體器具使用時的氣體流量變化與差分值的變化。第4圖圖表中，實線表示利用流量測量器所 測出的氣體流量值，虛線為此時的微分值，即，表示每2秒的差分值。氣體器具啟動時，差分值會以在正數側維持峰值來表現，停止時會以在負數側維持峰值來表現。

另，第5圖中顯示同時使用3個之器具A、器具B及器具C時的流量值與差分值。可藉此圖表，讀取前述3個器具分別在啟動時與停止時的變化。

又，業已判別之資訊，只要是可透過控制電路9，確認從器具記憶器7的資訊顯示於顯示部4，或者，傳送至外部終端機(未圖示)的資訊均可使用。

(實施形態2)

第6圖係本實施形態2中判別動作的流程圖。第2實施形態與第1實施形態的相異點在於可將以演算器6所進行之流量值差分時間變更成測量最短時間間隔(實施形態1中為2秒)的整數倍(N)來進行。基本的流量測量裝置1的構造及功能與上述第1實施形態相同。

第2實施形態中，可視登錄以演算器6所進行差分之時間，設定變更至2秒的整數倍。由於氣體器具的不同，也有啟動時的起始時間長的情形，由於即使2秒間的差分有變化上的改變，其改變量無法判別怎樣的器具所對應的器具在變化途中過程的流量，因而導致難以判別的情形。對於此種器具，可視對應器具資訊記憶器7的登錄資訊改變差分時間並進行判定，做出正確的判定。另，實施形態1及實施形態2中，雖然以測量間隔基準為2秒來計算差分，但測量間隔及差分演算的基準不是2秒，也可執行器具的判別。

第7圖係本發明實施形態2中判別動作的另一流程圖。第7圖所示之流程圖，是在差分值超過比較判定值且氣體器具發生狀態變化的情形下，為了進一步判斷是何種氣體器具，因而器具判別器8可與登錄於器具資訊記憶器7之各氣體器具的器具判定值比較，再進行器具的判別。此時，在沒有與此判定一致之登錄資料的情形下，具有增加差分時間，直到獲得與登錄資料一致之演算值為止，反覆與差分值增加進行比較之功能。藉此，即使是無法以2秒差分判別之器具資料，也可利用自動增加差分時間來判別器具。

(實施形態3)

第8圖係本發明實施形態3中流量測量裝置的構造圖；第9圖係第8圖所示之流量測量裝置中的流量圖。第8圖所示之實施形態3中之流量測量裝置與第1圖所示之實施形態1中兩者的不同點在於，該實施例具有用以記憶流量測量器3的流量值之流量資訊記憶器14；及藉流量測量器3登錄在一定時間內測量之測量流量資訊，以作為器具流量資訊之器具登錄器13。由於基本的流量測量裝置1的構造及功能與實施形態1相同，故省略此部分說明。

以下，說明本實施形態3中特有的動作及作用。首先，可藉由器具判別器8的動作，判別動作器具的台數。本實施形態3中說明關於判別僅僅1台進行動作之內容。

例如，以流量測量器3測出的流量，從0流量(由於包含接近0流量，故為0±3L/h)，發生預定流量(例如，10L/h以上)的變化時，則判別為1台器具動作。接著，以此時的測量流 量時間變化為測量流量資訊，並開始記憶。此記憶動作，是以在預定時間內(例如，30秒)持續記憶，而所記憶的資料是以時系列的流量模式資料來利用。所記憶的流量模式顯示於第9圖。在此，說明從0的變化，但也附記從0流量暫時繼續之狀態(例如，10秒以上)的變化。

接著，設置流量測量裝置1後，設定從1天至1週左右(可變更設定)的預定期間內自動持續動作。此期間內可定位學習期間，判別器具判別器8在此學習期間僅使用1台器具時，器具登錄器13可將氣體器具的測量流量資訊登錄於器具登錄器13。

又，由於記憶僅為1台進行動作之時間帶的測量流量資訊，以作為器具流量資訊，但為了不幾次都記憶相同的器具流量資訊，因而可以從器具開始使用的起始流量變化及絕對流量值等判斷、學習，並防止雙重登錄。在此，登錄器13動作而自動登錄時，前述所登錄之器具不易判斷是何種器具，故器具的種類(例如：熱水器或瓦斯爐等)與對應設定成未執行。但是，後續的動作實際上是在器具判別器8動作時，則以採用器具的種類與對應的方式來進行。

又，器具登錄器13可依需要進行動作，在得知進行動作的器具為何的時候，所測出的測量流量資訊，可將是何種器具(例如熱水器或瓦斯爐等)登錄於器具資訊記憶器7。例如，依照瓦斯爐(大口、小口、格架)、氣體熱水器的順序，反覆點火、停止，即可依序特別指定已完成動作的器具，且作為測量流量資訊之器具流量資訊的對應氣體器具，可 分別對應已完成動作的順序附加。接著，可以併用學習自動設定學習期間再登錄之方法，及依序以手動作動預定氣體器具之方法，進行登錄資料的追加或更新。

接著，關於器具判別器8所判別的器具方面，器具別流量算出器15係隨著所登錄之流量算出裝置，算出每個器具的流量值。由於通常是同時使用2台以上的氣體器具，故要算出每個器具是有困難的，而本實施形態3中，係求出第10圖所示之每個區塊的流量，並以該區塊的變化流量幅度為基礎，附加氣體器具與對應，依器具別累計流量。

例如，第10圖所示的模式中，區塊1若從開始的流量變化判別為氣體暖爐，區塊1、區塊2與區塊3可算出以作為氣體暖爐的流量。然後，剩下區塊4的流量係從全流量求出氣體暖爐的流量，即，扣除區塊1至區塊3的流量而求得。又，其他的方法有，使用時間依據預定計算式推定流量之推定方式等，雖然不論何種使用方法，測定基準度都會有誤差，但均可藉由器具判別器8特別指定器具，以求出每個器具的流量。

(實施形態4)

第11圖係本發明第4實施形態中用以說明流量測量裝置1的器具判別器8的資料記憶之流量模式的特性圖，第12圖係實施形態4中流量測量裝置的構造圖。本實施形態4僅說明與實施形態1的不同點。第12圖中，流量資訊記憶器14包含可在時間軸方向壓縮記憶流量值資訊之資訊壓縮器。

即，資訊壓縮器16為第11圖所示之流量模式時，其流 量安定流動的領域可在時間軸方向壓縮資料。實施形態1中雖，已說明用以判別流量開始模式之方法，但本實施形態4中係參照以器具從開始使用至停止所壓縮的資料來判別器具，且被壓縮期間的起點與終點的資料，則是以資料登錄於流量資訊記憶器7，再算出器具的使用流量之情形。

在長時間使用的情形下，由於全流量資料會變成膨脹的資料量，故可如上所述，省略安定時的流量資料並進行時間壓縮，以作為少的流量資料。所壓縮之流量資料為氣體計時系列的測量流量值，但亦可將預定時間間隔的差分流量值進行時間壓縮。

由上述可清楚地了解，本發明的流量測量裝置包含有：以預定時間間隔測量流量之流量測量器；用以求出自流量測量器輸出之流量值差分值之演算器；器具資訊記憶器；比較藉前述演算器算出之差分值與登錄於器具資訊記憶器內之啟動判定值大小，並用以判定連接於流量測量器下游側之器具的使用之器具判別器；藉由上述該等構造，可以簡便的演算法，且以對應測定器的測量時間之速度，判定器具使用狀態的變化。

又，器具判別器係做成比較藉由演算器算出的差分值與登錄於器具資訊記憶器之複數器具判別值的大小，再從前述複數器具中判別所使用的器具之構造，因而可掌握在動作中器具的台數及判別前述複數器具的使用狀況。

又，前述演算器係做成可任意改變擷取從流量測量器輸出之流量值差分之時間，由於可任意改變差分時間，故 可對應每個器具的流量變化的時間差異，適當地讀取各器具的氣體使用的流量變化。

又，前述器具判別器係做成當從流量測量器輸出的流量差分值超過登錄於器具資訊記憶器之啟動判定值時，可將演算器所計算的差分時間增加至與登錄於器具資訊記憶器之器具判別值一致，並藉由一致的差分時間判別所使用的器具，以適當地讀取使用氣體器具的流量變化。

又，本發明更包含有：用以記憶流量測量器的流量值與測量時間的測量流量資訊之流量資訊記憶器；及以在一定時間內所測出之測量流量資訊作為器具判定值登錄於器具資訊記憶器之器具登錄器，並且做成可比較前述器具登錄器所登錄之器具判定值與以流量測量器測出之測量流量資訊，來判別連接於流量測量器下游側之使用器具的構造，由於可以記憶登錄所測出之測量流量資訊，故可判別複數器具的使用狀況，同時只要預先登錄為哪一種的器具(熱水器及瓦斯爐等)，均可特別指定使用器具。

又，前述器具判別器係做成可判斷為其中1個器具動作時，以測量流量資訊為預定器具資訊登錄於器具登錄器的構造，可測定僅為1台動作時的流量資訊，又由於可登錄正確的資訊，故可提高器具判別精密度。

又，前述器具登錄器係做成可依需要進行動作，且第2次以後的動作，可在過去登錄資料追加或更新再學習之構造，由於登錄資料可追加或更新，因而即使使用新器具，也可判別器具。

又，前述流量資訊記憶器係做成包含有可在時間軸方向資訊壓縮流量值再記憶之資訊壓縮器的構造，在安定時的流量變動少時，在流量變化上未表現出器具特徵時等資訊，由於可以分割壓縮保存減少資料量，且可減輕微電腦等處理負荷，特別適合以電池作動的情形下使用。

又，本發明更可作成包含有可依據器具判別器的結果算出每個器具的流量之器具別流量算出器的構造，由於可使用前述器具判別出的結果算出器具別流量，故在氣體器具的情形下，可建構器具別費用體系，且在為工廠的情形下，可對每個器具進行流量管理。

又，流量測量器係做成使用有作為瞬時流量測量器的超音波流量計之構造，由於可在流量變化瞬間使器具判別動作及學習動作作動，並且捕捉細微流量變化，故可提高器具判別精密度。

【產業上可利用性】

本發明之流量測量裝置，可判別流路上連接何種器具，即使在使用複數器具的情形下，也可得知所使用之器具台數，或者只要從流量資訊特別限定器具，也可得知是使用怎樣的器具。又，本發明可逐次演算從測量器輸出的瞬時流量差分值變化，且以該變化量為基礎來判定氣體器具在使用狀態的變化，因而可對應測量器的測定速度，在短時間內判定使用器具，同時在測量的算法上也可比較流量模式，用微小的成本以簡便判別所需之器具即可完成。又，由於氣體器具使用中，其他器具動作時的判別也著眼 於流量值的差分值，因而較為容易，且器具判別的信賴性提高，故器具判別可以簡便的算法而具有高判定能力，可在對應使用機器之氣體稅金設定等提供新的服務，或者，可進一步適當地變更使用器具所對應的安全設定值。

1‧‧‧流量測量裝置

2‧‧‧氣體遮斷閥

3‧‧‧流量測量計

4‧‧‧顯示部

5‧‧‧感震器

6‧‧‧演算器

7‧‧‧器具資訊記憶器

8‧‧‧器具判別器

9‧‧‧控制電路

10‧‧‧測量流路

11、12‧‧‧超音波發送接收器

13‧‧‧器具登錄器

14‧‧‧流量資訊記憶器

15‧‧‧器具別流量算出器

16‧‧‧資訊壓縮器

第1圖係本發明實施形態中1中流量測量裝置構造圖。

第2圖係第1圖所示之流量測量裝置中流量測量部的構造圖。

第3圖係第1圖所示之流量測量裝置中判別動作流程圖。

第4圖係第1圖所示之流量測量裝置中流量及演算值的圖。

第5圖係第1屠所示之流量測量裝置中流量及演算值的另一圖。

第6圖係本發明實施形態2中判別動作的流程圖。

第7圖係本發明實施形態2中判別動作的另一流程圖。

第8圖係本發明實施形態3中流量測量裝置的構造圖。

第9圖係第8圖所示之流量測量裝置中之流量圖。

第10圖係第8圖所示之流量測量裝置中另一流量圖。

第11圖係本發明實施形態4中之流量圖。

第12圖係本發明實施形態4中流量測量裝置的構造圖。

第13圖係習知流量測量裝置中判別方法的概念圖。

第14圖係習知流量測量裝置中判別方法的資料構造圖。

1‧‧‧流量測量裝置

2‧‧‧氣體遮斷閥

3‧‧‧流量測量器

4‧‧‧顯示部

5‧‧‧感震器

6‧‧‧演算器

7‧‧‧器具資訊記憶器

8‧‧‧器具判別器

9‧‧‧控制電路

Claims (10)

1. 一種流量測量裝置，包含有：間隔一定時間測量流量之流量測量器；用以求出前述流量測量器所輸出流量值之差分值的演算器；器具資訊記憶器；及比較前述演算器所算出之差分值與登錄於前述器具資訊記憶器內之啟動判定值的大小，而就連接於前述流量測量器下游側之器具的使用進行判定之器具判別器，又，前述演算器可任意改變擷取前述流量測量器所輸出之流量值之差分的時間。
2. 如申請專利範圍第1項之流量測量裝置，其中前述器具判別器係比較藉前述演算器算出的差分值與登錄於前述器具資訊記憶器之多數器具判別值的大小，並從前述複數器具中判別出所使用之器具。
3. 如申請專利範圍第1項之流量測量裝置，其中前述器具判別器在無法判定所使用之器具時，前述演算器會增加擷取前述流量測量器所輸出之流量值之差分的前述時間。
4. 如申請專利範圍第3項之流量測量裝置，其中前述判別器在自前述流量測量器輸出之流量差分值超過登錄於前述器具資訊記憶器之啟動判定值時，將前述演算器計算的差分時間增加至與登錄於前述器具資訊記憶器之 器具判別值一致，並藉由業已一致的差分時間判別所使用的器具。
5. 如申請專利範圍第1項之流量測量裝置，更包含有：用以記憶前述流量測量器的流量值與測量時間的測量流量資訊之流量資訊記憶器；及以一定時間內測得之測量流量資訊作為器具判定值，並登錄於前述器具資訊記憶器之器具登錄器；又，該流量測量裝置係比較前述器具登錄器所登錄之器具判定值與在前述流量測量器所測量之測量流量資訊，而判別連接於前述流量測量器下游側之使用器具。
6. 如申請專利範圍第5項之流量測量裝置，其中前述器具判別器判斷出1個器具正在動作時，前述器具登錄器會以前述測量流量資訊作為預定器具資訊來進行登錄。
7. 如申請專利範圍第5項之流量測量裝置，其中前述器具登錄器可依需要使其動作，且在第2次以後之動作中，可追加或更新過去的登錄資料並進行學習。
8. 如申請專利範圍第5項之流量測量裝置，其中前述流量資訊記憶器記憶包含將流量值在時間軸方向進行資訊壓縮並記憶之資訊壓縮器。
9. 如申請專利範圍第1項之流量測量裝置，其更包含器具別流量算出器，且該器具別流量算出器係依據器具判別器的結果算出每個器具的流量。
10. 如申請專利範圍第1項之流量測量裝置，其中前述流量 測量器係使用作為瞬時流量測量器的超音波流量計。